宽带集群通信系统上行物理信道研究及实现

发布时间：2020-06-15 13:51

【摘要】：信息时代,万物互联交织成一张巨大的通信网络,庞大的数据量对这张巨网的通信速率和通信质量提出了新的要求,高清语音通话、实时视频监测等公共服务迫切需要新一代的集群通信技术支撑,宽带集群通信(Broadband Trunking Communication,B-TrunC)应运而生。本文主要研究了B-TrunC上行物理信道的链路组成和通信同步问题分析,基于TMS320C6670多核DSP平台实现了上行链路的功能,测试了样机系统内串行高速接口(Serial Rapid Input/Output,SRIO)和以太网口两个重要接口,完成了介质访问控制(Medium Access Control,MAC)子层与物理层间的初步整体联调测试。论文首先分析了B-TrunC物理层相关协议,研究了上行物理信道的数据处理流程以及关键模块,基于MATLAB平台搭建了物理上行共享信道(Physical Uplink Shared Channel,PUSCH)的仿真链路并仿真得到了其在高斯信道和瑞利信道下的性能曲线,分析了通信过程中的同步问题对链路的性能影响并分别在同步时延残差和频偏残差存在的情况下仿真验证了要维持系统性能在可以接受的范围内对系统中时间同步和频率同步精度的要求。论文研究了基于TMS320C6670多核DSP平台的上行物理信道在20MHz带宽下的系统流程和实现,并针对警务系统的特殊要求,设计并实现了8MHz带宽下的流程并加以实现,从分核时序流程的探索深入到其中关键模块的设计和协处理器的配置,统计了两个带宽下典型参数条件的时间/计算复杂度,通过定点实现与浮点仿真性能的对比,仿真验证了实现系统引入的性能损失在0.5dB以内,仿真得到了相同条件下不同平台的性能曲线,验证了B-TrunC实现系统对时延残差和频偏残差宽容度的可靠性。论文研究了B-TrunC专网系统的硬件结构与组成框架,介绍了SRIO接口的基本原理,通过对通道不同配置的速率测试、与FPGA之间的连通性测试、对使用交换机组网通信的功能测试以及对接收机制的分析,验证了B-TrunC专网系统中SRIO接口交互逻辑的可行性并测试证明了该接口可以支持系统要求的速率1966Mbps;介绍了以太网口通信的相关原理,通过DSP端TCP/IP协议栈的添加、对上位机与DSP间以太网通信的连通性和吞吐量测试,验证了B-TrunC专网系统中以太网口交互逻辑的合理性并测试证明了该接口可以支持系统要求的满载速率100Mbps,优化了DSP在以太网口接收中的任务处理模型;完成了BTrunC专网系统MAC层与物理层的初步系统级联调测试,验证了整个专网样机物理层软件设计的正确性。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN92
【图文】：

示意图,模块组成,平台,集群通信

作为整个机箱里高速交换总线的中心，承载了机箱管理和模块互源板通过背板对机箱内各模块供电，有着运行状态检测和电源模块。整个系统组成见图 4-1：本文着重于系统的基带部分以及基带模块与其他模块通信交互中所部分。.1 AMC-2C6670 平台概述AMC-2C6670 设计功率48W，集成了两块 TI 公司的TMS320C6670型，还包含了一块 Virtex-6 系列的 FPGA 和一块 Spartan-6 系列的 FPGMS320C6670 工作频率为 1.2GHz，拥有 4 个 DSP 核心以及配套协处完成宽带集群通信物理层的数据处理功能；Virtex-6 FPGA 有 SRIO 接口，可以和 DSP 进行通信，在集群通信专网中作为基站侧和用户侧转，承担时间频率同步以及中断触发的功能；Spartan-6 FPGA 为板x-6 FPGA 在内的硬件模块提供可编程接口，可以对这些模块进行动及复位[24]。AMC-2C6670 平台的主要模块组成示意图见图 4-2：

【参考文献】