基于FPGA的快速捕星方法实现

为了解决高动态GPS接收机硬件实现快速捕星的问题,提出了一种基于FPGA的利用多通道码相位进行并行捕获的快速捕星方法.该方法分析了码相位并行捕获算法原理及其实现存在的问题;讨论了接收通道数对捕星时间的影响,提出了扩展GPS接收机的通道数保证所有卫星同步搜索的相关器方法;在FPGA开发平台上,实现了并行32通道共享一路基于码相位并行捕获FFT/IFFT模块的快速捕星方法.测试结果表明:基于FPGA的快速捕星方法可行;冷启动条件下,捕星时间小于0.5s,与传统串行捕获方式相比速度有显著提高;应用于高动态GPS接收机实现了实时定位.     

基于交错方向乘子法的并行GPS信号捕获算法

信号捕获是GPS基带信号处理的核心组成部分,是影响GPS接收模块功耗和成本的重要因素。传统捕获算法处理数据量大、消耗资源多,该文利用压缩感知理论完成GPS信号捕获,将数据量降低到半码片捕获精度要求的门限之下,同时提出高效的并行捕获算法以降低运算量。具体而言,首先利用C/A码构造正交基,建立GPS信号捕获的压缩感知模型;其次,将该压缩感知问题纳入交错方向乘子法(ADMM)的框架,提出一种高效的并行捕获算法。在该算法中,压缩感知问题被分解成多个相对独立的子问题并行迭代求解,并且迭代的每一步都有简单的闭合解,因此运算量很低。仿真结果验证了该算法的正确性和有效性。     

混合二进制偏移载波调制信号快捕算法设计

针对Galileo卫星导航系统的MBOC伪码扩频信号研究基于FPGA的硬件捕获算法设计问题,算法以FFT并行频域捕获为基础,并且采用了平均采样的抽取思想。先利用Matlab进行仿真验证,然后在FPGA实现了该算法,证明了算法的有效性。     

GPS接收机P(Y)直捕方法研究

GPS接收机P(Y)直捕算法是基于存储的滑动相关搜索,并利用FFT将时频二维联合搜索变成时域一维搜索。同时,考虑位同步点已知的条件,接收资源池只需存储一段接收序列,缩短了捕获时间且利于硬件实现。仿真结果表明,多普勒频移为±5kHz时,所带来的峰值衰减为2dB左右,本地信号与接收信号对齐时出现明显的相关峰,很好地实现了捕获功能;提出了用“重叠分段补零FFT“操作实现并行相关,成倍降低了捕获时间;提出了利用位同步信息,避免了码极性翻转可能引起的信噪比损耗;针对码相位漂移,提出了优化捕获策略,可在短时间内完成重捕。     

一种低复杂度GNSS信号快速捕获算法

为满足全球卫星导航系统(GNSS)接收机中高精度跟踪环路对捕获模块伪码相位搜索精度的需求,提出一种基于数据折叠的正交快速捕获算法．该算法对接收机输入离散采样信号进行压缩处理,将单个伪码周期内的长序列转变为两组较短的序列,并对每组序列与对应处理后的本地伪码序列进行基于FFT的快速相关运算,最终通过两组相关结果确定伪码偏移量．算法降低了快速捕获中所需的FFT点数,在保留伪码相位搜索精度的同时降低了捕获器的实现代价．分析及仿真结果表明,该算法能够在较小的检测概率下降的条件下,极大降低捕获模块的算法复杂度．     

基于FFT的伪码快速捕获

首先对普通的串行捕获方式作了分析，说明了它的不足之处，并指出目前并行捕获方式在系统复杂度和捕获速度之间存在矛盾，针对这一矛盾提出了基于FFT并行捕获算法．给出针对无线电导航接收机而设计的FFT捕获算法，对该算法的捕获性能作了分析，并对弱导航信号研究了基于FFT捕获的解决方法．理论分析和仿真结果证实该方法能够大幅度减少捕获时间，并且在低信噪比下具有较好的捕获性能．     

GPS精频捕获算法的实现

为了提高GPS软件接收机信号捕获的载波频率分辨率。在基于FFT的快速并行码捕获算法中．利用输入信号在短时间内两个不同时刻的相位差来获取更高的频率分辨率。实验结果表明,该算法在不增加捕获时间的基础上确实提高了载波频率分辨率,捕获快速准确,为后续信号的跟踪环节提供了有利条件。     

折叠匹配滤波器加FFT鉴频的伪码快速捕获方法研究

航天扩频测控中,多普勒频率达到上百千赫兹,而要求设备捕获时间为秒级。对如此苛刻的要求,目前只能使用匹配滤波器实现载波、伪码双并行捕获方法。针对扩频测控使用伪码长度较长,匹配滤波器占用资源过大,难以应用于实际的不足,提出了一种应用折叠匹配滤波器加快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）载波并行捕获的方法。该方法利用折叠匹配滤波器占用资源少的特点,克服了捕获速度与资源占用的矛盾,在不改变捕获速度的同时,达到了减少硬件资源的目的。     

基于并行FFT的OFDM符号定时与整数倍频偏联合同步算法

提出了一种适用于OFDM系统的符号定时同步与整数倍载波频偏（相对于子载波间隔归一化）联合同步算法,它仅采用包含一个OFDM符号的前导码来实现准确的符号定时和整数倍载波频偏估计。联合同步算法采用并行FFT算法结构,能够并行地在时域和频域对接收OFDM信号中的前导码进行并行搜索,在完成定时同步的同时给出子载波频偏的整数倍估计。计算机仿真结果表明在高斯白噪声信道以及瑞利衰落信道下,该联合同步算法在定时同步的准确性、抗噪声性能以及载波频偏估计的范围上要明显优于现有算法,并且由于采用了时频二维并行同步结构,使得联合同步算法具有更快的同步收敛速度。     

用于星间通信的高灵敏度快捕算法

为实现微小卫星快速协同工作,满足星间通信链路对扩频信号捕获算法提出的高灵敏度与快速捕获的要求,对常用捕获算法的原理进行分析,针对传统信号捕获方法存在的捕获灵敏度低、捕获时间长、信噪比要求高等缺陷,提出一种适用于星间链路的FFT快速捕获算法,该算法在传统FFT码相位捕获法的基础上通过多路并行架构、特殊同步序列、降速率抽取、非相干累加等优化策略对传统算法的捕获灵敏度及捕获速度进行改善。基于对改进算法的可行性进行检验,首先通过理论公式推导了算法的极限灵敏度、抗干扰能力与理论捕获时间,其次,在MATLAB软件中设置典型任务环境对算法的各项性能进行仿真,最终通过搭建硬件测试平台对算法进行性能实测。仿真及硬件测试表明:该算法相对于传统捕获算法性能有明显提升,改进算法的极限捕获灵敏度可达-130 dBm,捕获时间小于100 ms,符合卫星通信环境设计需求,并已在自主研制的天平二号卫星的星间通信机中验证了其可行性;改进算法还可通过调节算法的并行路数、非相干累加次数等算法要素兼容不同应用环境需要。     

时频二维搜索捕获算法及其FPGA实现

基于“多段匹配滤波器+FFT”的架构,提出并实现了一种新的适用于高动态下GPS (Global Positioning System)P码直捕的时频二维并行搜索算法,其新颖性在于采用“折叠滤波器+重排序RAM”的结构实现了多段匹配滤波器和在FPGA中全并行地实现了捕获算法。采用流水线结构的硬件实现表明,新算法占用的资源大约为原来的1/16。仿真结果和实际测试都表明该算法在GPS高动态下能更快完成P码直捕。     

基于三次样条插值的GPSC/A码快捕精频算法研究与仿真

提出了基于三次样条插值和缩小多普勒频移步进值相结合快捕精频的新方法。该方法在基于FFT循环相关捕获算法快速粗捕初始码相位和载波频率,以及利用输入信号在短时间内两个不同时刻的相位差的方法得到载波精频的基础上,将三次样条插值和缩小多普勒频移步进值相结合,使捕获得到循环相关峰值更加接近最大值,进一步得到了最终的精细频率值。通过对仿真产生的数据结果进行了分析和验证,结果表明提出的精细频率方法能够使频率精度达到±2Hz,证明了该结合算法的精确性和可行性。     

高动态单频干扰环境下的FFT直扩捕获方案

在FFT直扩捕获算法的基础上,利用FFT频域分析的优势,增加频域干扰消除单元和频率扫描单元,提高系统的抗单频干扰能力,增加对多普勒频率变化搜索的范围,将传统的频-码二维搜索捕获降低到一维捕获,成倍地缩短了捕获时间,对长周期或无周期伪码捕获有较高的优势,并更适合于高动态有单频干扰环境.最后以GPS系统为例进行了算法仿真验证,其结论对发展我国自己的卫星导航定位系统有着重要的指导意义.     

基于FFT的GPS接收机伪码捕获算法研究

分析了导航GPS接收机扩频接收算法对伪码捕获法的要求．针对最大似然估计串行二维码捕获法在GPS接收算法应用中的缺点,提出基于FFT算法的GPS伪码捕获方案,给出了详细的捕获算法流程,并结合仿真结果对其进行了详尽的分析,该方案对GPS快速码捕获算法的研究提供了新思路．     

基于FFT的扩频信号捕获仿真

针对现有扩频信号捕获方法实时性差、消耗硬件资源多的缺点,提出了一种基于FFT的低信噪比扩频信号快速捕获方法.根据FFT原理,设计了FFT伪码捕获原理框图,并从伪码特性、FFT栅栏效应和信道影响三方面分析了其性能.仿真结果表明:FFT捕获算法在-10 dB的低信噪比下仍具有良好的伪码捕获性能,并具有一定的实时性,可广泛应用于无线定位、遥控遥测和卫星通信等领域.     

软件化扩频测控信号捕获算法研究

详细分析了基于快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）的伪码串行捕获算法,根据测控条件,在综合考虑伪码多普勒和处理带宽影响的基础上,提出了一种适合软件化实现的扩频测控信号捕获方法,通过建立分布式系统仿真模型,初步实现了扩频测控信号的准实时处理,并证明了该方法的有效性。     

克服剩余码相位偏移效应的扩频捕获新算法的研究

分析并仿真了传统的非相干同步系统的相关性能.针对剩余码相位偏移效应对捕获性能造成的不良影响,证明了在1/Δ为整数的前提下,利用前后两个码位相关值相加可以克服该效应.基于该想法并在传统设计的基础上提出了非相干同步扩频捕获新算法.通过对新算法进行的仿真和分析,发现新算法的捕获性能确实比传统的捕获算法更好.     

LDPC码串行译码策略的收敛速度分析

基于校验节点分组的LDPC码串行译码策略具有很高的收敛速度,但当分组数过多,并行度过低时译码时延很大．针对此问题,利用外信息转移(EXIT)图技术找到收敛速度和译码时延的平衡点．首先推导不同分组数下串行译码策略的EXIT函数,然后通过比较函数对应的EXIT曲线估计出在不牺牲收敛速度的前提下该策略能达到的最大并行度．仿真结果验证了EXIT图分析的正确性．     

低信噪比条件下BOC信号的快捕算法研究

针对全球导航卫星系统中的二进制偏置载波(BOC),介绍了其生成原理,分析了其自相关函数的特点.研究了常用的BPSK-L IKE单边带和双边带捕获算法及其优缺点,结合基于快速傅立叶变换(FFT)的码并行处理结构,利用BOC信号自相关函数以及BOC信号和伪随机噪声码(PRN)序列的互相关函数两者的差值作为捕获算法的输出,给出了一种可以消除自相关函数的边峰带来的模糊性的捕获算法.仿真结果表明:该算法无能量损失,可接受的最低信噪比低于其它算法2 dB,且其复杂度低.     

一种大步进伪码快速捕获方法的研究

在无线电导航系统中,低信噪比的情况下长伪码序列的快速捕获和重捕成为系统必须解决的一个重要问题.针对该问题,提出了一种大步进伪码快速捕获方法,并给出了大步进伪码快速捕获的原理和实现方法,详细分析了该方法的检测概率、虚警概率和平均捕获时间.该方法易于采用大规模集成芯片和数字信号处理算法实现且已经应用到实际接收机系统中,仿真结果和实践证明该方法具有较快的捕获速度,捕获灵敏度高,能够在低信噪比下稳定工作.