Cấu trỳc cơ bản của một mỏy điện thoại di động GSM bao gồm cỏc phần tử cơ bản như sau (xem hỡnh 2.12):
• Bộ kết hợp anten, kết hợp cả phần thu và phần phỏt trong một anten • Bộ thu chứa cỏc phần tử xử lý tớn hiệu, kết hợp giữa bộ lọc và bộ trộn
để biến đổi hạ tần về IF. Biờn độ của tớn hiệu cũng được đo và được hiển thị tới người dựng
• Bộ cõn bằng mộo do fading đa đường
• Bộ giải điều chế tạo chuỗi bit tớn hiệu từ trung tần IF
• Bộ giải ghộp kờnh sử dụng cỏc khung đỏnh số để sắp xếp cỏc thụng tin nhận đượctừ cỏc khe thờigian vào cỏc kờnh logic tương ứng
• Bộ giải mó kờnh, mó hoỏ và giải mó chuỗi bit từ/tới bộ ghộp kờnh, nú xử lý cỏc khe thời gian chứa dữ liệu thoại và cũng điều khiển kờnh và tiờu đề khung. Nú truyền cỏc khung tớn hiệu tới khối xử lý bỏo hiệu và giải mó tiếng.
• Bộ giải mó tiếng, để tỏi tạo lại õm thanh người núi từ cỏc khối thoại 260 bit, truyền thụng tin thoạ dạng số này tới bộ biến đổi số - tương tự (DAC). Ngược lại, trong chế độ truyền đi, nú nộn thụng tớn hiệu thoại do ADC số hoỏ thành cỏc khối 260 bit trước khi mó hoỏ.
• Khối điều khiển và bỏo hiệu thực hiện tất cả cỏc chức năng điều khiển và bỏo hiệu như điều khiển cụng suất, chọn kờnh và cỏc chức năng khỏc. • Khối tạo bú, tạo cấu trỳc bú kờnh và ghộp cỏc kờnh này thành cấu trỳc
khung. Tớn hiệu số sau đú được biến đổi thành tớn hiệu tương tự rồi đưa tới khối phỏt vụ tuyến.
• Mỏy phỏt bao gồm tầng IF và RF, chứa cỏc bộ lọc và bộ khuếch đại để điều khiển cụng suất đầu ra tuỳ theo yờu cầu của BTS.
• Bộ tổng hợp tần số và VCO cung cấp tất cả cỏc loại tần số và đồng hồ chớnh xỏc cho cả mỏy thu và mỏy phỏt.
Bộ thu Bộ phát Bộ tổng hợp VCO Bộ điều khiển Cân bằng Giải điều chế Giải ghép kênh Tạo khung ghép kênh điều chế Mã hoá
kênh D/A A/D
Mã hoá tiếng A D A D Rx Tx Bộ kết hợp
Hỡnh 2.12: Sơ đồ khối cơ bản của mỏy di động GSM
Sự khỏc nhau cơ bản giữa mỏy di động GSM thụng thường với phiờn bản loại mỏy tuỳ chọn là tiờu chuẩn mó hoỏ thoại, mỏy di động bỡnh thường sử dụng bộ mó hoỏ kớch thớch xung - dự đoỏn tuyến tớnh (RPE-LPC), và được truyền tới đớch, bỏ qua quỏ trỡnh hiệu chỉnh lỗi thường cú trong GSM chuẩn, vỡ thế nờn cũn gọi là truyền “trong suốt”. Bộ mó hoỏ ban đầu được thay thế bằng bộ mật mó hoỏ kết hợp với khối mó hoỏ thoại khỏc như AMBE. Đú là bộ mó hoỏ chịu trỏch nhiệm chớnh để mó hoỏ thoại chất lượng cao trong mỏy di động GSM. Chip mó hoỏ AMBE dựa trờn cơ sở một bộ xử lý tớn hiệu số (DSP), giải phỏp mó hoỏ thoại song cụng cho cỏc ứng dụng nộn tớn hiệu thoại với nhiều chức năng tiờn tiến hơn cỏc bộ mó hoỏ dự đoỏn tuyến tớnh. Tớn hiệu thoại đó số hoỏ từ khối ADC được bộ mó hoỏ biến đổi thành lường dữ liệu nộn ở đầu ra. Đồng thời bộ mó hoỏ cũng nhận tớn hiệu nộn ở bộ thu và tỏi taọ lại luồng luồng tớn hiệu số ban đầu trước khi đưa tới khối biến đổi DAC. Bộ mó hoỏ cũng bao gồm cả chứa năng sửa lỗi trước (FEC), do đú nhận được õm thanh chất lượng cao với tỷ lệ lỗi bit (BER) lớn tới 5%, rất phự hợp với cỏc thiết bị viễn thụng di động.
Quỏ trỡnh mó hoỏ thoại được trỡnh bày chi tiết hơn trong hỡnh 2.13. Trong chế độ truyền, đầu ra của giao diện õm thanh số cú dạng 64 kbps được truyền tới khối mó hú thoai hay cũn gọi là DSP, vớ dụ bộ mó hoỏ AMBE để nộn tớn hiệu này xuống cũn 5,6 kbps, rồi trộn với chuỗi khoỏ mó theo phộp cộng modulo 2 bằng cỏc cổng XOR. Tớn hiệu mật mó này được đúng gúi một lần nữa để chứa cỏc thụng tin đồng bộ trước khi tryền tới khối phỏt GSM bỡnh thường, thụng qua giao diện chuẩn như RS-232. Tại phớa tu, cỏc quỏ trỡnh xử lý diễn ra tương tự, ngược với phớa phỏt.
Bộ thu
Bộ phát Bộ tổng hợp
VCO Bộ điềukhiển
Cân bằng Giải điều chế Giải ghép kênh Tạo khung ghép kênh điều chế Mã hoá
kênh D/A A/D
Mật mã hoá / giải mật mã A D A D Rx Tx Bộ kết hợp Mã hoá tiếng Hoạt động không mã
hoá thông thường
Hỡnh 2.13: Sơ đồ khối của mỏy di động bảo mật theo yờu cầu
Thủ tục thiết lập một cuộc gọi bảo mật giữa hai khối bảo mật tựy chọn (điện thoại di động hay điện thoại bàn tương thớch) gồm một chuỗi cỏc sự kiện sau:
• Trước hết, phải thiết lập một cuộc gọi thụng thường bằng cỏch quay số và thực hiện trờn cỏc kờnh trong suốt tới phớa nhận.
• Khi kết nối truyền thụng đó được thiết lập, cả hai bờn cựng chuyển từ chế độ bỡnh thường sang chế độ mật mó hoỏ
Trong lệnh khởi tạo quỏ trỡnh chuyển đổi chế độ trờn, hai mỏy phải thực hiện thoả thuận với nhau về khoỏ cho kết nối. Cỏc khối tham gia phải tỡm kiếm trong bộ nhớ khoỏ để lấy ra một khoỏ giống nhau và cỏc thma số phự hợp khỏc. Phương thức để quyết định một khoỏ kờnh thớch hợp tuỳ theo phương thức mó hoỏ sử dụng, nhưng thường là chữ ký điện tử, nhón khoỏ hay ID và cỏc loại khoỏ hợp lệ khỏc. Khoỏ hợp lệ cú thể bao gồm chu kỳ để quyết định khoỏ nào tớch cực và quỏ trỡnh lựa chọn khoỏ bớ mật.
Tuỳ theo phương phỏp quản lý khoỏ đang dựng, cấu trỳc của khoỏ cú thể phõn cấp trờn cơ sở ưu tiờn cho cấu hỡnh mạng, hoặc cú thể phụ thuộc kết nối.
Bởi vỡ cài đặt cỏc thuật toỏn bất đối xứng gặp nhiều hạn chế khỏc nhau nờn hầu hết cỏc thuật toỏn mó hoỏ đang sử dụng đều là cỏc thuật toỏn đối xứng, sử dụng cựng một khoỏ ở cả hai phớa. Thời gian để chuyển từ chế độ thụng thường sang chế độ mật mó hoỏ phụ thuộc vào thời gian hoàn thành quỏ trỡnh thoả thuận khoỏ và đồng bộ hoỏ hai mỏy, sau đú đốn LED hoặc một tin chỉ thị của hệ thống sẽ bỏo cho người dựng biết để tiếp tục cuộc đàm thoại ở chế độ mật mó hoỏ.