全球导航卫星系统软件无线电

fanret

软件无线电是这样一个接收装置：内部的模拟数字（A/D）转换器被放置的尽可能地接近天线；采样结果是在一个可编程的微处理器上进行处理。这种设计的优点是：

1）单一天线/前端设计能清晰的接收和解调宽频射频（RF）；

2）软件无线电提供了最基本的模拟/测试环境。

为了评估新的接收装置或者算法，我们所需要做的仅是对具有实时工作功能的处理器稍许做些改变而已。

全球导航卫星系统（GNSS）是一个能与其他的导航信号协调的相当好的软件无线接收手段。正在考虑采用的两个主要的系统是全球定位系统（GPS）和俄罗斯全球轨道导航卫星系统（LONASS）。这两个系统是用来确定军、民两用的物体的相对位置和绝对位置，速度和时间的。GPS是时至今日最复杂的无线导航信号系统，它采用码分多路访问（CDMA）来传播频谱调幅，用以提供物体的主要水平位置：对民用来说，所提供的水平位置大约在100米以内。

前端设计

接收装置要求的前端设计涉及到捕获和处理多重GNSS发射问题，尽管这些信号发生在多个不相邻的频率上。这种前端设计的首要目标是将A/D转换器与天线放置的尽可能近些。将A/D转换器至于紧挨天线放置是不可能的，因为任何RF传送均需要一定程度的放大滤波。之所以考虑采用这种前端设计是因为信号必须以载波频率进行直接采样。

在涉及到的A/D取样率中有两个方面需要考虑：一个是中心频率，另一个是信息带宽。应用到接收装置的是电子通频采样技术，这有助于利用一个适当的放大器，滤波器和A/D转换器来取得一个RF信号，并且仅仅只依赖于信息带宽而已。频率转换是从我们所感兴趣的信号中转换而来的。

来自A/D转换器的采样通过一个可编程的微处理器进行处理，这种处理采样结果的不足之处除了软件外，就是所要求的可编程计算功能的费用和有效性。一个实时GPS软件接收机要求具有一个能以5MHz的速率处理采样信号流，提供全部所需信号的微处理器，这对于目前很普及的计算机资源来说是一个很有挑战性的工作。

执行策略

执行的发生与两个方面相关：1.数据采集板；2.可编程微处理器。数据从A/D转换卡中通过PCI总线传送到处理器，很明显，A/D是处理过程中必不可少的部分。来源于A/D转换卡的数据流通过PCI总线传送到处理器，然后在处理器中处理数据。数据流的速率是5MHz；因此要求有一个适当的A/D转换卡。

A/D要求

我们对/AD转换卡的要求如下：

u与PCI总线结构兼容

u采样频率至少为5MS/s

u对采样结果进行高效传送

u实时操作

在这些操作中，相对于我们的目标来说，实时操作是最有决定性的。

CompuScope 4327/PCI是一种能极好地满足我们要求的线路板。CompuScope 4327/PCI能以60 MS/s的速率，12bit的分辨率来采集模拟信号，或者把数据存储在板内存储器中，或者直接输送到PC内存中。CompuScope 4327/PCI能很好地支持诸如在像Windows98 和Windows NT的32位操作系统下实时提供驱动支持的QNX之类的实时操作系统。

目前，相对于其他产品最具有优势的是它所提供的较高的传输率。实时处理的另一个需要重要考虑的因素是位传输率。CompuScope 4327/PCI提供了12bit的采样，并将其转换为两个字节（相当于16bit），并通过PCI总线进行传输。同时，在理想的情况下，A/D转换能以8bit为单位封装采样——这样能减少传输数据的数量，允许软件接收装置做一些额外的时钟周期，在实验室测试中，CompuScope 4327/PCI表现地相当好。更重要的是，俄亥俄和大学航空中心的研究人员对于GaGe产品有着浓厚的兴趣，因为他们对我们的GaGe产品和我们的技术支持人员很熟悉。

结论

该应用——多功能，需要广泛的全球导航卫星系统软件的应用，将对GNSS社区形成巨大的冲击。

参考书目

Akos.Dennis M.(1997)《全球导航卫星接收装置中的软件无线处理》。Dissertution博士。俄亥俄和大学，电子工程和计算机科学系。

Parkinson Bradford W. and Spilker.James J.Jr. 编辑（1996年6月）《全球定位系统：理论和应用》，卷1，美国航宇和航空学院。