臺灣博碩士論文加值系統

在本論文中，我們提出一種使用平行式FFT的GPS軟體接收機之訊號擷取架構，可用以計算GPS衛星訊號的C/A碼相位延遲以及載波訊號的Doppler 頻移,而使用平行式FFT的擷取架構其好處是比一般運用於硬體架構上直接擷取法則要來的快，而且用軟體接收機相較於傳統的GPS接收機有著不易改變的硬體架構，此種架構具有多項的優點如可程式化與有彈性。
� 另外在本論文中還有針對較微弱的訊號處理，其方法運用平行式FFT處理過之後的訊號，將其積分時間拉長即可得到更加的訊號強度
本方法的優點，可針對更微弱的GPS訊號進行擷取，未來可應用於室內GPS定位。

關鍵字：1.全球定位系統；2.快速傅立葉轉換；3.都卜勒；4.C/A碼

In this thesis, we propose a software-radio approach to GPS signal acquisition based on the parallel FFT, which can correctly obtain the C/A-code delay and Doppler shift of the GPS signal. Such kind of a parallel FFT acquisition architecture has an advantage that it is faster than the traditional serial search technique. Furthermore, the software radio approach possesses higher flexibility and programmability than the hardware approach which usually has a hardware architecture that is difficult to modify.
In this thsis, we also provide a signal processing method that is capable of acquiring weak signal, which can be implemented by extending the integration time of the parallel FFT. The proposed can be used for the acquisition of weak GPS signals, a situation often encountered in the GPS indoor applications.

KEYWORDS：1.GPS；2.FFT；3.Doppler；4.C/A code

誌謝 i
中文摘要 iii
英文摘要 iv
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 1
1.3 論文架構 ���2
第二章 GPS系統簡介 3
2.1 GPS衛星訊號結構 3
2.2 GPS接收機結構 �5
2.3 GPS C/A碼的產生 �8
2.4 GPS C/A碼的相關性 14
2.5 GPS都卜勒偏移(Doppler shift) 18
第三章 GPS接收機軟體 22
3.1軟體接收機架構 22
3.2訊號擷取的必要性 24
3.3訊號的擷取 24
3.3.1直接(Serial)收尋 26
3.3.2平行式快速傅立業(FFT)收尋 28
3.4圓形摺積(circular convolution)和圓形相關性(circular correlation) 30
3.5擷取最大訊號長度 35
3.6擷取的頻率步階 35
3.7 C/A相乘與快速傅立業轉換 36
3.8微弱訊號處理 38
第四章 軟體式GPS接收機訊號擷取 40
4.1 C/A碼訊號產生 40
4.2執行步驟與結果 41
4.3微弱訊號處理結果 48
第五章 結論與未來展望 �54
參考文獻 55

圖目錄
圖2.1 GPS訊號頻譜 4
圖2.2 GPS訊號結構圖 5
圖2.3 GPS接收機方塊圖 6
圖2.4 PRN產生的方式 9
圖2.5 GPS C/A碼產生器 11
圖2.6 15號衛星自相關函式 15
圖2.7 15號和31號衛星交互相關函數 17
圖2.8都卜勒偏移 18
圖2.9衛星環繞地球示意圖 20
圖3.1軟體接收機架構圖 22
圖3.2二維的C/A碼搜尋 26
圖3.3時域下非同調相關器訊號擷取 27
圖3.4直接搜尋法則 28
圖3.5圓形相關搜尋法則 29
圖3.6平行式FFT搜尋頻域下非同調相關器訊號擷取 30
圖3.7 C/A碼與經過C/A碼調變訊號相乘 36
圖3.8平行式FFT 38
圖4.1 10號衛星C/A碼(Matlab) 40
圖4.2 GPS衛星訊號資料 43
圖4.3 GPS衛星訊號頻普圖 44
圖4.4 10號衛星C/A 碼的起始點 45
圖4.5 10號衛星所發生的載波頻率點 45
圖4.6 17號衛星C/A 碼的起始點 46
圖4.7 17號衛星所發生的載波頻率點 46
圖4.8 10號衛星K=1時微弱訊號處理 48
圖4.9 10號衛星K=3時微弱訊號處理 49
圖4.10 10號衛星K=6時微弱訊號處理 49
圖4.11 10號衛星K=10時微弱訊號處理 50
圖4.12 23號衛星K=1時微弱訊號處理 51
圖4.13 23號衛星K=3時微弱訊號處理 52
圖4.14 23號衛星K=6時微弱訊號處理 52
圖4.15 23號衛星K=10時微弱訊號處理 53

表目錄
表2.1 GPS C/A碼編號與 碼設定 13
表2.2高德碼之交互相關函數 16
表2.3交互相關函數的值 16
表4.1 10號衛星微弱訊號處理的SNR值 50
表4.2 23號衛星微弱訊號處理的SNR值 53

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