Đồ Án Tốt Nghiệp - Kỹ Thuật Truyền Dẫn Sóng Vô Tuyến BTS Đến MS - ĐiệnTử - Truyền Thông

GVHD :
LỚP : ĐH ĐTA
KHOA : ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG
SINH VIÊN :
1
1 . Giao diện vô tuyến ( Radio interface) :
Trog GSM , giao diện radio sử dụng tổng hợp cả hai
phương thức phân Access) và TDMA (Time Division Multiple
Access).
Trong GSM sử dụng băng tần tại 900 MHz (gọi là GSM
900) và 1800 MHz (gọi là GSM 1800). Ở đây ta chỉ đề cập đến
GSM 900. Mỗi kênh được đặc trưng bởi một tần số (sóng
mang) gọi là kênh tần số RFCH (Radio Frequency Chanel) cho
mỗi hướng thu phát, các tần số này cách nhau 200 Khz.
Trong GSM 900, tín hiệu từ MS đến trạm thu phát là 890-
915 Mhz là dãy tần uplink, còn dãy tần downlink từ trạm thu
phát đến MS là 935-960 Mhz. Cả hai đều có độ rộng băng là 25
Mhz, với 125 kênh truyền dẫn.
* Khung TDMA
Để tăng thêm hiệu suất sử dụng phổ tần số, trong GSM
dùng kỹ thuật TDMA để chia mỗi kênh tần số 200 kHz thành 8
khe thời gian, đánh số 0-7. Mỗi khe sẽ được cấp phát cho người
dùng. Tất cả các người dùng ở một tần số đều chung một khung
8 khe

Hình 1: khung TDMA
*
Nếu MS được cấp phát khe 1.thì nó chỉ phát trong khe này, và
tắt máy phát ở 7 khe còn lại trong 1 khung. Sự đóng ngắt đều
đặn theo chu kì khung của máy phát gọi là burst (cụm). một khe
thời gian (tương ứng một burst) dài 577µs , một khung TDMA

dài 8*577µs =4.615 ms.
*
Vậy MS phát một burst với chu kì khung 4.615 ms, tức là với
tần số phát là 1/4,615 = 216 Hz, sẽ gây nhiễu cho thiết bị, dụng
cụ điện tử ở tần số audio.Do đó để MS hoạt động tốt thì bản
than nó phải có khả năng chống nhiễu cao.
Sự phát xạ xung
Hình 2: mức công suất phát biến thiên theo thời gian
( nếu mức phát chuẩn 0 dB là 34 dB,
thì mức nghỉ là – 70 dB, sẽ ứng với – 36 dBm).
*
Vì MS chỉ phát trong một khe thời gian và chờ trong 7 khe thời
gian còn lại của một khung , nên yêu cầu đóng ngắt năng lượng
tần số vô tuyến rất chặn chẽ . Nếu MS không tuân thủ nghiêm
ngặt yêu cầu đó, thì nó sẽ gây nhiễu đối với các MS khác ( công
tác ở khe thời gian liền kề, ở tần số liền kề ). Thời gian đóng và
thời gian ngắt chỉ trong 28µs, nghĩa là mức công suất nhảy 70
dB trong 28 µs, mặt khác không cho phép mức ngắt lớn hơn –
36dBm. Sau khi kết thúc thời gian quá độ lên mức phát, MS có
542.8µs để truyền tin.
*
Sự sớm định thời và điều khiển công suất
*
Trong một cell, MS có cự ly đến BTS khác nhau. Nên thời gian
trễ và suy hao truyền sóng của MS sẽ khác nhau. Kỹ thuật
TDMA dựa vào sự định thời thích ứng đối với sự phát burst
mà tránh xung đột, tránh trùng lẫn nhau giữa các burst liền kề
khe thời gian.
Hình 3: sự sớm định thời và điều khiển công suất

*
BTS đo thời gian trễ truyền sóng của mọi MS và phát lệnh cho
từng MS phát càng sớm nếu cự ly của nó đến BTS càng xa sao
cho tín hiệu mà BTS thu nhận được từ các MS trong cell ở
đúng khe thời gian. Việc định thời thích ứng với trễ cự ly nói
trên được gọi là sớm định thời ( Timing advance ).
*
Đồng thời với điều khiển sự sớm định thời , BTS ra lệnh cho
MS phải phát công suất vô tuyến ở mức thích suy hao sao cho
mức tín hiệu đạt đến máy thu BTS từ các MS khác nhau trong
cell là sấp xỉ bằng nhau. Mức điều chỉnh mức phát là 2 dB
*
Ta biết rằng, MS đo chất lượng truyền dẫn và mức công suất
phát xuống. nếu BTS phát hiện thông tin hướng xuống giảm
chất lượng thì BTS điều chỉnh công suất phát một cách phù hợp
ở từng khe thời gian ( đặc tính này được tùy chọn ở BTS ).
*
2 khối thu phát vô tuyến :
*
Các băng tần vô tuyến BTS :
*
Các kênh vô tuyến BTS trong DRCU tranciever là song công ,
thu và phát ,và có những đặc tính sau:
*
Băng tần phát BTS trong khoảng 935 – 960 Mhz ( độ rộng băng
là 25 Mhz ).
*
Băng tần thu BTS trong khoảng 890 – 915 Mhz ( độ rộng băng
là 25 Mhz ).
*

Khoảng cách giữa tần số thu và tần số phát là 45 Mhz.
*
Độ rộng kênh là 200 khz.
*
Băng tần BTS được chia thành 124 kênh.
*
Băng tần trung tâm của mỗi kênh là phần chẵn của phần thập
phân của Mhz ( bắt đầu tại 935,2 Mhz và cuối cùng là 959,8
Mhz cho hướng phát ; và bắt đầu là 890,2 Mhz và cuối cùng là
914,8 Mhz cho hướng thu ).
*
Băng tần bảo vệ 100 khz giữa 935 Mhz và 935,1 Mhz và giữa
959,9 và 960,0 Mhz cho hướng phát , giữa 890,0 Mhz và giữa
941,9 Mhz và 915,0 Mhz cho hướng thu.
1. Mã hóa nén 104 Kbit/s  13Kbit/s
Tín hiệu tiếng ở MS được đưa qua bộ loc thông thấp (0 – 4 kHz),
được điều chế PCM 13 bit với tần số lấy mẫu 8 kHz được luồng dữ
liệu 104 kbit/s.
Vấn đề đặt ra là nếu truyền dữ liệu thoại ở tốc độ này thì không
hiệu quả. Do vậy người ta nhận thấy rằng chỉ cần truyền nội
dung dữ liệu thoại trong từng khối segment tương ứng 20ms cho
chất lượng dữ liệu tốt và chất lượng dữ liệu ngõ ra đảm bảo được
tính kinh tế là 260 bit data speech/20ms/segment. Vậy tốc độ dữ
liệu sau khi được mã hóa thoại là 260x50 = 13 kbit/s.
2. Mã hóa sữa lỗi 13 kbit/s  22,8 Kbit/s
50 Very important bits
Block Coder
53 bit
Convolution
Coder

132 Important bits
178bitst
78 Not so important bits
456
bits/
20ms
Dữ liệu sau khi được mã hóa thoại cho ra 260 bit/segment,
20ms trong đó có 50 bit được coi là rất quan trong quyết định
âm sắc của tín hiệu thoại, 132 bit quan trọng và còn lại là 78 bit
được cho là không quan trọng.
Vậy tốc độ dữ liệu thoại sau khi được mã hóa là 456x50=22,8 Kbit/s.
3. Mã hóa xen kẽ
Để giảm bớt hiện tượng lỗi burst người ta dùng phương pháp
mã hóa xen kẽ, với kỹ thuật này 456 bit dữ liệu được chia
thành 8 frames, mỗi frame có 57 bit và được mã hóa xen kênh
2 mức.
+ Mức 1: xen kẽ trong cùng một segment
1
9
17
25
_
_
_
_
2
10
_
_
_

_
_
_
3
11
_
_
_
_
_
_
4
12
_
_
_
_
_
_
5
13
_
_
_
_
_
_
6
14
_

_
_
_
_
_
7
15
_
_
_
_
_
_
8
16
_
_
_
_
_
_
8 frames
57 bits

+ Mức 2: xen kẽ khác segment
57 1 26 1 57
3 3
Tổng cộng có 3+57+1+26+1+57+3+8,25 = 156,25 bits
cho 1 burst/ 577us.
Nhận xét: trong một burst dữ liệu truyền thì chứa 2 frame

dữ liệu thoại và còn lại 6 bit dành cho thông tin hệ thống.
4. Điều chế số.
GSM dùng phương pháp điều chế số GMSK. GMSK là điều
chế số dịch tần với biên ký tối thiểu có pha và tốc độ biến đổi
không đột biến nhờ bộ lọc Gauss.
Trong 1 burst 0,577ms  156,25 bit, nên trong 1000ms 
270,833 Kbit/s, do đó tốc độ dữ liệu vô tuyến trước điều chế số
của GSM là 270,833 Kbit/s (tốc độ bit lẻ và bit chẵn là 135,4
Khz).
Điều chế số MSK tăng hiệu suất sử dụng phổ so với
QPSK, có bề rộng phổ chính = 3Tb/4 (Tb là thời gian 1 bit),
rộng gấp rưỡi phổ QPSK, nhưng suy giảm nhanh hơn ở
ngoài vùng phổ chính.

Quá trình việc kết nối thông tin từ một máy mobile ở
trạm BTS này tới một trạm BTS khác khi máy mobile
di chuyển.
Quá trình việc kết nối thông tin từ một máy mobile ở
trạm BTS này tới một trạm BTS khác khi máy mobile
di chuyển.
1
4
5
6
7
2
4
8
3
7

HOẠT ĐỘNG
(1). Hai lần trong 1 giây nó gửi báo cáo kết quả đo đến BTS cùng với kết quả đo của các ô lân cận
tốt nhất, trên kênh SACCH.
HOẠT ĐỘNG
(1). Hai lần trong 1 giây nó gửi báo cáo kết quả đo đến BTS cùng với kết quả đo của các ô lân cận
tốt nhất, trên kênh SACCH.
(2). BTS bổ sung thêm kết quả đo được ở chính kênh TCH Và gửi báo cáo về BSC.
HOẠT ĐỘNG
(1). Hai lần trong 1 giây nó gửi báo cáo kết quả đo đến BTS cùng với kết quả đo của các ô lân cận
tốt nhất, trên kênh SACCH.
(2). BTS bổ sung thêm kết quả đo được ở chính kênh TCH Và gửi báo cáo về BSC.
(3). BSC sẽ lệnh chọn BTS ở ô mới được cho tích cực một kênh TCH.
HOẠT ĐỘNG
(1). Hai lần trong 1 giây nó gửi báo cáo kết quả đo đến BTS cùng với kết quả đo của các ô lân cận
tốt nhất, trên kênh SACCH.
(2). BTS bổ sung thêm kết quả đo được ở chính kênh TCH Và gửi báo cáo về BSC.
(3). BSC sẽ lệnh chọn BTS ở ô mới được cho tích cực một kênh TCH.
(4). Lệnh cho BTS này gửi bản tin đến MS thông báo về tần số và khe thời gian tương ứng.
HOẠT ĐỘNG
(1). Hai lần trong 1 giây nó gửi báo cáo kết quả đo đến BTS cùng với kết quả đo của các ô lân cận
tốt nhất, trên kênh SACCH.
(2). BTS bổ sung thêm kết quả đo được ở chính kênh TCH Và gửi báo cáo về BSC.
(3). BSC sẽ lệnh chọn BTS ở ô mới được cho tích cực một kênh TCH.
(4). Lệnh cho BTS này gửi bản tin đến MS thông báo về tần số và khe thời gian tương ứng.
(5). MS điều chỉnh đến tần số mới và gửi bản tin thâm nhập chuyển giao ( HO) ở khe thời gian
tương ứng.
HOẠT ĐỘNG
(1). Hai lần trong 1 giây nó gửi báo cáo kết quả đo đến BTS cùng với kết quả đo của các ô lân cận
tốt nhất, trên kênh SACCH.
(2). BTS bổ sung thêm kết quả đo được ở chính kênh TCH Và gửi báo cáo về BSC.

(3). BSC sẽ lệnh chọn BTS ở ô mới được cho tích cực một kênh TCH.
(4). Lệnh cho BTS này gửi bản tin đến MS thông báo về tần số và khe thời gian tương ứng.
(5). MS điều chỉnh đến tần số mới và gửi bản tin thâm nhập chuyển giao ( HO) ở khe thời gian
tương ứng.
(6). MS cũng nhận thông tin về công suất cần sử dụng(6) ở kênh FACCH lấy cắp từ kênh tiếng .
HOẠT ĐỘNG
(1). Hai lần trong 1 giây nó gửi báo cáo kết quả đo đến BTS cùng với kết quả đo của các ô lân cận
tốt nhất, trên kênh SACCH.
(2). BTS bổ sung thêm kết quả đo được ở chính kênh TCH Và gửi báo cáo về BSC.
(3). BSC sẽ lệnh chọn BTS ở ô mới được cho tích cực một kênh TCH.
(4). Lệnh cho BTS này gửi bản tin đến MS thông báo về tần số và khe thời gian tương ứng.
(5). MS điều chỉnh đến tần số mới và gửi bản tin thâm nhập chuyển giao ( HO) ở khe thời gian
tương ứng.
(6). MS cũng nhận thông tin về công suất cần sử dụng(6) ở kênh FACCH lấy cắp từ kênh tiếng .
(7). BSC sẽ nhận được thông tin từ BTS là chuyển giao thành công sau khi MS gửi bản tin hoàn
thành chuyển giao