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理工大学硕士学位论文软件无线电GPS接收机的DSP实现与优化：黎雨露申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：伟20100401理工大学硕士学位论文摘要作为一种受地面干扰较少的无线通信系统，卫星导航系统被越来越多的广泛应用于各领域，如卫星，车辆船舶导航，环境监测以及精密授时等领域，从而受到各国国防部门和科研院所的高度重视。

目前美国的ＧＰＳ系统在技术上处于领先地位，研究ＧＰＳ系统成为各国发展自身导航系统和其兼容性的前提。

基于软件无线电（Ｓｏｆｔｗａｒｅ．ｄｅｆｉｎｅｄＲａｄｉｏ）的思想，本文以ＤＳＰ处理器为核心实现了全球定位系统（ＧＰＳ）接收机，称为ＧＰＳ软件接收机。

软件无线电是指将信号数字化过程尽可能的靠近天线，并将尽可能多的无线通信功能放在高速数字信号处理器（ＤＳＰ）以软件的方式来实现，是一个典型的ＤＳＰ通信项目，具有很高的灵活性和开放性。

而传统的ＧＰＳ导航接收机采用Ａ．ＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｐｅｃｉｆｉｃｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）结构，由专用定制的芯片来实现射频前端和信号处理部分，被称为硬件接收机。

硬件接收机的信号处理由芯片在部定制实现，由于芯片定型用户很难改变相应的参数或更换新的算法。

基于软件无线电思想的软件接收机，能适应不同导航信号处理的需要和各种导航算法仿真研究，是ＧＰＳ接收机发展的一个活跃方向。

研究软件无线电技术下ＧＰＳ软件接收机实现，能够为我国卫星导航的自主性研究提供丰富的评估和验证平台。

本文首先介绍了ＧＰＳ基本原理和ＧＰＳ接收机各模块的关键技术，为ＧＰＳ软件接收机的ＤＳＰ实现提供了理论基础。

接着文章提出了ＧＰＳ软件接收机的总体设计方案，包括硬件平台的选取和软件设计的总体流程，并以模块化设计思想，重点阐述了在ＤＳＰ平台上接收机的各模块软件实现流程和算法优化方案，具体有ＤＳＰ平台下存储空间的管理、本地信号的产生模块以及基带信号处理各关键模块的ＤＳＰ实现和优化。

最后文章还总结了基于ＤＳＰ的软件优化方法和流程。

在模块实现过程中，对于根据基带信号处理的实时性要求和硬件平台的特性所提出的设计流程和优化方案，本文结合Ｍａｔｌａｂ和ＣＣＳ工具给出了结果分析，验证了其方法的可行性和有效性。

文章不仅阐述了基于软件无线电技术的ＧＰＳ软件接收机的实现方法，也总结了基于ＤＳＰ平台开发软件无线电系统的软件优化流程的方法，对于软件无线电系统的发展和研究具有一定的参考价值。

关键词：软件无线电；ＧＰＳ软件接收机；ＤＳＰ实现和优化理工大学硕士学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＳａｔｅｌｌｉｔｅＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｓａＳａｔｅｍｄｉｓｔｕｒｂｅｄｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈｉｓｌｅｓｓａｓｂｙｇｒｏｕｎｄｆａｃｔｏｒｓｉｓｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｖａｒｉｏｕｓｆｉｅｌｄｓ，ｓｕｃｈＳａｔｅｌｌｉｔｅＰｈｏｎｅ，ＳｈｉａｎｄｐＶｅｈｉｃｌｅＮａｖｉｇａｔｉｏｎ，ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＴｉｍｉｎｇａｎｄｏｔｈｅｒａｒｅａｓ，ｓｏｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉＳａｔｔａｃｈｅｄｓｅｒｉｏｕｓｌｙｂｙＮａｔｉｏｎａｌＤｅｆｅｎｓｅＳｅｃｔｏｒｓａｎｄＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓｏｆｍａｎｃｏｕｎｔｒｉｅｓｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｔｏｓｔｏｎｕｄｙｒｅｃｅｎｔｌｙ．ＴｈｅＵ．Ｓ．ｓｙｓｔｅｍｉｓＧＰＳｉａｓｔａａｌｅａｄｅｒｉｎｐｒｅｍｉｓｅｆｏｒｍａｎｃｏｕｎｔｒｉｅｓｔｏｄｅｖｅｌｏｐｔｈｅｉｒｙｏｗｎｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｉｔｓｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ．ＢａｓｅｄｏｎＳｏｆｔｗａｒｅ－ｄｅｆｉｎｅｄＲａｄｉｏｔｈｅｏｒｙ，ａｇｌｏｂａｌｐｏｓｉｓｙｓｔｅｍ（ＧＰＳ）ｔｉｏｎｉｎｇｒｅｃｅｉｖｅｒｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｕｐｏｎＤＳＰａｓｃｏｒｅｃｈｉｐｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｓｃａｌｌｅｄＧＰＳｉｓａｓｏｆｅｗａｒｅｒｅｃｅｉｖｅｒ．Ｓｏｆｔｗａｒｅ－ｄｅｆｉＲａｄｉｏｎｅｄｉｓｍｏｖｅｄａｕｓｔｈｅｏｒｙｔｈａｔｔｈｅｓｉｇｎａｌｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｃｅｓｓｃｌｏｓｅ弱ｐｏｓｓｉｂｌｔｏｅｔｈｅａｎｔｅｎｎａｗｈｉｌｅｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓａＳｍｕｃｈａｓｐｏｓｓｉｂｌｅａｒｅａｃｈｉｅｖｏｎｔｈｅｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｒｌｅｄａＪａｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（ＤＳＰ）ｂａｙｐｒｏｊｅｃｔ，ｗｈｉｃｈｓｏｆｔｗａｒｅｗａｙ，ｉｔｉｓｔｙｐｉｃａｌＤＳＰｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｈａｓｈｉｇｈｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｏｐｅｎｎｅｓｓ．ＲＦｆｒｏｎｔ－ｅｎｄａｎｄｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｏｆＧＰＳｎａｖｉｇａｔｉｏｎｒｅｃｅｉｖｅｒｏｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＡ—ＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｂａｓｅｄｓｐｅｃｉｆｉｃｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂｙｔｈｅｄｅｄｉｃｃｈｉｐｓ，ａｔｅｄｋｎｏｗｎ嬲ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｒｅｃｅｉｖｅｒ．ＴｈｅｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔｏｆＨａｒｄｗａｒｅｒｅｃｅｉｖｅｒｉｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂｙｔｈｅｄｅｄｉｃａｔｅｄｃｈｉｐｓ，ｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｃｈａｎｇｅｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｒｎｅｗａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｆｉｘｅｄｄｅｓｉｇｎｓｏｎｃｈｉｐｓ．ＴｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｒｅｃｅｉｖｅｒｂａｓｅｄｏｎＳｏｆｔｗａｒｅ—ｄｅｆｉｎｅｄＲａｄｉｏｃａｒｌａｄａｐｔｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎｅｅｄｓｏｆｔｈｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ＩｔｓｂｅｃｏｍｅｓａｎａｃｔｉｖｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｎＧＰＳｒｅｃｅｉｖｅｒｒｅｓｅａｒｃｈＴｈｅｃｕｒｒｅｎｔＵ．Ｓ．ＧＰＳｉｓａｌｅａｄｅｒｉｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＣｈｉｎａｉｓａｌｓｏｍａｋｉｎｇｇｒｅａｔｅｆｆｏｒｔｓｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｏｗｎＢｅｉｄｏｕｐｒｏｇｒａｍ，ｔｏｊｏｉｎｔｈｅＥｕｒｏｐｅａｎＵｎｉｏｎ’ＳＧａｌｉｌｅｏｉｔｓｐｒｏｇｒａｍ，ｈｏｐｉｎｇＳｔｕｄｙｏｎｔｏｉｍｐｒｏｖｅＣｈｉｎｅｓｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ．ＴｈｅａｔｈｅＧＰＳｓｏｆｔｗａｒｅｒｅｃｅｉｖｅｒｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎＣａｎｐｒｏｖｉｄｅｓｗｅａｌｔｈｏｆａｓｓｅｓｓｍｅｎａｎｄｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｓｆｔｏｒＣｌｌｉｎｅｓｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｈ理工大学硕士学位论文Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＧＰＳａｎｄｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆＧＰＳｒｅｃｅｉｖｅｒｍｏｄｕｌｅｓａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅＤＳＰｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＧＰＳＳｏｆｔｗａｒｅＲｅｃｅｉｖｅｒ．Ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｗｈｏｌｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｇｒａｍｉｓｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｈａｒｄｗａｒｅｐｌａａｎｄｔｈｅｗｈｏｌｅｓｏｆｔｗａｒｅｔｆｏｒｍｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｗｈｉｆｏｃｕｓｉｎｇｃｈｏｎｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｅａｃｈＧＰＳｏｎｓｒｅｃｅｉｖｅｒｍｏｄｕｌｅａｎｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｔｏｒａｇｅＤＳＰｐｌａｔｆｏｒｍ．ＴｈｅＤＳＰｐｌａｔｆｏｒｍｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｌｏｃａｌｓｉｇｎａｌｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｕａｎｄｔｈｅｌｅｋｅｙｍｏｄｕｌｅｓｏｆｂａｓｅｂａｎｄｐｒｏｃｅｓｓａｒｉｎｃｌｕｄｅｄｉｎｔｈｅｅｆｔｗａｒｅｓｏｆｅｗａｒｅｄｅｓｉｇｎ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅＤＳＰ—ｂａｓｅｄｓｏｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｒｅｓｕｍｍｅｄｕｐｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｄｅｓｉｇｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｓｐｒｏｖｉｄｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈａｔｏｃｃｏｒｄｉｎｇｔｈｅｂａｓｅｂａｎｄｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｏｒｒｅａｌ－ｔｉｍｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｌｅｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｒｅｓｕｌｔａｎａｌｙｓｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍＭａｔｌａｎｄＣＣＳａｂｔｏｏｌｓ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｎｏｔｏｎｌｙｔｈｅＧＰＳｓｏｆｔｗａｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｒｅｃｅｉｖｅｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＳｏｆｔｗａｒｅ－ｄｅｆｉｎｅｄＲａｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｂｕｔａｌｓｏｓｕｍｍｅｕｐｓｏｆｔｗａｒｅｉｏｄｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ—ｄｅｆｉｎｅｄＲａｄｉｏｓｙｓｔｅｍｓｂａｓｅｄＤＳＰｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｎｄＴｈｅｒｅｉｓｃｅｒｔａｉｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｆｏｒＳｏｆｔｗａｒｅ—ｄｅｆｉｎｅｄＲａｄｉｏｓｙｓｔｅｍｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｏｆｔｗａｒｅ－ｄｅｆｉｎＲａｄｉｏ；ＧＰＳｓｏｆｔｗａｒｅｒｅｃｅｉｖｅｒ；ｅｄＤＳＰｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｏｎＩＩＩ独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了意。

签名：绝匝叠日期：垫ｆ呈：皇：塑学位论文使用授权书本人完全了解理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。