1.Em hãy cho biết mối quan hệ giữa phân chia kênh truyền, kích thước nhóm và dung lượng hệ thống?

2.Anh chị hãy trình bày trình bày thế nào là nhiễu cùng kênh? mối quan hệ giữa nhiễu cùng kênh và dung lượng hệ thống?6

3.Em hãy thiết lập mối quan hệ giữa nhiễu kênh lân cận đến kế hoạch phân chia kênh truyền? và kế hoạch phân kênh đó có ảnh hưởng đến quá trình chuyển giao giữa các tế bào như thế nào? 18

4.Thế nào là hiệu suất trung kế? Anh chị hãy so sánh 2 phương pháp nâng cao dung lượng hệ thống tế bào bằng việc sử dụng anten định hướng và chia nhỏ tế bào? với 2 phương pháp nâng cao dung lượng hệ thống tế bào ở trên thì phương pháp nào làm thay đổi hiệu suất trung kế? vì sao?25

5.Anh chị hãy cho biết thế nào là kênh chung, cấp độ dịch vụ, lưu lượng của người sử dụng và lưu lượng hệ thống tế bào khác nhau như thế nào? Các giả thiết đưa ra khi áp dụng tính cấp độ dịch vụ cho tổng đài không nhớ cuộc gọi bị chặn là gì? 9

6.Anh chị cho biết thế nào là mã khối?tích chất của mã khối tuyến tính?

7.Thế nào là bộ mã xoắn? đặc điểm của bộ mã xoắn?

8.Em hãy nêu và giải thích chức năng các loại kênh trong hệ thống thông tin di động GSM?

9.Em hãy nêu và giải thích chức năng các phân hệ trong kiến trúc hệ thống thông tin di động CDMA? Liên hệ với mạng thông tin di động của Việt Nam

10.Anh chị hãy trình bày quá trình thu phát và dạng tín hiệu của hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp DS-CDMA?

11.Em hãy nêu và giải thích chức năng các loại kênh trong hệ thống thông tin di động CDMA?

12.Em hãy nêu và giải thích chức năng các phân hệ trong kiến trúc hệ thống thông tin di động GSM? Liên hệ với mạng thông tin di động của Việt Nam

13.Em nãy cho biết hệ thống trải phổ là gì? Em hãy nêu và giải thích đặc điểm của các hệ thống thông tin trải phổ?

14.Em hãy nêu đặc điểm dịch vụ và kiến trúc vô tuyến hệ thống thông tin di động GSM?

15.Em hãy nêu đặc điểm cơ bản của mã kênh? Mối quan hệ giữa mã kênh, xác suất lỗi truyền tin và tốc độ truyền tin? Dung lượng kênh truyền?

Câu 1:

Ta có S kênh truyền và phân cho một nhà cung cấp dịch vụ. Khi thiết kế hệ thống không thể phân tất cả S kênh này cho một tế bào vì khi lặp lại điều này ở tế bào bên cạnh các kênh cùng dải tần ở 2 tế bào cạnh nhau sẽ gây nhiễu lên nhau. Do vây S kênh này phải phân cho một nhóm N tế bào (N còn gọi là kích thước nhóm) như vậy mỗi nhóm có S/N = k kênh truyền (kênh song công), rồi thiết kế lặp lại cả nhóm tế bào này trên địa bàn dịch vụ. Điều này làm cho 2 tế bào cùng kênh ở xa nhau hơn, và hai tế bào ở cạnh nhau chỉ sử dụng các kênh truyền khác nhau điều đó dẫn đến kích thước nhóm càng lớn, 2 tế bào cùng kênh ở càng xa nhau)

Nếu toàn vùng dịch vụ được chia làm P tế bào thì dung lượng hệ thống (số người tối đa có thể sử dụng cùng một lúc) được tính là C:

C = P.k = P.S/N                      (1)  (1 đ)

Coi mỗi kênh chỉ có 1 người sử dụng

Từ công thức này ta thấy nếu N tăng thì C giảm, nếu N giảm thì C tăng. Vậy để đạt được dung lượng lớn nhất thì N phải tiến đến 1 (tức là phân tất cả kênh vào 1 tế bào) song như đã nói ở trên 2 tế bào bên cạnh nhau sẽ gây nhiễu lên nhau. Ngược lại để đảm bảo chống nhiễu tốt, N lớn sẽ làm cho dung lượng hệ thống giảm. Lựa chọn kích thước nhóm N thích hợp là nhiệm vụ của người thiết kế

Vẽ hình

Câu 2:

1. Mối liên hệ giữa N, n và S/I (2.5 đ)

Để đánh giá ảnh hưởng của nhiễu cùng tần số do việc sử dụng lại kênh truyền ta có công thức suy giảm sóng điện từ là:

                  (1)

Ở đó p0 ­­­­­­là công suất sóng điện từ tại khoảng cách d0, p(d) là công suất sóng điện từ tại khoảng cách d so với nguồn phát, n là số mũ suy giảm sóng điện từ

Tỷ số công suất tín hiệu trên công suất nhiễu cùng kênh gây bởi 6 tế bào xung quanh thu tại máy di động được tính là:

       (2)

Hình 1: Nhiễu đồng kênh lên bộ thu của máy di động (1 đ)

Ở đó S là công suất tín hiệu có ích thu tại máy di động cách xa tâm tế bào khoảng R (khi ở rìa tế bào). I là công suất không mong muốn cùng kênh cảu trạm phát ở các tế bào xung quanh gần nhất cách máy di động xấp xỉ khoảng D. Sử dụng công thức tính D:

D2 = m2(R)2 + n2(R)2 +m.n(R)2,

Và công thức suy giảm sóng điện từ (1) ta có:

          (3)

Q =D/R còn gọi là tỷ số lặp lại kênh, từ công thức trên ta có thể suy ra:

Quy tắc thiết kế trên địa hình lý tưởng:          (1 đ)

Từ S/I, n  N, D/R

Các thông số S/I và n bị quy định trước bởi môi trường và tính năng bộ thu bởi nhà chế tạo thiết bị, N và D/R được tính toán thiết kế bởi nhà cung cấp tế bào. Để xác định tiếp R phải thống kê mật độ địa lý người sử dụng (mật dộ lưu lượng) và số kênh tương ứng trong mỗi thế bào.                                               (0.5 đ)

2.         Bài toán (2 đ)

a.      Với n = 4 ta chọn N = 7, ta có tỷ số lặp lại kênh là

D/R =  =  =4.583

S/I = 1/6(D/R)n = (1/6)(4.583)4 = 75,3 = 18,66 dB           đây là mô hình chấp nhận được                                        (0.75 đ)

b.      Với n = 3 ta chọn N = 7 ta có tỷ số lặp lại kênh là:

D/R =  =  =4.583

S/I = (1/6)(4,583)3 = 16.4 = 12.05 dB không thỏa mãn yêu cầu mày thu

Do đó ta tăng N, N = 12 (m = 2; n = 2) ta có

D/R =  =  = 6

Khi đó S/I = (1/6)(6)3 = 36 = 15.56 dB mô hình chấp nhận được     

Câu 3:

Một đặc thù riêng của thông tin di động mạng tế bào là phai tính đến nhiễu kênh lân cận dẫn đến việc phải hoạch định tần số trong nhóm tế bào thiết kế:

-                    Nhiễu kênh lân cận gây bởi bộ lọc máy thu không lý tưởng và hiệu ứng xa gần biểu hiện rõ ở bộ thu của trạm cơ sở. Vì bộ lọc không lý tưởng nên tín hiệu không mong muốn ở kênh có tần số lân cận mặc dù bị triết mạnh song nếu nó là tín hiệu rất mạnh (do một máy di động ở gần trạm cơ sở) vẫn chui vào bộ thu gây nhiễu tín hiệu không mong muốn của một máy di động khác khi máy này ở xa bộ thu trạm cơ sở. Được minh họa trên hình 1.  

-                    Hình 1: Nhiễu kênh lân cận lên bộ thu trạm cơ sở (1 điểm)

-                    Giả sử máy di động MS1 ở gần trạm cơ sở hơn máy MS2 20 lần (SMS2/IMS1) = (20)-n = -52dB (với n = 4). Nếu bộ lọc trung tâm của máy thu trạm cơ sở có sườn dốc 20dB/octabi thì muốn chống nhiễu kênh lân cận dải tần phát của 2 máy di động phải cách xa nhau 6 lần độ rộng kênh truyền.    (0.5 điểm)

Từ đó dẫn tới để phân cho nhà cung cấp dịch vụ thì các kênh được phân cho tế bào như sau

            iA + iB + iC                 

trong đó A, B, C là một nhóm gồm 7 kênh truyền để cho 2 kênh gần nhau trong 1 tế bào cách nhau ít nhất là 6 lần độ rộng kênh        (0.5 đ)

Quá trình phân kênh sẽ ảnh hưởng đến quá trình chuyển giao khi di chuyển giữa các tế bào, khi di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác sẽ xảy ra quá trình chuyển đổi kênh lưu lượng từ tần số này sang tần số khác của trạm cơ sở mới, quá trình phân kênh có thể thực hiện việc phân kênh động kết hợp với phân kênh tĩnh để giảm quá trình chuyển giao khi di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác hoặc khi sử dụng các tế bào có chồng lấn lên nhau. (1 đ)

Câu 4: Em hãy nêu và phân tích các phương pháp để nâng cao dung lượng hệ thống tế bào?

Số lượng người sử dụng dịch vụ thông tin di động không ngừng tăng đặt ra một yêu cầu phát triển nâng cao dung lượng hệ thống một cách có kế hoạt và tính kế thừa. Có ba kỹ thuật chính để nâng cao dung lượng hệ thống là: Chia nhỏ tế bào, sử dụng ăng ten định hướng và phân vùng trong tế bào.

a.      Chia nhỏ tế bào

Là thay 1 tế bào lớn bị quá tải bằng các tế bào  nhỏ hơn với các trạm cơ sở đặt thấp hơn và có công suất phát nhỏ hơn.

Dung lượng tăng thêm là do sử dụng lại kênh truyền.

Phân tích:

Nếu dùng tế bào có Rmới = ½.Rcũ khi đó sẽ có 4 tế bào mới thay thế tế bào cũ. Điều này làm số nhóm lặp lại tăng lên 4 lần và dung lượng tăng cũng xấp xỉ 4 lần mà vẫn giữ nguyên tỷ số Q không làm thay đổi sơ đồ phân bố kênh. Công suất phát của các tế bào mới trong hệ thống cũng phải điều chỉnh cho phù hợp.

Pr(tại biên tế bào cũ) =Pt1R-n = Pr(tại biên tế bào mới) = P­t2(R/2)­-n

Với n = 4 ta có Pt2 = Pt1/16 hay trạm phát của tế bào mới phải giảm 12dB

Hình vẽ: Chia nhỏ tế bào.

Trên thực tế ta duy trì cả hai mô hình tế bào lớn và nhỏ để phục vụ các đối tượng chuyển động với tốc độ khác nhau và các kênh truyền cũng được phân thành 2 nhóm kích cỡ tế bào này để tránh giao thoa cùng kênh, kết hợp với kỹ thuật hạ thấp ăng ten để điều khiển vùng phủ sóng                      (1 đ)

b.      Sử dụng ăng ten định hướng

Điều này sẽ dẫn đến giảm giao thoa cùng kênh cho phép các tế bào cùng kênh ở gần nhau hơn (giảm D/R, giảm N tăng sự lặp lại tần số) dẫn đến tăng dung lượng hệ thống trong khi kích thước tế bào không thay đổi

Phân tích

Sử dụng ăng ten định hướng có góc 1200 số trạm gây nhiễu cùng kênh xung quanh không phải là 6 như sử dụng ăng ten tròn mà chỉ là 2. S/I từ 17 dB sẽ tăng lên 24.2 dB nên có thể giảm N từ 12 đến 7. phương pháp này không thay đổi số trạm cơ sở mà chỉ tăng thêm số ăng ten trên một trạm cơ sở điều này cũng sẽ làm giảm phần nào hiệu suất trung kế và tăng thêm số lần chuyển giao.

Hình vẽ: Sử dụng ăng ten định hướng.    (1 đ)

c.       Phân vùng trong tế bào

Phương pháp sử dụng ăng ten định hướng làm tăng số chuyển giao và quá tải các phần tử chuyển mạch. Lee đã đưa ra giải pháp là thay trạm trung tâm lớn bằng một số trạm phát công suất thấp hơn phủ các vùng nhỏ hơn trong tế bào và các trạm này được kết nối về điều khiển chung ở một trạm cơ sở của tế bào.

Hình 2 -10: Chọn vùng trong tế bào.

Phân tích

Cách bố trí này tốt hơn như ở trên, chuyển giao không xẩy ra giữa các ăng ten trong cùng một tế bào mà chỉ thay đổi ăng ten quản lý khi MS di chuyển từ vùng này sang vùng khác trong một tế bào. Các kênh được phân chia động trong không gian và thời gian cho các vùng trong tế bào, còn giữa các tế bào thì lặp lại nhóm kênh như cũ.

Kỹ thuật này thường được dùng dọc theo các đường cao tốc hay các hành lang có lưu lượng lớn. (với S/I = 18 dB là đòi hỏi thông thường với hệ điều chế băng hẹp FM, với N = 7 thì D/R = 4.6, vận dụng điều này cho Dz/Rz = 4.6 để chống nhiễu cùng kênh giữa các vùng thì đối với tế bào tỷ số này cho D/R = 3, N = 3. Do vậy khi giảm N = 7 đến N = 3 sẽ tăng dung lượng hệ thống lên 7/3 = 2.33 lần).          (1 đ)

hiệu suất trung kế Là lưu lượng sử dụng tính trung bình trên một kênh trung kế. Giá trị này phụ thuộcvào cách tổ chức thiết kế và cấp độ dịch vụ xác định. Ví dụ :

10 kênh trung kế/tế bào với GOS = 1% (trường hợp tổng đài không nhớ cuộc gọi bị chăn) khi tra bảng Erlan B ta thấy chúng đáp ứng lưu lượng cuộc gọi 4.46 Erlan (tương ứng lưu lượng một kênh là 0.446 Erl/kênh)  Nếu tổ chức kênh này trên 2 tế bào thì khi tra bảng ta thấy chúng chỉ đáp ứng được

2*1.36 Erl = 2.72 Erln (tương ứng 0.272 Erl/kênh). Cách tổ chức đầu có hiệu suất trung

kế cao hơn cách tổ chức thứ 2 vơi cùng một GOS song khả năng chống nhiễu kém hơn.

Câu5

Cấp độ dịch vụ là chỉ số cho biết xác suất xảy ra cuộc gọi bị chặn vào lúc cao điểm là bao nhiêu. GoS

Ví dụ: Một hệ thống tổng đài có GoS = 1 % cho chúng ta biết trung bình 100 cuộc gọi trong giờ cao điểm thì có 1 cuộc gọi không thực hiện được.

Sự khác nhau của cường độ lưu lượng, lưu lượng hệ thống, lưu lượng cuộc gọi.

Lưu lượng cuộc gọi, chỉ thời gian kéo dài một cuộc gọi trong vòng 1 giờ, trong khi cường độ lưu lượng diễn tả lưu lượng trung bình của một người sử dụng trong vòng 1 giờ, lưu lượng hệ thống là tổng thời gian kéo dài các cuộc gọi trong vòng 1 giờ của kênh trung kế

Trong trường hợp 1 người sử dụng có 1 cuộc gọi/ 1 giờ thì cường độ lưu lượng chính là lưu lượng cuộc gọi.

Trong trường hợp chỉ có 1 nguời sử dụng và có 1 cuộc gọi trong 1 giờ của kênh trung kế thì cường độ lưu lượng, lưu lượng hệ thống, lưu lượng cuộc gọi là bằng nhau.

Đặc điểm để phân biệt GoS cho 2 loại tổng đài đưa ra là:

Giả thiết chung là:

-        Số người truy cập tuân theo phân bố Poison

-        Thời gian chiếm kênh của một cuộc gọi phân bố theo hàm mũ

-        Có số hữu hạn kênh được sử dụng

-        Không tính thời gian thiết lập cuộc gọi                (1 đ)

Với tổng đài không nhớ cuộc gọi bị chặn thì các giả thiết đưa ra là

-        Người có cuộc gọi bị chặn khi truy cập lần tiếp theo bình đẳng như những người truy cập khác

Khi đó chúng ta áp dụng công thức Erlang B để tính GoS cho loại tổng đài này là

Ở đó    C là số kênh trung kế

A là lưu lượng tổng cộng của hệ

Pr xác suất cuộc gọi bị chặn (GOS)                (0.5 đ)

Với tổng đài nhớ cuộc gọi bị chặn thì giả thiết đưa ra là

            Ở hệ thống này một cuộc gọi bị chặn sẽ được xếp hàng trong dãy những cuộc gọi bị chặn chờ được truy cập.

GOS lúc này sẽ là chỉ số cho biết khẳ năng một cuộc gọi bị chặn và phải chời trong một thời gian xác định.

Để tính GOS trước hết ta phải tính xác suất cuộc gọi bị chặn theo công thức Erlan C

Pr(chờ đợi > 0)

Sau đó nhân với xác suất chời t giây trong hàng đợi. Công thức cuối cùng là:

Pr(chờ đợi > t) = Pr(chờ đợi >0)*Pr(chờ đợi > t | chờ đợi >0)

                              = Pr(chờ đợi > 0)*              

Thời gian chờ đợi trung bình của hệ thống sẽ là:

                              D = Pr(chờ đợi > 0)                             (0.5 đ)

Bài toán:

            Hệ số lặp lại nhóm tế bào là: N = 7

Tổng số kênh trung kế trong toàn hệ thống là: S = 420 kênh

Số kênh trung kế trên một tế bào là k = S/N = 60 kênh.                    (0.5 đ)

Xác suất chặn cuộc gọi là

Prbị chặn = 1% = GoS

            Với anten phủ sóng tròn ta có số kênh trung kế trong một tế bào là C = 60 kênh

            Khi đó tra bảng Erlan B ta được lưu lượng đáp ứng là 48Erlan/anten           (0.5 đ)

            Khi sử dụng anten phát sóng định hướng 1200  khi đó thay vì  anten phát sóng tại trạm cơ sở ta phải thay bằng 3 anten phát sóng định hướng tại trạm cơ sở do đó số kênh trung kết là C = k/3 = 20 kênh

Với Gos = 1% ta có lưu lượng đáp ứng của hệ thống là        14 Erlan / anten           (0.5 đ)

            Khi đó lưu lượng của 1 tế bào là 14*3  = 42 Erlan

Vậy ta có khi sử dụng anten định hướng 1200 thay cho anten phát sóng tròn thì dung lượng hệ thống giảm đi 12,5 % so với sử dụng anten phát sóng tròn do đó hiệu suất trung kế cũng giảm

Câu 6: Anh chị cho biết thế nào là mã khối?

Mã khối là mã hiệu chỉnh lỗi tiến, cho phép phát hiện và hiệu chỉnh một số giới hạn lỗi mà không phải phát lại. Mỗi khối gồm k bit thông tin được tương ứng với tà mã n bit (có n - k bit dư thêm vào) sẽ có tốc độ mã hóa là Rc = k/n. Mã này gọi là mã (n, k) có 2k từ mã độ dài n.               (0.5 đ)

Mã khối tuyến tính

Mã khối tuyến tính nếu tổ hợp tuyến tính của hai từ mã là một từ mã. Các từ mã c tạo nên một không gian con k chiều của không gian n chiều:

c = u.G

Mã khối tuyến tính có dạng hệ thống khi ma trận sinh  có dạng sau:

Hay là G = [Ik | P]

Ở đó Ik là  ma trận đơn vị k x k, và P là ma trận k x (n - k). Trong kiểu mã này k bit đầu tiên trong từ mã chính là k bit thông tin, n - k bit còn lại là các bit kiểm tra chẵn lẻ.

Ma trậm kiểm tra chẵn lẻ là bất cứ ma trận nhị phân cấp ((n – k) x n) H nào mà với mọi từ mã c ta có:                         c.HT = 0                       do c = u.G

Từ đó chúng ta có G.HT = 0.

Và nếu G có dạng hệ thống thì H = [PT | Ik]                              ( 1.5 đ)

Mã Hamming là loại mã khối tuyến tính dạng (2m – 1, 2m -1 – m) có khoảng cách tối thiểu bằng 3 và ma trận kiểm tra chẵn lẻ đơn giản có kích thước m x (2m – 1) trong đó tất cả các dãy nhị phân dàu m trừ dãy toàn 0 nhìn theo cột.

Câu7: Thế nào là bộ mã xoắn? đặc điểm của bộ mã xoắn?

Dữ liệu vào được lưu giữ trong bộ đệm có độ dài xác định. Lối ra là một tổ hợp

của dữ liệu vào và các dữ liệu trong bộ đệm. Việc mã hóa được tiến hành liên tục theo

theo các bước dịch vào của dòng dữ liệu mà không theo từng cụm như mã khối.

Mỗi lần lối vào dịch k bit sẽ cho n bit lối ra. Tốc độ mã hóa là r = k/n.

Tại mỗi thời điểm lối ra không chỉ phụ thuộc k bit lối vào mà còn phụ thuộc vào

k(N - 1) bit trước đó trong bộ đệm. Số trạng thái trong bộ đệm là 2k(N-1). N được gọi là độ

dài ràng buộc của mã xoắn.

Bộ tạo mã xoắn hữu hạn trạng thái gồm N tầng thanh ghi có các đường cố định

trước với n bộ cộng modul 2 và bộ hợp kênh các lối ra của bộ cộng modul 2 này

Khi đó bản tin L bit tạo nên n(L/k +N) bit lối ra: tốc độ của bộ  mã hoá là

r = L/(n(L/k + N))  ≈k/n khi L >> N

Độ  dài  ràng  buộc  là  số  dịch  mà  qua  đó  một  bit  đơn  (một  nhóm  bit)  có  thể  ảnh

hưởng lên lối ra.

Trường  hợp  dịch  1  bit,  thanh  ghi  dịch  có M  tầng  nên  N = M +1  là  độ  dài  ràng

buộc.

Câu 8: Em hãy nêu và giải thích chức năng các loại kênh trong hệ thống thông tin di động GSM?

Có hai loại kênh logic chính trong GSM l à kênh lưu lượng (TCH) và kênh điều khiển (CCH).

1. Kênh lưu lượng – TCH

Là kênh mang thông tin thoại và dữ liệu được mã hoá của người sử dụng, đây là kênh ở cả hai đường lên và xuống, truyền từ điểm tới điểm.

Có hai loại kênh lưu lượng TCH là kênh toàn tốc FR và kênh bán tốc HR có tốc độ bằng một nửa kênh toàn tốc.      (1đ)

2. Các kênh điều khiển

Các kênh điều khiển báo hiệu được chia làm ba loại là: Các kênh quảng bá BCCH, các kênh điều khiển chung CCCH và các kênh điều khiển riêng DCCH.

2.1. Các kênh điều khiển quảng bá - BCCH

Là kênh đường xuống kết nối điểm – điểm gồm có các kênh là:

    Kênh hiệu chỉnh tần số FCCH mang thông tin của hệ thống để điều chỉnh tần số cho MS.

    Kênh đồng bộ SCH mang thông tin đồng bộ khung cho MS và mã nhận dạng trạm BTS.

    Kênh điều khiển quảng bá BCCH mang các thông tin của hệ thống như số LAI, các thông tin của ô.                                           (1đ)

2.2. Kênh điều khiển chung CCCH gồm có các kênh là:

    Kênh tìm gọi PCH: dùng để phát thông báo tìm gọi MS (paging). PCH là kênh dùng cho đường xuống.

    Kênh truy cập ngẫu nhiên RACH: là kênh mà MS sử dụng để yêu cầu cung cấp một kênh DCCH, trả lời thông báo tìm gọi, đồng thời để thực hiện các thủ tục khởi đầu khi đăng ký cuộc gọi (nhận thực, chuyển số gọi…) RACH là kênh đường lên kết nối điểm - đa điểm.

    Kênh trợ giúp truy cập (AGCH): là kênh theo chiều xuôi, dữ liệu được mang chỉ thị cho MS chuyển sang một kênh vật lý xác định với một kênh điều khiển riêng. AGCH là bản tin CCCH cuối cùng gửi từ trạm BTS trước khi MS ngắt khối kênh điều khiển                                  (1đ)

2.3. Các kênh điều khiển riêng DCCH

    Kênh điều khiển riêng đứng đơn lẻ SDCCH dùng để báo hiệu hệ thống khi thiết lập cuộc gọi (đăng ký, nhận thực, quay số…) trước khi ấn định một kênh TCH. SDCCH dùng cho cả đường lên và xuống, kết điểm - điểm.

    Kênh điều khiển liên kết chậm. SACCH: kênh này không đi một mình mà liên kết với một kênh SDCCH hoặc một kênh TCH. Đây là kênh số kiệu liên tục mang thông tin đo đạc từ MS về cường độ tín hiệu nhận, chất lượng thu của ô hiện thời và các ô lân cận. Các thông báo này được chuyển về BSC để quyết định chuyển giao HO (Handover), ở đường xuống nó mang thông tin để điều khiển công suất phát của MS và thông số định thời trước TA để đồng bộ thời gian.

    Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH liên kết với một kênh TCH theo chế độ “lấy lén”. Khi tốc độ thông tin cần trao đổi lớn hơn nhiều khả năng của SACCH, hệ thống sẽ “lấy lén” một cụm 20ms của TCH. Đây là trường hợp khi chuyển giao. Có rất nhiều thông tin cần được trao đổi giữa mạng với MS. 20ms tiếng hay số liệu được lấy lén sẽ được thay thế bằng một chuỗi nội suy ở bộ giải mã.      (1đ)

Câu 9:Chức năng phân hệ trong CDMA

KiếntrúchệthốngCDMA

CấutrúchệthốngUMTShiệntạiđangđượcnghiêncứu,vềcơbảncóthểchiara nhữngphầnsau:

-    ThiếtbịcủangườisửdụngUE.

-    MạngtruycậpUTRAN.

-    MạnglõiCN.

Vàcácphầntrênđượckếtnốivớinhauquacácgiaodiệnmở.

Ký hiệu:

Hình6–1:CấutrúchệthốngUMTS

-   USIM(UserSimCard):Thẻ SimCardcủangườisửdụng.

-   MS(MobileStation):Máyđiệnthoạidiđộng.

-   RNC(RadioNodeController):  Bộđiềukhiểntrạmgốc.

-   MSC (MobileServicesSwitchingCenter):  Trungtâmchuyểnmạchcácdịchvụdi động.

-   VLR(VisitorLocationRegister):Bộghiđịnhvịtạmtrú.

-   SGSN(ServicingGPRS(General  PacketRadioService)SupportNode):Điểmhội trợGPRS(Dịchvụvôtuyếngóichung)đangphụcvụ.

-   GMSC (GatewayMobileServicesSwitchingCenter):Trungtâmchuyểnmạchcác dịchvụdiđộngcổng.

-   GGSN(GatewayGPRSSupportNode):Nút hỗtrợGPRScổng.

-   HLR(HomeLocationRegister):Bộghiđịnhvịthườngtrú.

-   UTRAN(UMTSTerestrial  RadioAccessNetwork):Mạngtruynhậpvôtuyếnmặt đấtUMTS.

-   CN(CoreNetwork):Mạnglõi.

6.2.1ThiếtbịngườisửdụngUE(USEREQUIPMENT)

UEbaogồmhaiphần:

-    Thiếtbịdiđộng(ME–MobileEquipment)làđầucuốivôtuyếnđượcsửdụngcho thôngtinvôtuyếntrêngiaodiệnUu.

-    ModulenhậndạngthuêbaoUMTS(USIM–UMTS Subscriber  IdentityModule)là một thẻ thôngminhchứathôngtin nhậndạngthuêbao,thựchiệncácthuậttoánnhận thựcvàlưugiữcáckhoánhậnthựcvàmộtsốthôngtinthuêbaocầnthiếtchođầu cuối.

6.2.2Cấutrúcmạngtruycập

Hệ  thống  UTRAN  bao  gồm  một  tập  các  phân  hệ  mạng  vô  tuyến  RNS  (Radio NetworkSubsystem)kếtnốitớimạnglõitrêngiaodiệnIuvàkếtnốivớinhautrêngiao diệnIur.MộtphânhệmạngvôtuyếnRNSbaogồmmộtđơnvịđiềukhiểnmạngvô tuyếnRNC(RadioNetworkController)  vàmộthoặcnhiềuthựcthểđượcgọilànútB (NodeB). NodeBđượcnốivớiRNCtrêngiaodiệnIub.MỗiRNSchịutráchnhiệmquản lýcácôvôtuyếncủanó.

VớimỗikếtnốigiữathiếtbịngườisửdụngUEvớimạngUTRAN,sẽcómộtRNS gọilàRNSphụcvụ(ServingRNS).Khicầnthiết,cácRNSkềcận(DriftRNS)hỗtrợ RNSphụcvụbằngcáchcungcấpcáckênhvôtuyến.VaitròcủamộtRNS(phụcvụhay kềcận)làtrêncơsởtừngkếtnốigiữathiếtbịngườisửdụngvàmạngUTRAN.

RNSbaogồmchứcnăngtách/ghépkênhnhằmhỗtrợsựphântậpgiữacácNodeB

khácnhau.

CấutrúcRNC

LàphầntửmạngchịutráchnhiệmđiềukhiểncáctàinguyênvôtuyếncủaUTRAN. Nó giaodiệnvớiCNvà kếtcuốigiaothứcđiềukhiểntàinguyênvôtuyếnRRC(Radio Resource  Control),  giaothứcnàyđịnhnghĩacácbảntinvàcácthủtụcgiữaMSvà UTRAN.NóđóngvaitrònhưBSC.

-    RNCđiềukhiểnnútBthôngquagiaodiệnIubđượcbiểuthịnhưlàRNCđiều khiểnCRNC(ControlRNC) củanútB.CRNCchịutráchnhiệmđiềukhiểntảivà tránhnghẽnchocácôcủamình.KhimộtkếtnốiMS- UTRANsửdụngnhiềutài nguyêntừnhiềuRNC,cácRNCnàysẽcóhaivaitròlogicriêngbiệt:

-    RNCphụcvụSRNC(ServiceRNC)đốivớimộtMSlàRNCkếtcuốicảđườngIu đểtruyềnsốliệungườisửdụngvàcảbáohiệuRANAP(RadioAccess Network ApplicationPart)  tươngứngtừ/tớimạnglõi.SRNCcũngkếtcuốibáohiệuđiều khiểntàinguyênvôtuyến:giaothứcbáohiệugiữaUEvàUTRAN.Nóxửlýísố liệulớp2từ/tớigiaodiệnvôtuyến.SRNCcũnglàCRNCcủamộtnútBnàođó đượcMSsửdụngđểkếtnốivớiUTRAN.

-    RNCkềcậnDRNC(DriftRNC)làmộtRNCbấtkỳkhácvớiSRNCđểđiềukhiển cácôđượcMSsửdụng.Khicầnnóthựchiệnkếthợp,phânchiaởphântậpvĩ mô.DRNCkhôngthựchiệnxửlýílớp2đốivớisốliệutới/từgiaodiệnvôtuyến màchỉđịnhtuyếnsốliệutrongsuốtgiữacácgiaodiệnIubvàIur.MộtUEcóthể cónhiềuDRNC.

NútB(trạmgốc)

Thựchiệnxửlýlớp1củagiaodiệnvôtuyến(mãhoákênh,đanxen,thíchứngtốc độtrảiphổ).Nócũngthựchiệnđiềukhiểncôngsuấtvòngtrong.Vềchứcnăngnógiống nhưtrạmgốcBTSởGSM.

6.2.3.MạnglõiCN

-    HLRlàmộtcơsởdữliệuđượcđặttạihệthốngnhàcungcấpsửdụngđểlưugiữ thôngtinchínhvề lýlịchdịchvụ củangườisửdụngbaogồm:thôngtinvềdịchvụ đượcphép,cácvùngkhôngđượcchuyểnmạngvàthôngtinvềcácdịchvụbổ xungnhưtrạngtháivàsốlầnchuyểnhướngcuộcgọi.

-    MSC/VLRlàtổngđàiMSCvàcơsởdữliệuVLRđểcungcấpdịchvụchuyển mạchkênhchoUEtạivịtríhiệnthờicủanó.ChứcnăngcủaMSClàsửdụngcác

giaodịchchuyểnmạchkênhCS(ChannelSwitch).ChứcnăngcủaVLRlàlưugiữ bảnsaovềlýlịchcủangườisửdụngkháchcũngnhưvịtríchínhxáccủaUEtrong hệthốngđangphụcvụ.PhầnmạngđượctruynhậpquaMSC/VLRgọilàvùng CS.

-     GMSClàchuyểnmạchtạiđiểmkếtnốiUMTS,PLMNvớimạngCSbênngoài.

-     SGSNcóchứcnănggiốngMSC/VLR  nhưngsửdụngchocácdịchvụchuyển mạchgóiPS(PacketSwitch).PhầnmạngtruynhậpquaSGSNgọilàvùngPS.

-     GGSNcóchứcnănggiốngGMSCnhưngliênquanđếndịchvụPS.

Cau 10.

Máy phát DSSS

Trải phổ dãy trực tiếp là cách trải phổ có được bằng cách nhân các xung đữ liệu băng cơ sở với dãy giả ngẫu nhiên từ bộ phát mã giả ngẫu nhiên. Ký hiệu dạng sóng của xung PN gọi là chip. Ký hiệu dữ liệu được đồng bộ là các bit thông tin hay các ký hiệu mã nhị phân được cộng theo module 2 với chip trước khi điều chế pha. Bộ giải điều chế dịch pha kết hợp hay vi phân kết hợp (đồng bộ) được dùng trong bộ thu. Tín hiệu trải phổ cho người dùng đơn có thể biểu diễn:

SSS(t) = A.b(t).c(t).cos(2πfct + φ)                    (1)

Ở đó b(t) là dãy dữ liệu,

c(t) là dãy trải PN,

fc là tần số sóng mang,

φ là góc pha sóng mang tại t = 0.

Dạng sóng dữ liệu là dãy theo thời gian các xung chữ nhật không đè lên nhau, mỗi xung chữ nhật có biên độ là +1 hoặc -1. Mỗi ký hiệu b(t) biểu diễn kỹ hiệu dữ liệu có chu kỳ Ts. Mỗi xung c(t) biểu diễn một chip cũng có dạng chữ nhật biên độ là +1 hoặc -1 có chu kỳ Tc. Việc chuyển trạng thái của ký hiệu đữ liệu và chip trùng khớp nhau khi tỷ số Ts chia Tc là một số nguyên. Nếu Wss là độ rộng của Sss(t) và B là độ rộng của m(t)cos(2fc). Sự trải do p(t) sẽ cho Wss >> B.

                                    (2)

Hệ có hệ số sử lý lớn hơn sẽ nén giao thoa trong băng lớn hơn.

Hình vẽ: Trải phổ tín hiệu và nén phổ tín hiệu            (1.5 đ)

Máy thu DSSS

Sơ đồ máy thu DSSS như sau

Hình vẽ: Sơ đồ trải phổ dãy trực tiếp

Tín hiệu thu được tại máy thu coi như không có trễ là

SSS(t) = A.b(t).c(t).cos(2πfct + φ) + n(t)         

Trong đó n(t) là nhiễu khi truyền trên kênh truyền. Nếu coi nhiễu n(t) = 0 (hay không có nhiễu trên đường truyền)

Giả sử đồng bộ mã đạt được tại bộ thu, tín hiệu nhận được đi qua bộ lọc băng rộng và nhân với dãy lặp lại b(t) tại chỗ. Nếu p(t) =  thì phép nhân này cung cấp tín hiệu giải trải s(t) tại lối vào của bộ giải điều chế. Vì s1(t) có dạng tín hiệu BPSK giải điều chế tương ứng sẽ tách ra b(t) cho phổ nhận được của tín hiệu mang muốn và giao thoa tại lối ra bộ lọc băng rộng.

Г(t) = S(t).c(t) = A.b(t).cos(2πfct + φ) do c2(t) = 1 vì c(t) = ±1

Bộ khôi phục sóng mang thực hiện nhân tín hiệu sau khi đã được nén phổ với tín hiệu sóng mang đã điều chế rồi cho qua bộ tích phân trong một chu kỳ bit ta được

Г’(t) = A.B.b(t) cos2(2πfct + φ)

Kết quả ta được Zi = ±Eb1/2

Tín hiệu lối ra Zi được cho qua bộ tách ngưỡng ta thu được dữ liệu lối ra b(t) là 1 hoặc – 1.

Câu 11.

Kênh vật lý.

Kênh vật lý được chia theo quan điểm vật lý. Mỗi kênh vật lý tương ứng với một tần số và mã kênh.

Mỗi một kênh CDMA có độ rộng là 1,24 MHz và được xác định bằng một chuỗi đặc trưng cho người sử dụng. Các kênh hướng đi (các kênh đường xuống) được nhận dạng bằng các mã Walsh còn các kênh hướng về (kênh đường lên) được nhận dạng bằng các chuỗi PN dài.

Để tăng dung lượng của mạng, có thể CDMA kết hợp với FDMA. Khi đó, hệ thống CDMA có thể sử dụng N sóng mang, mỗi sóng mang phục vụ M kênh thâm nhập từ người sử dụng.Việc ấn định tần số chịu sự điều khiển ở cả hướng đi và hướng về.

Kênh logic.

Kênh logic được phân theo quan điểm nội dung tin tức: Các kênh logic là các kênh vật lý mang một thông tin cụ thể nào đó như thông tin về lưu lượng hay thông tin về báo hiệu, điều khiển. Các kênh này được phân chia theo hướng đi (từ BTS đến MS) và các kênh hướng về. Các kênh lưu lượng là các kênh hai chiều (cả hướng đi và hướng về) được dùng để mang thông tin người sử dụng với các tốc độ khác nhau: 9600, 4800, 2400 và 1200 bps. Các kênh điều khiển gồm các kênh hoa tiêu, kênh đồng bộ, kênh tìm gọi và kênh thâm nhập là các kênh một chiều. (0.5 đ)

Các kênh CDMA đường xuống

Kênh hoa tiêu (Pilot Channel).

Kênh hoa tiêu luôn được trạm gốc phát ở mọi kênh  CDMA hướng đi. Kênh hoa tiêu được sử dụng để cung cấp tham chuẩn cho tất cả các trạm di động. Nó cung cấp tham chuẩn phase cho giải điều chế nhất quán. Kênh hoa tiêu không mang thông tin và là một tín hiệu trải phổ không được điều chế và dùng để đồng bộ các trạm di động nằm trong vùng phủ sóng của trạm gốc. Kênh hoa tiêu được trải phổ bằng mã trải phổ Walsh0 nên có cấu trúc toàn không (64 bit 0). Tín hiệu hoa tiêu được duy trì ở mức 4 đến 6 dB cao hơn so với kênh lưu lượng với công suất tín hiệu không đổi. Tín hiệu hoa tiêu được dùng để so sánh cường độ tín hiệu giữa các BS khác nhau khi thực hiện chuyển giao. Kênh hoa tiêu cần được khóa đến các kênh logic khác trên cùng một sóng mang.       (0.5 đ)

Kênh đồng bộ (Synch Channel).

Kênh đồng bộ được sử dụng trong giai đoạn thâm nhập mạng lần đầu. Mỗi khung của kênh có độ dài là một chuỗi PN hoa tiêu và tốc độ của kênh là 1300bps.

Chức năng của kênh đồng bộ là đảm bảo đồng bộ khung, thời gian và cấu hình hệ thống cho trạm di động.

Chỉ có một bản tin được phát đi ở kênh đồng bộ. Bản tin này gọi là bản tin kênh đồng bộ. Nó cung cấp  cho MS một số thông số của hệ thống như tốc độ số liệu của kênh tìm gọi (PRAT) là 4,8 hay 9,6 Kbps; chỉ số dịch thời gian của chuỗi hoa tiêu PN (PILOT­_PN); thời gian của hệ thống (SYS_TIME)...           (0.5 đ)

Kênh tìm gọi (Pagging Channel)

Sau khi nhận được thông tin từ kênh đồng bộ, MS sẽ điều chỉnh đồng hồ của mình đến đồng hồ của hệ thông thường của hệ thống và bắt đầu theo dõi kênh tìm gọi. Kênh tìm gọi được phát ở tốc độ 4800 hoặc 9600 bps.      (0.5 đ)

Kênh lưu lượng đường xuống (Forward Traffic Channel).

Kênh lưu lượng hướng đi dùng để truyền thông tin sơ cấp của người sử dụng máy di động, thông tin ghép xen với báo hiệu... Tổng số kênh lưu lượng tại một trạm gốc là 63- tổng số kênh tìm gọi và kênh đồng bộ. Có ít nhất 55 kênh lưu lượng hướng đi. Các kênh này gồm các khung 20 ms và có thể được phát đi ở 4 tốc độ khác nhau: 9600, 4800, 2400 và 1200 bps.

·      Cấu trúc khung bình thường.

Khung bình thường chỉ chứa lưu lượng sơ cấp của người sử dụng và được truyền cả ở  4  tốc  độ . Ở tốc độ 9600bps khung gồm có 192 bit truyền trong 20 ms, trong đó có 172 bit thông tin, 12 bit chỉ thị chất lượng khung CRC và 8 bit đuôi mã hóa. 12 bit CRC được tạo ra bởi đa thức tạo mã sau:

Đối với khung tốc độ 4800 bps có 8bit CRC (trong khung có 96 bit) với đa thức tạo mã sau:

Khung kênh lưu lựơng tốc độ 2400 và 1200 bps không có các bit CRC. Tất cả 4 loại khung đều có 8 bit đuôi mã hóa có giá trị là ‘0’ để phân cách các đoạn thông tin đưa vào mã hóa kênh. Số bit đuôi này bằng độ dài hạn chế của bộ mã hóa kênh trừ đi một đơn vị.

·      Cấu trúc khung ghép.

Các khung ghép chỉ truyền ở tốc độ 9600bps (192 bit trong khung 20ms).Trong đó 172 bit ở cấu trúc khung ghép (hình 3.7) và bổ xung thêm 12 bit CRC và 8 bit đuôi mã hóa. Trong cấu trúc khung ghép có cấu trúc khung ghép báo hiệu với lưu lượng (dim and burst) và khung chỉ chứa báo hiệu (Blank and Burst). Cụ thể có hai cấu trúc khung ghép:

-          Cấu trúc khung ghép báo hiệu với lưu lượng sơ cấp.

-          Cấu trúc khung ghép lưu lượng thứ cấp với lưu lượng sơ cấp.         (1 đ)

Trong số các kênh lưu lượng hướng đi có trường hợp BTS phát KLL rỗng khi không có tùy chọn dịch vụ nào được tích cực. KLL rỗng gồm có các

Câu 12.

Hệ thống GSM có cấu trúc tổng quát như hình ở dưới đây

Hình vẽ: Kiến trúc hệ thống GSM

a.      Hệ thống con chuyển mạch – SS

Hệ thống con chuyển mạch bao gồm chức năng chuyển mạch chính của mạng GSM cũng như việc lưu trữ các cơ sở dữ liệu cần thiết về số liệu và quản lý di động của thuê bao. Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác. Hệ thống con chuyển mạch gồm có các bộ phận sau:

ü  Trung tâm chuyển mạch di động – MSC

-        MSC thực hiện nhiệm vụ điều khiển, thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác.

-        Thực hiện giao diện với hệ thống con BSS và giao diện với các mạng ngoài. MSC thực hiện giao diện với mạng ngoài gọi là MSC cổng (GMSC). Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải tương thích các đặc điểm truyền dẫn của GSM với các mạng khác được gọi là chức năng tương tác IWF (Inter Working Functions). IWF cho phép GSM kết nối với các mạng ISDN, PSTN, PSPDN, CSPDN, PLMN.

ü  Bộ ghi định vị thường trú – HLR

-        HLR lưu trữ mọi thông tin 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 nghìn thuê bao nhưng không có khả năng chuyển mạch. Một chức năng nữa của HLR là nhận dạng thông tin do AUC cung cấp.

ü  Bộ ghi định vị tạm trú – VLR

-        VLR là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM. Nó được nối với một hay nhiều MSC và có nhiệm vụ lưu giữ tạm thời số liệu của các thuê bao hiện đang nằm trong miền phục vụ của MSC và đồng thời lưu trữ số liệu về vị trí của các thuê bao trên ở mức độ chính xác hơn HLR. Các chức năng VLR thường được liên kết với MSC.

ü  Trung tâm nhận thực – AUC

Trung tâm nhận thực lưu giữ về nhận thực thuê bao, thông qua khóa nhận thực (Ki), kiểm tra cho tất cả các thuê bao trong mạng. Nó chịu trách nhiệm xử lý nhận thực và tạo biện pháp bảo mật trong các cuộc gọi

ü  Thanh ghi nhận dạng thiết bị – EIR

-        EIR được nối với một MSC thông qua một đường báo hiệu riêng, nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị di động, hay EIR lưu trữ thông tin về IMEI và tổ chức danh sách IMEI như sau.

- Danh sách trắng: gồm các IMEI hợp lệ.

- Danh sách xám: gồm các IMEI bị mất cắp.

- Danh sách đen: gồm các IMEI của các di động bị lỗi hoặc không kết nối được với mạng GSM hiện tại.

b.      Hệ thống con trạm gốc – BSS. Base Station Subsystem

Hệ thống con trạm gốc BSS được hiểu như hệ thống vô tuyến: cung cấp và quản lý đường truyền vô tuyến giữa máy di động và tổng đài MSC. Mỗi BSS bao gồm nhiều BSC và BTS khác nhau:

ü  Bộ điều khiển trạm gốc – BSCBase Station Controller

-        BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả các giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa giữa BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là các lệnh được ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao.

ü  Trạm thu phát gốc – BTSBase

-        BTS là phần rất quan trong liên quan đến phần vô tuyến là thiết bị trung gian giữa mạng GSM và thuê bao di động (MS), trao đổi thông tin với MS thông qua giao diện vô tuyến Um

ü  Bộ chuyển đổi mã thích ứng tốc độ TRAU

-        TRAU là thiết bị mà quá trình mã hoá và giải mã đặc thù riêng cho mạng GSM, ở đây cũng thực hiện việc tương thích tốc độ trong trường hợp truyền số liệu. Nó kết hợp các đường tiếng nói13kbps thành đường PCM 64kbps và ngược lại. không sử dụng cho dữ liệu

-        TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể đặt nó cách xa BTS và thậm chí trong nhiều trường hợp nó được đặt giữa BSC và MSC.

c.      Hệ thống con vận hành và bảo dưỡng OSS

OSSgồm một hay một số OMC dùng để theo dõi và bảo trì hoạt động của MSC, BTS, BSC, HLR, VLR,…. Nó có chức năng chính như sau:

ü   Chức năng khai thác và bảo dưỡng

-        Khai thác: Giám sát toàn bộ chất lượng dịch vụ (tải lưu lượng, mức độ nghẽn, số lượng chuyển giao…) để kịp thời xử lý các sự cố. Khai thác bao gồm cả việc thay đổi cấu hình để giải quyết các vấn đề hiện tại, để tăng lưu lượng, tăng diện tích phủ sóng.

-        Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị, sửa chữa các sự cố và hỏng hóc. Có liên quan chặt chẽ với khai thác.

Trạm di động MS

Là thiết bị cần thiết để kết nối tới mạng, có thể là điện thoại cầm tay hoặc một cổng giao tiếp có nhiều kiểu dáng khác nhau.

Câu 13

Một hệ thống thông tin được gọi là hệ thống trải phổ nếu:

-                  Tín hiệu phát chiếm độ rộng băng tần lớn hơn độ rộng băng tần cần thiết để phát thông tin.

-                  Trải phổ được thực hiện bằng một mã độc lập với số liệu

Có 3 loại hệ thống trải phổ là

-                  Trải phổ chuỗi trực tiếp DS (Direct Sequency).

-                  Trải phổ theo nhảy tần FH/SS

-                  Trải phổ theo nhảy thời gian TH

-                  Ngoài ra còn có hệ thống lai ghép        (0.75 đ)

·      Trải phổ chuỗi trực tiếp DS (Direct Sequency).

Trong phương pháp này, tín hiệu phát được trải phổ trực tiếp bằng cách nhân tín hiệu nguồn với chuỗi PN (được thực hiện bằng mạch XOR) có tốc độ chip là (Rc = 1/Tc ; Tc là chu kỳ chíp) cao hơn nhiều so với tốc độ bit (Rb = 1/Tb ; Tb là chu kỳ bit).

Dạng sóng tín hiệu phát là

(0.75 đ)

·      Trải phổ theo nhảy tần FH/SS (Frequency Hopping- Spread Spectrum).

Thực hiện trải phổ bằng cách nhảy tần số sóng mang trên 1 tập lớn tần số f1, f2, …, fN. Mẫu nhảy tần có dạng ngẫu nhiện và tần số trong khoảng thời gian của 1 chip là không đổi (Tc). Có hai loại nhẩy tần:

-        Nhảy tần nhanh FFH (Fast- Frequency-Hopping): khi tốc độ nhẩy tần (tốc độ chíp) lớn hơn tốc độ  bit.

-        Nhảy tần chậm SHH (Slow- Frequency- Hopping): khi tốc độ nhảy tần nhỏ hơn tốc độ bít (có nhiều bit tin ở một tần số).

(0.75 đ)

·      Trải phổ theo nhảy thời gian TH (Time Hopping).

Một khối các bit số liệu được nén và phát ngắt quảng trong 1 hay nhiều khe thời gian của 1 khung của một số lượng lớn các khe thời gian. Một mẫu nhảy thời gian sẽ xác định khe thời gian nào được sử dụng để truyền thông tin trong khung. Hình vẽ chỉ ra khe thời gian phát đi k bit thông tin.

(0.75 đ)

14.Em hãy nêu đặc điểm dịch vụ và kiến trúc vô tuyến hệ thống thông tin di động GSM?

Đặc điểm và dịch vụ của hệ thống GSM là:

Dịch vụ của hệ thống GSM:

Dịch vụ thoại: ngoài các cuộc gọi thông thường của máy di động còn có các cuộc gọi khẩn cấp, các bản tin có sẵn.

Dịch vụ dữ liệu: truyền thông giữa các máy tính và các lưu lượng chuyển mạch gói. (giới hạn ở mức 1, 2 và 3 của mô hình kết nối mở OSI) Dữ liệu truyền có thể ở mode trong suốt (tức là thông tin hầu như không bị mất mát khi GSM cung cấp mã kênh tiêu chuẩ cho dữ liệu người dùng) hoặc mode không trong suốt (khi GSM dùng mã đặc biệt dựa trên giao diện dữ liệu cụ thể).

Ngoài 2 dịch vụ cơ bản trên GSM còn có các dịch vụ bổ xung như: chuyển hướng cuộc gọi, nhận biết người gọi, bản tin ngắn SMS

Đặc điểm của hệ thống GSM là:

Sử dụng SIM là một chíp nhớ chứa các thông tin người sử dụgn, các dịch vụ đăng ký,… Có thể dễ dàng tháo lắp SIM để sử dụng trên máy khác cùng tiêu chuẩn khi người dùng muốn đổi máy.

Thông tin các cuộc liên lạc được bảo mật trên đường truyền.   (1.5 đ)

Kiến trúc vô tuyến hệ thống GSM

Dải tần phát ngược (từ MS tới BTS) 25 MHz: từ 890 – 915 MHz

Dải tần phát xuôi (từ BTS tới MS) 25 MHz: từ 935 – 960 MHz

Do không bị lệ thuộc vào khung kỹ thuật nào của một hệ thống trước đó nên GSM được thiết kế độc lập với các hệ thống khác. GSM sử dụng kỹ thuật FDD kết hợp TDMA và FDMA nhằm phục vụ đa truy nhập  

Dải tần phát ngược và phát xuôi được chi thành các kênh vô tuyến rộng 200 kHz, các kênh này ghép cặp ngược suôi sao cho chúng cách biệt nhau 45 MHz và cùng được dùng chung bởi 8 người theo kỹ thuật TDMA. 

Mỗi người sử dụng được phân 1 khe thời gian, tốc độ truyền dẫn kênh là 270.833 kbps, sử dụng phương pháp điều chế nhị phân BT = 0.3 GMSK. Như vậy độ dài bit là 3.692. Tốc độ truyền của một người dùng là 33.854 kbps (270.833/8). Mỗi khe thời gian ứng với 156.25 bit (567.92 ) trong đó 8.25 bit dùng cho bảo vệ, 6 bit cho báo hiệu bắt đầu và kết thúc mỗi khung có độ dài 4.615 ms.

Tổng số kênh vô tuyến trong dải 25 MHz là 125, mỗi kênh 8 khe thời gian sẽ cho tổng số 1000 kênh lưu lượng

Tổ hợp tỷ số và kênh vô tuyến ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel) tạo nên một kênh vật lý đối với tất cả chiều phát xuôi và ngược. Mỗi kênh vật lý của GSM có thể được gán cho các kênh logic tại các thời điểm khác nhau, tức mỗi khe thời gian có thể được phân cho dữ liệu lưu lượng hoặc dữ liệu báo hiệu hoặc dữ liệu điều khiển.

15.Em hãy nêu đặc điểm cơ bản của mã kênh? Mối quan hệ giữa mã kênh, xác suất lỗi truyền tin và tốc độ truyền tin? Dung lượng kênh truyền?

1:

Các vấn đề cơ bản của mã kênh

Tác động của kênh truyên lên tín hiệu có thể được coi là xác định như: suy giảm, méo tuyến tính hoặc phi tuyến, hoặc không xác định như: ồn cộng tính, suy giảm đa đường…. Vì tác động xác định có thể coi là trường hợp riêng của thay đổi ngẫu nhiên, nên do đó mô hình toán của truyền thông là sự phụ thuộc ngẫu nhiên gữa lối vào và ra của kênh.

Trong điều kiện kênh truyền có gây lỗi với một xác suất nào đó, có thể làm giảm xác suất lỗi này bằng cách biến đổi trước bản tin được truyền. Cách biến đổi bản tin nhằm cải thiện độ tin cậy của việc truyền tin qua kênh gọi là mã kênh.

Để đơn giản ta xét kênh truyền đối xứng nhị phân. Đó là kênh mà xác suất làm sai lệch 1 thành 0 bằng sai lệch 0 bằng 1 tức là:

p(y = 0 | x = 1) = p(y = 1 | x = 0) =

Hình 4 – 5: Mô hình kênh đối xứng nhị phân

Qua kênh này thay cho việc truyền bít 0 và 1 ta truyền một nhóm n bit toàn 0 và một nhóm n bit toàn 1 (n là số lẻ). Bộ giải mã ở đây là theo đa số: Nếu nhóm nhận được có nhiều số 0 hơn sẽ quyết định là 0 hoặc nhóm nhận được có nhiều số 1 hơn sẽ quyết định là 1. Khi đó quyết định có thể sai khi ít nhất có (n + 1)/2 bit lỗi truyền trong ký hiệu 1 nhóm. Với kênh là đối xứng nhị phân có xác suất truyền sai là  như nói ở trên thì xác suất quyết định sai của cách truyền trên có thể tính là:

Với n = 5,  = 0.01 ta có

Điều này có nghĩa là với việc sử dụng mã 5 lần lặp lại có thể giảm xác suất lỗi bít bản tin từ 10-3 xuống 10-9 trong cùng một điều kiện kênh. Mã kênh như trên luôn làm tăng độ dư thừa bit so với số bit tối thiểu biểu diễn bản tin nguồn. Giá phải trả cho sự tin cậy tăng lên này là tốc độ thông tin giảm kèm theo sự phức tạp của hệ thống (bộ giải mã theo đa số)      (1 đ)

Dung lượng kênh:

Theo như trên muốn giảm lỗi bít bản tin xuống đến 0 thì phải tăng n lên vô cùng và như vậy tức là giảm tốc độ truyền tin đến 0. Tuy nhiên trong lý thuyết thông tin Shannon đã chỉ ra rằng có thể đạt được sự truyền tin hoàn toàn tin cậy (tức là  ® 0) mà vẫn giữ tốc độ truyền lớn hơn 0 chỉ cần đảm bảo tốc độ này thấp hơn dung lượng kênh C. Còn nếu truyền với tốc độ lớn hơn dung lượng kênh thì không thể đảm bào truyền tin cậy.

Trong đó dung lượng kênh được tính là:

C = 1 – Hb­() = 1 – Hb(0.001) = 1 – 0.0114 = 0.9884 bit/truyền

Ở đó Hb(.) là ký hiệu entropi nhị phân của thông tin:

Hb(x) = -x.log(x) – (1 – x).log(1 – x)

Để đổi ra dung lượng bit / giây phải nhân thêm tốc độ truyền ký hiệu. Dung lượng kênh được hiểu như giới hạn trên cảu việc truyền thông tin không có lỗi, nó được quy định bởi điều kiện của kênh truyền.  (1 đ)

Mối quan hệ giữa mã kênh, xác suất lỗi bít truyền tin, và tốc độ tuyền tìn

Nếu mô hình kênh được xác định theo băng tần giới hạn [-W, W], có ồn Gauss trắng cộng tính 2 phía (gây nên lỗi đường truyền) với mật độ công suất là N0/2 và với sự hạn chế công suất đầu vào P, dung lượng kênh được tính ngay theo công thức bit / giây.

C = W.log               bit / giây

Còn tính theo bit trên kênh truyền dẫn theo công suất lối vào hạn chế P và varian ồn  dung lượng kênh sẽ là:

Công suất thu được tại bộ thu được tính là: P = Eb.Rb là năng lượng bit trung bình và tốc độ truyền bit. Phương trình trên tuân theo độ rộng băng truyền sẽ là:

C/W = log2(1 + Eb.Rb/N0W)

Trong đó C/W được coi là hiệu suất phổ.

Để giảm lỗi và đạt được sự tin cậy trong truyền dẫn cần phát đi các dãy càng khác nhau càng tốt để ồn kênh không dễ dàng biến dãy này thành dãy khác (gây nên lỗi). Điều này có nghĩa là cần bổ xung một số bit dư vào dòng thông tin để tạo nên sự khác nhau này. Song điều đó cũng làm giảm tốc độ thông tin.         (1 đ)