作者：刘恩晓，哈尔滨工业大学通信技术研究所博士生，以卫星导航接收机及其抗干扰技术研究为主要方向。
应用领域：导航接收机关键算法的硬件实现，尤其是在GPS快速捕获方面。
挑战：目前在GPS接收机中，对码的捕获通常采用串行搜索方法和并行搜索方法。然而，串行搜索虽然简单，但捕获时间较长；而并行搜索虽然可以缩短时间，但资源消耗大。为了满足高数据更新率的需求，本文探索了FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为实现平台，并解决了如何通过资源复用来优化设计的问题。此外，由于信号强度低于噪声水平，确保SNR（信噪比）的准确性至关重要。
解决方案：本文基于SDR(Software Defined Radio)平台与FFT（Fast Fourier Transform）实现并行快速捕获算法。在Xilinx公司的System Generator工具下完成了对XCVFX60FF1152 FPGA芯片编程，并设计了一种新的复数乘法方案以节约硬件资源。为了避免系统热噪声影响，本系统采用ADLINK公司生产的PCI-9846H数字化仪进行卫星信号采集，并使用Xilinx提供的编程软件读取数据，在Matlab下的Simulink中进行系统设计调试，然后生成硬件描述语言下载到FPGA中。
引言
GPS接收机需模拟待捕捉卫星发射PN码，并移动该模拟码相位直至与卫星PN码相关。这是二维代码同步过程，如图1所示，其中横坐标为代码相位、纵坐标为多普勒频槽。
图1 二维C/A码搜索图案
频域快速捕获算法
2.1 频域捕获原理
由于FFT运算速度快，其被广泛应用于现代通信等领域。本文利用FFT计算相关值，以实时处理无线电信号，为提高GPS接收机性能奠定基础。通过在每个频槽同时计算所有代码相位相关值，可以显著缩短捕捉时间。
