论文部分内容阅读
GPS作为目前最成熟的全球导航系统，在社会生活的各个方面发挥着重要的作用。我国北斗系统的逐步完善将进一步推动导航产业的发展，导航接收机成为研究的一大热点。在室内环境下，GPS信号衰减严重，普通接收机无法工作，必须提高接收机的灵敏度。本文研究了高灵敏度基带处理器的重要组成部分——高灵敏度捕获算法和FFT并行捕获电路。
本研究分析了室内环境下的信号特点和对基带捕获的影响。为了成功捕获室内弱信号，需要延长积分时间，由此可能引起平均捕获时间的增加到难以接受的程度。为了减少捕获时间，需要采用较高并行度的捕获结构，这将引起硬件代价的增加。所以，高灵敏度捕获设计需要在性能和硬件代价之间进行合理的折衷。算法设计时，对相干积分算法、非相干组合积分算法和差分相干积分算法的原理和性能进行了深入的分析，通过比较他们各自的优缺点，确定采用差分相干积分算法。本文针对20dB-Hz的灵敏度设计指标，以平均捕获时间最小化为原则，经过理论分析和Matlab仿真，确定了捕获时间参数为：1个码周期相干积分和3500次差分相干积分。硬件设计时，对基于FFT的并行捕获结构进行了研究，利用低速采样预处理-数据缓冲-高速积分运算的设计思路进行了快速捕获单元的设计，采用了81.84MHz的全局时钟频率和16.368MHz的采样频率。本文所设计结构可以对12个通道的1023个码相位进行并行搜索，从而减少了平均捕获时间。从三个方面对硬件结构进行了优化：一是用“平均累加”的方法将一个码周期内的16368个采样点转化为1023个值，从而便于进行较小点数的1024点FFT运算；二是在满足运算速度要求的前提下，选取硬件代价较小的FFT结构；三是对数据存储方式进行了改进，减少了中间结果所占用的存储量。快速捕获过程中，通过对12个通道的捕获请求进行仲裁，实现了捕获运算单元的分时复用。各个运算单元采用流水线工作方式，提高了运算效率。