覆盖范围
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一个蜂窝站的工作范围(即移动设备能够可靠地连接到该蜂窝站的范围)并不是一个固定的值。它依赖于很多因素,包括但不限于:
天线高出周围地面的距离(Line-of-sight propagation,即视线传播)。
所使用的信号的频率。
一些技术对于时间的限制(例如,GSM被限制为35公里,对于特殊设备来说,达到70公里也是有可能的)。
发射机的功率。
签约用户设备要求的上行/下行数据速率。[2]
该站点的天线阵的方向性特征。
建筑物或植被对无线电能量的反射和吸收。
它还可能受限于当地的地理或管理因素,以及气象条件。
总的来说,在那些存在足够的蜂窝站来覆盖广泛区域的那些地方,每个蜂窝站的范围将被设置为:
确保有足够的重叠部分用于与其它站点的切换(对于那些有能力处理这一点的技术来说,要将来自一个移动设备的信号,从一个蜂窝站移动到另一个——例如当在汽车或火车上拨打一个GSM电话时)
确保重叠区域不会太大,以最小化与其它站点的干扰问题。
实践中,在人口密集、有着最多的潜在用户的地区,蜂窝站会被组合在一起。通过单个站点的蜂窝电话通信流量被基站容量限制,因此基站可以立即处理的呼叫或数据通信流量的数量是一个有限值。这个限制是影响蜂窝杆站点的空间分布的主要因素。在郊区,天线杆通常相隔2~3公里,而在城市中心区域,天线杆可能会相隔近达400~800米。
信道复用
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为了使蜂窝站能为足够多的用户提供服务,有必要在不同的位置上重复使用相同的信道。例如当你旅行到其他城市的时候,为你提供蜂窝服务的蜂窝站变化了,但所使用的信道可能并没有变化。相同的无线电信道在数英里之外其他的蜂窝天线杆上就会被重用。为了实现这一点,一个蜂窝天线杆的信号被特意设置在一个较低的功率上。并且在许多情况下其天线也被设置为斜向下的,以限制它的覆盖区域。这样就能保证天线杆有一个合适的覆盖区域,不必支持超过可用信道能够承载的会话数量。同时天线杆上的天线通常分成多个扇面进行布置,这样就可以根据每个扇面所对的其它天线杆的覆盖范围变换每个扇面的强度和角度。
限制因素
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蜂窝电话可能会因为离天线杆太远,或者处于信号被厚墙、山峰或其它结构遮挡而变弱的地方而无法工作。信号不一定需要无遮挡地传播,但足够厚的障碍物可能会削弱信号的强度。很强的无线电干扰也会使信号无法被清晰地收到。当许多人在同一时间尝试使用同一个蜂窝天线杆时,例如在堵车或体育赛事中,可能会出现有蜂窝信号但传输速度很慢的情况。
基站控制器(一个中心计算机,专门处理电话连接)以及蜂窝电话会相互追踪。这允许蜂窝电话流畅地从一个天线杆切换到下一个。随着一个用户朝向一个新的天线杆移动,蜂窝电话会切换到信号更强的新天线杆的信道,并停止使用信号已经变弱的上一个天线杆的信道,这样上一个天线杆的这一信道对于另一个用户来说就可用了。
更多信息:频率复用
地理定位
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蜂窝地理定位不像GPS那么精确,但是可用于那些没有GPS接收机的设备,以及GPS不可用的情况。其精度根据覆盖了设备的蜂窝站的数量而变化,在那些可使用高级前向链路(Advanced Forward Link)(即一个设备处于至少三个蜂窝站的覆盖范围内)的地方最高,而在那些只有一个单独的蜂窝站可用的地方最低。在后一种情况下,只能确定设备的地理位置处于该站点的覆盖范围内。
使用高级前向链路(Advanced Forward Link)需要一个设备处于至少三个蜂窝站的覆盖范围内,并且运营商使用了授时系统。
另一个方法是使用到达角度(Angle of Arrival,简称:AoA),这种方式需要设备处于至少两个蜂窝站的覆盖范围内,有着中等水平的精确度。
在美国,紧急电话会使用位置数据(当地称为“增强型911”)。运营商们被要求在2005年12月31日时,至少有95%的蜂窝电话支持这个服务。许多运营商并未在这个最后期限之前完成,因此被FCC罚款[3]。
无线电功率和健康
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更多信息:移动电话辐射和健康#基站的健康危害美国政府的职能部门,FCC,这样提到:
例如,获取自各种来源的度量数据一致地指出,靠近一个典型的蜂窝塔的‘最坏情况的’地面水平功率密度,在1毫瓦/平方厘米或更少的量级(通常情况是大大低于这个值)。”[4]
蜂窝电话、蜂窝塔、Wi-Fi、智能仪表(smart meters)、DECT电话、无绳电话(cordless phones)、婴儿监视器,以及其它无线设备发射的都是非电离无线电频率,它被世界卫生组织(WHO)仅仅分级为“潜在致癌”(potential carcinogen)。