頻譜利用率

在移動通信系統除必須滿足IMT2000基本要求外，還應當着重考慮技術的複雜性、系統設備成本、無線頻譜利用率等幾方面的特性。對於頻率資源，儘管承載着日益增長的各種業務，而它本身卻不可再生，因此，在世界上每個國家，頻譜都是最有價值的資源，從歐洲鉅額的頻率價籤中可見一般。

在中國，雖未進行頻譜拍賣，但高密度的城市人口分佈要求移動通信系統能夠在每平方公里支持 5萬至 10萬用户，如果選擇頻譜利用率低的系統，則基站分佈將無比密集。另外，與前兩代移動通信顯著不同的是：第三代移動通信系統必須支持的數據和多媒體業務比單純的話音需要佔用多得多的頻率資源，因此，如何在有限頻帶寬度上提供更多的業務是第三代移動通信系統設計中至關重要的一個問題。

不同業務情況下的頻譜利用率定義不同。在這裏，小區的頻率複用係數(f)非常重要：f越低，則意味着每小區可選的頻率自由度越大 ^[1]  。

根據ITU-RSM推薦標準，頻譜利用率被定義為用户所獨佔的帶寬、（地理）空間和時間三者的乘積。計算方法為：U=B*S*T(1)其中，U為頻譜利用率，B為頻譜帶寬，S為幾何空間，T為時間。現有通信系統所採用的時分、頻分等技術正是這一原理的具體體現。而這三維參數又有着各自的內涵和外延，即相互獨立，又緊密聯繫 ^[1]  。

頻率參數受到中頻帶通濾波器、傳輸調製、佔用帶寬、信號處理和調製方式及信噪比等因素影響，諧波和雜散發射也包括在內。總的來説，所有影響到無線系統中頻率獨立響應的因素都包括在這一部分中 ^[1]  。

空間參量被認為由所有與幾何空間有關的元素組成。這裏麪包括系統組件的物理位置、發射和接收天線的指向角度、天線類型及傳播路徑等。幾何空間參數對傳播模型有很大的影響。傳播模型主要用於計算無線電波傳播的空間損耗。複雜的模型可能用到地形及氣候學數據庫的參數作為計算因素 ^[1]  。

時間因素包括整個工作週期內的相關因素，對於雷達系統十分重要。雖然雷達系統中的旋轉天線及窄波束天線是幾何因素的一部分，但也可以將旋轉雷達天線作為一種間發性時間響應的天線考慮。工作週期中的雷達脈衝調製和時分多址信號可以被認為是時間參數，也可以看作是可接受的信幹比保護率的一部分歸到頻率因素中。 在很長一段時期內，時間參數並不被認為是提高效率的重要因素，因為過去的許多系統，比如廣播系統需要全天后的運作，這個參數值是固定的。而隨着頻譜的稀缺和新技術、新業務的發展，時間參數對於無線通信系統有着很重要的意義（如時分系統）。因此，如果能更好的發揮時間參數在提高效率方面的潛力，那麼系統的頻譜效率將會大幅度提高 ^[1]  。