蜂窝通信系统中的频谱

admin

无线频谱是无线通信系统中最重要的资源，由于以下原因，使得频谱规划和分配变得非常复杂：

1)资源缺乏：

根据物理层的有关理论可知，可以用于实际移动通信（可能是高速移动情况）和髙数据传输速率应用的频谱资源非常有限。由于低端频谱(从400MHz开始）已经用于数字、模拟、公共和军事系统，使得这部分频谱已过于拥挤。2G以上的高端频谱更有可能用于扩展和高数据传输速率应用，但是由于路径损耗随着频率的增加而增加，其代价是小区的覆盖范围较小。

2)缺少一致性：

由于历史原因和规则的不同，不同国家间的频谱分配是不一致的，使得在世界范围的频谱定义更为复杂。回顾蜂窝系统的历史，GSM(最流行的2G技术）使用的是900MHz频段。GSM核心规范中能够扩展到其他频段的方法非常有限。但是，由于GSM技术已经被广泛接受和使用，随着用户和运营商数目的H益增长，非常需要新的频段来满足人们的需求，因此在一些国家的提议下，GSM规范中引人了其他频段，首先是1800MHz和1900MHz，后来还包括了450MHz、480MHz和850MHz的频段。

在3G和IMT-2000出现后，频谱分配引起了更多的关注。IMT-2000的一个主要目标是支持全球移动性和无缝接入，来改善无线用户的业务体验。如果不能实现频谱统一，就很难实现这一目标。因此，1992年的世界管理无线会议(World Administrative Radio Conference of1992,WARC-92)决定把总共230MHz的带宽用来作为IMT-2000全球范围的工作频段，这部分带宽分布在下面的两个频段：1885〜2025MHz和2110〜2200MHz。

由于WAKC-92确定的频段是为低速率业务提出的，因此，在2000年世界无线通会议（World Radio communication Conference of 2000，WRC-2000)中定义了3个新的频段，比WARC-92增加了接近500MHz的带宽，以便IMT-2000能够处理将来的多媒体业务。这3个新的频段包括：806〜960MHz、1710〜1885MHz、2500〜2690MHz。

IMT-2000并没有规范频谱的具体使用方法，这可以由区域规范来决定。在欧洲，由欧洲邮电管理会议(European Conference of Postal and Telecommunications Administrations，CEPT)内的欧洲无线通信委员会（European Radio communications Committee，ERC)来负责。

下图比较了IMT-2000的频谱分配以及欧洲现有通信系统目前的频率使用概况。

3G采用下面3种共享频谱的技术：

1) UMTS/FDD(Frequency Division Duplex)：要求频谱成对分配，一个频带用于上行链路（UpLink，UL)发送（从终端到网络），一个频带用于下行链路（DownLink，DL)发送（从网络到终端)。

2) UMTS/TDD(Time Division Duplex)：采用非成对的频谱分配方法，上行链路和下行链路在不同时间使用相同的频带发送。

3)移动卫星业务(Mobile Satellite Services,MSS)：是IMT-2000的卫星通信部分。

无论如何，UMTS与GSM相比有了很大的改进，其中一个改进是UMTS规范具有足够的灵活性，可以容纳更大的频率范围（理论上可以从0〜3276.6MHz)。

上图还表示出了IMT-2000频谱和2G频谱之间的重叠关系。随着3G技术的商用，2G技术的使用将逐步减少，因此其频谱可以很容易地重新分配给IMT-2000系统。可以实现频谱复用的主要2G系统有：

1) GSM技术，使用900MHz和1800MHz频段（图1-12包括GSM900MHz主频段及其扩展频段），采用FDD工作模式，并且使用成对频谱的分配方法。

2) DECT(Digital European Cordless Telephone)系统，采用TDD非成对频谱分配。

迄今为止，超IMT-2000的频谱还没有最终确定，这是2007年的WRC-07会议讨论的一个主题。