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標題: 全球導航衛星系統軟件無線電 [打印本頁]

作者: fanret 時間: 2017-6-15 16:21
標題: 全球導航衛星系統軟件無線電

軟件無線電是這樣一個接收裝置：內部的模擬數字（A/D）轉換器被放置的盡可能地接近天線；采樣結果是在一個可編程的微處理器上進行處理。這種設計的優點是：
1）單一天線/前端設計能清晰的接收和解調寬頻射頻（RF）；
2）軟件無線電提供了最基本的模擬/測試環境。
為了評估新的接收裝置或者算法，我們所需要做的僅是對具有實時工作功能的處理器稍許做些改變而已。
全球導航衛星系統（GNSS）是一個能與其他的導航信號協調的相當好的軟件無線接收手段。正在考慮采用的兩個主要的系統是全球定位系統（GPS）和俄羅斯全球軌道導航衛星系統（LONASS）。這兩個系統是用來確定軍、民兩用的物體的相對位置和絕對位置，速度和時間的。GPS是時至今日最復雜的無線導航信號系統，它采用碼分多路訪問（CDMA）來傳播頻譜調幅，用以提供物體的主要水平位置：對民用來說，所提供的水平位置大約在100米以內。

前端設計
接收裝置要求的前端設計涉及到捕獲和處理多重GNSS發射問題，盡管這些信號發生在多個不相鄰的頻率上。這種前端設計的首要目標是將A/D轉換器與天線放置的盡可能近些。將A/D轉換器至于緊挨天線放置是不可能的，因為任何RF傳送均需要一定程度的放大濾波。之所以考慮采用這種前端設計是因為信號必須以載波頻率進行直接采樣。
在涉及到的A/D取樣率中有兩個方面需要考慮：一個是中心頻率，另一個是信息帶寬。應用到接收裝置的是電子通頻采樣技術，這有助于利用一個適當的放大器，濾波器和A/D轉換器來取得一個RF信號，并且僅僅只依賴于信息帶寬而已。頻率轉換是從我們所感興趣的信號中轉換而來的。
來自A/D轉換器的采樣通過一個可編程的微處理器進行處理，這種處理采樣結果的不足之處除了軟件外，就是所要求的可編程計算功能的費用和有效性。一個實時GPS軟件接收機要求具有一個能以5MHz的速率處理采樣信號流，提供全部所需信號的微處理器，這對于目前很普及的計算機資源來說是一個很有挑戰性的工作。

執行策略
執行的發生與兩個方面相關：1.數據采集板；2.可編程微處理器。數據從A/D轉換卡中通過PCI總線傳送到處理器，很明顯，A/D是處理過程中必不可少的部分。來源于A/D轉換卡的數據流通過PCI總線傳送到處理器，然后在處理器中處理數據。數據流的速率是5MHz；因此要求有一個適當的A/D轉換卡。

A/D要求
我們對/AD轉換卡的要求如下：
*與PCI總線結構兼容
*采樣頻率至少為5MS/s
*對采樣結果進行高效傳送
*實時操作
在這些操作中，相對于我們的目標來說，實時操作是最有決定性的。
CompuScope 4327/PCI是一種能極好地滿足我們要求的線路板。CompuScope 4327/PCI能以60 MS/s的速率，12bit的分辨率來采集模擬信號，或者把數據存儲在板內存儲器中，或者直接輸送到PC內存中。CompuScope 4327/PCI能很好地支持諸如在像Windows98 和Windows NT的32位操作系統下實時提供驅動支持的QNX之類的實時操作系統。
目前，相對于其他產品最具有優勢的是它所提供的較高的傳輸率。實時處理的另一個需要重要考慮的因素是位傳輸率。CompuScope 4327/PCI提供了12bit的采樣，并將其轉換為兩個字節（相當于16bit），并通過PCI總線進行傳輸。同時，在理想的情況下，A/D轉換能以8bit為單位封裝采樣——這樣能減少傳輸數據的數量，允許軟件接收裝置做一些額外的時鐘周期，在實驗室測試中，CompuScope 4327/PCI表現地相當好。更重要的是，俄亥俄和大學航空中心的研究人員對于GaGe產品有著濃厚的興趣，因為他們對我們的GaGe產品和我們的技術支持人員很熟悉。

結論
該應用——多功能，需要廣泛的全球導航衛星系統軟件的應用，將對GNSS社區形成巨大的沖擊。

參考書目
Akos.Dennis M.(1997)《全球導航衛星接收裝置中的軟件無線處理》。Dissertution博士。俄亥俄和大學，電子工程和計算機科學系。
Parkinson Bradford W. and Spilker.James J.Jr. 編輯（1996年6月）《全球定位系統：理論和應用》，卷1，美國航宇和航空學院。

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