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通信网络/蜂窝网络

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信号重叠

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为了防止多次传输重叠并相互干扰,信号需要在时间、空间或频率上分离。FDMA 和 TDMA 技术分别尝试将传输分离到不同的频带和时间片。这些系统允许同一区域内的多个用户在没有数据冲突的情况下进行通信。

然而,网络也可以通过空间进行物理隔离,以防止数据冲突。在这种情况下,用户可以在同一通道上同时通信,只要他们位于不同地点的不同网络中即可。

蜂窝网络是一种将大型网络分解成称为“小区”的小组的方法。每个小区具有不同的频率特性。这意味着频率可以在非相邻小区中重复使用,而不会造成干扰。

示例:手机

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手机,或称移动电话,如今已十分常见。手机通过无线方式连接到本地基站,基站接收手机信号并将其传输到电话网络。

当移动电话从一个小区移动到另一个小区时,就会发生漫游。除了传输语音数据外,手机还会传输和接收控制数据。控制数据告诉手机它离基站有多远。如果手机从一个小区移动到另一个小区,则到新基站的距离将小于到旧基站的距离。在这种情况下,新基站将开始处理呼叫,旧基站将停止与手机通信。

建模单元

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小区通常被建模为规则六边形。规则六边形在所有相邻小区之间具有等距中心。为了避免频率被相邻小区使用,所有小区不共享相同的频率。如果每个小区使用唯一的频率,那么就没有足够的频率来实现大型网络。为了解决这个问题,频率复用被用来将小区分组到一个模式中,在这个模式中,它们在组内不共享频率。这种模式被平铺以填充服务区域。组中的小区数量称为复用因子。常见的复用因子包括:1、3、4、7、9、12、13、16、19 和 21。

在这些六边形中,只需要四个频带就可以为整个网络提供无重叠服务。

网络扩展

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随着需求的增长,网络容量可以通过多种方式扩展。

子单元

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子单元技术包括将现有六边形小区划分为 7 个更小的子单元。更小的单元意味着可以使用更小的基站,所需的传输功率更低,可以在更小的区域内重复使用更多频率。此外,将整个频率范围分配给更小的地理区域意味着可以为该区域服务更多的人员,并且可以提高整个网络的数据吞吐量。

扇区化

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扇区化类似于子单元概念,只是它不是将小区分解成更小的单元,而是将小区径向分解成称为扇区的“饼状切片”。小区中的每个扇区都可以重复使用频率范围。小区可以被分解成 3 扇区(120° 分割)和 6 扇区(60° 分割)架构。

蜂窝网络的现实与理论上的概念大不相同。实际上,基站并不等距,小区的大小和形状也不统一。由于这些小区的大小、形状和位置不规则,频率正交性更加重要,网络通常需要使用许多频率范围,而不是理论上的三个最小值。

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