GPS信號FFT捕獲的GPU實現①

王可東，李鴻田，侯紹東，高 悅

（1.北京航空航天大學宇航學院，北京100191；2.工業和信息化部電信規劃研究院，北京100191）

0 引 言

GPS接收機的信號捕獲是一種并行處理過程，其中各通道和每個通道的各頻點均可并行獨立進行，以提高捕獲速度，因此，并行捕獲算法基于FPGA實現的居多［1－2]。圖形處理單元（GPU）近年來在神經網絡、模糊系統、元胞自動機、粒子群優化算法和蟻群優化等通用計算方面得到了深入研究和一定程度的應用，證明了GPU在并行計算方面的優異性能［4]。文獻［5]探討了基于GPU實現并行快速捕獲的一種方法，其中一個通道內各頻點的捕獲是并行的，而各通道是串行處理的，捕獲32個PRN的時間縮短為使用CPU時的1／16。

在文獻［5]的基礎上實現各通道的并行處理可以進一步提高捕獲速度。因此，提出了一種各通道和各頻點均使用GPU并行運算的快速捕獲方案，并初步分析了GPU與FPGA進行并行計算的應用對比。試驗結果表明：在保證捕獲精度的條件下，與基于CPU的運算方案相比，本文捕獲方案的捕獲時間是基于CPU的1／60，捕獲速度提升顯著。

1 FFT并行捕獲算法

GPS系統采用碼分多址（CDMA）的擴頻通訊技術，所有衛星信號使用相同的中心頻率，被不同擴頻碼調制。信號捕獲的實質是通過本地復現碼信號和載波信號，與輸入信號進行相關運算，獲得衛星的偽隨機碼的碼相位和載波多普勒頻移，因此，GPS信號捕獲是一種二維搜索過程。衡量捕獲性能的主要指標是多普勒頻移捕獲精度、碼相位的分辨率和捕獲時間等。……