基于车地频谱地图的GSMR干扰源与克隆基站定位技术

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1、园内图书分类号：U295．5国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文密级：公开年姓级三Q二二级名直睑申请学位级别王猩亟±专业电王曼通焦工程指导教师郝麴数援二O一四年五月C1aSSifiedIndex：U28'5．5U．D．C：SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisPositioningofTheGSM--RSourceofInterferenceandCloningBaseStationBasedonTRAIN—LANDSpectrumMapGrade：2011Candidate：GaoHanAcademicDegreeAppliedf

2、or：MasterDegreeofEngineeringSpecialty：ElectronicsandCommunicationEngineeringSupervisor：ProfessorHaoLiMay,2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密d，使用本授权书。

3、(请在以上方框内打“、／”)学位论文作者签名：南哙日期：力／夸．5．，9，指删撇：舞翻日期：阳f帜r．、，c7西南交通大学学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：l、首先介绍了本文研究的意义、背景及国内外研究现状，本论文的主要工作及文章结构安排。2、对GSM-R网络进行深入研究，了鼹覆盖方案、频率及小区规划等特点和应用。结合WinnerII模型和Okumura．Hata信道模型，综合铁路沿线设计与特性，建立仿真场景和射频指纹数据库。3、分析GSM—R网络下的人为有源干扰源分类，建立压制性干扰的模型，并重点介绍了无线网络中基于测距的干扰源定位方法，对三点定位法、

4、两点交汇定位法、质心定位法进行仿真分析，为下文定位算法的提出做准备。4、结合压制性人为干扰源和克隆基站干扰的特点，考虑到实际应用的可实现性，本文主要研究三点定位算法，并在此算法基础上做出适应铁路GSM．R下的干扰源改进与创新，提出自己的利用最小均方法求解的改进多点定位算法，经仿真测试验证，也证实了这一结论，因此可以将该算法实现在GSM，R系统人为干扰源和克隆基站的定位匕。本入郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本

5、人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：南哙日期：劫，牛·占·穸西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要现代化铁路的高速发展与建设使得GSM．R网络的优化受到重视。GSM．R网络中的人为干扰是影响网络通信质量和安全性的重要因素之一。在GSM．R系统中，犯罪分子有可能通过压制性强干扰、克隆基站等方式对车地通信系统进行攻击，影响列车的运行安全。通过检测车的周期性巡检以及运营列车的运行，车地频谱地图可以采集接收场强信息并提取保存射频指纹在指纹数据库中。本文通过对射频指纹信息的分析，实现对干扰源以及克隆基站的定位。传统无线干扰源定位方法使用频谱分析仪对接收信号进行测量。在侦测过程

6、中不断的调整频谱分析仪的位置和天线方向，同时分析信号的频谱成分，最终确定接收信号是否存在干扰信号，并定位干扰的物理位置。这种方法消耗时间长并且浪费人力资源。为了解决这个问题，本文通过分析GSM—R网络的干扰分类，列举了GSM—R系统可能遭受的各种非法人为干扰类型。首先根据Okumura．Hata和WinnerII两个经验信道模型，建立了仿真场景和射频指纹数据库。结合GSM．R系统特性，加入铁路运输中可能存在的压制性干扰信号和克隆基站模型。为了提高定位干扰源的效率，本文提出了一种根据射频指纹数据库和实际接收电平等数据实施快速实时地定位GSM—R干扰源的方法。该方法当出现压制性干扰或克隆基站的

7、干扰检测信号时，结合射频指纹数据并通过适合的定位算法定位干扰源。研究对比各种主要的干扰源定位算法的原理后，本文选取了传统的三点定位算法、质心算法及两点交汇定位算法作为基本算法，使用VisualC++2005和IT++的平台进行仿真验证对比，得到三点定位算法误差最小且定位效果最优的结论。因此采用三点定位算法作为本文定位的基本算法，并提出改进的多点最小均方差的干扰源定位算法，通过仿真，在误差允许的范围内，定位到了干扰源的位置