文档介绍：第卷第期全球定位系统.,.
年月,
接收机的设计与仿真
李永虎,黄仰博,孙广富
国防科学技术大学电子科学与工程学院,湖南长沙
摘要接收机的工作原理可以看成是本地信号对接收信号的同步过程。整个接
收机的基带信号处理部分可分为捕获、引导、跟踪。介绍接收机实现的有关基本理论,接着介
绍各个模块实现的原理,并给出接收机的核心模块整体设计,仿真及实测结果证明了该设计的
正确性,对接收机的整体设计有一定的指导意义。
关键词接收机;捕获;跟踪;仿真
中图分类号:. 文献标志码:
文章编号:———
可以实时的调整相位误差,从而稳定跟踪。
引舌
在接收机中,接收机基带信号处理是接收机有关原理
一个在射频前端有关处理完成之后,完成解调以及. 信号模型和伪码的相关特性
解扩,并最终解调出电文的过程。该过程可以看成经过射频模块处理后,接收机接收的数字中频
是完成接收信号与本地信号的同步。该同步过程信号的数学模型可以表达为:
通常分为两步:即粗同步和精同步,分别对应着捕
一· · ·
获和跟踪。接收机在开始跟踪信号之前,先要估
,
计出接收信号的载波频率和码相位这两个参数,再
式中: 为接收信号的幅度; 为电文数据;为
根据这些参数估计值初始化跟踪环路,即完成引导
伪码;础为接收信号的中频频率; 为接收信号
操作,并最后过渡到跟踪过程。捕获的目的就是为
的初相;/为方差为。的加性高斯白噪声。
了获取载波频率和码相位的估计值】,引导是实现
捕获到跟踪的转换,跟踪则是实时的调整频率控制在接收机中,信号的相关特性对于捕获跟踪非
字,使能够稳定跟踪并得到电文初始数据,最后根常重要。在捕获中,利用信号的相关特性可寻找到
据编码方式将初始数据送到有关译码模块进而解相关峰,在跟踪中也是根据信号的相关性来确定即
调出电文。时支路码流与接收信号的相位差,从而实时调整,
接收机的捕获按实现方式分为时域和频域两使准时支路与接收信号对齐,进而利用相关值获取
种。基于时域处理的实现结构功能简单,比较易于
电文数据,得到信号时间和卫星位置等信息。图
理解,但运算量较大。基于频域的实现结构由
示出了卫星号为时/ 码的自相关结
于的有效性可以并行处理,从而降低运算量,
果,图示出了卫星号为的伪码和卫星
然而该算法需要利用额外的空问预先存储残余
号为的信号互相关的结果,信号良好的相关特性
的数据,这里,对于捕获模块采用时域匹配滤
对接收机有重要影响。
波器的方式来实现。
捕获完成后,根据得到的参数估计值,初始化. 数据解调
码跟踪环和载波跟踪环,以完成引导。当跟踪环进在经过处理之后的数字中频信号需要下
入稳定工作后,依据延迟锁定环和锁相环变频到基带,再进行相关累加操作,数据解调的核
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第期李永虎等:接收机的设计与仿真
弦波,反之大小是根据已知正弦波的频率计
算得到的引。
图数控振荡器框图
. 数据解扩
在经过处理之后的数字中频信号需要下
卫星号的自相关函数变频到基带,进行相关累加操作,数据解调的核心
是进行相关累加操作。
在进行数据解扩时,利用伪码的相关特性,进
行相干积分。匹配滤波