跳頻技術(shù)在GSM網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

1、跳頻技術(shù)在GSM網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用年 9 月 23 日 09:58通信世界中國聯(lián)通泉州分公司移動部許日聰隨著數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，移動用戶的急劇增加，網(wǎng)絡(luò)中單位面積的話務(wù)量也在不斷地增加。 在某些城市的市中心等繁華地段，在忙時甚至出現(xiàn)嚴(yán)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(jìn)行擴(kuò)容以滿足容量和覆蓋的要求。對于網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，通常我們可以采用以下幾種方法：小區(qū)分裂、增加新的頻段、提高頻率復(fù)用度來增加每個小區(qū)配置等方法。很顯然在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期通常采用小區(qū)分裂，通過不斷增加新的基站（宏蜂窩和微蜂窩基站）來達(dá)到擴(kuò)容的目的，但是隨著站距的不斷接近， 網(wǎng)絡(luò)的干擾也在不斷的增加，因此當(dāng)宏蜂窩基站的站

2、距達(dá)到一定程度之后就很難在網(wǎng)絡(luò)中增加新的基站。 在這種情況下就采用在 GSM900網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上引入 DCS1800 網(wǎng)絡(luò)，通過引入這一新的頻段來解決網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題，這也是我們現(xiàn)在所看到中國移動和聯(lián)通公司現(xiàn)在所采用的 DCS雙頻網(wǎng)絡(luò)。但是由于 GSM900DCS1800頻段有限而且各個運(yùn)營商所分配到的頻率資源不同， 而且考慮到引入雙頻網(wǎng)的成本很高，因此可以考慮通過在現(xiàn)有的 GSM900單頻網(wǎng)絡(luò)或在引入 DCS1800的雙頻網(wǎng)絡(luò)中通過提高頻率復(fù)用度，增加單位面積的容量配置來達(dá)到節(jié)省網(wǎng)絡(luò)成本和提高容量的目的。通過引入跳頻、 功率控制、不連續(xù)發(fā)射等無線鏈路控制技術(shù)來達(dá)到擴(kuò)容的目的。一、跳頻系統(tǒng)的特點(diǎn)及使

3、用跳頻是指載波頻率在很寬頻帶范圍內(nèi)按某種圖案（序列）進(jìn)行跳變。信息數(shù)據(jù) D 經(jīng)信息調(diào)制成帶寬為 Bd 的基帶信號后，進(jìn)入載波調(diào)制。載波頻率受偽隨機(jī)碼發(fā)生器控制，在帶寬 Bss（ Bss Bd）的頻帶內(nèi)隨機(jī)跳變，實(shí)現(xiàn)基帶信號帶寬Bd 擴(kuò)展到發(fā)射信號使用的帶寬 Bss 的頻普擴(kuò)展。可變頻率合成器受偽隨機(jī)序列（跳頻序列）控制，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)制又被稱為擴(kuò)頻調(diào)制。 GSM的無線接口使用了慢速跳頻， 其要點(diǎn)是按固定間隔改變一個信道使用的頻率。 系統(tǒng)使用慢速跳頻（ SFH），每秒跳頻 217 次，傳輸頻率在一個突發(fā)脈沖傳輸期間保持一定。跳頻系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：能大大提高通信

4、系統(tǒng)抗干擾、抗衰落的能力；能多址工作而盡量不互相干擾；不存在直接擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的遠(yuǎn)近效應(yīng)問題，即可以減少近端強(qiáng)信號干擾遠(yuǎn)端弱信號的問題；跳頻系統(tǒng)的抗干擾性嚴(yán)格說是“躲避”式的，外部干擾的頻率改變跟不上跳頻系統(tǒng)的頻率改變。在 GSM數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中，跳頻技術(shù)可以提高抗衰落、抗干擾能力。跳頻技術(shù)對于靜態(tài)或慢速移動的移動臺具有很好的抗衰落效果， 而對于快速移動的移動臺由于同一信道的兩個連接的突發(fā)脈沖序列其位置差已足以使它們與瑞利變化不相關(guān)，因此跳頻增益很小，這就是跳頻所具有的頻率分集。由于跳頻時頻率在不停的變化，頻率的干擾是瞬時的，因此跳頻具有干擾分集。1 GSM網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評估在 GSM數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中，由

5、于存在著頻率復(fù)用，因此必然存在著同頻和鄰頻干擾，同鄰干擾強(qiáng)度決定著話音質(zhì)量。在我們通話過程中，通常遇到的話音辨別不清，時斷時續(xù)等情況很大程度上存在著干擾， 根據(jù) GSM規(guī)范為了保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，需要定義相應(yīng)的同頻干擾和鄰頻干擾保護(hù)值， 因此在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中， 需要根據(jù)該保護(hù)值來設(shè)計網(wǎng)絡(luò)。在非跳頻網(wǎng)絡(luò)中表示網(wǎng)絡(luò)干擾程度的 CI 和 BER（比特誤碼率） ，F(xiàn)ER（幀誤碼率）的關(guān)系是唯一的，并且是獨(dú)立于系統(tǒng)的負(fù)載率。但是引入跳頻技術(shù)后，我們發(fā)現(xiàn)某一 C I 值所對應(yīng)的 RXQUAL值和非跳頻網(wǎng)絡(luò)是相似的， 但在解碼后所得到的誤碼率和幀刪除率主要依賴于跳頻數(shù)量的多少和系統(tǒng)負(fù)載情況，因此在跳頻網(wǎng)絡(luò)僅僅用C

6、I 或QXQUAL來評估跳頻網(wǎng)絡(luò)是不夠的。 在跳頻網(wǎng)絡(luò)解碼后的誤碼率和幀刪除率的指標(biāo)才能衡量網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量。作為衡量網(wǎng)絡(luò)中語音話務(wù)信道的好壞，我們通常用在服務(wù)區(qū)域內(nèi)至少90的語音話務(wù)信道的FER2表示較好的質(zhì)量。從相關(guān)模擬結(jié)果知道跳頻技術(shù)降低了CI 的要求，但同時卻提高了話音質(zhì)量，而話音質(zhì)量的提高在一定程度上提高了系統(tǒng)的容量。2 跳頻增益及頻率復(fù)用考慮模擬結(jié)果表明， 跳頻增益的大小很大程度上取決于跳頻數(shù)量的多少，跳頻數(shù)量越多其跳頻增益越大，而跳頻數(shù)量越少，相應(yīng)的跳頻增益越少。但模擬結(jié)果同時表明，當(dāng)跳頻數(shù)量達(dá)到一定程度后，由于跳頻數(shù)的增加引起的跳頻增益的增加是有限的。因此在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時要充分考慮跳

7、頻數(shù)量和跳頻增益的對應(yīng)關(guān)系。對于一定頻段、一定配置的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)，在引入跳頻技術(shù)后，我們需要確定采用某一頻率復(fù)用度來規(guī)劃。模擬結(jié)果表明，頻段的大小以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的差別在很大程度上影響著頻率復(fù)用度的采用。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中我們通常采用1x1、1x3 等頻率復(fù)用度來規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)。3 跳頻系統(tǒng)規(guī)劃的考慮GSM系統(tǒng)存在著二種跳頻系統(tǒng)即基帶跳頻和射頻跳頻，在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中這二種跳頻技術(shù)都得到了廣泛的應(yīng)用。由于基帶跳頻是基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的頻率規(guī)劃，因此實(shí)施起來相對容易，而對于射頻跳頻需要對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)重新進(jìn)行規(guī)劃。在 GSM系統(tǒng)無論對基帶跳頻還是射頻跳頻都需要定義相應(yīng)的跳頻序列，總共有64 種不同的跳頻序列，其中0 表示循環(huán)跳頻，

8、 1 63 表示隨機(jī)跳頻，跳頻序列選用偽隨機(jī)序列，對它的描述主要有兩個參數(shù)： 移動分配指數(shù)偏置 MAIO和跳頻序列號 HSN。通過對同一小區(qū)和不同小區(qū)的載頻 MAIO和 HSN的定義可以避免同頻道和鄰頻道的干擾，當(dāng)然具體如何去定義這些參數(shù)跟頻率復(fù)用系數(shù)的采用是有關(guān)的。二、跳頻技術(shù)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用由于跳頻技術(shù)具有的種種優(yōu)點(diǎn)，特別是引入跳頻后能減少干擾，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量；通過跳頻等相關(guān)無線鏈路控制技術(shù)的應(yīng)用，可以極大地提高頻率復(fù)用度，從而達(dá)到提高容量的目的；同時，由于使用了跳頻，也大大降低了頻率規(guī)劃的工作量，跳頻技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用日益廣泛。現(xiàn)以MOTOROLA公司的 GSM 900 設(shè)備為例，簡述跳

9、頻技術(shù)在福建聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用。1 跳頻使用情況福建聯(lián)通從五期工程開始，在福州、廈門、泉州、漳州、莆田等話務(wù)量較高的地方使用了跳頻。由于MOTOROLA 設(shè)備使用的是射頻跳頻（合成器跳頻），因此網(wǎng)絡(luò)需重新作頻率規(guī)劃。 聯(lián)通使用的頻點(diǎn)是909.201MHz914.801MHz，其中 96 作為與中國移動的隔離頻點(diǎn)。 引入跳頻后， MOTOROLA公司要求的最少跳頻頻點(diǎn)為6 個，實(shí)際使用中聯(lián)通使用了 12 個頻點(diǎn)， 即 97108，109 作為保護(hù)頻點(diǎn)， 110124 作為廣播信道 （加控制信道與話務(wù)信道）。使用跳頻后，廣播信道所在的載頻不跳頻。MOTOROLA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，BCCH采用 4*3 復(fù)

10、用，跳頻采用1*3 復(fù)用。2 使用跳頻前的準(zhǔn)備工作引入跳頻前，需對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)作相應(yīng)準(zhǔn)備工作，主要包括：提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋、避免出現(xiàn)越區(qū)覆蓋、控制網(wǎng)絡(luò)干擾。相應(yīng)解決辦法：網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時設(shè)點(diǎn)應(yīng)認(rèn)真考慮，盡量減少盲區(qū)；適當(dāng)選用天線類型，控制天線高度及方位角；每次網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展割接后，應(yīng)適時調(diào)整天線俯仰角，做好網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。通過以上解決方法減少了小區(qū)間的相互干擾，避免了因?yàn)榍袚Q質(zhì)量不佳而引起的掉話。3 跳頻的實(shí)施及優(yōu)化工作在做好跳頻各項準(zhǔn)備工作的基礎(chǔ)下，接下去便是做好相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，準(zhǔn)備實(shí)施跳頻割接。 頻點(diǎn)的使用情況前面已介紹過,MOTOROLA設(shè)備中BCCH不使用跳頻。 整個網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中, 不同的基站使用不同的跳頻序列號(

11、HSN), 數(shù)值可取1 63(0為循環(huán)序列),相鄰基站使用的HSN不相鄰。不同小區(qū)使用不同的移動分配指針偏移(MAIO),在MOTOROLA數(shù)據(jù)庫中,MAIO 不作為一獨(dú)立參數(shù)設(shè)置, 而是在配置載頻收發(fā)功能(RTF) 時一起定義。在設(shè)置HSN與MAIO時 ,MOTOROLA的基站數(shù)據(jù)庫可避免同基站同頻, 而同一基站的不同小區(qū)之間可避免鄰頻。為更準(zhǔn)確的表示對話網(wǎng)信道的質(zhì)量評估,MOTOROLA的工程師引入了碰撞率這一概念, 即Same-ARFCN* InterfererTCH-DRCUHit Rate=Server-MA-SIZE * Interferer-MA-Size其中Same-ARFCN

12、為 12Interferere-TCH-DRCU為 1 或Server-MA-Size跳頻區(qū)域?yàn)? （具體視扇區(qū)配置）12，不跳頻區(qū)域?yàn)?8Interferer-MA-Size為 12。有了以上公式 , 我們可以測算出 , 兩個使用了跳頻配置均為 3 的相鄰扇區(qū)之間的碰撞率12×2為 Hit Rate=×100% =16.7%12×12而在跳頻與不使用跳頻交界處, 同樣是兩個配置均為3 的相鄰扇區(qū)之間 ( 跳頻扇區(qū)對不跳頻扇區(qū) ) 的碰撞率為：12×2Hit Rate=×100% =7.1%28×12(注: 此種情況下,Hit Rat

13、e ABHit Rate BA)經(jīng)過實(shí)際測算及結(jié)合實(shí)踐,MOTOROL的工程師們得出了碰撞率大于17%時 , 服務(wù)區(qū)域內(nèi) C/I 、 FER基本符合要求 , 即服務(wù)區(qū)域內(nèi)至少90%的語音話務(wù)信道幀誤碼率小于2%。由此可以得知 , 聯(lián)通所采用MA=12的方式基本符合要求。而在目前的實(shí)際應(yīng)用中,3/3/3的基站也只是在福州、廈門的一些繁華路段才較集中, 且其中的一部分區(qū)域?qū)嶋H也以微蜂窩 ( 或微蜂窩 +功放 ) 或室內(nèi)分布系統(tǒng)的形式來吸收話務(wù)量。根據(jù)全網(wǎng)頻率規(guī)劃并作好相關(guān)數(shù)據(jù)，在實(shí)施完跳頻割接后，接下去便是優(yōu)化工作。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

14、改。在跳頻系統(tǒng)中，幀誤碼率能正確反映話音質(zhì)量，而手機(jī)接收質(zhì)量是切換與功率控制的基礎(chǔ)，當(dāng)然，手機(jī)接收電平及干擾電平也必須予以考慮。實(shí)際使用中跳頻通話的切換門限應(yīng)高于不跳頻的通話。另外，因上/ 下行干擾超限也會引起同一基站不同小區(qū)之間的切換。 當(dāng)手機(jī)接收電平高于 -70dbm（數(shù)據(jù)庫定義） 時，切換至同一小區(qū)的不同載頻；而當(dāng)接收電平低于 -70dbm（大于 -95dbm）時則切換至同一基站的不同小區(qū)。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(jī)發(fā)射的功率在接通后迅速降低（比一般階梯式下降快），但通話質(zhì)量依舊保持良好。其他參數(shù)的修改，包括對 H

15、SN、MAIO等數(shù)據(jù)庫參數(shù)進(jìn)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(dá)到較好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，具體不再一一敘述。以上是跳頻實(shí)際使用中的一點(diǎn)體會。當(dāng)然，不同廠商、不同運(yùn)營商因設(shè)備類型，應(yīng)用條件不同也會有一些差別。出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分， 益州疲弊， 此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛

16、下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費(fèi)祎、董允等，此皆良實(shí)，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補(bǔ)闕漏，有所廣益。將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所?！澳?”，是以眾議舉寵為督：親賢臣， 遠(yuǎn)小人， 此先漢所以興隆也； 親小人， 遠(yuǎn)賢臣， 此后漢所以傾頹也。 先帝在時，每與臣論此事， 未嘗不嘆息痛恨于桓、 靈也。 侍中、尚書、 長史、 參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計日而待也。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達(dá)于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于