GPS接收机基带处理集成电路技术要求及测试方法

1、 GPS 接收机基带处理集成电路技术要求及测试方法Technical requirements and test methodsfor baseband processing IC of GPS receiver(报批稿)中华人民共和国信息产业部 发布ICS 33.200M 50备案号：备案号：中中华华人人民民共共和和国国电电子子行行业业标标准准SJ/T XXXXXXXX200X-XX-XX 发布200X-XX-XX 实施 S SJ J SJ/T I目 次前言.IV1 范围.12 规范性引用文件.13 术语、定义、缩略语、符号和代号.13.1 术语和定义.23.2 缩略语.53.3 符号、代号

2、.64 技术要求.74.1 基本要求.74.1.1 总则.74.1.2 组成.74.1.3 外部输入、输出.84.1.4 功能.94.1.5 并行信号接收通道数（同时跟踪的卫星信号个数）.94.1.6 等效相关器个数（适用于主动式时域相关器）.94.1.7 主采样率（相关前采样率）.94.1.8 跟踪性能（适用于主动式时域相关器）.104.1.9 输出数据宽度.134.1.10 数据更新率.134.1.11 环境适应性.134.1.12 其它特性要求.144.2 单元模块要求.144.2.1 并行信号接收通道及其辅助跟踪功能模块.144.2.2 在片外围功能模块.194.3 接口要求.214.

3、3.1 与 RF 前端的接口.21SJ/T II4.3.2 与 MPU 和信号处理软件的接口.224.4 对产品规范的要求.244.4.1 电路的识别和说明.244.4.2 功能说明.244.4.3 额定值（极限值）.254.4.4 推荐工作条件（在规定的工作范围内）.254.4.5 静态电特性.264.4.6 动态电特性.274.4.7 补充资料.285 测试方法.285.1 测试环境.285.1.1 试验的标准大气条件.285.1.2 电源与接地.295.2 测试系统.295.2.1 基带处理集成电路评估板及配套测试软件.295.2.2 推荐测试系统.305.2.3 对测试设备的要求.32

4、5.3 测试步骤.325.4 测试方法.335.4.1 功能和接口.335.4.2 单元模块.335.4.3 电源及复位控制.335.4.4 并行信号接收通道数（同时跟踪的卫星信号个数）.335.4.5 等效相关器个数（适用于主动式时域相关器）.335.4.6 相关前采样率.335.4.7 跟踪性能（适用于主动式时域相关器）.335.4.8 输出数据宽度.335.4.9 数据更新率.345.4.10 电测试方法.34SJ/T III5.4.11 环境适应性.345.4.12 电耐久性试验.345.4.13 加速试验程序.34附录 A（资料性附录） 与载波 NCO 和码 NCO 有关的性能指标的

5、计算方法.35A.1 载波 NCO.35A.2 码 NCO.36附录 B（规范性附录） 推荐测试系统中专用测试设备的要求.38B.1 GPS 数字 IF 信号模拟器.38B.2 GPS RF 卫星信号模拟器.38B.3 标准 GPS 数字存储接收机.39B.4 GPS RF 卫星信号采集卡.40B.5 PC 机系统.40B.6 集成电路管脚接口卡/测试探针卡.40SJ/T IV前 言请注意本标准的某些内容有可能涉及专利。本标准的发布机构不应承担识别这些专利的责任。本标准附录A为资料性附录，附录B为规范性附录。本标准由中国电子技术标准化研究所归口。本标准起草单位：北京航空航天大学。本标准主要起草

6、人：寇艳红，张其善，常青，赵昀。SJ/T 1GPS 接收机基带处理集成电路技术要求及测试方法1范围本标准规定了GPS接收机基带处理集成电路的有关术语及定义、基本技术要求、单元模块要求、接口要求、对产品规范的要求、性能指标的测试和计算方法。本标准适用于GPS接收机基带处理集成电路的研制、生产、采购、性能测试和评估，是制订产品规范的依据。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本

7、标准。GB/T 49371995 半导体器件机械和气候试验方法GB/T 127501991 半导体集成电路分规范 (不包括混合电路) GB/T 164641996 半导体器件.集成电路.第1部分：总则 GB/T 175741998 半导体器件.集成电路.第2部分：数字集成电路GB/T 18214.12000 全球导航卫星系统（GNSS）第一部分：全球定位系统（GPS）接收设备性能标准、测试方法和要求的测试结果 GB/T 205122006 GPS 接收机导航定位输出数据格式SJ/T XXXX GPS接口控制文件SJ/T YYYY 卫星导航差分格式SJ/T ZZZZ GPS 接收机 OEM 板性

8、能要求及测试方法 3术语、定义、缩略语、符号和代号SJ/T 23.1术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1.1捕获 acquisitionGPS接收机搜索发现GPS卫星信号并将其牵引至跟踪范围内的过程、能力或工作状态/工作模式。注：接收机在进入跟踪状态之前通过一个搜索过程识别所接收信号的卫星PRN号，对信号中卫星PRN码的相位和载波多普勒频移做出粗略的估计，然后利用这些估计量对跟踪模式初始化，这些估计量在跟踪过程中连续更新、更趋精确。3.1.2载波相位 carrier phase积分多普勒 integrated Doppler累积伪距（ADR） accumulated delta pse

9、udorangeGPS卫星信号载波上的累加相位值，由GPS接收机通过锁相环（PLL）载波跟踪测得的原始的载波相位观测量由整周计数和周内相位的小数部分组成，带有整周模糊度，反映了接收机本地载波相位的变化。3.1.3载波跟踪环 carrier tracking loopGPS接收机信号通道中的一个功能模块，通过将接收机本地产生的参考载波信号（或称复制载波信号/本振信号）的频率和/或相位与接收到的信号载波的当前频率和/或相位对准,从而达到载波同步。注：一旦本地振荡器信号锁定到载波，其频率和/或相位可以被测量，从而获得载波多普勒和/或载波相位观测量。3.1.4通道 channel SJ/T 3GPS接

10、收机中专用于接收设定卫星信号的接收通道，包含检测、锁定和连续跟踪此信号所必需的信号处理电路。3.1.5码分多址 Code Division Multiple Access （CDMA）一种多址传输的方法，多个发送端共用同一频率、在同样的时间段内、在不同的伪随机噪声（PRN）码序列调制下发送信号，接收端根据PRN码的不同来识别和区分发送源地址。注：GPS系统采用互相关特性较好的Gold码来进行码分多址，为每颗卫星分配一个特定的Gold码序列，接收机中根据相关运算结果来识别各颗卫星。3.1.6码跟踪环 code tracking loopGPS接收机信号通道中的一个功能模块，用于调整由接收机本地生

11、成的伪随机噪声（PRN）码，使其与当前到达接收机的卫星信号的伪随机噪声（PRN）码一致、对准，达到码序相同、码元同步。3.1.7码相位 code phase通过码跟踪环对准的本地PRN码的相位测量值，可用来形成伪距观测量。3.1.8相关器 correlator接收机信号接收通道中以一定形式实现输入信号与本地生成信号的相关运算的功能部件，既可采用由乘法器与积分/累加器组成的主动式时域相关器（又称MAC相关器）的形式，也可采用等效的频域相乘或匹配滤波器的形式。注：在GPS接收机中相关器用于针对PRN码对本地生成的信号与输入的扩频信号进行相关运算。3.1.9解扩增益 despreading gain

12、SJ/T 4在加性白噪声背景下扩频接收机中信号解扩后的信噪比与解扩前信噪比的比值，即信噪比增益，等于扩频信号带宽与解扩后信号带宽的比值。3.1.10多普勒频移 doppler shift所接收无线电信号中由于发射机和接收机的相对径向运动而引起的频率偏移。 3.1.11虚警概率 false alarm probability在二元假设检验中将“无”（或“0”）错判为“有”（或“1”）的概率。3.1.12硬件延迟 hardware delay由硬件信号处理引起的信号路径延迟。注：为了产生精确的时间参考或者带时间标记的定位信息，必须确定接收机中的硬件延迟，即从卫星信号到达接收天线相位中心的时刻到其经

13、过RF前端之后在数字处理部分与本地复制信号（载波/PRN码）相遇进行相关运算的时刻之间的硬件（相/群）延迟。硬件相/群延迟均包含模拟和数字两部分。模拟硬件延迟主要由天线和RF前端引起，随着温度、信号频率和元器件容差等因素而改变。数字硬件延迟主要由GPS数字信号处理部分的硬件信号路径引起，对于某一个接收通道而言，在振荡器漂移振动可忽略的情况下为一个常数。3.1.13匹配滤波器 matched filter能够使输出信噪比达到最大的最佳线性滤波器。注：在白噪声干扰背景下匹配滤波器的传输特性与输入信号频谱的复共轭相一致（除了时延引起的相乘因子外），可以等效为时域相关器。3.1.14窄相关器 narr

14、ow correlator在采用主动式时域相关处理技术的接收机中产生的超前、即时与滞后本地参考码之间的间隔（即相关器间距）小于半个码片的相关器。SJ/T 5注：使用窄相关器可以提高抗噪声性能并减小多径误差，从而得到较高精度的伪距观测量。3.1.15最佳接收 optimal receiving在一定的最佳准则下以特定的接收机或其关键部件结构实现数字通信的高可靠性。3.1.16并行通道接收机 parallel channel receiver使用多个通道来同时跟踪多个卫星信号的接收机。注：一般并行通道接收机较之多路复用接收机（Multiplexing Receiver）能够更快地捕获卫星信号且定位

15、精度更高，在密林等恶劣环境中更不易失锁。3.1.17伪距 pseudorangeGPS接收机通过测量卫星发射的测距信号到达接收机的传播时间乘以光速而得到的卫星和接收机天线相位中心之间的距离观测量。此观测量包含了由于卫星时钟和接收机时钟不同步等因素带来的测量偏差，不同于真实距离。3.1.18跟踪 tracking使接收机本地生成信号与输入信号的时差（相位差）保持在系统性能容许范围内的过程、能力或工作状态/工作模式，GPS卫星信号的跟踪包括码相位跟踪和载波跟踪。3.2缩略语(D)DLL （数字）延迟锁定环 (Digital) Delay Lock LoopDUT 被测器件（Device Under

16、 Test）FFT 快速傅氏变换（Fast Fourier Transform）IF 中频（Intermediate Frequency）IO 输入/输出（Input/Output）NCO 数控振荡器（Numerical Controlled Oscillator）SJ/T 6MAC 乘法和累加运算（Multiply and Accumulate Computation）MCU 微控制器（MicroController Unit）MPU 微处理器（MicroProcessor Unit）PLL 锁相环（Phase Lock Loop）PRN 伪随机噪声（PseudoRandom Noise）P

17、PS 秒脉冲（Pulse Per Second）PVT 位置、速度和时间（Position, Velocity and Time）RAM 随机存取存储器（Random Access Memory）RF 射频（Radio Frequency）ROM 只读存储器（Read Only Memory）TTFF 首次定位时间（Time To First Fix）UTC 协调世界时（Universal Time Coordinated）3.3符号、代号E 超前（early）E-L 超前减去滞后 多普勒频移df 送入基带处理集成电路的数字信号中心频率IFfsf 主采样率I 同相 (inphase)EI 某一

18、通道主动式时域相关器中同相支路超前分支累加器的输出数据E LI 某一通道主动式时域相关器中同相支路超前减去滞后分支累加器的输出数据；SJ/T 7LI 某一通道主动式时域相关器中同相支路滞后分支累加器的输出数据PI 某一通道主动式时域相关器中同相支路即时分支累加器的输出数据L 滞后P 即时Q 正交EQ 某一通道主动式时域相关器中正交支路超前分支累加器的输出数据E LQ 某一通道主动式时域相关器中正交支路超前减去滞后分支累加器的输出数据LQ 某一通道主动式时域相关器中正交支路滞后分支累加器的输出数据PQ 某一通道主动式时域相关器中正交支路即时分支累加器的输出数据sT 主采样时钟周期4技术要求4.1

19、基本要求4.1.1总则GPS基带处理集成电路应满足以下原则：a)GPS 基带处理集成电路应具有一定的可编程能力，在完成其规定的任务时，存储容量和处理速度应有一定的冗余量；b)GPS 基带处理集成电路应工作可靠，操作方便；c)GPS 基带处理集成电路应支持自检功能；d)GPS 基带处理集成电路应功耗低、尺寸小、重量轻；e)GPS 基带处理集成电路应具有技术先进性。4.1.2组成SJ/T 8GPS基带处理集成电路应至少包括并行的多个信号接收通道（并行多通道相关器）及辅助跟踪功能模块，同时可以集成电源与复位控制、MPU接口和其它在片外围功能模块。其典型的功能框图如图1所示。图 1 典型的 GPS 基

20、带处理集成电路功能框图4.1.3外部输入、输出4.1.3.1输入外部输入包括：a)经天线和 RF 前端接收、放大、滤波、下变频（适用时）和数字化之后的 GPS 数字IF 信号；b)由 RF 前端输入的主时钟信号（推荐）；c)由 RF 前端输入的一些必要的状态指示信号，如电源和/或本振稳定性指示信号（推荐）；d)由 MPU 输入的控制、地址和数据信号。4.1.3.2输出输出包括：a)经各通道载波多普勒去除和相关运算后的结果输出至 MPU；更新周期为，1ms20ms具体数值由产品规范规定；b)观测量数据输出至 MPU；更新周期为，具体数值由产品规范规定；1ms1sc)状态数据输出至 MPU；SJ/

21、T 9d)MPU 时钟输出至 MPU（推荐）；e)中断信号输出至 MPU；f)主采样时钟信号输出至 RF 前端（推荐）；g)由在片外围功能模块产生的输出，如串口、实时钟、存储控制逻辑电路、电源及复位控制等的输出（可选）。4.1.4功能GPS基带处理集成电路应在信号处理软件的控制下完成对RF前端输出的数字化GPS信号的捕获、跟踪、PRN码解扩、解调，同时完成原始观测量的提取。具体为以下工作模式下的实时并行多通道信号处理：a)可见卫星信号搜索、捕获：1) 冷启动；2) 温启动；3) 热启动；4) 重捕；b)可见卫星信号跟踪；c)其他工作模式。上述的“信号处理”包括：从多址信号中分离识别各卫星信号，

22、对经PRN码扩频的GPS信号进行相关解扩；在获得解扩增益的基础上解调载波，消除频率偏移（包括多普勒频移等）的影响，恢复基带信息信号；将相关解扩、解调处理的历元时刻所对应的码状态、载波状态形成原始观测量，与导航数据一起传送给信息处理软件，以期进一步的处理解算。4.1.5并行信号接收通道数（同时跟踪的卫星信号个数）应多于12个。具体数值由产品规范规定。4.1.6等效相关器个数（适用于主动式时域相关器）应多于48个。具体数值由产品规范规定。4.1.7主采样率（相关前采样率）主采样率具体值由产品规范规定，但应不小于信号处理带宽的两倍，即sfB（1）2SfBSJ/T 10设采样前滤波器的矩形系数为，为防

23、止频谱混叠， 一般情况下应满足以下要求：rSfa)对于低通采样（过采样）和带通采样（欠采样） ，应取；2SfrBb)对于带通采样，应满足（例如可取） ，其中221IFIFSfrBfrBfnn421IFSffn为不超过的正整数，表示取整运算；n12IFfrBc)对于带通实信号的复采样（又称“伪采样” ，或称“直接 IF 采样” ，即通过采样过程直接变换到基带并同时得到 I、Q 数据，其中 Q 数据比 I 数据延迟一个采样点） ，应取；同时取，为正整数；4SfrB421IFSffnnd)对于带通复信号的复采样，应取，同时取，为正整数。2SfrB421IFSffnn注：极限情况下，取处理带宽为信号主

24、瓣零点宽度之半，滤波器矩形系数为1。对于基带信号的采样， ；对于带通信号的采样，有；对于带通实信号的复采样， ；对于ScfR2ScfR4ScfR带通复信号的复采样， 。其中为C/A码码片速率（标称值为），2ScfR1ccRT1.023MHz为C/A码码片时间间隔。cT4.1.8跟踪性能（适用于主动式时域相关器）4.1.8.1载波跟踪频率范围载波跟踪频率标称值应接近于送入相关器的数字信号中心频率。nom1fIFf载波跟踪频率最大值:max1f（2）max1nom1Bfff载波跟踪频率最小值:min1f（3）min1nom1Bfff载波跟踪频率范围:scope1f（4）scope1max1min1

25、2Bffff式（2） 、 （3） 、 （4）中：SJ/T 11见公式（5） 。Bf（5）IF-errmaxmaxBdfff式中：接收机输入卫星信号的多普勒频移，其值的范围由应用环境决定；df示例： 相当于对载体和卫星相对运动的径向速度的跟踪范围为，max52.55kHzdf10km/s相当于对伪距变化率的跟踪范围为。52.55kHzBf 10km/s由接收机本振频率误差在送入相关器的数字信号中心频率上造成的频率误差。IF-errf4.1.8.2载波跟踪频率分辨率载波跟踪频率分辨率:res1f（6）res15mHzf注：相当于对距离变化率的分辨率约为0.001m/s。4.1.8.3载波跟踪相位分

26、辨率载波跟踪相位分辨率:min1（7）8min110 cycles4.1.8.4载波相位观测量分辨率载波相位观测量分辨率:m1res（8）10m12cyclesres注：相当于L1载波相位观测量的距离分辨率为。10.1858mmresR4.1.8.5载波频率变化率跟踪范围载波频率变化率跟踪范围:1maxrf（9）1max2577.6Hz/srfSJ/T 12注：相当于对等效的载体和卫星相对运动的径向加速度跟踪范围为，其中250490.5m/sg 1g=9.81m/s2为重力加速度。4.1.8.6码跟踪频率范围码跟踪频率标称值应接近于送入相关器的信号上 PRN 码的码速率，其与码 NCO 输no

27、mfcR出标称频率的关系为，其中为相关器间距。2nomf2nomnomfd f(chips)d码跟踪频率最大值:max2f（10）max22nomBfff码跟踪频率最小值:min2f（11）min22nomBfff码跟踪频率范围:2scopef（12）2max2min222scopeBffff式（10）、（11）、（12）中：见公式（13）。2Bf （13）2maxmaxcBds errLRffff式中：GPS 卫星信号载波频率；Lf由接收机本振频率误差在采样频率上造成的误差。s errf4.1.8.7码跟踪频率分辨率码跟踪频率分辨率:2resf（14）210mHzresf4.1.8.8码跟踪

28、相位分辨率SJ/T 13码跟踪相位分辨率:min2（15）8min22 10 chips4.1.8.9码相位观测量分辨率码相位观测量分辨率:2mres （16）2101chips2mres4.1.9输出数据宽度4.1.9.1相关结果数据宽度相关结果数据宽度应不小于16bit。4.1.9.2观测量数据宽度4.1.9.2.1码相位观测量数据宽度a)历元计数数据宽度应不小于 11bit；b)码相位计数（或等效d码片数）数据宽度应不小于 11bit；c)码片内相位（即码 NCO 相位）数据宽度 应不小于 10bit。4.1.9.2.2载波相位观测量数据宽度a)载波周计数数据宽度 应不小于 32bit；

29、b)载波周内相位（载波 NCO 相位）数据宽度应不小于 10bit。4.1.10数据更新率相关器输出的相关运算结果数据的更新周期应在范围内，输出观测量数据1ms 20ms的更新周期应在范围内，具体数值由产品规范规定。1ms 1s4.1.11环境适应性4.1.11.1温度工作温度：-4085；贮存温度：-65150。4.1.11.2湿热应能在温度为40、相对湿度为95%的环境下正常工作。4.1.11.3振动SJ/T 14GPS基带处理集成电路在表1规定的频率上承受正弦波垂直振动时，应能正常工作。表 1频率Hz 振幅mm 512.5 1.6（容差10） 12.525 0.38（容差10） 2550

30、 0.1（容差10） 4.1.12其它特性要求见4.4，具体指标由产品规范规定。4.2单元模块要求4.2.1并行信号接收通道及其辅助跟踪功能模块4.2.1.1典型框图主要由并行的多个信号接收通道辅以时钟发生器、时基发生器、状态寄存器、采样锁存器、地址译码器、总线接口等功能模块组成，典型框图如图2所示；其输入信号为由RF前端采样量化而来的数字IF信号，输出为经各通道载波多普勒对准和码相位对准之后的相关运算结果数据，以及载波相位和码相位观测量数据。 图 2 并行信号接收通道及其辅助跟踪功能模块的典型框图4.2.1.2并行信号接收通道4.2.1.2.1基本要求并行信号接收通道应满足以下基本要求：SJ

31、/T 15a)应产生本地参考载波和参考 PRN 码与接收的卫星信号进行相关运算，输出运算结果供 MPU 控制信号捕获、跟踪环路和解调卫星广播数据（即导航电文），并输出载波相位和码相位观测量供 MPU 进行导航解算；b)每一信号接收通道应可工作于捕获模式和跟踪模式。在捕获模式下所有信号通道用于搜索、检测可见星并将本地载波多普勒和码相位牵引至跟踪环路跟踪范围之内。在跟踪模式下每一信号通道产生与输入卫星信号时差（相位差）趋近于零的本地参考载波和参考码并进行相关运算；c)每一通道的码应可单独选择、控制以同时捕获、跟踪多个不同的卫星信号；d)在不需使用全部通道的状态（如跟踪模式）下允许释放 /停用单个通

32、道，以节省功耗和降低 MPU 负载（推荐）。4.2.1.2.2主动式时域相关器主动式时域相关器适用于采用主动式时域相关处理技术的GPS基带处理集成电路。4.2.1.2.2.1典型框图每一通道的主动式时域相关器至少包含载波NCO、码NCO、本地PRN码发生器、载波混频器、码乘法器、累加（积分）清除器、载波周计数器、码相位计数器、历元计数器等一系列的标准子模块；其他可选的子模块包括信号源选择、后相关滤波和信号检测等,由产品规范规定。每一通道的时域相关器包含同相I和正交Q两个支路，每一支路至少包含超前E、滞后L、即时P或其组合（如超前减去滞后E-L）中的两个分支，具体由产品规范规定。典型的主动式时域

33、相关器框图如图3所示。SJ/T 16 累加清除器累加清除器累加清除器累加清除器累加清除器累加清除器IEILQEIPQPQLPRN码发生器1/d分频码环控制输入载波NCO载波环控制输入COS映射SIN映射数字IF输入采样时钟输入PRN码序号控制相关器间距控制载波相位测量输出码NCO测量取样时钟输入TIL码相位测量输出源选择器输入模式及信号源选择载波混频器码乘法器载波周计数器码滑动计数器清除脉冲历元计数器码相位计数器Sf E P L移位寄存器CD码相位预置输入历元输出图 3 典型的主动式时域相关器框图4.2.1.2.2.2基本要求主动式时域相关器应满足以下基本要求：a)每一通道应可单独编程控制其工

34、作在预置或更新模式。更新模式为正常的工作模式。预置模式下特定寄存器的写入被内部测量取样锁存信号（TIL）同步，并可预置码NCO 相位；b)经各通道载波多普勒去除和相关累加后的结果输出至 MPU 的典型更新速率为 1kHz，实际输出周期为本地 PRN 码周期的整数倍，范围为，具体数值由产品规1ms20ms范规定；c)观测量数据输出至 MPU 的更新周期应在范围内，具体数值由产品规范规定。1ms1sSJ/T 174.2.1.2.2.3载波 NCO 和 SIN/COS 映射表应能合成载波混频器所需将输入信号下变频到基带以完成载波解调的数字本振信号。要求可对其输出频率进行数字化控制，使之随着多普勒频移

35、和参考频率误差的改变而偏离其标称值，从而实现载波跟踪。1nomf输出标称频率应可编程控制使其接近于送入相关器的数字信号中心频率。1nomf注：有关性能计算参见附录A。4.2.1.2.2.4码 NCO应能合成输出频率可数字化控制的脉冲信号，用作码发生器产生本地参考码的时钟。在预置模式下应可直接设置码NCO相位。在更新模式下，应可通过调整频率来使其相位与接收的卫星PRN码相位对准。输出标称频率应可编程控制以适应不同的相关器间距（例如用于窄相关器）。2nomf注：有关性能计算参见附录A。4.2.1.2.2.5载波周计数器应保持指定的两次内部测量取样锁存信号TIL之间载波NCO中累加相位的整周数，与载

36、波NCO相位（小数部分）读数一起用来测量至本通道卫星的伪距（较之码伪距测量精度更高），在载波环达到锁定状态时则可构成（带有整周模糊度的）载波相位观测量，用于高精度定位、速度测量或码伪距平滑。4.2.1.2.2.6PRN 码发生器在码NCO所产生的输入时钟控制下，应能以不同的超前或滞后间隔产生所选择的卫星PRN码，并在每一个PRN码的一个或多个周期结束时产生一个清除脉冲信号，以锁存本通道累加器结果供信号跟踪环路使用。要求能对初始码相位进行设定。4.2.1.2.2.7载波混频器应能将相关器输入的数字信号与载波NCO产生的本振信号混频到基带。SJ/T 184.2.1.2.2.8码乘法器应能将输入信号

37、与不同超前或滞后间隔的本地PRN码相乘。4.2.1.2.2.9累加清除器在两次清除脉冲之间（其标称周期为一个或多个PRN码周期）应能将载波混频、码相乘（码相关）后的结果进行累加。4.2.1.2.2.10码相位计数器应能在测量取样时刻（TIL）对两次清除脉冲之间的本地PRN码发生器的输入时钟（即码NCO输出方波）进行计数，与历元计数、码NCO相位读数（即d码片内相位数）等共同构成码相位观测量，用来测量至本通道卫星的伪距。4.2.1.2.2.11历元计数器应能跟踪一定时间间隔（如1s）内的本地PRN码周期数。应可被写入以保持与卫星数据中的历元同步。4.2.1.2.2.12码滑动计数器（可选）应能控

38、制本地PRN码发生器使其相对于当前的码相位滑动一定的输入时钟周期数。注：不同工作模式下滑动发生的时刻不同。如在更新模式下发生于下一个清除脉冲到来时，在预置模式下发生于下一个内部锁存观测量的时刻。在码滑动过程中本通道累加清除器应被禁止。4.2.1.2.2.13源选择器（可选）应为可工作在实输入和复输入模式的相关器选择不同的输入信号来源。4.2.1.3辅助跟踪功能模块4.2.1.3.1时钟发生器根据输入的（如由RF前端提供的）主时钟信号产生供基带处理集成电路内部和外部有关功能模块完成其特定功能所需的时钟信号（外部时钟的例子如提供给RF前端的采样时钟、提供给MPU和存储控制逻辑电路的时钟等）。这些时

39、钟信号的频率和占空比由产品规范规定。SJ/T 194.2.1.3.2时基发生器产生GPS信号跟踪所需的定时信号，例如控制信号接收通道和MPU之间相关运算结果数据传送的中断信号（相关量中断CINT），用于基带处理集成电路内部在同一时刻锁存所有通道观测量数据（见注1）的定时信号（内部测量取样锁存信号TIL），传送这些观测量至MPU的定时/中断信号（观测量中断MINT），以及在基带处理集成电路某一引出端输出、供GPS接收机产生1 PPS时间参考信号输出的时标信号。这些定时信号的周期和占空比由产品规范规定。注1：这些定时信号可为码初始化及原始观测量提供历元时刻参考。注2：接收通道的观测量数据指的是构成

40、载波相位和码相位原始观测量的数据，如历元计数、d 码片数、码片内相位、载波相位和载波周计数。4.2.1.3.3状态寄存器应包含关于各通道中的相关运算结果和观测量数据的标志，以及一些必要的系统级状态位。寻址方式和读写时的具体内容由产品规范规定。4.2.1.3.4采样锁存器将由RF前端输入的数据与基带处理集成电路内部主采样时钟同步。4.2.1.3.5地址译码器由MPU地址到基带处理集成电路内部寄存器地址之间的译码电路。地址映射方式由产品规范规定。4.2.1.3.6总线接口控制外部总线和基带处理集成电路内部总线之间的数据传送。读写时序及所采用的总线接口标准由产品规范规定。4.2.2在片外围功能模块推

41、荐在GPS基带处理集成电路上增加一些高级集成功能模块，主要提供电源和复位控制、MPU和其他外围电路支持功能，具体功能和性能指标由产品规范规定。4.2.2.1电源和复位控制4.2.2.1.1电源自动保护SJ/T 20要求电源在过流、过压、欠压、或偶然极性反接时具有自动保护功能。4.2.2.1.2电池备用模式（推荐）推荐在GPS基带处理集成电路中采用电池备用模式，即低电压、低电流的断电模式，在此模式下可将供电电压降低至仅够维持振荡器和实时钟，以便接收机能够在加电后快速估计卫星可见性、减少信号捕获时间。4.2.2.1.3硬件复位不同MPU接口模式下硬件复位的产生（如电源故障、看门狗、RF本振不稳定等

42、）和复位信号的持续时间由产品规范规定。4.2.2.2在片 MPU 接口在片MPU接口电路应使GPS基带处理集成电路可以作为一种时间密集型功能部件被MPU访问。应符合4.3.2.3规定。4.2.2.3其他可选的或推荐的在片外围功能模块4.2.2.3.1片上集成存储管理（可选）为特定MPU提供存储控制逻辑，具体MPU和存储控制逻辑由产品规范规定。4.2.2.3.2串口（可选）实现双工（发送与接收通道相分离）串口通信，通信波特率、校验方式等可由软件控制，接口电特性、通信协议由产品规范规定。用于输出解算结果的串口协议类型应符合GB/T 205122006，用于差分GPS输入的协议类型应符合SJ/T Y

43、YYY。4.2.2.3.3实时钟（可选）在外接振荡器电路和专门的供电电路的条件下实现实时钟功能，以辅助导航解算软件确定断电后流逝的时间，估计GPS卫星当前位置和可见性从而缩短TTFF。4.2.2.3.4看门狗（推荐）在一定时间间隔内若指定的看门狗复位地址未被写入，则应产生系统复位。4.2.2.3.5用作一般目的系统监视和控制应用的引出端（可选）其电平/状态可访问。SJ/T 214.2.2.3.6内嵌 MPU（推荐）所用微控制器核、指令集、调试接口、外部数据总线及其可配置性由产品规范规定。4.2.2.3.7内嵌 ROM 和 RAM（可选）存储量大小、存取方式、数据宽度由产品规范规定。4.2.2.

44、3.81PPS 的时标输出（推荐）产生UTC对准或GPS系统时对准的1PPS时标，其对准精度由整机保证在之内。1s脉冲宽度、信号电平和时间对齐方式（上升沿或下降沿对准）由产品规范规定。4.2.2.3.9其他接口（可选）如输出标准频率信号的接口等，由产品规范规定。4.3接口要求4.3.1与 RF 前端的接口4.3.1.1输入信号 输入信号包括：a)由 RF 前端输入的数字化 GPS 信号，其中心频率、采样频率、带宽、信号电平、每个采样值的比特（bit）数等特性由产品规范规定；b)必要的 RF 前端工作状态指示信号，包括电源状态、RF 本振信号稳定指示（如 PLL锁定指示）；c)主时钟信号（适用时

45、），时钟频率和占空比由产品规范规定；注1：RF前端与基带处理集成电路应采用共源的主时钟信号和主采样时钟信号，以避免多源时钟造成叠加在观测量上的额外误差。推荐由RF前端提供给基带处理集成电路主时钟信号。d)电源状态指示信号（适用时）。注2：推荐RF前端数字接口电路与基带处理集成电路电源共源，由RF前端电路检测电源故障并给出指示，控制RF前端与基带处理集成电路进入断电模式/电池备用模式和产生硬件复位操作。4.3.1.2输出信号 输出信号包括：SJ/T 22a)输出至 RF 前端的主采样时钟信号（适用时），时钟频率和占空比由产品规范规Sf定；b)电源及复位控制信号（适用时）。4.3.1.3输入模式推

46、荐GPS基带处理集成电路能分别接收实输入和复输入两种模式的RF前端数字化GPS信号，两种输入模式可选。注：在复输入模式下，RF前端同时提供同相（I）和正交（Q）信号。4.3.2与 MPU 和信号处理软件的接口4.3.2.1输入/输出功能GPS基带处理集成电路应能够从MPU及其上运行的信号处理软件接收用以控制其操作的信号和数据，并向MPU及其上运行的信号处理软件发送用以描述其状态的信号和数据。4.3.2.2可控参量及可访问数据项4.3.2.2.1相关器寄存器（接收通道寄存器）可控参量及可访问数据项包括：a)各通道控制寄存器；b)累加/相关状态寄存器；c)测量状态寄存器；d)时标输出控制寄存器（适

47、用时）；e)内部锁存周期控制寄存器（适用时）；f)定时信号周期控制寄存器（适用时）。4.3.2.2.2外围功能寄存器可控参量及可访问数据项包括：a)系统控制寄存器；b)实时钟和看门狗控制寄存器（适用时）；c)串口控制寄存器（适用时）；d)输入模式控制及状态寄存器（适用时）；e)系统误差状态寄存器（适用时）。SJ/T 234.3.2.3MPU 接口要求GPS基带处理集成电路应至少能够兼容一种16 bit或32 bit或更高位数的MPU，应尽量减少外围胶合逻辑的使用。MPU从GPS基带处理集成电路获取各通道数据的机制可以采用中断或查询方式。读写时钟或中断信号可由GPS基带处理集成电路提供。GPS基

48、带处理集成电路可以采取串行或并行方式与MPU交换数据，最低数据传送速度应不小于5Mbps以满足多通道数据传送的实时性要求。接口定时限制和读写时序由产品规范规定。控制总线至少应提供读写控制信号。各控制信号定义由产品规范规定。数据总线宽度应不小于16 bit。运算字长应满足GPS接收机系统动态范围和解算精度要求，由运算产生的附加噪声应低于系统噪声的1/10。具体数据宽度由产品规范规定。地址总线宽度由产品规范规定。GPS基带处理集成电路内部各寄存器编址和与各种兼容MPU的地址映射由产品规范规定。GPS基带处理集成电路应兼容多种存储器件，如SRAM，EPROM，Flash，EEPROM，非易失性RAM

49、等。应提供必要的存储控制信号，尽量减少外围胶合逻辑的使用。4.3.2.4与信号处理软件有关的要求以下内容应在产品规范中描述清楚：a)软件的功能；b)信号捕获顺序（适用时）；c)信号跟踪方法（适用时）；d)数据解调方法（适用时）；e)伪距测量方法；f)软件对基带处理集成电路的控制方式，包括：1) （二维）搜索（适用时）；2) 对基带处理集成电路中可编程功能块（如载波 NCO、码 NCO 和码发生器）的编程（适用时）；SJ/T 243) 相关运算结果数据读取；4) 数据位同步操作（适用时）；5) 观测量读取；6) 预置模式设置及其影响（适用时）；7) 中断周期编程（适用时）；g)积分载波相位测量；

50、h)时标产生（适用时）。4.4对产品规范的要求产品规范应符合GB/T 164641996中第VI篇10.110.9、GB/T 175741998中第III篇第1节和以下规定：4.4.1电路的识别和说明应符合GB/T 175741998第III篇第1节第1章的规定。4.4.2功能说明应符合GB/T 175741998第III篇第1节第2章和下述内容的规定。4.4.2.1框图框图应足够详细，使得GPS基带处理集成电路内各功能模块（例如：时钟/时基发生器、控制/状态寄存器、采样锁存器、地址译码器、总线接口和信号接收通道等）能够被识别。功能模块间的主要数据通道和它们的外部连接也应在框图上标出。4.4.

51、2.2功能描述下列资料应予说明：a)与制造过程有关的工艺说明以及封装说明；b)RF 前端接口说明，包括必要的输入、输出信号定义和兼容性要求；输入模式（如实输入、复输入等），在不只有一种输入模式时应说明其差异；c)MPU 接口模式，在不只有一种接口模式时应说明其差异；应说明每一种 MPU 接口的控制信号、读写时序、地址映射（地址译码）、复位和调试（适用时）；SJ/T 25d)工作模式（如捕获模式、跟踪模式，预置模式、更新模式），在不只有一种工作模式时应说明其差异；e)各引出端在不同输入模式、MPU 接口模式和工作模式下的信号名称、IO 类型、功能符号及功能描述，所需要的控制信号，以及必要的指令顺

52、序所执行的功能；f)产生各个时钟信号和定时信号的方法，要求的频率和占空比；g)各控制/状态寄存器的读写内容、寻址方式；h)总线接口；i)信号接收通道内各组成子功能块及其连接；j)各外围功能模块的特殊说明（适用时）；k)对信号处理软件的特殊要求，见 4.3.2.4 规定。4.4.3额定值（极限值）应符合GB/T 175741998第III篇第1节第3章和下述补充内容的规定。a)给出的极限值必须覆盖 GPS 基带处理集成电路在规定温度范围内的操作。当这些额定值与温度有关时，则这种相关特性应予说明；b)电源电压最大值和极性；c)适用时，施加和/或去除电源电压的顺序，应对这一顺序的持续时间的限制作出规

53、定；d)输入电压相对于公共参考端的最大值（适用时的极性）；e)适用时，输入电流最大值；f)输出电压相对于公共参考端的最大值（适用时的极性）；g)适用时，输出电流最大值；h)最低和最高环境温度或参考点工作温度；i)最低和最高贮存温度；j)适用时，引线温度的最大值和持续时间；k)适用时，静电放电敏感度（ESD）；l)不同工作模式下功耗的最大值。4.4.4推荐工作条件（在规定的工作范围内）4.4.4.1电源电压值的范围SJ/T 26用极性、标称值、给定的正负偏差（允许偏差）来表述，正、负偏差不必相等，但应说明。4.4.4.2输入脉冲条件电压和（或）电流的波形，适用时，还应规定输入信号时间关系曲线。4

54、.4.4.3时钟输入应给出：a)低电平电压的最大值和高电平电压的最小值；b)上升和下降时间的最小值和最大值；c)时钟周期的最小值，以及适用时脉冲持续时间的最小值或最大值。对于多项时钟输入，应对每一项输入给出这种资料；d)对于多项时钟输入，时钟脉冲的相邻相位间的延迟时间的最小值以及适用时延迟时间的最大值。4.4.4.4输入电压（不包括时钟输入）低电平电压和高电平电压的最小值和最大值，以及电池备用状态下低电平电压和高电平电压的最小值（适用时）。4.4.4.5输出电流低电平输出电压和高电平输出电压条件下的最小值，以及适用时的最大值。4.4.4.6振荡源特性推荐或规定用于GPS基带处理集成电路的振荡源

55、的标称频率，允许偏差，频率范围，输出阻抗范围等（适用时）。4.4.4.7建立时间和保持时间适用时，对于与时钟脉冲的适当转换有关的每个输入（或每组输入），规定其建立时间和保持时间。4.4.5静态电特性SJ/T 27下面的每个电特性应在规定的最坏电气条件下加以规定，这一规定最坏条件相当于4.4.4.1所述的电源电压的推荐范围和a) 规定的工作温度范围，或b) 温度，最高和最低工作温度。25 C4.4.5.1电源电流在规定的电源电压下，给出在不同工作状态下的电源电流的典型值和最大值。4.4.5.2输出电压适用时，在规定的负载电流下，给出不同输出类型引出端输出电压的高电平最小值和低电平最大值。4.4.

56、5.3输出短路电流适用时，在规定的电源电压最大值和输出电压下，给出不同输出类型引出端输出短路电流的典型值。4.4.5.4输出漏电流对于三态输出，应给出漏电流的最大值。4.4.5.5电容在规定的电源电压，有关端的连续电压，频率和其他端的输入电压下，给出输入和输出的电容典型值或最大值。4.4.6动态电特性下面的每个电特性应在规定的最坏电气条件下加以规定，这一规定最坏条件相当于4.4.4.1所述的电源电压的推荐范围和a) 规定的工作温度范围，或b) 温度，最高和最低工作温度。25 C4.4.6.1传输时间传输时间应在规定的条件下给出：SJ/T 28a) ：输出从高向低电平转换的时间，最大值；PHLt

57、b) ：输出从低向高电平转换的时间，最大值；PLHt如果存在几个不同的逻辑信息通道，则对于每个通道的传输时间都应规定。4.4.6.2转换时间转换时间应在规定的条件下说明：a)如果转换时间的典型值对传输时间的典型值是可比的，或者比传输时间的典型值大很多，则转换时间的最大值应予说明；注：如果转换时间超过传输时间的5%，认为两者可比。b)如果转换时间的典型值小于 10ns，其最小值应予说明；注：当出现很短的转换时间时，在实际中可能产生过冲和耦合问题。c)如果条件 a)和 b)都满足，则最大值和最小值都应说明。d)必要时，应说明两个转换方向的转换时间（即和）。THLtTLHt4.4.6.3定时要求适用

58、时，应说明不同MPU接口模式下下列任意全部定时要求：a)建立时间（例如允许前地址建立时间）最小值；b)保持时间（例如允许后地址保持时间）最小值；c)读周期和写周期的最小值和（或）最大值；d)读脉冲、写脉冲和允许脉冲持续时间（脉宽）的最小值和最大值（适用时）。4.4.6.4电源功率或电源电流在最坏条件下，如果不同工作状态彼此差别很大（如捕获和跟踪状态）时，流入每个电源端的电流最大值。在规定的推荐工作条件下，不同工作状态下所需电源电流的典型值。4.4.7补充资料4.4.7.1调试说明适用时，应给出不同MPU接口下调试时的定时要求。SJ/T 294.4.7.2硬件延迟应给出其组成和值的大小。4.4.

59、7.3功耗应分别给出不同工作模式下(捕获和跟踪模式下)的功耗典型值和最大值。5测试方法5.1测试环境5.1.1试验用标准大气条件除另有规定外，测试应在以下试验用标准大气条件下进行：a)温 度：1535；b)相对湿度：25%75；c)气 压：86kPa106kPa。5.1.2电源与接地5.1.2.1电源所有测试用仪器设备均应经交流稳压电源供电，供电特性满足以下条件：a)电压：220V15V；b)频率：50Hz1Hz；c)零线电压小于Vpp=5V。5.1.2.2仪器设备及被测件接地所有测试用仪器设备及 DUT 均应良好接地。5.1.2.3电磁环境测试场地没有大的电磁干扰源，如通信基站、雷达、电火花

60、等。测试场地的电磁干扰强度应不影响GPS基带处理集成电路的性能测试。5.2测试系统5.2.1基带处理集成电路评估板及配套测试软件鉴于GPS基带处理集成电路的专用性和测试设备的复杂性，建议由基带处理集成电路制造商或制造商委托第三方机构提供基带处理集成电路的评估板及相应的测试软件，以方便用户和检测认证机构对基带处理集成电路的功能和性能进行测试和评估。SJ/T 30制造商应在产品手册中提供基带处理集成电路各项性能的测试结果以及关于测试方法、测试设备的说明。GPS基带处理集成电路评估板及配套测试软件应至少包含下列测试功能：a)并行信号接收通道（相关器）功能测试；b)电源及复位控制功能测试；c)MPU