giải pháp nâng cấp mạng thông tin di động gsm từ 2g lên 2,5g theo hướng gprs

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
CHƯƠNG 1 :
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
o0o
1.1. Vài nét về lòch sử phát triển của GSM :
Những hạn chế của các hệ thống thông tin di dộng tương tự (như dung lượng
thấp,thiết bò của các nhà khai thác khác nhau không tương thích với nhau …)đã đặt ra
cho các quốc gia ở châu u một yêu cầu cần phải có một hệ thống mới,cải tiến và
theo một tiêu chuẩn chung cho các quốc gia .Chính vì vậy vào năm 1982, hội nghò
các cơ quan quản lý Viễn thông và Bưu chính châu u CEPT (Conférence
Européene des Postes et Télécommunication) đã thành lập tổ chức GSM (Group
Special Mobile) với chức năng nghiên cứu và xây dựng một hệ thống di động tế bào
hoạt động ở dãi tần 900MHz
Trải qua 6 năm nghiên cứu với hàng loạt các cuộc hội thảo,thảo luận, đến năm
1988,tổ chức GSM đã đưa ra một tiêu chuẩn hoàng chỉnh cho hệ thống của mình.So
với các hệ thống thông tin di đông thế hệ trước,hệ thống mới này có dung lượng cao
hơn ,có khả năng cung cấp dòch vụ một cách da dạng và chất lượng hơn ,đặt biệt là
khả năng hỗ trợ vấn đề roaming của thuê bao
Quá trình triển khai hệ thống GSM được chia làm hai giai đoạn :
-Giai đoạn 1: triển khai các dòch vụ thoại thông thường (như chuyển cuộc gọi
,ngăn cấm cuộc gọi …)
-Giai đoạn 2: thực hiện các dòch vụ số liệu còn lại như fax ,các dòch vụ cộng
thêm (supplementary services)…đồng thời khắc phục những hạn chế và cải tiến chất
lượng các dòch vụ đã triển khai ở giai đoạn 1.
Sau khi thực hiện giai đoạn 1 vào năm 1990 ,do yêu cầu của Vương quốc Anh
,GSM được mở rộng thêm một dải tần khác là 1800MHz với mục đích nâng cao dung
lượng cho các vùng đô thò có dân cư đông đúc .Hệ thống mới này được biết đến với
tên gọi DCS 1800 (Digital Cellular System ) và cùng với GSM 900 được gọi chung
bằng một thuật ngữ là GSM
Đến năm 1991 ,sau khi trở thành một uỷ ban của Viện Tiêu chuẩn Viễn
thông châu u ETSI (European Telecommunication Standards Institude),tổ chức

GSM đổi tên thành SMG ( Special Mobile Group).Lúc này thuật ngữ GSM vẫn được
dùng để gọi tên cho hệ thống nhưng với một ý nghóa khác ,đó là hệ thống thông tin di
động toàn cầu -The Global System for Mobile Communication.
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
Ngày nay, GSM đã dần dần trở thành chuẩn di động hàng đầu trên thế giới, có
số lượng thuê bao và vùng phủ sóng lớn nhất với khoảng 284 nhà khai thác trên 120
quốc gia đang sử dụng.
1.2 Cấu trúc hệ thống

SS: Hệ thống con chuyển mạch VLR: Bộ ghi đònh vò tạm trú
AUC: Trung tâm nhận thực HLR:Bộ ghi đònh vò thường trú
EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bò BSS: Hệ thống con trạm gốc
MSC:Trung tâm chuyển mạch các BTS: Bộ thu phát gốc
nghiệp vụ di động BSC: Bộ điều khiển trạm gốc
OMC: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng MS: Máy di động
ISDN: Mạng số liên kết đa dòch vụ PSTN: Mạng điện thoại công
cộng
PSPDN: Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói
CSPDN: Mạng số liệu công cộng chuyển mạch theo mạch
PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng
Hình 1.1 Mô hình tổng quát của GSM
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
4
SS
AUC
AUC
HLR
MSC

EIRVLR
ISDN
PSPDN
CSPDN
PSTN
PLMN
BSS
BSC
BTS
MS
OMC
: truyền báo hiệu

: truyền lưu lượng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
Hệ thống thông tin di động GSM được chia thành các hệ thống con sau:
+Hệ thống con chuyển mạch SS (Switching Subsystem)
+Hệ thống con trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)
+Hệ thống con khai thác và bảo dưỡng OMC(Operation and Maintenance
Center)
+Trạm di động MS (Mobile Station).
Cấu trúc hệ thống được thể hiện ở hình 1.1.
1.2.1 -Hệ thống con chuyển mạch SS (Switching Subsystem)
Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng
GSM với nhau và với mạng khác.
1.2.1.1 -Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động MSC:
Ở SS chức năng chuyển mạch được thực hiện ở MSC, nó tiến hành điều phối
việc thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụng mạng GSM. Một MSC phục vụ một
số bộ điều khiển trạm gốc (BSC). Một mặt MSC giao tiếp với hệ thống con trạm gốc
BSS mặt khác MSC giao tiếp với mạng bên ngoài thông qua MSC cổng (GMSC).

MSC điều khiển cuộc gọi giữa những thuê bao di động trong GSM, điều khiển cuộc
gọi từ hoặc đến các mạng khác. Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải
thích ứng đặc điểm truyền dẫn của GSM với các mạng này. Các thích ứng này gọi là
các chức năng tương tác IWF (Interworking Function) bao gồm một thiết bò để thích
ứng giao thức và truyền dẫn. IWF cho phép kết nối với các mạng: mạng số liệu công
cộng chuyển mạch gói (PSPDN), mạng số liệu chuyển mạch số theo mạch (CSPDN),
mạng chuyển mạch điện thoại công cộng (PSTN), mạng số liên kết đa dòch vụ
(ISDN), mạng di động mặt đất (PLMN).
Khi thực hiện một cuộc gọi đến kết cuối ở MS, người khởi đầu cuộc gọi hầu như
không biết MS được gọi ở đâu vì thế ta cần có một số các cơ sở dữ liệu ở mạng để
theo dõi MS, đó là VLR và HLR.
1.2.1.2 -Bộ ghi đònh vò thường trú (HLR) và trung tâm nhận thực AUC
Khi một người nào đó mua một đăng ký từ một hãng khai thác GSM, người này
sẽ được đăng ký ở HLR của hãng. Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dòch
vụ viễn thông được lưu giữ ở HLR không phụ thuộc vào vò trí hiện thời của các thuê
bao. HLR còn chứa thông tin về vò trí MSC mà thuê bao đang ở. Ngoài ra nó còn
chứa các thông số nhận thực. Trung tâm nhận thực AUC được nối đến HLR, chức
năng của AUC là cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khoá mật mã để
sử dụng cho bảo mật.
1.2.1.3 -Bộ ghi đònh vò tạm trú (VLR)
VLR là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM. VLR chứa thông tin về tất cả các
MS hiện ở vùng phục vụ của MSC. Mỗi MSC có một VLR. Ngay khi MS lưu động
vào một vùng MSC mới, VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số liệu về MS này từ
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
HLR. Đồng thời HLR sẽ được thông báo rằng MS đang ở vùng MSC đó. Nếu sau đó
MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có các thông tin cần thiết để thiết lập cuộc
gọi mà không cần hỏi HLR. Có thể xem VLR như một HLR phân bố. VLR chứa
thông tin chính xác hơn về vò trí MS ở vùng MSC đó.

Nếu một thuê bao ở mạng cố đònh PSTN muốn thực hiện cuộc gọi đến thuê bao di
động ở mạng GSM. Tổng đài ở PSTN sẽ nối cuộc gọi này đến MSC cổng (GMSC).
GMSC có thể là một tổng đài bất kỳ ở mạng GSM (có thể một trong số các MSC).
GMSC phải tìm ra vò trí hiện tại của MS được gọi. Điều này có thể thực hiện bằng
cách hỏi HLR nơi MS đăng ký. HLR sẽ trả lời đòa chỉ của vùng MSC hiện thời. Bây
giờ GMSC đònh tuyến cuộc gọi đến MSC cần thiết. Khi cuộc gọi đạt tới MSC này,
VLR sẽ biết chi tiết hơn về vò trí của MS.
1.2.1.4-Thanh ghi nhận dạng thiết bò (EIR)
EIR là cơ sở dữ liệu chứa số liệu phần cứng của thiết bò di động. EIR được nối với
MSC qua đường báo hiệu. Nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bò. Bằng
cách này có thể cấm một MS có dạng không được chấp nhận để chống tình trạng MS
bò mất cắp. đây việc nhận thực đăng ký thuê bao được thực hiện bằng các thông số
từ AUC.
1.2.2 Hệ thống con trạm gốc (BSS):
Hệ thống con trạm gốc BSS giao tiếp với MS thông qua giao diện vô tuyến, vì thế
nó bao gồm các thiết bò phát và thu đường vô tuyến và quản lý các chức năng này.
Đồng thời BSS thực hiện giao tiếp với hệ thống SS. Tức là BSS thực hiện đấu nối các
MS với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những người sử dụng máy di động với những
người sử dụng viễn thông khác. BSS cần phải được điều khiển do vậy nó được đấu
nối với OMC. BSS bao gồm các trạm vô tuyến BTS và một bộ điều khiển trạm gốc
BSC.
1.2.2.1 - Trạm vô tuyến gốc (BTS)
Như ta đã biết, GSM là hệ thống thông tin di động tổ ong số. Hệ thống được
thực hiện như là một mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo toàn
bộ vùng phủ và vùng phục vụ. Mỗi ô được phủ sóng bởi trạm BTS, nó làm việc ở
một số kênh vô tuyến nào đó. Các kênh này khác với các kênh được sử dụng ở các ô
lân cận để tránh nhiễu giao thoa.
Một BTS bao gồm các thiết bò phát thu, anten và xử lý tín hiệu đặt thù cho giao
diện vô tuyến. Một bộ phận quan trọng của BTS là khối chuyển đổi mã và thích ứng
tốc độ TRAU. TRAU là thiết bò mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù

riêng cho GSM được tiến hành. đây nó cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong
trường hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS nhưng cũng có thể đặt
cách xa BTS và thậm chí đặt giữa BSC và MSC.
1.2.2.2 -Bộ điều khiển trạm gốc (BSC):
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
Một bộ điều khiển trạm gốc (BSC) quản lý một số BTS (trung bình tới vài chục
BTS phụ thuộc vào lưu lượng của các BTS này). BSC thực hiện các lệnh điều khiển
BTS và MS như các lệnh ấn đònh, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao.
Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể.
1.2.3 -Trạm di động (MS)
Trạm di động là thiết bò mà thuê bao sử dụng để thực hiện một cuộc gọi thông
qua mạng GSM. MS có thể là thiết bò đặt trong ô tô, thiết bò xách tay hoặc thiết bò
cầm tay. Loại thiết bò nhỏ cầm tay là phổ biến nhất. MS chứa các chứa năng vô
tuyến và xử lý cho giao diện vô tuyến, đồng thời MS còn phải cung cấp các giao diện
với người sử dụng như micrô, loa, bàn phím và màn hình, giao diện với một số thiết
bò khác như máy tính, máy fax,…
MS gồm 2 thành phần là : thiết bò di động ME (Mobile Equipment) và SIM-card
(Subcriber Identity Module).
1.2.3.1. ME :
Một ME được chia thành 3 khối chức năng :
- Thiết bò đầu cuối (TE - Terminal Equipment) : cung cấp cho thuê bao 1
dòch vụ cụ thể (Ví dụ: máy fax, máy tính). TE không thực hiện bất cứ chức năngnào
của hệ thống GSM.
-Kết cuối trạm di động MT (Mobile Termination) : thực hiện các chức năng
liên quan đến truyền dẫn ở giao diện vô tuyến
-Thiết bò thích ứng TA (Terminal Adaptor) : là thiết bò được sử dụng để tạo ra
sự tương hợp giữa thiết bò đầu cuối TE và kết cuối di động MT.
Mỗi ME được gán cho 1 số IMEI (International Mobile Equipment Identity).

Số IMEI là số nhận dạng thiết bò di động quốc tế do nhà sản xuất cung cấp cho mỗi
thiết bò di động để giúp cho các nhà khai thác mạng có thể tìm thấy các thiết bò đã bò
đánh cắp, số IMEI gồm 15 chữ số, được chia thành các phần sau :
- TAC (Type Approval Code) : gồm 6 chữ số, quy đònh chủng loại của
thiết bò theo tiêu chuẩn của GSM.
- FAC (Final Assembly Code) : gồm 2 chữ số, cho biết thiết bò được lắp ráp hay
sản xuất ở đâu.
- SNR (Serial Number) : gồm 6 chữ số, là số hiệu của thiết bò.
- SR (Spare) : có một chữ số, phần này để trống dành cho dự phòng.
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
1.2.3.2. SIM-CARD :
SIM-card là một module tháo rút được để cắm vào ME khi thuê bao muốn sử
dụng MS và rút ra khi không sử dụng MS nữa hoặc lắp đặt ở MS khi bắt đầu đăng
ký thuê bao. Khi không có SIM-card thì MS chỉ đơn thuần là một thiết bò đầu cuối
ME. SIM-card được cấp cho thuê bao để xác đònh ME thuộc sở hữu của một cá
nhân nào đó.
SIM phải có một bộ nhớ không mất thông tin để lưu trữ các thông tin của thuê
bao, gồm :
-IMSI (International Mobile Subscriber Identity) : là chỉ số được dùng để phân
biệt các thuê bao khác nhau trong mạng GSM. IMSI là thông tin nhận dạng duy
nhất cho 1 thuê bao và nó có độ dài cực đại là 15 chữ số :
IMSI = MCC + MNC + MSIN
+ MCC (Mobile Country Code) : có 3 chữ số, xác đònh quốc gia mà thuê
bao đăng ký.
+ MNC (Mobile Network Code) : có 1-2 chữ số, xác đònh mạng di động
mà thuê bao đăng ký.
+ MSIN (Mobile Subcriber Identification Number) : cực đại có 11 chữ số,
mỗi giá trò MSIN sẽ xác đònh một thuê bao trong mạng di động.

Từ số IMSI có thể xác đònh được mạng thừng trú (home network) của thuê bao
-Thuật toán nhận thực thuê bao Ki
-Thuật toán bảo mật A8
Ngoài các thông tin bắt buộc phải có trên, trong mỗi SIM-card còn có các thông
tin khác như các mẫu tin nhắn, danh sách các số điện thoại viết tắt (gồm các ký tự
hay ký hiệu đại diện cho một số điện thoại nào đó, những số điện thoại mà thuê bao
vừa mới gọi hay lưu trữ các thông tin tính cước Một SIM-card có thể được sử dụng
cho nhiều loại ME khác nhau, do đó rất thuận tiện cho người sử dụng. Như vậy, có
thể nói SIM-card chính là nền tảng của hệ thống liên lạc cá nhân.
1.2.2 Trung tâm khai thác và bảo dưỡng OMC
Chức năng khai thác cho phép nhà cung cấp giám sát toàn bộ chất lượng của dòch
vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kòp thời xử lý các sự cố. Nó cũng bao gồm
việc thay đổi cấu hình để giảm những vấn đề xuất hiện ở thời điểm hiện thời, để
chuẩn bò tăng dung lượng trong tương lai, để tăng vùng phủ sóng. Việc thay đổi mạng
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
có thể thực hiện “mềm” qua báo hiệu (chẳng hạn thay đổi thông số chuyển giao để
thay đổi biên giới tương đối giữa hai ô) hoặc thực hiện “cứng” thì cần sự tác động
bên ngoài thực tế như bổ sung thêm dung lượng truyền dẫn hay lắp đặt một trạm mới.
Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, đònh vò, sửa chữa các sự cố và hỏng hóc. Việc
bảo dưỡng có thể được thực hiện tự động hoặc hoạt động tại hiện trường nhằm thay
thế các thiết bò có sự cố.
Hệ thống khai thác bảo dưỡng được nối đến các phần tử của mạng như MSC,
BSC, HLR,… loại trừ BTS vì thâm nhập đến BTS được thực hiện qua BSC. Mặc khác
hệ thống khai thác và bảo dưỡng lại được nối đến một máy tính chủ đóng vai trò giao
tiếp người máy.
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN

CHƯƠNG 2 :
GIAO DIỆN VÔ TUYẾN VA ØTRUYỀN DẪN
o0o

2.1. Nguyên lý lập mô hình truyền dẫn:
Mạng GSM đảm bảo chức năng truyền dẫn đa dòch vụ, nó có thể truyền thông
tin thoại, thông tin phi thoại như: văn bản, hình ảnh, fax, các file máy tính, bản tin và
các bản tin báo hiệu bên trong mạng. Để lập mô hình truyền dẫn người ta dùng cấu
trúc phân lớp: trục thẳng đứng thể hiện các lớp khác nhau của mô hình. Lớp thấp
nhất thể hiện các thông tin thô, lớp cao nhất tương ứng với các thông tin đã đïc tinh
chế cho người sử dụng. Trục ngang tương ứng với đường truyền dẫn, các thiết bò khác
nhau có thể sử dụng đường truyền dẫn này, các thiết bò này không nhất thiết phải đầy
đủ thông tin mà nó phải truyền, nhờ vậy mà ta có thể đơn giản hoá các tiêu chuẩn ở
các giao diện bằng cách chỉ xét các thuộc tính liên quan đến việc truyền tải thông tin.
Mô hình truyền dẫn như sau:
đây trục đứng chia làm hai vùng:
- Vùng trên là vùng ngoài cùng từ đầu cuối này đến đầu cuối kia, liên
quan đến thông tin được người sử dụng cuối cùng xử lý. vùng náy mỗi
loại thông tin đảm bảo sự trình bày của mình.
- Vùng dưới là vùng truyền dẫn bên trong mạng liên quan đến phương
thức mà thông tin truyền dẫn bên trong mạng GSM.
2.2. Truyền dẫn thông tin ở mạng GSM:
Trong phần này ta xét việc truyền dẫn thông tin thoại cũng như phi thoại giữa
người sử dụng mạng GSM với nhau, hay với người sử dụng mạng di động khác, hay
với người sử dụng các mạng khác như: PSTN, ISDN, PSPDN, CSPDN.
2.2.1. Truyền dẫn thoại:
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
10
Mức cao
Mức thấp

Hình 2.1. Cấu trúc phân lớp
Nút cuối Các nút trung gian Đường truyềnNút cuối
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
Mô hình truyền dẫn thoại giữa thuê bao di động GSM với thuê bao của mạng
khác ví dụ như mạng PSTN có thể mô tả như sau:
Quá trình truyền dẫn như sau: tín hiệu phát ra từ miệng của thuê bao GSM ở
dạng tín hiệu nguyên thủy được biến đổi vào tín hiệu số tốc độ 13kb/s và sau một
quá trình biến đổi số khác thì nó được điều chế với sóng mang tạo ra tín hiệu vô
tuyến phát vào không trung đến ăngten thu của BTS, ở đây tín hiệu được biến đổi lại
tín hiệu số ban đầu, đưa qua bộ chuyển đổi mã tiếng để tạo ra tín hiệu số có tốc độ
64kb/s để phù hợp với các tổng đài số của mạng PSTN, được chuyển mạch, biến đổi
lại tín hiệu âm thanh ban đầu đến tay người nghe.
Biên giới giữa mạng GSM với các mạng bên ngoài được xác đònh bởi hai điểm
chuẩn:
- Giữa miệng của thuê bao di động và micro.
- Giữa tổng đài MSC với tổng đài hay mạng truyền dẫn của các mạng
bên ngoài.
Việc đấu nối giữa mạng GSM với các mạng bên ngoài này có thể xuất hiện trễ
trên đường truyền gây ra hiện tượng hồi âm, do đó cần có các bộ triệt hồi âm.
2.2.2. Truyền dẫn phi thoại:
Các dòch vụ truyền dẫn phi thoại hay các dòch vụ truyền số liệu bao gồm việc trao
đổi thông tin như: văn bản, các bản vẽ, các file máy tính, các hình ảnh động, các bản
tin báo hiệu… Các thông tin này được sử lý ở các thiết bò đầu cuối. Các thiết bò đầu
cuối này có thể là máy Fax, máy tính cá nhân, Videotex… chúng thực hiện các chức
năng sau:
- Mã hoá nguồn: biến đổi các văn bản, âm thanh, hình ảnh… thành các tín
hiệu nhò phân và ngược lại.
- Thể hiện thông tin cho người sử dụng: bằng cách hiển thò, tạo âm thanh
hay in ấn…
Biên giới giữa GSM trong trường hợp này có thể là các mạng như: PSTN, ISDN,

PSPDN, CSPDN. Việc kết nối mạng GSM với các mạng này cần có hai chức năng
sau:
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
11
Bộ chuyển đổi
mã tiếng
Tổng đài
BTS

thuê bao cố đònh
Hình 2.2. Mô hình truyền dẫn giữa thuê bao GSM và thuê bao
PSTN
MS
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
- Chức năng tương tác mạng IWF (Network Iterworking Funtion): để kết
nối mạng GSM với mạng khác.
- Chức năng thích ứng đầu cuối TAF (Terminal Apdatation Funtion): để
thích ứng các thiết bò đầu cuối với phần truyền dẫn vô tuyến chung.
Các chức năng này thể hiện như hình 2.3 sau:
2.3. Truyền dẫn bên trong mạng GSM:
Phần 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 mạng bên ngoài. Như vậy truyền dẫn
bên trong mạng GSM được giới hạn bởi IWF và TAF.
2.3.1. Cấu trúc truyền dẫn:
Xét phía biên giới GSM: IWF là tập hợp các chức năng cần thiết để thực hiện
các thích ứng giữa GSM và các mạng bên ngoài.chức năng IWF rất hạn chế với các
đấu nối tiếng giữa mạng GSM với mạng PSTN hoặc với các đấu nối số liệu cơ bản
với mạng ISDN. Tuy nhiên chức năng này rất phát triển đối với Fax. IWF là một
chức năng nằm giữa MSC và mạng bên ngoài, nó có thể là một bộ phận nằm trong
MSC hoặc nằm riêng.

Xét phía trạm di động:có nhiều cấu hình khác nhau của trạm di động:
Trạm di động kiểu 0 (MT0): là cấu hình đơn giản nhất, ở đây tất cả các chức
năng chung, thiết bò đầu cuối, các chức năng thích ứng đầu cuối được kết hợp chung
vào một thiết bò. Cấu hình này chủ yếu sử dụng cho tiếng.
Trạm di động kiểu 1 (MT1): sử dụng ở giao diện ISDN ‘S’ để đấu nối trực tiếp
với đầu cuối ISDN có sử dụng bộ thích ứng đầu cuối.
Trạm di động kiểu 2 (MT2): chức năng thích ứng đầu cuối TAF và các giao
diện với thiết bò đầu cuối và Modem được kết hợp với các chức năng chung trong
một thiết bò di động ME.
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
12
Computer

Thông tin đầu cuối-đầu cuối
GSM
TAF
MS MSC
IWF
Hình 2.3. Mặt phẳng chức năng truyền số liệu
Mạng
khác
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
2.3.2.Truyền dẫn tiếng:
Việc truyền dẫn tiếng bên trong GSM có thể chia thành các đoạn sau:
- Trạm di động.
- Từ trạm di động MS đến trạm gốc BTS.
- Từ trạm gốc BTS đến bộ chuyển đổi mã tiếng TRAU.
- Từ TRAU đến MSC hay IWF.
a) Mã hoá tiếng ở trạm di động MS:
Mã hoá tiếng trong hệ thống GSM ở trạm MS có thể thực hiện ở tốc độ 13kb/s

(toàn tốc) hay 6.5kb/s (bán tốc).
Quá trình mã hoá tiếng như sau: tín hiệu từ MS được đưa qua bộ lọc thông thấp
LPF, qua bộ chuyển đổi tương tự sang số A/D để tạo mã PCM đồng đều với tần số
lấy mẫu là 8 kHz và với 13bit cho một mẫu. đầu ra bộ A/D ta được các khối 20 ms,
mã hoá 260 bit, do đó tốc độ luồng ra là 13kb/s. Nếu tín hiệu vào mạng GSM lấy từ
mạng PSTN thì trước hết tín hiệu 8 bit PCM theo luật A được biến đổi thành 13 bit
PCM đồng đều rồi đưa qua bộ mã hoá để tạo ra tốc độ tín hiệu là 13kb/s.
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
13
Computer

Bộ thích ứng
đầu cuối
Computer

MT0
MT1
MT2
Giao diện đầu
cuối và modem
Giao diện
ISDN ‘S’
Thiết bò đầu cuối
Thiết bò đầu cuối
Hình 2.4. Các cấu hình trạm di động
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
phía thu thực hiện quá trình giải mã tiếng là quá trình ngược với quá trình mã
hoá ở phía phát:
Quá trình giải mã như sau: tín hiệu 13kb/s đưa qua bộ giải mã: qua bộ chuyển đổi
số sang tương tự D/A, qua bộ lọc thông thấp LPF đến micro của MS. Nếu tín hiệu

đến mạng PSTN thì luồng tín hiệu 13kb/s sau khi được giải mã thành tín hiệu PCM
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
14
LPF A/D
Bộ mã hoá
1
BTS
a)
8 bit luật A vào 13
bit đồng đều
Bộ mã hoá
2
MS
b)
1: Ống nghe 2: Mã PCM 8 bit/luật A, 8000 mẫu/bit
a) Từ MS b) Từ mạng PSTN
Hình 2.5. Quá trình mã hoá tiếng
Bộ giải mã
D/A LPF 1
a)
Bộ giải mã
13 bit đồng bộ
đều vào 8 bit luật
A
2
b)
MS
BTS
1: Ống nghe 2: Mã PCM 8 bit/luật A, 8000 mẫu/bit
a) Đến MS b) Đến mạng PSTN

Hình 2.6. Quá trình giải mã hoá tiếng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
13 bit đồng đều được đưa qua bộ biến đổi để tạo ra tín hiệu mã PCM 8 bit/luật A có
8000 mẫu/bit, đến mạng PSTN.
b) Truyền tín hiệu từ trạm di động MS đến trạm gốc BTS:
Tín hiệu sau khi mã hoá được đưa đến bộ mã hoá kênh để tạo ra các khối
456bit/20ms, có tốc độ là 22,8kb/s, sau đó được ghép xen, mật mã hoá, tạo thành các
cụm để có thể đặt vào khe thời gian dành cho kênh và sau cùng được điều chế ở tần
số 900MHz phát vào không trung đến ăngten thu của BTS. Phía thu sẽ thực hiện quá
trình ngược lại để nhận lại được tín hiệu tiếng đã mã hoá để đưa vào bộ giải mã.
c) Truyền trên đoạn từ BTS đến TRAU:
Như ta đã biết, khối TRAU có thể đặt ở các vò trí khác nhau như hình 2.7 sau.
Số lượng bit của
khung ở đường lên
Số lượng bit của
khung ở đường xuống
Đồng bộ khung 35 35
Phân biệt giữa tiếng, số liệu,
toàn tốc, bán tốc
5 5
Đồng bộ thời gian 6 6
Chỉ thò khung xấu 1
Chế độ DTX 1(ở pha 1 không có)
Các thông tin khác 3(SID+TAF) 1(SP)
Khối tếng 260 260
Dự trữ 5(6 ở pha 1) 9
Bảng 2.1. Ý nghóa các bit của mỗi khung 20 ms ở luồng 16kb/s
đây ta xét khối TRAU đặt ở xa, đặt ở BSC, khi này tín hiệu số sẽ được bổ
sung thêm các tín hiệu báo hiệu để truyền các thông tin điều khiển TRAU, từ bộ điều
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG

15
BTS
BSC MSC/VLR
BSC
BTS
BTS MSC/VLRBSC
MSC/VLR
TRAU
TRAU
TRAU
Hình 2.7. Các vò trí của TRAU
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
khiển chuyển đổi mã từ xa RTH ở BTS đến TRAU ở BSC. đây sẽ có 60 bit bổ sung
vào 260 bit tiếng trong khung 20ms tạo ra luồng số cho mỗi kênh có tốc độ là 16kb/s .
60 bit bổ sung này có 4 bit trống để phân cách giữa các khung 20 ms. Như vậy trong
320 bit/20ms chỉ có 316 bit mang thông tin. Số lượng và ý nghóa các bit cho ở bảng
2.1
d) Truyền dẫn từ TRAU đến MSC/IWF:
Trên đoạn này sử dụng các đường truyền dẫn 64kb/s theo luật A ở khuyến nghò
G711.
2.3.3. Truyền dẫn số liệu:
Việc truyền dẫn số liệu bên trong mạng GSM có thể coi mạng này như là một
thiết bò đầu cuối số liệu DTE phân bố, còn mạng bên ngoài như các mạch đầu cuối
số liệu DCE. Các giao diện DTE/DCE được thực hiện ở các TAF, IWF, TRAU. Để
truyền số liệu bên trong mạng GSM người ta sử dụng tiêu chuẩn V.11 thực hiện các
chức năng sau:
- Truyền tải các thông tin bổ sung.
- Truyền tải số liệu dò bộ ở các đường truyền đồng bộ.
- Truyền tải số liệu đồng bộ ở đường truyền đồng bộ sử dụng các
đồng hồ độc lập với nhau.

2.4. Nguyên lý đa truy nhập:
Trong thông tin di động ,nguồn tài nguyên thông tin là có hạn do đó người sử
dụng phải chia sẽ với nhau .Kỹ thuật này gọi là đa truy nhập.Tùy theo cách thức sử
dụng nguồn tài nguyên mà có các phương pháp đa truy nhập khác nhau . Trong thông
tin di động tồn tại ba phương thức đa truy nhập như sau:
2.4.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA:
Nguyên lý của FDMA là mỗi trạm di động MS được dành riêng một kênh với
một cặp tần số để thâm nhập đến trạm gốc BTS. Mỗi trạm di động MS sẽ phát một
sóng mang có tần số khác với tần số sóng mang của các MS khác. Các sóng mang
này được phân cách với nhau bằng một băng tần bảo vệ thích hợp, sao cho chúng
không chồng lấn lên nhau. Phương pháp này có ưu điểm là không cần thiết điều
khiển đònh thời đồng bộ, thủ tục truy nhập đơn giản. Tuy nhiên nó có nhược điểm là
kém linh hoạt trong việc thiết lập tuyến, hiệu quả thấp khi số MS tăng, tức là hạn
chế dung lượng.
2.4.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA:
Nguyên lý của TDMA là các trạm di động MS dùng chung một kênh tần số
nhưng chỉ thâm nhập đến trạm BTS ở những khoảng thời gian khác nhau. Phương
thức này thường đònh ra các khung thời gian gọi là khung TDMA, khung TDMA lại
được chia thành các khe thời gian TS, mỗi khe thời gian tương ứng với một trạm MS.
Giữa hai khe thời gian cạnh nhau có một khoảng thời gian bảo vệ để sao cho các
trạm MS phát sóng mang không chồng lấn nhau gây ra nhiễu. Phương thức này có ưu
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
điểm là dung lượng lớn, linh hoạt trong việc thiết lập tuyến. Tuy nhiên nó cũng có
nhược điểm là yêu cầu đồng bộ cụm rất phức tạp, công suất phát của MS yêu cầu
cao.
2.4.3. Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA:
Nguyên lý CDMA là các trạm di động MS đều dùng chung một băng tần nhưng
sử dụng các mã khác nhau để thâm nhập trạm gốc BTS. Các trạm MS có thể thâm

nhập đến trạm gốc BTS ở cùng một thời gian và cùng tần số. Phía phát thực hiện quá
trình trải phổ với mã ngẫu nhiên, còn phía thu thực hiện quá trình thu phổ cũng với
mã ngẫu nhiên giống mã ngẫu nhiên phía phát, điều này cho phép chỉ thu được các
tín hiệu mong muốn ngay cả khi có các sóng mang trải phổ với mã ngẫu nhiên khác
đến cùng một thời gian. Phương thức này có ưu điểm là khả năng chống nhiễu cao,
giảm giao thoa, bảo mật cao. Nhược điểm là hiệu quả sử dụng băng tần kém, độ rộng
băng tần truyền dẫn yêu cầu lớn, yêu cầu đồng bộ rất phức tạp.
+ Trong hệ thống GSM sử dụng phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số
FDMA và đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA kết hợp với nhảy tần chậm.
2.5. Các kênh tần số sử dụng ở GSM:
Các kênh tần số sử dụng ở GSM nằm trong dải tần quy đònh 900 MHz được xác
đònh theo công thức sau:
F
L
= 890,2 + 0.2*(n-1) (MHz)
F
U
=F
L
(n) +45 (MHz)
1 [ n [ 124
Trong đó : F
L
:tần số ở nửa băng thấp
F
U
: tần số ở nửa băng cao
0.2 MHz : khoảng tần số bảo vệ giữa hai kênh lân cận.
45 MHz: khoảng cách giữa băng tần phát và thu.
n :số kênh tần số vô tuyến.

đây các kênh tần số vô tuyến n có thể lên đến 124 kênh. Để các kênh lân cận
không gây nhiễu cho nhau mỗi BTS phủ sóng một cell của mạng phải sử dụng các
tần số cách xa nhau và các cell sử dụng các tần số giống nhau hoặc gần nhau cũng
phải xa nhau.
2.6. Sự kết hợp giữa TDMA và FDMA ở mạng GSM:
Truyền dẫn vô tuyến ở GSM được chia thành các cụm, mỗi cụm chứa hàng trăm
bit đã được điều chế. Mỗi cụm được phát trong một khe thời gian có độ lâu 0.577 ms.
một kênh tần số có độ rộng 200kHz. Sơ đồ mô tả sự kết hợp giữa FDMA và
TDMA như hình 2.8
Mỗi kênh tần số cho phép tổ chức các khung thâm nhập theo thời gian, mỗi khung
bao gồm 8 khe thời gian từ TS0- TS
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
Tần số
FDMA
200kHz 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2
Cụm khe thời gian(0.577ms) Thời gian TDMA
Hình 2.8. Đa thâm nhập kết hợp giữa FDMA và TDMA.
2.7. Các kênh vật lý:
Các kênh vật lý là một khe thới gian ở một tần số vô tuyến dành để truyền tải
thông tin ở đường vô tuyến của mạng GSM. Hệ thống GSM sử dụng băng tần sau:
890-915 MHz cho đường lên (MS phát)
935-960 MHz cho đường xuống (BTS phát).
Dải thông của một kênh vật lý là 200 kHz và dải tần bảo vệ ở biên hay khoảng
cách giữa các sóng mang cũng rộng 200 kHz. Do đó hệ thống GSM 900 có 124 kênh
tần số vô tuyến bắt đầu từ tần số 890.2 MHz.
Trong tương lai hệ thống GSM 900 sẽ mở rộng lên hệ thống DCS1800 thì băng
tần sẽ là 1710-1785 MHz cho đường lên và 1805-1880 MHz cho đường xuống, hệ
thống DCS1800 có 374 kênh tần số vô tuyến bắt đầu từ 1710,2 MHz.

Mỗi một kênh tần số vô tuyến được tổ chức thành các khung TDMA có 8 khe
thời gian. Mỗi khe thời gian có độ lâu 15/26 = 0.577ms, mỗi khung TDMA có độ lâu
8*0.577 = 4.62 ms. Khung đường lên được làm trễ 3 khe thời gian so với khung đường
xuống, lý do làm trễ này là để cho MS có thể sử dụng một khe thời gian cho cả
đường lên lẫn đường xuống.
Về mặt thời gian các kênh vật lý ở một kênh tần số được tổ chức theo cấu trúc
khung, đa khung, siêu khung, siêu siêu khung. Một siêu siêu khung có độ lâu 3 giờ 28
phút 53 giây 760 miligiây, có 2715648 khung TDMA được đánh số khung từ 0-
2715647 và được chia thành 2048 siêu khung, mỗi siêu khung có độ lâu 6,21 giây và
được chia thành các đa khung. Có hai loại đa khung:
- Đa khung 26 khung (tức là có 51 siêu khung trên một siêu siêu khung): có độ
lâu 120 ms, chứa 26 khung. Các đa khung này sử dụng cho các kênh logic TCH,
SACCH, FACCH.Trong 26 khung này có 24 khung sử dụng cho việc truyền lưu
lượng, 2 khung cho kênh điều điều khiển liên kết SACCH, FACCH.
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
1 siêu siêu khung =2048 khung=2715648 khung TDMA (3giờ 28phút53giây76ms)
1siêu khung=1326khung TDMA (6,12giây)
1 khungTDMA=8 khe thời gian (120/26=4,615ms)
0 1 2 3 4 5 6 7
Hình 2.9. Cấu trúc đa khung
- Đa khung 51 khung (tức là có 26 siêu khung trên một siêu siêu khung): có độ lâu
235.4ms, chứa 51 khung. Các đa khung này sử dụng cho các kênh logic BCCH,
CCCH, SACCH. Các đa khung này gọi là đa khung điều khiển, ở đường lên mang
thông tin thiết lập cuộc gọi, ở đường xuống mang thông tin quảng bá để ấn đònh tần
số, đồng bộ truyền dẫn.
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
19
1 đa khung (51 khung)=51 khumgTDMA (235.4ms)1 đa khung (26 khung)=26 khung TDMA (120 ms)

0 1 49 50
0 1 2 3 4 2045 2046 2047
0 1 2 3 48 49 50
0 1 24 25
0 1 24 25
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
Một khe thời gian tương ứng với độ lâu của 156,25 bit để chứa tin tức và được gọi
là cụm (burst). Có 4 loại cụm sau:
0 1 2 3 4 5 6 7
T
B
3
57 bit
được mật mã hóa
F
1
Chuỗi hướng dẫn
26 bit
F
1
57 bit
được mật mã
hoá
TB
3
GP
8,25
Cụm bình thường (NB) (cờ F chỉ tương ứng với TCH)
T
B3

142 bit cố đònh TB
3
GP
8,25
Cụm hiệu chỉnh tần số (FB)
T
B
3
39 bit
được mật mã
Chuỗi đồng bộ
64 bit
39 bit
được mật mã
TB
3
GP
8,25
Cụm đồng bộ (SB)
T
B
3
Chuỗi đồng bộ
41 bit
Các bit được mật
mã
36
TB
3
GP

69,25
Cụm thâm nhập (AB)
T
B
3
Các bit hỗn hợp
58
Chuỗi hướng dẫn
26 bit
Các bit hỗn hợp
58
TB
3
GP
8,25
Cụm giả (DB)
Ký hiệu:
TB: bit đuôi, F: cờ lấy cắp, GP: đoạn bảo vệ
Hình 2.10. Cấu trúc cụm
- Cụm bình thường NB: được sử dụng để mang các thông tin cho kênh lưu lượng và
kênh kiểm tra. Đối với kênh lưu lượng TCH cụm này có 114 bit được mật mã hoá, 3
bit đuôi (000) ở đầu và cuối, 2 cờ lấy cắp( chỉ có ở kênh TCH), 26 bit hướng dẫn và
8,25 bit bảo bảo vệ. NB được sử dụng cho kênh TCH và các kênh điều khiển trừ
RACH, SCH, FCCH.
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
20
1 khe thời gian =156,25 bit (15/26=0,577ms)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
-Cụm hiệu chỉnh tần số FB: cụm này được sử dụng để đồng bộ tần số cho trạm di
động MS, nó chứa 142 bit cố đònh bằng 0 để tạo ra dòch tần 67.7 kHz trên tần số danh

đònh, 3 bit đuôi (000) đầu và cuối và 8.25 bit bảo vệ. FB sử dụng cho kênh FCCH.
-Cụm đồng bộ SB: được sử dụng để đồng bộ thời gian cho trạm di động MS. Chứa
78 bit được mật mã hoá để mang thông tin , 64 bit đồng bộ, 3 bit đuôi (000) đầu và
cuối, 8.25 bit bảo vệ. SB sử dụng cho SCH
-Cụm thâm nhập AB: cụm này sử dụng để thâm nhập ngẫu nhiên và thâm nhập
chuyển giao. AB chứa 36 bit thông tin, 41 bit đồng bộ, 3 bit đuôi (000) đầu và cuối,
68.25 bit bảo vệ, ở đây số bit bảo vệ nhiều là vì khi MS thâm nhập lần đầu hay sau
chuyển giao nó không biết đònh trước thời gian, khoảng này có thể dùng cho khoảng
cách 35 km. AB sử dụng cho các kênh RACH, TCH.
- Cụm giả DB: được phát đi từ BTS trong một số trường hợp đặt biệt cụm này
không mang thông tin nó có cấu trúc giống NB nhưng không có hai cờ lấy cắp, và các
bit mật mã hoá ở NB được thay bằng các bit hỗn hợp.
2.8 Các kênh logic:
Các kênh logic được đặc trưng bởi các thông tin giữa MS và BTS. Các kênh này
được đặt vào các kênh vật lý nói trên. Các kênh vật lý có thể chia thành hai loại:
kênh lưu lượng và kênh báo hiệu điều khiển.
+ Kênh lưu lượng gồm hai loại được đònh nghóa như sau:
- Kênh lưu lượng toàn tốc TCH/F hay Bm: kênh này mang thông tin tiếng
hoặc số liệu ở tốc độ 22.8kb/s.
- Kênh lưu lượng bán tốc TCH/H hay Lm: kênh này mang thông tin tiếng
hoặc số liệu ở tốc độ 11.4kb/s.
+ Các kênh báo hiệu và điều khiển chia làm ba loại: các kênh điều khiển quảng
bá, các kênh điều khiển chung và các kênh điều khiển dành riêng.
- Các kênh điều khiển quảng bá:
• Các kênh hiệu chỉnh tần số FCCH: kênh này mang thông tin hiệu
chỉnh tần số cho các trạm MS. FCCH chỉ được sử dụng cho đường
xuống.
• Kênh đồng bộ SCH: mang thông tin để đồng bộ khung cho trạm di
động MS và mang mã nhận dạng trạm gốc BTS. SCH sử dụng cho
đường xuống.

• Kênh điều khiển quảng bá BCCH: phát quảng bá các thông tin chung
về cell, các bản tin này gọi là thông tin hệ thống. BCCH chỉ sử dụng
cho đường xuống. Nó được đặt ở TS0 trong đa khung 51 khung, để
mang thông tin nhận dạng trạm gốc và ấn đònh tần số.
- Các kênh điều khiển chung:
• Kênh tìm gọi PCH: kênh này được sử dụng cho đường xuống để tìm
trạm di động MS trong quá trình thiết lập cuộc gọi.
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
• Kênh thâm nhập ngẫu nhiên RACH: kênh này được sử dụng cho
đường lên để yêu cầu dành riêng một kênh SDCCH.
• Kênh cho phép thâm nhập AGCH: kênh này sử dụng cho đường
xuống, để chỉ đònh một kênh SDCCH cho MS, đây là kênh đáp ứng
cho kênh RACH.
- Các kênh điều khiển dành riêng:
• Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình SDCCH: kênh này được
sử dụng dành riêng cho việc báo hiệu cho MS để phục vụ cho các thủ
tục cập nhật vò trí và trong quá trình thiết lập cuộc gọi trước khi ấn
đònh kênh lưu lượng TCH. SDCCH dùng cho cả đường xuống lẫn
đường lên.
• Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH: kênh này liên kết với một
TCH hay SDCCH. Đây là kênh số liệu liên tục, để mang các thông tin
liên tục như: các bản báo cáo đo lường, đònh trước thời gian, điều
khiển công suất. SACCH sử dụng cho cả đường xuống lẫn đường lên.
• Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH: kênh này liên kết với một
TCH. FACCH làm việc ở chế độ lấy cắp bằng cách thay đổi lưu lượng
tiếng hay số liệu bằng báo hiệu.
- Kênh quảng bá tế bào CBCH:
Kênh CBCH chỉ dùng ở đường xuống để phát quảng bá các bản tin ngắn

SMSCB cho các tế bào. CBCH sử dụng cho cùng kênh vật lý như kênh SDCCH.
2.9. Đo công suất và nhảy tần:
+ Đo công suất:
Trong quá trình tiến hành cuộc gọi MS luôn luôn đo và báo cường độ tín hiệu cho
BTS qua kênh SACCH của BTS đang dùng và các BTS lân cận. Việc đo cường độ tín
hiệu của các BTS lân cận được MS thực hiện khi nó không làm công việc trao đổi
thông tin tức là trong khoảng thời gian giữa phát và thu ở khe thời gian dành cho nó.
Còn cường độ tín hiệu của BTS đang liên lạc với MS thì được nó đo ở khe thời gian
dành cho nó.
Các khung TDMA
Đường xuống 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3
 
45MHz
 
 
Đường lên 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0
Các khung TDMA
Hình 2.11. Nguyên lý đo công suất của MS
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
MS được thông báo phải đo sóng mang BCCH của các BTS nào là do tín hiệu
của kênh SACCH qui đònh, để đảm bảo MS đo đúng BTS cần thiết thì MS phải dựa
vào mã nhận dạng trạm gốc BSIC, mã này được phát ở kênh đồng bộ SCH. đa
khung có 26 khung TDMA, MS cần đo cường độ tín hiệu tương ứng với 6 BSIC của
các BTS lân cận. Để cho MS đồng bộ với cell mà nó muốn nhận dạng thì MS phải đo
công suất trong khoảng thời gian ít nhất là 8 khe thời gian TS mới đảm bảo xác đònh
chắc chắn khe thời gian số 0 (TS0) mang BCCH của BTS của cell đó.
Trong khi đo MS thực hiện các quá trình sau:
: MS thu và đo cường độ tín hiệu của BTS đang phục vụ nó (ở TS2).

: MS phát thông tin của mình.
: MS thu và đo cường độ tín hiệu của một số cell lân cận.
: MS phát thông báo cho BTS về mức tín hiệu mạnh nhất.
+ Nhảy tần:
Khả năng nhảy tần được nhà khai thác sử dụng hoặc trên toàn bộ mạng hoặc trên
một phần mạng. Mục đích của nhảy tần là đảm bảo sự phân tập của đường truyền
dẫn và trung bình hoá tỉ số tín hiệu trên nhiễu (C/I), làm tăng hiệu quả mã hoá kênh
và ghép xen, đảm bảo tỉ số C/N lớn hơn mức ngưỡng cho phép. Nguyên lý nhảy tần
là ở một khe thời gian trạm di động MS phát ở một tần số, sau đó nó chuyển sang
phát ở tần số khác ở khe thời gian sau… Nhảy tần xảy ra ở các khe thời gian cho nên
nó có tốc độ là 217 lần trong một giây. Các tần số phát và thu là song công và cách
nhau 45MHz, tức là đường xuống và đường lên sử dụng cùng chuỗi nhảy tần. Chuỗi
nhảy tần trong một cell là trực giao nhau không gây ra va chạm thông tin. Chuỗi nhảy
tần được MS tính toán dựa trên các thông số nhận dạng từ BTS mỗi khi thay đổi kênh
khi ấn đònh lần đầu hoặc sau chuyển giao.
- n đònh cell CA: căn cứ danh sách các kênh vô tuyến rỗi trong cell.
- n đònh di động MA: căn cứ vào danh sách các kênh vô tuyến dành cho
nhảy tần, trường hợp không có nhảy tần danh sách này chỉ có một kênh, khi có nhảy
tần danh sách này tối đa là 64 kênh.
- Dòch chỉ số ấn đònh di động MAIO ( Mobile Allatation Index Offset ) căn
cứ vào 6 số liệu đặc trưng cho nhảy tần đối với MS.
Số chuỗi nhảy tần HSN (Hopping Sequence Number ):căn cứ vào chuẩn của lần
nhảy tần trong cell.
Để tính chuỗi nhảy tần MS phải chỉ số ấn đònh di động MAI đối với nhảy tần
tuần hoàn như sau:
HSN=0
MAI= (FN + MAIO) mod N
Trong đó : FN : Số khung .
N : Số tần số ở MA.
2.10. Mã hóa kênh :

SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
Mã hóa kênh để phát hiện và hiệu chỉnh lỗi nhằm giảm tỷ lệ lỗi BER ở luồng bit
thu được bằng cách bổ sung vào luồng bit thông tin các bit kiểm tra.Trong TTDĐ
GSM có thể sử dụng hai dạng mã kênh như sau: mã khối tuyến tính và mã xoắn.
+ Mã khối tuyến tính :
Khi dùng mã này thì luồng thông tin được chia thành các khối có độ dài bằng
nhau, các bít kiểm tra được bổ sung vào các khối theo một thuật toán nhất đònh tuỳ
thuộc vào loại mã được dùng. Các mã khối tuyến tính được xác đònh bởi ba thông số
sau : độ dài khối n, độ dài thông tin k, khoảng cách cực tiểu d. d được đánh giá bằng
số bit khác nhau giữa hai từ mã giống nhau nhất, d được gọi là Hamming nhỏ nhất
giữa hai từ mã.
Nếu gọi t là số bit lỗi thì mã có khả năng phát hiện lỗi khi : d=t+1 * Và để
sửa được các lỗi t đó thì điều kiện là : d>= 2*t +1 . Ví dụ như để phát hiện được 2 lỗi
(t=2) thì mã khối phải có d=2+1=3 và để sửa được hai lỗi đó thì d>=2*2+1=5.
- Có thể biểu diễn tổng quát các từ mã ở dạng phương trình như sau : H*T=0
Trong đó :
+ H là ma trận đường chéo chính để kiểm tra :
1 0 0 … 0
H =
0 1 0 … 0
: : : … :
0 0 0 … 1
+ T là ma trận cột cấp n :
A
1
A
2
:

T=
A
k
C
k+1
C
k+2
:
C
n
+ A
1
, A
2
… A
k
:các bít bản tin
+ C
k+1
, C
k+2
… C
n
:các bít kiễm tra
- Ở đầu thu để phát hiện lỗi ta có thể sử dụng công thức sau :
HR = H (T + E) = HT + HE = HE =S
Với : R = T+ E là từ mã thu được đối với E là tác động của nhiễu gây ra lỗi.
S được gọi là Syndrome :thông báo lỗi nối S khác không.
+ Mã vòng: là tập con của mã khối tuyến tính, mã này được tạo ra từ hai đa
thức tạo mã P(x) và đa thức bản tin G(x). Các từ mã được tạo ra bằng cách :

- Lấy tích G(x)*x
n-k
, bằng cách thêm n-k số 0 vào bên phải bảng tính.
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
- Lấy thương G(x)*X
n-k
/P(x) để lấy phần dư R(x).
- Từ mã cần tìm là: C(x) = R(x) + G(x)*x
n-k
Trong GSM mã vòng chủ yếu để phát hiện lỗi cho phần thông tin quan trọng nhất
của bản tin, có hai mã vòng sử dụng cho kênh báo hiệu là:
- Mã RIFE có đa thức tạo mã là P(x) = (x
23
+1)*(x
17
+x
3
+1) với 40 bit kiểm
tra.
- Mã chẵn lẻ:
• Đối với kênh RACH: P(x) = x
6
+x
5
+x
3
+x
2

+x+1, với 6 bit kiểm tra.
• Đối với kênh SCH: P(x) = x
10
+x
8
+x
6
+x
5
+x
2
+1, với 10 bit kiểm tra.
• Đối với kênh TCH: P(x) = x
3
+x+1, với 3 bit kiểm tra.
+ Mã xoắn:
Trong mã xoắn thì các khối mã n bit do bộ tạo mã tạo ra không chỉ phụ thuộc vào
k bit bản tin của khối này mà còn phụ thuộc vào các khối của bản tin trước nó, do sự
xoắn kết hợp các bit ở các khối với nhau. Mã xoắn được xác đònh bởi các thông số
sau:
• Tỉ lệ mã: r = k/n: số bit đầu vào bộ mã, n số bit đầu ra.
• Độ dài hữu hạn phụ thuộc vào số phần tử nhớ của thanh ghi dòch.
2.11. Ghép xen:
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4
1 2 x 4 1 2 x 4 1 2 x 4 1 2 x 4
Hình 2.12. Nguyên lý ghép xen
Trong thông tin di động môi trường truyền dẫn chủ yếu là môi trường fading, làm
cho các lỗi bit thường xảy ra với từng cụm dài. Trong khi đó mã hoá kênh đặc biệt là
mã xoắn chỉ có thể phát hiện và sửa các lỗi bit đơn lẻ, các cụm lỗi không quá dài. Do

đó để khắc phục các lỗi ở các cụm dài do fading gây ra người ta dùng phương thức
ghép xen. Nguyên lý của ghép xen là chia khối bản tin thành các cụm ngắn mà các
cụm này khi bò lỗi có thể khắc phục được. Sau đó hoán vò các cụm này với các cụm
còn lại của các khối bản tin khác. Như vậy khi xảy ra lỗi ở các cụm dài thì mỗi khối
bản tin chỉ mất một cụm ngắn, khi này mã hoá kênh có thể khắc phục được. Khi sắp
xếp lại các cụm của các khối tin giống với phía phát. Ví dụ ta có 4 khối bản tin, mỗi
khối chia làm 4 cụm ngắn, từ 1-4 , hoán vò các cụm với nhau. đầu thu giả sử có một
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
25
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
khối chứa các cụm số 3 bò lỗi, sau khi sắp xếp thứ tự các cụm lại thành các khối thì
mỗi khối chỉ mất một cụm 3, do đó bộ mã hoá kênh có thể khắc phục được.
Trong GSM nguyên lý ghép xen dùng cho tất cả các kênh và tuỳ theo loại kênh
mà việc ghép xen thực hiện với các cụm khác nhau và mức ghép khác nhau.
2.12. Mật mã hoá:
Trong thông tin vô tuyến do thông tin được phát quảng bá cho tất cả mọi người
do đó cần đảm bảo tính bảo mật của thông tin, chỉ có người thu tích cực mới nhận
được thông tin. Trong hệ thống GSM sử dụng ưu điểm của tín hiệu số là mật mã hoá
để đảm bảo tín bảo mật của tín hiệu tránh sự can thiệp của người khác. Phương pháp
mã hóa ở GSM không phụ thuộc vào dạng được phát. (Ở đây mật mã hóa chỉ mã hóa
áp dụng cho cụm bình thường)
Mật mã hóa được thực hiện bằng cách cộng loại trừ (XOR) 114 bit cụm bình
thường với chuỗi ngẫu nhiên. Để giải mật mã ta thực hiện cộng loại trừ (XOR) tín
hiệu thu với chuỗi ngẫu nhiên giống chuỗi ngẫu nhiên khi mật mã hóa. Chuỗi ngẫu
nhiên được tạo ra từ số khung và khóa mật mã K
c
theo thuật toán A5. Khóa K
c
giống
nhau giữa thu và phát, số khung thay đổi từ cụm này đến cụm khác, vậy mỗi cụm của

một thông tin trong một hướng sử dụng chuỗi mật mã khác nhau.
Thuật toán A5 đảm bảo việc kết hợp 22 bit số khung với 64 bit khóa K
c
để tạo ra
114 bit ngẫu nhiên, thuật toán này giống nhau cho toàn mạng để đảm bảo sự chuẩn
hóa của MS.
2.13 . Điều chế :
Như chúng ta đã biết, phương pháp đa truy cập mà GSM sử dụng là đa truy nhập
phân chia theo tần số FDMA. Trong GSM, hướng lên và hướng xuống sử dụng dải
tần số khác nhau. Mỗi dải tần số lại được chia ra làm nhiều kênh, mỗi kênh cho 1
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
26
A5 A5
Số khung
(22bit)
Số khung
(22bit)
K
C
K
C
114 bit S1 114 bit S1114 bit S2 114 bit S2
Giải mật mã
Mật mã
Mật mã Giải mật mã
Hình 2.13. Nguyên lý mật mã và giải mật mã
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.S VÕ TRƯỜNG SƠN
người sử dụng trong cell. Vì GSM sử dụng FDMA nên vấn đề nhiễu giữa các kênh kế
cận là vấn đề không nhỏ. Chính vì vậy cần phải chọn 1 phương pháp điều chế nào đó
nhằm làm giảm nhược điểm này. Trong hệ thống GSM, tất cả các loại tín hiệu đều

được điều chế bằng phương pháp GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying). Tốc độ
tín hiệu sau khi điều chế là 271 Kbps.
2.13.1. Điều chế MSK :
Điều chế MSK là một dạng của điều chế OQPSK (Offset Quadature Phase
Shift Keying). Bộ điều chế MKS được mô tả như hình sau :
X
Ts
t
π
cos
Ts
t
π
sin
X
X X
t
c
ω
cos
t
c
ω
sin
P
S
∑
+
+
( )

ts
D
( )
tx
c
( )
tx
s
1 1 1
0
t
( )
tx
I
Q
Hình 2.8 –Điều chế MSK.
Gọi x
c
(t) là chuỗi bit của nhánh I và x
s
(t) là chuỗi bit của nhánh Q. Ta có:
( ) ( )
∑
+∞
∞−
−= kTstgatx
kc
.
với
1±=

k
a
( ) ( )
∑∑
∞+
∞−
∞+
∞−












−−=+−= TsktgbTbkTstgbtx
kks
2
1

với
1±=
k
b
trong đó :

( )
tg
là một xung vuông có biên độ là 1 đơn vò và thời gian bit là
Tb
.
Tín hiệu sau khi ra khỏi bộ điều chế có dạng :
( ) ( ) ( )
t
Ts
t
tx
A
t
Ts
t
tx
A
ts
cscc
ω
π
ω
π
sinsin
2
coscos
2
+=
Sử dụng các phép biến đổi lượng giác, từ (2.18) ta được :
( ) ( ) ( )







+−=
θ
π
ω
Ts
t
txtxt
A
ts
scc
cos
2
với :

{
0
( )
1=tx
c
π
( )
1−=tx
c
=

θ
Điều chế MSK đòi hỏi tần số sóng mang thay đổi tức thì do đó sẽ làm cho phổ
của tín hiệu sau khi điều chế mở rộng ra. Vì vậy trước khi điều chế, tín hiệu được đưa
qua bộ lọc Gauss để nén phổ lại.
SVTH:HUỲNH NGỌC ĐỨC THẮNG
27