基于伽利略系统的二进制偏移载波调制技术

论文针对伽利略卫星导航信号相对于传统卫星导航信号的不同,论述了该系统中采用的BOC调制技术和BOC调制信号的一些基本特性,提出应采用余弦副载波类型的BOC信号,并在此基础上对BOC信号的多径误差进行仿真验证。仿真结果表明,余弦副载波类型的BOC（1,1）和BOC（1.5,1）的抗多径能力要优于相同参数的正弦副载波类型BOC信号。     

新型的卫星导航信号体制设计

为进一步提高导航信号精度、频带效率及增强导航系统可靠性,提出一种基于低密度奇偶校验(LDPC)码的最小频移键控-二进制偏移载波(MSK-BOC)调制信号体制(LDPC-MSK-BOC)。以Compass和GPS信号典型参数为例,采用功率谱密度、码跟踪误差、多径误差包络、误比特率、解调抗窄带/匹配谱干扰品质因数、码跟踪抗窄带/匹配谱品质因数、谱分离系数等参数来评估二进制偏移载波(BOC)和MSK-BOC两种信号的导航性能。理论分析和仿真结果表明:在频带资源受限的条件下,与BOC信号体制相比,所提出的信号体制在码跟踪精度和抗多径方面有更好的性能;同时可进一步提高系统的可靠性,改善频带利用率。     

余弦BOC信号伪相关函数无模糊跟踪方法

二进制偏移载波 (binary offset carrier,BOC) 调制方式实现了频谱分离和频段共享,被应用于全球导航卫星系统中;但由于BOC信号自相关函数的主峰和副峰幅度差异较小,容易引起捕获和跟踪模糊,导致较大的测距误差;余弦相位BOC(Cosine-phased BOC,CosBOC)信号自相关函数形式相对复杂,给其无模糊处理带来了挑战;基于伪相关函数法(pseudo correlation function, PCF)思想,针对CosBOC信号设计本地参考信号的特殊码片波形,与接收信号相关后经过非线性组合可获得单峰无模糊相关函数,消除了跟踪模糊性;仿真结果表明:参数取值合适时该方法的跟踪和抗多径性能均优于同等条件下的BPSK-like方法。     

一种新的BOC(n,n)无模糊跟踪算法

针对BOC(n,n)信号相关峰的多峰性引起信号跟踪模糊的问题,提出一种新的BOC(n,n)无模糊跟踪算法,通过重构本地BOC码合成无边峰的相关函数解决BOC信号的模糊跟踪问题.仿真与分析表明,提出的算法完全消除了自相关函数的多个边峰并保持窄相关,去模糊效果更好,具有良好的跟踪性能.相比于传统跟踪算法、自相关边锋消除法(ASPeCT)和副载波相位消除法(SCPC),新算法的鉴相曲线斜率较大,且鉴相曲线更加稳定.对于BOC-sin(n,n)和BOC-cos(n,n)信号,新算法的码相位测量误差均方差比副载波相位消除法更低,抗噪声性能最好.在抗多径性能方面,多径包络面积最小,多径抑制效果最优.     

优化组合相关函数方法的BOC无模糊跟踪性能研究

二进制偏移载波(Binary-Offset-Carrier)调制广泛应用于现代化的全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)中,但BOC信号的自相关函数(Autocorrelation Function, ACF)的多副峰性质易产生跟踪模糊。针对该问题,提出了一种基于优化组合相关函数方法来实现BOC信号无模糊跟踪。该方法以自相关函数主峰为无模糊跟踪目标函数,采用最小二乘法获得多组不同时延BOC信号自相关函数组合的加权系数,并将获得的无模糊相关函数与原自相关函数相乘构成非相干鉴相器实现无模糊跟踪。分析了正弦相位和余弦相位BOC信号的跟踪性能,仿真结果表明该方法消除了BOC信号的跟踪模糊,同时保持了良好的跟踪性能。     

基于ACF时移组合的卫星BOC调制信号无模糊捕获方法

二进制偏移载波(BOC)调制作为一种新型信号调制方式被广泛应用于全球导航卫星系统(GNSS)中,然而,BOC调制信号自相关函数(ACF)的固有多副峰特征使得当利用传统捕获方法时可能会发生捕获模糊问题,导致接收机最终给出错误的定位结果.对此,提出基于ACF时移组合的BOC调制信号无模糊捕获方法,并给出相应的捕获电路实现结构.所提出方法利用BOC调制信号ACF的分段线性及自相关值在一个码片宽度外为0的特性,将BOC调制信号的ACF分别左右时移,再将两时移的结果与BOC调制信号ACF相乘可以得到新的合成相关函数.同时为了提高主峰能量,将合成相关函数除以一个归一化系数,最终得到适用于所有调制阶数的无模糊相关函数.仿真实验结果表明,在具有一定检测性能衰减的情况下,所提出算法能够在保留单一窄主峰的同时消去所有不期望的副峰,从而实现BOC调制信号的无模糊捕获.     

CBOC信号仿真及跟踪算法研究

在Galileo最新公布的ICD文件,其拟在L1频点采用CBOC(6,1,1/11)信号,研究CBOC信号的特性及其捕获跟踪算法对日后设计实现CBOC的接收机具有重要的意义。另外,我国北斗的二代二期信号也拟发射BOC的衍生信号,因此通过对新的信号CBOC的研究,希望能对我国自主的卫星导航系统的开发提供一定的借鉴。本文首先对CBOC信号的生成和自相关特性及功率谱密度进行分析,并且与传统的BOC信号对比。根据信号的特性分析重点研究针对CBOC(6,1,1/11)信号的TM61算法,最后按照不同的接收机射频带宽给出最优的工程实现的算法。     

基于相关函数的二进制偏移载波调制信号无模糊捕获模型

针对二进制偏移载波(BOC)调制信号捕获模糊问题,提出了一种基于本地BOC信号分解-合成的算法。首先,将副载波按照本地BOC信号的阶数n进行分解;其次,把分解得到的函数分别与伪随机码相乘,得到2n个 BOC信号子函数,再分别与接收BOC信号作互相关得到2n个互相关函数;最后,将上一步得到的2n个互相关函数按照分解-合成算法进一步处理。理论分析和仿真结果表明,与OQCC算法相比,在捕获BOC(1,1)和BOC(2,1)信号时,该分解-合成算法的主副峰分离度(ASDMSP)有21.51 dB和3.4 dB的提高。实验结果表明,该分解-合成算法能够有效解决BOC信号捕获模糊问题。     

基于ASPeCT的TMBOC信号码跟踪环路

二进制偏置载频调制（Binary offset carrier,BOC）调制相比传统的BPSK调制,可以实现频段共用、频谱分离和优越的抗干扰、抗多径等性能,但缺点是BOC信号相关峰存在多峰,接收机捕获时容易造成主峰错锁,从而影响导航定位性能。为解决多峰模糊问题,本文针对时分复合二进制偏置载频调制(Time multiplexed BOC,TMBOC)信号特点,在分析传统相干鉴相器特点的基础上,提出了一种新的基于自相关旁瓣消除技术(Autocorrelation side peak cancellation technique,ASPeCT)的TMBOC信号码跟踪环路设计方法。对该码跟踪环路的性能仿真分析和实测数据验证结果表明：相比传统非相干鉴相器,基于ASPeCT的码跟踪环路鉴相器,能够很好地解决稳定跟踪点模糊的问题。〖JP3〗本文证明了ASPeCT技术在TMBOC软件接收机中的可用性和有效性,对BOC信号软件接收机的设计有很好的参考价值和指导意义。     

多径BOC(n,n)信号的精确跟踪方法

针对卫星导航定位接收机易受多径的影响,提出了一种基于最大似然估计和卡尔曼滤波相结合的多径BOC(n,n)信号的精确跟踪方法。该方法首先对接收的多径BOC(n,n)信号进行相干积分累加;然后用最大似然法估计出多径信号的幅度和时延,再将这些估计结果进行卡尔曼滤波,得到了在较低载噪比下比较准确的多径幅度和时延估计值;最后采用多径估计延迟锁定环(MEDLL)来分析使用该方法前后的鉴相曲线,并通过仿真实验验证了该方法的有效性。理论和仿真结果表明,在较低载噪比下,该方法能够精确地跟踪多径BOC(n,n)信号。     

基于组合相关函数的CosBOC(10,5)信号无模糊跟踪方法

二进制偏移载波（BOC）调制信号是一种设计精妙的新型卫星导航信号,充分挖掘其性能的前提是解决好其跟踪模糊问题。余弦相位二进制偏移载波（CosBOC）信号的自相关函数相对更复杂且难以简洁统一地表示,其跟踪模糊问题的研究也相对薄弱,为此,以应用于伽利略系统的E6频段上的CosBOC（10,5）信号为研究对象,提出了一种基于组合相关函数的无模糊跟踪方法。该方法首先设计了由数目尽量少的本地复现信号及其移位加权来线性组合构成的本地参考信号;然后通过码跟踪环路该参考信号与接收信号相关后得到无副峰的相关函数,从而消除码鉴别器的跟踪模糊;最后分析了该方法的码跟踪误差。实验结果表明,该方法与类二进制相移键控法（BPSK Like）、峰跳法（Bump Jump）和伪相关函数法（PCF）相比,跟踪环路结构简单,完全抑制了跟踪模糊且整体上具有较好的码跟踪性能。     

Sinc interpolation based method for compensation of ionospheric dispersion effects on BOC signals with high subcarrier rate高速率子载波BOC信号基于sinc插值的电离层色散效应补偿方法

Binary Offset Carrier (BOC) signals with high subcarrier rate such as AltBOC(15,10) and cos-BOC(15,2.5) have been adopted for the next generation of Global Navigation Satellite System (GNSS) to make full use of the allocated spectrum. However, the two main lobes of the BOC signals are tremendously separated in the frequency spectrum and the group delay of the two lobes are greatly dispersed due to ionospheric dispersion. The signals will suffer extremely severe distortion caused by the group delay dispersion including waveform ripples, power losses and correlation function asymmetries. In this paper, a novel time domain sinc interpolation based ionospheric dispersion compensation method is proposed to eliminate the distortion to the BOC signals. Firstly, the time domain model of BOC signal under the dispersive ionosphere is developed. Afterwards, based on the model, the two signal main lobes are aligned by sinc interpolation so that the ionospheric dispersion effects are almost mitigated. Taking Galileo E5 AltBOC(15,10) signal as an example, the performance of the proposed method is evaluated by simulation and test. The results show that the proposed method is able to more effectively compensate the ionospheric dispersion with fewer computational loads versus existing methods.     

一种基于BOC信号的多径抑制技术

针对卫星导航接收机容易受多径信号干扰的影响,提出了一种基于最大似然估计的加权ELS（超前/滞后斜率）技术BOC多径减弱方法。该方法先经过最大似然估计得到直射信号估计值,再检测多个BOC信号自相关函数峰两边的斜率,可以有效地减小多径信号对环路的影响,性能优于传统的窄相关技术和ELS技术,并且只增加较少的计算复杂度。通过对BOC（10,5）的多径误差包络仿真分析表明：该方法能有效减小多径干扰引起的跟踪误差。     

GNSS中BOC信号DLL新型相关器算法性能分析

本文介绍了BOC信号的基本结构,仿真了GPS和Galileo信号中采用的两种BOC信号的自相关函数以及鉴别器曲线。根据它们鉴别器曲线多个过零点的问题,用2N相关器法进行了分析和仿真。     

OFDM多载波系统中子载波调制识别新方法

针对OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号在非合作通信系统中,具有多种子载波调制类型且有些子载波调制类型难以被调制识别的问题,提出了一种对其子载波分类识别的新方法.此方法结合并改进了星座图聚类投影法和对数似然函数（Logarithmic Likelihood Function,LLF）算法,先对不同子载波调制信号进行星座图聚类投影从而识别出常规子载波调制类型,再进一步通过对数似然函数对常规子载波调制类型和偏移正交（Offset QAM,OQAM）调制类型进行分类识别,并在此基础上推导出子载波组的对数似然函数使其计算结果值更容易被判决门限分类.理论推导和计算机仿真结果表明这种方法能在信噪比高于15 dB的情况下完全识别子载波的调制方式.     

多模态信号同步策略研究与仿真设计

考虑新扩频方式、新调制方式以及频率共享等特性要求,单用途的同步接收已不能满足需要.以GPS系统及Galileo系统中的L1,L5频段信号为例,在对其信号机理、特性进行研究的基础上,重点通过相应的控制策略及数据处理方法,对通道、积累时间、处理方式等进行合理选取,从而达到对多模信号同步接收的目的.进一步的仿真实验表明了此方法的可行性、合理性及有效性.     

伽利略导航卫星E1 B伪码跟踪技术研究

Galileo系统的BOC信号有更小的跟踪抖动和更好的抗多径性能,BOC信号自相关函数具有的多峰性使跟踪具有很大的难度,跟踪时容易误锁在边峰上。为了解决这个问题,利用Fante提出的自相关函数线性化算法推导了一组参数,仿真结果表明该组参数的归一化鉴别器输出的码片误差在-1到1之间具有线性特征,最后介绍利用此方法参数实现的接收机。