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１ 跳頻的基本概念
綜合跳頻和基帶跳頻是GSM規(guī)范引入的兩種跳頻技術(shù)，兩者本質(zhì)相同，只是實(shí)現(xiàn)跳頻的技術(shù)方法不同，兩者都可提高網(wǎng)絡(luò)性能。
基帶跳頻即BTS-CU在固定頻點(diǎn)發(fā)送信號。在幀單元和載頻單元之間加入一個(gè)以時(shí)隙為基礎(chǔ)的交換單元（internal switch）,把某個(gè)時(shí)隙的信號切換到CU上實(shí)現(xiàn)，即輪換占用基站的BTS-CU和BTS-FU（frame unit）,實(shí)現(xiàn)基帶跳頻功能�；鶐l支持的最大跳頻頻點(diǎn)數(shù)等于配置的載頻數(shù)。
綜合跳頻是對每個(gè)CU（BTS載頻單元TRX）進(jìn)行控制,使其在不同的時(shí)隙按預(yù)選的跳頻序列進(jìn)行跳頻,即BTS-CU在時(shí)隙之間從一個(gè)頻點(diǎn)切換到另一個(gè)頻點(diǎn)，因此分配給參加跳頻的頻點(diǎn)數(shù)量可以大于該小區(qū)的實(shí)際配置載頻數(shù)。
蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)除邊緣地區(qū)外都是干擾受限的，為了保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)的C / I必須在限定值以上。網(wǎng)絡(luò)干擾主要是由多徑效應(yīng)引起的信號衰落及同/鄰頻干擾。使用跳頻可有效提高網(wǎng)絡(luò)性能。
跳頻通過頻率分集減小多徑衰落的影響。多徑效應(yīng)是由于無線信號通過不同的傳播路徑，到達(dá)接收端時(shí)不同的信號合成，導(dǎo)致信號的隨機(jī)深度衰落，影響通信質(zhì)量。這種衰落與地理環(huán)境及使用頻率密切相關(guān)。通過跳頻可有效提高抗多徑衰落的能力。模擬測試表明，頻率分集增益隨跳頻組中的頻率增加而增加，按順序跳頻的增益大于隨機(jī)跳頻。當(dāng)跳頻組內(nèi)頻率從小變大（8載頻）時(shí)的邊界增益最大。
跳頻可以平均由同/鄰頻引起的干擾。跳頻增益與參與跳頻的頻點(diǎn)數(shù)有關(guān)，隨機(jī)跳頻增益大于按順序跳頻。由于GSM編碼的特點(diǎn)，系統(tǒng)的C / I有一個(gè)門限值，當(dāng)C / I大于門限值時(shí)，系統(tǒng)性能急劇下降。只有設(shè)計(jì)良好并經(jīng)過充分優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)，才能通過跳頻改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的平均C / I低于GSM允許的門限時(shí)，采用跳頻只會使網(wǎng)絡(luò)性能惡化。
網(wǎng)絡(luò)采用跳頻后，會引起網(wǎng)絡(luò)性能下降，但可提高整體通話質(zhì)量。導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降的原因是脈沖碰撞。GSM話音編碼采用卷積碼，每個(gè)TDMA幀中即使有2~3個(gè)脈沖發(fā)生碰撞，話音解碼仍可順利進(jìn)行，不影響通話質(zhì)量，因此網(wǎng)絡(luò)使用跳頻后，評估網(wǎng)絡(luò)通話質(zhì)量應(yīng)使用FER（幀丟失率），而不是BER（誤碼率）。
２ 綜合跳頻特點(diǎn)
綜合跳頻能使參與跳頻的頻點(diǎn)數(shù)突破基站配置的載頻數(shù)，這表明可以在一個(gè)很大的頻點(diǎn)集合內(nèi)跳頻，因此在網(wǎng)絡(luò)使用綜合跳頻前，必須使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備滿足綜合跳頻的需求。首先，綜合跳頻必須使用HICOM（混合型合路器）或不使用合路器，過濾式合路器不支持綜合跳頻。HICOM要求網(wǎng)絡(luò)必須提供額外的路徑損耗余量（每一級HICOM增加3dB耦合損耗）。為綜合跳頻而更換合路器類型，將減小基站的覆蓋范圍，降低系統(tǒng)覆蓋電平。如果網(wǎng)絡(luò)使用選頻直放站，采用綜合跳頻后應(yīng)替換為寬帶直放站，選頻直放站無法滿足綜合跳頻的帶寬要求。
引入綜合跳頻時(shí)，通常使用1 / 1綜合跳頻或1 / 3綜合跳頻。1 / 1綜合跳頻是將所有參與跳頻的頻點(diǎn)設(shè)置為1個(gè)跳頻組，所有基站使用同一個(gè)跳頻組，該技術(shù)可以在三小區(qū)基站系統(tǒng)中無縫容納全向基站。1 / 3綜合跳頻是將所有參與跳頻的頻點(diǎn)設(shè)置為3個(gè)跳頻組，三小區(qū)基站的各個(gè)小區(qū)使用不同的跳頻組，該模式非常適合三小區(qū)的基站系統(tǒng)。在使用1 / 1跳頻的網(wǎng)絡(luò)中，基站各小區(qū)間必須相互同步，避免碰撞。對于不同步的基站系統(tǒng)，1 / 3跳頻是最緊密的復(fù)用方式。
使用綜合跳頻后，網(wǎng)絡(luò)頻率復(fù)用緊密度可用RF Load指標(biāo)評估。
RF Load=N（TRX） / M（HOPPING CHANNEL）
式中：N（TRX）表示平均載頻配置數(shù)；M（HOPPING CHANNEL）表示參與跳頻的頻點(diǎn)數(shù)。
1 / 1綜合跳頻的極限RF Load為16.6%，理論上應(yīng)為10%左右。1 / 3綜合跳頻的極限RF Load為50%，理論上應(yīng)為20% ~ 40%。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，所以實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的RF Load因網(wǎng)絡(luò)不同而不同。
在使用綜合跳頻的網(wǎng)絡(luò)中，引入軟容量概念。當(dāng)干擾電平超出可接受范圍時(shí)，系統(tǒng)會產(chǎn)生高掉話率或話音幀丟失，發(fā)生軟阻塞，這時(shí)的網(wǎng)絡(luò)容量為軟容量。系統(tǒng)配置的載頻數(shù)所決定的容量為網(wǎng)絡(luò)硬容量。在使用基帶跳頻或不跳頻的網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)所能配置的最大載頻數(shù)取決于能使用的頻率寬度和站址條件，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)的軟硬容量一致。對于使用綜合跳頻的網(wǎng)絡(luò)，硬容量一般大于軟容量，但由于網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)小區(qū)不可能同時(shí)出現(xiàn)話務(wù)高峰，可提高某個(gè)小區(qū)的容量限制。如果所有小區(qū)同時(shí)出現(xiàn)話務(wù)高峰，網(wǎng)絡(luò)容量將受軟容量限制。結(jié)合使用DTX（不連續(xù)發(fā)射）、功率控制等技術(shù)，可有效減小基站間的相互干擾，有效提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和容量。
３ 各設(shè)備供應(yīng)商的技術(shù)特點(diǎn)
雖然綜合跳頻是GSM規(guī)范引入的跳頻方式，但各設(shè)備供應(yīng)商在實(shí)現(xiàn)時(shí)仍有不同，如綜合跳頻使用跳頻的最大頻率數(shù)受不同廠商設(shè)備的限制，愛立信設(shè)備最多支持16個(gè)頻點(diǎn)跳頻，阿爾卡特設(shè)備可使用64個(gè)頻點(diǎn)跳頻。各設(shè)備供應(yīng)商結(jié)合自身設(shè)備的特點(diǎn)，推廣各自基于綜合跳頻的特有技術(shù)。
阿爾卡特建議綜合跳頻與同心圓技術(shù)結(jié)合使用，即在內(nèi)圓和外圓分別使用綜合跳頻技術(shù)。同心圓技術(shù)將同一基站的載頻分為內(nèi)圓和外圓，通過判斷手機(jī)通話點(diǎn)的接收場強(qiáng)，決定使用內(nèi)圓或外圓的頻點(diǎn)。當(dāng)接收場強(qiáng)大于預(yù)設(shè)門限值時(shí)，使用內(nèi)圓頻點(diǎn)，反之用外圓頻點(diǎn)。為了保證使用內(nèi)圓頻點(diǎn)的手機(jī)都處于離基站非常近且信號很強(qiáng)的區(qū)域，可以在進(jìn)行內(nèi)圓頻率規(guī)劃時(shí)，使用更緊密的復(fù)用系數(shù)，保證良好的通話質(zhì)量，結(jié)合綜合跳頻，可有效獲得跳頻增益。
但該技術(shù)無法克服同心圓技術(shù)的缺點(diǎn)。由于內(nèi)外圓間話務(wù)平衡必須通過切換實(shí)現(xiàn)，手機(jī)在基站覆蓋區(qū)域內(nèi)移動時(shí)也會引起內(nèi)外圓間切換，所以使用同心圓技術(shù)會大大增加切換量，增加系統(tǒng)負(fù)荷，增加的切換量使切換掉話率增大，降低網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。由于內(nèi)外圓間切換的依據(jù)是接收電平，這導(dǎo)致內(nèi)圓話務(wù)量低于外圓話務(wù)量，一般內(nèi)圓話務(wù)量只能達(dá)到外圓的70%。綜合跳頻帶來的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量（BER）下降將進(jìn)一步增加切換量。
諾基亞一直在推廣智能跳頻技術(shù)，它是結(jié)合IUO技術(shù)的跳頻技術(shù)。IUO技術(shù)將同一基站的載頻分為超級層和普通層。通過測量一些評估基站的信號強(qiáng)度，模擬手機(jī)通話點(diǎn)的C / I值，當(dāng)C / I值小于門限值時(shí)，使用普通層頻點(diǎn)，當(dāng)C / I值較好時(shí)，使用超級層頻點(diǎn)。普通層使用一般的頻率規(guī)劃技術(shù)，超級層使用更緊密的復(fù)用系數(shù)，達(dá)到提高網(wǎng)絡(luò)整體復(fù)用系數(shù)的目的。
智能跳頻技術(shù)分別在超級層及普通層使用綜合跳頻技術(shù)，由于綜合跳頻可使參與跳頻的頻點(diǎn)數(shù)大于實(shí)際配置的載頻數(shù)，在載頻配置較小的情況下，仍可獲得較大的跳頻增益，還可平均同/鄰頻干擾，理論上可使超級層在小配置緊密復(fù)用的情況下，獲得很好的跳頻增益，但在使用時(shí)，由于以下問題影響了實(shí)際效果：
�。�1）智能跳頻（IUO技術(shù)）通過測量一些評估基站的信號強(qiáng)度，模擬該點(diǎn)的C / I值，它必須在切換表中添加一些評估頻點(diǎn)，使手機(jī)能上報(bào)該點(diǎn)評估基站的信號強(qiáng)度。切換表中的切換小區(qū)數(shù)是受限的（最多32個(gè)），使用中添加評估頻點(diǎn)會受到限制。
�。�2）手機(jī)在一個(gè)FACCH復(fù)幀（104TDMA幀）中對切換表中的各個(gè)頻點(diǎn)測量接收電平，取平均值后，上報(bào)最強(qiáng)的6個(gè)頻點(diǎn)的接收場強(qiáng)及小區(qū)識別色碼（BSIC）。若切換表中的頻點(diǎn)過多，將影響測量的準(zhǔn)確性。當(dāng)切換表中只有10個(gè)頻點(diǎn)時(shí)，每個(gè)測量值為10次測量值的平均；有20個(gè)頻點(diǎn)時(shí)，為5次測量值的平均值；有32個(gè)頻點(diǎn)時(shí)，只是3次測量值的平均值。增加評估頻點(diǎn)會影響切換頻點(diǎn)測量值的準(zhǔn)確性，影響切換效果。
�。�3）最主要的原因是在雙頻網(wǎng)絡(luò)條件下，特別是在大城市環(huán)境下，基站間距非常小，多重覆蓋普遍，評估頻點(diǎn)的場強(qiáng)往往不能進(jìn)入該地點(diǎn)的前6強(qiáng)信號，手機(jī)無法上報(bào)評估頻點(diǎn)的場強(qiáng)值。這時(shí)智能跳頻（IUO技術(shù)）將失去判斷使用超級層還是普通層的依據(jù)，IUO技術(shù)退化為普通的同心圓技術(shù)。
由于愛立信設(shè)備最多支持16個(gè)頻點(diǎn)跳頻，而不是GSM規(guī)范規(guī)定的64個(gè)頻點(diǎn)跳頻，導(dǎo)致愛立信設(shè)備在使用綜合跳頻時(shí)受到很大限制。1 / 1復(fù)用綜合跳頻在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)點(diǎn)（特別是可以在三小區(qū)基站系統(tǒng)中無縫容納全向基站）使人們希望能在愛立信系統(tǒng)中使用1 / 1復(fù)用綜合跳頻，這時(shí)可將跳頻頻率組分成較小的頻率組，每組仍使用1 / 1復(fù)用模式，即用傳統(tǒng)的頻率規(guī)劃技術(shù)分配每個(gè)載頻所用的頻率，但這時(shí)分配的是各個(gè)跳頻頻率組而不是具體頻點(diǎn)，這樣通過簡單的頻率規(guī)劃手段就可獲得1 / 1復(fù)用綜合跳頻的干擾分集效果。
綜合跳頻能提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的原因是能提供頻率分集增益及平均系統(tǒng)內(nèi)的同/鄰頻干擾，它可以與其它提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的技術(shù)共同使用，并提供跳頻增益。它可以同其它技術(shù)混合使用，但并不能克服其它技術(shù)的缺陷。綜合跳頻的作用是將干擾平均，通過GSM卷積碼，保證足夠高的通話質(zhì)量，而不是提高系統(tǒng)的C / I值。在一個(gè)設(shè)計(jì)良好并經(jīng)過充分優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)中使用綜合跳頻，將進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，但在相反條件下使用則可能會使網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量惡化。
摘自《電信快報(bào)》2002.1
