【天线科普】小区和扇区,到底有什么区别?载频和载波呢?

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查看423 | 回复9 | 2024-4-7 10:31:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
小区、扇区、载波、载频,都是和移动通信基站有关的概念。

我们先从基站开始说起。

基站,就是BaseStation,简称BS。它是移动通信网络中,无线接入网的重要组成部分。

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基站的主要功能,是信号的调制和解调、射频发射和接收(详情看这里:基带、射频,到底是干什么用的?)。

在4G时代,基站的主要硬件组成是BBU(基带处理单元)、RRU(射频拉远单元)和天馈(天线、馈线)系统。到了5G时代,硬件有所改变,无源天线变成了有源天线,也就是AAU(有源天线单元)。

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在实际生活中,我们经常会看到基站。例如下面这样:

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其实,严格来说,上图是一个物理站址(或者说站点,“站”,site)的铁塔。铁塔上挂着的,是基站的很多面天线。
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一个基站(4G)的完整组成

通常,一个站址,不止有一个基站,而是有多个基站。

例如移动、电信、联通等运营商,他们都有各自的基站,都安装在同一个站址上。

而且,即便是一个运营商,也很可能有2G、3G、4G、5G等不同网络制式的基站,都在这个站址。

小区和扇区

以前我介绍天线的时候,提到过,天线有全向天线和定向天线。全向天线(一般是鞭状、圆柱状),是向四面八方发射信号的。定向天线(一般是板状),是向指定的一个方向发射信号的。

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针对一些视野开阔且用户密度低的区域,采用全向天线,频率较低的信号(波长较长,绕射能力好,覆盖距离远),覆盖四周一大片。这叫“中心激励”。

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中心激励

针对较为复杂的区域,以及用户密度高的区域,采用定向天线,可以提升信号覆盖的效果。

专家们经过计算发现,3个天线(每个天线覆盖120°)的方式,性价比最高,效果最好。于是,就有了一个基站3个覆盖区域的设计。

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从下面的图可以看出,基站设在每个小区六边形的三个顶点上,每个基站采用三个定向天线,分别覆盖三个相邻小区的各三分之一的区域。

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顶点激励
上面这种方式,被称为“顶点激励”方式。

大家可以看出,定向天线的覆盖更为灵活,可以有效消除小区内障碍物造成的影响。

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当然,除了3天线之外,也可以采用别的覆盖方式,例如6个天线,每个天线覆盖60°。

不管是60°,还是30°,覆盖区域看上去就像一把扇子。这种无线覆盖区,就是扇区(Sector)。扇区和基站一样,是一个物理的概念,是实际存在的。

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网优工具界面上,看到的扇区

行业里一般都有S型和O型基站的叫法。S是指Sectorized,定向,扇区型站点。O是指Omni-directional,全向。

那么,小区是什么呢?一个基站就是一个小区?还是一个扇区就是一个小区?

答案是:不一定。

在介绍小区前,我需要先介绍两个概念——载波和载频。

载波,英文名carrier,也是一个物理概念。通常来说,是指调制后的、承载了音视频等信息的无线电磁波。每个载波,会占用一定范围的频率。

载频,就是载波频率(carrier frequency)。载频有多种指代,有时候指的是频率值,有时候指的是相关硬件。载波的中心频率的那个值,就是中心频点。

一个扇区,如果只有一个载波,可能容量不太够。这时,就会配置多个载波。

扇区是一个物理概念,而小区是一个逻辑概念。不同的网络制式,对小区(cell)的定义是不一样的。

在2G GSM中,小区=扇区。

2G GSM是窄带系统,单载波容量小。所以,多个载波“捆绑”在一起,形成一个“小区”。

例如S 2/2/2,意思是:该站点有3个小区(扇区),每个小区有2个载波。

在3G WCDMA、4G LTE、5G中,小区=载波。

3G WCDMA是宽带CDMA,4G LTE单载波带宽更大。一个扇区的话,配置1-2个载波就够了。

如果是S 1/1/1配置,3个扇区,每个扇区只有1个载波,那就一共是3个小区。(小区之间,用扰码来区分,比如说扰码用1、2、3 )。

如果是S 2/2/2配置,3个扇区,每个扇区有2个载波,那就一共是3×2=6个小区。(单个扇区能配置的小区数量,跟硬件能力有关。)

我们也可以这么简单记忆——频宽小的,载波数量多,多个载波配置为1个小区。频宽大的,载波数量少,1个载波就是1个小区。

总结一下:

采用基站识别码(Base Station Identity Code,BSIC)或全球小区识别码(Cell Global ldentifier,CGI)进行标识的无线覆盖区域,就叫做小区。

小区是提供终端接入的最小服务区域单位。它是虚拟的、逻辑的。系统定义了它,然后,工程师可以把它当作一个对象,进行参数配置、管理控制。

区别小区的关键,是是否能提供独立的服务。

GSM一个小区多个载波,但只有一个广播BCCH(广播控制信道),所以,一个小区是多个载波合在一起,才能提供小区服务。

WCDMA和LTE的不同载波之间,各自有导频信号,是独立的。所以,一个载波就是一个小区的概念。

好了,大家都搞懂了嘛?
用心做好保姆工作
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putin | 2024-4-7 10:35:16 | 显示全部楼层
搞懂了,园长科普的好详细
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干簧管 | 2024-4-7 10:57:41 | 显示全部楼层
还是很复杂
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1084504793 | 2024-4-7 13:58:08 | 显示全部楼层
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lovzx | 2024-4-7 14:32:17 | 显示全部楼层
学习
看到这条评论的人都发财了
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1055173307 | 2024-4-7 14:49:36 | 显示全部楼层
学习,复杂但有趣
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bzhou830 | 2024-4-7 16:06:50 | 显示全部楼层
复杂但有趣
选择去发光,而不是被照亮
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jkernet | 2024-4-7 16:21:28 | 显示全部楼层
学习
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曹县 | 2024-4-8 09:03:33 | 显示全部楼层
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hdydy | 2024-4-8 10:38:19 | 显示全部楼层
向大佬学习
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