頻率規(guī)劃是GSM系統(tǒng)極為關(guān)鍵的技術(shù)（PHS系統(tǒng)不做頻率規(guī)劃，基站使用的頻率是動(dòng)態(tài)選擇的，互不沖突就可以了。CDMA系統(tǒng)也不做頻率規(guī)劃，因?yàn)?/span>CDMA系統(tǒng)基站本身就是同頻的），要了解頻率規(guī)劃，首先要從頻率復(fù)用談起。
移動(dòng)通信系統(tǒng)使用無線電波傳遞信息，無線電波最重要的參數(shù)是頻率。無線電波是一種公共的資源，不光是通信業(yè)務(wù)要使用，廣播、導(dǎo)航和氣象等業(yè)務(wù)都要使用。為了避免各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的互相干擾，國(guó)際上對(duì)無線電波的使用做了管制，規(guī)定了各種業(yè)務(wù)使用的頻率范圍，移動(dòng)通信系統(tǒng)只能使用其中一小段頻帶。
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一、頻率頻段的使用
GSM規(guī)范規(guī)定了GSM系統(tǒng)使用的頻帶范圍，主要工作頻段為900MHz（880~960MHz），GSM系統(tǒng)的頻點(diǎn)數(shù)是有限的（124對(duì)），而每個(gè)頻點(diǎn)最多可同時(shí)支持8個(gè)用戶，因此系統(tǒng)的容量受到了無線電波的頻帶限制。GSM在使用的過程中，GSM系統(tǒng)就必須在有限的頻率范圍，盡可能地滿足越來越多的用戶需求。
最簡(jiǎn)單的方法是擴(kuò)充頻帶，但是調(diào)整頻帶范圍可能會(huì)牽涉多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的設(shè)備，牽一發(fā)而動(dòng)全身，因此不到萬(wàn)不得己，頻帶范圍是很難調(diào)整的。在GSM的第二階段擴(kuò)充了1800MHz，但帶來了使用上的跟大不便。
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二、頻率復(fù)用技術(shù)
另外一種比較可行的方法是頻率復(fù)用，相同的頻點(diǎn)可以在不同的地方同時(shí)使用，變相地?cái)U(kuò)充了頻帶。這有點(diǎn)類似酒店，同一餐桌在不同的時(shí)間可以供不同的顧客使用。頻率復(fù)用通過蜂窩技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
1、蜂窩技術(shù)與同頻干擾
蜂窩技術(shù)與基站的布設(shè)有關(guān)。移動(dòng)通信系統(tǒng)采用基站來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的覆蓋?；緦?shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的覆蓋的方法很多，一種方法是利用幾個(gè)大功率的基站覆蓋整個(gè)業(yè)務(wù)區(qū)域，這種方式稱為大區(qū)制。但是由于基站能使用的頻帶有限，無法支持大容量的用戶，在人口相對(duì)密集的地區(qū)就無能為力了。另外一種方法是利用眾多的基站將整個(gè)業(yè)務(wù)地區(qū)覆蓋，看上去仿佛是一個(gè)個(gè)蜂房構(gòu)成的一個(gè)蜂窩。因此，這種覆蓋方式就可以形象地描述為蜂窩。蜂窩技術(shù)由于基站的覆蓋范圍較小，有時(shí)基站的覆蓋區(qū)域也稱之為小區(qū)。蜂窩技術(shù)以小功率的基站為主，帶來最大好處是可以頻率復(fù)用，提高了頻率利用率，大大提高了系統(tǒng)的容量。
蜂窩技術(shù)是貝爾實(shí)驗(yàn)室提出的，而且從模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)開始，蜂窩技術(shù)就在移動(dòng)通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，為移動(dòng)通信的普及作出了貢獻(xiàn)。GSM系統(tǒng)也使用了蜂窩技術(shù)。
頻率復(fù)用是不同基站使用同一工作頻率。這樣會(huì)引入嚴(yán)重的系統(tǒng)內(nèi)干擾--同頻干擾，影響系統(tǒng)的正常工作。因此蜂窩技術(shù)的頻率復(fù)用有一個(gè)前提，即基站的功率較小，由于無線電波的傳輸損耗，基站的信號(hào)覆蓋范圍不會(huì)很大，這樣經(jīng)過一段距離的損耗后，基站發(fā)射的無線電波基本上對(duì)其他基站己經(jīng)沒有太大的影響了，這時(shí)，其他基站再使用同一頻率，不至于影響彼此的正常工作。
因此，利用無線電波的傳輸損耗，可以做到不同地理位置的基站隔離，從而實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用，這也是典型的化害為利的案例。當(dāng)然，蜂窩技術(shù)也會(huì)帶來一些副作用，如增加了終端切換的機(jī)率，不過這是可以克服的。
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2、頻率復(fù)用模式
基站實(shí)施頻率復(fù)用時(shí)，需要遵循一定的規(guī)則，這就是頻率規(guī)劃。為了設(shè)計(jì)方便，在頻率規(guī)劃中假設(shè)基站的覆蓋范圍為六邊型，且大小一致。頻率規(guī)劃首先要求相鄰的基站頻率不相同，不然就互相干擾了；其次相鄰的基站的頻率種類由復(fù)用模式K決定，一般K=3、4、7，當(dāng)然還有其它復(fù)用方式如K=9、12等。模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)K=7，GSM系統(tǒng)K=3或4。圖2-2是不同復(fù)用模式下基站頻率分配的示意圖，注意圖中編號(hào)代表一組頻點(diǎn)。GSM基站使用的頻點(diǎn)不止一個(gè)，分別標(biāo)識(shí)為C0、C1、…，其中C0是最重要的頻點(diǎn)，這些頻點(diǎn)統(tǒng)稱小區(qū)配置CA（Cell Allocation）。
圖2-2：頻率復(fù)用模式（不同K值）
3、頻率復(fù)用距離
基站頻率復(fù)用時(shí)，使用同一頻率基站之間的距離是很重要的參數(shù)，一般用頻率復(fù)用距離D來表示。D可以由下式確定，式中K是復(fù)用模式，R是基站的覆蓋半徑。
D＝ R（3K）1/2
因此，當(dāng)K=7時(shí)，D=4.58 R；K=4時(shí)，D=3.46 R；K=3時(shí)，D=3 R。
D越大，同頻基站之間的干擾就越小，但同時(shí)K也就越大，每個(gè)基站可使用的頻點(diǎn)數(shù)減少，相應(yīng)的容量也會(huì)下降。因此K的選擇需要平衡多種因素。
4、扇區(qū)頻率復(fù)用
基站使用的天線分全向天線和定向天線兩種，現(xiàn)在的基站多采用定向天線。一般一個(gè)基站使用三個(gè)120°三葉草天線，每個(gè)天線覆蓋范圍構(gòu)成一個(gè)扇區(qū)。在工程中最典型的復(fù)用方式是采用12分組方式，即4個(gè)基站，12組頻率，又稱4×3復(fù)用模式，如圖2-4所示，4×3復(fù)用模式下D=3.46 R。
圖2-4：4×3復(fù)用模式
復(fù)用模式和頻帶范圍決定了單個(gè)基站可使用的頻點(diǎn)數(shù)，而基站使用的頻點(diǎn)數(shù)關(guān)系到基站的容量。頻點(diǎn)配置3/2/2表示基站的三個(gè)扇區(qū)分別使用3、2、2個(gè)頻點(diǎn)，頻點(diǎn)配置5/5/5表示基站的三個(gè)扇區(qū)分別使用5、5、5個(gè)頻點(diǎn)，顯然后者基站的容量比前者大很多，目前容量最高的基站頻點(diǎn)配置為8/8/8。
頻率規(guī)劃可以有多種方案，衡量頻率規(guī)劃方案優(yōu)劣的指標(biāo)是頻率復(fù)用效率和頻率復(fù)用距離。目前常用的GSM頻率規(guī)劃方案除了4×3復(fù)用模式外，還有同心圓（Concentric Cell）方案與多重復(fù)用MRP（Multiple frequency Reuse Pattern）方案等等，這些方案在頻率規(guī)劃時(shí)比較復(fù)雜，需要根據(jù)基站使用頻率的重要程度，予以不同的頻率規(guī)劃。例如C0是最重要的頻點(diǎn)，復(fù)用距離D應(yīng)該盡可能大；其他頻點(diǎn)承載話路，復(fù)用距離D可以小一點(diǎn)，頻率復(fù)用效率就高了。
三、小結(jié)
比較流行的頻率規(guī)劃方案在頻率規(guī)劃時(shí)要分兩次甚至多次規(guī)劃，當(dāng)然多花了功夫，結(jié)果自然比4×3復(fù)用模式的頻率復(fù)用效率更高，支持的用戶容量更大。
頻率規(guī)劃是GSM系統(tǒng)所特有的技術(shù)。頻率規(guī)劃是非常復(fù)雜的工作，加上還要考慮地形等因素，工作量相當(dāng)大。尤其是在GSM系統(tǒng)不斷發(fā)展的情況下，如何保證原有的基站和新增的基站都能正常工作，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，是頻率規(guī)劃的重點(diǎn)。
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