GSM跳频原理

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)。

5.4抗衰落和抗干扰在TDMA数字蜂窝系统中采用跳频技术，可以在瑞利衰落信道中，不使一个码字的所有突 发脉冲序列都被瑞利衰落所损害。这样，在接收端就可以利用纠错编码恢复出原始数据。
跳频对处于静止或慢速移动的移动台能获得好的抗衰落效果，增益估计6.5dB。跳频在移动台高速移动时得 益很小。因为移动台在高速移动时，对于同一信道的两个接连的突发脉冲序列(在GSM系统中，时间上至少相隔 120ms/26=4.61ms)其位置差已足以使它们与瑞利衰落不相关。
运用
跳频技术是国内国际上比较成熟的一种技术。主要用于军用通信中，它可以有效的避开干扰，发挥通信效能。
跳频技术与直序扩频技术完全不同，是另外一种意义上的扩频。跳频的载频受一个伪随机码的控制，在其工 作带宽范围内，其频率合成器按伪随机码（PN码）的随机规律不断改变频率。在接收端，接收机的频率合成器受 伪随机码的控制，并保持与发射端的变化规律一致。
图1跳频射频跳频实现的技术难点主要表现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。 华为的基站是怎样解决这个问题的呢？下面我们从对射频锁相环的分析入手加以说明。
特点
跳频技术在同步、且同时的情况下，接收两端以特定型式的窄频载波来传送讯号，对于一个非特定的接受器， FHSS所产生的跳动讯号对它而言，只算是脉冲噪声。FHSS所展开的讯号可依特别设计来规避噪声或One-to-Many 的非重复的频道，并且这些跳频讯号必须遵守FCC的要求，使用75个以上的跳频讯号、且跳频至下一个频率的最 大时间间隔 (Dwell Time)为400ms。

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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。

一
带 跳 频 中 ， 载 频 所 发 射 的 频 率 是 崮 定 不 变 的 ，而 通 信 过 程 中 的 用 户 数 据 是 根 据
一
定 的 规 则在 不 同 的载 波 上发 射 。 ＧＳＭ 中 引 入 的 慢 速 跳 频 与 传 统 的 不
跳 频 相 比 ，具 有 如 下 优 点 ：
在 Ｇ ＳＭ 网 络 优 化 中 ， 我 们 通 常 综 合
ＴＤＭ Ａ 的 帧 长 ４． １ ｓ 本 文 以 下 部 分 ６ ５ ｍ 。
采 用 多 种 方 法 来 提 高 系 统 的 抗 干 扰 、抗
多 径 衰 落 的 能 力 ， 比 如 跳 频 、功 率 控 制 、
提 到 的 “ 频 ” 均 指慢 速跳 频 。 跳 Ｇ ＳＭ 系 统 中 跳 频 有 射 频 跳 频 和 基 带
（１）具 有 抗 怏 衰 落 （ 利 衰 落 ） 力 。 瑞 能
移 动 通 信 的 无 线 传 输 在 遇 到 障 碍 时 会 发 生 短 期 的 幅 度 变 化 ， 这 些 变 化 称 为 瑞 利 衰 落 。 瑞 利 衰 落 与 Ｇ ＳＭ 空 中 接 口 发 射
个 完整 的突 发脉 冲期 间频 率 保 持 不 变 ，
电佑投
州 市 区启 用 基 带 跳 频 技 术 后 ，很 大
时 隙
ＴＲＸ一１ ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７
程度 上 改 善 了 市 区 的 网络 通信 质
ｌ 厂１
Ｂ
，、
， 、
厂
， 、
量 ，降 低 了 掉 话率 ，有 效 地 提 高 了 用 户 感 知 度 。 以往 ，跳 频 技 术 主 要 使 用 在 密 集 市 区 ，一 直 认 为 郊 区 和

（3） 当GPRS网络传输数据时， 维护分组安全的特殊算 法（Algorithm）。
（4） 根据传输的分组数据量确定收费的方式。
（5） 原有GSM网络上的简讯业务（SMS）如何以GPRS 网络来传送。
第2阶段：
（1） GPRS网络与因特网的联机， 可以是点对点传输， 也可以是点对多点传输，如此则因特网上的电子邮件即可 同时发送给很多不同的手机用户。
DCS1800
频率资源都是有限的，必须提高网络的频率复用度， 最大限度提高网络容量。
频率间的干扰
AB C
1×3 CellA MA=1,4,7,10,13... CellB MA=2,5,8,11,14... CellC MA=3,6,9,12,15...
跳频序列用两个参数来说明：移动分配偏置索引 （MAIO）和跳频序列号（HSN）。
3 GPRS网络的分层结构
SGSN路径区域RA（Routing Area）
在GSM网络内，进行语音通话的手机用户在同一个 位置区（LA）区域移动时，不需要进行位置更新。同样， 在 GPRS 网 络 内 ， SGSN 负 责 记 录 追 踪 MS 目 前 所 在 的 SGSN路径区域标识码，以确保数据分组能发送到正确的 MS上，多个蜂窝小区可共同组成一个 SGSN路径区域 （RA），进行数据传输的 MS（处于Standby状态）在同 一个RA区域内移动时，也不必更新在SGSN路径区域内 MS的位置记录。
当大功率信号只在某个频率上 产生远近效应，当载波频率跳 变至另一个频 率时则不再受 其影响。
通用分组无线业务GPRS
GSM网络
因特网
电路交换
分组交换
GSM网络实现与高速数据分组的简便接入
AU C
SS (交换 系统)

fl(n)=890.200+(n-1)*0.200MHz fh(n)=fl(n)+ 45MHz
9
GSM 900MHz各频道组的频道号
10
采用等间隔频道配置的方法——DCS1800MHz
在1800MHz频段，共45MHz带宽，载频间隔200KHz，频道 序号为512～885 。其中：中国移动占用前10MHz ，512~559 频道，中国联通占用后10MHz， 687~736频道。频道序号和 频道标称中心频率关系为：
多重频率复用方式又称为分层频率复用（MRP）。它可以在同一个 GSM网络内，根据需要采用几种不同的频率复用方式。如下图所示，L表 是小区中频率层，F表示层中的频率复用方式，越到上层频率复用越紧密。 显然多重频率复用方式可以更合理的按照网内话务密度分布情况，不同 的区域采用不同的复用方式，在大幅度提升网络容量的同时，可以较好 地保证网络质量。
15
A1
B1
A1
B1
A2
B2
A2
B2
C1 A3 D1 B3 C1 A3 D1 B3 C1
C2
D2
C2
D2
C2
C3 B1 D3 A1 C3 B1 D3 A1 C3
B2
A2
B2
A2
B3 C1 A3 D1 B3 C1 A3
C2
D2
C2
C3
D3
C3
4*3频率复用方式
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B1
A1
C1
B1
B2
A2
C2
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A1 B3 C1 A3 B1 C3 A1 B3
A2
C2
B2
A2
A3 B1
C3 A1
B3 C1

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。

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跳频的原理
抑制衰落的有效手段：频率分集
Non Hopping
F1
Hopping
F1
Spread corrupted bursts
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F2 Corrupted Bursts
跳频的原理
将损坏的信息均分：交错及解交
错
20ms speech
coding
20ms coded speech
越区覆盖和重叠覆盖问题。对于BCCH问 题不大，但对于hopping TRX而言，这 会大大的增大频点的碰撞几率（hit_rate)， 造成通话质量变差，掉话增多。因此跳频 前的倾角调整方案尤为重要。
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跳频的系统参数
几个注意点：
参数HSN、MAIO要规划好，以尽量减少 频率碰撞机率
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跳频的系统参数
跳频需要遵循下列原则，否则无法跳频：
只有一个跳频系统可以包括BCCH频点。 BCCH载频的0时隙不能跳频。 基带跳频和合成器跳频都可以使用BCCH频点。 CCCH时隙不能跳频。 合成器跳频中如果使用BCCH频点，使用此BCCH
频点的时隙无法执行业务。 合成器跳频中如果不使用BCCH频点，使用此
Cell 3B
所有Cell A的MA=1,4,7,10,13,16,19,22,25 所有Cell B的MA=2,5,8,11,14,17,20,23,26 所有Cell C的MA=3,6,9,12,15,18,21,24,27 3个基站都是4/4/4
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跳
Hit Rate高的解决办法
跳频对通话质量的改善
增强信号对多径衰落的抑制能力 改善了信号的统计分布 改善FER及话音质量 降低掉话率和切换失败率。

从运营商的角度总结跳频的优点：
降低频率规划对系统干扰门限的要求， 带来更紧密的频率复用和更大的系统容 量 带来更可预见和可靠的无线传播环境 给手机用户以更均匀、平滑的通话质量 感受
3、跳频的实现
从载波改变的速率分为：
快跳频，载波改变速率快于波特率 慢跳频，载波改变速率慢于波特率，应 用于GS M
从实现方式分为：
2、跳频的优点
跳频的均化干扰对增益的影响： 经过测试，当干扰呈窄带分布时，跳频频 率数目为３、５、７时对受干扰频点的干 扰分集增益分别为3.2dB、4.6dB、5.5dB。 由于干扰分集作用主要表现在对干扰的平 均上，因此，对于单个频点的干扰分集增 益没有上限，而总的干扰分集增益为０。
2、跳频的优点
基带跳频和射频跳频的比较
比较 载频单元的频率 载频板和基带板的连接 可跳频点数 合成器 基带跳频 不变 变 受限于载频单元数 窄带 射频跳频 变 不变 无此限制 宽带
3、跳频的实现
１. 手机进行的是射频跳频，还是基带 跳频？ ２. 基站进行的是射频跳频，还是基带 跳频？ ３. 广播信道能否进行跳频？ ４. S DCCH信道能否进行跳频？ ５. TCH信道能否进行跳频？
GSM无线网络技术
跳频原理和算法
内容提要
1、跳频的定义 2、跳频的优点 3、跳频的实现 4、跳频的算法 5、跳频总结
内容提要
本课程结束后，我了解了:
跳频的定义 跳频带来的好处及原因 跳频具体增益指标 跳频实现的方法及特点 跳频算法原理 跳频算法的几个关键参数
1、跳频的定义
1, 从整个小区的角度来看，在一个小区中,有m个TRX; 这m个TRX使用由n 个不同的频点组成的频率集MA={f1,f2,..,fn}; 频点个数n>=TRX个数m；每个TRX不是固定在一个频点上。 2，从单个通话的角度来看，在一次通话过程中，不是固定 使用一个频点，通话的各个时隙之间可以使用不同的频点。 3，手机和基站都可以跳频，所选用的频率集合中所包含的频点 是预先设定好的。

•
二、基带跳频BB－FH 和 射频跳频RF－FH的主要区别是什么？
– 对于BB－FH，小区内每个TRX的频率固定，但是用户基带信号在不同的TRX 上随时间变化；一般使用Filter Combiner；每个小区分配的频点数量与该小 区的TRX数量相等。 – 对于RF－FH，小区内除了含BCCH的TRX外的TRX频率随时间按一定规律变 化，但是用户基带信号送到某一固定的TRX上；一般使用Hybrid Combiner； 每 个小区分配的频点数量一般多于该小区的TRX数量。
考题举例-简答题
• 三、跳频参数HSN、MA 、MAIO、FN的含义及HSN、MA 、MAIO
取值范围。
– 参考答案：
– FN: TDMA帧号, 在同步信道上广播。
– MA: 用于跳频的频点集，设MA包含N个频点，则1 ≦ N ≦64。 – MAIO: 移动分配偏移量，取值范围(0 to N-1）。 – HSN: 跳频序列号，取值范围 (0 to 63)。
带BCCH信道的TDMA帧，能够自动通过另一个载频发射出去。
跳频的作用-频率分集
平滑快衰落环境
跳频的作用-干扰分集
B4 f4 B3 f3 B2 f2 B1 f列
• 在小区参数的定义中定义了两个频率组，一个称为小区分配表CA（CELL ALLOCATION）用来定义
基带跳频
• 基带跳频是通过腔体合成器来实现的。
• 当采用基带跳频时，它的原理是在真单元和载频单元之间加入了一个 以时隙为基础的交换单元，通过把某个时隙的信号切换到相应地无线 频率上来实现跳频。但由于采用的腔体合成器它要求其每个发信机的 频率都是固定发射的，当发信机要改动其频率时，只能人工调谐到新 的频率上，其话音信号随着时间的变化使用不同频率发射机发射，收 发信机在跳频总线上不停的扫描观察，当总线发现有要求使用某一频 率时，总线就自动指向拥有该频率的发信机上来发送信号。采用基带 跳频的小区的载频数与该小区使用的频点数是一样的。

26
控制信道-CCH
• 广播信道(BCH):仅用于下行链路
– 频率校正信道（FCCH）：用于校正MS频率，使MS 可以定位并解调出同一小区的其它信息
– 同步信道（SCH）：携带TDMA帧号及BSIC – 广播控制信道（BCCH）：MS空闲时需大量的网络
信息，均由BCCH发送。所在这些信息均称为系统 消息，BCCH发送的系统消息有8类
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GSM基本原理概述
1
GSM通信系统概述
2
系统组成
移动台（MS） 无线基站子系统 （BSS） 交换网络子系统 （NSS） 操作维护子系统 （OSS）
3
系统组成原理图
Um接口 BTS
BTS MS
Abis接口
OMC
ISDN
BSC
MSC/VLR
SC HLR/AUC EIR BSS
为避免互相干扰，相邻时隙之间采用保护间隔
35
突发脉冲序列
• 突发脉冲序列指一个时隙上的消息格式，发送的消息不同，格式 就不同，突发脉冲序列也就不同：
– 普通脉冲突发序列 – 频率校正脉冲突发序列 – 同步脉冲突发序列 – 接入脉冲突发序列 – 空闲脉冲突发序列
36
普通脉冲突发序列
尾比特 3bit
44
陆地移动通信环境的特点
• 受各种因素的影响，移动通信的环境是相当恶劣的
– 地形影响，MS处于复杂的地形及人为环境中 – MS的移动性使得MS与BS之间的传播路径不断变化，
且移动方向和速度都会导致电平的变化 – 人为噪声严重：点火噪声、电力线噪声、工业噪声 – 干扰严重：同频干扰、邻频干扰、互调干扰、远近
周期为235ms

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(一)基带跳频
基带跳频示意图
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(一)基带跳频
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(二)综合跳频



特点 TX在每个Burst改变一次频率，MS只采用综合跳 频 优点 跳频频点数可以大于TX数目，可获得更大的跳频 增益，单个TX的故障只影响单个TX内的八个BPC 缺点 必须使用宽带混合合路器，TX数目越多，合路器 损耗越大
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（一）频率分集
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)，MS的位置差异对 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。
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（二）干扰分集
MS在每个TDMA帧改变频率，MS在一个跳 频频点数目的周期内只经过干扰频点一次， 同样的在某一特定频点的干扰将平均分布在 所有的MS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
跳频系统总结

跳频的性能
频点越多，频率分集和干扰分集的作用越好 基于宽带的跳频会降低不同频率间衰减峰值之 间的相关性，可以增强频率分集性能 高话务会降低干扰分集的效果 运用DTX和BTSPC可以增加干扰分集的效果
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跳频对系统质量掉话的影响
三个TX(频点)的CELL质量掉话对比
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（二）干扰分集
干扰分集不受移动台移动速度的影响，只与跳 频模式(循环和随机跳频)和跳频方式(基带和综 合跳频)有关。采用与干扰信号无相关性的跳频 序列能获得更大的改善，越低的相关性，越高 的跳频增益

事应用 ， 由于其 良好的抗干扰 能力 ， 近已在 民事应用 中得 到了 但 最 很好 的广泛应用。 跳频技术 即在 同步 、 且同时的情况下 ， 接受两端以 特定型式 的窄频载波来传送讯号 ， 对于一个 非特定 的接受 器 ，ＨＳ Ｆ Ｓ 所产生的跳动讯号对它而言 ， 只算是脉 冲噪声 。其中这里所说的 也
统计 特性 ， 使窃听设 备无法 检测或识别 ， 属于低可能检测系统 。在接 宽频带 范围内按某种 图案（ 序列） 进行跳变 。根 据 Ｇ Ｍ 规范， 站无 Ｓ 基 收端 只有具备与发送端相 同的频 率合 成器及跳频序列， 以及在相关 线信道 的跳 频以每个 物理信道为基础， 因此对 于 Ｍ 来 说， Ｓ 只需要 在 器 中混频 变成解跳后 的信号 时， 才能收到跳频信息 。正是 由于上述 每个帧 的相应时隙跳变一次即可。对 Ｂ Ｓ来说， Ｓ 每个基站 中的 Ｔ Ｘ Ｒ 优点， 跳频技 术在 Ｇ Ｍ、 线局域 网 、 内无线通 信 、 星通信 、 Ｓ 无 室 卫 水 要 同时与多个 ＭＳ通信， 每个 Ｔ Ｘ要根据通信使用的物理信道 ， Ｒ 在其 下通信 、 、 雷达 微波等 多个领域也得到 了广泛的应用 。 每个时 隙上按照不 同的跳频方案进行 跳变 。 跳频可分为快速跳频和 １ ． ２跳频通信系统简介 慢 速跳频 。在 Ｇ Ｍ中主要采用慢速跳频， Ｓ 其特点是在一个完整 的突 如图 ２所示， 在跳频通信系统的发送 端， 采用伪 随机码作 为跳频 发脉冲期间频率保持不变， 而在两个相邻 的突发脉冲之 间改变信道 序列控制 载波频率 的变化 ， 形成跳 频信号 ； 收端， 率合成 器受 使用的频率 。 在接 频 慢和快是针对每秒跳频次数 和调制速率而言 的。 Ｓ ＧＭ 同样跳频序列控制 ， 并在同步 电路控制下保持 与发送端一致 的频率 网络采用 Ｇ — Ｋ调制方式， ＭＳ 调制速率为 ２０８ ３ｂｆ 。 Ｇ Ｍ 系统 ７ ． ｋ ｉｓ 而 Ｓ ３ 每秒跳频 ２７ 传输频率在一个突发脉 冲传输期 １ 次， 变化规律， 将接收到的跳频信号变频为固定的中频信号， 实现解跳。 使用的跳频技术， Ｓ 故称 跳频通信系统中， 收发双方的跳频图案是事先约定好的， 双方频率同 间保持一定 。因为 Ｇ Ｍ 网络 中每秒跳频次数小 于调制速率， 为 步地按照预定跳频 图案跳变，其跳 频图案的时频矩阵示意 图如 图 ３ 慢跳频，反之为快跳频 。以下部 分提 到的 “ 频”均指慢速跳 频。 跳 ２２２ Ｇ Ｍ 中的跳频方式。Ｇ Ｍ 中的跳频种类可分为基带（Ｂ跳频 ．． Ｓ Ｓ Ｂ） 所示 。 和射频（Ｆ跳频两种：． 跳频 。每一个发射机仅能操作在某一个 Ｒ） ａ 基带 ２ ＧＳ 系统 中跳 频 的实 现 Ｍ 固定频率， 可跳频 的频率数 目等于每一小 区内所配置 的发射机数 目， ２１ Ｓ 系统简介及现状 ． Ｍ Ｇ Ｇ Ｍ是 欧洲 各国为开发第 二代数字蜂窝移 动通信 网所确 定的 所有跳频频率就在这些发射机上进行切换。ｈ射频跳频 。每一个发 Ｓ ．

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。