本文關鍵詞：多制式無線移動通信基站信息解碼系統(tǒng)中硬件加速模塊實現(xiàn)

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【摘要】：第二代移動通信是(GSM)以無線電為基礎的,引入加密技術大大增強了安全性,錯誤檢測和矯正也提高了通信的質量。GSM保留了2G網(wǎng)絡中最實用的技術,卻具有著更廣泛的應用第四代移動通信(4G)核心技術的界定則主要是指采用OFDM(正交頻分復用)調制技術的OFDMA多址技術。LTE分為FDD-LTE和TD-LTE兩種情況,FDD-LTE是以頻分復用為基礎的LTE技術,而TD-LTE是TD-SCDMA進化而來,是以時分復用為基礎的LTE技術。隨著LTE技術的發(fā)展,其上網(wǎng)的速度已經(jīng)比GSM快上幾十倍。偽基站主要利用移動信令監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測移動通訊過程中的各種信令過程,取得移動用戶的手機的一些有用信息。偽基站發(fā)送出GSM的信號,把運營商的信號和用戶隔離,從而讓用戶離開之前的基站,重新選擇其它的基站。因此對基站信息的監(jiān)測在一定程度上有著重要意義。本課題主要是研究多制式無線移動通信基站識別系統(tǒng)中硬件加速模塊的實現(xiàn),主要針對GSM中FCCH信道監(jiān)測的加速和FDD-LTE中整個同步模塊的加速。在GSM的網(wǎng)絡系統(tǒng)中,基于DSP的GSM基站信息解碼系統(tǒng),其中包含F(xiàn)CCH和SCH信道檢測、信道估計和濾波、解GMSK調制、解交織以及解維特比,最終讀取GSM基站的基本信息。對整個基于DSP的解碼系統(tǒng)經(jīng)過綜合分析過后,決定對FCCH信道檢測進行加速,把FCCH中耗費時間最多的FIR濾波、FFT變換以及功率峰值檢測放入到FPGA中來做。DSP和FPGA中間的數(shù)據(jù)傳輸通過EMIF接口來進行數(shù)據(jù)的交換。在FDD-LTE系統(tǒng)中,對信號接受下來之后的同步過程進行深入研究。在MATLAB中對主同步信號PSS和輔同步信號SSS檢測進行仿真,并運行整個同步模塊。在仿真完成后,把FDD-LTE系統(tǒng)中的同步模塊用FPGA來實現(xiàn),用verilog編寫整個同步系統(tǒng)模塊。其中同步模塊包含了下采樣模塊、PSS相關運算模塊、頻偏估計模塊和SSS定位模塊,并在XILINX ML605開發(fā)板上進行硬件測試,最終可以得到小區(qū)ID的值和信號的幀頭位置。在經(jīng)過加速之后,可以更加迅速地讀取出基站的信息。對偽基站的打壓有著重要的意義,保障通信系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。
【關鍵詞】：基站 GSM FDD-LTE 同步 FPGA
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-18
• 1.1 移動通信發(fā)展簡史15-16
• 1.2 偽基站的工作原理介紹16
• 1.3 本課題的研究內容和結構16-18
• 第二章 多制式網(wǎng)絡系統(tǒng)的基本原理18-42
• 2.1 GSM基站信道簡介18-21
• 2.1.1 GSM系統(tǒng)的信道18-19
• 2.1.2 TDMA幀結構19-21
• 2.1.3 GSM信道加密比特流程21
• 2.2 GSM系統(tǒng)信號傳輸與處理的基本原理21-32
• 2.2.1 GSM信號收發(fā)過程中的處理21-24
• 2.2.2 對信道FCCH的監(jiān)測24-27
• 2.2.3 對信道SCH的監(jiān)測27-28
• 2.2.4 GSM基站信息解碼步驟28-32
• 2.3 LTE時隙、頻域和空間域資源32-36
• 2.3.1 時域32
• 2.3.2 LTE幀結構32-34
• 2.3.3 資源網(wǎng)格34-35
• 2.3.4 保護間隔35-36
• 2.4 FDD-LTE中的同步信號36-40
• 2.4.1 主同步信號PSS37-38
• 2.4.2 輔同步信號SSS38-40
• 2.5 多制式基站識別系統(tǒng)的平臺40-42
• 第三章 多制式基站信息解碼系統(tǒng)及性能分析42-59
• 3.1 基于DSP的基站信息解碼框架42-43
• 3.2 DSP芯片TMS320VC5509A的介紹43-44
• 3.3 基于DSP的GSM基站信息解碼44-50
• 3.3.1 基于DSP的硬件設備的連接44-45
• 3.3.2 基于DSP的基站信息解碼系統(tǒng)代碼分析45-48
• 3.3.3 解碼結果的顯示和分析48-50
• 3.4 GSM基站信息解碼過程中性能分析50-52
• 3.4.1 解碼信息實時性比較50-51
• 3.4.2 GSM基站系統(tǒng)軟硬件深入分析51-52
• 3.5 FDD-LTE中小區(qū)搜索過程52-59
• 3.5.1 小區(qū)搜索的步驟52-53
• 3.5.2 同步信號的MATLAB仿真53-56
• 3.5.3 FDD-LTE網(wǎng)絡系統(tǒng)的頻率同步56-57
• 3.5.4 FDD-LTE基站信息解碼性能分析57-59
• 第四章 多制式基站信息解碼系統(tǒng)中的硬件加速模塊實現(xiàn)59-85
• 4.1 硬件模塊加速的設計理念59-60
• 4.2 在FPGA中的具體設計方案60-61
• 4.3 FPGA與DSP間數(shù)據(jù)互相讀寫的接口設計61
• 4.4 GSM基站信息解碼系統(tǒng)中硬件加速模塊實現(xiàn)61-70
• 4.4.1 DSP與FPGA數(shù)據(jù)相互讀寫的整體架構61-62
• 4.4.2 外部存儲器接口EMIF模塊62-65
• 4.4.3 對數(shù)據(jù)濾波模塊FIR65-66
• 4.4.4 對數(shù)據(jù)的FFT運算66-68
• 4.4.5 數(shù)據(jù)功率模塊68-69
• 4.4.6 功率大小比較模塊69-70
• 4.5 基于FPGA的FDD-LTE中同步模塊的實現(xiàn)70-81
• 4.5.1 同步模塊硬件設計的基本框架70-71
• 4.5.2 下采樣硬件模塊71-73
• 4.5.3 PSS相關運算模塊73-78
• 4.5.4 頻偏估計模塊78-79
• 4.5.5 SSS定位模塊79-81
• 4.6 整個硬件加速的測試81-85
• 4.6.1 GSM基站系統(tǒng)硬件測試81-82
• 4.6.2 GSM基站信息解碼系統(tǒng)加速結果對比82-83
• 4.6.3 FDD-LTE中同步模塊綜合測試及加速對比83-85
• 第五章 總結與展望85-86
• 5.1 課題小結85
• 5.2 研究展望85-86
• 致謝86-87
• 參考文獻87-89

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本文編號：569009