无线网络中的移动通信

文章目录

  • 1 前言
  • 2 蜂窝技术和频率规划
  • 3 多区技术
  • 4 小区广播
  • 5 寻呼
  • 6 切换
  • 7 多网络

1 前言

在移动通信网络中,单靠一个基站是不足以支持移动通信的,终端和基站之间,可以建立一对多的关系。这些基站,就组成了一个无线网络。 那下面我们就来了解网络中的移动通信。

2 蜂窝技术和频率规划

蜂窝技术是利用众多的基站覆盖整个业务地区,理论上每个基站的覆盖范围都是六边形,看上去仿佛是蜂房里的一个蜂窝。在蜂窝技术中,基站的覆盖范围较小,基站的覆盖区域被称为小区(cell)。
蜂窝技术可以实施频率复用,也就是网络中相同的频率可以在不同的地方供不同的基站同时使用,而不是被某一个基站独占。但是,不同基站使用同一工作频率,必然会引入严重的系统内干扰,即同频干扰,因此频率复用有一个条件就是基站的发射功率不能太高,用以控制基站的覆盖范围,这正好与蜂窝技术合拍。
另外,蜂窝技术中其它基站的干扰可以因为距离远而忽略,但是相邻基站的干扰是不可避免的。为了解决相邻基站的影响,常用的解决方案就是频率规划,使得相邻的基站不会同频工作。

3 多区技术

除了基站覆盖的问题,无线网络中的另一个主要问题就是:移动用户如何找到移动通信网络,也就是终端如何发现网络中的基站。如果终端找不到基站,空有蜂窝网络也没有意义。
虽然发现基站是终端的任务,但是能不能让终端发现,怎样让终端更好的发现却离不开空中接口的相关机制以及基站的配置,其中最重要的就是基站的多区技术以及广播机制。
基站对外广播,由于基站都在广播,必然需要一种区分机制,来让终端分辨出各个基站广播的信息,避免各个基站广播之间的干扰,也就是引入多区技术。
基站采样多扇区工作,每个扇区被称为一个小区,对终端来说,区分不同的基站演变为区分不同的小区。与多址方式类似,常见的区分不同小区的技术可以分为空分多区(SDMC)、频分多区(FDMC)和码分多区(CDMC)技术。
(1)空分多区(SDMC)
空分多区是让相邻的小区工作在不同的区域,从而避开小区之间相互干扰。本质是让不同小区发射的无线电波尽量不要扩展到其它小区。多小区基站利用定向天线,一般配置为三个小区,同一基站下各个小区在空间上相互独立,各个小区之间就避免了互相干扰。WCDMA无线网络和LTE无线网络多采用3小区基站。
(2)频分多区(FDMC)
频分多区就是相邻的小区决不使用同一频率广播。实现FDMC技术的方法通常是采用频率规划,为每个小区指定一个广播的频率。但是采用FDMC技术后,终端需要扫描整个频段上的频点,终端的工作量会增加。GSM系统是典型的FDMC,LTE系统也采用了FDMC。
(3)时分多区(TDMC)
时分多区技术就是相邻的小区决不同时进行广播。
(4)码分多区(CDMC)
码分多区技术就是相邻的小区决不采用相同的地址码进行广播。

4 小区广播

小区广播的指引信息包括小区的标识、空中接口的结构参数以及系统的主要参数,相当于大声宣布“我是谁”和“我是什么样的”,以方便终端接入。

5 寻呼

与终端发现网络类似,反过来,通信网络如何找到移动的用户,简单地说就是通信网络如何找到终端,不仅是移动通信的核心问题,也是无线网络的重要使命。网络呼叫终端有一个专门术语:寻呼,就是寻找并呼叫的意思。
寻呼机制:根据终端所在的当前位置,只利用终端所在的基站来寻呼终端。

6 切换

随着移动终端位置的改变,改变接入的基站,就是“切换”。

7 多网络

异系统互操作指的是终端用户在2G系统、3G系统和4G系统之间的切换,前提是终端必须是多模终端。

参考资料:
《LTE教程:原理与实现》

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