《電子技術應用》
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GSM射頻與基帶跳頻技術
摘要: 從技術實現(xiàn)的角度而言,GSM中的跳頻的實現(xiàn)分為基帶跳頻、射頻跳頻兩種。
Abstract:
Key words :

       從技術實現(xiàn)的角度而言,GSM" title="GSM">GSM中的跳頻" title="跳頻">跳頻的實現(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)方式,并在網(wǎng)上獲得了規(guī)模應用。從實際應用的情況來看,華為自主開發(fā)的跳頻技術能夠提高GSM系統(tǒng)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(wǎng)能力,增加系統(tǒng)容量,具有很強的技術特色。 

  射頻跳頻實現(xiàn)的技術難點主要表現(xiàn)在如何實現(xiàn)寬頻帶內(nèi)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(tǒng)中各個時隙之間的間隙只有二十幾微秒,要實現(xiàn)射頻跳頻,系統(tǒng)必須在時隙之間二十幾微秒的保護時間內(nèi)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(xiàn)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(huán)的分析入手加以說明。

     鎖相環(huán)的鎖定時間主要由環(huán)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(huán)路帶寬等因素決定,在環(huán)路帶寬以內(nèi)本振的相位噪聲取決于參考時鐘,在環(huán)路帶寬以外主要取決于壓控振蕩器。要將最佳環(huán)路帶寬變寬只有兩條途徑,一是降低壓控振蕩器的性能,這顯然不可取;二是提高參考性能。由于GSM系統(tǒng)采用的是200kHz帶寬,鑒相頻率不可能太高,尤其對于DCS1800系統(tǒng)不可能太小,因此在GSM系統(tǒng)中很難提高環(huán)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(tài)環(huán)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(tài)環(huán)路帶寬技術:工作中環(huán)路帶寬不是固定的,而是隨著系統(tǒng)的需要而變,但系統(tǒng)處于不工作狀態(tài)時,環(huán)路帶寬保證變回最佳帶寬,使輸出信號最佳,保證系統(tǒng)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(xiàn)瞬時的系統(tǒng)性能惡化。

  通過采用特有的動態(tài)環(huán)路帶寬及乒乓切換技術后,實現(xiàn)了900MHz的25MHz帶寬、1800MHz的75MHz帶寬內(nèi)的任意跳頻,所有跳頻指標均超過GSM協(xié)議要求。

  基帶跳頻的技術難點在于如何實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的高速交換,滿足217跳/秒的跳頻速度及271kbits/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。

  考慮以無線接口時隙為基礎進行數(shù)據(jù)的交換,交換方法可以是空分、時分、數(shù)據(jù)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(xiàn)基帶跳頻,其具體的實現(xiàn)方法為:

  每個發(fā)射機(TRX)調諧在固定頻率,有一個固定的ID號。收發(fā)信機的編碼器將下行信號編碼,形成突發(fā)格式數(shù)據(jù),編碼器根據(jù)跳頻算法計算本突發(fā)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(shù)據(jù)包格式,收發(fā)信機的編碼器在固定的時間(子時隙)內(nèi)發(fā)出數(shù)據(jù)包。調制器對每個子時隙的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)包接收下來,延時一時隙再發(fā)射到空間接口,實現(xiàn)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(xiàn)高速、可靠的TRX-ID識別功能。

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