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一种基于块处理技术的抗多径、低功耗GPS基带的设计

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摘要

第一章 绪论

1.1 论文的背景及意义

1.2 国内外的研究现状

1.3 设计思路和设计指标

1.4 论文的主要工作和结构安排

第二章 GPS基带多径抑制技术

2.1 GPS多径形成原因、特点及其影响

2.1.1 GPS多径形成原因

2.1.2 GPS多径特点

2.1.3 GPS多径的影响

2.2 基带多径抑制方法

2.2.1 窄相关鉴相器

2.2.2 双差鉴相器

2.2.3 早迟码斜率鉴相器ELS

2.2.4 多径估计延迟锁定环MEDLL

2.2.5 块处理多径抑制技术

2.3 本章小结

第三章 GPS抗多径基带设计与验证

3.1 GPS基带架构及多径抑制效果

3.1.1 GPS基带架构

3.1.2 多径测试环境

3.1.3 多径抑制效果

3.2 GPS基带电路设计

3.2.1 基带电路总体结构

3.2.2 基带电路模块设计

3.3 GPS基带场景测试

3.3.1 测试平台和方法

3.3.2 实际测试结果

3.4 本章小结

第四章 GPS基带电路低功耗优化

4.1 基带电路功耗分析

4.2 低电压基带电路设计

4.2.1 电压调节

4.2.2 并行度调节

4.3 低电压基带电路时序分析

4.3.1 低电压电路延时波动和时序分析

4.3.2 基于最大可能工作点时序分析

4.3.3 基带时序分析结果

4.4 基带功耗优化结果

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

作者简介

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摘要

城市峡谷存在大量短多径,定位精度受很大影响。传统基带多径抑制技术只在码相位一个维度改进相关器设置,对中长多径有很好抑制效果,但对短多径抑制效果不佳。本文设计基于块处理技术的抗多径、低功耗接收机基带,实现对短多径抑制,提高城市峡谷中的定位精度。
  针对抗多径需求,基带采取块处理技术,在多普勒频率和码相位两个维度并行搜索,利用接收的多径信号与直达信号存在多普勒频率差异,实现对短多径抑制。基带电路设计32×17相关处理阵列,扫描32个频点和17个码相位点,基带由12通道组成,每通道包含下变频、混频器、载波数字振荡器、本地码生成、相关器、累加器和相干存储器等模块。为验证多径抑制效果,基于德国宇航中心的陆地移动多径信道模型搭建了多径抑制效果验证平台,结果表明,在不同载噪比下,基带的伪距均方根误差为多径延迟锁定环的58%~70%,在实际多径场景中,基带电路的定位精度与商业产品SiRFⅣ相当。
  针对低功耗需求,基带电路采取电压调节和并行度调节结合的功耗优化方法,电压设为0.9V、0.8V、0.7V和0.6V,并行度设为1、2、4、8和16,共20种组合中寻找最低功耗设计。低电压下电路单元延时波动,引起时序偏差,论文采取基于最大可能工作点的统计静态时序分析,基带电路时序分析结果为20种组合中有12种满足电路时序要求。最终基带电路的功耗优化结果为单通道功耗从10.16mW降至1.93mW,下降了81.0%,最低功耗组合为电压0.6V,并行度8。

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