Website: Email : Tel (: 0918.775.368
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM……………………… 3
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM……………3
1.1 Hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM)…………………………………… 3
1.2 Các chức năng của hệ thống GSM……………………………………………….6
1.2.1.Dịch vụ thoại ……………………………………………………………… 6
1.2.2.Dịch vụ số liệu……………………………………………………………… 6
1.2.3.Dịch vụ bản tin ngắn………………………………………………………….7
1.2.4.Dịch vụ phụ………………………………………………………………… 7
1.3.Phương pháp truy nhập trong GSM………………………………………………8
CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT CƠ BẢN SỬ DỤNG GSM……………………….10
2.1.Giao diện vô tuyến……………………………………………………………….10
2.2.Băng tần sử dụng trong hệ thống GSM………………………………………… 11
2.3.Mã hóa……………………………………………………………………………11
2.3.1.Mã hóa tiếng………………………………………………………………….11
2.3.2.Mã hóa kênh …………………………………………………………………12
2.4.Giải mã tín hiệu thu trong GSM………………………………………………….13
2.5.Truyền dẫn trong mạng GSM…………………………………………………….14
2.5.1.Truyền dẫn tín hiệu số và tín hiệu tương tự………………………………….14
2.5.2.Đồng bộ thời gian…………………………………………………………….15
2.6.Giải điều chế GMSK…………………………………………………………… 15
2.7.Chuyển giao………………………………………………………………………19
2.8.Cấu trúc các kênh trong GSM…………………………………………………….21
2.8.1.Kênh vật lý………………………………………………………………… 21
2.8.2.Kênh logic……………………………………………………………………23
2.8.3.Sắp xếp các kênh logic ở các kênh vật lý…………………………………….24
CHƯƠNG 3: CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CÁC PHẦN TỬ CỦA PHÂN HỆ
TRONG HỆ THỐNG BÁO HIỆU GSM…………………………………………….26
3.1.Cấu trúc hệ thống…………………………………………………………………

giúp con người nắm bắt nhanh chóng các thông tin có giá trị văn hoá,
kinh tế, khoa học kỹ thuật đa dạng phong phú.
Ngày nay với những nhu cầu cả về số lượng và chất lượng của khách
hàng sử dụng các dịch vụ viễn thông ngày càng cao, đòi hỏi phải có
những phương tiện thông tin hiện đại nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng của
khách hàng “ mọi lúc,mọi nơi” mà họ cần. Thông tin di động ngày càng
trở thành một dịch vụ kinh doanh không thể thiếu được của tất cả các nhà
viễn thông trên thế giới. Đối với các khách hàng viễn thông, nhất là các
doanh nghiệp thì thông tin di động trở thành một phương tiện liên lac
quen thuộc và không thể thiếu được. Dịch vụ thông tin di động không chỉ
hạn chế cho các khách hàng giàu có nó đang trở thành dịch vụ phổ cập
cho mọi đối tượng viễn thông.
Trong những năm gần đây lĩnh vực thông tin di động trong nước đã có
những bước phát triển vượt bậc cả về cơ sở hạ tầng lẫn chất lượng phục
vụ. Với nhiều nhà cung cấp các dịch vụ mới đã tạo ra sự cạnh tranh để
thu hút thị phần thuê bao giữa các nhà cung cấp dịch vụ. Các nhà dịch vụ
đưa ra các chính sách khuyến mãi, giảm giá thành đã thu hút được nhiều
khách hàng sở dụng dịch vụ. Càng với đó mức sống chung của toàn xã
hội ngày càng cao đã khiến cho số lượng thuê bao tăng đột biến trong các
năm gần đây.
Trên cơ sở những kiến thức tích luỹ trong thời gian học tập chuyên
nghành Điện Tử-Viễn Thông tại Viện Đại học Mở Hà Nội và sau thời
gian thực tập cùng với sự hướng dẫn của Thầy Nguyễn Vũ Sơn em đã tìm
hiểu nghiên cứu và hoàn thành báo cáo tốt nghiệp với đề tài : Mạng
Thông Tin Di Động GSM.
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-5-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
TỔNG QUAN HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

không tương thích có thể cản trở tiến trình để đạt được một tầm nhìn
chiến lược của họ về một Châu Âu với nền kinh tế thống nhất.
Với những cân nhắc nêu trên, hội nghị điện thoại điện báo gồm 26 quốc
gia Châu Âu (CEPT)đã thành lập một nhóm nghiên cứu gọi là Groupe
Speciale Mobile vào năm 1982để nghiên cứu và phát triển một hệ thống
thông tin liên Châu Âu.Đến năm 1986 tình hình trở nên khả quan hơn vì
một số mạng tế bào tương tự hiện tại có thể sử dụng hết dung lượng vào
năm 1990. CEPT khuyến nghị rằng hai khối tần số trong băng tần 900
MHz được dự trữ cho hệ thống mới. Tiêu chuẩn GSM chỉ rõ các băng tần
từ 890 đến 915MHz cho băng thu và từ 935đến 960 MHz cho băng phát
với mỗi băngđược chia thành các kênh 200 KHz.
Hệ thống thông tin di độngđược CEPT đưa ra đã đáp ứng được các
tiêu chuẩn như sau:
- Cung cấp âm thoại chất lượng cao.
- Hỗ trợ chuyển vùng quốc tế.
- Hỗ trợ các thiết bị đầu cuối cầm tay.
- Hỗ trợ một loạt các dịch vụ và các thiết bị mới.
- Cung cấp hiệu quả phổ tần số.
- Cung cấp khả năng tương thích với ISDN.
- Cung cấp với chi phí dịch vụ và đầu cuối thấp.
Vào năm 1989, việc phát triển cácđặc tính kỹ thuật của GSMđã được
chuyển từ CEP T đến Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI). ETSI
được thành lập vào năm 1988để thiết lập các tiêu chuẩn viễn thông cho
Châu Âu và hợp tác với các tổ chức tiêu chuẩn khác, các lĩnh vực liên
quan đến truyền hình và công nghệ thông tin văn phòng. ESTI đã ấn bản
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-7-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
các đặc tính kỹ thuật giaiđoạn 1 của GSM vào năm 1990. Dịch vụ thương
mại đã bắt đầu vào giữa năm 1991.Đến năm 1993 đã có 36 mạng GSM

Giao diện vô tuyến sau khi đã thực hiện sửa sai là 12 Kbps (hoặc 13 Kbps
cho thoại). Tốc độ tối đa cho người sử dụng là 9,6 Kbps giữa MS và
MSC. Trong nền tảng đó, GSM có các nhóm dịch vụ sau:
1.2.1. Dịch vụ thoại:
Là dịch vụ quan trọng nhất của GSM . Nó cho phép các cuộc gọi
hai hướng diễn ra giữa người sử dụng GSM với thuê bao bất kỳ ở một
mạng điện thoại nói chung nào .
Dịch vụ cuộc gọi khẩn là một loại dịch vụ khác bắt nguồn từ dịch vụ
thoại. Nó cho phép người dùng có thể liên lạc với các dịch vụ khẩn cấp
như cảnh sát hay cứu hoả mà có thể có hay không SIM Card trong máy di
động.
Một dịch vụ khác nữa là VMS, cho phép các bản tin thoại có thể
được lưu trữ rồi lấy ra ở thời điểm bất kỳ.
1.2.2. Dịch vụ số liệu:
GSM được thiết kế để đưa ra rất nhiều dịch vụ số liệu. Các dịch vụ
số liệu được phân biệt với nhau bởi người sử dụng phương tiện (người sử
dụng điện thoại PSTN, ISDN hoặc các mạng đặc biệt ), bởi bản chất các
luồng thông tin đầu cuối (dữ liệu thô, Fax, Videotex, Teletex ), bởi
phương tiện truyền dẫn (gói hay mạch , đồng bộ hay không đồng bộ )
và bởi bản chất thiết bị đầu cuối.
Các dịch vụ này chưa thực sự thích hợp với môi trường di động. Một
trong các vấn đề đó là do yêu cầu thiết bị đầu cuối khá cồng kềnh, chỉ phù
hợp với mục đích bán cố định hoặc thiết bị đặt trên ô tô.
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-9-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
1.2.3. Dịch vụ bản tin ngắn:
Dịch vụ bản tin ngắn khá phù hợp với môi trường di động. Các bản
tin ngắn độ dài vài octet có thể được tiếp nhận bằng thiết bị đầu cuối rất
nhỏ.

. 1.3. Phương pháp truy nhập trong GSM
Ở giao diện vô tuyến, MS và BTS liên lạc với nhau bằng sóng vô tuyến.
Để tài nguyên tần số có hạn có thể phục vụ càng nhiều thuê bao di động,
ngoài việc sử dụng lại tần số, số kênh vô tuyến được dùng theo kiểu trung
kế. Hệ thống trung kế vô tuyến là hệ thống vô tuyến có số kênh sẵn sàng
phục vụ ít hơn số người dùng khả dĩ. Phương thức để sử dụng chung các
kênh gọi là phương pháp đa truy nhập: người dùng khi có nhu cầu thì
được đảm bảo về sự truy nhập vào trung kế.
* Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division
Multiple Access): Phục vụ các cuộc gọi theo các kênh tần số khác nhau. Phổ
tần số được chia thành 2N dải tần số con kế tiếp, cách nhau một khoảng
bảo vệ. Mỗi dải tần được gán cho một kênh liên lạc, trong đó kênh tần số
N dành cho liên lạc hướng lên, N kênh tần số còn lại cho liên lạc hướng
xuống. Mỗi người dùng được cấp phát một kênh tần số riêng biệt trong
tập hợp các kênh tần số.
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-11-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Hình 1.1 Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA
* Đa truy nhập phân chia theo th ời gian TDMA (Time Division
Multiple Access): Khi có yêu cầu một cuộc gọi thì một kênh vô tuyến
được ấn định. Các thuê bao khác nhau dùng chung 1 kênh tần số nhờ cài
xen thời gian. Mỗi thuê bao được cấp một khe thời gian (time slot) trong
cấu trúc khung tuần hoàn 8 khe.
Hình 1.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA

Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-12-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT CƠ BẢN SỬ DỤNG GSM

- Đường lên ( MS - BTS ) : 890 - 915 MHz .
- Đường xuống ( BTS - MS ) : 935 - 960 MHz .
Băng tần đường lên 890,2 – 914,8 MHz và đường xuống 935,2 –
959,8 MHz. Mỗi tần số sóng mang cách nhau 200 KHz, trên mỗi sóng
mang thực hiện ghép kênh theo thời gian, thực hiện ghép khung TDMA
ta có số kênh bằng: 124 x 8 (TS) = 992 kênh.
2.3. Mã hóa
2.3.1. Mã hóa tiếng
Ở một hệ thống di động FDMA khoảng cách giữa các kênh là 25KHz
(NMT, TACS) và ở GSM khoảng cách này bằng 200KHz. So sánh
TDMA 200KHz và FDMA 25KHz ta có hiệu qủa sử dụng tần số như
nhau. Khi sử dụng phương pháp điều chế pha tối thiểu Gauss (GMSK) độ
rộng băng thông bị chiếm sẽ rất lớn. Để đảm bảo băng tần cho phép ta
giảm tối thiểu tốc độ bit cho từng kênh bằng cách mã hóa tiếng
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-14-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
(Vocodes) và mã hóa theo dạng sóng.
Mã hóa theo kiểu phát âm Vocodes giúp ta nhận biết được tiếng nói
nhưng rất “tổng hợp” và ta khó nhận ra ai phát âm.
Sử dụng mã hóa sóng (mã hóa PCM đồng đều) thông tin trực tiếp
chính thức dạng sóng được phát đi với tốc độ đòi hỏi cao và cho ta một
chất lượng cũng rất cao. Tốc độ bit ở bộ mã hóa dạng sóng thay đổi gần
từ 16kb/s đến 64kb/s đối với bộ mã hóa PCM đồng đều.
Ngoài ra ta còn có các bộ mã hóa cho phép được mô tả như một sự pha
trộn giữa Vocodes và mã hóa dạng sóng. Các bộ mã hóa lai ghép lấp kín
chỗ trống giữa các bộ mã hóa Vecodes và dạng sóng với tốc độ bit từ
5kb/s, chất lượng theo tốc độ bit. GSM sử dụng bộ mã hóa ghép lai gọi là
mã hóa tiền định tuyến tính – Tiền định thời gian dài – kích thích xung
đều: Bộ LPC – LPT – RPE.

một tín hiệu được đưa đên board chỉ thị cường độ tín hiệu thu, tín hiệu
còn lại được đưa đến board IF chính .
Board chỉ thị cường độ tín hiệu thu chuyển đổi tín hiệu IF thứ nhất thành
một tín hiệu chỉ thị cường độ thu. Các tín hiệu ngõ ra IF được lọc và phân
tích để cung cấp điện áp DC ở ngõ ra. Điện áp này tỉ lệ với công suất với
tín hiệu RF thu được.
Dải điều chế tín hiệu được đưa đến bộ lọc và khuyếch đại đến một công
suất được yêu cầu cho bộ chuyển đổi A/D.
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-16-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Quá trình giải mã được thực hiện hoàn toàn ngược lại của quá trình mã
hóa.
2.5. Truyền dẫn thông tin trong mạng GSM
2.5.1. Truyền dẫn tín hiệu số và tín hiệu tương tự
Trong trường hợp truyền tiếng nói là dạng sóng liên tục khác với
truyền số liệu ta phải thực hiện lấy mẫu tín hiệu tương tự, lượng tử và mã
hóa tín hiệu ở dạng số “1” và “0”. Các mẫu tương tự được trình bầy bằng
một tập hợp hữu hạn các mức được xác định bởi số các bit ta cần sử dụng
để trình bày một mẫu.
Ở hệ thống viễn thông số chọn số mức rời rạc hóa = 256 mức (8 bit)
với mỗi mẫu ta trình bày giá trị tương tự bằng một giá trị đã được lượng
tử hóa ở 8 bit. Với tốc độ lấy mẫu là 8KHz ta có tốc độ bit : 8000 mẫu/s .
8bit = 64kb/s. Quá trình này được gọi là điều chế xung mã PCM gồm 3
bước:
Hình 2.3. Quá trình điều chế xung mã PCM
Ta đặt nhiều kênh trên cùng một đường truyền PCM (ghép kênh) để
tránh lãng phí. Nếu ghép 32 kênh trên một đường truyền PCM thì tốc độ
bit của nó là: 32 x 64kb/s = 2,048Mb/s. Thiết bị ghép kênh điều khiển
việc gán các khe thời gian 0, 1 gửi đi ở khe 1, Trong 32 kênh truyền thì

và f2 được cho bởi:
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-18-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Trong đó Rb là tốc độ ký hiệu điều chế ~ 271kbps, fc là tần số sóng
mang. (tôc độ kênh) chính bằng 4 lần sự dịch tần của sóng mang. Để thu
được phổ tần số của tín hiệu điều chế luồng bít đưa lên điều chế được đưa
qua bộ lọc Gauss. Vì thế gọi là điều chế GMSK.
Các bit dữ liệu thứ i di, được mã hoá vi phân bỡi sự biễu diễn cộng modul
2 của bit hiện tại và bit trước đó:
Trong đó là mã hoá vi phân của bit thứ i, di có thể mang giá trị 0 hoặc
1. Dữ liệu điều chế tại đầu vào αi tới bộ điều chế GMSK, được cho bởi:
Dữ liệu điều chế αi sau đó được cho qua bộ lọc liner (tuyến) với đáp ứng
xung h(t) cho bởi:
T là chu kỳ bit và B là băng thông của bộ lọc 3dB. BT trong GSM là 0,3
ý là mỗi bit được trải dài 3 bit điều chế. Kết quả là ISI phải được tách ra
tại nơi nhận khi sử dụng môt bộ cân bằng (ví dụ bộ cân bằng Viterbi).
Đáp ứng xung h(t) và đáp ứng tần số H(f) của bộ lọc được thể hiện ở hình
1.15a.
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-19-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Hình 2.5.a: Đáp ứng xung h(t) và đáp ứng tần số H(z) của bộ lọc Gauss
được sử dụng trong GMSK
Đáp ứng xung của bộ lọc g(t) (hình 2.5b), tín hiệu ở đầu ra của bộ lọc khi
một xung có độ rộng T được đưa vào:
Đáp ứng xung g(t) thể hiện trong hình 1.15b ta nhận thấy nó kéo dài xấp
xĩ 3 chu kỳ bit T và biên độ của g(t) là 1
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-20-

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
đo được ở chính kênh TCH và gửi báo cáo về BSC (2). Ở BSC chức năng
định vị được tích cực quyết định để xem có cần chuyển giao cuộc gọi đến
các ô khác do chất lượng xấu hoặc nhiễu hơn các ô đang phục vụ hay
không.
Trường hợp cần chuyển giao BSC sẽ lệnh chọn BTS ở ô mới được cho
tích cực một kênh TCH(3) và lệnh cho BTS này gửi bản tin đến MS
thông báo về tần số và khe thời gian cần chuyển đến (4).
MS điều chỉnh đến tần số mới và gửi bản tin thâm nhập chuyển giao HO
ở khe thời gian tương ứng (5). MS không sử dụng bất kỳ sự định thời nào
vì vậy cụm HO chỉ chứa 8 bit thông tin
MS không nhận thông tin về công suất sử dụng (6) . BSC sẽ nhận thông
tin từ BTS là chuyển giao thành công sau khi MS gửi bản tin nhắn hoàn
thành chuyển giao (7) . Đường tiếng trong chuyển mạch nhóm thay đổi và
BTS cũng được ra lệnh tháo gỡ TCH cũ cùng với kênh liên kết (8).
Ở chuyển giao bên trong BSC này chính BSC xử lý mọi việc không có
sự can thiệp của MSC, MSC chỉ được thông báo về việc thực hiện chuyển
giao.
* Chuyển giao giữa các ô thuộc 2 BSC khác nhau

Hình 2.7. chuyển giao cuộc gọi giữa các BSC
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-23-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
BSC cũ dựa trên các báo cáo về kết quả do quyết định chuyển giao
đến ô mới trực thuộc một BSC khác. BSC cũ (đang phục vụ) gửi bản tin
“yêu cầu chuyển giao” cùng với nhận dạng ô mới (1) đến MSC .
MSC biết BTS điều khiển ô này nó gửi yêu cầu chuyển giao đến BTS (2)
BSC lệnh cho BTS mới kích hoạt một kênh TCH nếu còn kênh rỗi (3)
Khi BTS đã kích hoạt kênh TCH nó gửi thông tin về khe thời gian và tần

5 0
4 9
T C H B C C H0 2 5
0 1 4 9 5 0T C H0 1 2 4 2 5T C H
0 1 2 3 4 5 6
7
2 0 4 5
2 0 4 6 2 0 4 70
1 2
n
1 s i ª u k h u n g = 1 3 2 6 k h u n g ( 6 , 1 2 s ) 1 s i ª u k h u n g = 1 3 2 6 k h u n g ( 6 , 1 2 s )
1 ® a k h u n g = 2 6 k h u n g ( 1 2 0 m s ) 1 ® a k h u n g = 5 1 k h u n g ( 2 3 5 m s )
1 k h u n g T D M A = 8 T S
B u r s t = 1 5 6 , 2 5 b i t p e r i o d s = 0 , 5 7 7 m s

Hình 2.8- Tổ chức khung, đa khung
2.8.2. Kênh logic:
Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-25-
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Các kênh logic mang các thông tin điều khiển, báo hiệu giữa BTS
và MS. Các kênh logic này được đặt vào các kênh vật lý nói trên. Có thể
chia các kênh logic này gồm hai loại kênh: Các kênh lưu lượng (TCH) và
các kênh báo hiệu điều khiển.
* Kênh lưu lượng (TCH - Traffic Channel):
Các kênh lưu lượng này gồm hai loại được định nghĩa như sau:
- Bm hay TCH toàn tốc (TCH/F - Traffic Channel at Fullrate): Kênh
này mang thông tin tiếng hoặc số liệu ở tốc độ khoảng 22,8 Kbps.
- Lm hay TCH bán tốc (TCH/H - Traffic Channel at Halfrate): Kênh
này mang thông tin tiếng hoặc số liệu ở tốc độ khoảng 11,4 Kbps.

Xét một BTS với n sóng mang (truyền song công, mỗi sóng mang
Co, ,Cn) có 8 khe thời gian Ts. Với Co đường xuống, TSo được dùng
chỉ định sắp xếp các kênh điều khiển.
BCCH CCCH đường xuống
Ghép các BCH và CCCH ở TS0:
- TsO ở sóng mang Co, đường lên xuống chứa các kênh FCCH, SCH
và BCCH, nó được dùng để thâm nhập BCCH, FCCH, SCH, FCH,
AGCH đường xuống riêng RACH ở đường lên.

Svth: Nguyễn Đình Quang Lớp : HC4D
-27-
0 1 2 7 0 1 2 7 0 1 2
F S B C F S C C F S C C F S C
C
Các
khung
TDMA