Tổng quan về công nghệ W-CDMA

Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 3G ra đời nhằm thỏa mãn nhu cầu của con người về các dịch vụ số liệu tốc độ cao như: điện thoại thấy hình, video streaming, hội nghị truyền hình, nhắn

Tên đề tài:

Tổng quan về công nghệ W-CDMA

Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn GVHD: Th.S Trần Thanh Hà

LỜI NÓI ĐẦU

Nhu cầu trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện đại Các hệ thống thông tin di động với khản năng giúp con người trao đổi thông tin mọi lúc, mọi nơi đã phát triển rất nhanh và đang trở thành không thể thiếu được trong xã hội thông tin ngày nay Bắt đầu từ các hệ thống thông tin di động thế hệ đầu tiên ra đời vào năm 1946, các hệ thống thông tin di động số thế hệ 2 (2G) ra đời với mục tiêu chủ yếu là hỗ trợ dịch vụ thoại và truyền số lệu tốc độ thấp Hệ thống thông tin di động 2G đánh dấu sự thành công của công nghệ GSM với hơn 70% thị phần thông tin di động trên toàn cầu hiện nay Trong tương lai, nhu cầu các dịch vụ số liệu sẽ ngày càng tăng và có khản năng vượt quá thông tin thoại Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) ra đời nhằm thỏa mãn nhu cầu của con người về các dịch vụ số liệu tốc độ cao như: điện thoại thấy hình, video streaming, hội nghị truyền hình, nhắn tin đa phương tiện (MMS)…Đến nay các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) đã được đưa vào khai thác thương mại ở nhiều nước trên thế giới Ở Việt Nam, các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba cũng sẽ được triển khai trong cuối năm 2009 này Đối với các nhà khai thác mạng di động GSM thì cái đích 3G là các hệ thống thông tin di động CDMA băng rộng (W-CDMA) theo chuẩn IMT-

2000 Xuất phát từ định hướng này mà em chọn đề tài nghiên cứu về 3G Đề tài “Tổng

quan về công nghệ W-CDMA” gồm có 3 chương:

Chương 1: Giới thiệu các hệ thống thông tin di động

Chương 2: Mạng GSM và giải pháp nâng cấp lên 3G

Chương 3: Công nghệ W-CDMA

Trong quá trình thực hiện đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Th.S Trần Thanh Hà Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng trong việc hoàn thành đồ án nhưng với thời gian và trình độ có hạn nên đồ án còn có nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp và chỉ dẫn thêm từ các thầy cô và các bạn

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Trần Thanh Hà đã giúp em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực hiện

Nguyễn Trung Tuấn

BẢNG TRA CỨU CÁC TỪ VIẾT TẮT

A

AUC Authentication Centre Trung tâm nhận thực

AMR Adaptive Multi Rate Mã hóa nhiều tốc độ thích ứng

ATM Asynchronous Tnsfer Mode Chế độ truyền không đồng bộ

B

BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc

BSS Base Station Subsystem Hệ thống con trạm gốc

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc

BSIC Base Transceiver Station

Identity Code

Mã nhận dạng trạm thu phát gốc

BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá

BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế pha nhị phân

CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã

CTCH Common Traffic Channel Kênh lưu lượng chung

CRC Cyclic Redundance Check Kiểm tra độ dư vòng

D

DTCH Deticated Traffic Channel Kênh lưu lượng dành riêng

DSSS Direct Sequence Spread

Viện tiêu chuẩn viễn thông Chân Âu

EIR Equipment Identification Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị

EDGE Enhanced Data tes for GSM

FDMA Frequency Division Multiple

Access

Đa truy nhập phân chia theo thời gian

FSK Frequency Shift Keying Điều chế số theo tần số tín hiệu

FB Frequency Correction Burst Cụm hiệu chỉnh tần số

FCCH Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần số

FACCH Fast Associated Control

Channel

Kênh điều khiển liên kết nhanh

FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số

FHSS Frequency Hopping Spreading

Hệ thống viễn thông toàn cầu

nghiệp vụ di động cổng GMSK Gaussian Minimum Shift

HLR Home Location Register Bô ghi định vị trường trú

HSCSD High Speed Circuit Switched

IWF Interworking Function Các chức năng tương tác

IMEI International Mobile Equipment

L

LAI Location Area Identity Số nhận dạng vùng định vị

LLC Logical Link Control Điều khiển kênh logic

MSK Minimum Shift Keying Điều chế khóa pha cực tiểu

MCC Mobile Country Code Mã quốc gia của mạng di động

MNC Mobile Network Code Mã mạng thông tinn di động

MSIN Mobile Station Identification

Number

Số nhận dạng trạm di động

MSRN Mobile Station Roaming

Number

Số lưu động của thuê bao di động

MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường

N

NMC Network Management Center Trung tâm quản lý mạng

O

OMC Operation & Maintenance

PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng

PDP Packet Data Protocol Giao thức dữ liệu gói

PACCH Packet Associated Control

Channel

Kênh điều khiển liên kết gói

PCCCH Packet Common Control

Channel

Kênh điều khiển gói chung

PCPCH Physical Common Packet

Channel

Kênh gói chung vật lý

PDCP Packet Data Convergence Giao thức hội tụ số liệu gói

PCCC Parallel Concatenated Mã xoắn móc nối song song

Convolutional Code

R

RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên

RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến

RNS Radio Network Subsystem Hệ thống mạng con vô tuyến

RANAP Radio Access Network

Application Part

Phần ứng dụng truy nhập mạng vô tuyến

S

SIM Subscriber Identity Module Modul nhận dạng thuê bao

SCH Synchoronization Channel Kênh đồng bộ

SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS

SNR Signal to Noise Ratio Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm

T

TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời

gian TRAU Transcoder/Rate Adapter Unit Khối chuyển đổi mã và thích ứng

tốc độ

TAF Terminal Adaptation Function Chức năng thích ứng đầu cuối

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn

TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời

gian

THSS Time Hopping Spreading

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access

Network

Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS

USIM UMTS Subscriber Identity

W

WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không dây

W-CDMA Wideband Code Division

MỤC LỤC CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

1.1 Giới thiệu chương 1

1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G) 1

1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G) 2

1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) 5

1.4.1 Các mạng 3G chính 6

1.4.2 Các dịch vụ và ứng dụng trong thông tin di động 8

thế hệ thứ 3 (3G) 1.5 Hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo 9

1.6 Kết luận chương 10

CHƯƠNG II MẠNG GSM VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CẤP LÊN 3G 2.1 Giới thiệu chung về GSM 11

2.1.1 Giới thiệu về GSM 11

2.1.2 Lịch sử mạng 11

2.1.3 Các chỉ tiêu kĩ thuật của mạng GSM 11

2.1.4 Phương pháp truy nhập trong mạng GSM 13

2.2 Cấu trúc của hệ thống thông tin di động GSM 14

2.2.1 Cấu trúc của hệ thống 14

2.2.2 Chức năng của các phần tử trong hệ thống 15

2.3 Các trường hợp thông tin 17

2.3.1 Các trạng thái của máy di động MS 17

2.3.2 Thủ tục nhập mạng 18

2.3.3 Lưu động và cập nhật vị trí 18

2.3.4 Các trường hợp cuộc gọi 18

2.3.5 Thủ tục rời mạng 21

2.3.6 Các trường hợp chuyển giao 21

2.4 Dịch vụ và bảo mật trong GSM 23

2.4.1 Các dịch vụ trong GSM 23

2.4.2 Bảo mật trong GSM 24

2.5 Kỹ thuật vô tuyến trong GSM 26

2.5.1 Mã hóa kênh 26

2.5.2 Điều chế 27

2.6 Nâng cấp lên 3G 29

2.6.1 Các tiêu chí nâng cấp GSM lên 3G 29

2.6.2 Giải pháp nâng cấp 30

2.7 Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM (EDGE) 31

2.7.1 Kỹ thuật điều chế trong EDGE 32

2.7.2 Giao tiếp vô tuyến 33

2.8 Kết luận chương 34

CHƯƠNG III CÔNG NGHỆ W-CDMA 3.1 Giới thiệu chương……… ………35

3.2 Cấu trúc mạng ……… 35

3.2.1 Các đặc điểm của W-CDMA 35

3.2.2 Các đặc tính cơ bản của W-CDMA 37

3.2.3 Cấu trúc mạng W-CDMA 38

3.3 Các giao diện vô tuyến 42

3.4 Các giải pháp kĩ thuật trong W-CDMA 44

3.4.1 Mã hóa và đan xen 44

3.4.1.1 Mã vòng 44

3.4.1.2 Mã xoắn 45

3.4.1.3 Mã TURBO 47

3.4.1.4 Đan xen trong W-CDMA 47

3.4.2 Điều chế BPSK và QPSK 48

3.4.2.1 Điều chế BPSK 48

3.4.2.2 Điều chế QPSK 49

3.5 Kỹ thuật trải phổ trong W-CDMA 51 3.5.1 Giới thiệu 51

3.5.2 Nguyên lý trải phổ DSSS 53

3.5.3 Mã trải phổ 54

3.6 Truy nhập gói 56

3.6.1 Tổng quan về truy nhập gói trong W-CDMA 56

3.6.2 Lưu lượng số liệu gói 56

3.6.3 Các phương pháp lập biểu gói 57

3.6.3.1 Lập biểu phân chia theo thời gian 58

3.6.3.2 Lập biểu phân chia theo mã 58

3.7 Thiết lập một cuộc gọi trong W-CDMA UMTS 59

3.8 Kết luận chương 61

Kết luận và phương hướng phát triển đề tài 62

Chương I GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

1.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG

Trong xu thế phát triển chung của xã hội hiện đại thì sự ra đời của thông tin di động

đã giúp cho con người trong việc liên lạc với nhau ở mọi nơi, mọi lúc Và không dừng lại ở đó, khi việc liên lạc thoại đã được đáp ứng tốt thì nhu cầu về các dịch vụ gia tăng trên thông tin di động như truy cập Internet, truyền dữ liệu tốc độ cao…bắt đầu phát triển Chương 1 của đồ án trình bày về lịch sử hình thành và phát triển của thông tin di động qua các thế hệ và những vấn đề chủ yếu của loại hình thông tin hiện đại này

1.2 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 1 (1G First Generation )

Các hệ thống thông tin thế hệ thứ nhất (1G) hoạt động ở dải tần số 450-900 MHZ, sử dụng phương pháp điều chế FM và phương pháp truy cập FDMA, có mục đích chính là truyền thoại các hệ thống này sử dụng kĩ thuật tương tự nên chất lượng thoại không cao, bị ảnh hưởng lớn bởi nhiễu, bảo mật kém và hạn chế đáng kể số lượng người dùng hình 1.1 mô tả phương pháp đa truy cập với 5 người dùng hình 1.1a mô tả phổ của hệ thống FDMA, băng thông của hệ thống được chia thành các băng khác nhau giữa các băng kề nhau có một tần số bảo vệ để tránh chồng phổ Khi một người dùng gửi yêu cầu kết nối tới tổng đài, tổng đài sẽ ấn định một trong các kênh chưa sử dụng và dành riêng cho người dùng đó trong suốt cuộc gọi ngay khi cuộc gọi kết thúc, kênh được ấn định lại cho người khác khi có 5 người dùng thì duy trì cuộc gọi như hình 1.1b, có thể ấn định kênh như trên hình 1.1c

1.3 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 2 (2G Second Generation )

Các hệ thống thông tin thế hệ thứ 2 (2G) có nhiều ưu điểm vượt trội so với thế hệ thứ nhất (1G) các ưu điểm vượt trội đó là việc sử dụng các công nghệ số cho phép cải thiện chất lượng thông tin và tăng số lượng người sử dụng các hệ thống này sử dụng băng tần 450-900MHZ và sử dụng kết hợp phương pháp đa truy cập theo mã và tần số (CDMA/FDMA) làm tăng số lượng người sử dụng không những thế có thêm các dịch

vụ di động mới như SMS, Fax và các dịch vụ bổ sung cho thoại…

Phổ

Tần số

Băng tần hệ thống

Khoảng bảo vệ Kênh 1 Kênh 2 Kênh 3 Kênh N

Hình 1.1 Khái niệm về hệ thống FDMA:

(a) Phổ tần của hệ thống FDMA; (b) Mô hình khởi đầu và duy trì

cuộc gọi với 5 người dùng; (c) Phân bố kênh

Băng tần

 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Access)

Các hệ thống TDMA khắc phục vấn đề dung lượng kênh bằng cách phân chia kênh

vô tuyến đơn thành các khe thời gian và phân bổ một khe thời gian cho mỗi thuê bao Ví

dụ như hệ thống TDMA của hoa kỳ có 3 khe thời gian trên mỗi kênh trong khi hệ thống GMS có 8 khe thời gian trên mỗi kênh Để sử dụng các khe thời gian tín hiệu thoại tương tự cần chuyển sang dạng số một bộ mã hóa thoại gọi là Vocoder thực hiện công việc này Dung lượng có được ban đầu hơi nhỏ song việc dùng các Vocoder tốc độ bit thấp, số kênh thoại trên mỗi kênh vô tuyến có thể được tăng lên đáng kể

Hình 1.2 Khái niệm về hệ thống TDMA:

(a) Phổ tần của hệ thống TDMA; (b) Mô hình khởi đầu và duy trì cuộc gọi

với 5 người dùng; (c) Phân bố kênh (khe), với giả thiết dùng TDMA 3 kênh

 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access )

CDMA là Phân chia các truy cập theo mã Công nghệ CDMA sử dụng mã số cho mỗi cuộc gọi, và nó không sử dụng một kênh để đàm thoại như công nghệ TDMA mà

sử dụng cả một phổ tần (nhiều kênh một lúc) vì vậy công nghệ này có tốc độ truyền dẫn tín hiệu cao hơn công nghệ TDMA Thông tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi, mà không sợ gây nhiễu lẫn nhau Những người sử dụng nói trên được phân biệt với nhau nhờ dùng một mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai

Băng tần hệ thống Phổ

Tần số

Hình 1.3 Khái niệm về hệ thống CDMA:

(a) phổ tần; (b) mô hình khởi đầu và duy trì cuộc gọi với 5 người dùng;

Người dùng 3

Người dùng 4

1.4 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 (3G Third Generation )

Hình 1.4 lộ trình phát triển của các hệ thống thông tin di động lên 3G

3G là thuật ngữ dùng để chỉ các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (Third Generation.Mạng 3G (Third-generation technology) là thế hệ thứ ba của chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh ) Hệ thống thông tin di động chuyển từ thế hệ

2 sang thế hệ 3 qua một giai đoạn trung gian là thế hệ 2,5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợp nhiều khe hoặc nhiều tần số hoặc sử dụng công nghệ CDMA có thể

chồng lên phổ tần của thế hệ hai nếu không sử dụng phổ tần mới Ở thế hệ thứ 3 này các

hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2 Mbit/s Để phân biệt với các hệ thống thông tin di động băng hẹp hiện nay, các hệ thống thông tin di động thế hệ 3 gọi là các hệ thống thông tin di động băng rộng 3G cung cấp cả hai hệ thống là chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cập radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay Điểm mạnh của công nghệ này so với công nghệ 2G và 2.5G là cho phép truyền, nhận các dữ liệu, âm thanh, hình ảnh chất lượng cao cho cả thuê bao cố định và thuê bao đang di chuyển ở các tốc độ khác nhau Với công nghệ 3G, các nhà cung cấp có thể mang đến cho khách hàng các dịch vụ đa phương tiện, như âm nhạc chất lượng cao hình ảnh video chất lượng và truyền hình số các dịch vụ định vị toàn cầu (GPS) e-mail video streaming, high-ends games

1.4.1 Các mạng 3G chính

Có 2 mạng chính được xây dựng trên nền tảng công nghệ 3G:

* UMTS (Universal Mobile Telephone Service) :

Hiện đang được triển khai trên mạng GSM sẵn có UMTS, dùng công nghệ CDMA băng rộng WCDMA, hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu lên đến 21Mbps Thực tế, hiện nay, tại đường xuống, tốc độ này chỉ có thể đạt 384 kbps (với máy di động hỗ trợ chuẩn R99), hay 7.2Mbps Tốc độ này lớn hơn khá nhiều so với tốc độ 9.6kbps của 1 đơn kênh GSM hay 9.6kbps của đa kênh trong HSCSD (14.4 kbit/s của CDMAOne) và một số công nghệ mạng khác Mạng UMTS đầu tiên triển khai năm 2002 nhấn mạnh tới các ứng dụng di động như TV di động hay thoại Video Hiện tại, tốc độ truyền dữ liệu cao của UMTS thường dành để truy cập Internet

* CDMA (Code Division Multiple Access)

Nghĩa là đa truy nhập (đa người dùng) phân chia theo mã Khác với GMS phân phối tần số thành những kênh nhỏ, rồi chia sẻ thời gian các kênh ấy cho người sử dụng Trong khi đó thuê bao của mạng di động CDMA chia sẻ cùng một giải tần chung Mọi khách hàng có thể nói đồng thời và tín hiệu được phát đi trên cùng một giải tần Các

kênh thuê bao được tách biệt bằng cách sử dụng mã ngẫu nhiên Các tín hiệu của nhiều thuê bao khác nhau sẽ được mã hoá bằng các mã ngẫu nhiên khác nhau, sau đó được trộn lẫn và phát đi trên cùng một giải tần chung và chỉ được phục hồi duy nhất ở thiết bị thuê bao (máy điện thoại di động) với mã ngẫu nhiên tương ứng Không chỉ ứng dụng trong hệ thống thông tin di động, CDMA còn thích hợp sử dụng trong việc cung cấp dịch vụ điện thoại vô tuyến cố định với chất lượng ngang bằng với hệ thống hữu tuyến, nhờ áp dụng kỹ thuật mã hóa mới Đặc biệt các hệ thống này có thể triển khai và mở rộng nhanh và chi phí hiện thấp hơn hầu hết các mạng hữu tuyến khác, vì đòi hỏi ít trạm thu phát

Hệ thống thông tin di động thế hệ ba được xây dựng trên cơ sở IMT – 2000 với các tiêu chí sau :

- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz với đường lên có dải tần 1885-2025MHz

và đường xuống có dải tần 2110-2200MHz

- Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến, tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến, đồng thời tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông

- Hệ thống thông tin di động 3G sử dụng các môi trường khai thác khác nhau

- Có thể hỗ trợ các dịch vụ như : Môi trường thông tin nhà ảo (VHE – Vitual Home Environment) trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạch toàn cầu; Đảm bảo chuyển mạng quốc tế; Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạch theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói

- Dể dàng hỗ trợ các dich vụ mới xuất hiện

Các hệ thống thông tin di động thế hệ hai phát triển thông dụng nhất hiện nay là : GSM, cdmaOne (IS-95), TDMA (IS-136), PDC Trong quá trình thiết kế hệ thống thông tin di động thế hệ ba, các hệ thống thế hệ hai được cơ quan chuẩn hóa của từng vùng xem xét để đưa ra các đề xuất tương ứng thích hợp với mỗi vùng

1.4.2 Các dịch vụ và ứng dụng trong thông tin di động thế hệ ba

Trong thông tin di động thế hệ ba, các nhà nhà khai thác có thể cung cấp rất nhiều dịch vụ cho khách hàng Hầu hết các dịch vụ này liên quan đến các kiểu dịch vụ điện thoại khác nhau với nhiều bổ sung cùng với các dịch vụ mới Ngoài ra còn cung cấp các dịch vụ không liên quan đến cuộc gọi như email… Các dịch vụ này có thể phân thành các loại sau:

- Các dịch vụ cơ sở bao gồm các dịch vụ theo kênh và các dịch vụ mang với thay đổi không nhiều lắm so với các dịch vụ trong GSM

- GPRS cung cấp các dịch vụ IP, SMS…

- Các dịch vụ IP đa phương tiện là các dịch vụ mới gồm cả điện thoại IP, các dịch vụ

bổ sung cho đa phương tiện IP chưa được tiêu chuẩn nhưng sẽ được thực hiện bằng các công cụ hay ở mức điều khiển cuộc gọi Các dịch vụ IP dùng GPRS làm vật mang

- Các dịch vụ giá trị gia tăng không liên quan đến cuộc gọi bao gồm rất nhiều dịch vụ khác nhau đặc thù cho từng nhà khai thác Chúng thường không được tiêu chuẩn hoá Các dịch vụ này thường dựa trên các giao thức riêng ngoài tiêu chuẩn

Ngoài ra còn thể phân loại các dịch vụ IMT-2000 như sau:

- Dịch vụ số liệu: Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình (64-144 kbit/s), dịch vụ số liệu tốc

độ tương đối cao (144 kbit/s – 2Mbit/s), dịch vụ số liệu tốc độ cao (2Mbit/s)

- Dịch vụ đa phương tiện: dịch vụ video (384 kbit/s), dịch vụ ảnh động (384 kbit/s – 2Mbit/s), dịch vụ ảnh động thời gian thực (2Mbit/s)

- Dịch vụ Internet

+ Dịch vụ Internet đơn giản: dịch vụ truy nhập Web (384 kbit/s – 2Mbit/s)

+ Dịch vụ Internet thời gian thực: dịch vụ Internet (384 kbit/s – 2Mbit/s)

+ Dịch vụ Internet đa phương tiện : dịch vụ Website đa phương tiện thời gian thực

1.5 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ TIẾP THEO

Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 sang thế hệ 4 qua giai đoạn trung gian là thế hệ 3,5 có tên là mạng truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA Thế hệ 4 là công nghệ truyền thông không dây thứ tư, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1 cho đến 1.5 Gb/giây Công nghệ 4G được hiểu là chuẩn tương lai của các thiết bị không dây điện thoại 4G có thể nhận dữ liệu với tốc độ 100 Mb/giây khi di chuyển và tới 1 Gb/giây khi đứng yên, cho phép người sử dụng có thể tải

và truyền lên hình ảnh động chất lượng cao Chuẩn 4G cho phép truyền các ứng dụng phương tiện truyền thông phổ biến nhất, góp phần tạo nên các những ứng dụng mạnh

mẽ cho các mạng không dây nội bộ (WLAN) và các ứng dụng khác

Thế hệ 4 dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM, là

kỹ thuật nhiều tín hiệu được gởi đi cùng một lúc nhưng trên những tần số khác nhau

KBit/s

Đa phương tiện di động Quảng bá

Y tế từ xa

Thư tiếng

Truy nhập cơ sở dữ liệu

Mua hàng theo Catalog Video

Video theo yêu cầu

Báo điện

tử

Karaoke ISDN

Xuất bản điện tử

Thư điện tử FAX

Các dịch vụ phân phối thông tin

Tin tức

Dự báo thời tiết Thông tin lưu lượng Thông tin nghỉ ngơi

Truyền hình di động

Truyền thanh di động

Tiếng

Số liệu H.ảnh

Trong kỹ thuật OFDM, chỉ có một thiết bị truyền tín hiệu trên nhiều tần số độc lập (từ vài chục cho đến vài ngàn tần số) Thiết bị 4G sử dụng máy thu vô tuyến xác nhận bởi phần mềm SDR (Software - Defined Radio) cho phép sử dụng băng thông hiệu quả hơn bằng cách dùng đa kênh đồng thời Tổng đài chuyển mạch mạng 4G chỉ dùng chuyển mạch gói, do đó, giảm trễ thời gian truyền và nhận dữ liệu

1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG

Chương này đã giới thiệu tổng quan về quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động Với nhu cầu không ngừng tăng lên của người sử dụng cả về chất lượng và số lượng, nhu cầu trao đổi thông tin ở trình độ cao và đa dạng sự phát triển ấy là tất yếu.Hiện nay công nghệ 3G đang được ứng dụng một cách mạnh mẽ ở các nước trên thế giới với các dịch vụ tiện ích như điện thoại truyền hình, truy nhập internet…

CHƯƠNG II MẠNG GSM VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CẤP LÊN 3G

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GSM

2.1.1 Giới thiệu về GSM

GSM (Global System for Mobile Communication) - hệ thống viễn thông toàn cầu, sử

dụng tần số 900 MHz cũng như 1800 MHz ở Châu Âu và 1900 MHz ở Bắc Mỹ GSM

hỗ trợ truyền thoại với tốc độ 13 kbit/s và truyền số liệu với tốc độ 9,6 kbit/s Mạng GSM sử dụng phương pháp đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA kết hợp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA

2.1.2 Lịch sử mạng GSM

Vào đầu thập niên 1980, tại Châu Âu người ta phát triển một mạng điện thoại di

động chỉ sử dụng trong một vài khu vực Sau đó vào năm 1982 nó được chuẩn hóa bởi

CEPT (European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) và tạo ra Groupe Spéccial Mobile (GSM) với mục đích sử dụng chung cho toàn Châu Âu

Mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM được xây dựng và đưa vào sử dụng đầu tiên bởi Radiolinja ở Phần Lan

Vào năm 1989 công việc quản lý tiêu chuẩn và phát triển mạng GSM được chuyển

cho viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (European Telecommunications Standards

* Về chất lượng phục vụ và an toàn bảo mật:

- Chất lượng của thoại trong GSM phải ít nhất có chất lượng như các hệ thống di động tương tự trước đó trong điều kiện vận hành thực tế

- Hệ thống có khả năng mật mã hoá thông tin người dùng mà không ảnh hưởng gì đến hệ thống cũng như không ảnh hưởng đến các thuê bao khác không dùng đến khả năng này

B¨ng tÇn xuèng (Tõ BTS - MS)

DSC

Hình 2.1 - Băng tần cơ bản và mở rộng của GSM

* Về mạng:

- Kế hoạch nhận dạng dựa trên khuyến nghị của CCITT

- Kế hoạch đánh số dựa trên khuyến nghị của CCITT

- Hệ thống phải cho phép cấu trúc và tỷ lệ tính cước khác nhau khi được dùng trong các mạng khác nhau

- Trung tâm chuyển mạch và các thanh ghi định vị phải dùng hệ thống báo hiệu được tiêu chuẩn hoá quốc tế

2.1.4 Phương pháp truy nhập trong mạng GSM

Mạng GSM sử dụng phương pháp TDMA kết hợp FDMA

- Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA: Khi có yêu cầu một cuộc gọi thì một

kênh vô tuyến được ấn định Các thuê bao khác nhau dùng chung một kênh nhờ cài xen thời gian Mỗi thuê bao được cấp một khe thời gian trong cấu trúc khung tuần hoàn 8 khe

Hình 2.2 Đa truy nhập phân chia theo thời gian

- Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA: Phục vụ các cuộc gọi theo các kênh tần

số khác nhau Người dùng được cấp phát một kênh trong tập hợp các kênh trong lĩnh vực tần số Phổ tần số được chia thành 2N dải tần số kế tiếp, cách nhau một khoảng bảo

vệ Mỗi dải tần được gán cho một kênh liên lạc, N dải dành cho liên lạc hướng lên, N dải còn lại cho liên lạc hướng xuống

Hình 2.3 Đa truy nhập phân chia theo tần số

2.2 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

ISDN Mạng liên kết đa dịch vụ PLMN Mạng di động công cộng mặt

đất

HLR Bộ ghi định vị thường trú MSC Trung tâm chuyển mạch các

dịch vụ di động

BSC Bộ điều khiển trạm gốc BSS Hệ thống con trạm gốc

2.2.2 Chức năng của các phần tử trong hệ thống

* Hệ thống con chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem)

- Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động MSC (Mobile Switching Center)

MSC là một tổng đài thực hiện tất cả các chức năng chuyển mạch và báo hiệu của MS nằm trong vùng địa lý do MSC quản lý MSC khác với một tổng đài cố định là nó phải điều phối cung cấp các tài nguyên vô tuyến cho thuê bao và MSC thực hiện thêm 2 thủ tục: thủ tục đăng ký và thủ tục chuyển giao

MSC một mặt giao tiếp với BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài được gọi là MSC cổng (Gateway MSC-GMSC), có chức năng tương tác IWF (InterWorking Function) để thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của GSM và các mạng ngoài

- Bộ ghi định vị thường trú HLR (Home Location Register)

HLR chứa đầy đủ các thông tin liên quan đến việc đăng ký dịch vụ và vị trí của các thuê bao Thường HLR là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao Khi mạng có thêm một thuê bao mới thì các thông tin về thuê bao sẽ được đăng ký trong HLR

- Bộ ghi định vị tạm trú VLR (Visitor Location Register)

Là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM, chứa các thông tin về vị trí hiện thời của thuê bao di động trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu

về vị trí của các thuê bao nói trên để cập nhật cho MSC với mức độ chính xác hơn HLR

- Trung tâm nhận thực AUC (Authentication Center)

Được nối đến HLR, chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các tần số nhận thực

và các khóa mật mã để sử dụng cho bảo mật Đường vô tuyến cũng được AUC cung cấp

mã bảo mật để chống nghe trộm, mã này được thay đổi riêng biệt cho từng thuê bao

- Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identification Register)

EIR có chức năng kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị di động ME thông qua số liệu

nhận dạng di động quốc tế (IMEI – International Mobile Equipment Identity) và chứa

các số liệu về phần cứng của thiết bị

* Hệ thống con trạm gốc BSS (Base Station Subsystem): Là một hệ thống các thiết

bị đặc thù riêng cho các tính chất tổ ong vô tuyến của GSM BSS thực hiện đấu nối các

MS với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những người sử dụng các trạm di động với những người sử dụng viễn thông khác BSS bao gồm 2 loại thiết bị: BTS giao diện với MS và

BSC giao diện với MSC

- Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station)

Bao gồm các thiết bị thu phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến

Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU (khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ)

TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số liệu

- Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Center)

Có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ BTS

và MS, chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao Một BSC trung bình có thể quản lý tới vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của các BTS này

* Trung tâm khai thác và bão dƣỡng OSS (Operation and Support System)

OSS thực hiện chức năng khai thác, bảo dưỡng và quản lý toàn bộ hệ thống hệ thống OSS được nối đến tất cả các thiết bị ở hệ thống chuyển mạch và nối đến BSC Trung tâm quản lý mạng NMC (Network Management Center): chịu trách nhiệm cung cấp chức năng quản lý cho toàn bộ mạng

- Trung tâm quản lý và khai thác OMC (Operation & Maintenance Center): OMC

cung cấp chức năng chính để điều khiển và giám sát các bộ phận trong mạng OMC có các chức năng: quản lý cảnh báo, quản lý sự cố, quản lý chất lượng, quản lý cấu hình và quản lý bảo mật

* Trạm di động MS (Mobile Station)

MS thực hiện hai chức năng:

- Thiết bị vật lý để giao tiếp giữa thuê bao di động với mạng qua đường vô tuyến

- Đăng ký thuê bao: mỗi thuê bao phải có một thẻ gọi là Simcard để truy nhập vào mạng

2.3.1 Các trạng thái của máy di động MS

- MS tắt máy: Mạng không thể tiếp cận đến MS vì nó không trả lời thông báo tìm

gọi cũng như không thông báo cập nhật vị trí Trường hợp này mạng cho rằng MS đã rời

mạng

- MS bật máy, trạng thái rỗi: Trong khi chuyển động, MS liên tục kiểm tra xem nó

có thể được nối với một kênh quảng bá hay không MS cũng liên tục thông báo cho hệ thống những thông tin về cập nhật vi trí sau những khoảng thời gian nhất định

- MS bật máy, trạng thái bận: Có một kênh TCH (Traffic Channel) nối giữa mạng và

MS, khi chuyển động MS có thể chuyển đến một kênh thông tin mới Quá trình này gọi

là chuyển giao (Handover) Để quyết định chuyển giao, hệ thống phải diễn giải thông tin

nhận được từ MS và BTS Quá trình này được gọi là định vị

2.3.2 Thủ tục nhập mạng

Khi MS bật máy nó sẽ quét cả 124 tần số để tìm tần số có cường độ lớn nhất Tần số

mà nó tìm kiếm chứa thông tin quảng bá và cả thông tin tìm gọi MS sẽ tự động khóa đến tần số thích hợp nhờ việc hiệu chỉnh tần số Sau đó MS gửi thông báo cập nhật đến MSC Lúc này MSC chưa có thông tin gì về MS này MS gửi yêu cầu cập nhật vị trí tới HLR kèm theo thông tin về vị trí HLR sẽ thực hiện các thủ tục nhận thực Nếu xét thấy

MS là hợp lệ, HLR sẽ ghi thông tin về vị trí vào trường dữ liệu của MS và gửi thông báo xác nhận cập nhật vị trí tới MSC Từ đây MS xem là được nhập mạng và được đánh dấu một cờ nhập mạng vào số thuê bao di động quốc tế

2.3.4 Các trường hợp cuộc gọi

* Trạm di động MS thực hiện cuộc gọi

Trình tự thiết lập cuộc gọi từ thiết bị di động vào điện thoại cố định như sau :

1 Thiết bị gửi yêu cầu một kênh báo hiệu

2 BSC/TRC sẽ chỉ định kênh báo hiệu

3 Thiết bị gửi yêu cầu cuộc gọi cho MSC/VLR Thao tác đăng ký trạng thái tích cực cho thiết bị vào VLR, xác thực, mã hóa, nhận dạng thiết bị, gửi số được gọi cho mạng, kiểm tra xem thuê bao có đăng ký dịch vụ cấm gọi ra đều được thực hiện trong bước này

4 Nếu hợp lệ MSC/VLR báo cho BSC/TRC một kênh đang rỗi

5 MSC/VLR chuyển tiếp số được gọi cho mạng PSTN (Public Switch Telephone Network)

6 Nếu máy được gọi trả lời, kết nối sẽ thiết lập

Hình 2.6 Gọi từ thiết bị di động vào điện thoại cố định

được biết chính xác Chính vì thế trước khi kết nối, mạng phải thực hiện công việc xác định vị trí của thiết bị di động

1 Từ điện thoại cố định, số điện thoại di động được gửi đến tổng đài nội bộ tổng đài nội bộ sẽ phân tích

2 nếu phát hiện ra từ khoá gọi mạng di động thì cuộc gọi được định tuyến tới GMSC gần nhất

3 GMSC phân tích số điện thoại di động để tìm ra vị trí đăng ký gốc trong HLR của thiết bị

4 HLR phân tích số di động gọi đến để tìm ra MSC/VLR đang phục vụ cho thiết bị

5 MSC/VLR gửi thông điệp trả lời qua HLR đến GMSC

6 GMSC phân tích thông điệp rồi thiết lập cuộc gọi đến MSC/VLR

Hình 2.7 Gọi từ điện thoại cố định đến thiết bị di động

GSM/PLMN PSTN

BSC/TRC MSC/VLR

Tổng đài nội bộ

7 MSC/VLR biết địa chỉ LA ( Location Area) của thiết bị nên gửi thông điệp đến BSC quản lý LA này

8 BSC phát thông điệp ra toàn bộ vùng các ô thuộc LA

9 Khi nhận được thông điệp thiết bị sẽ gửi yêu cầu ngược lại

10 BSC cung cấp một khung thông điệp chứa thông tin

11 Phân tích thông điệp của BSC gửi đến để tiến hành thủ tục bật trạng thái của thiết

bị lên tích cực, xác nhận, mã hóa, nhận diện thiết bị

12 MSC/VLR điều khiển BSC xác lập một kênh rỗi, đổ chuông Nếu thiết bị di động chấp nhận trả lời, kết nối được thiết lập

* Cuộc gọi từ thiết bị di động đến thiết bị di động

Quá trình diễn ra tương tự như gọi từ điện thoại cố định đến thiết bị di động, chỉ khác điểm giao tiếp với mạng PSTN của điện thoại cố định sẽ được thay thế bằng MSC/VLR khác

2.3.5 Thủ tục rời mạng

Khi MS tắt máy hay ra khỏi vùng phủ sóng nó sẽ gửi thông báo cuối cùng chứa yêu cầu cho thủ tục và các số nhận dạng của nó Khi thu được thông báo này, VLR của MSC đang quản lý MS này sẽ đánh dấu một cờ rời mạng vào địa chỉ số nhận dạng thuê bao di động quốc tế Khi có một cuộc gọi tới thuê bao này nhờ có cờ rời mạng nên thông báo tìm gọi sẽ không được phát ra làm giảm tải trên các kênh trung kế và kênh quảng bá

2.3.6 Các trường hợp chuyển giao ( Handover)

- Handover giữa các BTS của cùng một BSC:

Trong trường hợp này, BSC phải thiết lập một đường nối tới BTS mới, ấn định một kênh TCH của BTS này để chuẩn bị Handover, gửi lệnh cho MS chuyển tần số sang kênh vô tuyến mới và chỉ ra khe thời gian của kênh TCH mới này Handover chỉ xảy ra trong vùng BSC nên có thể xử lý tại BSC mà MSC không cần biết Nếu thay đổi vùng định vị, MS mới cần có thông báo cập nhật vị trí cho MSC

Hình 2.8 Chuyển giao cuộc gọi bên trong BSC

- Handover giữa các BSC cùng một MSC/VLR:

Trong trường hợp này mạng phải can thiệp nhiều hơn BSC mới nhận được yêu cầu

chuyển giao từ MSC Sau đó một đường nối mới từ MSC đến BSC đến BTS được thiết lập và một kênh TCH dành cho Handover Sau đó MS được lệnh chuyển tần số mới cho TCH mới

Hình 2.9 Chuyển giao cuộc gọi giữa các BSC

- Handover giữa hai vùng phục vụ MSC/VLR:

Đây là trường hợp phức tạp nhất với nhiều tín hiệu được trao đổi trước khi Handover MSC cũ phải gửi thông báo yêu cầu Handover tới MSC mới MSC này đảm nhận việc phối ghép đến BTS mới Sau khi thiết lập xong đường nối giữa hai MSC, MSC cũ sẽ gửi lệnh Handover tới MS

Hình 2.10 Chuyển giao cuộc gọi giữa 2 MSC

ISDN…), bởi bản chất các luồng thông tin đầu cuối (dữ liệu thô, fax, videotex,

teletex,…), bởi phương tiện truyền dẫn (gói hay mạch, đồng bộ hay không đồng bộ,…)

và bởi bản chất thiết bị đầu cuối Tốc độ truyền số liệu trên mạng GSM là 9,6 kbit/s

- Dịch vụ bản tin ngắn SMS (Short Message Service)

Là một loại dịch vụ số liệu Dịch vụ nhắn tin ngắn SMS cho phép các thuê bao GSM gửi cho nhau các bản tin chữ dài không quá 160 kí tự Có thể sử dụng một trung tâm dịch vụ để một thuê bao đọc bản tin đến đó Sau đó bản tin sẽ được phát đến thuê bao Nếu thuê bao ở ngoài vùng phủ sóng của hệ thống hay tắt nguồn thì bản tin sẽ được lưu giữ và gửi đi khi thuê bao lại sẵn sàng

2.4.2 Bảo mật trong GSM

Giống như các mạng thông tin khác, mạng thông tin di động GSM phải thực hiện

chống việc truy nhập trái phép Các biện pháp chống việc truy nhập trái phép:

Ngoài ra còn có tiền tố 00 ( gọi quốc tế )

- Số lưu động của trạm di động (cấp vào VLR):

MSRN(Mobile Station Roaming Number) = MCC + NDC (số MSC) + SN (Subcriber Number)(số thuê bao tạm thời)

Mỗi một vùng phục vụ khác nhau thì các thuê bao sẽ có MSRN khác nhau

- Số nhận dạng thuê bao di động tạm thời ở mỗi vùng định vị IMSI nhỏ hơn hoặc bằng 4 byte Nó chỉ có ý nghĩa ở từng vùng định vị LA (Location Area)

- Số nhận dạng trạm di động theo phần cứng IMEI(International Mobile Equipment Identity): Số nhận dạng phần cứng của mỗi thuê bao sẽ được nhận thực nhờ EIR

- Số nhận dạng vùng định vị: LAI = MCC + MNC + LAC

Nó giúp cho việc định tuyến các cuộc gọi đến từng BSC

- Số nhận dạng ô:

CGI = LAI + CI CI (Cell Identity): Số nhận dạng tế bào ≤ 16 bit

Dùng để định tuyến cuộc gọi đến từng BTS Mã nhận dạng vùng định vị sẽ được phát liên tục trên kênh điều khiển quảng bá BCCH để các MS biết số vùng định vị của mình

- Mã nhận dạng trạm gốc BSIC: dùng để MS biết được BTS của mình và các BTS lân cận Trạm BTS phát BSIC trên kênh đồng bộ SCH Khi MS muốn truy nhập thì nó

sẽ phát BSIC trên kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH

* Nhận thực thuê bao

- Các trường hợp nhận thực: Khi MS mới truy nhập vào mạng, Khi MS bắt đầu một

cuộc gọi hoặc trả lời một cuộc gọi, Khi MS chuyển vùng định vị

Mục đích là để xác định xem MS có phải là thuê bao của mình hay không Nhận thực là cách kiểm tra quyền truy nhập của các thuê bao

- Bộ ba chìa khóa mật mã:

+ Số ngẫu nhiên R: lấy ngẫu nhiên mỗi khi cần nhận thực

+ Mật khẩu S: dùng để hỏi đáp

+ Khóa mật mã kc: khóa để mật mã tin tức

AUC tạo ra các bộ ba chìa khóa và được lưu giữ trong MSC dự trữ cho các thuê bao đang nằm trong vùng đó

2.5 KỸ THUẬT VÔ TUYẾN TRONG GSM

2.5.1 Mã hóa kênh

Mã hóa kênh truyền thêm các bit dư vào vòng dữ liệu để bên thu có thể phát hiện và sửa lỗi bit sinh ra trong quá trình truyền Thuật toán mã hóa tiếng đưa ra một khối 260 bit/20ms tương ứng 13 kbit/s Bộ mã hóa kênh thêm 3 bit parity vào mỗi 50 bit rất quan trọng (mã hóa khối) tạo thành 53 bit 53 bit này cộng thêm 132 bit quan trọng và 4 bit đuôi tiếp tục được mã hóa nhập thành 378 bit Sau đó 378 bit này cộng với 78 bit còn lại thành khung tiếng nói 456 bit/20ms tương ứng 22,8 kbit/s Khung tiếng nói 456 bit này tiếp tục được ghép xen

Tồn tại hai dạng mã kênh khác nhau: mã khối tuyến tính và mã xoắn

- Các mã khối tuyến tính: 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 được sử dụng Các mã khối tuyến tính được xác định bằng ba thông số: độ dài khối n, độ dài thông tin k (bit) và khoảng cách cực tiểu d Các mã khối tuyến tính trong đó các bản tin xuất hiện ở phần đầu của khối được gọi là mã hệ thống

Tỷ số r = k/n được gọi là tỷ lệ mã

Khoảng cách cực tiểu được đánh giá bằng số bit khác nhau giữa hai từ mã giống nhau nhất Khoảng cách cực tiểu này được gọi là khoảng cách Hamming nhỏ nhất giữa hai từ mã

- Mã xoắn: Ở mã xoắn một khối n bit mã tạo ra không chỉ phụ thuộc vào k bit bản tin của khối này mà còn phụ thuộc vào các 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 khi ứng với k bit ở đầu vào

Bộ mã hóa kênh

Từ mã n bit

k bit bản tin

Hình 2.11 Ví dụ bộ mã hóa kênh

+ Độ dài hữu hạn (phụ thuộc vào số phần tử nhớ của thanh ghi dịch)

Một bộ mã 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 cộng 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

2.5.2 Điều chế

Mục tiêu chính của sự phát triển hệ thống thông tin di động số là việc sử dụng tốt hơn phổ tần số đã có Với mục tiêu trên kỹ thuật điều chế và giải điều chế băng hẹp là cực kỳ quan trọng GSM sử dụng phương pháp điều chế khóa dịch pha cực tiểu Gauss GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) Phương pháp điều chế này thỏa mãn được các yêu cầu đặt ra :

- Phổ công suất đầu ra hẹp : Đảm bảo yêu cầu công suất ngoài băng phát xạ vào các kênh lân cận nhỏ hơn 60 – 80 dB trong các kênh yêu cầu Điều này là cần thiết để tránh nhiễu các kênh lân cận gây ra trong quá trình truyền lan

- Xác suất lỗi quá trình truyền lan nhỏ : Chỉ tiêu này bị ảnh hưởng bởi độ ẩm môi trường cũng như tạp âm nhiệt và nhiễu Vì thế yêu cầu công suất máy phát phải thấp và tái sử dụng cùng kênh trong vùng địa lý phải cao

- Chỉ số khuếch đại tuyến tính nhỏ : Yêu cầu này rất cần thiết để tiết kiệm nguồn và cải thiện hiệu quả tầng ra

- Nguồn sóng mang nhiều tần số : Yêu cầu này cần thiết để cho phép thâm nhập bất

cứ kênh vô tuyến nào được ấn định Bộ tổng hợp tần số khóa pha với tần số trung tâm

có thể lập trình được thường được sử dụng cho mục đích này

GMSK là phương pháp điều chế băng hẹp dựa trên kỹ thuật điều chế dịch pha, thực hiện bằng cách nối dây chuyền một bộ lọc Gauss và bộ điều chế MSK MSK chính là phương pháp điều chế FSK liên tục (CPFSK) trong trường hợp hệ số điều chế bằng 0.5 FSK (Frequency Shift Keying) là phương pháp điều tần, nó biến đổi thông tin thành