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小區(qū)和扇區(qū),到底有什么區(qū)別?載頻和載波呢?

2023/07/22
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引言:經(jīng)常有讀者問小區(qū)和扇區(qū)的區(qū)別,還有載頻和載波的區(qū)別。今天,小棗君來詳細解釋一下。

小區(qū)、扇區(qū)、載波、載頻,都是和移動通信基站有關的概念。

我們先從基站開始說起。

基站,就是BaseStation,簡稱BS。它是移動通信網(wǎng)絡中,無線接入網(wǎng)的重要組成部分。

基站的主要功能,是信號的調(diào)制和解調(diào)、射頻發(fā)射和接收(詳情看這里:基帶、射頻,到底是干什么用的?)。

在4G時代,基站的主要硬件組成是BBU(基帶處理單元)、RRU(射頻拉遠單元)和天饋(天線、饋線)系統(tǒng)。到了5G時代,硬件有所改變,無源天線變成了有源天線,也就是AAU(有源天線單元)。

在實際生活中,我們經(jīng)常會看到基站。例如下面這樣:

其實,嚴格來說,上圖是一個物理站址(或者說站點,“站”,site)的鐵塔。鐵塔上掛著的,是基站的很多面天線。

一個基站(4G)的完整組成

通常,一個站址,不止有一個基站,而是有多個基站。

例如移動、電信、聯(lián)通等運營商,他們都有各自的基站,都安裝在同一個站址上。

而且,即便是一個運營商,也很可能有2G、3G、4G、5G等不同網(wǎng)絡制式的基站,都在這個站址。

小區(qū)和扇區(qū)

以前我介紹天線的時候,提到過,天線有全向天線定向天線。全向天線(一般是鞭狀、圓柱狀),是向四面八方發(fā)射信號的。定向天線(一般是板狀),是向指定的一個方向發(fā)射信號的。

針對一些視野開闊且用戶密度低的區(qū)域,采用全向天線,頻率較低的信號(波長較長,繞射能力好,覆蓋距離遠),覆蓋四周一大片。這叫“中心激勵”。

中心激勵

針對較為復雜的區(qū)域,以及用戶密度高的區(qū)域,采用定向天線,可以提升信號覆蓋的效果。

專家們經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn),3個天線(每個天線覆蓋120°)的方式,性價比最高,效果最好。于是,就有了一個基站3個覆蓋區(qū)域的設計。

從下面的圖可以看出,基站設在每個小區(qū)六邊形的三個頂點上,每個基站采用三個定向天線,分別覆蓋三個相鄰小區(qū)的各三分之一的區(qū)域。

頂點激勵

上面這種方式,被稱為“頂點激勵”方式。

大家可以看出,定向天線的覆蓋更為靈活,可以有效消除小區(qū)內(nèi)障礙物造成的影響。

哪里需要,指哪里

當然,除了3天線之外,也可以采用別的覆蓋方式,例如6個天線,每個天線覆蓋60°。

不管是60°,還是30°,覆蓋區(qū)域看上去就像一把扇子。這種無線覆蓋區(qū),就是扇區(qū)(Sector)。扇區(qū)和基站一樣,是一個物理的概念,是實際存在的。

網(wǎng)優(yōu)工具界面上,看到的扇區(qū)

行業(yè)里一般都有S型和O型基站的叫法。S是指Sectorized,定向,扇區(qū)型站點。O是指Omni-directional,全向。

那么,小區(qū)是什么呢?一個基站就是一個小區(qū)?還是一個扇區(qū)就是一個小區(qū)?

答案是:不一定。

在介紹小區(qū)前,我需要先介紹兩個概念——載波和載頻。

載波,英文名carrier,也是一個物理概念。通常來說,是指調(diào)制后的、承載了音視頻等信息的無線電磁波。每個載波,會占用一定范圍的頻率。

載頻,就是載波頻率(carrier frequency)。載頻有多種指代,有時候指的是頻率值,有時候指的是相關硬件。載波的中心頻率的那個值,就是中心頻點。

一個扇區(qū),如果只有一個載波,可能容量不太夠。這時,就會配置多個載波。

扇區(qū)是一個物理概念,而小區(qū)是一個邏輯概念。不同的網(wǎng)絡制式,對小區(qū)(cell)的定義是不一樣的。

在2G GSM中,小區(qū)=扇區(qū)。

2G GSM是窄帶系統(tǒng),單載波容量小。所以,多個載波“捆綁”在一起,形成一個“小區(qū)”。

例如S 2/2/2,意思是:該站點有3個小區(qū)(扇區(qū)),每個小區(qū)有2個載波。

在3G WCDMA、4G LTE、5G中,小區(qū)=載波。

3G WCDMA是寬帶CDMA,4G?LTE單載波帶寬更大。一個扇區(qū)的話,配置1-2個載波就夠了。

如果是S 1/1/1配置,3個扇區(qū),每個扇區(qū)只有1個載波,那就一共是3個小區(qū)。(小區(qū)之間,用擾碼來區(qū)分,比如說擾碼用1、2、3 )。

如果是S 2/2/2配置,3個扇區(qū),每個扇區(qū)有2個載波,那就一共是3×2=6個小區(qū)。(單個扇區(qū)能配置的小區(qū)數(shù)量,跟硬件能力有關。)

我們也可以這么簡單記憶——頻寬小的,載波數(shù)量多,多個載波配置為1個小區(qū)。頻寬大的,載波數(shù)量少,1個載波就是1個小區(qū)。

總結一下:

采用基站識別碼(Base Station Identity Code,BSIC)或全球小區(qū)識別碼(Cell Global ldentifier,CGI)進行標識的無線覆蓋區(qū)域,就叫做小區(qū)。

小區(qū)是提供終端接入的最小服務區(qū)域單位。它是虛擬的、邏輯的。系統(tǒng)定義了它,然后,工程師可以把它當作一個對象,進行參數(shù)配置、管理控制。

區(qū)別小區(qū)的關鍵,是是否能提供獨立的服務。

GSM一個小區(qū)多個載波,但只有一個廣播BCCH(廣播控制信道),所以,一個小區(qū)是多個載波合在一起,才能提供小區(qū)服務。

WCDMA和LTE的不同載波之間,各自有導頻信號,是獨立的。所以,一個載波就是一個小區(qū)的概念。

好了,大家都搞懂了嘛?

 

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通信行業(yè)知名新媒體鮮棗課堂創(chuàng)始人,通信行業(yè)資深專家、行業(yè)分析師、自媒體作者,《智聯(lián)天下:移動通信改變中國》叢書作者。通信行業(yè)13年工作經(jīng)驗,曾長期任職于中興通訊股份有限公司,從事2/3/4G及5G相關技術領域方面的研究,曾擔任中興通訊核心網(wǎng)產(chǎn)品線產(chǎn)品經(jīng)理、能力提升總監(jiān)、中興通訊學院二級講師、中興通訊高級主任工程師,擁有豐富的行業(yè)經(jīng)驗和積累。