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手机和基站的频率搞基的原理

2018-6-13 09:29| 发布者: 孑影吟风| 查看: 2751| 评论: 0

摘要: 本帖最后由 graywolf 于 2014-4-18 13:11 编辑1.频率手机和基站（外面的信号塔）间用无线电进行交流，只要你学过高中物理的波的知识，就知道无线电就是一种波，它与可见光只是在频率上不同的。频率就是波在一秒内振 ...

本帖最后由 graywolf 于 2014-4-18 13:11 编辑

1.频率
手机和基站（外面的信号塔）间用无线电进行交流，只要你学过高中物理的波的知识，就知道无线电就是一种波，它与可见光只是在频率上不同的。频率就是波在一秒内振动有多少次周期（波峰波谷交替出现的次数），不同的波，频率是不同的，频率用HZ（赫兹）做单位，1800MHZ就是说这个波的一秒内完成1800兆次的周期。

如果你把波看成跳绳，这里的周期（波峰波谷）就是跳绳的一次起伏，频率就是1秒内跳绳能摇出多少个起伏。上面图中就是两个周期，因为1秒有两次起伏（波峰波谷），这个波的频率就是2HZ。基站在空气中发射着指定频率的无线电波，勾搭手机和他窃窃私语。手机的频率如果和基站相同，两个人就能搞基的。你就理解为基站在不停地摇跳绳，只要手机摇跳绳的频率和基站相同，两个人就能一起摇跳绳的。

2.GSM的频率使用机制
运营商通常会得到一段的频率用于信号覆盖，联通GSM900使用909-915MHZ做上行，954-960MHZ做下行。上行就是手机向基站发送数据（譬如：发微信消息），下行就是手机从基站下载数据（譬如：收微信消息），这里我们看到上下行的频率宽度要对称，都是6M，上下行频段间还要相距一段频率，954MHZ和915MHZ相距39M，这是为了避免上下行的干扰。GSM/WCDMA/FDD LTE都用这样的上下行对称频段工作，这种方式称为频分双工，就是用两段频率完成上下行数据的分离。

移动TD-SCDMA用1880-1920MHZ一个频段完成上下行的数据，这种方式叫做时分双工，就是在一个频段上安装了一个信号灯，红灯亮上行数据通过，绿灯亮下行数据通过，这样同一个时刻，只能进行上传或者下载一个方向的数据，不过这种上下行的切换是毫秒的，手机用户不会感到上下行切换的卡顿的。这种按照时间分离上下行的技术，我们要引入一个时隙配比的概念，就是规定基站在一秒内上行数据占用多长时间，下行数据占用多长时间。目前移动在TD-SCDMA和TD LTE的时隙配比都是倾向于下行数据，所以大家看到的就是TD LTE的上行速度没有FDD LTE高的。

TD的优势就是节约频率，只用一个频段，FDD不仅要用两个对称频段，两个对称频段还要空出一定的距离，浪费频率的。TD的劣势就是上下行争抢时间，必然要做取舍的，还有就是在高铁上，因为TD要在不同的基站切换，还要在频率上做时间上的上下行切换，速度要明显逊于FDD，因为FDD上下行互不干扰的。对用户感知来说，FDD是最好的，因为节省频率是运营商和工信部的事，用户毫无感知的，用户只在意速度快和稳定的。

下面来说GSM基站的频率使用机制，因为上下行对称，我们只用上行分析就好的。联通GSM基站会把909-915MHZ按照0.2M分割为909.0、909.2、909.4、... ...、914.6、914.8总计30个频点，每个频点的宽度是0.2M（200KHZ，1M=1000K），每个基站选择用其中的三五个频点进行信号覆盖，相邻的基站（信号塔）使用不同的频点，避免邻近基站的同频干扰，这种部署网络频率的方式叫异频组网。异频组网的好处是信号干扰很少的，缺点就是频率的利用率不高的，每个基站只用几个频点，不能完全把909-915MHZ的频段都利用起来的。

我们知道GSM基站的频率机制，你就知道手机要想使用运营商的GSM网络，手机支持的GSM频率就要大于或者等于运营商的频率。我们举个例子，联通GSM900上行频段是909-915MHZ，你手机的GSM上行频段就要涵盖909-915MHZ的，譬如：手机支持905-950MHZ的上行频段就没有问题的。如果手机支持903-912MHZ就会出现可能无网络的问题，因为你不能保证你周围的基站用的是909-915MHZ里的30个频点的哪几个的，如果你家的基站用的是913.2、913.4、913.6三个频点，你的手机就无法使用网络的。

3.LTE的频率使用机制
FDD LTE和TD LTE只是在上下行数据分离的方式上有区别，其他的基本都相同的，频率机制也是同样的。

LTE的频率使用机制和GSM有很大的不同，我们用联通TD LTE举例的，联通TD LTE室外基站使用2555-2575MHZ频段，每个基站都使用20M的整段频率，就是说每个基站只有一个频点，这个频点的宽度是20M，而不是像GSM分割成很多的0.2M的小频段。这是因为基站的频率越宽，处理业务数据的吞吐量就越大，网络速度就越快的，LTE的速度比GSM快，一个原因就是GSM的一个频点只有0.2M的宽度，LTE有20M的宽度。你可能会问每个基站都用相同的2555-2575MHZ频段，相邻基站不会干扰吗？LTE既然用同频组网，我想肯定有避免同频干扰的方法的，如果有知道的希望不吝赐教的。

4.iPhone 5s的TD LTE频段和移动、联通、电信TD LTE网络的兼容情况
LTE的这种使用整段频率在一个基站部署的方法，对手机就大有好处的，只要手机支持的频率和基站有交集，基本就能注册到网络的。

我们看iPhone 5s的TD LTE频段支持Bands 38 39 40，Band 38是2570-2620MHZ，移动TD LTE的室外基站频段是2575-2635MHZ，我们看到iPhone 5s的Band 38和移动的室外频段不是完全对齐的，也不是包含关系，但有2575-2620总计45M的交集，所以iPhone 5s注册到移动4G网络没有问题的。

我们看联通的室外TD LTE频段是2555-2575MHZ，iPhone 5s的Band 38和联通的室外频段有2570-2575MHZ总计5M的频段交集。国行A1530、港版A1530、移动版A1518注册到联通TD LTE网络没有问题的，不过目前锋友的iPhone 5s用联通4G的都是FDD LTE网络的，联通可能不想让iPhone 5s注册到自己的TD LTE网络的。

电信TD LTE室外频段用2635-2655MHZ，iPhone 5s不能注册到电信TD LTE网络的。

这里是iPhone 5s A1530在国家无线电管理局注册的频率信息，我们看划出来的占用带宽，这里说明手机至少需要多少的频率宽度才能跑起来的。我们看到第一个200kHZ就是前面说的GSM的频点的宽度，其他的就是3G/4G的频率宽度，只要手机和基站的交集频率宽度满足这些数就没问题的。

5.联通和电信只用Band 41频段部署室外TD LTE网络
这里还要说的是联通TD LTE的网络部署，用的Band 41频段（2555-2575MHZ），没有用Band 40频段，这是因为Band 40是军用雷达使用的频率，工信部规定Band 40只能用在室内TD LTE信号覆盖的，避免和军用雷达在室外进行干扰的。联通4G的室内信号覆盖只有FDD LTE，不会用Band 40的TD LTE的，因为联通后期的主力4G网络是FDD LTE。电信也没有启用Band 40频段进行室内TD LTE信号覆盖的，联通和电信在TD LTE网络的部署都是打酱油的。

从目前来看，由于GSM/WCDMA/FDD LTE网络是全球主流的4G网络，你买手机不用太在意网络频率的兼容的，但TD LTE手机要注意的，大家一定要看好手机支持的频段和移动、联通、电信的TD LTE的频段是不是兼容的。