到底什么是鱼鳞组网？

前段时间在 MWCS 世界移动通信大会上，小枣君看到了一个有意思的概念 —— 鱼鳞组网。

今天，简单给大家介绍一下。

大家都知道，我们现在每天使用的移动通信，也叫做蜂窝通信。

上个世纪 30-40 年代，无线移动通信刚起步的时候，和无线广播电台一样，是在城市的最高处，建立一个无线通信塔，采用频率较低、功率较大的信号（波长较长，绕射能力好，覆盖距离远），进行广域覆盖。

这种方式，叫做“中心激励”。

后来，随着用户数的激增，这种覆盖方式的容量和性能不再满足要求。于是，1947 年，美国贝尔实验室率先提出了“蜂窝”的概念。

也就是说，通过无数个功率较小的基站，取代大型基站，实现信号的无缝覆盖。

与此同时，专家们还将每个基站进行了进一步划分，采用定向天线取代全向天线，从而提升覆盖性能。

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 个扇区的设计。

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。

上面这种方式，被称为“顶点激励”方式。

“顶点激励”方式是我们目前手机移动通信网络的主要组网方式。因为看上去像蜂窝，所以，基站移动通信也叫蜂窝移动通信。

那么，什么是鱼鳞组网呢？

鱼鳞组网是中国移动面向“低空智联网”提出的一种新型组网方式。

现在国家在大力推进低空经济，通信行业这边新推出的“通感一体”技术，可以让基站具备“雷达”的能力，对无人飞行器的位置、高度、速度等进行感知探测。（详情可以看这里：链接）

中国移动把面向低空经济的通感一体试验网以及支撑平台等，打包成为“低空智联网”技术体系。鱼鳞组网，就是这个技术体系的内容之一。

鱼鳞组网和传统蜂窝组网有明显的区别，如下图所示：

大家可以看到，鱼鳞组网中，所有的基站扇区都朝向同一个方向，就像鱼的鳞片一样。

我们仔细对比两种组网，会发现：

1、传统的三扇区，变成了单扇区，且朝向一致。

2、鱼鳞扇区的单站覆盖距离，明显大于传统基站。

我们先说说距离问题。

覆盖距离之所以能增加，是因为 5G 通感一体基站的波形设计和传统 5G 基站有所不同。

在基站自发自收的工作模式下，5G 基站的 OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）信号同时进行收和发，对隔离度要求较高。以目前的技术水平，发射功率不能太大（否则会对接收造成影响），所以，只能实现 300 米左右的近距离覆盖。

而雷达系统常用的 LFM（Linear Frequency Modulation）线性调频波形，发送和接收是不同时刻的。所以，没有隔离度的限制，发送功率可以更大，覆盖距离也就更远。

采用连续波 OFDM 和脉冲波 LFM 相结合的混合波形，就能结合两者的优势 —— 通过连续波 OFDM，覆盖近端，通过脉冲波 LFM，覆盖远端，整个系统的覆盖能力从百米提升至千米。

再来看看，为什么会从三扇区变成单扇区。

传统地面手机网络，之所以采用三扇区，是因为它可以灵活应对城区环境下建筑、树木等遮挡物较多的复杂环境，有利于尽可能消除覆盖盲区。合理采用频率空间复用技术，也可以高效利用频谱资源，增加网络的容量。

低空无人机会用到三张网络，分别是传统地面网（复用）、低空网（新建）、卫星网（补充、备份）。

在飞行的过程中，主要是用低空网。这个网是专门新建的，采用了通感一体基站，具备感知的能力，覆盖的高度范围也大。（通感一体基站经过特殊设计，垂直和左右张角会比传统 5G 基站更大。垂直张角从传统的 24° 提升到 60° 以上。覆盖高度从 100 米提升到 300 米。）

面向无遮挡物的低空空域进行覆盖，就需要更大面积的扇区，而且，组网简单一点，尽可能地减少无人机切换小区的频率。也节约成本。

鱼鳞组网，显然就具备这样的优点，适合空旷大区域的覆盖。

值得一提的是，新建的低空网和已有的地面网之间，会存在协同和干扰的问题。

传统手机在地面工作，因为各种遮挡物较多，所以和基站之间主要是非视距传输（NLOS），受到的周边邻区干扰比较小。

无人机飞在天上，虽然高度不高，但与基站之间的遮挡物少，主要是视距传输。这样的话，更容易受到周边邻区的下行干扰，也容易干扰周边邻区的上行。

解决这个问题，一方面需要低空网基站和地面网基站进行更多的协同调度，分配不同的频点，限制无人机在低空网和地面网之间切换，也减少同频干扰。（类似高铁专网）

另一方面，对无人机采用差异化功率控制，降低无人机的发射功率，避免对邻区造成干扰。

好了，以上就是关于鱼鳞组网的介绍。

随着低空经济的不断推进，国内各地的低空试验网络会越来越多。围绕低空网络的建设和优化，还有很多值得研究的地方，也可能孵化出更多的创新。

参考资料：《低空智联网技术体系白皮书（中国移动）》

本文来自微信公众号：微信公众号（ID：null），作者：小枣君

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