GSM網(wǎng)絡(luò)中跳頻技術(shù)的應(yīng)用

隨著數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，移動(dòng)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(shí)甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的話務(wù)擁塞情況，面對(duì)日益增長(zhǎng)的話務(wù)需求，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)容以滿足容量和覆蓋的要求。

　　對(duì)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(lái)增加每個(gè)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(guò)不斷增加新的基站（宏蜂窩和微蜂窩基站）來(lái)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(guò)引入這一新的頻段來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)瓶頸問(wèn)題，這也是我們現(xiàn)在所看到中國(guó)移動(dòng)和聯(lián)通公司現(xiàn)在所采用的DCS雙頻網(wǎng)絡(luò)。但是由于GSM900／DCS1800頻段有限而且各個(gè)運(yùn)營(yíng)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(guò)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(guò)提高頻率復(fù)用度，增加單位面積的容量配置來(lái)達(dá)到節(jié)省網(wǎng)絡(luò)成本和提高容量的目的。通過(guò)引入跳頻、功率控制、不連續(xù)發(fā)射等無(wú)線鏈路控制技術(shù)來(lái)達(dá)到擴(kuò)容的目的?！　?/p>

　　一、跳頻系統(tǒng)的特點(diǎn)及使用

　　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(hào)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(hào)帶寬Bd擴(kuò)展到發(fā)射信號(hào)使用的帶寬Bss的頻普擴(kuò)展?？勺冾l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(wú)線接口使用了慢速跳頻，其要點(diǎn)是按固定間隔改變一個(gè)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(gè)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(wèn)題，即可以減少近端強(qiáng)信號(hào)干擾遠(yuǎn)端弱信號(hào)的問(wèn)題；跳頻系統(tǒng)的抗干擾性嚴(yán)格說(shuō)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 ?！　?/p>

　　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(duì)于靜態(tài)或慢速移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)具有很好的抗衰落效果，而對(duì)于快速移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)由于同一信道的兩個(gè)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(shí)頻率在不停的變化，頻率的干擾是瞬時(shí)的，因此跳頻具有干擾分集。

　　1．GSM網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)估　　

　　在GSM數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中，由于存在著頻率復(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(guò)程中，通常遇到的話音辨別不清，時(shí)斷時(shí)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(jì)中，需要根據(jù)該保護(hù)值來(lái)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)。　　

　　在非跳頻網(wǎng)絡(luò)中表示網(wǎng)絡(luò)干擾程度的C／I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(duì)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／I或QXQUAL來(lái)評(píng)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?！　?/p>

　　作為衡量網(wǎng)絡(luò)中語(yǔ)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(yǔ)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C／I的要求，但同時(shí)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(shí)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(shí)要充分考慮跳頻數(shù)量和跳頻增益的對(duì)應(yīng)關(guān)系。　　

　　對(duì)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(lái)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(lái)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(lái)相對(duì)容易，而對(duì)于射頻跳頻需要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)重新進(jìn)行規(guī)劃。

　　
　　在GSM系統(tǒng)無(wú)論對(duì)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，1～63表示隨機(jī)跳頻，跳頻序列選用偽隨機(jī)序列，對(duì)它的描述主要有兩個(gè)參數(shù)：移動(dòng)分配指數(shù)偏置MAIO和跳頻序列號(hào)HSN。通過(guò)對(duì)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(guò)跳頻等相關(guān)無(wú)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(shí)，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?，F(xiàn)以MOTOROLA公司的GSM 900 設(shè)備為例，簡(jiǎn)述跳頻技術(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(kāi)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909.201MHz~914.801MHz，其中96作為與中國(guó)移動(dòng)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(gè)，實(shí)際使用中聯(lián)通使用了12個(gè)頻點(diǎn)，即97~108，109作為保護(hù)頻點(diǎn)，110~124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)用，跳頻采用1*3復(fù)用。