本文關鍵詞：多通道GSM-R Um接口監(jiān)測儀的研究與實現(xiàn)

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【摘要】：作為全球使用最為廣泛的無線通信制式,GSM及其技術已經深入人民生活的各個領域。鐵道部(現(xiàn)中國鐵路總公司)在2000年底將GSM-R確定為我國高速鐵路專用通信的發(fā)展方向。GSM-R Um接口監(jiān)測儀是用于接收GSM-R網(wǎng)絡中Um接口中各時隙傳輸?shù)纳闲泻拖滦械臒o線信號,并進行同步、解調、提取出無線信號上攜帶的控制和業(yè)務信息。目前已有的GSM-R Um接口監(jiān)測儀采用的是單通道接收方案(射頻+基帶處理),要接收GSM-R上下行所有頻點就要通過多套接收電路來實現(xiàn)信號的接收、處理和分析。本次研究想實現(xiàn)的是通過一套寬帶接收機(射頻+基帶處理)來實現(xiàn)多個頻點信號的接收,并對相應的數(shù)據(jù)進行處理。相比較已有的接收方案,本方案可以大幅減小硬件成本,提高接收設備的靈活性。本文首先簡述了GSM空中接口及相關技術。包括GSM物理層結構,相應的幀格式,幾種常見的突發(fā)結構,物理信道和邏輯信道,并介紹了GMSK的幾種調制解調算法,GSM信號的同步算法和均衡算法。然后介紹了多相濾波器信道化接收機,說明了該接收機的具體算法和實現(xiàn)。然后通過軟件平臺LabVIEW實現(xiàn)了GSM信號的GMSK的調制和解調。之后通過軟件無線電平臺LabVIEW和USRP實現(xiàn)了GSM信號在真實無線信道下的發(fā)送和接收。接下來實現(xiàn)了GSM單通道和多通道信號接收的實現(xiàn)。最后對上述的實現(xiàn)過程進行了測試,驗證了算法和測試平臺的性能。論文對多相濾波器進行了研究和設計,對常見的一種多相濾波器的算法進行了優(yōu)化,優(yōu)化以后的算法可以降低運算量,提高了這種信道化接收機的實時處理能力,并在軟件無線電平臺上對兩種算法都進行了仿真分析。最后采用矢量信號發(fā)生器產生GSM信號,進行單通道和雙通道的GSM信號的發(fā)送,并通過硬件平臺和軟件平臺結合建立的GSM信號的接收平臺,直接獲取GSM的寬帶數(shù)據(jù)來驗證算法的實際性能,從而驗證了多通道GSM-R Um接口監(jiān)測儀的正確性和可行性。
【關鍵詞】：GSM-R 基帶信號分析和處理 多通道信號接收 多相濾波器
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.532
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-14
• 1.1 課題研究背景、內容和意義10
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 發(fā)展趨勢12
• 1.3 本文的主要工作和章節(jié)安排12-14
• 2 GSM空中接口及其關鍵技術研究14-34
• 2.1 GSM空中接口15-22
• 2.1.1 GSM空中接口的頻率分配15-16
• 2.1.2 GSM的幀結構和突發(fā)脈沖16-19
• 2.1.3 GSM系統(tǒng)的邏輯信道劃分19-22
• 2.2 GSM調制解調算法22-28
• 2.2.1 GMSK調制算法22-25
• 2.2.2 GMSK解調算法25-28
• 2.3 GSM信號同步算法28-31
• 2.3.1 時間粗同步28-29
• 2.3.2 時間精確同步29-30
• 2.3.3 頻率同步30-31
• 2.4 GSM均衡算法31-33
• 2.5 本章小結33-34
• 3 多相濾波器信道化接收機34-42
• 3.1 多通道軟件無線電接收機34-36
• 3.1.1 多通道濾波器組34
• 3.1.2 多通道軟件無線電接收機34-36
• 3.2 數(shù)字濾波器組與信道化36-39
• 3.2.1 多相濾波器信道化接收機36-37
• 3.2.2 數(shù)字濾波器組與信道化濾波器37-39
• 3.3 多相濾波信道化接收機39-40
• 3.4 本章小結40-42
• 4 多通道GSM-R Um接口監(jiān)測儀的實現(xiàn)42-53
• 4.1 通用軟件無線電平臺介紹42-44
• 4.1.1 軟件無線電42
• 4.1.2 軟件實現(xiàn)平臺LabVIEW42-43
• 4.1.3 硬件實現(xiàn)平臺USRP43-44
• 4.2 GSM信號收發(fā)信機實現(xiàn)方案44-46
• 4.3 GMSK調制解調軟件仿真實現(xiàn)46-47
• 4.4 GMSK調制解調硬件仿真實現(xiàn)47-48
• 4.5 GSM單通道信號接收的實現(xiàn)48-49
• 4.6 GSM多通道信號接收的實現(xiàn)49-52
• 4.6.1 多相濾波器的設計和實現(xiàn)50-52
• 4.6.2 GSM多通道信號接收的實現(xiàn)52
• 4.7 本章小結52-53
• 5 多通道GSM-R Um接口監(jiān)測儀的測試53-74
• 5.1 GMSK調制解調軟件平臺的測試53-56
• 5.2 GMSK調制解調硬件平臺的測試56-60
• 5.3 R&S(?)SMU200A矢量信號發(fā)生器介紹60-61
• 5.4 GSM單通道信號接收測試61-64
• 5.5 GSM多通道信號接收機測試64-72
• 5.5.1 多相濾波器的參數(shù)測試64-69
• 5.5.2 GSM多通道信號接收測試69-72
• 5.6 本章小結72-74
• 6 結論74-76
• 6.1 總結74
• 6.2 論文今后主要研究工作74-76
• 參考文獻76-79
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果79-81
• 學位論文數(shù)據(jù)集81

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本文編號：1047860