對跳頻技術容量解決方案的探索
2019-11-03 09:42:54
供稿：網(wǎng)友
近年來，隨著中國移動通信業(yè)務的飛速發(fā)展，移動無線頻率的資源越來越緊張。在一些城市，中國移動熱點地區(qū)話務量已超過800Erl/km2，且根據(jù)預測，三年內(nèi)（到2003年），當?shù)赜脩魯?shù)將增至目前的2.5倍；如采用現(xiàn)有話務模型，則到2003年，這些熱點地區(qū)話音話務量將達到2000erl/km2。這樣，中國移動除了增加頻率、保證業(yè)務的發(fā)展外，充分利用現(xiàn)有頻率、提高現(xiàn)有頻率的利用率成為各分公司的當務之急。
目前，GSM系統(tǒng)提高頻率利用率的方法主要有：MRP、緊密復用方式、IUO、DTX、室內(nèi)覆蓋、跳頻等等。這里，針對跳頻，談談其提高頻率利用率，解決容量問題的一些感受。
一、跳頻的基本原理
GSM系統(tǒng)支持基帶跳頻和射頻跳頻（SFH）?；鶐l是指多個發(fā)射機工作在各自固定頻點，在基帶上將不同信道的信號按跳頻序列切換到不同發(fā)射機上發(fā)送，實現(xiàn)跳頻。射頻跳頻指發(fā)射機的發(fā)射頻率按跳頻序列跳變?；鶐l簡單易實現(xiàn)，但受TRX數(shù)目限制，跳頻頻點較少。SFH可設置的跳頻頻點較為靈活，是目前各系統(tǒng)采用的主要跳頻方式。使用SFH有如下兩大優(yōu)勢。
1、頻率分集
頻率分集指其抗瑞利衰落的能力，由于不同載頻上的瑞利衰落有一定的不相關性（頻率差越大，相關性越?。?，這樣，分散在不同載頻上的burst不會受同一個瑞利衰落的影響，這對于靜止和低速移動的移動臺（MS）意義是很大的，據(jù)說可以提供約6.5dB的增益。而高速移動的MS，同一信道的兩個連接的burst在時間位置上的差異已足以使他們與瑞利變化不相關，即幾乎不會受同一次衰落的影響，此時慢速跳頻能夠提供的頻率分集增益很小。
在MS以較高速度移動條件下，小區(qū)配置的頻點數(shù)目對跳頻性能影響很小，相對沒有跳頻的情況，大約有1-2dB的頻率分集增益。在MS低速移動（TU3）時，因為頻率分集效果，配置頻點數(shù)目對系統(tǒng)性能影響顯著，每增加一倍的頻點大約可以在0.2-1dB增益，負荷率約可以提高10%左右。
2、干擾分集
干擾分集指其抑制其他同頻復用小區(qū)的干擾信號的能力，也就是提供跳頻，提供傳輸路徑上干擾的參差，改善了最惡劣條件情況下的干擾，使所有用戶能均衡地獲得較好的通信質(zhì)量，這對于有大量用戶的移動通信系統(tǒng)是十分重要的，特別是對于通過提高頻率復用率來增加通信容量是十分關鍵的。通常要提供干擾分集效果，跳頻頻點數(shù)目不應小于3。
SFH主要是提供頻率分集和干擾分集兩種效果，保證跳頻系統(tǒng)的增益，提高系統(tǒng)的容量。
二、SFH系統(tǒng)設計及規(guī)劃
1、SFH系統(tǒng)設計
對一組n個給定頻率，GSM允許構(gòu)成64xn種不同的跳頻序列。它們用三個參數(shù)來說明-MAIO（起跳頻點）可取組中頻率個數(shù)那么多值；HSN（跳頻序列號）可取64種不同的值；MA（跳頻頻點集）。
兩個擁有相同HSN值，但不同MAIO值的信道不會在同一突發(fā)脈沖時使用相同的頻率。相反，兩個使用相同頻率表，但不同HSN的信道，只對于突發(fā)脈沖的1/n有干擾，就好象序列是隨機選取的一樣。因此，HSN稱之為偽隨機序列號。
系統(tǒng)設計的幾個原則（以1x3跳頻系統(tǒng)為例）：
A.BCCH頻點不參與跳頻。
B.將no_bcch頻點分成ABC三組，則
(1)MA的分配：一個SITE的每個CELL均分配不同的MA，分別為ABC組，但每個SITE相同方向的CELL均一樣，如每個站的第一扇區(qū)均可為A組，以此實現(xiàn)1x3復用。
(2)MAIO（起跳頻點）的選擇：一個SITE的每個CELL選擇不同的起跳頻點。
(3)HSN（跳頻序列）的分配：一個SITE的每個CELL均分配給相同的HSN，而每個不同的SITE盡可能分配不同的HSN，復用模式為63x1。
此外，SFH跳頻還有一個參數(shù)：跳頻負載。是指某基站的跳頻載頻數(shù)與跳頻頻點數(shù)的比值，最大負載是指最大站型的負載。一般來說系統(tǒng)的最大跳頻負載不能大于50%。如系統(tǒng)最大站型為8/8/8，分配跳頻頻點數(shù)為51個，那么跳頻負載為(7x3)/51=41.2%。
2、SFH系統(tǒng)規(guī)劃
設共有頻點10MHz，不采用跳頻時頻率規(guī)劃如下：
BCCH的復用方式為4x3，業(yè)務信道的復用方式為3x3，10MHz共50個頻點，去掉1個保護頻點和12個BCCH頻點，則每小區(qū)可分得4個業(yè)務頻點（（37-1）/9），總共還剩一個頻點，即最大的配置為5+5+5。每小區(qū)可提供的信道數(shù)為37個（1BCCH+2SDCCH+37TCH）。
三、不同跳頻復用方式容量分析和比較
1、一般方式（1x3）跳頻容量分析
當采用射頻跳頻技術后，業(yè)務信道可采用1x3復用，當負荷為50%時，每小區(qū)可提供6個業(yè)務邏輯頻點，之所以稱之為邏輯頻點，是因為他們都是采用同樣12個跳頻集（（37-1）/3），只是HSN（跳頻序列號）和MAIO（移動分配指針偏移）不同，這樣同樣剩一個頻點，而最大配置變?yōu)榱?+7+7，可提供53個業(yè)務信道（1BCC2SDCCH+53TCH），提高了43%的容量。此時，90%以上的地區(qū)仍可達到9dB的C/I。
2、各種跳頻復用模式比較
目前實際采用的跳頻復用方式除1x3外，還有1x1跳頻復用和A+B跳頻復用模式等。
1x1跳頻是將所有no_bcch的頻點合為一組，所有站每個CELL的MA均一樣；MAIO的選擇同1x3模式；每個CELL盡可能分配不同的HSN值，可將HSN分為21x3組，實施21x3復用。
A+B的模式將no_bcch分成ABC三組，一個SITE的三個CELL的MA分別分配給A+B組，B+C組，A+C組，但每個SITE相同方向的CELL均分配給相同的MA；MAIO的選擇同1x3模式；HSN的分配原則同1x1模式一樣。
從三種方式的理論上來看，1x3的模式由于規(guī)劃成ABC三組，同站的不同CELL采用相同的跳頻序列算法，在每個跳頻時間段，同站的相鄰CELL不存在鄰頻的可能，而不同站的CELL由于參與跳頻的頻點較少，鄰頻或同頻的可能較大。因而1x3的模式對同站的CELL鄰頻干擾作了較好的處理，而不同站的CELL則可能干擾較大一點。1x1的模式將干擾完全平均化，同站或不同站的CELL均均存在鄰頻或同頻干擾，干擾是瞬間的。A+B的模式是1x3和1x1的折衷方案，它所做的只是對1x3的模式增加一組重疊的參與跳頻的頻點，再取不同的HSN值。
我們利用現(xiàn)網(wǎng)某一實際系統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來分析一下各種跳頻復用方式的性能（該系統(tǒng)原是1x3系統(tǒng)，8月1日調(diào)整為1x1，8月3日調(diào)整為A+B）。
從以上的統(tǒng)計看出，采用A+B和1x1模式的話務量比1x3模式略有所增長。采用A+B模式后，系統(tǒng)的話音質(zhì)量有了顯著的提高，這在一定程度上是提高了系統(tǒng)的容量，提高了頻率利用率。
通過以上分析，看到跳頻系統(tǒng)相比非跳頻系統(tǒng)，極大的提高了系統(tǒng)的網(wǎng)絡容量。其中，實施A+B方式后，系統(tǒng)的效果最好，可以作為我們今后工作的借鑒。
中國無線電管理
