Khái quát về thông tin di động

san b»ng. Läc phèi hîp: Chèng t¸c ®éng cña nhiÔu. Gi¶i ghÐp xen: Ng­îc víi ghÐp xen. Gi¶i m· tiÕng nãi: Tæng hîp tiÕng nãi. 3.2.3. S¬ ®å khèi hÖ thèng CDMA a. S¬ ®å khèi hÖ thèng CDMA cña Qualcomm (tuyÕn ph¸t ®­êng xuèng) KÕt hîp tÝnh träng sè vµ ®iÒu chÕ cÇu ph­¬ng W0 W32 Wj Wi TÝn hiÖu ph¸t CDMA PNI PNQ TÝn hiÖu Pilot (toµn 0) GhÐp xen M· chËp vµ lÆp Kªnh ®ång bé GhÐp xen M· chËp vµ lÆp Kªnh paging GhÐp xen M· chËp vµ lÆp Kªnh l­u l­îng X¸o trén vµ ghÐp HL MÆt n¹ kªnh paging C¸c bit §KC«ng suÊt Bé t¹o PN dµi Bé t¹o PN dµi MÆt n¹ kªnh l­u l­îng b, Mét sè kh¸i niÖm bæ sung M· Walsh- C¸ch t¹o Sö dông ma trËn Hadamard TÝnh chÊt: C¸c tæ hîp m· Walsh ®Òu trùc giao nhau: (3.6) Sö dông: §Ó ph©n kªnh ®­êng xuèng. C¸c kªnh trong hÖ thèng CDMA: Kªnh Pilot: Sö dông cho ®ång chØnh tÇn sè. () Kªnh ®ång bé: Sö dông cho ®ång bé clock. () C¸c kªnh paging vµ traffic (l­u l­îng). Sö dông 62 m· Walsh cßn l¹i. Kªnh paging ®­îc sö dông ®Ó: + Th«ng b¸o th«ng tin vÒ hÖ thèng. + §¸p tÝn hiÖu xin truy nhËp cña MS. 3.2.3. C¸c chØ tiªu kinh tÕ, kü thuËt c¬ b¶n cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng. HiÖu qu¶ sö dông phæ (sè ng­êi sö dông/®¬n vÞ tÇn sè/cell). ChÊt l­îng ©m thanh. Møc ®é phøc t¹p cña thiÕt bÞ, gi¸ thµnh cña BS vµ MS. TÝnh tiÖn lîi mang x¸ch (kÝch th­íc, träng l­îng). Møc ®é tiªu thô nguån. §é tin cËy cña thiÕt bÞ vµ ®é tin cËy phñ sãng. Møc ®é b¶o mËt th«ng tin. Kh¶ n¨ng ®¸p øng nhiÒu dÞch vô. 3.3. M· ho¸ tiÕng nãi trong th«ng tin di ®éng 3.3.1. Giíi thiÖu chung vµ ph©n lo¹i a, Giíi thiÖu chung ChÊt l­îng cña 1 hÖ thèng th«ng tin di ®éng phÇn lín ®­îc ®¸nh gi¸ qua: ChÊt l­îng tiÕng nãi kh«i phôc (®é chÝnh x¸c). Dung l­îng hÖ thèng, ®¸nh gi¸ qua sè ng­êi sö dông cã thÓ ®ång thêi sö dông dÞch vô. §é réng b¨ng tÇn lµ mét tµi nguyªn quý gi¸ trong th«ng tin di ®éng, do ®ã nhµ cung cÊp dÞch vô lu«n ph¶i ®èi mÆt víi c¸c ®ßi hái vÒ cung cÊp dÞch vô cho nhiÒu nguêi sö dông trong 1 b¨ng tÇn h¹n chÕ víi mét chÊt l­îng tiÕng nãi tèt nhÊt cã thÓ ®­îc. Víi mét chÊt l­îng tiÕng nãi x¸c ®Þnh, tèc ®é bit cña tiÕng nãi ®· m· cµng thÊp th× cµng cã nhiÒu ng­êi sö dông ®­îc dÞnh vô trong mét ®é réng b¨ng tÇn ®· cho. Cã nhiÒu gi¶i ph¸p ®­îc tiÕn hµnh trong viÖc x©y dùng c¸c bé m· ho¸ tiÕng nãi víi mét chÊt l­îng chÊp nhËn ®­îc nh­: Tèc ®é thÊp. TÝnh ®¬n gi¶n cña thiÕt bÞ. Gi÷ chËm xö lý thÊp. Møc ®é tiªu thô nguån thÊp. C¸c yªu cÇu trªn th­êng m©u thuÉn víi nhau nªn tuú theo môc ®Ých sö dông mµ ta ph¶i dung hoµ cho phï hîp. b, C¸c ®Æc tÝnh cña tiÕng nãi CÊu tróc vµ thuËt to¸n cña c¸c bé biÕn ®æi tÝn hiÖu t­¬ng tù thµnh tÝn hiÖu sè cã thÓ ®éc lËp hay phô thuéc vµo ®Æc tr­ng cña nguån tÝn hiÖu t­¬ng tù, vµ do ®ã cã thÓ rÊt kh¸c nhau. Khi tÝn hiÖu lµ tiÕng nãi, viÖc biÕt ®­îc c¸c ®Æc tÝnh cña tiÕng nãi (®Æc tr­ng cña nguån) cã thÓ cho phÐp tèi ­u ho¸ c¸c bé m· ho¸ tiÕng nãi theo mét sè tiªu chÝ. C¸c ®Æc tÝnh cña tiÕng nãi: TiÕng nãi cã mét sè tÝnh chÊt cã thÓ khai th¸c ®­îc trong thiÕt kÕ c¸c bé m· ho¸ hiÖu qu¶ cao (cã ®é nÐn tÝn hiÖu lín): TÝnh chÊt cã phæ h¹n chÕ: TiÕng nãi cã thÓ h¹n phæ mµ kh«ng mang l¹i sai sè thô c¶m ®¸ng kÓ, suy ra ta cã thÓ ¸p dông ®Þnh lý lÊy mÉu víi tèc ®é mÉu h÷u h¹n vµ tiÕng nãi cã thÓ kh«i phôc l¹i “hoµn toµn” tõ chuçi tÝn hiÖu mÉu. §©y lµ c¬ së cña thuËt to¸n lÊy mÉu- rêi r¹c ho¸. TÝnh chÊt cã hµm mËt ®é x¸c suÊt cña trÞ biªn ®é lµ kh«ng ®Òu: Pdf cña biªn ®é tiÕng nãi lµ mét hµm kh«ng ®Òu: TÝn hiÖu cã biªn ®é rÊt lín cã mét x¸c suÊt x¶y ra nµo ®ã, cßn tÝn hiÖu cã biªn ®é xÊp xØ 0 th× cã mét x¸c suÊt x¶y ra rÊt lín. Pdf gi¶m ®¬n ®iÖu tõ c¸c gi¸ trÞ biªn ®é xÊp xØ 0 tíi c¸c gi¸ trÞ biªn ®é rÊt lín (pdf chÝnh x¸c th× phô thuéc vµo ®é réng b¨ng cña tÝn hiÖu vµ vµo c¸c ®iÒu kiÖn ghi ©m). + Pdf dµi h¹n (long- time pdf): (3.7) pdf nµy cã ®Ønh t¹i gi¸ trÞ x = 0 lµ do trong tiÕng nãi rÊt th­êng cã c¸c ®o¹n nghØ vµ c¸c ®o¹n cã møc biªn ®é thÊp. + Pdf ng¾n h¹n (Short- time pdf): Th­êng ®­îc xÊp xØ b»ng ph©n bè chuÈn Gauss. Pdf ng¾n h¹n th­êng®­îc øng dông trong l­îng tö ho¸ kh«ng ®Òu. TÝnh chÊt hµm tù t­¬ng quan (ACF: Auto Correlation Function) T­¬ng quan rÊt lín gi÷a c¸c mÉu liªn tiÕp cña tiÕng nãi phÇn lín cã thÓ dÔ dµng dù ®o¸n ®­îc tõ c¸c gi¸ trÞ cña c¸c mÉu tr­íc ®ã. Lµ c¬ së cña c¸c thuËt to¸n dù ®o¸n. ACF: (3.8) x(k): mÉu tiÕng nãi thø k, ACF th­êng ®­îc chuÈn ho¸ theo ph­¬ng sai cña tÝn hiÖu tiÕng nãi, do ®ã gi¸ trÞ cña ACF h¹n chÕ trong kho¶ng [-1; 1] víi C(0) = 1. C¸c tÝn hiÖu tiÕng nãi tiªu biÓu cã trÞ hµm t­¬ng quan mÉu kÕ bªn (C(1)) th­êng lµ 0,85- 0,9. Hµm mËt ®æ phæ c«ng suÊt (PSD: Power Spectrum Density) PSD cña tÝn hiÖu tiÕng nãi cã tÝnh chÊt lµ mét hµm kh«ng ®Òu nªn cã thÓ cã ®­îc sù nÐn tÝn hiÖu ®¸ng kÓ nhê viÖc m· ho¸ tiÕng nãi trªn miÒn tÇn sè. §é ®o ®Þnh l­îng cña t¨ng Ých mµ cùc ®¹i lý thuyÕt cã thÓ ®¹t ®­îc nhê khai th¸c ®Æc tÝnh PSD kh«ng ®Òu lµ SFM (®é ®o møc ®é b»ng ph¼ng cña phæ: Spectrum Flatness Measure). SFM lµ tû sè trung b×nh sè häc vµ trung b×nh h×nh häc cña c¸c mÉu PSD ®­îc lÊy trªn c¸c kho¶ng tÇn sè c¸ch ®Òu: (3.9) Trong ®ã, Sk lµ mÉu tÇn sè thø k cña PSD cña tiÕng nãi. Tiªu biÓu: C¸c tÝn hiÖu tiÕng nãi cã gi¸ trÞ SDM dµi h¹n b»ng 8 vµ SDM ng¾n h¹n biÕn ®æi trong mét d¶i réng tõ 2 ÷ 500. c, Ph©n lo¹i m· ho¸ tiÕng nãi S¬ ®å cÊu tróc ph©n lo¹i: C¸c bé m· ho¸ tiÕng nãi C¸c bé m· ho¸ d¹ng sãng C¸c bé m· ho¸ nguån MiÒn thêi gian MiÒn tÇn sè LPC Hybrid Vocoder Kh«ng vi sai Vi sai ADPCM Delta SBC ATC Chó gi¶i: LPC: Linear Predictive Coding: M· ho¸ dù ®o¸n tuyÕn tÝnh. SBC: Sub- Band Coding: M· ho¸ b¨ng con. ATC: Adative Transform Coding: M· biÕn ®æi thÝch nghi. ADPCM: Adative Differential PCM: PCM vi sai thÝch nghi. * C¸c ®Æc ®iÓm c¬ b¶n: - C¸c bé m· ho¸ d¹ng sãng: VÒ nguyªn t¾c ®­îc thiÕt kÕ ®Ó cã ®­îc tÝnh chÊt ®éc lËp víi nguån tÝn hiÖu, do ®ã cã thÓ m· ho¸ nh­ nhau ®èi víi mét lo¹t c¸c lo¹i tÝn hiÖu (tiÕng nãi, tÝn hiÖu truyÒn thanh, truyÒn h×nh…). ¦u ®iÓm: §¬n gi¶n, thÝch hîp víi nhiÒu tÝnh chÊt kh¸c nhau cña tÝn hiÖu vµ cã c­êng ®é m¹nh trªn m«i tr­êng cã nhiÒu t¹p nhiÔu. Tuy nhiªn, c¸c bé m· ho¸ d¹ng sãng chØ ®¹t ®­îc møc ®é tiÕt kiÖm vÒ tèc ®é bit nhá. - C¸c bé m· ho¸ nguån: RÊt tiÕt kiÖm bit song nãi chung ®é phøc t¹p cao. Chóng ®­îc x©y dùng trªn c¸c hiÓu biÕt tiªn nghiÖm vÒ tÝn hiÖu ®­îc m· ho¸. 3.3.2. M· ho¸ b¨ng con a, M· ho¸ miÒn tÇn sè tÝn hiÖu tiÕng nãi Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc ®Ò xuÊt n¨m 1979, tÝn hiÖu nµy ®­îc chia thµnh mét tËp c¸c thµnh phÇn tÇn sè råi ®­îc l­îng tö ho¸ vµ m· ho¸ riªng biÖt. B»ng c¸ch nµy, c¸c b¨ng tÇn sè kh¸c nhau cã thÓ ®­îc m· ho¸ mét c¸ch cã ­u tiªn theo mét tÇn sè tiªu chuÈn thô c¶m cho tõng b¨ng, nhê ®ã t¹p ©m l­îng tö cã thÓ ®­îc nÐn bªn trong c¸c b¨ng vµ tr¸nh ®­îc viÖc t¹o ra c¸c mÐo hµi bªn ngoµi b¨ng. ¦u ®iÓm: Sè bit dïng ®Ó m· cã thÓ thay ®æi ®­îc vµ cã thÓ chia sÎ gi÷a c¸c b¨ng kh¸c nhau. b, M· ho¸ b¨ng con - PhÐp l­îng tö ho¸ lµ mét thuËt to¸n phi tuyÕn, g©y ra c¸c s¶n phÈm mÐo cã phæ réng. Tai ng­êi th× kh«ng nhËn biÕt c¸c mÐo nµy nh­ nhau ë mäi tÇn sè, do ®ã cã thÓ nhËn ®­îc mét sù c¶i thiÖn ®¸ng kÓ vÒ chÊt l­îng b»ng c¸ch m· tÝn hiÖu theo c¸c b¨ng hÑp SBC, do ®ã cã thÓ xem ®­îc nh­ mét ph­¬ng ph¸p kiÓm so¸t vµ ph©n phèi t¹p ©m l­îng tö mét c¸ch thÝch hîp trªn toµn b¨ng tÝn hiÖu. - Trong SBC, tiÕng nãi ®­îc chia thµnh 4 hay 8 b¨ng con nhê mét lo¹t c¸c m¹ch läc. Sau ®ã, tõng b¨ng con ®­îc lÊy mÉu vµ m· ho¸ víi ®é chÝnh x¸c kh¸c nhau tuú theo tiªu chuÈn thô c¶m. ViÖc chia c¸c b¨ng con cã thÓ tiÕn hµnh theo 2 c¸ch: Chia ®Òu, song tuú theo tiªu chuÈn vÒ mÐo thô c¶m ®­îc mµ m· tõng b¨ng víi mét tèc ®é bit riªng kh¸c nhau. Chia kh«ng ®Òu b¨ng tiÕng nãi thµnh c¸c b¨ng con cã ®ãng gãp nh­ nhau vÒ l­îng mÐo thô c¶m ®­îc. ThÝ dô: 1 200- 700 Hz 2 700- 1310 Hz 3 1310- 2020 Hz 4 2020-3200 Hz Do tai ng­êi cã ®é nh¹y c¶m theo hµm mò ®èi víi tÇn sè, mét d¹ng ®Æc biÖt cña c¸ch chia b¨ng con thø nhÊt lµ chia theo thang mò octave chø kh«ng chia ®Òu thµnh c¸c b¨ng con. - Ph­¬ng ph¸p xö lý: C¸c b¨ng con ®­îc ®­a vÒ gèc tÇn sè nhê c¸c sãng mang con b»ng ®iÒu chÕ ®¬n biªn. S¬ ®å khèi: + Bé m· ho¸. LP Translator Decimator Encoder Multipl-exer LP Translator Decimator Encoder s(t) + Bé gi¶i m· tiÕng nãi SBC. LP Translator Decimator Encoder Demux LP Translator Decimator Encoder Σ s(t) Chó gi¶i: LP Translator: Bé biÕn ®æi b¨ng gèc (th«ng thÊp). Decimator: Bé t¸ch/chiÕt (nÐn). Interpolator: Bé néi suy. BP tranlator: Bé biÕn ®æi vÒ gi¶i th«ng b¨ng con. 4.3.3. Vocoders a, Giíi thiÖu chung Vocoders lµ mét líp c¸c hÖ thèng m· ho¸ tiÕng nãi thùc hiÖn ph©n tÝch tÝn hiÖu tho¹i t¹i m¸y ph¸t, truyÒn ®i c¸c th«ng sè vÒ m« h×nh tiÕng nãi cã ®­îc tõ qu¸ tr×nh ph©n tÝch. ë phÇn thu thùc hiÖn tæng hîp l¹i tiÕng nãi b»ng c¸c th«ng sè nhËn ®­îc. VÒ c¬ b¶n, mäi hÖ thèng vocoder ®Òu cã m« h×nh ho¸ qu¸ tr×nh t¹o tiÕng nãi nh­ mét hÖ thèng ®éng vµ cè ®Þnh l­îng c¸c rµng buéc vËt lý nhÊt ®Þnh cña hÖ thèng. V× vËy, vocoder phøc t¹p h¬n c¸c bé m· ho¸ d¹ng sãng vµ cã møc ®é tiÕt kiÖm bit rÊt cao (cã thÓ m· ho¸ tiÕng nãi víi tèc ®é bit thÊp qu·ng 2 kb/s). M« h×nh t¹o tiÕng nãi: Noise sourse Pulse sourse Nguån t¹p Nguån xung Nguån thø cÊp Analizer TiÕng nãi lèi vµo Vocal Tract filter Th«ng sè kÝch thÝch Bé läc èng ph¸t thanh TiÕng nãi tæng hîp ®­îc Th«ng sè läc ¢m v« thanh ¢m h÷u thanh C¸c th«ng sè tiÕng nãi quan träng: Spitch frequency < 300 Hz. Pole frequency Víi ng­êi lín: lµ c¸c tÇn sè céng h­ëng cña èng ©m thanh trong bé m¸y ph¸t ©m cña con ng­êi C¸c th«ng sè biªn ®é cña kÝch thÝch trong ®ã kÝch thÝch ph©n 2 tr­êng hîp: ¢m h÷u thanh (kÝch thÝch lµ mét xung hay mét d·y xung) vµ ©m v« thanh (kÝch thÝch lµ mét nguån t¹p). C¸c vocoder cho ra tÝn hiÖu tiÕng nãi ®· m· rÊt kÐm chÞu t¹p ©m vµ chÊt l­îng tiÕng nãi kh«i phôc th­êng phô thuéc nhiÒu vµo ng­êi nãi. D¹ng phæ cËp nhÊt cña c¸c vocoder lµ LPC vocoder. b, LPC vocoder Thuéc líp vocoder miÒn thêi gian, LPC vocoder t¸ch lÊy c¸c ®Æc ®iÓm quan träng trong tiÕng nãi tõ d¹ng sãng thêi gian cña tÝn hiÖu tiÕng nãi. Cã kh¶ n¨ng truyÒn tÝn hiÖu tiÕng nãi cã chÊt l­îng tèt ë tèc ®é 4,8 Kb/s vµ chÊt l­îng thÊp h¬n ë c¸c tèc ®é thÊp h¬n (tíi 2 Kb/s). c, LPC kÝch thÝch ®a xung Atal chØ ra r»ng bÊt luËn ®iÓm kÝch thÝch xung n»mg ë ®©u, nÕu chØ kÝch thÝch 1 xung/pitch period th× g©y ra c¸c mÐo rÊt lín. ë ®©y sö dông 8 xung/pitch period víi biªn ®é vµ vÞ trÝ xung ®­îc ®iÒu chØnh thÝch hîp theo sai sè trung b×nh b×nh ph­¬ng ®· ®­îc tÝnh träng sè vÒ phæ (nh»m cùc tiÓu). §Æc ®iÓm: LPC kÝch thÝch ®a xung cho chÊt l­îng tiÕng nãi tèt h¬n nhiÒu do kh«ng chØ ®é d­ dù ®o¸n ®· ®­îc xÊp xØ tèt h¬n b»ng nhiÒu xung/pitch period mµ cßn do thuËt to¸n ®a xung kh«ng ®ßi hái ph¶i nhËn biÕt vµ t¸ch pitch. d, LPC kÝch thÝch m· (Code exited LPC: CELP coder) e, LPC kÝch thÝch d­ (Residual exited LPC: CELP) 3.3.4. Chän lùa ph­¬ng ph¸p m· ho¸ trong th«ng tin di ®éng a, Nguyªn t¾c ViÖc chän lùa ph­¬ng ph¸p m· ho¸ trong th«ng tin di ®éng c¨n cø vµo c¸c yªu cÇu vÒ chÊt l­îng tiÕng nãi, møc ®é phøc t¹p thiÕt bÞ, b¨ng tÇn ®­îc sö dông, møc ®é tiªu thô nguån, ®é trÔ xö lý… ViÖc chän lùa còng c¨n cø vµo kÝch th­íc tÕ bµo. 3.4. M· ho¸ kªnh vµ ghÐp xen 3.4.1. M· ho¸ kªnh a, Giíi thiÖu chung * C¬ së lý thuyÕt m· ho¸ kiÓm so¸t lçi: §Þnh lý Shannon: (3.10) trong ®ã: P: C«ng suÊt tÝn hiÖu thu. do ®ã, (3.11) C/B: HiÖu qu¶ b¨ng tÇn. - M· ho¸ chèng nhiÔu lµ viÖc ®­a vµo l­îng d­ thõa (c¸c bit d­) vµo d÷ liÖu ®­îc truyÒn nh»m c¶i thiÖn chÊt l­îng truyÒn dÉn khi tÝn hiÖu chÞu nhiÔu, mÐp, pha ®inh, hiÖu øng §«p le… - C¸c bit d­ ®­îc tÝnh tõ c¸c bit th«ng tin vµ ®­îc sö dông trong qu¸ tr×nh ph¸t hiÖn vµ söa lçi ë phÇn thu. * C¸c ®Æc ®iÓm: - ViÖc t¨ng thªm bit d­ cã thÓ c¶i thiÖn BER rÊt tèt t¹i c¸c gi¸ trÞ SNR thÊp, tuy vËy l¹i lµm gi¶m hiÖu qu¶ b¨ng tÇn do B t¨ng rÊt lín. V× vËy, cÇn ph¶i m· ho¸ thÝch hîp (c¸c lo¹i m· ho¸ kh¸c nhau, tÝn hiÖu d÷ liÖu vµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ph¶i ®­îc m· kh¸c nhau, c¸c bit cã tÇm quan träng kh¸c nhau ph¶i ®­îc m· kh¸c nhau). - CÇn ¸p dông ghÐp xen nh»m gi¶m “t¶i” cho qu¸ tr×nh m· ho¸. * Ph©n lo¹i m·: - M· khèi: M· khèi lµ c¸c m· FEC cho phÐp ph¸t hiÖn vµ söa lçi mét sè giíi h¹n c¸c lçi mµ kh«ng cÇn ph¸t l¹i, nhê vËy cã thÓ c¶i thiÖn ®¸ng kÓ chÊt l­îng truyÒn dÉn mét khi c¸c biÖn ph¸p kh¸c (t¨ng c«ng suÊt ph¸t hay ¸p dông c¸c bé gi¶i ®iÒu chÕ phøc t¹p…) trë nªn kh«ng thùc tÕ. Trong m· khèi, c¸c bit kiÓm tra ®­îc thªm vµo c¸c bit th«ng tin t¹o nªn c¸c tõ m· hay c¸c khèi m·. Sè bit cña mét tõ m· lµ: n Sè bit th«ng tin: k Sè bit d­: n – k Tèc ®é m·: k/n = RC Ký hiÖu m· (n, k) Th«ng sè quyÕt ®Þnh kh¶ n¨ng söa lçi: Kho¶ng c¸ch tèi thiÓu gi÷a c¸c tõ m· Ci vµ Cj dmin ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau (xÐt víi m· nhÞ ph©n): Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tõ m· Ci vµ Cj (3.11) trong ®ã: Ci,l , Cj,l lµ c¸c bit thø l cña c¸c tõ m· Ci, Cj Kho¶ng c¸ch tèi thiÓu gi÷a c¸c tõ m· Ci vµ Cj dmin: (3.12) C¸c kh¶ n¨ng ph¸t hiÖn vµ söa lçi: Gäi t lµ béi lçi cã thÓ ph¸t hiÖn hoÆc söa: §Þnh lý: - Ph¸t hiÖn: - Söa : - M· chËp: Chuçi th«ng tin kh«ng ®­îc nhãm thµnh c¸c khèi ®Ó m·. ViÖc m· ho¸ ®­îc thùc hiÖn nhê chuçi th«ng tin qua mét bé ghi dÞch tr¹ng th¸i h÷u h¹n. Tæng qu¸t, bé ghi dÞch gåm N (k bit) tÇng vµ m bé t¹o hµm ®¹i sè tuyÕn tÝnh dùa trªn ®a thøc sinh. 1 …………. k 1 1 …………. k 2 1 …………. k 3 K bit d÷ liÖu N tÇng N: ®é dµi rµng buéc. Tèc ®é m·: ý nghÜa cña N: Sè c¸c bit d÷ liÖu lèi vµo mµ bit lèi ra phô thuéc. §Æc ®iÓm: Gi¶i m· phøc t¹p song cã kh¶ n¨ng to lín chèng lçi. Trong th«ng tin di ®éng ¸p dông c¶ m· khèi lÉn m· chËp. b, Mét sè tÝnh chÊt liªn quan * C¶i thiÖn chÊt l­îng nhê kÕt nèi tÇng c¸c bé m·: - Mét l­îng d­ ®­îc thªm vµo nhê ¸p dông mét m· nµo ®ã, sau ®ã nhê sö dông mét m· kh¸c nh»m t¨ng l­îng d­ thõa. Khi ®ã, hiÖu qu¶ söa sÏ t¨ng cao. * Rót ng¾n m·: - Mét m· (n, k) cã thÓ rót ng¾n ®­îc thµnh m· (n-b, k-b) trong ®ã b lµ sè bit m· th«ng tin ®­îc rót ng¾n. Khi ®ã kh¶ n¨ng söa cña m· t¨ng. 3.4.2. GhÐp xen a, Giíi thiÖu chung GhÐp xen lµ qu¸ tr×nh s¾p xÕp l¹i trËt tù cña mét tõ m· tr­íc khi truyÒn ®i. ë phÇn thu, qu¸ tr×nh kh«i phôc (s¾p l¹i) trËt tù ®­îc gäi lµ gi¶i ph¸p xen. Môc ®Ých cña ghÐp xen lµ ph©n tËp vÒ thêi gian, gi¶i t­¬ng quan lçi (côm l¹i trªn kªnh do pha ®inh, nhiÔu…) Nh Tr¶ gi¸: §é trÔ xö lý t¨ng cao vµ tiªu tèn bé nhí ®Ó tr÷ c¸c tõ m· tr­íc khi truyÒn. b, C¸c lo¹i ghÐp xen * GhÐp xen khèi 1 m+1 …………………. 2 m+2 . . . . m m 2m nm m hµng (D) §äc ra c¸c bit ®­a tíi MOD (1 hµng/lÇn) §äc ra c¸c bit tõ bé m· ho¸ n cét W §Æc ®iÓm: §äc vµo thµnh c¸c cét. §äc ra nh­ nh÷ng tõ m· n bit (theo hµng). TrÔ xö lý: 2 DW ; Bé nhí: WD * GhÐp xen cuèn: 3.5. ®iÒu chÕ vµ san b»ng trong th«ng tin di ®éng 3.5.1. §iÒu chÕ trong th«ng tin di ®éng a, Giíi thiÖu chung - NhiÖm vô: §iÒu chÕ thùc hiÖn biÕn b¶n tin cÇn truyÒn (tÝn hiÖu tho¹i analog trong c¸c hÖ thèng 1G, c¸c tÝn hiÖu d÷ liÖu trong c¸c thÕ hÖ 1G, 2G…) thµnh tÝn hiÖu cao tÇn d¹ng sãng liªn tôc ®Ó truyÒn ®i. ViÖc ®iÒu chÕ cÇn ®¹t ®­îc hiÖu qu¶ b¨ng tÇn cao vµ thÝch hîp víi ®Æc tÝnh kªnh. - §Æc tÝnh kªnh truyÒn: + Cã pha ®inh, t¹p nhiÔu m¹nh. + B¨ng tÇn rÊt h¹n chÕ. MÐp phi tuyÕn lín do c«ng suÊt tr¹m gèc th­êng lín. - C¸c lo¹i ®iÒu chÕ th«ng th­êng trong c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng: + ThÕ hÖ 1 (1G): TÝn hiÖu tho¹i analog cã phæ kh¸ hÑp, viÖc ®iÒu chÕ cã thÓ thùc hiÖn ®­îc b»ng ph­¬ng ph¸p ®iÒu tÇn, cho phÐp ®¬n gi¶n thiÕt bÞ, Ýt nh¹y c¶m víi mÐo phi tuyÕn mµ ®é réng vÉn kh¸ hÑp (25 KHz/kªnh). + ThÕ hÖ 2 (2G): TÝn hiÖu tho¹i ®­îc sè ho¸, cã phæ réng. + ThÕ hÖ t­¬ng lai: Do nhu cÇu vÒ dÞch vô vµ lo¹i h×nh dÞch vô ph¸t triÓn (tõ tho¹i vµ sè liÖu tèc ®é thÊp ®Õn ®a ph­¬ng tiÖn) nªn tèc ®é bit/kªnh t¨ng cao. ®Ó t¨ng hiÖu qu¶ phæ ta ph¶i sö dông c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ tiÕt kiÖm phæ cao. b, Mét vµi s¬ ®å ®iÒu chÕ trong c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng tiªu biÓu thÕ hÖ 2 * HÖ thèng CDMA IS- 95 cña Mü. Lo¹i ®iÒu chÕ BPSK trªn mçi mét trôc, tæng hîp l¹i nh­ tÝn hiÖu QPSK. S¬ ®å khèi: Bé tæng hîp tuyÕn tÝnh sè Σ PNI Cos (2pfct) Filter PNQ Sin (2pfct) Tíi RF Filter Synch.ch Paging.ch Traffic.ch * HÖ thèng GSM ë ch©u ¢u: Lo¹i ®iÒu chÕ: GMSK. Nguyªn t¾c: Lµ ®iÒu chÕ tÇn sè pha cùc tiÓu MSK víi viÖc läc tÝn hiÖu sè tr­íc khi ®­a tíi VCO b»ng bé läc Gauss t¹o ra phæ tÝn hiÖu hÑp. S¬ ®å khèi: H(p) Filter Chuçi bit VCO TÝn hiÖu GMSK h(t) t Chuçi bit t Lèi ra läc C¸c biÓu thøc: (3.13) (3.13) trong ®ã: B: §é réng b¨ng läc 3 dB. T: §é réng 1 bit. Víi GSM: BT = 0,3 suy ra phæ réng = 100 KHz/kªnh v« tuyÕn. 3.5.2. San b»ng trong th«ng tin di ®éng a, Chøc n¨ng cña san b»ng trong th«ng tin di ®éng - Do ®iÒu chÕ phæ hÑp, sù t¹o d¹ng xung kh«ng kÕt thóc trong mét kho¶ng TS dÉn ®Õn hiÖn t­îng ISI. (do ®Æc tÝnh kªnh th«ng tin di ®éng lµ giíi h¹n b»ng mét c¸ch qu¸ møc nh»m ®¹t hiÖu qu¶ phæ cao). - Do kªnh v« tuyÕn ph©n t¸n theo thêi gian (do truyÒn dÉn ®a tia cña tÝn hiÖu) nªn dÉn ®Õn hiÖn t­îng ISI. NhiÖm vô cña san b»ng kªnh lµ lo¹i bá ISI t¹i ®Çu thu nh»m kh«i phôc l¹i tÝn hiÖu chÝnh x¸c. Do kªnh v« tuyÕn di ®éng biÕn ®æi ngÉu nhiªn theo thêi gian nªn san b»ng ph¶i cã tÝnh thÝch nghi. Mét bé san b»ng thÝch nghi th­êng c«ng t¸c trong hai chÕ ®é: HuÊn luyÖn (training mode). B¸m (tracking mode) Bé san b»ng kªnh, xÐt vÒ b¶n chÊt lµ mét bé cã nhiÖm vô bï c¸c biÕn thiªn cña ®Æc tÝnh biªn ®é vµ ®Æc tÝnh trÔ pha cña kªnh còng nh­ viÖc ®iÒu chØnh thÝch nghi nã nh»m bï mét d¶i trung b×nh nµo ®ã c¸c ®Æc tÝnh nãi trªn cña kªnh. ViÖc huÊn luyÖn cã thÓ thùc hiÖn dùa trªn 1 chuçi bit gi¶ ngÉu nhiªn hay mét chuçi bit cè ®Þnh cã mÉu biÕt tr­íc ë phÇn thu. Sau thêi gian huÊn luyÖn, ®Æc tÝnh kªnh ®­îc bï nhê phÇn thu c¨n cø vµo chuçi huÊn luyÖn ®Ó ®iÒu chØnh thÝch øng tíi tr¹ng th¸i gÇn tèi ­u bé san b»ng, sau ®ã hÖ thèng ®­îc chuyÓn sang chÕ ®é b¸m. C¸c bé san b»ng thÝch nghi ho¹t ®éng trªn thuËt to¸n truy to¸n (lÆp) nh»m tèi thiÓu ho¸ ISI hay sai sè trung b×nh b×nh ph­¬ng gi÷a ®Æc tÝnh kªnh mong muèn vµ ®Æc tÝnh kªnh thùc. C¸c bé san b»ng cã thÓ thùc hiÖn t¹i trung tÇn hay t¹i b¨ng tÇn gèc. b, S¬ ®å khèi tæng qu¸t mét bé san b»ng thÝch nghi 3.6. KiÓm so¸t c«ng suÊt vµ ®ång bé trong th«ng tin di ®éng 3.6.1. KiÓm so¸t c«ng suÊt trong th«ng tin di ®éng a. Môc ®Ých cña kiÓm so¸t c«ng suÊt trong th«ng tin di ®éng - KiÓm so¸t c«ng suÊt trong th«ng tin di ®éng ®­îc thùc hiÖn nhê thu, ®o tÝn hiÖu nh»m ®iÒu khiÓn thay ®æi thÝch hîp c«ng suÊt ph¸t. - KiÓm so¸t c«ng suÊt trong th«ng tin di ®éng nh»m 2 môc ®Ých: + TiÕt kiÖm nguån cho m¸y di ®éng nh»m kÐo dµi thêi gian gi÷a 2 lÇn n¹p ¾c quy. + Gi¶m thiÓu can nhiÔu gi÷a c¸c ng­êi sö dông, môc ®Ých nµy kh¸c biÖt gi÷a c¸c hÖ thèng kh¸c nhau (CDMA vµ TDMA). - §èi víi c¸c hÖ thèng TDMA/ FDMA nh­ GSM, c¸c m¸y di ®éng c«ng t¸c trªn c¸c khe thêi gian kh¸c nhau hoÆc trªn c¸c tÇn sè kh¸c nhau, do vËy kh¶ n¨ng g©y nhiÔu lÉn nhau rÊt nhá nÕu viÖc ®ång bé vµ giãng thêi gian (time alignement) ®­îc thùc hiÖn tèt. KiÓm so¸t vµ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ®èi víi c¸c hÖ thèng nµy ®ßi hái kh«ng qu¸ ngÆt nghÌo vµ chñ yÕu nh»m tiÕt kiÖm nguån ¾c quy cho m¸y di ®éng. - §èi víi c¸c hÖ thèng CDMA, cã vÊn ®Ò vÒ hiÖu øng xa- gÇn (near- far effect), dÉn dÕn ®ßi hái vÒ kiÓm so¸t vµ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt rÊt ngÆt nghÌo. §iÒu khiÓn c«ng suÊt kh«ng tèt sÏ dÉn ®Õn sè ng­êi sö dông ®ång thêi trong mét tÕ bµo gi¶m m¹nh. HiÖu øng xa- gÇn cã thÓ gi¶i thÝch s¬ l­îc nh­ sau: Gi¶ sö kh«ng cã ®iÒu khiÓn c«ng suÊt vµ mäi m¸y di ®éng ®Òu ph¸t cïng mét c«ng suÊt P. Ta h·y xÐt tr­êng hîp chØ cã 2 ng­êi sö dông ®ång thêi. Khi 2 ng­êi sö dông ë cïng mét kho¶ng c¸ch d víi tr¹m gèc: C«ng suÊt thu ®­îc Pr1 = Pr2 hay Pr1/Pr2 = 1 , ®èi víi MS2 th× Pr1 lµ nhiÔu. Gi¶ sö MS1 tiÕn l¹i gÇn tr¹m gèc ë cù ly d/2, khi ®ã c«ng suÊt Pr1 = 16 Pr2 (do tæn hao ®­êng truyÒn theo quy luËt mò 4 so víi qu·ng ®­êng truyÒn dÉn). Tøc lµ Pr11/Pr2 = 16, møc nhiÔu t¨ng. Pr1 cã thÓ thay b»ng 16 nguån nhiÔu lµ 16 MS ë cù ly d. Gi¶ sö P2/Pr1 = 1/16 lµ møc ng­ìng tû sè tÝn/nhiÔu cßn cho phÐp thu ®­îc tèt. Khi ®ã, lÏ ra 17 ng­êi sö dông ë cïng kho¶ng c¸ch d còng cã thÓ c«ng t¸c th× chØ cßn 2 ng­êi cã thÓ c«ng t¸c ®ång thêi ®­îc víi mét ng­êi (MS) ë cù ly d vµ 1 MS ë cù ly d/2. Tøc lµ hiÖu øng gÇn- xa lµm gi¶m sè ng­êi cã thÓ ®ång thêi c«ng t¸c. §Ó t¨ng sè ng­êi cã thÓ ®ång thêi c«ng t¸c ph¶i thùc hiÖn ®iÒu khiÓn c«ng suÊt sao cho Pri = Prj víi mäi i, j. b, §iÒu khiÓn c«ng suÊt trong c¸c hÖ thèng TDMA Do ®iÒu khiÓn c«ng suÊt trong c¸c hÖ thèng TDMA ®ßi hái kh«ng qu¸ ngÆt nghÌo nªn ®iÒu khiÓn c«ng suÊt cã thÓ thùc hiÖn ®­îc mét c¸ch ®¬n gi¶n nh­ sau: - Trong qu¸ tr×nh c«ng t¸c, m¸y di ®éng lu«n thu, ®o tÝn hiÖu thu ®­îc tõ tr¹m gèc vµ ph¸t b¸o c¸o vÒ BS møc ®iÖn thu ®­îc. - C¨n cø vµo th«ng sè ®o, BS tÝnh ra cù ly BS- MS vµ ra lÖnh ®iÒu khiÓn c«ng suÊt m¸y ph¸t MS vÒ gi¸ trÞ thÝch hîp. c, §iÒu khiÓn c«ng suÊt trong c¸c hÖ thèng CDMA * Trong c¸c hÖ thèng CDMA, gi¶i ph¸p ®iÒu khiÓn c«ng suÊt nh»m: Duy tr× chÊt l­îng tho¹i cho hÇu hÕt c¸c MS ®ang c«ng t¸c trong cïng tÕ bµo. T¨ng dung l­îng hÖ thèng tæng céng trong khi vÉn duy tr× chÊt l­îng tho¹i. Gi¶m c«ng suÊt ph¸t trung b×nh cña MS nh»m tiÕt kiÖm pin. * C¸c gi¶i ph¸p ®iÒu khiÓn c«ng suÊt bao gåm: - §iÒu khiÓn c«ng suÊt h­íng ®i: Lµ mét qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn vßng kÝn chËm, c¨n cø vµo c¸c b¸o c¸o vÒ tû lÖ lçi khung (FER: Frame Error Rate) mµ c¸c MS b¸o vÒ, trªn c¬ së ®ã sÏ Ên ®Þnh c«ng suÊt h­íng ®i cho c¸c kªnh logic kh¸c nhau mét c¸ch thÝch hîp nhê ®iÒu khiÓn hÖ sè khuÕch ®¹i theo tõng kªnh logic (kªnh pilot, kªnh biªn ®é, kªnh paging, c¸c kªnh traffic…). Nhê vËy, c¸c MS ë xa còng nh­ ë gÇn ®Òu cã cïng chung c­êng ®é tÝn hiÖu thu. - §iÒu khiÓn c«ng suÊt h­íng vÒ: Bao gåm: + §iÒu khiÓn vßng hë: MS ®o c«ng suÊt tÝn hiÖu pilot vµ tù tÝnh ph¶i ®iÒu khiÓn th« c«ng suÊt ph¸t cña m×nh thÕ nµo. + §iÒu khiÓn vßng kÝn: Gåm 2 vßng ®iÒu khiÓn: Vßng trong vµ ngoµi. ChÊt l­îng tho¹i trong CDMA kh«ng chØ duy tr× ®­îc nhê duy tr× Eb/N0 > møc ng­ìng mµ cßn ph¶i nhê duy tr× FER < møc ng­ìng. FER cã quan hÖ kh¸ chÆt chÏ víi Eb/N0. Do ®ã, ®iÒu khiÓn c«ng suÊt liªn quan tíi FER vµ Eb/N0. * Vßng trong: - BS ®o c«ng suÊt thu ®­îc tõ MS trªn kªnh h­íng vÒ. - So s¸nh víi mét ng­ìng (Ên ®Þnh bëi FER x¸c ®Þnh bëi nhµ ®iÒu hµnh). - Ra lÖnh ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ph¸t MS, MS theo ®ã ®iÒu khiÓn c«ng suÊt cña m×nh. * Vßng ngoµi: - BS ®o Eb/N0 trung b×nh theo tõng PCG (Power Control Group) dµi 1,25ms. - Eb/N0 ®o ®­îc ®­îc so víi Eb/N0 môc tiªu. - NÕu Eb/N0 > Eb/N0 môc tiªu th× ra lÖnh “up” (t¨ng c«ng suÊt) cho m¸y di ®éng. - NÕu Eb/N0 < Eb/N0 môc tiªu th× ra lÖnh “down” (gi¶m c«ng suÊt) cho m¸y di ®éng. - Sau mçi khung ®iÒu khiÓn th× bé ®Õm FER ®­îc ®æi míi néi dung vµ ®­îc sö dông ®Ó ®iÒu chØnh Eb/N0 môc tiªu. L­u ®å ®iÒu khiÓn c«ng suÊt vßng kÝn h­íng vÒ (®iÒu chÕ tinh). §Æt FER môc tiªu (do nhµ ®iÒu hµnh) §Æt Eb/N0 môc tiªu (T) §Æt Eb/N0 theo PCG (M) So s¸nh Eb/N0 (M& T) Ra lÖnh §KCS cña MS Khung 20 ms thu ®­îc ? TÝnh FER vµ ®Þa chØ Eb/N0 (T) (M& T) Vßng ngoµi Vßng trong N Y 3.6.2. §ång bé trong th«ng tin di ®éng a, Vai trß ®ång bé trong th«ng tin di ®éng sè * §ång bé trong th«ng tin di ®éng sè cã c¸c nhiÖm vô: - §ång bé ®ång hå, ®¶m b¶o lÊy mÉu c¸c tÝn hiÖu trong d¶i ®iÒu chÕ mét c¸ch ®óng ®¾n nh»m ®¹t ®­îc Eb/N0 cao nhÊt. - §ång bé m· tr¶i phæ PN trong CDMA nh»m ®¶m b¶o t¸ch tÝn hiÖu CDMA khái nÒn nhiÔu, gi¶m tù nhiÔu. b, §ång bé ®ång hå (nhÞp) §ång bé ®ång hå trong th«ng tin di ®éng còng ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸c DPLL. c, §ång bé m· PN trong CDMA Sù ®ång bé cña chuçi PN t¹i m¸y thu víi chuçi gi¶ PN t¹i m¸y ph¸t lµ yÕu tè c¬ b¶n ®Ó nhËn ®óng tÝn hiÖu. ViÖc mÊt ®ång bé gi÷a c¸c chuçi nµy g©y nªn tù nhiÔu. §ång bé m· PN trong CDMA gåm 2 qu¸ tr×nh: §ång bé th«. §ång bé tinh. 1. §ång bé th« S¬ ®å khèi: S1(t) S2(t) BPF T¸ch sãng ®­êng bao SS DÞch m· Bé t¹o m· PN S1(t) Ng­ìng S3(t) c(t+δ) S4(t) , chuçi PN ë m¸y thu gi¶ sö lÖch so víi C(t) phÇn ph¸t mét l­îng δ (sai pha ®Çu), do ®ã ë lèi ra m¹ch nh©n ta cã: (3.14) TÝn hiÖu nµy ®­îc cho qua BPF sau ®ã t¸ch sãng ®­êng bao. Gi¶i th«ng BPF ®ñ réng so víi phæ m(t) (tÝn hiÖu h÷u Ých b¨ng gèc) song ®ñ hÑp so víi phæ cña C(t). NÕu sãng mang ®­îc ®iÒu chÕ víi ®­êng bao kh«ng ®æi th×: (3.15) RC(δ) lµ gi¸ trÞ hµm tù t­¬ng quan cña cña C(t), RC(δ) cùc ®¹i t¹i δ = 0, biªn ®é ®Çu ra bé t¸ch sãng ®­êng bao do ®ã phô thuéc vµo δ. NÕu biªn ®é S4(t) < ng­ìng th× ®iÒu chÕ lµ gi¶m δ. Qu¸ tr×nh thùc hiÖn cho tíi khi biªn ®é S4(t) v­ît qu¸ ng­ìng th× chuyÓn sang chÕ ®é dß t×m (®ång bé tinh). 2. §ång bé tinh BPF T¸ch sãng ®­êng bao BPF T¸ch sãng ®­êng bao T¹o PN Läc m¹ch vßng TÝn hiÖu tíi Sím TrÔ e(δ) + - δ |RC(δ+TC/2)| TC δ |RC(δ-TC/2)| TC Nh¸nh sím: Nh¸nh trÔ: (3.16) Sau läc m¹ch vßng nh»m lo¹i bá ¶nh h­ëng cña t¹p ©m, tÝn hiÖu e(δ) sÏ ®iÒu khiÓn bé t¹o m· (®iÒu khiÓn xung nhÞp bé t¹o m· ®Ó cã e(δ) = 0). Ch­¬ng 4 C¸c m¹ng v« tuyÕn di ®éng tiªu biÓu 4.1. M¹ng GSM- 930 4.1.1. Giíi thiÖu chung a, C¸c tham sè c¬ b¶n Cho tíi n¨m 1992 t¹i ch©u ¢u ®· cã 6 m¹ng tÕ bµo t¹i 16 n­íc phôc vô tíi 1,2 triÖu thuª bao. Tuy nhiªn c¸c m¹ng nµy kh«ng t­¬ng thÝch víi nhau nªn kh«ng ®¶m b¶o kh¶ n¨ng l­u ®éng (roaming). Sè thuª bao thÊp dÉn ®Õn gi¸ thiÕt bÞ vµ dÞch vô cao. Tõ n¨m 1982, tæ chøc CEPT ®· thµnh lËp nhãm chuyªn tr¸ch vÒ th«ng tin di ®éng GSM (Group Special Mobile) nh»m x¸c ®Þnh mét hÖ thèng th«ng tin di ®éng cho toµn ch©u ¢u. Tíi n¨m 1986, nhãm GSM ®· lùa chän ®­îc tiªu chuÈn cho c¸c hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng tÕ bµo sè cho ch©u ¢u víi tªn gäi GSM (Global System for Mobile) ho¹t ®éng trªn b¨ng tÇn 900 MHz. Tõ n¨m 1991, c¸c m¹ng GSM ®· ®­îc ®­a vµo ho¹t ®éng t¹i nhiÒu n­íc ch©u ¢u, riªng t¹i Anh, hÖ thèng ho¹t ®éng trªn b¨ng tÇn 1,8 GHz. * C¸c tham sè c¬ b¶n cña GSM C¸c chØ tiªu kü thuËt vµ c¸c th«ng sè cña GSM ®­îc m« t¶ chi tiÕt trong 13 tËp khuyÕn nghÞ cña ESTI (European Telecommunication Standar Insitute: ViÖn tiªu chuÈn viÔn th«ng ch©u ¢u) ®­îc th«ng qua vµo th¸ng 4- 1982. C¸c tham sè c¬ b¶n cña GSM nh­ sau: - B¨ng sãng: 890- 915 MHz (®­êng lªn) 935- 960 MHz (®­êng xuèng) C¸c b¨ng sãng nµy ph©n bæ cho 2 d¶i phßng vÖ, mçi d¶i réng 200 KHz, 124 cÆp kªnh v« tuyÕn (lªn- xuèng) mçi kªnh réng 200 KHz. - Song c«ng: FDD. TÇn sè sãng mang v« tuyÕn trªn hai b¨ng sãng ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: (®­êng lªn) (n=1, 2, 3,…124) (®­êng xuèng) - Lo¹i truy nhËp: TDMA, 8 khe thêi gian (TS0 ÷TS7) trªn mét sãng mang v« tuyÕn. - M· ho¸ tiÕng nãi: RPE- LPC, tèc ®é 13 Kb/s (toµn tèc) vµ 6,5 Kb/s (b¸n tèc) dïng cho phase 2+. - M· kªnh: M· chËp tèc ®é 1/2 (1 bit vµo, 2 bit ra), ®é dµi rµng buéc 5. (M· CC (2, 1, 5)), kÕt hîp víi m· khèi. 50 bit quan träng nhÊt trong mét khung 20 ms ®­îc m· ho¸ khèi víi 3 bit d­. 53 bit ®· m· khèi nµy ®­îc ghÐp víi 132 bit m· tiÕng nãi quan träng, cïng 4 bit ®u«i t¹o nªn khèi 189 bit vµ ®­îc m· chËp tèc ®é 1/2, t¹o nªn khèi 378 bit. 78 bit m· tiÕng nãi kh«ng quan träng kh«ng ®­îc m·. RÊt quan träng Quan träng Kh«ng quan träng 50 132 78 53 132 4 C¸c bit lèi ra bé m· ho¸ tiÕng nãi 78 M· khèi C¸c bit ®u«i ghÐp thªm 378 bit ®· ®­îc m· 78 bit 0 m· Sau m· ho¸ kªnh 20 ms - Tèc ®é truyÒn: Sau m· ho¸ tiÕng nãi, tèc ®é bit sÏ lµ: (toµn tèc) Sau khi hoµn tÊt m· ho¸ kªnh, tèc ®é bit sÏ lµ: Tèc ®é bit cña c¶ 1 kªnh v« tuyÕn, gåm 8 kªnh (8 khe thêi gian) vµ c¸c tÝn hiÖu huÊn luyÖn (dß kªnh), c¸c bit cê, kho¶ng phßng vÖ, c¸c bit ®ång bé…, tæng céng lµ 271 Kb/s. - GhÐp xen: ¸p dông hai lÇn, nhê ®ã viÖc mÊt c¶ mét côm xung TDMA (mÊt toµn bé bit trong mét khe thêi gian) chØ dÉn ®Õn ¶nh h­ëng tíi 12,5% sè bit cña mét khung tÝn hiÖu tiÕng nãi. - §iÒu chÕ sè: GMSK víi BT = 0,3 (B: Bandwidth: ®é réng b¨ng tÝn hiÖu, T: Bit time interral: ®é réng 1 bit), do ®ã ®é réng b¨ng tÝn hiÖu ®· ®iÒu chÕ chØ vµo kho¶ng 1/3 ®é réng b¨ng tÝn hiÖu b¨ng gèc (50 KHz so víi 150 KHz). §é réng b¨ng tÝn hiÖu v« tuyÕn vµo qu·ng 100 KHz (chØ cì 1/3 so víi ®é réng b¨ng cña tÝn hiÖu PSK nhÞ ph©n). Nhê vËy, suy gi¶m xuyªn nhiÔu gi÷a 2 sãng mang l©n cËn = 18 dB vµ > 50 dB gi÷a c¸c sãng mang xa nhau h¬n. - San b»ng: ¸p dông san b»ng theo thuËt to¸n Viterbi, gi¶i quyÕt ®­îc tr¶i trÔ tíi 16 μs. - Nh¶y tÇn (option): Nh¶y tÇn chËm, tèc ®é 217 b­íc nh¶y/s. Tuú theo ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh vµ møc ®é nhiÔu tæng mµ nhµ ®iÒu hµnh cã thÓ chän hay kh«ng chän lùa cho nh¶y tÇn. ë ViÖt Nam kh«ng ¸p dông nh¶y tÇn. - C«ng suÊt: C«ng suÊt ®Ønh: 2 W (cho m¸y cÇm tay) vµ £ 20W cho m¸y ®Æt trªn « t«. C«ng suÊt trung b×nh: 0,25W ÷ 2,5 W cho c¸c lo¹i nãi trªn. - KiÓm so¸t c«ng suÊt: Cã ¸p dông ®iÒu khiÓn c«ng suÊt m¸y di ®éng theo quy ®Þnh cña tr¹m gèc (BS). - ChuyÓn ®iÒu khiÓn: Cã ¸p dông, b¶o ®¶m kh¶ n¨ng roaming. TrÔ ®iÒu khiÓn ®èi víi chuyÓn ®iÒu khiÓn khi m¸y di ®éng chuyÓn tõ Cell nµy ®Õn cell kh¸c kh«ng qu¸ 480 ms. b, S¬ ®å khèi c¬ b¶n hÖ thèng GSM- 900 BTS BTS BTS BSC BS NMC ADC OMC OMC MSC MSC HLR VLR AVC EIR TE MT MS UM BS MS Ho¹t ®éng cña hÖ thèng: - MS: Bao gåm ®Çu cuèi di ®éng TE vµ m¸y thu MT , thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng tõ m· ho¸ tiÕng nãi tíi ®Çu ra m¸y ph¸t (tuyÕn ph¸t) vµ tõ ®Çu vµo m¸y thu tíi lèi ra bé gi¶i m· tiÕng nãi (tuyÕn thu). - ThiÕt bÞ ®Çu cuèi TE: Gåm micro, bµn phÝm, mµn h×nh…Khi nèi víi mét bé phèi hîp ®Çu cuèi TA, m¸y di ®éng cã thÓ nèi tíi m¸y truyÒn sè liÖu (modem). - Sim: Modun x¸c nhËn thuª bao, lµ mét m¸y tÝnh siªu nhá, cã bé nhí d÷ liÖu kh«ng bÞ mÊt khi c¾t nguån. ThiÕu card Sim nµy, MS chØ cã thÓ gäi c¸c sè khÈn cÊp mµ kh«ng thÓ thùc hiÖn ®­îc liªn l¹c th«ng th­êng. Sim ®­îc cung cÊp bëi nhµ ®iÒu hµnh m¹ng (c«ng ty ®iÖn tho¹i di ®éng, nh­ VMS hay Vinaphone ch¼ng h¹n) khi kh¸ch hµng ®¨ng ký thuª bao. - BS gåm: Tr¹m thu ph¸t gèc BTS thùc hiÖn giao tiÕp v« tuyÕn víi MS vµ giao tiÕp víi ®µi ®iÒu khiÓn tr¹m gèc BSC. BTS thùc hiÖn mäi chøc n¨ng thu, ph¸t t­¬ng ®­¬ng víi m· ho¸, gi¶i m· tiÕng nãi vµ chuyÓn ®æi tõ tiÕng nãi/ tÝn hiÖu PCM (A/D vµ D/A) vÒ phÝa BSC. BSC: Tr¹m ®iÒu khiÓn BS thùc hiÖn mét sè chøc n¨ng chuyÓn ®iÒu khiÓn, giao tiÕp víi MSC th«ng qua giao diÖn A (giao diÖn tiªu chuÈn viÔn th«ng quèc tÕ). TuyÕn liªn l¹c gi÷a BSC vµ MSC lµ tuyÕn PCM tiªu chuÈn. - MSC: Tæng ®µi di ®éng. + Thùc hiÖn chuyÓn nèi c¸c cuéc gäi. + Qu¶n lý m¸y di ®éng b»ng ®Þa chØ t¹m thêi (sè thuª bao di ®éng l­u ®éng MSRN). + Qu¶n lý dÞch vô MS b»ng d÷ liÖu vÒ MS (thuéc vïng cña m×nh), ®­îc ghi trong VLR cña m×nh. + Thùc hiÖn nhËn thùc tr¹m di ®éng (MS) b»ng c¸ch kÕt hîp víi HLR vµ trung t©m nhËn thùc cña m¹ng (AVC). Mét sè MSC cã kÕt nèi ra ngoµi (tíi tæng ®µi ®iÖn tho¹i cña PSTN ch¼ng h¹n) gäi lµ c¸c MSC cæng (GMSC). Mét m¹ng GSM-900 cã thÓ gåm cã mét sè MSC/VLR, trong ®ã mét hay tÊt c¶ c¸c MSC ®Òu lµ MSC cæng. - HLR: C¬ së d÷ liÖu cña m¹ng, duy tr× mäi th«ng tin vÒ thuª bao vµ ghi tr÷ t×nh tr¹ng cña mäi MS thuéc m¹ng: Rçi- bËn/ hiÖn ®ang hiÖn diÖn t¹i MSC nµo/ cã nhËp m¹ng hay ®· dêi m¹ng. - VLR: C¬ së d÷ liÖu cña MSC, ghi tr÷ th«ng tin cña mäi MS ®ang hiÖn diÖn trong vïng mµ MSC qu¶n lý: Rçi- bËn/ hiÖn ®ang hiÖn diÖn trong vïng ®Þnh vÞ (LA) nµo. - AVC: Trung t©m nhËn thùc cña m¹ng, thùc hiÖn kiÓm tra quyÒn truy nhËp m¹ng cña MS, thùc hiÖn c¸c thñ tôc an ninh m¹ng. - EIR: Trung t©m kiÓm so¸t phÇn cøng m¸y di ®éng. Trªn mäi main board m¸y di ®éng ®Òu cã mét chip ghi sè seri s¶n xuÊt cña m¸y ®ã, gäi lµ sè cña phÇn cøng. M¹ng cã thÓ th«ng qua EIR ®äc ®­îc sè m¸y phÇn cøng ®ã cña MS nh»m kiÓm so¸t ®Õn c¶ phÇn cøng m¸y di ®éng, chèng viÖc lÊy c¾p m¸y di ®éng. - OMC, NMC, ADC: Lµ c¸c khèi cã chøc n¨ng gi¸m s¸t, ®iÒu khiÓn, qu¶n trÞ vµ b¶o tr× hÖ thèng, tÝnh c­íc cuéc gäi. - Qu¶n lý di ®éng: M¹ng chØ qu¶n lý vÞ trÝ cña MS tíi vïng ®Þnh vÞ LA. Ho¹t ®éng cña hÖ thèng GSM víi mét cuéc gäi tõ mét m¸y ®iÖn tho¹i cè ®Þnh thuéc PSTN (Public Switching Telephone Network: M¹ng ®iÖn tho¹i chuyÓn m¹ch c«ng céng) tíi mét m¸y di ®éng - Khi MS bËt nguån, MS sÏ quÐt 124 sãng mang ®­êng xuèng cña GSM ®Ó t×m sãng mang ®iÒu khiÓn ph¸t thanh cña tÕ bµo mµ nã hiÖn diÖn. Sãng mang nµy cã c«ng suÊt lín nhÊt trong c¸c sãng mang ®­îc sö dông t¹i tÕ bµo ®ã. Sau khi t×m thÊy sãng mang ®iÒu khiÓn ph¸t thanh, MS sÏ ®¨ng ký nhËp m¹ng ®Ó b¸o víi m¹ng: MS ®· nhËp m¹ng, LA mµ MS ®ang hiÖn diÖn (sè cña vïng LA, gäi lµ LAI: Location Area Idensity, ®­îc ph¸t qu¶ng b¸ th­êng xuyªn trªn sãng mang ®iÒu khiÓn ph¸t thanh). Khi ®ã, t¹i MSC/VLR mµ MS ®ang hiÖn diÖn, bé ghi VLR sÏ dùng cê rçi cña MS vµ ghi LAI cña MS. T¹i HLR, cê nhËp m¹ng cña MS sÏ dùng vµ sè hiÖu cña MSC/VLR mµ MS ®¹ng hiÖn diÖn ®­îc ghi l¹i. Sau khi ®¨ng ký nhËp m¹ng, nÕu kh«ng gäi ®i th× MS chuyÓn vÒ chÕ ®é rçi, chê thu tÝn hiÖu gäi m×nh vµ liªn tôc duy tr× ®ång bé, ®ång chØnh víi tr¹m gèc BS cña tÕ bµo mµ nã ®¹ng hiÖn diÖn. - Khi mét m¸y ®iÖn tho¹i cè ®Þnh quay sè mét m¸y di ®éng, sè m¸y ch¼ng h¹n ABCDXXXXXX th× tæng ®µi cè ®Þnh sÏ c¨n cø vµo c¸c sè ABCD ®Ó ®Þnh tuyÕn tíi GMSC. GMSC sÏ göi c¸c sè cßn l¹i tíi HLR ®Ó thùc hiÖn mét cuéc gäi ®Þnh tuyÕn. Sè m¸y ®ã ®­îc HLR cña m¹ng dÞch ra vµ tra ®Ó x¸c ®Þnh MS ®­îc gäi ®ang thuéc MSC nµo vµ th«ng b¸o cho GMSC. GMSC sÏ kÕt nèi tíi MSC ®ã vµ b¸o cho MSC ®ã r»ng MS cã sè hiÖu nh­ vËy cã cuéc gäi ®Õn. MSC/VLR ®ã sÏ tra bé ghi VLR cña m×nh ®Ó biÕt xem MS cã rçi kh«ng vµ hiÖn ®ang ë LA nµo. NÕu MS ®ã ®ang rçi th× MSC sÏ ra lÖnh b¸o gäi cho mäi tÕ bµo thuéc LA ®ã vµ tÊt c¶ BS thuéc LA ®ã sÏ nhÊt lo¹t b¸o gäi MS trªn kªnh nh¾n gäi (paging chanel) cña m×nh. - Khi MS nghe thÊy hiÖu gäi cña m×nh trªn kªnh paging, nã sÏ truy nhËp m¹ng vµ BS sÏ ®Æt trªn mét kªnh ®iÒu khiÓn hai chiÒu (lªn-xuèng) cho nã. Trªn kªnh ®ã, MS sÏ nhËn thùc quyÒn nhËp m¹ng cña m×nh víi m¹ng råi nhËn lÖnh chuyÓn vÒ mét kªnh tho¹i (kªnh l­u l­îng- traffic chanel) ®Ó tiÕn hµnh ®µm tho¹i. 4.1.2. Giao tiÕp v« tuyÕn a, C¸c kªnh trong hÖ thèng GSM - Kªnh v« tuyÕn: Mçi sãng mang GSM h×nh thµnh mét kªnh v« tuyÕn, nh­ vËy toµn m¹ng GSM cã thÓ cã 124 cÆp kªnh v« tuyÕn. - Kªnh vËt lý: Mçi sãng mang GSM ®­îc ph©n chia vÒ thêi gian thµnh 8 khe thêi gian (TS: Time Slot), ®¸nh sè tõ TS0 ÷ TS7. Mçi TS h×nh thµnh 1 kªnh vËt lý. Do ®ã, toµn m¹ng GSM cã tæng céng 124 × 8 = 992 kªnh vËt lý. - Kªnh logic: C¸c bit thùc hiÖn cïng chøc n¨ng h×nh thµnh c¸c kªnh logic. Trong GSM cã 11 kªnh logic. *Kªnh l­u l­îng: Kªnh l­u l­îng (kªnh dïng ®Ó ®µm tho¹i), TCH (Traffic chanel) gäi t¾t lµ kªnh T. Gåm hai lo¹i kªnh toµn tèc vµ kªnh b¸n tèc. Kªnh toµn tèc cã tèc ®é m· ho¸ tiÕng nãi lµ 13 kb/s, kªnh b¸n tèc cã tèc ®é m· ho¸ tiÕng nãi lµ 6,5 kb/s. HÖ thèng nµo ®· sö dông kªnh toµn tèc th× kh«ng sö dông kªnh b¸n tèc vµ ng­îc l¹i, khi dïng b¸n tèc (tèc ®é gi¶m hai lÇn, do ®ã dung l­îng gi¶m gÊp ®«i) th× kh«ng dïng kªnh toµn tèc (khi ®ã chÊt l­îng tiÕng nãi kÐm h¬n). C¸c kªnh ®iÒu khiÓn: Gåm 9 lo¹i, chia thµnh 3 nhãm + Nhãm kªnh ®iÒu khiÓn ph¸t thanh: Lµ c¸c kªnh ®­êng xuèng ph¸t qu¶ng b¸ th­êng xuyªn 24/24, bÊt luËn trong tÕ bµo cã MS nµo hay kh«ng. Gåm 3 lo¹i: Kªnh söa tÇn FCCH (viÕt t¾t lµ kªnh F): Dïng ®Ó MC b¸m vµ ®ång chØnh tÇn sè víi BS. Kªnh ®ång bé FCCH (viÕt t¾t lµ kªnh S): Dïng cho MC ®ång bé ®ång hå víi BS. Ngoµi ra, trªn kªnh S cßn truyÒn ®i BC/C lµ hiÖu gäi tr¹m gèc. MS khi cÇn truy nhËp m¹ng sÏ dïng BSIC ®Ó gäi tr¹m gèc trªn kªnh truy nhËp. Trªn kªnh S cßn th«ng b¸o sè khung TDMA ®Ó MS sö dông nh­ mét th«ng sè cho qu¸ tr×nh m· mËt. Kªnh ®iÒu khiÓn ph¸t thanh BCCH (viÕt t¾t lµ kªnh B) dïng ®Ó th«ng b¸o cho MS biÕt mäi th«ng sè vµ cÊu tróc cña m¹ng bao gåm: TÕ bµo vµ m¹ng GSM nµo, c¸c tÕ bµo xung quanh cã tÇn sè sãng mang ®iÒu khiÓn ph¸t thanh lµ c¸c tÇn sè nµo, tÕ bµo cã bÞ cÊm kh«ng, sè hiÖu vïng ®Þnh vÞ LAI cña tÕ bµo nµy lµ g×. + Nhãm kªnh ®iÒu khiÓn chung, gåm 3 lo¹i: Kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn RACH (viÕt t¾t lµ kªnh R) dïng ®Ó MS truy nhËp m¹ng b»ng c¸ch ph¸t BSIC (nghe ®­îc trªn kªnh S) gäi tr¹m gèc BS, ®©y lµ kªnh ®­êng lªn. Kªnh trao quyÒn truy nhËp AGCH (viÕt t¾t lµ kªnh G): Lµ kªnh ®­êng xuèng, dïng ®Ó BS ra lÖnh ®Æt kªnh ®iÒu khiÓn 2 chiÒu cho MS trong giai ®o¹n ®Çu MS truy nhËp m¹ng. Kªnh nh¾n gäi PCH (viÕt t¾t lµ kªnh P): Lµ kªnh ®­êng xuèng, dïng ®Ó BS ph¸t hiÖu gäi MS khi cã cuéc gäi ®Õn MS. Chó ý: Do ho¹t ®éng trªn kªnh P vµ kªnh G kh«ng bao giê ®ång thêi x¶y ra nªn chóng ®­îc sö dông chung trªn 1 kªnh (ký hiÖu t¾t lµ kªnh C). + Nhãm kªnh ®iÒu khiÓn riªng, gåm 3 lo¹i: Kªnh ®iÒu khiÓn dµnh riªng, ®øng riªng, DCCH (t¾t lµ D): Lµ kªnh ®iÒu khiÓn hai chiÒu trªn ®ã MS nhËn thùc víi m¹ng. Kªnh ®iÒu khiÓn liªn kÕt chËm SACCH (t¾t lµ kªnh SA), lµ kªnh ®­êng lªn –xuèng, ®i kÌm víi kªnh D vµ kªnh T. Cø mçi mét kªnh D cã 1 kªnh SA ®i kÌm vµ mçi mét kªnh T còng cã mét kªnh SA ®i kÌm. Trªn ®­êng lªn, kªnh nµy truyÒn b¸o c¸o ®o l­êng c«ng suÊt do MS thùc hiÖn trong c¸c khe thêi gian mµ MS kh«ng liªn l¹c. Trªn c¬ së sè liÖu b¸o c¸o c«ng suÊt nµy, BSC sÏ tÝnh to¸n vµ ra lÖnh trªn ®­êng xuèng cho MS thùc hiÖn: * §iÒu chØnh c«ng suÊt cho thÝch hîp. * Giãng thêi gian: Do c¸c MS cã thÓ ë c¸c cù ly kh¸c nhau tíi tr¹m gèc lªn mÆc dï c¸c MS ®· ®ång bé ®ång hå víi BS song trÔ truyÒn tÝn hiÖu vÒ ®Õn BS cña chóng cã thÓ kh¸c nhau vµ do vËy trë lªn kh«ng ®ång bé víi ®ång hå cña BS. §Ó ®¶m b¶o ®ång bé, c¨n cø vµo vÞ trÝ gÇn ®óng cña BS tÝnh ®­îc nhê sè liÖu c«ng suÊt ®o l­êng ®­îc MS b¸o c¸o liªn tôc trªn kªnh SA (®­êng lªn), BSC sÏ ra lÖnh cho tõng MS chØnh l¹i ®ång hå (giãng thêi gian) cho thÝch hîp. Kªnh ®iÒu khiÓn liªn kÕt nhanh FACCH (t¾t lµ kªnh FA) lµ kªnh ®­êng lªn-xuèng, ®i kÌm víi kªnh T. Kªnh nµy ®­îc sö dông ®Ó b¸o hiÖu ®iÒu khiÓn chuyÓn vïng (HO: Hand Over) khi MS ®ang liªn l¹c vµ chuyÓn tõ cell nµy sang cell kh¸c. §Ó thêi gian gi¸n ®o¹n liªn l¹c khi chuyÓn vïng kh«ng qu¸ lín, tèc ®é ®iÒu khiÓn ph¶i lín vµ kªnh SA kh«ng ®¸p øng ®­îc nªn kªnh FA ®­îc tæ chøc b»ng c¸ch “lÊy c¾p” c¸c bit cña kªnh T ®Ó truyÒn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. b, S¾p c¸c kªnh logic trªn c¸c kªnh vËt lý: C¸c kªnh ®iÒu khiÓn ®­îc s¾p trªn c¸c kªnh TS0, TS1 cña sãng mang ®iÒu khiÓn ph¸t thanh cña tÕ bµo, sãng mang nµy ®­îc gäi lµ c0 vµ ®­îc ph¸t qu¶ng b¸ 24/24, bÊt luËn cã MS nµo hay kh«ng trong tÕ bµo. Mäi TS kh¸c, TS2 ÷ TS1 cña c0 vµ TS0 ÷ TS7 cña c¸c sãng mang kh¸c trong tÕ bµo ®­îc sö dông cho kªnh T. c, CÊu tróc c¸c côm, cÊu tróc khung thùc hiÖn trong GSM. Khu«n th«ng tin trong mét khe thêi gian ®­îc gäi lµ mét côm (burst). GSM cã 5 lo¹i côm: Côm th­êng: Sö dông trong truyÒn th«ng tin trªn c¸c kªnh l­u l­îng (kªnh T), c¸c kªnh ®iÒu khiÓn (trõ c¸c kªnh R, S vµ F). TB C¸c bit m· F Dß ®­êng F C¸c bit m· TB GA 3 57 1 26 1 57 3 8,25 156,25 bit = 0,577 ms (271 kb/s) C¸c bit m·: Lµ c¸c bit mang th«ng tin (tho¹i hay sè liÖu). F: Bit cê, chØ thÞ c¸c côm 57 bit tin cã bÞ lÊy c¾p lµm kªnh FA hay kh«ng. C¸c bit dß ®­êng: Lµ c¸c bit huÊn luyÖn dµnh cho san b»ng kªnh. TB: C¸c bit ®u«i côm. GP: Kho¶ng phßng vÖ, kh«ng ph¸t th«ng tin dïng ®Ó tr¸nh viÖc chÌn lªn nhau gi÷a c¸c tÇn sè cña c¸c ng­êi sö dông kh¸c nhau ë c¸c cù ly kh¸c nhau so víi BS. Côm söa tÇn: Dïng ®Ó truyÒn tin trªn kªnh F, dµnh cho MS ®ång chØnh tÇn sè víi BS. TB C¸c bit cè ®Þnh TB GP 3 142 3 8,25 156,25 bit = 0,577 ms (271 kb/s) Trong thêi gian c¸c bit cè ®Þnh, tÇn sè c0 kh«ng ®­îc ®iÒu chÕ vµ xuÊt hiÖn nh­ mét sãng mang cè ®Þnh, do ®ã MS cã thÓ theo ®ã ®Ó ®ång chØnh tÇn sè (c¸c bit cè ®Þnh lµ c¸c bit toµn kh«ng). Côm ®ång bé: Dïng ®Ó MS thu vµ ®ång bé ®ång hå víi MS. TB C¸c bit m· D·y ®ång bé C¸c bit m· TB GP 3 39 64 39 3 8,25 156,25 bit = 0,577 ms (271 kb/s) C¸c bit m·: Chøa BSIC vµ sè khung TDMA ®­îc MS dïng ®Ó gäi BS (sö dông BSIC) vµ lµm tham sè m· mËt (sè khung TDMA). Côm truy nhËp: Dïng truyÒn tin khi MS truy nhËp trªn kªnh R. Do lµ côm dïng ®Ó truyÒn tin ®Çu tiªn khi MS truy nhËp m¹ng lªn møc tréi thêi gian do kho¶ng c¸ch c¸c MS - BS lµ ngÉu nhiªn cã thÓ rÊt lín, v× vËy kho¶ng phßng vÖ ph¶i ®Ó dµi h¬n. C¸c côm lo¹i kh¸c kh«ng cÇn ®Ó kho¶ng GP lín v× ®· ®­îc dßng thêi gian th«ng qua trao ®æi th«ng tin trªn kªnh SA. TB D·y ®ång bé C¸c bit m· TB GP 3 41 36 3 68,25 156,25 bit = 0,577 ms (271 kb/s) C¸c bit m·: Chøa BSIC lµm hiÖu gäi tr¹m gèc (BS). D·y ®ång bé: Chøa th«ng tin ®ång bé ®ång hå, b¶o ®¶m ®Ó BS cã thÓ ®ång bé ®­îc víi MS tr­íc khi giãng thêi gian. Côm gi¶: §­îc truyÒn ®i tõ BS tíi MS trong c¸c tr­êng hîp sau: Trªn kªnh P (G) khi kh«ng b¸o gäi vµ còng kh«ng trao quyÒn truy nhËp. Trong qu¸ tr×nh liªn l¹c khi cã phÇn ng­ng nãi. Khu«n côm gi¶ gièng khu«n côm th­êng nh­ng c¸c ®o¹n 57 bit ®­îc thay bëi d·y bit cã cÊu tróc x¸c ®Þnh. 4.1.3. Thñ tôc nhËn thùc a, Chøc n¨ng vµ c¸c tr­êng hîp - Chøc n¨ng: Thñ tôc nhËn thùc ®­îc sö dông ®Ó kiÓm tra quyÒn truy nhËp m¹ng cña MS nh»m ®¶m b¶o an ninh m¹ng, chèng l¹i c¸c cè g¾ng truy nhËp tr¸i phÐp m¹ng vµ chèng theo dâi, nghe trém cuéc liªn l¹c trªn ®­êng v« tuyÕn. - C¸c tr­êng hîp nhËn thùc: + Trong lÇn truy nhËp ®Çu tiªn khi nhËp m¹ng. + Khi khëi ph¸t mét cuéc gäi hoÆc ®¸p l¹i mét cuéc gäi. + Khi ®¨ng ký b¸o c¸o míi (cËp nhËt) vÞ trÝ do nghe thÊy LAI míi trªn kªnh ®iÒu khiÓn ph¸t thanh. b, Thñ tôc nhËn thùc Do AVC ®¶m nhiÖm, kÕt hîp víi HLR vµ VLR. Thñ tôc nhËn thùc ®­îc tiÕn hµnh trªn kªnh D gåm hai kh©u: M¹ng cung cÊp ®ång bé 3 ch×a kho¸ nhËn thùc vµ b¶o mËt gåm: Sè ngÉu nhiªn R, mËt khÈu S vµ kho¸ m· mËt KC cho tõng MS cña m¹ng. Khi cÇn nhËn thùc, m¹ng göi R cho MS, MS tÝnh to¸n mËt khÈu S vµ göi tr¶ m¹ng. M¹ng so s¸nh S nhËn ®­îc tõ MS vµ S cña m×nh, nÕu gièng nhau sÏ trao quyÒn truy nhËp cho MS. C¸c thuËt to¸n: - ThuËt to¸n tÝnh S: - ThuËt to¸n tÝnh KC: A3 vµ A8 lµ c¸c thuËt to¸n c«ng khai cã trong khuyÕn nghÞ cña GSM. Ki lµ sè kho¸ c¸ nh©n cña tõng thuª bao, chØ l­u tr÷ t¹i HLR vµ trong Sim card cña thuª bao vµ kh«ng bao giê ph¸t trªn ®­êng truyÒn v« tuyÕn. c, ThÝ dô Gi¶ sö mét MS ®ang l­u ®éng tõ mét LA nµy sang mét LA kh¸c, khi thÊy LAI míi trªn mét kªnh ®iÒu khiÓn ph¸t thanh cña tÕ bµo (míi) thuéc LA míi, MS buéc ph¶i ®¨ng ký míi vÞ trÝ (cËp nhËt vÞ trÝ) ®Ó khi cÇn m¹ng cã thÓ t×m gäi MS. Trong qu¸ tr×nh nhËn thùc nµy, MS cÇn ph¶i th«ng b¸o víi m¹ng yªu cÇu ®¨ng ký cËp nhËt vÞ trÝ, m¹ng sÏ yªu cÇu nhËn thùc ®ång thêi sÏ ra lÖnh MS ®æi kho¸ m· mËt vµ ®æi hiÖu gäi t¹m thêi (TMSI) nh»m chèng theo dâi MS th«ng qua nghe hiÖu gäi. 4.2. M¹ng IS -95 4.2.1. C¸c tham sè c¬ b¶n a, Giíi thiÖu chung IS - 95 (Interim Standard) lµ chuÈn t¹m thêi cña Mü ®­îc th«ng qua n¨m 1993 cho m¹ng th«ng tin di ®éng tÕ bµo sè thÕ hÖ 2. IS- 95 ®­îc x©y dùng trªn c¬ së c¸c gi¶i ph¸p kü thuËt vÒ hÖ thèng CDMA cña Qualcomn Ltd. HiÖn nay, IS -95 ®ang ®­îc sö dông t¹i nhiÒu n­íc nh­: Mü, Hµn Quèc, Hång K«ng, Trung Quèc… VÒ c¬ b¶n IS- 95 lµ hÖ thèng CDMA b¨ng hÑp (phôc vô c¸c dÞch vô b¨ng hÑp bao gåm tho¹i vµ sè liÖu tèc ®é thÊp) lo¹i tÕ bµo. IS- 95 kÕt hîp c¶ CDMA vµ FDMA/FDD. b, C¸c tham sè kü thuËt c¬ b¶n - B¨ng sãng: 828 – 849 MHz (®­êng lªn). 869 – 894 MHz (®­êng xuèng). B¨ng sãng chia thµnh 20 kªnh v« tuyÕn, mçi kªnh chiÕm mét ®é réng b»ng 1,25 MHz. - S¬ ®å ®a truy nhËp: CDMA tr¶i phæ trùc tiÕp DS, sö dông bé t¹o chuçi PN (dµi) gåm 42 kh©u ghi dÞch. - §iÒu chÕ sè: QPSK. - Tèc ®é truyÒn d÷ liÖu danh ®Þnh: 9600 Kb/s - Tèc ®é chip: 1.2288 Mc/s - M· ho¸ vµ ghÐp xen: M· ho¸ xo¾n chËp vµ kÕt hîp víi ghÐp xen khèi. - Ph©n kªnh: + H­íng ®i: C¸c kªnh h­íng ®i ®­îc ph©n lËp víi nhau nhê sö dông c¸c m· Walsh trùc giao, chia thµnh 64 kªnh logic gåm kªnh pilot (W0), kªnh ®ång bé (W22), kªnh nh¾n t×m (W1 ÷ W7), kªnh l­u l­îng (W8÷ W31, W33÷ W63). + H­íng vÒ: §­îc ph©n lËp theo PN code. - ChuyÓn vïng: MÒm. - Ph©n bè tÇn sè: Mäi tr¹m thuéc mét m¹ng cã thÓ sö dông chung 1 tÇn sè, do vËy ph­¬ng ¸n tÇn sè rÊt ®¬n gi¶n. - §iÒu khiÓn c«ng suÊt: NgÆt nghÌo, thùc hiÖn trªn c¶ h­íng ®i lÉn h­íng vÒ. 4.2.2. C¸c kªnh cña IS- 95 a, Kªnh pilot §­îc tr¹m gèc ph¸t trong toµn bé thêi gian trªn tÇn sè cña cell hay sector. Lµ mét tÝn hiÖu tr¶i phæ kh«ng ®iÒu biÕn ®Ó c¸c m¸y di ®éng b¸m theo BS (®ång bé tÇn sè, ®o c«ng suÊt…) S¬ ®å khèi cña kªnh pilot: Chuçi bit 0 W0 PNi (t-τa) PNQ (t-τa) Tíi bé kÕt hîp Kªnh pilot ®­îc tr¶i phæ cÇu ph­¬ng bëi m· PN ng¾n cã chu kú 32768-1 chip (bé ghi dÞch 15 kh©u . PNi vµ PNQ kh¸c nhau vÒ ®a thøc sinh. C«ng suÊt cña kªnh pilot cao h¬n c«ng suÊt c¸c kªnh kh¸c vµ quy ®Þnh b¸n kÝnh vïng phñ sãng cña tÕ bµo hay sector . b, Kªnh ®ång bé Dïng ®Ó ®ång bé ®Þnh thêi mäi MS thuéc tÕ bµo, ph¸t qu¶ng b¸ liªn tôc. Tèc ®é d÷ liÖu 1200 b/s. Ngoµi th«ng tin ®Þnh thêi, kªnh biªn ®é cßn t¶i c¸c th«ng tin sau: Sè nhËn d¹ng hÖ thèng. Sè nhËn d¹ng m¹ng. §é dÞch thêi gian m· ng¾n cña cell hay sector. Chuçi thêi gian (clock) cña hÖ thèng. Tr¹ng th¸i m· dµi vµ tèc ®é kªnh nh¾n tin. S¬ ®å khèi cña kªnh ®ång bé M· ho¸ vµ lÆp GhÐp xen khèi PNi fNa Tíi bé kÕt hîp vµ ®iÒu chÕ cÇu ph­¬ng W32 48 Kb/s 4,8 Kb/s 1200 b/s CÊu tróc khung tÝn hiÖu kªnh ®ång bé SOM Th©n khung kªnh ®ång bé §a khung 80 ms = 96 bit 26,66 ms = 82 bit SOM: Bit khëi ®Çu b¶n tin (Start of Message). Th©n khung kªnh ®ång bé: ChiÒu dµi b¶n tin, th©n b¶n tin, CRC: T¹o thµnh b¶n tin kªnh ®ång bé. c, Kªnh paging Dïng ®Ó truyÒn th«ng tin ®iÒu khiÓn vµ c¸c b¶n tin b¸o gäi tõ BS tíi MS, c«ng t¸c t¹i c¸c tèc ®é 9,6 ; 48 vµ 2,4 Kb/s. Cã tèi ®a 7 kªnh nh¾n tin trªn mét tÕ bµo hay sector, khi kªnh nh¾n tin kh«ng sö dông th× cã thÓ dïng lµm kªnh l­u l­îng. ViÖc chän tèc ®é c«ng t¸c kªnh paging phô thuéc vµo nhµ ®iÒu hµnh m¹ng. Mét kªnh nh¾n tin toµn tèc (9,6 kb/s) cã thÓ cung cÊp 150- 180 cuéc nh¾n gäi/s. S¬ ®å khèi kªnh paging: M· ho¸ vµ lÆp GhÐp xen khèi PNi PNQ Tíi bé kÕt hîp vµ ®iÒu chÕ cÇu ph­¬ng Wi 1,288 Mc/s T¹o m· PN dµi Chia 1:64 d, Kªnh l­u l­îng h­íng ®i Cã thÓ cã tèi ®a tíi 63 kªnh l­u l­îng h­íng ®i (khi ®ã c¸c kªnh nh¾n tin vµ ®ång bé kh«ng sö dông). Tèc ®é ®Çu ra bé m· ho¸ tiÕng nãi biÕn ®æi ®­îc víi c¸c tèc ®é 9,6 Kb/s ; 4,8 Kb/s ; 2,4 Kb/s ; 1,2 Kb/s. Khi tiÕng nãi ho¹t ®éng th× tèc ®é lèi ra bé m· ho¸ lµ 9,6 Kb/s. Khi tiÕng nãi Ýt ho¹t ®éng th× tèc ®é lèi ra bé m· ho¸ lµ trung b×nh( 2,4 Kb/s), khi nghe th× tèc ®é lèi ra bé m· ho¸ lµ 1,2 Kb/s. M· chËp vµ lÆp GhÐp xen khèi Wj PNQ Bit §KCS 1,288 Mc/s T¹o m· PN dµi Chia 1:24 Data 9,6 Kb/s 4,8 Kb/s 2,4 Kb/s 1,2 Kb/s 19,2 Kbps MUX PNi Tr¶i phæ Chia 1:64 MÆt n¹ cho ng­êi sö dông thø n - Kªnh phô ®iÒu khiÓn c«ng suÊt: Bit lÖnh ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ®­îc chÌn vµo d·y d÷ liÖu sau scrambl vµ kh«ng ®­îc m· ho¸ (b¶o ®¶m ®iÒu khiÓn c«ng suÊt cho kÞp thêi). Bit ®iÒu khiÓn c«ng suÊt “0”: T¨ng c«ng suÊt MS ; “1”: Gi¶m c«ng suÊt MS. LÖnh ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ®­îc cËp nhËt tõng 1,25 ms (16 lÇn trong mét khung 20 ms tiÕng nãi). C¸ch chÌn: 20 21… 23 0 1 2 3……………11 12 22 23 11 = 1 1 0 1 1,25 ms = 24 modulation symbol t VÞ trÝ bit §KCS (=2 modulation symbol) e, Kªnh h­íng vÒ Kªnh h­íng vÒ kh«ng ®­îc ph©n lËp bëi m· Walsh do viÖc c¸c MS cã cù ly tíi tr¹m gèc kh«ng nh­ nhau, do vËy tÝn hiÖu h­íng vÒ cña chóng t¹i BS kh«ng ®ång bé víi nhau nªn tÝnh trùc giao cña m· Walsh kh«ng cßn n÷a. Kªnh h­íng vÒ ®­îc ph©n lËp víi nhau bëi c¸c offset (dÞch vßng) c¸c m· dµi PN. C¸c m· dµi PN sö dông trong IS-95 cã ®é dµi 242 – 1, do ®ã víi ®é dÞch vßng 64 chip, cã thÓ cã 236 b»ng kho¶ng 69 kiÓu offset cña m· PN t¹o nªn 69 kiÓu chuçi PN t­¬ng ®èi trùc giao nhau (t­¬ng øng víi 69 kiÓu sö dông PN code). Trong sè 69 kiÓu chuçi PN, mét sè sö dông ®Ó øng dông ®Ó Ên ®Þnh kªnh truy nhËp (32 kªnh truy nhËp/1 kªnh paging h­íng ®i), cßn l¹i ®­îc sö dông ®Ó ph©n lËp kªnh l­u l­îng h­íng vÒ. Mçi ng­êi sö dông ®­îc cÊp mét User PN code (mét offset cña m· PN dµi) dïng cho kªnh l­u l­îng. Kªnh truy nhËp C¸c PN code ®­îc Ên ®Þnh cè ®Þnh cho tõng tr¹m/sector vµ ®­îc th«ng b¸o trªn kªnh nh¾n tin (paging). ViÖc sö dông kªnh truy nhËp cã thÓ cã xung ®ét gi÷a c¸c ng­êi sö dông. Tèc ®é kªnh truy nhËp: 48 Kb/s (cè ®Þnh). S¬ ®å khèi: M· chËp vµ lÆp GhÐp xen khèi PNi PNQ MOD Walsh codes 288 kb/s 288 kb/s M· PN dµi 307,2kb/s 48 kb/s RC = 1/3, k = q 14,4kb/s 1,2288 Mc/s §­îc th«ng b¸o trªn kªnh paging §iÒu chÕ Walsh codes: Sè cña hµm Walsh ®­îc chän: . Tèc ®é sau ®iÒu chÕ: 28,8 Kb/s ´ 64 Wchip/6coded bit = 307,2 KWc/s. KWc/s: Kilowalsh chips/s. Kªnh truy nhËp ®­îc sö dông ®Ó MS truy nhËp nh»m khëi t¹o cuéc gäi hoÆc trao ®æi th«ng tin thùc hiÖn chuyÓn vïng (mÒm). Kªnh l­u l­îng h­íng vÒ S¬ ®å khèi: M· chËp vµ lÆp GhÐp xen khèi PNi PNQ 64-ary W Mod Coded symbol 288 kb/s 307,2kb/s RC = 1/3, k = q DBR T¹o PN dµi MÆt n¹ PN code cho user n DBR: Data Burst Randomizer (Bé ngÉu nhiªn ho¸ côm d÷ liÖu). NhiÖm vô cña DBR: T¹o ra c¸c mÆt n¹ phôc vô cho: Kªnh phô truyÒn PCG (Power Control Group). Thay ®æi viÖc ph¸t/kh«ng ph¸t c«ng suÊt tuú theo tèc ®é d÷ liÖu tõ bé m· ho¸ tiÕng nãi tíi. (MÆt n¹ sÏ che kh«ng ph¸t c¸c symbol ®­îc lÆp) nhê vËy gi¶m ®­îc nhiÔu ®èi víi c¸c MS kh¸c cïng tÕ bµo. NhËn xÐt: Walsh code ®­îc sö dông víi c¸c môc ®Ých kh¸c nhau trªn h­íng ®i vµ h­íng vÒ: H­íng ®i: Walsh code ®­îc sö dông ®Ó ph©n kªnh. H­íng vÒ: Walsh code ®­îc sö dông ®Ó ®iÒu chÕ trùc giao. 4.2.3. C¸c thñ tôc thiÕt lËp cuéc gäi (tham kh¶o) a, Gäi tõ m¸y di ®éng b, Goi tõ tr¹m gèc 4.3. M¹ng dect 4.3.1. Giíi thiÖu chung DECT ®­îc ®­a ra vµo n¨m 1922 lµm tiªu chuÈn cho viÔn th«ng kh«ng d©y sè ch©u ¢u. §Æc ®iÓm: Cù ly liªn l¹c ng¾n, mËt ®é liªn l¹c lín. Cã kh¶ n¨ng t­¬ng thÝch víi GSM vµ ISDM do cã cïng mét tiªu chuÈn x©y dùng dùa trªn c¸c tiªu chuÈn vÒ OSI. Lµ mét hÖ thèng ®iÖn tho¹i kh«ng d©y vi tÕ bµo hay siªu vi tÕ bµo, phï hîp t¹o m¹ng liªn l¹c v« tuyÕn di ®éng trong mét toµ nhµ. Ph­¬ng ph¸p truyÒn v« tuyÕn: FDMA/ TDMA/ TDD; Sè tÇn sè sãng mang: 10 ; §é ph©n c¸ch sãng mang: 1,728 MHz. Sè tÇn sè: 24/khung, chia lµm 2 phÇn: 12 tÇn sè cho ®­êng xuèng vµ 12 tÇn sè cho ®­êng lªn. §é dµi mét khung DECT: 10ms. CÊu tróc 1 khung: 0 1 11 12 22 23 1 DECT frame = 24 tÇn sè = 10 ms 32 388 Bit data 60 Synch.bits GP (Preamble) Tèc ®é: M· ho¸ tiÕng nãi: ADPCM 32 Kb/s. Hç trî chuyÓn vïng chËm (cho ng­êi ®i bé). D¶i tÇn sè: 1880 MHz ÷ 1900 MHz. (1881,792 MHz ÷ 1897,344 MHz = 10 chanels, mçi chanel = 1728 MHz). M· chèng nhiÔu: Kh«ng dïng cho tho¹i. §iÒu chÕ: GMSK. 4.3.2. S¬ ®å khèi Call Roating P S T N CC RFP RFP RFP CC RFP RFP C¸c dÞch vô bæ sung RH RH PH (Phone Handset): M¸y ®iÖn tho¹i cÇm tay. RFP (Radio Fixed Pisrt): Tr¹m gèc. CC (Cordless Controller): §µi ®iÒu khiÓn v« tuyÕn. Call roating: §Þnh tuyÕn. C¸c dÞch vô bæ sung: NhËn thùc m¸y di ®éng. TÝnh c­íc. Qu¶n lý di ®éng.