一、2G:
GSM : 全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications) ，缩写为GSM
MS： MobileStation，移动终端
BTS: baseTransceiver Station , 基站收发台
Um接口：GSM的空中接口
自由空间：介电系数和相对磁导率均为1的均匀介质所在的空间
Pr：Power receive ， MS接收功率
Pt：Power transport ， BTS发射功率
天线增益G：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。
G1:BTS发射天线增益； G2MS接收天线增益；波长r，距离d有：
公式结论：距离越远，衰落越大；频率越高(波长越短)，衰落越大。
多径效应，阴影效应
多普勒频移： 频率越高，频移越大。MS和BTS相对运动时产生，速度越快，频移(应该也是)越大。
信道复用（Multiplexing），多址接入(Multiple Access), 为解决 无线信道 尽可能多的为用户提供服务，区分网络用户，同时发送无线信号等。
FDM：（Frequency-division Multiplexing , 频分复用）。将基带信号加载到不同的载波频率上。
FM：Frequency Modulation， 调频 87~108MHz; 算超短波，调频的波通俗地讲是基本直传的，所以传输距离要短于中短波。 2013年 （2月13日）是世界无线电爱好者的节日——世界无线电日。
AM：Amplitude Modulation，调幅电台一般在 550~1600kHz（中波），2~24MHz（短波）。
调制：Modulation，将基带信号“加载”到载波上。解调：Demodulation，将基带信号从载波上“卸载”下来。
标准AM调制：
基站通过不同频道想多个用户上相的通信，发送下行信号，接收上行信号，包括上行信令和上行语音数据。
FDM基础上，网络通过频道区分用户，称为FDMA（Frequency-division Multiple Access，频分多址）。
早期移动通信就是通过该技术工作的，基站共12对频道，每个用户占用一个上行一个下行频道。
GSM沿用FDMA思路，在900MHz和1800MHz频段应用FDMA技术，美国850MHz和1900MHz,称为GSM900和GSM1800(或DCS1800,（Digital Cellular System at 1800MHz） 1800MHz数字蜂窝系统)。后续GSM900扩展为了GSM900E(或EGSM，增强型全球移动通信系统（EGSM：Extended Global System for Mobile）是 GSM900 频谱的扩展)。
更具体的：GSM900共占2 x 25MHz带宽，上行频段为890~915MHz，下行频段为935~960MHz，双工间隔（上行频道和下行频道的频率差值）为45MHz；GSM900E在GSM900基础上增加2x 10MHz带宽，上行频段为880~915MHz，下行频段为925~960MHz。
（上行频率低，波长长，传输相同距离所需能量低，传输信息速率慢；下行频率高，耗能高，传输速率快，用作基站BTS相MS的下行传输）。
频宽：相邻频道的中心频率之间的距离，在总带宽确定的前提下频宽决定了频道数量。
GSM的频宽为0.2MHz。GSM900划分为124个频道，第一个频道的中心频率为890.2MHz，其他频道往后依次编号，编号称为ARFCN（Absolute Radio Frequency Channel Number，绝对频点号），通常又称为频点。GSM1800共有374个频点。
邻频干扰：类似有的车会跑偏，甚至压到别人的车道上。频宽越大，邻频干扰越小，可用频道也越少。
GSM900E和GSM1800所有频点都用上，一个大区也只能支持174+374=548个用户同时通话。
提升系统容量方法：
频点复用：缩小基站覆盖范围，因而，相同的频点在两地可以给不同的FM电台使用，而不会相互影响。（这么说来衰落也不全是缺点呀）。空间 复用 。
“小区制”：天线发射功率调小一些，缩小基站覆盖范围，将“大区”分裂为若干“小区”（Cell），在不同的“小区”进行频点复用，系统容量（频道数量）就可以成倍的提升。
划分覆盖问题：由于小区形状和蜂窝结构相似，“小区制”的移动通信系统也常称为“蜂窝网络”（Cellular Network）
小区制带来的第二个问题是干扰， MS可能收到多个基站发送同频的下行信号，于是干扰出现了。（同样的，上行方向的同频信号对相邻基站也是干扰）。这种干扰我们称为同频干扰。MS越是靠近小区边缘，受到相邻小区同频信号的干扰越大。解决方法是以小区群为单位进行频点复用，如图，不同颜色代表不同频点 组。
如果把可用频点分为N个组，分给N个小区使用，这N个小区就组成一个小区群。小区群内各个小区使用的频点互不相同，可以确保小区群内不会产生同频干扰。同时，将使用相邻频点的小区尽量拉远，可以减少小区群内的邻频干扰。
频点复用距离D：不同小区群中使用相同频点的相邻小区的距离。一般要求所有频点的D相同，以确保不同方向及不同频点的同频干扰水平是相同的。（这样才能提供一致的用户体验）
同频干扰不仅取决于同频复用距离D，还取决于基站发射功率。
在移动通信系统里，用基站覆盖半径R来表征基站发射功率（发射功率大覆盖半径R就大），用D和R的比值D/R来衡量不同复用方式的同频干扰水平。
以七小区群为例，图示是三个七小区群，计算一下fa频点的D/R。结论：D/R=√(3N)。（公式适用于N其他取值）
D/R到底多大才合适呢？
最终还是要参考载波干扰比 C/I（Carrier to Interference）。简单的说，只有信号（Carrier）比干扰（Interference）的强度高出一定程度，MS（和BTS）才能恢复出信息来。就好像你隐约听见远处在播小苹果（干扰），但只要你们播的小苹果（载波）声音够大，你就不会跑偏了。
规范要求同频载波干扰比C/I大于9dB，邻频载波干扰比C/A大于-9dB，保险起见工程会增加3dB余量，即要求同频载波干扰比C/I大于12dB，邻频载波干扰比C/A大于-6dB。
怎样减少同频干扰呢？
除了加大频点复用距离，另一个方法是用定向天线替代全向天线，减少同频干扰源的数量。
“小区裂向”：如每个基站配置3个小区，每个小区只覆盖120度方位角，并让同频信号朝同一方向发射。
严格来说小区是逻辑概念，扇区是物理概念，实际部署中1个小区通常和1个扇区对应。GSM和LTE中对小区的定义不同。。。
综合考虑上述因素，GSM实际部署中将m x n个小区组成1个小区簇（Cluster），m表示m个基站，n表示每个基站包含n个小区（扇区），再将可用频点分到m x n个小区，以小区簇为单位进行频率复用，我们称为m x n频率复用方式。图示为GSM最常用的4 x 3频率复用方式，即1个小区簇包含4个基站（A、B、C、D），每个基站包含3个小区（下标1、2、3）。
我们把可用频点数和（单个）小区频点数（或TRX数量）的比值定义为频率复用度。显然，m x n频率复用方式需要至少m x n个可用频点，频率复用度即为m x n（如果可用频点无法完全均匀分配，部分频点实际频率复用度则高于m x n）。比如4 x 3频率复用方式需要至少4 x 3 = 12个可用频点，频率复用度为12。
一般来说，频率复用度大于10称为宽松复用，小于10称为紧密复用。宽松复用同频干扰小，网络质量好，但频谱利用率低；紧密复用同频干扰大，网络质量差，但频谱利用率高。运营商应根据频点资源和话务密度进行综合考虑。（在频点资源确定的条件下，频率复用度大则单个小区容量小）
宽松复用和紧密复用结合应用，可以兼顾效率和质量，并适应话务分布不均的情况。比如说同心圆（Concentric Cell）技术，在以基站为圆心的同心圆使用不同的频点集合和复用方式。外圆应用宽松复用（如4 x 3复用），满足主要覆盖需求；内圆应用紧密复用（如1 x 3复用），满足密集话务需求。
BCCH信道 ： 广播控制信道(Broadcast Control Channel)。
天馈系统：是指天线向周围空间辐射电磁波的系统。
同心圆技术要求外圆和内圆共址，共用一套天馈系统（以实现“同心”），共用一个BCCH信道，且BCCH信道配置在外圆。缩小内圆覆盖范围以抑制内圆同频干扰，可应用紧密复用提高系统容量。由于外圆和内圆覆盖范围不一致，需要频点复用和信道分配（话务控制和切换控制）技术结合应用。
多重使用模式：MRP（MultipleReuse Pattern）技术也是基于分层思想。MRP将所有可用频点分到m层，分别包含n1、n2… nm个频点，并要求n1 >= n2 >= nm。最底层（Layer1）应用宽松复用，向上逐层减小频率复用度。和同心圆技术相似，MRP越上层的小区覆盖范围越趋于分散，也越适用于紧密复用。
通过小区分裂和小区裂向增加系统容量，到一定程度就进行不下去了。在覆盖面积和可用频点相同的条件下，小区数量越多，频率复用度就越小，同频干扰和邻频干扰就越大。为了进一步提升系统容量，需要在FDM和SDM(空分复用)基础上应用新的技术：TDM（Time-division Multiplexing，时分复用）。
将无线信道按时间划分为多个子信道（时隙）以发送多路信号，这种技术称为TDM（Time-division Multiplexing，时分复用）。在TDM的基础上，网络通过不同的子信道（时隙）区分用户，这种技术称为TDMA（Time-division Multiple Access）。
让同一个频段在不同的空间内得到重复利用,称之为空分复用。... 空分复用(SDM,Space Division Multiplexing)即多对电线或光纤共用1条缆的复用方式。
GSM中应用了TDMA技术，一个频点就是一条路，不过这里我们按时间长度分成8片而不是7片，每个分片称为1个TS（Timeslot，时隙），每个TS时长577微秒，更准确的说是15/26毫秒。（请留意26这个奇怪的分母，在复帧结构中会再次见到这个数）
8个TS按序编号为TS0~TS7，并构成1个TDMA帧（TDMA Frame）。同一用户分到TS间隔约4.615毫秒，也就是说，用户每4.615毫秒才有机会发送一次数据，每次占用577微秒，接收同理。后续我们来分析这对语音感知的影响。
通过应用TDMA，GSM系统容量得到成倍（x 8）的提升。如果一个小区配置了n+1个载波（频点），小区的物理信道数量为( n+1 ) x 8，可简单的理解为支持( n+1 ) x 8个用户同时通话 —— 不过实际达不到，不是所有物理信道都用于传送语音数据。
换句话说，如果一个小区有100个用户，最多只有10个用户同时通话，小区只需要配置略多于10个信道即可。
这也是为什么一旦出现突发事件（如地震或海啸）电话会很难打通。此时同时通话的用户大幅增加，对信道（不仅是语音信道TCH，还包括RACH、AGCH、SDCCH等控制信道，逻辑信道的内容以后再讲述）需求超过了网络配置。呼叫失败的用户往往会重复尝试，进一步加剧网络拥塞，运营商需要采取控制措施（如Cell Bar，小区接入禁止）才可以维持有限度的服务。
既然终端接收或发送可以等待8个TS，接收和发射也没必要同时进行了。终端只需要一套频率合成器，既节省空间又节省成本。GSM规范规定，同一用户的上行信道相对于下行信道在时间上向后偏移3个TS。因而，GSM900终端是这样工作的：以TS2为例，终端先在下行信道的TS2接收数据，然后等待3个TS并将收发机偏移-45MHz（GSM900的双工间隔是45MHz），再在上行信道的TS2发送数据，然后等待5个TS并将收发机偏移+45MHz，如此循环。
问题：
电磁波速度再快，路上还是要花时间的。终端和基站距离越大，路径时延就越大。路径时延大到一定的程度，信号到达对端可能会落在期望的TS以外，不仅导致期望的TS接收失败，还会影响到其他TS接收。
解决方案：
路径时延的不可避免的，上行数据总是比预期时间晚到。解决方法是让手机早点发送，这个时间提前量我们称为TA（Time Advance）。为了避免情书落入牛夫人之手，紫霞会记录第一封情书是几点钟到的，并告诉牛魔王下次早点发送，比如在七点收到，就告诉牛魔王下周（也许没这么快通知到）提前七个小时发送，这就是TA大致的概念。
终端和基站的距离变化会导致路径时延变化，通话中的终端应在测量报告中向基站告知终端的测量时延，基站监控接收信号到达的时间并指示终端更新TA。TA对覆盖范围、终端接入和切换触发均有影响，此是后话。
小结：
GSM是设计用于语音业务的移动通信系统，MS和BTS之间通过无线电磁波传送信息，这种通信方式我们称为无线通信。GSM通过无线通信获得“移动”的便利性，同时也需要克服无线通信的缺点，如衰落和干扰等。
本文主要关注GSM的信道复用和多址接入。GSM应用了FDMA和TDMA技术，通过频点和时隙区分用户。GSM采用900MHz和1800MHz频段，频宽为0.2MHz。GSM900和GSM1800分别有124和374个频点。
GSM采用“小区制”，并通过频点复用提高系统容量。通过小区分裂和小区裂向，以小区簇为单位进行频点复用，成倍增加频道数量。频点规划主要考虑如何减少同频干扰和邻频干扰，以满足同频载波干扰比C/I大于12dB和邻频载波干扰比C/A大于-6dB。
1个TDMA帧的时长约为4.615ms，分为8个TS，每个TS对应1个物理信道。MS上行信道相对于下行信道在时间上向后偏移3个TS。为了消除路径时延影响，网络会指示手机提前发送数据，这个时间提前量我们称为TA，通话中的MS需要根据网络指示更新TA。
在移动通信系统中某些需求是相互冲突的，如本文提到的系统容量和信号质量对频宽的需求，网络覆盖和信号质量对功率的需求等，以及后续会看到的可靠性与实时性对重发机制的需求等，系统设计需要在两者之间寻找一个平衡。
