宽带集群通信系统上行物理信道研究及实现

摘要

信息时代，万物互联交织成一张巨大的通信网络，庞大的数据量对这张巨网的通信速率和通信质量提出了新的要求，高清语音通话、实时视频监测等公共服务迫切需要新一代的集群通信技术支撑，宽带集群通信(Broadband Trunking Communication,B-TrunC)应运而生。本文主要研究了B-TrunC上行物理信道的链路组成和通信同步问题分析，基于TMS320C6670多核DSP平台实现了上行链路的功能，测试了样机系统内串行高速接口(Serial Rapid Input/Output，SRIO)和以太网口两个重要接口，完成了介质访问控制(Medium Access Control,MAC)子层与物理层间的初步整体联调测试。 论文首先分析了B-TrunC物理层相关协议，研究了上行物理信道的数据处理流程以及关键模块，基于MATLAB平台搭建了物理上行共享信道(Physical Uplink Shared Channel，PUSCH)的仿真链路并仿真得到了其在高斯信道和瑞利信道下的性能曲线，分析了通信过程中的同步问题对链路的性能影响并分别在同步时延残差和频偏残差存在的情况下仿真验证了要维持系统性能在可以接受的范围内对系统中时间同步和频率同步精度的要求。 论文研究了基于TMS320C6670多核DSP平台的上行物理信道在20MHz带宽下的系统流程和实现，并针对警务系统的特殊要求，设计并实现了8MHz带宽下的流程并加以实现，从分核时序流程的探索深入到其中关键模块的设计和协处理器的配置，统计了两个带宽下典型参数条件的时间/计算复杂度，通过定点实现与浮点仿真性能的对比，仿真验证了实现系统引入的性能损失在0.5dB以内，仿真得到了相同条件下不同平台的性能曲线，验证了B-TrunC实现系统对时延残差和频偏残差宽容度的可靠性。 论文研究了B-TrunC专网系统的硬件结构与组成框架，介绍了SRIO接口的基本原理，通过对通道不同配置的速率测试、与FPGA之间的连通性测试、对使用交换机组网通信的功能测试以及对接收机制的分析，验证了B-TrunC专网系统中SRIO接口交互逻辑的可行性并测试证明了该接口可以支持系统要求的速率1966Mbps；介绍了以太网口通信的相关原理，通过DSP端TCP/IP协议栈的添加、对上位机与DSP间以太网通信的连通性和吞吐量测试，验证了B-TrunC专网系统中以太网口交互逻辑的合理性并测试证明了该接口可以支持系统要求的满载速率100Mbps，优化了DSP在以太网口接收中的任务处理模型；完成了B-TrunC专网系统MAC层与物理层的初步系统级联调测试，验证了整个专网样机物理层软件设计的正确性。

目录

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缩略词表

第一章 绪论

1.1论文的研究背景及意义

1.2宽带集群通信系统技术概述

1.2.1宽带集群通信系统的总体框架

1.2.2宽带集群通信系统的关键技术

1.3论文的结构与内容安排

第二章 宽带集群通信上行链路传输设计与仿真

2.1宽带集群通信系统物理层协议概述

2.1.1宽带集群通信系统的帧结构

2.1.2宽带集群通信系统的上行物理信道

2.2宽带集群通信系统上行物理信道的总体结构与功能概述

2.2.1宽带集群通信系统上行线路业务信道工作流程

2.2.2宽带集群通信系统上行链路业务信道关键模块研究

2.2.3宽带集群通信系统上行链路控制信道研究

2.3宽带集群通信系统上行物理信道仿真分析

2.3.1理想同步条件下性能仿真

2.3.2同步存在时延残差时的性能仿真及分析

2.3.3同步存在频偏残差时的性能仿真及分析

2.4本章小结

第三章 宽带集群通信上行物理信道处理研究与实现

3.1基于单DSP板的8MHz带宽试验系统的设计与实现

3.1.1用户侧的设计与实现

3.1.2基站侧的设计与实现

3.2基于双DSP板的20MHz带宽试验系统的设计与实现

3.2.1用户侧的设计与实现

3.2.2基站侧的设计与实现

3.3 DSP试验系统的性能测试和分析

3.4本章小结

第四章 宽带集群通信专网上行系统测试

4.1宽带集群通信专网的硬件结构及上行框架概述

4.1.1系统样机的硬件组成

4.1.2系统上行框架概述

4.2宽带集群通信专网上行的接口交互设计与测试

4.2.1宽带集群通信专网上行的SRIO接口设计与测试

4.2.2集群通信专网上行的以太网接口设计与测试

4.3宽带集群通信专网上行链路的系统级联调测试

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1本文主要工作及贡献

5.2下一步工作建议及研究方向

致谢

参考文献

个人简历