TÌM HIỂU VÀ LÀM QUEN MÁY ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG

LỜI NÓI ĐẦU
1
TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM
TRƯỜNG TRUNG HỌC BCVT & CNTT I
TÀI LIỆU GIẢNG DẠY
MÔN HỌC THÔNG TIN DI ĐỘNG
Dùng để giảng dạy trung cấp Điện tử viễn thông
Hà Nam 8-2007
Thông tin di động đã và đang phát triển rất nhanh chóng trên thế giới cũng như ở
nước ta bởi tính ưu việt hơn hẳn so với các hệ thống viễn thông cố định. Do yêu cầu
ngày càng cao về chất lượng dịch vụ, về các dịch vụ mới cũng như số lượng khách
hàng sử dụng thông tin di động tăng nhanh, công nghệ thông tin di động cũng phải
thay đổi nhanh chóng để đáp ứng được các đòi hỏi đó. Từ thông tin di động thế hệ
thứ nhất tiến đến thông tin di động thế hệ thứ hai chỉ trong vài năm đó là các hệ thống
thông tin di động băng hẹp. Ngày nay thông tin di động đang tiến tới thế hệ ba, thông
tin di động băng rộng và toàn cầu.
Môn học thông tin di động sẽ trình bày những kiến thức cơ bản về hai hệ thống
thông tin di động với hai công nghệ khác nhau đang được sử dụng rộng rãi ở nước ta
cũng như trên thế giới đó là hệ thống GSM và CDMA.
Bố cục của tài liệu gồm có 2 phần:
+ Phần lý thuyết gồm 2 chương:
Chương 1: Tổng quan về thông tin di động
Chương 2: Một số hệ thông thông tin di động
+ Phần thực hành đi sâu về một số loại máy điện thoại di động NOKIA
Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ nhiệt tình
để hoàn thành bài giảng này. Lần đầu biên soạn không khỏi những thiếu sót, chúng
tôi rất mong được sự góp ý. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ:
Phạm Văn Thắng
Khoa Kỹ thuật viễn thông- Trường Trung học BCVT & CNTT I
E-mail:
Đinh Quang Quảng

Khoa Kỹ thuật viễn thông- Trường Trung học BCVT & CNTT I
Xin chân thành cảm ơn.
Các tác giả.
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................1
2
CHƯƠNG II : TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG....................................4
I. Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động .....................................................4
II. Đặc điểm chung........................................................................................................5
III Mô hình hệ thống .....................................................................................................6
1. Mô hình hệ thống...........................................................................................6
2. Các phần tử chức năng...................................................................................7
IV. Cấu trúc địa lý của mạng.......................................................................................13
1. Phân chia theo vùng mạng...........................................................................14
2. Phân chia theo vùng phục vụ.......................................................................14
3. Phân chia theo vùng định vị.........................................................................14
4. Phân chia theo ô...........................................................................................15
V. Truyền sóng trong thông tin di động......................................................................15
1. Ảnh hưởng của truyền dẫn vô tuyến............................................................15
2. Các phương pháp phòng ngừa suy hao........................................................17
VI. Các giải pháp đa truy nhập....................................................................................21
1. Giới thiệu chung..........................................................................................21
2. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)..............................................22
3. Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA).........................................23
4. Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA)...................................................25
CHƯƠNG 2 : MỘT SỐ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG............................28
I. Hệ thống di động GSM............................................................................................28
1. Mở đầu.........................................................................................................28
2. Giao diện vô tuyến.......................................................................................28
3. Truyền dẫn tiếng nói....................................................................................38

4. Mật mã hoá..................................................................................................41
5. Điều chế trong GSM....................................................................................42
6. Bộ cân bằng VITERBI.................................................................................44
7. Các số nhận dạng và các trường hợp thông tin............................................45
8. Phương thức báo hiệu..................................................................................50
II. Hệ thống thông tin di động CDMA........................................................................57
1. Mở đầu........................................................................................................57
3
2. Giao diện vô tuyến và truyền dẫn...............................................................57
3. Cấu trúc của các kênh CDMA đường xuống và đường lên........................61
4. Cấu trúc phân lớp........................................................................................89
5. Một số trường hợp báo hiệu........................................................................92
III. Hệ thống thông tin di động nội vùng.....................................................................98
1. Cấu hình và các phần tử chức năng............................................................98
2. Các giải pháp công nghệ dùng trong di động nội vùng..............................99
CHƯƠNG III : TÌM HIỂU VÀ LÀM QUEN MÁY ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG.104
I. Sơ đồ khối và nguyên lý của điện thoại di động....................................................104
1. Sơ đồ.........................................................................................................104
2. Nguyên lý hoạt động.................................................................................105
II. Các linh kiện trong điện thoại di động..................................................................108
III. Sơ đồ khối dạng tín hiệu trong điện thoại di động...............................................111
1. Sơ đồ khối.................................................................................................111
2. Các tín hiệu trong điện thoại di động........................................................112
3. Bộ chuyển đổi A-D và D-A bên trong IC mã âm tần...............................112
4. Mạch điều chế và tách sóng bên trong IC cao – trung tần........................112
5. Cấu tạo IC khuếch đại công suất phát......................................................114
6. Cấu tạo của chuyển mạch Anten..............................................................114
IV. Các mã bí mật trong điện thoại............................................................................115
PHẦN I: LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG

4
I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Thông tin di động được ứng dụng cho nghiệp vụ cảnh sát từ những năm 20 ở
băng tần 2MHz. Sau thế chiến thứ 2 mới xuất hiện thông tin di động điện thoại dân
dụng (1939-1945) với kỹ thuật điều tần (FM) ở băng tần 150MHz. Năm 1948, một hệ
thống thông tin di động hoàn toàn tự động đầu tiên ra đời ở Richmond - Indian. Từ
những năm 60, một kênh thông tin di động có độ rộng 30Khz với kỹ thuật FM ở băng
tần 450MHz đưa hiệu suất sử dụng phổ tần tăng gấp 4 lần so với cuối thế chiến thứ 2.
Quan niệm về Cellular bắt đầu từ cuối những năm 40 với Bell thay thế
cho mô hình quảng bá với máy phát công suất lớn và Anten đặt cao, là những Cell có
diện tích bé có máy phát BTS công suất nhỏ, khi các Cell ở cách nhau đủ xa thì có thể
sử dụng lại cùng tần số. Tháng 12/1971 đưa ra hệ thống Cellular kỹ thuật tương tự, sử
dụng phương pháp điều tần FM, dải tần 850MHz. Tương ứng là sản phẩm thương
nghiệp AMPS với tiêu chuẩn do AT & T và MOTOROLAR của Mỹ đề xuất sử dụng
được ra đời vào năm 1983. Đầu những năm 90 thế hệ đầu tiên của thông tin di động
tế bào đã bao gồm hàng loạt các hệ thống ở các nước khác nhau như: TACS, NMTS,
NAMTS, C,... Tuy nhiên các hệ thống này không thoả mãn được nhu cầu ngày càng
tăng của nhu cầu sử dụng và trước hết là về dung lượng. Mặt khác các tiêu chuẩn hệ
thống không tương thích nhau làm cho sự chuyển giao không đủ rộng như mong
muốn (việc liên lạc ngoài biên giới là không thể). Những vấn đề trên đặt ra cho thế hệ
2 thông tin di động tế bào phải lựa chọn giải pháp kỹ thuật: kỹ thuật tương tự hay kỹ
thuật số. Các tổ chức tiêu chuẩn hoá đa số đều lựa chọn kỹ thuật số.
Tuy nhiên các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai cũng tồn tại một số
nhược điểm như sau: Độ rộng dải thông băng tần của hệ thống là bị hạn chế nên việc
ứng dụng các dịch vụ dữ liệu bị hạn chế, không thể đáp ứng được các yêu cầu phát
triển cho các dịch vụ thông tin di động đa phương tiện cho tương lai. Đồng thời tiêu
chuẩn cho các hệ thống thế hệ thứ hai là không thống nhất do Mỹ và Nhật sử dụng
TDMA băng hẹp còn Châu Âu sử dụng TDMA băng rộng nhưng cả 2 hệ thống này
đều có thể được coi như là sự tổ hợp của FDMA và TDMA. Vì người sử dụng thực tế
dùng các kênh được ấn định cả về tần số và các khe thời gian trong băng tần. Do đó

việc thực hiện chuyển mạng toàn cầu gặp phải nhiều khó khăn.
Bắt đầu từ những năm cuối của thập niên 90 hệ thống thông tin di động thế hệ
thứ ba ra đời bằng kỹ thuật đa truy nhập CDMA và TDMA cải tiến. Lý thuyết về
CDMA đã được xây dựng từ những năm 1950 và được áp dụng trong thông tin quân
sự từ những năm 1960. Cùng với sự phát triển của công nghệ bán dẫn và lý thuyết
thông tin trong những năm 1980, CDMA đã được thương mại hoá từ phương pháp
5
thu GPRS và Ommi-TRACKS, phương pháp này cũng đã được đề xuất trong hệ
thống tổ ong của QUALCOM - Mỹ vào năm 1990.
Trong thông tin CDMA thì nhiều người sử dụng chung thời gian và tần số, mã
PN (tạp âm giả ngẫu nhiên) với sự tương quan chéo thấp được ấn định cho mỗi người
sử dụng. Người sử dụng truyền tín hiệu nhờ trải phổ tín hiệu truyền có sử dụng mã
PN đã ấn định. Đầu thu tạo ra một dãy giả ngẫu nhiên như ở đầu phát và khôi phục lại
tín hiệu dự định nhờ việc trải phổ ngược các tín hiệu đồng bộ thu được.
So với hai hệ thống thông tin di động thứ nhất và thứ hai thì hệ thống thông tin
di động thế hệ thứ ba là hệ thống đa dịch vụ và đa phương tiện được phủ khắp toàn
cầu. Một trong những đặc điểm của nó là có thể chuyển mạng, hoạt động mọi lúc,
mọi nơi. Mỗi thuê bao di động đều được gán một mã số về nhận dạng thông tin cá
nhân, khi máy ở bất cứ nơi nào, quốc gia nào trên thế giới đều có thể định vị được vị
trí chính xác của thuê bao. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba là một hệ thống
đa dịch vụ, thuê bao có thể thực hiện các dịch vụ thông tin dữ liệu cao và thông tin đa
phương tiện băng rộng như: hộp thư thoại, truyền Fax, truyền dữ liệu, chuyển vùng
quốc tế, Wap (giao thức ứng dụng không dây)... để truy cập vào mạng Internet, đọc
báo chí, tra cứu thông tin, hình ảnh... Do đặc điểm băng tần rộng nên hệ thống thông
tin di động thế hệ thứ ba còn có thể cung cấp các dịch vụ truyền hình ảnh, âm thanh,
cung cấp các dịch vụ điện thoại hình ảnh...
II. ĐẶC ĐIỂM CHUNG
Ngoài nhiệm vụ phải cung cấp các dịnh vụ như mạng điên thoại cố định thông
thường, các mạng thông tin di động phải cung cấp các dịch vụ đặc thù cho mạng di
động để đảm bảo thông tin mọi nơi mọi lúc.

Để đảm bảo được các chức năng nói trên các mạng thông tin di động
phải đảm bảo một số đặc tính cơ bản chung sau đây:
1. Sử dụng hiệu quả băng tần được cấp phát để đạt được dung lượng cao do sự
hạn chế của dải tần vô tuyến sử dụng cho thông tin di động.
2. Đảm bảo chất lượng truyền dẫn yêu cầu. Do truyền dẫn được thực hiện bằng
vô tuyến là môi trường truyền dẫn hở, nên tín hiệu dễ bị ảnh hưởng của nhiễu và
phađing. Các hệ thống thông tin di động phải có khả năng hạn chế tối đa các ảnh
hưởng này. Ngoài ra để tiết kiệm băng tần ở mạng thông tin di động số chỉ có thể sử
dụng các CODEC tốc độ thấp. Nên phải thiết kế các CODEC này theo các công nghệ
đặc biệt để được chất lượng truyền dẫn cao.
3. Đảm bảo an toàn thông tin tốt nhất. Môi trường truyền dẫn vô tuyến là môi
trường rất dễ bị nghe trộm và sử dụng trộm đường truyền nên cần phải có biện pháp
6
đặc biệt để đảm bảo an toàn thông tin. Để đảm bảo quyền lợi của người thuê bao cần
giữ bí mật số nhận dạng thuê bao và kiểm tra tính hợp lệ của mỗi người sử dụng khi
họ thâm nhập mạng. Để chống nghe trộm cần mật mã hoá thông tin của người sử
dụng. Ở các hệ thống thông tin di động mỗi người sử dụng có một khoá nhận dạng bí
mật riêng được lưu giữa ở bộ nhớ an toàn. Ở hệ thống GSM SIM-CARD được sử
dụng. SIM-CARD có kích thước như một thẻ tín dụng. Người thuê bao có thể cắm
thẻ này vào máy di động của mình và chỉ có người này có thể sử dụng nó. Các thông
tin lưu giữ ở SIM-CARD cho phép thưc hiện các thủ tục an toàn thông tin.
4. Giảm tối đa rớt cuộc gọi khi thuê bao di động chuyển từ vùng phủ này sang
vùng phủ khác.
5. Cho phép phát triển các dịch vụ mới nhất là các dịch vụ phi thoại.
6. Để mang tính toàn cầu phải cho phép chuyển mạng quốc tế
7. Các thiết bị cầm tay phải gọn nhẹ và tiêu tốn ít năng lượng.
III. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
1. Sơ đồ khối
Một hệ thống di động bao gồm nhiều phần tử vật lý, chúng có thể là các bộ
phận riêng rẽ hay đặt cùng với các phần tử lôgic khác. Tuy nhiên các phần tử này

phải tương tác với nhau để kết hợp hoạt động. Để tương tác, các bản tin phải được
phát đi trên các giao diện giữa hai phần tử.
Các ký hiệu:
AUC: Trung tâm nhận thực
HLR: Bộ ghi định vị tạm trú
7
AUC
MSC
HLRVLR EIR
IDN
PSPDN
PSTN
PLMN
CSPDN
BSC
BTS
MS
OSS
BSS
SS
Hình 1.1: Sơ đồ khối tổng quát hệ thống thông tin di động
BSC: Đài điều khiển trạm gốc
OMC: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng
PSPDN: Mạng chuyển mạch công cộng theo gói
PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng
PSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
CSPDN: Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch
MSC: Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (Tổng đài di động)
VLR: Bộ ghi định vị tạm trú
EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị

BSS: Hệ thống trạm gốc
BTS: Đài vô tuyến gốc
MS: Máy di động
ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ
OSS: Hệ thống khai thác và hỗ trợ
SS: Hệ thống chuyển mạch
2. Các phần tử chức năng
a. Trạm di động (MS)
Trạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xuyên nhìn thấy
của hệ thống. MS có thể là thiết bị đặt trong ôtô hay thiết bị xách tay hoặc cầm tay.
Loại thiết bị nhỏ cầm tay sẽ là thiết bị trạm di động phổ biến nhất. Ngoài việc chứa
các chức năng vô tuyến chung và xử lý giao diện vô tuyến, MS còn phải cung cấp
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 các thiết bị khác như giao diện với máy tính cá nhân,
Fax... Hiện nay người ta đang cố gắng sản xuất các thiết bị đầu cuối gọn nhẹ để đấu
nối với trạm di động. Việc lựa chọn các thiết bị đầu cuối hiện để mở cho các nhà sản
xuất. Ta có thể liệt kê ba chức năng chính:
− Thiết bị đầu cuối thực hiện các chức năng không liên quan đến mạng GSM.
− Kết cuối trạm di động thực hiện các chức năng liên quan đến truyền dẫn ở giao
diện vô tuyến.
− Bộ thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiết bị đầu cuối với kết
cuối di động. Cần sử dụng bộ thích ứng đầu cuối khi giao diện ngoài trạm di động
tuân theo tiêu chuẩn ISDN để đấu nối đầu cuối - modem.
8
Cấu trúc của một máy di động:
Máy di động gồm thiết bị di động ME (Mobile Equipment) và modun nhận
dạng thuê bao SIM (Subcriber Identity Module)
+ Modun nhận dạng thuê bao:
SIM là một modun tháo rút được để cắm vào mỗi khi thuê bao muốn sử
dụng MS và rút ra khi MS không có người hoặc lắp đặt ở MS khi ban đầu đăng ký

thuê bao. Có hai phương án được đưa ra:
- SIM dạng card IC.
- SIM dạng cắm.
SIM dạng card IC: là một modun để có một giao tiếp với bên ngoài theo các tiêu
chuẩn ISO về các card IC. SIM có thể là một bộ phận của card đa dịch vụ trong đó
viễn thông di động GSM là một trong số các ứng dụng.
SIM dạng cắm: là một modun riêng hoàn toàn được tiêu chuẩn hoá trong hệ
thống GSM. Nó được dự định lắp đặt bán cố định ở ME.
Các khai thác mạng GSM là các khai thác khi thiết lập, hoạt động xoá một cuộc
gọi. Khi sử dụng ở ME, SIM đảm bảo các chức năng sau nếu nó nằm trong khai thác
của mạng GSM:
 Lưu giữ các thông tin bảo mật liên quan đến thuê bao (như IMSI) và thực
hiện các cơ chế nhận thực và tạo khoá mật mã.
 Khai thác PIN người sử dụng (nếu cần có PIN) và quản lý.
 Quản lý thông tin liên quan đến thuê bao di động chỉ có thể thực hiện khai
thác mạng GSM khi SIM có một IMSI đúng.
SIM phải có khả năng xử lý một số nhận dạng cá nhân (PIN), kể cả khi không
bao giờ sử dụng nó. PIN bao gồm 4 đến 8 chữ số. Một PIN ban đầu được nạp bởi bộ
hoạt động dịch vụ ở thời điểm đăng ký. Sau đó người sử dụng có thể thay đổi PIN
cũng như độ dài PIN tuỳ ý. Người sử dụng cũng có thể quyết định có sử dụng chức
năng PIN hay không bằng một chức năng SIM-ME được gọi là chức năng cấm PIN.
Việc cấm này giữ nguyên cho đến khi người sử dụng cho phép lại kiểm tra PIN. Nhân
viên của hãng khai thác có thể chặn chức năng cấm PIN khi đăng ký thuê bao, nghĩa
là thuê bao khi bị chặn chức năng cấm PIN không còn lựa chọn nào khác là sử dụng
PIN. Nếu sử dụng PIN sai người dùng nhận được một chỉ thị. Sau khi đưa vào 3 lần
sai liên tiếp SIM bị chặn, thậm chí cả khi rút SIM ra hay tắt MS. Chặn SIM nghĩa là
đặt nó vào trạng thái cấm khai thác mạng GSM, có thể dùng khoá giải toả chặn cá
9
nhân để giải toả chặn. Khoá giải toả chặn cá nhân là một số có 8 chữ số. Nếu đưa chữ
số sai vào người dùng nhận được chỉ thị. Sau 10 lần liên tiếp đưa vào sai, SIM bị

chặn ngay cả khi rút SIM ra hay tắt MS.
Ngoài ra SIM phải có bộ nhớ không mất thông tin cho một số khối thông tin như:
 Số seri: Là số đơn trị xác định SIM và chứa thông tin về nhà sản xuất, thế hệ
điều hành, số SIM,...
 Trạng thái SIM (chặn hay không chặn).
 Khoá nhận thực.
 Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMSI).
 Khoá mật mã.
 Số trình tự khoá mật mã.
 Nhận dạng thuê bao di động tạm thời (TMSI).
 Loại điều khiển thâm nhập thuê bao.
 Số nhận dạng cá nhân (PIN).
b. Trạm thu phát gốc (BTS)
BTS chứa phần cứng RF tức là các thiết bị thu, phát, anten và khối xử lý tín hiệu
cho giao diện vô tuyến. BTS như là một Modem vô tuyến phức tạp. BTS sẽ cung cấp
việc kết nối giao diện vô tuyến với máy di động, nó cũng có nhiều hạn chế về chức
năng điều khiển, điều này sẽ giảm nhiều lưu lượng cần được truyền giữa BTS và
BSC.
Mỗi BTS sẽ cung cấp lần lượt từ 1 đến 6 sóng mang RF, và sẽ cung cấp từ 8 đến
48 cuộc gọi đồng thời.
BSC, BTS sẽ điều khiển riêng rẽ hoặc cả hai cùng điều khiển một chức năng.
BSC sẽ quản lý các chức năng, ngược lại BTS sẽ thực hiện các chức năng hoặc
thực hiện các phép đo để giúp BSC.
c. Bộ điều khiển trạm gốc (BSC)
BSC quản lý giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa của BTS và
MS. Đó là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao. BSC
được đặt giữa các BTS và MSC. BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán nhất
định. Vai trò chủ yếu của BSC là quản lý các kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao.
Một BSC có thể quản lý hàng chục BTS, tạo thành một trạm gốc. Giao diện A được
10

quy định giữa BSC và MSC, sau đó giao diện Abits được quy định giữa BSC với
BTS.
BTS sẽ đảm bảo việc điều khiển BSS. Một thông tin bất kỳ do BTS yêu cầu, cho
khai thác sẽ thu qua BSC. Cũng như vậy, thông tin bất kỳ được yêu cầu về BTS (ví
dụ OMC) sẽ thu được bằng BSC.
BSC sẽ kết hợp với một ma trận số được dùng để kết nối các kênh vô tuyến trên
giao diện vô tuyến với các mạch hệ thống trong MSC.
Ma trận chuyển mạch BSC cũng cho phép BSC thực hiện các chuyển vùng giữa
các kênh vô tuyến trong các BSC riêng rẽ dưới sự điều khiển của BSC mà không dính
dáng đến MSC.
d. Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (MSC)
Trong thông tin di động MSC dùng để chuyển mạch cuộc gọi, tức là thiết lập cuộc
gọi đến MS và đi từ MS, toàn bộ mục đích của nó giống như một tổng đài điện thoại
bất kỳ. Tuy nhiên, do cần phải bổ sung thêm nhiều mặt điều khiển, bảo mật phức tạp
trong hệ thống tế bào GSM và độ rộng băng tần cho thuê bao, nên sẽ có nhiều ưu
điểm hơn, MSC có khả năng đáp ứng nhiều chức năng bổ sung khác.
MSC sẽ thực hiện hàng loạt các nhiệm vụ khác nhau tuỳ thuộc vào vị trí của nó
trong hệ thống. Khi MSC cung cấp giao diện giữa PSTN và các BSS trong hệ thống
GSM nó sẽ được hiểu như là một MSC cổng. Ở vị trí này nó sẽ đảm bảo yêu cầu
chuyển mạch cho toàn bộ quá trình thông tin di động từ khi bắt đầu cho đến khi kết
thúc.
Mỗi MSC sẽ cung cấp dịch vụ đến các máy di động được định vị trong vùng phủ
sóng địa lý xác định, một hệ thống điển hình gồm có nhiều MSC. Một MSC có khả
năng đáp ứng vùng đô thị khoảng một triệu dân.
MSC thực hiện các chức năng sau:
- Chức năng xử lý cuộc gọi: Bao gồm điều khiển việc thiết lập cuộc gọi thoại/
số liệu, liên kết các BSS, liên kết các MSC, các chuyển vùng, điều khiển
việc quản lý di động (tính hợp lệ và vị trí của thuê bao).
- Chức năng hỗ trợ và bảo dưỡng khai thác: Bao gồm việc quản lý cơ sở dữ
liệu, định lượng và đo lưu lượng thông tin, giao tiếp người- máy.

- Chức năng hoạt động tương tác giữa các mạng: Quản lý giao tiếp giữa hệ
thống GSM và hệ thống điện thoại công cộng PSTN.
- Chức năng Billing: Thu thập số liệu lập hoá đơn cước cuộc gọi.
e. Bộ định vị thường trú (HLR)
11
Bộ ghi định vị thường trú liên quan với cơ sở dữ liệu về các thông số của thuê
bao. Các thông tin này được đưa vào cơ sở dữ liệu do hãng khai thác mạng khi một
thuê bao mới được bổ sung vào hệ thống.
Bất kể MS hiện ở đâu, HLR đều lưu giữ mọi thông tin thuê bao liên quan đến việc
cung cấp các dịch vụ viễn thông, 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 do AuC
cung cấp (số liệu bảo mật về tính hợp pháp của thuê bao).
Các tham số được lưu giữ trong HLR gồm có:
- Các chỉ số (ID) của thuê bao (IMSI và MSISDN)
- VLR của thuê bao hiện thời (vị trí hiện thời)
- Các dịch vụ bổ sung thuê bao yêu cầu.
- Thông tin về dịch vụ bổ sung (ví dụ số máy chuyển tiếp hiện thời)
- Trạng thái thuê bao (đăng ký/ xoá đăng ký)
- Khoá nhận thực và các chức năng AuC.
- Số lưu động thuê bao di động (MSRN).
Cơ sở dữ liệu của HLR chứa đựng các dữ liệu chính của tất cả các thuê bao ở một
mạng GSM PLMN.
Cơ sở dữ liệu của HLR chứa đựng các dữ liệu chính của tất cả các MSC và các
VLR trong mạng và dù cho mạng có nhiều HLR nhưng chỉ có một cơ sở dữ liệu được
ghi cho một thuê bao. Vì vậy một HLR chỉ xử lý một phần của toàn bộ cơ sở dữ liệu
thuê bao.
Dữ liệu thuê bao có thể được truy nhập hoặc bằng số IMSI hoặc số MSISDN.
Dữ liệu cũng có thể sẽ được truy nhập bởi một MSC hay một VLR trong một
mạng PLMN khác để cho phép liên kết hệ thống và liên kết vùng lưu động.

f. Bộ ghi định vị tạm trú(VLR)
VLR là một cơ sở dữ liệu được nối với một hay nhiều MSC. VLR sẽ sao chép hầu
hết các số liệu được lưu trữ tại HLR. Tuy nhiên, đó chỉ là số liệu tạm thời tồn tại
chừng nào mà thuê bao “đang hoạt động” trong vùng phủ riêng của VLR (số liệu định
vị thuê bao MS lưu giữ trong VLR chính xác hơn số liệu tương ứng trong HLR). Do
vậy cơ sở dữ liệu VLR sẽ có một vài số liệu giống hệt như nhiều số liệu chính xác,
thích hợp khi các thuê bao tồn tại trong vùng phủ của VLR.
12
VLR sẽ cung cấp cơ sở dữ liệu nội bộ về thuê bao bất cứ nơi nào thuê bao tồn tại
thực sự trong một mạng PLMN, điều này có thể có hoặc không có ở hệ thống “gốc”,
chức năng này sẽ loại trừ các nhu cầu về truy cập đến cơ sở dữ liệu HLR “gốc” tốn
nhiều thời gian.
Các chức năng của VLR thường được liên kết với chức năng của MSC.
Các dữ liệu bổ sung được lưu trữ ở VLR như sau:
- Nhận dạng vùng định vị:
Các ô trong mạng di động (PLMN) được tập hợp liền nhau thành các vùng địa
lý và mỗi vùng được ấn định một chỉ số nhận dạng vùng định vị (LAI), một vùng
định vị điển hình có khoảng 30 ô.
Mỗi VLR sẽ kiểm soát một loạt các LAI và khi một thuê bao di chuyển từ một
LAI này đến một LAI khác, thì LAI được cập nhật vào một VLR. Cũng như vậy, khi
một thuê bao di chuyển từ một VLR này đến một VLR khác thì các địa chỉ của VLR
sẽ được cập nhật vào một HLR.
- Nhận dạng thuê bao di động tạm thời:
Các VLR sẽ điều khiển việc phân phối các chỉ số nhận dạng thuê bao di động
tạm thời (TMSI) và sẽ thông báo chúng đến HLR.
Các TMSI sẽ được cập nhật thường xuyên, điều này sẽ làm cho việc phát hiện
cuộc gọi là rất khó khăn vì vậy, đảm bảo khả năng an ninh rất cao cho thuê bao.TMSI
có thể sẽ được cập nhật ở các trạng thái bất kỳ sau:
 Thiết lập cuộc gọi.
 Đang vào một LAI mới.

 Đang vào một VLR mới.
- Số lưu động của thông tin di động:
Khi một thuê bao muốn hoạt động ngoài vùng thường trú của nó tại một thời
điểm nào đó thì VLR cũng sẽ chỉ định một số lưu động cho trạm di động (MSRN),
chỉ số này được ấn định từ một danh sách các số thuê bao được lưu giữ tại VLR
(MSC). MSRN sau đó được sử dụng để định tuyến cuộc gọi đến một MSC sẽ điều
khiển trạm gốc tại vị trí hiện thời của các trạm di động. Cơ sở dữ liệu trong VLR có
thể sẽ được truy nhập bằng IMSI,TMSI hay MSRN. Một cách điển hình sẽ có một
VLR cho mỗi MSC.
g. MSC cổng (GMSC)
Hệ thống 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
13
bao. Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng
GSM với nhau và với mạng khác.
Ở SS chức năng chính 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 BSC giao tiếp với hệ thống con BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài
được gọi là MSC cổng. Việc giao tiếp với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho
những người sử dụng mạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng (các chức năng tương tác
IWF: Interworking Function). 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. Chẳng hạn SS có thể sử dụng mạng
báo hiệu kênh chung số 7 (CCS 7), mạng này đảm bảo hoạt động tương tác giữa các
phần tử của SS trong nhiều hay một mạng GSM. MSC thường là một tổng đài lớn
điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc (BSC). Một tổng đài MSC
thích hợp cho một vùng đô thị và ngoại ô có dân cư vào khoảng một triệu (với mật độ
thuê bao trung bình).
Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền
dẫn của GSM với các mạng này. Các thích ứng này được gọi là các chức năng tương

tác. IWF (Interworking Function) bao gồm một số thiết bị để thích ứng giao thức
truyền dẫn. Nó cho phép kết nối với các mạng: PSPDN (Packet Switched Public Data
Network: mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói) hay CSPDN (Circuit Switched
Public Data network: mạng số liệu công cộng chuyển mạch theo mạch), nó cũng tồn
tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là PSTN hay ISDN. IWF có thể được thực hiện
trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trường hợp hai giao tiếp
giữa MSC và IWF được để mở.
SS có thể chứa nhiều MSC, VLR, HLR. Để thiết lập một cuộc gọi đến người sử
dụng GSM, trước hết cuộc gọi phải được định tuyến đến một tổng đài cổng được gọi
là GMSC mà không cần biết hiện thời thuê bao đang ở đâu. Các tổng đài cổng có
nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài
đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời (MSC tạm trú). Để vậy, trước hết các
tổng đài cổng phải dựa trên số danh bạ của thuê bao để tìm đúng HLR cần thiết và
hỏi HLR này. Tổng đài cổng có một giao diện với các mạng bên ngoài thông qua giao
diện này nó làm nhiệm vụ cổng để kết nối các mạng bên ngoài với mạng GSM. Ngoài
ra tổng đài này cũng có giao diện báo hiệu số 7 (CCS 7) để có thể tương tác với các
phần tử khác của SS. Về phương diện kinh tế không phải bao giờ tổng đài cổng cũng
đứng riêng mà thường được kết hợp với MSC.
14
h. Khai thác và bảo dưỡng
OSS thực hiện ba chức năng chính sau:
− Khai thác và bảo dưỡng mạng.
− Quản lý thuê bao và tính cước.
− Quản lý thiết bị di động.
IV. CẤU TRÚC ĐỊA LÝ CỦA MẠNG
Mọi mạng điện thoại đều cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi
vào đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi. Trong mạng di động cấu
trúc này rất quan trọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng.
1. Vùng mạng
Các đường truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN khác hay các mạng PLMN khác

sẽ ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Trong một mạng GSM/PLMN tất cả các cuộc gọi
kết cuối di động đều được định tuyến đến một tổng đài vô tuyến cổng (GMSC). GMSC làm việc như
một tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN. Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi
cho các kết cuối di động.
2. Vùng phục vụ: MSC/VLR
15
GMSC
GMSC_PLMN
X X
ISDN
PLMN
X
PSTN
Hình 1.2: Vùng mạng GSM/PLMN- Các đường truyền
giữa các mạng khác nhau và mạng GSM/PLMN
Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được một MSC quản lý. Để định tuyến một
cuộc gọi đến thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ nối đến MSC ở vùng phục
vụ MSC nơi thuê bao đang ở.
Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được định nghĩa như một vùng mà ở đó có thể
đạt đến một trạm di động nhờ việc trạm MS này được ghi lại ở một bộ ghi tạm trú.
Một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ
MSC/VLR.
3. Vùng định vị (LA: Location Area)
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị. Vùng định vị
là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một MS có thể chuyển động tự do
mà không cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài MSC/VLR điều khiển vùng
định vị này. Vùng định vị này là vùng mà ở đó một thông báo tìm gọi sẽ được phát
quảng bá để tìm MS bị gọi. Vùng định vị có thể có một số ô và phụ thuộc vào một
hay vài BSC nhưng nó chỉ thuộc một MSC/VLR. Hệ thống có thể nhận dạng vùng
định vị bằng cách sử dụng 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.
4. Ô (Cell)
Vùng định vị được chia thành một số ô. Ô là một vùng bao phủ vô tuyến được
mạng nhận dạng bằng 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).
V. TRUYỀN SÓNG TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG
1. Ảnh hưởng của truyền dẫn vô tuyến
a. Suy hao đường truyền
Suy hao đường truyền là quá trình mà ở đó tín hiệu thu yếu dần do khoảng
cách giữa trạm di động và trạm gốc ngày càng tăng. Không có vật cản giữa anten phát
(Tx) và anten thu(Rx).
Ở thông tin vô tuyến điểm đến điểm do anten đặt cao, mật độ công suất
thu tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa (d) giữa anten thu và anten phát
(d
2
) hay cũng có thể nói công suất thu tỉ lệ nghịch với bình phương tần số phát.
Kết quả suy hao được tính:
L
s
= d
2
f
2
Hay theo dB:
L
s
(dB) = 33,4 (dB) + 20 log (fmhz) + 20log (dkm)
16
Trong đó: 33,4 là hằng số tỷ lệ

Tần số càng cao suy hao càng lớn.
Do mặt đất không lý tưởng, cường độ tín hiệu trung bình giảm tỷ lệ với
đại lượng nghịch đảo của khoảng cách luỹ thừa bốn (d
-4
) là sự xấp xỉ hoá chính xác
hơn.
Tuy nhiện các vấn đề này sẽ hầu như không là trở ngại ở hệ thống vô
tuyến tổ ong, vì trước khi mất liên lạc ta phải thực hiện một đường truyền mới qua
một trạm gốc khác.
b. Pha đinh
Trong thực tế ít khi ta sử dụng trạm di động của mình ở môi trường không có
chướng ngại vật. Giữa trạm di động và trạm gốc thường có các quả đồi, các toà nhà
cao tầng,…dẫn đến hiệu ứng che tối làm giảm cường độ tín hiệu thu.
Quá trình di chuyển thuê bao di động sẽ gặp các vùng có cường độ tín hiệu
giảm và tăng cho dù giữa anten Tx và Rx có hay không có chướng ngại. Đây là một
loại pha đinh. Các chỗ “giảm” được gọi là các chỗ trũng của pha đinh.
Pha đinh chuẩn Log: Là loại pha đinh do hiệu ứng che tối gây ra do các quả
đồi, nhà cao tầng,… che chắn cản đường truyền từ Anten Tx tới Anten Rx. Loại pha
đinh này này có dạng phân bố chuẩn xung quanh một giá trị trung bình nếu ta lấy
Logarit cường độ tín hiệu. Thời gian giữa hai chỗ trũng pha đinh thường là vài giây
khi máy di động là loại lắp trên xe và chuyển động.
Pha đinh nhiều tia (Raile): Hiệu ứng này xảy ra do tín hiệu đến anten Rx
không được thu trực tiếp từ anten Tx mà được thu từ nhiều phía khác nhau do nhiều
lần phản xạ từ các toà nhà, cây cối,..vv gây nên pha đinh đa đường.
Tín hiệu Anten Rx thu được là tổng của nhiều tín hiệu giống nhau nhưng khác
pha (và khác biên độ ở mức độ nhất định). Khi ta cộng các tín hiệu này như các
vectơ, có thể vectơ tổng rất gần bằng không (nghĩa là cường độ tín hiệu rất gần
không) đây chính là chỗ trũng của pha đinh.
Nguyên lý được minh hoạ như hình vẽ sau:
Khoảng thời gian giữa hai chỗ trũng pha đinh phụ thuộc cả vào tốc độ

chuyển động của MS cũng như tần số phát. Khoảng cách giữa hai chỗ trũng pha đinh
có thể xác định gần bằng một nửa bước sóng.
Pha đinh đa đường ảnh hưởng nghiêm trọng tới hệ thống thông tin di
động hoạt động ở dải tần dưới 8GHz.
c. Hiệu ứng Doppler
17
Giả thiết BS phát sóng mang không điều chế với tần số f
o
, MS di chuyển với
vận tốc là v và tạo thành góc X với tia tới từ BS. Khi xảy ra hiệu ứng Doppler thì ta
có:
f
thu MS
= f
0
+ f
D
f
D
: lượng thay đổi do hiệu ứng Doppler
f
D
= f
m
.cosX = v.f
o.
cosX/c
2. Các phương pháp phòng ngừa suy hao
Để làm giảm các hiệu ứng gây nên làm giảm chất lượng thu thông tin, cần phải
dùng các biện pháp kỹ thuật khác nhau. Trong thông tin di động người ta dùng các

phương pháp sau:
a. Phân tập anten
Là sử dụng hai kênh thu chịu ảnh hưởng fadinh độc lập. Thường ít có nguy cơ cả
hai anten bị chỗ trũng fadinh sâu cùng một lúc do vậy hai anten thu độc lập thu cùng
một tín hiệu sẽ chịu tác động của các đường bao fadinh khác nhau.
Khi kết hợp các tín hiệu từ hai anten có thể giảm mức độ fadinh. Khoảng cách
giữa hai anten đủ lớn để tương quan giữa các tín hiệu ở hai anten nhỏ.
Thực tế thường là vài mét. Cần tăng khoảng cách đối với các tần số thấp hơn.
Ở 900MHz có thể tăng 6 dB với cự li giữa hai anten là 5-6 m.
b. Nhảy tần
Như đã đề cập ở trên khi nói đến fadinh Rayleigh. Mẫu fadinh phụ thuộc vào tần
số. Điều này có nghĩa là chỗ trũng của fadinh sẽ xảy ra ở các vị trí khác nhau. Đơn
giản ta có thể nói rằng để lợi dụng hiện tượng này ta thay đổi tần số sóng mang trong
một số các tần số. Khi cuộc gọi đang tiến hành và nếu gặp một chỗ trũng fadinh thì sẽ
chỉ mất một phần thông tin. Bằng cách sử lí phức tạp ta có thể khôi phục lại toàn bộ
thông tin.
c. Mã hoá kênh
Ở truyền dẫn số người ta thường đo chất lượng của tín hiệu được truyền bằng số
lượng các bit thu được chính xác. Điều này dẫn đến biểu diễn tỉ số bit lỗi (BER).
BER nói lên bao nhiêu bít trong tổng số bít bị phát hiện là mắc lỗi. Tất nhiên ta muốn
18
MS
BS
X
số này hay tỷ số này nhỏ nhất. Tuy nhiên do đường truyền dẫn luôn luôn thay đổi
không thể giảm số này tới không. Nghĩa là ta phải cho phép một số lượng lỗi nhất
định và ngoài ra có khả năng khôi phục thông tin này hay ít nhất có thể phát hiện các
lỗi để không sử dụng thông tin này vì nhầm là đúng. Điều này đặc biệt quan trọng khi
phát đi số liệu đối với lỗi có thể chấp nhận lỗi ít hơn.
Do vậy ta phải dùng mã hoá kênh, có thể phát hiện hoặc sửa lỗi ở luồng bít thu

nghĩa là sẽ có một loại bít dư thừa giữa các bít. Ta mở rộng thông tin một bít thành
thông tin có lượng bít lớn hơn do vậy phải gửi đi nhiều bít hơn cân thiết nhưng được
độ an toàn cao.
Ví dụ: Muốn gửi bít 0 hay 1 ta bổ sung theo cách sau:
0  0000
1  1111
Xét khối mã sau được gửi và thu được
Thu được 0000 0010 0110 0111 1101
Quyết định 0 0 x 1 1
Ở ví dụ này ta phát hiện hai lỗi và sửa một lỗi.
Có thể chia các mã kiểm tra lỗi thành hai loại: Các mã khối và các mã xoắn.
Ở mã khối ta thêm một số bít thông tin nhất định.
Khối thông tin
Khối mã.
Do các mã khối từ các bít kiểm tra trong khối mã chỉ phụ thuộc vào các bít thông
tin ở khối bản tin.
Còn ở mã hoá xoắn bộ mã hoá được tạo ra các bít mà không chỉ phụ thuộc vào
các bít của khối bản tin hiện thời được dịch vào bộ mã hoá, nó còn phụ thuộc vào các
bít của các khối trước
Sơ đồ minh họa:
19
Khối bản tin Khối thông tin được mã hoá

Thông tin Thông tin
Bộ mã hoá xoắn
Thông tin được mã
hoá
Bộ mã hóa
khối.
Thông tin Kiểm traThông tin

Do vậy mã khối thường được sử dụng khi có báo hiệu định hướng theo khối
chẳng hạn ở vô tuyến di động mặt đất tương tự khi có số liệu được phát đi theo khối
nó thường được sử dụng để phát hiện lỗi khi thực hiện (ARQ) yêu cầu lặp lại tự động.
Khi phát hiện lỗi ta yêu cầu phát lại còn mã hoá xoắn liên quan đến sửa lỗi. Khi
không có phương tiện ARQ. Khi số hoá tiến và phát nó to không thể phát lại vì điều
này dẫn đến chậm trễ quá lớn.
Do vậy cả hai phương pháp đều được sử dụng ở GSM.
Tiếng được cát thành các đoạn 20 ms và được số hoá sau đó mã hoá bộ mã hoá
tiếng cung cấp 260 bít cho 20 ms. Các bít này chia thành:
+ 50 bít rất quan trọng
+ 1332 bít quan trọng
+ 78 bít không quan trọng lắm
Ba bít chẵn lẻ được bổ sung vào 50 bít rất quan trọng (mã hoá khối). 53 bít này
cùng với 132 bít quan trọng và 4 bít đuôi được mã hoá xoắn để tạo thành 378 bít (tỷ
lệ 1:2) các bít còn lại không được bảo vệ được minh hoạ ở hình sau:
d. Ghép xen
Trong thực tế các lỗi bít thường được xảy ra thành cụm. Đó là vì các chỗ trũng
fadinh lâu làm ảnh hưởng nhiều bít liên tiếp. Tiếc rằng mã hoá kênh hiệu suất nhất
khi phát hiện và hiệu chỉnh các lỗi đơn cũng như các cụm lỗi không quá dài. Để giải
quyết vấn đề này chúng ta cần phải tìm cách tách riêng các bít liên tiếp của một bảng
tin sao cho các bít này được gửi đi theo cách không liên tiếp và được thực hiện bằng
cách ghép xen.Ví dụ:
20

Các khối bản tin

Ghép xen
Các khối bản tin được
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
456 bít
50 132 78
50+3 132+4
78
Các bít được mã hoá 378 Các bít không 78

được mã hoá
Giả thiết mỗi khối bản tin gồm 4 bít. Ta lấy các bít đầu của bốn khối liên tiếp và
đặt các bít số này vào cùng một khối, bốn bít mới ta gọi là một khung. Cũng làm như
vậy với các bits thứ 2,3,4 của bốn khối bản tin. Sau đó ta phát các khung này đi. Khi
truyền dẫn có thể khối 2 bị mất. Khi không ghép xen thì toàn bộ khối bản tin này sẽ
mất, như khi ghép xen thì chỉ có bít thứ hai của từng khối là bị mắc lỗi. Nhờ mã hoá
kênh mà ta có thể khôi phục lại được thông tin của tất cả các khối.
Ở GSM bộ mã hoá kênh cung cấp 456 bít cho từng 20 ms tiếng. Các bít này được
ghép xen để tạo ra các khối 57 bít.
Mức ghép xen thứ hai:

20 ms tiếng tạo ra 456 bít các bít này được ghép xen vào 8 nhóm (khung) 57 bit.
21
20ms tiếng 20ms tiếng 20ms tiếng 20ms tiếng
456 bít = 8×57 456 bít = 8×57 456 bít = 8×57 456 bít = 8×57
1 x 3 4 1 x 3 4 1 x 3 4 1 x 3 4 1 x 3 4
57 bít

8 khung
1
9
17
25

.
.
.
449
2
10
.
.
.
.
.
450
3
11
.
.
.
.
.
451
4
12
.
.
.
.
.
452
5
13

.
.
.
.
.
453
6
14
.
.
.
.
.
454
7
15
.
.
.
.
.
455
8
16
.
.
.
.
.
456

Ở một cụm bình thường có khoảng trống 2×57 bít. Nếu ta lấy 2×57 bít từ cùng
một khung và đặt chúng vào cùng một cụm thì việc mất cụm này dẫn đến tổng số bít
mất là 25% quá lớn đối với việc xử lí mã hoá kênh cho nên cần bổ sung mức ghép
xen nữa giữa hai khung tiếng. Điều này làm tăng thời gian trễ ở hệ thống nhưng khi
đó cho phép mất toàn bộ cụm mà chỉ ảnh hưởng 12,5% số bít của mỗi khung tiếng và
có thể hiệụ chỉnh bằng mã hoá kênh.

Cụm bình thường
VI. CÁC GIẢI PHÁP ĐA TRUY NHẬP
1. Giới thiệu chung
22

3 3
57 1 26 1 57
A
A
A
A
B A
B A
B A
B A
C B
C B
C B
C B
D C
D C
D C
D C

Để làm tăng dung lượng của dải vô tuyến dùng cho hệ thống thông tin tế bào,
người ta sử dụng các kỹ thuật ghép kênh. Hiện nay có rất nhiều dạng ghép kênh
nhưng có ba hình thức thông dụng nhất là:
- Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA - Frequency Division Multiple
Access)
- Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA - Time Division Multiple
Access)
- Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA - Code Division Multiple Access)
Liên quan đến việc ghép kênh là dải thông mà mỗi kênh hoặc mỗi mạch chiếm
trong một băng tần nào đó. Dải thông đơn giản chỉ là sự chênh lệch giữa các tần số
cao nhất và thấp nhất trong băng. Cùng một khái niệm như vậy dải thông của kênh
được áp dụng theo quy mô nhỏ hơn.
Trong mỗi hệ thống ghép kênh ở trên đều sử dụng thuật ngữ đa truy nhập, tức là
các kênh vô tuyến được nhiều thuê bao dùng chung chứ không phải là mỗi thuê bao
được gán một tần số riêng.
Sau đây sẽ đi chi tiết về ba kỹ thuật ghép kênh.
2. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)
FDMA là phương pháp đa truy nhập trong đó mỗi người sử dụng khi truy nhập
được cấp phát một kênh tần số và một băng tần con. Khoảng cách giữa các kênh lân
cận phải đủ lớn để không gây nhiễu cho nhau. Tồn tại 2 phương pháp cấp phát tần số
là FDD và TDD.
FDMA/FDD: Trong phương thức này băng thông dành cho hệ thống (B) được
chia thành 2 nửa một nửa thấp và một nửa cao, mỗi nửa băng thông người ta bố trí
tần số cho các kênh. Các cặp tần số ở nửa thấp và cao có cùng chỉ số gọi là cặp thu
phát song công. Một tần số fi cho đường lên từ MS đến BTS, một tần số fi’ cho
đường xuống từ BTS đến MS. Khoảng cách giữa 2 tần số fi và fi’ gọi là khoảng cách
tần số thu phát ∆y. Khoảng cách gần nhất giữa 2 tần số trong cùng một nửa băng
được gọi là khoảng cách giữa 2 kênh lân cận ∆x, khoảng cách này phải đủ lớn để
không gây nhiễu cho nhau. Tần số đường xuống lớn hơn tần số đường lên fi’>fi để
suy hao ở đường lên thấp hơn do máy cầm tay có công suất nhỏ. FDMA/FDD - minh

hoạ như hình 1.3.

23
B
1 2 n
n’1’ 2’
f0
∆x
∆y
BTS
MS1
MS2
MS3
f1
f2
f3
f1’
f2’
f3'
Ký hiệu
B: Độ rộng băng tần
∆y: Khoảng cách tần số thu phát
∆x: Khoảng cách giữa 2 kênh lân cận
f0: Tần số trung tâm
Nửa băng thấp Nửa băng cao
Hình 1.3: Phân bố tần số và phương pháp FDMA/FDD





24
* FDMA/TDD: Trong phương pháp này cả máy phát và máy thu sử dụng
chung tần số nhưng phân chia theo thời gian, lúc này băng thông chỉ là một và mỗi
kênh có thể chon một tần số bất kỳ trong băng. Kênh vô tuyến giữa MS và BTS chỉ
sử một tần số fi cho cả phát và thu tuy nhiên phải thu phát luân phiên theo thời gian,
ví dụ BTS phát cho MS ở khe thời gian Tx, sau đó ngừng phát và thu tín hiệu ở khe
thời gian Rx, sau đó lại phát ở Tx…




25
1
∆x
Ký hiệu
B: Độ rộng băng tần
∆x: Khoảng cách giữa 2 kênh lân cận
Hình 1.4: Phân bố tần số và phương pháp FDMA/TDD
B
BTS
MS1
MS2

MS3
f1
f2
f3
TX RX TX RX
RX RX

TX RX TX RX
RX RX
TX RX TX RX
RX RX
2 n