卫星导航系统干扰信号源基带设计与实现

合集下载

全球导航卫星系统接收机的复信号自适应陷波干扰抑制

全球导航卫星系统接收机的复信号自适应陷波干扰抑制周超;王跃科;乔纯捷;戴卫华【摘要】为提高全球导航卫星系统接收机抑制带内窄带干扰的能力，提出一种采用复系数自适应陷波器的时域滤波干扰抑制方法。

在数字基带通过自适应算法调整复数滤波器的频率参数，以实时检测和跟踪窄带干扰的中心频率。

仿真结果表明，该方法可以快速、有效地抑制固定频率的窄带干扰和线性调频干扰，提高接收机在干扰条件下的捕获性能。

其干扰抑制性能优于实系数自适应陷波器的干扰抑制方法。

%In order to improve the anti-jamming performance of global navigation satellite system receivers,a method based on the complex ANF(adaptive notch filter)was proposed to suppress narrow band interference on digital base band.The ANF was constructed by a series of the first order IIR notch filters,and the frequency parameters of all filters were updated with adaptive algorithm to detect jamming and to suppress it in real time.Simulation results show that the present method is able to suppress the jamming effectively and quickly,and the capability of signal acquisition is enhanced under condition of jamming.Moreover,a better performance than a conditional real ANF is achieved in simulation.【期刊名称】《国防科技大学学报》【年(卷),期】2016(038)005【总页数】6页(P189-194)【关键词】全球导航卫星系统;接收机;干扰抑制;自适应陷波器【作者】周超;王跃科;乔纯捷;戴卫华【作者单位】国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南长沙 410073;国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南长沙 410073;国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南长沙 410073;国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南长沙 410073【正文语种】中文【中图分类】TN91全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)广泛服务于生活、社会生产和国防安全等多个方面。

北斗和GPS双模接收机干扰抑制算法的设计与实现

北斗和GPS双模接收机干扰抑制算法的设计与实现张建立;杨祖芳;潘伟;郑建生【摘要】BeiDou and GPS receivers are susceptible to interference.In order to improve the performance of the receiver under strong jamming environment,the effects of different arrays and different algorithms on the anti-jamming performance of the receiver were studied.An anti-jamming platform for BeiDou and GPS dual-mode receiving system was designed and implemented on the basis of GPS anti-interference research.The experimental results show that by this system,the BeiDou and GPS dual-mode receivers can search up to 6 BeiDou navigation satellites and 5 GPS navigation satellites, and locate under the environment of -30 dBm strong interference.The system can also be extended to a variety of satellite navigation receivers anti-jamming platform.%目前北斗/GPS双模接收系统的抗干扰研究还比较少,主要是针对GPS的抗干扰研究.北斗和GPS接收机易被干扰,为了改善强干扰环境下接收机的性能,研究不同阵列、不同算法对接收机抗干扰性能的影响,在GPS的抗干扰研究的基础上设计并实现了一套北斗和GPS双模接收系统的抗干扰平台.实验结果表明,该系统能使北斗和GPS双模接收机在—30 dBm 强干扰的环境下搜到6颗北斗导航卫星和5颗GPS导航卫星,并正常定位,说明该系统能达到干扰抑制的目的.该系统也可推广至多种卫星导航接收机的抗干扰平台.【期刊名称】《中国空间科学技术》【年(卷),期】2017(037)001【总页数】7页(P117-123)【关键词】北斗;全球定位系统;干扰抑制;双模接收机;抗干扰平台【作者】张建立;杨祖芳;潘伟;郑建生【作者单位】武汉大学 GNSS中心,武汉 430079;武汉工商学院信息工程学院,武汉 430065;武汉大学 GNSS中心,武汉 430079;武汉大学 GNSS中心,武汉 430079;武汉大学电子信息学院,武汉 430072【正文语种】中文【中图分类】TN927.2近年来，随着导航技术在军事领域应用越来越多，电子对抗也被越来越多地出现在全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)中。

DVB-T中伪随机序列扰码器的FPGA实现

DVB-T中伪随机序列扰码器的FPGA实现作者：***来源：《现代信息科技》2024年第07期收稿日期：2023-07-20DOI：10.19850/ki.2096-4706.2024.07.003摘要：伪随机序列在伪码测距、导航、数字数据扰乱器、噪声产生器、通信加密中有着广泛的应用。

在这些实际应用中，常常利用现场可编程门阵列（FPGA）来产生伪随机序列，这便于系统设计和测试的实现。

针对数字地面电视广播（DVB-T）标准，以线性反馈移位寄存器电路为基础，设计了一种并行伪随机序列产生方法，该方法简单而高效地实现DVB-T系统码流数据的扰码。

实验结果表明，MATLAB扰码算法结果与FPGA扰码模块仿真结果和硬件实现结果一致，该设计方法切实可行。

关键词：伪随机序列；DVB-T；MATLAB；FPGA；Verilog中图分类号：TN914.3 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2024）07-0011-05FPGA Implementation of Pseudo-random Sequence Scrambler in DVB-TCHEN Zhenlin（Electronic Information School， Foshan Polytechnic， Foshan 528137， China）Abstract： Pseudo-random sequence is widely used in pseudo-code ranging， navigation，digital data scramblers， noise generators and communication encryption. In the practical application， the FPGA is usually used to generate pseudo-random sequences， which can bring great convenience to system design or testing. Aiming at the DVB-T standard， based on the linear feedback shift register circuit， a simple and efficient parallel pseudo-random sequence generation method is designed to realize the scrambling of DVB-T system code flow data. The experimental results show that the MATLAB scrambling algorithm results are consistent with the FPGA scrambling module simulation results and hardware implementation results， so the design method is feasible.Keywords： pseudo-random sequence; DVB-T; MATLAB; FPGA; Verilog0 引言目前，数字通信已经成为当代通信技术的主流，数字通信的应用越来越广泛，人们开始追求更高的通信质量。

遥感卫星数传基带数据模拟源的设计与实现

遥感卫星数传基带数据模拟源的设计与实现赵宏;单庆晓;肖昌炎;雷鸣;杨黎【摘要】As the space and ground equipments with advanced on-orbit system (AOS) service being used more and more frequently, this paper, according to the standards recommended by consultative committee for space data system, provides a solution to the baseband data simulator of remote sensing satellite data transmission system based on AOS. First, this article gives an introduction to AOS format and a brief analysis of it. And then it discusses some details about each module and procedure of the simulator. At last, the simulator is realized on the blade system. The experiment shows that the simulator efficiently provides the signal source for development validation, function test and fault diagnosis of remote sensing satellite data transmission baseband system.%随着使用高级在轨系统(AOS)业务的空间和地面设备越来越多,根据空间数据咨询委员会(CCSDS)定制的标准,提出了一种遥感卫星数传基带数据模拟源的解决方案；首先,对AOS格式进行了基本介绍与分析,然后对模拟系统的各个功能模块与处理流程进行了详细说明,并在刀片服务器上实现了该系统；实验表明,该设计有效地解决了遥感卫星数传基带处理系统开发验证、功能测试和故障诊断的信号源问题.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2012(020)002【总页数】3页(P411-413)【关键词】CCSDS;AOS;遥感;数传基带【作者】赵宏;单庆晓;肖昌炎;雷鸣;杨黎【作者单位】湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙410073;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;中国空间技术研究院,北京100094【正文语种】中文【中图分类】TP750 引言卫星数据模拟源是地面站接收系统的重要组成部分［1］，也是地面接收系统性能测试和故障检修的重要手段。

gnss基带算法

gnss基带算法GNSS基带算法是全球导航卫星系统（GNSS）中的关键技术之一，它在接收机端对接收到的卫星信号进行解调、解调、伪距计算等处理，从而实现定位、导航和时间同步等功能。

本文将从基带算法的基本原理、常见算法以及应用领域等方面进行介绍。

一、基带算法的基本原理GNSS基带算法的基本原理是将接收到的卫星信号进行分析和处理，从中提取出有关卫星位置、接收机位置和时间等信息，以实现定位和导航功能。

基带算法主要包括信号捕获、跟踪和解调、伪距计算等过程。

1. 信号捕获：接收机接收到的卫星信号是非常微弱的，需要通过信号捕获技术将其从背景噪声中提取出来。

信号捕获是通过对接收到的信号进行相关运算，从而得到与接收机位置相关的初始伪码延迟值。

2. 跟踪和解调：在信号捕获之后，接收机需要跟踪和解调接收到的信号。

跟踪是指在接收机端精确跟踪卫星信号的相位和频率，解调是指将接收到的信号解调为基带信号。

跟踪和解调过程是通过对信号进行相位锁定环（PLL）和频率锁定环（FLL）的运算来实现的。

3. 伪距计算：伪距是指接收机与卫星之间的距离，通过测量伪距可以计算出接收机的位置。

伪距计算是基于接收到的卫星信号的传播时间来进行的，通过测量接收机与多颗卫星之间的伪距差异，可以确定接收机的位置。

二、常见的GNSS基带算法1. 码相位测量算法：码相位测量算法是GNSS中常用的基带算法之一，它通过对接收到的信号进行码相位测量，从而得到接收机与卫星之间的伪距差异。

码相位测量算法主要包括码延迟估计、码相位测量和伪距计算等过程。

2. 载波相位测量算法：载波相位测量算法是GNSS中另一种常用的基带算法，它通过对接收到的信号进行载波相位测量，从而得到接收机与卫星之间的相位差。

载波相位测量算法主要包括载波相位锁定和载波相位差计算等过程。

三、GNSS基带算法的应用领域GNSS基带算法在各个领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 定位和导航：GNSS基带算法可以实现对接收机位置的测量和定位，从而实现导航和导航功能。

安装空间受限的北斗接收机电磁干扰分析和解决方法

安装空间受限的北斗接收机电磁干扰分析和解决方法薛雯，卢飞平(上海电控研究所上海200092)【摘要】北斗卫星导航系统信号非常微弱，电磁干扰是制约接收机灵敏度的关键因素。

针对新研制的安装空间受限的北斗接收机，接收机的电磁辐射经有源天线耦合进接收机导致灵敏度下降的电磁兼容问题，采取理论分析和实测相结合的方法，找出噪声源为62MHz时钟。

分析了噪声源出现的原因，重新进行了接收机时钟电路设计，信号完整性设计，解决了电磁兼容问题。

【关键词】北斗卫星导航系统(BDS);捕获灵敏度；电磁干扰(EMI);数字时钟【中图分类号】TP31【文献标识码】A【文章编号】1009-5624(2021)05-0234-041引言北斗接收机的工作波段属于微波波段，传播模式为空间波，卫星到达地面的标准功率只有-133dBm,容易受到各类能化恢复，促进系统自配效率的提升，不断优化完善网络结构，而且能自动检测分析通信网络运行中的故障，并将产生的问题上报到核心系统，以便工作人员及时进行维修,同时可大大降低人为操作失误的发生频率，以保证网络运营的可靠性与稳定性。

(3)其他关键技术又包括毫米波通信技术、D2D通信技术等。

其中，毫米波通信技术是一种能实现微波向高频变化、光波向低频变化的新技术。

毫米波是一种电磁波，其波长为1〜10mm,频率为30〜300GHz。

为使该技术更好地应用于5G 通信网络，提高毫米波利用率很有必要。

而为增加信息传输频率，需改变天线数量与改进波长。

由于毫米波具有传输损耗较大的缺点，故需与大规模MIMO技术进行有效结合，降低毫米波的传输损耗，从而促进信号质量的提高。

D2D通信技术指的是使两个对等的用户节点进行直接通信的一种技术。

D2D 通信主要分为单播、多播与广播等三种形式，这些通信形式在结构上较为复杂，在调度上相对困难，目前这个问题还有待解决。

此外该技术与WIFI、蓝牙通信技术相比具有明显的优势，其能更好地使设备与蜂窝网络相连接，并避免蜂窝网络数据传输消耗很多流量，在数据连接上具有更高的稳定性，能在更远距离下进行数据传输，具有较高的信息数据传输速率，而且在数据传输上延时性较低、功耗较少。

综合基带在一种卫星导航系统主控站中的应用

图ｌ所示。
完成的输入导航电文的调制、对扩频后的信号进行中频调制；对接收到的卫星信号利用本地生成的扩频码进行解扩、对解扩后的卫星信号解调出导航电
・收稿日期：０５—１ — ４：回日期：０６— ４—２２０１２修２０宁尚２姚为锡３，
（．国西南电子技术研究所，１中成都６０３；．１０６２解放军６０１部队。京１０９；１８北００４
３海军装备研究院航空装备论证研究所，．上海２０３）０４６
摘
要：结合工程实践，从综合基带的设备组成、功能、设计上进行了详细阐述，并介绍了一种时延测
ＡｐｌｃｔｏｆＢａｅａｄｉｈａｔｒＣｏｔｏｐｉａｉｎｏｓｂｎｎｔｅＭｓｅｎｒｌ
ＳａｉｎｏａｅｌｔｖｇｔｏｙｔｍｔｔｏｆａＳｔｌｅＮａｉａｉｎＳｓｅｉ
ＲＥＮ，ＮＧｈｎ —ｇＮＩＳａｇ，ＡＯｉ— ＹＷｅ
ＡｂｔａｔＢｓｄｏｅｅｇｎｅｎｒｃｉｅ，ｔｅｃｍｐｓｏｆｎｔｎａｄｄｓｇａｅａｄｅｕｐｎｓｒｃ：ａｅｎｔｎｉｅｒｇｐａｔｈｉｃｈｏｏｉｎ，ｕｃｏｅｉｎｏｂｓｂｎｑｉｍｅｔｉｔｉｎｆａｅｅｐａｎｄｄｔｉｄｙａｍｅｏｒａｕｉｇｔｅｔｅａｄｆｑｅｃｓｉｔｄｃｄｈｅｉｄｒｘｌｉｅｅａｌｌ，ｔｄｆｅｈｏｍｅｓｒｍｅｄｌｙａｅｎｙｉｎｒｕｅ．Ｔｅｄｓａｎｈｉｎｒｕｏｎｇｎｅｐｒｎａｓｌｈｗｔａｉｂｓｂｎｑｉｍｅｔｏｅａｅｒｐｒｄｈｓａｗｉｅａｐｉａｉｎｆｔｒ．ｘｅｉｔｌｒｕｔｓｏｔｔｓａｅａｄｅｕｐｎｐｒｔｓｐｏｅｌａａｄｐｌｔｕｅｍｅｅｓｈｈｙｎｃｏｕＫｅｒｓ：ａｅｉａｉａｉｎｓｓｍ；ｂｓｂｄ；ｎｖｇｔｎｔｌｇａｈｍｅｓｇ；ｅｕｐｎｍｅ・ｄｌｙｙｗｏｄｓｔｌｔｎｖｇｔｙｔｌｅｏｅａｅａｎａｉａｉｅｅｒｐｓａｅｑｉｍｅｔｔｏｉ－ｅａ

卫星导航系统接收机原理与设计——之一(下)

卫星导航系统接收机原理与设计——之一(下)刘天雄【期刊名称】《卫星与网络》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】5页(P54-58)【作者】刘天雄【作者单位】【正文语种】中文2.2 射频前端通常天线接收到的导航卫星信号不仅功率极其极低，而且掺杂着噪声并且伴随着各种有意无意的干扰信号，一般情况下导航信号弱于背景噪声，例如，GPS系统L1频段的信号地面功率为-160dBW，民用L1频点的信号功率比背景噪声低16dB，美国军用P码信号功率比C/A码信号功率密度低13dB，GPS信号强度如图5所示。

因此，导航信号很容易受到干扰，安全性比较差，接收机在开展相关信号处理前首先要放大接天线收到的导航信号。

接收机射频前端定义为接收天线到模数转换器之间的所有部件，它是将天线接收到的无线电导航信号进行滤波、低噪声放大、再滤波、混频、再滤波和放大等一系列单元的组合，输出是具有一定增益的易于被数字采样的数字中频信号。

主要作用是对接收到的导航信号进行预处理和下变频处理，信号预处理首先利用带通滤波器滤除带外干扰信号，然后对滤波处理的信号进行放大；下变频利用混频器将接收到的射频信号降频处理成为模拟中频信号，这就要求射频前端提供稳定、精确的本地晶振与输入信号进行混频。

2.2.1 基本结构卫星导航接收机射频前端由带通滤波器（BPF）、放大器（Amplifier）、本地振荡器LO（Local Oscillator）、频率综合器（frequency synthesizer）、自动增益控制器AGC（Automatic Gain Control）、模数转换器ADC（Analog to Digital Converter）组成，射频前端基本结构如图6所示，其中频率综合器为接收机射频前端提供时间和频率参考。

射频前端接收天线捕获到的无线电射频卫星导航信号，完成射频信号下变频（down-conversion）、滤波（filtering）、放大（amplification）、采样（sampling）等信号处理任务，射频前端又称为前置放大器。

一种零值测试基带信号源设计

的实时监测，便于导航系统的零值自测。该信号源设计依托实际需求，解决了导航系统研制过程中基带信号调试的难题。
０引言
目前全球卫星导航系统正处于快速发展时期，［１－４］北斗是我国自主研发并独立运行的全球卫星导航系统，在导航系统设计过程中，基带信号源可在试验条件下对导航系统性能进行有效测试和评估，基带信号处理的调试工作显得尤其重要。［５－７］
国外在导航信号源领域起步较早，形成了技术成熟且应用广泛的信号源。受技术封锁等原因，国内使用的导航信号源多为国外产品，价格昂贵且基带信号模式单一，通用性差。［８－１１］国内该领域的研究主要集中在部分高校、科研院所等机构，研究重点是软件信号源及采集回放信号源，相应产品的实时性和灵活性差。［１２－１４］
本文设计了一种硬件架构零值测试基带信号源，结合上位机软件，信号源可模拟并输出多制式多路调制基带信号，可以完成４通道射频信号的采集，也可以完成４通道直接射频信号的产生，可灵活配置工作参数及设备工作状态
收稿日期：２０１８－１０－１５；修回日期：２０１８－１１－２０。基金项目：国防基础科研项目（ＪＣＫＹ２０１６２０５Ｂ００６）。作者简介：徐茜（１９８４－），女，陕西西安人，硕士，工程师，主要从事遥测数据处理方向的研究。
一种零值测பைடு நூலகம்基带信号源设计
徐茜，宫海波
（中国飞行试验研究院，西安７１００８９）
摘要：北斗是我国自主研发并独立运行的全球卫星导航系统，为了解决北斗导航系统的基带信号调试处理难题，提出了一种零值测试基带信号源设计方案；针对导航系统信号通道多、信号传输速率高且时钟信号精度要求高的特点，单板上集成高性能ＦＰＧＡ和ＤＳＰ处理器，系统采用模块化设计，采用直接数字射频信号发射技术及高速时钟系统设计，信号源可模拟并输出多制式多路调制基带信号，可完成４通道射频信号采集以及４通道直接射频信号的产生，可灵活配置工作参数及设备工作状态的实时监测；该信号源在北斗导航系统的研发过程中获得成功应用，实验结果表明，该信号源兼备收发两大信号处理链路功能，系统具有通用性强、配置灵活、稳定性好等特点，解决了导航系统领域基带信号调试处理难题。

三系统导航接收机基带信号处理技术研究

三系统导航接收机基带信号处理技术研究随着全球定位系统（GPS）的广泛应用，对导航接收机基带信号处理技术的研究也日益受到关注。

目前，有三种主要的系统导航接收机：全球定位系统（GPS）、伽利略导航系统（Galileo）和北斗导航系统（BeiDou）。

这篇文章将重点探讨这三种系统导航接收机的基带信号处理技术。

首先，我们来看GPS导航接收机的基带信号处理技术。

GPS 导航接收机通过接收卫星发射的信号来确定接收机的位置。

在基带信号处理中，首先进行信号的采样和滤波，以去除噪声和多路径干扰。

接着，进行频率和码相位的估计，用于解调和解码导航消息。

最后，通过解算导航方程，得出接收机的位置。

其次，我们来看Galileo导航接收机的基带信号处理技术。

Galileo导航系统是欧洲太空局（ESA）开发的一种全球导航卫星系统。

Galileo导航接收机的基带信号处理技术与GPS类似，也包括信号采样、滤波、频率和码相位的估计等步骤。

然而，Galileo 导航系统的特点是具有更高的精度和更多的导航信号，因此在基带信号处理中需要更复杂的算法和更高的计算能力。

最后，我们来看BeiDou导航接收机的基带信号处理技术。

BeiDou导航系统是中国自主研发的一种全球导航卫星系统。

BeiDou导航接收机的基带信号处理技术与GPS和Galileo类似，也包括信号采样、滤波、频率和码相位的估计等步骤。

与其他两种系统相比，BeiDou导航接收机在基带信号处理中更注重信号的多普勒频移和码同步，以提高位置精度和鲁棒性。

综上所述，三系统导航接收机的基带信号处理技术在很大程度上相似，都包括信号采样、滤波、频率和码相位的估计等步骤。

然而，由于每个系统的特点不同，对于不同的系统导航接收机，需要根据其特点进行相应的优化和改进。

未来，随着卫星导航技术的不断发展和更新，三系统导航接收机的基带信号处理技术也将不断进步，为用户提供更准确、可靠的定位服务。

卫星导航抗干扰技术应用

卫星导航抗干扰技术应用摘要：抗干扰技术一直是卫星导航领域的研究热点。

在众多的抗干扰方法中，采用基于空时联合处理的阵列天线抗干扰是目前最有效且应用最广的一种方法。

而对于阵列天线抗干扰，权值精度和权值更新速度是决定其抗干扰性能优劣的重要因素。

当采用相同的自适应算法时，权值精度越高，权值更新速度越快，则抗干扰处理的效果越好。

关键词：卫星导航；抗干扰技术随着现代科学技术的飞速发展，卫星导航系统已成为各国科学技术发展的重中之重。

它不仅与国家军事内容、互联网等技术密切相关，而且与我们的生活息息相关。

卫星导航距离我们数以万计公里，到达卫星接收机时信号非常微弱，这可能导致卫星导航因外界干扰而不稳定。

为了提高卫星导航信号的抗干扰能力，各国都在大力推动抗干扰技术的应用和发展。

1抗干扰技术分析抗干扰是指设备能够防止经过天线输入端，设备的外壳以及沿电源线作用于设备的电磁干扰。

雷达往往工作在复杂的电磁环境中，雷达抗干扰性能的优劣直接决定了整个雷达系统的性能。

然而，如何评价雷达抗干扰性能的优劣，至今还没有公认的标准。

1.1虚拟卫星法虚拟卫星法是在卫星导航抗干扰接收系统中广泛应用的一种方法，利用小型无人机或者地基发射装置播发模拟卫星信号，增强导航接收机的接收信号进而改善信噪比，从而实现抗干扰的目的。

1.2天线抗干扰法天线抗干扰法是卫星导航抗干扰系统中的关键技术，其应用具有多种优势，技术操作简单，成本相对较低。

天线抗干扰法可以通过提升波速发生量的方式来完成天线阵元的加权工作，从而将外界干扰信号的强度控制在较小的范围，减小或避免对导航接收机的影响。

1.3扩展频谱抗干扰法这种方法可使导航接收机有效抑制干扰信号。

采用直接序列扩频，当接收机解扩之后将有用的信号变成了窄带信号，原来一些频带比较窄的干扰信号就会变成宽带信号，从而使得信号中的大部分能量都被窄带滤波器滤除掉，提高了信干比。

当前扩展频谱抗干扰法的应用十分广泛，尤其是在工业领域普及程度很高。

基于FPGA的Galileo／GPS伪卫星基带调制设计与实现

关键词：ａｌ／Ｐ；ＧｌＯＧｓ伪卫星；ｉｅ基带调制；ＩＯＡｔＣＢ
中图分类号：Ｎ１．Ｔ９１７
文献标识码：Ａ
文章编号：０５９９（０８０－６９０１０－４０２０）５１３ —４
Ｇａｌ／Ｓ伪卫星是ＧＮＳｌｅＧＰｉｏＳ综合测试与认证环境（ＴＣ）ＧＩＥ重要组成部分，负责系统卫星模拟信号的发生、发射，于接收机的测试。整个系统由频用率合成单元、ｌｅ／Ｓ伪卫星信号调制单元、ＧａｉｏＧＰｌ监控系统组成。主要功能是产生ＧＳＣ码信号、ＰＡＧｌｅａｉｏＯＳ频段信号，持ＲＡ／Ｏ－４Ｂ和ｌ支ＴＣＤ２６ＲＭ一０一Ｃ信号格式，与ＧａｉｏＧＳ卫星信ＴＣ１４Ｓ并ｌｅ／Ｐｌ号兼容。其中Ｇｌｅ／Ｐ伪卫星信号调制单元由ａｌＧＳｉｏ综合基带子系统和射频子系统组成。本文主要介绍ＧａｉｏＧＳ伪卫星综合基带子ｌｅ／Ｐｌ系统的功能要求及设计实现，并给出实验结果。
ＫｙｗｒｓＧｌｅ／ＳｐｅｄａｅｌｅｂｓｂｎｄｌｉｎＡｌＯｅｏｄ：ａｉｏＧＰ；ｓｕｏｓｔｌｔ；ａｅａｄｍｏｕａｏ；ｔＣｌｉｔＢ
ＥＥＡＣＣ：２５１０
基于ＦＧ的Ｇａｌ／ＰＰＡｌｅＧＳ伪卫星基带调制设计与实现ｉ０
张福洪，雪花，慎吉林栾
（杭州电子科技大学通信学院，杭州３０１）１０８

卫星导航系统接收机原理与设计--之七

卫星导航系统接收机原理与设计--之七刘天雄【期刊名称】《卫星与网络》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】7页(P56-62)【作者】刘天雄【作者单位】【正文语种】中文4.5.5 信号多路相关处理 Multicorrelator如前述，为了获得与接收到的所有导航信号保持同步（synchronization），对接收到的导航信号的相关处理是卫星导航接收机实现其功能的关键环节。

然而，仅仅对接收到的导航信号开展一次相关处理是不足以完成上述信号同步要求的，实际上，为了与接收到的导航信号保持同步，或者说是为了提高伪距观测量的计算精度，商业市场上即使是最简化的卫星导航接收机也需要开展多路相关处理。

4.5.5.1 基本概念Concept基带信号处理的基本概念是通过对接收机本地复制的伪随机测距码（PRN码）信号与接收到的导航PRN码信号进行相关处理（signal correlation）。

为了得到接收到的导航信号的多普勒频移以及伪随机测距码相位的估计值，接收机需要不断地移动（shift）和调整（adjust）本地伪随机码产生器的相位，使本地复制伪码信号与接收到的卫星伪随机码信号的相位对齐（aligned），从而完成对该卫星信号的跟踪和锁定。

一般接收机解扩卫星导航信号时，码元跟踪环一般采用超前相关器（Early correlator）、滞后相关器（Late correlator）和即时相关器（Prompt correlator）跟踪码元，通过比较超前相关、滞后相关和即时相关器的输出，就可对导航信号进行精确跟踪。

本地复制伪码信号与接收到的卫星伪随机码信号的相位完全对齐时，通常称为即时相关，一般卫星导航接收机基带数字信号相关处理流程如图42所示。

·即时相关器（Prompt correlator）；本地复制伪码信号与接收到的卫星伪随机码信号的相位完全对齐，简称P相关器；·超前相关器（Early correlator）；本地复制伪码信号的移位超前于即时复制信号，简称E相关器；a replica that is shifted earlier in time than the prompt replica·滞后相关器（Late correlator）；本地复制伪码信号的移位滞后于即时复制信号，简称L相关器；a replica that is shifted later in time than the prompt replica 其中，即时相关器采用的扩频码序列与带接收信号扩频码没有超前及滞后关系，即没有相位偏差，因此是带接收信号扩频序列的相干复制。

基于USRP的GPS基带信号源设计与实现

基于USRP的GPS基带信号源设计与实现
钱建军;陈树新
【期刊名称】《实验室研究与探索》
【年(卷),期】2015(034)010
【摘要】介绍了GPS信号源的现状,分析了GPS信号源设计中目前被广泛采用的中频信号源结构,得出该设计实现复杂并且不利于教学的结论.针对国家级军用导航实验教学示范中心的卫星导航教学课程,提出了使用基于DQUC(直接正交上变频技术)的GPS基带信号源实现方案.分析了信号源的组成模块,对信号源的各个模块实现原理进行了介绍.针对参数更新频率较低以及基带信号发生带来的计算量过大等问题进行了分析,并给出了解决方案.同时采用LabVIEW软件与USRP(通用软件无线电外设),实现的结果验证了设计的可行性.
【总页数】4页(P72-75)
【作者】钱建军;陈树新
【作者单位】空军工程大学信息与导航学院,陕西西安710000;空军工程大学信息与导航学院,陕西西安710000
【正文语种】中文
【中图分类】TN967.1
【相关文献】
1.基于DSP的并扩基带信号源设计与实现 [J], 郭慧;位小记
2.基于 DSP和 FPGA的多通道 GPS中频信号源设计与实现 [J], 胡辉;杨国艺;朱绍
文
3.基于FPGA原型的GPS基带验证系统设计与实现 [J], 冯华星;何文涛;李晓江
4.基于FPGA的Galileo/GPS伪卫星基带调制设计与实现 [J], 张福洪;林雪花;栾慎吉
5.基于嵌入式的GPS模拟信号源的设计与实现 [J], 孙健;邵定蓉;李署坚;孙洁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

卫星导航干扰信号模拟源及定标系统[发明专利]

专利名称：卫星导航干扰信号模拟源及定标系统专利类型：发明专利
发明人：汪桃林,王飞,张贺,张威,倪博,邓倩岚
申请号：CN202011411785.3
申请日：20201204
公开号：CN112558114A
公开日：
20210326
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种卫星导航干扰信号模拟源及定标系统，本发明的模拟源由矢量信号发生器、任意波形发生器、计算机控制系统等组成，定标系统为矢量信号分析仪、测量接收机，先由任意波形发生器产生基带调制信号，分为I、Q两路信号输入至矢量信号发生器，产生矢量调制信号和模拟调制信号，分别由矢量信号分析仪和测量接收机定标。

本发明主要产生矢量调制干扰、模拟调制干扰，并对干扰的信号进行定标，对现有L波段GNSS干扰的性能验证和评估提供了一定的技术支撑。

申请人：上海精密计量测试研究所
地址：201109 上海市闵行区元江路3888号
国籍：CN
代理机构：上海航天局专利中心
代理人：余岢
更多信息请下载全文后查看。

4G对北斗RDSS系统的干扰分析及应对策略

4G对北斗RDSS系统的干扰分析及应对策略王福军;王前;白英广;谢维华【摘要】针对4G系统对北斗系统无线电测定业务(RDSS)产生的邻频干扰问题,提出了一种基于整机模块分解的影响分析方法,从理论上归纳出用户机抑制带外干扰的主要技术措施,两个关键指标是有效带宽和处理增益,主要模块是射频模块(RF).根据理论分析,设计了不同参数的射频通道,并在测试平台上验证了各射频通道的带外抑制能力,分析了测试结果的规律性和差异性.研究成果可为北斗系统与4G系统兼容共存提供技术基础.【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2019(044)001【总页数】6页(P76-81)【关键词】无线电测定业务(RDSS);临频干扰;有效带宽;处理增益;1 dB压缩点(P-1);三阶截取点(IP3)【作者】王福军;王前;白英广;谢维华【作者单位】北京卫星导航中心,北京100094;北京卫星导航中心,北京100094;北京卫星导航中心,北京100094;北京卫星导航中心,北京100094【正文语种】中文【中图分类】V249.320 引言卫星导航系统接收机很容易受到电磁干扰,自从GPS应用以来,就受到各种干扰的影响.因此,国际全球卫星导航系统(GNSS)委员会(ICG)推动设立专门的干扰检测与削弱(IDM)论坛,主要讨论不同GNSS系统之间的兼容互操作、干扰监测与抑制等问题[1].2011年1月,美国联邦通信委员会(FCC)决定无限期暂停LightSquared公司运营4G-LTE (Long Term Evolution)网络的有条件弃权证书,原因是相关测试表明LTE信号将会干扰现存大部分GPS接收机[2].在文献[3-4]中,以载噪比为评估指标,给出了LTE信号对GPS和Galileo L1/E1信号信号的影响模型,并用试验数据进行了验证.结果表明,Galileo E1信号比GPS L1 C/A信号更容易受到干扰,因为它更接近L1频段的下边带.文献[4]也简单分析了LTE信号干扰对伪距误差和位置误差的影响,并指出接收机射频前端在保护GNSS信号免受射频干扰起着重要作用.与LightSquared公司事件类似,北斗无线电测定业务(RDSS)系统也受到4G信号干扰的影响.工信部已将2500～2690 MHz之间190 MHz频谱资源划分给4G TD-LTE业务.4G的主要特点是快速传输速率,下载和上传数据的能力分别是100 Mbps和50 Mbps.为了满足用户需求,4G采用了正交频分复用(OFDM)和多输入多输出(MIMO)等技术来平衡平均吞吐量和频率效率,但是正交频分复用(OFDM)信号具有可变包络和高峰均功率比(PAPR).落地标准电平应大于-100 dBm,但实际值一般为-50～-60 dBm.北斗一号系统于2003年提供服务,RDSS下行工作频率段为2483.5～2500 MHz,接近4G频率,很容易受到4G信号干扰.但由于当时尚未有4G 系统的应用,没有考虑到带外信号对北斗RDSS 用户机的影响.本文结合实际北斗RDSS用户机和4G系统应用模式特点,通过理论分析和试验的方法,分析用户机模块的带外抑制能力,提出改善北斗RDSS系统和4G系统兼容共存的技术方案.1 用户机模块分析本节从信号的处理过程出发,分析4G信号对用户机各个组件的影响程度,为后面的技术改造提供支撑.用户机可抽象成如图1所示的信道结构.卫星信号经天线、低噪放的放大以及下变频模块后,生成中频信号.经基带模块的捕获、跟踪、解扩和解调后,完成定位和通信信息的输出,实现定位和通信功能.通过分析信道中各个模块的特性,找出影响RDSS 用户机带外抑制性能的主要因素.图1 用户机信道结构1.1 天线的带宽选择性为缩小终端的体积,RDSS用户机普遍采用微带天线技术.天线的有效带宽由其品质因数Q值决定,表达式如下:(1)式中:Bw为有效带宽； f0为中心频率； Q值为电磁结构的储能与耗能的比值. 天线是一种能量辐射结构,其能量由辐射能量和储存能量组成.一个高效率天线必然储能少,辐射能量强,因而Q值较低.相反,滤波器是一种能量传输结构,其能量由损耗能量和储存能量组成.滤波器可等效为LC 谐振电路的级联,存储能量能力强,采用低损耗传输介质(腔体、高频微带板)的传输损耗小,因此滤波器是一种高Q值器件. 由上述分析可知,天线的带宽选择性能由其材质特性和结构特点决定.表1示出了从2 412 MHz到2 572 MHz天线增益的测量值,选择50°和90°仰角来代表不同方向角应用.通过上述实验可知,中心频率为2 491 MHz,2412～2572 MHz通带内带外抑制率小于5 dB.表1 2412～2572 MHz频带内天线增益dBic仰角 S 频段/MHz2412242224322442245224622492252225322542 2552 2562 2572 90°-0.02 0.57 1.311.832.633.233.62.912.321.58 1.18 0.88 0.27 50°最大 0.86 1.3 2.122.563.173.653.592.82.371.81 1.56 1.240.5 最小-1.98-1.17-0.20.561.112.082.621.71 0.05-0.66-1.75-2.861.2 射频模块带外抑制能力常用的接收机射频电路结构分为超外差和低中频两类[5-7],具体结构如图2所示[8].根据公式超外差结构对滤波器的Q值要求比在射频频段低得多,具有较好的频率选择性,有利于提取有用信道.在两级下变频中,Ⅰ中频一般为高中频,第一中频滤波器主要用于抑制镜像干扰,Ⅱ中频一般为低中频,第二中频滤波器主要用于抑制临频干扰.缺点是集成度低,存在半中频干扰敏感频点等问题.超外差电路对带外强信号干扰的敏感点在中频滤波器之前的电路,包括第一中频混频和前级低噪声放大器.(a) 超外差结构射频通道(b) 低中频结构射频通道图2 用户机射频通道结构图低中频采用一次变频方案,采用正交本振信号实现单边带下变频.优点是集成度高,对干扰的抑制依赖于晶体管的对称性和线性度,对强带外干扰和镜频干扰信号敏感.低中频对大信号普遍比较敏感,尤其集中在射频芯片中的混频器以及后续的有源滤波.1.3 基带模块的干扰处理能力基带处理是实现信息正确解码的重要环节.由于RDSS 用户的定位结果是中心站直接解算获得的,因此无法采用RNSS 用户的弱信号处理方法,RDSS的处理性能只能由信号自身的处理增益决定.北斗信号每个支路采用BPSK 调制,编码形式为卷积编码,当误码率为10-5时,硬判决和软判决Viterbi 的Eb/N0性能如表2所示[9].表2 维特比译码性能编码约束长度译码深度硬判决所需(Eb/N0)/dB软判决所需(Eb/N0)/dB756.44.5Eb/N0和Ci/N0之间的关系式如下:[Eb/N0]dB= [C/N0]dB·Hz-[Rb]dB·bps-[L]dB+[A]dB.(2)当信号功率为-127.6 dBm,天线增益A为0 dB,信息速率Rb为8 kbps时,Viterbi 译码采用表2中性能较好的软判决方法,可获得的最大余量为2 dB左右.相比高出信号几十个分贝的带外干扰,显得微不足道.因此,基带部分对带外干扰的抑制能力非常有限.当北斗RDSS信号功率大于-127.6 dBm时,随着Ci/N0的提高,抑制4G干扰的能力将增强.虽然射频模块的理想滤波器可以消除大部分4G信号,但实际上会出现一些带外信号泄漏.由于4G信号泄漏干扰而造成的载噪比损失值为(3)式中:Ci为干扰功率；N0为输入噪声功率谱密度,Qa为谱分离系数(SSC),具体定义见文献[10].1.4 仿真分析及小结1.4.1 带外抑制能力分析根据器件的1 dB 压缩点,频幅特性、增益特性等参数,可从理论上分析出射频通道的阻塞电平值.表3和表4示出了超外差结构射频模块1的放大器和滤波器参数,根据器件的参数特性以及不同射频结构的干扰敏感点分析,计算射频模块1在不同频点下的功率阻塞值.采用同样的方法,分别计算超外差结构射频模块2、3在不同频点下的功率阻塞值,如图3 所示.表3 射频模块1放大器参数放大器参数3 dB带宽/MHz通带增益/dB噪声系数/dB1-dB 压缩点/dBm驻波比三阶截点/dBm 一级放大器(F0±1000)140.60212 二级放大器(F0±1000)171.5-122-4 三级放大器(F0±1000)171.5-122-4表4 射频模块1滤波器参数滤波器参数3 dB带宽/MHz插入损耗/dB驻波比三阶截点/dBm 一级滤波器(F0±150)0.61.5+40 二级滤波器(F0±20)21.5+40 三级滤波器(F0±35)21.5+40图3 射频通道带外特性理论分析图1.4.2 带外泄露误差分析射频滤波器参数定义如下:3 dB带宽为8 MHz,当偏移中心频率6 MHz时,信号功率衰减20 dB以上,滤波器1衰减44 dB,滤波器2衰减21 dB.按照以上参数和干扰信号功率谱密度(PSD),图4中示出了SSC值,表明不同设计的滤波器对SSC影响显著,进一步影响Ci/N0值.当值Lossi增加到北斗RDSS信号的量化误差电平时,将会引起RDSS用户机内部信号处理和测量误差,因此接收机将受到信号泄漏干扰.图4 滤波器1和滤波器2的SSC值1.4.3 小结从上面分析可知,在用户机的三个模块中,射频模块对抑制带外干扰起主要作用,天线次之,基带作用最小[11].本文将对射频模块进行研究,以减少4G信号对用户机的干扰.2 抑制强带外信号干扰解决方案射频模块可以从两个方面来提高抑制带外信号干扰能力.1)提高滤波器性能,包括窄带通、低损耗和高环境适应性.2)扩大射频通道的线性动态范围.2.1 高性能滤波器的设计滤波器的设计目标是在不失真和无损耗的情况下传输有用信号,并尽可能抑制无用的带外信号,受技术水平的限制,滤波器不可能达到理想目标.具有高Q值的滤波器可以获得比较窄的信号带宽和突变的过渡区,但Q值受滤波技术水平限制,不可能实现理想滤波.由于材料的特性,滤波器的频率特性因环境温度的变化而变化.如果不考虑体积因素,腔体滤波器具有良好的滤波性能.在体积受限的条件下,对高频窄带声表面滤波器采取低温系数衬底和低温漂移系数晶体切割等措施,可以获得很窄的带宽,实践表明,滤波器具有优良的温度适应性和带外抑制能力,在-55℃～125℃范围内,可以得到稳定的窄带滤波性能.2.2 信道线性度的改善为了减少对有用信号的损失,北斗二号用户机的射频前端滤波器带宽一般设计得比较宽,对4G临频信号带外抑制能力非常有限.而且,为了克服后级噪声,通常射频前端增益也很高,来抑制后级噪声,因此,在射频通道中频滤波器之前承受4G强干扰信号.射频通道为有源器件,有源器件的传递特性是非线性的,当4G强干扰信号超过可以处理的最大电平值时,如1 dB压缩点(P-1)和三阶截取点(IP3)等,就会产生不可接受的互调失真电平,进而干扰低电平有用信号.因此,在4G邻频强干扰条件下,射频通道必须提供更大的线性动态范围.射频通道的线性动态范围很大程度上取决于系统中的放大器和混频器,可以通过提高放大器和混频器的P-1来扩大线性动态范围,通过提高IP3来减小高阶信号.P-1与IP3呈线性关系,如图5所示,随着P-1的增加,IP3也增加.通过提高放大器和混频器的偏置电流可以扩大线性区间,偏置电流越大,线性度越好,输出偏置电压越大,P-1越大.但是,通过提高偏置电流和输出漏极电压,同时也增加了射频模块的功耗和噪声. 图5 输入输出功率比变化曲线以上两项技术措施可以提高射频通道的带外抑制能力,但在现有器件基础上提高射频通道线性度的成本高,不适合大规模推广应用.3 测试验证为了验证第2章的理论分析,设计了不同结构和参数的射频模块.为了比较抑制带外信号的效果,在射频通道中增加了窄带SAW滤波器.3.1 测试平台搭建测试平台采用有线连接方式,如图6所示.干扰信号源模拟4G信号,信号源输出端加带阻滤波器抑制杂散信号,提高测试的可信度,功率衰减可以精确到0.1 dB.RDSS信号功率设置为实际卫星信号落地功率值.测试过程中,调整干扰信号功率和带宽,当误差大于正常值时,开始记录相应的干扰参数.图6 仿真试验平台连接图3.2 测试结果分析测试结果如图7所示,与图3对比,可以得出以下几个主要结论:图7 射频通道抑制带外信号测试结果1)基本结论以中心频率为轴,阻塞电平曲线分布是对称的.如果带外信号频率中心频率越远,则用户设备阻塞电平越大,其结果主要由射频信道的动态范围和滤波响应决定.2)敏感点的原因部分用户机的测试曲线与信号频率不是严格的线性关系,曲线中有敏感点,其原因是由于射频结构的固有缺陷,第2节已经分析了相关工作原理.在图7中,敏感点出现在射频模块3的2 570 MHz和2 430 MHz频点,其原因是超外差射频通道产生的半中频干扰信号在滤波器带内没有被滤除.射频模块2在2 520 MHz频点的干扰比2 460 MHz频点低15 dB,其原因是在射频通道中引入了由低中频产生的镜像频率干扰.3)理论分析与试验结果的差异归纳出两个主要因素.1)理论分析是基于设备的阻塞电平,没有考虑杂散响应和镜像干扰,敏感点降低了抑制干扰的能力.2)理论上计算的设计期望值与实际值相比有一定余量.4)模块性能的差异由于体积、功耗和成本限制,高集成度的射频通道3采用性能较差的普通滤波器,因此不能有效抑制带外干扰.新射频通道的第三阶低噪声放大器用超窄带通滤波器,能够有效抑制中心频率附近的干扰,抑制效果非常明显.图8示出了超窄带通滤波器的频率范围和频率响应,信号频率范围从2.471 75 GHz到2.511 75 GHz,跨度达40 MHz.相反,普通滤波器的性能如图9所示,在150 MHz带宽范围内,第一级滤波器的带通范围为16 MHz,另一级带通范围为90 MHz.由于没有采取相应的措施来抑制远离中心频率(大于2 560 MHz)的信号,因此性能与其他模块相同.图8 超窄带通滤波器的频率范围和频率响应图9 普通滤波器的频率范围和频率响应4 结束语4G系统与北斗RDSS 系统的使用频率较为接近,且信号强度远大于北斗RDSS系统,因此有可能对北斗RDSS用户机造成带外干扰.本文通过分析用户机各功能模块,指出射频模块是抑制带外干扰最关键部件.在设计过程中,无论是超外差还是低中频都有其固有的缺点.通过提高射频通道的相关参数也能够有效地抑制带外干扰,如采用窄带低损耗滤波器和增加线性动态范围都是比较有效的方法.本文可为下阶段对现有用户机进行技术升级和新一代北斗三号用户机研制提供技术参考.参考文献【相关文献】[1] CHEN L, HAN C, DU L,et al. Analysis of GNSS IDM situation and its revelation to Us[C]// In China Satellite Navigation Conference (CSNC) 2012 Proceedings, 2012:1876-1100. [2] RTCA. Assessment of the lightsquared ancillary terrestrial component radio frequency interference impact on GNSS L1 band airborne receiver operations[R].WashingtonDC:RTCA, 2011:154.[3] CILLIAN O D,MARCO R,DANIELE B,et patibility analysis between lightsquared signals and LIIEI GNSS reception[R].In Position Location and Navigation Symposium (PLANS), 2012:23-26.[4] MARCO R, CILLIAN O D,DANIELE B,et al. Lightsquared effects on estimated C/N0, pseudoranges and positions[J]. GPS Solution, 2014,18(1): 1-13.[5] 埃尔温·布鲁克斯·怀特. 射频与微波工程实践导论[M]. 李秀萍, 高建军,译. 北京:电子工业出版社,2009.[6] ELLIOTT D K, CHRISTOPHER J H. GPS原理与应用[M]. 寇艳红,译. 2版. 北京:电子工业出版社,2014.[7] 崔保延. GPS软件接收机基础[M]. 陈军,译.2版.北京:电子工业出版社 2007.[8] 祖秉法. 北斗接收机射频模块关键技术的研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学,2006.[9] 郭勇. 双星定位系统扩频信号捕获跟踪及相关技术研究 [D]. 成都:西南交通大学,2002.[10] JOHN W B. Effect of partial-band interference on receiver estimation ofC/No:Theory[C]// In Proc. of the 2001 National Technical Meeting of The Institute of Navigation, Long Beach, CA, 2001: 817-828.[11] 王前, 谢维华. 4G邻频系统对北斗RDSS系统的干扰分析[C]// 第五届中国卫星导航学术年会电子文集, 2014:1-5.。