1、华为用户培训中心跳频原理和算法内容提要一跳频的定义二跳频的优点三跳频的实现四跳频的算法一跳频的定义在一个小区中 ,有 m个 TRX在一个小区中 有 个在一个小区中 有 个在一个小区中 有 个 这 m个 TRX使用由 n 个不同的频这 个 使用由 个不同的频这 个 使用由 个不同的频这 个 使用由 个不同的频点组成的频率集 MA=f1,f2,fn点组成的频率集点组成的频率集点组成的频率集 频点个数 n=TRX个数频点个数 个数频点个数 个数频点个数 个数m 每个 TRX不是固定在一个频点上每个 不是固定在一个频点上每个 不是固定在一个频点上每个 不是固定在一个频点上在一次通话过程中在一次通话过程
2、中在一次通话过程中在一次通话过程中 不是固定使用一个频点不是固定使用一个频点不是固定使用一个频点不是固定使用一个频点 通话的各个通话的各个通话的各个通话的各个时隙之间可以使用不同的频点时隙之间可以使用不同的频点时隙之间可以使用不同的频点时隙之间可以使用不同的频点手机和基站都可以跳频手机和基站都可以跳频手机和基站都可以跳频手机和基站都可以跳频 所选用的频率集合中所包含的频所选用的频率集合中所包含的频所选用的频率集合中所包含的频所选用的频率集合中所包含的频点是预先设定好的点是预先设定好的点是预先设定好的点是预先设定好的跳频的定义跳频示意图跳频示意图跳频示意图跳频示意图 一个使用 TS3时隙的话路跳
3、频图示一个使用 时隙的话路跳频图示一个使用 时隙的话路跳频图示一个使用 时隙的话路跳频图示c1c0c2012345670123410234567015672 34567c0c1c2d0e0RxTxRxMonitorTxDownlink (serving cell)Uplink (serving cell)Downlink (adjacent cells)二跳频的优点引入跳频的原因引入跳频的原因引入跳频的原因引入跳频的原因提高频率复用率提高频率复用率提高频率复用率提高频率复用率均化干扰均化干扰均化干扰均化干扰跳频的优点干扰的分类干扰的分类干扰的分类干扰的分类多径衰落多径衰落多径衰落多径衰落同频干
4、扰同频干扰同频干扰同频干扰邻频干扰邻频干扰邻频干扰邻频干扰跳频对以上的干扰有改善作用跳频对以上的干扰有改善作用跳频对以上的干扰有改善作用跳频对以上的干扰有改善作用跳频的优点频率分集频率分集频率分集频率分集多径衰落极点发生在半波长处多径衰落极点发生在半波长处多径衰落极点发生在半波长处多径衰落极点发生在半波长处 对于 900MHz约为对于 约为对于 约为对于 约为17cm 对于1 800MHz约为 8cm约为约为约为不同的频率其衰落极点不一样不同的频率其衰落极点不一样不同的频率其衰落极点不一样不同的频率其衰落极点不一样跳频避免通话长期位于衰落极点处跳频避免通话长期位于衰落极点处跳频避免通话长期位于
5、衰落极点处跳频避免通话长期位于衰落极点处跳频的优点BURSTi0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0B1f1Bn-1fn-1Bnfn频率分集示意图频率分集示意图频率分集示意图频率分集示意图跳频的优点虚线和细实线表示在两个频率上的接收电平虚线和细实线表示在两个频率上的接收电平虚线和细实线表示在两个频率上的接收电平虚线和细实线表示在两个频率上的接收电平粗实线表示跳频对这两个频率的接收效果的平滑作用粗实线表示跳频对这两个频率的接收效果的平滑作用粗实线表示跳频对这两个频率的接收效果的平滑作用粗实线表示跳频对这两个频率的接收效果的平滑作用跳频的优点均化干扰均化干扰均化干扰均化干扰干扰
6、源是固定和长期的干扰源是固定和长期的干扰源是固定和长期的干扰源是固定和长期的 跳频能够把长时间的连续跳频能够把长时间的连续跳频能够把长时间的连续跳频能够把长时间的连续干扰分散到各个不连续的时隙当中干扰分散到各个不连续的时隙当中干扰分散到各个不连续的时隙当中干扰分散到各个不连续的时隙当中GSM的交织和纠错编码技术保证个别时隙的损坏对通的交织和纠错编码技术保证个别时隙的损坏对通的交织和纠错编码技术保证个别时隙的损坏对通的交织和纠错编码技术保证个别时隙的损坏对通话质量的影响不大话质量的影响不大话质量的影响不大话质量的影响不大f1f1B1B2B3B4f1f2f3f4f1f2f3f4均化干扰示意图均化干
7、扰示意图均化干扰示意图均化干扰示意图跳频的优点跳频的优点频率分集的增益取决于频率分集的增益取决于频率分集的增益取决于频率分集的增益取决于传播环境传播环境传播环境传播环境移动台速度移动台速度移动台速度移动台速度跳频序列的频率数目跳频序列的频率数目跳频序列的频率数目跳频序列的频率数目频率间的相关性频率间的相关性频率间的相关性频率间的相关性频率分集的增益最大值不超过频率分集的增益最大值不超过频率分集的增益最大值不超过频率分集的增益最大值不超过 dB当移动台速度很快时当移动台速度很快时当移动台速度很快时当移动台速度很快时 跳频的频率分集对增益只跳频的频率分集对增益只跳频的频率分集对增益只跳频的频率分集
8、对增益只有较小的改善有较小的改善有较小的改善有较小的改善跳频的优点为什么当移动台速度很快时为什么当移动台速度很快时为什么当移动台速度很快时为什么当移动台速度很快时跳频的频率分跳频的频率分跳频的频率分跳频的频率分集对增益只有较小的改善集对增益只有较小的改善集对增益只有较小的改善集对增益只有较小的改善跳频的优点为什么当移动台速度很快时为什么当移动台速度很快时为什么当移动台速度很快时为什么当移动台速度很快时 跳频的频率分集对跳频的频率分集对跳频的频率分集对跳频的频率分集对增益只有较小的改善增益只有较小的改善增益只有较小的改善增益只有较小的改善回答回答回答回答 移动台的快速移动移动台的快速移动移动台的
9、快速移动移动台的快速移动 已经使得电磁传播的已经使得电磁传播的已经使得电磁传播的已经使得电磁传播的环境发生了改变环境发生了改变环境发生了改变环境发生了改变 对各个突发脉冲而言对各个突发脉冲而言对各个突发脉冲而言对各个突发脉冲而言 其无线其无线其无线其无线环境已经不相同环境已经不相同环境已经不相同环境已经不相同 起到了分集接收的作用起到了分集接收的作用起到了分集接收的作用起到了分集接收的作用 所以所以所以所以此时再加上跳频此时再加上跳频此时再加上跳频此时再加上跳频 作用已不大作用已不大作用已不大作用已不大跳频的优点频率分集对增益的影响频率分集对增益的影响频率分集对增益的影响频率分集对增益的影响移
10、动通讯的电磁波由直达波分量和散射波分量组成移动通讯的电磁波由直达波分量和散射波分量组成移动通讯的电磁波由直达波分量和散射波分量组成移动通讯的电磁波由直达波分量和散射波分量组成 当当当当直达波成分占主要地位时直达波成分占主要地位时直达波成分占主要地位时直达波成分占主要地位时 跳频的频率分集作用不明跳频的频率分集作用不明跳频的频率分集作用不明跳频的频率分集作用不明显显显显 其增益大约在其增益大约在其增益大约在其增益大约在 dB之间之间之间之间反之反之反之反之 当散射波分量占主要地位时当散射波分量占主要地位时当散射波分量占主要地位时当散射波分量占主要地位时 跳频的频率分集增跳频的频率分集增跳频的频率
11、分集增跳频的频率分集增益显著益显著益显著益显著 大约在大约在大约在大约在 dB之间之间之间之间对于一个传播环境对于一个传播环境对于一个传播环境对于一个传播环境 移动台速度及频率间隔均满足使跳移动台速度及频率间隔均满足使跳移动台速度及频率间隔均满足使跳移动台速度及频率间隔均满足使跳频频率分集增益最大的典型环境频频率分集增益最大的典型环境频频率分集增益最大的典型环境频频率分集增益最大的典型环境3个频率个频率个频率个频率 跳频最大可达 3.3 dB跳频最大可达跳频最大可达跳频最大可达4个频率个频率个频率个频率 跳频最大可达 4 dB跳频最大可达跳频最大可达跳频最大可达9个频率个频率个频率个频率 跳频
12、其频率分集增益不超过 5.5dB跳频其频率分集增益不超过跳频其频率分集增益不超过跳频其频率分集增益不超过最大的频率分集增益不超过 6 dB.最大的频率分集增益不超过最大的频率分集增益不超过最大的频率分集增益不超过跳频的优点跳频的均化干扰能力取决于跳频的均化干扰能力取决于跳频的均化干扰能力取决于跳频的均化干扰能力取决于干扰的分布形式干扰的分布形式干扰的分布形式干扰的分布形式跳频序列的频率数目跳频序列的频率数目跳频序列的频率数目跳频序列的频率数目频率间的相关性频率间的相关性频率间的相关性频率间的相关性对于窄带干扰对于窄带干扰对于窄带干扰对于窄带干扰 干扰分集作用明显干扰分集作用明显干扰分集作用明显
13、干扰分集作用明显 对于宽带干对于宽带干对于宽带干对于宽带干扰则不起明显作用扰则不起明显作用扰则不起明显作用扰则不起明显作用跳频的优点跳频的均化干扰对增益的影响跳频的均化干扰对增益的影响跳频的均化干扰对增益的影响跳频的均化干扰对增益的影响经过测试经过测试经过测试经过测试 当干扰呈窄带分布时当干扰呈窄带分布时当干扰呈窄带分布时当干扰呈窄带分布时 跳频频跳频频跳频频跳频频率数目为率数目为率数目为率数目为 时对受干扰频点的干时对受干扰频点的干时对受干扰频点的干时对受干扰频点的干扰分集增益分别为 3.2dB扰分集增益分别为扰分集增益分别为扰分集增益分别为 4.6dB 5.5dB由于干扰分集作用主要表现在
14、对干扰的平由于干扰分集作用主要表现在对干扰的平由于干扰分集作用主要表现在对干扰的平由于干扰分集作用主要表现在对干扰的平均上均上均上均上 因此因此因此因此 对于单个频点的干扰分集增对于单个频点的干扰分集增对于单个频点的干扰分集增对于单个频点的干扰分集增益没有上限益没有上限益没有上限益没有上限 而总的干扰分集增益为而总的干扰分集增益为而总的干扰分集增益为而总的干扰分集增益为跳频的优点从运营商的角度总结跳频的优点从运营商的角度总结跳频的优点从运营商的角度总结跳频的优点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降低频率规划对系统干扰门限的要求降低频率规划对系统干扰门限的要求降低频率规
15、划对系统干扰门限的要求 带来更带来更带来更带来更紧密的频率复用和更大的系统容量紧密的频率复用和更大的系统容量紧密的频率复用和更大的系统容量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带来更可预见和可靠的无线传播环境带来更可预见和可靠的无线传播环境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给手机用户以更均匀给手机用户以更均匀给手机用户以更均匀 平滑的通话质量感受平滑的通话质量感受平滑的通话质量感受平滑的通话质量感受三跳频的实现从载波改变的速率分为从载波改变的速率分为从载波改变的速率分为从载波改变的速率分为快跳频快跳频快跳频快跳频 载波改变速率快于波特率载波改变速率快于波
16、特率载波改变速率快于波特率载波改变速率快于波特率慢跳频慢跳频慢跳频慢跳频 载波改变速率慢于波特率载波改变速率慢于波特率载波改变速率慢于波特率载波改变速率慢于波特率 应用于 GSM应用于应用于应用于从实现方式分为从实现方式分为从实现方式分为从实现方式分为基带跳频基带跳频基带跳频基带跳频 每个载频单元的频率不变每个载频单元的频率不变每个载频单元的频率不变每个载频单元的频率不变 而是基而是基而是基而是基带单元和载频单元的连接方式在发生改变带单元和载频单元的连接方式在发生改变带单元和载频单元的连接方式在发生改变带单元和载频单元的连接方式在发生改变射频跳频射频跳频射频跳频射频跳频 基带单元和载频单元的连
17、接方式是基带单元和载频单元的连接方式是基带单元和载频单元的连接方式是基带单元和载频单元的连接方式是固定的固定的固定的固定的 载频单元的频率在改变载频单元的频率在改变载频单元的频率在改变载频单元的频率在改变跳频的实现F1F2 FNCFPUCONTROL LOGIC基带跳频BB-FH跳频的实现fnCombinerFPU射频跳频RF-FH跳频的实现比较基带跳频射频跳频载频单元的频率不变变载频板和基带板的连接变不变可跳频点数受限于载频单元数无此限制合成器窄带宽带基带跳频和射频跳频的比较基带跳频和射频跳频的比较基带跳频和射频跳频的比较基带跳频和射频跳频的比较提问. 手机进行的是射频跳频手机进行的是射频跳
18、频手机进行的是射频跳频手机进行的是射频跳频 还是基带跳频还是基带跳频还是基带跳频还是基带跳频. 基站进行的是射频跳频基站进行的是射频跳频基站进行的是射频跳频基站进行的是射频跳频 还是基带跳频还是基带跳频还是基带跳频还是基带跳频. 广播信道 BCCH能否进行跳频广播信道 能否进行跳频广播信道 能否进行跳频广播信道 能否进行跳频. SDCCH信道能否进行跳频信道能否进行跳频信道能否进行跳频信道能否进行跳频. TCH信道能否进行跳频信道能否进行跳频信道能否进行跳频信道能否进行跳频答案手机只能进行射频跳频手机只能进行射频跳频手机只能进行射频跳频手机只能进行射频跳频 因为只有一套载频因为只有一套载频因为
19、只有一套载频因为只有一套载频单元单元单元单元基站则射频跳频和基带跳频两者都可以基站则射频跳频和基带跳频两者都可以基站则射频跳频和基带跳频两者都可以基站则射频跳频和基带跳频两者都可以在 BCCH载频的 TS0在 载频的在 载频的在 载频的 即广播信道上即广播信道上即广播信道上即广播信道上 不跳频不跳频不跳频不跳频在其余的 SDCCH或 TCH信道上在其余的 或 信道上在其余的 或 信道上在其余的 或 信道上 可进行跳频可进行跳频可进行跳频可进行跳频四跳频算法跳频算法在 GSM0502协议中描述跳频算法在 协议中描述跳频算法在 协议中描述跳频算法在 协议中描述跳频算法的作用跳频算法的作用跳频算法的
20、作用跳频算法的作用已知的 4个参数已知的 个参数已知的 个参数已知的 个参数频率集 MA = f1, f2,.,fN频率集频率集频率集 1=N=64帧号 Frame Number (FN)帧号帧号帧号 取值范围取值范围取值范围取值范围 0 51*26*2048 - 1跳频序列号 Hopping Sequence Number (HSN)跳频序列号跳频序列号跳频序列号0=HSN=63跳频序列偏移量 MA Index Offset ( MAIO )跳频序列偏移量跳频序列偏移量跳频序列偏移量0=MAIO=N-1 待求参数 MAI待求参数待求参数待求参数每个信道的跳频序列索引 MAI每个信道的跳频序列
21、索引每个信道的跳频序列索引每个信道的跳频序列索引 MA Index 也就是决定也就是决定也就是决定也就是决定小区中的每个信道如何在 MA中选择跳频频点小区中的每个信道如何在 中选择跳频频点小区中的每个信道如何在 中选择跳频频点小区中的每个信道如何在 中选择跳频频点跳频算法如何实现 N个频点在 m个 TRX的分配 如何实现 个频点在 个 的分配如何实现 个频点在 个 的分配如何实现 个频点在 个 的分配 HSN如何保证同一小区内的 m个 TRX分配到不同频点如何保证同一小区内的 个 分配到不同频点如何保证同一小区内的 个 分配到不同频点如何保证同一小区内的 个 分配到不同频点 MAIO如何保证不
22、同时隙的分配都会改变如何保证不同时隙的分配都会改变如何保证不同时隙的分配都会改变如何保证不同时隙的分配都会改变 FNTRX1TRX2TRXmMA = f1, f2, f3, . fN 跳频算法跳频算法的参数描述跳频算法的参数描述跳频算法的参数描述跳频算法的参数描述HSN决定了不同的随机序列决定了不同的随机序列决定了不同的随机序列决定了不同的随机序列 一个小区对应一个 HSN一个小区对应一个一个小区对应一个一个小区对应一个MAIO保证同一小区内的 m个 TRX分配到不同频点保证同一小区内的 个 分配到不同频点保证同一小区内的 个 分配到不同频点保证同一小区内的 个 分配到不同频点 一个一个一个一
23、个TRX对应一个 MAIO对应一个对应一个对应一个FN选得很大选得很大选得很大选得很大 也是为了产生随机序列的需要也是为了产生随机序列的需要也是为了产生随机序列的需要也是为了产生随机序列的需要跳频算法 MAI = Rand ( MA , HSN, MAIO, FN ) 跳频算法跳频算法跳频算法跳频算法若若若若HSN = 0 (循环跳频循环跳频循环跳频循环跳频) MAI, = 整数(0 N-1)MAI = (FN + MAIO) 模N若若若若HSN0 (随机跳频 随机跳频随机跳频随机跳频 M, 整数(0 152)M = T2 + RNTABLE(HSN xor T1R) + T3)S, 整数 0
24、 N-1)M = M 模(2 NBIN)T = T3模(2 NBIN)若M N 则S = M若MN则S = (M+T)模NMAI整数(0 N-1) : MAI = (S + MAIO) 模N算法的中间变量的含义 T1 = FN / 1326; T2 = (FN % 26) T3 = (FN % 51) T1R = (T1 % 64) NBIN = Interger(Log2(N) +1 ); RNTABLE: 114个整数表个整数表个整数表个整数表,定义如下定义如下定义如下定义如下:地址 内容000.009: 48, 98, 63, 1, 36, 95, 78, 102, 94, 73,010
25、.019: 0, 64, 25, 81, 76, 59, 124, 23, 104, 100,020.029: 101, 47, 118, 85, 18, 56, 96, 86, 54, 2,030.039: 80, 34, 127, 13, 6, 89, 57, 103, 12, 74,040.049: 55, 111, 75, 38, 109, 71, 112, 29, 11, 88,050.059: 87, 19, 3, 68, 110, 26, 33, 31, 8, 45,060.069: 82, 58, 40, 107, 32, 5, 106,92, 62, 67,070.079:
26、77, 108, 122, 37, 60, 66, 121, 42, 51, 126,080.089: 117, 114, 4, 90, 43, 52, 53, 113, 120, 72,090.099: 16, 49, 7, 79, 119, 61, 22, 84, 9, 97,100.109: 91, 15, 21, 24, 46, 39, 93, 105, 65, 70,110.113: 125, 99, 17, 123,跳频算法跳频算法跳频算法随机性的体现跳频算法随机性的体现跳频算法随机性的体现跳频算法随机性的体现在一个有 N个跳频频点的小区中在一个有 个跳频频点的小区中在一个有 个跳
27、频频点的小区中在一个有 个跳频频点的小区中 在任一时刻在任一时刻在任一时刻在任一时刻 一个 TRX处于一个 处于一个 处于一个 处于MA集合中的一个特定频点的概率是1 /N 这说明这说明这说明这说明 对于任一对于任一对于任一对于任一个 TRX个个个 跳频算法所产生的随机序列的分布函数是均匀分跳频算法所产生的随机序列的分布函数是均匀分跳频算法所产生的随机序列的分布函数是均匀分跳频算法所产生的随机序列的分布函数是均匀分布布布布MAIO保证了同一时刻小区内的不同 TRX不会同频保证了同一时刻小区内的不同 不会同频保证了同一时刻小区内的不同 不会同频保证了同一时刻小区内的不同 不会同频HSN不同或 F
28、N不同不同或 不同不同或 不同不同或 不同 都会产生不同的随机序列都会产生不同的随机序列都会产生不同的随机序列都会产生不同的随机序列 其相关性经其相关性经其相关性经其相关性经过计算过计算过计算过计算 可以认为是 0可以认为是可以认为是可以认为是只有在 HSN和 FN都相同的情况下只有在 和 都相同的情况下只有在 和 都相同的情况下只有在 和 都相同的情况下 才会产生完全相同的随机才会产生完全相同的随机才会产生完全相同的随机才会产生完全相同的随机序列序列序列序列 FN是从 BTS主机柜的 MCK板的上电开始记数的是从 主机柜的 板的上电开始记数的是从 主机柜的 板的上电开始记数的是从 主机柜的 板的上电开始记数的 因此因此因此因此在一个站点中在一个站点中在一个站点中在一个站点中 FN的记数是相同的的记数是相同的的记数是相同的的记数是相同的 所以所以所以所以 若同一站点各个若同一站点各个若同一站点各个若同一站点各个小区之间存在有邻频小区之间存在有邻频小区之间存在有邻频小区之间存在有邻频 那么小区的 HSN不能相同那么小区的 不能相同那么小区的 不能相同那么小区的 不能相同
