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数字集群手持机基带算法研究与实现

作　者: 许贝旎
导　师: 李玉柏
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 数字集群 Reed-Muller码 Viterbi译码 DPD-MAP解调 解突发
分类号: TN929.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


数字集群通信系统是一种专用于调度的通信系统。近年来因为这种通信系统能有效地使用频谱,提供更好的通话质量和丰富的通信业务而备受国内外学者的关注。但是目前对比国外在数字集群通信技术的发展,我国在此方面的研究还相对比较落后。本文针对MTS(Mobile Telephone Service:移动电话服务)数字集群通信系统手持机进行基带算法的分析与研究,并在基于TI OMAP5912双核芯片的硬件环境上实现了各个基带算法的模块。MTS数字集群通信系统是依照我国公共安全部门应用需求制定的数字集群通信系统。本文在概要地介绍了课题的研究背景和数字集群通信技术的发展技术之后,分析研究涉及的基带算法模块的相关协议标准。本系统使用的信道编解码模块有:CRC(Cyclic Redundancy Checks:循环冗余校验)码,Reed-Muller纠错码,卷积码,交织和加扰等。在第三章中本文将对每个模块的进行编译码原理的介绍,并给出实现各个模块在DSP环境下的软件实现方法。第四章研究了GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying:高斯最小移频键控)的调制与解调技术。这章提出了两种实现GMSK调制方法。第一种方法实现时采用了大量的查询表,实现时速度快。第二种方法采用递归的方法来实现GMSK的调制,调制精度比较高。本系统使用第一种方法实现GMSK调制。此外这章还分析比较了3种DPD(Differential Phase Detector:差分相位接收机)接收机。第一种是一般所知的DPD接收机,第二种是利用前一码元信息的反馈抵消部分码间干扰的FDPD(Feedback Differential Phase Detector:带反馈信息的差分检测接收机)接收机,第三种是利用MAP(Maximum A Posterior:最大后验概率)算法和DPD网格图相结合并迭代解调译码的接收机。仿真结果表明第三种接收机的性能最好,在误码率为10-5时,此方法比单纯使用DPD算法好了近6dB。而FDPD次之,在误码率为10-5的时,比DPD要好1dB。但是由于存储器开销大,计算速度慢,和需要对噪声SNR进行估计等诸多因素,目前本系统虽然不能实现DPD-MAP接收机,但本文给出了FDPD的软件实现方法。第五章中本文分析了帧同步的原理与软件实现方法;并结合协议,在简化了的数字集群手持机的使用场景下,分析解突发在DSP环境下软件实现时的状态转移和流程的设计。第六章给出了本系统部分信道编解码和GMSK调制解调算法模块的实验测试结果。并根据这些测试和实现结果分析了本文算法实现的有效性和准确性。最后第七章总结了全文作者的工作,分析了后续可能还可开展的研究和改进方向。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
缩略词表  14-16
第一章 绪论  16-20
  1.1 本论文的研究背景及意义  16-17
  1.2 数字集群系统发展与研究现状  17-18
  1.3 论文的结构与内容安排  18-20
第二章 MTS 数字集群系统空口标准简介  20-30
  2.1 引言  20-21
  2.2 空口协议栈分层简介  21-22
  2.3 物理层协议标准简要介绍  22-27
    2.3.1 帧结构和时隙  23
    2.3.2 信道复用  23-26
    2.3.3 MAC 子层的协议标准简介  26-27
  2.4 基带算法的概述  27-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章 信道编解码原理与实现  30-58
  3.1 引言  30
  3.2 CRC 校验码  30-33
    3.2.1 CRC 16 的编码原理  31
    3.2.2 CRC 16 的译码原理  31
    3.2.3 CRC 16 编译码的实现  31-33
  3.3 Reed-Muller 码  33-42
    3.3.1 RM 编码原理  33-35
    3.3.2 RM 编码的实现  35-36
    3.3.3 RM 译码Reed 算法  36-37
    3.3.4 RM 译码Reed 算法的仿真  37-38
    3.3.5 RM 译码Reed 算法的实现  38-42
  3.4 卷积码和RCPC 码  42-51
    3.4.1 卷积码和RCPC 码的编码原理与实现  42-44
    3.4.2 Viterbi 译码原理  44-47
    3.4.3 Viterbi 译码的仿真  47-48
    3.4.4 Viterbi 译码的实现  48-51
  3.5 交织  51-55
    3.5.1 块内交织  51-53
    3.5.2 N 块间交织  53-55
  3.6 扰码  55-57
    3.6.1 扰码原理  56
    3.6.2 扰码的实现  56-57
  3.7 本章小结  57-58
第四章 GMSK 调制与解调的原理与实现  58-87
  4.1 引言  58
  4.2 GMSK 调制的理论分析与实现  58-72
    4.2.1 GMSK 调制原理  59-63
    4.2.2 GMSK 调制实现1  63-68
    4.2.3 GMSK 调制实现2  68-70
    4.2.4 GMSK 调制实现1 与实现2 的比较  70-72
  4.3 GMSK 解调理论分析和实现  72-85
    4.3.1 DPD 接收机原理  73-74
    4.3.2 带反馈信息的DPD 接收机原理  74-76
    4.3.3 联合DPD 与MAP 算法的迭代解调译码接收机原理  76-79
    4.3.4 符号同步原理  79-81
    4.3.5 仿真结果的分析与比较  81-84
    4.3.6 带反馈信息的DPD 接收机与符号同步的实现  84-85
  4.4 本章小结  85-87
第五章 帧同步与解突发的原理与实现  87-96
  5.1 引言  87
  5.2 帧同步的理论与实现  87-90
    5.2.1 同步码检测  88-89
    5.2.2 定时器的调整  89-90
  5.3 解突发的实现流程  90-95
  5.4 本章小结  95-96
第六章 测试结果  96-108
  6.1 硬件平台简介  96-98
  6.2 软件平台简介  98-99
  6.3 信道编解码的测试结果  99-101
  6.4 GMSK 调制与解调测试结果  101-106
  6.5 手持机整机测试  106-107
  6.6 本章小结  107-108
第七章 结论与展望  108-110
  7.1 论文的工作总结  108-109
  7.2 展望  109-110
致谢  110-111
参考文献  111-113
个人简历  113-114
攻读硕士学位期间研究成果  114-115

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信 > 集群移动通信系统
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