Tài liệu huấn luyện về BTS của viettel

Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


1
Lời Nói đầu
Căn cứ theo yêu cầu Ban Giám đốc và dựa trên thực tế triển khai
dự án thông tin di động pha I mở rộng của Công ty Viễn Thông
Quân Đội, nhóm BTS - Ban Kỹ thuật Dự án Di động biên soạn tài
liệu huấn luyện về BTS với mục đích giúp cho nhân viên kỹ thuật
tại các Trung tâm Viễn thông các tỉnh thành trong cả nước nắm
được các kiên thức chung về mạng GSM và các kiến thức chuyên
sâu trong việc tích hợp, nghiệm thu, vận hành và khai thác hệ
thống các trạm BTS của Công ty tại các tỉnh thành. Trong quá trình
nhóm biên soạn đã cố gắng soạn thảo giáo trình theo hướng bám
sát thực tế, dễ đọc, dễ hiểu. Tuy nhiên do thời gian có hạn nên
không thể tránh khỏi sai xót, chúng tôi mong muốn có sự đóng
ghóp ýý kiến của các học viên để làm cho tài liệu được hoàn thiện
hơn. Mọi ýý kiến xin gửi về địa chỉ sau :
Nhóm BTS – Ban Kỹ thuật Dự án Di Động – Công ty
Viễn thông Quân đội
Hoặc liên hệ tới các số điện thoại sau :
Nguyễn Quốc Hùng – 0983000121
Nguyễn Quốc Khánh – 0983000116
Đào Đại Nghĩa - 0983000114
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


2
Phần i

Tổng quan về GSM
1. Cấu trúc và thành phần của mạng GSM
1.1 Cấu trúc tổng thể
Mạng thông tin di động số thực chất là mạng di động mặt đất công
cộng PLMN (Public Land Mobile Network). Một cách tổng quát thì
PLMN hợp tác với các mạng cố định để thiết lập cuộc gọi, qua các giao
diện PLMN tiếp xúc với bên ngoài, thế giới này bao gồm các mạng ngoài,
nhà khai thác và người sử dụng như hình vẽ dưới đây :

















GSM
Hình 1 . Cấu trúc chung của GSM
Ký hiệu:
NSS:mạng và hệ thống con chuyển mạch
BSS: hệ thống con trạm gốc

OSS: hệ thống con khai thác
MS: trạm di động
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


3


Như vậy, một hệ thống GSM được chia thành nhiều hệ thống con như sau:
- Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem )
- Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)
- Phân hệ bảo dưỡng và khai thác OSS (Operation Subsystem)
- Trạm di động MS (Mobile Station)
1.2 Các thành phần của mạng

Sơ đồ mô hình của hệ thống GSM được mô tả như ở hình 2 dưới đây :
SS
HLR

MSC
VLR
EIR

AUC
BSS
BSC
BTS
MS
OSC

ISDN
PSPDN
CSPDN
PSTN
PLMN

: Truyền báo hiệu
: Truyền lưu lượng
Hình 2 : Mô hình mạng GSM

Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


4
Các ký hiệu :
AUC : Trung tâm nhận thực
VLR : Bộ ghi định vị tạm trú
BTS : Trạm thu phát gốc
SS : Hệ thống con chuyển mạch
ISDN : Mạng liên kết số đa dịch vụ
HLR : Bộ ghi định vị thường trú
EIR : Bộ ghi nhận dạng thiết bị
BSC : Bộ điều khiển trạm gốc
MS : Trạm di động
BSS : Hệ thống con trạm gốc
OSS : Trung tâm khai thác và bảo dưỡng
PSPDN : Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói
PSTN : Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng
CSPDN : Mạng số liệu công cộng chuyển mạch theo mạch

PLMN : Mạng di động công cộng mặt đất
MSC : Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động
1.2.1 Phân hệ chuyển mạch SS
Phân hệ chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính
của GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và
quản lý di động của thuê bao. Chức năng chính của SS là quản lý thông
tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác.
SS bao gồm các thiết bị :
* Tổng đài MSC
Trong SS, chức năng chuyển mạch chính được MSC thực hiện,
nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những
người sử dụng mạng GSM. Một mặt MSC giao tiếp với hệ thống con
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


5
BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài. MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với
mạng ngoài được gọi là MSC cổng GMSC.
Để kết nối MSC với các mạng khác cần phải thích ứng các đặc
điểm truyền dẫn GSM với các mạng đó. Các thích ứng này được gọi là
các chức năng tương tác IWF ( Interworking funtions ). IWF bao gồm một
thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn. IWF cho phép kết nối với
các mạng PSTN, ISDN, PSPDN, CSPDN và có thể được thực hiện kết
hợp trong cùng các chức năng MSC hay trong thiết bị riêng.
SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các khả năng
truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu của người sử dụng
hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM.
Ví dụ, mạng báo hiệu kênh chung số 7(SS7) bảo đảm hợp tác,
tương tác giữa các thiết bị của SS trong một hay nhiều mạng GSM. MSC

thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số bộ điều khiển
trạm gốc BSC. Một tổng đài MSC thích hợp cho một vùng đô thị và ngoại
ô dân cư vào khoảng một triệu (với mật độ thuê bao trung bình).
* Bộ đăng ký định vị thường trú HLR
Ngoài MSC, SS còn bao gồm các cơ sở dữ liệu. Bất kể vị trí của
thuê bao, mọi thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn
thông đều được lưu giữ trong HLR, kể cả vị trí hiện thời của MS. HLR
thường là một máy tính đứng riêng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn
thuê bao nhưng không có khả năng chuyển mạch. Một chức năng nữa của
HLR là nhận dạng thông tin nhận thực AUC, mà nhiệm vụ của trung tâm
này là quản lý số liệu bảo mật về tính hợp pháp của thuê bao.
* Bộ đăng ký định vị tạm trú VLR
VLR là một cơ sở dữ liệu được nối với một hay nhiều MSC và có
nhiệm vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao của các thuê bao hiện đang
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


6
nằm trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu
về vị trí của các thuê bao nói trên ở mức độ chính xác hơn HLR.
Các chức năng VLR thường được liên kết với các chức năng MSC.
*Tổng đài cổng GMSC
SS có thể chứa nhiều MSC, VLR và HLR. Để thiết lập một cuộc
gọi liên quan đến GSM mà không cần biết đến vị trí hiện thời của thuê
bao MS, trước hết cuộc gọi phải được định tuyến đến một tổng đài cổng
GMSC để lấy thông tin về vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến
MSC nào hiện đang quản lý thuê bao đó. Để thực hiện việc này, trước hết
các tổng đài cổng phải dựa trên số thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúng
HLR cần thiết và hỏi HLR này. GMSC có giao diện với các mạng bên

ngoài để kết nối mạng bên ngoài với mạng GSM. Ngoài ra, tổng đài cổng
GSM còn có giao diện với mạng báo hiệu số 7 để có thể tương tác với các
phần tử khác của NSS. Do tính kinh tế cần thiết của mạng nên không bao
giờ tổng đài cổng GSM đứng riêng mà thường được kết hợp với GSM.
*Mạng báo hiệu kênh chung số 7 (CCS7)
Nhà khai thác mạng GSM có thể có mạng báo hiệu CCS7 riêng hay
chung phụ thuộc vào quy định của từng nước. Nếu nhà khai thác có mạng
báo hiệu này riêng thì các điểm chuyển báo hiệu STP (Signalling Transfer
Point) có thể là một bộ phận của NSS và có thể được thực hiện ở các điểm
nút riêng hay kết hợp trong cùng một MSC tuỳ thuộc vào điều kiện kinh
tế. Nhà khai thác GSM có thể dùng mạng riêng để định tuyến các cuộc gọi
giữa GMSC và MSC hay thậm chí định tuyến cuộc gọi ra đến điểm gần
nhất trước khi sử dụng mạng cố định. Lúc này các tổng đài quá giang TE
(Transit Exchange) có thể sẽ là một bộ phận của mạng GSM và có thể
được thực hiện như một nút đứng riêng hay kết hợp với MSC.
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


7
1.2.2 Phân hệ trạm gốc BSS
BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS thông qua giao
diện vô tuyến nên nó bao gồm các thiết bị phát và thu đường vô tuyến và
quản lý các chức năng này. Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các
tổng đài NSS. Tóm lại BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài, tức là
kết nối thuê bao di động MS với những người sử dụng viễn thông khác.
Do vậy, BSS phải phối ghép với NSS bằng thiết bị BSC. Ngoài ra, do
BSS cũng cần phải được điều khiển nên nó được đấu nối với OSS. BSS
gồm hai thiết bị : BTS giao diện với MS và BSC giao diện với MSC.
* Đài vô tuyến gốc BTS

Một BTS bao gồm các thiết bị phát, thu, anten và khối xử lý tín
hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến. Có thể coi BTS là các Modem vô
tuyến phức tạp có thêm một số chức năng khác. Một bộ phận quan trọng
của BTS là khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ TRAU
(Transcode/Rate Adapter Unit). TRAU thực hiện quá trình mã hóa và giải
mã tiếng đặc thù cho GSM. Đồng thời ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc
độ trong trường hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS nhưng
cũng có thể được đặt xa BTS, chẳng hạn đặt giữa BSC và MSC.
* Đài điều khiển trạm gốc BSC
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả các giao diện vô tuyến thông qua
các lệnh điều khiển từ xa của BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là các
lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao. Một phía
BSC được nối với BTS còn phía kia được nối với MSC của NSS. Trong
thực tế, BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể. Vai trò
chủ yếu của nó là quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao.
Một BSC trung bình có thể quản lý hàng chục BTS, tạo thành một trạm
gốc. Tập hợp các trạm gốc trong mạng gọi là phân hệ trạm gốc. Giao diện
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


8
quy định giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữa BSC và
BTS là giao diện Abis.
1.2.3 Trạm di động MS
MS là một thiết bị phức tạp,có khả năng như một máy tính nhỏ. Nó
bao gồm hai thiết bị : thiết bị di động ME và module nhận dạng thuê bao
SIM. SIM có dạng như một card thông minh hoặc được chia nhỏ hơn gắn
trên giá, nó như một loại khoá, có thể tháo khỏi MS một cách dễ dàng.
Không có SIM, trạm di động không thể gọi được trừ trường hợp khẩn cấp

được mạng cho phép. SIM lưu giữ thông tin liên quan đến thuê bao và nó
có thể được phân biệt qua chỉ số nhận dạng IMSI.
Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao
diện vô tuyến, MS còn phải cung cấp các giao diện với người sử dụng
(như micro, loa, màn hiển thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc giao
diện với một số thiết bị đầu cuối khác như giao diện với máy tính cá nhân,
Fax
Như vậy ta nhận thấy MS có 3 chức năng chính như sau :
- thiết bị đầu cuối : để thực hiện các dịch vụ người sử dụng (thoại,
fax, số liệu )
- kết cuối di động : để thực hiện truyền dẫn ở giao diện vô tuyến
vào mạng.
- thích ứng đầu cuối : làm việc như một cửa nối thông thiết bị đầu
cuối với kết cuối di động.
1.2.4 Phân hệ khai thác và bảo dưỡng OSS
Hiện nay OSS được xây dựng theo nguyên lý của mạng quản lý
viễn thông TMN(Telecommunication Management Network). Lúc này,
một mặt hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử của
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


9
mạng viễn thông (các MSC, BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ
BTS vì thâm nhập đến BTS được thực hiện qua BSC). Mặt khác hệ thống
khai thác và bảo dưỡng lại được nối đến một máy tính chủ đóng vai trò
giao tiếp người máy. OSS thực hiện ba chức năng chính là : khai thác và
bảo dưỡng mạng, quản lý thuê bao và tính cước, quản lý thiết bị di động.
Dưới đây ta xét tổng quát các chức năng nói trên:
* Chức năng khai thác và bảo dưỡng mạng

Khai thác là các hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành
vi của mạng như : tải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao
giữa hai ô nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được toàn bộ chất
lượng của dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời xử lý
các sự cố. Khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm
những vấn đề xuất hiện ở thời điểm hiện thời, để chuẩn bị tăng lưu
lượng trong tương lai, để tăng vùng phủ sóng. Việc thay đổi mạng có
thể được thay đổi “mềm” qua báo hiệu (chẳng hạn thay đổi thông số
handover để thay đổi biên giới tương đối giữa hai ô) hoặc được thực
hiện “cứng” đòi hỏi can thiệp tại hiện trường (chẳng hạn bổ sung thêm
dung lượng truyền dẫn hoặc lắp đặt thêm một trạm mới). ở các hệ
thống viễn thông hiện đại, việc khai thác được thực hiện bằng máy tính
và được tập trung ở một trạm.
Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố và
hỏng hóc. Nó có một số quan hệ với khai thác. Các thiết bị ở mạng viễn
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


10
thông hiện đại có khả năng tự phát hiện một số sự cố hay dự báo sự cố
thông qua sự kiểm tra. Trong nhiều trường hợp người ta dự phòng cho
thiết bị để khi có sự cố có thể thay thế bằng thiết bị dự phòng. Sự thay thế
này có thể được thực hiện tự động, ngoài ra việc giảm nhẹ sự cố có thể
được người khai thác thực hiện bằng điều khiển từ xa. Bảo dưỡng cũng
bao gồm cả các hoạt động tại hiện trường nhằm thay thế thiết bị có sự cố.

* Chức năng quản lý thuê bao
Chức năng quản lý thuê bao được bắt đầu từ việc nhập và xoá thuê
bao ra khỏi mạng. Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp, bao gồm

nhiều dịch vụ khác nhau và các chức năng bổ sung. Nhà khai thác phải có
khả năng xâm nhập vào các thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan trọng
khác của khai thác là tính cước cuộc gọi. Cước phí phải được tính và gửi
đến thuê bao. Quản lý thuê bao ở mạng GSM chỉ liên quan đến HLR và
một số thiết bị OSS riêng, chẳng hạn mạng nối HLR với các thiết bị giao
tiếp người - máy ở các trung tâm giao dịch với thuê bao. Sim card cũng
đóng vai trò như một bộ phận của hệ thống quản lý thuê bao.
* Chức năng quản lý thiết bị di động
Quản lý thiết bị di động được thực hiện bởi bộ đăng ký nhận dạng
thiết bị EIR (Equipment Identity Register). EIR lưu giữ tất cả các dữ liệu
liên quan đến trạm di động MS. EIR được nối đến MSC qua đường báo
hiệu để kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị. ở GSM, EIR được coi là thuộc hệ
thống con SS.
Đối với mạng Vinaphone không có chức năng này.
1.3 Cấu trúc địa lý của mạng
Mọi mạng điện thoại cần một cấu trúc địa lý nhất định để định
tuyến các cuộc gọi vào đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


11
gọi. Trong một mạng di động, cấu trúc này rất quan trọng do tính lưu
thông của các thuê bao trong mạng.
Với mạng GSM, cấu trúc địa lý được phân thành các vùng sau :

* Vùng mạng
Tất cả các cuộc gọi vào mạng sẽ được định tuyến đến một hay
nhiều tổng đài vô tuyến cổng (GMSC). GMSC làm việc như một tổng đài
trung kế vào cho mạng GSM. Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi định

tuyến cuộc gọi cho các cuộc gọi kết cuối di động, nó cho phép hệ thống
định tuyến đến một tổng đài vô tuyến cổng.

* Vùng phục vụ MSC
Một mạng được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC.
Vùng phục vụ MSC là bộ phận của mạng được một MSC quản lý. Để
định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đường truyền qua
mạng sẽ nối đến MSC ở vùng phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở. Có thể
nói, vùng phục vụ như là một bộ phận của mạng được định nghĩa là vùng
liên lạc với MS do vị trí hiện thời của MS đã được lưu lại trong VLR.

* Vùng định vị LA (Location Area)
Mỗi vùng phục vụ MSC được chia thành một số vùng định vị, vùng
định vị là một phần của vùng phục vụ MSC mà ở đó một trạm di động có
thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng
đài MSC điều khiển vùng định vị này. Khi có một cuộc gọi đến, hệ thống
sẽ phát quảng bá một thông báo tìm gọi trong vùng định vị để tìm thuê
bao di động bị gọi. Vùng định vị có thể có một số ô và tuỳ thuộc vào một
hay vài BSC nhưng nó chỉ thuộc MSC và nó được nhận dạng bằng chỉ số
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


12
nhận dạng vùng định vị LAI ( Location Area Identity). Vùng định vị được
hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động.

* Ô (Cell)
Vùng định vị được chia thành một số ô. Ô là đơn vị nhỏ nhất của
mạng, là một vùng bao phủ vô tuyến được mạng nhận dạng bằng chỉ số

nhận dạng ô toàn cầu CGI (Cell Global Identity). Trạm di động tự nhận
dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc BSIC (Base
Station Identity Code).
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


13
Quan hệ giữa các vùng địa lý của mạng GSM được minh họa như sau :












2. Chia ô phủ sóng
Do tính lưu động của MS trên một vùng khá rộng nên việc phân
chia vùng phủ sóng thành các ô tế bào là cần thiết. Hình dạng của các ô
phụ thuộc vào kiểu anten và công suất ra của từng trạm gốc. Hai dạng
anten thường sử dụng là anten vô hướng phát đẳng hướng và anten có
hướng tập trung năng lượng tại các rẻ quạt.
Việc bố trí các trạm và đài phát sao cho bao quát được toàn bộ vùng
phục vụ gọi là quy hoạch cell, vùng phục vụ của GSM là tập hợp các cell
và còn được gọi là mạng tổ ong.

Thông thường, quy hoạch cell được dựa trên cơ sở xem xét chất
lượng phục vụ GOS, lưu lượng thông tin và dự kiến vị trí đặt đài trạm.
Đồng thời, việc quy hoạch phân bố cell phải tính đến nhiễu giao thoa và
nhiễu đồng kênh khi tái sử dụng tần số. Quy hoạch cell trong thực tế còn
phải xét đến vấn đề truyền sóng vô tuyến rất phụ thuộc vào địa hình, các
Vùng phục vụ GSM
(tất cả các nước thành viên)
Vùng phục vụ PLMN
(một hay nhiều vùng ở một nước)

Vùng phục vụ MSC
(vùng được điều khiển bởi
một MSC)
Vùng định vị
(vùng tìm gọi )
Ô (cell)
(vùng có trạm gốc
riêng)
Hình 4. Cấu trúc địa lý của mạng
GSM
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


14
tính chất không đồng nhất của bề mặt mặt đất. Chính vì vậy, các hình lục
giác là mô hình hết sức đơn giản nhưng hiệu quả của các hình mẫu phủ
sóng vô tuyến.
Nguyên lý cơ sở khi thiết kế các hệ thống tổ ong là các mẫu được
gọi là các mẫu sử dụng lại tần số. Theo định nghĩa sử dụng lại tần số là sử

dụng các kênh vô tuyến ở cùng một tần số mang để phủ cho các vùng địa
lý khác nhau. Các vùng này phải được cách nhau ở cự ly đủ lớn để mọi
nhiễu giao thoa đồng kênh (có thể xảy ra) chấp nhận được.
Siemens sử dụng ba kiểu mẫu sử dụng lại tần số : 3/9, 4/12 và 7/21. Theo
công thức tính khoảng cách lặp giữa hai ô liền kênh ta có :
D = R*
3
*
N

trong đó :
D : khoảng cách giữa hai ô đồng kênh (km) ;
R : bán kính của cell (km) ; N: số ô của cụm ;
ở cả ba mẫu sử dụng lại tần số, đặc điểm hình học của đài có những
nét chính như sau :
- Mỗi đài đều có ba ô ( ba rẻ quạt ). Các anten của ô có góc phương
vị phân cách nhau 120
0
, và các ô được tổ chức với các anten hướng về
phía một trong các vị trí đài gần nhất, nhờ vậy tạo nên các ô hình cờ ba lá.
- Mỗi ô sử dụng các anten phát 60
0
và hai anten thu phân tập 60
0

cho một góc phương vị.
- Mỗi ô được xấp xỉ hoá bằng hình lục giác
Lưu lượng phân bố được coi là đồng nhất ở tất cả các ô.
Bình thường, kích thước ô được xác định như là khoảng cách giữa
hai đài trạm lân cận. Bán kính ô R ( bằng cạnh của lục giác ) luôn luôn là

một phần ba khoảng cách giữa hai trạm. Tuỳ theo một số mẫu dưới đây,
nhóm các ô cạnh nhau được gọi là cụm.
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


15
Sơ đồ 3/9 sử dụng các nhóm 9 tần số, trong một mẫu sử dụng lại
tần số 3 đài.
Với một dải tần cho trước, số sóng mang có thể sử dụng trong cùng
một cell là tương đối lớn, tuy nhiên khoảng cách dải tần giữa các sóng
mang là nhỏ do đó mẫu 3/9 có xác suất xuất hiện nhiễu đồng kênh C/I và
nhiễu kênh lân cận C/A tương đối lớn. Mẫu này thường áp dụng cho
những vùng có mật độ thuê bao lớn, kích thước cell nhỏ nhưng vùng phủ
sóng phải rõ ràng để tránh các nhiễu pha đinh. Mô hình này phù hợp phục
vụ INDOOR cho các nhà cao tầng.
Khoảng cách giữa hai ô đồng kênh trong trường hợp này là : D = 5,2 R
A3
C1
A3
A2
A3
A3
C1
A3
A2
A3
A2
C1
A3

A2
C1
A3
A2
C1
C3
B1
C3
C2
B1
C3
C2
B1
C3
C2
C3
C2
B1
C3
C2
B1
B3
A1
A1
B3
B2
A1
B3
B2
B3

B2
A1


B3
B2

A1
B3
B2
A1
A3
A2
C1
A3
A2
C1
A3
A2
C1
C3
B1
C3
C2
B1
C3
C2
B1
C3
C2

B1
C1
C3
C2
B2
B3
Hình 5. Mô hình sử dụng lại tần số 3/9.
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


16
Mẫu 4/12 sử dụng nhóm 12 tần số trong một mẫu sử dụng lại tần số
4 đài. Với mô hình này, số kênh trong một cell nhỏ hơn do đó, mô hình
này cho phép mở rộng kích thước cell phù hợp với mật độ trung bình và ít
nhà cao tầng, và có thể phục vụ cho cả INDOOR và OUTDOOR. Ưu
điểm chính của mô hình này là các vấn đề về nhiễu đồng kênh và nhiễu kề
kênh là không đáng ngại.
Bên cạnh hai mô hình 3/9 và 4/12 đã trình bầy ở trên, còn có mô
hình tái sử dụng tần số 7/21, tức là sử dụng nhóm 21 tần số trong một mẫu
sử dụng lại tần số 7 đài. Mô hình này được thể hiện trong hình 7 dưới đây
:
D1
D3
D2
A3
C1
A3
A2
A3

A3
C1
A3
A2
C1
A3
A2
C1
A3
A2
D2
C3
B1
C3
C2
B1
C3
C2
B1
C3
C2
C3
C2
B1
C3
C2
B1
B3
A1
B3

B2
A1
B3
B2
B3
B2
A1


B3
B2

A1
B3
B2
A1
A3
A2
C1
A3
A2
C1
A3
A2
C1
C3
B1
C3
C2
B1

C3
C2
B1
C3
C2
B1
C1
C3
C2
B2
B3
Hình 6. Mô hình mẫu sử dụng tần số 4/12

Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


17
Với mô hình này, số lượng kênh trong một cell là nhỏ do đó
có thể phục vụ cho các vùng mật độ thấp. Tuy nhiên, khoảng cách dải tần
của các kênh lân cận và các kênh cùng cell tương đối lớn (D=7,9R), các
cell đồng kênh cách xa nhau do đó không có hiện tượng nhiễu đồng kênh
và nhiễu kênh lân cận nên chất lượng cho các vùng khó phủ sóng được
đảm bảo. Do vậy, mô hình này được sử dụng khi chia nhỏ các cell thích
ứng với mật độ máy di động ngày càng tăng và những vùng khó phủ sóng
có kích thước cell tương đối nhỏ.
Trong thực tế đối với mạng Vinaphone, mạng Vinaphone được
quyền sử dụng các kênh tần số từ 1 đến kênh 40 trong tổng số 124 kênh
tần số song công. Do vậy, việc tái sử dụng tần số được xem xét kỹ lưỡng,
dựa vào nhiều yếu tố khác nhau để có sự khai thác triệt để các băng tần

được sử dụng.
D1
D3
D2
E3
G1
B3
B2
G3
G2
E2
F3
F2
E1
B1
C1
D3
B1
E3
E2
G1
B3
B2
D2
G3
G2
F1
C1
C3
F1

F3
F2
C2
D3
D2
B1


E3
E2
G1
E1
A3
D1
F3
F2
E1
D3
D2
A2
A1
C1
C3
C2
A2
A3
B3
B2
C1
G3

G2
C3
G1
Hình 7. Mô hình sử dụng lại tần số 7/21

Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


18
3. Tái sử dụng tần số
Tái sử dụng tần số là một trong những thế mạnh của các hệ thống
thông tin vô tuyến kiểu tế bào. Khi tổ chức thông tin theo từng ô nhỏ và
mỗi vùng một trạm phát, ở các khoảng cách xa, các tín hiệu bị suy giảm
đến mức nào đó mà coi như không còn tác dụng nữa, khi đó các tần số đã
dùng có thể được sử dụng lại như một mạng khác và vì thế, số thuê bao
được phục vụ chắc chắn sẽ tăng lên.
Trong quy hoạch ô, người ta gần đúng các ô bằng một hình lục giác
và vùng phục vụ được chia thành một mạng tổ ong. Trên một vị trí, người
ta đặt các anten thu phát cho ba hướng cách nhau 120
0
.
Đối với một mạng di động cụ thể, tuỳ theo dải tần số, địa hình,
mà người ta chọn theo một trong ba mẫu tái sử dụng tần số đã trình bày ở
trên. Mặt khác, trong thực tế, các máy phát BTS và MS đều thực hiện tự
động điều chỉnh công suất phát để máy thu luôn nhận được công suất tín
hiệu cần thiết dù MS ở bất kỳ vị trí nào trong cell. Nhờ vậy, nhiễu lẫn
nhau do việc tái sử dụng tần số được giữ ở mức tối thiểu.
4. Chỉ tiêu kỹ thuật và chất lượng mạng
4.1 Nhiễu đồng kênh (Co-channel Interference)

Nhiễu đồng kênh do hai bộ phận phát phát tín hiệu ở cùng một tần
số hoặc ở cùng một kênh. Do vậy, bên thu nhận được cả hai tín hiệu của
bên phát với mức độ mạnh yếu khác nhau tuỳ thuộc vào vị trí của máy thu
với cả hai máy phát.
Tỉ lệ sóng mang trên nhiễu C/I được biểu diễn bởi quan hệ giữa độ
lớn của sóng mong muốn và sóng không mong muốn :

i
c
P
P
I
C
lg10

Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


19
trong đó :
P
e
:Công suất tín hiệu của sóng phát mong muốn
P
i
: Công suất tín hiệu của sóng phát gây nhiễu
Mối quan hệ giữa C/I và vị trí của trạm gốc và trạm gây nhiễu được
biểu diễn như trong hình 8 :
Với giả thiết cả hai trạm gốc bức xạ cùng công suất và các đường

lai truyền sóng là tương đương nhau thì điểm giữa sẽ có C/I = 0 dB (khi
đó, tín hiệu và nhiễu là cân bằng nhau). Nếu di chuyển lại gần trạm gốc
phục vụ hơn thì tỉ lệ C/I > 0dB, ngược lại, C/I < 0 dB. Khi C/I thấp thì tỉ
lệ lỗi bit BER là không thể chấp nhận được và mã hoá kênh sẽ không thể
cung cấp kỹ thuật hiệu chỉnh lỗi chính xác. Tỉ lệ C/I có quan hệ mật thiết
đến việc quy hoạch và sử dụng tần số. Nói chung, việc sử dụng lại tần số
làm tăng dung lượng của hệ thống nhưng làm giảm C/I.
Trong thông tin di động số GSM, tỉ lệ nhiễu đồng kênh được đánh
giá qua bảng giá trị sau :
C/I
c
> 25 dB Rất tốt
20 dB  C/I
c
 25 dB Tốt
12 dB  C/I
c
 20 dB Có hiệu quả
C/I
c
< 12 dB Không hiệu quả
Hình8.Mối quan hệ giữa C/I và vị trí các trạm phát

Tx1
Tx2
Trạm gốc
C/I =0dB
Trạm gây
nhiễu
Tài liệu huấn luyện về BTS

Phòng Kỹ thuật


20
4.2 Nhiễu kề kênh C/A (Adjacent-channel interference)
Nhiễu kề kênh xảy ra khi bên thu chịu ảnh hưởng nhiễu của các
kênh liền kề với nó ngoài tín hiệu thu mong muốn. Tỉ lệ giữa sóng mang
trên nhiễu của kênh liền kề được biểu diễn bằng công suất của kênh mong
muốn trên công suất của kênh liền kề :
a
c
P
P
A
C
lg10

với :
P
e
: Công suất nhận được bởi kênh mong muốn
P
a
: Công suất nhận được bởi kênh liền kề
Như vậy, ảnh hưởng của nhiễu phụ thuộc phần lớn vào độ chọn lọc
máy thu và độ rộng phổ các băng bên ngoài băng của các sóng nhiễu. Tuy
nhiên, các kỹ thuật hiện đại ngày nay đã cho phép chế tạo các máy thu có
độ chọn lọc tương đối cao và giảm nhỏ các băng bên ở các đầu phát. Bởi
vậy, nguyên nhân sinh ra nhiễu thường do sự suy giảm độ nhạy máy thu
hoặc tạp âm phát chứ không phải do nhiễu kênh lân cận Thông thường

4.3 Truyền dẫn trong GSM
4.3.1 Truyền dẫn thông tin từ đầu cuối này đến đầu cuối kia của mạng
GSM
* Truyền dẫn tiếng (thoại)
Từ lâu, dịch vụ truyền thoại đã trở nên phổ biến bởi các mạng công
cộng. Quá trình truyền thoại giữa một thuê bao di động và một thuê bao
PSTN có thể được mô tả như sau :
Tín hiệu âm thanh phát ra từ miệng của thuê bao di động được biến
đổi thành tín hiệu điện thanh và tín hiệu điện thanh này được chuyển đổi
thành dòng số ở tốc độ 13kb/s. Dòng số này được điều chế thành tín hiệu
tương tự cao tần và phát vào không trung, được thu lại ở anten BTS và
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


21
được xử lý để khôi phục lại tín hiệu số ban đầu. Sau đó, nhờ bộ chuyển
đổi mã tiếng, nó được biến đổi sang tín hiệu số 64kb/s để phù hợp với
tổng đài số, và được chuyển mạch đến thuê bao PSTN, được biến đổi vào
tín hiệu tương tự và cuối cùng được biến đổi ngược lại thành âm thanh để
đến tai người nghe.
Phương thức truyền dẫn ở tốc độ 13kb/s là nét đặc trưng của GSM.
Biên giới GSM và bên ngoài được xác định bằng hai điểm chuẩn :
- giữa miệng của thuê bao di động và micro
- giữa tổng đài MSC và tổng đài hay mạng truyền dẫn của mạng
công cộng cố định PSTN.
*Fax
Fax được coi là dịch vụ quan trọng cho việc Marketing GSM, tuy
nhiên đây cũng chính là nguyên nhân của nhiều trở ngại kỹ thuật. Một số
trở ngại xuất phát từ trễ truyền dẫn ở đường vô tuyến và vì thế không phù

hợp với các giao thức của nhóm Fax 3. Ngoài ra, do không có một tiêu
chuẩn giao tiếp đầu cuối nào khác ngoài tiêu chuẩn đấu nối hai dây tương
tự vào mạng PSTN nên cần có các chức năng thích ứng đặc biệt cả ở phía
trạm di động và phía tương thích mạng IWF. ở phía trạm di động, ngoài
chức năng thích ứng chung TAF (dành cho khả năng mạng đồng bộ) còn
có một bộ thích ứng đặc biệt giữa Fax và TAF. Giao diện giữa bộ thích
ứng Fax và TAF là giao diện số giữa đầu cuối và modem, hỗ trợ cho yêu
cầu chọn số và trả lời tự động, và các tốc độ dữ liệu khác nhau được sử
dụng ở Fax3. Giao diện giữa bản thân thiết bị đầu cuối và bộ thích ứng
Fax là giao diện điện thoại tương tự hai dây cho phép đấu nối với các máy
Fax hiện có. Trong thông tin Fax cố định, giao thức được định nghĩa ở
khuyến nghị T.30 cho phép các đầu cuối Fax phối hợp với nhau để quản
lý các chức năng như : chọn lựa tốc độ điều chế, nhận dạng tương hỗ,
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ thuật


22
phân định trang, quản lý bán song công v.v Giao thức nói trên được sao
lại ở TAF và IWF để tránh các vấn đề nảy sinh do trễ của truyền dẫn
đường dài.
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ
thuật

23
4.3.2 Truyền dẫn bên trong GSM
Truyền dẫn bên trong của GSM được giới hạn bởi TAF và IWF do
phần truyền dẫn bên trong của mạng truyền dẫn GSM nằm giữa một điểm
nào đó bên trong trạm di động và điểm tương tác giữa GSM với các mạng

bên ngoài.
a/Truyền dẫn tiếng
Đường truyền dẫn tiếng bên trong GSM có thể được chia thành các
đoạn sau đây :
- Trạm di động
- Từ trạm di động đến trạm gốc
- Từ trạm gốc BTS đến bộ chuyển đổi mã riêng (TRAU)
- Từ TRAU đến MSC (hay IWF)
Lưu ý là TRAU có thể được đặt ở các vị trí khác nhau.
*Mã hoá tiếng ở trạm di động
Mục tiêu hàng đầu của việc thiết kế phương tiện truyền dẫn vô tuyến
là hiệu suất sử dụng phổ cao. Hiện nay mã hoá tiếng cho phép : truyền thoại
ở tốc độ 13kb/s (toàn tốc) và 6,5kb/s (bán tốc). Mã hoá bán tốc sẽ được sử
dụng ở giai đoạn hai của GSM. Trong phần này ta xét mã hoá toàn tốc.
Sơ đồ mã hoá tiếng GSM ở tốc độ 13 kb/s được gọi là kích thích xung
đều - tiền định thời gian dài RPE-LTP(Regular Pulse Excitation -Long Term
Prediction).
Mã hoá này cho phép nhận được chất lượng như mạng cố định nhưng
đòi hỏi độ rộng phổ tần vô tuyến hợp hơn.
Tín hiệu tiếng ở MS được đưa qua bộ lọc thông thấp, qua bộ biến đổi
AD để được mã hoá PCM đồng đều với tần số lấy mẫu 8kHz và 13bit mã
hoá cho một mẫu sau đó tín hiệu này được đưa lên bộ biến đổi tương tự/số
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ
thuật

24
(A/D). Tại đầu ra của bộ A/D, ta được các khối 20ms mã hoá 260bit làm cho
tốc độ của luồng ra là 13kbit/s như hình 9.
Nếu tín hiệu đầu vào mạng GSM lấy từ mạng PSTN thì trước hết tín

hiệu 8bit PCM luật A được biến đổi thành 13 bit PCM đồng đều rồi sau đó
đưa lên bộ mã hoá để biến đổi thành 13kb/s :
LP
F
A/D
Bộ mã hoá
1
BTS
Ký hiệu : LPF : Bộ lọc thông thấp ; A/D : Bộ biến đổi A/D ;
1 : Micro
Hình 9 . Quá trình mã hoá tiếng nói ở GSM.
Tài liệu huấn luyện về BTS
Phòng Kỹ
thuật

25
Tại đầu thu, quá trình được thực hiện theo hướng ngược lại :
Với ký hiệu :
1: ống nghe ; 2: Mã PCM 8bit/luật A,8000mẫu/bit ;
LPF : bộ lọc thông thấp ; D/A : Bộ biến đổi D/A ;
Sơ đồ khối của bộ mã hoá được mô tả trong hình 13 :
8bit/luật A vào 13 bit
đồng đều
Bộ mã hoá
2
MS
Ký hiệu : 2: Mã PCM 8bit/luật A,8000mẫu/bit
Hình 10. Quá trình mã hoá tiếng nói từ mạng PSTN
Bộ giải mã
D/A

LPF
1
BTS
Hình 11. Quá trình giải mã tiếng nói GSM ở MS.

Bộ giải mã
13bit đồng đều
vào 8bit/luật A
2
MS
Hình 12.Quá trình giải mã tiếng nói GSM từ mạng PSTN
Phân đoạn
Bộ lọc
phân tích
LPC
Lọc thông
thấp
Chọ
n
lưới
RPE




Ghé
p
kênh
13kb/s
Bộ lọc

phân tích
LTP
Phân tích LPC
S
Hình 13. Sơ đồ khối bộ mã hoá tiếng GSM