發(fā)布時間：2020-11-18 01:40

　　 通信規(guī)模的迅猛發(fā)展,使其與人們的生活變的息息相關(guān),但隨之而來的通信安全問題也不容忽視,所以基于GSM網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)聽系統(tǒng)在通信安全領(lǐng)域上面起著舉足輕重的作用。對于GSM監(jiān)聽系統(tǒng)來說,同步的完成是基帶信號處理首要且關(guān)鍵的一步,只有成功進行同步才能完成后續(xù)的解調(diào)譯碼過程,使得GSM監(jiān)聽系統(tǒng)實現(xiàn)對語音信號的監(jiān)聽。本文針對傳統(tǒng)基于DSP平臺的GSM監(jiān)聽系統(tǒng)監(jiān)聽路數(shù)過少的問題,設(shè)計了一種適合于FPGA平臺的多路GSM監(jiān)聽系統(tǒng)同步方案。首先對GSM系統(tǒng)的同步算法進行了全面的研究和分析,對粗同步中的FFT法、包絡(luò)檢測法、相位差法和匹配相關(guān)法進行了仿真和性能對比,分析了其中的優(yōu)缺點。將含有FB突發(fā)脈沖序列的靜態(tài)AD數(shù)據(jù)取符號化后進行頻域自相關(guān)操作,仿真結(jié)果表明相比于直接FFT法具有更好的抗噪聲性能。然后研究了GSM監(jiān)聽系統(tǒng)的總體設(shè)計流程,在結(jié)合幀同步算法的基礎(chǔ)上設(shè)計了FPGA同步部分模塊。其中包括時鐘模塊、FCCH粗同步模塊、解旋轉(zhuǎn)模塊、SCH精同步模塊和TCH同步發(fā)送等子模塊。利用ModelSim對上述子模塊進行了時序仿真,并在Xilinx XC7K325T開發(fā)板上對模塊設(shè)計的正確性進行了板級驗證。其中對FCCH粗同步模塊和SCH精同步模塊進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計上的優(yōu)化,不僅節(jié)約了資源而且減少了延遲。在TCH同步發(fā)送子模塊上用了時分復用的方式進行設(shè)計,使得單塊FPGA開發(fā)板能夠監(jiān)聽32路語音信號。最后為了驗證同步部分模塊在整個GSM監(jiān)聽系統(tǒng)中運行的正確性,將各子模塊與監(jiān)聽系統(tǒng)其余模塊進行連接。通過實際環(huán)境的測試,該監(jiān)聽系統(tǒng)能穩(wěn)定的對多路語音信號進行監(jiān)聽。說明本文所設(shè)計的GSM監(jiān)聽系統(tǒng)的同步部分是正確且有效的。
【學位單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5;TN791
【部分圖文】：

尾比特(3)加密比特(39)加密比特(39)訓練序列比特(64)尾比特(3)保護比特(8.25)SB脈沖序列結(jié)構(gòu)尾比特(3)加密比特(57) 1 1加密比特(57)訓練序列(26)尾比特(3)保護比特(8.25)NB脈沖序列結(jié)構(gòu) 偷幀標志 偷幀標志尾比特(8) 訓練序列(41)加密比特(36)尾比特(3)保護比特(68.25)AB脈沖序列結(jié)構(gòu)尾比特(3)固定比特(57) 1 1固定比特(57)訓練序列(26)尾比特(3)保護比特(8.25)偷幀標志 偷幀標志DB脈沖序列結(jié)構(gòu)圖 2.4 GSM 突發(fā)脈沖結(jié)構(gòu)其中SB脈沖突發(fā)序列擁有固定64bit的訓練序列[32,33]，其雙極性化表示為：-1 1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 1-1 1 -1 1 1 1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 1 -1 -1。如圖2.5所示為SB突發(fā)脈沖序列的自相關(guān)結(jié)果。

峰取得最大的時候，其左右的相關(guān)峰值，明顯小于最大相關(guān)峰。由于本課題在實際的工程操作中為了減少多徑的干擾，在實際的同步過程中用的是 SB 脈沖突發(fā)中間 54bit 訓練序列與待檢測數(shù)據(jù)進行匹配。如圖 2.6 所示為 SB 中間 54bit 固定訓練序列與 SB 全 64bit 訓練序列互相關(guān)結(jié)果。圖 2.6 SB 訓練序列互相關(guān)由圖 2.6 可知，實際工程當中取的 54bit 訓練序列進行匹配的操作，在減少多徑效應(yīng)落在訓練序列 64bit 數(shù)據(jù)上的同時，并不會影響匹配相關(guān)的效果。在NB 突發(fā)脈沖序列中含有 8 種和 SB 突發(fā)脈沖訓練序列類似類型的固定 26bit 訓練序列。其雙極性化后的結(jié)果如表 2.1 所示。表 2.1 雙極性化后 NB 8 種訓練序列序號 雙極性化后的序列0 1 1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 -11 1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 -12 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 13 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 -1

由于 NB 的脈沖突發(fā)序列與 SB 的脈沖突發(fā)序列具有類似的功能，所以其具有很好的自相關(guān)與互相關(guān)性。如圖 2.7，2.8 所示為 NB 脈沖突發(fā)序列的自相關(guān)結(jié)果和實際工程中所用的 NB 中間 16bit 訓練序列與全 26bit 訓練序列，進行互相關(guān)的匹配結(jié)果。
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本文編號：2888185