多通道GSM-R Um接口监测仪的研究与实现

发布时间：2017-10-17 08:41

  本文关键词：多通道GSM-R Um接口监测仪的研究与实现

  更多相关文章： GSM-R 基带信号分析和处理 多通道信号接收 多相滤波器

【摘要】：作为全球使用最为广泛的无线通信制式,GSM及其技术已经深入人民生活的各个领域。铁道部(现中国铁路总公司)在2000年底将GSM-R确定为我国高速铁路专用通信的发展方向。GSM-R Um接口监测仪是用于接收GSM-R网络中Um接口中各时隙传输的上行和下行的无线信号,并进行同步、解调、提取出无线信号上携带的控制和业务信息。目前已有的GSM-R Um接口监测仪采用的是单通道接收方案(射频+基带处理),要接收GSM-R上下行所有频点就要通过多套接收电路来实现信号的接收、处理和分析。本次研究想实现的是通过一套宽带接收机(射频+基带处理)来实现多个频点信号的接收,并对相应的数据进行处理。相比较已有的接收方案,本方案可以大幅减小硬件成本,提高接收设备的灵活性。本文首先简述了GSM空中接口及相关技术。包括GSM物理层结构,相应的帧格式,几种常见的突发结构,物理信道和逻辑信道,并介绍了GMSK的几种调制解调算法,GSM信号的同步算法和均衡算法。然后介绍了多相滤波器信道化接收机,说明了该接收机的具体算法和实现。然后通过软件平台LabVIEW实现了GSM信号的GMSK的调制和解调。之后通过软件无线电平台LabVIEW和USRP实现了GSM信号在真实无线信道下的发送和接收。接下来实现了GSM单通道和多通道信号接收的实现。最后对上述的实现过程进行了测试,验证了算法和测试平台的性能。论文对多相滤波器进行了研究和设计,对常见的一种多相滤波器的算法进行了优化,优化以后的算法可以降低运算量,提高了这种信道化接收机的实时处理能力,并在软件无线电平台上对两种算法都进行了仿真分析。最后采用矢量信号发生器产生GSM信号,进行单通道和双通道的GSM信号的发送,并通过硬件平台和软件平台结合建立的GSM信号的接收平台,直接获取GSM的宽带数据来验证算法的实际性能,从而验证了多通道GSM-R Um接口监测仪的正确性和可行性。
【关键词】：GSM-R 基带信号分析和处理 多通道信号接收 多相滤波器
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.532
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-14
• 1.1 课题研究背景、内容和意义10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 研究现状11-12
• 1.2.2 发展趋势12
• 1.3 本文的主要工作和章节安排12-14
• 2 GSM空中接口及其关键技术研究14-34
• 2.1 GSM空中接口15-22
• 2.1.1 GSM空中接口的频率分配15-16
• 2.1.2 GSM的帧结构和突发脉冲16-19
• 2.1.3 GSM系统的逻辑信道划分19-22
• 2.2 GSM调制解调算法22-28
• 2.2.1 GMSK调制算法22-25
• 2.2.2 GMSK解调算法25-28
• 2.3 GSM信号同步算法28-31
• 2.3.1 时间粗同步28-29
• 2.3.2 时间精确同步29-30
• 2.3.3 频率同步30-31
• 2.4 GSM均衡算法31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 多相滤波器信道化接收机34-42
• 3.1 多通道软件无线电接收机34-36
• 3.1.1 多通道滤波器组34
• 3.1.2 多通道软件无线电接收机34-36
• 3.2 数字滤波器组与信道化36-39
• 3.2.1 多相滤波器信道化接收机36-37
• 3.2.2 数字滤波器组与信道化滤波器37-39
• 3.3 多相滤波信道化接收机39-40
• 3.4 本章小结40-42
• 4 多通道GSM-R Um接口监测仪的实现42-53
• 4.1 通用软件无线电平台介绍42-44
• 4.1.1 软件无线电42
• 4.1.2 软件实现平台LabVIEW42-43
• 4.1.3 硬件实现平台USRP43-44
• 4.2 GSM信号收发信机实现方案44-46
• 4.3 GMSK调制解调软件仿真实现46-47
• 4.4 GMSK调制解调硬件仿真实现47-48
• 4.5 GSM单通道信号接收的实现48-49
• 4.6 GSM多通道信号接收的实现49-52
• 4.6.1 多相滤波器的设计和实现50-52
• 4.6.2 GSM多通道信号接收的实现52
• 4.7 本章小结52-53
• 5 多通道GSM-R Um接口监测仪的测试53-74
• 5.1 GMSK调制解调软件平台的测试53-56
• 5.2 GMSK调制解调硬件平台的测试56-60
• 5.3 R&S(?)SMU200A矢量信号发生器介绍60-61
• 5.4 GSM单通道信号接收测试61-64
• 5.5 GSM多通道信号接收机测试64-72
• 5.5.1 多相滤波器的参数测试64-69
• 5.5.2 GSM多通道信号接收测试69-72
• 5.6 本章小结72-74
• 6 结论74-76
• 6.1 总结74
• 6.2 论文今后主要研究工作74-76
• 参考文献76-79
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果79-81
• 学位论文数据集81

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本文编号：1047860