關于移動通信系統(tǒng)中蜂窩的幾個概念

關于移動通信系統(tǒng)中蜂窩的幾個概念（趙如兵）
    目前的移動通信系統(tǒng)一般采用小區(qū)制，即將整個網(wǎng)絡服務區(qū)域劃分為若干小區(qū)，每個小
區(qū)分別設有一個（或多個）基站，用以負責本小區(qū)移動通信的聯(lián)絡和控制等功能。因此，移
動網(wǎng)絡的覆蓋區(qū)可以看成是由若干正六邊形的無線小區(qū)相互鄰接而構成的自狀服務區(qū)。由于
這種服務區(qū)的形狀很像蜂窩，我們便將這種系統(tǒng)稱之為蜂窩式移動通信系統(tǒng)，與之相對應的
網(wǎng)絡稱之為蜂窩式網(wǎng)絡。
    傳統(tǒng)的蜂窩式網(wǎng)絡由宏蜂窩小區(qū)構成，每小區(qū)的覆蓋半徑大多為1－25km。由于覆蓋半
徑較大，所以基站的發(fā)射功率較強，一般在10W以上，天線也做得較高。每個小區(qū)分別設有
一個基站，它與處于其服務區(qū)內(nèi)的移動臺建立無線通信鏈路。若干個小區(qū)組成一個區(qū)群（蜂
窩），區(qū)群內(nèi)各個小區(qū)的基站可通過電纜、光纜或微波鏈路與移動交換中心（MSC）相連。
移動交換中心通過PCM電路與市話交換局相連接。
    在實際的宏蜂窩內(nèi)，通常存在著兩種特殊的微小區(qū)域。一是“盲點”。由于網(wǎng)絡漏覆蓋
或電波在傳播過程中遇到障礙物而造成陰影區(qū)域等原因，使得該區(qū)域的信號強度極弱，通信
質量嚴重低劣；二是“熱點”。由于客觀存在商業(yè)中心或交通要道等業(yè)務繁忙區(qū)域，造成空
間業(yè)務負荷的不均勻分布。以上兩“點”問題，往往通過設置直放站、分裂小區(qū)等辦法來加
以解決。但從原理上講，這兩種方法也不能無限制地使用，直放站實質是一個寬帶放大器，
設置不合理（包括選址及安裝等）或設置得過多，都極易造成對周圍信號的干擾；小區(qū)分裂
實質就是采用使宏基站變密的辦法（即將覆蓋面大的基站分裂成覆蓋面較小的基站）來增加
系統(tǒng)的容量，但當基站小到一定程度時，由于干擾和基站投入等問題，這種辦法將難以再進
行。特別是近幾年來，隨著移動通信的迅速發(fā)展和業(yè)務需求的劇增，這些方法更是難奏其效，
這樣便產(chǎn)生了微蜂窩小區(qū)技術。
    微蜂窩小區(qū)是在宏蜂窩小區(qū)的基礎上發(fā)展起來的一門技術。它的覆蓋半徑大約為30－
300m；發(fā)射功率較小，一般在1w以下；基站天線置于相對低的地方，如屋頂下方，高于地面
5－10m，傳播主要沿著街道的視線進行，信號在樓頂?shù)男孤┬�。因此，微蜂窩最初被用來加
大無線電覆蓋，消除宏蜂窩中的“盲點”。同時由于低發(fā)射功率的微蜂窩基站允許較小的頻
率復用距離，每個單元區(qū)域的信道數(shù)量較多，因此業(yè)務密度得到了巨大的增長，且RF干擾很
低，將它安置在宏蜂窩的“熱點”上，可滿足該微小區(qū)域質量與容量兩方面的要求。
    在實際設計中，微蜂窩作為無線覆蓋的補充，一般用于宏蜂窩覆蓋不到又有較大話務量
的地點，如地下會議室、娛樂室、地鐵、隧道等。作為熱點應用的場合一般是話務量比較集
中的地區(qū)，如購物中心、娛樂中心、會議中心、商務樓、停車場等地。而在話務重很高的商
業(yè)街道等地則可采用多層網(wǎng)形式進行連續(xù)覆蓋，即分級蜂窩結構：不同尺寸的小區(qū)重疊起來，
不同發(fā)射功率的基站緊密相鄰并同時存在，使得整個通信網(wǎng)絡呈現(xiàn)出多層次的結構。相鄰微
蜂窩的切換部回到所在的宏蜂窩上，宏蜂窩的廣域大功率覆蓋可看成是宏蜂窩上層網(wǎng)絡，并
作為移動用戶在兩個微蜂窩區(qū)間移動時的“安全網(wǎng)”，而大量的微蜂窩則構成微蜂窩下層網(wǎng)
絡。
    隨著容量需求的進一步增長，運營者可按同一規(guī)則安裝第3或第4層網(wǎng)絡，即微微蜂窩小
區(qū)。微微蜂窩實質就是微蜂窩的一種，只是它的覆蓋半徑史小，一般只有10－30m；基站發(fā)射
功率更小，大約為幾十毫瓦；其無線一般裝于建筑物內(nèi)業(yè)務集中地點。微微蜂窩也是作為網(wǎng)
絡覆蓋的一種補充形式而存在的，它主要用來解決商業(yè)中心、會議中心等室內(nèi)“熱點”的通
信問題。
    在目前的蜂窩式移動通信系統(tǒng)中，我們主要通過在宏蜂窩下引入微蜂窩和微微蜂窩以提
供更多的“內(nèi)含”蜂窩，形成分級蜂窩結構，從而解決網(wǎng)絡內(nèi)的“盲點”和“熱點”，提高
網(wǎng)絡的容量。因此，一個多層次網(wǎng)絡，往往是由一個上層宏蜂窩網(wǎng)絡和數(shù)個下層做蜂窩網(wǎng)絡
組成的多元蜂窩系統(tǒng)。
    分級蜂窩包括宏蜂窩、微蜂窩和微微蜂窩，每種蜂窩執(zhí)行早已定義好的不同功能，即宏
蜂窩用于處理快速移動車輛的業(yè)務；微蜂窩處理慢速移動，集中于步行或交通阻塞車輛的業(yè)
務；微微蜂窩用于覆蓋商場和辦公區(qū)等室內(nèi)區(qū)域。將負載按這種方式分層的原因與切換功能
關，因為車載電話在微蜂窩間快速移動會產(chǎn)生頻繁切換，加重網(wǎng)絡的負擔，從網(wǎng)絡管理出發(fā)，
將產(chǎn)生頻繁切換的業(yè)務轉移到較小切換的宏蜂窩，以提高網(wǎng)絡效率；慢速移動的車輛，由于
它穿過蜂窩邊界帶花較長的時間，產(chǎn)生切換的時能性較小，因此由微蜂窩米處理這類業(yè)務。
    當有用戶接入時，系統(tǒng)根據(jù)所測得的信號強度和各蜂窩的容量為某一呼叫選擇最好的蜂
窩（宏蜂窩、微蜂窩或微微蜂窩），層間切換與普通的蜂窩切換一樣，切換點由系統(tǒng)決定，
由GSM移動臺自動輔助切換測量來完成，切換過程還取決于當時各級的容量，如果做蜂窩和
微微蜂窩已飽和，業(yè)務將切換至更高一級的蜂窩。
    另外，隨著移動通信的不斷發(fā)展，近年來又出現(xiàn)了一種新型的蜂窩形式——智能蜂窩。
所謂智能蜂窩，它是化對于智能天線而言的，是指基站采用具有高分辨陣列信號處理能力的
自適應天線系統(tǒng)，智能地監(jiān)測移動合所處的位置，并以一定的方式將確定的信號功率傳遞給
移動臺的蜂窩小區(qū)。智能大線利用數(shù)字信號處理技術，產(chǎn)�？臻g定向波束，使天線主波束對
準用戶信號到達方向，旁瓣或零限對準干擾信號到達方向，達到充分高效利用移動用戶信號
并刪除或抑制干擾信號的目的。同此，智能蜂窩小區(qū)的應用，必將極大地改善系統(tǒng)性能。
    具體而言，智能蜂窩將在以下幾方面提高未來移動通信的系統(tǒng)性能：（1）擴大系統(tǒng)覆蓋
區(qū)域；（2）提高頻譜利用率，增加系統(tǒng)容量；（3）降低基站發(fā)射功率，減少信號間干擾；
（4）減少電磁環(huán)境污染；（5）節(jié)省系統(tǒng)成本。
    智能蜂窩既可以是宏蜂窩，也可以是微蜂窩或微微蜂窩。這項技術正在研制過程中。


摘自《現(xiàn)代通信》