Giáo trình Hệ thống thông tin di động W-CDMA (Phần 2)

 121
Ch−ơng 4 
 Các kỹ thuật xử lý đa ph−ơng tiện 
4.1 Tổng quan 
Phần này trình bày 3 vấn đề chính: 
1. Xử lý tín hiệu: Công nghệ, đặc điểm và xu h−ớng của ph−ơng pháp mã hoá 
hình ảnh (MPEG-4), mã hoá thoại nhiều tốc độ thích ứng(AMR) và công nghệ 3G-
324M. MPEG-4 đ−ợc xem là công nghệ then chốt đối với hợp chuẩn ITM-2000, đ−ợc 
phát triển để dùng cho thông tin di động, MPEG-4 đ−ợc chuẩn hoá dựa trên nền tảng 
của các ph−ơng pháp đã có tr−ớc. Mã hoá thoại AMR: đ−ợc thiết kế để sử dụng trong 
nhiều điều kiện khác nhau, khi ở trong nhà hay ngay cả khi di chuyển, với chất l−ợng 
tuyệt vời. 3G-324M đ−ợc 3GPP chọn là công nghệ hệ thống thiết bị đầu cuối để thực 
hiện các dịch vụ nghe nhìn. 
2. Các dịch vụ ISP di động sử dụng mạng IMT-2000, những vấn đề liên quan khi 
cung cấp các dịch vụ này (ph−ơng pháp phát tán thông tin, các xu h−ớng của ngôn ngữ 
đánh dấu nội dung). 
3. Ph−ơng h−ớng chuẩn hoá của diễn đàn WAP ( chịu trách nhiệm hoàn thiện 
chuẩn truy nhập Internet từ mạng không dây), các xu h−ớng kỹ thuật và chuẩn hoá của 
chức năng nền tảng chung cần thiết cho việc mở rộng các ứng dụng trong t−ơng lai. 
4.2 Các kỹ thuật xử lý tín hiệu đa ph−ơng tiện 
4.2.1 Xử lý hình ảnh 
Ph−ơng pháp mã hoá hình ảnh MPEG-4 đ−ợc sử dụng trong các dịch vụ đa 
ph−ơng tiện IMT2000 khác nhau nh− điện thoại video và truyền video. Phần này giới 
thiệu các kỹ thuật và đặc tr−ng của các ph−ơng pháp mã hoá hình ảnh đã ra đời tr−ớc 
chuẩn MPEG-4. 
4.2.1.1 Công nghệ m∙ hoá phần tử ảnh 
Thông th−ờng, các tín hiệu hình ảnh chứa khoảng100Mb/s thông tin, dựa trên 
những đặc tính của hình ảnh có nhiều ph−ơng thức xử lý đã đ−ợc phát triển nh−: 
Ph−ơng pháp dự đoán bù chuyển động giữa các khung hình (IMCP), ph−ơng pháp biến 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 122
đổi cosin rời rạc (DCT), ph−ơng pháp mã hoá độ dài biến thiên (VLC). Các ph−ơng 
pháp này còn đ−ợc gọi là các công nghệ xử lý phần tử ảnh. 
Ph−ơng pháp dự đoán bù chuyển động giữa các khung hình (IMCP) 
Hình 4.1 minh hoạ ý t−ởng cơ bản của ph−ơng pháp mã hoá dự đoán bù chuyển 
động (IMCP). IMCP là kỹ thuật mã hoá độ lớn và h−ớng chuyển động của một phần tử 
ảnh hiện tại (xác định bằng cách so sánh các hình ảnh tr−ớc và sau ảnh hiện tại) thay vì 
mã hoá từng ảnh (khung hình). H−ớng và độ lớn chuyển động (vectơ chuyển động) 
thay đổi theo các khối trong mỗi ảnh. Vì vậy, một ảnh đ−ợc chia thành các khối 
(block) có kích th−ớc 16x16 điểm ảnh ( đ−ợc gọi là khối ảnh lớn ) để xác định đ−ợc 
vectơ chuyển động của mỗi khối. Sự khác nhau giữa các khối ảnh lớn trên hình ảnh 
hiện tại và trên hình ảnh tr−ớc đó đ−ợc gọi là sai số dự đoán đ−ợc. DTC đ−ợc ứng dụng 
để mã hoá sự khác nhau này. 
( Có sự khác nhau về sự dịch chuyển của đám khói và máy bay) 
Hình 4.1 ý t−ởng cơ bản của ph−ơng pháp mã hoá dự đoán bù chuyển 
động giữa các khung hình 
 DCT 
Mỗi hình ảnh trong video đ−ợc biểu diễn là tổng hợp của các thành phần ảnh từ 
đơn giản (thành phần tần số thấp) đến phức tạp (thành phần tần số cao). Nh− đã biết, 
thông tin chủ yếu tập trung ở các thành phần tần số thấp - đóng vai trò quan trọng đối 
với thị giác. Sau khi thực hiện DCT, ng−ời ta tách lấy các thành phần tần số quan trọng 
ở đầu cuối để nén thông tin. Ph−ơng pháp này đ−ợc áp dụng rộng rãi vì việc chuyển đổi 
thông tin hình ảnh sang miền tần số-không gian có thể đ−ợc tiến hành một cách hiệu 
quả. 
Khung hình hiện tại Khung hình kế tiếp 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 123
Trong thực tế, DCT đ−ợc áp dụng với mỗi block của một khung hình (8x8 điểm 
ảnh). Trong hình 4.2, “ai” là hệ số DCT. Hệ số này đ−ợc l−ợng tử hoá và làm tròn đến 
một mức l−ợng tử, sau đó đ−ợc mã hoá theo ph−ơng pháp mã hoá độ dài biến thiên 
(VLC). Hình 4.2 minh hoạ khái quát về DCT. 
Hình 4.2 Khái niệm về DCT 
 VLC 
VLC đ−ợc dùng để nén thông tin dựa vào tính chất bất th−ờng của các giá trị tín 
hiệu (phần tử ảnh) đầu vào. Ph−ơng pháp này phân chia các mã ngắn cho các giá trị tín 
hiệu xuất hiện th−ờng xuyên và mã dài cho các giá trị tín hiệu xuất hiện ít th−ờng 
xuyên hơn. 
4.2.1.2 Vị trí của các ph−ơng pháp m∙ hoá hình ảnh động (video) khác nhau 
Các ph−ơng pháp mã hoá hình ảnh động theo tiêu chuẩn quốc tế bao gồm: H.261, 
MPEG-1, MPEG-2, H.263 và MPEG-4. Hình 4.3 trình bày các phạm vi ứng dụng của 
mỗi ph−ơng pháp. Phần d−ới đây sẽ miêu tả cách ứng dụng các công nghệ mã hoá phần 
tử ảnh đã giới thiệu ở trên trong mỗi ph−ơng pháp để tăng hiệu suất nén và sự khác 
nhau về chức năng của các ph−ơng pháp mã hoá hình ảnh động này. 
Hình 4.3 Sự t−ơng quan giữa MPEG-4 và các tiêu chuẩn khác 
Khung hình kế tiếp
Cao
Thấp 
C
hấ
t l
−ợ
ng
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 124
M∙ hoá Video H.261 
Là chuẩn Quốc tế đầu tiên cho mã hoá hình ảnh video, chuẩn hoá bởi ITU-T năm 
1990, đ−ợc dùng trong dịch vụ thoại thấy hình ISDN, hội nghị truyền hình. H.261 áp 
dụng tất các công nghệ mã hoá phần tử ảnh đã giới thiệu ở phần trên, đó là: 
1. Dự đoán vectơ chuyển động của một khối 16x16 điểm ảnh để thực hiện IMCP. 
2. DTC đ−ợc ứng dụng để mã hoá sự khác nhau (lỗi dự đoán đ−ợc) giữa các khối 
của khung hình hiện tại và kế tiếp (mỗi khối có kích th−ớc 8x8 điểm ảnh). 
Đối với các vùng hình ảnh có sự thay đổi lớn v−ợt quá ng−ỡng chất l−ợng của 
lỗi dự đoán đ−ợc thì ph−ơng pháp IMCP không đ−ợc sử dụng, thay vào đó 
ng−ời ta sử dụng ph−ơng pháp DTC với các khối 8x8 điểm ảnh để tăng hiệu 
quả mã hoá. 
3. Thực hiện VLC riêng biệt cho vectơ chuyển động thu đ−ợc từ IMPC và kết 
quả của DCT. 
H.261 đ−ợc áp dụng cho camera truyền hình thông th−ờng và màn giám sát. Các 
dạng tín hiệu TV (khung và dòng quét) theo các tiêu chuẩn khu vực về hệ truyền hình 
trên thế giới là khác nhau, để phục vụ thông tin liên lạc mang tính quốc tế các dạng tín 
hiệu này phải đ−ợc chuyển thành một định dạng trung gian. Định dạng trung gian này 
có tên là định dạng trung gian chúng (CIF) với đặc tính: “352x288 điểm ảnh , số hình 
trên giây lớn nhất là 30 ". 
 M∙ hoá video MPEG-1/MPEG-2 
MPEG-1 đ−ợc chuẩn hoá bởi ISO/IEC vào năm 1993 dùng cho các ph−ơng tiện 
l−u trữ dữ liệu hình ảnh (CD-ROM) với tốc độ khoảng 1,5Mbit/s. MPEG-1 đáp ứng 
đ−ợc yêu cầu xử lý thời gian thực, vì thế có thể áp dụng đ−ợc các công nghệ mới với 
các khả năng nh−: tìm kiếm ngẫu nhiên. Về cơ bản MPEG-1 cũng giống nh− H.261 
nh−ng có thêm các tính năng mới sau: 
1. Nếu H261 dự đoán các vectơ chuyển động từ những hình ảnh tr−ớc đó để 
thực hiện IMCP (dự đoán xuôi ) thì MPEG-1 có thêm khả năng dự đoán từ 
các hình ảnh sau (dự đoán ng−ợc ) nhờ các đặc tính của công cụ l−u trữ. 
Thêm vào đó, MPEG-1 thực hiện so sánh các lỗi dự đoán đ−ợc từ các ph−ơng 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 125
pháp dự đoán xuôi, ng−ợc và giá trị trung bình của 2 ph−ơng pháp này sau đó 
lấy giá trị nhỏ nhất để tăng tỷ lệ nén. 
2. Trong khi H261 dự đoán các vector chuyển động trong các đơn vị 1 điểm 
ảnh, MPEG-1 dự đoán trong các đơn vị 0,5 điểm ảnh bằng các tạo ra một 
hình ảnh nội suy thông qua giá trị trung bình của các điểm ảnh liền kề nhau. 
Dự đoán chuyển động đa khung với hình ảnh nội suy cho phép nâng cao tỷ lệ 
nén. 
Với các khả năng mới này MPEG-1 đ−ợc dùng rộng rãi nh− bộ mã hoá và đọc 
video cho các máy tính cá nhân. 
MPEG-2 đ−ợc chuẩn hoá bởi ISO/IEC vào năm 1996 và đ−ợc sử dụng cho viễn 
thông, thông tin quảng bá và l−u trữ hình ảnh với tốc độ 3-20Mbit/s. Trong thực tế, 
MPEG-2 đ−ợc dùng rộng rãi cho truyền hình số, truyền hình độ phân giải cao (HDTV), 
DVD. MPEG-2 thừa h−ởng các đặc tính của MPEG-1 và có thêm các đặc tính sau: 
1. Khả năng mã hoá một cách hiệu quả hình ảnh xen kẽ dùng trong các tín hiệu 
TV thông th−ờng. 
2. Tính năng điều chỉnh kích th−ớc, chất l−ợng hình ảnh theo ý muốn bằng cách 
chỉ khôi phục lại một phần dữ liệu đã đ−ợc mã hoá. 
Vì các đặc tính đ−ợc thêm vào cho các mục sử dụng khác nhau nên phải bảo đảm 
tính t−ơng thích của các dữ liệu đ−ợc mã hoá. MPEG-2 đã đ−a vào khái niệm mới là 
“profile” và “level” để phân lớp sự khác nhau của các chức năng và sự phức tạp việc xử 
lý. 
M∙ hoá Video H.263 
Đ−ợc chuẩn hoá bởi ITU-T năm 1996, là ph−ơng pháp mã hoá hình ảnh với tốc 
độ bit cực thấp 28,8Kb/s, kế thừa các đặc tính mới của chuẩn MPEG-1. Các tính năng 
cơ bản bắt buộc của H263 là: Dự đoán bù chuyển động giữa các khung hình trong các 
đơn vị 0,5 điểm ảnh, mã hoá VLC. Ngoài ra, các tuỳ chọn nh−: Dự đoán bù chuyển 
động giữa các khung hình cho các khối 8x8 điểm ảnh, giảm nhiễu khối trong các hình 
ảnh v.v... cũng đ−ợc thêm vào. 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 126
H263 hiện tại đ−ợc dùng trong một số các thiết bị phục vụ hội nghị truyền hình, 
điện thoại thấy hình trong ISDN. 
4.2.1.3 M∙ hoá video MPEG-4 
MPEG-4 đ−ợc ISO/IEC phát triển dựa trên những −u điểm của H263 của ITU-T 
vào năm 1999 , bao gồm khả năng chống lỗi cao. 
Với MPEG-2 đ−ợc xây dựng chủ yếu dùng cho việc xử lý hình ảnh trong các máy 
tính cá nhân, truyền hình số và thông tin tốc độ cao. Ngoài các dịch vụ kể trên, MPEG-
4 đ−ợc chuẩn hoá với sự tập trung đặc biệt vào các ứng dụng viễn thông nói chung và 
thông tin di động nói riêng. MPEG-4 đ−ợc đánh giá là công nghệ then chốt cho các 
dịch vụ đa ph−ơng tiện: video-th−, truyền video cũng nh− điện thoại video trong ITM-
2000. 
Hình 4.4 Phạm vi ứng dụng của MPEG-4 
Profile và Level 
Để đảm bảo khả năng hoán đổi và t−ơng tác của dữ liệu đ−ợc mã hoá đối với các 
ứng dụng khác nhau, các chức năng của MPEG-4 đ−ợc phân lớp theo profile (lớp chức 
năng) còn mức độ phức tạp tính toán đ−ợc phân lớp theo level (mức) nh− trong MPEG-
2. Các lớp chức năng đ−ợc định nghĩa gồm: Lớp đơn giản (Simple), lớp lõi (Core), lớp 
chính (Main) và lớp đơn giản mở rộng (Simple Scalable) trong đó lớp đơn giản định 
nghĩa các chức năng cơ bản. 
VD: Dự đoán bù chuyển động đa khung với 8x8 điểm ảnh trong H 263 nằm trong 
lớp đơn giản. 
Thông tin 
 - Điện thoại di động video 
 - Điện thoại di động có thể truyền hình hội nghị 
Thông tin quảng bá 
 - T.V di động 
 - Phát tán thông tin di động ( Video và âm thanh) 
Máy tính 
 - Th− Video 
 - Thông tin đa ph−ơng 
tiện theo yêu cầu 
- Internet di động 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 127
Với lớp đơn giản , các hình ảnh QCIF với kích th−ớc bằng 1/4 của CIF đ−ợc xử lý 
ở mức 0 và 1 còn CIF ở mức 2. 
Các tiêu chuẩn ITM 2000 
Tiêu chuẩn cho điện thoại thấy hình 3GPP 3G-324M trong ITM2000 đòi hỏi các 
chức năng cơ bản trong H263 nh− là ph−ơng thức mã hoá hình ảnh bắt buộc và khuyến 
nghị sử dụng MPEG-4 với Simple profile và level 0. Simple profile bao gồm các công 
cụ chống lỗi: 
1. Đồng bộ lại : Hạn chế lỗi truyền dẫn bằng cách chèn mã đồng bộ lại vào trong 
dữ liệu VLC và xắp xếp mã này vào vị trí hợp lý ở trong khung dữ liệu. Vì 
thông tin tiêu đề nối tiếp ngay sau mã đồng bộ lại để xác định các tham số mã 
hoá nên cho phép dữ liệu đ−ợc khôi phục lại nhanh chóng từ trạng thái của các 
lỗi mã hoá. 
2. Phân chia dữ liệu: Dấu lỗi bằng cách chèn mã đồng bộ SC vào ranh giới giữa 
các loại dữ liệu. VD: nhờ chèn SC vào giữa dữ liệu của vectơ chuyển động và 
hệ số DCT, vectơ chuyển động có thể đ−ợc truyền đi một cách chính xác ngay 
cả khi một lỗi bit bị lẫn vào phần hệ số DCT. 
3. VLC nghịch (RVLC) : Có thể giải mã các dữ liệu theo cả hai chiều, đ−ợc áp 
dụng đối với hệ số DCT. Với công cụ này, tất cả các khối điểm ảnh lớn (macro) 
đều có thể đ−ợc giải mã trừ các khối nằm giữa các lỗi bit sẽ bị bỏ qua. 
Hình 4.5 Ví dụ về quá trình giải mã RVLC 
Với những đặc điểm trên, MPEG-4 lớp chức năng đơn giản- mức 0 tạo thành một 
CODEC rất đơn giản phù hợp cho thông tin di động. 
Giải mã 
Giải mã 
Lỗi 
Lỗi Lỗi Giải mã ng−ợc 
Không giải mã → bỏ 
(a) Giải mã một chiều với mã độ dài biến thiên thông th−ờng 
Không giải mã → bỏ 
(b) Giải mã hai chiều với RVLC 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 128
4.2.2 Xử lý âm thanh và thoại 
4.2.2.1 Thuật toán CELP 
Có ba ph−ơng pháp mã hoá thoại thông dụng là: mã hoá dạng sóng âm 
(waveform), mã hoá giọng nói (vocoder) và mã hoá kết hợp (Hybrid). 
M∙ hoá dạng sóng âm: Giống nh− PCM và APCM, mã hoá dạng sóng âm thực 
hiện mã hoá dạng sóng tín hiệu ở mức chính xác nhất có thể, không phụ thuộc vào tính 
chất tự nhiên của tín hiệu nên khi tốc độ bit đủ lớn thì chất l−ợng là tốt nhất (16kbit/s), 
tuy nhiên khi tốc độ bít giảm thì chất l−ợng sẽ giảm đi rất nhanh chóng. 
M∙ hoá giọng nói: Ph−ơng pháp này dựa vào một mô hình tạo tiếng nói và phân 
tích, mã hoá các tham số của mô hình này. Mặc dù ph−ơng pháp này cho phép tốc độ 
bit thấp (2kbit/s), nh−ng rất khó để cải thiện chất l−ợng tiếng nói ngay cả khi tốc độ bít 
đ−ợc nâng cao vì chất l−ợng tiếng nói phụ thuộc rất lớn vào mô hình tạo tiếng nói. 
M∙ hoá kết hợp: Là ph−ơng pháp kết hợp hai ph−ơng pháp trên. Phân tích các 
tham số của bộ tạo tiếng nói và mã hoá dạng sóng đối với phần thông tin còn lại. CELP 
là ph−ơng pháp mã hoá tiêu biểu cho ph−ơng pháp này và đ−ợc dùng rộng rãi trong 
thông tin di động. 
Hình 4.6 mô tả một bộ tạo tiếng nói trong ph−ơng pháp mã hoá CELP. Bộ mã hoá 
và giải mã CELP có cùng cấu trúc bên trong. Bộ giải mã gồm có: bộ lọc tổng hợp dự 
đoán tuyến tính và hai bộ tham chiếu (bảng mã) tạo tín hiệu điều khiển bộ lọc. Bộ lọc 
đóng vai trò nh− khoang miệng tái tạo lại phổ của tín hiệu tiếng nói, tín hiệu điều khiển 
đóng vai trò nh− âm thanh của thanh quản. CELP tái tạo lại hệ thống phát âm của con 
ng−ời. 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 129
Phần tiếp theo mô tả các kỹ thuật cơ bản đ−ợc dùng trong CELP. 
Phân tích dự đoán tuyến tính. 
Dựa vào tính t−ơng quan tạm thời của tín hiệu thoại và dự đoán tín hiệu dựa vào 
các tín hiệu tr−ớc đó. Sự khác nhau giữa tín hiệu dự đoán đ−ợc và tín hiệu gốc gọi là 
phần d− dự đoán. 
Mã hoá CELP tính toán độ t−ơng quan của các tín hiệu thoại và hệ số dự đoán 
tuyến tính αi. Bậc của hệ số dự đoán trong băng tần thoại thông th−ờng chỉ là 10. Vì 
vậy khó xác định sự ổn định của bộ lọc, các hệ số của bộ lọc đ−ợc chuyển đổi thành 
các hệ số t−ơng đ−ơng và hệ số ổn định, ví dụ nh− các hệ số phản hồi, sau đó đ−ợc 
l−ợng tử hoá để truyền đi. Bộ giải mã tạo thành một bộ lọc tổng hợp với hệ số truyền 
dẫn αi điều khiển bộ lọc và phần d− dự đoán tái tạo tín hiệu thoại. Đặc tính tần số của 
bộ lọc t−ơng đ−ơng với đ−ờng bao phổ tín hiệu thoại. 
Bộ lọc tải theo độ nhạy (Perceptual Weighing Filter) 
CELP mã hoá tín hiệu bằng cách tìm các mẫu và độ lớn trong mỗi bảng mã 
(codebook) sao cho lỗi giữa tín hiệu thoại tổng hợp và tín hiệu thoại đầu vào là nhỏ 
nhất, kỹ thuật này đ−ợc gọi là phân tích bằng tổng hợp (A-b-S) là một trong những đặc 
tính của CELP. 
Hình 4.6 Cách tạo giọng nói trong ph−ơng pháp mã hoá CELP 
Phổ giọng nói 
Tần số 
Dạng sóng của giọng nóiThanh âm (dây thanh quản)
Phụ âm
(vòm miệng)
Nguồn âm 
(giọng nói) 
Nguồn phụ âm 
Bộ lọc tổng hợp
 Thông tin 
kích thích
Phổ tin tức
C
ôn
g 
su
ất
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 130
Hình 4.7 Ph−ơng pháp phân tích dự đoán tuyến tính 
Bảng m∙ t−ơng thích 
Bảng mã t−ơng thích l−u trữ các tín hiệu kích thích tr−ớc đó trong bộ nhớ và thay 
đổi chúng một cách linh động. Nếu tín hiệu kích thích là tuần ... ng cho 
một mạng di động trong thời điểm chuyển giao nên việc thiết lập một cơ chế di động 
IP phự hợp với cỏc mạng di động, tích hợp nhiều chức năng là rất cần thiết. 
5.3.2.2 Thooại qua IP (VoIP) 
Sự tiến bộ trong các hệ thống thụng tin IP đó làm gia tăng nhu cầu phải hỗ trợ 
khụng chỉ dữ liệu mỏy tớnh mà cũn cả thoại, video và cỏc loại hình thông tin thời gian 
thực khỏc xuất phát từ cỏc mạng điện thoại và các hệ thống thông tin quảng bá (phát 
thanh, truyền hình). Kiểm soỏt QoS là một cụng nghệ giỳp thực hiện được điều này và 
cỏc cụng nghệ nổi bật bao gồm các dịch vụ tớch hợp (Intserv) và các dịch vụ khỏc biệt 
(Diffserv). Cần phải kiểm tra xem liệu các loại hình thông tin thời gian thực cú thể 
hoạt động hiệu quả trong cỏc mạng thụng tin di động qui mụ lớn hay khụng và liệu 
chỳng cú thể đảm bảo thụng tin tin cậy kể cả trong trường hợp nghẽn mạch và cỏc điều 
kiện khụng bỡnh thường khỏc hay khụng. Một trở ngại quan trọng cần giải quyết là 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 168
phải xõy dựng kỹ thuật QoS cho phộp thụng tin IP truyền qua hệ thống chuyển mạch 
kờnh vẫn được sử dụng cho thông tin thoại truyền thống. 
Để thực hiện được VoIP, cần phải cú một cơ chế bỏo hiệu cho phộp trao đổi dung 
l−ợng giữa các thiết bị đầu cuối và mạng và kiểm tra sự kết nối an toàn với QoS đảm 
bảo. Cỏc giao thức giỳp đạt được điều này bao gồm H.323 và Giao thức khởi tạo phiờn 
làm việc (SIP). Hiện tại 3GPP thực hiện cỏc nghiờn cứu theo hướng sử dụng SIP. 
5.3.3 Triển khai và cấu hình mạng IP hoá hoàn toàn 
Hỡnh 5.5 cho thấy kiến trỳc một mạng IP hoỏ hoàn toàn theo qui định trong 
R4/R5 của 3GPP. Mặc dự R4/R5 cố gắng thực hiện toàn bộ các chức năng truyền dẫn 
qua truyền tải IP nh−ng phạm vi CS và PS vẫn được tỏch riờng và hệ thống chuyển 
mạch gúi vẫn dựa trờn Dịch vụ vụ tuyến gúi chung (GPRS). Chức năng di động của nú 
vẫn dựa trờn cơ chế điều khiển di động hiện tại và vẫn cũn nhiều vấn đề cần được 
nghiờn cứu liờn quan đến sự ra đời của di động IP chẳng hạn nh− IP động. Một trong 
những đặc tớnh đỏng chỳ ý nhất là cơ chế cung cấp dịch vụ đa phương tiện IP phối hợp 
với Internet gọi là Phõn hệ đa phương tiện IP (IMS). 
Hình 5.5 Kiến trúc mạng IP hoá hoàn toàn theo 3 GPP ( chuẩn R4/5) 
Hỡnh 5.6 minh hoạ một ví dụ về cấu hỡnh của một mạng định tuyến IP hoỏ hoàn 
toàn, kết hợp cỏc cụng nghệ IP đó được giải thớch ở trờn. Cổng phương tiện (MG) cung 
Mạng IP đa 
ph−ơng tiện 
Mạng bên ngoài/ 
mạng PSTN 
Mạng di động mặt đất 
công cộng 
Mạng điện thoại chuyển 
mạch công cộng 
Mạng báo 
hiệu hiện tạiCác ứng dụng 
và dịch vụ 
Các PLMN khác 
Các ứng dụng 
và dịch vụ 
Miền PS
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 169
cấp chức năng kết nối mạng điện thoại cố định hoặc RAN hiện tại với IP CN (chuyển 
đổi gúi IP, mó hoỏ, v.v). IP CN gồm cú một bộ định tuyến IP được gọi là Bộ định 
tuyến lừi (CR). Mạng định tuyến IP được trang bị một nỳt có cỏc chức năng Home 
Agent (HA) và Foreign Agent (FA) và cung cấp cỏc chức năng IP di động. Hệ thống 
điều khiển bao gồm CA, FS, v.v và được tỏch riờng khỏi hệ thống truyền tải về mặt 
cấu trỳc. 
Nhiệm vụ quan trọng trong tương lai là đỏnh giỏ toàn diện việc ứng dụng IP 
trong cỏc mạng di động và tiến tới một mạng IP chớnh thức kế tiếp của 3GPP R5. 
Hình 5.6 Tổng quan về cấu hình mạng di động dựa trên IP 
5.4 Viễn cảnh về các công nghệ xử lý tín hiệu 
Như đó đề cập trong chương trước, cú hai loại bộ mó hoỏ/ giải mó (CODEC) 
được qui định trong Release99 của 3GPP: CODEC cho cỏc dịch vụ thoại cơ bản và 
CODEC cho điện thoại video. Cỏc thụng số này ban đầu do Nhúm đặc tả kỹ thuật 
3GPP xõy dựng. Hiện tại, cỏc nghiờn cứu đang được thực hiện nhằm nõng cao chất 
lượng và tăng cường cỏc chức năng cho cỏc phiờn bản 3GPP tương lai. Dưới đõy là 
cỏc cụng nghệ chớnh. 
Máy di động IP 
Mạng thông tin 
cố định 
Tách hệ thống truyền tải và hệ 
thống điều khiển 
 ứng dụng API mở 
Mạng định tuyến IP 
Đạt đ−ợc tính di động IP 
Thiết bị đầu cuối SIP 
Thiết bị đầu cuối H.323
Đảm bảo QoS 
API mở API mở
Router 
lõi 
Router 
lõi 
FS: Máy chủ đặc tr−ng
CA: Phần xử lý cuộc gọi 
MG: Gateway đa ph−ơng tiện 
HA: Phần xử lý th−ờng trú 
FA: Phần xử lý giao diện với ISP 
AAA: Nhận thực, cấp phép, và tính c−ớc 
RAN 
hiện tại 
RAN dựa 
trên IP ? 
Tích hợp ? 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 170
5.4.1 Công nghệ tránh kết nối chuyển tiếp (Tandem) 
Cỏc kết nối như trong hỡnh 5.7 xuất hiện trong kết nối di động tới di động được 
coi là kết nối tandem của CODEC. Chúng ta đã biết khi cú một kết nối tandem, quá 
trình mó hoỏ và giải mó diễn ra 2 lần hoặc nhiều hơn dẫn đến sự suy giảm chất lượng 
do mộo lượng tử trong CODEC. Sự suy giảm chất lượng thể hiện đặc biệt rừ ở những 
ph−ơng pháp mó hoỏ với tốc độ bit thấp. Công nghệ hoạt động không có kết nối 
tandem (TFO) và Công nghệ hoạt động khụng cú chuyển đổi mó (TrFO) được chuẩn 
hoỏ trong 3GPP Release 4 là cỏc cụng nghệ để trỏnh cỏc kết nối tandem, cú thể được 
ứng dụng khi sử dụng cùng một CODEC. Ngoài việc trỏnh sự suy giảm chất lượng, 
TFO và TrFO cũn cú thể giỳp sử dụng một cỏch cú hiệu quả cỏc tài nguyờn mạng và 
hạn chế sự gia tăng độ trễ. 
Hình 5.9 TrFO 
Hình 5.7 Tandem 
Mã hoá Mã hoá Giải mã Giải mã 
Nút B 
Nút B 
Đ−ờng truyền PCM 64 kbit/s 
Hình 5.8 TFO 
Đ−ờng truyền PCM 64 kbit/s 
Nút B Nút B
Các mẫu thoại gốc
Các mẫu thoại đã đ−ợc nén 
Các bit điều khiển 
Các bản tin TFO 
Nút B 
Nút B 
Điều khiển chuyển đổi mã
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 171
Sự khỏc biệt giữa TFO và TrFO tuỳ thuộc vào việc cú bộ chuyển mó (TC) trong 
tuyến thụng tin hay khụng. Trong TFO, những TC giao tiếp với CODEC sử dụng bit 
có ý nghĩa nhỏ nhất trong đ−ờng truyền PCM 64kbit/s và ỏnh xạ thụng tin mó húa vào 
những bit có ý nghĩa nhỏ nhất (hỡnh 5.8). Ngược lại, trong TrFO, Mỏy chủ trung tõm 
chuyển mạch di động (MSC-Server) giao tiếp với CODEC và thực hiện định tuyến 
bằng cỏch loại TC ra khỏi tuyến thụng tin để truyền gúi Iu UP mang thụng tin đó mó 
hoỏ trực tiếp tới RNC ở phớa kia (hình 5.9). Do TFO và TrFO được mạng điều khiển 
nên người sử dụng khụng cần biết đến chỳng. 
5.4.2 Công nghệ mã hoá đa tốc độ thích ứng băng rộng (AMR-WB) 
Cỏc dịch vụ truyền õm thanh chất lượng cao trong đú cú dịch vụ cung cấp õm 
nhạc qua Internet đang phát triển nhanh chúng. Hiện tại, cỏc tiờu chuẩn mó hoỏ quốc tế 
đã được qui định để cung cấp õm nhạc với chất lượng tương đương với đĩa tích hợp 
mật độ cao (CD), bao gồm các tiêu chuẩn của Tổ chức quốc tế về tiờu chuẩn/ Uỷ ban 
kỹ thuật điện tử quốc tế (ISO/IEC), nhúm chuyờn gia hỡnh ảnh động (MPEG)1, 2, 4, 
v.vCỏc tiờu chuẩn này chủ yếu sử dụng tần số lấy mẫu 48 kHz (tần số phỏt lại 24 
kHz) để đỏp ứng việc phỏt lại nhạc chất lượng cao với tốc độ bit xấp xỉ 48 kbit/s – 128 
kbit/s (hỡnh 5.10). Mặt khỏc, công nghệ mã hoá đa tốc độ thớch ứng băng hẹp (AMR-
NB)- một CODEC AMR dành cho cỏc dịch vụ thoại đó được đề cập tới trong chương 
trước-cú khả năng ỏp dụng cho băng tần phát lại 3,4 kHz và chuyờn dành cho mó hoỏ 
thoại với tốc độ bit từ 4,75 kbit/s đến 12,2 kbit/s. 
Hình 5.10 Phạm vi ứng dụng của CODEC âm thanh/thoại 
Tốc độ bít (kbit/s/ch) 
B
ăn
g 
tầ
n 
(k
H
z)
Mã hoá
âm thanh
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 172
Với mục đớch xoỏ bỏ sự ngăn cỏch về phạm vi ứng dụng của hai tiờu chuẩn này, 
quá trình chuẩn hoỏ AMR-WB đang được tiến hành. Quá trình chuẩn hoỏ này được 
nghiờn cứu như một cơ chế mó hoỏ thoại băng rộng (băng tần phát lại 7 kHz) cú thể 
được sử dụng chung giữa kờnh UTRAN 3G, kờnh GSM tốc độ đầy đủ (22,8 kbit/s), 
kờnh EDGE pha II và kờnh GSM đa khe (n*22,8 kbit/giõy). Cỏc yờu cầu trong đú cú 
yờu cầu về chất lượng được chỉ ra trong bảng 5.2 và một thuật toỏn với tốc độ bit xấp 
xỉ 6,6 đến 23,85 kbit/s đó được 3GPP thụng qua thỏng 3/2001. 
Bảng 5.2: Cỏc yờu cầu đối với AMR-WB 
 Yờu cầu Ghi chỳ 
Yêu cầu về bộ 
nhớ 
15 kword RAM 
18 kword ROM 
xấp xỉ từ 1,2 tới 2,8 
lần AMR-NB 
Chất lượng 
Phải vượt về tỷ số C/I 13dB so với 
G.722-48k và G.722-56 k trong 
điều kiện giả thiết khụng cú lỗi 
5.4.3 Truyền thông đa ph−ơng tiện theo gói 
Như đó đề cập trong chương trước, IMT-2000 cú thể cung cấp nhiều ứng dụng da 
phương tiện khỏc nhau như điện thoại video. Do những giới hạn trong hiệu quả sử 
dụng kờnh, truyền thụng đa phương tiện sẽ chủ yếu được cung cấp trong cỏc kết nối 
CS cú tiêu đề hạn chế, đặc biệt trong thời gian đầu khai thỏc dịch vụ. Tuy nhiờn, việc 
sử dụng đa phương tiện trên giao thức IP đ−ợc hy vọng sẽ phỏt triển mạnh trong tương 
lai, do khả năng tương thớch của chỳng với cỏc ứng dụng đa phương tiện trờn Internet. 
3GPP đang nghiờn cứu cỏc giao thức đa phương tiện và cỏc CODEC với dự kiến đưa 
ra cỏc cụng nghệ đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) khỏc nhau bao gồm Phõn hệ IM 
trong CN. 
Cỏc hoạt động chuẩn húa thông tin đa phương tiện trờn cơ sở cỏc giao thức IP 
đang đ−ợc đẩy mạnh như hoạt động chuẩn húa giao thức truyền tải của IETF và chuẩn 
hoá việc cung cấp các dịch vụ của Tổ chức diễn đàn thông tin đa phương tiện vụ tuyến 
(WMF). Cỏc hoạt động của 3GPP tập trung chủ yếu vào ph−ơng pháp mó hoỏ thớch 
ứng với cỏc đặc tính truyền dẫn của cỏc hệ thống 3G. 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 173
Hình 5.11 Cấu hình luồng tin (liên tục) gói 
Hai loại CODEC đa phương tiện gúi đang được 3GPP nghiờn cứu cú tờn là 
CODEC đa phương tiện gúi cho thoại thời gian thực, tương tỏc và CODEC cho luồng 
thông tin ( thông tin liên tục) theo gúi. Loại CODEC thứ hai chuyờn dựng cho luồng 
thông tin nghe nhỡn, vớ dụ như hệ thống được minh hoạ ở hỡnh 5.11. 
Như minh hoạ trong hỡnh 5.12, khả năng hoạt động giúp xác định cỏc loại 
CODEC và những đặc tính cơ bản của chúng khụng chỉ bao gồm các CODEC cho 
thoại, video và õm thanh mà cũn các CODEC cho truyền văn bản, hỡnh ảnh tĩnh, ngụn 
ngữ tớch hợp đa phương tiện đồng bộ (SMIL),cỏc ngụn ngữ tả cảnh và cung cấp cỏc 
giao thức đầu cuối giữa các loại CODEC. Để phục vụ cho lớp truyền tải thì khả năng 
tương thớch với cỏc tiờu chuẩn của IETF như giao thức truyền tải thời gian thực (RTP), 
giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực (RTCP), giao thức phõn luồng thời gian 
thực (RTSP) đặc biệt được coi trọng. Trong tương lai, thụng tin đa phương tiện giữa 
nhiều loại thiết bị đầu cuối sử dụng Internet sẽ trở thành hiện thực. 
Các máy chủ cung 
cấp nội dung 
Máy khách 
Streaming
Máy khách 
Streaming
Mạng IP Mạng lõi UMTS 
Các thông 
tin về thiết 
bị đầu cuối 
và thuê bao
L−u trữ nội 
dung
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 174
Hình 5.12 Các đặc tính kỹ thuật của CODEC cho luồng tin gói 
Hiển thị 
đồ hoạ 
Đầu ra âm 
thanh 
Các khả năng của 
thiết bị đầu cuối 
Giao diện 
thuê bao 
Phạm vi của 
3GPP PSS 
Điều khiển trình 
diễn
Bộ giải mã Video
Bộ giải mã hình 
ảnh
Bộ giải mã đồ 
hoạ véc tơ 
Văn bản
Bộ giải mã âm 
thanh
Bộ giải mã thoại
Trao đổi khả 
năng
Điều khiển phiên
Lựa chọn nội 
dung
Đ
ồn
g 
bộ
K
hu
ôn
 d
ạn
g 
tả
i 
C
ác
 g
ia
o 
 T
hứ
c 
FF
S 
B
ố 
cụ
c 
kh
ôn
g 
gi
an
 v
à 
th
ời
 g
ia
n 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 175
Các từ viết tắt 
AMPS: Advanced Mobile Phone System 
Hệ thống điện thoại di động tiên tiến 
BS: Base Station 
 Trạm gốc 
BTS: Base Transceiver Station 
 Trạm thu phát gốc 
C/I: Carrier / Interference 
 Tỷ số sóng mang trên nhiễu 
CDMA: Code Division Multiple Access 
 Đa truy nhập phân chia theo mã 
CODEC: Coding and Decoding 
 Mã hoá và giải mã 
CRC: Cyclic Redundance Check 
 Kiểm tra các bít d− theo chu kỳ 
DS: Direct Sequence 
 Chuỗi trực tiếp 
DS-SS: Direct Sequence - Spread Spectrum 
 Trải phổ chuỗi trực tiếp 
Eb/No: Energy of a bit / Noise 
 Năng l−ợng của một bít/tạp âm 
Ec/Io : Energy of a chip/ Interference 
 Năng l−ợng của một chip/nhiễu 
EMI: Environment Mobile Interference 
 Nhiễu môi tr−ờng di động 
ERP: Effective Radiative Power 
 Công suất bức xạ hiệu dụng 
EVRC: Enhanced Variable Rate Coding 
 Ph−ơng pháp mã hoá tốc độ thay đổi nâng cao 
FDMA: Frequency Division Multiple Access 
 Đa truy nhập phân chia theo tần số 
FEC: Forward Error Correction 
 Hiệu chỉnh lỗi thuận 
FER: Frame Error Rate 
 Tỷ lệ lỗi khung 
FH: Frequency Hopping 
 Nhảy tần 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 176
FM: Frequency Modulation 
 Điều tần (t−ơng tự) 
FSK: Frequency Shift Keying 
 Khoá dịch tần ( điều tần trong kỹ thuật số) 
GOS : Grade of Service 
 Cấp dịch vụ 
GSM: Global System for Mobile 
 Hệ thống toàn cầu cho thông tin di động 
ID : Identification 
 Nhận dạng 
INIT- PWR: Initial Power 
 Công suất khởi đầu 
MAHO: Mobile Assisted Hand Off 
 Chuyển giao có sự hỗ trợ của máy di động 
MS: Mobile Station 
 Trạm di động 
MSC: Mobile Services Switching Center 
 Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (tổng đài cho hệ thống di động) 
NAMPS: Narrow Advanced Mobile Phone System 
 Hệ thống điện thoại di động tiên tiến băng hẹp 
NOM-PWR: Nominal Power 
Công suất danh định 
PCB: Power Control Bit 
 Bít điều khiển công suất 
PCG: Power Control Group 
 Nhóm bít điều khiển công suất 
PCS: Power Control Subchannel 
 Kênh phụ điều khiển công suất 
PDC: Personal Digital Cellular 
 Hệ thống thông tin di động số cá nhân (của Nhật) 
PILOT INC: Pilot Increase 
 Tăng kênh hoa tiêu 
PMRM: Power Measurement Report Message 
 Bản tin báo cáo phép đo công suất 
PN: Pseudorandom Noise 
 Tạp âm giả ngẫu nhiên 
PSK: Phase Shift Keying 
 Điều chế pha 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 177
PWR STEP: Power Step 
 B−ớc (điều khiển) công suất 
QCELP: Qualcom Code Excited Linear Prediction 
 Ph−ơng pháp mã hoá (thoại) dự đoán tuyến tính kích thích bằng mã của Qualcom 
QPSK: Quadrature Phase Shift Keying 
 Điều chế pha cầu ph−ơng 
RF: Radio Frequency 
 Tần số vô tuyến (cao tần) 
SNR ( S/N): Signal to Noise Ratio 
 Tỷ số tín hiệu trên tạp âm 
SU: Subscriber Unit 
 Khối thuê bao 
T_ADD : Threshold Add 
 Tăng ng−ỡng 
TACS: Total Access Communication System 
 Hệ thống thông tin truy nhập toàn diện 
TCOMP : Threshold Compare 
 Ng−ỡng so sánh 
TDMA: Time Division Multiple Access 
Đa truy nhập phân chia theo thời gian 
T_DROP: Threshold Drop 
 Giảm ng−ỡng (tín hiệu) 
WLL: Wireless Local Loop 
 Mạch vòng vô tuyến nội hạt 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 178
Tμi liệu tham khảo 
1. W-CDMA Mobile Communications System, John Wiley & Sons LTD, 2002. 
2. CDMA Systems Engineering Handbook , Artech House , 1998 
3. CDMA RF System Engineering, Artech House , 1998 
4. TIA/EIA-95-B, Global Engineering Documents-USA, 1999 
5. CDMA General, NEC, 2001 
6. Radio Network Planning For CDMA Systems , NEC, 2001 
7. W-CDMA introduction, NEC,20001 
8. IMT-2000 Project, trang web www.IMT-2000.org , 2002 
9. Hệ thống thông tin di động 3G và xu h−ớng phát triển, Nhà xuất bản Khoa học 
và Kỹ thuật, 2004 
10. Thông tin di động thế hệ 3, Nhà xuất bản B−u điện, 2001 
11. CDMA 2000, TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, 2001 
12. ATM & CDMA technology (Công nghệ ATM và CDMA), LGIC & VNPT 
(Sách song ngữ ), 1996 
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt