宏蜂窩小區(qū)

傳統(tǒng)的蜂窩式網(wǎng)絡由宏蜂窩小區(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，一般在10W以上，天線也做得較高。圖1是由宏蜂窩組成的移動通信系統(tǒng)示意圖。如圖所示，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。

圖1 宏蜂窩移動通信系統(tǒng)示意圖

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(zhì)量低劣；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，這兩種辦法也不能無限制地使用：直放站實質(zhì)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(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，由于干擾和基站接入等問題，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)（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)的基礎上發(fā)展起來的一門技術(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；基站天線置于相對低的地方，如屋頂下方，高于地面5m～10m，傳播主要沿著街道的視線進行，信號在樓頂?shù)男孤缎　Ｒ虼耍⒎涓C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(zhì)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。而在話務量很高的商業(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(jié)構(gòu)：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(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，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(gòu)成微蜂窩下層網(wǎng)絡。

微微蜂窩小區(qū)

隨著容量需求進一步增長，運營者可按同一規(guī)則安裝第三或第四層網(wǎng)絡，即微微蜂窩小區(qū)（picocell）。微微蜂窩實質(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(jié)構(gòu)，從而解決網(wǎng)絡內(nèi)的“盲點”和“熱點”，提高網(wǎng)絡容量的。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)個下層微蜂窩網(wǎng)絡組成的多元蜂窩系統(tǒng)。如圖2所示。

圖2 三層分級蜂窩結(jié)構(gòu)

圖2為一個三層分級蜂窩結(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有關(guān)，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(zhuǎn)移到較小切換的宏蜂窩，將提高網(wǎng)絡效率。慢速移動的車輛，由于它穿過蜂窩邊界需花較長的時間，產(chǎn)生切換的可能性較小，因此由微蜂窩來處理這類業(yè)務。

當用戶接入時，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恰當?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，如果微蜂窩和微微蜂窩已飽和，業(yè)務將切換至更高一級的蜂窩。

智能蜂窩

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，它是相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)測移動臺所處的位置，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)。智能天線利用數(shù)字信號處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷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。因此，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，也可以是微蜂窩和微微蜂窩。這項技術(shù)正在研制過程中。