吳迪　王玉

摘要：研究介紹了GSM系統(tǒng)中跳頻技術(shù)的原理及分類，指出跳頻技術(shù)在GSM系統(tǒng)應(yīng)用主要解決的問題，并以實際工作中的應(yīng)用情況加以分析。并提出了對跳頻網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化的一些要點。

關(guān)鍵詞：GSM；跳頻；抗干擾；優(yōu)化

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

文章編號：1672-3198（2013）09-0190-02

0引言

隨著數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)的飛快發(fā)展，移動手機用戶的大量增加，地區(qū)之間的話務(wù)量也在不斷地增加。在某些節(jié)假日時，甚至出現(xiàn)嚴重的話務(wù)擁塞情況，面對日益增長的話務(wù)需求，需要對網(wǎng)絡(luò)進行擴容以滿足新的容量和覆蓋要求。這樣，跳頻技術(shù)在通信領(lǐng)域就顯得越來越重要，近來被應(yīng)用在GSM系統(tǒng)中，主要是為了以下解決兩方面問題：

（1）傳輸中的多徑衰落（Multipath Fading）。

在移動無線傳輸過程中，當電波遇到障礙物時，其幅度會發(fā)生變化，這種變化稱之為瑞利衰落（RayleIgh Fading），通常情況下，接收到的信號是具有多個相位的合成信號，包含有障礙物上的反射，接收到的場強也會出現(xiàn)隨機起伏的不確定變化，這種衰落所引起的信號幅度變化可能達到40dB，這樣就將嚴重影響傳送信號的質(zhì)量。

（2）其它頻率的干擾（Interference）。

來自于相鄰地區(qū)的相同頻率或相近頻率的信號會對工作小區(qū)產(chǎn)生干擾。如果不采用跳頻的情況下，這種干擾是不間斷的，將對通話質(zhì)量造成壞的影響，甚至于造成無法繼續(xù)通信從而通話中斷。

應(yīng)用跳頻技術(shù)，可以使上述兩類問題得到較滿意的解決。

1跳頻基本原理

既然跳頻技術(shù)能解決這樣的問題，那我們先看看跳頻技術(shù)的基本原理，跳頻是指載波頻率在很寬范圍內(nèi)接某種序列（圖1）進行跳變，是信息數(shù)據(jù)經(jīng)過信息調(diào)制成帶寬為Bd的基帶信號后，進入載波調(diào)制，載波頻率受偽隨機碼發(fā)生器控制，在帶寬為BSS（BSS>>Bd）的頻帶內(nèi)隨機跳變，實現(xiàn)基帶信號帶寬Bd擴展到發(fā)射信號使用的帶寬BSS的頻譜擴展。可變頻率合成器受偽隨機序列（跳頻序列），使載波頻率隨跳頻序列的序列值改變而改變，因此載波調(diào)制又稱為擴頻調(diào)制。跳頻信號經(jīng)射頻濾波中提取跳頻同步信號，使本機偽隨機序列控制的頻率跳變與接收到的跳頻信號同步，得到被同步的本地載波，使載波解調(diào)即擴頻解調(diào)獲得攜帶有信息的中頻信號，從而得到發(fā)射機送來的信息。

跳頻技術(shù)能在信號質(zhì)量、系統(tǒng)容量以及運營成本等方面都帶來好處。當系統(tǒng)配置的TRX數(shù)固定時，若由固定頻率分配系統(tǒng)改為跳頻系統(tǒng)，可降低網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的干擾，提升話音質(zhì)量，但網(wǎng)絡(luò)容量未得到提高；從另一個角度來看，采用跳頻技術(shù)，也可使系統(tǒng)可以配置更多的TRX，而同時維護與固定頻率分配系統(tǒng)相同的話音質(zhì)量。在其中取一個折中，可使系統(tǒng)能配置更多TRX，同時使話音質(zhì)量得到提高。在某些地形復(fù)雜，干擾難以控制，或話務(wù)負荷重，站點分布已經(jīng)很密集的地方，部署跳頻系統(tǒng)幾乎是唯一的選擇。同時，由于跳頻系統(tǒng)的頻率分配相對固定系統(tǒng)大大簡化，尤其是1x1跳頻系統(tǒng)，具有類似CDMA系統(tǒng)的高頻率復(fù)用率的特性，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與維護成本能得到很大程度的降低。因此，跳頻系統(tǒng)既能降低多徑衰落還能有效遏制干擾，所以在移動通信中它具有其特有的優(yōu)勢。

2GSM系統(tǒng)兩種跳頻方式的比較

GSM系統(tǒng)具有兩種不同的跳頻方法，一種是基帶跳頻（BaSe Band Frequency Hopping，BH），另一種是合成器跳頻（SyntheSISer FH，SH）。

2.1基帶跳頻（BH）

這種跳頻方式最主要的特點是每個載頻單元有一個固定頻率，跳頻是在不同載頻的同一突發(fā)脈沖序列（時隙）之間跳變來實現(xiàn)。當通話在某一載頻的某時隙建立起來后，間隔一個突發(fā)脈沖的時間（約為577ms），將跳變到另一個載頻的同一時隙上。由于各載頻頻率不同，不同載頻之間的跳變即意味著頻率的跳變。這樣有多少參與跳頻的頻率就有與之一致的載頻數(shù)目。

2.2合成器跳頻（SH）

合成器跳頻最大的優(yōu)點是頻率數(shù)目與載頻數(shù)目之間不再相互制約的關(guān)系，可以根據(jù)業(yè)務(wù)量來確定載頻數(shù)目，而且載頻至多可以跳64個頻率。在這種頻率方式下，載頻每隔一個突發(fā)脈沖時間便改變一次頻率，并且每次通話始終建立在一個載頻單元上。這種跳頻方式，跳頻頻率數(shù)目可以大于載頻數(shù)目。

2.3兩種跳頻方式的比較

（1）頻率規(guī)劃：采用BH跳頻時，仍然需要進行頻率規(guī)劃，因為頻率仍然被固定分配到每個TRX上。但采用SH方式跳頻時，頻率規(guī)劃大大簡化。1x1方式下的頻率規(guī)劃尤其如此。因此SH方式更具靈活性。

（2）對設(shè)備的影響：BH方式下的腔體耦合器不能用于SH方式，但反過來，SH方式下的混合耦合器也可用于實現(xiàn)BH跳頻。另外，腔體耦合器是機械設(shè)備，其平均無故障時間要小于混合耦合器。

（3）與其他技術(shù)的兼容：當開啟下行DTX和PC（功率控制）時，BH方式可能會產(chǎn)生負面影響，導(dǎo)致某些手機掉話，而對SH方式則相反，能帶來性能提升。因此當采用DTX和PC時，SH方式是唯一的選擇。

（4）容災(zāi)能力：BH方式下，某個TRX出了故障會影響小區(qū)的通信質(zhì)量，但SH方式下，某個TRX失效僅僅使系統(tǒng)容量下降，剩余TRX上的通信不受影響。同時由于減少了一個干擾源，使話音質(zhì)量不會降低反而有所提高。

（5）成本：由于SH方式能更快速地進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化，節(jié)省成本，在預(yù)算一定的前提下，能用更少的站點滿足覆蓋和容量要求。

由此可見，SH方式更有優(yōu)勢，是工程上首選方案。

3跳頻系統(tǒng)優(yōu)化簡介

跳頻的優(yōu)化是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，優(yōu)化工作主要包括三方面：（1）切換；（2）功率控制；（3）數(shù)據(jù)庫中其他一些相關(guān)參數(shù)的修改。在跳頻通信系統(tǒng)中，幀誤碼率能正確反映話音質(zhì)量，而手機接收質(zhì)量是切換與功率控制的基礎(chǔ)，當然，手機接收電平及干擾電平也必須予以考慮。實際使用中跳頻通話的切換門限應(yīng)高于不跳頻的通話。此外，由于上/下行干擾超限也會引起同一基站范圍內(nèi)不同小區(qū)之間的切換。功率控制方面，跳頻通話的功率控制門限亦高于不跳頻的通話。另外，跳頻中引入了快速功率下降控制，可使手機發(fā)射的功率在接通后迅速降低，但通話質(zhì)量依舊保持良好。其他參數(shù)的修改，包括對HSN、MAIO等數(shù)據(jù)庫參數(shù)進行的一系列修改，降低了射頻損失率、掉話率，降低了小區(qū)間干擾電平值，提高系統(tǒng)呼叫建立成功率、接通率等，使系統(tǒng)達到較好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

下面主要介紹參數(shù)調(diào)整方面的問題：

（1）在增開跳頻系統(tǒng)后，應(yīng)將基于跳頻的功率控制和切換打開，以MOTOROLA系統(tǒng)為例，將hop_qual_enabled設(shè)為1，即打開基于跳頻接收質(zhì)量的功率控制和切換打開；并分別設(shè)置其門檻，l_rxqual_dl/ul_h_hopping設(shè)為700（約為5.5 rxqual），比不跳頻的門檻可以高一點（l_rxqual_dl/ul_h=452）。

（2）為了降低干擾，可以將功率快速下調(diào)打開（rapId_pwr_down=1）。當信號達到一定強度時，可以將BTS、MS功率下降的步長加大，即快速下調(diào)。

（3）由于TCH采用了比BCCH更為緊密的復(fù)用方式，可以將BCCH所在載頻的優(yōu)先級設(shè)得適量高一些，使SDCCH、TCH優(yōu)先占用這個載頻，以減少干擾。相關(guān)參數(shù)有sdcch_placement_priority、channel_allocation_priority。

4結(jié)論

從實際應(yīng)用情況來看，跳頻對于干擾起到了平均作用，整體的通話質(zhì)量有很大提高，擁塞率和掉話率普遍下降，同時通過跳頻等相關(guān)無線鏈路控制技術(shù)的應(yīng)用，可以極大的提高頻率復(fù)用度，從而達到提高容量的目的。總的來說，效果還是比較令人滿意的。

參考文獻

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