频谱利用率

通信工程名词

频谱利用率（spectrum utilization）对于话音来讲，定义为每小区每MHz支持的多少对用户同时打电话；对于数据业务来讲，定义为每小区每MHz支持的最大传输速率。频谱（Spectrum）就是频率的分布曲线，复杂振荡分解为振幅不同和频率不同的谐振荡，这些谐振荡的幅值按频率排列的图形叫做频谱。广泛应用在声学、光学和无线电技术等方面。

简介

在移动通信系统除必须满足IMT2000基本要求外，还应当着重考虑技术的复杂性、系统设备成本、无线频谱利用率等几方面的特性。对于频率资源，尽管承载着日益增长的各种业务，而它本身却不可再生，因此，在世界上每个国家，频谱都是最有价值的资源，从欧洲巨额的频率价签中可见一般。

在中国，虽未进行频谱拍卖，但高密度的城市人口分布要求移动通信系统能够在每平方公里支持 5万至 10万用户，如果选择频谱利用率低的系统，则基站分布将无比密集。另外，与前两代移动通信显著不同的是：第三代移动通信系统必须支持的数据和多媒体业务比单纯的话音需要占用多得多的频率资源，因此，如何在有限频带宽度上提供更多的业务是第三代移动通信系统设计中至关重要的一个问题。

不同业务情况下的频谱利用率定义不同。在这里，小区的频率复用系数(f)非常重要：f越低，则意味着每小区可选的频率自由度越大。

频谱利用率的度量

根据ITU-RSM推荐标准，频谱利用率被定义为用户所独占的带宽、（地理）空间和时间三者的乘积。计算方法为：U=B*S*T(1)其中，U为频谱利用率，B为频谱带宽，S为几何空间，T为时间。现有通信系统所采用的时分、频分等技术正是这一原理的具体体现。而这三维参数又有着各自的内涵和外延，即相互独立，又紧密联系。

频率带宽

频率参数受到中频带通滤波器、传输调制、占用带宽、信号处理和调制方式及信噪比等因素影响，谐波和杂散发射也包括在内。总的来说，所有影响到无线系统中频率独立响应的因素都包括在这一部分中。

几何空间

空间参量被认为由所有与几何空间有关的元素组成。这里面包括系统组件的物理位置、发射和接收天线的指向角度、天线类型及传播路径等。几何空间参数对传播模型有很大的影响。传播模型主要用于计算无线电波传播的空间损耗。复杂的模型可能用到地形及气候学数据库的参数作为计算因素。

时间

时间因素包括整个工作周期内的相关因素，对于雷达系统十分重要。虽然雷达系统中的旋转天线及窄波束天线是几何因素的一部分，但也可以将旋转雷达天线作为一种间发性时间响应的天线考虑。工作周期中的雷达脉冲调制和时分多址信号可以被认为是时间参数，也可以看作是可接受的信干比保护率的一部分归到频率因素中。在很长一段时期内，时间参数并不被认为是提高效率的重要因素，因为过去的许多系统，比如广播系统需要全天后的运作，这个参数值是固定的。而随着频谱的稀缺和新技术、新业务的发展，时间参数对于无线通信系统有着很重要的意义（如时分系统）。因此，如果能更好的发挥时间参数在提高效率方面的潜力，那么系统的频谱效率将会大幅度提高。

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