基于副峰叠加的BOC导航信号捕获算法

面向二进制偏移载波(binary offset carrier,BOC)信号,设计了一种基于副峰叠加的捕获算法。通过构造辅助函数并与BOC信号相关,产生相关曲线,其仅在两个固定位置存在等高副峰,再将副峰移位叠加并与BOC自相关曲线相乘获得单峰捕获曲线,实现无模糊BOC捕获。与现有BOC捕获方法相比,该算法更具普适性,适用于任意阶的BOC信号,且单峰捕获曲线主瓣更窄,捕获概率更高。计算机仿真验证了该算法的性能优势。

基于合成相关函数的sin-BOC/MBOC无模糊捕获方法

为了有效消除正弦相位二进制偏移载波(binary offset carrier,BOC)调制信号捕获过程中存在的多相关峰模糊性问题,提出了一种针对正弦相位BOC调制的无模糊捕获方法。该方法通过构建两路本地辅助信号,利用本地信号与接收信号的互相关函数的非线性组合构建无模糊的合成相关函数,从而实现正弦相位BOC调制信号的无模糊捕获。同时,该方法同样适用于复杂BOC(multiplexed-BOC,MBOC)调制信号,并且本地辅助信号的二级码片波形取代了传统方法中MBOC本地复制信号的多级码片波形,极大地简化了接收机的电路结构。理论分析与仿真结果表明,该方法在以牺牲一定的捕获灵敏度为代价的前提下,成功实现了正弦相位BOC调制信号的无模糊捕获,并且在无数据调制的导航通道中表现出更高的捕获灵敏度。

基于改进Rake模型的多径BOC信号精确捕获方法

针对多径二进制偏移载波(binary offset carrier,BOC)信号自相关函数的多峰性导致的捕获模糊性问题,提出了一种基于改进Rake模型的精确捕获方法。该方法依据Rake接收机可以有效利用多径分量的优点,首先将接收的多径BOC信号分离后经过带有载波相位估计功能的Rake模型,得到了采用最大比合并方法后的近似单径信号,然后采用带有频偏校正的相关重构方法对BOC信号进行捕获,并详细阐述了相关重构原理。理论和计算机仿真分析表明,在同一条件下,该方法较其他方法具有精度高、易实现的优点,且BOC信号阶数越高效果越好。

TDDM-BOC信号组合码序列及信息序列盲估计

该文针对低信噪比下TDDM-BOC(Time Division Data Modulation-Binary Offset Carrier)信号的组合码序列(将伪码序列和副载波序列看成一个整体序列)及信息序列盲估计问题,提出一种改进的基于奇异值分解的方法。该方法首先利用双信息符号周期、间隔一信息符号周期的时间窗对接受信号进行分段,并构成观测矩阵。然后对观测矩阵进行奇异值分解,通过左奇异向量实现组合码序列的盲估计。同时,通过右奇异向量实现信息序列的盲估计。仿真分析表明,该方法能够在较低的信噪比下达到精确估计的目的。这对于从事卫星导航接收机设计具有一定的参考价值。

BOC信号无模糊捕获方法研究进展

BOC信号是源于GPS现代化计划的一种新型信号,并被广泛应用于未来几大导航系统的信号体制设计中。BOC信号的频谱具有分离性,能够充分利用现有的频谱资源,且其自相关函数的主峰比BPSK信号的窄,能够提供更好的码跟踪精度和抗多径能力,但其多峰特性带来错误捕获问题。根据国内外研究现状,深入研究了BPSK_like、副载波相位对消法、自相关边峰对消、去边峰等4种无模糊度的BOC信号捕获方法,探讨并仿真验证了各自方法的特点及其捕获性能,总结了BOC信号捕获技术的发展方向。

基于BOC调制信号的频域主瓣叠加捕获算法

提出了一种基于BOC调制信号的频域主瓣叠加捕获算法。该算法利用BOC调制信号功率谱主瓣与BPSK信号功率谱的相似性,在对接收的BOC调制信号进行上、下边带主瓣滤取,将两主瓣信号分别搬移到中心频率,实现两路信号叠加的基础上,通过与本地信号的相关处理,执行同步捕获。仿真分析表明,本文提出的频域主瓣叠加捕获算法不仅能够实现正确的信号同步捕获,而且捕获精度和性能优于现有的边带和BPSK-like捕获算法。

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。

基于DDS的BOC(m,n)信号发生器及其FPGA实现

介绍了BOC调制的特点和BOC(m,n)信号的产生方式;阐述了直接数字频率合成技术(DDS)原理,并将其应用在BOC(m,n)信号的产生过程当中;在此基础上,以BOC(1,1)信号为例,提出了该信号的一种产生方式,并以FPGA作为开发平台对其进行了实现。实验结果验证了本文方法的可行性。

TDDM-BOC信号副载波类型识别及参数盲估计

针对低信噪比下二进制偏移载波时分数据调制(time division data modulation-binary offset carrier,TDDM-BOC)信号的副载波类型盲识别及参数盲估计问题,提出了一种改进的基于循环谱包络的方法。该方法首先建立副载波分别为正弦和余弦时的TDDM-BOC信号模型,然后推导其对应的循环谱包络,最后通过在循环频率域的一维搜索即可完成副载波的类型识别以及伪码速率和副载波速率的盲估计。仿真分析表明,对于TDDMBOC(10,5)信号,该方法能在低信噪比下对副载波类型进行有效识别并且实现伪码速率、副载波速率的有效估计。

一种基于窄相关的BOC信号的多径减弱方法

针对卫星导航接收机性能易受多径信号的影响,提出了一种基于窄相关的BOC信号的多径减弱方法。该方法通过调整本地伪码相位使码跟踪环路和载波跟踪环路工作在受多径影响小的自相关函数副峰上,有效地减小了多径信号对环路的影响,性能优于传统的窄相关技术,且几乎不增加设备的复杂度和计算量。通过对BOC(1,1)和BOC(10,5)的仿真分析表明:该方法能有效减小多径引起的误差,对延迟大于0.5个码片的多径信号能起到完全抑制的效果。最后本文还对该方法在低信噪比下的应用给出了建议。

基于时分处理的BOC信号通道时延标定算法

卫星导航信号发射通道的设备自身时延是星地组合时延的一个部分,卫星在地面测试中必须进行通道时延标定。针对导航卫星BOC(binary offset carrier)调制导航信号发射通道绝对时延,提出了一种采用时分处理的时延标定算法。在完成导航卫星输出BOC导航信号和时间保持系统产生的秒脉冲信号双通道同步采样后,在数字域对BOC采样信号进行预处理和串并变换,将高速数据流变换为多路低速率数据流,对每路信号频率码相位捕获,从而得到BOC信号发射通道绝对时延。计算机仿真表明在采样率10 Gsa/s时提出算法的标定不确定度优于0.2 ns。

下一代GNSS导航系统中的MBOC调制及性能分析

下一代全球导航卫星系统中将采用混合二进制偏移载波信号调制方式,其中Galileo E1 OS拟采用复合副载波调制技术,GPS L1C拟采用时分多副载波调制技术。针对混合二进制偏移载波信号调制方式,首先对相关调制技术进行了描述,并通过Matlab仿真,分别从功率谱密度、热噪声码环跟踪误差和多径误差包络三方面,将MBOC(6,1,1/11)与伽利略系统最初拟采用的BOC(1,1)和传统GPS导航系统中的BPSK(1)信号调制方式性能进行了对比分析。结果显示,MBOC(6,1,1/11)具有更加丰富的高频分量和更好的自相关特性,且热噪声码环跟踪误差性能和抗多径性能均优于BOC(1,1)和BPSK(1)调制。

低信噪比条件下BOC信号的快捕算法研究

针对全球导航卫星系统中的二进制偏置载波(BOC),介绍了其生成原理,分析了其自相关函数的特点.研究了常用的BPSK-L IKE单边带和双边带捕获算法及其优缺点,结合基于快速傅立叶变换(FFT)的码并行处理结构,利用BOC信号自相关函数以及BOC信号和伪随机噪声码(PRN)序列的互相关函数两者的差值作为捕获算法的输出,给出了一种可以消除自相关函数的边峰带来的模糊性的捕获算法.仿真结果表明:该算法无能量损失,可接受的最低信噪比低于其它算法2 dB,且其复杂度低.

基于BOC调制长码信号的直捕算法

本文在GPS系统下研究了基于BOC调制的长码信号并对其进行了特性分析.在对长码信号直捕技术进行研究的基础上,提出了一种改良的基于BOC调制的长码信号直捕算法.进行了仿真,结果表明了算法的有效性及合理性.

带通欠采样条件下BOC调制信号捕获算法仿真

针对BOC(Binary Offset Carrier)调制信号的相关特性,结合带通信号欠采样技术,对BOC调制信号的直接捕获算法进行仿真,并在不同信噪比下对算法的性能进行分析。仿真结果表明,带通欠采样条件下的BOC调制信号捕获算法在较低信噪比下能有效的对BOC调制信号进行捕获。由于降低了采样频率,减少了处理数据量。

基于MBOC调制的北斗导航信号的多径误差分析

为了定量地分析MBOC(Multiplexed binary offset carrier)调制的北斗导航信号的多径误差,在分析MBOC调制信号原理的基础上,建立了相应的多径信号模型,利用超前减滞后功率鉴相器和反正切函数鉴相器,推导了多径效应导致码相位跟踪误差和载波相位误差的表达式.对不同的多径直达幅度比(Multipath todirect ratio,MDR)、相关器间隔、前端带宽时MBOC调制信号的多径性能进行了仿真,并针对存在噪声干扰时的码跟踪误差进行了仿真分析.仿真结果表明,多径直达幅度比由-3 dB减小到-6 dB时,所产生的多径误差包络也相应地减小.在多径直达信号幅度比(MDR)一定时,采用窄相关技术和较宽的接收机前端带宽均能很好地抑制多径误差.存在噪声干扰时,码跟踪误差随着载噪比(Carrier to Noise Ratio,CNR)的增加逐渐减小为0.

一种TDDM扩频方式下BOC调制信号的同步方法

关于时分数据调制(TDDM)扩频方式下二进制偏移载波(BOC)调制信号(简称T-B信号)的同步接收问题,目前还没有较好的解决方案。针对传统同步方法在TDDM方式下成功概率低,无法满足TDDM扩频方式接收要求的问题,提出了一种T-B信号同步方法。根据T-B信号的特点,采用粗同步、精同步的方法对T-B信号进行处理实现信号的直捕和跟踪。仿真结果表明,此方法解决了T-B信号的直捕及跟踪问题,且输出导航电文的正确率大于98%.

BOC调制信号抗多径双环估计方法

双环估计方法是为了解决全球卫星导航系统中二进制偏移载波(binary offset carrier,BOC)调制信号模糊跟踪问题所提出的一种码相位估计方法。为了提高双环估计方法的抗多径性能,将双环估计中本地产生的伪随机码转变为仅在码片边沿出现的双极性归零码,从而使得二维相关函数具有更尖锐的二维相关峰值,进而使得双环估计具有较强的抗多径性能。理论上重点分析了本文所提方法在带限条件下的抗多径性能,并进行了仿真实验。结果表明,相对于现有方法,本文所提方法能够同时实现对BOC调制信号的无模糊、抗多径、抗低载噪比的相位估计。

基于Sanger神经网络的TDDM-BOC信号组合码序列盲估计

针对低信噪比(SNR)下时分数据调制二进制偏移载波调制信号(TDDM-BOC)的组合码序列盲估计问题,提出一种基于Sanger神经网络(Sanger NN)的新方法。首先将已分段的信号作为输入信号并利用Sanger NN提取各主分量的权值向量;然后通过其多次输入反复训练权值向量,直至权值向量达到收敛;最终利用各个权值向量的符号函数重建信号的组合码序列,实现TDDM-BOC组合码序列的盲估计。此外,采用最优变步长的方法来提高收敛速度。理论分析和仿真实验表明,Sanger NN可以实现-20.9~0 d B信噪比下TDDM-BOC信号组合码序列的盲估计,且其复杂度明显低于传统奇异值分解(SVD)法和自适应特征提取的在线无监督学习神经网络(LEAP);尽管Sanger NN收敛所需数据组数大于LEAP,但收敛时间明显少于LEAP算法。

基于重构子互相关的BOC无模糊度跟踪方法

针对BOC体制信号的自相关函数具有多峰性质导致BOC存在的模糊跟踪问题,提出了子互相关函数概念及基于重构子互相关函数的无模糊度跟踪方法.通过分析对比各子互相关函数,重构生成仅具有单一相关峰并保持BOC窄相关特性的相关函数.以BOC(1,1)和BOC(10,5)为例进行仿真与分析,模糊度有效性表明本文方法相比ASPeCT与BPSK-like能够更好地去除副峰且保持窄相关,鉴相曲线表明对于BOC(1,1)与BOC(10,5),本文方法相对BPSK-like的线性区域斜率增益分别为5.2 dB与7.2 dB,抗多径性能表明本文方法相比ASPeCT与BPSK-like的多径误差最小,抗噪声性能表明对于BOC(1,1)与BOC(10,5)本文方法相比BPSK-like的码跟踪误差标准差分别减少了0.046 Tc与0.030 Tc.