跳频通信的关键技术

引言：经常有读者问小区和扇区的区别，还有载频和载波的区别。今天，小枣君来详细解释一下。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。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）。在实际生活中，我们经常会看到基站。例如下面这样：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。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。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”。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。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。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。哪里需要，指哪里当然，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。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。—— 全文完 ——来源：射频通信链