Post-processed acquisition & tracking of GPS C/A L1 signals : a software-defined receiver approach

Gonçalo Martins Tomé

Key information

Authors:

Gonçalo Martins Tomé (Gonçalo Martins Tomé)

Supervisors:

José Eduardo Charters Ribeiro da Cunha Sanguino (José Eduardo Charters Ribeiro da Cunha Sanguino); António José Castelo Branco Rodrigues (António José Castelo Branco Rodrigues)

Published in

05/06/2015

Abstract

O desempenho de um receptor de sistemas de navegação por satélite depende da sua arquitetura, dos algoritmos de processamento de sinal implementados e dos sinais sob os quais processa. A atualidade dos receptores disponíveis comercialmente neste momento não permitem alterar a sua arquitectura, ou os seus algoritmos de processamento de sinal. O futuro destes receptores envolve várias constelações de satélites (GPS, GLONASS, GALILEO, etc..) e a possibilidade de se processarem vários tipos de sinais diferentes ao mesmo tempo, o que contrasta com a maior parte dos receptores encontrados hoje em dia. A flexibilidade oferecida por uma perspetiva de Radio Definido por Software permite que diferentes arquitecturas e algoritmos sejam implementados e avaliados em cenários reais. O objectivo desta dissertação e o desenvolvimento de uma plataforma em software para a implementação e avaliação de receptores GPS numa perspectiva de Rádios Definidos por Software chamada SDR4GPS. Nesta dissertação são implementados e avaliados dois métodos de aquisição de sinais GPS C/A L1, a procura em paralelo no espaço da frequencia e a procura em paralelo da fase de código. Também e implementado e avaliado o acompanhamento tanto do desvio de Doppler na frequência da portadora L1, assim como da fase do código C/A ao longo do tempo, com duas malhas Costas inter-dependentes de maneira a desmodular os bits da mensagem de navegação. The performance of a Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver depends on its architecture, on the implemented signal processing algorithms and on which signals it processes. Commercially available receivers do not allow the user to change its architecture, nor its signal processing algorithms. The future of these GNSS receivers involves multiple constellation systems (GPS, GLONASS, GALILEO, etc...) and the possibility of processing multiple different signals at the same time, which is in contrast with the majority of receivers in use today. The flexibility provided by the Software-Defined Radio (SDR) approach allows different receiver architectures and algorithms to be tested and evaluated in real-life scenarios. The objective of this thesis is the development of a software platform devoted to the implementation and evaluation of GNSS receivers following a SDR approach. In this thesis, two GPS C/A L1 signal acquisition algorithms are implemented and evaluated, the Parallel Frequency Space Search and the Parallel Code Phase Search. The tracking of the Doppler frequency offset from the L1 carrier and the C/A code phase are also implemented and evaluated using two inter-dependant Costas Loops, so as to successfully demodulate the incoming navigation message.