為什麼手機就要那麼多基站，而廣播就只要在山頂裝一個超大功率發射塔就OK了？

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我們在日常生活中可以發現，到處都是手機基站，到處都有各種隱蔽與非隱蔽起來的天線。給人的感覺，好像不用如此多的基站，每個基站不建幾個方向的扇區，就無法完成覆蓋似的。可是為什麼廣播根本就不需要這麼多基站？貌似廣播就是在山頂上裝一個發射塔就夠覆蓋一個縣了

題主的觀察真是仔細。首先同意一樓的回答，手機和廣播主要的不同在於手機是雙工的，需要上行和下行同時傳輸。至於為什麼要那麼多的基站？

1）手機是通過無線信道與基站連接的，要想使用無線信道的話，首先要購買無線頻段，這些頻段都是政府的資源，要從政府那裡購買。而且，頻譜是非常非常非常貴的玩意，在香港，15MHz的一段頻譜需要百億港元才能買到。注意，花了上百億的港幣你只是買了一段頻譜而已，只是代表可以在這段頻譜上進行無線通信。之後還需要建立基站來支持通信。

2）然後問題來了，人的語音一般是4kHz左右。抽樣數字化以後大概是8kHz。假設只在山上架一個大的基站，使用FDMA無頻帶保護，也就是說將一段15MHz的頻譜分成好幾個片段，每段8kHz。就算這樣也不過能支持不到2000個用戶而已。也就是說當已經有2000人在同一時間進行通信時，這個時候別人再想打個電話的話會發現連接不上(blocking)，現在手機使用者這麼多，隨隨便便就有超過2000人在用了吧，時常的無法建立通話會讓客戶非常不滿，當然運營商也可以繼續買更寬的頻譜，不過一來費用高昂二來某些頻段還不讓賣。怎麼辦？方法是建立多個基站，也就是俗稱的建立小區來進行通信。由於無線通信過程中存在衰減，一個通信基站覆蓋範圍內的信號通過足夠長的距離後能衰減到相當小，以致對另外一個基站不構成太大的干擾。這麼一來，多建一個基站就可以又支持2000個用戶了！通過這麼一種多基站的方式，運營商就可以相對地減少購買頻譜的費用而支持更多用戶，從而獲取更大的利益了。另外，基站的覆蓋範圍也不是確定的，在人潮洶湧的街區會有更為緊密的基站覆蓋，而地廣人稀的郊外基站的數量就相對稀少了，基本是一個大的基站覆蓋一大片地區。當然，這裡的討論是基於FDMA的，不過CDMA甚至OFDMA都是一個道理。

3）至於廣播，因為不需要提供上行鏈路，而且用戶對於接收的質量也沒有電話那麼高（可以接受串話）。所以一般就只建立一個大的基站覆蓋一大片地區了。

根因：

1.廣播是單向信息傳輸的公共服務，信息流量小，頻率資源不是特別緊張，每個台一般都能在較大區域內獨佔一個頻段，全國的廣播電台總數都不一定上萬，電台自己大聲說話做最好的自己即可，不同電台間基本不干擾。

2.無線通信，以電話為例，一個電話走的信息就高於同時間長度的廣播，全國每天同時打電話的人數是億這個級別的，頻率資源很緊張，在地理上需要不斷重複使用頻率資源才能滿足需求。

下午再詳細寫，爪機捉急…

頻段不同。基站的頻率高。頻率越高，衰減越快。

信道容量不同。手機基站要傳輸的信息量要大，所以才需要時分頻分碼分等各種多址技術，儘可能的提高頻譜利用率。

其實應該告訴l題主，一開始的手機通信系統就是像廣播那樣，有這個樣設計過。但後面發現不能滿足要求了，就換成蜂窩了。原因上面回答很多了。

簡略回答。

廣播通訊是單向信息傳遞，而手機需要雙向信息交流。單基站無法提供如此大的數據流量支持。

而且，廣播只涉及到模電，手機則更需要處理數電，對信號質量要求不同。

山頂建發射塔的，唔，暫且認為都是調幅廣播吧。都是幾十到100+MHz。而手機通訊波段頻率呢，以Lumia 920為例：

2G：GSM 850/900/1800/1900

3G：WCDMA 1700/1900/2100

4G：LTE 800/900/1800/2100/2600MHz

波長差了至少一個數量級，廣播信號能達到的地方，手機信號不一定就能達到。

至於微波電台，唔，手機需要那麼大的天線嗎？

廣播是單向通信，發射功率越大，覆蓋越遠。

移動網路是雙向通信，基站的覆蓋距離受限於手機的發射功率（最大只有23dBm），基站的功率再大，覆蓋的再遠，但手機發射的信號基站收不到，也是無法通信的。

這個問題其實我原來也考慮過，真是想法撞山了，後來我到處查了查，應該可以給出一些解釋：首先手機通信和廣播通訊其實都是一個系統，在通信原理里有介紹從發射機信號產生，發送到無線環境中進行傳播，最後在接收機進行接收。

手機通信的發射機和接收機分別是基站和手機，廣播通信的發射機和接收機分別是廣播發射塔和收音機。所以題者從物理結構上感覺都是從發送到接收。但是這裡面還是有一些區別，導致了兩種系統的物理架構不同而發展不同。

1、手機通信和廣播通信的用戶需求區別。

手機通信，我們平時打電話，可以很直觀的指導，從A把聲音信息傳到B，同時B的聲音也可以傳到A，相當於雙向通信，也就是手機和基站有上行和下行信號。

反過來看看廣播，我們平時聽收音機，注意是聽哦，不是打，有區別了吧。信號相當於只有廣播塔到收音機，沒有收音機到廣播塔。這個就是單向通信，只有下行信號。

所以在系統設計的時候，廣播通信可以只考慮下行信號，可以把廣播發射機功率做到很大，位置架設的很高，這樣一個發射機差不多可以讓全城市的收音機來接收。

反過來看看手機通信，可以這麼做不呢？在早期也可以，第一代的通信系統，比如我們經常在電影裡面看到的大哥大，當時就是做到這種思路做的通信系統。在城市建一個或幾個高高的鐵塔然後全城市的手機接受這幾個鐵塔的信號。在比如現在仍在使用的衛星通信，也似乎相當於把這個發射機放的更高，放到了太空中，然後全球的手機來接收衛星信號。

那位為什麼這種系統設置的方式沒有延續下來到現在2G-3G-4G系統中來呢？那就是後面分析的這兩點了。

2、手機通信和廣播通信的覆蓋區別。

廣播通信的發射機放在高高地塔上，相當於進行的是迅速的進行了廣域的覆蓋，但是覆蓋的深度和厚度沒有做的很精細。如很多隧道，室內收聽廣播信號就不是很理想。雖然廣播信號在最初無委會分配頻率的時候還是很爽的，幾M到幾十M（分的都是低頻段的牌照，相當於通信現在的900M-1800-2000M來說）可以充分利用電磁波的繞射原理，穿過很多障礙物，但是這麼少量的發射機來說還是有不少的覆蓋漏洞的。只是廣播的需求沒有這麼強烈，漏洞就漏洞，也沒有這麼多投訴的說法嘛。

手機通信，其實第一代做的廣播通信第一就是覆蓋受限了，這麼少量的發射機，城區裡面肯定很多是沒有信號的，沒有信號自然打不了電話。所以從覆蓋的考慮後期系統也慢慢從所說的大區制演變到小區制。就是原來高高地一個或幾個基站管一個區域，變成很多樓頂的基站管一個區域。這個很多到現在大概是300米左右的程度。這樣做的好處是，覆蓋上來說，哪裡有覆蓋的漏洞，我哪裡就給它個信號源嘛，解決了覆蓋漏洞的問題。

反過來說廣播可以做成小區制嘛，放很多樓頂的廣播塔在城區裡面。技術上是可以的，但是沒有必要嘛，除了浪費米米。

3、手機通信和廣播通信的容量區別。

廣播通信的容量，廣播通信因為是單向信號，主要分配給的無線頻率多寬，我的接收到的信息就有多寬，不用考慮上行接收機多了，需要額外的增加發射機。

手機通信因為要考慮上下行，隨之使用的人數越多，然而無委會分配的頻率又是有限度，越多的信息需要傳遞。在無線通信上，這些信息都是調製到頻率上的，頻率總量有限，還好可以進行頻率復用，那麼越來越多的信息就需要更多的發射機來發射。這樣從容量上的需求就導致了需要更多的樓頂上相對較矮的基站。

我們來簡單分析一下廣播和手機通話的區別。作為廣播，無論聽眾有多少所有的受眾聽到的內容都是一樣的，而且是單向的通信，也就是只有從廣播塔發信號給用戶。而作為手機通信，所有的用戶相當於自己是廣播台的一個頻道，而且要支持用戶之間雙向的通信。然後，我們要理解通信中2點，1.在一個帶寬內可以傳輸的速率是有限的（香農容量），講的通俗一點就是一條馬路上所擁有的車道是有限的。2. 電磁波發射的範圍是有限的與其發射功率成反比。最後，我們就可以看到，廣播的設計思路是：搭建一個高大的發射台，服務所有的用戶。手機通信：用大量的基站去覆蓋整個網路，這樣的好處在於比如我們有1~8不同的頻段。如果對應廣播的話就是只有8個頻道，但是基站的覆蓋範圍有限，所以基站A有1~8不同的頻段，而在相隔比如3km以外的基站B又可以用同樣的1~8號頻段，並且和基站A並不衝突。這就是蜂窩小區和復用的概念。

3個原因

1，波長特性，廣播一般都是短波和中波，比移動通信所使用的微波傳輸距離遠、不容易被吸收。但微波由於頻率高不容易被干擾、載波信息量大等優點更適合移動通信。

2，頻譜利用率，使所得到的頻譜資源得到充分利用，所以會採用多基站負載的蜂窩網路結構，讓多個基站共享這段頻譜，移動通信時會根據一定的演算法在各個基站間進行無縫切換。

3，功率，微波想要傳的遠就要很大功率，試想下，如果像廣播電台那樣單位面積內只有一個基站，又由於是雙向通信，咱們的手持設備的發射功率將是很高的，而高功率微波輻射………致癌…總之超過安全範圍，對人體危害很大。

上面都沒有答到點子上，最根本的原因，電台是如何區分的？fm、am等等，最常用的fm，也就100多兆的頻率，中波長波短波的頻率更低，而手機呢？2g的信號最低也是800兆的，高頻信號的傳輸距離近，但帶寬大，低頻信號傳輸距離遠，但帶寬小，廣播相比較手機信號低太多了，所以傳輸距離遠的很！而且廣播沒有上行，不過這不是最主要的。

手機是雙向的，有接收也有發送。廣播是只有接收沒有發送。

雙工是根本原因，廣播的話一個頻道不管多少用戶，內容都是一樣的，但雙工通信每個信道的內容都不一樣，由此帶來了容量問題。基於現在的制式，地形簡單的荒漠，也可以用一個大功率基站覆蓋幾十公里，但城市必須通過增加站點來提升容量。

還有考慮發射功率的問題

一般個人固定電台發射功率在5瓦上下

大型公共電台在幾十瓦到上百瓦

移動基站一般在30到40瓦

不同發射功率能覆蓋的距離不同

其一：手機發射功率要是達到46dBm，這個倒是現實的。But，輻射不會是主要問題。小區間的干擾，你怎麼辦啊？

其二：現在為什麼大力發展 HeNet，D2D，WIFI，等等不同的技術，主要原因是頻譜不夠用啊。多個基站的頻譜復用太有效了。況且基站越多，覆蓋距離變小的同時，比如傳輸低時延，好信道，發送功率減小等等好處。還記得課上教授給我們說，運營商從國家買頻譜資源非常非常貴~低頻現在基本已經用完。

其三：哪天某個城市就那麼幾口人的時候，一個大功率基站的目標也許就能實現了。

主因還是人多，人多，人多。。。

蜂窩，復用，容量，手機功率。