基带滤波在GLONASS 卫星信号仿真器中的应用

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1、1基带滤波在GLONASS卫星信号仿真器中的应用TheApplicationofBase-bandFilterintheSimulatorofGLONASS（第二炮兵工程学院）范志良刘光斌FanZhi-liang,LiuGuang-bin摘要：分析了GLONASS卫星信号的频谱特性，针对其频谱混叠现象，首先采用CIC滤波器对GLONASS的基带信号进行插值滤波，然后再调制到相应的中频载波上；同时完成了CIC滤波器的FPGA实现，并分析了滤波对接收机信号捕获的影响。该方法使得产生的仿真信号在理论和实际上都达到了GLONASS系统要求，并通过实验验证了基带滤波在GLONASS卫星

2、信号仿真中的可行性和有效性。关键字：GLONASS；FPGA；基带滤波；信号仿真器中图分类号：TP337文献标识码：AAbstract:ThespectrumofGLONASSsignalsareanalyzedinthispaper.Consideringthemixtureinspectrum,theCICfilterisusedtointerpolatethebase-bandsignalofGLONASSbeforethesignalsaremodulatedtothecorrespondingIFcarrier.AlsothefilterisrealizedinFP

3、GA,andtheeffectsofthecaptureintheReceiversbythefilterareanalyzedintheoretics.Atlastthefeasibilityandvalidityofthebase-bandfilterinthesimulatorofGLONASSarevalidatedbytheexperiment.Keyword:GLONASS；FPGA；Base-bandfilter；Simulator1引言GLONASS卫星导航系统作为目前重要卫星导航系统之一，在交通运输、军事等领域受到了广泛关注。在GLONASS系统中，接收机是

4、系统的终端，通过GLONASS卫星发射的信号，测量接收机到卫星的距离、距离变化率等，以测定接收机的位置和速度。为了提高GLONASS接收机的测量精度和稳定性，需要在各种条件下对接收机的性能进行测试。然而，如果在实际的各种环境中对接收机进行测试，则要付出巨大的代价。因此，研究GLONASS仿真器，使其能够模拟接收机研发与测试所需要的多种极端环境，具有很高的现实意义。国外在卫星信号仿真器的研究较早，已有比较完整的仿真软件和工业成品。英国的SPIRENT公司于近几年完成了GLONASS卫星信号仿真器的研发，但由于涉及到敏感技术问题，禁止对我国出口该产品。国内目前只有航天某所的基于录

5、播式的信号模拟器，但其造价昂贵、不可编程、不能实现高动态，很难满足用户需求。目前在模拟产生无线电信号中，一般都采用成熟的DDS技术。但由于GLONASS系统采用的是频分多址的方式，卫星信号的有效带宽相对于各卫星频点的子带宽度过大，造成了比较严重的频谱[1]混叠现象，不符合GLONASSICD文件中的要求，影响接收机的信号捕获，必须进行滤波处理。由于具有较好线性特性的FIR滤波器的实现需要较多的FPGA资源，且实时性也很难达到要求。故而，本文在综合考虑实时性、资源耗费等前提下，选取了结构简单、易实现的级联积分梳妆滤波器（CascadeIntegratorComb,CIC），在产

6、生各卫星的数字中频信号之前对基带信号进行滤波处理，然后再调制到各自的中频载波上。经过滤波处理后的信号在频谱图中完全达到了ICD文件的要求，能被接收机正常捕获解算。2GLONASS信号特性GLONASS采用的是频分多址方式，即各卫星使用相同的伪随机码，而发送信号时各卫星使用不同的载波频率。在L1波段上，各频率点的分配按式(1)给出：f=+ΔfKfg(1)k1011其中：K为GLONASS卫星发射信号所占用的频率通道；f为1602MHz；Δf表示在L1波段上的011子带宽度，值为562.5kHz。GLONASS仿真信号的产生是由数字中频信号经DA转换为模拟中频信号，再由射频模块上

7、变频到其相应的频点（1598.0625～1605.375MHz）处。由于GLONASS卫星信号的码速率为511kHz，即各卫星信号的主带带宽为1.022MHz，而两个相邻频点间隔只有562.5kHz，故相邻两个频率通道之间存在着频谱混叠现象。为了减少系统干扰，在GLONASSICD文件中指出，用户机前端同时接收到的相邻两个频点的信号在相互频率中心点处信号的衰减不能少于48dB。根据GLONASS中频仿真信号产生原理，利用SYSTEMVIEW进行仿真。以相邻的两个中频频点6.125MHz和6.6875MH