频谱高效利用的实现,一方面通过蜂窝系统来实现，利用信号传播过程中的空间损耗,在相隔一定距离的两个不同小区中使用同一频率进行通信，即频率复用。在蜂窝网出现以前,移动通信采用大区制组网方式,然而大区制组网不能够实现频率复用,因而系统的频谱效率低下,容量有限,移动通信很难实现大规模商业应用,仅限应用在一些专业网。蜂窝网的出现,使有限的频率资源可多次重复再用,从而大大提高了系统的频谱效率和容量,移动通信才真正被推向公用。接着,蜂窝网移动通信得到长足发展,出现了以无线用户设备为代表宏蜂窝小区，如图 1所示，其中红色小点代表宏蜂窝小区的基站位置，黑点表示用户，宏蜂窝小区的基站包括宏小区（macrocell）基站和微小区（microcell）基站。无线用户设备的广泛使用以互联网的日益繁荣，促进了用户的数据流量和相应的网络负荷正在以指数方式增加。人们对系统高容量、高速率、高质量的要求必须得到有效的解决。在这种需求下，诞生了小小区（small cell）的概念，如图 2所示，其中绿色和黑色小点代表小小区的基站位置，红色小点代表的是传统的宏蜂窝小区的基站。小小区包括多种小型基站，如微蜂窝基站、微蜂窝基站、毫微微蜂窝基站（也叫家庭基站）和中继站等，这些小型基站的发射功率与传统的宏蜂窝基站很不一样，可小至100毫瓦，最大不超过2瓦，天线增益可为0至6分贝(dB)。因此它们的覆盖范围也不一样，小小区可以覆盖10米到200米的范围，而传统的宏蜂窝基站覆盖范围可达数公里。小小区使得网络更接近最终用户，可为用户提供高质量、无盲区、无缝的无线通信保障；同时，良好的覆盖和超高的系统容量为新兴的物联网等诸多技术提供了良好的支撑环境与通信平台。与日俱增的数据流量给宏蜂窝造成巨大的压力，小小区成为了分流移动数据、高效使用无线频谱资源的好办法。64387

图 1 传统宏蜂窝小区网络

 小小区及宏小区网络

增加频谱效率的另一个方面是使用多电平调制，如M-QAM，通过单位符号发送多个比特，这样可以提高链路频谱效率。然而，信号在传播过程中受到严重的传播衰落，这样会导致链路载波噪声比CNR(Carrier Noise Ratio)迅速下降。尽管采用有效的衰落补偿，多电平调制方案会要求比二进制调制方案更高的发射能量来满足指定的误码率。为了让同信道干扰保持在可接受的水平，有必要增加频率复用的距离，但这样却导致更低的系统频谱效率。Haas 和Belfiore发现在系统和链路频谱效率之间存在一个平衡点。这个观点也被Morinaga等人证实了，他们声称4-QAM是高容量蜂窝系统的最佳的多电平调制，而对于更高的调制水平只会减少系统频谱效率。这个研究是很必要的论文网，因为固定的调制系统的设计是与最差的干扰/衰落条件相关。然而，根据载波干扰比的值，采用恰当的发射信号参数会得到更好的链路和系统频谱效率。可变速率传输技术利用无线信道和干扰的时变特性, 通过符号持续时间、星座图尺寸、编码速率或这些参数联合的自适应变化来实现链路预算的实时平衡，从而提高频谱效。即：在良好的信道条件下采用高速传输方式，当信道干扰和衰落增加的时候，平稳地减少数据的传输，这种方式适合于高速数据传输系统。

以前对于蜂窝系统的系统频谱效率的研究是在不考虑干扰条件和信道质量的情况下，假设数据速率是常量并且平分给每个用户。在这些研究的论文中，频谱效率的计算是基于Hatfield提出的一个标准并被定义为每个小区系统总带宽和基站服务区域面积上的话务量(Erlangs/Hz/m2)。这个标准不使用于无线通信的数据传输系统，因为话务量只是一种传输负荷而不是总数据吞吐量密度的度量，所以一种更加全面的频谱效率计算方法是每个小区系统总带宽和基站服务区域面积上的数据传输速率[b/s]/Hz/m2。面积频谱效率的定义考虑到了系统的频谱效率、用户的频谱效率和用户的通信链路质量这三者的平衡点，并且采用更具体的度量单位，是一种更具有科学说服力的研究方法。