蜂窝和小区：提高移动通信容量和质量

蜂窝是无线覆盖区域的一种理论化的模型，用于表示蜂窝移动系统的区域边界覆盖。大的区域的覆盖就是通过多个六边形的小区域覆盖组成，这就形成了蜂窝。为了适应不同的通信环境，应采用不同的蜂窝小区结构，即宏小区、微小区和微微小区。

大区制的移动通信系统一般只设有一个基站，它负责服务区内移动通信的联络与控制。如果覆盖范围要求半径为30～50km，则天线高度应为几十米至百余米。发射机输出功率则应高达200W。一个大区制系统有一个至无数个无线电频道，用户数约为几十个至几百个。另外，基站与市话有线网连接，移动用户与市话用户之间可以进行通信。小区的概念是一个系统级的概念，它是将整个无线服务区域划分为一些相互紧邻但又不重叠的小区域，每一个小区域设置一个基站利用小功率发射机来进行小区域覆盖，每一个基站的服务范围只限于本小区域内的用户。像这样由一个基站提供服务的一个小区域就称为通信系统的一个小区。

基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。其基站由移动通信经营者向无线电管理部门申请设置。

小区制就是把整个服务区域划分为若干个小区，每个小区分别设置一个基站，负责本小区移动通信的联络和控制。同时，又可在移动交换中心的统一控制下，实现移动用户在不同小区之间通信的转接，以及移动用户与市话用户的联系。

在实际应用中，小区的覆盖取决于地势和其他因素，通常是不规则形状。为了设计方便，我们做一些近似，假定覆盖区为规则的多边形，如全向天线小区，覆盖面积近似为圆形，为了获得全覆盖、无死角，小区面积多为正多边形，如正三角形、正四边形、正六边形。目前主要用六边形来表示这种覆盖，主要原因有两个：一是正六边形的覆盖需要较少的小区，较少的发射站；二是正六边形小区覆盖相对于四边形和三角形费用最小。(www.xing528.com)

在实际的宏蜂窝内，存在着两种微小区域：一是“盲点”，由于网络漏覆盖或电波在传播过程中遇到障碍物而造成阴影区域等原因，使得该区域的信号强度极弱，通信质量差；二是“热点”，由于客观存在商业中心或交通要道等业务繁忙区域，经常出现网络繁忙、无法服务的情况，造成这种现象的根本原因是该区域空间业务负荷的不均匀分布，也就是该区域的信道资源不能满足众多用户的需要。这样便产生了微蜂窝小区技术，微蜂窝是指覆盖范围更小的小区，通常采用小功率基站在小范围内解决网络容量、盲区覆盖等问题。它的覆盖半径大约为30～300m；发射功率较小，一般在1～2W；基站天线置于相对低的地方，比如屋顶下方，高于地面5～10m处，传播主要沿着街道的视线进行，信号在楼顶的泄露小。因此，微蜂窝最初被用来拓展无线电覆盖，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，因此业务密度得到了显著的增长，且无线干扰很低，将它安置在宏蜂窝的“热点”上，可满足该微小区域通信质量与容量两方面的要求。在实际设计中，微蜂窝作为无线覆盖的补充，一般用于宏蜂窝覆盖不到又有较大话务量的地点，比如地下会议室、娱乐室、地铁、隧道等。作为热点应用的场合一般是话务量比较集中的地区，比如购物中心、娱乐中心、会议中心、商务楼、停车场等地。

随着容量需求进一步增长，运营者可按同一规则安装第三或第四层网络，即微微蜂窝小区。它的覆盖半径更小，一般只有几十米；基站发射功率更小，大约在几十到几百毫瓦左右；其天线一般装于建筑物内业务集中地点。微微蜂窝也是作为网络覆盖的一种补充形式而存在的，它主要用来解决商业中心、会议中心，电梯间等室内“热点”的通信问题，非常适用于高用户密度、低移动性和高用户数据速率的户内和小移动范围的户外通信环境。

随着移动通信的不断发展，近年来又出现了一种新型的蜂窝形式：智能蜂窝。它是相对于智能天线而言的，是指基站采用具有较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有针对性地递给移动台的蜂窝小区。它的应用，将扩大系统覆盖区域；提高频谱利用率，增加系统容量；降低基站发射功率，减少信号间干扰；减少电磁环境污染；节省系统成本。