GPS软件接收机v2之二 半实物仿真

在研发过程中，早期只能采用仿真的方式进行产品研发。在学校里，学生学习仿真似乎是为了研究课题发文章，而实际上，仿真是产品研制过程中的重要一环！仿真结果出不来，哪敢提研制要求？

大家首先要了解仿真的概念和作用！做仿真最终是为了研制产品。为何要提及半实物仿真？因为理论仿真升级到了半实物仿真之后，那么算法的实用性会非常高，甚至接近于产品状态，而现在提供半实物仿真的门槛也非常的低，只要能采集到信号就可以做了。

信号波形仿真是一种在计算机环境下模拟实际信号传输和接收过程的技术。仿真目的是为了在不受实际物理条件限制的情况下，理解信号在传输路径中的变化，以及这些变化对信号质量的影响。这对于信号处理算法的设计和评估非常重要。通过仿真，可以降低实验成本，加快开发周期，并在没有实际硬件设备的情况下测试信号处理算法。

波形仿真还可以用来研究信号如何受到各种因素的影响，例如多径效应、噪声干扰和调制方式。这有助于开发更为鲁棒的信号处理技术，并优化通信系统设计。此外，仿真还可以辅助教育和培训，通过直观的波形变化来帮助理解和掌握复杂的信号处理概念。如何构建波形仿真的基本模型？

构建一个基础的信号波形仿真模型通常涉及以下几个步骤。

1.信号源模型：确定仿真信号的类型，例如正弦波、方波或复杂的数字调制信号，并定义其参数，如频率、幅度、相位和持续时间。在半实物仿真中，这部分内容可以通过信号采集装置获取信号。

2.信道模型：信道模型描述了信号从发射到接收过程中的衰减、多径传播、多普勒频移等特性。这包括对信道类型(如AWGN、瑞利信道、莱斯信道)的选择和信道参数的设置。

3.噪声模型：在信号模型中加入噪声，以模拟真实的接收环境。噪声模型可以是高斯白噪声、热噪声等。

4.接收处理模型：构建接收端的信号处理过程，包括滤波、放大、捕获、同步、解调等操作。

5.性能评估：定义性能评估标准，如信噪比、误码率等，以量化信号的质量和传输效率。

酝酿了三年多的文章，终于又写好关键的一篇。讲完仿真概念后，将给出仿真程序，这是我写文章的风格！该程序可以完美的解调出GPS电文信息。这个程序就是下图中涉及的文件！毫不夸张的说，有了这些代码，你可以说掌握了GPS接收机的核心技术了，也可以扩展到北斗接收机的研发了。这么神奇？请大家慢慢的看。由于有代码，文章超过四千字。

赶快看内容吧！估计很多研究卫星导航的人一定想看看“爷爷辈”的程序到底是什么样子？转眼过去了快二十年！当年变量名定义的不规范，好在注释比较多，读起来应该不算很累。信号捕获和跟踪的内容都在里面了！！！

2025年，再次开启本系列的写作！之前的文章合集已经整理好了，欢迎大家学习！本系列还会展示更为完善的半实物仿真代码，解调出信息以后还加入了比特同步和帧同步的内容。这个系列学完以后，大家可以通过市面上的射频采样设备进行验证，从而真正的掌握通信中关于捕获和跟踪的知识。

在实际采样信号的基础上写的接收机算法，这就是半实物仿真！这是和北邮某教授合作的GPS接收机项目，捕获算法从FFT扩展到了PMF-FFT，解调之后加入了比特同步、帧同步以及奇偶校验等内容。再往后呢？浮点转定点。再往后呢？编写FPGA程序。一步一步走向产品！！！

这部分代码也会在本系列文章中展示！

赶紧上代码！！！

先来一睹为快吧！

clear all;

fc=4.124e6;

fs=4.092e6; %欠采样采样率

npoint=fs/1000; % 对1ms的数据做处理，数据采样点数

tp=[1:npoint]/fs;

%  先做捕获，然后把捕获的程序注释掉再做跟踪和解调。

fid = fopen('rawdata6sfourtimesample.txt','r');

%类似于fpga中的数据调用，已经是4倍采样的文件了

readdatalen=4092*9;

rsi=fscanf(fid,'%d ',readdatalen)';  

% 待处理信号

% 码捕获

% 取三段待处理信号

sistart=0;

rsi1=rsi(sistart*npoint+1:(sistart+1)*npoint);     

%截取1ms的待处理信号，即恰好一个伪码周期

rsi2=rsi((sistart+1)*npoint+1:(sistart+2)*npoint); 

%截取4段同时长的信号，做相关处理

rsi3=rsi((sistart+2)*npoint+1:(sistart+3)*npoint);

% 为何是4段？还能加长吗？