He thong GSM.doc

Phần 1
Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM
Chơng 1 : Cấu trúc tổng quát của hệ thống GSM
I- Giới thiệu chung về hệ thốngthông tin di động
Ngày nay do nhu cầu về thông tin ngày càng tăng và trở nên quan trọng trong
đời sống vật chất cũng nh tinh thần của xã hội. Nó đòi hỏi phải đợc đáp ứng bởi một
công nghệ mới để thoả mãn nhu cầu về dung lợng, chất lợng và các dịch vụ đa dạng.
Mạng viễn thông tổ ong là một trong những ứng dụng kĩ thuật viễn thông có
nhu cầu lớn nhất và phát triển nhanh nhất. Nó chiếm số phần trăm lớn và không
ngừng gia tăng trong toàn bộ thuê bao trên toàn thế giới. Trong tơng lai các hệ
thống tổ ong sử dụng kĩ thuật số sẽ trở thành phơng thức thông tin vạn năng.
GSM-Groupe Special Mobile hay Sytem for Mobile communication-nhóm đặc
trách thông tin di động hay hệ thống thông tin di động toàn cầu .
GSM là tiêu chuẩn điện thoại di động số toàn Châu Âu do viện tiêu chuẩn
viễn thông qui định, là một tiêu chuẩn chung. Nghĩa là các thuê bao di động có thể
sử dụng các máy di động của họ trên toàn Châu Âu.
Với hệ thống GSM mới này bằng việc sử dụng tần số tốt hơn và kĩ thuật chia
ô nhỏ làm cho số thuê bao đợc phục vụ sẽ tăng lên.
Ngoài ra GSM còn cung cấp một số tính năng nh thông tin số liệu tốc độ cao,
faxcimile, và dịch vụ thông báo ngắn. Các máy di động sẽ nhỏ hơn và tiêu tốn ít
công suất hơn các thế hệ trớc.
Nớc ta ngày nay điện thoại di động ngày càng phổ biến và mạng này phát
triển một cách rất nhanh. Bắt đầu bằng việc phủ sóng các thành phố lớn, đến các đ-
ờng cao tốc, các vùng có nhu cầu lu lợng lớn và dần dần phủ sóng toàn quốc.
Do thời gian có hạn nh đợc sự chỉ bảo tận tình các thầy cô trong tổ bộ môn và
đặc biệt là thầy giáo hớng dẫn GS.PTS .Vũ Anh Phi và ThS .Nguyễn Xuân Nghĩa
cùng tất cả các anh chị của phòng Kĩ thuật-Khai thác của Trung tâm thông tin di
động VMS Khu vực I, cùng giúp đỡ nhiệt tình của mọi ngời thân trong gia đình. Em
đã trình bày hoàn thành bản luận văn, đa ra đợc các tính năng mới đợc cung cấp và
giải thích kĩ thuật sử dụng để đảm bảo các tính năng này.
Qua đây em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả thầy cô, bạn bè đã tạo

điều kiện, động viên em trong lúc còn rất bỡ ngỡ làm luận văn.
Ha noi national
university 15/6/1999 1
SS
BSS
BSC
BTS
AUC
HLR
MSC
EIR
OSS
ISDN
PSPDN
CSPDN
PSTN
PLMN
MS
Hệ thống trạm gốc

Truyền dẫn tin tức

Kết nối cuộc gọi và
truyền dẫn tin tức
Hệ thống chuyển
mạch
II- Cấu trúc tổng quan của hệ hống GSM
1- Mô hình hệ thống GSM

Các kí hiệu :
SS : Hệ thống chuyển mạch
AUC : Trung tâm nhận thực
VLC : Bộ ghi định vị tạm trú
HLC : Bộ ghi định vị thờng trú
EIR : Thanh ghi nhận dạng thiết bị
MSC : Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động
(gọi tắt là : tổng đài vô tuyến)
BSS : Hệ thống trạm gốc
BTS : Đài vô tuyến gốc
BSC : Đài điều khiển gốc
MS : Máy di động
OMC: Trung tâm khai thác và bảo dỡng
ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ
PSPDN:Mạng chuyển mạch công cộng theo gói
CSPDN:Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch
PSTN:Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
PLMN:Mạng di động mặt đất công cộng
2-Các phần tử của mạng GSM
Hệ thống GSM đợc chia thành hệ thống chuyển mạch SS và hệ thống trạm
gốc BSS . Mỗi hệ thống trên chứa một khối chức năng, ở đó thực hiện tất cả các
chức năng của hệ thống . Các khối chức năng thực hiện ở các thiết bị khác nhau .
Ha noi national
university 15/6/1999 2
SS
BSS
BSC
BTS
AUC
HLR

MSC
VLR
EIR
OSS
ISDN
PSPDN
CSPDN
PSTN
PLMN
MS
Hệ thống trạm gốc

Truyền dẫn tin tức

Kết nối cuộc gọi và
truyền dẫn tin tức
Hệ thống chuyển
mạch
a. MOBILE STATION-MS (Trạm di động)
+ Các kiểu trạm di động và công suất của chúng
Máy lắp trên ô tô
Là một thiết bị lắp trên ô tô và thiết bị này anten lắp phía ngoài ô tô.
Các máy xách tay
Là một thiêt bị có thể xách tay và ở thiết bị này về mặt vật lí anten không gắn
với phần thiết bị chứa kết cuối di động . Các máy này có thể thực hiện tất cả các
mức công suất cần thiết trong hệ thống .
Các máy xách tay có thể đợc lắp trên ôtô và thờng gồm một khối cắm rút
mang đi đợc và một bộ thích ứng lắp trên ôtô.
Các máy cầm tay
Là một thiết bị xách tay và ở đây anten có thể cắm với phần thiết bị chứa kết

cuối di động.
Các máy cầm tay đợc thiết kế để ngời sử dụng cầm tay đợc dễ dàng.
Các máy cầm tay có thể đợc lắp trên ôtô và thờng gồm một máy cầm tay
tiêu chuẩn cắm vào một giao tiếp ở ôtô . Giao tiếp này cho phép nạp acqui và nối
ghép với anten lắp bên ngoài .
GSM, MS đợc phân thành năm loại theo công suất đỉnh danh định nh sau:

Loại 1 20 w Lắp trên xe và xách tay
Loại 2 8 w Lắp trên xe và xách tay
Loại 3 5 w Cầm tay
Loại 4 2 w Cầm tay
Loại 5 0,8 w Cầm tay

Các máy di động phải có khả năng giảm đợc công suất ra của máy phát mỗi
nấc 2dB theo lệnh từ trạm gốc.
+ Modun nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module)
SIM chính là một bộ phận của quản lí thê bao
SIM chứa chức năng bảo mật và để nhận thực thuê bao
SIM là một modun tháo rút để cắm và mỗi khi sử dụng . Có hai phơng án đ-
ợc đa ra:
SIM card IC
Là một modun có một giao tiếp với bên ngoài theo 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 các ứng dụng.
Ha noi national
university 15/6/1999 3
SIM dạng cắm
Là một modun riêng hoàn toàn đợc tiêu chuẩn hoá trong hệ thống GSM.Nó đ-
ợc dự định lăp đặt bán cố định ở ME(là máy di đọng không có SIM)
SIM sẽ đảm bảo các chức năng sau nếu nó nằm trong khai thác của mạng

GSM:
. Lu giữ thông tin bảo mật liên quan đến thuê bao và thực hiện các cơ chế
nhận thực và tạo khoá mật mã.
. Khai thác số nhận dạng cá nhân PIN của ngời sử dụng(nếu cần có PIN ) và
quản lí.
. Quản lí thông tin liên quan đến thuê bao di động chỉ có thể thực hiện khai
thác mạng GMS khi SIM có một số IMSI đúng.
SIM phải có khả năng sử lí một số nhận dạng cá nhân PIN, thậm chí cả khi
không bao giờ sử dụng nó.PIN bao gồm 4 đến 8 chữ số. Một PIN ban đầu đợc nạp
bởi bộ hoạt động dịch vụ ở thời điểm đăng kí. Sau đó ngời sử dụng có thể thay đổi
PIN cũng nh độ dài của PIN. Ngời sử dụng có thể quyết định có sử dụng chức năng
PIN hay không bằng một chức năng SIM-ME đợc gọi là chức năng cấm PIN. Việc
cấm nay giữ nguyên cho đến khi ngời sử dụng cho phép kiểm tra lại PIN.
Nhân viên đợc phép của hãng khai thác có thể chặn chức năng cấm PIN khi
đăng kí thuê bao, nghĩa là thuê bao khi bị chặn chức năng cấm PIN phải sử dụng
PIN.
Nếu đa PIN sai ,ngòi sử dụng nhận đợc một chỉ thị. Sau khi đa vào ba lần sai
liên tiếp SIM bị chặn, thậm chí cả khi rút SIM ra hay tắt MS.
Việc chặn SIM đặt nó vào trạng thái cấm các khai thác mạng GSM. Dới sự
điều khiển của khoá giả toả chặn cá nhân có thể giả toả chặn.
Khoá giải toả chặn cá nhân là số có 8 chữ số. Nếu đa vào chữ số sai ,ngời sử
dụng nhận đợc chỉ thị. Sau 10 lần liên tiếp đa vào sai, SIM bị chặn ngay cả khi đã
rút SIM ra hay tắt MS .
SIM phải có một bộ nhớ không mất thông tin cho một số khối thông tin nh:

. Số seri
. Trạng thái SIM
. Khoá nhận thực
. IMSI
. Khoá mật mã

. Số trình tự khoá mật mã
. Loại điều khiển thâm nhập thuê bao
. PIN
+ Hoạt động của MS
Anten của MS đợc nối với bộ thu phát qua một bộ ghép đôi cho phép thu phát
cùng lúc bởi một anten. Tín hiệu nhận đợc ở bộ thu của MS sẽ đợc chuyển đổi từ
băng VHF (cao tần) 850 MHz thành băng IF (trung tần) qua bộ tổng hợp tần số. Tín
hiệu IF đợc đa qua bộ lọc thông qua giải SAW với băng 1,25 MHz và chuyển đổi
thành tín hiệu số qua bộ ADC (biến đổi tơng tự thành số), tiếp tục tín hiệu đợc gửi
đến bốn bộ liên quan (một bộ tìm kiếm để cung cấp đờng truyền dẫn cho ba bộ thu
số liệu). Số liệu từ ba bộ thu số liệu đợc tổ hợp tốc độ lớn nhất để xác định tỉ lệ tín
Ha noi national
university 15/6/1999 4
hiểu trên nhiễu . Đầu ra của bộ tổ hợp với các tốc độ khác nhau lớn nhất đợc chuyển
tới bộ giải mã lấy ra một tốc độ đã đợc chèn vào từ các trình tự tín hiệu đợc tổ hợp
trớc đó và đầu ra đợc giải mã nhờ bộ giải mã chuẩn hớng hoá hớng đi, sử dụng thuật
toán Vitebi. Bít giải mã đợc sử lí bởi bộ mã hoá tiếng .
Ngợc lại tiếng nói từ MS truyền tới BTS phải qua bộ mã hoá tiếng nói số và đ-
ợc mã hoá theo sóng mang. Sau đó nó đợc chuyển thành RF và đa qua bộ tổng hợp
tần số để sắp xếp tín hiệu theo tần số ra riêng. Các tín hiệu này đợc khuếch đại tới
mức đầu ra cuối cùng và chuyển tới anten qua bộ ghép đúng .
Tóm lại MS có ba chức năng chính:
-Thiết bị đầu cuối: Để thực hiện các dịch vụ của ngời sử dụng (thoại,fax, số
liệu) .
- Kết cuối di động: Để thực hiện truyền dẫn ở giao diện vô tuyến và mạng .
- Thích ứng đầu cuối: Bộ thích ứng đầu cuối trong MS có vai trò cửa nối
thông thiết bị đầu cuối với kết cuối di động. Khi lắp đặt các thiết bị đầu cuối trong
môi trờng di động MS có bộ thích ứng đầu cuối tuân theo tiêu chuẩn ISDN. Còn
thiết bị đầu cuối thì có giao diện với Modem .
+ Các tính năng đợc dùng của máy di động

Tính năng của máy di động đợc hiểu nh một bộ phận của thiêt bị hay chức
năng liên quan trực tiếp đến sự vận hành của MS. Các tính năng này đợc phân
thành :Bắt buộc và tuỳ chọn. Các tính năng này đợc nhà sản xuất đảm bảo sẽ không
mâu thuẫn với giao tiếp vô tuyến, cũng nh không gây nhiễu đến mạng hoặc MS
khác hay bản thân MS của mình. Do vậy cần có sự phối hợp điều khiển tập hợp tối
thiểu các tính năng .
Các tính năng cơ bản của MS:
.Hiển thị số bị gọi (bắt buộc)
. Hiển thị các tín hiệu trong quá trình cuộc gọi (bắt buộc)
. Chỉ thị Quốc Gia /mạng PLMN (bắt buộc)
. Chọn Quốc Gia /mạng PLMN (bắt buộc)
. Quản lí nhận dạng đăng kí thuê bao
. Hiển thị PIN không đủ năng lực (bắt buộc)
. Nhận dạng thiết bị máy tin di động quốc tế IMEI (bắt buộc)
. Chỉ thị và xác nhận bản tin ngắn
. Chỉ thị thông báo ngắn bị tràn
. Giao tiếp DTE/DCE
. Giao tiếp đầu cuối ISDN S
. Giao tiếp tơng tự
. Chức năng thâm nhập quốc tế (phím+)
. Chuyển mạch bật /tắt
. Chỉ thị nghiệp vụ (bắt buộc)
Các tính năng phụ:
. Chỉ thị tính cớc
Ha noi national
university 15/6/1999 5
. Điều khiển các dịch vụ phụ
Các tính năng bổ sung :
. Quay số rút gọn
. Gọi số thoại cố định

. Lặp lại số thoại
. Khai thác không nhấc máy
. Cấm các cuộc gọi ra . Chỉ thị chất lợng thu
. Tự kiển tra (bắt buộc)
. Máy đo đơn vị tính cớc cuộc gọi
. Máy di động nhiều ngời sử dụng
b. BASE STATION SUBSYSTEM-BSS (Phân hệ trạm gốc)
BSS phối ghép trực tiếp với MS bằng thiết bị BTS qua giao diện vô tuyến, nếu
BTS bao gồn các thiết bị phát, thu vô tuyến và quản lí vô tuyến.
BSS thực hiện đấu nối MS với NSS, tức là kết nối thuê bao di động MS với ng-
ời sử dụng viễn thông khác, vậy BSS phải phối ghép với NSS bằng thiết bị BSC, BSC
phối ghép với MSC trong NSS.
c. BASE STATION CONTROLER - BSC (Bộ điều khiển trạm gốc)
BSC là khối chức năng điều khiển và giám sát các BTS và các liên lạc vô
tuyến trong hệ .
BSC điều khiển công suất, BSC quản lí giao diện vô tuyến thông qua các lệnh
điều khiển của BTS và MS. Đó là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và
quản lí chuyển giao. BSC đợc nối với BTS ở một phía và MSC ở phía SS. BSC là một
tổng đài nhỏ có khả năng tính toán nhất định. Vai trò chủ yếu của BSC là quả lí các
kênh vô tuyến và quả lí chuyển giao. Một BSC có thể quản lí hàng chục BTS. Tạo
thành một trạm gốc . Một tạp hợp các trạm gốc gọi là phân hệ trạm gốc. Giao diện
A đợc qui định giữa BSC với MSC. Sau đó giao diện Abis cũng đợc qui định giữa
BSC và BTS.
Nhiệm vụ quan trọng nhất của BSC là đảm bảo khả năng sử dụng tiềm năng
vô tuyến cao nhất. Điều này dợc thực hiện khi BSC điều khiển một phần chính của
mạng vô tuyến . Chỉ có thể san bằng đợc sự mất cân đối của tải lợng khi số thuê bao
lớn.
Vị trí tối u của BSC ở đờng truyền dẫn giữa MSC và trạm vô tuyến gốc thay
đổi tuỳ theo cách thực hiện. Giải pháp hấp dẫn nhất trong nhiều trờng hợp là đặt
MSC và BSC cùng một chỗ. Điều này phù hợp với sự phân tán MSC để giảm tối

thiểu giá truyền dẫn ở PSTN. Trong nhiều trờng hợp kích thớc kinh tế nhất của một
MSC băng kích thớc của một BSC phù hợp.
Việc đặt ở cùng một chỗ cũng giảm các thâm nhập truyền dẫn và giảm giá
thành truyền dẫn.
Mặt khác một số vị trí thích hợp cho BSC nh lại không thích hợp cho MSC dô
thiếu thuê bao. Khi đó có thể đặt một BSC ở xa và khi số lợng thuê bao đạt đến mức
có thể , có thể nâng cấp đài bằng cách để có cả chức năng MSC.
Phơng án này có thể giảm giá thành hơn nữa khi có thể thực hiện BSC và
MSC trên cùng một phần cứng.
Ha noi national
university 15/6/1999 6
Tóm lại BSC đợc ấn định các trách nhiệm chức năng chính sau:
-Điều khiển cuộc nối của trạm di động.
-Quản lí mạng vô tuyến.
-Quản lí trạm vô tuyến gốc.
-Chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ.
-Tập trung lu lợng.
-Quản lí truyền dẫn đến BTS
d. BASE TRANSCEIVER STATION-BTS (Đài vô tuyến gốc)
BTS gồm tất cả các thiết bị giao tiếp truyền dẫn và vô tuyến cần thiết ở trạm
vô tuyến (Hệ thống anten , bộ khuếch đại tần và các thiết bị số cần thiết ) dù trạm
phủ một hay nhiều ô. Nhiệm vụ chức năng chủ yếu của nó là truyền dẫn vô tuyến.
Về mặt vật lí BTS phải đợc đặt ở vị trí gần anten để đạt đợc sự bao phủ vô tuyến cần
thiết. BTS nh là một môdem vô tuyến phức tạp. Khối chuyển đổi mã và tốc độ
TRAU là quan trọng nhất của BTS.TRAU thực hiện mã hoá và giải mã thoại rất đặc
thù cho thông tin di động số Cellular. TRAU cũng thực hiện thích ứng tốc độ truyền
số liệu. TRAU có thể đặt cách xa BTS chẳng hạn giữa BSC và MSC.
Mỗi BTS làm việc ở tập hợp các kênh vô tuyến khác với kênh vô tuyến ở ô lân
cận để chống nhiễu giao thoa đồng kênh.
- Các chức năng tiềm năng chung (biểu thị các tiềm năng chung của TRS đ-

ợc sử dụng cho lu thông với các MS thuộc về một ô) bao gồm:
Quảng bá thông tin của hệ thống. BSC xác định các thông báo về thông tin
của hệ thống đợc lu giữ và định kì quảng bá bởi hệ thống con thu phát TRS ở kênh
điều khiển quảng bá BCCH. Nếu ở máy thu-phát TRX đợc dành cho BCCH xảy ra
sự cố, sự cố đợc báo cáo đến BSC, BSC gửi thông tin BCCH đến một TRX mới đợc
chọn chịu trách nhiệm kênh BCCH.
Tìm gọi. Các nhận dạng trạm di động đợc xác định từ BSC đợc gửi đi ở kênh
CCCH .
Yêu cầu kênh từ MS . TRS phát hiện các yêu cầu kênh từ các MS và báo cáo
chúng tới BSC.
BSC ấn định một kênh DCCH cho báo hiệu giữa MSC và MS. ở DCCH sau
đó MS đợc ấn định một TCH cho thông tin tiếng và số liệu.
ấn định tức thời . TRS phát đi một lệnh ở kênh CCCH từ BSC đến MS là nó sẽ
sử dụng một kênh trong ô.
- Các chức năng tiềm năng riêng ( biểu thị tất cả các chức năng TRS đợc sử
dụng cho thông tin với các MS thuộc về phần TRS phục vụ một ô)bao gồm:
Đa kênh vào hoạt động. BSC ra lệnh cho TRS đa vào hoạt động một tiềm
năng kênh riêng để sử dụng bằng một kênh logíc liên kết của mình . Khi một kênh
dợc ấn định BSC thông báo TRX về các thông số nh kiểu kênh, mã kênh v.v...
Huỷ hoạt động kênh . TRS huỷ hoạt động kênh .
Khởi đầu mật mã . Khởi đầu mật mã đợc TRS thực hiện trên cơ sở khoá mật
mã
Khoá mật mã đợc tính toán ở thủ tục nhận thực từ thông số RAND và khoá riêng
của thuê bao.
Ha noi national
university 15/6/1999 7
Phát hiện chuyển giao . Khi một kênh đợc thiết lập cho chuyển giao, TRS
nghe kênh thâm nhập ngẫu nhiên .
- Các chức năng kênh mặt đất (là nhóm các chức năng thực hiện, chuyển đổi
và thích ứng số liệu) bao gồm:

Chuyển đổi mã tiếng. Chuyển đổi mã hoá tiếng đợc thực hiện giữa 64 Kb/s và
13 Kb/s . Chức năng này đợc đặt ở xa trong TRAU ở BSC .
Thích ứng tốc độ . Thích ứng tốc độ đợc thực hiện giữa 64 Kb/s và 3,6; 6 hay
12 Kb/s chức năng này đựoc đặt ở xa trong TRAU ở BSC .
Điều khiển trong băng của TRAU ở xa . Thông tin điều khiển đợc bổ xung
đến số liệu và tiếng dẫn đến tổng tốc độ kênh là 16 Kb/s . Bốn kênh thông tin đợc
ghép chung vào một kênh 16 Kb/s giữa BSC và TRS .
VAD/DTX. Một bộ phát hiện sự hoạt động của tiếng (VAD) phát hiện ống
nói gần có nói không.Trờng hợp im lặng nó đợc chỉ thị đến phần vô tuyến và phần
phát vào không khí sẽ bị ngắt.
Truyền dẫn không liên tục (DTX). Nếu MS tắt, TRS bổ sung tạp âm dễ chịu
- Mã hoá và ghép kênh (là chức năng lập khuôn dạmg thông tin ở các kênh
vật lí) bao gồm:
Ghép kênh ở đờng vô tuyến. Các kênh logíc dợc ghép chung ở các kênh vật lí.
Mã hoá và ghép xen kênh. Luông bit đợc lập khuôn dạng cho từng khe thời
gian ở kênh vật lí.
Mật mã / Giải mật mã. tiếng nói đợc mật mã và giải mật mã bằng khoá mật
mã. Mật mã và giải mật mã đựợc thực hiện ở các bit mang thông tin quan trọng.
Khoá mật mã đợc tạo ra ở AUC và nạp vào TRX . Số ngẫu nhiên (RAND) đợc gửi
đến MS.
-Điều khiển hệ thông con vô tuyến (đảm bảo đIều khiển các tiềm năng vô
tuyến)
Đo chất lợng. Các phép đo chất lợng và cờng độ tín hiệu đợc thực hiện ở tất
cả các kênh riêng hoạt động trên đờng lên (MS đến BTS). Các phép đo này đợc thực
hiện trong thời gian hoạt động của kênh. Các kết quả đo từ MS về chất lợng đờng
xuống (BTS đến MS), cờng độ tín hiệu và các mức tín hiệu của BTS xung quanh đợc
gửi đi và sử lí ở BSC.
Đồng bộ thời gian. Một tín hiệu đợc phát đi từ TRS đến MS để định trớc thời
gian truyền dẫn đến TRS để bù trừ thời gian trễ gây ra do truyền sóng. TRX liên tục
giám sát và cập nhật đồng bộ thời gian. Cùng với số liệu đo cho đờng lên, đồng bộ

thời gian hiện thời cũng đợc báo cáo cho BSC .
Điều khiển công suất của TRS và MS. Công suất của TRS và MS đợc điều
khiển từ BSC để giảm tối thiểu mức công suất phát để giảm nhiễu đồng kênh.
Phát. Phát vô tuyến bao gồm nhảy tần. Nhảy tần đợc thực hiện bằng chuyển
mạch băng tần cơ sở với các máy phát khác nhau cho từng tần số .
Thu tín hiệu vô tuyến bao gồm cả cân băng và phân tập .
Sự cố đờng truyền vô tuyến. Sự cố đợc phát hiện và báo cáo cho BSC
- Điều khiển TRX chức năng nay gồm các lệnh:
Ha noi national
university 15/6/1999 8
LAPD. Kết cuối đờng báo hiệu giữa BSC và TRS .
Báo cáo lỗi . Phát hiện và báo cáo lỗi ở thông báo từ BSC.
Sự cố lối thông . TRS phát hiện đờng lối thông nào bị gián đoạn ở đờng vô
tuyến hay không .
-Đồng bộ (là khối con đồng bộ ở TRS ) .
Chuẩn tần số . Thông tin định thời đợc lấy ra từ các đờng PCM từ BSC.
Số khung . Có thể đặt và đọc số khung từ bộ đếm số khung .
- Khởi động hệ thống và nạp phần mềm bao gồm:
Khởi động hệ thống . Khởi đầu một trạm hay một phần trạm bao gồm cả nạp
phần mềm cho các bộ sử lí đã đợc khởi động .
Khởi động lại . Đa một bộ phận của thiết bị vào một trạng thái nhất định .
- Lập cấu hình (là lập ra các thông số khác nhau và tổ hợp các kênh khác
nhau ở TRS cho lu lợng và/ hoặc cho khai thác ) bao gồm :
Phát vô tuyến: Thiết lập tần số và công suất ra cho các máy phát .
Thu vô tuyến: Thiết lập tần số cho các máy thu kể cả máy thu không nhảy tần
và máy thu nhảy tần.
Điều khiển vô tuyến: Định nghĩa việc sắp xếp thông tin hệ thống ở các khe
thời gian
Kết hợp kênh logíc: Sắp xếp các kênh logíc ở các kênh vật lí.
ấn định nhận dạng ô: Thiết lập mã mầu trạm cơ sở và mã mầu trạm PLMN.

- Điều khiển bảo dỡng tại chỗ :
Chức năng này đợc sử dụng không cần nối với BSC. ở BTS thiết bị này chỉ có
các chỉ thị trạng thái và cảnh báo để cung cấp tổng quan. Tất cả các chỉ thị trình bày
chi tiết và điều khiển công nhân đợc thực hiện ở đầu cuối bảo dỡng tại chỗ (LMT) .
- Quản lí đờng báo hiệu
TRX quản lí đờng báo hiệu giữa BSC và MS .
- Giám sát và kiểm tra chức năng
Đợc thực hiện theo hai cách sau:
Các kiểm tra lắp trong đợc thực hiện khi khai thác bình thờng .
Các kiểm tra đợc thực hiện ở các lệnh đặc biệt hay các đIều khiển đặc biệt .
Bao gồm cả phần cứng và phần mềm .
e.MOBILE SERVICE SWITCHING CENTER-MSC
(Tổng đài di động)
Ha noi national
university 15/6/1999 9
ETC
ST
ST
BSC
HLR
Hệ thống điều khiển
APZ212
Chuyển
mạch nhóm
APT 210
08/R85
Là giao diện giữa GSM và PSTN, nó có trách nhiệm kết nối và giám sát cuộc
gọi đến MS và từ MS đi. Có nhiều chức năng đợc thực hiện trong MSC, ví dụ lập mã
và xác nhận...
MSC có giao diện với BSS phía MS và có giao diện với các mạng ngoài. Một

MSC cổng làm nhiệm vụ phối ghép thích ứng với mạng ngoài bảo đảm thông tin
giữa thuê bao di động và thuê bao cố định. MSC thờng là một tổng đài lớn thích ứng
với vùng đô thị một triệu dân c.
Để kết nối MSC với các mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền
dẫn PLMN với các mạng đó. Các thích ứng này gọi là các chức năng tơng tác IWF
(Inter Working Functions). Đảm trách TWF là thiết bị thích ứng thủ tục và truyền
dẫn. IWF cho phép PLMN kết nối với các mạng PSTN, ISDN, PSPDN, CSPDN.
IWF có thể đợc thực hiện kết hợp trong MSC hay có thể đợc thực hiện ở thiết bị
riêng.
f. HOME LOCATION REGISTER-HLR (Bộ định vị thờng trú )
Trong GSM mỗi một hoạt động đợc lu giữ số liệu cùng những thông tin về tất
cả thuê bao. Phụ thuộc vào PLMN chi tiết này.
Những dữ liệu lu dữ này có thể đợc thực hiện trên một hoặc nhiều HLR.
Những thông tin đợc lu giữ trong các dữ liệu là sự chỉ định của thuê bao và
phục vụ yêu cầu.
Bất kể MS ở đâu, HLR đều lu dữ mọi thông tin liên quan đến việc cung cấp
các dịch vụ viễn thông kể cả vị trí hiện thời của MS. HLR thờng là một máy tính
đứng riêng có khả năng quả lí hàng trăm ngàn thuê bao, nh 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).
g. VISITOR LOCATION REGISTER- VLR (Bộ ghi định vị tạm trú )
VLR đợc thực hiện trong cùng một hệ chuyển mạch MSC , ở dây tức là bằng
MSC/VLR.
VLR chứa đựng những thông tin tạm thời về thuê bao di động có mặt trong
vùng phục vụ MSC/VLR xác định. VLR là một cơ sở dữ liệu đợc nối với một hay
nhiều MSC. Các số liệu định vị thuê bao MS lu giữ trong VLR chính xác hơn số liệu
tơng ứng trong HLR.
Chức năng của VLR thờng đợc liên kết với chức năng MSC. MSC/VLR thực
hiện chuyển mạch các cuộc gọi và tạo nên điểm điều khiển để cập nhật vị trí và
chuyển giao MSC chủ yếu chịu trách nhiệm cho thiết lập cuộc gọi (bao gồm cả thủ

tục nhận thực ), điều khiển cuộc gọi và tính cớc.
Các chức năng VLR chịu trách nhiệm lu giữ và cập nhật số liệu thuê bao
(xem bộ ghi tạm trú ). MSC/VLR coi tất cả các thuê bao là tạm trú MSC cổng
(GMSC) nối PLMN với các mạng khác. Đây là điểm mà các cuộc gọi đến các thuê
bao di động đi vào mạng PLMN. GMSC có phơng tiện hỏi, nghĩa là GMSC có các
chức năng để nhận thông tin từ HLR về vị trí hiện thời của thuê bao. Nó cũng có các
chức năng định tuyến lại cuộc gọi đến trạm di động theo thông tin nhận đợc từ việc
hỏi nói trên.
Ha noi national
university 15/6/1999 10
ETC
ST
ST
BSC
HLR
Hệ thống điều khiển
APZ212
Chuyển
mạch nhóm
APT 210
08/R85
Cấu trúc phần cứng của cả hai MSC/VLR và GMSC chủ yếu là nh nhau.
Trung kế
Trung kế
PSTN


ETC :Mạch đầu cuối tổng đài
ST :Đầu cuối báo hiệu ch số 7CCITT

Cấu trúc của MSC/VLR
Gồm hệ thống điều khiển (APZ 212) với một hệ thống chuyển mạch (APT
210 08/R5). Hệ thống chuyển mạch chứa một chuyển mạch nhóm để chuyển mạch
các cuộc gọi, các đầu cuối báo hiệu (ST) để thực hiện báo hiệu phù hợp với báo hiệu
kênh chung số 7 CCITT và các giao tiếp trung kế đợc gọi là các mạch đầu cuối tổng
đài (ETC) để giao tiếp các hệ thống PCM (các trung kế )
Một đầu cuối báo hiệu sử dụng một khe thời gian 64 Kbit/s ở một hệ thống
PCM.
Chuyển mạch nhóm đảm bảo việc nối thông bán cố định giữa khe thời gian
này và đầu cuối báo hiệu.
Để loại trừ ảnh hởng của hồi âm gây ra do trễ thời gian, các bộ triệt hồi âm đ-
ợc trang bị. Không thể tránh đợc thời gian trễ xảy ra ở phần vô tuyến. Thời gian trễ
này gây ra do quá trình xử lí tiếng bằng phơng pháp số phức tạp.
h. AUTHENTICATION CENTER-AUC (Trung tâm nhận thực)
Với lí do an toàn về chất lợng, ngôn ngữ, dữ liệu và báo hiệu sẽ đợc mã hoá
và đợc nhập dới dạng kí hiệu ở đầu vào, chìa khoá bí mật đợc cất giữ trong AUC và
đợc sử dụng trong MS.
Ban đầu AUC sẽ đợc thực hiện bằng một hoặc nhiều thông tin riêng lẻ, đợc
nối đến HLR.
AUC chủ yếu chứa một số các máy tính cá nhân. AUC đợc coi nh một thiết bị
đầu vào/ra (I/O),lúc đầu nó đợc nối bằng các lệnh chuẩn.
Chức năng AUC là cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và khoá mật
mã để sử dụng cho bảo mật
Ha noi national
university 15/6/1999 11
ETC
ETC
ST
ST
BSC

HLR
Hệ thống điều khiển
APZ212
Chuyển
mạch nhóm
APT 210
08/R85
i. GATE MSC-GMSC (Tổng đài di động cổng)
Nếu một ngời nào đó ở mạng cố định PSTN muốn thực hiện một cuộc gọi đến
một thuê bao GSM. Tổng đàI ở PSTN sẽ nối cuộc gọi này đến một MSC có trang bị
một chức năng đợc gọi là chức năng cổng. Tổng đàI này đợc gọi là tổng đàI cổng
GMSC. GMSC sẽ phảI tìm ra vị trí của MS cần tìm bằng cách hỏi HLR nơI MS đăng
kí. HLR trả lời vùng MSC hiện thời. Lúc này MSC định tuyến lạI cuộc gọi đến MSC
cần thiết và VLR ở đây sẽ biết chi tiết về vị trí MS.
ở một mạng GSM tất cả các cuộc gọi kết cuối di động đều đợc định tuyến
đến GMSC. GMSC có chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi
j. EQUIPMENT IDENTIFICATION REGISTER-EIR (Bộ ghi nhận thực
thiết bị)
Trong GSM có sự khác biệt giữa bộ phận mã hoá và thiết bị di động. Ta thấy
AUC sẽ đợc nhập vào dới dạng kí hiệu khi nhập vào. Các thiết bị di động đợc kiểm
tra trong EIR. Để ngăn chặn sự đánh cắp và những dạng không đợc phê chuẩn mà
MS sẽ dùng. EIR đợc nối với MSC qua một đờng báo hiệu. Nó cho phép MSC kiểm
tra sự hợp lệ của thiết bị. Bằng cách này có thể cấm MS có dạng không đợc phê
chuẩn.
Cần nhớ rằng việc nhận thực đăng kí thuê bao bằng các thông số từ AUC.
k. OPERATION and SUPPORT SUBSYSTEM-OSS (Phân hệ khai thác và
hỗ trợ)
Đối với sự quản lí của hệ thống GSM, OSS ủng hộ sự hoạt động theo các hình
thức hoạt động sau:
- Sự quản lí thuê bao di động

- Sự quản lí mạng cellular
- Điều khiển chuông
Hệ thống OSS đợc nối đến tất cả các thiết bị ở hệ thống chuyển mạch và nối
đến BSC.
Ngày nay OSS đợc xây dựng theo nguyên lí TMN (Telecommunication
Management Network) mạng quản lí viễn thông. Với tất cả các thiết bị khai thác và
bảo dỡng, hỗ trợ tạo thành một mạng thống nhất liên kết với các thiết bị xử lí lu l-
ợng. Một khi đã tập trung hoá nh thế, các giao diện giữa các thiết bị sử lí lu lợng và
thiết bị OSS đợc qui định.
Một mặt OSS đợc nối đến các phần tử của máy.
OSS có ba chức năng chính:
- Chức năng khai thác,bảo dỡng.
- Quản lí mạng tổ ong.
- Chức năng quản lí các đăng kí thuê bao.
Ha noi national
university 15/6/1999 12
3- Cấu trúc địa lí của mạng
Mọi mạng điện thoại 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. ở một mạng di động
cấu trúc này rất quan trọng do tính lu thông của các thuê bao di động trong mạng.
- Vùng mạng GMSC
Các đơng truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN hay các mạng
PLMN khác. ở các mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Tất cả các cuộc gọi
vào GSM/PLMN sẽ đợc định tuyến qua GMSC. GMSC làm việc nh một đài trung kế
vào cho GSM/PLMN.Đây là nói chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi cho các cuộc
gọi tới MS.Một vùng mạng GMS/PLMN đợc chia thành một hay nhiều vùng phục
vụ MSC/VLR.
- Vùng phục vụ MSC/VLR
Vùng MSC/VLR là bộ phận của mạng đợc một MSC quản lí để định tuyến
một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đờng truyền qua mạng sẽ đợc nối đến MSC

ở vùng phục vụ MSC/VLR nơi thuê bao đang ở.
Vùng phục vụ là một bộ phận của mạng đợc định nghĩa nh là một vùng mà ở
đó có thể đạt đến một trạm di động nhờ việc trạm này đợc ghi lại ở một bộ ghi định
vị VLR khách.
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR đợc chia thành một số vùng địng vị.
- Vùng định vị
Vùng định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR, mà ở đó trạm di động
có thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài
MSC điều khiển vùng định vị này.
Vùng định vị này là vùng mà ở đó một thông báo tìm gọi sẽ đợc phát quảng
bá để tìm thuê bao di động bị gọi .Vùng định vị có thể có một số Cell và phụ thuộc
vào một hay vài BSC nhng nó chỉ phụ thuộc MSC/VLR.
Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng
định vị LAI
Vùng định vị đợc chia thành một số ô.
- Ô (cell)
Ô là một vùng bao phủ vô tuyến đợc mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn
cầu (CGI)
Trạm di động tự nhận dạng ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc
(BSIC)
Ha noi national
university 15/6/1999 13
Chơng 2: Vô tuyến số và các giao diện sử dụng trong
hệ GSM
I-Vô tuyến số tổng quát
Thông tin di động số Cellular đời mới hiện nay sử dụng tần số vô tuyến từ
800 MHz trở lên. Với tần số nói trên và giả thiết nguồn phát đặt trong một không
gian tự do và truyền sống lí tởng. Suy hao đờng truyền sẽ tỷ lệ thuận với bình phơng
cự li. Trong môi trờng di động thì chất lợng của tín hiệu luôn thay đổi theo thời gian
chẳng hạn khi đi xuyên qua một đờng hầm giữa hai quả đồi. Hiệu ứng đặc biệt này

gọi là che tối hay fadinh chậm. ở đây ta sẽ xét đến các tình huống phát sinh khi thu
tín hiệu.
1- Suy hao đờng truyền và fadinh
- Suy hao đờng truyền là quá trình mà ở đó tín hiệu thu yếu dần do khoảng
cách giữa trạm di động và gốc ngày càng tăng.Không có vật cản ở giữa ta thu đợc
kết quả:
Ls = d
2
+ f
2
Hay theo [db]
Ls[db]=33,4[db]+20log(f MHz)+20log(d Km)
33,4 là hằng số tỉ lệ .
Ha noi national
university 15/6/1999 14
Vấn đề này không là trở ngại ở hệ thống vô tuyến Cellular. Vì trớc khi mất
liên lạc ta phải thực hiện một đờng truyền mới qua một trạm gốc khác.
Tuy nhiên ít khi sử dụng trạm di động của mình ở một môi trờng không có
chớng ngại.
Các chớng ngại nh toà nhà, đồi núi làm dẫn đến hiệu ứng che tối vì vậy làm
giảm cờng độ tín hiệu thu. Khi di động cùng đài di động cờng độ tín hiệu giảm và
tăng cho dù giữa anten thu và phát có hay không có chớng ngại. Đây là một loại
fadinh làm cho cờng độ tín hiện tăng giảm. Chỗ giảm gọi là chỗ trũng của fadinh.
loại fadinh này gọi là fadinh chuẩn logarit. Loại này có dạng phân bố xung quanh
một giá trị trung bình,nếu ta lấy log cờng độ tín hiệu. Thời gian giữa hai chỗ trũng
fadinh thờng là vài giây khi di động lắp trên xe và chuyển động.
Một hiện tợng khác khi mật độ thuê bao máy di động cao hơn ở các thành
phố. Thì việc sử dụng trạm di động ở thành phố dẫn đến một hiệu ứng nhiễu đợc gọi
là fadinh nhiều tia hay Raile. Hiệu ứng này xảy ra khi tín hiệu truyền nhiều đờng từ
anten phát đến anten thu.

Tín hiệu thu không đợc thu trực tiếp từ anten phát Tx mà từ nhiều phơng khác
nhau từ các điểm phản xạ , chẳng hạn các toà nhà giữa các anten không có khoảng
nhìn.
Các tín hiệu này đạt đến trạm di động do nhiều lần phản xạ từ các toà nhà lớn.
Do vậy tín hiệu thu là tổng của nhiều tín hiệu giống nhau nh khác pha (và
khác biên độ ở mức nhất định). Khi ta cộng các tín hiệu này thì có thể vectơ tổng
gần bằng không nghĩa là cờng độ tín hiệu rất gần không dẫn đến chỗ trũng fadinh
rất nghiêm trọng .
Khoảng thời gian giữa hai chỗ trũng fadinh phụ thuộc cả vào tốc độ chuyển
động cũng nh vào tần số phát. Một cách gần đúng có thể nói khoảng cách giữa hai
chỗ trũng gần bằng một nửa bớc sóng.ở dải 900 MHz khoảng 17 cm. Vậy nếu xe
chạy với vận tốc 50Km/h thì thời gian gữa hai chỗ trũng sẽ nh sau:
V=14m/s
=1/3 m T= /2V=12 ms
Ha noi national
university 15/6/1999 15

Mẫu fadinh phụ thuộc tần số
ở một khoảng cách nhất định X mét so vớ Tx. Tín hiệu thu có thể nh sau:

Còng độ tín hiệu Rx phụ thuộc khoảng cách .
Vậy độ nhạy của máy thu là tín hiệu vào yếu nhất cần thiết cho mọi tín hiệu
ra qui định.
Giả sử cần thu X w để có thể phát hiện đợc thông tin gửi đế từ anten Tx. Vậy
tín hiệu này phải nhỏ hơn X w thì mất dẫn đến không thể qui hoạch hệ thống của
mình theo giá trị trung bình chung của cờng độ tín hiệu. Vậy phải có một lợng dự
trữ fadinh từ giá trị trung bình chung đến độ nhạy của máy thu bằng chỗ tăng của
fadinh sâu nhất nh hình trên.
Ha noi national
university 15/6/1999 16

Khối bản tin Khối thông tin được
mã hoá
Thông tin Thông tin
Bộ mã hoá xoắn
Thông tin được mã
hoá
Do vậy cần phải có các biện pháp chống lại fadinh
2- Phân tán thời gian
Việc sử dụng truyền dẫn số nảy sinh một vấn đề khác: phân tán thời gian .
Vấn đề này bắt nguồn từ phản xạ nhng khác với fadinh nhiều tia tín hiệu phản xạ
đến từ một vật ở xa anten Rx vào khoảng vài Km.
Sự phân tán thời gian dẫn đến giao thoa giữa các kí hiệu (ISI). ISI thể hiện ở
chỗ các kí hiệu lân cận giao thoa với nhau và ở phía thu khó quyết định đợc kí hiệu
nào (hay thực sự kí hiệu nào đợc phát). Chuỗi 0,1 đợc phát từ trạm di động nếu tín
hiệu phản xạ đến chậm hơn tín hiệu đi thẳng một bit thì máy thu phát hiện 1 từ sóng
phản xạ đồng thời phát hiện 0 từ sóng đi thẳng. Do đó kí hiệu 1 giao thoa với kí hiệu
0.ở GSM tốc độ bit là 270 Kbit/s dẫn đến một bit có độ lâu 3,7 Ms. Vì thế một bit t-
ơng ứng với 1,1 Km , nếu có phản xạ từ một Km phiá sau trạm di động thì tín hiệu
phản xạ phải đi một quãng đờng dài hơn tín hiệu đi thẳng 2Km.
Suy ra phản xạ trộn một tín hiệu trễ 2 bit so với tín hiệu mong muốn với tín
hiệu mong muốn này.
3- Các phơng pháp phòng ngừa suy hao truyền dẫn do fadinh
Ta đã trình bày về các vấn đề này. Bây giờ ta xét các phơng pháp giải quyết
chúng.
- Phân tập anten
Là sử dụng hai kênh thu chịu ảnh hởng fadinh độc lập. Thờng 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 đờng 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 tơng quan giữa các tín hiệu ở hai anten nhỏ.

Thực tế thờng 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.
- Nhảy tần
Nh đã đề cập ở trên khi nói đến fadinh Raile. 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 tợng 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.
- Mã hoá kênh
ở truyền dẫn số ngời ta thờng đo chất lợng của tín hiệu đợc truyền bằng số
lợng các bit thu đợc 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 số
này hay tỷ số này nhỏ nhất. Tuy nhiên do đờng truyển dẫn luôn luôn thay đổi không
thể giảm số này tới không. Nghĩa là ta phải cho phép một số lợng lỗi nhất định và
ngoài ra có khả năng khôi phục thông tin này hay ít nhất có thể phát hiện các lỗi để
Ha noi national
university 15/6/1999 17
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
Khối bản tin Khối thông tin được
mã hoá
Thông tin Thông tin
Bộ mã hoá xoắn
Thông tin được mã
hoá

456 bít
50 132 78
50+3 132+4
78
Các bít được mã hoá 378 Các bít không 78

được mã hoá
không sử dụng thông tin này vì nhầm là đúng. Điều này đặc biệt quan trọng klhi
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 d thừa giữa các bít. Ta mở rộng thông tin một bít
thành thông tin có lợng bít lớn hơn do vậy phải gửi đi nhiều bít hơn cân thiết nhng
đợc độ an toàn cao.
Ví dụ : Muốn gửi bít 0 hay 1 ta bổ xung theo cách sau:
0 0000
1 1111
Xét khối mã sau đợc gửi và thu đợc
Thu đợc 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 đợc tạo ra các bít mà không chỉ phụ thuộc vào
các bít của khối bản tin hiện thời đợc dịch vào bộ mã hoá, nó còn phụ thuộc vào các
bít của các khối trớc
Sơ đồ minh hoạ:
Ha noi national

university 15/6/1999 18
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
Khối bản tin Khối thông tin được
mã hoá
Thông tin Thông tin
Bộ mã hoá xoắn
Thông tin được mã
hoá
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
20ms tiếng 20ms tiếng 20ms tiếng 20ms tiếng
456 bít = 8ì57 456 bít = 8ì57 456 bít = 8ì57 456 bít = 8ì57
Bộ mã hóa
khối.
Thông tin Kiểm traThông tin
456 bít
50 132 78
50+3 132+4
78
Các bít được mã hoá 378 Các bít không 78

được mã hoá
1 x 3 4 1 x 3 4 1 x 3 4 1 x 3 4 1 x 3 4
Do vậy mã khối thờng đợc sử dụng khi có báo hiệu định hớng theo khối
chẳng hạn ở vô tuyến di động mặt đất tơng tự khi có số liệu đợc phát đi theo khối nó
thờng đợc 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 phơng 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 phơng pháp đều đợc sử dụng ở GSM.
Tiếng đợc cát thành các đoạn 20 ms và đợc 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 đợc bổ xung vào 50 bít rất quan trọng ( Mã hoá khối ). 53 bít
này cùng với 132 bít quan trọng và 4 bít đuôi đợc mã hoá xoắn để tạo thành 378 bít
(tỷ lệ 1:2 ) các bít còn lại không đợc bảo vệ đợc minh hoạ ở hình sau:
- Ghép xen
Trong thực tế các lỗi bít thờng đợc xảy ra thành cụm. Đó là vì các chỗ trũng
fadinh lâu làm ảnh hởng nhiều bít liên tiếp. Tiếc rằng mã hoá kênh hiệu suất nhất
khi phát hiện và hiệu chỉnh các lỗi đơn cũng nh 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 đợc gửi đi theo cách không liên tiếp và đợc thực hiện
bằng cách ghép xen .
Ví dụ:
Ha noi national
university 15/6/1999 19
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

3 3
57 1 26 1 57
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
20ms tiếng 20ms tiếng 20ms tiếng 20ms tiếng
456 bít = 8ì57 456 bít = 8ì57 456 bít = 8ì57 456 bít = 8ì57
456 bít
50 132 78
50+3 132+4
78
Các bít được mã hoá 378 Các bít không 78

được mã hoá
1 x 3 4 1 x 3 4 1 x 3 4 1 x 3 4 1 x 3 4
B A
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 nh vậy với các bits thứ 2,3,4 củat 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, nh 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 đợc 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
đợc ghép xen để tạo ra các khối 57 bít.
Mức ghép xen thứ hai:
20 ms tiếng tạo ra 456 bít các bít này đợc ghép xen vào 8 nhóm (khung) 57
bít
Ha noi national
university 15/6/1999 20
Kênh
Máy phát Máy thu tối ưu

3 3
57 1 26 1 57
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
20ms tiếng 20ms tiếng 20ms tiếng 20ms tiếng
456 bít = 8ì57 456 bít = 8ì57 456 bít = 8ì57 456 bít = 8ì57
S S
So sánh S và S
Tính toán đáp ứng xung
Bộ lọc
1 x 3 4 1 x 3 4 1 x 3 4 1 x 3 4 1 x 3 4
Đầu vào Thu
000 100
001 010 010
010 110
: :

: :
111 000

Mô hình kênh
B A
ở một cụm bình thờng có khoảng trống 2ì57 bít. Nếu ta lấy 2ì57 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 xung mức ghép
xen nữa giữa hai khung tiếng . Điều này làm tăng thời gian trễ ở hệ thống nhng khi
đó cho phép mất toàn bộ cụm mà chỉ ảnh hởng 12,5% số bít của mỗi khung tiếng và
có thể hiệụ chỉnh bằng mã hoá kênh.
Cụm bình thờng

Mức ghép xen thứ hai
Ha noi national
university 15/6/1999 21
Kênh
Máy phát Máy thu tối ưu

3 3
57 1 26 1 57
S S
So sánh S và S
Tính toán đáp ứng xung
Bộ lọc
Đầu vào Thu
000 100
001 010 010
010 110
: :

: :
111 000

Mô hình kênh
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
- Phơng pháp chống phân tán thời gian
Ta thấy phân tán thời gian là nguyên nhân gây ra giao thao giữa các kí hiệu
(ISI) nh thế nào. Các kí hiệu phân tán về mặt thời gian và các kí hiệu cạnh nhau gây
nhiễu giao thoa lẫn nhau đây là nguyên nhân của các khó khăn ở máy thu khi ta cố
gắng quyết định, xác định là thông tin nào đã đợc gửi đi.
Kênh có thể là dây dẫn, cáp quang. Mỗi loại kênh có các nét riêng của
mình liên quan đến độ rộng băng tần, suy hao. Máy thu tối u phải phù hợp cho
từng dạng kênh truyền dẫn, nghĩa là phải hiểu rõ kênh, nếu không nó không phải là
máy thu tối u. Nh vậy ta phải lập mô hình toán học của kênh và điều khiển máy thu
của ta đến mô hình này. Ta xét kênh nh một bộ lọc. Bộ lọc này đợc kích thích bởi

một tín hiệu biết trớc và sau đó ta so sánh đầu ra với đầu vào đã biết. Việc so sánh
này cho phép ta đáp ứng xung của bộ lọc.
Nh vậy nếu ta biết tín hiệu gì đợc giử đi và phân tích tín hiệu thu đợc ta có
thể tìm đợc đáp ứng xung của kênh, và thành lập mô hình kênh. Khi thành lập đợc
một mô hình kênh. Điều phải làm là tạo ra tất cả các chuỗi bít có thể có và đa chúng
qua mô hình kênh của ta, chuỗi đầu vào mà từ đó nhận đợc một chuỗi đầu ra giống
nó nhất đợc gọi là chuỗi nguyên thuỷ hay chuỗi đợc phát .
Ví dụ:

Ha noi national
university 15/6/1999 22
Kênh
Máy phát Máy thu tối ưu
S S
So sánh S và S
Tính toán đáp ứng xung
Bộ lọc
Đầu vào Thu
000 100
001 010 010
010 110
: :
: :
111 000

Mô hình kênh
Với thí dụ này N=3 thu đợc 010, N=3 cho 9 khả năng của chuỗi vào để đa ra
mô hình kênh giống nó nhất. Cho nên chọn chuỗi 001 là chuỗi đợc phát. Về
ngnuyên lí bộ cân bằng GSM làm nh trên nnh không thực hiện ở mức bít mà đó là
các giá trị thực.Theo qui định GSM bộ cân băng cần có khả năng sử lí một tín hiệu

phản xạ trễ đến 14,8 às tơng ứng với thời gian là 4 bít.
Dẫn đến tín hiệu phản xạ cũng bị ảnh hởng bởi fadinh Raile do phản xạ ở
vùng gần . Tuy nhiên tín hiệu này có mẫu fadinh độc lập so với tín hiệu đi thẳng vì
thế bộ cân bằng có thể lợi dụng để đạt hiệu quả cao. Vậy khi tín hiệu phản xạ trễ
không quá 15às thì chất lợng tín hiệu thu dợc sẽ đợc cải thiện hơn.
ở GSM ta có N = 116 cho lên thực hiện điều trên là khó khăn. Vì nếu so sánh
10 triệu tổ hợp trong 1s thì phải mất 66ì10 năm để tính toán tất cả các tổ
hợp điều này không cho phép. Vì thế phải sử dụng thuật toán mà ở đó ta không cần
thử tất cả các chuỗi đó (Veterbi).
Nguyên lý là khi tính toán ta loại bỏ các tổ hợp không có khả năng là tín hiệu
vào cho nên giảm đợc lợng tính toán không cần thiết.
II- Các giao diện sử dụng trong GSM.
1.MS BTS hay Um Interface (Air).
Air Interface là giao diện vô tuyến tên gọi chung của đầu nối giữa trạm di
động MS và BTS. Giao tiếp sử dụng khái niệm TDMA với một khung TDMA cho
một tần số mạng. Mỗi khung gồm 8 khe thời gian TS ( Time slot), hớng từ BTS đến
MS là đờng xuống và ngợc lại từ MS đến BTS là đờng lên.
-Khái niệm kênh:
+Kênh vật lý: Một khe thời gian của một khung TDMA ở một sóng mang đợc
gọi là một kênh vật lý. Có 8 kênh vật lý trên một sóng mang ở GSM. Thông tin đợc
phát đi trong TS đợc gọi là cụm.
+Kênh Logic: Rất nhiều loại thông tin cần truyền giữa TS và BTS ( số liệu,
tiếng nói, báo hiệu, điều khiển). Ta nó về các kênh Logic khác nhau dựa trên loại
thông tin cần truyền. Các kênh Logic này đợc sắp xếp ở các kênh logic khác nhau.
Ví dụ tiếng nói đợc gửi đi trên kênh lu thông, kênh này đợc ấn định một kênh vật lý
nhất định trong thời gian truyền dẫn.
Mạng GSM PLMN đợc dành 124 sóng mang song công ở dải tần:
Đờng lên 890ữ915 MHz (MS phát,BTS thu).
Đờng xuống 935ữ960 MHz (BTS phát, MS thu).
Khoảng cách giữa sóng mang 200 KHz

Vì vậy số kênh ở GSM là 124ì8=922 kênh.
- Các kênh lôgíc.
Kênh lôgíc đợc chia làm hai loại : Kênh lu thông và kênh điều khiển .
Ha noi national
university 15/6/1999 23
TB Các bít được mật mã Chuỗi hướng dẫn Các bít được mật mã TB GP
3 58 26 58 3 8,25
+ Kênh lu thông (TCH):
TCH mang thông tin tiếng đợc mã hoá hoặc số liệu của ngời sử dụng. Là
kênh đờng lên và xuống, điểm đến điểm.
Có hai dạng kênh đợc định nghĩa:
.Bm hay kênh toàn tốcTCH mang thông tin ( tiếng đợc mã hoá hay số liệu)
ở tốc độ tổng 22,8 kbit/s với tiếng nói và 9,6kbit/s với số liệu.
. Lm hay TCH bán tốc mang thông tin ( tiếng đợc mã hoá hay số liệu) ở tố
độ tổng 11,4 kbit/s với tiếng nói và 4,8kbit/s với số liệu.
+ Các kênh điều khiển :
Các kênh này mang tín hiệu báo hiệu hay số liệu đồng bộ. Ba loại kênh đợc
định nghĩa kênh quảng bá, kênh điều khiển chung và riêng . Sau đó chúng lại đợc
chia nhỏ :
. Các kênh quảng bá (BCH):
Kênh hiệu chỉnh tần số (FCCH) : kênh này mang thoiong tin để hiệu chỉnh
tần số của MS. Là kênh đờng xuống điểm tới đa điểm.
Kênh đồng bộ (SCH): kênh nmày mang thông tin để đồng bộ khung (số
khung TDMA) của MS và nhận dạng BTS (BSIC). Kênh đờng xuống điểm tới đa
điểm.
Kênh điều khiển quảng bá thông tin chung trên cơ sở một kênh cho một BTS
(thông tin riêng của ô). Là kênh đờng xuống điểm tới đa điểm.
. Các kênh điều khiển chung (CCCH):
Kênh tìm gọi (PCH): kênh này đợc sử dụng để tìm gọi MS. Kênh đờng
xuống ,điểm tới đa điểm.

Kênh thâm nhập ngẫu nhiên (RACH): Kênh này đợc MS dùng để yêu cầu
dành một SDCCH hoặc để trả lời tìm gọi, hoặc để thâm nhập khi khởi đầu hay đăng
kí cuộc gọi MS. Kênh đờng lên, điểm đến điểm.
Kênh cho phép thâm nhập (AGCH): kênh này đợc sử dụng để dành một
SDCCH hay trực tiếp một TCH cho một MS. Kênh đờng lên /xuống, điểm đến điểm.
. Các kênh điều khiển riêng (DCCH):
Kênh điều khiển riêng đứng một mình (SDCCH)đợc sử dụng để báo hiệu hệ
thống khi thiết lập một cuộc gọi trớc khi ấn định một TCH. Chẳng hạn đăng kí và
nhận thực đợc thực hiện ở đây. Kênh đờng lên /xuống, điểm đến điểm.
Kênh điều khiển liên kết chậm (SACCH) kênh này liên kết với một TCH hay
một SDCCH. Đây là một kênh số liệu liên tục mang thông tin liên tục nh các thông
báo đo đạc từ trạm di động về cờng độ tín hiệu thu từ ô hiện thời và các ô lân cận.
Thông tin cần cho chức năng chuyển giao. Nó cũng đợc sử dụng để điều chỉnh công
suất của MS và để đồng bộ thời gian. Kênh đờng lên/xuống, điểm đến điểm.
Kênh điều khiển liên kết nhanh (FACCH), là kênh liên kết với TCH. FACCH
làm việc ở chế độ lấy cắp. Nghĩa là nếu trong khi truyền dẫn cần trao đổi thông tin
báo hiệu với hệ thống ở tốc độ cao hơn nhiều so với khả năng của SACCH, khi đó
các cụm 20 ms tiếng (số liệu) đợc lấy cắp cho mục đích báo hiệu. Đây là trờng hợp
khi chuyển giao (handover). Ngời sử dụng sẽ không nghe thấy gián đoạn khi bộ giải
mã tiếng thay thế 20 ms tiếng thiếu bằng một chuỗi nội suy.
Ha noi national
university 15/6/1999 24
TB Các bít được mật mã Chuỗi hướng dẫn Các bít được mật mã TB GP
3 58 26 58 3 8,25
TB Các bít cố định TB GP
3 142 3 8,25
Cụm đồng bộ (SB)

0,577ms
156,25 bit

TB Các bít được mật mã Chuỗi đồng bộ Các bít được mật mã TB GP
3 39 64 39 3 8,25
- Cụm :Khuôn mẫu thông tin ở một khe thời gian trên kênh TDMA đuợc gọi
là một cụm, nghĩa là trong các khoảng thời gian đồng đều (cứ tám khe thời gian một
lần ở kênh TDMA) ta gửi đi một cụm của một loại thông tin (xét từ MS).
Có năm loại cụm khác nhau .
Cụm bình thờng:
Cụm này dợc sử dụng để mang thông tin TCH và các kênh điều khiển trừ
RACH ,SCH, FCCH.
Các bít đợc mật mã gồm 57 bít số liệu hay tiếng đợc mật mã cộng với một
Cờ lấy cắp chỉ thị xem cụm này có bị lấy cắp cho báo hiệu FACCH hay không.

Cụm bình thờng
Chuỗi hớng dẫn là một mẫu bít biết trớc để bộ cân bằng có thể thành lập một
mô hình kênh . Sở dĩ chuỗi hớng dẫn đợc đặt ở giữa vì kênh này luôn thay đổi. Khi
đặt nó ở đây có thể hi vọng rằng kênh này không quá khác khi nó tác động lên các
bít thông tin. Nếu ta đặt chuỗi hớng dẫn ở đẩu một cụm thì mẫu kênh do ta tạo ra sẽ
không đúng với các bít ở cuối cụm.
Các bít đuôi (TB) luôn là (0,0,0).Các bít này giúp cho bộ cân bằng biết đợc
đâu là đầu và cuối của mẫu bít, vì thuật toán của bộ cân bằng cần điểm khởi đầu và
kết thúc.
Khoảng bảo vệ (GP) là một khoảng trống. Nếu có cực đại 8 ngời sử dụng trên
một sóng mang sử dụng các khe thời gian khác nhau , ta cần đảm bảo rằng họ
không chồng lấn lên nhau trong quá trình truyền dẫn. Trong thực tế rất khó đồng bộ
các cụm chính xác (không có GP) vì các trạm di động luôn luôn chuyển động trong
quá trình cuộc gọi, vì thế các cụm của các trạm di động hơi trợt so với nhau, thậm
chí cả khi sử dụng phơng pháp đồng bộ thời gian thích ứng. 8,25 bít tơng ứng với 30
às. GP cho phép máy phát dịch lên và dịch xuống trong giới hạn do khuyến nghị
GSM qui định.
Cụm hiệu chỉnh tần số:

Cụm này đợc sử dụng để điều chỉnh tần số của trạm di động. Nó tơng đơng
nh sóng mang không bị điều chế. Các lặp lại của cụm này gọi là FCCH.
Các bít cố định đều là không, nên bộ đều chế sẽ cung cấp một sóng mang
không bị điều chế.
Ha noi national
university 15/6/1999 25
Cụm đồng bộ (SB)
TB Chuỗi đồng bộ Các bít được mật mã TB GP
3 41 36 3 68,25
TB Các bít được mật mã Chuỗi hướng dẫn Các bít được mật mã TB GP
3 58 26 58 3 8,25
TB Các bít cố định TB GP
3 142 3 8,25
4,615ms

Cụm 148 bít
156,25 bít
0,577 ms
0 1 2 3 4 5 6 7
Số liệu Hướng dẫn Số liệu
3 57 1 26 1 57 3
Cụm đồng bộ (SB)

0,577ms
156,25 bit
TB Các bít được mật mã Chuỗi đồng bộ Các bít được mật mã TB GP
3 39 64 39 3 8,25