GSM射频跳频与基带跳频

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从技术实现的角度而言,GSM中的跳频的实现分为基带跳频、射频跳频两种。

华为基站BTS同时支持两种方式,在基站系统设计中充分考虑到跳频在频率分集和干扰分集的作用,可以同时支持基带跳频和射频跳频这两种实现方式,并在网上获得了规模应用。从实际应用的情况来看,华为自主开发的跳频技术能够提高GSM系统的抗干扰、抗衰落性能,大大提高通话质量,增强紧密复用的组网能力,增加系统容量,具有很强的技术特色。

射频跳频实现的技术难点主要表现在如何实现宽频带内的快速变频和在快速变频的同时如何保证信号的高质量。快速变频与信号的高质量是相互矛盾的。在GSM系统中各个时隙之间的间隙只有二十几微秒,要实现射频跳频,系统必须在时隙之间二十几微秒的保护时间内快速地从一个频点切换到另一个频点。按照以前的技术,在实现快速跳频的同时必然会带来调制精度下降、接收灵敏度恶化、杂散增加以及阻塞性能下降等一系列负作用。华为的基站是怎样解决这个问题的呢?下面我们从对射频锁相环的分析入手加以说明。

锁相环的锁定时间主要由环路带宽决定,带宽越宽锁定时间越短。本振信号的质量主要由参考时钟(鉴相频率)、压控振荡器、环路带宽等因素决定,在环路带宽以内本振的相位噪声取决于参考时钟,在环路带宽以外主要取决于压控振荡器。要将最佳环路带宽变宽只有两条途径,一是降低压控振荡器的性能,这显然不可取;二是提高参考性能。由于GSM系统采用的是200kHz带宽,鉴相频率不可能太高,尤其对于DCS1800系统不可能太小,因此在GSM系统中很难提高环路带宽,即降低频率锁定时间。为了克服以上两个难点,华为公司通过采用一套特有的动态环路带宽及乒乓切换技术,可以很好地解决快速变频与信号质量之间的矛盾。

动态环路带宽技术:工作中环路带宽不是固定的,而是随着系统的需要而变,但系统处于不工作状态时,环路带宽保证变回最佳带宽,使输出信号最佳,保证系统的最佳性能。

乒乓切换技术:在电路上设计了两个完全相同的振荡器,通过开关对两个本振进行选择,当一个本振工作时,另外一个本振快速锁定到下一个需要的频点上,在两个时隙的中间通过开关切换到另一个本振电路。这样,避免了在时隙的开头和最后出现瞬时的系统性能恶化。

通过采用特有的动态环路带宽及乒乓切换技术后,实现了900MHz的25MHz带宽、1800MHz的75MHz带宽内的任意跳频,所有跳频指标均超过GSM协议要求。

基带跳频的技术难点在于如何实现信息数据的高速交换,满足217跳/秒的跳频速度及271kbits/s的数据传输速率。

考虑以无线接口时隙为基础进行数据的交换,交换方法可以是空分、时分、数据包交换。华为基站在设计中采用了先进的总线技术,以时隙交换为基础实现基带跳频,其具体的实现方法为:

每个发射机(TRX)调谐在固定频率,有一个固定的ID号。收发信机的编码器将下行信号编码,形成突发格式数据,编码器根据跳频算法计算本突发应调制的频道(即TRX号),加上有关功率控制等附加信息形成特定的数据包格式,收发信机的编码器在固定的时间(子时隙)内发出数据包。调制器对每个子时隙的数据包的TRX号进行检查,如和本TRX的ID号不同,则收下一子时隙;如相同,则将本子时隙的数据包接收下来,延时一时隙再发射到空间接口,实现了基带跳频。基带跳频对TRX的ID识别实时性要求非常高,在这一点上华为是采用ASIC技术来解决的,可实现高速、可靠的TRX-ID识别功能。

 

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