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Android智能终端系统的GSM软基带设计与实现

作　者: 吴德凤
导　师: 施芝元
学　校: 厦门大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: GSM Android 软基带
分类号: TN929.532
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


信息技术飞速发展,移动通信不受时空限制的通信方式已得到了全球的关注。同时Android移动智能终端的飞速发展,占据大部分智能终端的份额,大多数Android移动智能终端支持双模制式(GSM+3G),且都采用CPU处理器和基带芯片分离式的架构。由于各模式处理过程复杂,不同模式基带芯片之间相互独立,随着CPU处理器处理数据能力增强,CPU资源大部分时间处于过剩。因此本文研究将GSM(Global System for Mobile Communication)基带芯片处理任务搬移到CPU处理器上,提出软基带架构思想,将不同制式无线通信系统整合到一个通用的Android平台上,可地发挥软件的灵活性,降低成本,具有重要的应用价值。本文提出软基带架构思想,用于解决传统基于专用硬件实现的基带芯片由于功能单一且固定,造成新旧通信标准之间不可以相互兼容的问题,将不同制式无线通信系统整合到一个通用的Android平台上,利用软件实现通信协议栈和数字信号处理,最大发挥软件的灵活性。首先在研究非实时系统的Android移动智能终端软硬平台的相关技术基础上,设计实现GSM软基带的整体架构；接着对开源的Android系统平台进行软硬件设计和实现,采用以ARM Cortex-A9的通用CPU,替代传统的GSM通信套片,以软件无线电的方式实现传统GSM基带芯片模块的通信功能,将传统无线GSM基带的协议栈和DSP处理功能以软件的形式运行在Android移动终端设备的通用CPU上,以满足软基带架构要求。同时,由于软基带系统对硬件资源优先占用要求,在Android平台上对GSM软基带进程和内部线程进行优化；最后使用SIMD技术优化GSM系统中运算量最大的Viterbi算法,满足系统对信号处理效率的需求。测试结果表明优化后Viterbi算法运行性能比未优化前提高10倍左右,极大提高软基带系统运行的效率。软基带是基于软件实现,未来可通过软件升级的方式很方便将不同标准的3G、4G、5G技术整合到一个系统中,降低更换设备成本。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
本文缩写词  7-8
目录  8-12
第一章 绪论  12-21
  1.1 研究背景  12-14
  1.2 研究现状及发展趋势  14-19
  1.3 论文的内容与章节安排  19-21
第二章 Android平台的GSM软基带系统设计  21-42
  2.1 GSM终端基带模块简介  21-23
  2.2 Android电话子系统  23-26
  2.3 Android系统的GSM软基带整体架构设计  26-28
  2.4 GSM软基带硬件平台  28
  2.5 GSM软基带硬件设计实现  28-30
  2.6 GSM软基带软件实现  30-41
    2.6.1 GSM软件模块的整体设计  31
    2.6.2 GSM高层协议栈设计  31-35
    2.6.3 USBM线程设计  35-41
  2.7 本章小结  41-42
第三章 GSM软基带进程实时性优化  42-49
  3.1 实时性优化方法  42-43
  3.2 软基带资源占用率优化  43-47
    3.2.1 软基带资源及占用率  43
    3.2.2 Cgroup功能简介  43-44
    3.2.3 Cgroup子系统介绍  44-45
    3.2.4 使用Cgroup优化软基带进程  45-47
  3.3 接口实时性优化测试  47-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章 Viterbi算法的NEON优化  49-65
  4.1 SIMD在无线通信中的应用  49-50
  4.2 NEON技术特点概述及分析  50-51
  4.3 最大似然算法  51-54
  4.4 Viterbi算法的NEON优化实现  54-64
    4.4.1 GSM系统中全速率语音帧结构  55-56
    4.4.2 GSM系统中语音编码  56-58
    4.4.3 GSM系统中语音译码NEON优化  58-64
  4.5 测试优化效果  64
  4.6 本章小结  64-65
第五章 总结及展望  65-66
  5.1 本文总结  65
  5.2 展望  65-66
参考文献  66-69
研究生期间发表论文与科研成果  69-70
致谢  70

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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 > 蜂窝式移动通信系统（大哥大、移动电话手机） > 时分多址（TDMA）移动通信
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