3. 7.2 Một số định nghĩa sử dụng trong nhảy tần
3.7.3. Các kỹ thuật nhảy tần
Có 2 kỹ thuật nhảy tần trong GSM là nhảy tần băng gốc (Base Band hopping) và nhảy tần tổng hợp (Synthersizer hopping), trong đó kỹ thuật nhảy tần tổng hợp là kỹ thuật tiên tiến trên thế giới hiện nay. Nhưng dù là kỹ thuật nhảy tần nào thì cũng có đặc điểm chung, đó là: chỉ có các kênh SDCCH/8, TCH, và kênh dữ liệu gói được phép nhảy tần, và khe thời gian số 0 mang kênh BCCH của sóng mang BCCH (sóng mang f0) không được phép nhảy tần cho dù nó thuộc về nhóm kênh được nhảy tần vì để cho phép các thuê bao ở các tế bào lân cận thực hiện đo lường trong chế độ rỗi.
Nhảy tần băng gốc có đặc điểm là mỗi bộ thu phát vô tuyến (TRX) được ấn định một tần số cố định, số tần số dùng để nhảy tần bằng với số bộ thu phát vô tuyến, tần số BCCH được nhảy tần ngoại trừ kênh BCCH nằm trên TS0. Khi phát, các cụm được định tuyến đến các bộ phát thích hợp với tần số riêng biệt.
Nhảy tần tổng hợp có đặc điểm là mỗi tế bào được chia thành 2 hoặc nhiều nhóm kênh (ít nhất là 2 nhóm kênh), số tần số nhảy tần không phụ thuộc vào số bộ thu phát vô tuyến (đối với thiết bị của Ericsson có thể lên đến 32 tần số), tần số BCCH không được phép nhảy tần kể cả các kênh TCH còn lại nằm trên các khe thời gian khác từ TS1÷TS7. Điều đó có nghĩa là tất cả các TS nằm trên tần số sóng mang BCCH dù có bị nhiễu cũng không được phép nhảy tần, chỉ có các TS không thuộc sóng mang BCCH mới được phép nhảy tần. Khi phát, máy phát phải tự điều chỉnh đến tần số thích hợp cho từng cụm.
Trong thực tế nhảy tần, băng gốc ít được sử dụng hơn so với nhảy tần tổng hợp. Nhảy tần băng gốc có số tần số nhảy tần bị giới hạn bằng với số bộ thu phát nên độ lợi nhảy tần thấp với những tế bào có cấu hình nhỏ hơn 4 bộ thu phát. Còn nhảy tần tổng hợp có số tần số nhảy tần không phụ thuộc vào số bộ thu phát nhưng phải cần số tần số nhảy tần lớn hơn 4 để đạt được hiệu quả trung bình hoá nhiễu. Nhảy tần băng gốc được sử dụng nhiều ở những khu vực cần vùng phủ rộng như đường quốc lộ còn nhảy tần tổng hợp lại được sử dụng ở khu vực thành phố có mật độ trạm BTS dày vì nhảy tần tổng hợp sử dụng bộ hybrid combiner có suy hao lớn hơn 3 dB so với nhảy tần băng gốc sử dụng bộ filter combiner.
Thuật toán nhảy tần xác định trật tự nhảy tần cho các tần số nằm trong tập tần số nhảy tần (HFS) bằng thông số HSN. Có 2 thuật toán nhảy tần hiện nay đang được áp dụng cho cả 2 kỹ thuật nhảy tần nói trên là nhảy tuần tuần hoàn và nhảy tần ngẫu nhiên.
Thuật toán nhảy tần tuần hoàn có đặc điểm là các tần số thay đổi cứ mỗi khung TDMA theo một trật tự liên tiếp, có chu kỳ phụ thuộc vào số tần số dùng để nhảy tần và khoảng thời gian của một khung TDMA. Khi đó tham số số chuỗi nhảy tần HSN=0, tần số trong tập tần số nhảy tần được sắp xếp từ thấp đến cao. Ví dụ chuỗi tần số cho nhảy tần tuần hoàn giữa 4 tần số có thể như sau: ... ,f4 , f1, f 2, f3, f4, f1, f2, f3, f4, f1, f2 , ... Thuật toán nhảy tần ngẫu nhiên được thực hiện nhờ một chuỗi giả ngẫu nhiên, có chu kỳ lên đến 6 phút . Có 63 chuỗi nhảy tần độc lập nhau khi khai báo tham số HSN từ 1 đến 63. Thuật toán tính toán cụ thể thông số HSN được mô tả chi tiết trong chỉ tiêu kỹ thuật GSM. Ví dụ chuỗi tần số cho nhảy tần tổng hợp giữa 4 tần số có thể như sau: ... , f1, f4, f4, f3, f1, f2, f4, f1, f3, f3, f2 , ...Đối với mỗi bộ thu phát, trong cùng một nhóm kênh, trong cùng một tế bào, để có cùng một cách nhảy tần thì người ta ấn định cùng một HSN. Nhưng để không nhiễu lẫn nhau thì ở một thời điểm không được sử dụng trùng tần số hay còn gọi là phải trực giao nhau. Tất cả các kênh trong một tế bào phải trực giao nhau vì các kênh không trực giao sẽ gây ra nhiễu đồng kênh. Để giải quyết vấn đề này người ta sử dụng thêm một thông số có tên gọi là độ lệch chỉ số ấn định di động MAIO. Mỗi một bộ thu phát được ấn định một MAIO duy nhất từ danh sách MAIO (mặc định hoặc do nhà khai thác tự định nghĩa), do đó nếu có 2 bộ thu phát cùng HSN nhưng MAIO khác nhau thì cũng sẽ không bị trùng tần số trong cùng một khung TDMA. MAIO đặc biệt quan trọng trong trường hợp tái sử dụng tần số “chặt” 1/1(các tập tần số nhảy tần giống hệt nhau cho tất cả các tế bào trong mạng), vì sẽ tránh được nhiễu cận kênh trong cùng một tế bào và nhiễu đồng kênh cũng như cận kênh trong cùng một trạm.
Giá trị MAIO (kết hợp cùng với số tần số có trong tập tần số nhảy tần HFS và số khung FN) dùng để chỉ ra các tần số sẽ được sử dụng từ tập tần số nhảy tần ở một thời điểm. Công thức tính giá trị MAIO như sau:Với nhảy tần tuần hoàn thì:”pointer” = (MAIO + FN) modulo (số tần số trong HFS) Với nhảy tần ngẫu nhiên thì:”pointer” = (MAIO + giá trị ngẫu nhiên) modulo (số tần số trong HFS) Điều đó có nghĩa là trật tự các tần số thay đổi giữa các khung TDMA trong các kênh vật lý cơ bản do HSN quyết định nhưng độ lệch tần số do MAIO quyết định. Đúng là khi áp dụng thực tế thì kỹ thuật nhảy tần giúp cho các operator giảm được CDR (call drop rate) đáng kể. Nhưng kỹ thuật này khi vận dụng đòi hỏi sáng tạo linh hoạt, vì nó kết hợp chặt chẽ với cách thiết kế trạm của từng operator (nếu thiết kế trạm không tốt thì dù có dùng kỹ thuật nhảy tần cũng chưa chắc đã tốt lên ).