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A Real-Time Capable Software-Defined Receiver Using GPU for Adaptive Anti-Jam GPS Sensors

机译：使用GPU的实时功能性软件定义接收器用于自适应抗干扰GPS传感器

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摘要

Due to their weak received signal power, Global Positioning System (GPS) signals are vulnerable to radio frequency interference. Adaptive beam and null steering of the gain pattern of a GPS antenna array can significantly increase the resistance of GPS sensors to signal interference and jamming. Since adaptive array processing requires intensive computational power, beamsteering GPS receivers were usually implemented using hardware such as field-programmable gate arrays (FPGAs). However, a software implementation using general-purpose processors is much more desirable because of its flexibility and cost effectiveness. This paper presents a GPS software-defined radio (SDR) with adaptive beamsteering capability for anti-jam applications. The GPS SDR design is based on an optimized desktop parallel processing architecture using a quad-core Central Processing Unit (CPU) coupled with a new generation Graphics Processing Unit (GPU) having massively parallel processors. This GPS SDR demonstrates sufficient computational capability to support a four-element antenna array and future GPS L5 signal processing in real time. After providing the details of our design and optimization schemes for future GPU-based GPS SDR developments, the jamming resistance of our GPS SDR under synthetic wideband jamming is presented. Since the GPS SDR uses commercial-off-the-shelf hardware and processors, it can be easily adopted in civil GPS applications requiring anti-jam capabilities.
机译：由于其接收信号功率较弱，全球定位系统（GPS）信号容易受到射频干扰。 GPS天线阵列的增益模式的自适应波束和零点操纵会显着增加GPS传感器抵抗信号干扰和干扰的能力。由于自适应阵列处理需要大量的计算能力，因此通常使用诸如现场可编程门阵列（FPGA）之类的硬件来实现波束控制GPS接收器。然而，由于其灵活性和成本效益，使用通用处理器的软件实现是更可取的。本文介绍了具有抗干扰应用的自适应波束控制功能的GPS软件定义无线电（SDR）。 GPS SDR设计基于优化的台式机并行处理架构，该架构使用四核中央处理器（CPU）与具有大规模并行处理器的新一代图形处理单元（GPU）结合在一起。该GPS SDR具有足够的计算能力，可以支持四元素天线阵列和未来的GPS L5信号实时处理。在提供了针对未来基于GPU的GPS SDR开发的设计和优化方案的详细信息之后，我们介绍了GPS SDR在合成宽带干扰下的抗干扰性。由于GPS SDR使用现成的商用硬件和处理器，因此可以轻松地用于需要抗干扰能力的民用GPS应用中。

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