GSM/GPRS系统物理层算法仿真及基于ZSP核的优化实现

【摘要】：GSM是目前全球应用最为广泛的通信系统。本文主要从软件无线电的角度研究GSM/GPRS系统物理层相关算法,验证其在我国自主设计的一款面向通信的多模式SoC芯片YYY上的实现。本文研究依托的理论背景是3GPP关于GSM的05系列的协议。 本文首先概要地介绍了研究背景,包括YYY芯片的介绍和本文实现的软件对于该芯片的重要意义,然后简单介绍了GSM无线子系统。 第二章介绍GSM的调制系统。首先给出整个语音信道收发系统的仿真流程图,简要介绍了发送端的信道编码、交织、突发生成方式。接着介绍了GSM系统采用的BT=0.3、调制符号速率为270.8kHz的GMSK调制,包括GMSK调制的原理及其用数字存储方法的实现。 第三章是同步。由于无线信道具有瑞利衰落和延时效应,接收机的首要任务就是对信号进行同步,消除各种误差,以便能正确进行解调。本章首先介绍了GSM的帧结构,然后给出了用FCCH信道完成频率同步、SCH信道完成时间同步的实现过程。 第四章是全文的重点之一,阐述了信道参数估计的方法。首先给出协议设定的GSM多径信道模型,并用改进JAKES模型进行了信道仿真。然后给出信道参数估计的原理和方法,具体介绍了用训练序列的自相关特性进行信道延时估计、用噪声门限的方法进行信道阶数自适应估计和用最小二乘法进行信道冲击响应的估计。这些参数的估计值将在均衡算法中用到。 第五章是全文的重点,介绍GSM系统自适应均衡器的实现。均衡的作用是去除码间干扰,正确解调信号。我们首先介绍了改进型viterbi算法,然后对两种软输出均衡算法——SOVA和VALPP进行了比较,选择使用后者,并对VALPP进行了改进。我们在正常突发的均衡模块中还加入了频偏估计和补偿,频偏估计利用了均衡算法的硬判决输出比特并对判决反馈法进行了一定的简化。 第六章介绍信道解码的实现过程及其基于ZSP540核的处理过程,给出viterbi解码算法在该核上的处理能力,并与其它核进行比较。 最后一章是对整个系统的仿真结果的分析,包括VALPP和一般硬判决算法在TU、RA、HT三种规定信道下的比较和整个系统在以上三种信道下的误比特率性能。仿真结果显示,三种信道下的系统性能均达到协议规定的要求。