Tesis doctoral de Javier Arribas Lázaro
Esta tesis aborda el problema de la adquisición de la señal usando arrays de antenas en el marco general de los receptores de sistemas globales de navegación por satélite (gnss). Los sistemas gnss proporcionan las infraestructuras necesarias para una multitud de aplicaciones y servicios que demandan un servicio de posicionamiento confiable y preciso. Las señales gnss son recibidas con una relación señal-ruido muy baja. A pesar de que la ganancia de procesado cdma ofrece una protección frente a interferencias, esta protección es limitada. Este problema esta causando una preocupación creciente en los últimos tiempos. un receptor de una sola antena puede hacer uso de la diversidad en tiempo y frecuencia para mitigar las interferencias, aunque el rendimiento de estas técnicas se ve comprometido especialmente en presencia de interferencias de banda ancha. Por otro lado, los receptores basados en múltiples antenas se pueden beneficiar del procesado espacial, y por lo tanto mitigar los efectos de las señales interferentes. Esta ventaja se ha aplicado tradicionalmente a la operación de tracking. Sin embargo, las condiciones iniciales del tracking dependen del resultado de la adquisición de la señal. En base a nuestro grado de conocimiento, la aplicación de los arrays de antenas para la adquisición de la señal gnss no ha recibido mucha atención. el objetivo de esta tesis doctoral es doble: por un lado, proponer nuevos algoritmos para la adquisición basados en arrays de antenas, usando como marco la teoría de la detección de señal estadística, y por otro lado, demostrar la viabilidad de su implementación y ejecución en tiempo real, así como medir su rendimiento en escenarios realistas. la tesis analiza la adquisición gnss como un problema de detección, aplicando la teoría del detector neyman-pearson (np) al modelo de señal de una única antena en primer lugar. El marco teórico np se utiliza para derivar tanto el detector óptimo como la denominada prueba generalizada de la razón de verosimilitud (glrt). Además, se propone un nuevo detector diseñado para adquirir simultáneamente un conjunto de satélites, obteniendo una reducción del tiempo de adquisición y de los recursos necesarios. el detector glrt se ha extendido al modelo de señal de array para obtener un detector original que es capaz de mitigar interferencias no correladas temporalmente, incluso utilizando arrays no estructurados y moderadamente descalibrados. La clave del detector es asumir una matriz de covarianza de ruido arbitraria y desconocida en el modelo de señal, que trata de captar el comportamiento estadístico de las interferencias y otras señales no deseadas. El rendimiento del detector y su capacidad de rechazo a interferencias se han modelado y comparado con su límite teórico. el algoritmo propuesto también ha sido comparado con técnicas de adquisición convencionales, ejecutadas en la salida de conformadores de haz que utilizan algoritmos de filtrado de interferencias. Además, el detector se ha analizado bajo condiciones realistas, representadas con la presencia de errores en la estimación de covarianzas y los efectos de la cuantificación. la segunda parte de la tesis trata sobre el diseño y la implementación de una plataforma para receptores gnss en tiempo real basados en array de antenas que utiliza la tecnología de matriz programable de puertas lógicas (fpga). Se ha diseñado, implementado y verificado la cadena completa de recepción, incluyendo el array de antenas y el front-end multi-canal para las señales gps l1 y galileo e1, así como el algoritmo propuesto. finalmente, la tesis presenta el diseño e implementación de un receptor gnss definido por software. El receptor propuesto está dirigido a las arquitecturas de multi-constalación gnss y multi-frecuencia. El llamado gnss-sdr contribuye con varias características nuevas como el uso de patrones de diseño de software, técnicas de memoria compartida, uso de aceleración hardware y compilación multiplataforma.
Datos académicos de la tesis doctoral «Gnss array-based acquisition: theory and implementation«
- Título de la tesis: Gnss array-based acquisition: theory and implementation
- Autor: Javier Arribas Lázaro
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 28/06/2012
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Carlos Fernández Prades
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Juan Antonio Fernández rubio
- andriy Konovaltsev (vocal)
- (vocal)
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