gps接收机基带信号处理的研究和设计

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1、上海交通大学硕士学位论文GPS接收机基带信号处理的研究和设计姓名：陈涛申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：毛志刚;谢憬20090101GPS接收机基带信号处理的研究和设计GPS接收机基带信号处理的研究和设计摘要全球定位系统（GPS）被认为是当前定位导航授时设备中最重要的发展。GPS应用的关键在于其接收设备的基带处理单元，包括捕获和跟踪环路两个部分。本文的重点就是对捕获和跟踪环路进行Matlab算法研究和硬件实现。在Matlab的Simulink平台上实现软件接收机基带信号处理算法。捕获分别采用时域滑动相关捕获算法和频域快速捕获算法，通过分析比较认为频域快速捕获

2、算法计算量大为减少；在GPS信号跟踪中，采用非相干延迟锁定环，锁相环实现对GPS信号的跟踪。通过比较算法的速度和硬件实现的复杂度，在硬件实现时采用下述方案：1）捕获采用频域快速捕获算法，并采用平均采样技术和创新的峰值检测电路来实现。2）载波跟踪环路采用CORDIC算法实现基于arctan的鉴相器，并采用简单逻辑代替复杂的查找表实现载波DCO。3）码跟踪环路采用基于块调整的策略，当本地生成码和输入信号没对齐时，通过调整输入信号的左右偏移，来更好地匹配本地生成码。在Matlab中根据GPS信号的调制方式设计了用于验证的数据源,并在XilinxVertex-4上实现了正确的

3、结果输出。关键词：GPS，基带处理，捕获，跟踪，FPGAIVGPS接收机基带信号处理的研究和设计ResearchandDesignofGPSReceiverBasebandProcessingABSTRACTGlobalPositioningSystemisconsideredasthemostimportantpositionnavigationandtimingdevelopment.ThekeyofGPSapplicationisthereceivedevice–basebandprocessingunit,includingtwoparts:acquisiti

4、onandtrackingloop.Theresearchfocusonrealtimebasebandsignalprocessingalgorithmsandhardwarerealization.ThispaperrealizedtheGPSsoftwarereceiveronMatlabplatform.TheacquisitionofGPSsignalindividuallyemploystimedomainserialsearchandfrequencydomainparallelsearchbyFFTalgorithm.Analysisresultsho

5、wsthatfrequencydomainacquisitionbyFFTalgorithmhasamuchlesscomputationload.Non-correlatedDLLandPLLareusedintheGPSsignaltracking.Bycomparingthespeedandhardwarecomplexity,thisdesignusingthefollowingscheme:1)TheacquisitionusesfrequencydomainparallelsearchbyFFTalgorithm,averagesampledschemea

6、ndnovelpeaksearchcircuit.2)ThearctanphasedetectorbasedCORDICalgorithmisusedincarriertrackingloopandasimplelogictoreplacethecomplexloop-uptabletoachievecarrierDCO.3)Codetrackingloopisbasedonblockadjustmentstrategywhenlocalgeneratedcodeisnotmatchinputsignal,byadjustingtheinputsignaltobett

7、ermatchthelocalcode.Toverifythedesign,sourcedatasaregeneratedinMatlabusingtheGPSmodulationway.ThedesignisimplementedonXilinxVirtex-4FPGAandtheresultshowsthedesigniscorrect.Keywords：GPS，BasebandProcessing，Acquisition，Tracking，FPGAVGPS接收机基带信号处理的研究和设计图录图2-1GPS信号的构成................