AltBOC导航信号质量评估与分析

为了保障中国第二代卫星导航系统(Compass)平稳顺利地运行,针对Compass的B2频点信号AltBOC(15,10)建立了完善的信号质量评估方案.通过对采集的Compass的B2频点信号进行离线处理,在信号功率谱、星座图、相关损耗、眼图及S曲线偏差这些质量评估参数上对AltBOC(15,10)信号进行了理论与试验分析,并评估出了基本性能指标;然后在不同环境中对码跟踪精度、抗干扰、抗多径性能上与BPSK(10)进行对比分析,评估出了AltBOC(15,10)的实际性能.结果表明新体制信号AltBOC(15,10)不论在开阔环境还是在多遮挡环境中的码跟踪精度,抗干扰性能以及抗多径性能,都明显优于BPSK(10).

AltBOC信号捕获技术研究

交替二进制偏移载波(AltBOC)信号是应用于Galileo导航系统E5频段的新型导航信号,该信号包含E5a和E5b两个边带,调制四路独立的导航信号。传统的捕获技术是对其中的一路信号进行捕获,仅能利用25%的信号功率,影响了捕获性能。因此在单边带捕获的基础上,采用双边带非相干联合和相干联合捕获两种方法,并进行了理论分析。最后仿真验证了理论分析的正确性。

2阶复FIR滤波器对TD-AltBOC卫星导航信号的影响分析

卫星导航信号通道线性失真可以简化建模为FIR复滤波器,对2阶复滤波器的研究有助于分析通道特性并寻求补偿方法。文章分析了几种2阶FIR滤波器结构的特性,评估了对资源的消耗,并以TD-Alt BOC卫星导航信号为例分析了从基带信号生成、2阶滤波器滤波、带限滤波过程的信号恶化。2阶复滤波器本身的分析和设计对导航信号生成、质量评估、通道失真补偿有重要意义,而复滤波器在作用于TD-Alt BOC信号时不同于一般导航信号的特点也被展示出来。

AltBOC信号码跟踪性能研究

通过分析AltBOC(15,10)信号的功率谱密度、自相关函数,得出该信号在码跟踪性能上的理论优势,并根据Betz码跟踪评估理论仿真分析了接收机前端带宽、相关器间隔、环路鉴别器类型、载噪比以及全频带和单边带两种接收方式对该信号码跟踪精度的影响,并且通过与BPSK(10)、BOC(15,10)和单边带AltBOC(15,10)信号对比,得出AltBOC(15,10)信号在码跟踪精度上的优势,为AltBOC接收机设计提供理论依据。

AltBOC调制信号的抗干扰性能分析

针对Alt BOC信号功率谱密度复杂导致抗干扰性能分析不足的问题,提出了一种Alt BOC信号的功率谱密度表示方法,以抗干扰品质因数为指标分析了Alt BOC信号的抗干扰性能。首先,分析了Alt BOC信号的生成方法,指出了传统分析抗干扰过程中Alt BOC信号功率谱密度模型的不足,设计了单边带的AltBOC信号功率谱模型;其次,针对点频干扰、匹配谱干扰和带限白噪声干扰这几种典型的无限信道干扰,研究了Alt BOC信号和传统扩频调制信号的抗干扰性能,并给出了典型干扰下的抗干扰性能参数。结果表明,Alt BOC信号具有较弱的抗干扰性能,可为进一步研究Alt BOC信号的抗干扰技术及信号体制设计提供参考。

补0的TD-AltBOC多信号分量联合捕获方法

针对TD—AltBOC导频路和数据路码片时分复用，四信号分量码相位相同的特点，提出了补0的TD-AltBOC多信号分量联合捕获方法。该方法通过将本地复制的TD-AltBOC信号奇数和偶数码片伪随机码分别补0消除相邻码片故据跳变造成的相关峰损失，将4个信号分量的相关值进行多种相干组合，选取最优的相干组合相关值作为最终的统计划决量，解决了传统的单信号分量捕获方法损失信号能量的问题。从理论上分析了TD-AltBOC信号码片时分复用对传统FFT捕获方法性能的影响，推导了所提出方法的虚警概率和检测概率表达式。理论和仿真结果表明：所提出的方法比传统FFT方法和GPSL2CCM码单信号分量捕获方法提高捕获灵敏度3～6dB，降低平均捕获时间5％-35％，当载噪比为38dB-Hz，虚警概率为0．1％时，检测概率可达80％。

恒包络AltBOC信号调制方式分析

为便于理解恒包络AltBOC(constant envelope alternate binary offset carrier)信号调制方式,结合直观的信号相位图,从最基本的BOC信号入手,引出AltBOC信号最简单的双通道形式,进而到四通道,最终导出恒包络AltBOC信号表达式,并给出主要的数字特征。

卫星导航信号AltBOC调制方式分析

在二进制偏移载波(binary offset carrier,BOC)调制的副载波相位跳变的基础上,研究两路交替二进制偏移载波(alternate binary offset carrier,Alt BOC)信号的性能及特点,引出4路非恒包络Alt BOC调制,通过副载波重建使信号变为恒定包络,最终得到恒包络Alt BOC调制信号.分析恒包络Alt BOC调制信号功率谱密度和自相关函数,结果表明恒包络Alt BOC调制信号具有更好的码跟踪性能和抗多径性能.

AltBOC(15,10)信号合成相关函数的无模糊跟踪方法

交替二进制偏移载波(AltBOC)调制信号的自相关函数具有多峰性,导致全球导航卫星系统(GNSS)接收机同步阶段容易产生误捕和模糊跟踪。针对此问题,首先建立了AltBOC信号的模型,并在此基础上提出了一种基于合成相关函数的AltBOC(15,10)信号无模糊跟踪方法。该方法通过设计两路本地辅助信号的波形,与接收AltBOC信号进行相关运算,构造出无边峰的合成相关函数,实现无模糊跟踪。理论分析与仿真结果表明,该方法能够完全消除AltBOC信号自相关函数边峰,保持了主峰的宽度,有效地提高了码跟踪的可靠性,同时具有较好的多径抑制能力。

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。

AltBOC非相干鉴相曲线赋形无模糊跟踪方法

针对全球导航卫星系统中使用的交替二进制偏移载波(Alternative Binary Offset Carrier,AltBOC)调制信号存在跟踪模糊的问题,提出了一种非相干鉴相曲线赋形无模糊跟踪方法。该方法使用两个线性组合码与接收信号的互相关组合来实现非相干鉴相曲线。讨论了具有良好抗多径性能的非对称无模糊目标曲线的设定原则。提出了一种基于线性方程组最小二乘解的鉴相曲线赋形方法。给出了针对AltBOC(15,10)导频信道的权值计算结果并设计了易于硬件实现的跟踪环路。仿真结果表明,该方法能够使鉴相曲线在最小二乘意义下接近于目标曲线。设计出的跟踪环路相对于传统的AltBOC无模糊跟踪环路,具有更好的抗噪声和抗多径性能。

基于PXI架构的AltBOC信号模拟源设计与实现

基于PXI架构的新型信号模拟源的设计与实现是基于PXIe5644R矢量信号收发仪，本文首先通过Lab．VIEw上位机编程和LabVIEWFPGA模块，实现AltBOC调制方式的射频信号；然后通过生成信号的频谱图以及接收机能否正确捕获和跟踪，验证了基于PXI架构射频信号模拟源产生信号的正确性。

基于组合相关函数的AltBOC(15,10)信号的无模糊跟踪方法

针对由于自相关函数的多峰性质导致的交替二进制偏移载波(AltBOC)(15,10)信号的跟踪模糊问题提出一种基于组合相关函数的无模糊跟踪方法。首先设计了两个特殊的本地信号,然后通过码跟踪环路实现本地参考信号与接收信号的相关运算,从而获得两个互相关函数,最后将这两个互相关函数相乘以获得无模糊相关函数来消除模糊问题。分析了该方法的热噪声跟踪精度以及抗多径干扰性能,结果表明:1)该方法实现了无模糊跟踪;2)其跟踪精度介于类二进制相位键控(BPSK Like)方法和伪相关函数(PCF)法之间,当载噪比大于40 dB·Hz时跟踪精度与PCF方法相当;3)当多径延迟大于0.1个码片时,多径误差明显小于BPSK Like方法和PCF方法。

AltBOC恒包络调制及Matlab仿真

Alt BOC(Alternate Binary Offset Carrier)首先在伽利略E5频段上被提出,该调制信号具有频谱利用率高,跟踪精度好及抗多径等性能,目前北斗导航系统也计划采用这种调制信号。文章首先介绍了Alt BOC的基本原理,然后详细阐释了恒包络Alt BOC调制的实现方法,特别是用查表法来方便地实现Alt BOC恒包络调制,最后在Matlab中对查表法进行了仿真。

Compass B1信号设计中的非对称ALTBOC复用技术

中国第二代卫星导航系统(Compass)将分为区域和全球系统2个阶段完成,使得研发多路导航信号复用技术实现Compass的平稳过渡问题成为一项紧迫任务。该文提出了一种非对称ALTBOC复用技术,通过复子载波将调制在2个不同中心频点,具有不同调制方式和码速率的4路二进制信号分量恒包络复用在同一载波上。仿真结果表明:该方法复用损耗小于1dB,在非匹配接收模式下,采用4MHz带宽和10MHz带宽接收的相关信噪比损耗分别约为1.5dB和1.1dB,具有较高的复用效率和较好的信号接收性能,是实现Compass B1区域信号和全球信号平稳过渡的有效解决方案。

AltBOC无模糊双重估计跟踪环路设计

针对在交替二进制偏移载波(AltBOC)调制方式中,由于自相关函数存在多个相关峰值,会导致接收机在码同步过程中产生跟踪模糊,造成很大的跟踪误差的问题,提出了一种基于双重估计技术的AltBOC无模糊跟踪方法.该方法使用双跟踪环路结构,并采用易于硬件实现的组合伪随机扩频码和余弦信号来设计双跟踪环路.推导出了AltBOC二维相关函数,并根据相关函数得到了信号延时的估计值.仿真结果表明:该方法能够实现AltBOC的无模糊跟踪,相对于传统的AltBOC无模糊跟踪方法,该方法具有更好的抗噪声和抗多径性能.

交替二进制偏移载波调制技术特性分析

从基本的双码交替二进制偏移载波(AltBOC)调制模型出发,结合数学仿真深入研究双码AltBOC、标准AltBOC和恒定包络AltBOC调制原理;重点分析比较了标准Alt-BOC和恒定包络AltBOC调制技术的副载波特点、频谱特性及其对接收机设计产生的影响;利用查表法仿真实现无任何干扰情况下伽利略(Galileo)E5信号,进一步验证了将恒定包络AltBOC调制作为卫星导航信号调制方案的优势,为接收机设计中AltBOC信号的接收处理方式的确定提供了重要的理论依据。

伽利略系统信号调制体制研究

伽利略卫星导航系统的第一颗实验卫星已经发射到太空。在信号调制方面,除使用二元偏置载波(BOC)调制技术外,还首次使用了交替二元偏置载波(ALTBOC)调制技术。总结了伽利略卫星导航系统各信号的信号调制方式、各频段的信号调制体制,特别是BOC调制及ALTBOC调制技术的基本原理。然后,通过对伽利略卫星导航系统调制参数变动过程的研究,分析了在频谱及调制体制方面伽利略卫星导航系统与GPS的兼容性。

北斗全球系统导航信号恒包络调制和复用技术

出于以导频通道为代表的北斗全球导航卫星系统现代化信号结构升级以及后向兼容的需求,北斗系统近几年提出了多种新型恒包络调制和复用技术,包括适用于北斗系统B1频点的正交复用二进制偏移载波(QMBOC)调制和非对称双正交相移键控(ADualQPSK)调制,适用于B2频点的时分复用AltBOC(TDAlt BOC)调制与非对称恒包络二进制偏移载波(ACE-BOC)调制,适用于B3频点的双正交相移键控(DualQPSK)调制,适用于双边带任意信号路数、任意功率配比的广义恒包络二进制偏移载波(GCE-BOC)调制。本文系统性地论述了北斗全球系统中提出的多种新型恒包络调制和复用技术,在此基础上基于GCEBOC调制总结出了一种恒包络调制的统一解析表示形式,对全面理解北斗全球系统信号设计思路及在此基础上发展设计新型的恒包络调制和复用技术均能提供重要的借鉴。

基于FPGA的Galileo/GPS伪卫星基带调制设计与实现

根据Galileo/GPS伪卫星综合基带子系统的功能要求,提出一种基于FPGA的设计方案.其主要功能有产生扩频伪码、完成Galileo OS SIS ICD中L1波段、E5a波段、E5b波段及E1波段的各种信号调制方式并与单片机进行通信完成导航数据的加载及监控信息的应答。测试结果表明:该方案完全满足系统的设计要求.