技术交流:跳频原理
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一、跳频性能
2、干扰分集 干扰是受时间,频率和位置所决定的。如果不采用跳频技术, 小区规划的C/I必须保留足够的余量,这样才能保证在存在干扰 的情况下仍然提供比较好的服务质量。采用跳频技术后,移动 台在每个TDMA帧改变频率,移动台在一个跳频频点数目的周 期内只经过受干扰的频点一次,同样的在某一特定频点的干扰 将平均分布在所有的移动台上(也就是说干扰被其他移动台平均 了)。这就是干扰平均,干扰分集的结果。由于干扰分集的原因, 用户将感觉到一个更好的无线环境。采用跳频技术后,小区规 划的C/I余量可以减小,这样使更加紧密的频率规划成为可能。
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五、跳频参数
HOP:跳频开关。 取值范围: ON ,OFF 从OFF改变该参数为ON时,该信道组的所有正在进行的通话都可能掉话 ON:在定义的信道组开启跳频,TCH和SDCCH都以跳频方式工作。 OFF:在定义的信道组关闭跳频。 如果在开启跳频的信道组中包括BCCH,则跳频只在SDCCH和TCH上进 行,BCCH不参加跳频。 COMB:TG中的Combiner类型。 取值范围: FLT( filter combiner), HYB( hybrid combiner) 在使用FLT时,只能支持基带跳频,在使用HYB时既可以支持基带跳频也 可以支持合成器跳频。
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二、基带跳频
基带跳频示意图
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二、基带跳频
在基带跳频中,每个发信机工作在一个不变的频率,同一话路 的突发脉冲,被有控制地送入各个发射机,实现基于基带信号 的切换。由于每一个收发信机频率不变,则合路器不需要改变, 因此可以用窄带合路器,也可以用空腔合路器。这种合路器最 多能够合路12路信号(RBS2000)和16路信号(RBS200),但功率损 耗只有3至4dB。但是如果有一个TRX板坏了,则对应的码字丢 失,影响通话性能。 基带跳频的技术难点在于如何实现信息数据的高速交换,满足 217跳/秒的跳频速度及271kbits/s的数据传输速率。
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二、基带跳频
跳频技术源于军事通信,目的是为了获得较好的保密性和抗干扰能力。 跳频分为快速和慢速两种,GSM中的跳频属于慢跳频。 跳频方式从时域概念上分为帧跳频和时隙跳频,从载频实现方式上分为 基带跳频和射频跳频。 帧跳频:每个TDMA帧频点变换一次,这种方式下,每一个载频可以看 帧跳频 做一个信道,在一个小区中帧跳频时BCCH所在的TRX载频上的TCH不能 参与跳频,其它不同的载频应有不同MAIO。 时隙跳频:即每个TDMA帧的每个时隙频点变换一次,时隙跳频时BCCH 时隙跳频 所在的TRX中的TCH可以参加跳频,但目前只在基带跳频时实现。 基带跳频:每个发信机工作在固定的频率上,TX不参与跳频,通过基带 基带跳频 信号的切换来实现发射的跳频,但其接收必须参与跳频。因此小区跳频 频点数不可能大于该小区的TRX数。 射频跳频:TRX的发射TX和接收RX都参与跳频。小区参与跳频频点数可 射频跳频 以超过该小区内的TRX数目。
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一、跳频性能
跳频性能总结: 从用户的角度来看,采用跳频技术后在大多数情况下提供了一 个更好的语音质量。 从运营商的角度来看,益处有以下几点: 1、更加紧密的频率复用和容量上的提高;2、一个更加稳定的 无线环境;3、提供给用户一个更加平滑和均衡的语音质量。
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二、基带跳频
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二、基带跳频
假设将一个有4个TRX 的BTS 配置成基带跳频,那必须分配4个频点,如图:
在第一个时隙TS0上,BCCH没有跳频,只在频点f0上发射。时隙TS0上剩下的 三个信道被分配为TCH,在f1到f3频点上循环跳频。时隙TS1的所有信道,包括 1个SDCCH和3个TCHs在f0到f3频点上循环跳频。剩下的其他时隙被分配成4个 TCHs在f0到f3频点上循环跳频。共有30个跳频TCH信道。
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一、跳频性能
移动无线传播在遇到障碍时会遭受短期的幅度变化,这些变化 称为瑞利衰落。不同频率的信号的衰落特性不同。随着频率差 别的增大,衰落更加独立。 GSM中通过跳频(载波频率跳变)频 率分集技术,保证了一个信息按几个频率发送,使包含码字一 部分的所有突发脉冲不会被瑞利衰落以同一种方式破坏,从而 提高了传播性能。 在通话过程中,当移动台移动到正在使用频点的瑞利衰落谷点 (fading dip)或者频点受到干扰时,脉冲非常容易丢失。如果采 用跳频技术,同一个位置对于下一个脉冲来说,该位置具有很 好的接收特性。由于采用了GSM原理中的编码和交织技术使单 一脉冲的丢失对语音质量的影响达到最小。在跳频系统中,每 一个小区(cell)都预先分配了一个频率集。通话过程中移动台在 每个TDMA帧都改变频率,也就是每秒217跳。
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二、基带跳频
基带跳频: 基带跳频: 系统中具有多个相对独立的基带处理单元和载频处理单元,每 一个载频处理单元的工作频点固定不变;每一路通信的业务信 息由固定的基带单元处理,按照时间顺序和一定的跳频规则, 通过总线结构,将处理后待发送的信息传送到工作于不同频点 的载频单元处理并发送。这种跳频的实现方式称为“基带跳 频”。 就ERICSSON的设备来说,有X总线的为基带跳频;基带跳频的 频点数与载波数是一样的。 TRX的数目,限制跳频频点的最大 数目。 目前中国移动主要采用基带跳频。
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三、射频跳频
假设将一个有4个频点的小区配置成射频跳频,如图:
在这种配置下,小区被配置成两个频率组。第一个频率组(channel group 0)只包含频点f0,参数 HOP = OFF.另一个频率组包含频点f1到f3, 参数 HOP = ON。在这种情况下,只有N-1个频点(f1~fn)被用于跳频, 共有30个TCH,包括7个不跳频的和23个跳频的。
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二、基带跳频
实现方法: 实现方法: 基站在设计中采用了先进的总线技术,以时隙交换为基础实现 基带跳频,其具体的实现方法为:每个发射机(TRX)调谐在固 定频率,有一个固定的ID号。收发信机的编码器将下行信号编 码,形成突发格式数据,编码器根据跳频算法计算本突发应调 制的频道(即TRX号),加上有关功率控制等附加信息形成特 定的数据包格式,收发信机的编码器在固定的时间(子时隙)内 发出数据包。调制器对每个子时隙的数据包的TRX号进行检查, 如和本TRX的ID号不同,则收下一子时隙;如相同,则将本子 时隙的数据包接收下来,延时一时隙再发射到空间接口,实现 了基带跳频。基带跳频对TRX的ID识别实时性要求非常高。 (如下图所示)
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四、跳频增益
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四、跳频增益
影响跳频增益的因素有传播环境、跳频频点数目和干扰特性(例 如时间和位置)。跳频增益随着跳频频点数目的增加而提高,但 这种提高幅度是逐渐缩小的。 采用DTX和BTSPC将提高跳频增益。 2个和2个以上TX配置的小区推荐开启跳频。 跳频增益随着跳频频点数目的增加而提高,但这种提高幅度是 逐渐缩小的。例如跳频频点数目由7个增加到8个所带来的跳频 增益提高的幅度远远没有跳频频点数目由2个增加到3个所带来 的跳频增益提高的幅度大。 跳频增益也受到DTX开启,MAIO管理,功率控制等其他降低干 扰特性的影响。 不同跳频频点数目所得到跳频增益如下表: 22
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三、射频跳频
在射频跳频中,由于合成器频率要变化,合路器也要变化,只 能用宽带合路器。这种合路器只能合路2路信号,多路信号的合 路要采用瀑布层叠的方法,这样同时导致功率以3dB的步长损 失。 使用多个合路器级连插入损耗较大,实际应用受到限制。 但是,一旦某一TRX发生故障,系统的故障维护功能,会关掉 此TRX。 射频跳频实现的技术难点主要表现在如何实现宽频带内的快速 变频和在快速变频的同时如何保证信号的高质量。快速变频与 信号的高质量是相互矛盾的。在GSM系统中各个时隙之间的间 隙只有二十几微秒,要实现射频跳频,系统必须在时隙之间二 十几微秒的保护时间内快速地从一个频点切换到另一个频点。 按照以前的技术,在实现快速跳频的同时必然会带来调制精度 下降、接收灵敏度恶化、杂散增加以及阻塞性能下降等一系列 负作用。 19
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三、射频跳频
实现方法: 实现方法: 每一路业务信息由固定的基带单元和频带单元处理;而频带单 元的工作频点由频率合成器提供,在控制单元的控制下,频点 可以实现按照一定的规律改变。在射频跳频中,一个发信机处 理一个通话的所有突发脉冲所用的频点,是通过合成器频率的 改变来实现,而不是经过基带信号的切换来实现,收发信机数 目(TRX)不受载频的限制,而取决于小区话务量的大小。 (如下图所示)
GSM跳频原理 GSM跳频原理
武汉GSM 武汉GSM项目培训技术交流 林志扬 GSM项目培训技术交流
广州超越通信科技有限公司 Excel Coms_Tech
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GSM跳频原理 跳频原理
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跳频性能
基带跳频 射频跳频(综合跳频) 射频跳频(综合跳频) 跳频增益 跳频参数 优化案例
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一、跳频性能
1、频率分集 跳频技术可减少多径衰落的影响,多径衰落是由频率和位置决 定的。由于采用了跳频技术,一个慢速移动的移动台停留在一 个瑞利衰落谷点的时间不会长于一个TDMA帧。由于多径衰落 的作用,移动台接受到的信号强度将变小但更加均匀,移动台 将感觉到一个更加平滑的无线环境,这就是频率分集的作用。 移动台高速运动时,在同一信道上接收两个相邻突发脉冲期间 (4.615ms),移动台位置的差别对于消除信号瑞利变化的相关 性能已足够了。此时跳频没有什么危害,但也没有什么帮助, 而当移动台静止或以慢速运动时,跳频能使其传播特性达到高 速运动时的性能水平,有效地防止了瑞利衰落,而大多数手机 用户通常运动速度较慢,或根本不运动。