移動(dòng)通信系統(tǒng)中蜂窩的四個(gè)概念簡(jiǎn)介

宏蜂窩小區(qū)

傳統(tǒng)的蜂窩式網(wǎng)絡(luò)由宏蜂窩小區(qū)（macrocell）構(gòu)成，每小區(qū)的覆蓋半徑大多為1km～25km。由于覆蓋半徑較大，所以基站的發(fā)射功率較強(qiáng)，一般在10W以上，天線(xiàn)也做得較高。圖1是由宏蜂窩組成的移動(dòng)通信系統(tǒng)示意圖。如圖所示，每個(gè)小區(qū)分別設(shè)有一個(gè)基站，它與處于其服務(wù)區(qū)內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)建立無(wú)線(xiàn)通信鏈路。若干個(gè)小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群（蜂窩），區(qū)群內(nèi)各個(gè)小區(qū)的基站可通過(guò)電纜、光纜或微波鏈路與移動(dòng)交換中心（MSC）相連。移動(dòng)交換中心通過(guò)PCM電路與市話(huà)交換局相連接。

圖1 宏蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)示意圖

在實(shí)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(diǎn)”，由于網(wǎng)絡(luò)漏覆蓋或電波在傳播過(guò)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(hào)強(qiáng)度極弱，通信質(zhì)量低劣；二是“熱點(diǎn)”，由于客觀存在商業(yè)中心或交通要道等業(yè)務(wù)繁忙區(qū)域，造成空間業(yè)務(wù)負(fù)荷的不均勻分布。以上兩“點(diǎn)”問(wèn)題，往往通過(guò)設(shè)置直放站、分裂小區(qū)等辦法來(lái)加以解決。但從原理上講，這兩種辦法也不能無(wú)限制地使用：直放站實(shí)質(zhì)是一個(gè)寬帶放大器，設(shè)置不合理（包括選址及安裝等）或設(shè)置得過(guò)多，都極易造成對(duì)周?chē)盘?hào)的干擾；小區(qū)分裂實(shí)質(zhì)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(lái)增加系統(tǒng)的容量，但當(dāng)基站小到一定程度時(shí)，由于干擾和基站接入等問(wèn)題，這種辦法將難以再進(jìn)行。特別是近幾年來(lái)，隨著移動(dòng)通信的迅速發(fā)展和業(yè)務(wù)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)（microcell）技術(shù)。

微蜂窩小區(qū)

微蜂窩小區(qū)（microcell）是在宏蜂窩小區(qū)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)技術(shù)。它的覆蓋半徑大約為30m～300m；發(fā)射功率較小，一般在1W以下；基站天線(xiàn)置于相對(duì)低的地方，如屋頂下方，高于地面5m～10m，傳播主要沿著街道的視線(xiàn)進(jìn)行，信號(hào)在樓頂?shù)男孤缎?。因此，微蜂窩最初被用來(lái)加大無(wú)線(xiàn)電覆蓋，消除宏蜂窩中的“盲點(diǎn)”。同時(shí)由于低發(fā)射功率的微蜂窩基站允許較小的頻率復(fù)用距離，每個(gè)單元區(qū)域的信道數(shù)量較多，因此業(yè)務(wù)密度得到了巨大的增長(zhǎng)，且RF干擾很低，將它安置在宏蜂窩的“熱點(diǎn)”上，可滿(mǎn)足該微小區(qū)域質(zhì)量與容量?jī)煞矫娴囊蟆?/p>

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，微蜂窩作為無(wú)線(xiàn)覆蓋的補(bǔ)充，一般用于宏蜂窩覆蓋不到又有較大話(huà)務(wù)量的地點(diǎn)，如地下會(huì)議室、娛樂(lè)室、地鐵、隧道等。作為熱點(diǎn)應(yīng)用的場(chǎng)合一般是話(huà)務(wù)量比較集中的地區(qū)，如購(gòu)物中心、娛樂(lè)中心、會(huì)議中心、商務(wù)樓、停車(chē)場(chǎng)等地。而在話(huà)務(wù)量很高的商業(yè)街道等地則可采用多層網(wǎng)形式進(jìn)行連續(xù)覆蓋，即分級(jí)蜂窩結(jié)構(gòu)：不同尺寸的小區(qū)重疊起來(lái)，不同發(fā)射功率的基站緊密相鄰并同時(shí)存在，使得整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出多層次的結(jié)構(gòu)。相鄰微蜂窩的切換都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(luò)，并作為移動(dòng)用戶(hù)在兩個(gè)微蜂窩區(qū)間移動(dòng)時(shí)的“安全網(wǎng)”，而大量的微蜂窩則構(gòu)成微蜂窩下層網(wǎng)絡(luò)。

微微蜂窩小區(qū)

隨著容量需求進(jìn)一步增長(zhǎng)，運(yùn)營(yíng)者可按同一規(guī)則安裝第三或第四層網(wǎng)絡(luò)，即微微蜂窩小區(qū)（picocell）。微微蜂窩實(shí)質(zhì)就是微蜂窩的一種，只是它的覆蓋半徑更小，一般只有10m～30m；基站發(fā)射功率更小，大約在幾十毫瓦左右；其天線(xiàn)一般裝于建筑物內(nèi)業(yè)務(wù)集中地點(diǎn)。微微蜂窩也是作為網(wǎng)絡(luò)覆蓋的一種補(bǔ)充形式而存在的，它主要用來(lái)解決商業(yè)中心、會(huì)議中心等室內(nèi)“熱點(diǎn)”的通信問(wèn)題。　　在目前的蜂窩式移動(dòng)通信系統(tǒng)中，我們主要通過(guò)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(jí)蜂窩結(jié)構(gòu)，從而解決網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的“盲點(diǎn)”和“熱點(diǎn)”，提高網(wǎng)絡(luò)容量的。因此，一個(gè)多層次網(wǎng)絡(luò)，往往是由一個(gè)上層宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)和數(shù)個(gè)下層微蜂窩網(wǎng)絡(luò)組成的多元蜂窩系統(tǒng)。如圖2所示。

圖2 三層分級(jí)蜂窩結(jié)構(gòu)

圖2為一個(gè)三層分級(jí)蜂窩結(jié)構(gòu)示意圖，它包括宏蜂窩、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(dòng)車(chē)輛的業(yè)務(wù)；微蜂窩處理慢速移動(dòng)，集中于步行或交通阻塞車(chē)輛的業(yè)務(wù)；微微蜂窩用于覆蓋商場(chǎng)和辦公區(qū)等室內(nèi)區(qū)域。將負(fù)載按這種方式分層的原因與切換功能有關(guān)，因?yàn)檐?chē)載電話(huà)在微蜂窩間快速移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生頻繁切換，加重網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，從網(wǎng)絡(luò)管理出發(fā)，將產(chǎn)生頻繁切換的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到較小切換的宏蜂窩，將提高網(wǎng)絡(luò)效率。慢速移動(dòng)的車(chē)輛，由于它穿過(guò)蜂窩邊界需花較長(zhǎng)的時(shí)間，產(chǎn)生切換的可能性較小，因此由微蜂窩來(lái)處理這類(lèi)業(yè)務(wù)。

當(dāng)用戶(hù)接入時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)所測(cè)得的信號(hào)強(qiáng)度和各蜂窩的容量為某一呼叫選擇最恰當(dāng)?shù)姆涓C（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(diǎn)由系統(tǒng)決定，由GSM移動(dòng)臺(tái)自動(dòng)輔助切換測(cè)量來(lái)完成，切換過(guò)程還取決于當(dāng)時(shí)各級(jí)的容量，如果微蜂窩和微微蜂窩已飽和，業(yè)務(wù)將切換至更高一級(jí)的蜂窩。

智能蜂窩

隨著移動(dòng)通信的不斷發(fā)展，近年來(lái)又出現(xiàn)了一種新型的蜂窩形式：智能蜂窩。所謂智能蜂窩，它是相對(duì)于智能天線(xiàn)而言的，是指基站采用具有高分辨陣列信號(hào)處理能力的自適應(yīng)天線(xiàn)系統(tǒng)，智能地監(jiān)測(cè)移動(dòng)臺(tái)所處的位置，并以一定的方式將確定的信號(hào)功率傳遞給移動(dòng)臺(tái)的蜂窩小區(qū)。智能天線(xiàn)利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線(xiàn)主波束對(duì)準(zhǔn)用戶(hù)信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶(hù)信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的。因此，智能蜂窩小區(qū)的應(yīng)用，必將極大地改善系統(tǒng)性能。具體而言，智能蜂窩將在以下方面提高未來(lái)移動(dòng)通信的系統(tǒng)性能：

①擴(kuò)大系統(tǒng)覆蓋區(qū)域；　　②提高頻譜利用率，增加系統(tǒng)容量；　?、劢档突景l(fā)射功率，減少信號(hào)間干擾；　?、軠p少電磁環(huán)境污染；　　⑤節(jié)省系統(tǒng)成本?！　≈悄芊涓C既可以是宏蜂窩，也可以是微蜂窩和微微蜂窩。這項(xiàng)技術(shù)正在研制過(guò)程中。