双频系统和双频手机

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背景：随着近年来移动电话用户迅猛增长，许多地区的GSM900移动电话网已出现容量达到饱和的状态，因此又出现了GSM1800移动电话网，是频率为1800MHZ的数字式蜂窝移动通信系统。由于GSM1800和GSM900在网络结构、语音编码、调制技术、信令规程等方面均相同，所以现在把GSM1800改称为GSM1800，但有的地方还是沿用GSM1800。因 工作频段不同，故需要用全球通1800的手机。如果使用双频手机，那么在GSM900移动电话网中也能漫游、自动切换。现在许多城市是GSM 1800系统和GSM900系统同时覆盖一个地区，就称为全球通双频系统，能解决全球通GSM900系统因频率较窄，容量受限和话务负荷不足等问题。 全球通900／1800系统组合成一个网后，原来的GSM900网和新增的GSM1800网仍然分别工作在两个不同的频段。因此，原来用户的单频GSM900手机将仍然是在原来的GSM900网中应用。如果用户改换使用双频手机，就可以在双频系统中自动漫游、自动切换。双频系统将使双频手机始终保持在相对最佳信号状态下，从而提供更加良好的通话质量以及更多的业务种类。这是因为双频系统和双颗手机具有更为先进的性能，当双频手机开机后监听到信号，就开始扫描选择通信质量相对最佳的信道，首先是选GSM1800小区内的信道，如果这时恰好是这个小区的话音信道全忙，双频系统就会立即向周围GSM900小区查询有无空闲信道。如果有，就会向这个双频手机指派一个GSM900小区的信道来完成呼叫的建立和接续。这样一来，便提高了系统话务负荷的能力。又例如，当双频手机从GSM1800覆盖区漫游到GSM900的覆盖区时，双频手机将尽量维持在GSM1800系统，直到通话质量降低到规定限度时才自动切换到GSM900 系统，保持双频手机的通话质量，而用户本人却感觉不到所处系统的变化。双频网络的建成，不仅迅速扩大了网络容量，而且通过话务分流，提高了电话接通率，优化了网络质量，因此双频系统和双频手机是对全球通GSM900系统的进一步完善和补充。

基本原理：GSM1800系统受无线传播特性的影响，覆盖面积仅是GSM900的一半左右(这是因为180OMHZ电波的空间传输损耗要为90OMHZ电波高6-lOdB, GSM1800移动台的发射功率也要比GSM900低约MB，建筑物穿透损耗和馈线损耗方面，1.8GHz也比900MHz电波大)。在郊区和农村，GSM的覆盖半径为lOkm左右，在城区，则为lkm。但GSM1800拥有宽广的频带，又可以提供大的容量，所以一般将GSM1800系统在双频网中设为优选网络，首先覆盖重点的高话务密度的区域，再逐步扩展到与GSM900有相同的服务区。

900/1800网络主要通过以下方式实现1800系统的优选:

(1)小区选择:在GSM Phase 2规范中，以及BCCH里增加了表示本小区优先级别的参数CBQ (Cell Bar Qualify)和CBA (Cell BarAccess)，设置它们的值可以定义小区的优先级。一般定义GSM1800系统为优选网络，使CBQ=O (False)和CBA=O (False);对于GSM900，设为次选网络，CBQ=1 (True)且CBA=O (False)。

(2)小区重选:双频手机若己在GSM900系统中首先登记，可以根据BCCH信道中的BA表信息，按照C2算法进行小区重选，检验手机是否处于高优先级的小区上。

[公式]C2=Cl+cellReselectOffset-temporaryOffset*H(penaltyTime-T)

(penaltyTime不等于640)

C2=C1-cellReselectOffset (penaltyTime=640)

其中C1二Rxlev一rxlevAccessMin一MAX((msTxPwrMaxCCH-MSTxPwrMax)，0)

H(penaltyTime-T)≈0, T>= penaltyTime

H(penaltyTime-T)≈1, T<penaltyTime

C2算法的出发点是为刚刚被重选替换掉的小区和新进入邻近小区表的服务小区设置一个计时器和计时门限，在该计时门限内不对这些小区作重选计算。temporaryOFFset和penaltyTime结合使用，是为了使移动台能够滤除信号强度不够稳定的小区;而其中对于。ellReselectOffet则是对不同的小区定义不同的接入优先级。当penaltyTime=640时，cellReselectOffset对C2为负偏置，起到负优先作用。对于900/1800系统，一般可设1800系统小区的cellReselectOffset为正值而对GSM900赋值为0，从而实现话务分流的目的。对于GSM1800系统，其接入电平最低门限应比GSM900系统高2dB，以弥补接收灵敏度的差异;同时，对于GSM移动台，最大发射功率只有30dbm(GSM900为33dbm)。

(3)多层小区结构:在多层网中，一般将GSM1800宏小区设为第一层，级别最高;GSM900的微小区为第二层，级别次之;GSM900的宏小区为第三层，级别最低，当高优先级小区的信号电平大于设定的切换电平时，通话由低级别的小区切换到高级别的小区，当高级别的小区信号无法继续设定的通话质量时，通话才会由高级别小区紧急切换到低级别的小区——这样就保证了GSM1800可以吸收尽可能多的话务量。

(4)切换:双频手机通过申明自己的双频属性，可以在900/180。系统间自由切换，但移动台将尽量优先在GSM1800系统中，仅当通话质量低于门限时才紧急切换到GSM900系统中。

(5)直接重选:GSM PHASE 2规范中增加了双频系统间的直接重选功能，以保证呼叫能够建立，并利于话务量的均衡。对于900/1800网络，还要注意使设备留有一定余量，以应付可能发生的业务量单向流动，并承载较高的信令负荷(双频切换使信令负荷大大增加了)。在GSM1800基站数目较少时，采用高增益天线和较低损耗的馈线系统，补偿传输中的损耗。

现状及发展方向：全球移动运营商正从GSM／GPRS或CDMA／CDMA1X网络升级过渡到3G标准网络，因此，在当前的移动手机市场中各类制式的手机争奇斗艳：一类是纯粹的2G手机（单频，有TDMA、GSM、CDMA），另一类是2．5G手机（包括GPRS或EDGE、CDMA1x，以及能与2G网络切换的双频手机），还有就是3G手机（包括WCDMA、CDMA1xEV等，以及能与2G、2．5G网络切换的双频手机）。此外，能跨GSM和CDMA不同制式标准的双模或多频手机也开始出现。总之，在2G、2．5G、3G过渡时期，单频、双频、多频的手机在全球市场中都有流通的空间，只是这些不同制式的手机在市场中的份额会有所差异。