GSM网络跳频原理介绍

GSM系统中基带跳频和射频跳频的比较分析跳频系统概述：为了有效地提高系统质量，提高频率利用率，GSM的无线接口使用了跳频技术，跳频是扩频通信方式的一种，在蜂窝移动通信系统中应用，可以提高系统抗多径衰落的能力，并且能抑制同频干扰对通信质量的影响，具有较高的应用价值。

特别是现在频谱资源日益紧张，跳频技术就成为提高频谱利用率的最有效的途径之一。

跳频系统的增益主要来自于频率分集和干扰分集的作用，因而可以明显的提高系统抗干扰，抗衰落能力。

GSM系统中常见的跳频方式可以分为基带跳频（Baseband Hopping，BH）和综合跳频（Synthesiser Hopping，SH，或称射频跳频）两种。

基带跳频是将同一路话音信号随时间的变化使用不同频率的发射机发射。

射频跳频是将话音信号用固定的发射机采用不同频率发射。

射频跳频比基带跳频具有更高的性能改善和抗同频干扰能力。

二·基频跳频和射频跳频原理对比分析：2·1基频跳频原理：在基带跳频系统中，每个TRX被调谐到固定的频率，这种调谐是采用机械方式，调谐速度慢，通常采用RTC（Remote Tune Combiner）完成。

对于每个特定话音连接，连接是建立在特定TRX的特定时隙上。

经过编码与交织的每个Burst在属于该连接的时隙被调度到不同的TRX上发送，从而实现该连接上频率的跳变。

但是需要注意的是，尽管发送的Burst在每个TRX间跳动，但上行接收处理却始终在呼叫发起的那个TRX的固定时隙上。

因此，基带跳频实际上是一种时隙跳频，BCCH载频的TCH时隙可以参与跳频。

出于跳频性能的考虑，至少需要配置3个以上的TRX时才能采用BH方式跳频。

可见这种方式适用于高容量的小区，当小区容量不高时，这种方式无法加以利用。

当采用BH方式时，BCCH所在TRX对应的频点可参与跳频，也可不参与跳频。

小区所能使用的所有频点集合称为Cell Allocation，跳频时所使用的频点集合称为Mobile Allocation，这就是说，BCCH载频可包含在MA之中，也可不包括。

GSM跳频原理1.概述引入跳频的原因：GSM体系中的引入有两个主要原因，第一是频率分集，跳频可以保证各个突发在不同的频率上发射，这样就可以对抗由于瑞利衰落等引起的影响，因为这些影响是因频率而异的。

第二是干扰分集，在高业务地区，由频率复用带来的干扰显得较为突出。

引入跳频后，我们可以对使用相同频率组的远地蜂窝小区配置不同的跳频序列，这样就可以分散使用相同频率集的信道之间的干扰，从中得到收益。

引入跳频的目的：提高系统抗干扰，抗衰落能力。

GSM的无线接口，也相应采用了跳频的方法+。

概念：跳频就是按要求改变信道所用的频率。

GSM中的说明：在GSM系统中，整个突发期间，传输频率保持不变，每个突发的持续时间为577us，故GSM系统的跳频属于慢速跳频(SFH)。

图一是不跳频信道的时间和频率关系，图2表示了一个跳频信道的时间和频率关系。

从图中可以看出，信道频率在每个突发期间维持不变，而在突发与突发之间，频率的改变则是一种看似杂乱的伪随机序列关系。

图1 信道不跳频时的时间频率关系图图2 信道跳频时的时间频率关系示意图在图2中，如果跳频实现是在一个TRU内实现就是射频跳频，如果在一个小区内的多个TRU间实现就是基带跳频。

下面举例说明：下图在基带跳频方式下，HSN＝0、RTSL（radio Time SLot no）=2时在不同FN时刻下的信道的使用的跳频序列。

在该BTS下，配置有4个TRX。

下图为另一个实例。

使用的为射频跳频和不跳频方式。

该实例中，BTS有2个TRX。

2.跳频实现流程跳频的实现包括信道分配和信道激活过程。

首先，由OMC(操作维护中心)配置BSS及BSS中各信道的参数，这些参数通过BSC下发到BTS的每个信道。

再有用户通信需要时，由BSC激活相应的信道进行业务数据传送。

A.信道分配过程信道分配通过由BSC向BTS在Abis接口上发送的若干条消息完成。

包括BTS属性设置消息(Set BTS Attributes)，无线载频属性设置消息(Set Radio Carrier Attributes)和信道属性设置消息(Set Channel Attributes)。

题目:跳频原理介绍内容简介:跳频技术的性能，跳频原理的介绍，比较基带跳频与综合跳频的优缺点，基本原理适用于所有系统。

目录1．序 (3)2. 跳频的性能 (3)2．1 频率分集 (3)2．2 干扰分集 (4)2．3 结论 (5)3．技术描述 (5)3．1跳频的方式 (5)3．1．1 基带跳频 (6)3．1．2 综合跳频 (7)3．2 系统配置 (7)3．2．1基带跳频 (7)3．2．2综合跳频(配置成两个频率组) (8)3．2．3综合跳频(包括BCCH频点) (9)3．3跳频法则 (9)3．3．1循环跳频 (9)3．3．2随机跳频 (10)3．3．3正交跳频序列 (10)3．4通用分组无线服务(GPRS) (11)4．工程指引 (11)4．1应用 (11)4．1．1概述 (11)4．1．2跳频增益 (12)4．1．3跳频和用户感觉的语音质量 (13)4．2参数 ·····················································错误!未定义书签。

4．3跳频对GSM系统掉话的影响 (14)4．4不同跳频频点数对系统质量掉话的改善程度 (15)4．4．1两个跳频频点情况 (15)4．4．2三个跳频频点惰况 (16)4．4．3四个及四个以上跳频频点 (16)1．序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。

跳频在 GSM 中的应用一、跳频的基本介绍跳频就是使手机在每个突发序列（Burst）后改变自己的频率。

跳频是 GSM 空中接口的一项重要特性，在GSM 规范 04.08、 05.01、 05.02 中都有叙述。

它是提高网络质量和网络容量的一项有效、经济的手段。

二、跳频的原理跳频是按照固定的间隔改变频率。

跳频可以分为两种方式：一种是快跳频（FFH），它的频率变换速度比调制速度还要快；另一种称为慢跳频（SFH），也就是目前GSM 所采用的跳频方式。

1. 慢跳频GSM 采用的是 8 个时隙的 TDMA 系统。

在慢跳频中，当一个手机占用一个时隙时，在一个突发序列内只能在一个固定的频率上进行发送和接收信息，并在跳到下一个时隙前转由另外一个频点进行信息的收发，并以每秒 217 次的速率进行跳频。

这项技术可以在话音信道（TCH）和信令信道（SDCCH）上采用。

但广播信道（BCCH）不能采用跳频，因为手机只能通过广播信道来测量相邻小区的接收信号强度，因此，它必须要分配一个固定的频点。

而且，广播信道上的所有时隙必须以满功率发射，这样，慢跳频（SFH）、功率控制（PC）、不连续发射（DTX）都不能在广播信道上使用。

2. 慢跳频模式(1). 如图－1 所示，在空中接口方面，慢跳频可以分为两种模式：*循环跳频模式*随机跳频模式循环跳频模式就是周期地采用同一种跳频序列；而随机跳频模式则采用一种预先定义好的、相对比较随机的、相当长的跳频序列，以达到随机跳频的目的。

图－1：周期跳频和随机跳频的原理（时隙 1）(2). 在基站方面，跳频亦可分为两种：∙基带跳频（BBH）∙合成跳频（又称射频跳频（RFH））在基带跳频中（BBH），每个载频（TRX）以固定的频率发射。

它是使手机在每个突发序列占用不同的发射单元来实现跳频的。

在基站内部，基带部分（FU）和射频部分（CU）是分开的，这样，跳频就可以通过把 FU 转接到相应的 CU 上来实现。

跳频技术在GSM系统中的应用作者：杨涌张冠楠来源：《数字技术与应用》2011年第01期摘要:本文主要介绍了GSM系统中引入跳频技术后,使系统抗干扰能力提高,频率复用度有所改善。

关键词:跳频技术抗干扰性能频率复用掉话中图分类号:TN914.4 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)01-0051-021、绪论1.1 引言近年来随着移动网络的迅猛发展,由于GSM移动通信网中,频谱资源和基站小区的频点数有限,另外受到信道利用率的限制,很多因素造成小区同频干扰、邻频干扰严重,给通信质量的进一步提高带来的困难。

如何解决GSM系统中的干扰等问题,以改善系统性能,成了现在GSM网络建设中的一个重要任务。

1.2 跳频技术在移动通信中重要作用GSM移动通信网中引入跳频后,可以起到以下几方面作用:(1)频率分集:由于多径衰落具有频率选择性,因此,跳频可使信号处于深度衰落的概率明显降低,提高,减少掉话。

这种作用可以等同于频率分集。

(2)干扰分集:跳频可以降低多种类型的干扰,如同信道干扰,邻信道干扰,互调干扰等,跳频使移动台所受的连续长时间干扰变成单个突发脉冲的不连续干扰,也就是干扰分集,当在具有不同干扰电平的时隙之间跳频时可以得到干扰分集好处。

(3)提高频率复用度,增加系统容量:由于跳频的抗衰落和抗干扰的作用,可以使频率复用度提高,从而一定程度上增加系统容量,同时也起到扩频的作用。

2、GSM网络跳频技术的系统论述2.1 GSM中跳频的种类及原理跳频可分为快速跳频和慢速跳频,在GSM中主要采用慢速跳频,主要按照固定间隔改变一个信道使用的频率。

慢和快是针对每秒跳频次数和调制速率而言的。

GSM系统使用的跳频技术,每秒跳频217次,传输频率在一个突发脉冲传输期间保持一定。

因为GSM网络中每秒跳频次数小于调制速率,故称为慢跳频,反之为称为快速跳频。

2.1.1 GSM中跳频技术的种类及原理GSM中实现跳频的方法有两种:基带跳频和射频跳频。

通信系统GSM中跳频技术及优化研究介绍了GSM系统中跳频技术的原理及分类，指出跳频技术在GSM系统应用主要解决的问题，并以实际工作中的应用情况加以分析。

并提出了对跳频网络的优化的一些要点。

标签：GSM；跳频；抗干扰；优化0引言随着数字移动通信网络的飞快发展，移动手机用户的大量增加，地区之间的话务量也在不断地增加。

在某些节假日时，甚至出现严重的话务拥塞情况，面对日益增长的话务需求，需要对网络进行扩容以满足新的容量和覆盖要求。

这样，跳频技术在通信领域就显得越来越重要，近来被应用在GSM系统中，主要是为了以下解决两方面问题：（1）传输中的多径衰落（Multipath Fading）。

在移动无线传输过程中，当电波遇到障碍物时，其幅度会发生变化，这种变化称之为瑞利衰落（RayleIgh Fading），通常情况下，接收到的信号是具有多个相位的合成信号，包含有障碍物上的反射，接收到的场强也会出现随机起伏的不确定变化，这种衰落所引起的信号幅度变化可能达到40dB，这样就将严重影响传送信号的质量。

（2）其它频率的干扰（Interference）。

来自于相邻地区的相同频率或相近频率的信号会对工作小区产生干扰。

如果不采用跳频的情况下，这种干扰是不间断的，将对通话质量造成坏的影响，甚至于造成无法继续通信从而通话中断。

应用跳频技术，可以使上述两类问题得到较满意的解决。

1跳频基本原理既然跳频技术能解决这样的问题，那我们先看看跳频技术的基本原理，跳频是指载波频率在很宽范围内接某种序列（图1）进行跳变，是信息数据经过信息调制成带宽为Bd的基带信号后，进入载波调制，载波频率受伪随机码发生器控制，在带宽为BSS（BSS>>Bd）的频带内随机跳变，实现基带信号带宽Bd扩展到发射信号使用的带宽BSS的频谱扩展。

可变频率合成器受伪随机序列（跳频序列），使载波频率随跳频序列的序列值改变而改变，因此载波调制又称为扩频调制。

跳频信号经射频滤波中提取跳频同步信号，使本机伪随机序列控制的频率跳变与接收到的跳频信号同步，得到被同步的本地载波，使载波解调即扩频解调获得携带有信息的中频信号，从而得到发射机送来的信息。

GSM网络跳频技术的应用GSM网络质量评估在GSM数字蜂窝系统中，由于存在着频率复用，因此必然存在着同频和邻频干扰，同邻干扰强度决定着话音质量。

在我们通话过程中，通常遇到的话音辨别不清，时断时续等情况很大程度上存在着干扰，根据GSM规范为了保证网络质量，需要定义相应的同频干扰和邻频干扰保护值，因此在实际网络设计中，需要根据该保护值来设计网络。

在非跳频网络中表示网络干扰程度的C／I和BER（比特误码率），FER（帧删除率）的关系是唯一的，并且是独立于系统的负载率。

但是引入跳率技术后，我们发现某一C／I值所对应的RXQUAL 值和非跳频网络是相似的，但在解码后所得到的误码率和帧删除率主要依赖于跳频数量的多少和系统负载情况，因此在跳频网络仅仅用C／I或QXQUAL来评估跳频网络是不够的。

在跳频网络解码后的误码率和帧删除率的指标才能衡量网络的质量。

作为衡量网络中语音话务信道的好坏，我们通常用在服务区域内至少90％的语音话务信道的FER2％表示较好的质量。

从相关模拟结果知道跳频技术降低了C／I的要求，但同时却提高了话音质量，而话音质量的提高在一定程度上提高了系统的容量。

跳频系统的模拟大量的模拟结果表明跳频技术不仅能降低干扰，而且能够明显的提高容量。

网络容量受到两方面限制即Ha r d blockin g和so f t blockin g。

Ha r d blockin g条件下的容量为静态容量，跟网络的配置有关，如对GSM网络在一定的X％的block查Er lan g B表可以得到某一配置的容量。

而so f t blockin g表示了网络的动态容量，对于质量非常好的网络，其网络容量接近于静态容量，但对于干扰强的网络，其网络容量却达不到静态容量。

因此在实际的网络规划中要考虑静态容量和动态容量的平衡点，不能因为追求静态容量无限制的提高配置，也不能完全考虑质量而影响容量。

跳频增益模拟结果表明，跳频增益的大小很大程度上取决于跳频数量的大小，跳频数量越多其跳频增益越大，而跳频数量越少，相应的跳频增益越少。

解析GSM基带跳频如何跳及HSN和MAIO如何起作用移动分派索引偏置(MAIO)移动分派索引偏置(MAIO)由6个比特组成，0-63的编码，其高位包括在“信道描述信元”中octet 3的bit 4、3、二、1中,低位包括在“信道描述信元”中octet 4的bit 7、8中(见表17)（在跳频参数H为1时）。

意义及作用：在GSM规范中，CA表示小区分派的频率集合，MA表示每次通信中移动台和基站所用的频率集（1≤N≤64），MAIO表示一次通信所肯定利用的一个频率（1，N-1），即为MA中的一个元素。

当利用跳频时，移动台按照“信道描述信元”中的FN、HSN、MAIO和跳频序列表（RNTABLE）算出每一个时隙所用的MAI，再进行跳频。

利用MAIO的目的是为了避免多个信道在同一时间争强同一频率。

传送：移动分派索引偏置(MAIO)包括于“信道描述信元”中，在“当即指配命令”、“指配命令”等消息中由基站发送。

跳频序列号（HSN）跳频序列号（HSN）由6个比特组成，0-63的编码，其包括在“信道描述信元”中octet 4的bit 六、五、4、3、二、1中（在跳频参数H为1时）。

（见表17）意义及作用：而相邻小区之间由于利用不相关的频率集合,以为彼其间没有干扰。

在GSM规范中，对于一组n个给定频率，允许组成64×n种不同的跳频序列。

它们用两个参数来讲明：移动分派偏置索引（MAIO）和跳频序列号（HSN）。

通常一个小区内的信道具用相同的HSN和不同的MAIO。

特殊情况是HSN=0，循环跳频，频率一个个按顺序利用。

但其跳频效果不如HSN 为其它值时理想。

传送：跳频参数3-跳频序列号（HSN）包括于“信道描述信元”中，在“当即指配命令”、“指配命令”等消息中由基站发送。

和MAIO的应用：MAIO指起跳频点，也称移动分派指数偏置。

移动分派指数偏置MAIO和跳频序列号HSN一般是成对设置的决定一个跳频序列。

一个跳频序列就是在给定的包括N个频点的频点集（MA）内，通过必然算法，由跳频序列号（HSN）和移动分派偏移（MAIO）唯一肯定所有（N个）频点的一个排列。

详解GSM的基带跳频和射频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射频跳频和基带跳频。

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，它是时隙跳频的特例。

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。

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以超过该小区内的TRX数目。

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。

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；而综合跳频（射频跳频）的频点数一般比载波数多。

移动一般为基带跳频，联通一般用的是综合跳频。

联通的可用频点少，在满足容量的基础上面，必须采用综合跳频来降低频点干扰咯。

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。

考虑以无线接口时隙为基础进行数据的交换，交换方法可以是空分、时分、数据包交换。

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。