基于矢量信号发生器的Galileo E1信号模拟与验证

杜 蒙，宋茂忠，熊 骏

(南京航空航天大学 电子信息工程学院，江苏 南京 211106)

Galileo信号模拟源可以为Galileo接收机的设计与测试提供良好的仿真环境，具有很高的研究价值[1-4]。接收机与卫星之间的相对运动产生的多普勒频移是Galileo信号模拟源设计的关键所在，文献[5]从整体架构上论述了Galileo软件模拟源的各个实现步骤，但没有提及接收时刻的信号模拟算法，也没有给出动态多普勒的实现方法。

本文推导了Galileo E1中频信号的数学模型，实现了一种Galileo E1信号模拟算法，该算法以接收端接收时刻作为时间基准，反推信号传输时刻，利用时间压扩特性[6]，实现接收端Galileo卫星导航信号的模拟。该算法逻辑简单，精度与运算时长可控。最终结合矢量信号发生器，用硬件接收机对生成的信号进行测试验证，证明了该算法的有效性和正确性。

1 Galileo中频信号数学模型

Galileo接收机接收时刻简化的Galileo信号模型[7]可表示为

(1)

其中，Pr为接收信号的功率；Di为第i颗卫星的导航电文；Ci为第i颗卫星的伪随机码；SC为子载波；τco，τca和τsc分别为第i颗Galileo卫星信号在时刻t对应的传播过程中的伪码延时，载波延时和子载波延时[8]；fE1为E1频段中心频率；sn(t)为噪声信号；smp(t)为多径误差信号。

根据文献[8]，载波的多普勒频率变化可以通过时间压扩关系表示

fd·t+fE1·τca=0

(2)

其中，fd为载波多普勒频率。

Galileo信号被天线接收后，经过混频、滤波，变为中频信号，设本地振荡器产生的波形为sos(t)=2cos(2πfost)，将式(2)带入，中频信号可表示为

(3)

其中，fIF=fE1-fos，为中频。

根据GNSS定位原理，在三维空间中，为了消除接收机与卫星间钟差的影响，需要4颗及以上卫星才能进行空间定位，为了模拟出可用于定位的Galileo卫星导航信号，需要建立多颗卫星到达信号模型。……