BOC调制伪码跟踪热噪声误差研究

介绍了BOC调制的定义,研究了BOC调制伪码跟踪热噪声误差Cremer-Rao界与调制参数之间的关系,所得结论可为BOC调制信号参数设计提供理论指导。分析了GPS和Galileo接收机伪码跟踪热噪声的理论误差,可为GPS和Galileo接收机伪码跟踪算法性能评价提供参考。     

BOC调制导航信号关键技术研究

BOC调制作为一种导航信号体制,具有良好的抗多径和抗干扰性能,同时实现共用载波频率条件下的频谱分离。与BPSK调制信号相比,BOC调制信号具有多径误差小、码跟踪热噪声误差小的优点。通过对BOC调制技术和合路方式的深入分析,给出了各种BOC调制的自相关和功率谱函数,以及各种合路方式的分析比较。通过仿真验证了BOC信号的码跟踪性能和抗多径性能的优越性。     

基于局部相关函数插值的二进制偏移载波调制信号码相位估计与鉴相方法

为了进一步提高卫星导航接收机对BOC(1,1)及其衍生类型调制信号的码鉴相的质量和跟踪能力,尤其是在高动态下的跟踪性能。该文提出一种基于局部相关函数插值的方法确定BOC(1,1)调制信号的码相位。该方法基于相关器阵列的结构,根据相关器阵列的输出值判断相关峰值的大致范围。利用广义延拓逼近的方法估计码相位的位置,同时在缺少延拓空间的情况下构造一个虚拟的相关器以完成对码相位的估计。该文具体分析了单侧相关器个数对牵入范围的影响,在此基础上对所提方法进行了计算机仿真实验。理论和仿真证明:所提方法能够在不增加过多硬件资源的条件下扩大码鉴相函数的线性牵入范围,进而能够提高接收机对于BOC调制信号的跟踪精度。     

对GPS M码信号的噪声调频干扰参数优化研究

GPS M码信号采用二进制偏移载波(BOC)调制,实现了频谱分离,带宽更大,原有针对C/A码、P码的干扰参数设置无法对其进行有效干扰。文中采用可形成较大带宽的噪声调频干扰样式,结合GPS软件接收机码跟踪环路工作原理,以接收机码跟踪误差为干扰评价指标,对特定干信比下的干扰频偏和干扰带宽进行参数优化,通过综合比较得出针对M码信号的噪声调频干扰高效干扰参数设置。     

基于TDOA/FDOA相位条纹的高精度GPS信号跟踪方法

针对传统GPS接收机跟踪环路结构复杂,以及在低信噪比(SNR)、高动态条件下跟踪性能较差的问题,该文提出一种基于相位条纹斜率检测的跟踪新方法。通过采用到达时差(TDOA)的频域相位测量伪码时延,到达频差(FDOA)的时域相位测量载波多普勒频偏。该方法降低了环路实现的复杂度,同时提高了跟踪精度。仿真结果验证了该方法的有效性和稳定性,在载噪比为32 dB-Hz时,相比传统方法,基于TDOA/FDOA相位条纹法的码相位测量精度提高了60%,载波多普勒测量精度提高了31%,且在高动态环境中也能实现精确跟踪,对改善GPS接收机跟踪性能具有研究意义。     

GNSS信号数据/导频扩频码配对优化方法

为了提高载波相位跟踪的稳健性和伪码跟踪精度,现代全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)普遍采用数据/导频并存的信号结构。针对数据/导频信号的互相关性影响码跟踪性能的问题,提出了一种数据/导频扩频码配对优化方法。优化准则是:在一定的超前减滞后间距条件下,单独跟踪导频信号时通道内互相关干扰导致的码跟踪平均误差最小。以全球定位系统(Global Positioning System,GPS)L1C频点信号为例,基于接口控制文件(Interface Control Document,ICD)给出的扩频码族,进行了数据/导频扩频码的配对优化设计,并仿真对比了不同配对方案的码跟踪性能。分析结果表明,优化后的配对方案能有效削弱数据/导频通道内的互相关干扰,提高导航信号的码跟踪性能。     

BOC(1,1)信号的自适应捕获

GPS现代化以及Galileo系统都将使用BOC调制信号,与单纯的扩频码相比,BOC信号有更小的跟踪抖动和更好的抗多径性能,但因为BOC信号自相关函数具有多峰性,使得捕获更具挑战性,跟踪时容易锁在假峰上.Julien提出的合成相关捕获算法完全删除了BOC(n,n)信号的边峰,保持主峰不变,因此不需要检查跟踪是否在主峰上.在此基础上推导了一种自适应捕获算法,在保证系统误捕率恒定的情况下,能根据接收卫星信号功率的不同自动的调整门限.     

带宽对BOC信号边带跟踪算法性能的影响分析

边带跟踪（BPSK-Like）算法由于实现复杂度低且可以继承BPSK信号成熟的技术而被广泛应用于BOC信号的跟踪中。它的基本思想是将BOC信号的上下边带建模为理想的BPSK信号,但是在对抗多径性能具有较高要求的场合,较宽的信号带宽使得上述建模存在较大的误差。针对这一不足,本文推导了BOC信号单边带接收的相关函数的解析表达形式,指出接收机带宽较宽时边带跟踪算法相关函数在整数倍的调制阶数的导数位置处会产生变形并影响相应早迟码间隔下的跟踪精度。      

一种新的BOC(n,n)调制信号的无模糊度同步方法

针对现代GNSS中BOC(n,n)调制信号存在的模糊同步问题,在传统并行码相位捕获结构与码跟踪环的基础上进行改进,通过简单的本地码与重构方法提出一种新的BOC(n,n)的无模糊度同步方法。理论分析与仿真结果证明,该方法在保证BOC(n,n)无模糊捕获与跟踪的同时,具有传统同步处理结构简单易实现的特点,并具有良好的捕获与跟踪性能。通过比较去模糊度有效性、捕获概率、比例峰值、鉴相曲线与抗多径性能,证明文中方法相比经典的SPCP与ASPeCT具有更好的捕获与跟踪性能。     

北斗B1C频点正交复用二进制偏移载波信号闸波设计方法

第3代北斗卫星导航系统中B1C频点信号将使用正交复用二进制偏移载波调制方式。为了增强北斗卫星导航接收机码跟踪环路的抗多径性能并且解决码跟踪中的模糊跟踪问题,该文针对正交复用二进制偏移载波调制信号QMBOC(6, 1, 4/33)提出一种双闸波码跟踪环路结构。根据理想的目标鉴相函数和二进制偏移载波调制信号自相关函数的特点分别设计出针对BOC(1, 1)和BOC(6, 1)信号的闸波,并在本地码跟踪环路中使用这两种不同的闸波分别与输入信号相关,最后将所得的两个相关函数进行加权合并以用于鉴相过程。计算机仿真结果表明所提方法不仅能够有效消除QMBOC(6, 1, 4/33)信号的模糊跟踪可能性,且能够大幅增强接收机的抗多径性能,其对应多径误差包络面积相比于现有的方法能够减少约33%。     

Application of generalized binary offset carrier modulation in BeiDou satellite navigation system

As quickly growing of global navigation satellite system community, there is increasing interest in new signals for military and civilian uses. New signals must provide more robustness, higher performance, and greater capacity than already-existing signals and compliant with the radio frequency compatibility rule with existing and planned signals. This paper presents a class of particularly attractive modulations called Generalized Binary Offset Carrier (GBOC) modulations, and demonstrates their essential characteristics and performance in the signal design of BeiDou system. The GBOC modulations can offer additional degrees of freedom for shaping the signal’s spectrum and provide superior performance in code tracking, multipath and compatibility than other BPSK and BOC modulations. The results show that the proposed modulation can provide potential opportunities for BeiDou satellite navigation system modernization and construction.     

直接序列扩频谐波载波偏移调制

该文提出直接序列扩频谐波载波偏移(HOC)调制方法。HOC信号的扩频码流由成谐波关系的子载波调制扩频波形构成,其自相关函数是包络和阵因子的乘积。分析表明,HOC信号的相关函数具有窄主峰,主峰宽度为信号的撑张带宽的倒数。该文分别就理想随机码和周期性伪随机码给出HOC信号自相关函数的解析表示式。该文指出,类似二相载波偏移(BOC)调制信号的周期性子载波偏移调制的信号均可表示成HOC信号。HOC信号具有可分解性,可时分实现。HOC信号的窄主峰,次峰可控制以及可分解性,决定其具有更好的距离分辨力和抗多径干扰以及抗人为干扰性能。该文通过HOC信号的具体构成例,给出了峰值平均功率比抑制的找平法。该文最后特别讨论了大撑张带宽HOC信号的性质。     

同阶二元偏移载波调制信号跟踪技术

针对同阶二元偏移载波调制卫星导航信号,提出一种高效新算法解决信号跟踪中的模糊性。分析了同阶二元偏移载波调制原理、信号跟踪模糊性及解决方法,利用本地扩频码与接收信号的相关函数特点,构建了码跟踪环路鉴相曲线,选择了合适的相关间距作为符号判决,联合构成鉴相器,推导了算法设计的正确性,给出了实现架构。仿真结果表明,码相位捕获误差±0.9个码片内均可正确跟踪。该方法可进一步应用于全球卫星导航系统新体制信号的接收处理。     

卫星导航系统中的BOC调制和接收技术分析

BOC调制是一种新的调制方式,能够实现频谱分离并能够充分利用整个频带,比传统的BPSK调制拥有更好的自相关特性,以至于能够改善定位精度。由于BOC调制信号在载波频率点处有较低的功率谱密度,因而,在未来的卫星导航系统中使用BOC调制信号将能够减少信号间的干扰。本文详细地分析了BOC调制信号的特点,通过对功率谱密度函数、自相关函数、Gabor带宽和码跟踪精度等参数的分析和仿真,验证了BOC调制信号在相关特性、抗干扰能力和码跟踪精度方面的优越性。并针对BOC调制信号自相关峰的多峰带来的跟踪不确定性会使捕获复杂度增加和带来跟踪误差的问题,本文介绍了几种BOC调制信号的接收技术,可为我国自主研发的导航系统的信号体制设计和系统优化提供技术支撑。     

我国未来卫星导航信号的优先选择——BOC调制信号

对BOC调制信号的产生、谱特性、自相关、码跟踪和接收处理方法进行了分析。结果表明,与BPSK信号相比,该信号可以实现频段共用,同时实现频谱分离,具有较强的抗干扰能力;在相同码速率条件下,其相关函数曲线更陡峭,具有更高的码跟踪精度和更好的多径分辨能力;采取有效处理方法可以消除BOC信号相关函数中多峰造成的模糊问题。鉴于BOC信号的优点,建议我国未来卫星导航信号优先选用该信号。     

GPS信号抗干扰性能分析

由于GPS信号发射功率有限,常常淹没在噪声中,研究信号的抗干扰性能尤为重要。分别从捕获和码跟踪的角度,讨论了GPS信号抗干扰性能差异。由于各种不同调制方式的GPS信号的功率谱分布不同,则其抗干扰能力也不尽相同。针对不同的信号调制方式,仿真分析了窄带干扰和带限白噪声干扰对捕获的影响及窄带干扰对码跟踪精度的影响,综合这2个方面得出BOC调制是一种更优的调制方式。     

BOC(10,5)信号的调制与解调

讨论了卫星导航中BOC调制解调的原理和实现方法，并着重研究了接收机的码跟踪技术。首先阐述了BOC信号体制出现的国际背景及信号特点，并介绍了BOC（10，5）信号形式和频谱特性，然后简要介绍了信号调制的方法，最后重点讨论信号解调方法。针对BOC信号多峰结构的自相关特性，分别研究并比较了两种解调方案，最后综合两者特点提出了组合式解调恢复方法。     

一种新颖的GNSSBOC信号无模糊相关技术研究

现代GNSS卫星导航系统建设中,采用了BOC、MBOC和AltBOC等新体制信号。新体制信号虽然有优于BPSK信号的性能,但其相关函数的多副峰特性导致其较传统BPSK信号难于捕获和跟踪,特别是在多径环境下,难度进一步加大。本文首先对BOC信号的数学特性及模糊问题成因进行了分析,进而提出了一种新的BOC相关函数无模糊相关技术。最后,通过Matlab仿真验证了算法的有效性,为BOC信号无模糊跟踪的工程实现奠定理论基础。     

BOC(1,1)信号处理方法研究和码跟踪精度分析

本文介绍了BOC（1,1）信号的调制原理、信号的频谱特性和自相关函数特性,分析了BOC（1,1）信号自相关结果的多峰值特性和由此特性造成的跟踪和锁定难度的增加。介绍了基于高精度测距技术的码跟踪环路的设计方案。实验表明,该环路设计可以可靠地跟踪BOC（1,1）信号并提供较高的测距精度。