nghiên cứu - khai thác trạm thu phát điện thoại di động bts a9100 viettel hoàng hoa thám - tân bình

Sự phát triển đó được chứng minh răng: Cách đây 10 năm việc sử dụng một chiếc máy di động chỉ dành cho những người có thu nhập cao, nhưng bây giờ ai cũng có thể sử dụng được, sinh viên đ

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BO GIAO DUC VA DAO TAO CONG HOA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM Đôc lâp - Tư do - Hanh phúc

KHOA ĐIÊN _ ĐIỆN TỬ

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP

Chú ý: SV phải đóng bản nhiệm vụ này vào trang thứ nhất của luận án

Họ và tên SV : Hoang Nia hark MSSV: 4034040446

Ngành : be, lu Ves `

1 Đầu để luận án tốt nghiệp:

BIS VA ae snd — -tna _— Th 4, bist —

2 Nhiệm vy (ye yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu ) :

AN AR oe Km“ Mỹ JAE

CEE We tad tis PETE rn

3 Ngày giao nhiệm vụ luận án: 01/10/2007

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 12/01/2008

5 Ho tén ngudi huéng dan : Phần hướng dẫn :

| 1 HEN ge Bale U/ "1"

Nội dung và yêu cầu LATN đã được thông qua NGƯỜI HƯỜNG DẪN CHÍNH

Ngày Ak thing $1 nam 2007 (ký và ghi rõ họ tên):

LOI CAM ON

Em xin chân thành cảm on thầy cô Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ

Tp.HCM đã chỉ dẫn em trong suốt những năm tháng học tập tại trường

Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp em xin chân thành cảm thầy Hồ Ngọc Bá cùng các thầy cô trong khoa điện tử đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Do gặp nhiều hạn chế về khả năng và thời gian, cho nên không tránh khỏi thiếu

sót trong cuốn luận văn này, mong được sự thông cảm và đóng góp kiến thức của quý

thầy cô và bạn đọc để đề tài được hoàn chỉnh hơn nữa

Sinh Viên Thực Hiện Hoàng Minh Khánh

GVHD: TS.HO NGOC BA SVTH: HOANG MINH KHANH

BỘ GIÁO DỤC& ĐÀO TẠO | CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ ĐỘC LẬP-TỰ DO-HẠNH PHÚC

BANG NHAN XET CUA GIAO VIEN PHAN BIEN

Tp.HCM Ngày .Tháng Năm 2008

Giáo Viên Phản Biện

GVHD: TS.HÒ NGỌC BÁ SVTH: HOÀNG MINH KHÁNH

-Trang 1-

GIỚI THrỆU ĐÈ TÀI

Nhu cầu cuộc sống ngày càng cao, đòi hỏi con người cần phải vận động và sáng tạo Một đất nước giàu magh đòi hỏi phải có nên kinh tế - kỹ thuật phát triển, đặc biệt phải kế đến nghành công nghệ truyền thông, trong đó lĩnh vực thông tin di động đóng vai trò quan cho sự phát triển kinh tế nước nhà như hiện nay

Sự phát triển đó được chứng minh răng: Cách đây 10 năm việc sử dụng một chiếc máy di động chỉ dành cho những người có thu nhập cao, nhưng bây giờ ai cũng có

thể sử dụng được, sinh viên được cho là khó khăn nhất nhưng bây giờ đại đa số các

bạn đã sử dụng được Thời điểm đó chỉ có hai nhà khai thác đó là: Vinaphone và Mobilephone nhưng đến bây giờ tỗng cộng đã có tới 6 nhà khai thác dịch vụ này Vinaphone, Mobile, Viettel, S-phone, HT-Mobile, EVN-Telecom Cho thấy rằng sự phát triển không ngừng cho lĩnh vực truyền thông không dây, nó đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong nền kinh tế ngày nay

GVHD:TS.HO NGOC BA SVTH: HOANG MINH KHANH

Trang

Chương I: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động 5 1.1-Phân Chia Tần Số Hoạt Động Trong GSM 5

1.3-Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Chất Lượng Truyền Dẫn Vô Tuyén - 8

1.3.1-Đặc Tính Truyền Dẫn Kênh Vô Tuyến Di Động Và Suy Hao Tuyến 8

1.3.1.1-Đặc tuyến truyền dẫn kênh vô tuyến di déng - 8

1.3.1.2-Suy hao tuyến 8

1.3.2-Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Chất Lượng Truyền Dẫn Vô Tuyến - 9

-Trang 3-

ơớẽằễŠ<=- asain

1.5.2-Kênh Lưu Lượng

2.1.1.4- Cầu hình cho cell mở rộng

2.3.1- Điều chế / giải điều chế

2.3.1.1- Kỹ thuật điều chế MSK

2.3.1.2- GMSK

2.3.2- Mã hóa — giải mã 2.3.3- Dan xen và rút ra (Interleaving /De-interleavin‡

Chương 3: Tỗng quan về trạm BTS A9100

3.1.1-Giới Thiệu Chung Về BTS A9100

3.1.1.2-Vị trí của BTS trong hệ thống GSM

3.8-Quá trình cầu hình cho trạm BTS A9100

3.8.1- Khởi động phần mềm và kết nối vào tủ BTS

3.8.2- Tải phần mềm cho BTS

3.8.8- Kiểm tra trạng thái các khối

3.8.9- Thiết lập thời gian tắt cho một vài khối của BT§

3.8.10- Đo tỉ số sóng đứng VSWR

-Trang 5-

CHUONG I:

1.1- Phân Chia Tần Số Hoat Dong Trong GSM

Hệ thống thông tin đi động GSM 900 là hệ thống tl

băng tần xung quanh băng tần 900Mhz (890-960Mhz) được ‹

> Day tan tir 890-915Mhz ding cho duong lên từ

thống GSM có hai băng tần rộng 25Mhz bao gồm 25Mhz/200Khz=125 kênh

Trong đó kênh 0 được gọi là dãy bảo vệ còn các kênh 1-124 được gọi là kênh tan sé

vô tuyến tuyệt đối Ở nước ta băng tần GSM 900Mhz được c

với sự phân chia như sau:

ấp cho 3 nhà khai thác

GVHD:TS.HÔ NGỌC BÁ SVTH: OANG MINH KHANH

¢ Uplink: 898.4 MHz to 906.6 MHz + Downlink: 943.4 MHz to 951.6 MHz

Operator A VIETEL Operator B

SVTH: HOANG MINH KHANH

-Trang 7-

1.2-Cấu Trúc Tế Bào Và Phân Bố

Cell là đơn vị nhỏ nhất của mạng, trên cơ sở địa lý qui hoạch mạng, cell có

hình đạng là một ô tổ ong hình lục giác Trong một cell có một đài vô tuyến gốc BTS (Base Transceiver Station ) BTS liên lạc vô tuyến với tất cả các máy thuê bao

đi động MS (Mobile Station) có mặt trong cell Dạng cell được minh hoa như sau:

Sk oc

Hình 1.1 : Khái niệm về biên giới của một cell

Trong hình, hình tròn a biểu thị vùng phủ sóng của một anten vô hướng phát đẳng hướng, đường biên tương ứng với quỹ tích các vị trí dó cùng cự ly đến vị trí

có cùng anten mà tại đó cường dộ tín hiệu đã suy giảm đến giá trị tối thiểu yêu cầu của máy thu (độ nhạy của máy thu) Hình b tình huống hai| anten vô hướng giống nhau được thiết lập ở khoảng cách thích hợp Khi đó hai vòng tròn giao nhau mà dây cung chung của vùng giao nhau là quỹ tích các vị trí cường độ tín hiệu của hai anten bằng nhau Hình c biểu thị tình huống vùng phủ sóng của một anten có toàn

bộ đường biên bi giao nhau với vùng phủ sóng của 6 anten tương tự đặt cách đều xung quanh Sáu dây cung tạo thành hình lục giác đều, biểu thi vùng phủ sóng của một cell Khi MS di chuyển ra ngoài vùng đó, nó phải được chuyển giao để làm việc với BTS của một cell khác liền kề mà nó hiện đang trong vùng phủ sóng Hình lục giác trở thành kí hiệu cell trong bản đồ qui hoạch mạng di động (hình d)

GVHD:TS.HO NGOC BA SVTH: HOANG MINH KHANH

-Trang 8-

1.3-Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Chất Lượng Truyễn Dẫn Vô Tuyến

1.3.1-Đặc Tính Truyền Dẫn Kênh Vô Tuyến Di Động Và Suy Hao Tuyến

1.3.1.1-Đặc tuyến truyền dẫn kênh vô tuyến đi động

Thông tin di động sử dụng phương thức vô tuyến vì thế truyền dẫn sẽ bị ảnh hưởng của hai yếu tố: Môi trường truyền dẫn hở và băng tần hạn chế

Môi trường truyền dẫn hở dẫn đến những ảnh hưởng sau đây đối với truyền

dẫn ở thông tin di động:

> Chịu ảnh hưởng rất lớn vào môi trường truyền dẫn: khí hậu, thời tiết

> Chịu ảnh hưởng rất lớn vào địa hình: Mặt đất, đồi núi, nhà cửa, cây

cối

> Suy hao trong môi trường truyền lớn

> Chịu ảnh hưởng các nguồn nhiễu trong thiên nhiên: Phóng điện trong khí quyền, phát xạ của các hành tinh khác (khi thông tin vệ tỉnh)

> Chịu ảnh hưởng nhiễu công nghiệp từ các động cơ đánh lửa bang tia lửa dién

> Dễ bị nghe trộm và sử dụng trái phép đường truyền thông tin

Một ảnh hưởng rất nguy hiểm ở các đường truyền dẫn vô tuyến là fading Ta

đã biết fading là hiện tương thang giáng thất thường của cường độ điện trường ở điểm thu Fading nguy hiểm nhất là multipath fađing xảy ra do máy thu nhận được

tín hiệu không phải chỉ từ tia đi thắng mà còn từ nhiều tia khác phản xạ từ các điểm

khác nhau trên đường truyền dẫn

1.3.1.2 -Suy hao tuyến

Trong thông tin vô tuyến điểm đến điểm (Point-to- Point) do anten đặt cao nên suy hao đường truyền tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách R giữa anten

phát và anten thu (R’) O thông tin di động anten MS gần mặt đất (khoảng 1,5m)

nên suy hao vô tuyến tỉ lệ với n lũy thừa khoảng cách R gần anten thu và anten phát

(R?:n>2) Để tính toán suy hao đường truyền người ta thiết lập các mô hình truyền

sóng khác nhau Do đặc điểm truyền sóng không ổn định nên các mô hình này đều

mang tính thực nghiệm

GVHD:TS.HO NGOC BA SVTH: HOANG MINH KHANH

ơ : độ lệch chuẩn, thông thường là 8đB

n : mũ của tổn hao đường truyền Thông thường là n ~ 4 mặc dù nó có thé

thay đổi từ 2 (bằng tốn hao trong không gian tự do) đến 5 Nếu n = 4 thì tín hiệu sẽ suy giảm 40dB nếu khoảng cách tăng 10 lần so với khoảng cách tham khảo

N (R, ø) : tôn hao xung quanh tôn hao đường truyền trung bình Hàm này được xấp xỉ hóa bằng một phân bố logarit chuẩn có giá trị trung

Trong hệ thống thông tin di động tế bào, sử dụng lại tần số là một vấn đề cốt

lõi Người dùng ở những cell xa nhau có thể dùng lại đồng thời cùng một tần số

như nhau Việc sử dụng lại tần số làm tăng hiệu suất sử dụng phổ rất nhiều Vì vậy, các cell kế cận nhau sử dụng các nhóm tần số khác nhau để tránh nhiễu đồng kênh Còn ở các ô cách xa nhau một khoảng nhất định thì có thể sử dụng lại nhóm tần số

-Trang 10-

1.3.2.2-Nhiễu cùng kénh CCI(Co-Channel Interference)

Vô tuyến tế bào là hệ thống sử dụng lại tần số Do vậy các chi tiêu của hệ thống chủ yếu bị giới hạn bởi nhiễu đồng kênh thuộc về các tế bào của các tế bào

gây nhiễu thứ nhất Đặc biệt, việc tái sử dụng tần số sẽ tăng đáng kể hiệu quả sử dụng phổ, tuy nhiên nếu qui hoạch và thiết kế không hợp lý thì vấn đề can nhiễu đồng kênh là đáng quan tâm Trong đó hai thông số quan trọng phải đạt được cho quá trình tối ưu vùng phủ sóng và các chỉ tiêu hệ thống là mức thu yêu cau va C/I chấp nhận được Vậy nhiều đồng kênh là nhiễu giữa các tế bào đồng kênh do các tế bào đó sử đụng cùng nhóm tần số hay nhóm kênh giống nhau

1.3.2.3 -Nhiéu kênh lan cin ACI (Adjacent Channel Interference)

Nhiễu từ những tín hiệu của các kênh lân cận ảnh hưởng đến tín hiệu mong

muốn của kênh đang xét gọi là nhiễu kênh lân cận Nhiễu này được gây ra chủ yếu

bởi sự hạn chế thiết bị như: Độ ổn định tần số, độ rộng băng thu, các bộ lộc phía thu không hoàn hảo và hiệu ứng xa gần Trường hợp ACI xấu nhất là khi có một

MS nào đó đang ở kế cận (rất gần) BTS trong khi đó có một MS khác lại đang ở

trên rìa của cell

Do vậy có thể giảm ảnh hưởng của nhiễu này trên cơ sở:

> Phân bồ tần số hợp lý

> Lựa chọn phù hợp đặc bộ lộc thu

> Lề tần số an toàn (bandgaurd) giữa các kênh lớn trong cùng một cell

GVHD:TS.HO NGOC BA SVTH: HOANG MINH KHANH

-Trang 12-

MSC con thực hiện chức năng quản lý những vùng định vị, xử lý những dịch

vụ cơ sở, dịch vụ bổ sung, thực hiện quá trình tính cước

1.4.1.2- HLR(Home Location Register : B6 ghi dịch thường trú)

Bộ ghi định vị thường trú: nó quản ly toàn bộ dữ liệu thuê bao của vùng phủ,

của mạng

HLR là một cơ sở đữ liệu nơi mà những thuê bao di động được tạo ra, được tách ra,

được cấm hoặc được xóa đi bởi người điều hành

1.4.1.3-VLR(Visitor Location Register : B6 ghi dich tam tri)

Trong thời gian MS cập nhật vị trí, dữ liệu thuê bao được chuyển từ HLR tới

VLR hién tai Dữ liệu này được lưu trữ trong VLR trong suốt thời gian mà MS đi chuyền trong vùng này VLR sẽ cung cấp dữ liệu cho thuê bao bất kỳ lúc nào nó cần cho việc xử lý một cuộc gọi Nếu một thuê bao di động di chuyển đến vùng phục vụ VLR khác thì một cập nhật vị trí xảy ra lần nữa, VLR mới yêu cầu đữ liệu thuê bao từ HLR chịu trách nhiệm về thuê bao di động VLR được tích hợp bên trong MSC

1.4.1.4-AuC(Authencaton Center :Trung tâm nhận thực) EIR(Equipment Indentity Register)

Một thuê bao muốn truy cập mạng, VLR kiểm tra Sim card của nó có được

chấp nhận hay không, nghĩa là nó thực hiện một sự nhận thực VLR sử dụng những

thông số nhận thực được gọi là những bộ ba, nó được tạo ra một cách liên tục và riêng biệt cho mỗi thuê bao đi động được cung cấp bởi trung tâm nhận thực AC

+ Danh sách màu trắng: chứa thiết bị di động được chấp nhận

+ Danh sách màu xám: chứa thiết bị di động được theo dõi

+ Danh sách màu đen: chứa thiết bị di động không được chấp nhận

GVHD:TS.HO NGOC BA SVTH: HOANG MINH KHANH

1.4.2-Hệ Thống Con Vô Tuyến

Hệ thống con vô tuyến bao gồm:

+ Thiết bị di động ME

+ Hệ thống trạm gốc BSS

Hệ thống trạm gốc BSS bao gồm:

- Tram thu phat géc BTS

- BO diéu khién tram gốc BSC

- _ Bộ chuyển mã và chuyển đổi tốc độ TRAU

1.4.2.1-BSC (Base station Controller: Bộ điều khiển trạm gốc)

Bộ điều khiển trạm gốc BSC cung cấp những chức năng thông minh điều khiển

mọi hoạt động của hệ thống trạm gốc (BSS) Một BSC có thể điều khiển nhiều

BTS Nó phân phối sự kết nối các kênh lưu lượng (Traffic channel) từ hệ thống

chuyển mạch tới các cell vô tuyến BTS, ngoài ra nó còn thực hiện quá trình chuyển

giao cing voi MSC

1.4.2.2-BTS (base transceiver station:tram thu phat gốc)

BTS được thiết lập tại tâm của mỗi tế bao(Cell), nó thông tin đến các MS

thông qua giao diện vô tuyến Um, nghĩa là nó cung cấp những kết nối vô tuyến

giữa MS và BTS BTS được xác định bằng các thông số mô tả như khả năng truyền dẫn, tên của cell, băng tần vô tuyến

1.4.2.3-MS (Mobile Station:Tram di dong)

MS gồm có nhiều thiết bị di động ( đầu cuối) và một card thông minh gọi là module nhận dạng thuê bao (Subscriber Identity Module SIM) SIM cung cấp thông tin cá nhân di động, vì thế người sử dụng truy cập vào các dịch vụ thuê bao

không phụ thuộc vào thiết bị đầu cuối Bằng cách gắn SIM vào đầu cuối GSM,

người sử dụng có thể nhận, gọi và nhận các dịch vụ thuê bao khác trên thiết bị đầu

Cuôi này

GVHD:TS.HO NGOC BA SVTH: HOANG MINH KHANH

1.4.2.4-Bộ chuyển mã và chuyển đỗi tốc độ TRAU TRAU gồm hai khối chức năng:

Thực hiện việc chuyển đổi luồng dữ liệu 64kb/s (tiếng nói, dữ liệu) từ MSC

thành luồng dữ liệu có tốc độ tương đối thấp tương ứng với giao diện vô tuyến

16kb/s

Thực hiện quá trình tách ghép luồng

1.4.3-Hệ Thống OSS

Tất cả mọi sự hoạt động, sự kiểm tra và sự bảo trì cho tất cả những thành

phần mạng SSS, BSS (BSC, BTS, TRAU) có thể được thực hiện ở trung tâm OMS,

gọi là trung tâm vận hành và bảo dưỡng

Hệ thống OMS bao gồm một hoặc nhiều OMC (OMC - R, OMC - S) OMC được liên kết với những phần tử SSS và BSS thông qua một mạng dữ liệu gói X25

1.4.4-Hệ Thống GPRS

Đối với hệ thống GSM tốc độ truyền đữ liệu được giới hạn là 9,6kbit⁄s, với

hình thức chuyển mạch mạch

Hệ thống GPRS (General packet radio sevice) sẽ là giải pháp để đáp ứng đòi

hỏi cho việc truyền dữ liệu tốc độ cao dựa trên mạng chuyển mạch gói Tốc độ dữ

liệu có thể lên đến 160kbit/s

Khi tốc độ dữ liệu tăng lên thì ta có thể tích hợp được nhiều dịch vụ số trên

mạng

Lúc này trên mạng PLMN tôn tại 2 hệ thống song song:

> Hé théng chuyén mach mach cho thoai

> Hệ thống chuyển mạch gói cho dữ liệu

GVHD:TS.HO NGOC BA SVTH: HOANG MINH KHANH

- _ Thực hiện những chức năng điều khiến gói

- _ Quản lý tài nguyên vô tuyến cho GPRS cho một vài BSS

- Quan ly giao diện với mạng GPRS

> SGSN: serving GPRS support node

- Dinh tuyén g6i MS

- _ Điều khiển thâm nhập, điều khiển bảo vệ

- _ Giao diện với HLR

- VLRchoGPRS

> GGSN: Gateway GPRS support node

- La phan cia mang GPRS

- Dinh tuyén IP, link tới một hoặc vài mạng dữ liệu

- _ Làm việc với mạng chuyển mạch gói bên ngoài

1.5-Liên Kết Vô Tuyến

1.5.1-Đa Truy Cập Và Cấu Trúc kênh

Vì phổ vô tuyến là tài nguyên hữu hạn dùng chung cho tất cả thuê bao, một phương pháp phải đưa ra là chia băng thông để càng nhiều thuê bao sử dụng càng tốt GSM đã chọn phương pháp kết hợp đa truy cập phân chia theo tần số và thời

gian (TDMA/FDMA) FDMA bao gồm chia tần số băng thông tối đa 25 MHz

thành 124 tần số sóng mang cách nhau 200 KHz

Một BTS có thể có một hoặc nhiều tần số sóng mang và sử dụng kỹ thuật

TDMA chia kênh vô tuyến 200 KHz thành 8 khe thời gian (tạo 8 kênh logic) Do

GVHD:TS.HO NGOC BA SVTH: HOANG MINH KHANH

Tám khe TDMA cùng với 248 kênh bán song công vật lý tương ứng với tổng cộng

1984 kênh bán song công logic Điều này tương ứng với 283 (= 1984/7) kênh bán song công logic mỗi cell vì mỗi cell chỉ sử dụng 1/7 tổng số tần số

Hình 1.3: Sơ đồ phân chia tần số theo cell

Bảy tập tần số đủ để phủ một vùng lớn tùy ý, do khoảng cách lặp lại d phải

lớn hơn hai lần bán kính lớn nhất phủ bởi mỗi máy phát

Mỗi kênh tần số được phân đoạn thành 8 khe thời gian có chiều dài bằng

0,577 ms (=1l5/26ms).Tám khe tạo thành một khung TDMA dài 4,615ms (=120/26ms) Mỗi khe được lặp lại sau 4,615 ms tạo thành một kênh cơ bản

Hệ thống GSM phân biệt giữa kênh lưu lượng (Traffic Channel_TCH) (dùng

cho đữ liệu thuê bao) và kênh điều khiển (Control Channel_CCH) (dùng cho các

thông điệp quản lý mạng)

1.5.2-Kênh Lưu Lượng (TRAFEIC CHANNEL TCH)

Kênh lưu lượng dùng để chuyển âm thoại và dữ liệu TCH định nghĩa sử

dụng 26 khung đa khung (nghĩa là một nhóm 26 khung TDMA) Chiều dài của 26 khung đa khung là 120 ms, là chiều đài của một chu kì burst (120 ms / 26 khung / 8 chu kì burst mỗi khung) Trong 26 khung đó, 24 khung dùng để lưu thông, một

khung dùng cho kênh điều khiển liên kết chậm (Slow Associated Control Channel_

GVHD:TS.HO NGOC BA SVTH: HOANG MINH KHANH

Frames 0-11: TCH Frame 12: SACCH Frames 13-24: TCH Frame 25: Unused

zuard R.75

TimeSlot 156.25 bit period 0.577 ms

Hình 1.4: Cấu trúc khung TDMA

1.5.3-Kénh diéu khién (CONTROL CHANNEL_CCH)

Các kênh chung di động có thể truy cập ở cả chế độ nghỉ và chế độ dành

riêng Các kênh chung di động sử dụng ở chế độ nghỉ trao đổi thông tin báo hiệu cần thiết để chuyển qua chế độ nhận riêng Di động đã ở trong chế độ dành riêng giám sát các trạm gốc xung quanh để trao tay và các thông tin khác Các kênh chung có 51 khung đa khung để dành riêng di động sử dụng cầu trac TCH 26 khung đa khung có thể vẫn giám sát kênh điều khiển Các kênh chung gồm :

RN

GVHD:TS.HO NGOC BA SVTH: HOANG MINH KHANH

> Kênh quảng bá diéu khién (Broadcast Control Channel_BCCH) : phat

liên tục trên tuyến xuống, thông tin gồm đồng nhất trạm gốc, chỉ định tần số và chuỗi nhảy tần

> Kénh hiéu chinh tan sé (Frequency Correction Channel_FCCH) va

kênh đồng bộ (Synchronisation_SCH) : sử dụng để đồng bộ đi động

với cấu trúc khe thời gian của cell bằng cách định nghĩa các biên của

chu kỳ burst, và số khe thời gian Mỗi cell trong mạng GSM phát

chính xác một FCCH và một SCH dùng định nghĩa khe thời gian thứ

0 (trong một khung TDMA)

> — Kênh truy cập ngẫu nhiên (Random Access Channel RACH) : di

động sử dụng kênh Aloha khe để truy cập vào mạng

> _ Kênh tìm gọi (Paging Channel PCH) : dùng để báo cho di động biết

có một cuộc gọi đến

> Kênh cho phép truy cập (Access Grant Channel_AGCH) : chi dinh

một kênh điều khiển dành riêng đứng một mình (Standalone

Dedicated Control Channel_SDCCH) cho di động báo hiệu (để có

một kênh dành riêng), theo yêu cầu trên kênh truy cập ngẫu nhiên

(RACH)

1.5.4- Cấu trúc BURST

Burst là đơn vị phát của GSM Việc phát xảy ra trong một cửa số thời gian (576+12/13) us, nghĩa là suốt chu kỳ bit (156 + 1⁄2) Một burst thông thường chứa hai gói 58 bit (57 bit dữ liệu + 1 bit du (stealing bit)) va một chuỗi huấn luyện 26

bit Chuỗi huấn luyện 26 bit là một chuỗi biết trước dùng so sánh với chuỗi tín

hiệu thu được để xây dựng lại tín hiệu gốc (cân bằng đa đường) Việc thực hiện

thật sự của bộ cân bằng không chỉ rõ trong kỹ thuật GSM Ba bit đuôi được thêm

vào mỗi bên

GSM có thể sử dụng nhảy tần thấp khi trạm gốc và di động phát mỗi khung TDMA trên mỗi tần số sóng mang khác nhau Thuật toán nhảy tần được phát trên kênh điều khiển vô tuyến (Broadcast Control Channel) Vì fading đa đường độc

GVHD:TS.HO NGOC BA SVTH: HOANG MINH KHANH

-Trang 19-

lập với tần số sóng mang, nhảy tần thấp làm giảm nhẹ vấn đề này Việc nhảy tần là

tùy chọn đối với mỗi cell và trạm gốc không nhất thiết phải có chức năng này

1.5.5-Cập nhật vị trí

Thuê bao di động được thông báo cuộc gọi đến bằng thông điệp ngắn gửi

qua kênh chấp thuận truy cập và nhắn tin (PAGCH) của một cell Một bản tin được phát trên mọi cell trong mạng cho một cuộc gọi, dễ thấy rằng phí phạm băng thông

vô tuyến Một phương pháp khác dùng cho di động là thông báo cho hệ thống, thông qua các thông điệp cập nhật vị trí sẽ phát đến các cell riêng lẻ chứa vị trí hiện tại của thuê bao di động Điều này yêu cầu các thông điệp ngắn gửi đến chính xác

mot cell

Thu tuc cap nhat vi tri, va dinh tuyén cudc goi dén sau str dung MSC va hai

bộ ghi dinh vi vi tri : bộ ghi định vị thường trú (HLR) và bộ ghi định vị tạm thời

(VLR) Khi trạm di động chuyển qua một vị trí mới hoặc tổng đài PLMN khác thì

phải đăng kí với mạng vị trí hiện tại của nó Trong trường hợp bình thường, thông điệp cập nhật vị trí gửi tới MSC / VLR mới, lưu thông tin vùng vị trí, và sau đó thông báo vị trí đến HLR của thuê bao Thông tin gởi tới HLR thường là địa chỉ

SS7 của VLR mới, mặc dù nó có thể là một số định tuyến Lý do một số định

tuyến không được gán bình thường, cho dù giảm tín hiệu là do chỉ có một số hữu

hạn số định tuyến cho phép trong MSC/VLR mới, và chúng được chỉ định khi yêu

cầu cuộc gọi tới Nếu thuê bao được quyền truy cập dịch vụ, HLR gửi một phần

thông tin của thuê bao cần điều khiển cuộc gọi đến MSC/VLR mới và gởi một

thông điệp đến MSC/VLR cũ để hủy đăng ký trước đó

Để đảm bảo tin cậy hơn, GSM cũng có thủ tục cập nhật vị trí theo chu kỳ

Nếu một HLR hoặc MSC/VLR sai, đồng thời đều có đăng ký cùng một thuê bao trong cơ sở đữ liệu, sẽ dẫn đến quá tải Do đó cơ sở dữ liệu được cập nhật khi cập

nhật vị trí Nhà điều hành qui định cập nhật theo chu kỳ và chu kỳ thời gian giữa

các lần cập nhật Nếu di động không đăng ký lại sau chu kỳ cập nhật, thuê bao sẽ

bị xóa tên

GVHD:TS.HO NGOC BA SVTH: HOANG MINH KHANH

Theo tiêu chuẩn GSM kích thước cực đại cell là 35 Km Hầu hết thời gian,

chất lượng vô tuyến tốt đòi hỏi bán kính nhỏ hơn 35 Km Tuy nhiên, có những trường hợp khi những cell lớn hơn có thể đáp ứng được từ những vị trí khác nhau

như: Ở nông thôn, phạm vi gần biển Trong trường hợp bán kính hoạt động cell lớn hơn thì cho phép giảm bớt công sức cho nhân viên (thay thế và bảo dưỡng)

Đặc tính này được đề xướng một giải pháp hiệu quả khi loại bỏ hạn chế trước đây

và đây là một đặc tính của trạm thu phát A9100 cho việc mở rộng tầm phủ sóng lên

đến 70 Km

2.1.1.2- Mô tả đặc tính

Kỹ thuật GSM sử dụng một sơ đồ kênh TDMA/FDMA Để giảm bảo mật

những băng thông kề nhau giữa những khe thời gian Mobile Station, Mobile Station được cung cấp và tính toán thời gian trước cho việc truyền tín hiệu từ nó đến BTS để đến bù cho việc trì hoãn thời gian do lan truyền tần số vô tuyến

Giới hạn giao thức này là việc tính toán thời gian trước từ 0-63 bits, mà một bits chiếm 554ms Như vậy sự trì hoãn cực đại mà có thể bù xung quanh bán kính 35Km Bên ngoài điểm này cuộc gọi sẽ bị mất do sự trì hoãn không còn được bù

nữa

2.1.1.3- Giải pháp cho cell mở rộng của A9100 | Với giải pháp của Alcatel, khoảng cánh lên trên 70Km có thể được phủ sóng

từ một vị trí

Cell mở rộng được chia làm hai cell

> Cell thứ nhất, cố định mở rộng bên trong cell, phủ sóng phạm vi từ 0

Để bù sự trì hoãn truyền sóng vô tuyến cho việc tăng khoảng cách lên 70

Km, thì giải pháp ở đây là máy thu của cell phía ngoài được trì hoãn TRXs của cell

bên trong và cell bên ngoài đươc đồng bộ hóa

Tính di động sẽ được hỗ trợ:

> Chuyến giao giữa cell bên trong và cell bên ngoài đảm bảo tính liên tục cho

các Moble Station trong vùng cell mở rộng

> Chuyến giao giữ cell khác và cell mở rộng cũng được hỗ trợ

-Trang 23-

aS

2.1.1.4- Cầu hình cho cell mở rộng

A9100 BTS hỗ trợ tính năng này bằng phần mềm Tất cả TS trong khung

TDMA có thể được sử dụng độc lập, cung cấp bất kì TRX nào với tính năng đầy

đủ: có 8 TS có thể dùng được cho TCH trên một TRX (ghi chú: để tránh sự nhiễu

âm cho RCCH truy nhập vùng cell bên trong, TS7 của BCCH TRX bên ngoài truyền những cụm tần số BCCH trên)

Có thể gắn lên tới 4 TRX trong cell ở bên trong và 4 TRX trong cell ở bên ngoài

Yêu cầu cấu hình

Cầu hình CCCH (kết hợp hoặc không kết hợp với SDCCH/4) phải là cùng

như thế cho cả cell bên trong và cell bên ngoài

> Cùng vùng định vị cho cell bên trong và cell bên ngoài

> Cùng BSIC cho cell bên trong và cell bên ngoài

> Một cell mở rộng không thể là một cell nhiều băng tần

Vài phương án của cấu hình này thì có thể phù hợp tới:

> Việc lựa chọn TRX (công suất trung bình hoặc công suất cao)

> Việc lựa chọn thiết bị ghép nối (kết hợp ANc, ANb, tiêu hao kết nối

TRE 1 TRE 2 TRE3 TRE4

Hình 2.3: Cầu hình mở rộng CELL sit dung REK

anten ) thì BTS đó có thể phục vụ 15 or 31 kênh đồng thời, và 1 kênh còn lại sẽ là

kênh quảng bá( kênh dành cho tỉn nhắn hay gì đó)

Thông thường để tăng dung lượng cho BTS ta sẽ gắn thêm card kênh lưu lượng

cho BTS và số card kênh max phụ thuộc vào tủ rack và cấu hình của thiết bị có thể cho gắn thêm bao nhiêu VD cầu hình max 1 BTS A9100 sử dụng 2 bộ thu phát

đôi sẽ phục vụ được đồng thời 31 thuê bao cùng 1 lúc và kênh còn lại sẽ phục vụ

cho tin nhắn.Số lượng thuê bao có thể phục vụ còn phụ thuộc vào nhiều tố địa hình

và cầu hình của trạm

2.2- Kết Nối Giữa BTS Và BSC

2.2.1- Một số mô hình kết nối cơ bản

BTS A9100 có thể kết nối đến BSC thông qua Star sao hoặc multidrop(chain hoặc ring)

mà yêu cầu hầu hết giao diện Abis băng rộng Giao diện Abis được hỗ trợ boi BTS

để cung cấp luồng dữ liệu tốt hơn Kiến trúc Chain hoặc Ring cho phép BTS A9100 dung lượng ít có thể chia sẽ băng rộng của kết nối Abis

Trong cấu hình đa điểm ra, tín hiệu Abis bị suy giảm xuyên qua mỗi BTS

A9100, nơi đó sẽ được khôi phục trước khi gởi đến một thiết bị tiếp theo Nếu BT§ A9100 được loại bỏ, đầu nối Abis khuyết phải là cái cầu để bảo trì tính lien tục

Abis Nếu BTS A9100 không được vận hành, thì việc định tuyến báo hiệu Abis được thực hiên bởi một rơle bên trong

-Trang 27-

2.3- Một Số Kỹ Thuật Then Chốt

2.3.1- Điều chế / giải điều chế

BTS A9100 sử dụng phương pháp điều chế GMSK với hệ số điều chế h=0.5, BT= 0.3 (băng thông bộ lọc nhân với chu kỳ bit) và tốc độ điều chế 271Kbps

(-2702), Phương pháp điều chế GMSK được chọn vì dung hòa giữa công suất

phổ khá cao (1bi/Hz) và độ phức tạp giải điều chế hợp lý Đường bao hằng số cho

phép sử dụng những bộ khuếch đại công suất đơn giản và bức xạ ngoài dải băng

thấp nhất gây ảnh hưởng nhiễu lên kênh kế cận GMSK khác MSK là sử dụng bộ

lọc Gauss trước điều chế Đáp ứng xung miền thời gian của bộ lọc được cho trong

Hinh 2.9 : Sơ đồ khối bộ điều chế Thuật toán Viterbi có thể sử dụng như bộ cân bằng ước tính chuỗi có khả

năng xảy ra lớn nhất (MLSE) Vì thế máy thu BTS A9100 có thể chứa hai cài đặt

khác nhau của thuật toán Viterbi

2.3.1.1- Kỹ thuật điều chế MSK

Đây là kỹ thuật FSK có khoảng cách 2 tần số sóng mang gần nhất mà vẫn đảm bảo

tính chất pha liên tục và 2 tần số trực giao Điều này đảm bảo kênh thông tin có độ

rộng

băng tần hẹp nên tiết kiệm phổ

Xét cách biểu diễn tín hiệu CPFSK theo điều chế gó c:

0(0) là pha tại thời điểm t=0 , gid tri nay sẽ phụ thuộc vào điều chế trước đó (để cho

pha luôn liên tục giữa 2 ký hiệu) Định nghĩa này tổng quát hơn tín hiệu trong FSK

Ở đó dấu + tương ứng với gửi 1(tan số f¡) còn dấu — tương ứng với gửi 0 (tần số fy) hlà

một giá trị nào đó Ta rút ra cặp liên hệ:

Tức là gửi 1 làm tăng pha của CPFSK lên œh radian và gửi 0 sẽ giảm pha đi zh

radian Sự thay đổi pha theo thời gian như đường thẳng, độ nghiêng của nó diễn tả

sự tăng hay giảm một lượng tần số (nháy tần) Với một dãy đữ liệu vào, tin hiệu có

đồ thị pha như một cây pha

Có thể chọn nhiều giá trị h khác nhau để đảm bảo 2 tần số trực giao song h=1/2 diễn tả độ lệch tần (hiệu 2 tần số f¡ và f;) bằng một nứa tốc độ bí Đây là

khoảng cách tần số tối thiểu cho phép 2 tín hiệu FSK diễn tả 1 và 0 trực giao với nhau theo nghĩa là tích phân 2 ký hiệu trong khoảng thời gian của chúng bằng zero

(nhớ lại là trong kỹ thuật FSK đồng bộ, 2 tần số lệch nhau bằng /ốc độ bữ) Do nguyên nhân này mà tín hiệu CPFSK với hiệu số lệch bằng 1⁄2 tốc độ bít được gọi là

khóa dịch tối thiểu (MSK)

Khai triển tín hiệu s(t) (2.1) theo thành phần đồng pha và vuông pha sẽ được:

s(t) = = cos[Ø()]cos(2Z#,,) — lên sin[O(t)]sin(2af,t)

Dấu cộng ứng với 6(0) bang 0 va dau trừ khi 0(0)=n

Điều này có nghĩa là thành phần đồng pha bị điều chế bởi hàm cosin nửa chu kỳ và

có pha giữ nguyên hoặc đảo pha là do pha ban đầu là 0 hay z trong suốt khoảng 2Tb (-Tb<0<Tb) mà không phụ thuộc bít tại t0 là 1 hay 0 Tương tự như vậy trong khoảng 0<t<2Tb Thành phần vuông pha sẽ là xung sin nửa chu kỳ, cực tính của nó chỉ phụ thuộc 6(Tb)

so(Z PE in( (0) = 2 ssi 1) = rs snl )

Ở đó dấu cộng tương ứng 6(Ty)=2 còn dấu trừ ứng với 9(Tb)=-72

-Trang 31- (0) | (Tb) | bit phat

Tín hiệu MSK viết lại là: s( £) = s;ý ()+ s;øØ,0) với

Chuỗi bit vào 1 1 0 1 0 0 0

c) Hàm thời gian được tỷ lệ s; $›(£) d) Tín hiệu MKS là

kết quả cộng 2 hàm trên theo kiểu bit-bit

Giản đồ tín hiệu có N=2, M=2 giống QPSK tuy nhiên có điểm khác:

rong QPSK một tín hiệu phát biểu diễn 2 bit được tương ứng độc lập với 1 trong 4

điểm tín hiệu và pha có thể gián đoạn sau khoảng 2Tb, ,2 hàm cơ sở trực giao là

hàm sin và cosin Còn ở MSK một tín hiệu phát biểu điễn 1 bit trong khoảng Tb

phải biểu diễn bằng tổ hợp 2 trong 4 điểm tín hiệu, đồng thời 2 hàm cơ sở trực giao

là 2 hàm sin, cosin bị điều chế tạo nên pha liên tục sau khoảng bit Tb

Ưu điểm của MSK là: Đồng bộ tín hiệu và tỷ số lệch không ảnh hưởng theo tốc độ

dữ liệu lối vào Hai tín hiệu sin: một ở tần số f;=n,/4Ty với n, nguyên và một ở tần

số 1/4Ty được cấp lên bộ điều chế tích, sẽ tạo nên 2 sóng sin đồng bộ tại tần số f¡ và f; hai sóng sin này được phân tách bằng 2 bộ lọc băng hẹp Lối ra bộ lọc được tổ hợp tuyến tính dé tạo nên cặp sóng mang vuông pha và trực giao đ,(/)và ¢, (0) Cuối cùng 2 sóng mang này được nhân với 2 dạng song nhị phân al() và a2(t) có tốc độ

L/2Tp

Tính xác suất trung bình của lỗi:

Xét tín hiệu truyền qua kênh ồn:

x(t)=s(t)+-w(t) với s(t) là tín hiệu MSK Dé quyết định xem I hay 0 được truyền trong khoảng

0<†<Tp ta cần phải tách trạng thái pha của 6(0) và 0(Tb) Trước hết ta phải tính hình

chiếu của x(t) lên đ (/) trên khoảng —Tp<t<Tp:

Nếu x2>0 chọn 0(Tb)=-⁄2 ngược lại là 0(Tb)=⁄2

Sau đó phối hợp các kết quả trên để có quyết định đúng

Lỗi xảy ra khi kênh I hoặc kênh Q bị lỗi Sử dụng thống kê đã biết của 2 kênh này

ta xác định được tốc độ bịt lỗi của MSK là:

làm giảm búp sóng phụ trong phổ Bộ lọc Gauss gây nên ISI trong tín hiệu phát

sóng có thể thấy là nếu tích độ dai bit va d6 rong 3dB (BT) nhé hon 0.5 thi su anh hưởng ISI không đáng kể GMSK hy sinh tỷ lệ lỗi bit do báo hiệu đáng ứng một phần để đổi lấy hiệu suất phổ và tính chất biên độ không đổi Đáp ứng xung của bộ

dữ liệu hoặc báo hiệu) nhưng chỉ áp dụng cho những burst thông thường Mã hóa

bằng cách thực hiện phép XOR giữa chuỗi giả ngẫu nhiên và 114 bit cần truyền của

một burst thông thường (nghĩa là tất cả các bit thông tin ngoại trừ hai bít cờ dư)

Chuỗi giả ngẫu nhiên được lấy từ số burst và một phiên khóa thành lập trước qua ý

nghĩa báo hiệu Giải mã cũng đi theo một trình tự như vậy

2.3.3-Dan xen va rut ra (Interleaving /De—interleaving ) Đan xen có nghĩa là vị trí các bit liên quan không tương quan trong từ mã và trong các burst vô tuyến đã điều chế Mục tiêu của thuật toán đan xen là tránh rủi

ro mất những bit dữ liệu liên tiếp Các khối tiếng nói toàn tốc mà đan xen vào 8

burst : 456 bit của một khối được chia thành 8 burst trong các khối con 57 bit Một khối con định nghĩa là các bit được đánh số chẵn hoặc lẻ của dữ liệu đã mã hóa

trong một burst Các burst khác nhau mang một khối con 57 bit và trong các khung

TDMA khác nhau Vì thế, một burst chứa hai khối tiếng nói liên tiếp nhau A và B

Để triệt sự liên quan của những bít liên tiếp nhau, các bit của khối A ở vị trí chan

trong burst và các bịt của khối B ở vị trí lẻ (xem hình 2.10)

Rút ra (De-interleaving) là quá trình ngược lại Trở ngại chính của quá trình đan xen là độ trễ tương ứng : thời gian truyền từ burst thứ nhất đến burst cuối cùng

trong một khối bằng 8 khung TDMA ( nghĩa là khoảng 37m)

GVHD:TS.HÒ NGỌC BÁ SVTH: HOÀNG MINH KHÁNH