LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

ITC
THÔNG TIN DI ĐỘNG
CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
GSM:
Điện thoại di động ra đời từ những năm 1920, khi đó điện thoại di động được sử
dụng như là các phương tiện thông tin giữa các đơn vò cảnh sát ở Mỹ. Dòch vụ điện
thoại di động mải đến đầu năm 1960 ở các dạng sử dụng được và khi đó nó chỉ là các
sữa đổi thích ứng của các hệ thống điều vận. Cuối những năm 1980 người ta nhận thấy
rằng các hệ thống tổ ông tương tự không thể đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng vào
thế kỷ sau nếu như không loại bỏ được các hạn chế cố hữu của hệ thống này: (1) phân
bổ tần số rất hạn chế, dung lượng thấp; (2) tiếng ồn khó chòu và nhiễu xảy ra khi máy di
động chuyển dòch trong môi trường fadinh đa tia; (3) không đáp ứng được các dòch vụ
mớihấp dẫn đối với khách hàng; (4) không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết
bò di động và cơ sở hạ tầng; (5) không đảm bảo tính bảo mật của các cuộc gọi; (6)
không tương thích giữa các hệ thống khác nhau, làm cho thuê bao không thể sử dụng
được máy di động của mình ở nước khác.
Giải pháp duy nhất để loại bỏ những hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng
kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với các kỹ thuật đa truy nhập mới.
Hệ thống thông tin di động sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời
gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới được ra đời ở Châu u vả có trên gọi là GSM . Ban
đầu hệ thống này được gọi là “ nhóm đặc trách di động” (Group Special Mobile) theo
tên gọi của một nhóm được CEPT( Conference Of European Postal And
Telecommunications Administrations – Hội nghò các cơ quan quản lý viễn thông vàbưu
chính Châu u) cử ra để nghiên cứu tiêu chuẩn. Sau đó để tiện cho việc thương mại
hóa GSM được gọi là “ hệ thống thông tin di động toàn cầu” (GSM: Global System for
Mobile Communications).
GSM được phát triển từ năm 1982 khi các nước Bắc u gởi đề nghò đến CEPT
để quy đònh một dòch vụ viễn thông chung châu Âu ở băng tần 900MHz. Năm 1985 hệ
thống số được quyết đònh sử dụng và tháng 5 năm 1986 giải pháp TDMA băng hẹp

được chọn lựa.
Ở Việt Nam hệ thống thông tin di động số GSM được đưa vào từ năm 1993, hiện
nay đang được công ty VNPT (VMS, GPC), VIETTEL, SPT, EVN khai thác rất hiệu
quả.
Thơng tin di động Page 1
ITC
II. MẠNG GSM:
Cấu trúc một mạng tế bào đơn giản gồm có:
1.Trạm di động MS: Mobile Station
Là một thiết bò độc lập, làm nhiệm vụ kết nối với các thiết bò bên ngoài như
máy tính, Fax. MS bao gồm thiết bò di động ME (Mobile Equipment) và Module nhận
dạng thuê bao SIM ( Subcriber Identity Module).
2.Phân hệ trạm gốc BSS: Base Station Subsystem
BSS nối với MS thông qua giao diện vô tuyến và cũng nối đến NSS. BSS bao
gồm tổng đài thu phát trạm gốc BTS (Base Transceiver Station) và bộ điều khiển trạm
gốc BSC (Base Station Controller). Một BSC điều khiển nhiều BTS. Một bộ phận
TRAU (Transcoder/Rate Adaption Unit) thực hiện mã hoá và giải mã đồng thời điều
chỉnh tốc độ cho việc truyền số liệu.
Thơng tin di động Page 2
VOICE CIRCUITS
MOBILE TELEPHONE
SWITING OFFICE
DEDICATED VOICE
GRADE CIRCUITS
SWICHES AND
PROCESSOR
CELL SITE
D
A
T

A

L
I
N
K
D
A
T
A

L
I
N
K
V
O
I
C
E

L
I
N
K
CELL #1
CELL #2
MOBILE UNIT
ITC
Hệ thống GSM sử dụng mô hình OSI (Open System Interconnection). Có 3

giao diện phổ biến trong mô hình OSI: giao diện vô tuyến giữa MS và BTS, giao diện A
giữa MSC và BSC và giao diện A-bis giữa BTS và BSC.
Hình 1.3 – BSS = BTS + BSC và các giao diện.
3. Phân hệ chuyển mạch NSS: Network and Switching Subsystem
NSS trong GSM là một mạng thông minh. NSS quản lý giao diện giữa người sử
dụng mạng GSM với người sử dụng mạng viễn thông khác, nó bao gồm:
• Trung tâm chuyển mạch dòch vụ di động MSC (Mobile Service Switching
Centre): Có nhiệm vụ thiết lập cuộc gọi đến và từ thuê bao di động. Một MSC điều
khiển nhiều BSC.
• Chức năng tương tác mạng IWF (InterWorking Function): là cổng giao tiếp
giữa người dùng mạng GSM với các mạng ngoài
• Thanh ghi đònh vò thường trú HLR (Home Location Register): chứa tất cả
các thông tin về thuê bao, và các thông tin liên quan đến vò trí hiện hành của thuê bao,
Thơng tin di động Page 3
MSC
BSC
B
T
S
B
T
S
B
T
S
GIAO DIỆN ABIS
GIAO DIỆN A
GIAO DIỆN
VÔ TUYẾN
BSS

MS
MSC
ITC
nhưng không chính xác. HLR có trung tâm nhận thực AUC (Authentication Centre) và
thanh ghi nhận dạng thiết bò EIR (Equipment Identity Register).
• Thanh ghi đònh vò tạm trú VLR (Visitor Location Register): Nối đến một
hoặc nhiều MSC, lưu trữ các thông tin hiện hành để cập nhật cho MSC, như vò trí thuê
bao hiện hành (chính xác hơn trong HLR).
• MSC cổng (GMSC): để thiết lập cuộc gọi, cuộc gọi được đònh tuyến đến
GMSC, GMSC sẽ tìm đúng số thuê bao HLR chứa số thuê bao được gọi. GMSC có giao
tiếp với mạng ngoài.
Ngoài ra trong mạng GSM còn có phân hệ vận hành OSS (Operation
SubSystem). Có 3 vùng trong OSS :
(1) Chức năng vận hành mạng và duy trì,
(2) Quản lý thuê bao, bao gồm cả việc lập phiếu và tính cước,
(3) Quản lý thiết bò vô tuyến.
Hình 1.4 – Tổ chức của OSS.
III. MÔ HÌNH LỚP CỦA GSM:
Hệ thống GSM sử dụng mô hình OSI (Open System Interconnection) bao gồm 5 lớp:
Truyền dẫn TX (Transmission), Quản lý tài nguyên vô tuyến RR (Radio Resource
management), Quản lý di động MM (Mobility Management), Quản lý giao tiếp CM
(Communication Management), Vận hành, bảo dưỡng và duy trì OAM
(Operation,Administration and Maintenance).
Lớp TX thiết lập một kết nối giữa MS và BTS.
Lớp RR bao gồm các giao thức quản lý giao tiếp qua giao diện vô tuyến và cung
cấp một đường truyền ổn đònh giữa MS và BSC.
Lớp MM quản lý dữ liệu thuê bao và các hoạt động xác thực .
Lớp CM có các chức năng sau :
(1) Thiết lập duy trì và giải phóng cuộc gọi.
(2) Quản lý các dòch vụ bổ sung. Cho phép người dùng có một số điều khiển

cuộc gọi của họ trong mạng.
Thơng tin di động Page 4
Subscription
management
and charging
Network
operation
and
maintenance
NSS
NSS
Mobile
equipment
management
ME
SIM
MS
ITC
(3) Dòch vụ bản tin ngắn SMS (Short Message Service). Liên quan đến các dòch
vụ bản tin ngắn điểm tới điểm. Một trung tâm dòch vụ bản tin ngắn có thể kết nối nhiều
mạng GSM.
Hình 1.5 – Mô hình lớp của GSM.
IV. TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN:
1.Truyền dẫn tín hiệu thoại:
Một tín hiệu thoại tương tự 4-KHz được chuyển đổi sang tín hiệu số 64kbps, sau
đó nó được giảm xuống còn 13kbps trước khi điều chế. Ở đây dùng tốc độ 13kbps thay
cho 64kbps để phù hợp với kênh băng hẹp 13kbps. Mã hoá tiếng nói thường dùng hai
cách sau:
♦ Kích thích xung đều RPF (Regular Pulse Excitation): phát xung nhiễu để
mô phỏng cho tiếng nói.

♦ Mã hóa dự đoán tuyến tính LPC (Linear Prediction Coding): Phát dạng
sóng tiếng nói bằng cách dùng bộ lọc với hệ số nhân là 8 được phát với một khung
tiếng nói 20ms, dùng 260 bit để biểu diễn một khung 20ms. Có hai cách truyền dẫn tín
hệu thoại trong GSM, đó là liên tục và không liên tục.
2.Truyền dữ liệu:
Tốc độ truyền dữ liệu cao nhất của GSM là 9600bps và có hai chế độ truyền
khác nhau là trong suốt và không trong suốt.
Chế độ trong suốt vận hành theo cơ chế sửa sai. Có ba tốc độ dữ liệu áp dụng
cho chế độ này là 2400, 4800 và 9600 bps. Sau khi thêm các thông tin bổ trợ thì tốc độ
trở thành 3.6 , 6 và 12 kbps.
Thơng tin di động Page 5
OAM
CM
MM
RR
Transmission
User
Operator
ITC
Chế độ không trong suốt vận hành theo cơ chế tự truyền lại ARQ (Automatic
Repeat Request). Dữ liệu được truyền lại khi nó không được xác nhận ở đầu cuối. Với
chế độ không trong suốt tốc độ truyền là 12kbps cho kênh toàn tốc và 6kbps cho kênh
bán tốc, lỗi truyền dẫn giảm, tuy nhiên do sử dụng cơ chế truyền lại nên hiệu suất sử
dụng đường truyền không cao.
V. CÁC LOẠI KÊNH:
1.Cấu trúc kênh:
Dòch vụ cho phép người dùng có bốn chế độ truyền dẫn vô tuyến, ba cho truyền
dữ liệu và một cho thoại. Chế độ truyền dẫn vô tuyến dùng kênh vật lý.
2. Kênh vật lý:
Có ba loại kênh vật lý, cũng được gọi là kênh lưu lượng :

♦ TCH/F (Full rate ): kênh toàn tốc. Truyền dẫn tín hiệu thoại ở tốc độ
13kbps hoặc ba tốc độ dữ liệu 12, 6 và 3.6kbps.
♦ TCH/H( Half rate): kênh bán tốc. Truyền dẫn mã tín hiệu thoại ở tốc độ
7kbps hoặc hai tốc độ dữ liệu là 6 và 3.6kbps.
♦ TCH/8 (One-eight rate): kênh tốc độ 1/8. Dùng cho kênh báo hiệu, kênh
chung và kênh dữ liệu tốc độ thấp.
Kênh vật lý đươcï tổ chức theo quan điểm truyền dẫn. Đối với TDMA GSM,
kênh vật lý là một khe thời gian ở một sóng mang vô tuyến được chỉ đònh:
Dãi tần số: 890 – 915MHz cho đường lên (từ MS đến BTS).
935 – 960MHz cho đường xuống (từ BTS đến MS).
Dãi thông tần của kênh vật lý là 200KHz. Dãi tần bảo vệ ở biên rộng 20KHz.
GSM 900 có 124 dãi thông tần bắt đầu từ tần số 890.2MHz. Mỗi dãi thông tần kênh là
một TDMA có 8 khe thời gian. Mỗi khe kéo dài 577µs, mỗi khung là 4.62ms. Khung
đường lên trễ ba khe so với khung đường xuống. Nhờ vậy mà MS có thể sử dụng một
khe thời gian có cùng thứ tự ở đường lên hoặc đường xuống để truyền tín hiệu song
công.
3.Kênh logic:
a. Kênh chung đường xuống:
• Kênh hiệu chỉnh tần số FCCH (Frequency Correction Channel): lặp
lại mỗi 51x8 chu kỳ cụm, dùng để nhận dạng tần số hiệu chỉnh.
• Kênh đồng bộ SCH (Synchronization Channel): mang thông tin đồng
bộ khung cho MS và nhận dạng BTS.
• Kênh điều khiển quảng bá BCCH ( Broadcast Control Channel): được
phát quảng bá một cách đều đặn trong mỗi cell và được thu bởi các MS ở trạng thái
nghó.
• Kênh cho phép tìm gọi và truy cập PAGCH (Paging and Access Grant
Channel): dùng để thu cuộc gọi đến tại MS.
• Kênh quảng bá cuộc gọi CBCH (Call Broadcast Channel): Mỗi cell
phát quảng bá một bảng tin ngắn, lặp lại mỗi 2s, từ mạng đến MS ở trạng thái nghó.
Thơng tin di động Page 6

ITC
MS tìm cụm FCCH, sau đó tìm một cụm SCH trên cùng một tần số để đạt được
sự đồng bộ . Tiếp theo, MS thu BCCH trên nhiều khe thời gian và chọn một cell riêng ở
trạng thái nghó.
b. Kênh chung đường lên:
Kênh chung đường lên duy nhất là kênh truy cập ngẫu nhiên RACH
( Random Access Channel). RACH cho phép MS chọn để truy xuất cuộc gọi. Có hai tốc
độ RACH/F (với toàn tốc), và RACH/H (với bán tốc ).
c.Kênh báo hiệu:
Tất cả các kênh báo hiệu là một trong những kênh vật lý, và tên của
kênh được dựa trên chức năng logic của nó.
• Kênh điều khiển kết nối chậm SACCH (Slow Associated Control
Channel): là một TCH tốc độ thấp dùng cho báo hiệu hỗ trợ và các thủ tục không khẩn
cấp mà chính là chuyển giao cuộc gọi giữa các cell. Nó dùng với tốc độ 1/8.
• Kênh điều khiển kết nối nhanh FACCH ( Fast Associated Control
Channel): Dùng cho việc thiết lập cell, nhận thực thuê bao và yêu cầu chuyển giao
cuộc gọi giữa các cell.
• Kênh điều khiển độc lập SDCCH (Stand – alone Dedicated Control
Channel): Hoạt động với tốc độ thấp, dùng kênh TCH/8. Phục vụ cho việc cập nhật và
quá trình thiết lập cuộc gọi khi một TCH được chỉ đònh.
Khe vô tuyến được phân phối đến người sử dụng chi khi cuộc gọi đã
được thiết lập xong. Có hai chế độ là dành riêng và rỗi. Việc hoạt động ở chế độ nào là
phụ thuộc vào đường lên hay đường xuống. Trong thuật ngữ GSM, đường xuống là tín
hiệu phát ra từ trạm gốc đến MS và ngược lại cho tín hiệu đường lên.
• Kênh thoại/ dữ liệu: mỗi khe thời gian của kênh thoại chứa 260 bits
cho mỗi khối. Toàn bộ khối có 316 bits. Mỗi khe thời gian kênh dữ liệu chứa 120 hoặc
240 bits cho mỗi khối.
• Chế độ kênh: bởi vì sự q giá của phổ tần số, nên không có một người
dùng nào được cấp một kênh dành riêng.
• Chế độ dành riêng: dùng TCH trong suốt cuộc gọi được thiết lập và

dùng SACCH để cập nhật vò trí ở chế độ dành riêng. TCH và SACCH là các kênh dành
riêng cho cả đường lên và đường xuống.
• Chế độ nghó: trong lúc không có cuộc gọi, thì năm kênh đường xuống ở
trạng thái rỗi: FCCH, SCH, BCCH được phát quảng bá một cách đều đặn; PAGCH và
CBCH gởi một bản tin mỗi 2s. Trong suốt chế độ nghó, MS lắng nghe ở các kênh đường
xuống, và dùng SDCCH để ghi nhận một sự liên kết vò trí với một trạm gốc tương ứng
trong mạng.
VI. PHƯƠNG PHÁP ĐA TRUY NHẬP:
GSM là sự kết hợp của FDMA và TDMA. Tổng số kênh trong FDMA là 124, và
mỗi kênh rộng 200KHz. Ở đường lên sử dụng khoảng tần số 935 – 960MHz và đường
xuống sử dụng khoảng tần số 890 – 915MHz. TDMA dùng mỗi kênh là 200KHz, một
khung có tám khe thời gian, một khung kéo dài trong 4.615ms.
Thơng tin di động Page 7
ITC
1.Phương pháp FDMA.
FDMA là gán các kênh đến từng người riêng rẽ. Các kênh này được gán dựa
trên các yêu cầu mà người sử dụng cần.
Trong suốt thời gian cuộc gọi tiến hành, không có một user nào dùng chung
băng tần số đó. FDMA có những đặc điểm sau:
• Kênh FDMA chỉ phục vụ duy nhất một thuê bao tại một thời điểm.
• Nếu một kênh FDMA không được dùng, thì nó ở trạng thái nghó và
không được dùng bởi các user khác để tăng khả năng của hệ thống.
• Sau khi đã gán một kênh thoại, trạm gốc và MS thu và phát một cách
liên tục và đồng thời.
Hình 1.6 – Cách gán băng tần số của FDMA.
• Băng thông của kênh FDMA là tương đối nhỏ (khoảng 30KHz) khi mỗi
kênh phục vụ duy nhất một sóng mang. FDMA thường được áp dụng cho hệ thống băng
hẹp.
• Thời gian của kí hiệu là lớn so với thời gian trễ trung bình. Vì vậy giao
thoa kí tự ISI thấp và không cần sử dụng Equalizer.

• Hệ thống FDMA không phức tạp như TDMA.
• FDMA là phương pháp truyền dẫn liên tục, nên các bits cần cho mục
đích đònh tuyến là ít hơn TDMA.
• FDMA cần một cấu trúc lọc RF chặt chẽ giảm thiểu giao thoa kênh kề.
Tổng số kênh có thể hoạt động đồng thời trong một hệ thống FDMA là:

c
guardtot
B
BB
N
2
−
=
(1.1)
B
tot
: Tổng số phổ được phân phối.
B
guard
: Băng bảo vệ tại cạnh của các kênh .
B
c
: Băng thông của mỗi kênh.
2.Phương pháp TDMA:
Thơng tin di động Page 8
Frequency
Code
Time
C

h
a
n
n
e
l

1
C
h
a
n
n
e
l

2
C
h
a
n
n
e
l

3
C
h
a
n

n
e
l

N
ITC
Hệ thống TDMA chia phổ vô tuyến ra các khe thời gian (Time slot) và mỗi khe
chỉ cho phép người sử dụng được phát hoặc thu.
Như trong hình 1.7, mỗi user chiếm một khe thời gian được lặp lại một cách chu
kỳ, một kênh được xem như là một khe thời gian mà nó lặp lại ở mỗi khung. Một
khung có N khe thời gian. Không như hệ thống FDMA, hệ thống TDMA truyền dẫn dữ
liệu không liên tục và chỉ sử dụng cho dữ liệu số và điều chế số. Việc truyền dẫn từ các
user khác nhau được kết hợp lại thành một khung lặp lại như hình 1.8

Hình 1.7 – Phương pháp phân chia kênh trong TDMA.
Một khung bao gồm nhiều khe thời gian. Mỗi khung có bit mở đầu, bit thông tin
và bit kết thúc.
Trong TDMA bit mở đầu chứa thông tin về đòa chỉ và đồng bộ mà cả trạm gốc
và MS dùng để nhận dạng. Các đặc điểm của TDMA:
• TDMA chia một tần số sóng mang đơn cho một user. Số khe thời gian
trong mỗi khung phụ thuộc vào nhiều hệ số như kỹ thuật điều chế, băng thông…
• Truyền dẫn dữ liệu ở hệ thống TDMA là không liên tục nhưng diễn ra
theo cụm.
• Quá trình xử lí chuyển giao cuộc gọi giữa các cell là đơn giản, MS có
thể lắng nghe từ các trạm gốc khác trong suốt thời gian nghó.
• TDMA dùng các khe thời gian khác nhau cho phát và thu, vì vậy
truyền song công được yêu cầu.
• Việc cân bằng thích ứng luôn cần thiết trong hệ thống TDMA, bởi vì
tốc độ truyền dẫn trong TDMA lớn hơn so với FDMA.
• Trong TDMA thời gian bảo vệ nên được tối thiểu.

• Quá trình đồng bộ khung đòi hỏi rất chặt chẽ.
Tổng số kênh trong hệ thống TDMA:
Thơng tin di động Page 9
Frequency
Code
Time
Channel 1
Channel 2
Channel N
T
i
m
e

s
l
o
t
s
ITC
c
guardtot
B
BBm
N
)2(
−
=
(1.2)
m: là số user cực đại trong một kênh vô tuyến.

Hình 1.8 – Cấu trúc khung của TDMA.
3.Hằng số thời gian trễ giữa đường lên và đường xuống:
Việc đánh số các khe của các khe đường lên là lấy khe thời gian đường xuống
bằng cách làm trễ ba khe. Trong trường hợp này, MS sẽ không phát và thu đồng thời
bởi vì hai khe này là khác nhau về vật lý. Trễ truyền dẫn khi MS ở xa trạm gốc.
4.Các loại khe thời gian khác:
Mỗi cell cung cấp một xung clock chuẩn cho các khe thời gian. Mỗi khe thời
gian được đánh số TN (Time Slot Number) mà nó được biết bởi trạm gốc và MS. TN
được lặp lại một cách chu kỳ.
5. Cụm và chuỗi hướng dẫn:
Ở TDMA, tín hiệu được phát ở dạng cụm. Chu kì của cụm mang biên độ tín
hiệu phát bắt đầu từ giá trò 0 cho đến giá trò chuẩn của nó. Một gói bits được phát bởi
tín hiệu điều chế. Sau đó biên độ giảm về 0. Cụm này diễn ra tại MS phát hoặc tại BTS
nếu cụm kề không được phát.
Trong một cụm có các bit đuôi và cụm hướng dẫn. Các bits đuôi gồm có ba bits
tại điểm bắt đầu và kết thúc của mỗi cụm, nó nhằm cung cấp thời gian bảo vệ.
Chuỗi hướng dẫn là chuỗi được biết ở máy thu, nó hướng dẫn cho bộ Equalizer.
Có các loại cụm sau đây:
(1). Cụm bình thường dùng trong TCH
Flag Flag
3 57 1 26 1 57 3
Tail Information Training sequence Information Tail
(2). Cụm truy xuất dùng ở RACH hướng đường lên.
Flag
Thơng tin di động Page 10
Preamble
Tail bits
Information Message
Slot 1 Slot 2 Slot 3 Slot N
Trail bits

Sync bits
Guard bits
Information Data
Một khung TDMA
ITC
7 41 1 35 3
Tail Training sequence Information Tail
(3). Cụm F và S. Cụm F được dùng ở FCCH và có đònh dạng đơn giản. Tất cả có
148 bits zero, đưa ra một dạng sóng thuần sine. 5 cụm S trong mỗi 51x8 chu kỳ BP
được dùng ở SCH. Một cụm S như sau:
Flag Flag
3 38 1 64 1 38 3
Tail Information Training sequence Information Tail
VII. THỦ TỤC VẬN HÀNH CỦA MẠNG:
Thủ tục vận hành của hệ thống được chia ra bốn phần và một thủ tục handoff.
1. MS không khởi động:
Khi một thuê bao không ở trạng thái gọi, nó sẽ quét 21 kênh thiết lập trên
tổng số 416 kênh. Sau đó nó chọn một kênh mạnh nhất và khóa ở kênh này. Sau 60s
quá trình tự đònh vò được lặp lại.
2. Cuộc gọi khởi động từ MS:
Thuê bao bấm số cần gọi, kiểm tra xem số cần gọi có đúng hay không, bấm
nút “send”. Một yêu cầu cho dòch vụ được gởi bằng cách chọn một kênh thiết lập đạt
được từ quá trình tự đònh vò. Trạm gốc thu tín hiệu này, và nó chọn một hướng Anten tối
ưu cho kênh thoại dùng. Tại thời điểm này, trạm gốc cũng đồng thời một yêu cầu đến
trung tâm chuyểm mạch di động MTSO ( Mobile Telephone Switching Office) với một
tốc độ dữ liệu cao. MTSO chọn một kênh thoại thích hợp cho cuộc gọi, và trạm gốc
thông qua đònh hướng Anten để kết nối với MS.
3. Cuộc gọi khởi động từ mạng:
Thuê bao A muốn gọi cho thuê bao B, nó sẽ quay số của thuê bao B. Trung
tâm vùng sẽ nhận dạng số này và gởi thẳng đến MTSO. Đến lược MTSO sẽ gởi một

bản tin tìm gọi dựa trên số thuê bao này đến các trạm gốc và tại đây tiến hành giải
thuật tìm kiếm. Mỗi trạm gốc phát một bản tin tìm gọi trên kênh thiết lập của nó. MS
nhận dạng được số này trên một kênh thiết lập mạnh nhất , khóa ở đó và đáp ứng về
trạm gốc. MS theo các lệnh để được dành riêng kênh thoại và cuộc gọi đã sẵn sàng.
4. Kết thúc cuộc gọi:
Khi MS tắt máy phát, một tín hiệu đặc biệt (tín hiệu đơn tone) được phát đến
các trạm gốc và hai bên cùng giải phóng cuộc gọi. MS tiếp tục kiểm tra tìm gọi thông
qua kênh thiết lập mạnh nhất.
5. Thủ tục handoff:
Trong lúc cuộc gọi diễn ra, hai thuê bao cùng ở trên một kênh thoại. Khi một
MS di chuyển ra khỏi vùng phủ sóng của trạm gốc chứa nó thì tín hiệu thu trở nên yếu.
Để cuộc gọi không bò ngắt, trạm gốc hiện hành sẽ yêu cầu một thủ tục chuyển giao
Thơng tin di động Page 11
ITC
cuộc gọi đến một kênh tần số mới ở một trạm gốc mới mà không gây ra ngắt cuộc gọi
hoặc bắt đầu một cuộc gọi mới.
VIII. QUẢN LÝ VÔ TUYẾN:
1. Quản lý tài nguyên vô tuyến RR (Radio Resoucre management):
Trong mạng vô tuyến, kênh vô tuyến được phân phối cho việc thiết lập,
chuyển giao và giải phóng cuộc gọi trên một đònh hướng cuộc gọi. Có ba chức năng
quản lý là đònh vò, chuyển giao và di động. Việc thực hiện chức năng RR yêu cầu một
số giao thức giữa MS và mạng.
a. Giao thức đường truyền:
Việc trao đổi thông tin báo hiệu phải được gởi và hiểu bởi mỗi thiết bò hỗ trợ
báo hiệu. Hầu hết các chức năng trao đổi thông tin được phân phối đến các thiết bò khác
nhau. Có ba loại giao thức để cung cấp cho việc trao đổi thông tin.
• Giao thức đường truyền vô tuyến RLP (Radio Link Protocol) đặc
trưng trong GSM là LAPDm.
• LAPD là giao thức đường truyền thích ứng với kênh D của ISDN.
• Phần chuyển bản tin MTP (Message Transfer Part) là giao thức

dùng cho mạng báo hiệu số 7.
Tốc độ bản tin báo hiệu của giao thức đường truyền vô tuyến là 22.8kbps.
Tốc độ bản tin báo hiệu ở các giao thức đường truyền khác là 64kbps.
b. Giao diện liên kết với giao thức đường truyền:
Giao diện Giao
MS – BTS LAPDm
BTS – BSC LAPD
BSC – MSC MTP( Giao thức SS7)
MSC/VLR/HLR – mạng SS7 MTP( Giao thức SS7)
MSC – MSC ( báo hiệu liên quan tới cuộc
gọi)
TUP( Telephone User Part)
BSC chuyển tiếp ( báo hiệu liên quan tới
cuộc gọi)
ISUP ( ISDN User Part)
BSS MAP (MAP/B)
MSC – MSC MAP (Mobility Application Part)
Thơng tin di động Page 12
ITC
Hình 1.9 – Các giao thức từ MAP/C đến MAP/I
2. Quản lí di động MM: Mobility Manegement
Các tín hiệu không liên quan đến cuộc gọi tương ứng với giao thức trong MSC
mà nó khác so với MSC hoặc HLR khác và được nhóm lại thành MAP. Chúng ta có
thểphân biệt chúng bằng MAP/X, ở đây X có thể là B, C, D hoặc E.
MAP/B: giao thức giữa BSC và MSC chuyển tiếp.
MAP/C: giao thức giữa GMSC và một HLR.
MAP/D: giao thức giữa MSC/HLR khác và HLR.
MAP/E: giao thức giữa các MSC.
Người dùng hệ thống Cellular yêu cầu quản lí di động cho các hoạt động cập
nhật vò trí, chuyển giao và di động. Một hoạt động chuyển giao xảy ra khi một kênh

thoại thay đổi khi một MS đi vào một cell khác trong lúc cuộc gọi đang diễn ra. Di động
là khả năng khởi động cuộc gọi ở trong hệ thống mạng này và phân phối nó đến hệ
thống các mạng khác bằng cách dùng MM và quản lí cập nhật vò trí.
a. Quản lí cập nhật vò trí:
Thuê bao luôn được liên kết với mạng di động mặt đất PLMN (Public
Land Mobile Network) thường trú của nó. Khi di chuyển nó sẽ liên kết với mạng
PLMN tạm trú. Chúng ta có thể nhận dạng cuộc gọi từ PLMN tạm trú từ vò trí của MS.
Trong quá trình xử lí chọn lựa PLMN, MM thường tìm cell ở trong PLMN
thường trú. Nếu không có dòch vụ hiện hành, user có thể chọn chế độ tự động (tìm kiếm
mạng ) hoặc chế độ thao tác bằng tay (tìm kiếm user) để tìm được PLMN phù hợp.
Trong trường hợp dòch vụ giới hạn, MM tiếp tục kiểm tra chỉ 30 sóng mang mạnh nhất.
Thơng tin di động Page 13

(B)

(B)
MSC
VLR
EIR
HLR
GMSC
MS
MAP/F
MAP/I
MAP/D
MAP/C
MAP/G
MAP/E
MAP/C
SMS - gateway

MAP/H
VLR
MSC
ITC
Dòch vụ giới hạn luôn quan tâm đến vùng phủ sóng tại biên giới của các quốc gia lân
cận.
b. Chọn lựa cell:
Việc chọn lựa cell tốt nhất từ 1 MS phụ thuộc vào 3 yếu tố.
(1) Mức độ thu của tín hiệu thu tại MS.
(2) Công suất phát cực đại của MS.
(3) Hai hệ số p
1
và p
2
đặc trưng của cell. Đây là chuẩn C
1
.
C
1
= A – Max(B,0)
A = Trung bình mức thu – p
1
B = p
2
– công suất RF lớn nhất của MS
P
1
= một giá trò giữa –110 và – 48dBm
P
2

= một giá trò giữa 13 và 43dBm
Cả hai giá trò p
1
và p
2
được phát quảng bá từ các cell.
Công suất lớn nhất của MS = 29 đến 43dBm.
Thuật giải chọn cell:
• Một SIM phải được chèn vào
• C
1
lớn nhất được chọn bằng cách đạt được C
1
từ cell tương ứng ; C
1
phải
lớn hơn 0.
• Tất cả các cell phải không cản trở dòch vụ.
c. Hoạt động nhận thực:
Hoạt động nhận thực bảo vệ mạng chống lại sự truy xuất bất hợp pháp.
Giai đoạn 1: Một mã số nhận dạng thuê bao cá nhân PIN (Personnal
Identification Number ) bảo vệ SIM. PIN được kiểm tra bởi SIM tại chỗ, sau đó SIM
không bao giờ được gởi ra đường truyền vô tuyến.
Hình 1.10 – Quá trình tính toán nhận thực.
Giai đoạn 2: Mạng GSM tiến hành một cuộc kiểm tra bằng cách gởi một số
ngẫu nhiên RAND. Một số RAND 128 bits được gởi từ mạng đến MS và nó trộn với hệ
số bảo mật của MS là K
I
, thông qua một giải thuật xử lí là A
3

, nó đưa ra một
Thơng tin di động Page 14
ITC
SRES(Signed Result). Dài 32 bits. Sau đó SRES được gởi đến mạng từ MS để chứng
thực.
d. Mã hoá:
Mã hoá để chống lại việc nghe lén. MS dùng RAND thu được từ mạng
và trộn với K
I
thông qua một giải thuật khác là A
8
và phát ra K
c
(64 bits). Chuỗi mật mã
được phát ra từ K
c.
Số khung và K
c
di chuyển đến giải thuật mật mã A
5
và phát ra S
2
(114
bits), chúng được đưa vào cổng EX-OR mà đầu vào là chuỗi bits kiểm tra 114 bits và
chuỗi mật mã S
2
như hình 1.11.
e. Hoạt động nhận thực thuê bao – hoạt động bảo mật:
SIM (phía MS) và AUC ( phía mạng) là nơi chứa khóa K
I

của thuê bao.
Khóa K
I
không bao giờ được phát ra không gian. Cả hai đều tính toán A
3
và A
8
.
3. Quản lý giao tiếp CM: Communication Management
Lớp CM cung cấp các dòch vụ viễn thông như thoại, fax và dữ liệu cho
người sử dụng thông qua lớp RR và MM như trình bày trong hình 1.12
Người dùng GSM bao gồm máy gọi và máy bò gọi. Chức năng quản lí
của CM là điều khiển cuộc gọi, quản lí dòch vụ và dòch vụ bản tin ngắn.
a. Điều khiển cuộc gọi CC: Call Control
Thơng tin di động Page 15
ITC
CC quản lý hầu hết các dòch vụ hùng mạch ( như thoại, dữ liệu) thông
qua MSC/VLR, GMSC, IWF và HLR. Chức năng của CC là thiết lập, duy trì và giải
phóng cuộc gọi. Để thiết lập cuộc gọi, số của MS phải được gán. MS/ISDN là số ISDN
của MS. Số di động MS (MSRN) là số đònh tuyến, một số khác có thể cho phép thuê
bao GMS hoặc nhận dạng thuê bao quốc tế IMSI (International Mobile Subscriber
Identity) và cung cấp bởi MS để truy xuất vào mạng quốc tế.
b. Chuyển giao: Handoff hay Handover
Thuật giải chuyển giao của GSM không được xây dựng thành một chuẩn.
Đó là đặc trưng của chuyển giao hỗ trợ di động MAHO (Mobile Assistance Handover).
MS quét các sóng mang vô tuyến theo chỉ dẫn của BTS. Nó theo dõi các khe thời gian,
các khe này không được gán để nó thu tín hiệu. Trong thường hợp này, theo yêu cầu
của BTS, cường độ tín hiệu của một sóng mang vô tuyến đặc trưng được đo trong một
khung thời gian, số đo đó được gởi thẳng về BTS để hỗ trợ quá trình xử lý chuyển giao.
Quá trình được gọi là MAHO. MSC dùng hai thông tin để quyết đònh cho việc chuyển

giao. Hai thông tin này là:
(1) Cường độ mà MS thu được tại các BTS lân cận.
(2) Cường độ tín hiệu mà BTS thu được tại MS.
c. Quản lý các dòch vụ bổ sung SSM: Supplementary Service Management
CC cung cấp các dòch vụ bổ sung như chờ cuộc gọi, đònh hướng cuộc gọi, và
trả lời tự động. SSM là dòch vụ quản lý điểm đến điểm. Một trung tâm dòch vụ SSM
(SSM – SC ) có thể nối với nhiều mạng GSM. SSM bao gồm hai chức năng:
(1) Kết thúc tự động bản tin ngắn;
(2) Khởi động tự động bản tin ngắn.
4. Quản lý mạng NM: Network Management
Một trung tâm MS giám sát các hoạt động sau:
(1) Quản lý và giám sát thuê bao;
(2) Lập phiếu và tính cước ;
(3) Duy trì;
(4) Giám sát hoạt động của thuê bao để cung cấp mã nhận dạng cho ME với số
nhận dạng thiết bò di động quốc tế IMEI (International Mobile Equipment Identity).
(5) Trong mạng quản lý viễn thông GSM (TMN), tất cả các máy vận hành và
duy trì tạo thành một mạng mà chúng được kết nối đến tất cả các máy điều khiển lưu
lượng. GSM Q3 là một giao thức quản lý mạng cho chức năng vận hành hệ thống và
máy điều khiển lưu lượng.
IX. QUY HOẠCH CELL:
X. NHIỄU TRONG HỆ THỐNG:
1. Nhiễu ngoại:
Nhiễu ngoại là loại nhiễu ở bên ngoài các thiết bò và mạch điện. Có ba loại
nhiễu ngoại : Nhiễu khí quyển, nhiễu bên ngoài trái đất và nhiễu nhân tạo.
a. Nhiễu khí quyển.
Thơng tin di động Page 16
ITC
Nhiễu khí quyển là đặt tính điện tự nhiên của khí quyển trái đất. Nhiễu khí
quyển thường được gọi là nhiễu tónh điện và ảnh hưởng của nó là xuất hiện tiếng lào

xào thường nghe ở các loa khi không có tín hiệu. Tónh điện thường ở dạng đáp ứng
xung mà sự phân tán năng lượng trải rộng trên tần số của nó. Biên độ năng lượng tỉ lệ
nghòch với tần số của nó.
(a) (b)
Hình 1.13 – nh hưởng của nhiễu lên tín hiệu.
(a) Tín hiệu không nhiễu.
(b) Tín hiệu có nhiễu.
b. Nhiễu ngoài trái đất:
Nhiễu ngoài trái đất bao gồm các tín hiệu điện bắt đầu từ bên ngoài bầu khí
quyển của trái đất. Nó được chia làm hai loại là nhiễu mặt trời và nhiễu vũ trụ.
• Nhiễu mặt trời: được phát ra từ sức nóng của mặt trời.
• Nhiễu vũ trụ: là nguồn nhiễu được phân phối một cách liên tục qua dãy
ngân hà, cường độ nhiễu tương đối nhỏ.
c. Nhiễu nhân tạo:
Là loại nhiễu sinh ra do hoạt động của con người. Nó có cường độ mạnh
trong vùng thành thò và công nghiệp, nên có lúc được gọi là nhiễu công nghiệp.
2. Nhiễu nội:
Là loại giao thoa điện mà được phát ra từ bên trong một thiết bò hoặc mạch
điện.
a. Nhiễu nhiệt:
Sinh ra do sự di chuyển nhanh và ngẫu nhiên của electron bên trong vật
dẫn do sự di chuyễn nhiệt. Sự chuyển động của electron tăng lên khi nhiệt độ tăng.
Công suất nhiễu nhiệt:
N = KTB (1.11)
K: hằng số Boltzmann (1.38.10
-23
J/
0
K)
B: băng thông

T: nhiệt độ tuyệt đối (
0
K)
Thơng tin di động Page 17
t
V
t
V
ITC
b. Nhiễu shot:
Gây ra bởi đến một cách ngẫu nhiên của sóng mang tại phần tử đầu ra của
thiết bò điện tử như là diode, FET, BJT.
c. Nhiễu thời gian vượt:
Một số thay đổi của chuỗi sóng mang khi chúng đi từ đầu vào đến đầu ra
của một thiết bò sinh ra một dạng tín hiệu không hợp lệ, biến thiên ngẫu nhiên gọi là
nhiễu thời gian vượt.
3. Điện áp nhiễu:
Mô hình tương đương cho nguồn nhiễu điện trở:
R
I
: là điện trở nội.
R
N
: là điện trở tải.
V
N
: là nguồn điện áp nhiễu.
Khi R
N
= R

I
, điện áp
2
N
R
V
V
=
, khi đó công suất nhiễu trên tải R là:

R
V
R
V
KTBN
N
N
4
2
2
2
=






==
(1.12)

RKTBV
N
4
2
=⇒
(1.13)
RKTBV
N
4
=⇒
(1.14)
4. Méo hài:
Méo hài là khi các hài không mong muốn của một tín hiệu được sinh ra khi
cho tín hiệu gốc đi qua một bộ khuếch đại phi tuyến. Méo hài tổng cộng được tính:
100.%
lfundementa
higher
V
V
THD
=
(1.14)
%THD : méo hài tổng cộng phần trăm.

22
3
2
2
...

nhigher
VVVV
+++=
V
fundemental
= điện áp hiệu dụng của hài bậc một.
5. Méo quá điều chế:
Méo quá điều chế sinh ra các tín hiệu mà tần số là tổng hoặc hiệu của các
tần số của các tín hiệu gốc đầu vào khi chúng được trộn vào một thiết bò phi tuyến. Tần
số tổng và hiệu gọi là tích chéo (Cross Product):
Cross Product = mf
1
± nf
2
(1.15)
f
1
, f
2
là các tần số cơ bản .
n,m là các số nguyên dương từ 1 đến vô cùng.
Thơng tin di động Page 18
ITC
6. Tỷ số công suất tín hiệu trên nhiễu:
Là tỷ số mức công suất tín hiệu trên mức công suất nhiễu.
N
S
P
P
N

S
=
(1.16)
P
S
: công suất tín hiệu (W).
P
N
: công suất nhiễu (W).
N
S
: được tính bằng dB thì
N
S
P
P
dB
N
S
log10)(
=
(1.17)
Nếu tính S/N qua điện áp thì :
N
S
V
V
dB
N
S

log20)(
=
(1.18)
V
S
: điện áp tín hiệu (V).
V
N
: điện áp nhiễu (V).
7. Noise figure và Noise factor:
Noise factor (F) và Noise figure (NF) là hệ số dặt trưng dùng để cho thấy tỷ
số tín hiệu trên nhiễu suy giảm bao nhiêu khi nó đi qua một mạch hoặc một dãy mạch.
Noise factor là tỷ lệ của
IN
N
S






và
OUT
N
S







:

rationoisetosignalOutput
rationoisetosignalInput
F
__
__
−−
−−
=
(1.19)
Noise figure là Noise factor biểu diễn ở dB:
NF = 10logF (1.20)
• Noise factor và Noise figure của mạch ghép casecaded:
1121
3
1
2
1
...
1
....
1
1
−
−
++
−

+
−
+=
n
n
T
AA
F
AA
F
A
F
FF
(1.21)
F
T
: Noise factor tổng.
F
1
: Noise factor của mạch 1.
F
n
: Noise factor của mạch n.
A
1
: độ lợi của mạch 1.
A
n
: độ lợi của mạch n.
Và Noise figure tổng của mạch được tính.

NF
T
(dB) = 10logF
T.
(1.22).
Thơng tin di động Page 19
ITC
CHƯƠNG II:
KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ TRONG MẠNG
ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG
I.KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ BPSK:
1. Điều chế BPSK:
Tín hiệu điều chế BPSK có biên độ không đổi và pha thay đổi theo hai giá trò
nhò phân đầu vào là 0 và 1.
Sóng mang hình sine:
S
C
= A
C
.cos(2πf
C
t) (2.1)
Giả sử ban đầu pha bằng 0.
Chuỗi dữ liệu nhò phân đầu vào là d(t), biểu diễn dưới dạng RNZ với bit 1 là
+1V và bit 0 là –1V.
Tín hiệu điều chế BPSK là:
)2cos(.
2
)( tf
T

E
tS
C
b
b
BPSK
π
=
(d(t) = 1) (2.2)
hoặc :
)2cos(.
2
)(
ππ
+=
tf
T
E
tS
C
b
b
BPSK
(d(t) = 0) (2.3)
với T
b
: là chu kỳ bit.

b
C

b
TAE
2
2
1
=
: là năng lượng của một bit.
Từ (2.2) và (2.3), ta kết hợp lại tương ứng dạng của của tín hiệu BPSK là:

)2cos(.
2
)()( tf
T
E
tdtS
C
b
b
BPSK
π
=
(2.4)

Hình 2.1 – Sơ đồ điều chế BPSK
2. Phổ và băng thông của tín hiệu BPSK:
Tín hiệu BPSK có thể biểu diễn dưới dạng hình bao phức:
Thơng tin di động Page 20
d(t)
Cos(2πf
C

t)
S
BPSK
(t)
ITC
S
BPSK
(t) = Re{g
BPSK
(t).exp(j2πf
C
t)}
(2.5)
Với g
BPSK
(t) là hình bao phức của tín hiệu được cho bởi:
)(.
2
)( td
T
E
tg
b
b
BPSK
=
(2.6)
Mật độ phổ công suất PSD (Power Spectral Density) của hình bao phức là:
2
0

sin
2)(








=
b
b
g
fT
fT
EfP
BPSK
π
π
(2.7)
PSD của tín hiệu BPSK được tính bằng cách dòch PSD của hình bao phức lên tần
số sóng mang tương ứng:
2
2
)
)(
)(sin
)(
(sin

2
)(











+
+
+













−

−
=
bC
bC
bC
bC
b
BPSK
Tff
Tff
Tff
Tff
E
fP
π
π
π
π
(2.8)
Băng thông của tín hiệu BPSK được xấp xỉ khi nó chứa 90% năng lượng của tín
hiệu:

b
b
T
RBW
6.1
6.1
=≈
(2.9)

Đồ thò xác suất lỗi bit trong điều chế BPSK với môi trường nhiễu trắng.
3.Thu tín hiệu BPSK:
Thơng tin di động Page 21
P
e
)(
0
dB
N
E
b
ITC
Tín hiệu BPSK tại máy thu:

)2cos(.
2
)()(
θπ
+=
tf
T
E
tdtS
C
b
b
BPSK
(2.10)
θ : là độ lệch pha của tín hiệu tương ứng với thời gian trễ trong kênh truyền, nó phụ
thuộc vào khoảng cách giữa máy phát và máy thu và độ dòch pha sinhra do bộ khuếch

đại đặt trước bộ giải điều chế của máy thu.
Yêu cầu ở máy thu là phải khôi phục lai đúng chuỗi dữ liệu d(t). Kỹ thuật giải
điều chế kết hợp hay đồng bộ ở BPSK đòi hỏi phải có sự đồng bộ rõ ràng về pha và tần
số của sóng mang tạo ra tại máy thu. Sơ đồ khối của một máy thu BPSK được trình bày
như hình 2.2:
Tín hiệu BPSK sau khi đi qua mạch bình phương là:
( )
)2(2cos1
2
1
2
)()2(cos.
2
).(
2
θπθπ
++=+
tf
T
E
tdf
T
E
td
C
b
b
C
b
b

(2.11)
Sau khi đi qua mạch lọc băng thông và chia hai thì tín hiệu tại đầu ra của khôi
phục sóng mang là:

Hình 2.2 – Sơ đồ máy thu BPSK
S
C
’
= cos(2πf
C
+ θ) (2.12)
Tín hiệu S
C
’
và BPSK được đưa đến bộ nhân và tín hiệu đầu ra của bộ nhân là:
( ) ( ) ( )






++==++
θπθπθπ
tf
T
E
tdtf
T
E

tdtf
C
b
b
C
b
b
C
22cos
2
1
2
1
.
2
).(2cos.
2
).(.2cos
(2.13)
Thơng tin di động Page 22
Cos(2πf
C
t + θ)
Square law
device
Bandpass
Filter 2f
C
Frequency
Divider f/2

Integrate and
Dump circuit
Bit Synchronizer
m(t)cos
2
(2πf
C
t + θ)
m(t)cos(2πf
C
t + θ)
Cos
2
(2πf
C
t + θ) Cos(4πf
C
t + θ)
m(t)cos(2πf
C
t + θ)
Demodulated signal
m(t)
ITC
Tín hiệu ở (2.13) được vào mạch tích phân và xả, sau đó sẽ đi vào mạch quyết
đònh.
Điện áp đầu ra của mạch tích phân:
( )
( )
( ) ( )

( )
( )
b
b
b
kT
Tk
c
b
b
b
kT
Tk
b
b
bb
T
E
kTd
dttf
T
E
kTddt
T
E
kTdkTv
b
b
b
b

2
22cos
2
1
2
2
1
2
)(
11
=
++=
∫∫
−−
θπ
(2.14)
Như vậy chúng ta đã khôi phục lại được chuỗi dữ liệu d(t).
4. Biểu diễn hình học của tín hiệu BPSK:
Chọn một tín hiệu là cơ sở là trực chuẩn:

( )
tf
T
tu
c
b
π
2cos.
2
)(

1
=
(2.15)
Ta có :

( ) ( )
tutdEtS
bBPSK 1
.)(
=
(2.16)
Khoảng cách giữa hai tín hiệu :
b
Ed 2
=
Hình 2.3 – Khoảng cách giữa hai tín hiệu BPSK
Xác suất lỗi trong BPSK:









=
0
2
2

1
N
E
erfcP
b
e
(2.17)
Với E
b
là năng lượng của bit .
N
0
mật độ xác suất nhiễu trắng.
II. KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ QPSK:
1. Nguyên lý điều chế và phổ của QPSK:
Tín hiệu điều chế QPSK có dạng:
( )
( )
2
12cos
2
)(
π
π
−+=
itf
T
E
tS
c

S
S
QPSK
, 0 ≤ t ≤ T
S
, i = 1,2,3,4… (2.24)
Chuỗi nhò phân đầu vào m(t) cò dạng NRZ với T
b
= 1/R
b
.
b
bS
R
TT
2
2
==
; E
S
= 2E
b
Biến đổi lượng giác của (2.24), ta có:
( ) ( )
[ ]
( ) ( )
[ ]
( )
tfi
T

E
tfi
T
E
tS
c
S
S
c
S
S
QPSK
π
π
π
π
2sin
2
1sin.
2
2cos
2
1cos.
2
−−−=
(2.25)
Đặt
( ) ( )
tf
T

tQ
c
S
π
2cos
2
1
=
(2.26)
Thơng tin di động Page 23
0
b
E
b
E
−
ITC

( ) ( )
tf
T
tQ
c
S
π
2sin
2
2
=
(2.27)

( ) ( )
[ ]
( )
[ ]
)(
2
1sin.)(
2
1cos.
21
tQiEtQiEtS
SSQPSK
ππ
−−−=⇒
(2.28)
Phổ của QPSK tương tự như phổ của BPSK, nhưng ở đây E
b
và T
b
được thay thế
bằng E
S
và T
S
:
( )
( )
( )
( )
( )

( )
( )
( )
( )
















+
+
+









−
−
=
















+
+
+









−
−
=
22
22
2
2sin
2
2sin
sinsin
2
bc
bc
bc
bc
b
Sc
Sc
Sc
ScS
QPSK
Tff
Tff
Tff
Tff
E
Tff
Tff
Tff

TffE
fP
π
π
π
π
π
π
π
π
(2.29)
Xác suất lỗi trong QPSK:









=
0
,
2
N
E
QP
b
QPSKe

(2.30)
Qua (2.30) và (2.17), ta thấy xác suất lỗi của BPSK và QPSK là như nhau. Tuy
nhiên, với QPSK thì hiệu suất băng thông gấp 2 lần BPSK. Băng thông của QPSK xấp
xỉ bằng R
b
.
Đồ thò xác suất lỗi bit trong điều chế QPSK với môi trường nhiễu trắng
2. Kỹ thuật điều chế và giải điều chế QPSK:
Thơng tin di động Page 24
P
e
)(
0
dB
N
E
b
ITC
Sơ đồ điều chế QPSK:
Hình 2.6 – Sơ đồ máy phát QPSK
Tín hiệu m(t) sau khi đi qua bộ Serial to parallel converter sẽ tạo ra hai dòng bit
m
I
(t) ( cùng pha với m(t) ) và m
Q
(t) ( lệch pha 90
0
). Hai tín hiệu này được điều chế độc
lập qua bộ điều chế cân bằng như tín hiệu BPSK. Sau đó hai tín hiệu này được lấy tổng
để được tín hiệu QPSK như trong biểu thức (2.28).

Bộ lọc BPF đặt tại đầu ra của của bộ điều chế để giới hạn phổ công suất của tín
hiệu QPSK, tránh gây ra nhiễu cho các kênh lân cận.
Sơ đồ khối của bộ giải điều chế QPSK.
Hình 2.7 – Sơ đồ khối của máy thu QPSK.
Bộ lọc BPF đặt trước máy thu có nhiệm vụ loại bỏ nhiễu ngoài băng và giảm giao
thoa kênh kề.
Tín hiệu tại đầu ra của bộ lọc được chia làm hai phần, hai phần này được đưa
vào hai bộ giải điều chế kết hợp. Đầu ra của hai bộ giải điều chế kết hợp ( một cùng
pha và một lệch pha 90
0
) được đưa vào mạch quyết đònh và sau đó ta được hai chuỗi dữ
liệu nhò phân. Hai chuỗi này được dồn kênh để được dữ liệu mong muốn.
Thơng tin di động Page 25
LPF
LPF
BPF
90
0
Local
oscillator
Serial to
parallel
converter
Σ
R
b
/2
R
b
/2

QPSK
signal
Input
data
R
b
(m(t))
Received
Signal
BPF
LPF
Decision
Circuit
Carrier
Recovery
Circuit
90
0
Symbol
Timing
Recovery
Circuit
LPF
Decision
Circuit
Recovery
Signal
Multiplexer