基于射频前端的GPS软件接收机设计与验证

介绍了基于硬件射频前端的GPS软件接收机设计与验证。针对GPS串行的搜索算法速度慢的缺点,采用了高速的并行码相位搜索算法;设计和实现了码跟踪环和载波跟踪环,并用载波环路来辅助码跟踪环路;综合考虑接收机的动态性和噪声影响,采用最优化设计思想,设计了GPS软件接收机最优环路带宽。采用GPS中频信号采样器采集实际GPS数据,对搜索和跟踪算法进行了验证。测试结果证明所设计的搜索和跟踪方法是有效的,使得用户在微弱信号处理、多路径处理和发展新的算法等方面具有更大的灵活性,为实际的高性能硬件GPS接收机设计提供的重要的基础。

北斗B1信号捕获跟踪算法的软件仿真研究

针对北斗B1频率的I支路信号,设计并实现了北斗软件接收机的基带处理部分;阐述了北斗B1频点信号的扩频体制和产生过程,并行码相位搜索捕获策略以及鉴相辅助跟踪环路,并设计了二阶数字环路滤波器;同时采用Matlab软件,仿真北斗中频数字信号,编码实现捕获跟踪算法,并分别通过对仿真信号和真实卫星信号的捕获跟踪,验证捕获跟踪算法的可行性,并提出锁频环辅助锁相环算法的改进思路;为进一步开展北斗软件接收机相关技术研究打下了基础。

一种新型卫星接收机基带仿真研究

描述了一种新型的卫星接收机基带结构仿真与验证,基带结构设计采用双模态结构:一个仅仅用来执行搜索功能,该搜索采用频域的搜索方法;另一个执行搜索和跟踪功能,为了使搜索和跟踪使用同一基带结构,搜索采用时域的搜索方法。在基带结构验证中,码跟踪环采用简单的延迟锁定环DLL,而载波跟踪环采用二阶锁相环PLL。基于GPS中频信号采样采集实际GPS数据,对卫星接收机基带即搜索和跟踪进行了验证。测试结果证明所设计基带结构是有效的,使得用户在微弱信号处理、多路径处理和发展新的算法等方面具有更大的灵活性,为实际的高性能硬件GPS接收机设计提供了重要的基础。

GLONASS捕获系统中FFT核复用关键问题

根据GLONASS卫星信号组成和特性及其伪码捕获原理,运用并行码相位捕获算法在MATLAB环境下完成GLONASS卫星信号的捕获仿真,同时根据MATLAB下建立的仿真平台,设计了基于此方法的FPGA具体实现电路;为了满足FFT运算点数的要求,采用数据Sinc内插滤波器对数据进行精确内插,将输入的62000点数据内插为4096点,同时为了复用FFT核,分别采用了加快C/A码读取速度的方法、运用状态机的状态值加上数据指数项的数据截位方法;最后通过Xilinx的ISE软件调用Modelsim对整个捕获模块进行仿真.仿真结果表明:该系统实现了GLONASS信号的捕获,满足了接收机系统功能和性能的要求,可直接用于GLONASS实时接收机系统的设计中.

基于伪随机码的微波着陆系统自适应测距方法

针对微波着陆系统(MLS)测距与测角功能分别独立工作带来的高复杂度、低机动性的问题,提出了基于伪随机码的自适应测距方法。该方法首先利用测距信号过采样后的欠采样值通过多周期伪码的并行频率搜索完成伪码捕获、多普勒频移精确估计和数据字提取,实现自适应测距;然后通过确定过采样值翻转点实现伪码跟踪,减小测距误差。仿真分析表明伪随机码可以被快速、准确地捕获跟踪,从而验证了方法的可行性。

基于合成相关函数的BOC(n,n)型信号捕获算法

针对BOC信号的自相关函数多峰性导致捕获模糊度的问题,通过分析BOC自相关函数及已有的捕获算法,结合并行码相位捕获的传统方法,提出了一种新的基于合成相关函数的BOC(n,n)型信号的捕获算法。该算法利用BOC(n,n)信号自相关以及BOC(n,n)和PRN码互相关,经移位±Tc/2、求和、取模、平方运算而实现。理论和仿真结果表明,该算法可以移除自相关函数的副峰,显著提高主峰峰值并且保证自相关主峰宽度,具有较好的捕获性能,且计算量小,易于实现。

GLONASS卫星信号的捕获及其仿真

本文通过介绍GLONASS卫星信号的组成和特性,分析了广泛用于卫星信号捕获的串行二维搜索捕获算法的算法原理;在考虑算法实现所需要的时间和涉及的计算量的前提下,分析了计算量较少,捕获时间较短的并行码相位搜索和部分匹配滤波两种捕获算法,对两种算法的算法流程进行了详细的分析,并利用matlab对算法进行仿真实现,成功解算出GLO-NASS信号的码相位偏移和载波多普勒偏移,验证了两种算法在GLONASS信号捕获中的可行性。

一种基于比特量化的GPS并行码捕获算法

针对GPS L1信号的软件接收机(SDR)的快速捕获问题,设计了GPS信号并行码相位搜索捕获的优化算法。首先分析了FFT并行码相位搜索捕获的理论模型,由本地C/A码功率谱频谱分布特点,使用前半频域范围内的信息,进行算法的初步优化;在此基础上采用比特量化方法量化数据信号,使单个计算机储存单元存储多路二进制量化数据,实现对多路数据的并行处理。实验证明改进的并行码相位搜索捕获算法极大地提高了捕获速度,是改进前的5倍,尽管有较少信号强度的衰减,但不影响捕获的正确性,实现了GPS信号的快速捕获。

一种新的BOC(n,n)型信号无模糊度捕获算法

针对BOC信号的自相关函数多峰性导致捕获模糊度的问题,通过分析BOC自相关函数及已有的捕获算法,结合并行码相位捕获的传统方法,提出了一种新的合成相关函数的BOC(n,n)型信号的无模糊度捕获算法。该算法利用BOC(n,n)信号自相关以及BOC(n,n)和PRN码互相关,分别平方取模、求差,再取模、求和运算而实现,理论和仿真结果表明,该算法可以移除自相关函数的副峰,显著提高主峰峰值并且保证自相关主峰宽度,具有较好的捕获性能,易于实现。

GPS信号捕获跟踪算法研究与验证

GPS信号的捕获与跟踪是软件接收机的重要环节。研究了GPS信号的并行码相位搜索捕获算法和基于延迟锁相环(DLL)和科斯塔斯(Costas)锁相环两个环路的跟踪算法,通过信号采样器采集实际GPS信号,利用下变频得到的中频信号对捕获跟踪算法进行了验证,结果表明该算法能够有效地捕获跟踪实际GPS信号。

扩频信号的一种快速捕获技术

介绍了一种双频域并行捕获算法及其快速实现方法,该方法通过将时域的相关运算转换成频域傅里叶变换的乘法运算实现码相位的并行搜索,且基于频域圆周移位的原理,通过对傅里叶变换序列进行循环移位实现多普勒频率的并行搜索,大大减小了运算量和捕获时间。和其他算法相比,本算法捕获时间能缩小一个数量级,尤其适于宽范围高动态扩频信号的快速捕获。

BOC信号改进码相位捕获算法研究

BOC(binary offset carrier)信号自相关函数存在多值性,BOC信号的捕获不能简单地移植GPS信号捕获算法。在分析经典并行码相位算法和BOC信号互相关特性基础上,仿真分析了并行码相位搜索算法对BOC信号进行捕获的有效性,并针对经典算法在低信噪比条件下捕获信号存在的不足,对经典算法进行了改进设计,并利用改进算法对多种BOC信号进行了仿真分析。结果表明,本文提出的改进捕获算法适用于BOC(pn,n)信号(p为整数),扩展了经典算法的适用范围,且与经典算法相比,改进捕获算法对所给定BOC信号能够改善捕获信噪比10dB,可显著提高接收机捕获灵敏度,对接收机BOC信号捕获算法设计具有重要意义。