基帶處理

基帶處理

GPS基帶信號處理的本質就是要儘可能精確地估計中頻信號的三個參數:t時刻碼的傳播延遲(碼相位)、載波的都卜勒頻率和初相位。這三者的精確估計是通過信號跟蹤過程中的碼環和載波環來實現的,但在此之前通道應該能夠獲取三個參量的近似估計值。這就是信號捕獲的目的。

中文名稱基帶處理
英文名稱baseband processing
定  義基帶信號的變換過程。
套用學科通信科技(一級學科),通信原理與基本技術(二級學科)

基本介紹

  • 中文名:基帶處理
  • 外文名:baseband processing
發展,組成,DVB系統層,DVB視頻,DVB聲頻,基帶處理電路,

發展

1990年諾瓦泰公司首先提出了窄相關技術(Narrow Correlator) (US51001416A)。此項專利技術不僅使GNSS接收機測距精度得到提高,也明顯改善了接收機的抗多徑能力。它被認為是第一個基於GNSS接收機硬體結構的多徑抑制方法,並於1992年成功套用在新型的諾瓦泰GPS1001接收機中。這種方法在多徑和噪聲存在的情況下可以有效地降低跟蹤誤差,減少定位誤差。相比寬相關,對中等長度延遲的多徑有較好的抑制作用。此項技術表明對於0.1個碼片相關器間隔的C/A碼接收機的性能可以和P碼接收機性能相當,如果器件的性能和資源允許,還可以提高接收機的性能。但是,它的缺點是占用的資源會很大,對處理器的運算和處理能力要求較高。
1992年諾瓦泰公司又在窄相關技術的基礎上提出了多徑消除技術(Multipath Elimi-nation Technology,MET) (US5414729A).又稱為ELS技術(Early Late Slope)。它不僅能提供高精度的測量數據,也能用於導航信號質量的監測,給出整個相關函式採樣。該技術在充分利用窄相關器優勢的基礎上,採用四個相關器,利用相關峰兩側的坡度實現對偽碼的跟蹤。它基於相關函式形狀的方法對多徑進行抑制,並在GNSS接收機中進行了測試。測試結果顯示在進行差分定位時.同標準的窄相關器接收機相比可以降低20%~30%的多徑誤差。但是為了得到好的結果需要很多多徑模型的參數,因此計算量較大,對接收機來說計算負擔重。該專利成功套用於諾瓦泰公司的OEM2 GPSCard中。
1995年,諾瓦泰公司提出了多徑參數估計延時鎖相環(Muhipath Estimation DelayLock Loop,MEDLL)(US5692008A)技術並成功套用於該公司的廣域增強系統接收機中。MEDLL是建立在統計理論基礎上的一種抗多徑技術。它採用多個相關器得到相關函式的多個採樣值,然後根據最大似然準則進行疊代計算。在疊代計算的過程中,MEDLL將多徑信號考慮在內,利用並行通道的窄相關採樣,估計出直接信號和多徑信號的幅度延遲相位,分析延遲最小的信號,認為是直接信號,其他較大延遲的信號認為是多徑信號分量被消除。由於需要處理的信息較多,因此MEDLL技術的實時性較差。這就決定了MEDLL只能套用於多徑變化較為緩慢的場合,如GNSS系統監測站中的監測接收機等。
同樣在1995年,Ashtech和Magellan公司共同提出Strobe相關器(US5953367A).它的原理與諾瓦泰公司的US5414729A提出的MET技術相類似,也是使用4個相關器。它把4個相關器分成兩組,一組窄相關,一組寬相關,其巾寬相關的相關器E—L間隔為窄相關的2倍。與窄相關相比,Strobe相關器具有更強的抑制多徑干擾的能力。
1997年,諾瓦泰公司提出了微脈衝相關法(Pulse Aperture Correlator.PAC)(US6243409BI)。它是通過補償相關三角形的不對稱性來實現的一種窄相關技術。它在碼延遲鎖定環路中採用5個相關器,包括2個超前相關器、1個即時相關器和2個滯後相關器。它通過計算相關函式形狀的斜率,得到相關函式的補償因子,控制硬體電路校正相關三角形不對稱造成的影響,達到減小延遲鎖定環環路誤差的目的。該專利成功套用於諾瓦泰公司的OEM4 GPS Card中。
2003年,諾瓦泰公司在窄帶相關技術基礎上,又提出了Vision Correlator技術(US773853682)。Vision Correlator技術由多徑減輕技術發展而來。該技術通過在時域上觀察C/A碼跳變期間射頻信號的特點,達到抑制多徑信號的目的。該專利成功套用於諾瓦泰公司的OEMV系列產品中。
從2003年之後,相關技術的發展陷入瓶頸期,基帶處理技術的申請量也有所下降。雖然目前各大公司和研究院所仍在進行基帶處理技術方面的研發,但代表性技術並不多見,申請量也開始逐漸降低。現在基帶處理技術主要的改進方面包括低功率、小尺寸以及如何提高解算速度等方面。

組成

DVB系統層

DVB系統層採用的是MPEG一2標準的系統層,DVB在使用MPEG.2標準的系統層時,有許多參數和域沒有使用,DVB規定沒有使用的部分或保留的域在綜合接收解碼器(hltegraIIed Receiver Decoder,IRD)實現時必須跳過或對應於未完成的功能,以保證以後的擴展和兼容,在DVB使用MPEG一2標準聲頻和視頻時也有相同的原則。
DVB對使用MPEG一2標準的系統層中的部分參數和域有一些詳細的規定,這些規定又根據所針對的碼流格式分為兩類:一類是對廣播的碼流和基帶傳輸的DVB碼流,主要規定了DVB對TS碼流中的一些語法、語義以及參數的選擇和使用方法(如IRD必須能夠解碼TS,IRD可以忽略一些它不關心的信息),與MPEG一1標準的兼容是可選的等(其他規定過於細緻,不便全部列出);另一類是針對存儲介質,主要規定部分碼流的套用和DSM—trick方式的語法和語義的要求。

DVB視頻

DVB視頻也採用了MPEG.2標準的視頻部分,由於MPEG.2標準的成功,DVB省去了許多彎路,也是DVB大量套用的一個關鍵。
DVB對使用MPEG.2標準的視頻根據套用類型分別作了規定。DVB主要針對4種套用類型:
(1)針對接收25Hz幀頻SDTV的IRD和為上述IRDm提供節目的廣播。
(2)針對接收25Hz幀頻HDTV的IRD和為上述IRD提供節目的廣播。
(3)針對接收30Hz幀頻SDTV的IRD和為上述IRD提供節目的廣播。
(4)針對接收30Hz幀頻HDTV的IRD和為上述IRD提供節目的廣播。
所作的主要規定是有關參數的取值及範圍,如類、級、分辨力、色度格式、場頻幀頻、窩高比等。

DVB聲頻

DVB的聲頻採用MPEG的聲頻壓縮標準。MPEG聲頻壓縮標準是基於MUSICAM的算法,它是1992年被MPEG接受並於1993年作為MPEG.1標準頒布,MPEG.1的壓縮分為3個層次,即Layer I、Layer II和Layer III。MPFG—l標準中採用雙聲道立體聲的聲頻。MPEG.2標準仍然採用了MUSICAM的算法,1995年MPEG一2標準制定了聲頻標準,它採用了5.1聲道的立體聲,並與MPEG.1標準的雙聲道相兼容。1997年MPEG一2標準改進了聲頻標準,使它與專業邏輯聲頻相兼容。DVB採用了Layer I和Layer II,支持所有碼率範圍和3種抽樣率,即32kHz、44.1kHz和48kHz。DVB對使用MPEG一2標準聲炳的參數作了具體規定。

基帶處理電路

基帶處理電路是GSM電路中的核心部分,因此,基帶處理晶片U1601(PNX5209)就是(GSM分系統的核心晶片了。基帶處理電路相當於一個協定處理器,負責數據的處理與儲存,其內部包括數位訊號處理器(DSP)、微處理器(MCU、記憶體(SRAM、Flash)等單元,完成基帶的編解碼、聲音編碼及語音編碼等任務。電路主要擔負晶片內部的各種供電,其中VDD_PLL_M是鎖相環電路的電源連線埠、VDD_IO_Low、VDD_IO_HIGH是低高頻輸入、輸出電路的供電連線埠、AVDD_HFA_M、AVDD_M是模擬電路的供電連線埠,以及VDD_GSM_CORE是GSM核心電路的供電連線埠、VDD_USB_M和VCC_SIM_M是SIM卡和USB電路的供電連線埠。

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