cấu trúc và chức năng các phần tử của phân hệ trong hệ thống báo hiệu gsm

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM……………………… 3
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM……………3
1.1 Hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM)…………………………………… 3
1.2 Các chức năng của hệ thống GSM……………………………………………….6
1.2.1.Dịch vụ thoại ……………………………………………………………… 6
1.2.2.Dịch vụ số liệu……………………………………………………………… 6
1.2.3.Dịch vụ bản tin ngắn………………………………………………………….7
1.2.4.Dịch vụ phụ………………………………………………………………… 7
1.3.Phương pháp truy nhập trong GSM………………………………………………8
CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT CƠ BẢN SỬ DỤNG GSM……………………….10
2.1.Giao diện vô tuyến……………………………………………………………….10
2.2.Băng tần sử dụng trong hệ thống GSM………………………………………… 11
2.3.Mã hóa……………………………………………………………………………11
2.3.1.Mã hóa tiếng………………………………………………………………….11
2.3.2.Mã hóa kênh …………………………………………………………………12
2.4.Giải mã tín hiệu thu trong GSM………………………………………………….13
2.5.Truyền dẫn trong mạng GSM…………………………………………………….14
2.5.1.Truyền dẫn tín hiệu số và tín hiệu tương tự………………………………….14
2.5.2.Đồng bộ thời gian…………………………………………………………….15
2.6.Giải điều chế GMSK…………………………………………………………… 15
2.7.Chuyển giao………………………………………………………………………19
2.8.Cấu trúc các kênh trong GSM…………………………………………………….21
2.8.1.Kênh vật lý………………………………………………………………… 21
2.8.2.Kênh logic……………………………………………………………………23
2.8.3.Sắp xếp các kênh logic ở các kênh vật lý…………………………………….24
CHƯƠNG 3: CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CÁC PHẦN TỬ CỦA PHÂN HỆ
TRONG HỆ THỐNG BÁO HIỆU GSM…………………………………………….26
3.1.Cấu trúc hệ thống…………………………………………………………………

26
3.2.Chức năng các phần tử trong hệ thống GSM…………………………………….27
3.2.1.Phân hệ chuyển mạch NSS………………………………………………… 27
3.2.2.Trung tâm chuyển mạch dich vụ di động MSC………………………………27
3.2.3.Bộ ghi định vị thường trú HLR………………………………………………28
3.2.4.Trung tâm nhận thực AuC……………………………………………………29
3.2.5.Bộ ghi định vị thường trú VLR………………………………………………29
3.2.6.Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR……………………………………………… 30
3.2.7.Trung tâm chuyển mạch dịch vụ cổng GMSC……………………………….30
3.3.Phân hệ trạm gốc BSS……………………………………………………………30
3.3.1.Trạm thu phát gốc BTS………………………………………………………30
3.3.2.Bộ điều khiển trạm gốc BSC…………………………………………………31
3.4.Phân hệ khai thác và hỗ trợ OSS…………………………………………………31
3.4.1.Trung tâm quản lý mạng NMC………………………………………………31
3.4.2.Trung tâm quản lý và khai thác OMC……………………………………… 31
3.5.Trạm di động MS……………………………………………………………… 31
3.6.Báo hiệu trong mạng GSM…………………………………………………….…32
3.7.Báo hiệu kênh chung 7 số……………………………………………………… 33
3.8.Phần truyền bản tin……………………………………………………………….34
KẾT LUẬN………………………………………………………………………… 35
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-3-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………… 36
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-4-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
LỜI MỞ ĐẦU
Trong cuộc sống hằng ngày thông tin di động 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 hoá,
kinh tế, khoa học kỹ thuật đa dạng phong phú.
Ngày nay với những nhu cầu cả về số lượng và chất lượng của khách
hàng sử dụng các dịch vụ viễn thông ngày càng cao, đòi hỏi phải có
những phương tiện thông tin hiện đại nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng của
khách hàng “ mọi lúc,mọi nơi” mà họ cần. Thông tin di động ngày càng
trở thành một dịch vụ kinh doanh không thể thiếu được của tất cả các nhà
viễn thông trên thế giới. Đối với các khách hàng viễn thông, nhất là các
doanh nghiệp thì thông tin di động trở thành một phương tiện liên lac
quen thuộc và không thể thiếu được. Dịch vụ thông tin di động không chỉ
hạn chế cho các khách hàng giàu có nó đang trở thành dịch vụ phổ cập
cho mọi đối tượng viễn thông.
Trong những năm gần đây lĩnh vực thông tin di động trong nước đã có
những bước phát triển vượt bậc cả về cơ sở hạ tầng lẫn chất lượng phục
vụ. Với nhiều nhà cung cấp các dịch vụ mới đã tạo ra sự cạnh tranh để
thu hút thị phần thuê bao giữa các nhà cung cấp dịch vụ. Các nhà dịch vụ
đưa ra các chính sách khuyến mãi, giảm giá thành đã thu hút được nhiều
khách hàng sở dụng dịch vụ. Càng với đó mức sống chung của toàn xã
hội ngày càng cao đã khiến cho số lượng thuê bao tăng đột biến trong các
năm gần đây.
Trên cơ sở những kiến thức tích luỹ trong thời gian học tập chuyên
nghành Điện Tử-Viễn Thông tại Viện Đại học Mở Hà Nội và sau thời
gian thực tập cùng với sự hướng dẫn của Thầy Nguyễn Vũ Sơn em đã tìm
hiểu nghiên cứu và hoàn thành báo cáo tốt nghiệp với đề tài : Mạng
Thông Tin Di Động GSM.
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-5-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
TỔNG QUAN HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
1.1. Hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM)
GSM trước đây được biết như Groupe Spécial Mobile (nhóm di
động đặc biệt), là nhóm đã phát triển nó, được thiếtkếtừ sự bắt đầu như
một dịch vụ tế bào số quốc tế. Giao tiếp vô tuyến của GSM dựa trên công
nghệ TDMA. Ýđịnh ban đầu là các thuê bao GSM có khả năng di chuyển
qua các biên giới quốc gia sẽ nhận được các dịch vụ di động và các tính
năng đi theo cùng với họ.
Kiểu GSM của Châu Âu hiện nay hoạtđộngở tần số 900 MHz cũng như
tần số 1800 MHz.Ở Bắc Mỹ, GSM sử dụng cho dịch vụ PCS 1900 tại
vùng đông bắc California và Nevada. Do PCS 1900 sử dụng tần số 1900
MHz, nên cácđiện thoại không có khả năng kết nối hoạt động với điện
thoại GSM hoạt động trong các mạng ở tần số 900 MHz hay 1800 MHz.
Tuy nhiên vấn đề này có thể khắc phụcđược với các máy điện thoại đa
băng hoạt động trong nhiều tầnsố.
Vào đầu năm 1980, thị trường hệ thống điện thoại tế bào tương tự
đã phát triển rất nhanh ở Châu Âu. Mỗi một nước đã phát triển một hệ
thống tế bào độc lập với các hệ thống của các nước khác. Sự phát triển
không được hợp tác của các hệ thống thông tin di động quốc gia có nghĩa
là sẽ không có khả năng cho thuê bao sử dụng cùng một máy di động cầm
tay khi di chuyển trong Châu Âu. Không chỉ các thiết bị diđộng bị hạn
chế khai thác trong biên giới quốc gia, mà còn có một thị trường rất hạn
chế đối với mỗi kiểu thiết bị, vì thế tiết kiệm chi phí có thể không thực
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-6-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
hiện được. Ngoài một thị trường trong nước đầy đủ với các mẫu chung,
có thể không có một nhà chế tạo nào cạnh tranh được trên thị trường thế
giới. Hơn nữa, chính phủ các nước nhận thức rõ là các hệ thống thông tin

không tương thích có thể cản trở tiến trình để đạt được một tầm nhìn
chiến lược của họ về một Châu Âu với nền kinh tế thống nhất.
Với những cân nhắc nêu trên, hội nghị điện thoại điện báo gồm 26 quốc
gia Châu Âu (CEPT)đã thành lập một nhóm nghiên cứu gọi là Groupe
Speciale Mobile vào năm 1982để nghiên cứu và phát triển một hệ thống
thông tin liên Châu Âu.Đến năm 1986 tình hình trở nên khả quan hơn vì
một số mạng tế bào tương tự hiện tại có thể sử dụng hết dung lượng vào
năm 1990. CEPT khuyến nghị rằng hai khối tần số trong băng tần 900
MHz được dự trữ cho hệ thống mới. Tiêu chuẩn GSM chỉ rõ các băng tần
từ 890 đến 915MHz cho băng thu và từ 935đến 960 MHz cho băng phát
với mỗi băngđược chia thành các kênh 200 KHz.
Hệ thống thông tin di độngđược CEPT đưa ra đã đáp ứng được các
tiêu chuẩn như sau:
- Cung cấp âm thoại chất lượng cao.
- Hỗ trợ chuyển vùng quốc tế.
- Hỗ trợ các thiết bị đầu cuối cầm tay.
- Hỗ trợ một loạt các dịch vụ và các thiết bị mới.
- Cung cấp hiệu quả phổ tần số.
- Cung cấp khả năng tương thích với ISDN.
- Cung cấp với chi phí dịch vụ và đầu cuối thấp.
Vào năm 1989, việc phát triển cácđặc tính kỹ thuật của GSMđã được
chuyển từ CEP T đến Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI). ETSI
được thành lập vào năm 1988để thiết lập các tiêu chuẩn viễn thông cho
Châu Âu và hợp tác với các tổ chức tiêu chuẩn khác, các lĩnh vực liên
quan đến truyền hình và công nghệ thông tin văn phòng. ESTI đã ấn bản
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-7-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
các đặc tính kỹ thuật giaiđoạn 1 của GSM vào năm 1990. Dịch vụ thương
mại đã bắt đầu vào giữa năm 1991.Đến năm 1993 đã có 36 mạng GSM

tại 22 nước, và thêm 25 nước đã lựa chọn hoặc bắt đầu GSM. Từ đó,
GSM đã được chấp nhận ở Nam Phi, Úc, và rất nhiều nước vùng Trung
Đông và ViễnĐông. Tại Bắc Mỹ, GSM được dùng để thực hiện PCS.Đến
cuối năm 1998đã có 323 mạng GSM ở 118 nước phục vụ cho 138 triệu
thuê bao,đến nay đã có hơn 2 tỉ người dùng trên 212 quốc gia và vùng
lãnh thổ. Hệ thống GSMđược gọi là hệ thống thông tin di động toàn cầu
(Global System for Mobilephone communications).
Mạng thông tin diđộng GSM là mạng thông tin di động số Cellular
gồm nhiều ô (cell).Cell là đơn vị nhỏ nhất của mạng, có hình dạng (trên
lý thuyết) là một tổ ong hình lục giác. Trong mỗicell có một đài vô tuyến
gốc BTS (Base Transceiver Station) liên lạc với tất cả các trạm di động
MS (Mobile Station) có mặt trongcell. Khi MS di chuyển ra ngoài vùng
phủ sóng củacell, nó phải được chuyển giao sang làm việc với BTS
củacell khác. Đặc điểm của hệ thống thông tin di động Cellular là việc sử
dụng lại tần số và diện tích của mỗi cell khá nhỏ. Mỗicell sử dụng một
nhóm tần số kênh vô tuyến. Các chữ cái A, B, C, vừa là tên củacell, vừa
biểu thị một nhóm xác định các tần số vô tuyến được sử dụng trong cell
đó. Nhóm tần số được sử dụng nhiều lần cho cáccell với khoảng cách đủ
lớn, công suất phát đủ nhỏ để nhiễu lẫn nhau không đáng kể.
Thông thường, một cuộc gọi diđộng không thể kết thúc trong một cell
nên hệ thống thông tin di động cellular phải có khả năng điều khiển và
chuyển giao (handover) cuộc gọi từ cell này sangcell lân cận mà cuộc gọi
được chuyển giao không bị gián đoạn.
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-8-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
1.2. Các chức năng của hệ thống GSM
Các đặc tính chủ yếu của hệ thống GSM như sau:
-Có thể phục vụ được một số lớn các dịch vụ và tiện ích cho thuê bao
-Các dịch vụ trong GSM thông thường là dịch vụ chuyển mạch kênh.

Giao diện vô tuyến sau khi đã thực hiện sửa sai là 12 Kbps (hoặc 13 Kbps
cho thoại). Tốc độ tối đa cho người sử dụng là 9,6 Kbps giữa MS và
MSC. Trong nền tảng đó, GSM có các nhóm dịch vụ sau:
1.2.1. Dịch vụ thoại:
Là dịch vụ quan trọng nhất của GSM . Nó cho phép các cuộc gọi
hai hướng diễn ra giữa người sử dụng GSM với thuê bao bất kỳ ở một
mạng điện thoại nói chung nào .
Dịch vụ cuộc gọi khẩn là một loại dịch vụ khác bắt nguồn từ dịch vụ
thoại. Nó cho phép người dùng có thể liên lạc với các dịch vụ khẩn cấp
như cảnh sát hay cứu hoả mà có thể có hay không SIM Card trong máy di
động.
Một dịch vụ khác nữa là VMS, cho phép các bản tin thoại có thể
được lưu trữ rồi lấy ra ở thời điểm bất kỳ.
1.2.2. Dịch vụ số liệu:
GSM được thiết kế để đưa ra rất nhiều dịch vụ số liệu. Các dịch vụ
số liệu được phân biệt với nhau bởi người sử dụng phương tiện (người sử
dụng điện thoại PSTN, ISDN hoặc các mạng đặc biệt ), 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.
Các dịch vụ này chưa thực sự thích hợp với môi trường di động. Một
trong các vấn đề đó là do yêu cầu thiết bị đầu cuối khá cồng kềnh, chỉ phù
hợp với mục đích bán cố định hoặc thiết bị đặt trên ô tô.
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-9-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
1.2.3. Dịch vụ bản tin ngắn:
Dịch vụ bản tin ngắn khá phù hợp với môi trường di động. Các bản
tin ngắn độ dài vài octet có thể được tiếp nhận bằng thiết bị đầu cuối rất
nhỏ.

Có hai loại dịch vụ bản tin ngắn:
- Dịch vụ bản tin ngắn truyền điểm - điểm (giữa hai thuê bao). Loại
này cũng chia làm hai loại:
+ Dịch vụ bản tin ngắn kết cuối di động, điểm - điểm (SMS -
MO/PP): cho phép người sử dụng GSM nhận các bản tin ngắn.
+ Dịch vụ bản tin ngắn khởi đầu từ Mobile, điểm - điểm (SMS
MI/PP): cho phép người sử dụng GSM gửi bản tin đến người sử dụng
GSM khác.
- Dịch vụ bản tin ngắn phát quảng bá: cho phép bản tin ngắn gửi đến
máy di động trong một vùng địa lý nhất định.
1.2.4. Các dịch vụ phụ:
Các dịch vụ sửa đổi và làm phong phú thêm các dịch vụ cơ bản, chủ
yếu cho phép người sử dụng lựa chọn cuộc gọi đến và đi sẽ được mạng
xử lý như thế nào hoặc cung cấp cho người sử dụng các thông tin cho
phép sử dụng dịch vụ hiệu quả hơn.
Các dịch vụ thường là:
- Chặn hướng cuộc gọi (CB).
- Giữ cuộc gọi (CH).
- Chuyển cuộc gọi (CF).
- Hiển thị số máy chủ gọi (CLIP).
- Cấm hiển thị số máy chủ gọi (CLIR).
- Đợi cuộc gọi (CW).
- Tính cước cho thuê bao.
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-10-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
- Hội nghị (MPTY).
- Nhóm thuê (CUG).
- Cho phép thuê bao chuyển vùng.
- Cho phép thuê bao chuyển mạng

. 1.3. Phương pháp truy nhập trong GSM
Ở giao diện vô tuyến, MS và BTS liên lạc với nhau bằng sóng vô tuyến.
Để tài nguyên tần số có hạn có thể phục vụ càng nhiều thuê bao di động,
ngoài việc sử dụng lại tần số, số kênh vô tuyến được dùng theo kiểu trung
kế. Hệ thống trung kế vô tuyến là hệ thống vô tuyến có số kênh sẵn sàng
phục vụ ít hơn số người dùng khả dĩ. Phương thức để sử dụng chung các
kênh gọi là phương pháp đa truy nhập: người dùng khi có nhu cầu thì
được đảm bảo về sự truy nhập vào trung kế.
* Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division
Multiple Access): Phục vụ các cuộc gọi theo các kênh tần số khác nhau. Phổ
tần số được chia thành 2N dải tần số con kế tiếp, cách nhau một khoảng
bảo vệ. Mỗi dải tần được gán cho một kênh liên lạc, trong đó kênh tần số
N dành cho liên lạc hướng lên, N kênh tần số còn lại cho liên lạc hướng
xuống. Mỗi người dùng được cấp phát một kênh tần số riêng biệt trong
tập hợp các kênh tần số.
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-11-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Hình 1.1 Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA
* Đa truy nhập phân chia theo th ời gian TDMA (Time Division
Multiple Access): Khi có yêu cầu một cuộc gọi thì một kênh vô tuyến
được ấn định. Các thuê bao khác nhau dùng chung 1 kênh tần số nhờ cài
xen thời gian. Mỗi thuê bao được cấp một khe thời gian (time slot) trong
cấu trúc khung tuần hoàn 8 khe.
Hình 1.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA

Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-12-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT CƠ BẢN SỬ DỤNG GSM

2.1. Giao diện vô tuyến
Trong GSM, giao diện radio sử dụng cả 2 phương thức phân kênh theo
tần số và thời gian FDMA (Frequency Division Multiple Access) và
TDMA (Time Division Multiple Access). Trong FDMA, GSM sử dụng
các băng tần tại 900 Mhz (gọi là GSM 900) và 1800 Mhz (gọi là GSM
1800). Để đơn giản hóa chỉ việc đề cập đến GSM 900. Mỗi kênh được
đặc trưng bởi một tần số (sóng mang) gọi là kênh tần số RFCH (Radio
chanel) cho mỗi hướng thu phát MS sử dụng 124 RFCH trong dãy tần 25
Mhz ( từ 890 đến 915 Mhz) và BTS sử dụng 124 RFCH trong dãy tần từ
935 đến 960 Mhz để phát ( tất nhiên MS phát thì BTS thu và ngược lại).
Tại mỗi tần số TDMA lại chia thành 8 khe thời gian ( Time_slot) tức là số
kênh được tăng lên 8 lần. Trong tương lai số khe sẽ tăng lên là 16. Một
cặp RFCH (thu và phát) tại một khe thời gian được gọi là một kênh vật lý.
Một kênh được sử dụng để truyền một nhóm nhất định tham số thông tin
gọi là kênh logic ( logic chanel). Mỗi kênh vật lý được gán cho một số
kênh logic. Các kênh được chia thành 2 loại:
- Kênh dùng để tải thông tin của thuê bao như thoại, số liệu…được gọi
là kênh traffic TCH ( traffic chanel) có 2 loại tốc độ truyền trên TCH là
tốc độ đầy đủ (full rate) TCH/F là loại tốc độ đang được sử dụng hiện nay
và tốc độ bằng một nửa (hafl rate) TCH/H sẽ được sử dụng trong tương
lai.
- Kênh điều khiển CCH ( control chanel) được sử dụng để truyền
thông tin báo hiệu các thông tin quản lý giao diện Um.
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-13-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
2.2. Băng tần sử dụng trong hệ thống GSM: :

Hình 2.1- Băng tần cơ bản và mở rộng của GSM
Mạng GSM/PLMN được dành 124 kênh sóng mang, sóng này ở dải tần:

- Đường lên ( MS - BTS ) : 890 - 915 MHz .
- Đường xuống ( BTS - MS ) : 935 - 960 MHz .
Băng tần đường lên 890,2 – 914,8 MHz và đường xuống 935,2 –
959,8 MHz. Mỗi tần số sóng mang cách nhau 200 KHz, trên mỗi sóng
mang thực hiện ghép kênh theo thời gian, thực hiện ghép khung TDMA
ta có số kênh bằng: 124 x 8 (TS) = 992 kênh.
2.3. Mã hóa
2.3.1. Mã hóa tiếng
Ở một hệ thống di động FDMA khoảng cách giữa các kênh là 25KHz
(NMT, TACS) và ở GSM khoảng cách này bằng 200KHz. So sánh
TDMA 200KHz và FDMA 25KHz ta có hiệu qủa sử dụng tần số như
nhau. Khi sử dụng phương pháp điều chế pha tối thiểu Gauss (GMSK) độ
rộng băng thông bị chiếm sẽ rất lớn. Để đảm bảo băng tần cho phép ta
giảm tối thiểu tốc độ bit cho từng kênh bằng cách mã hóa tiếng
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-14-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
(Vocodes) và mã hóa theo dạng sóng.
Mã hóa theo kiểu phát âm Vocodes giúp ta nhận biết được tiếng nói
nhưng rất “tổng hợp” và ta khó nhận ra ai phát âm.
Sử dụng mã hóa sóng (mã hóa PCM đồng đều) thông tin trực tiếp
chính thức dạng sóng được phát đi với tốc độ đòi hỏi cao và cho ta một
chất lượng cũng rất cao. Tốc độ bit ở bộ mã hóa dạng sóng thay đổi gần
từ 16kb/s đến 64kb/s đối với bộ mã hóa PCM đồng đều.
Ngoài ra ta còn có các bộ mã hóa cho phép được mô tả như một sự pha
trộn giữa Vocodes và mã hóa dạng sóng. Các bộ mã hóa lai ghép lấp kín
chỗ trống giữa các bộ mã hóa Vecodes và dạng sóng với tốc độ bit từ
5kb/s, chất lượng theo tốc độ bit. GSM sử dụng bộ mã hóa ghép lai gọi là
mã hóa tiền định tuyến tính – Tiền định thời gian dài – kích thích xung
đều: Bộ LPC – LPT – RPE.

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 bít lỗi BER. Để đạt được điều này người ta bổ sung các
bit dư vào luồng thông tin. Tồn tại hai dạng mã kênh khác nhau : mã
tuyến tính và mã xoắn.
• Mã tuyến tính
Bổ sung thêm lượng thông tin thích hợp để có thể tách và sửa lỗi
Thông tin Bổ sung Gửi đi
0 000 0000
1 111 1111
Khối mã 0000 sẽ đúng với 0 và 1111 sẽ đúng với 1. Tỷ lệ là 1:4
Bảo vệ sẽ xảy ra như sau:
Thu được : 0000 0010 0110 0111 1110
Quyết định : 0 0 x 1 1
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-15-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Riêng cụm 0110 không xác định được cụ thể , trạm 0111 và 1110 được
phát hiện là lỗi và có thể sửa.
* Mã xoắn
Hình 2.2. Sơ đồ khối bộ mã hóa xoắn
Bộ mã hóa được tạo ra các bit mà không chỉ phụ thuộc vào các bit của
khối bản tin hiện thời được dịch vào bộ mã hóa, nó còn phụ thuộc vào các
bit của các khối trước.
2. 4.Giải mã tín hiệu thu trong GSM
Tín hiệu RF thu từ kết cuối vô tuyến BTS được đưa đến ngõ vào RCU
( RCU là bộ thu phát vô tuyến và là thành phần chính trong hệ thống con
RF của phân hệ trạm gốc BTS).Tín hiệu thu ở ngõ vào được chuyển đổi
đến một trung tần thứ nhất. Tín hiệu cơ bản được tạo ra để lấy mẫu và lọc
dạng sóng dễ dàng hơn.Tín hiệu IF thứ nhất được phân thành hai tín hiệu,

một tín hiệu được đưa đên board chỉ thị cường độ tín hiệu thu, tín hiệu
còn lại được đưa đến board IF chính .
Board chỉ thị cường độ tín hiệu thu chuyển đổi tín hiệu IF thứ nhất thành
một tín hiệu chỉ thị cường độ thu. Các tín hiệu ngõ ra IF được lọc và phân
tích để cung cấp điện áp DC ở ngõ ra. Điện áp này tỉ lệ với công suất với
tín hiệu RF thu được.
Dải điều chế tín hiệu được đưa đến bộ lọc và khuyếch đại đến một công
suất được yêu cầu cho bộ chuyển đổi A/D.
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-16-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Quá trình giải mã được thực hiện hoàn toàn ngược lại của quá trình mã
hóa.
2.5. Truyền dẫn thông tin trong mạng GSM
2.5.1. Truyền dẫn tín hiệu số và tín hiệu tương tự
Trong trường hợp truyền tiếng nói là dạng sóng liên tục khác với
truyền số liệu ta phải thực hiện lấy mẫu tín hiệu tương tự, lượng tử và mã
hóa tín hiệu ở dạng số “1” và “0”. Các mẫu tương tự được trình bầy bằng
một tập hợp hữu hạn các mức được xác định bởi số các bit ta cần sử dụng
để trình bày một mẫu.
Ở hệ thống viễn thông số chọn số mức rời rạc hóa = 256 mức (8 bit)
với mỗi mẫu ta trình bày giá trị tương tự bằng một giá trị đã được lượng
tử hóa ở 8 bit. Với tốc độ lấy mẫu là 8KHz ta có tốc độ bit : 8000 mẫu/s .
8bit = 64kb/s. Quá trình này được gọi là điều chế xung mã PCM gồm 3
bước:
Hình 2.3. Quá trình điều chế xung mã PCM
Ta đặt nhiều kênh trên cùng một đường truyền PCM (ghép kênh) để
tránh lãng phí. Nếu ghép 32 kênh trên một đường truyền PCM thì tốc độ
bit của nó là: 32 x 64kb/s = 2,048Mb/s. Thiết bị ghép kênh điều khiển
việc gán các khe thời gian 0, 1 gửi đi ở khe 1, Trong 32 kênh truyền thì

kênh 0 dùng cho đồng bộ, kênh 16 dùng cho báo hiệu còn 30 kênh còn lại
dùng cho tiếng thoại. Phần trình bày trên là ví dụ về đa thâm nhập phân
chia theo thời gian TDMA.
Một phương pháp khác với TDMA là FDMA (đa thâm nhập phân chia
theo tần số) được dùng ở quảng bá vô tuyến, mỗi kênh được dành cho
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-17-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
một băng tần riêng. Kỹ thuật này được sử dụng ở hệ thống di động tổ ong
tương tự, mỗi cuộc gọi một ô sử dụng một băng tần (hai băng khi truyền
song công). Sau đây là so sánh giữa TDMA và FDMA:
Hình 2.4. So sánh giữa TDMA và FDMA
2.5.2.Đồng bộ thời gian:
Khi sử dụng TDMA ở vô tuyến, mỗi trạm di động sử dụng khe thời
gian Ts của mình nhưng khi khoảng cách giữa MS và BS tăng lên gây trễ
thời gian truyền tín hiệu và trễ này lớn quá trình thông tin phát đi từ MS ở
khe Tsn sẽ trùng với tín hiệu thu được của BS tại khe Ts n+1 của MS
khác. Để kiểm tra thời gian đến và các lệnh được gửi đến MS ta có quá
trình định trước thời gian mỗi khi MS di chuyển ra xa.
2.6.Dải điều chế GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying)
Dải điều chế được sử dụng trên kênh vô tuyến trong mạng GSM là khoá
dịch pha cực tiểu GMSK. Đây là phương pháp băng hẹp dựa trên kỹ thuật
điều chế dịch pha với tiêu chuẩn băng thông được sử dụng là BT =0,3 (B
là độ rộng băng tần, T khoảng thời gian kéo dài của bit). GMSK là loại
điều chế FM số đặc biệt. Nền tang của GMSK chính là MSK. Mức logic
1 là nguyên nhân của sự dịch pha sóng mang tăng 90o, còn mức logic 0
sẻ là nguyên nhân của sự pha giảm 90. Hay nói cách khác bit 1 và 0 được
biểu diễn bằng dịch tần sóng mang RF một lượng 67,708kHz. Sự dịch
pha là do chuyển dịch tức thòi của tần số sóng mang giữa 2 giá trị khác
nhau, f1và f2, do đó MSK là một trường hợp đặc biệt của FSK. Tần số f1

và f2 được cho bởi:
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-18-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Trong đó Rb là tốc độ ký hiệu điều chế ~ 271kbps, fc là tần số sóng
mang. (tôc độ kênh) chính bằng 4 lần sự dịch tần của sóng mang. Để thu
được phổ tần số của tín hiệu điều chế luồng bít đưa lên điều chế được đưa
qua bộ lọc Gauss. Vì thế gọi là điều chế GMSK.
Các bit dữ liệu thứ i di, được mã hoá vi phân bỡi sự biễu diễn cộng modul
2 của bit hiện tại và bit trước đó:
Trong đó là mã hoá vi phân của bit thứ i, di có thể mang giá trị 0 hoặc
1. Dữ liệu điều chế tại đầu vào αi tới bộ điều chế GMSK, được cho bởi:
Dữ liệu điều chế αi sau đó được cho qua bộ lọc liner (tuyến) với đáp ứng
xung h(t) cho bởi:
T là chu kỳ bit và B là băng thông của bộ lọc 3dB. BT trong GSM là 0,3
ý là mỗi bit được trải dài 3 bit điều chế. Kết quả là ISI phải được tách ra
tại nơi nhận khi sử dụng môt bộ cân bằng (ví dụ bộ cân bằng Viterbi).
Đáp ứng xung h(t) và đáp ứng tần số H(f) của bộ lọc được thể hiện ở hình
1.15a.
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-19-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Hình 2.5.a: Đáp ứng xung h(t) và đáp ứng tần số H(z) của bộ lọc Gauss
được sử dụng trong GMSK
Đáp ứng xung của bộ lọc g(t) (hình 2.5b), tín hiệu ở đầu ra của bộ lọc khi
một xung có độ rộng T được đưa vào:
Đáp ứng xung g(t) thể hiện trong hình 1.15b ta nhận thấy nó kéo dài xấp
xĩ 3 chu kỳ bit T và biên độ của g(t) là 1
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-20-

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Hình 2.5b: Đáp ứng xung của bộ lọc GMSK
Hình 2.5c: Đầu ra của bộ lọc băng cơ sở
Tín hiệu tại đầu ra của bộ lọc là tổng của đáp ứng xung cho mỗi bit dữ
liệu vào. Hình 1.15c là dãy dữ liệu 0010. Tín hiệu này được sử dụng để
điều chế tần số của sóng mang. Pha của tín hiệu được điều chế φ(t) có thể
đã được xác định bởi sự tích hợp các tín hiệu tại đầu ra của bộ lọc:
Trong đó m=1/2 chỉ số điều chế. Sự thay đổi của pha giới hạn là π/2
(radians). Tín hiệu sóng mang được điều chế RF có thể được biểu diễn:
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-21-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Trong đó Ec là năng lượng trên bit điều chế. f0 là tần số sóng mang và φ0
là bù pha ngẫu nhiên được duy trì liên tục trong khoảng thời gian của 1
cụm đơn TDMA.
2.7. Chuyển giao
Chuyển giao là quá trình xảy ra khi lưu lượng của MS được chuyển từ
một kênh TCH này sang một kênh TCH khác trong quá trình gọi . Có 2
loại chuyển giao:
- Chuyển giao bên trong ô (Intracell hand over).
- Chuyển giao giữa các ô (Intracell hand over).
* Chuyển giao giữa các ô thuộc cùng một BSC
Quá trình chuyển giao được mô tả ở hình dưới
Hình 2.6 : Chuyển giao cuộc gọi bên trong BSC
Trong quá trình gọi MS luôn luôn đo cường độ trường, chất lượng của
các kênh TCH và cường độ của các ô lân cận . MS đánh giá trị trung bình
của kết quả đo. Hai lần trong 1 giây nó gửi báo cáo kết quả đo (1) đến
BTS cùng với kết quả đo của các ô lân cận tốt nhất, BTS bổ sung kết quả
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-22-

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
đo được ở chính kênh TCH và gửi báo cáo về BSC (2). Ở BSC chức năng
định vị được tích cực quyết định để xem có cần chuyển giao cuộc gọi đến
các ô khác do chất lượng xấu hoặc nhiễu hơn các ô đang phục vụ hay
không.
Trường hợp cần chuyển giao BSC sẽ lệnh chọn BTS ở ô mới được cho
tích cực một kênh TCH(3) và lệnh cho BTS này gửi bản tin đến MS
thông báo về tần số và khe thời gian cần chuyển đến (4).
MS điều chỉnh đến tần số mới và gửi bản tin thâm nhập chuyển giao HO
ở khe thời gian tương ứng (5). MS không sử dụng bất kỳ sự định thời nào
vì vậy cụm HO chỉ chứa 8 bit thông tin
MS không nhận thông tin về công suất sử dụng (6) . BSC sẽ nhận thông
tin từ BTS là chuyển giao thành công sau khi MS gửi bản tin nhắn hoàn
thành chuyển giao (7) . Đường tiếng trong chuyển mạch nhóm thay đổi và
BTS cũng được ra lệnh tháo gỡ TCH cũ cùng với kênh liên kết (8).
Ở chuyển giao bên trong BSC này chính BSC xử lý mọi việc không có
sự can thiệp của MSC, MSC chỉ được thông báo về việc thực hiện chuyển
giao.
* Chuyển giao giữa các ô thuộc 2 BSC khác nhau

Hình 2.7. chuyển giao cuộc gọi giữa các BSC
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-23-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
BSC cũ dựa trên các báo cáo về kết quả do quyết định chuyển giao
đến ô mới trực thuộc một BSC khác. BSC cũ (đang phục vụ) gửi bản tin
“yêu cầu chuyển giao” cùng với nhận dạng ô mới (1) đến MSC .
MSC biết BTS điều khiển ô này nó gửi yêu cầu chuyển giao đến BTS (2)
BSC lệnh cho BTS mới kích hoạt một kênh TCH nếu còn kênh rỗi (3)
Khi BTS đã kích hoạt kênh TCH nó gửi thông tin về khe thời gian và tần

số đến MSC (4).
-MSC chuyển thông này tin đến BSC cũ (5)
-MS được ra lệnh chuyển đến TCH mới (6)
-MS gửi đi cụm thâm nhập HO ở TCH mới (7)
- Ngay sau khi phát hiện cụm HO, BTS gửi thông tin vật lý chứa đựng
trước thời gian và công suất ra đến MS (8)
-BSC mới nhận được thông tin rằng BTS đã nhận được cụm HO (9), nó
thông báo điều này qua MSC (10) đến BTS cũ (11)
-MSC chuyển thông tin cũ nói trên đến BSC cũ (11)
-BTS cũ giải phóng TCH và SACCH cũ (12)
-MS nhận thông tin về ô mới ở SACCH liên kết với TCH mới.Nếu ô này
thuộc LAI mới MS phải cập nhật vị trí bình thường sau khi cuộc gọi được
giải phóng.
2.8.Cấu trúc các kênh trong GSM
2.8.1. Kênh vật lý:
Kênh vật lý là một khe thời gian ở một tần số vô tuyến dành để
truyền tải thông tin ở đường vô tuyến của GSM. Mỗi một kênh tần số vô
tuyến được tổ chức thành các khung TDMA dài 4,615 ms gồm có 8 khe
thời gian (một khe dài 577 µs). Tại BTS, các khung TDMA ở các kênh
tần số ở cả đường lên và đường xuống đều được đồng bộ, mỗi MS được
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-24-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
cấp một khe thời gian có cùng số thứ tự ở hướng lên hay hướng xuống để
truyền bán song công.
Về mặt thời gian, các kênh vật lý ở một kênh tần số được tổ chức theo
cấu trúc khung, đa khung, siêu đa khung, siêu siêu khung như hình vẽ:
1 s i ª u s i ª u k h u n g = 2 0 4 8 s i ª u k h u n g = 2 7 1 5 6 4 8 k h u n g T D M A
( 3 h 2 8 ’ 5 3 ” 7 6 0 m s )
0 1 2

5 0
4 9
T C H B C C H0 2 5
0 1 4 9 5 0T C H0 1 2 4 2 5T C H
0 1 2 3 4 5 6
7
2 0 4 5
2 0 4 6 2 0 4 70
1 2
n
1 s i ª u k h u n g = 1 3 2 6 k h u n g ( 6 , 1 2 s ) 1 s i ª u k h u n g = 1 3 2 6 k h u n g ( 6 , 1 2 s )
1 ® a k h u n g = 2 6 k h u n g ( 1 2 0 m s ) 1 ® a k h u n g = 5 1 k h u n g ( 2 3 5 m s )
1 k h u n g T D M A = 8 T S
B u r s t = 1 5 6 , 2 5 b i t p e r i o d s = 0 , 5 7 7 m s

Hình 2.8- Tổ chức khung, đa khung
2.8.2. Kênh logic:
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-25-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Các kênh logic mang các thông tin điều khiển, báo hiệu giữa BTS
và MS. Các kênh logic này được đặt vào các kênh vật lý nói trên. Có thể
chia các kênh logic này gồm hai loại kênh: Các kênh lưu lượng (TCH) và
các kênh báo hiệu điều khiển.
* Kênh lưu lượng (TCH - Traffic Channel):
Các kênh lưu lượng này gồm hai loại được định nghĩa như sau:
- Bm hay TCH toàn tốc (TCH/F - Traffic Channel at Fullrate): Kênh
này mang thông tin tiếng hoặc số liệu ở tốc độ khoảng 22,8 Kbps.
- Lm hay TCH bán tốc (TCH/H - Traffic Channel at Halfrate): Kênh
này mang thông tin tiếng hoặc số liệu ở tốc độ khoảng 11,4 Kbps.

* Kênh báo hiệu điều khiển :
Các kênh báo hiệu điều khiển được chia làm ba loại: Kênh điều
khiển quảng bá, kênh điều khiển chung, kênh dành riêng.
- Kênh điều khiển quảng bá (BCCH - Broadcast Common Control
Channel): Kênh phát quảng bá các thông tin chung về ô. Các bản tin này
gọi là thông tin hệ thống, BCCH chỉ sử dụng cho đường xuống.
- Các kênh điều khiển chung (CCCH - Common Control Channel)
gồm:
Kênh tìm gọi (PCH - Paging Channel) sử dụng cho đường xuống để
tìm gọi máy di động.
Kênh thâm nhập ngẫu nhiên (RACH - Random Access Channel) được
MS dùng để yêu cầu cung cấp một kênh dành riêng SDCCH.
Kênh cho phép thâm nhập (AGCH - Access Grant Channel) chỉ được
sử dụng ở đường xuống để chỉ định một kênh SDCCH cho MS.
- Các kênh điều khiển dành riêng (DCCH-Dedicated Control Channel)
gồm:
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-26-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình (SDCCH - Stand Alone
DCCH) chỉ được sử dụng dành riêng cho báo hiệu với một MS.
Kênh điều khiển liên kết chậm (SACCH - Slow Associcated Control
Channel) liên kết với một TCH hay một SDCCH.
Kênh điều khiển liên kết nhanh (FACCH - Fast Associcated Control
Channel) liên kết với một TCH. FACCH làm việc ở chế độ lấy lén bằng
cách thay đổi lưu lượng tiếng hay số liệu bằng báo hiệu.
Kênh quảng bá (CBCH - Cellular Broadcast Channel): Chỉ được dùng
đường xuống để phát quảng bá các bản tin ngắn (SMSCB) cho các tế bào
CBCH sử dụng cùng kênh vật lý như kênh SDCCH.
2.8.3. Sắp xếp các kênh logic ở các kênh vật lý:

Xét một BTS với n sóng mang (truyền song công, mỗi sóng mang
Co, ,Cn) có 8 khe thời gian Ts. Với Co đường xuống, TSo được dùng
chỉ định sắp xếp các kênh điều khiển.
BCCH CCCH đường xuống
Ghép các BCH và CCCH ở TS0:
- TsO ở sóng mang Co, đường lên xuống chứa các kênh FCCH, SCH
và BCCH, nó được dùng để thâm nhập BCCH, FCCH, SCH, FCH,
AGCH đường xuống riêng RACH ở đường lên.

Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-27-
0 1 2 7 0 1 2 7 0 1 2
F S B C F S C C F S C C F S C
C
Các
khung
TDMA