案例分析之射频跳频算法与干扰分析-兰州办-郭伟

射频跳频算法与干扰分析

日期2011年9月

作者华星兰州办RNO 郭伟

【产品类别】：GSM

【CASE ID】：适合用户

【故障级别】：Major

【关键字】：MAIO、HSN、射频跳频算法

【问题现象】：MAIO设置错误导致问题区域持续邻频干扰

图1玉林城北水厂基站开通测试区域的电平覆盖图

图2玉林城北水厂基站开通测试区域的质量图

测试车辆从城北水厂基站向东行驶，手机占用玉林城北水厂基站2（26967_10272）,覆盖良好RxlevelSub=-85，通话质量较差RxQulSub=7。（图3）

测试车辆从城北水厂基站向东行驶，手机占用玉林城北水厂基站2（26967_10272）,

覆盖良好RxlevelSub=-85，通话质量较差RxQulSub=7。通过回放路测试数据发现MAIO 值设置为5，MAIO数据与玉林市区射频跳频整体规划冲突（玉林市区采用1x1射频调频，MAIO规划为0，2，4，6，8，10）。

图3问题区域话音质量图

【原因分析】：

玉林市区射频跳频采用1X1规划，射频跳频序列MA设置为（96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107），保护频点为108，BCCH频段为109~124。

我们先来讨论一下跳频算法：

下面首先介绍与跳频算法相关的几个参数。

CA ：小区分配表，小区所使用的频率序号集合。

FN :TDMA帧号，在同步信道上广播。BTS和移动台通过FN取得同步（0－2715647），由GSM 内部计数器T1R,T2,T3产生。

MA ：用于移动台跳频的无线频率序号集合，是CA的子集。MA包含N个频率序号，（1≦N≦64）。

FHS：跳频序列FHS(FrequencyHoppingSequence)

MAIO :移动分配偏移量『0～（N－1）』；在通讯过程中，空中接口上采用的无线频率序号是集合MA中的一个元素。

MAI：移动分配索引，『0～（N-1）』就是用于确定MA中的一个确定元素，也就是说，实际使用频点由MAI指定。MAIO是MAI的一个初使偏移量，目的是防止多个信道在同一时间争抢占同一载频。

HSN ：跳频序列号（0～63），确定了跳频时所采用频率集中的跳频序列。HSN=0时为周期（循环）跳频；HSN≠0为随机跳频。

周期（循环）跳频模式是指相同的跳频序列被周期性地使用，即HSN=0；

随机跳频模式是指先产生一个伪随机数列(pseudorandomsequence)作为HSN(HoppingSequenceNumber)，然后根据HSN和FN(FrameNumber,由GSM内部计数器T1R,T2,T3产生)，通过GSM05.02所规定的跳频算法得到MAI(MobileAllocationIndex)。而MAI就是MA(MobileAllocation)表格的索引值，它与FHS映射，从而得到ARFCN(AbsoluteRadioFrequencyChannelNumber)。

跳频算法如下图：

跳频序列产生的具体算法：根据GSM协议0502的描述

HSN＝0（周期/循环跳频）则：MAI,integer(0...N-1);MAI=(FN+MAIO)mod N

MAI（整数0…N－1）：MAI＝（S{FN}＋MAIO）模N，N是跳频序列长度。

注：当DTX功能使用且循环跳频时，应避免使用N模13＝0的N，N应避免Nmod13=0,因为在这种条件下，当同一频点上发送和测量的概率很大。

以玉林联通市区GSM网络为例:

MA=(96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107),假设MAIO=0，FN=12，

MAI=(12+0)模12=0

MAI=(13+0)模12=1

MAI=(14+0)模12=2

MAI=(15+0)模12=3

MAI=(16+0)模12=4

MAI=(17+0)模12=5

MAI=(18+0)模12=6

MAI=(19+0)模12=7

MAI=(20+0)模12=8

MAI=(21+0)模12=9

MAI=(22+0)模12=10

MAI=(23+0)模12=11

跳频序列: 96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107…

MA=(96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107),假设MAIO=0，FN=13，

MAI=(13+0)模12=1

MAI=(14+0)模12=2

MAI=(15+0)模12=3

MAI=(16+0)模12=4

MAI=(17+0)模12=5

MAI=(18+0)模12=6

MAI=(19+0)模12=7

MAI=(20+0)模12=8

MAI=(21+0)模12=9

MAI=(22+0)模12=10

MAI=(23+0)模12=11

MAI=(24+0)模12=0

跳频序列: 97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,96…

HSN≠0（1-63）则：

M（整数0…152）：M＝T2＋RNTABLE（（HSN⊕T1R）＋T3）

S（整数0…N－1）：M＇＝M模（2NBIN），T＇＝T3模（2NBIN）

（M＇＜N）S＝M＇，MAI＝（S＋MAIO）模N

（M＇≥N）S＝（M＇＋T＇）模N，MAI（整数0…，N－1）:MAI＝（S＋MAIO）模N S是根据帧号、跳频序列号经过计算得到，MAI是通过S加跳频偏移量然后模实际分配

的载频数。工程中为简便判断是否存在同、邻频碰撞问题，可以简单掌握以下公式MAI=(S+MAIO) mod N，RFCHN=MA(MAI)。

FN:为TDMA帧号（0～2715647）

RFN:为缩减TDMA帧号19比特（信道编码前）

RFN缩减算法:RFN=T1+T2+T3＇

T1＝FN/(26×51)取整 T1(11bit) 范围0～2047

T2＝FN模26 T2(5bit) 范围0～25

T3＝FN模51 T3(6bit) 范围0～50

T3＇＝（T3－1）/10 T3＇(3bit) 范围0～4

T1R： T1R＝T1模64=(FN/(26×51)取整)模64 T1R(6bit）

NBIN：（number of bits required toreprent N） N需要的比特数,NBIN=INTEGER(㏒2N+1)，即NBIN＝[log2（N）+1]取整

HSN⊕T1R: HSN(6bit)异或T1R(6bit) ，HSNxorT1R

RNTABLE()随机参数表：为取值0～113整数的函数，包含114个整数的函数表,定义如下表:

HSN=0时S等于帧号，HSN≠0时S只与帧号、跳频序列号相关，当HSN确定后只要帧号相同，则S必然相同。因此在同步小区中，由于各小区的各TRX所采用的帧号完全一致，可以对各同步小区的不同跳频组使用HSN，适当设置MAIO就可以避免同基站各小区及小区载频的同邻频碰撞。

伪随机跳频规则实质上是一种持续周期为六分钟的随机序列。因为这种随机序列仍然具有一定的规律，只是这种规律持续的周期较长，规律本身很复杂，所以严格意义上，这种跳