công nghệ FDMA, TDMA với CDMA ứng dụng trong thông tin di động tế bào

Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
Mục lục
Lời nói đầu..................................................................................................................3
CHƯƠNG I :NHữNG KHáI NIệM CHUNG Về THÔNG TIN DI ĐộNG
I.Cấu trúc hệ thống thông tin di động số:.....................................................................................4
1. Phân hệ trạm gốc BSS: ........................................................................................4
1.1. Bộ điều khiển trạm gốc ( BSC ).............................................................................5
1.2. Trạm thu phát gốc ( BTS ).....................................................................................5
1.3. Bộ chuyển mã (XCDR)..........................................................................................6
1.4. Các cấu hình của BSS............................................................................................6
2. Phân hệ chuyển mạch (SS)...................................................................................6
2.1. Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (MSC)............................................7
2.2. Bộ ghi định vị thường trú(HLR)............................................................................7
2.3. Bộ ghi định vị thường trú(VLR)............................................................................8
2.4. Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR)............................................................................9
2.5.Trung tâm nhận thực(AUC):...................................................................................9
II.Tổng quan về các kỹ thuật đa truy nhập đã và đang sử dụng:......................................................10
1. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA):...................................................10
2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA):..............................................11
3. Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA):........................................................12
4. So sánh các công nghệ FDMA, TDMA với CDMA ứng dụng trong thông tin di
động tế bào:.................................................................................................................12
Chương II: kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu
I. mô tả chung:................................................................................................................................16
ii. hệ thống điều chế tương tự:......................................................................................................16
III. Hệ thống điều chế số:...............................................................................................................18
1. Mô tả chung hệ thống điều chế số:.......................................................................18
1.1. Điều chế BPSK và QPSK:.....................................................................................19
1.2. Điều chế FSK và MSK:.........................................................................................20
2. Thu phân tập:.........................................................................................................23
IV. Điều khiển lỗi :.........................................................................................................................24

1. Các chiến lược điều khiển lỗi:..............................................................................24
2. Các mã hiệu chỉnh lỗi:..........................................................................................24
2.1. Mã khối:.................................................................................................................24
2.2. Mã xoắn:................................................................................................................25
Chương III: hệ thống thu phát
I. hệ thống trạm gốc bsc:..............................................................................................................27
1. Chức năng:..............................................................................................................27
1.1. Quản lý mạng vô tuyến..........................................................................................27
1.2. Quản lý BTS .........................................................................................................27
1.3. Điều khiển cuộc nối trạm di động .........................................................................27
1.4. Quản lý mạng truyền dẫn .....................................................................................28
2. Cấu trúc BSC.........................................................................................................28
1
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
2.1. Mô hình hệ thống...................................................................................................28
2.2. Cấu trúc phần cứng................................................................................................29
3. Các hệ thống con điều khiển của BSC :..............................................................30
4. Các hệ thống ứng dụng của BSC:........................................................................30
II. hệ thống trạm gốc BTS:............................................................................................................30
1. Chức năng:.............................................................................................................30
1.1. Các tiềm năng........................................................................................................30
1.2. Mã hoá và ghép kênh.............................................................................................31
1.3. Điều khiển hệ thống con vô tuyến.........................................................................31
2. Cấu trúc BTS:........................................................................................................31
2.1. Giao tiếp máy thu phát ở xa...................................................................................32
2.2. Hệ thống con máy thu phát....................................................................................32
2.3. Bộ đổi nguồn..........................................................................................................33
3. Các dặc tính:..........................................................................................................34
3.1. Tính tin cậy............................................................................................................34
3.2. Tính bảo dưỡng......................................................................................................34

III Máy di động:.............................................................................................................................34
1. Cấu hình tham khảo GSM...................................................................................34
2. Modul nhận dạng thuê bao..................................................................................35
2.1. Mô tả......................................................................................................................33
2.2. SIM card IC............................................................................................................35
3. Các tính năng của máy di động ..........................................................................35
3.1. Các yêu cầu để thực hiện các tính năng MS..........................................................36
3.2. Một số các tính năng của thuê bao di động ..........................................................36
Chương IV: Giới thiệu 2 tổ chức mạng thông tin di động hiện nay ở việt nam
I. Tổng quan....................................................................................................................................39
II. Mạng vinaphone........................................................................................................................39
1. Các số liệu về cấu hình và các dịch vụ hiện tại của mạng VINAPHONE:.....39
1.1. Cấu hình:................................................................................................................39
1.2. Các dịch vụ của mạng VINAPONE.......................................................................39
1.3. Cấu hình và dịch vụ mới trong tương lai:..............................................................40
2. Sơ đồ đấu nối của toàn mạng tháng 12 năm 2000:............................................41
II. Mạng mobilephone....................................................................................................................43
1. Giới thiệu mạng và cấu hình mạng......................................................................43
1.1. Giới thiệu..............................................................................................................43
1.2. Cấu hình................................................................................................................43
1.3. Các dịch vụ...........................................................................................................43
2. Sơ đồ kết nối mạng MOBIPHONE......................................................................44
Lời nói đầu
Hiện nay trong cuộc sống hàng ngày thông tin liên lạc đóng một vai trò rất quan
trọng không thể thiếu được, nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xã hội, giúp con
2
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
người nắm bắt nhanh chóng các giá trị văn hoá, kinh tế, khoa học kỹ thuật rất đa dạng và
phong phú.
Bằng những bước phát triển thần kỳ, các thành tựu công nghệ Điện Tử – Tin Học

– Viễn Thông làm thay đổi cuộc sống con người từng giờ từng phút , nó tạo ra một trào
lưu "Điện Tử – Tin Học – Viễn Thông " trong mọi lĩnh vực ở những năm cuối của thế kỷ
20, và đầu thế kỷ 21.
Lĩnh vực Thông Tin Di Động cũng không nằm ngoài trào lưu đó. Cùng với nhiều
công nghệ khác nhau Thông Tin Di Động đang không ngừng phát triển đáp ứng nhu cầu
thông tin ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng, tạo nhiều thuận lợi trong miền
thời gian cũng như không gian. Chắc chắn trong tương lai Thông Tin Di Động sẽ được
hoàn thiện nhiều hơn nữa để thoả mãn nhu cầu thông tin tự nhiên của con người.
Trên cơ sở những kiến thức đã tích luỹ được qua 5 năm học tập chuyên ngành
Điện Tử – Viễn Thông tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và hơn một tháng thực tập
tại Đài GSM – Trung tâm Dịch vụ viễn thông KV I, tôi đã hoàn thành bản báo cáo thực
tập tốt nghiệp này.
Để hoàn thành bản báo cáo này tôi xin chân thành cảm ơn thày giáo TS Nguyễn
Vũ Sơn đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp .
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình Phó đài MSC1 Phạm Đình Hoàn
cùng các cán bộ trong công ty trong suốt quá trình thực tập tại đài.
CHƯƠNG I :NHữNG KHáI NIệM CHUNG Về THÔNG TIN DI ĐộNG
3
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
I.Cấu trúc hệ thống thông tin di động số:
Mô hình hệ thống thông tin di động cellular như sau:
Các ký hiệu:
AUC: Trung tâm nhận thực VLR: Bộ ghi định vị tạm trú
HLR: Bộ ghi định vị tạm trú EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị
BSS: Hệ thống trạm gốc BTS: Đài vô tuyến gốc
BSC: Đài điều khiển trạm gốc MS: Máy di động
OMC: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng ISDN: Mạng số liên kết đa dịch
vụ
PSPDN: Mạng chuyển mạch công cộng theo gói OSS: Hệ thống khai thác và hỗ trợ
PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng SS: Hệ thống chuyển mạch

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)
1. Phân hệ trạm gốc BSS:
Phân hệ trạm gốc – BSS là thiết bị đặt tại phạm vi cell, bao gồm một tổ hợp thiết bị
thu, phát vô tuyến và quản lý vô tuyến. BSS đảm bảo sự liên kết giữa các thiết bị di động
và trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động.
4
SS
AUC
VRL EIRHLR
MSC
ISDN
PSPDN
CSPDN
PSTN
PLMN
OSS
BSS
BSC
BTS
MS
Hệ THốNG TRạM GốC
---- truyền dẫn tin tức
Kết nối cuộc gọi và
truyền dẫn tin tức
Hệ thống
Chuyển mạch
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
BSS sẽ liên lạc với trạm di động trên giao diện vô tuyến số và với trung tâm chuyển

mạchcác dịch vụ di động ( MSC ) qua đường truyền.2Mbps.
BSS gồm 3 bộ phận chủ yếu sau:
1. Bộ điều khiển trạm gốc ( BSC ).
BSC đảm bảo việc điều khiển cho BSS . BSC thông tin trực tiếp với MSC. BSC có
thể điều khiển một hay nhiều BTS.
2.Trạm thu phát gốc ( BTS ).
BTS chứa tất cả các cấu kiện RF cung cấp giao diện vô yuyến cho một cell riêng
biệt . Đây cũng là một bộ phận của mạng trực tiếp trao đổi thông tin vơi BTS máy di
động
3..Bộ chuyển mã - XCDR.
Bộ chuyển mã được sử dụng để nén các tín hiệu từ trạm di động sao cho việc
phát các tín hiệu lên các giao diện cơ sở có hiệu quả hơn . Do vậy bộ chuyển đổi mã cũng
được xem như một bộ phận của BSS , nó thường được định vị để nối đến MSC .
1.1. 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 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 .
1.2. 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 Moderm 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 cácchức năng, ngược lại BTS sẽ thực hiện các chức năng hoặc
thực hiện các phép đo để giúp BSC.
1.2. Bộ chuyển mã (XCDR).
5
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
XCDR là bộ chuyển mã toàn tốc, sẽ đảm bảo sự chuyền mã thoại và ghép kênh
con 4:1 . Bộ chuyển mã (XCDR) cần phải có để chuyển đổi thông tin (thoại hay số liệu)
ở lối ra MSC (64 Kb/s) thành dạng quy định bởi các đặc tính kỹ thuật SGM (Special
Mobile Group committee) để phát lên giao diện vô tuyến, tức giữa BSS và MS (64 Kb/s
thành 16 Kb/s và ngược lại) .
Tín hiệu 64 Kb/s từ các bộ điều chế xung mã (PCM) của MSC, nếu được phát trên
giao diện vô tuyến mà không có sự sửa đổi thì sẽ chiếm nhiều dải tần vô tuyến, điều này
tất nhiên là việc sử dụng phổ vô tuyến có sẵn là không hiệu quả, vì vậy bằng việc xử lý
các mạch 64 Kb/s để giảm băng tần yêu cầu sao cho tổng lượng thông tin yêu cầu để phát
thoại đã được số hoá giảm xuống 13 Kb/s.
Bộ chuyển mã có thể được đặt ở MSC,BSC hay BTS, nếu nó được đặt tại MSC
thì các kênh truyền 13 Kb/s được phát đến BSS bằng cách chèn thêm bit để có tốc độ
truyền dữ liệu 16 Kb/s và sau đó sẽ ghép 4 kênh 16 Kb/s thành một kênh 64 Kb/s. Do vậy
mỗi đường truyền PCM 2Mb/s 30 kênh có thể mang 120 kênh thoại GSM quy định, tức
là sẽ tiết kiệm chi phí đối với nhà khao thác hệ thống. Bộ chuyển mã thường được định
vị chung với MSC, như vậy nó sẽ giảm số lượng đường truyền 2Mb/s.
1.3. Các cấu hình của BSS
Như trên đã đề cập, một BSC có thể điều khiển nhiều BTS, số lượng các BTS cực
đại có thể được điều khiển bằng một BSC không quy định trong GSM. Các BTS và BSC

hay có thể cả hai sẽ được đặt trong cùng một cell hpặc được đặt ở các khu vực khác
(remote) . Trong thực tế phần lớn là các BTS là được điều khiển từ xa, trong một mạng
thì các BTS nhiều hơn nhiều so với các BSC.
Một BTS không cần thông tin trực tiếp với BSC điều khiển nó, nó có thể được kết
nối với BSC thông qua một vòng các BTS . Để thiết lập một mạng thì một vòng BTS có
thể giảm số lượng cáp cần thiết như khi một BTS có thể được kết nối với một BTS bên
cạnh nó đúng hơn so với tất cả được nối tới một BSC, để tránh trễ truyền dẫn do vòng
các BTS gây ra. Vì vậy độ dài của một vòng BTS cần phải giữ đủ ngắn để ngăn ngừa lỗi
vòng do trễ thoại trở nên quá dài.
2. Phân hệ chuyển mạch (SS)
Phân hệ chuyển mạch bao hàm các chức năng chuyển mạch chính của hệ thống
GSM, nó cũng bao gồm các cơ sở dữ liệu cần thiết vê số liệu thuê bao và quản lý di
động. Chức năng chính của nó là quản lý các thông tin giữa mạng GSM và các mạng
truyền thông khác.
Các thành phần của phân hệ chuyển mạch như sau :
- Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động(MSC).
- Bộ ghi định vụ thường trú (HLR).
- Bộ ghi định vị tạm trú (VLR).
- Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR).
- Trung tâm nhận thực thuê bao(AUC).
- Chức năng tương tác mạng(IWF).
- Bộ triệt tiếng vang(EC).
6
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
Hệ thống các thanh ghi định vị : thanh ghi định vị thường trú (HLR), thanh ghi
định vị tạm trú, thanh ghi định dạng thiét bị (EIR). Các thanh ghi định vị là các điểm xử
lý được định hướng đến cơ sở dữ liệu của các bộ phận quản lý số liệu thuê bao theo bất
cứ địa chỉ nào khi một thuê bao di động đứng yên cũng như khi lưu động trong khắp
mạng.
Về mặt chức năng, như chức năngtương tác (IWF), triệt vang (EC) có thể xem

như là các phần của MSC vì các hoạt động của chúng là được liên kết chính xác đến
chuyển mạch cũng như kết nói các cuộc gọi thoại và số liệu đến và đi từ các trạm di động
(MS).
2.1. 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 nhưmột tổng đài điện thoại bất
kỳ. Tuy nhiên, do cần phải bổ xung 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 xung 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.
2.2. Bộ ghi định vị thường trú(HLR)
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 xung 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:
7
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
- 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 baodi 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.
2.3. Bộ ghi định vị thường 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.

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 thờ gian.
Các chức năng của VLR thường được liên kết với chức năng của MSC.
Các dữ lệu 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.
8
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
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.
2.4. Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR )
ở eir chứa một cơ sở dữ liệu trung tâm để xác nhận tính hợp lệ của chỉ số nhận
dạng thiết bị di động quốc tế (IMEI)
Đây là cơ sở dữ liệu liên quan duy nhất đến thiết bị MS và không liên quan đến
thuê bao đang sử dụng MS để phats hay thu các cuộc gọi.
Cơ sở dữ liệu của EIR gồm có danh sách các số IMEI (hay các khối IMEI) được
cơ cấu như sau:
- Danh sách Trắng : gồm các số IMEI đã được gán cho các máy di động hợp lệ.
- Danh sách Đen : gồm các số IMEI của các máy di động đã được trình báo là
mất cắp hoặc các dịch vụ bị từ chối vì một vài lý do nào đó.
- Danh sách Xám : gồm các số IMEI của các máy di động có các vấn đề trục
trặc (như lỗi phần mềm ), tuy nhiên chưa đủ ý nghĩa để cho phép dựa vào
“Danh sách đen”
Cơ sở dữ liệu của EIRcó thể được truy nhập từ xa bởi các MSC trong mạng và
cũng có thể được truy nhập bởi một MSC ỏ mạng PLMN khác.
Cũng như HLR, một mạng có thể sẽ có một hoặc nhiều bộ EIR, với mỗi EIR sẽ
kiểm tra một khối các số IMEI nào đó . Khi cho một số IMEI thì MSC sẽ dễ dàng truyền
lại theo địa chỉ của EIR để kiểm tra ở khu vực thích hợp ở cơ sở dữ liệu của thiết bị.
2.5. Trung tâm nhận thực(AUC):
Trung tâm nhận thực là một hệ thống xử lý. AUC thường được đặt chung với
thanh ghi định vị thường trú (HLR ) bởi vì nó được yêu cầu để truy nhập và cập nhật một
cách liên tục, liên quan mật thiết đến hồ sơ thuê bao trong hệ thống . Trung tâm nhận
thực AUC /HLR có thể được đặt chung với MSC hoặc tại các MSC ở xa. Quá trình nhận
thực thường xảy ra ở mỗi thời điểm “khởi đầu”của thuê bao trong hệ thống.
Trong quá trình nhận thực, các dữ liệu bảo mật được lưu giữ tại SIM card được
vận dụng và so sánh với dữ liệu lưu giữ tại cơ sở dữ liệu của HLR. Đây là các dữ liệu đã
được nhập vào SIM card và cơ sở dữ liệu của hệ thống (HLR )tại thời điểm phát hành
SIM card.

9
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
Quá trình nhận thực như sau:
1. Một số ngẫu nhiên được gửi tới máy di động từ trung tâm nhận thực (AUC ).
2. Số này được thao tác bằng các thuật toán nhận thực lưu giữ trong SIM card.
Khoá nhận thực thuê bao (Ki) được lưu giữ trong SIM cũng được sử dụng
trong việc thao tác.
3. Các kết quả thao tác số ngẫu nhiên sẽ được trả lời (SRES) trở lại AUC cùng
với một khoá bảo mật (Kc) đã được lưu giữ tại SIM card. Khoá bảo mật được
dùng để bảo mật dữ liệu khi phát lên lên giao diện vô tuyến, tạo ra nhiều sự an
toàn trên giao diện.
4. Khi máy di động và AUC cùng thực hiện đồng thời các phép tính giống nhau
một cách chính xác với số ngẫu nhiên và dữ liệu đã được lưu giữ tại HLR.
5. AUC sẽ nhận lời đáp (SRES) và so sánh nó với đáp án đúng.
6. Nừu các trả lời đưa ra bởi AUC và thuê bao giống nhau thì thuê bao được phép
sử dụng trên mạng.
7. Khoá bảo mật được đưa ra bởi AUC, được lưu giữ và gửi đến BTS để chop
phép được tiến hành bảo mật.
II.Tổng quan về các kỹ thuật đa truy nhập đã và đang sử dụng:
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.
1. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA):
Các hệ thống tế bào hiện tại đang sử dụng kỹ thuật ghép kênh FDMA, chia toàn
bộ băng tần được phân phối cho một nhà khai thác mạng tế bào (25 MHz) thành các kênh
rời rạc. Vì mỗi kênh có dải thông (độ rộng dải) là 30 KHz, cho nên hệ thống có tất cả 832
kênh. Mỗi cuộc đàm thoại cần sử dụng hai tần số, cho nên mỗi nhà khai thác có 416 cặp
tần số khả dụng, mỗi cặp có thể gán cho một thuê bao mạng tế bào vào bất kỳ lúc nào.
10
Thoại
analog
30 KHz kênh1
Thoại
analog
30 KHz kênh832
.
.
.
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng

Hình vẽ trên minh hoạ kỹ thuật FDMA, được áp dụng cho hệ thống tế bào analog
ở Hoa Kỳ. Mỗi kênh chiếm 30 kHz dải thông và đáp ứng cho một cuộc đàm thoại. Tần số
của mỗi kênh tuy khác nhau nhưng nhiều máy vô tuyến có thể truy nhập được.
2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA):
Với TDMA mỗi kênh vô tuyến được chia thành các khe thời gian. Từng cuộc đàm
thoại được biến đổi thành tín hiệu số mà sau đó được gán cho một trong những khe thời
gian này. Số lượng khe trong một kênh có thể thay đổi bởi vì nó là một nhiệm vụ của

thiết kế hệ thống. Có ít nhất là hai khe thời gian cho một kênh, và thường thì nhiều hơn,
điều đó có nghĩa là TDMA có khả năng phục vụ số lượng khách hàng nhiều hơn vài lần
so với kỹ thuật FDMA với cùng một lượng dải thông như vậy.
TDMA là một hệ thống phức tạp hơn FDMA, bởi vì tiếng nói phải được số hoá
hoặc mã hoá, sau đó được lưu trữ vào một bộ nhớ đệm để gán cho một khe thời gian
trống và cuối cùng mới phát đi. Do đó việc truyền dẫn tín hiệu là không liên tục và tốc độ
truyền dẫn phải lớn hơn vài lần tốc độ mã hoá. Ngoài ra, do có nhiều thông tin hơn chứa
trong cùng một dải thông nên thết bị TDMA phải được sử dụng kỹ thuật phức tạp hơn để
cân bằng tín hiệu thu nhằm duy trì chất lượng tín hiệu.
Hình vẽ dưới đây minh hoạ kỹ thuật TDMA, các kênh analog 30 kHz dùng cho
mạng tế bào hỗ trợ được ba kênh digital. Các đường truyền âm thanh analog của mỗi
cuộc đàm thoại đi qua bộ biến đổi A/D và sau đó chiếm một khe thời gian trong kênh
analog 30 kHz.

11
Bộ biến
đổi A/D
Bộ biến
đổi A/D
Bộ biến
đổi A/D
Bộ biến
đổi A/D
Bộ biến
đổi A/D
Bộ biến
đổi A/D
30 kHz kênh 1
30 kHz kênh 832
.

.
.
.
.
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
3. Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA):
Trong kỹ thuật CDMA, tín hiệu mang tin ( ví dụ như tiếng nói) được biến đổi
thành tín hiệu digital, sau đó được trọn với một mã giống như mã ngẫu nhiên. Tín hiệu
tổng cộng, tức tiếng nói cộng với mã giả ngẫu nhiên, khi đó được phát trong một dải tần
rộng nhờ một kỹ thuật gọi là trải phổ.
Không giống FDMA hay TDMA, truyền dẫn trải phổ mà CDMA sử dụng đòi hỏi
các kênh có giải thông tương đối rộng (thường là 1,25 MHz). Tuy nhiên theo tính toán lý
thuyết thì CDMA có thể chứa được số thuê bao gấp 20 lần mà FDMA có thể có trong
một dải thông tổng cộng như nhau .
Hình vẽ trên minh hoạ kỹ thuật CDMA. Dải thông tăng từ 30 kHz lên 1,25 MHz,
nhưng trong dải thông này bây giờ còn xấp xỉ 20 cuộc đàm thoại. Mỗi đường thoại
analog trước hết được biến đổi thành digital nhờ bộ biến đổi A/D đúng như với TDMA.
Tuy nhiên sau đó thêm một bước nữa là chèn một mã đặc biệt qua một bộ tạo mã. Sau đó
tín hiệu được phát đi, trải rộng thêm 1,25 MHz dải thông chứ không chiếm một khe thời
gian riêng trong dải này.
4. So sánh các công nghệ FDMA, TDMA với CDMA ứng dụng trong thông tin di
động tế bào:
Trong FDMA mỗi một khe tần số được dành riêng cho một người sử dụng và
người này sẽ dùng khe tần số này suốt quá trình cuộc gọi . Trong sơ đồ TDMA mỗi
người dùng được cấp cho một khe thời gian trong quá trình gọi. Số lượng người dùng
được quyết định bởi số lượng các khe thời gian hay tần số khác nhau có sẵn. Trong sơ đồ
CDMA tất cả các người dùng phát đồng thời và trên một tần số. Tín hiệu được phát đi
chiếm toàn bộ dải thông của hệ thống và các dãy mã được sử dụng để phân biệt người sử
dụng này với người sử dụng kia.
CDMA hơn hẳn so với các kỹ thuật đa truy nhập khác. Nó có thể tính được

phương sai trong hàm truyền của kênh gây ra bởi bộ chọn lọc tần số. Các máy thu
12
Bộ biến
đổi A/D
Tạo
mã
Bộ biến
đổi A/D
Tạo
mã
(1)
(20)
Bộ biến
đổi A/D
Tạo
mã
Bộ biến
đổi A/D
Tạo
mã
(1)
(20)
1,25 MHz
kênh 1
1,25 MHz
kênh 20
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
CDMA được thiết kế để tận dụng ưu điểm từ đặc tính nhiều đường liên quan đến fading
chọn lọc tần số và để làm giảm tối thiểu ảnh hưởng của chúng đến dung lượng của hệ
thống.

Ưu điểm chủ yếu về dung lượng của CDMA có được trong môi trường vô tuyến
đa tế bào. Trong thông tin di động trước đây một trạm gốc công suất lớn được sử dụng để
phủ sóng một vùng rộng lớn. Hệ thống này bị hạn chế khắt khe về mặt băng tần và không
thể đáp ứng các dịch vụ di động. Trong hệ thống điện thoại di động tế bào, máy phát của
trạm gốc đơn lẻ được thay thế bởi rất nhiều các trạm gốc có công suất nhỏ, mỗi máy phát
phủ sóng cho một vùng có dạng tổ ong, gọi là một tế bào. Trong các hệ thống FDMA hay
TDMA mỗi tế bào được chia cho một phần tử của dãy tần số có sẵn. Dãy tần được dùng
trong một tế bào có thể được sử dụng lại trong tế bào khác cách đó đủ xa sao cho tín hiệu
trong hai tế bào này không gây nhiễu đến nhau. Số L té bào sử dụng hết toàn bộ phổ tần
có sẵn được gọi là cluster (cụm). Các cluster được bố trí như hình vẽ


Hình vẽ: Cấu trúc cơ bản của hệ thống tế bào
Trong hệ thống FM/FDMA hay TDMA/FDMA số lượng các kênh trong một tế
bào tỷ lệ nghịch với hệ số tái sử dụng tần số L, liên quan đến số lượng các kênh trên dãy
tần xác định, vì mỗi tế bào trong một cluster chỉ được dành cho 1/L phần phổ tần sẵn có
trong băng tần. Trong hình vẽ L=7.
13
G
B
C
D
F
A
E
G
B
C
D
F

A
E
G
B
C
DF
A
E
G
B
C
D
F
A
E
G
B
C
DF
A
E
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
Trong khi đó, CDMA có thể tái sử dụng toàn bộ băng tần với tất cả các tế bào. Hệ
số tí sử dụng trong hệ thống tế bào CDMA do đó bằng 1. Điều này khiến cho dung lượng
của hệ thống được cải thiện. Để ý rằng dung lượng được xác định như là một số lượng
tối đa những người sử dụng tích cực trong tất cả các tế bào chứ không phải là chỉ số
lượng của những người dùng trong dãy tần hay trong một tế bào đơn vị. Việc cải thiện về
mặt dung lượng tổng thể như định nghĩa của hệ thống CDMA so với hệ thống TDMA
hay FDMA theo yêu cầu từ 4 đến 6 và so với hệ thống FM/FDMA là hệ số khoảng 20.
Những tín hiệu cơ bản của người sử dụng khác đồng thời trên cùng băng tần sẽ

gây ra nhiễu đồng kênh. Nhiễu đồng kênh là một tham số giới hạn của hệ thống vô tuyến
di động. Phương pháp tái sử dụng tần sổ trong TDMA/FDMA và FM/FDMA gây ra
nhiễu đồng kênh vì có cùng một dải tần được sử dụng lại ở một tế bào khác. Việc sử
dụng các cluster 7 tế bào trong nhiều hệ thống vô tuyến di động là không đủ để tránh hiện
tượng nhiễu đồng kênh. Có thể tăng L lớn hơn 7 để giảm nhiễu đồng kênh nhưng sẽ làm
giảm số lượng các kênh trong một tế bào, do vậy sẽ làm giảm dung lượng của hệ thống.
Tương tự nếu giữ nguyên hệ số tái sử dụng là 7 và chia tế bào thành những vùng nhỏ
hơn. Mỗi tế bào được chia thành ba hoặc sáu vùng nhỏ sẽ sử dụng ba hoặc sáu anten định
hướng tương ứng tại trạm gốc phục vụ cho cả thu lẫn phát. Mỗi vùng nhỏ này sử dụng
một dải tần riêng, khác với dải tần của các vùng kia. Thí dụ, nếu một tế bào được chia
thành ba vùng nhỏ thì nhiễu thu được trên anten định hướng chỉ sấp xỉ một phần ba của
nhiễu thu được trên anten vô hướng đặt tại trạm gốc. Sử dụng tế bào chia nhỏ thành ba
vùng thì số lượng người dùng trong một tế bào có thể tăng thêm gấp ba lần trong cùng
một cluster.
Một vấn đề quan trọng khác trong việc tăng dung lượng của hệ thống là tính tích
cực của thoại. Trong một cuộc thoại giữa hai người, mỗi người chỉ nói khoảng 35% đến
40% thời gian và nghe hết thời gian còn lại. Trong hệ thống CDMA tất cả nhẽng người
sử dụng cùng chia sẻ một kênh vô tuyến. Khi những người sử dụng trên kênh đang liên
lạc không nói thì những người sử dụng đang đàm thoại khác sẽ chỉ chịu ảnh hưởng rất
nhỏ của nhiễu. Do vậy việc giám sát tính tích cực của tiến nói làm giảm nhiễu đa truy
nhập đến 65%. Điều này dẫn đến việc tăng dung lượng của hệ thống lên hệ số 2,5.
Trong đa truy nhập FDMA hoặc TDMA việc người sử dụng được phân chia tần
số hoặc thời gian trong thời gian diễn ra cuộc gọi và hệ thống cấp lại hai tài nguyên này
cho hai người khác trong khoảng thời gian rất ngắn khi kênh ấn định yên lặng là không
thực tế vì điều này yêu cầu phải chuyển mạch rất nhanh giữa những người sử dụng khác
nhau. Trong FDMA và TDMA việc tổ chức tần số là yêu cầu khó khăn vì nó kiểm soát
nhiễu đồng kênh. Trong hệ thống CDMA chỉ có một kênh chung nên không cần thực
hiện tổ chức tần số.
Trong FDMA và TDMA, khi máy di động ra khỏi vùng phủ sóng của tế bào trong
quá trình đàm thoại thì tín hiệu thu được sẽ bị yếu đi và trạm gốc sẽ yêu cầu chuyển giao

(handover). Hệ thống sẽ chuyển mạch sang một kênh mới khi cuộc gọi tiếp tục. Trong
CDMA các tế bào khác nhau, khác nhau ở chỗ sử dụng các dãy mã khác nhau nhưng
giống nhau là đều sử dụng cùng phổ tần. Do đó không cần phải thực hiện handover từ tần
số này qua tần số khác. Chuyển giao như vậy được gọi là chuyển giao mềm (soft
handover).
14
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
Trong hệ thống CDMA không có một giới hạn rõ ràng về số lượng người dùng
như trong FDMA và TDMA. Tuy vậy chất lượng hoạt động của hệ thống đối với tất cả
những người sử dụng giảm ít nhiều khi số lượng người sử dụng cùng liên lạc tăng lên.
Khi số người sử dụng tăng lên đến mức độ nào đó thì sẽ khiến cho nhiễu có thể làm cho
tiếng nói trở nên khó hiểu và gây mất ổn định hệ thống. Tuy nhiên trong CDMA ta quan
tâm đến điều kiện “phong toả mềm”, có thể giải toả được trái với điều kiện “phong toả
cứng” như trong TDMA và FDMA khi mà tất cả các kênh đều bị chiếm.
Hệ thống CDMA cũng có một vài nhược điểm. Hai nhược điểm nổi bật là: hiệu
ứng tự nhiễu và hiệu ứng xa gần. Hiệu ứng tự nhiễu do các dãy mã không trực giao gây
ra. Trong hệ thống vô tuyến di động các máy di động truyền tin độc lập với nhau, tín hiệu
của chúng không đến trạm gốc một cách cùng lúc. Do trễ thời gian của chúng là phân bố
ngẫu nhiên nên sự tương quan chéo giữa các tín hiệu thu được từ những người sử dụng là
khác không. Để nhận được nhiễu có mức thấp tất cả tín hiệu phải có tương quan chéo
nhỏ và mọi trễ thời gian tương đối. Tương quan chéo giữa các ký tự có được bằng việc
thiết kế một tập các dãy trực giao. Tuy nhiên không có một tập dãy mã nào được biết là
hoàn toàn trực giao khi được dùng trong hệ thống không đồng bộ. Các thành phần không
trực giao của tín hiệu của những người sử dụng khác sẽ xuất hiện như là nhiễu trong tín
hiệu điều chế mong muốn. Nếu sử dụng máy thu có bộ lọc thích ứng trong hệ thống như
vậy thì số lượng của người sử dụng bị hạn chế bởi nhiễu gây ra bởi những người sử dụng
khác. Điều này khác với trong các hệ thống TDMA và FDMA, trong các hệ thống này
tính chất trực giao của tín hiệu thu được bị duy trì bằng việc chọn lọc và đồng bộ chính
xác.
Hạn chế chính của CDMA là hiệu ứng xa gần. Hiện tượng này xuất hiện khi một

tín hiệu yếu từ một máy di động ở xa thu được tại trạm gốc bị chèn ép bởi tín hiệu mạnh
từ nguồn nhiễu đó. Tín hiệu nhiễu với công suất lớn hơn n lần công suất tín hiệu mong
muốn sẽ tác dụng gần như là n tín hiệu nhiễu có công suất bằng công suất của tín hiệu.
Để khắc phục hiệu ứng xa gần trong hầu hết các ứng dụng CDMA người ta sử dụng các
sơ đồ điều khiển công suất. Trong hệ thống tế bào điều khiển công suất được thực hiện
bởi các trạm gốc, các trạm này định kỳ ra lệnh các máy di động điều chỉnh công suất máy
phát sao cho tất cả các tín hiệu thu được tại trạm gốc với mức công suất là như nhau.


15
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
Chương II: kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu
I. mô tả chung:
Một hệ thống truyền dẫn FM (PM) tương tự được sử dụng để truyền các tín hiệu
thoại cho thông tin di động vì 3 lý do sau:
1. Biên độ sóng mang (mức đường bao đầu ra) không đổi, nên có thể sử dụng bộ
khuyếch đại công suất phi tuyến (loại C) với hiệu suất công suất tốt.
2. Có thể dễ dàng sử dụng một bộ hạn chế để giảm ảnh hưởng của phading sâu và
nhanh.
3. Khi tỷ số sóng mang/tạp âm (CNR) lớn hơn 9dB, độ lợi băng rộng cải thiện các
đặc tính tạp âm sau giải điều chế.
Một hệ thống thông tin di động nào đó, chẳng hạn như hệ thống điện thoại trên
ôtô, không chỉ truyền dẫn tín hiệu thoại mà còn phải truyền dẫn cả số liệu để điều khiển
kênh vô tuyến, nhưng nói chung, hệ thống truyền dẫn tương tự chung thường được dùng
để truyền dẫn tín hiệu thoại.
ii. hệ thống điều chế tương tự:
Hệ thống FM (điều tần) thay đổi tần số của sóng mang theo sự thay đổi điện áp
vào của tín hiệu .
Nguyên lý FM có thể được mô tả theo toán học bằng phương trình:
E = A

c
sin(
tt
s
s
c
ϖ
ω
ω
ω
sin
∆
+
)
ở đây: E: Tín hiệura.
A
c
: Biên độ sóng mang.
c
ω
: Tần số góc của sóng mang.
ω
∆
: Độ lệch tần số góc cực đại.
s
ω
: Tần số góc của tín hiệu.
ở hệ thống FM, thành phần tần số (phổ) lớn hơn trong hệ thống AM. Nên cần có
độ rộng băng tần lớn hơn. Ta so sánh phổ của FM và AMbằng hình vẽ trang sau.
Độ rộng băng thực tế (B) cho FM có thể được cho bằng phương trình sau:

( )
m
ffB +∆= 2
ở đây:
f∆
: Độ lệch tần số đỉnh.
ππω
2/2/
s
kAf =∆=∆
m
f
: Tần số cao nhất của tín hiệu.
( )( )
smmm
f
ωωπω
max2/ ==
16
Báo cáo thực tập Sinh viên: Phạm Thanh Tùng
Hình vẽ: Nguyên lý điều chế FM
(Băng gốc của 1 tín hiệu thoại)
17
Tần số đầu ra
f cao f thấp
Điện áp
tín hiệu
đầu vào
⇒
cao

thấp
Mức
0,3 3,4 kHz
Thành phần
Tần số sóng mang
⇒
→
Tần số
→
Tần số
Tần số sóng mang
⇒
(Phổ AM) (Phổ FM)