Vojnotehnički Glasnik (Oct 2015)
Poboljšanje sinhronizacije signala u softverskom GPS prijemniku / Improvement of signal synchronization in GPS software receiver / Улучшение синхронизации сигнала в программируемом GPS приемнике
Abstract
In GPS receivers, navigation bit allocation is performed throughout the process of signal tracking and detection. In the process of signal tracking, the locally generated signal must be synchronized with the received signal. The Costas phase-locked loop (PLL) behavior, which is often used for signal synchronization, is characterized by dominant tracking error sources. The resulting phase tracking errors are significant in the presence of weak signals, i.e. signals with the low signal-to-noise ratio (SNR). In order to improve the signal synchronization and enable signal tracking by the receiver, we here proposed the usage of a non-data-aided (NDA) phase estimator. Based on the practical processing of the GPS signals, it is shown that the applied NDA algorithm is more resistant to sudden changes in frequency (phase) of the input signal than the previously considered phase discriminator in the Costas PLL. Also, we have shown that the solution analyzed here exhibits more stable operation in signal tracking for a low SNR. / В GPS приемнике, распознавание навигационных битов реа- лизовано путем отслеживания и определения и обнаружения сиг- нала. В процессе отслеживания сигнала, локально генерируемый сигнал должен быть синхронизирован с входящим сигналом. Ха- рактеристикой фазового контура Costas, который традиционно используется для синхронизации сигналов, является подвержен- ность влиянию источников погрешностей. Ошибки в результа- тах по отслеживанию фазы существенны при слабом входном сигнале, например, для сигналов с малым отношением сигнал-по- мехи. Для улучшения синхронизации отслеживаемого сигнала со стороны приемника, мы рекомендуем использовать non-data-aided (NDA) фазовый компаратор.. Основываясь на практической обра- ботке GPS сигналов, можно сделать вывод, что применение ал- горитма NDA обеспечивает большую устойчивость к внезапным изменениям в частоте входного сигнала по сравнению с приме- няемыми в настоящее время фазовыми дискриминаторми с фазо- вым контуром Costas. Кроме того, на основании проведенного анализа было показано, что предложенное решение позволяет обеспечить стабильность работы, особенно для сигналов с низ- ким отношением сигнал-помехи. / Prepoznavanje navigaocionih bita u GPS prijemniku realizuje se kroz procese praćenja i detekcije signala. U procesu praćenja signala lokalno generisani signal mora biti sinhronizovan sa primljenim signalom. Karakteristika Costasove fazne petlje, koja se najčešće koristi za sinhronizaciju signala, jeste podložnost uticaju izvora grešaka. Rezultantne greške praćenja faze značajne su u prisustvu slabog ulaznog signala, kao, na primer, kod signala sa malim odnosom signal–šum. Radi pobolj- šanja sinhronizacije omogućavanja praćenja signala koji emituje strane prijemnika, predlažemo upotrebu non-data-aided (NDA) fazni estimator. Na osnovu praktične obrade GPS signala pokazano je da primena NDA algoritma omogućava veću otpornost na iznenadne promene frekvencije ulaznog signala u odnosu na do sada primenjivani fazni diskriminator u Costasovoj faznoj petlji praćenja. Na osnovu izvršene analize pokazano je, takođe, da predloženo rešenje omogućava stabilan rad, naročito kod signala sa malim odnosom signal–šum.
Keywords
