浅谈第一代模拟系统 1G移动通信系统

1G（First Generation wirelesstelephone technology）是第一代移动通信系统，从美国贝尔实验室的先进移动电话系统AMPS（Advanced Mobile Phone System）开始， 1979年开通测试网络（频率未获得美国联邦通信委员会正式划定）,但是首个商用网络在日本。

1G实际上是后来回头给模拟系统添加的概念和名称，在模拟系统推出的当时并没有明确后续演进计划，2G，3G的概念实际上是在GSM和CDMA商用之后，国际电信联盟提出了3G计划之后，2G的概念才为大众所知，顺便就倒推模拟系统为1G，不过1G大家说得并不多，大多数还是叫模拟系统。

第一代模拟除了美国的AMPS之外，还包括北欧移动电话（NMT Nordic MobileTelephone），英国的总访问通信系统（TACS）以及日本的JTAGS，西德的 C-Netz，法国的Radiocom 2000和意大利的RTMI等系统。

多种系统之间存在一定的竞争，不过一旦一个国家或者运营商确定了一种标准，一般情况下都会一直延续这个标准的扩容和新建。标准之间的竞争类似以春秋战国，基本互不兼容，也无法漫游，但是各个标准又蓬勃发展。第一代移动通信系统的最显著的特点就是以较小的频率支持一个或者多个用户，以小区（Cell）为基本单元，采用类似蜂窝状的小区频率规划实现频率复用，从而实现高系统容量。

频率是移动通信系统的核心，在模拟移动通信之前，在MTS中，使用的频率在150M左右的频段，而IMTS这是采用了450M左右的频段。频率的特性是频段越低，基站发出信号就越远。比如同样的塔高，450M如果能够覆盖的半径60公里的话，那么800M的频段就可能只能覆盖30-40公里。

贝尔实验室在之前的MTS及IMTS基础上，已经发现了频率的稀缺和用户容量之间的瓶颈，从而创造性的提出蜂窝通信理论，摒弃在过去移动系统中的大区制基站，而采用小区制的基站，在移动网络中采用蜂窝的结构，通过在相邻的小区使用不同的频率，在相距较远的小区就采用相同的频率。这样既有效地避免了频率冲突，又可让同一频率多次使用，节省了频率资源。这一理论巧妙地解决了有限高频频率与众多高密度用户需求量的矛盾和跨越服务覆盖区信道自动转换的问题。

蜂窝式组网放弃了点对点传输和广播覆盖模式，将一个移动通信服务区划分成许多以正六边形为基本几何图形的覆盖区域，称为蜂窝小区。一个较低功率的发射机服务一个蜂窝小区，在较小的区域内设置相当数量的用户。通过在一个服务区中设置多个基站，从而实现容量的提升。

频率是指蜂窝系统的基站工作频率，由于基站信号传播损耗只能覆盖一定距离，在相隔一定距离的另一个基站可以重复使用同一组工作频率，称为频率复用。例如，用户超过一百万的大城市，若每个用户都有自己的频道频率，则需要极大的频谱资源，采用频率复用大大地缓解了频率资源紧缺的矛盾，增加了用户数目或系统容量。频率复用能够从有限的原始频率分配中产生几乎无限的可用频率，这是使系统容量趋于无限的极好方法。

位置更新是移动通信所特有的，由于移动用户要在移动网络中任意移动，网络需要在任何时刻都能联系到用户，以有效的管理移动用户，比如当有人需要打这个人电话的时候，系统就需要知道这个用户是A小区还是B小区，这个就需要用户的终端定时将自己的位置报告系统，完成这种功能的技术称为移动性管理。

这个就是频率复用的一个示意图。假设小区1（Cell 1）使用的频率是f1，只要保证Cell 1相邻的6个小区Cell2~Cell7不使用f1，则理论上，Cell1里面 无线信号就不会受到干扰，通话质量和容量都能够保证，那么围绕Cell 1一圈之外的小区外面，比如Cell8，这可以重复使用Cell1的频率f1，又可以提供和Cell1一样的容量和语音质量。

就和地图涂色类似，只要保证相邻小区之间使用的频率不同，就形成了整个系统的频率复用。实现了频率复用了之后的移动通信系统，可以通过缩减小区覆盖而增加小区数量，这在理论上可以提供无限的系统容量，比如从之前覆盖10公里半径的小区改为几个覆盖5公里的小区，则在这个10公里范围里面的系统容量就增加了几倍。

上述是理论上的频率复用，在现实中的小区规划不会如此整齐，还有地形，发射天线的高度及用户分布等各种因素，因此形成了移动通信中特有的工作，无线网络规划和优化，规划是规划如何建站，如何分配频率，实现最优的频率复用。优化就是在当前现在的网络上，通过分析现在网络里面的干扰，调整网络参数，比如降低功率，更换频率，调整天线的角度等，减少小区之间的无线干扰，从而提高网络的质量和容量。