+ 刘天雄

卫星导航系统接收机原理与设计
——之九

+ 刘天雄

4.5 基带数字信号处理

4.5.8 数据解调和数据处理Data Demodulation and Data Processing

为了解码导航电文（navigation message），即调制有卫星轨道星历（ephemeris）和卫星原子钟钟差（satellite clock information）等信息的导航数据信息比特（data bits），数据解调和数据处理模块需要完成接收机本地复制信号与接收导航信号之间的位同步（bit synchronization）和帧同步（frame synchronization），由此从接收到的导航信号中提取码元符号（symbols）。此外，根据卫星导航信号的时间标志（time tags），同步处理导航电文，将伪码延迟估计转换成为对星地之间伪距的估计。

在数据通信中最基本的同步方式就是“比特同步”（bit synchronization），又称位同步。比特是数据传输的最小单位。比特同步是指接收端时钟已经调整到和发送端时钟完全一样。一般的数字通信系统需要在接收端采用锁相环等方法进行比特同步。

在GPS系统中，由于利用了信号扩频技术，并且卫星上伪码时钟与比特时钟有固定的相位关系，当伪码精确同步时就可以得出比特同步的准确时钟。例如，导航电文传输速率为50bps，伪码速率为1.023Mbps，那么1比特所占的时间里拥有20460个chip，一旦伪码同步就开始用伪码的时钟计时，从0计到20459输出一个脉冲，再从0开始计数周而复始就产生了比特同步的时钟。

4.5.8.1 基本概念

当数字信号处理模块中的跟踪环路提取导航信号的测距码和载波信息，以同步接收机本地生成的复制伪码信号与接收到的导航信号后，数字信号处理模块中的数据解调和处理模块将获取伪距观测量、多普勒频移和导航电文，由此根据定位方程解算出接收机的位置、速度和时间。……