gps接收机中采样平均技术的fpga实现

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1、!%时间频率学报总"#卷!"#接收机中采样平均技术的$"!%实现魏敬法!，"胡永辉!华宇!（!中国科学院国家授时中心，陕西临潼#!$%$$）（"中国科学院研究生院，北京!$$$&’）摘要：提出了一种采样平均的处理方法，将每毫秒($$$点的采样信号变成每毫秒!$")点，并利用现场可编程门阵列（*+,-—./01234564788791067:07447;）实现了这种方法。利用<7:179进行的仿真和=>?（/@A;A:0808B17:54）综合结果表明这种方法不会影响信噪比，而且简化了接收机的相关处理器，节省了*+,-资源，降低了接收机

2、成本，提高了处理速度，加快了设计进程。关键词：*+,-（现场可编程门阵列）；,+>；采样平均中图分类号：CD’%(E(文献标识码：-文章编号：!$$!F!())（"$$)）$!F$$!%F$#&引言在现代通信、无线电导航、精密定位、精密时间测量和传递以及授时服务等领域中，为了实现弱信号检测，需要对无线电信号进行实时相关处理。对此，有人提出采用基于**C（快速傅立叶变换）的码并行检测技术［!］。对于,+>信号，由于G／-（H574A07HIB/A/:/5@）码的周期是!8A，因此，,+>接收机中的数字相关器必须在一个毫秒内完成所有的相关

3、运算。如果中频抽样信号的频率为(接收机中采用基于**C的

4、快速码并行相关检测技术时，相应的自相关函数可以下式来表示［"］：万方数据收稿日期："$$)F$"F")；修回日期："$$)F$(F!(!期魏敬法等：7.8接收机中采样平均技术的".70实现!>(!"!［"］#$［%］!&’［(%］#)（)（$［%］）·)（&’［%］））式中，!［"］表示得到的自相关序列；$［%］表示输入的采样数据；&’表示本地&／’码；!表示卷积；)表示付立叶变换；)(!表示反付立叶变换。图!是与上式相联系的原理框图。图!基于""#的码并行捕获方法框图图!中，由本地晶振产生的$路正交信号%&’（!(）和’)*（!(）

5、分别与接收到的信号进行混频，混频后得到正交分量（+）和同相分量（,）这$路基带信号。然后用低通滤波器（图中以-."表示）滤除带外噪声，将,支路作为实部，+支路作为虚部，进行复数付立叶变换，得到输入采样信号的频域值。与此同时，对本地/／0码也进行付立叶变换，得到本地码的频域值，再将本地码的""#的结果与相对应的正交分量和同相分量的""#的结果送到复数乘法器（图中以/1表示），然后对复数乘法器的输出结果进行反付立叶变换（,""#）。对,""#输出结果分别求模（图中，##表示求模），并对求模结果进行比较，得到最大值。最大值23!所对应的载波

6、相位和码相位即为相关结果。在相关处理中，$表示将*个上述过程简单456相加，这样做是为了减少噪声的影响，提高信噪比。［!］!采样平均方法如引言中所述，对于7.8信号，其/／0码的周期是!9’。如果中频抽样信号的频率是:1;<，那么:666个采样数据点复盖了!9’的时域，因而肯定包含一个完整的/／0码。对于/／0码码片，采样数据有以下两种可能：":个采样数据点对应一个/／0码码片；#=个数据采样点对应一个/／0码码片。其中，:个采样数据对应一个/／0码码片的情况占绝大多数。我们可以通过一定数量的:个采样数据的集合和一定数量的=个采样数据

7、的集合来将:666点的采样数据采样成!6$=点，但是这时所得到的码系列不能很好地近似表达一个/／0码，除非原先的:666个采样数据中的第一个采样数据正好对应于/／0码第一个码片的第一个采样值，但这种概率非常小，尤其是在冷启动的情况下。为了能够更好地表达一个完整的/／0码，我们需要在:666个采样数据中选择:个连续的采样数据分别作为采样数据序列的第一个数据，这样得到的:个序列中，必定有一个序列能给出/／0码的一个很好的近似表达。这种方法需要万方数据:次对!6$=个数据点作""#处理，但是所需要的时间比单次’=时间频率学报总%>卷对!""

8、"个数据点作##$处理的方法要少，而且降低了系统的复杂性和成本。我们将这种方法称为采样平均法。!采样平均法的结构及其"#$%实现图%是采样平均法的框图。在该方法中，可用一个!"""&’%位的()*来储存采集数据，在完成对