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最小跳频数

什么是最小跳频数

最小跳频数是指检测跳频并且测得的最小频率值。

跳频的介绍

跳频定义

跳频(Frequency Hopping)是指载波频率在一定宽度的频带范围内按某种图案(跳频序列)进行跳变,跳频是扩频通信基本技术方式中的一种,跳频相当于展宽了频谱,起到频率分集和干扰源分集的作用,因此可以提高系统抗衰落和抗干扰能力,从而改善无线信号传输质量,降低误码率。

从载频实现方式上,GSM跳频技术基本分为基带跳频和射频跳频两种。

射频跳频TRX发射的TX和接收的RX都参与跳频。基带跳频每个发射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,其接收必须参与跳频。

频率与时间的关系

如图1所示,跳频信号在一频率上保持一较短时间,然后跳变到另一不同频率上。跳频间距通常为一固定间隔(如25kHz),同时覆盖非常宽的频率范围(如30~88MHz)。在此例子中,信号可能在2320个不同频率点出现。信号保持在一个频率点的时间称为跳频周期或跳频时间。频率变化的速率称为跳频速率。

Image:伪随机跳频序列.jpg

图1伪随机跳频序列

由于跳频信号携带有数字信息,因此存在着数据率(信息的比特率)和跳频速率。信号分为虮慢跳频”和“快跳频”。根据定义,慢跳频信号是跳频速率小于数据率的信号,快跳频信号是跳频速率大于数据率的信号。然而,大多数人认为跳频速率为100跳/秒的信号为慢跳频信号,跳频速率更高的信号为快跳频信号。

跳频作用

上面已提到,跳频的作用主要有两个:频率分集和干扰均化。

①频率分集。在移动通信中,瑞利衰落和频率有密切关系,且随着频率差别增大,衰落更具独立特性。在移动通信的频段上,1MHz的频率间隔完全可以保证这种非相干性。通过跳频,包含同一语音帧码字所有的突发脉冲不会被瑞利衰落以同一种方式破坏掉。如图2所示,突发脉冲虽然在F_2丢失,但可以通过F_1和F_3得到恢复。

统计表明,跳频增益与环境有关,当移动台高速运动时,同一信道的两个突发脉冲的位置变化也要承受其衰落影响,并且速度越高,其跳频增益越低。但对大量持手机的慢速移动用户来讲,跳频带来频率分集的好处则显而易见。

Image:跳频频率分集效果示意图.jpg

图2跳频频率分集效果示意图

另外跳频增益和参与跳频的频点数有关,频点数越多,跳频增益越高。在工程中,实际测试跳频增益的基本方法是:在要求相同的FER前提下,接收机在不同的跳频频点数时要求不同的C/I,这些C/I的差值就是跳频所获得的增益。

表1所示是从相关文献中摘录出的参与跳频频点数和跳频增益的关系,供读者参考。应该指出的是,实际跳频增益还会受到环境的影响。

表1参与跳频频点数和跳频增益的关系
参与跳频载频数 频率分集增益 参与跳频载频数 频率分集增益
1 0 7 6.3
2 3 8 6.5
3 4 9 6.8
4 5 10 6.9
5 5.5 ≥11 7
6 6  

②干扰均化。实际测量发现,目前大多数的干扰表现为窄带分布。由于跳频提供了传输路径上千扰的参差,因此使包含码字的部分突发脉冲不会被干扰以同一种方式破坏掉,通过系统的纠错编码和交织,可以从接收流的其余部分恢复出原始数据。显然,如果干扰呈宽带分布,所有的突发脉冲全部被破坏,原始数据则无法恢复,也就谈不上增益了。图3所示可以较形象地说明跳频干扰分集的效果。

Image:跳频干扰分集效果示意图.jpg

图3跳频干扰分集效果示意图.jpg

在网络测试中有时会遇到一个有趣的现象,跳频时测得误码率升高,但主观感觉语音质量却变好了。这是由于误码率虽然升高,语音帧删除率FER指标却改善了而造成的。但对数据业务来讲,误码率的升高只能带来坏处,特别是数据速率较高时。

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