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移动通信原理与设备
1.3.1.1 2.1.1 组网方式

2.1.1 组网方式

1.大区制

大区制是指把一个通信服务区域仅规划为一个或少数几个无线覆盖区,每个无线区仅为一个基站所覆盖,基站基本上是相互独立的。每个无线区的半径在25~45 km,用户容量为几十个至数百个。

大区制的特点是基地站的天线架设高、输出功率大、组网简单、投资少、见效快。但是,服务区内的所有频率均不能重复使用,频率利用率及用户数都受到了限制。

大区制区域半径较大,基站的发射功率较大但移动台的发射功率不大,这样可能造成上、下行通信效果不一致问题,为了解决这个问题,可以在适当的地点设立若干个分集接收站来改善上行传输。

大区制只适合于在中小城市或专用移动网等业务量不大的情况下使用。为了适应大城市或更大区域的服务要求,必须采用小区制组网方式,以在有限的频谱条件下,达到扩大容量的目的。

2.小区制

小区制是指把一个通信服务区域分为若干个小无线覆盖区,每个小区的半径在2~20 km,用户容量可达上千个。每个小区设置一个基站,负责本区移动台的联系和控制,各个基站通过移动业务交换中心相互联系,并与市话局连接。每个小区只需提供较少的几个无线电信道就可满足通信的要求,邻近的小区使用不同的信道组。

小区制采用信道复用技术,大大缓解了频率资源紧缺的问题,提高了频率利用率,增加了用户数目和系统容量;小区半径较小,所以发射机功率较低,互调干扰亦较小;但同时由于小区半径较小,当移动台从一个小区驶入另一个无线覆盖区时,即越区过程中必须进行信道自动切换,以保证移动台越区时通话不间断,这又涉及到了越区切换技术。

小区制适用于用户量较大的公用移动通信系统。

小区制组网灵活,可以根据服务对象和地形的不同对服务区域进行灵活的划分,通常有带状服务区和面状服务区。

(1)带状服务区

带状服务区一般应用在铁路、公路、沿海、内河航道的移动通信系统,如图2-1所示。

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图2-1带状服务区

这种服务区域的无线小区,是按横向排列覆盖整个服务区,因此服务区域比较狭窄时,基站可以使用定向天线,整个系统是由许多细长的无线小区相连而成,因此有时也称“链状网”,带状网可以进行同频复用。

为防止同频干扰,相邻区域不能使用同一频率。为此可采用二频组、三频组甚至四频组的配置方式,将这些频率依次分配给相邻区域,交替使用。如图2-1所示,采用二频组,频率利用率最高(总信道数相同时,每个小区的信道最多),但同时,同频小区之间的干扰也最严重。

由于移动台处于运动状态,基站和移动台之间的电波传播状态随路径的不同而发生变化。为保证在无线小区的边缘上通话不发生中断,设计时要考虑在无线小区邻接处有一定的场强重叠区,其大小与地形、地貌密切相关。这样即使移动台对于一个区域的基站的传播条件变坏,但对另一区域的基站传播条件却较好。通过调整重叠区的深度以减小可能出现的弱覆盖区。但重叠区过深,又会造成越区干扰。

(2)面状服务区

陆地移动通信大部分是在一个宽广的平面上实现的,平面服务区内的无线小区组成方法要比带状服务区复杂得多。这些无线小区的实际形状取决于电波传播条件和天线的方向性。如果服务区的地形、地物相同,且基站采用全向天线,其覆盖范围大体是一个圆。为了不留空隙地覆盖整个服务区,无线小区之间会有大量的重叠。在考虑重叠之后,每个小区实际上的有效覆盖区是一个圆的内接多边形。根据重叠情况的不同,这些多边形有正三角形、正方形和正六边形,如图2-2所示。

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图2-2小区构成几何形状

对于3种多边形,在辐射半径相同的条件下,可以分别计算出每个无线小区之间的中心距离、区域面积、重叠区宽度和重叠区的面积,如表2-1所示。为便于比较,设在整个服务区域内的无线小区面积均相等。从表2-1可见,采用正六边形无线小区邻接构成整个面状服务区为最好,因此这种六边形结构得到了广泛的应用。由于这种面状服务区的形状很像蜂窝,所以又称为蜂窝网。

表2-1 不同小区形状参数的比较

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