淺談第一代模擬系統(tǒng) 1G移動通信系統(tǒng)

1G（First Generation wirelesstelephone technology）是第一代移動通信系統(tǒng)，從美國貝爾實驗室的先進移動電話系統(tǒng)AMPS（Advanced Mobile Phone System）開始， 1979年開通測試網(wǎng)絡(luò)（頻率未獲得美國聯(lián)邦通信委員會正式劃定）,但是首個商用網(wǎng)絡(luò)在日本。

1G實際上是后來回頭給模擬系統(tǒng)添加的概念和名稱，在模擬系統(tǒng)推出的當時并沒有明確后續(xù)演進計劃，2G，3G的概念實際上是在GSM和CDMA商用之后，國際電信聯(lián)盟提出了3G計劃之后，2G的概念才為大眾所知，順便就倒推模擬系統(tǒng)為1G，不過1G大家說得并不多，大多數(shù)還是叫模擬系統(tǒng)。

第一代模擬除了美國的AMPS之外，還包括北歐移動電話（NMT Nordic MobileTelephone），英國的總訪問通信系統(tǒng)（TACS）以及日本的JTAGS，西德的 C-Netz，法國的Radiocom 2000和意大利的RTMI等系統(tǒng)。

多種系統(tǒng)之間存在一定的競爭，不過一旦一個國家或者運營商確定了一種標準，一般情況下都會一直延續(xù)這個標準的擴容和新建。標準之間的競爭類似以春秋戰(zhàn)國，基本互不兼容，也無法漫游，但是各個標準又蓬勃發(fā)展。第一代移動通信系統(tǒng)的最顯著的特點就是以較小的頻率支持一個或者多個用戶，以小區(qū)（Cell）為基本單元，采用類似蜂窩狀的小區(qū)頻率規(guī)劃實現(xiàn)頻率復(fù)用，從而實現(xiàn)高系統(tǒng)容量。

頻率是移動通信系統(tǒng)的核心，在模擬移動通信之前，在MTS中，使用的頻率在150M左右的頻段，而IMTS這是采用了450M左右的頻段。頻率的特性是頻段越低，基站發(fā)出信號就越遠。比如同樣的塔高，450M如果能夠覆蓋的半徑60公里的話，那么800M的頻段就可能只能覆蓋30-40公里。

貝爾實驗室在之前的MTS及IMTS基礎(chǔ)上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了頻率的稀缺和用戶容量之間的瓶頸，從而創(chuàng)造性的提出蜂窩通信理論，摒棄在過去移動系統(tǒng)中的大區(qū)制基站，而采用小區(qū)制的基站，在移動網(wǎng)絡(luò)中采用蜂窩的結(jié)構(gòu)，通過在相鄰的小區(qū)使用不同的頻率，在相距較遠的小區(qū)就采用相同的頻率。這樣既有效地避免了頻率沖突，又可讓同一頻率多次使用，節(jié)省了頻率資源。這一理論巧妙地解決了有限高頻頻率與眾多高密度用戶需求量的矛盾和跨越服務(wù)覆蓋區(qū)信道自動轉(zhuǎn)換的問題。

蜂窩式組網(wǎng)放棄了點對點傳輸和廣播覆蓋模式，將一個移動通信服務(wù)區(qū)劃分成許多以正六邊形為基本幾何圖形的覆蓋區(qū)域，稱為蜂窩小區(qū)。一個較低功率的發(fā)射機服務(wù)一個蜂窩小區(qū)，在較小的區(qū)域內(nèi)設(shè)置相當數(shù)量的用戶。通過在一個服務(wù)區(qū)中設(shè)置多個基站，從而實現(xiàn)容量的提升。

頻率是指蜂窩系統(tǒng)的基站工作頻率，由于基站信號傳播損耗只能覆蓋一定距離，在相隔一定距離的另一個基站可以重復(fù)使用同一組工作頻率，稱為頻率復(fù)用。例如，用戶超過一百萬的大城市，若每個用戶都有自己的頻道頻率，則需要極大的頻譜資源，采用頻率復(fù)用大大地緩解了頻率資源緊缺的矛盾，增加了用戶數(shù)目或系統(tǒng)容量。頻率復(fù)用能夠從有限的原始頻率分配中產(chǎn)生幾乎無限的可用頻率，這是使系統(tǒng)容量趨于無限的極好方法。

位置更新是移動通信所特有的，由于移動用戶要在移動網(wǎng)絡(luò)中任意移動，網(wǎng)絡(luò)需要在任何時刻都能聯(lián)系到用戶，以有效的管理移動用戶，比如當有人需要打這個人電話的時候，系統(tǒng)就需要知道這個用戶是A小區(qū)還是B小區(qū)，這個就需要用戶的終端定時將自己的位置報告系統(tǒng)，完成這種功能的技術(shù)稱為移動性管理。

這個就是頻率復(fù)用的一個示意圖。假設(shè)小區(qū)1（Cell 1）使用的頻率是f1，只要保證Cell 1相鄰的6個小區(qū)Cell2~Cell7不使用f1，則理論上，Cell1里面 無線信號就不會受到干擾，通話質(zhì)量和容量都能夠保證，那么圍繞Cell 1一圈之外的小區(qū)外面，比如Cell8，這可以重復(fù)使用Cell1的頻率f1，又可以提供和Cell1一樣的容量和語音質(zhì)量。

就和地圖涂色類似，只要保證相鄰小區(qū)之間使用的頻率不同，就形成了整個系統(tǒng)的頻率復(fù)用。實現(xiàn)了頻率復(fù)用了之后的移動通信系統(tǒng)，可以通過縮減小區(qū)覆蓋而增加小區(qū)數(shù)量，這在理論上可以提供無限的系統(tǒng)容量，比如從之前覆蓋10公里半徑的小區(qū)改為幾個覆蓋5公里的小區(qū)，則在這個10公里范圍里面的系統(tǒng)容量就增加了幾倍。

上述是理論上的頻率復(fù)用，在現(xiàn)實中的小區(qū)規(guī)劃不會如此整齊，還有地形，發(fā)射天線的高度及用戶分布等各種因素，因此形成了移動通信中特有的工作，無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化，規(guī)劃是規(guī)劃如何建站，如何分配頻率，實現(xiàn)最優(yōu)的頻率復(fù)用。優(yōu)化就是在當前現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)上，通過分析現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)里面的干擾，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，比如降低功率，更換頻率，調(diào)整天線的角度等，減少小區(qū)之間的無線干擾，從而提高網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和容量。