1、跳頻在GSM中的應用一、跳頻的基本介紹跳頻就是使手機在每個突發(fā)序列（Burst ）后改變自己的頻 率。跳頻是GSM空中接口的一項重要特性，在GSM規(guī)范04.08、 05.01、05.02中都有敘述。它是提高網絡質量和網絡容量的一項 有效、經濟的手段。二、跳頻的原理跳頻是按照固定的間隔改變頻率。跳頻可以分為兩種方式： 一種是快跳頻（FFH），它的頻率變換速度比調制速度還要 快；另一種稱為慢跳頻（SFH），也就是目前GSM所采用的跳頻方 式。1.慢跳頻GSM采用的是8個時隙的TDMA系統(tǒng)。在慢跳頻中，當一個手 機占用一個時隙時，在一個突發(fā)序列內只能在一個固定的頻率上 進行發(fā)送和接收信息，并在跳到下

2、一個時隙前轉由另外一個頻點 進行信息的收發(fā)，并以每秒217次的速率進行跳頻。這項技術可 以在話音信道（TCH）和信令信道（SDCCH）上采用。但廣播信道 （BCCH）不能采用跳頻，因為手機只能通過廣播信道來測量相鄰 小區(qū)的接收信號強度，因此，它必須要分配一個固定的頻點。而 且，廣播信道上的所有時隙必須以滿功率發(fā)射，這樣，慢跳頻（SFH）、功率控制（PC）、不連續(xù)發(fā)射（DTX）都不能在廣播信道 上使用。2慢跳頻模式（1）.如圖一1所示，在空中接口方面，慢跳頻可以分為兩種模式：* 循環(huán)跳頻模式* 隨機跳頻模式循環(huán)跳頻模式就是周期地采用同一種跳頻序列；而隨機跳 頻模式則采用一種預先定義好的、相對比較

3、隨機的、相當長的跳 頻序列，以達到隨機跳頻的目的。突發(fā)序列t T EA圖一1 :周期跳頻和隨機跳頻的原理（時隙1 ）（2）.在基站方面，跳頻亦可分為兩種：? 基帶跳頻（BBH）?合成跳頻（又稱射頻跳頻（RFH）在基帶跳頻中（BBH），每個載頻（TRX）以固定的頻率發(fā) 射。它是使手機在每個突發(fā)序列占用不同的發(fā)射單元來實現(xiàn)跳頻 的。在基站內部，基帶部分（FU）和射頻部分（CU）是分開的，這 樣，跳頻就可以通過把FU轉接到相應的CU上來實現(xiàn)。如Alcatel的 G2基站就是這樣實現(xiàn)基帶跳頻的。基帶跳頻的跳頻數(shù)N（hop）是受 到所配置的載頻數(shù)N（TRX）限制的：N（hop）v=N（TRX）。只有一個

4、載頻 的基站是不能實施基帶跳頻的。在合成跳頻（RFH）中，載頻不用被分配給固定的頻率，它的 每一個時隙都可以根據(jù)預先定義好的跳頻序列而改變它的頻率。 在這樣的一個系統(tǒng)中，跳頻數(shù)可能大于載頻數(shù)：N（hop）=N（TRX）。圖2顯示了基帶跳頻和合成跳頻的不同。TRX1為BCCH頻 點，BCCH設置在時隙0。圖中表明，TRX1只能在基帶跳頻中實施 跳頻。但值得一提的是，Alcatel的微小區(qū)（仃RX）可以實現(xiàn)合成跳頻，它是通過一個附加的發(fā)射器發(fā)射一個空的突發(fā)序列來實現(xiàn)的，這在第4章節(jié)有詳細敘述。圖-2：基帶跳頻（左）和合成跳頻（右）3.采用跳頻的優(yōu)點跳頻主要通過兩個特性來提高傳輸質量：? 頻率分極?

5、 干擾分極（1）.頻率分極對于在同一地點時，不同頻率的多徑衰落是不同的。當采用 了跳頻技術后，慢移動手機將在不同的突發(fā)序列時經歷不同的衰 落，而不至于會長時間地停留在同一個頻率的多徑衰落的最低 處。均衡器的差錯校正算法可以減少這種衰落影響。在信號中 斷時間短于交織碼的周期時，這種算法是非常有效的。因此，實 施跳頻可以避免長時間深度衰落，從而可以提高無線信號傳輸質 量，降低誤碼率。對于快速移動手機而言，它不會長時間停留在多徑衰落的 最低處，因而不會受這種衰落的影響。由于頻率分極的優(yōu)點是建立在不同頻率引起不同的多徑衰 落基礎上，因此在定義跳頻序列時，頻點間隔越大越好。(2).干擾分極在同一個小區(qū)，

6、有的頻率可能受到較少的頻率干擾而有較好 的話音質量，而有的頻率有可能受到較強的干擾。當采用了跳頻 技術后，采用干擾分擔的機理，使這一小區(qū)的每個頻率的干擾值 都能降到一個平均的滿意值。需要注意的是，循環(huán)跳頻模式沒有干擾分極特性，因為它的 跳頻序列是固定的，不能使干擾和被干擾的頻點變得不相干。只 有采用隨機跳頻才能體現(xiàn)干擾分極的優(yōu)點。圖-3體現(xiàn)了頻率分極和干擾分極的效果。BS1MS2MSIBS1MS2MS1圖3:頻率分極和干擾分極的效果(3) .提高網絡容量首先我們介紹一個叫平均復用度(ARCS)的概念，它是衡量 網絡容量的一個重要參數(shù)：ARCS =帶寬/平均每小區(qū)載頻數(shù)平均復用度越小，網絡可以設

7、計到的容量越大，但網絡的干 擾程度也越嚴重。由于跳頻的頻率分級和干擾分級的特性，使網絡的干擾程 度大大降低，因此，在相同網絡質量的前提下，采用跳頻的網絡 可以采用更低的ARCS，這樣，每個小區(qū)可以配置更多的載頻，從 而達到提高網絡容量的目的。A三、跳頻的實施1. 實施的條件?手機支持跳頻跳頻為手機的基本功能。如果手機不支持跳頻，則該手機就不 能在實施跳頻的網絡中進行正常的呼叫。目前已知不支持跳頻的 手機有摩托羅拉8700，諾基亞2110。這二款型號的手機均為最早 進入中國市場的第一代手機，其后進入中國市場的手機應均能支 持跳頻。?由于跳頻的干擾分極特性，因此，必須在網絡整體質量較 好的前提下。

8、也就是在網絡微調后，絕大部分無線信道都處于較 好質量的情況下，才可以實施跳頻。只有這樣，才能用來解決個 別地區(qū)服務質量相對較差的問題，從而再進一部提高全網的無線 質量。圖-4顯示了 8個手機在采用慢跳頻前后C/I對比。我們可以 看到，在采用了跳頻之后，平均載干比（<C/I> ）并沒有變化，但 最大載干比與最小載干比之差小了許多，載干比在下限（例如 C/IThr1 =9dB ）以下的手機（3, 6, 7）得到了改善。同時，我們也注 意到，原本C/I較高的手機（1 , 2, 8）在采用跳頻之后，反而有所 降低。因此，只有在網絡平均載干比高于某個特定的C/I門限（C/IThr ）時，才能

9、實施跳頻。否則，實施跳頻有可能使網絡變得 更差。我們先假設C/IThr = C/IThr1 （平均C/I > C/IThr ）:采用跳頻前 有3（ 3，6，7）個手機的C/I低于C/IThr1 ，而采用跳頻之后，沒有 一個手機的C/I低于C/IThr1。因此，在這種情況下采用跳頻可以改 善網絡質量。我 們 再假設C/IThr = C/IThr2 （平均C/I < C/IThr ）:采用 跳頻前 有5（3，4，5，6，7）個手機的C/I低于C/IThr2，而采用跳頻之后， 反而有7（ 2，3，4，5，6，7，8）個手機的C/I低于C/IThr2。在這種 情況下，實施跳頻將使網絡質量變

10、得更差。因此，我們認為，只有在網絡總體質量比較好的情況下，才 能實施跳頻。圖4 :手機在實施跳頻前后的C/I對照2. 在OMC-R上開啟跳頻功能(1) .有三個與跳頻有關的參數(shù)需要設置：?跳頻序列(FHS)跳頻序列定義了可以參加跳頻的頻點。? 跳頻序列碼(HSN)跳頻序列碼根據(jù)跳頻序列定義了跳頻的次序。? HSN = 0即為循環(huán)跳頻模式；? HSN = 1 64 為隨機跳頻模式。?手機分配偏移量(MAIO )MAIO定義了跳頻時分配跳頻序列中第一個頻點的偏移 量。(2) .信道結構設置對于4載頻的基站(BCCH = FU1)，基帶跳頻和射頻跳頻的信道結構可以設置如下：?基帶跳頻由于BCCH的零

11、時隙不能跳頻，因此在基帶跳頻中，至少需要定義2個跳頻序列TS 0TS 1TS 2TS 3TS 4TS 5TS 6TS 7FU 1bc/sd4or bcchTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHfhsd, maiofreq1, 01, 01, 01, 01, 01, 01,0FU 2TCHSD/8TCHTCHTCHTCHTCHTCHfhs_id, maio2, 01, 11, 11, 11, 11, 11, 11, 1FU 3TCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHfhs_id, maio2, 11,21,21,21, 21, 21, 21,2FU 4TCHTCHTCHTCHTCHT

12、CHTCHTCHfhs_id, maio2, 21, 31, 31, 31, 31, 31, 31,3?射頻跳頻TS 0TS 1TS 2TS 3TS 4TS 5TS 6TS 7FU 1bc/sd4orbcchTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHFU 2TCHSD/8TCHTCHTCHTCHTCHTCHfhs_id, maio1, 01, 11, 11, 11, 11, 11, 11, 1FU 3 fhs_id, maioTCH2, 1TCH1,2TCH1,2TCH1,2TCH1, 2TCH1, 2TCH1, 2TCH1,2FU 4 fhs_id, maioTCH3, 2TCH1, 3TC

13、H1, 3TCH1, 3TCH1, 3TCH1, 3TCH1, 3TCH1,3四、對已實施跳頻網絡的評估和結論1. 跳頻序列中頻率數(shù)多少的影響?對載干比的影響如圖-5所示，當跳頻數(shù)達到4個以上時，所要求的C/I越來越低。也就是說，跳頻數(shù)越多，網絡質量得到的改善也就越大。16151413121110跳頻數(shù)為1時，表示沒有跳頻。TU3* TU59_I_I_I_I_I_I_I_I_I_F12自8 , TU5 源自13)12345678910 11n umber freq in h(跳pii頻 s數(shù)ue nee圖5 :跳頻數(shù)多少對C/1的改善（TU3源?對掉話率的影響（基帶跳頻）如圖-6 ,當跳頻數(shù)達

14、到6個時，掉話率得到的改善最大。但只有兩個頻點參加跳頻時，掉話率反而變得更糟。因此，基帶跳頻不適合僅配置2個載頻的基站。圖6 :跳頻數(shù)多少對掉話率的改善程度（源自2）2. 對快速移動手機的改善由于快速移動手機不會長時間停留在一個地方，因此也不會 長時間停留在多徑衰落的最低處，因而不會受多徑衰落的影響。 但正是其速度較快，造成了 C/I變化速度較快，導致切換的困難。 采用跳頻可以改善C/I ,從而提高快速移動手機的切換成功率和 降低切換掉話率。3. 可達到1/3復用：容量增加74% （源自，12）1/3復用（TCH）可以使網絡達到很高的容量。4/12復用的網 絡容量約為每小區(qū)16.6Erlang

15、 （BWTCH = 36 ,每個頻點8個話音時 隙）。而采用1/3復用可達到每小區(qū)28.8Erlang ,與4/12復用的網絡 相比較，容量增加約74%。1/3復用很可能造成網絡干擾比較嚴重，掉話率比較高。但 是在細致的網絡微調下，1/3復用是可以做得到的：?有效的質量切換算法? BCCH仍然采用4/12復用?采用合成跳頻（RFH）? 采用一些可以降低干擾的技術，如不連續(xù)發(fā)射（DTX）、功率 控制（PC）等4. 微小區(qū)的跳頻由于微小區(qū)的信號波動比較大（如轉過一個拐角處），而且一 般微小區(qū)大都裝在話務量比較密集的地方，而這些地方的干擾一 般比較嚴重。因此，在微小區(qū)實施跳頻的效果更加明顯。5. 增

16、加靈敏度? 可以增加下行鏈路的靈敏度2個dBm。增加上行鏈路的靈敏度1個dBm下行上行無SFHSFH無SFHSFH靈敏度-98.8 dBm-100.8dBm-105.3dBm-106.3dBm6.實施跳頻前后在指標上的比較Alcatel已經在一個較大的網絡（600 BTS , 3TRX/BTS ）中成功地實施了慢跳頻。跳頻在一個有5 BSC/60 BTS的城區(qū)進行。經過一個星期后的監(jiān)測表明，網絡質量有了明顯的改善:?話音質量明顯提高（如圖一7）? 幀誤碼率（FER）降低50%?掉話率（CDR） 改善25% （如圖一8）?呼叫失敗率改善15% （如圖一&圖一9）SFHn FER SACC

17、H of TCH口 FER SpeechSFH圖一7:幀誤碼率SFH C呼叫失 E敗bli 車 Fail 掉話率-J Call Drop圖一8 :呼叫失敗率和掉話率8.00%7.00%6.00%5.00%4.00%3.00%2.00%1.00%0.00%HO FailHO Fail(intra)(inter)匚 No SFH SFH圖9:切換失敗率五、如何在已開跳頻的網絡中做網絡優(yōu)化在已經開啟跳頻的網絡中，我們又將如何進行網絡調整呢？如 何找出干擾和被干擾的頻點呢?跳頻網絡與非跳頻網絡的最大差別在于跳頻網絡的載頻的頻 點在不停的變換（除了 BCCH信道（RFH）或BCCH的TS0（ BBH ）

18、。 因此，跳頻網絡的網絡優(yōu)化的主要差別在于如何找出干擾頻點。?如何找出干擾頻點如圖一10所示，可以關閉一些時隙的跳頻，然后對這些時隙進 行干擾分析，從而找出干擾頻點。這樣可以盡量減少對網絡的影 響。圖10 : TS3關閉跳頻1 Carnheim, C. ; Jonsson, S.-O. ; Ljungberg, M. ; Madfors, M. ; Naslund,J.,扌畐 H-GSM freque ncy hopp ing GSM”2 Crossley D., Steve ns P. , Owe ns P., Ski nner D. and Hai nes C.,扌畐requency ho

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