BOC(10,5)卫星导航信号捕获算法研究及软件仿真

二进制偏移载波（BOC）调制是一种新的导航信号调制方式，能够实现频谱分离并能够充分利用整个频带，具有十分重要的应用价值和发展前景。详细分析了BOC(10,5)调制信号的特性，并对功率谱密度函数、自相关特性等进行了分析和仿真。提出了一种基于快速傅里叶变换（FFT）的分段迭代快速捕获算法，旨在提高信号快速捕获的准确性。通过仿真验证表明，软件接收机成功实现了对BOC(10,5)调制信号的捕获，可以为导航信号处理算法研究以及导航接收机开发提供良好的技术支撑。     

一种AltBOC信号无模糊捕获方法

交替二进制偏移载波调制(Alternate Binary Offset Carrier,Alt BOC)信号是从二进制偏移载波调制(Binary Offset Carrier,BOC)衍生来的一种调制信号,应用于Galileo和北斗卫星全球导航定位系统中。但由于Alt BOC调制信号自相关函数有多个副峰,易引起捕获模糊。在环路中增加远超前支路,并与即时相关器输出相相加,可以获得无副峰捕获观测量。分析了该方法的捕获性能,结果表明该方法能消除模糊问题,硬件实现上相对简单,捕获性能较好。     

卫星导航信号MSK-DBOC调制方式研究

针对卫星导航新频段的信号体制设计问题,基于最小频移键控(MSK)调制,提出了一种新的调制方式——最小频移键控-双二进制偏移载波（MSK-DBOC）调制,建立了MSK-DBOC调制的数学模型,推导了MSK-DBOC调制信号的功率谱密度和自相关函数的理论表达式,研究了MSK-DBOC调制和MSK-BOC调制的关系,并分析比较了MSK-DBOC调制信号与相应的MSK-BOC调制信号的跟踪精度、抗干扰能力、兼容性等方面的性能。研究结果表明,MSK-DBOC调制信号虽然带外损耗较大,但在跟踪精度、抗干扰和兼容性方面具备一定的优势,是一种可行的替代MSK-BOC调制或BOC调制的卫星导航信号调制方案。      

导航信号副载波调制频谱仿真平台设计

在导航信号中,副载波调制用于实现谱分离和更优的导航性能。目前的副载波调制形式主要有二进制偏移载波BOC、混合二进制偏移载波MBOC、交替二进制偏移载波AltBOC和二进制编码序列BCS等。在导航信号设计中,需要针对不同的副载波调制参数下的频谱特性进行仿真和对比,设计了一种基于GUI的副载波调制信号的频谱仿真平台,能够方便进行功率波形、自相关和谱分离系数(SSC)的参数仿真和对比。     

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。     

一种基于时域滤波的BOC无模糊捕获算法设计

针对二进制偏移载波(BOC)信号进行相关运算时存在多峰的特殊性,设计了一种基于时域滤波的BOC无模糊捕获算法。通过频域分析得到时域滤波器的频率响应,再反推出时域滤波器的系数,构建有限脉冲响应(FIR)滤波器。对不同算法进行仿真,结果证明该时域滤波器能很好地消除BOC信号自相关副峰。降低滤波器阶数,并设计可实现的基于时域滤波和多段匹配滤波器(MMF)－傅里叶变化(FFT)的BOC无模糊捕获算法,仿真分析表明该算法能很好地消除副峰,正确捕获信号。     

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%。     

时分数据调制偏移载波信号的多参数盲估计

针对时分数据调制二进制偏移载波(TDDM-BOC)信号副载波速率、伪码速率以及载频等参数盲估计问题,该文提出一种基于频域累积的循环自相关算法。首先在接收端对TDDM-BOC信号求循环自相关函数,再在频域累积,通过检测不同切片上的谱峰间隔,可以同时估计以上多个参数。仿真实验证明了改进型的循环自相关算法能在低信噪比下达到较为精确的估计性能,这为我国北斗导航接收机的研发提供了一定的理论参考。     

BOC信号解模糊通用模型的构建与应用

针对现有边峰消除方法缺乏理论分析模型的问题,提出了一种新的边峰消除理论分析通用模型,将现有的各种基于相关函数组合的二进制偏移载波(BOC)信号无模糊处理方法统一起来,同时为算法的设计提供了有力的数学工具.该模型通过建立泛化的扩频符号波形,构建接收BOC信号与本地辅助信号的互相关函数.基于现有方法对该模型进行了数学证明.并在此模型的基础上提出了一种新的基于合成相关函数的BOC信号无模糊跟踪方法.理论分析与仿真结果表明,新的无模糊跟踪方法能够在保持BOC自相关函数主峰宽度的前提下,完全消除其边峰,实现无模糊跟踪,同时该方法具有较好的多径抑制能力.     

单边带辅助BOC信号跟踪方法设计

二进制偏移载波调制是现代化后的卫星导航信号的主要特征,可以为用户提供更高性能的服务,然而其相关函数的多侧峰特点也在跟踪过程中引入了误锁的风险。针对二进制偏移载波BOC(1,1)信号,提出并设计了一种利用单边带处理方法的无模糊特点来辅助BOC直接跟踪的方法,从而达到既消除误锁风险又可进行高精确度信号跟踪的双重目的;进而对该方法的实现结构进行简化,并针对实现结构的不足做出相应改进。经测试,该方法可以实现对信号的无模糊跟踪并达到了较高精确度,证明该方法相关设计的有效性和实用性。     

Galileo系统中MBOC调制信号及性能分析

MBOC(Multiplexed Binary Offset Carrier)调制是GalileoE1频段以及GPS L1C频段推荐使用的一种优化调制方式。与BOC调制相比,MBOC调制方式的功率谱密度函数提供了更为丰富的高频分量,因此具有更高的伪码跟踪精度和抗多径性能。Galileo E1 OS采用了CBOC(6,1,1/11)(Composite Binary Offset Carrier)的方式实现MBOC调制。通过MATLAB仿真,对该信号的自相关函数、频谱特性进行了研究,并且通过与BOC调制信号的比对,证明了MBOC在码跟踪特性和抗多径性能方面的优越性。     

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。     

Tailored spreading symbols in “Strobe Correlators” using “W2-pulses”

A “Strobe Correlator” is a correlation-based multipath mitigation technique that utilizes tailored reference waveform to shape the discriminator function for tracking Global Navigation Satellite System (e.g. Global Positioning System) signals. Multipath performance of these techniques for Binary Phase Shift Keying (BPSK) signals has been discussed for decades but for some, their noise performance may not be easily evaluated analytically. In this paper, a theoretical framework is provided for noise evaluation of “Strobe Correlators” using complex strobes for both BPSK and sine-phased Binary Offset Carrier (e.g. BOC(1,1)) signals. Mathematical expressions of the tailored spreading symbols as key factors are derived and used for theoretical code tracking variance analysis of various correlation techniques including the “Gating Function” using a complex strobe-pulse liked waveform (i.e. “W2-pulses”). Empirical results for the sine-phased BOC(1,1) signal are given as verification. Analytical results reveal that the techniques using a W2-pulse suffer from higher code tracking variance than others, due to increased sensitivity to noise. The sensitivity to pre-correlation bandwidth is found to relate to the relative placement of the strobe pulses.     

MBOC信号模拟及其性能评估

在全球卫星导航系统的现代化框架中,MBOC调制信号是新近提出的一种调制方式,将成为GalileoE1OS和GPSL1C的候选信号,因而MBOC数字中频信号的产生对于新的导航信号结构的研究和新一代接收机的研制具有极其重要的意义。对MBOC信号的时域和频域特性进行了理论分析、对其产生方式进行了仿真验证。设计开发了相应的数字中频信号模拟器,生成了CBOC和TMBOC两种实现方式下的MBOC信号,并采用软件接收机进行了闭环测试,得到了预期的结果。     

伽利略系统BOC信号的特性及码跟踪方法研究

为了节省卫星频率资源并提高导航信号的可靠性,新一代的导航定位系统采用了一种更有效的调制方式-BOC调制,它具有与BPSK之间串扰小、抗衰落能力强等诸多优点.但由于BOC调制信号特性比较复杂,因此加大了接收处理的难度.本文主要从理论上介绍了BOC和Alt-BOC的调制方式和信号产生方法、调制后信号的频谱特性以及自相关函数特性,依此分析了BOC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,以及相应于其频谱特性栽的信号处理方法.并在此基础上提出了一种能提高码跟踪可靠性的基带信号相关处理方法,Matlab仿真结果表明此方法有较好的效果,能提高码跟踪的可靠性.     

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。     

ALTBOC调制信号抗干扰性能研究

由于环境中存在诸多电磁辐射干扰,因此如何有效评估全球卫星导航系统（GNSS）信号的抗干扰性能是一个亟待解决的问题。首先,本文利用干扰误差包络曲线对交替二进制偏移载波（ALTBOC）信号进行了在单音干扰和白噪声干扰两种情况下的抗干扰仿真分析,并和其他调制信号的抗干扰性能进行对比,仿真结果可为后续的信号体制研究提供参考。