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GNSS通过多个卫星星座之间的互补和融合,不但可以改善定位精度,还能够在室内、都市峡谷等复杂环境下连续定位。多模兼容是未来卫星导航接收机发展的必然方向。
本论文采用基于主机式(Host-based)的接收机基带结构,在该基带结构中,基带芯片可以复用主机的处理器,存储器、接口和系统的其他功能,降低功耗和面积。信号估计与数据解调电路完成噪声估计和解调导航电文,是基带跟踪引擎中不可或缺的一部分。信号估计与数据解调电路包括ALU电路、噪声基底估计电路、载噪比估计电路和位同步电路,另外,还需要UART接口与主机通信,输出解调电文。本论文利用时分复用的设计思想,权衡电路的速度和面积,加入了双端口SRAM解决多模多通道数据存储的问题,设计了内部总线,解决多路径的访问冲突。
研究和设计了基于CORDIC算法的反正切计算模块,该模块具有硬件规模小和计算精度高的优点。在噪声基底电路中加入滤波器平滑测量值并且能够快速收敛。自适应的载噪比估计算法的硬件电路在强信号和弱信号下都能快速并准确的估计信号载噪比。分析位同步算法,匹配滤波器用于位同步具有最佳的噪声性能,并且支持各种信号体制。设计了一款带自动波特率检测和误差较小的UART模块,旨在获得良好的通信功能。本设计支持全双工的串行数据传输和红外通信功能。另外,支持DMA模式以减少CPU的占用时间。
最后,利用EDA工具对电路进行仿真、综合、验证。测试结果和FPGA验证结果证实设计完成预定目标。