导航信号的BOC调制方式

BOC调制方式适应导航发展的新需要,它实现了频谱分裂以充分利用现有频段资源,且具有比传统BPSK调制方式更好的相关性能,从而可以提高根据相关特性测距的精度。介绍了BOC调制信号的频谱、功率谱和相关函数的特点。针对BOC调制信号相关函数的多峰结构容易造成捕获模糊,提出了3种相应的接收处理方法:类似BPSK的单边带处理方法、峰跳法和一种无模糊跟踪鉴相器算法。     

BOC调制打通共用载频的坦途——GNSS导航信号的收发问题之一

在着力培育北斗卫星导航国内民用市场之际．研发高精度、广用途、价格适度的GNSS导航信号接收机已成为当务之急。为此．我们需要深入了解GNSS导航信号所涉及的多学科知识．破解GNSS导航信号接收机研制难题。本讲座拟对此做一些解题探索．而对GNSS导航信号共用载波频率、所用伪随机噪声码特性、GNSS卫星所用的测距码多样性及其跟踪测量．卫星导航电文及其编码纠错法．GNSS导航信号接收天线的适应性,以及GNSS导航信号接收机的研制难点及其对策分别予以较深入的论述。本文主要论述BOC调制的作用与影响。     

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。     

BOC调制信号发生器的设计与实现

BOC调制信号应用在卫星导航系统中有很多优势,其具有良好的抗多径、抗干扰性能和很高的研究价值。针对目前国内没有功能完善的BOC调制信号发生器,无法深入展开BOC调制信号相关研究的现状,开展了BOC调制信号发生器的研究并设计了一种基于FPGA的BOC调制信号发生器。详细介绍了BOC调制信号发生器的系统组成,各个模块的实现方式,指出了实现的关键技术。使用频谱仪对BOC调制信号发生器进行了测试,验证了其产生BOC调制信号的正确性。     

一种BOC调制导航信号功率标定方法

随着各类二进制偏移副载波(Binary Offset Carrier,BOC)调制信号的广泛应用,特别是AltBOC,TD-AltBOC及ACEBOC等,其复杂的发射方式,使得传统的信号功率标定方法不能用于标定其单支路信号功率。提出了一种功率分配功率标定方法,该方法在高功率条件下标定信号总功率,在正常功率条件下分配各支路信号功率。给出了该方法的原理、步骤,分析了其使用要求。实例测试表明,该方法可实现BOC调制信号单支路功率标定,且误差优于0.5 dB。     

BOC调制信号频谱特性及仿真分析

BOC调制技术是一种广泛应用于GPS的现代化以及伽利略系统中新型信号调制技术。为研究其频谱特性,分析了BOC调制技术的基本原理及信号的产生过程,应用Matlab软件对其频谱特性进行了仿真,阐述了这种信号调制方式的优点;此外对其扩展技术MBOC,CBOC,TMBOC以及AltBOC做了简要介绍,对进一步研究导航信号现代化具有一定意义。     

基于时延二维估计的BOC调制信号捕获方法

采用常规的BPSK调制信号捕获方法处理BOC调制信号时,会因BOC调制信号相关函数的副相关峰具有数目较多、幅度较大、峰间时延较小等特点而引发捕获模糊问题.本文系统解析主流捕获方法的捕获模糊规避思路,提出一种基于时延二维估计的BOC调制信号新型捕获方法.与主流捕获方法相比,时延二维估计法在调制参数敏感性、信噪比损失、搜索步长、时延估计精度、硬件资源需求、实现架构等方面综合最优.     

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。     

四相鉴频器辅助的高动态BOC信号载波跟踪

叉积鉴频器的输出频率范围比较窄,捕获信号以后的多普勒频偏可能不在其跟踪范围内。针对此问题,提出了使用四相鉴频器( FQFD )算法辅助已经成型的二阶锁频环加三阶锁相环模型。首先,利用四相鉴频器的非线性特性将接收信号频偏大步长牵引到较低范围,然后使用锁频环消除其大部分动态性,最后利用锁相环跟踪精度高的特点实现高动态二进制偏移载波( Binary Offset Car-rier,BOC)信号载波的快速准确跟踪。在分析各跟踪模块算法的基础上,讨论了其本身的热噪声误差、动态适应力以及最优带宽等相关问题,理论分析和仿真结果验证了该方法比原有跟踪算法提高了300 Hz左右的鉴频范围,并且跟踪效果良好。     

正交叉积副载波调制与导航信号复用

针对卫星导航现代化条件下的导航信号复用问题,在对正交叉积正弦副载波调制信号和正交叉积方波副载波调制信号的调制方法进行详细分析的基础上,提出了一种新的基于正弦波采样的正交叉积副载波调制方法.应用周期信号的傅立叶级数展开方法,给出了以上三种调制信号的调制表达式和功率效率,并根据这些结果比较了三种副载波调制信号的性能.分析和仿真结果表明:正交叉积正弦副载波调制和正交叉积方波副载波调制都是正交叉积抽样正弦副载波调制的特例,而当抽样指数大于16时,正交叉积抽样正弦副载波调制信号在性能上与正交叉积正弦副载波调制信号接近,但实现方式却比较简单.     

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。     

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。     

BOC(10,5)与BPSK(10)信号的同步性能研究

BOC调制方式在卫星通信中的应用已十分普遍,文章以在GPS上应用的BOC(10,5)与BPSK(10)信号为例,首先判定了把CRB(克拉美罗界)作为同步精度标准的原因,用修改的MCRB代替CRB,来去除扩频序列对CRB的影响。从理论上得到了BOC的同步方差下限小于BPSK的方差下限。通过仿真,得出了其方差在不同信噪比下的表现。搭建了通信仿真系统,得出了在不同信噪比下BOC和BPSK的捕获概率和同步精度,证明了BOC拥有更好的同步性能。     

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。     

Performance of the Proposed Galileo CBOC Modulation in Heavy Multipath Environment

In the framework of the modernization plans of Global Navigation Satellite Systems (GNSS) a new Multiplexed Binary Offset Carrier (MBOC) modulation has been proposed as a possible Signal-In-Space (SIS) with improved performance with respect to the robustness against external sources of degradation. Discussion around such signal format are still on-going at the time of writing, anyway it is the most probable candidate signal that will be adopted by both GPS L1C and the Galileo E1 Open Service (OS) signals [(, 2004)] as modernization of the present BOC(1,1). In the context of the integration between wireless communication and satellite navigation, one of the major problems is that usually the GNSS receiver has to work in a critical environment characterized by a heavy presence of multipath or interference sources. Some examples are urban canyons or light indoor spaces. These are also typical situations for the usage of personal communications systems. The new MBOC modulation have been studied with the specific goal to create a signal more robust with respect to multipath, bringing the high performance of Galileo in situations in which the present BOC(1,1) shows limitations. In this sense, future Location Based Services (LBS) provided on the basis of the GNSS OS will benefits from this intrinsic robustness of the signal. Throughout the paper a review of the MBOC structure will be presented, specifying that in the Galileo framework such a structure has been proposed in a version named Composite BOC (CBOC). In particular, the paper presents the simulation of the CBOC behavior in presence of multipath showing the extreme improvement with respect to other BOC solutions.

用于BOC(1,1)信号捕获的非模糊算法

基于BOC(1,1)信号特性,建立了多载波模型,对几种BOC捕获的非模糊算法作了简要介绍和总结.通过比较各种算法的复杂度和性能,选择类BPSK方法作为研究对象,并对一阶类BPSK的方法作了改进,提出了二阶类BPSK,用最大合并准则(MRC)接收主瓣和旁瓣信号,降低了能量损失.通过载噪比分析和仿真发现,与传统的一阶类BPSK相比,二阶类BPSK能增加0.8 dB检测率,最后可以得到比较理想的捕获结果.     

基于DSP的BOC信号捕获算法实现

针对BOC调制信号自相关函数多峰值造成的捕获模糊性问题,提出一种基于相关函数的去模糊性捕获算法。该算法能消除接收信号载频的影响;根据BOC伪码的相关函数计算原理构造与收信号相关的两路本地信号;根据相关结果的对称性,通过简单数学运算组成一个完全无模糊性的相关函数。理论分析和仿真结果表明,相比ASPeCT算法及重构相关算法,提出的捕获算法的主峰均值比例更高,副峰均值比例更低。在两径信道中,当时延小于一个码片时,该算法的主峰能量可达100%。利用TMS320C5509A芯片进行算法验证,进一步验证了该算法的有效性。