頻率規劃是GSM系統極為關鍵的技術（PHS系統不做頻率規劃，基站使用的頻率是動態選擇的，互不沖突就可以了。CDMA系統也不做頻率規劃，因為CDMA系統基站本身就是同頻的），要了解頻率規劃，首先要從頻率復用談起。

移動通信系統使用無線電波傳遞信息，無線電波最重要的參數是頻率。無線電波是一種公共的資源，不光是通信業務要使用，廣播、導航和氣象等業務都要使用。為了避免各種業務系統之間的互相干擾，國際上對無線電波的使用做了管制，規定了各種業務使用的頻率范圍，移動通信系統只能使用其中一小段頻帶。

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一、頻率頻段的使用

GSM規范規定了GSM系統使用的頻帶范圍，主要工作頻段為900MHz（880~960MHz），GSM系統的頻點數是有限的（124對），而每個頻點最多可同時支持8個用戶，因此系統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。

最簡單的方法是擴充頻帶，但是調整頻帶范圍可能會牽涉多個業務系統的設備，牽一發而動全身，因此不到萬不得己，頻帶范圍是很難調整的。在GSM的第二階段擴充了1800MHz，但帶來了使用上的跟大不便。

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二、頻率復用技術

另外一種比較可行的方法是頻率復用，相同的頻點可以在不同的地方同時使用，變相地擴充了頻帶。這有點類似酒店，同一餐桌在不同的時間可以供不同的顧客使用。頻率復用通過蜂窩技術實現。

1、蜂窩技術與同頻干擾

蜂窩技術與基站的布設有關。移動通信系統采用基站來實現業務的覆蓋。基站實現業務的覆蓋的方法很多，一種方法是利用幾個大功率的基站覆蓋整個業務區域，這種方式稱為大區制。但是由于基站能使用的頻帶有限，無法支持大容量的用戶，在人口相對密集的地區就無能為力了。另外一種方法是利用眾多的基站將整個業務地區覆蓋，看上去仿佛是一個個蜂房構成的一個蜂窩。因此，這種覆蓋方式就可以形象地描述為蜂窩。蜂窩技術由于基站的覆蓋范圍較小，有時基站的覆蓋區域也稱之為小區。蜂窩技術以小功率的基站為主，帶來最大好處是可以頻率復用，提高了頻率利用率，大大提高了系統的容量。

蜂窩技術是貝爾實驗室提出的，而且從模擬移動通信系統開始，蜂窩技術就在移動通信系統廣泛應用，為移動通信的普及作出了貢獻。GSM系統也使用了蜂窩技術。

頻率復用是不同基站使用同一工作頻率。這樣會引入嚴重的系統內干擾--同頻干擾，影響系統的正常工作。因此蜂窩技術的頻率復用有一個前提，即基站的功率較小，由于無線電波的傳輸損耗，基站的信號覆蓋范圍不會很大，這樣經過一段距離的損耗后，基站發射的無線電波基本上對其他基站己經沒有太大的影響了，這時，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，從而實現頻率復用，這也是典型的化害為利的案例。當然，蜂窩技術也會帶來一些副作用，如增加了終端切換的機率，不過這是可以克服的。

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2、頻率復用模式

基站實施頻率復用時，需要遵循一定的規則，這就是頻率規劃。為了設計方便，在頻率規劃中假設基站的覆蓋范圍為六邊型，且大小一致。頻率規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用模式K決定，一般K=3、4、7，當然還有其它復用方式如K=9、12等。模擬移動通信系統K=7，GSM系統K=3或4。圖2-2是不同復用模式下基站頻率分配的示意圖，注意圖中編號代表一組頻點。GSM基站使用的頻點不止一個，分別標識為C₀、C₁、…，其中C₀是最重要的頻點，這些頻點統稱小區配置CA（Cell Allocation）。

圖2-2：頻率復用模式（不同K值）

3、頻率復用距離

基站頻率復用時，使用同一頻率基站之間的距離是很重要的參數，一般用頻率復用距離D來表示。D可以由下式確定，式中K是復用模式，R是基站的覆蓋半徑。

D＝ R（3K）^1/2

因此，當K=7時，D=4.58 R；K=4時，D=3.46 R；K=3時，D=3 R。

D越大，同頻基站之間的干擾就越小，但同時K也就越大，每個基站可使用的頻點數減少，相應的容量也會下降。因此K的選擇需要平衡多種因素。

4、扇區頻率復用

基站使用的天線分全向天線和定向天線兩種，現在的基站多采用定向天線。一般一個基站使用三個120°三葉草天線，每個天線覆蓋范圍構成一個扇區。在工程中最典型的復用方式是采用12分組方式，即4個基站，12組頻率，又稱4×3復用模式，如圖2-4所示，4×3復用模式下D=3.46 R。

圖2-4：4×3復用模式

復用模式和頻帶范圍決定了單個基站可使用的頻點數，而基站使用的頻點數關系到基站的容量。頻點配置3/2/2表示基站的三個扇區分別使用3、2、2個頻點，頻點配置5/5/5表示基站的三個扇區分別使用5、5、5個頻點，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配置為8/8/8。

頻率規劃可以有多種方案，衡量頻率規劃方案優劣的指標是頻率復用效率和頻率復用距離。目前常用的GSM頻率規劃方案除了4×3復用模式外，還有同心圓（Concentric Cell）方案與多重復用MRP（Multiple frequency Reuse Pattern）方案等等，這些方案在頻率規劃時比較復雜，需要根據基站使用頻率的重要程度，予以不同的頻率規劃。例如C₀是最重要的頻點，復用距離D應該盡可能大；其他頻點承載話路，復用距離D可以小一點，頻率復用效率就高了。

三、小結

比較流行的頻率規劃方案在頻率規劃時要分兩次甚至多次規劃，當然多花了功夫，結果自然比4×3復用模式的頻率復用效率更高，支持的用戶容量更大。

頻率規劃是GSM系統所特有的技術。頻率規劃是非常復雜的工作，加上還要考慮地形等因素，工作量相當大。尤其是在GSM系統不斷發展的情況下，如何保證原有的基站和新增的基站都能正常工作，達到設計要求，是頻率規劃的重點。

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