2.3 移动通信的基本概念

2.3.1 移动通信体制

一般来说，移动通信的体制可根据其服务区域覆盖方式分为两大类：一类是小容量的大区制，另一类是大容量的小区制。

1.大区制

大区制就是在一个服务区域（如一个城市）内，只有一个基站，并由其负责移动通信的联络和控制。通常为了扩大服务区域的范围，基站、天线架设得都很高，发射机的输出功率也较大（一般在200W左右），覆盖半径大约为30～50km。但由于电池容量有限，通常移动台的发射机的输出功率较小，故移动台距基站较远时，移动台可以收到基站发来的信号（即下行信号），但基站却收不到移动台发出的信号（即上行信号）。为了解决两个方向通信不一致的问题，可以在适当地点设立若干分集接收站，以保证在服务区内的双向通信质量。在大区制中，为了避免相互间的干扰，在服务区内，所有频道（一个频道包含收、发一对频率）的频率都不能重复。例如，移动台MS1使用频率f1和f2，那么移动台MS2就不能同时使用这对频率，否则将产生严重的互相串扰，因而大区制的频率利用率及通信的容量都受到了限制。大区制的优点是简单、投资少、见效快，所以在用户较少的地区，大区制得到了广泛应用。

2.小区制

小区制就是把整个服务区域划分为若干小区，每个小区分别设置一个基站，负责本区移动通信的联络和控制。同时又可在移动控制中心（移动业务交换中心MSC）的统一控制下，实现小区间移动用户通信的转接，以及移动用户与市话用户的联系。例如，把一个大区制覆盖的服务区域一分为五，如图2.17所示，每一个小区各设一个小功率基站（BSl～BS5），发射功率一般为5～10W，以满足各小区移动通信的需要。如果这样安排，那么移动台MS1在1区使用频率f1和f2时，在3区的另一个移动台MS3也可以使用这对频率进行通信。这是由于1区和3区相距较远，且隔着2、5、4区，功率又小，所以即使采用相同频率也不会相互干扰。在这种情况下，只需3对频率（即3个频道）就可与5个移动台通话。而大区制下要与5个移动台通话，必须使用5对频率。显然小区制提高了频率的利用率。

无线小区的范围还可根据实际用户数的多少灵活确定。采用小区制，用户在自由移动时，系统可以自动地将用户从一个小区切换（转接）到另一个小区。这是使蜂窝用户具有移动性的最重要的特点。当用户到达小区的边界处时，计算机通信系统就会自动地进行呼叫切换。与此同时，另一个小区就会给这个呼叫分配一条新的信道。当小区中话务量太高时，也会进行呼叫切换。遇到这种情况，基站将对无线电频道进行扫描，从邻近小区中寻找一条可利用的信道。如果这个小区内没有空闲的信道，那么用户在拨打电话时就会听到忙音信号。

采用小区制时，在移动通话过程中，从一个小区转入另一个小区的概率增加了，移动台需要经常地更换工作频道。无线小区的范围越小，通话过程中越过的小区越多，通话中转换频道的次数就越多。这样，对控制交换功能的要求就提高了，再加上基站数量的增加，建网的成本就提高了，同时也会影响通信质量。所以无线小区的范围也不宜过小。那么实际工作中，无线小区的半径取多大合适呢？这要综合考虑。小区的大小取决于一个地区的用户密度。在人口密集的地区，可以通过缩小一个蜂窝小区的实际面积或者增加更多的部分重叠的小区来提高蜂窝网的容量。这样既可以增加可用的信道数，又无须增加实际使用的频率数量。在GSM数字蜂窝通信系统中，通常小区覆盖半径最大为35km，最小为500m，前者适用于农村地区，后者适用于市区。

2.3.2 服务区域的划分

无线频率是一种有限的资源，在无线通信中，一个重要的问题就是如何利用有限的资源为尽可能多的用户提供服务。在未出现蜂窝技术时，提高无线通信容量的习惯做法是通过分割频率获得更多的可用信道。然而这种做法缩小了指派给每个用户的带宽，造成服务质量下降。

蜂窝技术不是分割频率，而是分割地理区域。这种将服务区分割成多个蜂窝小区的办法是一个关键的变革，因为可以更加有效地使用无线频率。

（1）带状服务区

带状服务区是指铁路的列车无线电话、船舶无线电话等，基站可以使用定向天线（方向性强的天线），小区按纵向排列，覆盖整个服务区。

（2）面状服务区

面状服务区是指服务小区的形状采用正三角形、正方形、正六边形，邻接构成整个服务区。根据从邻接小区的中心间距、单位小区的有效面积、交叠区域面积、交叠距离和所需最少无线频率的个数等几个方面加以比较，用正六边形无线小区邻接构成整个面状服务区是最理想的。因此，正六边形无线小区在现代移动通信网中得到了广泛应用。由于这种面状服务区的形状类似于蜂窝，所以又称蜂窝式网，如图2.18所示。

（3）常用的业务术语

① 业务区：指一个移动电话编号区所覆盖的区域，也就是一个移动电话交换中心所管辖的区域。业务区由一个移动电话交换中心所连接的所有基站叠加而成。

② 漫游服务：指移动电话用户到本业务区外的其他区域仍能继续使用移动电话。漫游分为国内漫游和国际漫游。

③ 归属局：对移动电话用户而言，移动电话开户时所注册的移动交换中心就是该用户的归属局，归属局所在的地理位置称为归属地。

④ 被访局：用户漫游时所访问的移动电话交换中心就是被访局，被访局所在的地理位置称为被访地。

⑤ 漫游用户：携带移动电话进行漫游的用户被称为漫游用户或来访用户。

⑥ 漫游国家（地区）：指移动电话用户进行国际自动漫游时所访问的国家或地区。

⑦ 被叫地：用户作为主叫发起呼叫时，对方（被叫）所在的地理位置称为被叫地。