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小型化多模导航捕获模块的实现研究

武鹏  
【摘要】:捕获是卫星导航接收机基带系统的一个重要功能模块,并行码相位捕获算法可以同时搜索到码相位和载波的多普勒频移,且捕获时间短,故已广泛的应用于数字接收机。但是并行码相位搜索算法在接收机实现的过程中还是暴露出了一些缺点,算法中所使用的FFT的点数与进行中频数据采样的频率密切相关,一般来说中频采样点数不能用2的整数幂来表示,但是在接收机的硬件实现中使用FFT处理器无法完成这种非2整数幂的点数的快速运算,对于这种情况一种普遍可行的方法是在采样数据后面进行补0操作,将数据长度补充至2的整数幂的情况,但是这种方法的缺点是增加了FFT处理器的所消耗的硬件资源和功耗并且增加了运算时间,特别是对于手持接收机,降低硬件资源和功耗显得尤为重要。随着接收机的不断发展,小型化的需求已经变得越来越迫切。 针对这种情况,本文使用基于CORDIC算法的FFT处理器代替传统的FFT处理器,针对传统CORDIC算法的速度瓶颈对传统CORDIC算法进行了相关改进,并采用了平均下采样技术来构建多模导航信号的捕获模块。模块使用基于CORDIC算法的乘法器代替传统的复数乘法器单元,从而避免了使用FPGA中需要消耗大量硬件资源的硬件乘法器,同时架构的功耗以及对存储资源的使用量也有明显降低。模块在保证捕获正确性的前提下,对中频采样数据进行平均下采样,有效的降低了进行FFT运算的长度,从而进一步减少了GNSS接收机捕获架构所消耗的硬件资源。 作者在Matlab与Modelsim平台对提出的GNSS接收机捕获架构进行了仿真,仿真结果显示,在保证捕获结果正确性的前提下,本文提出的捕获架构与传统的捕获架构相比可以有效的减少捕获时所需功耗,节省硬件资源。这对于GNSS接收机具有重要意义。


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