移动信号塔和基站有什么区别|基站信号塔的密谋

思考这样一个问题，同一个基站(信号塔)覆盖范围内，大家都在玩手机，那么这个基站是如何区分不同手机信号呢？怎么区别这是张三女朋友电话，还是李四的追剧？

图 1 不同用户同时接入网络

本文将从频率开始介绍，逐步过渡多频分与时分多址技术。主要内容有：

频率资源

tdma

gsm的多址技术

多址技术(multiple access)

我们知道，大自然中从无线电、自然可见光线到 x 射线，都有一定的频率范围。先从一个基本的公式说起：

图 2 频率与波长公式

光速=波长*频率，光速值是固定的，所以频率越高，波长越短。

想想同学们身边的通信技术，要么通过有线，要么通过无线传播，即有线通信与无线通信。通过有线传输，自然不必多说。平时上网用的网线，叫做双绞线，就是一种常见的有线传输介质，现在的 5 类双绞线传输速率可以达到 100mbps。

图 3 有线与无线通信

如果把有线介质换成光纤，在实验室里面测试，单模光纤最大速率可以达到 26tbps，这是我们网线速率的将近 3 万倍。

图 4 光纤，尾纤

我们的平常所说的无线通信，实际上是指利用电磁波进行通信。

电磁波的频率有大有小，比如说频率高的 gamma 射线，具有杀死细胞的能力，用于医疗。而我们用于无线通信的频率，从图 5 可以看出，主要集中在微波 microwave 和无线 radio wave 波段。

频率资源非常有限。

图 5 频率谱

在无线通信领域内，多个用户同时通过一个基站和其他用户进行通信时，很明显为了不相互之间“干扰”，有必要对不同的用户的进行区分？怎么区分呢？

通过频率、时间和码来区分。

频率区分就是 fdma(frequency division multiple access)，access 不是地址，而是接入的意思。通过频率 frequency，区分 division，多个用户 multiple，接入 access 网络的技术。

时间区分就是 tdma，码区分就是 cdma，还有 4g/5g 使用的 ofdma 技术。

这些都是成熟的多址技术。多址技术在无线通信领域中异常重要，我们的移动通信的第一代技术 1g，使用的是 fdma 技术，2g 使用了 tdma 技术，3g 时代使用 了 cdma 技术，4g 时代使用了 ofdma 技术。

图 6 1g-5g 通信技术

fdma

频分多址技术，就是给小王同学、小李同学分配不同的通信频率，比如图 7 中所示。小李同学使用频率 2，小王同学使用频率 1。这样小王和小李，就可以在同一时间段一起通信了，互相不干扰。

图 7 频分多址技术

普遍的说，不同的用户，占用不同的频率段，这些频率段互相不影响，可以实现多个用户同时接入网络。正如车道一样，你走你的，我走我的。

图 8 不同用户使用不同的频率

在实际的卫星 cband 通信中，总带宽为 500mhz，就是说总共能给使用的带宽是 500m，然后我们把它进行切割，分成 24 个小块，或者叫做 24 个信道 channel，每个信道的带宽为 40mhz(36mhz 可用的，预留 4mhz 作为相邻两个信道的过度保护带)。这样可以实现同时满足 24 位用户通信。

图 9 卫星 cband

tdma

时分多址 time division multiple access，顾名思义，就是切割时间。文章前面也说了，频率资源是有限的，在这有限的频率资源内，我们必须尽可能的提高它的利用率。

而且，为了获得高传输速率，尽可能的要用大带宽。

如果同样的一段频率，小王同学和小李同学都在同一时间去使用，必然会相互之间干扰。那么简单啊？只要在时间上划分不就可以了，小王同学你晚上用，小李同学你早上用。虽然都是用同一段频谱，但是时间不一样，也可以实现相互不影响。

这就是 tdma 的思想。图 10 中，一段 2.5khz 的频谱，有两个用户在使用，这两个用户都完全占用了这段频率，只是在时间轴上按照 1-2-1-2 这样的顺序，轮流“坐庄”。

图 10 tdma

我们一般把时间上划分的小块，叫做时隙 slot。

总结

cdma 与 ofdma 多址方式相对比较复杂，将单独介绍。

在通信系统中，经常是多种多址方式组合在一起，时间轴上划分时隙，同时频率轴上也进行划分，这样实现了更多的用户同时接入，提升了网络容量。

比如说我们的 gsm 通信技术，就是使用了 tdma fdma 结合，总共有 25mhz 的带宽，划分成 124 个小块，每个小块频率范围是 200khz。对应在时间轴上，每个 200khz 对应 8 个时隙。

图 11 gsm 频率与时隙划分

可以这样粗略的推断，gsm 的一个 200khz 载波上，可以同时准许 8 个用户电话。实际的 gsm 系统是，还要预留部分信道用于传输控制信令，再考虑 hr 半速率，实际的系统中用户数会有变化。

补充：

同学们可能也经常听说“复用”的概念，复用和多址如果不是很较真的，初学者可以认为是一个意思，就是在资源有限的情况下，如何高效利用资源。如果硬是要区别，多址肯定要复用，不同的用户肯定先要占用不同的资源，才能区分；但是复用不一定要多址，因为我一个用户同时占用多个资源，这也叫资源复用。

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