GSM移动通信系统无线信道的性能分析 第7页
3．频率分集
这种分集技术在GSM中是通过跳频来实现的。
4．极化分集
指把两副接收天线的极化角度互成一定的角度，这样就可以获得较好的分集增益，并且可以把这种分集天线集成于一副天线内实现，这样对于一个扇区只需一副TX天线和一副RX天线丑Ⅱ可，若采用双工器，则只需一副收发合一的天线，但对天线要求较高。
第五章跳频技术
5.1跳频技术概述
随着网上业务量的不断增加和频率资源的紧张，频率复用日益紧密，如何减少干扰的影响显得愈加重要。抗干扰功能的实质是充分挖掘已有无线信道资源的频谱、时域和空间资源，典型的措施有：跳频、不连续发射(DTX)和功率控制等，同时跳频对降低快衰落的影响也有明显作用。
GSM系统的无线接口采用了慢速跳频(SFH)技术。慢速跳频与快速跳频(FFH)之间的区别在于：后者的频率变化快于调制频率。CSM系统在整个突发序列传输期间，传送频率保持不变，因此属于慢跳频。 跳频时，载波频率随着时间顺序受一个序到控制而跳变，这个序列就是跳频序列。一个跳频序列就是在给定的包含N个频点的频点集(MA)内，通过一定算法，由跳频序列号(HSN)、移动分配偏移(MAIO>和FN(帧号)惟一确定所有(NA)频点的一个排列。不同时隙(TN)上的N个信道l可以使用相同的跳频序列，同一小区相同时隙内的不同信道使用不同的移动分配偏移( MAIO)。
跳频方式按时域可分为帧跳频和时隙跳频；按实现方式可分为射频跳频和基带跳频。
•帧跳频：每个TDMA帧周期其跳频频点变换一次。这种方式下，每一个载频可以看做一个信道，在一个小区中帧跳频时BCCH所在的TRX载频上的TCH不能参与跳频，参与跳频的载频应有不同MAIO。帧跳频是时隙跳频的特例。
•时隙跳频：即每个TDMA帧的每个时隙频点变换一次。时隙跳频时BCCH所在的TRX中的TCH可以参加跳频，目前在基带跳频时实现。
•射频跳频：TRX的发射Tx和接收Rx都参与跳频。小区参与跳频频点数可以超过该小区内的TRX数目。
•基带跳频：每个发信机工作在固定的频率上，Tx不参与跳频，通过基带信号的切换来实现发射的跳频，因此小区跳频频点数不可能大于该小区的TRX数。
上述射频和基带跳频模式是针对基站而言的，而对于移动终端，因为每个终端只有一套载频单元，所以必然采用射频跳频。在GSM标准中采用慢跳频技术。每秒217跳，每跳周期为1200比特。GSM系统中的跳频分为基带跳频和射频跳频两种。
5.2基带跳频原理
1. 基带跳频的原理是将话音信号随着时间的变换使用不同频率发射机发射，
5-1基带跳频原理图
基带跳频中可供跳频的频率数N(hop)≦基站载频数N(TRX)。基带跳频适用于合路器采用空腔耦合器的基站，由于这种空腔耦合器的谐振腔无法快速改变发射频率，故基站无法靠改变载频频率的方法实现跳频。实施的方框图如图所示，中，收发信机负责无线信号的接收与发送，基带处理单元进行信道的处理。
5-2基带跳频实施框图
为了实现基带跳频，收发信机与基带处理单元之间的连接由路由转接器来控制，在用户通信过程中，要求无论移动台通信频率如何变化，负责处理用户链路的基带处理单元要保持不变，而基带跳频中所有收发信机的频率也不变。那么，怎样才能确保跳频实现呢？其实只要在路由转接器中根据预先设定的跳频方式来改变收发信机与基带处理单元之间的连接，就能保证该基带处理单元与用户之间的通信链路始终保持畅通。由此可见，由于频率变换的范围仅限于基站所拥有的收发信机的个数，故跳频的频率数N(hop)≦基站载频数N(TRX)。
5.3射频跳频原理
射频跳频是将话音信号用固定的发射机，由跳频序列控制，采用不同频率发射，原理图如图3所示。射频跳频为每个时隙内的用户均跳频（TRX1因为是BCCH信道所在的载频，故不跳频），可供跳频的频率数N(hop)不受基站载频数N(TRX)的限制，GSM规范规定每个小区最多可有64个频率供跳频。
5-3射频跳频原理图
射频跳频适用于合路器采用宽带耦合器的基站，由于这种宽带耦合器与发射器频率的变化无关，故在跳频时载频与手机根据预设的跳频序列同步改变频率，从而保证通信链路的畅通。为了满足频率变换的速率，这种基站的载频一般均采用双频率合成器的硬件结构实现，故射频跳频又称为合成器跳频。阿尔卡特的EVOLIUM系列基站即采用了这种技术。射频跳频技术有一个局限，由于载频会改变频率，故BCCH信道所在的载频不可跳频。对于单载频的微蜂窝基站来说，必须采用特殊方式来实现射频跳频。以阿尔卡特的单载频微蜂窝基站（1TRX）为例，
5-4阿尔卡特的单载频微蜂窝基站
因广播信道（BCCH）是由基站向手机单向发射，故增加了一个发射器作为BCCH发射器，以BCCH频率发射，通信信道则由一组双频率合成器（SYN）的收（RX）发（TX）设备实现射频跳频。
5.4基带跳频与射频跳频比较
基带跳频是通过腔体合成器来实现的。当采用基带跳频时，它的原理是在帧单元和载频单元之间加入了一个以时隙为基础的交换单元，通过把某个时隙的信号切换到相应的无线频率上来实现跳频，这种做法的特点是比较简单，而且费用也低。射频跳频是通过混合合成器来实现的。当采用射频跳频时，它是通过对其每个TRX的频率合成器进行控制，使其在每个时隙的基础上按照不同的方案进行跳频，相对复杂。对比基带跳频和射频跳频原理图，不难发现TRX1只能够在基带跳频实现跳频。而射频跳频的TRX1无法参与跳频，对BCCH频点要求相对较高。射频跳频的混合合成器会有3dB的衰耗，由于现在的GSM网络均使用宽带耦合系统，使得最终天线的输出功率并不会因之下降。基带跳频相对来说对天线输出功率影响相对较小。对于在同一地点时，不同频率的多径衰落是不同的。当采用了跳频技术后，慢移动手机将在不同的突发序列时经历不同的衰落，而不至于会长时间地停留在同一个频率的多径衰落的最低处。均衡器的差错校正算法可以减少这种衰落影响。在信号中断时间短于交织码的周期时，这种算法是非常有效的。
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