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GSM射頻與基帶跳頻技術
摘要: 從技術實現的角度而言,GSM中的跳頻的實現分為基帶跳頻、射頻跳頻兩種。
Abstract:
Key words :

       從技術實現的角度而言,GSM" title="GSM">GSM中的跳頻" title="跳頻">跳頻的實現分為基帶" title="基帶">基帶跳頻、射頻" title="射頻">射頻跳頻兩種。

  華為基站BTS同時支持兩種方式,在基站系統設計中充分考慮到跳頻在頻率分集和干擾分集的作用,可以同時支持基帶跳頻和射頻跳頻這兩種實現方式,并在網上獲得了規模應用。從實際應用的情況來看,華為自主開發的跳頻技術能夠提高GSM系統的抗干擾、抗衰落性能,大大提高通話質量,增強緊密復用的組網能力,增加系統容量,具有很強的技術特色。 

  射頻跳頻實現的技術難點主要表現在如何實現寬頻帶內的快速變頻和在快速變頻的同時如何保證信號的高質量。快速變頻與信號的高質量是相互矛盾的。在GSM 系統中各個時隙之間的間隙只有二十幾微秒,要實現射頻跳頻,系統必須在時隙之間二十幾微秒的保護時間內快速地從一個頻點切換到另一個頻點。按照以前的技術,在實現快速跳頻的同時必然會帶來調制精度下降、接收靈敏度惡化、雜散增加以及阻塞性能下降等一系列負作用。華為的基站是怎樣解決這個問題的呢?下面我們從對射頻鎖相環的分析入手加以說明。

     鎖相環的鎖定時間主要由環路帶寬決定,帶寬越寬鎖定時間越短。本振信號的質量主要由參考時鐘(鑒相頻率)、壓控振蕩器、環路帶寬等因素決定,在環路帶寬以內本振的相位噪聲取決于參考時鐘,在環路帶寬以外主要取決于壓控振蕩器。要將最佳環路帶寬變寬只有兩條途徑,一是降低壓控振蕩器的性能,這顯然不可?。欢翘岣邊⒖夹阅?。由于GSM系統采用的是200kHz帶寬,鑒相頻率不可能太高,尤其對于DCS1800系統不可能太小,因此在GSM系統中很難提高環路帶寬,即降低頻率鎖定時間。為了克服以上兩個難點,華為公司通過采用一套特有的動態環路帶寬及乒乓切換技術,可以很好地解決快速變頻與信號質量之間的矛盾。

  動態環路帶寬技術:工作中環路帶寬不是固定的,而是隨著系統的需要而變,但系統處于不工作狀態時,環路帶寬保證變回最佳帶寬,使輸出信號最佳,保證系統的最佳性能。

  乒乓切換技術:在電路上設計了兩個完全相同的振蕩器,通過開關對兩個本振進行選擇,當一個本振工作時,另外一個本振快速鎖定到下一個需要的頻點上,在兩個時隙的中間通過開關切換到另一個本振電路。這樣,避免了在時隙的開頭和最后出現瞬時的系統性能惡化。

  通過采用特有的動態環路帶寬及乒乓切換技術后,實現了900MHz的25MHz帶寬、1800MHz的75MHz帶寬內的任意跳頻,所有跳頻指標均超過GSM協議要求。

  基帶跳頻的技術難點在于如何實現信息數據的高速交換,滿足217跳/秒的跳頻速度及271kbits/s的數據傳輸速率。

  考慮以無線接口時隙為基礎進行數據的交換,交換方法可以是空分、時分、數據包交換。華為基站在設計中采用了先進的總線技術,以時隙交換為基礎實現基帶跳頻,其具體的實現方法為:

  每個發射機(TRX)調諧在固定頻率,有一個固定的ID號。收發信機的編碼器將下行信號編碼,形成突發格式數據,編碼器根據跳頻算法計算本突發應調制的頻道(即TRX號),加上有關功率控制等附加信息形成特定的數據包格式,收發信機的編碼器在固定的時間(子時隙)內發出數據包。調制器對每個子時隙的數據包的TRX號進行檢查,如和本TRX的ID號不同,則收下一子時隙;如相同,則將本子時隙的數據包接收下來,延時一時隙再發射到空間接口,實現了基帶跳頻。基帶跳頻對TRX的ID識別實時性要求非常高,在這一點上華為是采用ASIC技術來解決的,可實現高速、可靠的TRX-ID識別功能。

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