陆 恒（上海移动通信公司）
１ 跳频的基本概念
综合跳频和基带跳频是GSM规范引入的两种跳频技术，两者本质相同，只是实现跳频的技术方法不同，两者都可提高网络性能。
基带跳频即BTS-CU在固定频点发送信号。在帧单元和载频单元之间加入一个以时隙为基础的交换单元（internal switch）,把某个时隙的信号切换到CU上实现，即轮换占用基站的BTS-CU和BTS-FU（frame unit）,实现基带跳频功能。基带跳频支持的最大跳频频点数等于配置的载频数。
综合跳频是对每个CU（BTS载频单元TRX）进行控制,使其在不同的时隙按预选的跳频序列进行跳频,即BTS-CU在时隙之间从一个频点切换到另一个频点，因此分配给参加跳频的频点数量可以大于该小区的实际配置载频数。
蜂窝无线网络系统除边缘地区外都是干扰受限的，为了保证网络质量，网络的C / I必须在限定值以上。网络干扰主要是由多径效应引起的信号衰落及同/邻频干扰。使用跳频可有效提高网络性能。
跳频通过频率分集减小多径衰落的影响。多径效应是由于无线信号通过不同的传播路径，到达接收端时不同的信号合成，导致信号的随机深度衰落，影响通信质量。这种衰落与地理环境及使用频率密切相关。通过跳频可有效提高抗多径衰落的能力。模拟测试表明，频率分集增益随跳频组中的频率增加而增加，按顺序跳频的增益大于随机跳频。当跳频组内频率从小变大（8载频）时的边界增益最大。
跳频可以平均由同/邻频引起的干扰。跳频增益与参与跳频的频点数有关，随机跳频增益大于按顺序跳频。由于GSM编码的特点，系统的C / I有一个门限值，当C / I大于门限值时，系统性能急剧下降。只有设计良好并经过充分优化的网络，才能通过跳频改善网络质量。当网络的平均C / I低于GSM允许的门限时，采用跳频只会使网络性能恶化。
网络采用跳频后，会引起网络性能下降，但可提高整体通话质量。导致网络性能下降的原因是脉冲碰撞。GSM话音编码采用卷积码，每个TDMA帧中即使有2~3个脉冲发生碰撞，话音解码仍可顺利进行，不影响通话质量，因此网络使用跳频后，评估网络通话质量应使用FER（帧丢失率），而不是BER（误码率）。
２ 综合跳频特点
综合跳频能使参与跳频的频点数突破基站配置的载频数，这表明可以在一个很大的频点集合内跳频，因此在网络使用综合跳频前，必须使网络设备满足综合跳频的需求。首先，综合跳频必须使用HICOM（混合型合路器）或不使用合路器，过滤式合路器不支持综合跳频。HICOM要求网络必须提供额外的路径损耗余量（每一级HICOM增加3dB耦合损耗）。为综合跳频而更换合路器类型，将减小基站的覆盖范围，降低系统覆盖电平。如果网络使用选频直放站，采用综合跳频后应替换为宽带直放站，选频直放站无法满足综合跳频的带宽要求。
引入综合跳频时，通常使用1 / 1综合跳频或1 / 3综合跳频。1 / 1综合跳频是将所有参与跳频的频点设置为1个跳频组，所有基站使用同一个跳频组，该技术可以在三小区基站系统中无缝容纳全向基站。1 / 3综合跳频是将所有参与跳频的频点设置为3个跳频组，三小区基站的各个小区使用不同的跳频组，该模式非常适合三小区的基站系统。在使用1 / 1跳频的网络中，基站各小区间必须相互同步，避免碰撞。对于不同步的基站系统，1 / 3跳频是最紧密的复用方式。
使用综合跳频后，网络频率复用紧密度可用RF Load指标评估。
RF Load=N（TRX） / M（HOPPING CHANNEL）
式中：N（TRX）表示平均载频配置数；M（HOPPING CHANNEL）表示参与跳频的频点数。
1 / 1综合跳频的极限RF Load为16.6%，理论上应为10%左右。1 / 3综合跳频的极限RF Load为50%，理论上应为20% ~ 40%。因为网络质量与网络结构密切相关，所以实际网络中的RF Load因网络不同而不同。
在使用综合跳频的网络中，引入软容量概念。当干扰电平超出可接受范围时，系统会产生高掉话率或话音帧丢失，发生软阻塞，这时的网络容量为软容量。系统配置的载频数所决定的容量为网络硬容量。在使用基带跳频或不跳频的网络中，网络所能配置的最大载频数取决于能使用的频率宽度和站址条件，这时网络的软硬容量一致。对于使用综合跳频的网络，硬容量一般大于软容量，但由于网络中各个小区不可能同时出现话务高峰，可提高某个小区的容量限制。如果所有小区同时出现话务高峰，网络容量将受软容量限制。结合使用DTX（不连续发射）、功率控制等技术，可有效减小基站间的相互干扰，有效提高网络质量和容量。
３ 各设备供应商的技术特点
虽然综合跳频是GSM规范引入的跳频方式，但各设备供应商在实现时仍有不同，如综合跳频使用跳频的最大频率数受不同厂商设备的限制，爱立信设备最多支持16个频点跳频，阿尔卡特设备可使用64个频点跳频。各设备供应商结合自身设备的特点，推广各自基于综合跳频的特有技术。
阿尔卡特建议综合跳频与同心圆技术结合使用，即在内圆和外圆分别使用综合跳频技术。同心圆技术将同一基站的载频分为内圆和外圆，通过判断手机通话点的接收场强，决定使用内圆或外圆的频点。当接收场强大于预设门限值时，使用内圆频点，反之用外圆频点。为了保证使用内圆频点的手机都处于离基站非常近且信号很强的区域，可以在进行内圆频率规划时，使用更紧密的复用系数，保证良好的通话质量，结合综合跳频，可有效获得跳频增益。
但该技术无法克服同心圆技术的缺点。由于内外圆间话务平衡必须通过切换实现，手机在基站覆盖区域内移动时也会引起内外圆间切换，所以使用同心圆技术会大大增加切换量，增加系统负荷，增加的切换量使切换掉话率增大，降低网络质量。由于内外圆间切换的依据是接收电平，这导致内圆话务量低于外圆话务量，一般内圆话务量只能达到外圆的70%。综合跳频带来的网络质量（BER）下降将进一步增加切换量。
诺基亚一直在推广智能跳频技术，它是结合IUO技术的跳频技术。IUO技术将同一基站的载频分为超级层和普通层。通过测量一些评估基站的信号强度，模拟手机通话点的C / I值，当C / I值小于门限值时，使用普通层频点，当C / I值较好时，使用超级层频点。普通层使用一般的频率规划技术，超级层使用更紧密的复用系数，达到提高网络整体复用系数的目的。
智能跳频技术分别在超级层及普通层使用综合跳频技术，由于综合跳频可使参与跳频的频点数大于实际配置的载频数，在载频配置较小的情况下，仍可获得较大的跳频增益，还可平均同/邻频干扰，理论上可使超级层在小配置紧密复用的情况下，获得很好的跳频增益，但在使用时，由于以下问题影响了实际效果：
（1）智能跳频（IUO技术）通过测量一些评估基站的信号强度，模拟该点的C / I值，它必须在切换表中添加一些评估频点，使手机能上报该点评估基站的信号强度。切换表中的切换小区数是受限的（最多32个），使用中添加评估频点会受到限制。
（2）手机在一个FACCH复帧（104TDMA帧）中对切换表中的各个频点测量接收电平，取平均值后，上报最强的6个频点的接收场强及小区识别色码（BSIC）。若切换表中的频点过多，将影响测量的准确性。当切换表中只有10个频点时，每个测量值为10次测量值的平均；有20个频点时，为5次测量值的平均值；有32个频点时，只是3次测量值的平均值。增加评估频点会影响切换频点测量值的准确性，影响切换效果。
（3）最主要的原因是在双频网络条件下，特别是在大城市环境下，基站间距非常小，多重覆盖普遍，评估频点的场强往往不能进入该地点的前6强信号，手机无法上报评估频点的场强值。这时智能跳频（IUO技术）将失去判断使用超级层还是普通层的依据，IUO技术退化为普通的同心圆技术。
由于爱立信设备最多支持16个频点跳频，而不是GSM规范规定的64个频点跳频，导致爱立信设备在使用综合跳频时受到很大限制。1 / 1复用综合跳频在实际网络中的优点（特别是可以在三小区基站系统中无缝容纳全向基站）使人们希望能在爱立信系统中使用1 / 1复用综合跳频，这时可将跳频频率组分成较小的频率组，每组仍使用1 / 1复用模式，即用传统的频率规划技术分配每个载频所用的频率，但这时分配的是各个跳频频率组而不是具体频点，这样通过简单的频率规划手段就可获得1 / 1复用综合跳频的干扰分集效果。
综合跳频能提高网络质量的原因是能提供频率分集增益及平均系统内的同/邻频干扰，它可以与其它提高网络质量的技术共同使用，并提供跳频增益。它可以同其它技术混合使用，但并不能克服其它技术的缺陷。综合跳频的作用是将干扰平均，通过GSM卷积码，保证足够高的通话质量，而不是提高系统的C / I值。在一个设计良好并经过充分优化的网络中使用综合跳频，将进一步提高网络质量，但在相反条件下使用则可能会使网络质量恶化。
摘自《电信快报》2002.1
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