多制式无线移动通信基站信息识别系统的设计与实现

发布时间：2017-09-19 23:23

  本文关键词：多制式无线移动通信基站信息识别系统的设计与实现

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【摘要】：GSM是当今世界上最成功、应用最广泛的2G移动通信标准,它开创了数字化通信的先河.促进了通信产业的全球化发展：LTE作为由3G技术革新演进而来“准4G”移动通信技术,将成为未来10年内通信产业的技术支柱。为了维护通信质量和信息安全,针对GSM/LTE下行链路传输的基站信息识别与监测是不可或缺的一环。本论文对GSM和LTE这两种制式的无线移动通信系统的下行链路广播信道的同步与解调算法进行了系统性设计,并通过研制出的硬件设备实现了对基站信息的识别与监测。本论文首先分析了GSM和LTE通信系统下行链路的关键技术,包括GSM系统的物理信道、逻辑信道、帧结构以及GMSK调制;LTE系统的OFDM技术、MIMO技术、帧结构与资源结构。然后,论文对GSM和LTE接收机分别进行了模块化的系统性设计。在GSM接收机的设计中,论文在分析了同步模块的传统算法后,针对现有算法的弊端提出了基于Goertzel算法思想的改进型FCCH检测算法与基于自相关的频偏估计算法；论文将GSM解调模块分为信道估计、匹配滤波、信道均衡和信道译码4个子模块进行了介绍,其中以信道译码模块为重点详细介绍了GSM的解交织复用、Viterbi译码和CRC校验过程的算法与流程。在LTE接收机的设计中,论文对同步模块的主同步检测和辅同步检测原理进行了详细分析并设计了相关算法；论文将PBCH解调模块分为OFDM解调模块、信道估计模块、资源解映射模块、MIMO译码模块、QPSK解调模块和比特级处理模块6个子模块进行分析与算法设计。最后,论文结合现有的硬件平台对GSM/LTE接收系统进行硬件仿真与联调测试,通过CCS和MATLAB软件对硬件仿真结果进行分析,并通过编写的上位机软件显示了联调测试结果。本论文设计与实现的多制式无线移动通信基站信息识别系统能够实现对GSM基站小区广播信息的实时监测,并通过监测的信息判断该小区所在的基站是否为合法基站；系统还能对LTE物理广播信息进行识别,获取基本小区信息。
【关键词】：GSM LTE 下行链路 同步 解调
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 绪论16-20
• 1.1 课题研究的背景16-17
• 1.1.1 现代移动通信系统发展16-17
• 1.1.2 课题研究的移动通信系统介绍17
• 1.2 课题研究现状及发展趋势17-18
• 1.3 课题研究意义18-19
• 1.3.1 GSM制式无线移动通信基站识别系统研究意义18
• 1.3.2 LTE制式无线移动通信基站识别系统研究意义18-19
• 1.4 论文主要工作与章节安排19-20
• 第二章 GSM/LTE通信系统关键技术介绍20-34
• 2.1 移动通信系统中的下行链路20
• 2.2 GSM通信系统下行链路20-26
• 2.2.1 物理信道与突发脉冲20-22
• 2.2.2 逻辑信道22-23
• 2.2.3 TDMA帧结构23-24
• 2.2.4 GMSK调制24-26
• 2.3 LTE通信系统下行链路26-33
• 2.3.1 OFDM技术26-28
• 2.3.2 MIMO技术28-30
• 2.3.3 LTE帧结构30-32
• 2.3.4 资源网格与资源块32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 GSM接收机系统设计34-53
• 3.1 GSM接收机同步理论与算法实现34-44
• 3.1.1 GSM系统同步原理与过程34-35
• 3.1.2 FCCH检测与频偏估计35-43
• 3.1.2.1 传统的FCCH检测与频偏估计算法介绍35-38
• 3.1.2.2 改进型FCCH检测与频偏估计算法38-43
• 3.1.3 GSM系统中的SCH同步43-44
• 3.2 GSM接收机广播信道解调算法设计44-50
• 3.2.1 信道估计45
• 3.2.2 匹配滤波45-46
• 3.2.3 Viterbi均衡46-47
• 3.2.4 信道译码47-50
• 3.2.4.1 解交织复用48
• 3.2.4.2 卷积码译码48-49
• 3.2.4.3 节介绍的Viterbi均衡基本相同49
• 3.2.4.4 CRC校验49-50
• 3.3 信令解析与伪基站检测50-52
• 3.3.1 SCH消息获取50-51
• 3.3.2 BCCH信令解析与伪基站检测51-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 LTE接收机系统设计53-78
• 4.1 LTE中的小区搜索53-54
• 4.2 LTE接收机同步算法分析与实现54-63
• 4.2.1 Zadoff-Chu序列54-55
• 4.2.2 主同步信号与辅同步信号55-58
• 4.2.2.1 PSS序列的产生56
• 4.2.2.2 SSS序列的产生56-57
• 4.2.2.3 PSS与SSS的频域映射57-58
• 4.2.3 LTE系统的主同步检测58-62
• 4.2.3.1 PSS定时同步算法58-61
• 4.2.3.2 频偏估计61-62
• 4.2.4 LTE系统的辅同步检测62-63
• 4.3 LTE接收机PBCH解调算法设计与实现63-77
• 4.3.1 OFDM解调64-65
• 4.3.2 信道估计65-69
• 4.3.2.1 导频信号65-66
• 4.3.2.2 LS信道估计66-68
• 4.3.2.3 线性插值68-69
• 4.3.3 资源解映射69-70
• 4.3.4 MIMO译码70-72
• 4.3.4.1 解预编码70-71
• 4.3.4.2 解层映射71-72
• 4.3.5 QPSK解调72
• 4.3.6 比特级处理与MIB信息提取72-77
• 4.3.6.1 解扰码与PBCH盲检73
• 4.3.6.2 解速率匹配73-75
• 4.3.6.3 咬尾卷积码译码75-76
• 4.3.6.4 解掩与CRC校验76-77
• 4.3.6.5 MIB解析77
• 4.4 本章小结77-78
• 第五章 GSM与LTE接收机硬件联调与分析78-98
• 5.1 硬件平台与联调软件介绍78-82
• 5.1.1 GSM/LTE信号处理平台78-79
• 5.1.2 LTE信号接收平台79-80
• 5.1.3 调试软件介绍80-82
• 5.2 GSM接收系统硬件仿真82-86
• 5.2.1 GSM同步模块硬件仿真82-84
• 5.2.2 GSM解调模块硬件仿真84-86
• 5.3 LTE接收系统硬件仿真86-91
• 5.3.1 LTE同步模块硬件仿真86-90
• 5.3.2 LTE解调模块硬件仿真90-91
• 5.4 硬件联调与结果分析91-97
• 5.4.1 GSM接收系统外场联调测试91-94
• 5.4.2 LTE接收系统联调测试94-97
• 5.5 本章小结97-98
• 第六章 总结与展望98-100
• 6.1 论文工作总结98-99
• 6.2 工作展望99-100
• 致谢100-101
• 参考文献101-103
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果103

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