跳频原理

1、跳频技术

跳频就是按照预先定义的跳频序列（FHS）随机地改变正在进行通信的信道所占用频率的技术。在同一个频道组内，各跳频序列应是正交的，各信道在跳频传输过程中不能被碰撞。

过去采用跳频技术是为了确保通信的秘密性和抗干扰性，它首先被用于军事通信，后来发现在移动通信中，电波传播多径效应引起的瑞利衰落与传输的发射频率有关，衰落空洞将因频率的不同发生在不同地点，如果在通话期间载波频率在几个频点上变化，则传送信息仅在短时间内受到衰落空洞的影响，尤其是处于多径环境中的漫速移动的移动台通过采用跳频技术，能大大改善移动台的通信质量，可达到频率分集的效果。此外，跳频还具有干扰分集的作用。由于跳频频道间的不相关性，分离了来自许多小区的同频干扰，可提高蜂房小区的容量。

跳频系统分为快跳频和慢跳频两种。慢跳频的跳频频率低于或等于调制符号速率，即在一个或几个调制符号周期内跳频一次；快跳频的跳频频率大于调制符号速率，即在一个调制符号周期内跳频一次以上。

1、GSM的跳频技术

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。

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，其原理图如图6.26所示。

TR X1

TR X2

TR X3

TR X4

图6.26 基带跳频原理

由上图可见，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6-27所示，其中，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。

图6.27基带跳频实施框图

为了实现基带跳频，如上图所示，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)。

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6-28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。

1

2

3

4

5

6

7

TR X 1TR X

2

图6.28 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，其结构见下图6-29，

A R X ATX

B

C C H /TC H -接收发射信接收信ATX

图6.29 单载频微蜂窝基站结构图

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。