5.1.1 u cầu đối với mã hóa thoại GSM
• Độ dư nội tại của thoại phải lọc bỏ. Sau mã hóa chỉ giữ lại tin tức tối thiểu đủ để khơi phục thoại ở máy thu.
• Đảm bảo chất lượng truyền thoại đến Rx.
• Ngừng phát vơ tuyến khi khơng tích cực thoại trong q trình đàm thoại. Đây là chức năng gián đoạn thoại (DTX – Discontinous transmission, đồng thời giảm u cầu về nguồn.
5.1.2 Qúa trình mã hóa thoại
ADC lấy mẫu với chu kỳ và lượng tử hóa đều 13bit/ mẫu. Tốc độ bit tại DAI: 8000mẫu/s × 13bit/mẫu = 104Kbit/s
CODEC sẽ tiến hành mã hóa thoại lại theo kiểu VOCODER để loại bỏ tối đa độ dư thoại. Ngun lý VOCODER là mơ hình phát âm được xác định trước ở cả phía phát và phía thu thoại. Bên thu chỉ cần nhận đủ những đặc trưng của thoại theo yêu cầu là có thể tái tạo lại tín hiệu.
5.1.3 LPC (Linear predictive Coding) – RPE
Là nguyên lý giẩm độ dư thoại dựa vào đặc tính tương quan ngắn 1ms giữ các mẫu. • Mỗi cửa sổ 20ms của thoại (có 160 mẫu) được lưu vào bộ nhớ và phân tích để
Phần 1 - Chương 5: Mã hóa thoại và mã hóa kênh
• 160 mẫu trong một cửa sổ được chia thành 4 nhóm: 40 mẫu cho mỗi nhóm 5ms. Một nhóm lại phân thành 4 chuỗi:
Bằng thuật tốn chọn chuỗi có năng lượng lớn nhất đại diện cho nhóm sẽ giảm đợt đầu độ dư thoại.
5.1.4 Phân tích LTP (Long Term Prediction)
LPT giảm độ dư thoại dựa vào tương quan dài. Bộ nhớ lưu 4 chuỗi đại diện cho 4 nhóm của một cửa sổ. Thuật tốn chọn chuỗi đại diện cho cửa sổ theo nguyên tắc “chuỗi của cửa sổ xét phải gần giống với chuỗi đại diện cho cửa sổ trước”
Dịng bit mang thơng thoại truyền đến máy thu có con trỏ cho biết chuỗi của nhóm nào được chọn và thơng số thay đổi giữ chuỗi cửa sổ nayfvowis chuỗi của cửa sổ trước.
Sau lần giảm độ dư thoại, sẽ được kết quả là 260bit/20ms, tức là 13Kbit/s =1/8 tốc độ thoại ở DAI.
Sauk hi mã hóa thoại, dịng thoại đầu ra của CODEC đã được mã hóa thoại đặc thù cho mơi trường di động. Sau đó, nó sẽ được mã hóa kênh nhằm tạo điều kiện sửa sai lỗi truyền dẫn qua mơi trường vơ tuyến.
5.2. Mã hóa kênh
Mã hóa kênh được sử dụng để phát hiện và hiệu chỉnh lỗi trong luồng bit thu để giảm tỉ số bit lỗi BER. Trong các hệ thống thông tin di động, sử dụng hai dạng mã hóa kênh khác nhau:
• Mã khối tuyến tính (phát hiện lỗi) • Mã xoắn (sửa lỗi)
Trong phần mã hóa thoại, đầu ra của CODEC là dòng số 260bit/20ms. 260 bit này được phân cấp theo tầm quan trọng và được bảo vệ khác nhau để đạt hiệu quả cao nhất.
5.2.1 Mã hóa khối
Mã khối là một chu kì để phát hiện lỗi cho 50 bit cấp Ia. Nếu them vào 3 bit CRC thì có thể phát hiện lỗi để hủy tồn bộ cửa sổ xét và bộ ngoại suy ở máy thu lấp lỗ trống này.
Phần 1 - Chương 5: Mã hóa thoại và mã hóa kênh
5.2.2 Mã vịng xoắn
Mã hóa vịng xoắn cho phép sửa sai lỗi và được áp dụng cho các bit cấp Ia, Ib. Thường dùng mã vòng xoắn với tốc độ r = ½ và độ trễ K = 5.
Ý nghĩa của các thông số:
5 Bit liên tiếp được dùng để tính ra bit dư, mỗi bit tin được kèm một bit dư. Bộ mã hóa vịng xoắn được xóa về trạng thái ban đầu bằng 4 bit 0, vì vậy bit cuối cùng của một cửa sổ sẽ kéo theo 4 bit 0.
Kết quả của việc mã hóa kênh đối với 260 bit của một cửa sổ tín hiệu thoại số đầu ra CODEC là đầu racuar bộ mã hóa kênh có:
Phần 2 - Chương 1: Thiết kế mạng thông tin di động
PHẦN 2: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG GSM TRONG THỰC TẾ BẰNG PHẦN MỀM ATOLL (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Việc thiết kế mạng thông tin di động để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng nhanh của các thuê bao phải đảm bào được các yêu cầu tối ưu nhất về mặt kinh tế và kỹ thuật. Để thực hiện được yêu cầu này đòi hỏi người thiết kế mạng phải có những nghiên cứu về lý thuyết và thực địa và phải xây dựng nên các văn bản thiết kế cụ thể:
Mục đích chung:
Xây dựng, quy hoạch tổng thể mạng điện thoại di động.
Xác định bảng phân chia tần số, tái sử dụng tần số và quy hoạch tần số.
Xác định các vị trí đặt trạm gốc, tính tốn band kính phủ sóng của mỗi cell.
Xác định dung lượng kênh tại mỗi cell và số BTS cần lắp đặt.
Anh hưởng của các loại nhiễu và cách hạn chế nhiễu.
Xác định độ cao anten trạm gốc.
Tính tốn về đường truyền vơ tuyến và biện pháp khắc phục suy hao đường truyền.
Ngoài ra, một vấn đề quan trọng trong việc thiết kế mạng thơng tin di động là cần tính tốn đến dự báo nhu cầu và phát triển mạng. Phải có kế hoạch dự báo nhu cầu để có thể mở rộng dung lượng mạng khi số thuê bao vượt quá mức dự kiến. Đồng thời phải tính đến khả năng khu vực tập trung thuê bao nhất do sự kiện xã hội để đảm bảo xác xuất nghẽn mạch là thấp nhất.
Phần 2 - Chương 2: Giới thiệu về phần mềm ATOLL
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PHẨN MỀM ATOLL
Atoll là môi trường quy hoạch vô tuyến dựa trên các cửa sổ giao diện, dễ dàng sử dụng, hỗ trợ sóng mang vơ tuyến suốt thời gian của mạng từ thiết kế ban đầu đến giai đoạn tối ưu và trong các phần mở rộng khác nhau. Hơn cả một công cụ kỹ thuật, Atoll là một hệ thống thông tin kỹ thuật mở, khả năng mở rộng và linh hoạt nên nó dễ dàng tích hợp vào các hệ thống viễn thông khác, giúp tăng năng suất và giảm thời gian phát triển.
Các chức năng chính của Atoll:
• Đặc tính ứng dụng trong thiết kế: một cơng cự để tính tốn truyền sóng với hiệu suất cao, hỗ trợ đa mạng, phân cấp lưu luowngj, tự động quy hoạch tần số và tối ưu hóa mã. Nó hỗ trợ GSM/TDMA, GPRS, EDGE,Í – 95 CDMA, W-CDMA / UMTS, CDMA 2000. Cho phép kỹ thuật quy hoạch mạng (GSM / UMTS, GSM/GPRS, CDMA/CDMA 2000 … )
• Cấu trúc mở và linh hoạt: Nó hỗ trợ các môi trường đa người dùng thông qua kiến trúc linh hoạt cơ sở dữ liệu có thể chia sẻ, quản lý tồn vẹn của dữ liệu và tích hợp dễ dàng với các hệ thống. cho phép tích hợp các mơ-đun sở hữu độc quyền (AFP mơ hình truyền sóng) thơng qua một tập hợp các giao diện chương trình (API). Nó cũng cho phép tích hợp các macro.
• Tính tốn song song và phân phối: Atoll cho phép phân phối tính tốn giữ các máy trạm và hỗ trợ song song tính tốn trong các máy chủ đa xứ, làm giảm đáng kể thời gian mô phỏng và dự báo, lợi dụng đầy đủ các phần cứng.
• Kỹ thuật GIS – hệ thống thông tin địa lý, Atoll hỗ trợ nhiều định dạng, nhiều độ phân giải và tích hợp với các cơng cụ GIS. Cho phép tải cơ sở dữ liệu phức tạp và hiển thi thông tin địa lý tương tác với nhiều lớp, bao gồm cả nghiên cứu kỹ thuật và dự báo. Bao gồm biên tập theo raster và vector.
Những lợi thế cho các mực đích đó thu được từ ứng dụng này được dựa chủ yếu trên ba khía cạnh:
• Cho phép nhóm cơ sở dữ liệu của địa hình với độ phân giải cao và truy cập để các cấu hình địa hình và dữ liệu sẽ được sử dụng cho các tính tốn truyền sóng. • Có thể sử dụng phương pháp dự báo truyền sóng vơ tuyến chi tiết hơn và bớt
nhiều tính tốn phức tạp phải mất thời gian tính tốn mà khơng thể thực hiện bằng tay.
• Nó cũng cho phép ta có cơ sở dữ liệu hiện có hoặc thiết bị quy hoạch. Giup cho việc so sánh dễ dàng về sự khác nhau của các site, độ cao anten và công suất thiết bị.
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG
Bước 1: Khởi động Atoll và tạo Project
1.1 Tạo Project mới
File → New → From a Document Template (Hoặc dùng Ctrl – N)
1.2 Chọn công nghệ
+ Mô phỏng 2G (GSM): Chọn GSM GPRS EDGE + Mô phỏng 3G (UMTS): Chọn UMTS HSPA (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
2.1 Chọn hệ tọa độ
2.1.1.Chọn Projection: Hệ tọa độ WGS84 và Zone 48
→Với Việt Nam: chọn hệ tọa độ WGS84 và chọn Zone 48
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
- Chọn dòng đầu tiên (WGS 84 Lon/Lat)
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
2.2. Import bản đồ số
Tối thiểu cần import 2 loại bản đồ: bản đồ địa hình (DTM) và bản đồ clutter (Clutter Class)
2.2.1 Import bản đồ địa hình
Trên thanh menu, chọn file → Import, sau đó chỉ đến thưc mục chứa dữ liệu bản đồ số DTM đến heights chọn file Index.txt
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
Sau khi chọn mở file Index.txt sẽ hiện ra cửa số xác nhận kiểu dữ liệu → Chọn
Altitude
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
Ghi chú: Nếu import sai hoặc gặp lỗi bất thường, và bản đồ hiện khơng đúng thì xóa
dữ liệu đã import đi và import lại:
Cách xóa: tab Geo→Digital Terrain Model → xóa lần lượt từng mảnh (dùng phím Del)
2.2.2 Import bản đồ clutter class
Trên thanh menu, chọn file → Import, sau đó chỉ đến thưc mục chứa dữ liệu bản đồ số Clutter chọn Index.txt
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
Sau khi chọn mở file Index.txt sẽ hiện ra cửa số xác nhận kiểu dữ liệu → Chọn
Clutter Classes
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
Ghi chú:
• Giống như với bản đồ DTM, nếu xảy ra lỗi tron q trình import thì phải xóa đi đê import lại.
• Import đúng bản đồ clutter class thì trong mơ hình truyền sóng mới hiện lên các clutter để điều chỉnh hệ số. (Chi tiết trong phần 2.3dưới đây)
2.3 Thiết lập mơ hình truyền sóng
→Tab Parameters→Propagation Model để thiết lập các hệ số của mơ hình truyền sóng.
Duplicate mơ → Standard propagation Model, đổi tên mơ hình vừa tạo ra (Copy ofStandard propagation Model) rồi tiến hành thay đổi các hệ số trên mơ hình mới. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
Các hệ số này được xác định thông qua việc đo kiểm CW và tinh chỉnh mơ hình truyền sóng cho từng vùng địa hình khác nhau.
- Tab General: Tên
- Tab Parameters: chọn các hệ số K
- Tab Clutter: Hệ số suy hao của từng clutter
Dùng các mơ hình mặc định cũng có thể mơ phỏng được vùng phủ, tuy nhiên độ chính xác khơng đảm bảo.
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
Ghi chú: Tab Clutter sẽ liệt kê tất cả các loại clutter được định nghĩa trong bản đồ số, do đó nếu import bản đồ số đúng thì các clutter mới xuất hiện
2.4 Thiết lập dữ liệu mạng thực tế.
2.4.1 Anten
Tạo dữ liệu về các loại anten đang dùng thực tế gồm các tham số (tên, tần số, beamwith, gain, tilt điện, pattern, …)
→ Tab Parameters → Radio Network Equipment → Antennas
Mở các anten mẫu để thay đổi các tham số cho đúng với các loại anten đang dùng trong thực tế. Các tham số cần phải thay đổi bao gồm:
- Tab General: tên anten, gain của anten và tilt điện - Other Properties: beamwidth, tần số
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
Ghi chú:
Nếu khơng có dữ liệu về pattern của anten thì có thể dùng pattern mặc định cũng không gây sai số nhiều.
2.4.2 Data base
Bao gồm các dữ liệu thực tế của mạng lưới như tọa độ, độ cao, azimuth, tilt, ….
2.4.2.1 Site
Chứa các dữ liệu về vị trí (tọa độ trạm) để tạo Data
Dùng MS excel tạo database dạng file CSV với các trường như sau
Ghi chú:
- Tên các trường phải chính xác như trong bảng - Lọc bỏ các trạm Inbuilding và trạm di động (nếu có)
- Import Site data base bằng cách vào tab Network, Double click và Site → bảng danh sách các site → Click Import
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
→ Chọn file Site.CSV vừa tạo ở bước trên
Ghi chú:
-Khơng mở file CSV đó bằng bất cứ phần mềm nào khác khi import),
-Chọn “1st Data Row” là dòng thứ 2 đề phần mền tự nhận các trường đúng thứ tự (tên các trường phải chính xác) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
Ghi chú: Nếu có lỗi, hoặc dữ liệu nhập vào khơng đúng, có thể xóa đi để import lại. Để xóa,
vào bảng danh sách các site chọn tất cả (Ctrl-A) rồi xóa (phím Del)
2.4.2.2 Transmitter
Dữ liệu về độ cao, azimuth, tilt, loại anten, mơ hình truyền sóng … - Dùng MS exceltạo database dạng file CSV với các trường như sau
Ghi chú:
- Tên các trường phải chính xác như trong bảng - Lọc bỏ các cell Inbuilding, và cell di động (nếu có)
Giải thích các trường:
- Site: Mã trạm
- Transmitter: Mã cell
- Antenna: tên anten (tến chính xác theo tên anten đã đặt ở phần anten)
- Height (m): Dộ cao anten so với mặt đất (m)
- Azimuth (°): hướng cell
- Mechanical Downtilt (°): tilt cơ
- Main Propagation Model: Mơ hình truyền sóng (tên chuẩn xác theo tên mơ
hình đã đổi phần mơ hình truyền sóng)
Cell Type: Loại cell (Macro Cell, Micro Cell), với trạm 900 đặt là “Macro Cell 900”
- Frequency Band: Các cell dùng tần 900Mhz đặt là “GSM 900”, các cell
dùng tần
1800Mhz đặt là “GSM 1800”
- Channels: các tần số cell đang được cấu hình (bao gồm cả tần BCCH)
- BCCH: tần BCCH
- BSIC: mã BSIC
→ Sau khi có file CSV tiến hành import dữ liệu transmitter: tab Network →Transmitter
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
Bước 3: Chạy mơ phỏng vùng phủ
→Network→Prediction(Right click)→New… Có một số bài mô phỏng vùng phủ cơ bản như sau:
• Coverage by transmitter: Tính tốn vùng phủ của từng trạm
• Coverage by signal level: Tính tốn mức tín hiệu lớn nhất tại các vị trí • Overlapping zones: Vùng chồng lấn của các cell (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.1 Coverage by signal level:
Network→Prediction(Right click)→New…→Coverage by signal level
Cửa sổ để thiết lập các thuộc tính
3.1.1 Tab General:
Name: Tên của bài mơ phỏng (có thể thay đổi để dễ quản lý)
Resolution: độ phân giải (thường chọn theo bản đồ số hiện có, ví dụ bản đồ số Viet
nam và Viettel đang có là loại có độ phân giải 20m), chọn độ phân giải càng nhỏ vùng phủ vẽ ra càng chi tiết, tuy nhiên máy chạy càng lâu và tốn tài nguyên máy yếu không nên chọn độ phân giải quá nhỏ
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL
3.1.2 Tab Conditions:
Các thông số để mặc định
3.1.3 Tab Display:
Thiết lập các màu theo mức tín hiệu để dễ quan sát và đánh giá Thiết lập dải màu tự động bằng cách: → Action→ Shading
Phần 2 - Chương 3: Mô phỏng hệ thống gsm trong thực tế bằng phần mềm ATOLL