哪位朋友能给我讲一下跳频技术以及频点如何规划? 先谢了
老师在讲跳频这一块,听完之后有点模糊,想彻底弄明白
楼上够详细
跳频技术是一种扩频通信技术,由于跳频技术具有通信的秘密和对抗干扰,因此它首先被应用于军事通信。但是随着移动通信的发展和数字化,跳频技术已在数字蜂窝系统中获得应用,我国所采用的GSM移动通信系统就采用了这种技术。
跳频是指载波频率在很宽频带范围内按某种图案(序列)进行跳变。信息数据D经信息调制成带宽为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的频普扩展。可变频率合成器受伪随机序列(跳频序列)控制,使载波频率随跳频序列的序列值改变而改变,因此载波调制又被称为扩频调制。
跳频系统的特点
跳频系统具有以下特点:
* 跳频系统大大提高了通信系统抗干扰、抗衰落能力;
* 能多址工作而尽量不互相干扰;
* 不存在直接扩频通信系统的远近效应问题,即可以减少近端强信号干扰远端弱信号的问题;
* 跳频系统的抗干扰性严格说是“躲避”式的,外部干扰的频率改变跟不上跳频系统的频率改变;
* 跳频序列的速率低,通常情况,码元速率小于或等于信息速率。在TDMA系统中,跳频速率往往等于每秒传输的帧数。GSM系统中每秒跳频为217次。
在GSM数字蜂窝系统中,跳频技术可以提高抗衰落、抗干扰能力。跳频技术对于静态或慢速移动的移动台具有很好的抗衰落效果,而对于快速移动的移动台由于同一信道的两个连接的突发脉冲序列其位置差已足以使它们与瑞利变化不相关,因此跳频增益很小,这就是跳频所具有的频率分集。由于跳频时频率在不停的变化,频率的干扰是瞬时的,因此跳频具有干扰分集。
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Hard blocking和soft blocking。Hard blocking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Erlang B表可以得到某一配置的容量。而soft blocking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。但模拟结果同时表明,当跳频数量达到一定程度后,由于跳频数的增加引起的跳频增益的增加是有限的。因此在实际网络规划时要充分考虑跳频数量和跳频增益的对应关系。
跳频网络的频率复用考虑
对于一定频段,一定配置的实际网络,在引入跳频技术后,我们需要确定采用某一频率复用度来规划。模拟结果表明,频段的大小,以及网络结构的差别在很大程度上影响着频率复用度的采用。在实际网络中我们通常采用1x1,1x3等频率复用度来规划网络,当然具体情况要具体分析,下面从两个角度来说明影响频率复用度的因素。
从模拟结果可以看出,网络结构对频率复用度的采用有明显的影响,譬如1x1复用对网络结构相对不敏感,而1x3复用却对网络结构较敏感。对于比较理想化的网络1x3复用能取得较好的结果。
同时频段的大小对频率复用度的采用也有明显的影响。当频段较紧张时采用紧密的复用如1x1复用效果较好,而当有充足的频段资源时较宽松的复用却有较好的效果。
相关q的模拟结果说明了网络结构和频段对复用度的影响,对于某一实际网络到底采用哪一种频率复用系数,需要结合实际网络情况进行分析。
跳频系统的规划的考虑
GSM系统存在着二种跳频系统即基带跳频和射频跳频,在现有的网络中这二种跳频技术都得到了广泛的应用。由于基带跳频是基于现有网络的频率规划,因此实施起来相对容易,而对于射频跳频需要对现有网络重新进行规划。
在GSM系统无论对基带跳频还是射频跳频都需要定义相应的跳频序列,总共有64种不同的跳频序列,其中0表示循环跳频,1~63表示随机跳频,跳频序列选用伪随机序列,对它的描述主要有两个参数:移动分配指数偏置MAIO和跳频序列号HSN。通过对同一小区和不同小区的载频MAIO和HSN的定义可以避免同频道和邻频道的干扰,当然具体如何去定义这些参数跟频率复用系数的采用是有关的。
由于跳频具有相应的跳频增益,所得到的同频及邻频道干扰及FER模拟图是错误的,因此在做跳频系统网络规划时需要考虑引入支持跳频的规划工具。西门子公司开发的跳频规划工具不仅提供了先进的自动频率分配算法,而且能真正考虑跳频的各种增益,所得到的C/I和FER模拟图比较真实的反映了实际网络,为跳频网络规划提供了强有力的工具。
跳频技术在现有网络中的应用
由于跳频技术具有的种种优点,特别是引入跳频后能减少干扰,提高网络质量,同时通过跳频等相关无线链路控制技术的应用,可以极大的提高频率复用度,从而达到提高容量的目的。
西门子公司在全世界各地开通了众多的跳频网络,同样我们在中国的许多网络实施了基带和射频跳频,从这些网络开通的结果来看,这些网络取得了很大的成功。为了在中国能成功的实施射频跳频,我们对各种情况进行了各种各样的模拟,而且在现网实施射频跳频之前,特地选择运行的现网对射频跳频的各项技术指标进行测试,通过测试清楚地知道各项无线链路控制技术对网络性能的影响。
频率规划调整包括:频率复用方式调整
各小区BCCH载波频率调整
各小区TCH载波频率调整
频率复用方式的调整
频率复用是指在数字蜂窝中重复使用相同频率,把有限的频率分成若干组,依次开成一簇频率分配给相邻的小区进行使用。
频率复用方式包括:
普通复用:4X3复用 3X3复用 2X6复用 1X3复用
双重复用:BCCH、TCH分别采用不同的复用方式
同心圆复用:常规层、超级层分别采用不同的复用方式
多重复用MRP:各层频率分别采用不同的复用方式
普通复用方式:
4X3普通复用方式:
4X3普通复用方式主要针对每基站为3个扇区的规划。
12个频率为一组,轮流分配到4个基站中,第个基站可使用其中的3个频率。
注意:
4X3频率复用方式是900MHZ TDMA 数字公用陆地蜂窝移动通信网络持术体制建议采用的复用方式。
4X3频率复用方式是最常用、最典型的频率复用方式。
3X3普通复用方式:
3X3普通复用方式主要针对每基站为3个扇区的规划。
9个频率为一组,轮流分配到3个基站中,第个基站可使用其中的3个频率。
注意:
3X3频率复用方式是900MHZ TDMA 数字公用陆地蜂窝移动通信网络持术体制建议采用的复用方式。
3X3频率复用方式通常与跳频(基带跳频)、DTX、功率控制一起使用,可达到抗干扰要求。
3X3频率复用方式在带宽6MHZ以下时,不能提供足够的跳频增益,因此性能不佳。
1X3普通复用方式:
它是将所有频率分成A1、A2、A3三组,将这三组分别作为每个基站3个扇区的MA,此种复用方式频率紧密度较高,多数用于TCH频率复用中。
注意:
3X3普通复用方式是较紧密的复用方式,虽然频率利用率较高,但其干扰增加很大,必须采用足够的抗干扰技术,如射频跳频、功控、不连继发射、天线分集等,否则将对网络质量造成较大影响,因此必须注意网络优化工作。
2X6普通复用方式:
Motorola提出的用以解决高话务地区频率复用方式(六扇区)。
注意:2X6普通复用方式在不同天线方向上存在着不同的频率复用度。
双重复用方式:
即将网络可使用的频率分成两组,每组频率使用不同的普通复用方式,并分别分配给BCCH、TCH载波使用。
注意:射频跳频通常采用此类频率复用方式。
两组频率之间建议使用保护频点。
同心圆复用方式:
同心圆频率复用方式即内层圆与外层圆分别使用不同的频率复用方式。
同心圆:是指把基站中的某几个载频的功率降低,使基覆盖变小,成为内层圆,其它载频以正常功率发射,成为外层圆。
同心圆根据切换的实现方式可分为:
普通同心圆:内外层发射功率不同,内外层之间切换算法为功率或距离。(容量提升:10%--30%,通话质量差)
智能双层网(IUO):内外层发射功率相同,内外层之间切换算法C/I。(容量提升:20%--40%,通话质量好)
注意:
外层圆多数使用4X3普通复用方式,外层圆多数使用更为紧密的复用方式3X3、2X3、1X3等。
同心圆复用方式不同于双重复用方式,在于内层圆覆盖半径较小,其频率也可以在相邻小区中使用(内、外层)。
多重复用MRP方式:
将所有可用载频分为几组,每一组载频作为独立的一层,不同层的频率采用不同的频率复用方式,频率复用逐层紧密。
TCH分组方法不同可分为:严格MRP和改进的MRP
注意:MRP中用于BCCH的载频数应小于12 个。
MRP可释放出一些频率用于微峰窝。
必须采用跳频、功控、不连续发射等来降低干扰。
MRP应注意分配顺序,先分配BCCH再分配TCH。