Xác định lỗi, tối ưu mạng lưới GSM thực tế từ LOGFILE DRIVER TEST sử dụng phần mềm TEMS INVESTIGATION và ACTIX

Xác định lỗi, tối ưu mạng lưới GSM thực tế từ LOGFILE DRIVER TEST sử dụng phần mềm TEMS INVESTIGATION và ACTIX

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ SƠ ĐỒ

ẢNG

LỜI NÓI ĐẦU

Thông tin di động nói chung và điện thoại di động nói riêng là một trong những thành tựu nổi bật về công nghệ và thương mại trong những thập niên gần đây Kể từ khi có sự ra đời của điện thoại di động, vị trí của nó trong thị trường đã phát triển một cách chóng mặt từ một thiết bị mang tính chuyên biệt, rồi trở thành một vật dụng thiết yếu đối với cuộc sống và kinh doanh Qua hai thập niên gần đây, kết hợp với sự giảm đáng kể chi phí cho hoạt động, sự phát triển của những ứng dụng và dịch vụ mới lạ, thị trường công nghệ di động ngày càng lớn mạnh Mặt khác, trong cuộc sống hàng ngày thông tin liên lạc đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu được Nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xã hội, giúp con người nắm bắt nhanh chóng các thông tin có giá trị văn hóa, kinh tế, khoa học kỹ thuật rất đa dạng và phong phú.

Những nhà cung cấp dịch vụ di động trong nước không ngừng thay đổi, ứng dụng những công nghệ kỹ thuật tiên tiến để phục những yêu cầu ngày càng cao trong việc tiếp cận thông

tin của người dùng Có hai công nghệ là nền tảng và đang được sử dụng hiện nay là GSM( Global System for Mobile Communication – Hệ thống thông tin di động toàn cầu) và công nghệ CDMA Các nhà cung cấp dịch vụ di động toàn cầu GSM là Mobiphone, Vinaphone, Viettel…

Trên cơ sở những kiến thức trong những năm học tập chuyên ngành Điện tử - Viễn thông tại Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông cơ sở TP Hồ Chí Minh cùng với sự hướng dẫn của Thầy giáo Võ Nguyễn Quốc Bảo, em đã tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thành báo cáo thực

tập với đề tài: “XÁC ĐỊNH LỖI, TỐI ƯU MẠNG LƯỚI GSM THỰC TẾ TỪ LOGFILE DRIVER

TEST SỬ DỤNG PHẦN MỀM TEMS INVESTIGATION VÀ ACTIX”.

Em xin chân thành cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS Võ Nguyễn Quốc Bảo đã trực tiếp hướng dẫn cũng nhu các thầy cô giáo thuộc khoa Viễn thông 2, Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông TP Hồ Chí Minh đã giúp đỡ em hoàn thành bài báo cáo.Em cũng gửi lời cám

ơn đến Phòng kỹ thuật Công ty TNHH TELEQ đã tạo điều kiện tốt nhất để em có thêm nhiều kiến thức và kinh nghiệm trong môi trường làm việc mới hỗ trợ cho việc hoàn thành báo cáo.

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY TELEQ 1.1GIỚI THIỆU CHUNG.

Công ty trách nhiệm hữu hạn sản xuất thiết bị viễn thông (Telecommunication Equipment TELEQ) được thành lập từ năm 1995 bởi hai thành viên là Tập đoàn Bưu Chính Viễn Thông Việt Nam (VNPT) và tập đoàn Viễn Thông Siemens AG của Cộng Hòa Liên Bang Đức, hình thức của công ty là Công ty Liên doanh để sản xuất thiêt bị chuyển mạch kỹ thuật số hiện đại cung cấp cho mạng lưới Viễn Thông Việt Nam và xuất khẩu, ngoài ra còn cung cấp các dịch vụ viễn thông kỹ thuật cao cho tập đoàn Bưu chính viễn thông và đối tác Seimens Để duy trì thành tựu đã thu được trong giai đoạn liên doanh và tiếp tục phát triển công ty trong giai đoạn mới, Công ty TELEQ đã thay đổi mô hình hoạt động, mở thêm lĩnh vực hoạt động kinh doanh Hiện

-Văn phòng tổng hợp

Phòng tài chính kế toán

Phó tổng giám đốcTổng giám đốc

 Kế thừa một cơ sở hạ tầng hiện đại và kinh nghiêm sản xuất trong thời kì liên doanh với tập đoàn Seimens – một tập đoàn có trình độ công nghệ viễn thông hàng đầu thế giới, TELEQ tiếp tục đầu tư mới dây chuyền sản xuất, đào tạo nguồn nhân lực để tiếp tục sản xuất dòng sản phẩm đầu cuối sử dụng trong mạng viễn thông và mạng lưới truyền hình,…

 Ngoài lĩnh vực viễn thông với định hướng của công ty mẹ VNPT Technology, trong tương lai TELEQ sẽ tham gia vào sản xuất các thiết bị điện tử dân dụng, cung cấp giải pháp và trang thiết bị sử dụng nguồn năng lượng xanh.

1.3TỔ CHỨC BỘ MÁY CÔNG TY TNHH TELEQ.

Page 3

Electric field vector

Magnetic field vector Direction of Propagation

Hình 1.1 Sơ đồ bộ máy Công ty TNHH TELEQ

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ GSM

2.1 RADIO WAVES AND ANTENNAS.

2.1.1 Truyền sóng vô tuyến.

1 Sóng điện từ: là một điện tích điểm chuyển động lan truyền trong

không gian dưới dạng sóng và nó sinh ra một điện trường và một từ

trường biến thiên

- Đặc điểm :

• Mang năng lượng.

• Truyền theo phương ngang.

Hình 2.1: Phương truyền của sóng điện từ

Công thức xác định vận tốc lan truyền: V = f λ

Trong đó: V: vận tốc truyền.

f: tần số (Hertz) λ: bước sóng.

2 Phân cực sóng.

Trường điện từ của sóng vô tuyến điện khi đi trong một môi trường sẽ dao động theo một hướng nhất định Phân cực sóng điện từ chính là hướng dao động của trường điện từ Việc sử dụng các phân cực khác nhau của sóng điện từ ảnh hưởng rất lớn trong việc sử dụng hiệu quả tần số trong thông tin vô tuyến.

- Phân cực ngang: là phân cực trong đó trường điện

song song với mặt đất.

Sóng vô tuyến sử dụng trong GSM là loại phân cực theo chiều dọc.

3. Băng tần vô tuyến.

Danh mục thang sóng điện từ:

Advanced Light Source, Berkeley Lab

Spectrum Diagram

Frequency (Hz)

Wavelength (m)

Hình 2.5: Đồ thị phân bố phổ vô tuyến.

Băng tần vô tuyến là một tài nguyên hữu hạn.Nó được kiểm soát bởi hai tổ chức quốc tế là ITU và ETSI (Châu Âu).

Phổ vô tuyến được ITU phân chia thành các băng tần nhỏ như sau:

Hình 2.6: Phân bổ phổ vô tuyến theo tần số.

Phạm vi phổ tần được sử dụng của GSM là trong băng tần UHF.

4. Phân bố tần số trong GSM.

Phân bố tần số ở P-GSM( Primary GSM) được quy định nằm trong dải tần 890 – 960 MHz Bao gồm 125 kênh được đánh số từ 0 đến 124, kênh 0 dành cho khoảng bảo vệ nên không được sử dụng.

Uplink Downlink

960 MHz 935

915 890

Duplex spacing = 45 MHz

Guard Band kHz wide

Duplex spacing = 45 MHz

Guard Band kHz wide

- Fu là tần số ở băng tần thấp dành cho đường lên.

- Fd là tần số ở băng tần cao dành cho đường xuống.

Hệ thống GSM mở rộng (E- GSM) có băng tần rộng thêm 10MHz ở cả hai phía Nhờ vậy, số kênh sẽ tăng thêm 509 kênh Phân bố tần số trong trường hợp này như sau:

Đối với hệ thống DSC- 1800 băng tần công tác 1710 – 1880 MHz, phân bổ tần số cho cáckênh như sau: : Fu(n) = 1710.2 + 0.2 (n – 512) (512 <= n <= 885)

Để cho các kênh lân cận không gây nhiễu cho nhau mỗi BTS phủ một tế bào của mạng phải

sử dụng các tần số cách xa nhau và các ô sử dụng tần số giống nhau hoặc gần nhau cũng phải xanhau

2.1.2 Antennas.

Anten là thiết bị chuyển đổi năng lượng giữa sóng được dẫn hướng ( ví dụ trong cáp đồng trục) và sóng trong môi trường không gian tự do, hoặc ngược lại Anten có thể được sử dụng

để phát hoặc thu tín hiệu vô tuyến.

1. Phân loại antena.

 Phân loại theo hình dạng :

• Antenna dây ( Wire Antenna): Dipole, Loop/vòng, Helix/ Lò xo.

• Độ mở của Antenna: Loa/ horn, Khe/ slot.

• Printed antennas: patch/bảng, printed dipole, spiral/xoắn.

 Phân loại theo độ lợi (Gain):

• Độ lợi lớn: Dish(Đĩa).

• Độ lợi trung bình : horn/loa.

• Độ lợi thấp: dipole, loop/ vòng, slot/ khe, patch/ bảng.

 Phân loại theo búp sóng (Beam shapes ):

• Đẳng hướng/ Omnidirectional: Dipole.

• Búp sóng nhọn/ Pencil Beam: Dish/ đĩa.

• Búp sóng hình quạt/ Fan Beam: Array/dãy

 Phân loại theo độ rộng băng thông (Band Width) :

• Băng thông rộng: log, xoắn/ spiral, lò xo/ helix.

• Băng thông hẹp: Bảng/ patch, khe/ slot.

Trong thông tin di động thường sử dụng hai loại antenna chính là:

- Antenna vô hướng (omni antenna): Phát xạ tín hiệu theo mọi hướng (360°).

- Antena định hướng ( sector antena): Chỉ phát xạ theo một hướng nhất định.

Sử dụng Anten định hướng có hiệu quả chống nhiễu đồng kênh cao hơn Anten vô hướng.

2 Các thông số cơ bản của Anten.

 Độ lợi(Gain):

Độ lợi hay còn gọi là độ tăng ích của một anten là tỷ số, thường tính bằng dB, giữa công suất cần thiết tại đầu vào của một anten chuẩn không suy hao với công suất cung cấp ở đầu vào của anten đó sao cho ở một hướng cho trước tạo ra cường độ trường hay mật độ thông lượng công suất như nhau tại cùng một cự ly.

Tùy thuộc vào sự lựa chọn vào anten chuẩn, có các loại độ lợi Anten sau:

• Độ lợi tuyệt đối hay độ lợi đẳng hướng (Gi) khi anten chuẩn là anten đẳng hướng biệt lập trong không gian.

0º

º 6 6º

-6 º

12º

º 0

6

down tilt

• Độ lợi ứng với một dipole nửa bước sóng (Gd) khi anten chuẩn là một Dipole nửa bước sóng biệt lập trong không gian và mặt phẳng vuông góc của nó chứa hướng phát xạ

• Độ lợi ứng với một anten thẳng đứng ngắn (Gv) khi anten chuẩn là một dây dẫn thẳng ngắn hơn nhiều so với một phần tư bước sóng, vuông góc với mặt phẳng dẫn điện lý tưởng chứa hướng phát xạ.

 Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP):

Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương – EIRP là tích số của công suất sinh ra để cung cấp cho một anten với độ lợi của anten đó ở hướng nhất định ứng với anten đẳng hướng

 Độ nghiêng antenna( Antenna Tilting).

Điều chỉnh độ nghiêng của antenna có thể làm thay đổi vùng phủ của 1 cell trong di động.

Độ nghiêng anten bao gồm:

- Độ nghiêng điện.

- Độ nghiêng cơ.

Hình 2.9: Mô tả độ nghiêng antena

Trong di động, ở những vùng thị trấn nhỏ hay nông thôn, lưu lượng của hệ thống thấp nên việc tái sử dụng tần số là không cần thiết Do vậy, những anten có độ nghiêng cơ thường được

sử dụng

Tuy nhiên ở những khu vực đô thị lớn, lưu lượng hệ thống cao, kích thước cell hẹp nên thường sử dụng anten có độ nghiêng điện do loại anten này có búp sóng … đỡ gây can nhiễu.

Modulated wave Baseband signal

- Điều chế tương tự bao gồm điều chế biên độ (AM) và góc pha (FM, PM).

- Điều chế xung bao gồm điều chế tương tự (PAM,PPM,PDM) và điều chế số(PCM, Delta).

- Điều chế số bao gồm ASK, PSK, FSK.

2.2.2 Kỹ thuật đa truy nhập.

1 Đa truy nhập vô tuyến.

Đa truy xuất trong hệ thống thông tin là việc nhiều phần tử trong mạng (gọi tắt là user) cùng chia sẻ một nguồn tài nguyên thông tin Tài nguyên thông tin ở đây là các thiết bị cứng, các phần mềm hay băng tần số.Nếu các user truy xuất nguồn tài nguyên thông tin bằng giao tiếp vô tuyến thì được gọi là đa truy xuất vô tuyến Trong lĩnh vực thông tin di động, user là các thuê bao di động MS và tài nguyên thông tin là các trạm thu phát BTS, băng tần số Đa truy xuất trong thông tin di động cũng là một dạng trong đa truy xuất vô tuyến.

Tùy theo cách thức chia sẻ tài nguyên thông tin khác nhau mà tồn tại các phương pháp truy xuất khác nhau như:

- Đa truy xuất phân chia theo không gian(SDMA).

- Đa truy xuất phân chia theo cực (PDMA)

- Đa truy xuất phân chia theo tần số (FDMA).

- Đa truy xuất phân chia theo thời gian (TDMA).

- Đa truy xuất phân chia theo mã (CDMA).

 Đa truy xuất phân chia theo không gian (SDMA).

Tài nguyên thông tin

User 1 1111111 User 2

3222222222 User 3

SDMA thường được áp dụng đối với tài nguyên thông tin là tần số Phương pháp truy xuất này sử dụng lại tần số đã dùng tại các vị trí khác Trong thông tin di động tế bào, việc sử dụng lại tần số nhằm tăng dung lượng của hệ thống trên một dải tần giới hạn.

 Đa truy xuất phân chia theo cực (PDMA).

Trong kỹ thuật truyền sóng, tùy theo phương của vectơ điện trường và vectơ từ trường với phương truyền sóng mà ta có các cách phân cực sóng khác nhau như phân cưc ngang, phân cực dọc Nếu các kênh khác nhau dùng chung tần số nhưng được phân cực khác nhau thì cũng không gây nhiễu cho nhau.Lợi dụng đặc tính này, trong thông tin vô tuyến, để tăng dung lượng của hệ thống có thể cho phép các user truy xuất vào mạng bằng cách phân cực khác nhau và được gọi là đa truy xuất phân chia theo cực

 Đa truy xuất phân chia theo tần số(FDMA).

Trong hệ thống FDMA, băng thông làm việc của nguồn tài nguyên thông tin được chia thành nhiều băng tần nhỏ, mỗi băng tần nhỏ này được gọi là một kênh và sẽ cấp phát cho một user để truy xuất vào mạng Như vậy mỗi user sẽ truy xuất vào mạng bằng một tần số khác nhau nên được gọi là đa truy xuất phân chia theo tần số Trong phương pháp này, để phân biệt các user khác nhau thì phân biệt bằng các tần số làm việc của nó.

Để làm việc đúng với tần số làm việc đã được cấp phát, tại máy phát của mỗi user, mỗi kênh tín hiệu được điều chế với sóng mang thích hợp để sao cho phổ tín hiệu sau điều chế không chồng chéo lên nhau Tại máy thu lựa chọn tín hiệu chỉ định bằng một bộ lọc thông dải tương ứng FDMA có thể được sử dụng cho tất cả phương pháp điều chế như điều chế biên độ, điều chế tần số hay điều chế pha…

Phương pháp FDMA này cho phép tất cả các user truyền dẫn lien tục, nó có ưu điểm là không cần thiết định thời đồng bộ và các thiết bị sử dụng khá đơn giản Tuy nhiên vì do băng thông của tài nguyên rất hạn chế nên phương pháp này có dung lượng không cao và không linh hoạt trong việc phân phối kênh Ngoài ra trong FDMA còn có một nhược điểm là rất dễ bị nhiễu xuyên kênh.

Hình 2.11: Mô hình đa truy xuất phân chia theo tần số.

Trong mạng động GSM, FDMA được sử dụng bằng việc chia tần số thành các kênh có độ rộng 200 Khz.

 Đa truy xuất phân chia theo thời gian(TDMA).

TDMA là một phương pháp đa truy xuất mà các user thay phiên nhau truy xuất vào nguồn tài nguyên thông tin theo các khoảng thời gian cho phép Để làm được việc này, thời gian làm việc được chia làm nhiều khung nhỏ gọi là khung thời gian, mỗi khung này được chia thành các khoảng nhỏ hơn gọi là khe thời gian Mỗi khe thời gian này sẽ được cấp phát cho mỗi user

khi user cần truy xuất vào mạng Chiều dài khung thời gian và khe thời gian phải được tính toán hợp lý tùy thuộc vào từng hệ thống sao cho thời gian thực được đảm bảo tốt nhất có thể Trong hệ thống này mỗi kênh được phân biết bằng các khe thời gian.

Trong TDMA , các user sẽ làm việc không liên tục nên còn gọi là phương pháp thu phát gián đoạn Ưu điểm của phương pháp này là các user có thể sử dụng tần số giống nhau để truy xuất vào mạng, do đó hiệu quả sử dụng tần số được nâng lên và dung lượng hệ thống được tăng cao Ngoài ra vì có thể dễ dàng thay đổi được dụng lượng truyền tải bằng việc thay đổi khoảng thời gian phát /thu, nên hệ thống này có ưu điểm là linh hoạt trong việc cấp phát kênh.

Hình 2.12: Cấu trúc khung TDMA

 Đa truy xuất phân chia theo mã (CDMA).

Trong hệ thống CDMA, tín hiệu trước khi truyền đi được trải phổ để làm cho độ rông phổ tăng lên gấp nhiều lần Khi đó tỉ số tín hiệu trên nhiễu sẽ giảm xuống rất thấp Mục đích ban đầu của việc trải phổ là bảo mật thông tin Để thực hiện việc trải phổ thì cần phải sử dụng một chuỗi tín hiệu mã Ở đầu thu, nếu muốn thu được tín hiệu này thì phải dồn phổ lại, nghĩa

là máy thu phải tạo ra được tín hiệu mã giống như đầu phát Do đó đối với máy thu không chỉ định thì không những không dồn phổ được mà thậm chí còn trải phổ tiếp Với đặc điểm này người ta ứng dụng trải phổ trong đa truy xuất gọi là CDMA Trong hệ thống này, mỗi user khi truy xuất vào mạng sẽ được cấp phát cho phép sử dụng một tín hiệu mã nào đó và các user được phân biệt bằng các mã sử dụng.

Điểm độc đáo của phương pháp này là các user có thể sử dụng cùng băng tần số và cùng khe thời gian nên hiệu quả sử dụng nguồn tài nguyên rất cao, dung lượng hệ thống rất lớn.

 Kênh vật lý.

Mỗi một kênh tần số trong GSM được cấp phát cho các MS sử dụng chung theo phương pháp phân chia theo thời gian Thời gian sử dụng kênh tần số được tổ chức thành các khung TDMA, mỗi khung có chiều dài 4615µs và chia làm 8 khe thời gian Một khe thời gian có chiều dài 577 µs Khi MS có nhu cầu truy xuất vào mạng thì sẽ được cấp phát cho một khe thời gian

để làm việc Mỗi khe thời gian nay được gọi là một kênh vật lý.

Hình 2.13: Mô tả kênh vât lý.

Như vậy một kênh tần số trong GSM có 8 kênh vật lý, mỗi MS khi hoạt động sử dụng một kênh vật lý để truyền tín hiệu.

 Kênh Logic.

Do mạng thông tin di động là mạng đa dịch vụ nên thông tin truyền dẫn trong các kênh vật

lý có nhiều loại khác nhau như tín hiệu tiếng nói, tín hiệu dữ liệu, tín hiệu báo hiệu.Tùy thuộc vào nội dung thông tin truyền tải mà người ta chia thành các kênh logic khác nhau.

Kênh logic chia thành hai loại tổng quát: kênh lưu lượng(TCH: traffic Chanel) và kênh điều khiển (CCH: Control chanel).

Kênh lưu lượng là kênh mang thông tin là tiếng nói hay dữ liệu Kênh này gồm hai loại:

• Kênh lưu lượng toàn tốc (TCH/F).

• Kênh lưu lượng bán tốc (TCH/H).

Kênh điều khiển chia làm 3 nhóm: nhóm kênh điều khiển quảng bá, nhóm kênh điều khiển chung và nhóm kênh điều khiển dành riêng.

 Nhóm kênh điều khiển quảng bá: Tất cả các kênh trong nhóm đều hướng xuống và ở vị trí khe thời gian 0(timeslot zero) trong khung Nhóm này gồm 3 kênh:

• Các kênh hiệu chỉnh tần số (FCCH): mang thông tin hiệu chỉnh tần số cho MS.

• Kênh đồng bộ(SDH): mang thông tin để đồng bộ khung cho MS và nhận dạng BTS.

• Kênh điều khiển quảng bá (BCCH): phát quảng bá thông tin chung về cell tới tất cả các MS.

 Nhóm kênh điều khiển chung.

• Kênh tìm gọi (PCH): được sử dụng cho đường xuống để tìm trạm di động khi thuê bao bị gọi.

F S BCCH CCCH F S CCCH CCCH F S CCCH CCCH F S CCCH CCCH F S CCCH CCCH I

RACH

• Kênh truy xuất ngẫu nhiên(RACH): được MS sử dụng để yêu cầu dành một kênh SDCCH Kênh này chỉ dùng cho hướng lên.

• Kênh cho phép truy xuất(AGCH): dùng cho hướng xuống để chỉ định một kênh SDCCH cho MS.

• Kênh quảng bá cell (CBCH): là một kênh tùy chọn cho các thông tin chung như báo cáo giao thông đường bộ được gửi dưới dạng tin nhắn SMS.

• Kênh thông báo (NCH: Notification chanel): thông báo về cuộc gọi nhóm hoặc cuộc gọi quảng bá.

 Nhóm kênh điều khiển dành riêng(DCCH).

Là nhóm kênh hai chiều(uplink/downlink) và là kênh điều khiển điểm đến điểm:

• Kênh điều khiển dành riêng chuẩn(SDCCH): kênh này chỉ được sử dụng dành riêng cho báo hiệu với một MS SDCCH được sử dụng cho các thủ tục cập nhật và trong quá trình thiết lập cuộc gọi, trước khi ấn định kênh TCH.

• Kênh điều khiển kết hợp chậm (SACCH): kênh này liên kết với một kênh TCH hoặc SDCCH Đây

là một kênh số liệu liên tục để mang các thông tin liên tục như các báo cáo đo lường, định trước thời gian và điều khiển công suất.

• Kênh điều khiển kết hợp nhanh(FACCH): kênh này liên kết với đổi lưu lượng tiếng hay số liệu bằng báo hiệu.

3. Cấu trúc đa khung của các kênh logic(Mulfiframes).

Về mặt thời gian các kênh vật lý ở một kênh tần số được tổ chức theo cấu trúc khung, đa khung, siêu khung…Mỗi siêu khung được chia thành các đa khung Có hai loại đa khung:

• Đa khung 26 khung(51 siêu khung trên một siêu siêu khung) có độ dài 120ms và chứa 26 khung Các đa khung này được sử dụng cho các kênh TCH, SACCH, FACCH.

• Đa khung 51 khung(26 siêu khung trên một siêu siêu khung) có độ dài 235,4 ms và chứa 51 khung TDMA Đa khung này sử dụng cho các kênh BCCH, CCCH, SACCH.

Downlink F = FCCH S = SCH I = Idle

2-5 6-9 101112-15 16-19 202122-25 26-29 303132-35 36-39 404142-45 46-49 50

Hình 2.14: Cấu trúc đa khung của kênh logic

- Cụm không mang thông tin.

2.3MÃ HÓA THOẠI VÀ MÃ HÓA KÊNH.

2.3.1 Mã hóa thoại.

 Yêu cầu đối với mã hóa thoại GSM.

• Độ dư nội tại của thoại phải được lọc bỏ Sau mã hóa chỉ giữ lại tin tức tối thiểu để khôi phục thoại ở máy thu.

• Đảm bảo chất lượng truyền thoại đến Rx.

• Ngưng phát vô tuyến khi không tích cực thoại trong quá trình đàm thoại Đây là chức năng thu phát gián đoạn.

Hình 2.15: Sơ đồ khối quá trình xử lý tín hiệu

 Quá trình mã hóa thoại.

ADC lấy mẫu với chu kỳ và lượng tử hóa đều 13bit/ mẫu.Tốc độ bit tại DAI:

8000 mẫu/s x 13 bit/mẫu = 104kbit/s.

Bộ CODEC sẽ tiến hành mã hóa thoại lại theo kiểu VOCODER để loại bỏ tối đa độ dư trong thoại Nguyên lý VOCODET là mô hình phát âm được xác định trước ở cả phía phát và phía thu thoại Bên thu chỉ cần nhận đủ những đặc trưng của thoại theo yêu cầu là có thể tái tạo lại tín hiệu.

LPC(Linear Predictive Coding): mã hóa dự đoán tuyến tính.

Là bộ lọc đảo của bộ lọc tuyến tính bậc 8, đảo so với cơ quan phát âm của con người để nhận được các xung kích thích.

Sử dụng để làm giảm độ dư thoại đựa vào đặc tính tương quan ngắn 1ms giữa các mẫu.

- Mỗi cửa sổ 20ms của thoại (có 160 mẫu) được lưu vào bộ nhớ và phân tích để đưa ra 8 hệ số lọc và thông số tín hiệu kích thích theo yêu cầu của mô hình phát âm.

- 160 mẫu trong một của sổ được chia thành 4 nhóm: 40 mẫu cho mỗi nhóm 5ms Một nhóm lại phân thành 4 chuỗi.

2.3.2 Mã hóa kênh.

Mã hóa kênh được sử dụng để phát hiện và hiệu chỉnh lỗi trong luồng bit thu để giảm tỉ số bit lỗi BER Ở các hệ thống thông tin di động người ta sử dụng hai dạng mã kênh khác nhau:

mã khối tuyến tính( Linear Block Code) và mã xoắn (Convolutional Code) Các mã khối dùng

để phát hiện lỗi còn các mã xoắn dùng để sửa lỗi.

1. Mã khối (Linear Block Code).

Ở loại mã này, luồng thông tin được chia thành các khối có độ dài bằng nhau Các bit dư được bổ sung vào các khối theo một thuật toán nhất định phụ thuộc vào loại mã sử dụng.Các

mã khối được xác định bằng ba thông số: độ dài khối n, độ dài thông tin k, khoảng cách cực tiểu d Các bit bản tin xuất hiện ở phần đầu của khối được gọi là mã hệ thống Tỷ số r = k/n được gọi là tỉ lệ mã.

Các mã khối tuyến tính ở thông tin di động GSM được sử dụng chủ yếu cho việc phát hiện lỗi ở phần chứa thông tin quan trọng nhất của bản tin được gửi đi.Ở thông tin di động GSM hai loại mã khối tuyến tính được sử dụng cho các kênh báo hiệu đường vô tuyến:

- Mã FIRE với đa thức mã bằng : ()() và 40 bit kiểm tra.

- Mã chẵn lẻ:

• Cho RACH đa thức tạo mã là: số bit kiểm tra là 6).

• Cho SDH đa thức tạo mã là:(số bit kiểm tra là 10).

• Cho kênh tiếng TCH đa thức tạo mã là: (số bit kiểm tra là 3).

2. Mã xoắn (Convolutional Code).

Ở mã xoắn một khối n bit mã do bộ tạo mã tạo ra không chỉ phụ thuộc vào k bit bản tin ở thời điểm đưa vào bộ mã hóa mà còn phụ thuộc vào các bit bản tin của các khối trước đó Mã xoắn được xác định bởi các thông số sau:

- Tỷ lệ mã: r = k/n, trong đó n số bit ở đầu ra tương ứng với k bit ở đầu vào.

- Độ dài hữu hạn K (Contraint Length), phụ thuộc vào số phần tử nhớ của thanh ghi dịch Một bộ mã hóa xoắn bao gồm một thanh ghi dịch tạo thành từ các flip-flop, các đầu vào hoặc đầu ra của các thanh ghi dịch được công với nhau theo một quy luật nhất định để tạo nên các chuỗi xoắn, sau đó các chuỗi xoắn được ghép chung với nhau để tạo ra khối mã.

data bit patterns

Combiner

Combiner

Combiner

Coded data

Hình 2.16: Sơ đồ tổng quát bộ mã xoắn

2.4 TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN.

Các phương tiện thông tin nói chung được chia thành hai phương pháp thông tin cơ bản,

đó là thông tin vô tuyến và thông tin hữu tuyến Mạng thông tin vô tuyến ngày nay đã trở thành một phương tiện thông tin chủ yếu, thuận tiện cho cuộc sống hiện đại.

Sóng vô tuyến

có thể phân loại như sau: ở đây là phân loại theo phương thức truyền sóng

Hình 2.17: Phân bố tần số vô tuyến

 Ground waves(sóng đất):

- Tần số dưới 3Mhz.

- Truyền tại mặt đất và chịu ảnh hưởng lớn của đất, đất có

tính dẫn điện càng cao thì suy ho càng nhiều.

Hình 2.18: Mô hình sóng đất

- Anten và công suất truyền phải đủ lớn

- Có độ tin cậy cao không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi thời tiết trong ngày, mùa.

- Thường được dùng trong vô tuyến hàng hải.

- Góc phản xạ từ tầng điện ly,có thể truyền từ anten phát đến

anten thu bằng phản xạ ở tầng điện ly vàmặt đất nhiều lần.

- Công suất phát và anten nhỏ.

Hình 2.19: Mô hình sóng trời

 Vùng phủ có thể trên toàn thế giới Space wave(sóng không gian):

- Tần số trên 30Mhz.

- Truyền trong tầng đối lưu.

- Không được phản xạ bởi tầng điện ly.

Hình 2.20: Mô hình sóng không gian

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

Ảnh hưởng của môi trường truyền dẫn hở đối với truyền dẫn trong 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 lớn.

- Chịu ảnh hưởng của các nguồn nhiễu trong thiên nhiên: phóng điện trong khí quyển…

- Chịu ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp.

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

2.4.2 Fading.

Fading là sự biến thiên cường độ trường tín hiệu thu do sự phản xạ sóng từ các lớp không đồng nhất trong tần đối lưu cũng như phản xạ từ mặt đất.Tùy theo nguyên nhân gây ra Fading mà người ta chia Fading làm hai loại:

 Fading phẳng: là Fading gây ra do sự uốn cong của tia sóng khi truyền đi trong môi trường có chiết suất không đồng nhất Khi đó anten thu sẽ không còn “thẳng hướng” với anten phát nên cường độ tín hiệu thu giảm xuống và gây ra Fading Nguyên nhân trực tiếp gây ra Fading phẳng là yếu tố môi trường.

 Fading nhiều tia hay Fading Rayleigh: anten thu máy di động nhận được tín hiệu từ nhiều đường truyền phản xạ từ các tòa nhà khác nhau Điều này có nghĩa là tín hiệu thu sẽ là tổng vectơ của cùng một tín hiệu nhưng khác pha.Nếu các tín hiệu này đồng pha thì ta được cường

độ tín hiệu rất lớn Ngược lại nếu chúng ngược pha nhau thì tín hiệu tổng rất nhỏ và có thể bị triệt tiêu.

1 1

1

1 1 1 0

0 0





Tx

Rx Path 1

Path 3

Path 2

Path 1 Path 2 Path 3

Total signal at Rx

A1

A1 A3

Hình 2.21: Mô tả hiện tượng Fading nhiều tia

Việc sử dụng truyền dẫn số trong thông tin di động sinh ra một vấn đề đó là phân tán thời gian, vấn đề này cũng có nguồn gốc từ phản xạ nhưng khác Fading, tín hiệu đến từ một vật ở

xa anten thu

Sự phân tán thời gian dẫn đến giao thoa giữa các kí hiệu (Intersymbol Interference ISI)

gian trong vô tuyến

ISI thể hiện ở chỗ các kí hiệu lân cận nhau giao thoa với nhau và ở phía thu khó quyết định thực sự nhận được tín hiệu nào.

 Nhiễu đồng kênh(Co-Channel Interference).

Cấu trúc của di động tế bào cho phép tái sử dụng tần số.Việc này gây ra hiện tượng một hệ thống đang hoạt động ở tần số trùng hoặc gần với tần số sóng mang

của hệ thống đang xét Dẫn đến di động có thể nhận được cùng một

tần số từ hai trạm gốc.Đây gọi là hiện tượng nhiễu đồng

Trong đó: Pc = công suất tín hiệu mong muốn.

PI = công suất tín hiệu từ máy phát có nhiễu.

Trong hệ thống di động GSM, tỉ số C/I tối thiểu cho phép:

- 12dB nếu không sử dụng phương pháp nhảy tần.

- 9dB nếu sử dụng nhảy tần.

- Thực tế, tùy vào mỗi nhà mạng quy định mà sẽ có nhiều mức khác nhau.Việc quy định mức tối thiểu cho phép của tỉ số C/I phải đảm bảo tính hợp lý giữa việc tài nguyên thông tin được mở rộng và nhiễu càng lớn.Nhiễu càng lớn thì tỉ số C/I càng nhỏ.

Ảnh hưởng của C/I thấp:

- BER không đạt yêu cầu.

- Rớt cuộc gọi(Dropped calls)

Biện pháp để tăng C/I:

- Nhảy tần.

- Điều khiển công suất(BTS).

- Thu phát gián đoạn.

 Nhiễu kênh lân cận.

Nhiễu kênh lân cận là nhiễu gây nên do các cell trong cùng một Site sử dụng các tần số kề nhau.

Được đánh giá bằng tỉ số C/A:

C/A = 10log (Pc / P A ) dB Trong đó: Pc: công suất tin hiệu thu mong muốn.

P A : công suất nhiễu thu được.

Giá trị tối thiểu của C/A trong GSM là – 9dB.

Cách cải thiện C/A:

- Thu có chọn lọc.

- Tăng khoảng cách giữa các tần số phát liền kề.

CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH LỖI VÀ TỐI ƯU MẠNG LƯỚI GSM THỰC TẾ SỬ DỤNG

PHẦN MỀM TEMS INVESTIGATION VÀ ACTIX 3.1GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM PHÂN TÍCH LOGFILE TEMS INVESTIGATION VÀ ATIX.

3.1.1 Tems Investigation 9.02

Tems Investigation là một công cụ đo kiểm đánh giá chất lượng mạng di động qua giao diện vô tuyến cho phép chúng ta chuẩn đoán , đo kiểm lỗi, vùng phủ thời gian thực TEMS cho phép chúng ta giám sát kênh thoại cũng như truyền Data qua các kết nối GPRS, EDGE, chuyển mạch kênh Các phiên truyền data, voice có thể được kiểm soát trong phạm vi của TEMS TEMS investigation có hai Mode hoạt động là Idle Mode và Dedicated Mode trong đó :

- Idle Mode được sử dụng để đo vùng phủ của trạm, trên cơ sở đó chúng ta có thể tối ưu vùng phủ tốt hơn.

- Dedicated Mode được sử dụng để đo chi tiết về chất lượng cuộc gọi.

Giao diện làm việc của TEMS cụ thể là phần mềm TEMS Inverstigation 9.02:

Hình 3.1 Giao diện làm việc của TEMS

Đây là giao diện với cửa sổ Overveiw bao gồm:

- cửa sổ WCDMA/GSM Line Chart cho ta biết các biểu đồ, đồ thị thể hiện công suất trên vùng

phủ của một trạm thu phát.

- Cửa sổ GSM Current Channel cho biết giá trị của các kênh logic và nhiều thông số khác.

Hình 3.2: Giao diện làm việc của Tems.

Đây là giao diện với cửa sổ Map, ở của sổ này ta có thể nhìn thấy được hệ thống các trạm thu phát sóng cũng như vùng phủ của mỗi tram.

Trước khi phân tích nôi dung chính cần phải tải dữ liệu được đo đạc từ trước dưới dạng Cell file và logfile.

Cell file có dạng: