基于软件无线电的GSM基站实现技术研究

admin · 发表于 2023-9-19 16:19:56

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软件无线电（Software Radio）是指将无线电系统中典型的由硬件实现的功能部件（如滤波器、放大器、调制解调器等）用软件实现，这项工作一般是在相对通用的软件无线电硬件平台上通过加载不同的软件来实现不同的通信功能。软件无线电可以快速改变信道接入或调制方式，利用不同的软件即可适应不同标准，构成高度灵活、互联互通的多模手机和多功能基站，降低产品生产周期，是第三代移动通信系统的重要基础。本文对软件无线电技术开展了研究与实验，设计实现了一种基于通用软件无线电外设（Universal Software Radio Peripheral，USRP）平台的GSM基站，主要工作包括软件实现收发信机、精简的软件GSM协议栈和软件交换机SIP接口三个部分。首先，硬件平台采用USRP母板和两块RFX900收发双工子板，设计实现了软件收发信机的硬件驱动模块、采样率转换模块、调制解调模块和信号处理模块。其次，设计实现了精简的软件GSM协议栈，支持GSM协议话音业务。该协议栈由三个部分组成：物理层协议、链路层协议、网络层协议。物理层完成了信道编码和交织工作，链路层实现了LAPDm协议，网络层完成了控制功能。再次，设计实现了协议栈与软件交换机Asterisk的SIP接口及交换机的拨号方案。注册到数据库的SIM卡手机用户以SIP电话的方式接入到软件交换机，并在此完成通话的交换功能。在此基础上，设计实现了一种软件无线电GSM基站，该基站可以支持GSM手机用户以SIP用户的方式接入软件交换机完成语音通话业务。为了对基站硬件平台、协议栈及交换机功能进行验证，设计实现了多个实验。实验结果表明，收发信机的信号传输性能符合GSM规范，GSM测试仪能正确解析出GSM协议栈形成的Beacon信号，软件交换机接口的SIP电话注册及交换功能正确。整体系统测试表明，其平均呼叫建立时延为5.537秒，与传统的GSM移动通信系统相比，效率提升了29.212%。

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