Phần I: Thông tin di động gsm
6.4 Mã hoá lai ghép
Có thể mô tả mã hoá lai ghép nh là sự kết hợp giữă vocoder và mã hoá dạng sóng. Mô hình bộ lọc ở vocoder vẫn giữ nguyên nhng thông tin liên quan đến các thông số kích thích đợc hoàn thiện tốt hơn. Nghĩa là phần chủ yếu của các thông số đ ợc phát đi có liên quan đến chuỗi kích thích . Mã hoá lai ghép khắc phục đ - ợc nhợc điểm của mã hoá vocoder và mã hoá dạng sóng có tốc độ bit thấp là 5 Kbit/s và chất lợng tăng theo tốc đọ bit.
Bộ mã hoá tiếng nói sử dụng trong GSM là bộ mã hoá lai ghép. Bộ mã hoá này đợc gọi là mã hoá tiền định tuyến tính – tiền định thời gian dài- kích thích xung đều:Bộ mã hoá LPC- LTP-RPE.
Tiếng nói đã số hoá đợc cắt ra thành những đoạn 20 ms và mỗi đoạn đợc mã hoá riêng.
LPC: Tín hiệu đợc đa qua một bộ lọc đảo đến bộ lọc mô phỏng cơ quan phát âm. Lý tởng thì đầu ra phải là một chuỗi kích thÝch
Thông tin di động GSM 24
tuy nhiên quá trình LPC không lý tởng.
20 ms tiếng chuỗi kích thích
Các thông số LPC
6.4.1 Lọc LPC
LTP: Các đoạn liên tiếp của tiếng nói khá giống nhau. Sự giống nhau này đợc sử dụng ở bộ lọc, về mặt nguyên lý bộ lọc này thực hiện từ đoạn hiện thời với đoạn tr ớc. Phần d (hiệu) là phần giống chuỗi kích thích nhất.
Tõ LPC + PhÇn d
Các thông số LPT Hình 6.4.2 Lọc LPT
Đẻ lây ra chuỗi kích thích phần d đợc lọc tần thấp và sau đó
đợc lấy mẫu cứ ba mẫu chọn lấy một và mã hoá ở đây là một dạng của mã hoá dạng sóng.
phần d các thông số kích thích
Hình 6.4.3 Mã hoá RPE
Sơ đồ của bộ mã hoá đợc thực hiện nh hình vẽ dới đây, tốc
độ bít đầu ra là 13 Kbit /s
- LPC + các thông số LTP :3,6 kbit/
s
Các thông số RPE : 9,4 Kbit/s - Tại 13 Kbit/s thì 20 ms là 260 bit
Bộ lọc LPC Ph©n tÝch LPC
Ph©n tÝch LPT
Bộ lọc
tần thấp Chọn mẫu thứ
3 và mã hoá
Hình 6.4.4 Sơ đồ khối mã hoá tiếng GSM Thí dụ về mã hoá tiếng trong hệ thống điện thoại di động
Các hình khối dới đây cho ta thấy phần cứng khác nhau tham gia vào truyền dẫn tiếng. Tiếng nói đã số hoá đ ợc cắt thành những đoạn 20 ms, sau đó đợc mã hoá để giảm tốc độ và đợc mã
hoá tiếp để kiểm tra lỗi việc ghép xen gây ra một độ trễ nhỏ, mật mã hoá đợc thực hiện với quan hệ 1:1 (vào ra) và sau đó các bit
đợc lập khuôn thành tám nửa cụm (cho từng 20 ms tiếng). Các bán cụm này đợc phát đi trong khe thời gian thích hợp ở tốc độ vào khoảng 13 Kbit/s.
Máy thu làm việc nh sau: Các cụm đợc thu và một mô hình
đợc tạo lập ở bộ cân bằng, ở đây một chuỗi bit sau khi đánh giá
đợc tính toán. Sau khi thu đợc tất cả các 8 bán cụm, các bán cụm này đợc kết hợp lại thành bản tin 456 bit, chuỗi đợc giải mã để phát hiện và sửa lỗi khi truyền dẫn. Bộ giải mã dùng thông tin mềm (xác suất bằng một bit đúng) từ bộ cân bằng để cải thiện sự sửa lỗi. Cuối cùng luồng bit là tiếng nói đã đ ợc giải mã và chuyển đổi thành tiếng nói tín hiệu tơng tự.
Thông tin di động GSM 26 Ph©n
đoạn
Bộ lọc tÝch ph©n
Bộ lọc thông thÊp
Chọn mÉu thứ 3
G h Ð P
K ê n h Bộ lọc
tÝch ph©n
LTP ph©n tÝch
A / D
Ph©n
đoạn Mã
hoá
TiÕng
Hoá Mã
kênh
GhÐp xen
Mật mã
hoá
khuôn Lập côm
§iÒu chÕ
A / D
Giải mã
tiÕng
Giải mã
Viterbi Giải
mËt mã
Giiaỉ ghÐp xÐn
Cân bằng Viterbi
Máy thu giải thể
®iÒu chÕ
CÊu tróc celluler
Hệ thống vô tuyến trong GSM làm việc trong một băng tần hẹp, dải tần GSM cơ bản từ 890 – 960. Băng tần này đ ợc chia làm hai phần:
Băng tần lên (uplink Band) : với dải tần từ 890 –915 Mhz cho các kênh vô tuyến từ trạm di động tới hệ thống trạm gốc.
Băng tần xuống (Downlink Band) với dải tần từ 935 – 960 Mhz cho các kênh vô tuyến của GSM cơ bản đợc chia thành hai băng sóng, mỗi băng có độ rộng 25 Mhz bao gồm 124 sóng mang. Do vậy khoảng cách giữa các kênh (khoảng cách giữa hai tần số sóng mang của hai kênh liền nhau) là 200 Khz. Mỗi kênh sử dụng hai tần số riêng biệt: một dùng cho truyền từ trạm di
động và một cho truyền từ MS. Các kênh này đ ợc là kênh công, khoảng cách giữa hai tần số nói trên đợc gọi là cự ly song công (Duplex distance) cự ly này không đổi và bằng 45 Mhz. Kênh vô
tuyến này mang 8 khe thời gian TDMA và mỗi khe thời gian là một kênh vật lý trao đổi thông tin giữa mạng và trạm động MS.
Vùng mạng PLMN đợc chia thành nhièu ô vô tuyến nhỏ có bán kính từ 350 m đến 35 Km. Kích thớc thực tế của các ô phụ thuộc vào địa hình và lu lợng thông tin.
Mỗi ô vô tuyến tơng ứng với một trạm thu phát gốc BTS. Tuỳ theo cấu tạo của anten mà ta phân loại BTS nh sau:
BTS omnidirectional: với anten vô hớng nó bức xạ ra toàn không gian 360 độ.
BTS sector: với hai hay ba anten định hớng 180 độ hay 120
độ.
Hình 6.4.5 : Khối điện thoại di động GSM
Để thực hiện triệt để băng tần trong GSM cần phải sử dụng lại tần số: băng tần sẵn có đợc chia thành 124 tần số song công, các tần số này đợc chia thành các nhóm tần số, nhóm tần số này
đợc ấn định cho một vùng nào đó bao gồm nhiều trạm BTS. Cùng mẫu tần số này có thể đem áp dụng cho vùng bên cạnh mà không gây ra hiện tợng nhiễu giao thoa dòng kênh khi đạt đợc khoảng cách đủ lớn giữa hai trạm BTS sử dụng chung một tần số. Do vậy tuỳ vào anten là vô hớng hay định hớng mà ta có mẫu sử dụng lại tần số khác nhau. Nhờ việc sử dụng lại tần số ta có thể tăng dung lợng cho toàn mạng.
Sự di chuyển của một MS từ một vùng MSC/VLR này sang MSC/VLR kác gọi là chuyển vùng (Roaming).
Sự di chuyển của MS từ ô vô tuyến này sang ô vô tuyến khác gọi là sự chuyển giao (Handover) .
Tốc độ di chuyển lớn nhất cho phép MS là khoảng 300 Km/h vì với vận tốc lớn hơn chất lợng kênh vô tuyến sẽ bị ảnh hởng nghiêm trọng do ảnh hởng của hiện tợng Doppler là hiện tợng gây ra hiện tợng thay đổi tần số do chuyển động mà ra, quá trình handover cũng có thể xuất hiên ngay trong cùng một ôkhi kênh vô tuyến đang liên lạc giảm chất lợng đẻ chuyển sang một kênh vô tuyến có chất lợng cao hơn.