Luận văn tốt nghiệp

21

Đấu nối T: Sơ đồ thích ứng tốc độ cho đấu nối T được cho hình 1.14

Hình 1.14: Thích ứng tốc độ ở GSM RA0 có nhiệm vụ biến đổi luồng số dò bộ vào đồng bộ. RA1 ghép luồng số cơ
sở với các tín hiệu bổ sung để tạo thành các luồng số 12 kbit/s (cho tốc độ luồng cơ
sở 9600 kbit/s), 6 kbit/s (cho tốc độ luồng cơ sở 4800 kbit/s) được phát lặp các bít
thông tin để đạt được tốc độ đònh danh là 2400 bit/s và 1,2 kbit/s bổ sung sẽ được đưa
thêm vào để được tốc độ 3,6 kbit/s. Luồng 12 kbit/s được chia thành các khung có độ
lâu là 5 ms, mỗi khung chứa 60 bit trong đó có 48 bit từ luồng cơ sở và 12 bit bổ
sung. Các bit bổ sung bao gồm các bit thông tin bổ sung cho cho ở bảng 1.13 trừ các
bit E1, E2, E3 mang thông tin về tốc độ vì mức độ thông tin này được truyền riêng
theo đường báo hiệu để thiết lập đường truyền. Luồng 6 kbit/s được chia thành các
khung 10ms, mỗi khung có 60 bit với 48 bit cơ sở và 12 bit bổ sung như ở trường hợp
trên. Luồng 3,6 kbit/s bao gồm các khung 10 ms với 36 bit trong mỗi khung. Trong
đó 24 bit dành cho luồng cơ sở còn 12 bit dành cho thông tin bổ sung. Nhờ có các tốc
độ bit thấp hơn 8 và 16 kbit/s so với trường hợp ISDN, ta nhận được các vò trí bit dư
để thực hiện mã hóa kênh cho các khối 20ms ở giao diện vô tuyến. Đây là vấn đề
đặc biệt quan trọng ở truyền dẫn vô tuyến vì truyền dẫn ở đây có chất lượng xấu hơn
ở các đường dây cố đònh nếu không có các biện pháp bảo vệ chống lỗi.
Tốc độ dò bộ ban đầu
Chẳng hạn: 300 hay 9600
bit/s

Đồng bộ


Luận văn tốt nghiệp

22

RA1 có nhiệm vụ biến đổi các luồng tốc độ trung gian 3,6 kbit/s, 6 kbit/s, 12
kbit/s vào hai luồng tốc độ trung gian 8 hoặc 16 kbit/s, việc biến đổi này được thực
hiện bằng cách chèn thêm các bít đồng bộ vào các khung RA1 thường được đặt ở
BTS.
1.5. Nguyên lý đa thâm nhập
Tồn tại ba phương pháp đa thâm nhập: đa thâm nhập phân chia theo tần số, đa
thâm nhập phân chia theo thời gian, đa thâm nhập phân chia theo mã. Nguyên lý đa
thâm nhập này được cho ở hình 1.15. Ở phương pháp đa thâm nhập phân chia theo
tần số (FDMA) mỗi trạm di động dành riêng một kênh với một cặp tần số để thâm
nhập đến trạm gốc (BTS), ở phương pháp đa thâm nhập phân chia theo thời gian
(TDMA) các trạm di động sử dụng chung một kênh tần số nhưng chỉ được thâm nhập
đến trạm gốc ở các khoảng thời gian khác nhau, ở phương pháp đa thâm nhập phân
chia theo mã(CDMA) các trạm di động đều dùng chung một băng tần nhưng sử dụng
các mã khác nhau để thâm nhập đến trạm gốc.
GSM sử dụng kết hợp các phương pháp FDMA và TDMA.
Luận văn tốt nghiệp

23

Hình 1.15: Nguyên lý đa thâm nhập
a) Đa thâm nhập phân chia theo tần số (FDMA)
b) Đa thâm nhập phân chia theo thời gian (TDMA)
c) Đa thâm nhập phân chia theo mã (CDMA)
Luận văn tốt nghiệp

24

gian từ 0 – 7 (TS0, TS1, TS7). 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 Hình 1.16: Đa thâm nhập kết hợp FDMA và TDMA

Tần số
(PDMA
200 Khz

Cụm khe thời
gian 15/26 s

Thời
gian

Luận văn tốt nghiệp

25

đònh 3 khe. Lý do trễ để cho phép MS sử dụng cùng một khe thời gian ở cả đường
lên lẫn đường xuống mà không phải thu phát đồng thời. Sự trễ nói trên được mô tả ở
hình 1.18.

Đường xuống KTS
Khung
TDMA
Khung
TDMA
Khung
TDMA
Đường xuống
KTS
Khung
TDMA
Khung
TDMA
Khung
TDMA
Đường lên KTS

Khung
TDMA
Khung
TDMA
Khung
TDMA
Đường lên KTS

Khung

1.5.4. Mật mã hóa
Một trong các ưu điểm lớn của hệ thống truyền dẫn số là dễ dàng bảo vệ tín
hiệu này khỏi sự can thiệp của người thứ ba không được phép bằng cách mật mã hóa
tín hiệu số. Ở GSM phương pháp mật mã hóa không phụ thuộc vào dạng số liệu
được phát, nhưng chỉ áp dụng cho các cụm bình thường.
Mật mã hóa tín hiệu đạt được bằng thao tác hoặc loại trừ (XOR) giữa một
chuỗi ngẫu nhiên với 114 bit của cụm bình thường, nghóa là với tất cả các bit thông
tin trừ các cờ lấy cắp bảng 1.19. Để giải mật mã người ta thực hiện thao tác hoặc
loại trừ (XOR) giữa tín hiệu thu với chuỗi ngẫu nhiên.
Bảng 1.19: Nguyên lý mật mã và giải mã tín hiệu số
Tín hiệu số
Chuỗi mật mã
Tín hiệu đã mã hóa
010010111001 …
001011001110 …
011001110111 …

Chuỗi ngẫu nhiên được tạo ra từ số khung và khóa mật mã K
c
theo thuật
toán A5 (hình 1.20). Khóa K
c
giống nhau giữa thu và phát, số khung thay đổi từ cụm
này đến cụm khác, vậy mỗi cụm của một cuộc thông tin trong một hướng sẽ sử dụng
chuỗi mật mã khác nhau. Thuật toán A5 như nhau cho mạng GSM toàn cầu vì phải
đảm bảo khả năng chuyển mạng MS 22 bit số khung kết hợp với 64 bit K
c
theo thuật
toán A5 để tạo ra chuỗi ngẫu nhiên 144 bit.
Luận văn tốt nghiệp

Các hoạt động khác nhau của MS được ký hiệu ở hình 1.21 như sau:
1. MS thu và đo tín hiệu ở BTS đang phục vụ nó (TS2)
2. MS phát
3. MS đo cường độ tín hiệu ở một trong các ô lân cận
4. MS đọc BSIC trên SCH (TS0) cho một trong số các ô mạnh nhất.

A5
Số
khung

Kc (64
S1
(114
S2
(114
Mật mã

Giải mật
MSA5
Số
khung

Kc (64
S1
(114
S2
(114

thu được khung đúng chứa BSIC chỉ là 10%. Để giải quyết vấn đề này các đa khung
TCH trượt so với các đa khung TCH chứa 26 khung IDLE sẽ trượt lên tất cả các
kênh điều khiển ở TS0 và cuối cùng nó sẽ gặp được SCH.
Hình 1.22 cho thấy quá trình được gọi là đa khung trượt. Hai mũi tên ở sơ đồ
đánh dấu hai trường hợp khung IDLE ở đa khung TCH gặp SCH ở đa khung điều
khiển. Lưu ý rằng ở cuối đa khung điều khiển SCH không xuất hiện 10 khung một
lần vì ở đây mội khung IDLE được đưa vào, vì vậy trong trường hợp xấu nhất việc
xác đònh BSIC rất trễ.
MS phải có khả năng giải quyết mã BSIC cho 6 ô mạnh nhất trong 10 giây
thậm chí trong trường hợp xấu nhất đối với 6 ô lân cận MS vẫn phải mã tất cả 6
BSIC trong 10 giây.
d) Nhảy tần
Khả năng nhảy tần được người khai thác mạng sử dụng hoặc trên toàn bộ
mạng hoặc một phần mạng. Mục đích chính của tính năng này là đảm bảo sự phân
tập ở đường truyền dẫn (đặc biệt tăng hiệu quả của mã hóa kênh và ghép xen đối
với MS chuyển động chậm) và trung bình hóa tỉ số tín hiệu trên nhiễu (C/I) để đảm
bảo tỉ số này lớn hơn mức ngưỡng. Nguyên nhân lý nhảy tần như sau: ở một khe thời
gian trạm di động phát ở một tần số, sau đó nó chuyển sang phát ở một tần số khác ở
một khe thời gian sau… Nhảy tần số xảy ra giữa các khe thời gian vì thế nó có tốc độ
217 lần trong 1 giây. Các tần số phát và thu luôn luôn song công… (cách nhau 45
MHz) nghóa là các đường lên và đường xuống sử dụng cùng một chuỗi dãy tần.
Chuỗi dãy tần trong một ô hoàn toàn trực giao nghóa là không xảy ra va chạm giữa
các thông tin. Các chuỗi này cũng độc lập với các ô đồng kênh (sử dụng cùng tập