GNSS接收機(jī)的設(shè)計與仿真＊

李永虎，黃仰博，孫廣富

（國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙410073）

0 引 言

在GNSS接收機(jī)中，接收機(jī)基帶信號處理是一個在射頻前端有關(guān)處理完成之后，完成解調(diào)以及解擴(kuò)，并最終解調(diào)出電文的過程。該過程可以看成是完成接收信號與本地信號的同步。該同步過程通常分為兩步：即粗同步和精同步，分別對應(yīng)著捕獲和跟蹤[1]。接收機(jī)在開始跟蹤信號之前，先要估計出接收信號的載波頻率和碼相位這兩個參數(shù)，再根據(jù)這些參數(shù)估計值初始化跟蹤環(huán)路，即完成引導(dǎo)操作，并最后過渡到跟蹤過程。捕獲的目的就是為了獲取載波頻率和碼相位的估計值[2]，引導(dǎo)是實現(xiàn)捕獲到跟蹤的轉(zhuǎn)換，跟蹤則是實時的調(diào)整頻率控制字，使能夠穩(wěn)定跟蹤并得到電文初始數(shù)據(jù)，最后根據(jù)編碼方式將初始數(shù)據(jù)送到有關(guān)譯碼模塊進(jìn)而解調(diào)出電文。

接收機(jī)的捕獲按實現(xiàn)方式分為時域和頻域兩種。基于時域處理的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能簡單，比較易于理解，但運(yùn)算量較大。基于頻域的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)[3－4]由于FFT的有效性可以并行處理，從而降低運(yùn)算量，然而該算法需要利用額外的空間預(yù)先存儲殘余FFT的數(shù)據(jù)，這里，對于捕獲模塊采用時域匹配濾波器的方式來實現(xiàn)。

捕獲完成后，根據(jù)得到的參數(shù)估計值，初始化碼跟蹤環(huán)和載波跟蹤環(huán)，以完成引導(dǎo)。當(dāng)跟蹤環(huán)進(jìn)入穩(wěn)定工作后，依據(jù)延遲鎖定環(huán)（DLL）和鎖相環(huán)（PLL）可以實時的調(diào)整相位誤差，從而穩(wěn)定跟蹤。

1 接收機(jī)有關(guān)原理

1.1 信號模型和偽碼的相關(guān)特性

經(jīng)過射頻模塊處理后，接收機(jī)接收的數(shù)字中頻信號的數(shù)學(xué)模型可以表達(dá)為：