本发明专利技术提供了一种多模并行射频接收方法，包括步骤：1）射频信号通过天线接收；2）不同的导航信号复用相同的射频前端；3）由射频前端输出的信号经过镜像抑制接收机结构，根据本振信号相对相位的不同，所述镜像抑制接收机结构分为I/Q两路；I/Q两路上都包括一个复数滤波器，在复数滤波器实现镜像复用和镜像重构，从而实现多种导航信号的并行接收；4）将接收到的各模式信号转换为数字信号。本发明专利技术的方法控制逻辑简单，模块复用率高，尤其是通过一个频率综合器即可实现多种导航信号的联合导航和定位解算，极大的减小了多模并行GNSS接收机的芯片面积和功耗；适合与数字基带芯片单片集成。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于射频通讯
，提供一种面向下一代卫星导航系统的多模并行GNSS射频接收机。
技术介绍
美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯全球卫星导航系统GLONASS、欧洲伽利略卫星定位系统(Galileo)、以及发展中的中国北斗二代定位系统，能够提供全球、全天候、实时、连续的高精度位置信息，已经广泛应用于各类民用和军用目标的定位、导航、授时和精密测量，是全球发展最快的三大信息产业(移动电话、互联网和卫星定位导航)之一。未来若干年内，卫星导航应用将从单一的GPS时代转变为多星座(GPS/GLONASS/北斗/伽利略)并存兼容的GNSS时代。随着GPS系统的不断成熟，欧洲的Galileo伽利略系统和中国的BD-2北斗二代系统的发展，利用多种模式的信号进行导航定位，可以提高系统应用的完好性和可靠性，提高系统的定位精度和导航连续性，是下一代卫星导航系统的必然趋势。根据2010年慕尼黑卫星导航峰会的数据，北斗，Galileo都致力于提高与其他卫星导航系统的兼容性，互操作性能，包括国际地球参考框架的一致性，和时间坐标等都有成熟的技术支撑。共同使用多个卫星导航系统的开放服务，能够在用户层面比单独使用一种服务获得更好的能力，而并不显著的增加接收机的成本和复杂性。因此，面向下一代GNSS系统的多模并行接收机具有广阔的市场发展前景，作为多模接收机中的关键技术射频前端芯片是未来多模并行导航能否真正走向市场运用的关键。我国卫星导航芯片的研究始于2000年，当时主要研究方向是GPS、GPS+GLONASS和北斗一代芯片的研究。到2004年，已研制成功GPS+GLONASS的相关器芯片和北斗一代的FPGA接收板。2007年，我国第一块具有自主知识产权的双系统卫星定位导航接收机核心芯片SR8824芯片通过测试验收，其能够实现具有通信功能的北斗一代系统(BD-1)与GPS的兼容接收，但在所有目前公开发表的文献中，没有发现涉及“BD-2/GPS/Galileo/GLONASS多模接收机射频前端系统结构”。报道的文献和技术主要是针对GPS/Galileo、GPS/GLONASS以及Galileo/GLONASS双模接收机的。国内专利(ZL 200520079633.20)基于并行叠加多个信号通路，并没有针对多模接收机提出新的方法，其需要多个射频前端模块，包括多个混频器、滤波器、模数转换器等，具有结构复杂、芯片面积大、功耗高、成本高的缺点，不适用于低成本、低功耗的便携式接收机。国内专利(200710107693.4)提出了一种利用单通道射频前端实现GNSS多模并行接收的办法，其利用时分复用的原理，高速的切换频率综合器的震荡频率，以及对基带滤波器的截止频率提出了非常苛刻的要求。国内申请专利200810113003.0提出了一种军民两用的全球卫星导航系统多模射频接收方法，其致力于民用导航信号和军用导航信号的可重构性，需要复杂的频谱规划才能完成系统指标，多种片上频率成分限制了系统的灵敏度，杂散和功耗水平的进一步完善。2011年，在亚洲固态集成电路会议上，文章“A Reconfigurable Dual-ChannelTri-Mode All-Band RF Receiver for Next Generation GNSS”通过采用双通道低中频架构，实现了多种GNSS导航双通道并行，但是采用了多个射频前端和多个频率-->综合器，电路比较复杂，面积开销比较大，功耗也比较高，并不适宜在未来大范围商业推广。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种面向下一代全球导航系统的(GNSS)的多模并行射频接收机，采用镜像复用的方式实现北斗二代，GPS和Galileo民用导航信号的多模并行接收。该方法只包含一个射频前端和一个频率综合器，具有系统模块简洁高效、控制逻辑简单、单芯片集成、芯片面积小等特点。本专利技术原理GNSS系统包括美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯全球卫星导航系统GLONASS、欧洲伽利略卫星定位系统(Galileo)、以及发展中的中国北斗定位系统等。一般而言，导航信号带内受到严格保护，无强信号干扰。在多数运用领域，一般实现带宽在2MHz～8MHz的窄带导航信号，如GPS-L1-CA(中心频率1575.42MHz，带宽2.046MHz)，规划中的北斗信号BD-B1(中心频率1561.098MHz/1575.42MHz/1589.742MHz，带宽4.092MHz)，伽利略导航系统Galileo-E1-BOC(1，1)(中心频率1561.098MHz/1575.42MHz/1589.742MHz，带宽4.092MHz/6.138MHz/8.184MHz)等；近年来，为了提高卫星导航系统在定位、导航和授时领域的性能，卫星导航系统的兼容性和互操作性成为一个研究热点。多款支持多种导航卫星信号的基带芯片走向市场，如2010年发布的北斗星通Nebulas芯片宣布支持全部现有卫星导航系统信号，在一颗芯片上可同时支持高达6路不同频率的卫星信号，然而，其需要数颗射频前端芯片进行联合导航和解算定位，单通道单模式的射频前端芯片对整机的功耗、面积和成本都提出了非常高的挑战。基带算法的飞速发展呼唤新的射频接收机架构。考虑到GNSS系统导航信号的频谱特性，考虑民码的特殊性，我们提出了一种将导航信号互为镜像的频谱规划和接收机架构。传统的GNSS射频接收机主要采用并行复用多个信号通路的射频前端架构，需要多个频率综合器和射频前端电路，具有结构复杂、芯片面积大、功耗高、成本高的特点。频率综合器之间的相互干扰，多个射频通道之间的有限的隔离度，都对传统的多通道射频前端架构提出了巨大的挑战。本专利技术综合利用镜像抑制接收机的特性，创新性的提出镜像复用的多模并行GNSS接收机架构，能对GNSS不同的窄带和宽带信号同时进行无干扰接收，并能够根据导航要求，进行可重构配置，真正做到单片化、集约化和智能化，具有很高的实用性。为了实现本专利技术的目的采用的技术方案概述如下：一种面向下一代卫星导航系统的多模并行射频接收方法，包括以下步骤：1)射频导航信号通过天线接收；2)不同的导航信号复用相同的射频前端；3)由射频前端输出的信号经过镜像抑制接收机结构，根据本地振荡信号的相位，所述镜像抑制接收机结构分为I/Q两路；I/Q两路上都包括一个复数滤波器，在复数滤波器实现镜像复用和镜像重构，使得不同的导航信号在模拟基带互为镜像，从而实现多种导航信号的并行接收；4)将接收到的各模式信号转换为数字信号。所述步骤1)包括各种导航模式信号的射频信号通过天线接收，然后通过表面声-->波滤波器抑制带外干扰信号。所述步骤2)接收到的射频信号向后输出至与天线匹配的宽带低噪声放大器，用于抑制噪声。所述步骤2)射频前端包括一个频率综合器和混频器电路。所述步骤3)根据导航信号的频谱关系，频率综合器将本振信号频率设定为不同导航信号的中心频率，所有的导航信号都进行下变频，实现互为镜像。所述步骤3)I/Q两路信号相位有交换，则其有用信号和镜像信号将发生交换。所述步骤4)采用模数转换电路将射频信号转换为数字信号。一种面向下一代卫星导航系统的多模并行射频接收装置，包括一个射频前端，所述射频前端连接镜像抑制接收机本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种面向下一代卫星导航系统的多模并行射频接收方法，包括以下步骤：１）射频导航信号通过天线接收；２）不同的导航信号复用相同的射频前端；３）由射频前端输出的信号经过镜像抑制接收机结构，根据本地振荡信号的相位，所述镜像抑制接收机结构分为Ｉ／Ｑ两路；Ｉ／Ｑ两路上都包括一个复数滤波器，在复数滤波器实现镜像复用和镜像重构，使得不同的导航信号在模拟基带互为镜像，从而实现多种导航信号的并行接收；４）将接收到的各模式信号转换为数字信号。
【技术特征摘要】
1.一种面向下一代卫星导航系统的多模并行射频接收方法，包括以下步骤：1)射频导航信号通过天线接收；2)不同的导航信号复用相同的射频前端；3)由射频前端输出的信号经过镜像抑制接收机结构，根据本地振荡信号的相位，所述镜像抑制接收机结构分为I/Q两路；I/Q两路上都包括一个复数滤波器，在复数滤波器实现镜像复用和镜像重构，使得不同的导航信号在模拟基带互为镜像，从而实现多种导航信号的并行接收；4)将接收到的各模式信号转换为数字信号。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)包括各种导航模式信号的射频信号通过天线接收，然后通过表面声波滤波器抑制带外干扰信号。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)接收到的射频信号向后输出至与天线匹配的宽带低噪声放大器，用于抑制噪声。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)射频前端包括一个频率综合器...
【专利技术属性】
技术研发人员：王川，叶乐，侯中原，怀林，黄如，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11
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