Langzaam en snel frequentiehoppen in GSM
Frequency hopping kan kort worden gedefinieerd als een opeenvolgende verandering van de draaggolffrequentie op de radioverbinding tussen de mobiele telefoon en het basisstation.
Bij GSM is één draaggolffrequentie verdeeld in acht tijdsleuven. Elk tijdslot biedt één fysiek kanaal, dat kan worden toegewezen aan één link tussen een mobiel en een basisstation.
De communicatie tussen de mobiele telefoon en het basisstation vindt plaats in bursts binnen het toegewezen tijdslot. Elke burst duurt ongeveer 577 ms.
Wanneer frequentieverspringing wordt gebruikt, kan de draaggolffrequentie tussen elk opeenvolgend TDMA-frame worden gewijzigd.
Dit betekent dat voor elke verbinding de verandering van de frequentie tussen elke burst kan plaatsvinden.
Dit wordt Slow Frequency Hopping (SFH) genoemd, omdat er meer dan één bit wordt verzonden met dezelfde frequentie.
In Fast Frequency Hopping (FFH) mag de draaggolffrequentie tijdens een bitduur meer dan één keer veranderen, maar dit is niet geïmplementeerd in GSM. Aanvankelijk werd frequentiehopping gebruikt in militaire toepassingen om de geheimhouding te verbeteren en om het systeem robuuster te maken tegen vastlopen.
In mobiele netwerken biedt het frequentieverspringen ook enkele extra voordelen, zoals frequentiediversiteit en interferentiediversiteit.
Het basisprincipe van frequentiehopping wordt weergegeven in de bovenste figuur.
Langzaam frequentiehoppen in GSM:
Slow Frequency Hopping is een essentiële functie in GSM (Global System for Mobile Communications) die de weerstand van het systeem tegen interferentie en afluisteren vergroot. Bij langzaam frequentieverspringen verandert een mobiel apparaat of basisstation periodiek zijn frequentie binnen de toegewezen frequentieband, doorgaans met een langzame verspringingssnelheid. Deze doelbewuste en geleidelijke frequentieverandering wordt gesynchroniseerd tussen zender en ontvanger, zodat beide partijen zich bewust zijn van het springpatroon.
Een belangrijk voordeel van langzaam frequentieverspringen is het vermogen om frequentieselectieve interferentie te bestrijden. Door de frequenties langzaam te veranderen, kan het systeem de impact van smalbandige interferentiebronnen verzachten. Dit is vooral waardevol bij GSM, waar meerdere gebruikers dezelfde frequentieband delen en interferentie van aangrenzende kanalen een probleem kan zijn. Langzame frequentie-hopping zorgt ervoor dat het systeem een betrouwbare en storingsvrije verbinding onderhoudt, waardoor de algehele kwaliteit van spraak- en datatransmissie wordt verbeterd.
Snel frequentiehoppen in GSM:
Fast Frequency Hopping is een andere techniek voor frequentiebeheer die bij GSM wordt gebruikt, maar werkt met een aanzienlijk hogere snelheid vergeleken met langzaam frequentiehopping. Bij snel frequentieverspringen verandert de zender snel van frequentie binnen de toegewezen band, vaak per burst of per slot. Het springpatroon is vooraf gedefinieerd en gesynchroniseerd tussen de zender en ontvanger.
Snelle frequentieverspringing biedt verschillende voordelen bij GSM, voornamelijk gerelateerd aan beveiliging en interferentiebestendigheid. De snelle frequentieveranderingen maken het voor afluisteraars en interferenties een uitdaging om de communicatie te volgen en te verstoren. Bovendien kan snelle frequentieverspringing helpen bij het bestrijden van frequentievlakke interferentie, waarbij een breedbandstoringssignaal de gehele frequentieband tegelijkertijd beïnvloedt. Deze techniek is vooral waardevol in militaire of beveiligde communicatiescenario’s, waar vertrouwelijkheid en robuustheid tegen jamming van het grootste belang zijn.
Samenvattend spelen zowel langzame als snelle frequentieverspringingstechnieken een essentiële rol in GSM-netwerken. Langzame frequentie-hopping verbetert de weerstand tegen smalbandinterferentie, waardoor communicatie van hoge kwaliteit wordt gegarandeerd. Snelle frequentie-hopping biedt daarentegen superieure beveiliging en interferentieweerstand, waardoor het geschikt is voor veilige of bedrijfskritische communicatietoepassingen. De keuze tussen deze technieken is afhankelijk van de specifieke eisen van het communicatiesysteem.