頻率復用

隨著GSM900MHz數字移動通信網容量的迅速擴張，在許多地區，頻率資源變得越來越緊張，某種程度上已制約了移動通信業務的發展。為了滿足移動通信業務發展的需求，有些省、市已將GSM使用的頻率擴展到12.2MHz帶寬，即使這樣，頻率資源仍然緊張。在模擬網暫時不能退頻的情況下，如何提高頻率利用率，儘可能提高GSM網路的容量，已成為移動通信運營部門和眾多廠家共同關心的熱點問題。為此研究出了許多頻率復用新技術。本文主要介紹有關這方面的技術。

要求

原郵電部頒布的《900MHz TDMA數字公用陸地蜂窩移動通信網技術體制》要求，若採用定向天線，建議採用4×3復用方式，業務量較大的地區，根據設備的能力還可以採用其它的復用方式，如3×3復用方式，2×6復用方式等。無論採用哪種復用方式，基本原則是考慮了不同的傳播條件，不同的復用方式及多個干擾等因素后，必須滿足干擾保護比的要求，即：

同頻道干擾保護比： C/I （載波/干擾）≥9dB

鄰頻道干擾保護比： C/I （載波/干擾）≥－9dB

載波偏離400KHz時的干擾保護比： C/I（載波/干擾）≥－41dB

註：工程設計中需對以上C/I 另加3dB余量。

根據GSM體制規範的建議，通常在無線網路規劃中都採用4×3 頻率復用方式，即4個基站區（每個基站分為3個120°扇形小區或60°三葉草形小區），12個扇形區為一小區群。這種頻率復用方式由於同頻復用距離大，能夠比較可靠地滿足GSM體制對 同頻干擾保護比和鄰頻干擾保護比的指標要求，使GSM網路運行質量好，安全性好。

但是，這種復用方式頻率利用率低，滿足不了業務量大的地區擴大網路容量的要求。我國城市人口密度很大，GSM網經過幾次大規模擴容后，特大城市和部分大城市的市區宏蜂窩基站平均站距不到1000m，小區復蓋半徑也就是幾百米左右，有些“熱點”地區站距只有300m左右。可見，再靠大規模小區分裂技術來增加網路容量已經不現實了。

因此，在城市的高話務密度地區，要提高網路無線容量，只有提高頻率利用率，採用更緊密的頻率復用技術。更緊密地復用頻率就意味著同頻復用距離減小，同頻干擾增大。但由於ＧＳＭ數字移動通信系統本身具有許多抗干擾措施，如跳頻、動態功率控制、不連續發射等，將這些技術有效地使用，會明顯地提高信號的載干比（Ｃ／Ｉ），從而使得更緊密的頻率復用成為可能。

不同的廠商針對各自的設備情況，提出了許多緊密復用頻率的方法。這些方法包括智能雙層網（ＩＵＯ）技術、ＭＲＰ技術、1／3復用等等。在7．2 ＭＨｚ帶寬情況下，這幾種方法對無線網容量的提高及與4／12復用方式的比較見表1，其中帶寬為7．2 ＭＨｚ，ＧＯＳ＝2％，每用戶話務量為0．025 Ｅｒｌ。

因此，對於許多經濟發達的城市，為了滿足移動用戶迅猛增長的需求，一個措施是向DCS1800發展，建立雙頻網。另一個措施就是在900MHZ現有的頻率資源情況下，採用密化的頻率復用技術。

各個廠家都根據自己設備的能力及軟體功能採用了不同的密化的復用技術，但這是以減少同頻復用距離，降低干擾保護比為代價的。由於在GSM系統中，採取了許多抗干擾技術，如跳頻、功率控制、話音不連續傳輸（DTX）、分集接收等，將這些技術有效應用會進一步提高載波干擾比C/I，使C/I有一定的富餘，因此，可通過採用密化的頻率復用技術進一步增加網路容量，並使網路滿足服務質量要求。比較典型的密化的頻率復用技術主要有3×3，2×6，2× 3，1×3 技術。

實際上大家都是將常規的4×3頻率復用技術和密化的3×3，2×3，1×3頻率復用技術混合採用。由於混合採用的方式不同，也就出現了幾種不同的復用模式。

國際衛星通信組織的C頻段轉發器用正圓極化波，即A-pol（上行左旋、下行右旋）和反圓極化波，即B-pol（上行右旋、下行左旋）形成雙圓極化，再加上地區隔離來實現頻率的四重複用（例如第5代衛星——IS-V），即東、西A-pol半球波束和東、西B-pol區域波束。在第6代衛星IS-VI和第7代衛星IS-VI上實現頻率的六重複用，將B-pol分為北東、南東、北西、南西四個波束，見圖。如採用點波束，則頻率復用次數還可增加，下行有效全向輻射功率（EIRP）也可加大，但復蓋區較小。

在國內衛星通信系統，C頻段多採用線極化波實現雙線極化，可在500MHz帶寬中安排24個36MHz帶寬的轉發器。雙線極化是上行同頻段內既有垂直極化又有水平極化，下行也是這樣。如衛星轉發器不超過12個，只用單線極化，也就是說，上行使用垂直極化波，下行使用水平極化波。除幅員遼闊的國家外，不需要在C頻段用區域分割的方式來實現頻率復用。Ku頻段的頻率較高，便於用區域分割方式來實現頻率復用。