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手机与基站之间的通信是无线通信技术的核心应用之一，涉及复杂的物理层传输、协议交互和网络管理机制。以下从技术原理、通信流程和关键技术三个层面深入解析这一过程：
一、蜂窝网络基础架构
1. 蜂窝结构设计
- 基本原理：将服务区域划分为多个六边形“蜂窝小区”，每个小区由**基站（Base Station, BS）**覆盖，避免信号全范围覆盖的干扰和资源浪费。
- 频率复用：相邻小区使用不同频段，非相邻小区可复用相同频段（如7小区复用模式），提高频谱效率。
- 基站组成：
- 天线系统：负责无线信号的发送与接收（如定向天线、Massive MIMO阵列）。
- 基带单元（BBU）：处理数字信号（编码/解码、调制/解调）。
- 射频单元（RRU）：将数字信号转换为高频无线电波。
2. 无线接口协议栈
手机与基站通信遵循无线接入网（RAN）协议栈，核心分层如下：
- 物理层（PHY）：负责信号调制、信道编码、多址接入（如OFDMA、SC