Đề tài Tìm hiểu về thông tin di động

ung lượng của hệ thống. Ưu điểm chủ yếu về dung lượng của CDMA có được trong môi trường vô tuyến đa tế bào. Trong thông tin di động trước đây một trạm gốc công suất lớn được sử dụng để phủ sóng một vùng rộng lớn. Hệ thống này bị hạn chế khắt khe về mặt băng tần và không thể đáp ứng các dịch vụ di động. Trong hệ thống điện thoại di động tế bào, máy phát của trạm gốc đơn lẻ được thay thế bởi rất nhiều các trạm gốc có công suất nhỏ, mỗi máy phát phủ sóng cho một vùng có dạng tổ ong, gọi là một tế bào. Trong các hệ thống FDMA hay TDMA mỗi tế bào được chia cho một phần tử của dãy tần số có sẵn. Dãy tần được dùng trong một tế bào có thể được sử dụng lại trong tế bào khác cách đó đủ xa sao cho tín hiệu trong hai tế bào này không gây nhiễu đến nhau. Số L té bào sử dụng hết toàn bộ phổ tần có sẵn được gọi là cluster (cụm). Các cluster được bố trí như hình vẽ G B C D F A E G B C D F A E G B C D F A E G B C D F A E G B C D F A E Hình vẽ: Cấu trúc cơ bản của hệ thống tế bào Trong hệ thống FM/FDMA hay TDMA/FDMA số lượng các kênh trong một tế bào tỷ lệ nghịch với hệ số tái sử dụng tần số L, liên quan đến số lượng các kênh trên dãy tần xác định, vì mỗi tế bào trong một cluster chỉ được dành cho 1/L phần phổ tần sẵn có trong băng tần. Trong hình vẽ L=7. Trong khi đó, CDMA có thể tái sử dụng toàn bộ băng tần với tất cả các tế bào. Hệ số tí sử dụng trong hệ thống tế bào CDMA do đó bằng 1. Điều này khiến cho dung lượng của hệ thống được cải thiện. Để ý rằng dung lượng được xác định như là một số lượng tối đa những người sử dụng tích cực trong tất cả các tế bào chứ không phải là chỉ số lượng của những người dùng trong dãy tần hay trong một tế bào đơn vị. Việc cải thiện về mặt dung lượng tổng thể như định nghĩa của hệ thống CDMA so với hệ thống TDMA hay FDMA theo yêu cầu từ 4 đến 6 và so với hệ thống FM/FDMA là hệ số khoảng 20. Những tín hiệu cơ bản của người sử dụng khác đồng thời trên cùng băng tần sẽ gây ra nhiễu đồng kênh. Nhiễu đồng kênh là một tham số giới hạn của hệ thống vô tuyến di động. Phương pháp tái sử dụng tần sổ trong TDMA/FDMA và FM/FDMA gây ra nhiễu đồng kênh vì có cùng một dải tần được sử dụng lại ở một tế bào khác. Việc sử dụng các cluster 7 tế bào trong nhiều hệ thống vô tuyến di động là không đủ để tránh hiện tượng nhiễu đồng kênh. Có thể tăng L lớn hơn 7 để giảm nhiễu đồng kênh nhưng sẽ làm giảm số lượng các kênh trong một tế bào, do vậy sẽ làm giảm dung lượng của hệ thống. Tương tự nếu giữ nguyên hệ số tái sử dụng là 7 và chia tế bào thành những vùng nhỏ hơn. Mỗi tế bào được chia thành ba hoặc sáu vùng nhỏ sẽ sử dụng ba hoặc sáu anten định hướng tương ứng tại trạm gốc phục vụ cho cả thu lẫn phát. Mỗi vùng nhỏ này sử dụng một dải tần riêng, khác với dải tần của các vùng kia. Thí dụ, nếu một tế bào được chia thành ba vùng nhỏ thì nhiễu thu được trên anten định hướng chỉ sấp xỉ một phần ba của nhiễu thu được trên anten vô hướng đặt tại trạm gốc. Sử dụng tế bào chia nhỏ thành ba vùng thì số lượng người dùng trong một tế bào có thể tăng thêm gấp ba lần trong cùng một cluster. Một vấn đề quan trọng khác trong việc tăng dung lượng của hệ thống là tính tích cực của thoại. Trong một cuộc thoại giữa hai người, mỗi người chỉ nói khoảng 35% đến 40% thời gian và nghe hết thời gian còn lại. Trong hệ thống CDMA tất cả nhẽng người sử dụng cùng chia sẻ một kênh vô tuyến. Khi những người sử dụng trên kênh đang liên lạc không nói thì những người sử dụng đang đàm thoại khác sẽ chỉ chịu ảnh hưởng rất nhỏ của nhiễu. Do vậy việc giám sát tính tích cực của tiến nói làm giảm nhiễu đa truy nhập đến 65%. Điều này dẫn đến việc tăng dung lượng của hệ thống lên hệ số 2,5. Trong đa truy nhập FDMA hoặc TDMA việc người sử dụng được phân chia tần số hoặc thời gian trong thời gian diễn ra cuộc gọi và hệ thống cấp lại hai tài nguyên này cho hai người khác trong khoảng thời gian rất ngắn khi kênh ấn định yên lặng là không thực tế vì điều này yêu cầu phải chuyển mạch rất nhanh giữa những người sử dụng khác nhau. Trong FDMA và TDMA việc tổ chức tần số là yêu cầu khó khăn vì nó kiểm soát nhiễu đồng kênh. Trong hệ thống CDMA chỉ có một kênh chung nên không cần thực hiện tổ chức tần số. Trong FDMA và TDMA, khi máy di động ra khỏi vùng phủ sóng của tế bào trong quá trình đàm thoại thì tín hiệu thu được sẽ bị yếu đi và trạm gốc sẽ yêu cầu chuyển giao (handover). Hệ thống sẽ chuyển mạch sang một kênh mới khi cuộc gọi tiếp tục. Trong CDMA các tế bào khác nhau, khác nhau ở chỗ sử dụng các dãy mã khác nhau nhưng giống nhau là đều sử dụng cùng phổ tần. Do đó không cần phải thực hiện handover từ tần số này qua tần số khác. Chuyển giao như vậy được gọi là chuyển giao mềm (soft handover). Trong hệ thống CDMA không có một giới hạn rõ ràng về số lượng người dùng như trong FDMA và TDMA. Tuy vậy chất lượng hoạt động của hệ thống đối với tất cả những người sử dụng giảm ít nhiều khi số lượng người sử dụng cùng liên lạc tăng lên. Khi số người sử dụng tăng lên đến mức độ nào đó thì sẽ khiến cho nhiễu có thể làm cho tiếng nói trở nên khó hiểu và gây mất ổn định hệ thống. Tuy nhiên trong CDMA ta quan tâm đến điều kiện “phong toả mềm”, có thể giải toả được trái với điều kiện “phong toả cứng” như trong TDMA và FDMA khi mà tất cả các kênh đều bị chiếm. Hệ thống CDMA cũng có một vài nhược điểm. Hai nhược điểm nổi bật là: hiệu ứng tự nhiễu và hiệu ứng xa gần. Hiệu ứng tự nhiễu do các dãy mã không trực giao gây ra. Trong hệ thống vô tuyến di động các máy di động truyền tin độc lập với nhau, tín hiệu của chúng không đến trạm gốc một cách cùng lúc. Do trễ thời gian của chúng là phân bố ngẫu nhiên nên sự tương quan chéo giữa các tín hiệu thu được từ những người sử dụng là khác không. Để nhận được nhiễu có mức thấp tất cả tín hiệu phải có tương quan chéo nhỏ và mọi trễ thời gian tương đối. Tương quan chéo giữa các ký tự có được bằng việc thiết kế một tập các dãy trực giao. Tuy nhiên không có một tập dãy mã nào được biết là hoàn toàn trực giao khi được dùng trong hệ thống không đồng bộ. Các thành phần không trực giao của tín hiệu của những người sử dụng khác sẽ xuất hiện như là nhiễu trong tín hiệu điều chế mong muốn. Nếu sử dụng máy thu có bộ lọc thích ứng trong hệ thống như vậy thì số lượng của người sử dụng bị hạn chế bởi nhiễu gây ra bởi những người sử dụng khác. Điều này khác với trong các hệ thống TDMA và FDMA, trong các hệ thống này tính chất trực giao của tín hiệu thu được bị duy trì bằng việc chọn lọc và đồng bộ chính xác. Hạn chế chính của CDMA là hiệu ứng xa gần. Hiện tượng này xuất hiện khi một tín hiệu yếu từ một máy di động ở xa thu được tại trạm gốc bị chèn ép bởi tín hiệu mạnh từ nguồn nhiễu đó. Tín hiệu nhiễu với công suất lớn hơn n lần công suất tín hiệu mong muốn sẽ tác dụng gần như là n tín hiệu nhiễu có công suất bằng công suất của tín hiệu. Để khắc phục hiệu ứng xa gần trong hầu hết các ứng dụng CDMA người ta sử dụng các sơ đồ điều khiển công suất. Trong hệ thống tế bào điều khiển công suất được thực hiện bởi các trạm gốc, các trạm này định kỳ ra lệnh các máy di động điều chỉnh công suất máy phát sao cho tất cả các tín hiệu thu được tại trạm gốc với mức công suất là như nhau. Chương II: kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu mô tả chung: Một hệ thống truyền dẫn FM (PM) tương tự được sử dụng để truyền các tín hiệu thoại cho thông tin di động vì 3 lý do sau: 1. Biên độ sóng mang (mức đường bao đầu ra) không đổi, nên có thể sử dụng bộ khuyếch đại công suất phi tuyến (loại C) với hiệu suất công suất tốt. 2. Có thể dễ dàng sử dụng một bộ hạn chế để giảm ảnh hưởng của phading sâu và nhanh. 3. Khi tỷ số sóng mang/tạp âm (CNR) lớn hơn 9dB, độ lợi băng rộng cải thiện các đặc tính tạp âm sau giải điều chế. Một hệ thống thông tin di động nào đó, chẳng hạn như hệ thống điện thoại trên ôtô, không chỉ truyền dẫn tín hiệu thoại mà còn phải truyền dẫn cả số liệu để điều khiển kênh vô tuyến, nhưng nói chung, hệ thống truyền dẫn tương tự chung thường được dùng để truyền dẫn tín hiệu thoại. ii. hệ thống điều chế tương tự: Hệ thống FM (điều tần) thay đổi tần số của sóng mang theo sự thay đổi điện áp vào của tín hiệu . Nguyên lý FM có thể được mô tả theo toán học bằng phương trình: E = Acsin() ở đây: E: Tín hiệura. Ac: Biên độ sóng mang. : Tần số góc của sóng mang. : Độ lệch tần số góc cực đại. : Tần số góc của tín hiệu. ở hệ thống FM, thành phần tần số (phổ) lớn hơn trong hệ thống AM. Nên cần có độ rộng băng tần lớn hơn. Ta so sánh phổ của FM và AMbằng hình vẽ trang sau. Độ rộng băng thực tế (B) cho FM có thể được cho bằng phương trình sau: ở đây: : Độ lệch tần số đỉnh. : Tần số cao nhất của tín hiệu. Tần số đầu ra f cao f thấp Điện áp tín hiệu đầu vào cao thấp Hình vẽ: Nguyên lý điều chế FM Mức 0,3 3,4 kHz Thành phần Tần số sóng mang Tần số Tần số Tần số sóng mang (Phổ AM) (Phổ FM) (Băng gốc của 1 tín hiệu thoại) Hình vẽ: Phổ điều chế Hệ thống điều chế số: Khái niệm tổ ong cho phép tái sử dụng đồng kênh mật độ cao thuộc một vùng địa dư cho hệ thống thông tin di động và cho phép sử dụng hiệu quả phổ tần. Vì thế, cấu hình mạng tổ ong được chọn cho nhiều dự án hệ thống vô tuyến di động tiên tiến. Công nghệ số hỗ trợ đắc lực cho việc đạt được không chỉ truyền dẫn số liệu tốc độ cao, mà còn điều khiển hệ thống cấp bậc cao và độ linh hoạt cao. Sự khác biệt điển hình nhất giữa hệ thống tương tự và hệ thống số là phương pháp thâm nhập vô tuyến và truyền dẫn thoại. Trong hệ thống số, tín hiệu thoại được biến đổi thành tín hiệu số. Trong các mạng điện thoại chuyển mạch số công cộng, tín hiệu thoại được biến đổi thành tín hiệu điều xung mã (PCM) 64 kb/s. Truyền dẫn tín hiệu thoại 64kb/s – PCM yêu cầu độ rộng băng lớn hơn nhiều so với truyền dẫn tương tự, kết quả là hiệu quả sử dụngtần số kém hơn. Để giải quyết vấn đề này, có nhiều cố gắng nhằm giảm tốc độ bit xuống thấp hơn. Mới đây, kỹ thuật mã hoá tín hiệu thoại với tốc độ thoại bit vào khoảng 10 kb/s đã được thực hiện trong khi vẫn đảm bảo tiếng thoại vẫn chấp nhận được. Bằng việc sử dụng phương pháp điều chế hiệu suất độ rộng băng như QPSK, truyền dẫn tín hiệu thoại dạng số có thể đạt được hiệu suất tần số cao hơn hệ thống tương tự, khi sử dụng phương pháp mã hoá tiếng tốc độ bit thấp. Phương pháp đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) được sử dụng nhiều hơn là phương pháp FDMA cho hệ thống tổ ong số, ưu điểm không chỉ có nhiều người sử dụng, có thể dùng chung một cặp thu phát vô tuyến. Cấu trúc TDMA còn mang laị nhiều ưu điểm khác. Chẳng hạn các đầu cuối di động có thể giám sát cường độ tín hiệu thu được từ các trạm gốc của các ô lân cận baừng cách sử dụng cụm TDMA của chúng trong quá trình thu phát. Sử đụng thông tin như vậy các đầu cuối di động có thể xác định được vị trí của chúng và thời điểm chuyển giao. Điều này cải thiện đáng kể hiệu quả và độ tin cậy điều khiển kên vô tuyến. Từ khi thông tin phi thoại hoặc số liệu ở dạng tín hiệu số, các hệ thống tổ ong số phù hợp hơn trong việc cung cấp các dịch vụ phi thoại so với hệ thống tương tự cả về chất lượng cũng như tốc độ truyền dẫn. Vấn đề thu nhỏ kích thước của đầu cuối di động và máy xách tay, hệ thống số có thể đòi hỏi thêm các thành phần như là các mạch mã hoá và giải mã tín hiệu thoại. Tuy nhiên các mạch số đó phù hợp khi tích hợp so với các mạch tương tự. Vì lý do này, hy vọng rằng các máy vô tuyến nhỏ, nhẹ và kinh tế hơn sẽ xuất hiện trong tương laicùng tiến bộ trong công nghệ vi mạch yích hợp cỡ lớn. Mô tả chung hệ thống điều chế số: Sóng vô tuyến có thể được biểu diễn như sau: X(t) = A cos() Trong đó, Alà biên độ sóng vô tuyến, là tần số sóng mang và f là pha của sóng. Có thể phân loại hệ thống điều chế số theo các phần tử được sử dụng để truyền số liệu như: A -> ASK -> FSK f -> PSK Chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn về hệ thống thực tế trong các phần sau. 1.1. Điều chế BPSK và QPSK: BPSK và QPSK là điều chế mà trong đố thông tin được đưa vào theo hai pha và bốn pha của sóng mang tương ứng. Trong hệ thống BPSK, các pha sóng đều được thiết lập là 0 và so với sóng mang không điều chế. Đây là điều chế pha nhị phâncho phép chuyển một bit thông tin thành một pha. Trong hệ thống QPSK, các pha sóng điều chế được thiết lập là 0, /4 và 3/4, nó cho phép chuyển hai bit thông tin thành một pha. Hình vẽ sau cho thấy sự chuyển pha đối với BPSK và QPSK. (0,1) (1,1) (0,0) (2,0) Q I Hình vẽ: Biểu đồ véc tơ QPSK Cho các biểu thức sau: sẽ có các giá trị /4; 3/4; 5/4; 7/4. Trong đố: T = 1/ : Tốc độ lấy mẫu : Tốc độ bit. Hình vẽ: Các đặc tính phổ và pha QPSK Điều chế FSK và MSK: FSK biến đổi thông tin thành các phần tử tần số trong một tín hiệu vô tuyến. Bộ điều chế FSK có 2 kiểu sau: Kiểu chuyển mạch bộ giao động. Kiểu điều khiển điện áp. ~ ~ ~ . . . PSK M giá trị f1 f2 fm Kiểu chuyển mạch bộ giao động ~ PSK M giá trị Bộ dao động điều khiển Bằng điện áp Tín hiệu mức (b) Kiểu điều khiển gằng điện áp Hình vẽ: Cấu tạo một bộ điều khiển Tín hiệu thu được lựa chọn bằng hai bộ lọc băng thông đồng bộ theo tần số điều chế, và các đầu ra tuân theo luật bình phương hoặc được tách đồng bộ. Sau đó giá trị của hai tín hiệu ra được so sánh để được tín hiệu giải điều chế. Cấu tạo một mạch điều chế/giải điều chế FSK thông thường ít phức tạp hơn mạch đối với PSK, và biên độ không đổi. Vì thế có thể sử dụng một bộ khuyếch đại bão hoà để đảm bảo hiệu suất hệ thống truyền dẫn lớn hơn. (a) Chuyển mạch dao động (b) Đã điều chế VCO f1 f0 f0 f1 f0 Hình vẽ: Các dạng sóng FSK Như chỉ ra ở hình vẽ trên, tín hiệu FSK có pha thay đổi liên tục được gọi là FSK liên tục (CPFSK). CPFSK thoả mãn điều kiện trực giao (không có đầu ra từ bộ tách sóng đối nhau ) khi lượng thay đổi pha (hệ số điều chế) trên một mã bằng số nguyên lần 0,5. Đặc biệt là CPFSK có hệ số điều chế 0,5 được gọi là khoá dịch tần cực tiểu (MSK). Từ hình vẽ tín hiệu MSK và hình vẽ cho thấy sự thay đổi pha của nó (trang sau). Các đặc tính tỷ số lỗi mã của MSK giống hệt các đặc tính của QPSK (4PSK) và có thể thực hiện tách sóng đồng bộ trực giao giống như đối với QPSK, nhưng MSK sử dụng điều tần. ak = 1:logic 0 ; ak = -1:logic 1 nhận một trong các giá trị /2; ; 3 /2. F0 F1 1 mã F1 F0 đầu ra tách đồng bộ F0F0 Hình vẽ: Tín hiệu MSK. Thu phân tập: Để đạt được truyền dẫn tín hiệu số độ tin cậy cao mà không tăng quá lớn cả công suất phát và khoảng cách tái sử dụng đồng kênh cần áp dụng các kỹ thuật phụ trợ có thể xử lý các hiệu ứng phading nhiều tia nhanh. Như chúng ta đã biết, rõ ràng thu phân tập là một trong những kỹ thuật hiệu quả nhất chio mục đích này. Về vấn đề nguyên lý cũng có thể áp dụng phần lớn các kỹ thuật thu phân tập đối với vô tuyến di động số. Nhưng trong phần này, ta chỉ đề cập đến một số loại quan trọng đáng kể với hệ thống số. Các phương pháp kết hợp phân tập nói chung được phân thành hai loại: Kết hợp trước tách sóng. Kết hợp sau tách sóng. Kết hợp Bộ tách sóng Phát hiện mã (a) Kết hợp phân tập trước tách sóng. Bộ tách sóng Bộ tách sóng Kết hợp Phát hiện mã (b) Kết hợp phân tập sau tách sóng. Hình vẽ: Kết hợp phân tập. Phương pháp kết hợp phân tập trước tách sóng đòi hỏi chức năng đồng pha tín hiệu . Vì thế rất khó áp dụng phương pháp này cho môi trường vô tuyến di động nơi mà tín hiệu thu thay đổi nhanh. Hơn nữa phương pháp trọn lọc trước tách sóng làm cho pha không liên tục tại thời điểm chuyển mạch nhánh. Phương pháp này làm giảm chất lượng tỷ số bit lỗi. Mặt khác phân tập sau tách sóng yêu cầu cùng có số bộ tách sóng như các nhánh phân tập. Tuy nhiên, tất cả các đầu ra bộ tách sóng có cùng pha như nhau. Vì thế, quá trình đồng pha là không cần thiết đối với kết hợp. Ngắt quãng pha sẽ không xảy ra khi lựa chọn. Điều đó có nghĩa là phương pháp phân tập sau tách sóng là phù hợp nhất đối với hệ thống di động mặt đất. IV. Điều khiển lỗi : Khi số liệu được phát triển trên một kênh có tạp âm hoặc bị phading, thì sẽ luôn có một kênh mà số liệu thu được có chứa lỗi. Nếu như số liệu thu không đạt yêu cầu về tỷ số lỗi, thì điều khiển lỗi thường có thể được sử dụng làm giảm nhỏ lỗi tới một mức cho phép. 1. Các chiến lược điều khiển lỗi: Nếu truyền dẫn từ máy phát đến máy thu là đơn hướng, thì điều khiển lỗi đối với hệ thống một chiều phải thực hiện bằng cách hiệu chỉnh lỗi hướng đi (FEC), nghĩa là sử dụng các mã hiệu chỉnh lỗi để tự động sửa các lỗi phát hiện từ máy thu. Trong một vài trường hợp, một hệ thống truyền dẫn có thể là hai chiều , nghĩa là thông tin có thể gửi theo cả hai hướng và máy phát cũng hoạt động như một máy thu và ngược lại. Điều khiển lỗi cho một hệ thống hai chiều được thực hiện bằng cách phát hiện lỗi và phát lại, gọi là yêu cầu lặp lại tự động (ARQ). Trong một hệ thống ARQ khi phát hiện lỗi ở máy thu, một yêu cầu được gửi tới máy phát để phát lại bản tin, và lặp lại cho tới khi bản tin được thu nhận một cách chính xác. Có hai loại hệ thống ARQ: ARQ dừng và đợi , ARQ liên tiếp. ARQ liên tục hiệu quả hơn ARQ dừng và đợi nhưng giá cả cũng đắt hơn. Trong một hệ thống thông tin có tốc độ truyền dẫn cao và trễ truyền dẫn dài (như hệ thống vệ tinh) thường sử dụng ARQ liên tục. ARQ dừng và đợi được dùng trong những hệ thống mà thời gian để phát một từ mã dài hơn so với thời gian để thu một tín hiệu công nhận. 2. Các mã hiệu chỉnh lỗi: hiện nay, có hai loại mã khác nhau thường được sử dụng: mã khối và mã xoắn. Dưới đây ta xét cơ sở từng loại mã. 2.1. Mã khối: Bộ mã hoá cho một mã khối phân chia khối thông tin thành khối bản tin, mỗi khối có k bit thông tin. Một khối bản tin được biểu diễn bằng tập hợp k nhị phân gọi là một bản tin (thông tin mã hoá khối sử dụng ký hiệu có ngiã là một bản tin k bit htay cho toàn bộ chuỗi thông tin ). Có thể có tất cả 2k bản tin khác nhau. Bộ mã hoá chuyển đổi độc lập từng bản tin thành một tập hợp của các ký hiệu riêng rẽ gọi là một từ mã (ở mã hoá khối sử dụng ký hiệu có ngiã là một khối n ký hiệu thay cho toàn bộ chuỗi đã mã hoá ). Vì thế tương ứng với 2k bản tin có thể khác nhau, thì có 2k từ mã có thể có khác nhau tại đầu ra mỗi bộ mã hoá. Tập hợp 2k từ mã có độ dài n được gọi là một mã khối (n,k). Tỷ số R=k/n gọi là tỷ số mã, và có thể được hiểu như số các bit thông tin đưa vào bộ mã hoá trên một ký hiệu được phát đi. Vì từ mã đầu ra n ký hiệu chỉ phụ thuộc tương ứng vào bản tin k bit đầu vào, nên bộ mã hoá cần ít bộ nhớ và có thể được thực hiện nhờ một mạch logic tổ hợp. Đối với mã hệ thống k bit trong số là chính xác như bản tin. Hình vẽ sau mô tả quá trình này. Bit thông tin Bit kiểm tra Các bit Các bit thông tin kiểm tra Bit thông tin Hiệu chỉnh Vị trí lỗi Bit kiểm tra được thêm vào các bit thông tin ở hướng phát Hướng thu xác định vị trí các lỗi từ các bit kiểm tra/ bit thông tin Bit mã lỗi xảy ra được sửa Hình vẽ: nguyên lý mã hiệu chỉnh lỗi. 2.2. Mã xoắn: Bộ mã hoá của mã xoắn cũng nhận các khối k bit của chuỗi thông tin và cho ra một chuỗi mã hoá (từ mã) của các khối n ký hiệu (trong mã hoá xoắn, các ký hiệu v và thường được sử dụng để chỉ các khối hơn là cho một ký hiệu đơn ). Tuy nhiên, mỗi khối được mã hoá không chỉ phụ thuộc vào các khối bản tin k bit tương ứng trong cùng một đơn vị thời gian, mà còn phụ thuộc vào m khối bộ tin tức trước đó. Vì thế bộ mã hoá có m bộ nhớ. Tập hợp chuỗi đã mã hoá tạo ra từ bộ mã hoá k đầu vào, n đầu ra và m bộ nhớ được gọi là một mã xoắn (n, k, m). Tỷ số R = k/n gọi là tỷ số mã. Vì bộ mã hoá chứa cả bộ nhớ, nên nó phải thực hiện nhờ một mạch logic tương tự. Trong mã xoắn nhị phân, các bit được bổ xung để chống lại tạp âm kênh có thể được cộng thêm vào chuỗi thông tin k < n hoặc R < 1. Thông thường k và n là các số nguyên nhỏ và phần bổ xung được thêm vào bằng cách tăng bộ nhớ m của bộ mã hóa khi vẫn giữ nguyên k và n, do vậy tỷ số mã R cố định. Sử dụng bộ nhớ như thế nào để đạt được truyền dẫn đảm bảo tin cậy trên một kênh có tạp âm là một vấn đề quan trọng khi thiết kế bộ mã hoá. Hình vẽ sau đây đưa ra một ví dụ về bộ mã xoắn nhị phân có k=1, n = 2, m = 2. U U Thanh ghi dịch Bộ cộng Hình vẽ: Bộ mã hoá xoắn nhị phân. Để minh hoạ các từ mã được tạo ra như thế nào, ta xét chuỗi thông tin = [1101000] , trong đớ các bit bên trái vào bộ mã hoá trước. áp dụng quy tắc cộng modul 2, giả sử rằng các bộ ghép kênh lấy bit thứ nhất được mã hoá từ đầu ra bên trên, khi đó có thể dễ dàng nhận thấy rằng các chuỗi mã hoá là: = [11,10,10,00,01,11,00,00,00…] CHƯƠNG III : Hệ thống thu phát I. hệ thống Điều khiển trạm gốc bsc: Chức năng: Quản lý mạng vô tuyến. Mạng vô tuyến của một hệ thống tổ ong luôn bị sức ép của việc tốc độ các thuê bao mới tham gia hệ thống không ngừng gia tăng. Sau khi bắt đầu phục vụ, hệ thống thường xuyên phải tổ chức lại cấu hình để quản lý lưu lượng ngày càng tăng. Vì thế việc thực hiện cấu trúc số liệu có hiệu quả là rất quan trọng. Một bộ phận của BSC đảm bảo sự tồn tại của thiết bị đang hoạt động trong khi đó phần khác được tập trung vào hiệu quả của lưu lượng truyền sóng. Việc chống lại sự mất cân đối tải ở mạng do lưu lượng cao điểm ngày càng trở nên quan trọng. ở một mức độ nào đó có thể bù trừ sự mất cân đối nàybằng cách điều chỉnh các thông số của ô được xác định bởi BSC. ở các trường hợp đặc biệt có thể sử dụng các biện pháp mạnh hơn như định tuyến lưu lượng đến các ô khác. Quản lý BTS Xây dựng BTS được định hướng theo máy thu phát. Điều này nghĩa là thiết bị chung cho nhiều máy thu phát càng ít càng tốt. Lợi ích lớn nhất của việc này là có thể đạt được các đặc trưng dự phòng. Tổn thất cực đại gây ra bởi một sự cố phần cứng chỉ là một máy thu phát. Điều này tất yếu dẫn đến quan hệ chủ tớ giữa BSC và các máy thu phát ở BTS. Trước khi bắt đầu khai thác, BSC lập cấu hình của TRX và các tần số cho mỗi trạm. Như vậy BSC nhận được một tập hợp các kênh có thể dành cho việc nối thông với các máy di động. Sau đó TRX được giám sát bằng các cách kiểm tra phần mềm bên trong. Một sự cố được phát hiện sẽ dẫn đến việc lập lại cấu hình của BTS, chẳng hạn một TRX dự phòng được đưa vào hoạt động. Vì thế tập hợp các kênh logic không bị ảnh hưởng. Điều khiển cuộc nối trạm di động BSC chịu trách nhiệm thết lập và giải phóng các đấu nối đến máy di động. Trong quá trình thiết lập một cấu hình kênh logic được dành cho các đấu nối. Việc dành kênh này được thực hiện trên cơ sở thông tin về các đặc tính của từng kênh riêng. Thông tin này được thu thập từ các phép đo các khe thời gian rỗi ở trạm vô tuyến gốc. Trong quá trình gọi, sự đấu nối BSC được giám sát. Cường độ tín hiệu và chất lượng tiếng được đo ở máy di động và máy thu phát, sau đó được phát đến BSC. Một thuật toán cônGSM suất quyết đình các công suất ra tốt nhất của máy di động và máy thu phát để giảm nhiễu trong mạng và được chất lượng nối thông tốt. Chức năng định vị làm việc trên cùng số liệu đo và quyết định có cần chuyển máy di động đến ô khác hay không. Nếu nó xác định ô nào là tốt nhất. Chức năng chuyển giao thực hiện việc chuyển dịch cuộc nối thông đến kênh khác. trường hợp ô này thuộc BSC khác, MSC phải được tham gia vào chuển giao. Tuy nhiên nó chỉ làm việc theo các lệnh từ BSC , không có quyết định nào được thực hiện từ MSC, vì không có thông tin thời gian thực về cuộc nối. Chuyển giao trong ô là một dạng đặc biệt. Nó được thực hiện khi BSC thấy chất lượng nối thông quá thấp nhưng không nhận được chỉ thị từ các phép đo là ô khác tốt hơn. Trong trường hợp này BSC cho phép chuyển cuộc nối đến các kênh khác ở cùng một ô với hy vọng chất lượng sẽ được cải thiện. Các phép đo ở khe thời giảnỗi cho phép chọn được một kênh tốt hơn. Cũng có thể sử dụng việc chuyển giao để cân bằng tải giữa các ô. Khi thiết lập một cuộc gọi ở một ô bị ứ nghẽn, máy di động có thẻ phải chuyển đến một ô khác có lưu lượng thấp hơn nếu có thể nhận được chất lượng cho phép. Viêc chuyển giao cưỡng bức đến vùng khác cũng là một công cụ hữu ích cho bảo dưỡng. Bằng chuyển giao cưỡng bức, có thể giải phóng các kênh khỏi lưu lượng cần bảo dưỡng. Cả hai chuyển giao cưỡng bức ở trên là bộ phận của một chức năng được gọi là chuyển giao khởi dộng do mạng để phân biệt với chuyển giao bình thường khi vấn đề nối thông vô tuyến có tầm quan trọng nhất. Về mặt điều khiển cuộc gọi và quản lý lưu động thì MSC thông tỉntực tiếp với máy di động. Vì thế một chức năng xuyên suốt riêng được cung cấp ở BSC để cho phép MSC gửi tín hiệu lên đường nối. Quản lý mạng truyền dẫn BSC lập cấu hình và giám sát các mạch 64 kb/s đến các trạm vô tuyến gốc. Nó cũng điều khiển trực tiếp một chuyển mạch ở xa nằm trong BTS để sử dụng hiệu quả các mạch 64 kb/s. Ghép kênh xen rẽ được thực hiện bởi chuyển mạch này cho phép đặt hai BTS ở một tầng trên đường truyền dẫn từ BSC. Chuyển mạch xa cũng cho phép thiết lập các máy thu phát có dự phòng mà không cần truyền dẫn dành trước. Các mạch 64 kb/BTS đang được sử dụng bởi một máy thu phát có sự cố, được chuyển mạch đến máy thu phát dự phòng. BSC cũng chịu trách nhiệm giám sát các mạch dến MSC và ra lệnh chặn các mạch bị sự cố. Cấu trúc BSC 2.1. Mô hình hệ thống BSC là một phần tử của họ sản phẩm AXE và cấu trúc hệ thống của nó tuân theo tất cả các quy tắc được đề ra cho AXE. Khái niệm chính để xây dựng AXElà tính modul chặt chẽ ở các mức cấp bậc khác nhau cho phép hệ tho