CORDIC算法在跟踪环中的应用与FPGA实现

主要介绍了坐标旋转数字计算（CORDIC）算法在跟踪环鉴别器中的应用,包括码跟踪环、锁频环和锁相环鉴别器,并进行了FPGA实现。在设计中,采用统一CORDIC算法优化方法减少硬件开销,用非流水方式在一个CORDIC运算基本单元中实现了码跟踪环、锁频环和锁相环三种鉴别器。同时对CORDIC运算的精度和位宽进行分析,在保证环路功能的情况下尽量减少硬件资源的使用。在Virtex5lx220上测试使用了该鉴别器的GPS跟踪环,取得了满意的跟踪效果。     

一种低复杂度GPS载波跟踪环路设计

 GPS接收机载波跟踪环路的鉴别器和滤波器设计决定了跟踪环路的性能,也在很大程度上决定了GPS接收机的性能.本文在分析了传统锁相环和锁频环鉴别器算法的基础上,提出了一种锁相锁频环共用四象限反正切函数单元的鉴别器算法;同时,在研究了基于双线性Z变换积分器与矩形波数字积分器的滤波算法基础上,提出了一种基于矩形波数字积分器的锁频环辅助锁相环的滤波器算法.综合这两种新算法给出一种低复杂度的GPS接收机锁相锁频环设计方法.通过理论分析与仿真实验,证实该GPS载波跟踪环路设计不但具有良好的跟踪性能,且与传统设计方案相比具有运算量小,复杂度低,占用资源少等优点,更易于工程实现.     

基于ASPeCT的BOC调制信号捕获与跟踪研究

针对BOC调制信号传统捕获算法的模糊问题,在对直接捕获法、BPSK-Like法以及ASPeCT法分析的基础上,确定了ASPeCT法作为信号接收机捕获模块的设计方案。然后设计了基于BOC调制信号的跟踪环路,在对载波环和码环分析的基础上,确定了锁频环辅助锁相环作为环路中载波环的设计方案,以及修正后的EMLP鉴相器为环路中码环的设计方案。最后,对基于ASPeCT法捕获及基于锁频环辅助锁相环、ASPeCT修正码环的信号跟踪进行了实验仿真,验证了捕获模块和跟踪环路方案的有效性。     

直扩导航系统中数字科思塔斯环的FPGA设计与实现

引言 扩频接收机载波的同步包括捕获和跟踪两个过程,载波捕获即多普勒频移的粗略估计通常包含在伪码同步过程中,而精确的载波相位及多普勒频移则通过FLL（锁频环）和PLL（锁相环）跟踪来实现。锁频环直接跟踪载波频率,而锁相环则直接对载波相位进行跟踪。锁相环具有较高的跟踪精度,但对通信链路干扰的容忍能力差,特别是受载体动态引入的多普勒频移影响较大;而锁频环具有较好的动态性能,但跟踪精度较低。     

扩频体制低轨卫星通信信号捕获与跟踪系统设计

针对扩频体制下低轨卫星信号的捕获及跟踪等系统设计实现问题,根据卫星信号模型进行了捕获及跟踪算法设计,重点对基于快速傅里叶变换的快速捕获算法、锁频环、锁相环和码跟踪环路进行了设计,并进行了工程系统实现。试验验证表明,该系统可以实现码分多址体制低轨卫星信号捕获、跟踪处理,工作性能参数满足系统需求。     

采用锁频环和锁相环联合捕获的载波跟踪

针对传统锁频环-锁相环跟踪算法中环路状态转换过渡中出现频率阶跃的问题,提出了一种采用锁频环和锁相环联合捕获的方式替代单一锁频环进行捕获的改进算法,同时对环路状态转换的门限进行了推导。仿真结果表明,改进的算法在转换过程中更加平稳,环路性能得到了优化。在信噪比为-10 dB且存在加加速度时跟踪环路在转换时没有出现频率阶跃,达到了设计目的。     

GPS接收机载波跟踪环路设计

载波跟踪环路设计是GPS接收机中的关键技术,载波环鉴别器的类型确定了跟踪环的类型,为了有效地防止因为数据跳变引起的鉴别误差,并且使其频率鉴别范围大,精度高,采用一种二阶锁频环（FLL）辅助三阶锁相环（PLL）的方法。通过Matlab仿真载波环路比较了两种鉴频和鉴相算法的性能。结果表明,该方法鉴别范围大,精度高,切实可行。     

四相鉴频器辅助的高动态BOC信号载波跟踪

叉积鉴频器的输出频率范围比较窄,捕获信号以后的多普勒频偏可能不在其跟踪范围内。针对此问题,提出了使用四相鉴频器( FQFD )算法辅助已经成型的二阶锁频环加三阶锁相环模型。首先,利用四相鉴频器的非线性特性将接收信号频偏大步长牵引到较低范围,然后使用锁频环消除其大部分动态性,最后利用锁相环跟踪精度高的特点实现高动态二进制偏移载波( Binary Offset Car-rier,BOC)信号载波的快速准确跟踪。在分析各跟踪模块算法的基础上,讨论了其本身的热噪声误差、动态适应力以及最优带宽等相关问题,理论分析和仿真结果验证了该方法比原有跟踪算法提高了300 Hz左右的鉴频范围,并且跟踪效果良好。     

锁频环用作跟踪滤波器时的一些特性

在空间通信、遥控、遥测等领域,近年来国内外有些系统采用锁频环代替锁相环作为跟踪滤波器来跟踪卫星等大动态参数目标,或相位急剧变化的信号。理论与实践表明这种锁频环的性能大致与三阶锁相环相当,某些方面特别是跟踪大动态目标的能力还胜于后者。本文着重从理论分析锁频环的线性和非线性系统特性,分析结果证明:① 尽管锁频环与同阶锁相环的线性模塑是完全一致的,但在跟踪大动态目标时,从“保持环路线性和不失锁”的角度考虑,则数字锁频环的性能相当于高一阶锁相环的性能。实际上它有较后者更大的动态范围。② 锁频环的捕获特性基本上取决于鉴频器特性,而与环路阶数无关。这是与传统锁相环概念不同的地方。因此它有较后者好得多的捕获特性。本文还结合实际讨论了锁频环在应用上几个重要问题,如跟踪能力、跟踪精度、环的稳定性、瞬变响应等,指出在跟踪精度和瞬变响应二方面,锁频环的性能稍逊于三阶锁相环。锁频环的上述特性表明,它是有发展前途的。     

基于锁频环与锁相环相结合的载波跟踪技术

针对锁频环与锁相环各自在载波跟踪方面的优点与不足,设计了一种基于Costas环的锁频环与锁相环相结合的载波跟踪环路.基于锁频环与锁相环各自锁定时残余频差与残余相差都接近于0的原因,提出了mc、mpe两个阈值,当阈值满足设定的条件时,载波跟踪环路自适应地选择相应的工作状态.仿真结果表明,在阈值达到设定的条件时环路能够正确地实现工作状态的转换,在多普勒频移为固定值以及阶跃函数时能进行准确的跟踪,达到了设计目的.     

GPS软件接收机跟踪环路设计

GPS软件接收机跟踪环路的设计在环路参数与鉴相器选择上有很大空间。在分析GPS跟踪原理的基础上．对比码环与载波环不同鉴相器的性能,然后在不同环路参数下对跟踪效果进行了仿真比较,最后选择一组鉴相器并设计合适的环路参数,对实际采集的GPS中频信号进行跟踪,跟踪结果验证了设计环路的有效性。     

中频数字化直接序列扩频接收机的实现

给出了统一信道直接序列扩频通信系统的中频数字化接收机的实现方案。采用该方案所实现的直接序列扩频通信系统的载波与伪随机码的捕获分别采用了FFT辅助捕获技术,载波的跟踪采用了数字CPAFC环路牵引,数字COST-AS环路精确跟踪技术,伪码跟踪采用的是数字DLL环路实现。系统中I通道采用可编程GOLD扩频,Q通道采用截断m序列直扩,并置截断m序列与GOLD码具有相同速率、倍周期的关系,以简化系统伪码的同步电路设计。最后,讨论了该系统应用于扩频测距时,测量数据的"置中值"处理方法。     

基于嵌入式的CORDIC算法的改进及实现

介绍了CORDIC算法的基本原理,分析了CORDIC算法的具体计算方法.针对利用CORDIC流水线实现FFT蝶形运算耗费资源多的问题,依据CORDIC计算迭代系数的方法改进了CORDIC流水线的结构形式,使其适应FFT算法.整个FFT处理器的实现主要利用了Cyclone Ⅱ系列的EP2C35F672C6.并通过时序仿真和硬件仿真来进行比较.它们的计算结果基本一致.     

GPS软件接收机算法研究

为了能快速、准确地提取导航数据,对GPS软件接收机的捕获和跟踪算法进行研究。捕获算法采用基于FFT的频域快速捕获算法,在跟踪环路中,载波跟踪算法采用锁相环(PLL),码跟踪算法采用非相干延迟锁相环(DLL),成功实现了对GPS信号的快速准确跟踪,这一处理算法性能优越,易于在PC机上软件实现。     

散射信道下低速传输的校频技术研究

载波恢复技术通常是采用锁相环(PLL)和其他辅助手段提取载波,但锁相环的频率捕获范围受信噪比的制约,低信噪比下捕获范围小且容易失锁。对于散射信道,锁相环机制往往难以奏效。针对此问题,提出了一种新的载波频差估计和矫正方法,并借助Matlab工具对该算法的抗噪声性能进行了仿真,采用Altera公司的EP1C20F324I7硬件实现了该频差估计和矫正算法,测试结果满足散射通信系统要求,可考虑应用于工程中。     

基于CORDIC算法的GPS载波跟踪环鉴相器的设计

提出了一种实现GPS载波跟踪环鉴相器的方法,该方法采用CORDIC算法来实现用于鉴相的arctan函数.同时,给出了这种基于CORDIC算法的硬件实现的结构和相应的仿真结果.这种算法结构简单,只需要采用加法和移位操作即可,非常易于硬件实现,并且其仿真结果可以达到GPS的要求.     

基于改进的CORDIC算法的NCO实现

数字控制振荡器在信号处理方面有着广泛的应用,函数发生器是影响其处理性能的关键部分.首先介绍了CORDIC算法的基本原理及其传统的ROM查表法,为了提高运算速度和节省资源,提出了一种改进的CORDIC算法用于数字控制振荡器技术;重点叙述了改进型的CORDIC算法原理最后通过Quartus Ⅱ软件给出仿真结果,验证了理论的正确性.