Khái niệm tế bào là khả năng tái sử dụng một kênh vô tuyến - tái sử dụng
tần số tại một vài vị trí trong một vùng tương thích địa lý. Khái niệm này được
minh họa trong hình 10.1, hình này mô tả một hệ thống với 7 cell – một vùng lục giác với một vị trí đặt anten, hoặc đặt tại vị trí trung tâm tế bào đó. Vị trí cell đặt tại trung tâm của mỗi ô cung cấp một vùng phủ sóng vô tuyến cho mỗi cell. Dịch vụ vô tuyến có thể cung cấp tới mỗi cell, mà không có nhiễu giữa các ô, nếu tần số vô tuyến là duy nhất và riêng biệt sử dụng cho mỗi tế bào. Tuy nhiên, sự sao chép này nói chung trải phổ tần số vô tuyến rất không hiệu quả; hơn nữa số người sử dùng không phải trong lúc sẵn sàng tăng mà không tăng khả năng cả phổ tần số vô tuyến.
Giới hạn này có thể được giảm xuống bằng cách áp dụng khái niệm tái sử
dụng tần số, tùy theo nó là một đại lượng cố định của trải phổ có thể được sử dụng
hiệu quả hơn bằng cách phân chia thành các đoạn nhỏ hơn và tái sử dụng nhiều lần các đoạn này thông qua một vùng bảo vệ. Trong hình 10.1 trải phổ cho phép phân
chia thành bốn nhóm tái sử dụng, được đánh nhãn là A,B,C và D; tần số thiết lập là B,C và D được sử dụng hai lần và nhóm tần số A được sử dụng một lần.
Hình 10.1 Tái sử dụng tần số trong một hệ thống tế bào
Nói chung, người sử dụng nhóm tần số trong mỗi một ô là nguyên nhân nhiễu giữa các người sủ dụng của nhóm tần số giống nhau trong ô khác. Nếu các ô sử dụng một nhóm tần số mà khoảng cách không gian đủ xa, thì có thể điều khiển được các mức nhiễu nhưng không làm giảm chất lượng dịch vụ. Trong hình 10.1 khoảng cách giữa vị trí tế bào sử dụng tần số giống nhau được ký hiệu là D, và khoảng cách từ vị trí bất kỳ ô nào tới hầu hết các người sử dụng ở xa trong các ô đó được ký hiệu là R. Tín hiệu nhận được phụ thuộc vào khoảng cách giữa các hệ thống tế bào thông thường tuân theo quy tắc công suất, đó là:
Pr = K*d-n
Ở đây : Pr là công suất thu K là hằng số
d là khoảng cách giữa máy phát và máy thu n là số dương nhỏ
Trong điều kiện không gian tự do, khi không có vật cản giữa anten thu và phát, n=2. Tuy nhiên, trong các hệ thống tế bào, các trạm thuê bao điển hình có bao
A C B D C B D R D
tế bào. Kết quả là độ dài tín hiệu giảm nhanh hơn như là một chức năng của khoảng cách so với định luật bình phương ngược mô tả các đường dẫn không tắc nghẽn. Phép đo mở rộng trong môi trường vô tuyến di động thể hiện trong hầu hết các trường hợp, 3 < n < 4.
Định luật dạng lũy thừa đang xét phụ thuộc vào khoảng công suất tín hiệu nhận được, chúng ta có thể rút ra một biểu thức đơn giản cho tỉ số của công suất nhận từ đòi hỏi của bộ truyền dẫn với công suất nhận được với một bộ truyền dẫn giao thoa sử dụng tần số giống nhau:
C/I = (D/R)n
Duy trì kết nối chất lượng cao trong bất kỳ mạng truyền thông, nó cần thiết giữ lại tỉ số của công suất yêu cầu trên công suất nhiễu hoặc tỉ số sóng mang trên nhiễu, C/I, trên một vài ngưỡng mà ngưỡng đó phụ thuộc vào hệ thống thiết kế. Và rõ ràng tỉ số sóng mang trên nhiễu phụ thuộc vào tỉ số tái sử dụng D/R.
Độ chính xác của phần mô tả ở trên có phần bị giới hạn, chủ yếu bởi vì hầu hết các bộ vi xử lí xác định độ dài tín hiệu và các mức nhiễu là ngẫu nhiên sẵn có. Suy hao lan truyền thực tế tuân theo định luật dạng lũy thừa mô tả suy hao lan truyền trung bình như là đặc trưng của khoảng cách. Hơn nữa, cấp phát cho một trạm thuê bao nội hạt và xác suất của các cuộc gọi khác chuẩn bị được kích hoạt tại tần số giống nhau trong một ô khác cũng là một sự kiện ngẫu nhiên. Kết quả là tỉ số sóng mang trên nhiễu là một biến số ngẫu nhiên. Trong bất kỳ sự giải thích chặt chẽ của môi trường nhiễu trong một hệ thống tế bào, tất cả các hệ số này và hệ số khác phải được đưa vào để tính toán. Tuy nhiên các chi tiết này đã đi quá xa chủ đề thảo luận.
Hơn nữa, bởi vì nhiễu được phụ thuộc vào khoảng cách, tỉ lệ tái sử dụng tần số là tỷ lệ bất biến, nếu đặc tính lan truyền của môi trường không thay đổi với tỷ lệ đó, nếu n là tỷ lệ bất biến. Do đó dung lượng cuộc gọi của hệ thống có thể được điều khiển bằng mật độ của vị trí đặt anten trong hệ thống. Bằng việc giảm không gian vị trí đặt anten, và giữ lại tái sử dụng tần số hình học giống nhau, dung lượng tổng cộng của hệ thống có thể được tăng lên. Nếu không gian chia thành một nửa cho vị trí bảo dưỡng anten cho đặc trưng từng vùng, ví dụ, số vị trí anten bảo dưỡng mỗi vùng sẽ tăng lên bằng một hệ số là 4. Độ giãn sẽ tăng lên dung lượng
mang cuộc gọi trong vùng đó bằng hệ số 4. Sự tăng lên số vị trí đặt anten đến dung lượng hệ thống tăng lên được tham chiếu bằng tách ô. Mặc dù nguyên lý bị giới hạn bởi cả công nghệ và kinh tế, ứng dụng của nó được thừa nhận cung cấp dịch vụ tế bào ở Bắc Mỹ và nơi khác trên thế giới giữ lại nhanh chóng và duy trì tăng yêu cầu của dịch vụ.