c) Đo
Trong quâ trình của một cuộc gọi trạm di động liín tục bâo câo cường độ tín hiệu của câc BTS lđn cận cho hệ thống. Đo cường độ tín hiệu của câc BTS lđn cận được trạm di động thực hiện khi nó không bận lăm câc công việc khâc, nghĩa lă trong khoảng thời gian giữa phât vă thu ở khe thời gian dănh cho nó (hình 1.21). Cường độ tín hiệu của BTS phục vụ trạm di động được đo khi thu ở khe thời gian dănh cho MS. MS được thông bâo phải đo câc sóng mang BCCH năo qua thông tin hệ thống SACCH. Để đảm bảo đo đúng BTS cần thiết, MS phải xâc định được nhận dạng của BTS năy. Nhận dạng của BTS được cho bởi giâ trị BSIC được phât trín SCH ở TSO/ Co. Vì thế trong thời gian khung rỗi ở đa khung cho TCH (26 khung TDMA). MS phải kiểm tra BSIC của câc trạm BTS lđn cận. MS chỉ đo cường độ tín hiệu tương ứng với 6 BSIC của câc BTS lđn cận.
Câc hoạt động khâc nhau của MS được ký hiệu ở hình 1.21 như sau: 1. MS thu vă đo tín hiệu ở BTS đang phục vụ nó (TS2)
2. MS phât
3. MS đo cường độ tín hiệu ở một trong câc ô lđn cận
4. MS đọc BSIC trín SCH (TS0) cho một trong số câc ô mạnh nhất.
A5Số Số khung Kc (64 S1 (114 (114 S2 Mật mê Giải mật MS A5 Số khung Kc (64 S1 (114 (114 S2 Giải mật Mật mê BTS
Nếu MS không đồng bộ với ô mă nó muốn nhận dạng. Thì nó không tìm được TS0 mang BCCH. Vì thế nó phải đo ở khoảng thời gian ít nhất lă 8 khe thời gian để đảm bảo xâc định chắc chắn TS0 mang BCCH.
* Câc đa khung trượt
Hình 1.22 : Câc đa khung trượt
MS chỉ đọc TS0 chưa đủ, nó phải tìm được SCH ở khe năy. Ta nhớ lại rằng đa khung chứa SCH được tổ chức sao cho cứ 10 khung thì có 1 SCH, vì vậy xâc suất MS
51 khung = 235,4 msBCCH +CCCH BCCH +CCCH
thu được khung đúng chứa BSIC chỉ lă 10%. Để giải quyết vấn đề năy câc đa khung TCH trượt so với câc đa khung TCH chứa 26 khung IDLE sẽ trượt lín tất cả câc kính điều khiển ở TS0 vă cuối cùng nó sẽ gặp được SCH.
Hình 1.22 cho thấy quâ trình được gọi lă đa khung trượt. Hai mũi tín ở sơ đồ đânh 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 đđy mội khung IDLE được đưa văo, vì vậy trong trường hợp xấu nhất việc xâc định BSIC rất trễ.
MS phải có khả năng giải quyết mê BSIC cho 6 ô mạnh nhất trong 10 giđy thậm chí trong trường hợp xấu nhất đối với 6 ô lđn cận MS vẫn phải mê tất cả 6 BSIC trong 10 giđy.
d) Nhảy tần
Khả năng nhảy tần được người khai thâc mạng sử dụng hoặc trín toăn bộ mạng hoặc một phần mạng. Mục đích chính của tính năng năy lă đảm bảo sự phđn tập ở đường truyền dẫn (đặc biệt tăng hiệu quả của mê hóa kính vă ghĩp xen đối với MS chuyển động chậm) vă trung bình hóa tỉ số tín hiệu trín nhiễu (C/I) để đảm bảo tỉ số năy lớn hơn mức ngưỡng. Nguyín nhđn lý nhảy tần như sau: ở một khe thời gian trạm di động phât ở một tần số, sau đó nó chuyển sang phât ở một tần số khâc ở một khe thời gian sau… Nhảy tần số xảy ra giữa câc khe thời gian vì thế nó có tốc độ 217 lần trong 1 giđy. Câc tần số phât vă thu luôn luôn song công… (câch nhau 45 MHz) nghĩa lă câc đường lín vă đường xuống sử dụng cùng một chuỗi dêy tần. Chuỗi dêy tần trong một ô hoăn toăn trực giao nghĩa lă không xảy ra va chạm giữa câc thông tin. Câc chuỗi năy cũng độc lập với câc ô đồng kính (sử dụng cùng tập tần số). Chuỗi nhảy tần được MS tính toân trín câc thông số nhận được từ BTS mỗi khi thay đổi kính (ấn định ban đầu vă handover) như sau:
- Ấn định ô (CA: Cell Allocation): danh sâch câc kính vô tuyến rỗi trong ô. - Ấn định di động (MA: Mobile Allocation): danh sâch câc kính dănh cho MS
để nhảy tần, đđy lă một tập con của CA (cực đại 64), trường hợp không nhảy tần danh sâch chỉ có một tần số.
- Dịch chỉ số ấn định di động (MAIO: Mobile Allocation Index Offset): 6 bit số liệu đặc trưng cho nhảy tần đối với MS.
- Số chuỗi nhảy tần (HSN: Hopping Sequence Number): chuẩn của lần nhảy tần trong ô.
Để tính chuỗi nhảy tần MS phải tính chỉ số ấn định di động MAI (Mobile Allocation Index): đặc tính cho một tần số ở một khung cho trước.
MS tính MAI như sau:
• Nhảy tần tuần hoăn: HSN = 0
MAI = (FN + MAIO) mod N
Trong đó FN số khung (Frame Number)
• Nhảy tần ngẫu nhiín:
M = T2 +RNTABLE (HSN XOR T1R + T3)M'=M mod (2^ NBIN) M'=M mod (2^ NBIN) T'=T3 mod (2^ NBIN) S= M' nếu M'<N S=(M'+T') nếu M' ≥ N Trong đó : N : số câc tần số ở MA NBIN : số câc bít biểu thị N T1R=T1mod 64
T1,T2,T3 : số khung rút gọn RFN (Reduce Frame Number)
Thường thì câc kính của cùng một ô cùng HSN nhưng MAIO khâc nhau.
Lưu ý rằng kính vật lý chứa BCCH không nhảy vă câc khe khâc nhau nhảy khâc nhau. Quâ trình nhảy tần minh họa hình 1.23.
Hình 1.23. Nhảy tần (nhìn từ MS).
1.5.7. Điều chế
GSM sử dụng phương phâp điều chế khóa chuyển pha cực tiểu Gauss GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying). Đđy lă phương phâp điều chế băng hẹp dựa trín kỹ thuật điều chế dịch pha. Để giải thích GMSK trước hết ta xĩt MSK bằng câch so sânh nó với PSK. Ta có thể trình băy sóng mang đê được điều chế đối với PSK vă MSK như sau:
S (t) = A cos (ω0t + Ψt + ϕ0) A: biín độ không thay đổi
ω0 = 2πf (rad/s) lă tần số góc của sóng mang
Ψt lă góc pha phụ thuộcvăo luồng số đưa lín điều chế
ϕ0 lă góc pha ban đầu
Đối với điều chế pha bốn trạng thâi ta được góc pha Ψt như sau :
Ψt =n. π/2 với n = 0,1,2,3 tương ứng với cặp bit được lín điều chế lă {00,01,11,10}
Đối với điều chế MSK ta được góc fa như sau Ψt như sau:
Trong đó : chuỗi bit đưa lín điều chế lă (....di-1, di , di+1) ki =1 nếu di=di-1
ki=-1 nếu di≠ di-1
Þi(t) =π/2T.t, T lă khoảng thời gian của bit
Ta thấy ở MSK nếu bit điều chế ở thời điểm xĩt giống như bit ở thời điểm trước đó Ψt sẽ thay đổi tuyến tính từ 0 ÷π/2, ngượi lại nếu bit điều chế ở thời điểm xĩt khâc bit trước đó thì Ψt sẽ thay đổi tuyến tính từ 0 ÷ -π/2.
Thay đổi của Ψt phụ thuộc văo cặp bit đưa lín điều chế đối với 4PSK vă MSK được cho ở hình 1.24.
Sự thay đổi góc pha ở điều chế MSK cũng dẫn đến thay đổi tần số theo quan hệ sau:
ω = dϕ(t)/dt
Trong đó : ϕ(t) = ω0t + Ψt + ϕ0
Nếu chuỗi bit đưa lín điều chế không đổi (toăn số 1 hoặc toăn số 0) ta có tần số như sau:
ω1 = 2πf1= ω0+πT/2
Nếu chuỗi bit đưa lín điều chế thay đổi luđn phiín (1,0,1,0...) thì ta có:
ω2 = 2πf2= ω0 - πT/2
Để thu hẹp phổ tần của tín hiệu điều chế luồng bit đưa lín điều chế được đưa qua bộ lọc Gaussơ. Ở GSM bộ lọc Gaussơ được sử dụng BT =0,3, trong đó B lă độ rộng băng tần. Vậy độ rộng băng tần ở 3dB có thể tính như sau:
B.T = 0,3 hay B=0,3/T = 0,3/ (1/271 x103) =81 Khz
Hình 1.25 cho thấy phổ của tín hiệu GMSK đối với câc bộ lọc khâc nhau. Từ hình 1.24 ta thấy rằng ở tần số 200 Khz so với tần số danh định mức công suất phổ văo khoảng –32dBm đối với GMSK có bộ lọc BT=0,3. Tần số chuẩn lă 200/271=0,75. Để giảm nhiễu câc kính lđn cận cần lưu ý khi qui hoạch tần số.
Vì giải điều chế pha liín quan đến khôi phục sóng mang nín để tạo điều kiện thuận lợi khi giải điều chế pha luồng số điều chế được mê hoâ vi sai trước khi đưa lín điều chế.
Hình 1.24. Phụ thuộc Ψt văo cặp bit ở PSK vă MSK
Hình 1.25. Phổ của GMSK