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移动通信系统容量的方法


我们把问题再具体化一点,直接给运营商算算账。假如一个运营商有10MHz的频宽,那么在不考虑其他基站对本基站干扰的极端理想情况下,一个基站的最大容量也只有10MHz/200kHz=50个用户。如果考虑到干扰,通常还要打个2.5折(空间复用紧密度的原因),即 50/4=12.5,也就是不超过13个用户可以同时通话。
德国电信对于占用10MHz频谱的出价是7.7亿美元,如果一个基站竟只能承载这么点用户同时通话,那么想收回成本乃至赚钱简直是不可能的事情。
 
痛苦归痛苦,问题还是要解决的,话说GSM的创始人在这个问题上冥思苦想,却一无所获,正在万般无奈之际就接到了中国老朋友的邀请,让他来中国散散心。问题既然解不出,那么出去散散心也好, 或许能有灵感呢。抱着这样的想法,他应邀来到中国做客,并参加了一场盛大的晚会,而晚会上有一幕场景让他眼前一亮,计上心头。那就是有8个歌手在唱同一首歌,而且是一人一句地来!
 
真不愧是文明古国,就是会利用资源啊!舞台上的一首歌是资源, 我GSM的一个载波也是资源;把一首歌按时间进行切片,分成8份, 一人一句地来,就可以让8个人都有歌唱,把GSM的一个载波按时间进行切片,分成8个时隙(time slot), —人占用一个时隙地来,那么就能让8个人都有电话打。多么绝妙的主意!
 
这就是后来GSM物理层信道划分的由来,GSM900频谱上共有 890〜915MHz频宽,按200kHz对这段频谱进行等分,分为每个载波用,这就是频分复用(TOM );然后每个载波又在时间上进行切片, 分为8个时隙给8个用户使用,这就是时分复用(TDM, Time Division Multiplexing )。每当你对时分的概念感觉不够清楚的时候, 你就可以想想晚会联唱的场景,如果你对时隙的概念不那么清晰,你 就想想那些歌手每人唱一句歌词占用的时间。
 
至此,我们已经提出了3种增加移动通信系统容量的方法,分别是空分复用(SDM)、频分复用(FDM)和时分复用(TDM)。在 GSM里面,3种方式都得到了很好的应用,GSM也成了全球应用最广泛、最成熟的移动通信系统。但是,总还有人觉得这还不够,于是又提出来了 "码分多址",CDMA ( Code Division Multiple Access )。作者觉得,空分、频分、时分的概念都是较好理解的,独独码分不是那么好让人理解,实现的机制也比较复杂。而CDMA是3大3G标准都绕不过去的核心所在,如果对CDMA这个概念理解不够深入,想搞明白是比较困难的,所以读者在这一块需要花费更多的时间和精力,务必把这个概念弄透彻。为此,尽管CDMA的初衷与SDM、FDM、 TDM—样,都是为了提高系统容量而设计的。
 

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