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蜂窝移动通信


贡献者:DXY701121    浏览:4660次    创建时间:2009-09-11

蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式,在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来,进而实现用户在活动中可相互通信。其主要特征是终端的移动性,并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。蜂窝移动通信业务是指经过由基站子系统和移动交换子系统等设备组成蜂窝移动通信网提供的话音、数据、视频图像等业务。
蜂窝移动通信业务包括:900/1800MHz GSM第二代数字蜂窝移动通信业务、800MHz CDMA第二代数字蜂窝移动通信业务、第三代数字蜂窝移动通信业务。
GSM网络一共有4种不同的蜂窝单元尺寸:宏蜂窝,微蜂窝,微微蜂窝和伞蜂窝。覆盖面积因不同的环境而不同。
基本原理:在无线蜂窝移动通信系统中,每一蜂窝均分配了相应数量的信道。随着蜂窝半径的减小,整个系统的容量会逐步提高,这是因为在给定区域内的频率复用方式会更加有效。但半径的减小也使得移动台更加频繁地穿越蜂窝边界,从而带来了更多的信道切换(handoff)。在移动蜂窝系统中,当处于通信状态下的移动台从其所在蜂窝向相邻蜂窝移动时,为了保证它能始终获得足够的通信质量并维持通话,就需要进行信道切换。一般而言,当移动台接收到的信号强度(RSS)低于某一门限,或相邻基站能提供更高的RSS时,切换被触发。切换是蜂窝系统中保证移动用户进行连续通信的必要手段,但过多的切换会给系统带来较重的信令负载(signaling traffic )和运转开销(operation overhead),也会带来更大的呼叫失败概率。不同层次的蜂窝为不同类型的移动用户提供服务,这样既控制了信令负载,又保留了小蜂窝带来的频率复用更有效的优点。通常,系统首先将移动台的速度与事先确定的速度门限(velocity threshold)进行比较。如果移动台速度高于此门限,则为高速用户,否则为低速用户。然后由微蜂窝为低速用户提供服务,宏蜂窝为高速用户提供服务,这样在一定程度上就能减少切换次数,降低系统的运营成本。
宏蜂窝,传统的蜂窝式网络由宏蜂窝小区(macrocell)构成,每小区的覆盖半径大多为1km~25km,基站天线尽可能做得很高。在实际的macrocell内,通常存在着两种特殊的微小区域。一是“盲点”,由于电波在传播过程中遇到障碍物而造成的阴影区域,该区域通信质量严重低劣;二是“热点”,由于空间业务负荷的不均匀分布而形成的业务繁忙区域,它支持macrocell中的大部分业务。以上两“点”问题的解决,往往依靠设置直放站、分裂小区等办法。除了经济方面的原因外,从原理上讲,这两种方法也不能无限制地使用,因为扩大了系统覆盖,通信质量要下降;提高了通信质量,往往又要牺牲容量。
微蜂窝,是在宏蜂窝的基础上发展起来的一门技术。与宏蜂窝相比,它的发射功率较小,一般在 2W 左右;覆盖半径大约为 100m ~ 1km ;基站天线置于相对低的地方,如屋顶下方,高于地面 5m ~ 10m ,无线波束折射、反射、散射于建筑物间或建筑物内,限制在街道内部。微蜂窝最初被用来加大无线覆盖,消除宏蜂窝中的“盲点”。同时由于低发射功率的微蜂窝基站允许较小的频率复用距离,每个单元区域的信道数量较多,因此业务密度得到了巨大的增长,将它安置在宏蜂窝的“热点”上,可满足该微小区域质量与容量两方面的要求。
微微蜂窝, 微微蜂窝是指地理上的一个区域被分割成称为“微微蜂窝”的小区域。其覆盖半径通常为百米数量级以下,天线高度低于屋顶,其基站发射功率小。微微蜂窝模型有以下特点:
1.吞吐量大,每个蜂窝用户相对较少;
2.频率再用率高。相邻蜂窝使用不同的频率,不相邻的蜂窝可以采用相同频率。
3.发射功率低。
4.移动宿主的移动会导致更快的路由、跟踪和越区切换等问
微微蜂窝在初期一般是零散地分步在热点地区,话务量比较集中,覆盖面积较小,对容量的提高有限,随着用户的发展,热点地区己由点逐渐连接成片时,微微蜂窝就形成了一个独立的层,各个微微蜂窝相连,在一定范围内连续覆盖,在这时,可以使网络容量有很大的提高,一般对于半径在lkm左右的小区,若在每个扇区的热点地区采用6-8个半径在O.lkm左右的微微蜂窝组成微微蜂窝层,可以使网络容量提高3-4倍。
智能蜂窝,是指基站采用具有高分辨阵列信号处理能力的自适应天线系统,智能地监测移动台所处的位置,并以一定的方式将确定的信号功率传递给移动台的蜂窝小区。对于上行链路而言,采用自适应天线阵接收技术,可以极大地降低多址干扰,增加系统容量;对于下行链路而言,则可以将信号的有效区域控制在移动台附近半径为100~200 波长的范围内,使同道干扰大小为减小。智能蜂窝小区既可以是macrocell,也可以是 microcell。利用智能蜂窝小区的概念进行组网设计,能够显著地提高系统容量,改善系统性能。



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