北斗二代B1弱信号捕获基带架构的设计与实现

发布时间：2017-05-31 13:22

  本文关键词：北斗二代B1弱信号捕获基带架构的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：中国北斗卫星导航系统自2003年建成并成功运营后,已经进入了飞速发展阶段。而当今大多数北斗接收机的捕获灵敏度低,首次定位时间(Time To First Fix, TTFF)长,捕获性能不如GPS接收机。因此本文提出了新的北斗捕获架构,提升了接收机的捕获灵敏度,降低了其捕获TTFF。本文重点研究了基于全比特相干算法的三级捕获架构。首先,调研了现有的多种快速捕获算法的优缺点,确定了本文基于部分匹配滤波器和全比特相关器的研究路线。其次,针对北斗信号特性,设计了适配于北斗系统的全比特相干算法,从理论上分析了算法的增益和损耗,并对其频率搜索单元数量过大的问题提出了频率单元合并的方法,降低了后续的硬件开销,符合接收机实际应用需求。同时使用Matlab对算法进行仿真,结果与理论计算一致。最后,将本文设计的基于全比特相干的捕获算法用Verilog代码进行实现,改进了部分匹配滤波器后续的RAM设计,针对全比特相干器设计了NH-RAM和相干RAM,并通过NH相位极值比较筛选NH码相位,大大减小了RAM的开销和系统功耗。结合数字下变频等其他核心模块,构成了完整的捕获引擎。本文基于VCS验证环境和FPGA验证平台对捕获引擎进行了功能和性能测试。功能测试表明捕获引擎能够在16.368MHz系统时钟下完成北斗卫星信号的捕获。性能测试表明捕获引擎能够正确捕获功率从-128dBm到-145dBm的北斗卫星信号,通过实测得出捕获基带的检测概率和虚警率,总体捕获性能达到国内先进捕获水平。
【关键词】：北斗接收机 全比特相干算法 频率合并 NH极值比较
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN967.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 选题背景9-10
• 1.2 国内外研究动态10-12
• 1.3 论文的研究内容及目标12-15
• 第二章 北斗导航系统及捕获原理15-27
• 2.1 北斗卫星信号特征15-17
• 2.2 北斗接收机架构17-18
• 2.3 北斗卫星信号捕获原理及算法18-25
• 2.3.1 捕获原理18-21
• 2.3.2 匹配滤波器原理21-23
• 2.3.3 PMF+FFT算法23-25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 BD2弱信号捕获算法设计27-39
• 3.1 全比特相关器设计27-30
• 3.1.1 NH相关器简介27-29
• 3.1.2 NH相关器分析29-30
• 3.2 全比特相干算法设计30-36
• 3.2.1 捕获算法结构图30-31
• 3.2.2 算法增益损耗分析31-33
• 3.2.3 频率单元合并33-35
• 3.2.4 门限判决35-36
• 3.3 捕获算法仿真36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 BD2弱信号捕获引擎设计39-55
• 4.1 捕获引擎总体结构39-40
• 4.2 子模块结构设计40-53
• 4.2.1 数据量化40-41
• 4.2.2 数字下变频41-43
• 4.2.3 伪随机码发生器43
• 4.2.4 部分匹配滤波器43-45
• 4.2.5 Doppler mixer45-47
• 4.2.6 全比特相关器47-52
• 4.2.7 非相干累加与门限比较52-53
• 4.3 本章小结53-55
• 第五章 BD2捕获引擎的验证与分析55-65
• 5.1 验证平台55-58
• 5.1.0 信号源55-56
• 5.1.1 功能验证平台56-57
• 5.1.2 性能验证平台57-58
• 5.2 功能仿真结果58-60
• 5.3 性能测试结果60-62
• 5.4 整体性能评估62-64
• 5.4.1 信号增益对比62-63
• 5.4.2 硬件资源消耗63-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 致谢67-69
• 参考文献69-71
• 作者简介71

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