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无线分组通信网精确定时技术

作　者: 易颖
导　师: 王文鼐
学　校: 南京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: PTP 时钟偏差无线分组网 MATLAB仿真滤波器
分类号: TN92
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 27次
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内容摘要

时钟同步与定时是通信网的基本技术之一,是分组网承载电路仿真业务和实时型业务的前提条件。随着无线传输技术的发展,无线分组网定时和同步的性能需求将比现在更加严格,因此研究分组网络,尤其是以无线传输为基础的网络定时和同步,是一个亟待开展的问题。IEEE 1588标准定义的PTP,可实现亚微秒级时钟同步精度。本文重点研究如何将PTP应用于无线分组网并提高时钟同步精度的方法。本文首先分析了PTP体系结构和时钟同步原理,并归纳了无线传感器网络和无线局域网中的时钟同步算法,发现相比于有线网亚微秒级的时钟同步精度,无线分组网时钟同步精度只有几十微秒级。其次,针对有线和无线环境的不同,总结出影响时钟同步精度的三种因素及补偿办法。再次,通过实验数据观察和分析,发现无线链路多径传输是降低时钟同步精度的主要原因,所引发的抖动性能比有线环境劣化三个数量级。最后,重点研究了无线分组网中PTP的改进方案,通过在从时钟端引入滤波器,滤除噪声,从而改善PTP在无线环境中时钟同步精度。本文使用MATLAB仿真研究了巴特沃兹型、切比雪夫型、椭圆型滤波算法对提高同步性能的作用。仿真结果表明通过在从时钟引入滤波器,可以使主从时钟绝对平均偏差有定的改善,使方差提高一个数量级。通过调整滤波器类型、滤波器阶数、滤波器通带频率和阻带频率,及滤波器阻带宽度等参数,可以达到较优的滤波效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-11
  1.1 课题的研究背景  8
  1.2 国内外的发展情况  8-9
  1.3 NTP与IEEE1588比较  9
  1.4 本文的研究内容及安排  9-11
第二章 IEEE1588关键技术  11-23
  2.1 时钟同步、时间同步与定时同步的区别  11-12
  2.2 PTP参考体系结构  12-13
  2.3 PTP系统结构  13-14
  2.4 PTP时钟同步原理  14-17
  2.5 时钟同步精度的影响因素及改善方法  17-23
    2.5.1 协议处理因素  17-19
    2.5.2 时钟晶振精度偏差  19-21
    2.5.3 网络传输因素  21-22
    2.5.4 其它提高同步精度的方法  22-23
第三章无线分组网时钟同步算法  23-30
  3.1 无线传感器网络的时钟同步  23-26
    3.1.1 经典的无线传感器网时钟同步算法  24-26
    3.1.2 基于ZigBee无线传感器网时钟同步  26
  3.2 无线局域网的时钟同步  26-30
    3.2.1 WLAN网络结构  26-28
    3.2.2 无线局域网时钟同步  28-30
第四章无线分组网中PTP的改进方案  30-40
  4.1 以太网与WLAN中PTP同步精度的比较  30-32
  4.2 无线传输环境对PTP协议时钟同步精度的影响  32-33
  4.3 无线分组网中PTP的结构改进方案  33-34
  4.4 ⅡR滤波器的MATLAB辅助设计  34-40
    4.4.1 MATLAB简介  34-35
    4.4.2 ⅡR数字滤波器与FIR滤波器的比较  35-36
    4.4.3 数字滤波器的指标  36-37
    4.4.4 ⅡR数字滤波器的设计方法  37-40
第五章仿真与结果分析  40-49
  5.1 本地从时钟滤波算法仿真过程  40-47
    5.1.1 滤波器类型对滤波效果的影响  40-42
    5.1.2 滤波器的阶数对滤波效果的影响  42-43
    5.1.3 滤波器通带阻带频率对滤波效果的影响  43-46
    5.1.4 过渡带宽度对滤波效果的影响  46-47
  5.2 本地从时钟滤波算法结果分析  47-49
第六章论文总结与展望  49-51
  6.1 论文总结  49
  6.2 研究展望  49-51
参考文献  51-53
致谢  53-54
攻读学位期间发表的学术论文  54

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