射频跳频算法与干扰分析日期2011年9月作者华星兰州办RNO 郭伟【产品类别】：GSM【CASE ID】：适合用户【故障级别】：Major【关键字】：MAIO、HSN、射频跳频算法【问题现象】：MAIO设置错误导致问题区域持续邻频干扰图1玉林城北水厂基站开通测试区域的电平覆盖图图2玉林城北水厂基站开通测试区域的质量图测试车辆从城北水厂基站向东行驶，手机占用玉林城北水厂基站2（26967_10272）,覆盖良好RxlevelSub=-85，通话质量较差RxQulSub=7。
（图3）测试车辆从城北水厂基站向东行驶，手机占用玉林城北水厂基站2（26967_10272）,覆盖良好RxlevelSub=-85，通话质量较差RxQulSub=7。
通过回放路测试数据发现MAIO 值设置为5，MAIO数据与玉林市区射频跳频整体规划冲突（玉林市区采用1x1射频调频，MAIO规划为0，2，4，6，8，10）。
图3问题区域话音质量图【原因分析】：玉林市区射频跳频采用1X1规划，射频跳频序列MA设置为（96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107），保护频点为108，BCCH频段为109~124。
我们先来讨论一下跳频算法：下面首先介绍与跳频算法相关的几个参数。
CA ：小区分配表，小区所使用的频率序号集合。
FN :TDMA帧号，在同步信道上广播。
BTS和移动台通过FN取得同步（0－2715647），由GSM 内部计数器T1R,T2,T3产生。
MA ：用于移动台跳频的无线频率序号集合，是CA的子集。
MA包含N个频率序号，（1≦N≦64）。
FHS：跳频序列FHS(FrequencyHoppingSequence)MAIO :移动分配偏移量『0～（N－1）』；在通讯过程中，空中接口上采用的无线频率序号是集合MA中的一个元素。
MAI：移动分配索引，『0～（N-1）』就是用于确定MA中的一个确定元素，也就是说，实际使用频点由MAI指定。
MAIO是MAI的一个初使偏移量，目的是防止多个信道在同一时间争抢占同一载频。
HSN ：跳频序列号（0～63），确定了跳频时所采用频率集中的跳频序列。
HSN=0时为周期（循环）跳频；HSN≠0为随机跳频。
周期（循环）跳频模式是指相同的跳频序列被周期性地使用，即HSN=0；随机跳频模式是指先产生一个伪随机数列(pseudorandomsequence)作为HSN(HoppingSequenceNumber)，然后根据HSN和FN(FrameNumber,由GSM内部计数器T1R,T2,T3产生)，通过GSM05.02所规定的跳频算法得到MAI(MobileAllocationIndex)。
而MAI就是MA(MobileAllocation)表格的索引值，它与FHS映射，从而得到ARFCN(AbsoluteRadioFrequencyChannelNumber)。
跳频算法如下图：跳频序列产生的具体算法：根据GSM协议0502的描述HSN＝0（周期/循环跳频）则：MAI,integer(0...N-1);MAI=(FN+MAIO)mod NMAI（整数0…N－1）：MAI＝（S{FN}＋MAIO）模N，N是跳频序列长度。
注：当DTX功能使用且循环跳频时，应避免使用N模13＝0的N，N应避免Nmod13=0,因为在这种条件下，当同一频点上发送和测量的概率很大。
以玉林联通市区GSM网络为例:MA=(96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107),假设MAIO=0，FN=12，MAI=(12+0)模12=0MAI=(13+0)模12=1MAI=(14+0)模12=2MAI=(15+0)模12=3MAI=(16+0)模12=4MAI=(17+0)模12=5MAI=(18+0)模12=6MAI=(19+0)模12=7MAI=(20+0)模12=8MAI=(21+0)模12=9MAI=(22+0)模12=10MAI=(23+0)模12=11跳频序列: 96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107…MA=(96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107),假设MAIO=0，FN=13，MAI=(13+0)模12=1MAI=(14+0)模12=2MAI=(15+0)模12=3MAI=(16+0)模12=4MAI=(17+0)模12=5MAI=(18+0)模12=6MAI=(19+0)模12=7MAI=(20+0)模12=8MAI=(21+0)模12=9MAI=(22+0)模12=10MAI=(23+0)模12=11MAI=(24+0)模12=0跳频序列: 97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,96…HSN≠0（1-63）则：M（整数0…152）：M＝T2＋RNTABLE（（HSN⊕T1R）＋T3）S（整数0…N－1）：M＇＝M模（2NBIN），T＇＝T3模（2NBIN）（M＇＜N）S＝M＇，MAI＝（S＋MAIO）模N（M＇≥N）S＝（M＇＋T＇）模N，MAI（整数0…，N－1）:MAI＝（S＋MAIO）模N S是根据帧号、跳频序列号经过计算得到，MAI是通过S加跳频偏移量然后模实际分配的载频数。
工程中为简便判断是否存在同、邻频碰撞问题，可以简单掌握以下公式MAI=(S+MAIO) mod N，RFCHN=MA(MAI)。
FN:为TDMA帧号（0～2715647）RFN:为缩减TDMA帧号19比特（信道编码前）RFN缩减算法:RFN=T1+T2+T3＇T1＝FN/(26×51)取整 T1(11bit) 范围0～2047T2＝FN模26 T2(5bit) 范围0～25T3＝FN模51 T3(6bit) 范围0～50T3＇＝（T3－1）/10 T3＇(3bit) 范围0～4T1R： T1R＝T1模64=(FN/(26×51)取整)模64 T1R(6bit）NBIN：（number of bits required toreprent N） N需要的比特数,NBIN=INTEGER(㏒2N+1)，即NBIN＝[log2（N）+1]取整HSN⊕T1R: HSN(6bit)异或T1R(6bit) ，HSNxorT1RRNTABLE()随机参数表：为取值0～113整数的函数，包含114个整数的函数表,定义如下表:HSN=0时S等于帧号，HSN≠0时S只与帧号、跳频序列号相关，当HSN确定后只要帧号相同，则S必然相同。
因此在同步小区中，由于各小区的各TRX所采用的帧号完全一致，可以对各同步小区的不同跳频组使用HSN，适当设置MAIO就可以避免同基站各小区及小区载频的同邻频碰撞。
伪随机跳频规则实质上是一种持续周期为六分钟的随机序列。
因为这种随机序列仍然具有一定的规律，只是这种规律持续的周期较长，规律本身很复杂，所以严格意义上，这种跳频方式应该被称为“伪随机跳频”。
随机跳频序列在干扰平均方面优于循环跳频序列。
使用随机跳频，某话路占用的频率被“无规则”（实际上周期为六分钟）随机分配。
以本次DT测试问题为例：该基站2小区HSN=12，MAIO=4，FN=369时，RFCHN如下（前50个）：107 106 107 106 107 104 103 106 104 103 105 101 102 101 107 107 104 105 102 106 106 107 101 107 106 104 104 101 102 104 107 104 104 103 105 103 101 102 101 103 104 100 100 102 106 100 105 105 100 100 100该基站2小区HSN=12，MAIO=5，FN=369时，RFCHN如下（前50个）：96 107 96 107 96 105 104 107 105 104 106 102 103 102 96 96 105 106 103 107 107 96 102 96 107 105 105 102 103 105 96 105 105 104 106 104 102 103 102 104 105 101 101 103 107 101 106 106 101 101 101该基站2小区HSN=12，MAIO=6，FN=369时，RFCHN如下（前50个）：97 96 97 96 97 106 105 96 106 105 107 103 104 103 97 97 106 107 104 96 96 97 103 97 96 106 106 103 104 106 97 106 106 105 107 105 103 104 103 105 106 102 102 104 96 102 107 107 102 102 102由以上RFCHN list可以看出，该小区由于MAIO设置错误导致持续的邻频干扰。
我们再来讨论一下跳频技术的原理基带跳频原理基带跳频(Baseband Hopping,简称BBH)：即每个TRX总是收发相同的频率，但MS 被不停地“放置”到不同的载频单元(CarrierUnit)上，从而实现频率的跳变。
基带跳频的原理是将话音信号随着时间的变换使用不同频率发射机发射。
BTS的载频单元和帧单元(Frame Unit，简称FU)是分离的，因而跳频的实现就是靠一个内部的频道开关，将每一个帧单元分配给相应的载频单元。
在Alcatel的BTS上，BBH得到了普遍应用。
其中,跳频的频点数取决于TRX数：N(hop) <=N(TRX)。
值得注意的是，只有一个TRX的BTS不能进行基带跳频。
通俗的说基带跳频就是将MS的话音信号随着时间的变换使用不同频率相对应的发射机发射，即MS随着时间的变换在不同的TRX的信道上跳，其原理如下图所示。
图4基带跳频原理图射频跳频原理射频跳频(Radio Frequency Hopping,简称RFH)TRX不与固定的频点对应，它们按照跳频序列，以一个Timeslot的时间间隔变换着自身的频点，因此，跳频频点数目不受配置的限制，可以超过TRX配置数目，即：N(hop) >=N(TRX)。
•需要说明的是，射频跳频必须有两个发射机，一个固定发射载频F，因它带有控制信道BCCH；另一发射机载波频率可随着跳频序列的序列值的改变而改变。
所以，对Alcatel Micro BTS来说，它只能配置一个或两个TRX，如果需要采用跳频就必须采用射频跳频。