Tìm hiểu kỹ thuật nhảy tần trong GSM

Trường Đại Học Khoa Học Nhiên KHoa Điện Tử Viễn Thông --------------------- Môn: Thông tin di động Bài báo cáo: Tìm hiểu kỹ thuật nhảy tần trong GSM GVHD : Thầy Trương Tấn Quang SV thực hiện : Lê Hòa. Mssv : 0620130. Khái niệm Trong BTS sẽ được cấu hình sử dụng một tập tần số. Các MS sẽ thay đổi các tần số trong tập tần số này trong khung TDMA, gọi là kỹ thuật nhảy tần. Tốc độ nhảy tần trong hệ thống GSM là 217 lần/ s. Kỹ thuật nhảy tầng giúp cho chất lượng cuộc gọi tăng lên, giảm fading đa đường và nhiễu đồng kênh. Phân loại: Có hai loại kỹ thuật nhảy tần: baseband hopping và synthesizer hopping. Đặc điểm chung của hai loại nhảy tần này là chỉ có các kênh SDCCH và TCH là được phép nhảy tần. Riêng kênh BCCH ở timeslot thứ 0 của tần số BCCH là không được phép nhảy tầng. Lý do time slot 0 của tần số BCCH không được truyền: vì để cho phép các thuê bao ở các tế bào lân cận thực hiện đo lường trong chế độ rỗi MS trong quá trình liên lạc còn phải liên tục đo giám sát cường độ trường của các cells neighbour để phục vụ cho quá trình chuyển giao, nên nếu tất cả các tần số đều dùng nhảy tần không thể đo được. Các điểm khác nhau sẽ được trình bày ở các phần sau. Baseband hopping Kỹ thuật này xuất hiện trước kỹ thuật Synthesizer. Trong baseband hopping, các kênh SDCCH và TCH nằm trong nhóm kênh được phép nhảy tần. Kênh BCCH nằm ở time slot thứ 0 của tần số BCCH không được phép nhảy tần, còn các kênh trên các time slot còn lại thì được phép. Cấu trúc phần cứng được thiết lập cho Baseband hopping như sau: + Hệ thống bao gồm các bộ thu phát. + Các transmitter, mỗi transmitter được ấn định một tần số cố định. Do đó, số tần số dùng để nhảy tần sẽ bằng với số transmitter. + Việc định tuyến các burst đến các tần số thích hợp sẽ được thực bởi một switch( trong hình là Bus for routing of bursts) Về nguyên lý nhảy tầng như sau: Giả sử ta sử dụng bốn bộ thu phát, ứng với bốn tần số trong tập tần số nhảy tần. Ở time slot đầu tiên, TS0, kênh BCCH không dược phép nhảy tần. Ba kênh còn lại ở time slot 0 đều là kênh TCH, sẽ nhảy tần trên ba tần số f1, f2 và f3. Tất cả các kênh ở TS1, bao gồm một kênh SDCCH/8 và ba kênh TCH sẽ nhảy tầng trên cả bốn tần số. Các time slot còn lại sẽ là kênh TCH và nhảy tần trên cả bốn tần số. C0 filling: BCCH là tín hiệu broadcast, do đó tần số BCCH luôn được phát đi. Trong trường hợp không có các kênh lưu lượng, các TS của các tần số khác sẽ được bỏ trống. Riêng tần số BCCH, khi không có tín hiệu điều khiển nhảy tần của Bus routing báo các kênh TCH nhảy tần vào, thì các transmitter sẽ phát đi dummy burst ở các TS còn lại của tần số BCCH. Quá trình này gọi là carrier-zero filling. Như vậy, trong các nhóm kênh nhảy tần có sử dụng tần số BCCH thì sẽ có carrier-zero filling. Quá trình này đảm bảo thông tin broadcast của cell vẫn được broadcast đều đặn. Các transmitter được cấu hình để làm việc này. Nhận xét Ưu điểm: phương pháp này chúng ta có thể sử dụng bộ filter combiner. Bộ này hỗ trợ 16 ngõ vào và có độ suy hao là 4db. Do vậy, chúng ta có thể dung nhiều bộ thu phát hơn mà ko cần phải tăng số combiner. Bất lợi là chúng ta ko dc dung nhiều tần số hơn số bộ thu phát-à số tần số nhảy tầng bị giới hạn-à độ lợi nhảy tần thấp. Do đó, baseband hopping thường được sử dụng ở những vùng có ít thuê bao. Synthesizer Hopping Trong synthesizer hopping, số tần số nhảy tần không phụ thuộc vào số transmitter. Tần số BCCH không được phép nhảy tần kể cả các TS1 đến TS7. Cấu trúc phần cứng: Như ta đã biết, trong kỹ thuật nhảy tần, việc thiết lập carier-zero là quan trọng trong việc broadcast thông tin. Trong baseband hopping, việc thiết lập carier-zero C0 rất đơn giản. Nhưng đối với synthersizer hopping thì việc này rất phức tạp. Do đó sẽ có những cấu trúc phần cứng khác nhau ứng với những phương pháp khác nhau trong việc thiết lập C0 Một điểm khác biệt nữa là các transmitter sẽ tự điều khiển các burst đến các tần số tương ứng chứ không cần thông qua bus định tuyến như trong baseband hopping. Phương pháp 1: Phương pháp này kết hợp giữa baseband va synthesizer hopping. Sẽ có một transmitter được cố định tần số song mang f0 của BCCH. Tất cả các burst được truyền trên f0 đề được truyền đến transmitter dành riêng cho f0 thay vì được gửi đến transmitter trực tiếp của nó. Quá trình gửi này được thực hiện bởi bus định tuyến. Ở TS0, chỉ có các tần số f1 đến fn được sử dụng trong tập nhảy tần. Còn từ TS1 đến TS7, các f0 đến fn sẽ được sử dụng. Số lượng kênh lưu lượng theo trong hình là 22, ít hơn ở baseband hopping. Phương pháp 2: Ở phương pháp này, một bộ thu phát được gắn thêm vào và được dành riêng cho tần số BCCH. Đóng vai tròn là bộ điều khiển kênh BCCH và không mang kênh lưu lượng. Khi đó Tập tần số nhảy tần tương tự như phương pháp 1, riêng ở TS0 sẽ có thêm một kênh lưu lượng. Cách 3: chia nhóm kênh nhảy tần. Trong hai phương pháp trên đều sử dụng phần cứng, với tần số f0 được sử dụng trong tập tần số nhảy tần. Ở phương pháp này, Các nhóm kênh sử dụng tần số f0 sẽ không được định nghĩa trong nhóm kênh nhảy tần- thông số HOP= off. Do đó tất cả TS trong f0 sẽ không được phép nhảy tầng. Còn các nhóm kênh sử dụng các tần số còn lại sẽ được định nghĩa trong nhóm kênh nhảy tần với thông số HOP=on. Trong hình, nhóm kênh sử dụng f0 đã được thiết lập HOP=off, do đó bị cấm nhay tần. Các kênh còn lại được phép nhảy tần. Nhưng theo trong hình thì có tới 30 kênh lưu lượng. Vần đề đó không sao vì có 7 kênh lưu lượng không được phép nhảy tần, không ảnh hưởng đến các kênh nhảy tần khác. Kết luận Nhảy tần là một kỹ thuật khó về lý thuyết lẫn triển khai thực tế. Nhưng nhờ kỹ thuật này mà các ảnh hưởng của fading và nhiễu đã giảm đáng kể, chất lượng thoại tốt hơn và việc sử dụng lại tầng số tốt hơn. Hiện nay thì baseband hopping thường ít được sử dụng. Kỹ thuật này được sử dụng cho những vùng ít thuê bao. Còn synthesizer được sử dụng cho những vùng đông dân cư( nhiều thuê bao, nhiễu và fading). Mục luc: Khái niệm Phân loại Nhảy tần Banseband Khái niệm Cấu trúc đấu nối bộ thu phát Nguyên lý nhảy tần của baseband. Nhảy tầng synthesizer Khái niệm Nguyên lý làm việc Các loại cấu hình của synthesizer hopping Kết luận. Tham khảo: Ericsson, user description, frequency hopping. Base station for a frequency hopping TDMA radio communication system- Lars U.Borg Vntelecom.org