一种基于时域升余弦脉冲的二进制偏移载波调制方法技术

本发明专利技术属于卫星导航系统信号技术领域，具体涉及一种基于时域升余弦脉冲的二进制偏移载波调制方法。本发明专利技术包括：确定扩频码的频率或周期，子载波频率或周期和正弦或余弦型子载波调制方式；利用伪随机序列对导航信号进行扩频，将得到的扩频信号与所确定的正弦或余弦型子载波信号进行时域相乘，得到正弦或余弦型基带调制信号；将得到的正弦或余弦型基带调制信号进行正交支路的载波调制，得到所述的基于时域升余弦脉冲的二进制正弦或余弦型偏移载波调制信号。本发明专利技术调制信号的功率谱旁瓣衰减速度更快且幅度更低，能量集中度更高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于卫星导航系统信号
，具体涉及一种基于时域升余弦脉冲的二进制偏移载波调制方法。
技术介绍
导航调制信号波形是导航信号体制设计中的关键环节，信号波形通过影响导航信号的自相关函数和功率谱，进而影响导航系统的性能。为了使多种信号可以更好地共享全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS)的有限频段，同时进一步提高信号的测距精度及抗干扰性能，新的信号调制方式不断呈现。二进制偏移载波(BinaryOffsetCarrier,BOC)是一种能够满足上述要求的新型调制方式，其实现方法详见文献Betz.J,“TheOffsetCarrierModulationforGPSModernization,”IONNTM,SanDiego,CA,Janu ary25-27,1999.Betz.J在文献“BinaryOffsetCarrierModulationsforRadionavigation,”Navigation:JournaloftheInstituteofNavigation,vol.48,No.4,Winter2001-2002.中指出，在同一波段、占用相同带宽以及对信号发射器和接收机做同样简单设计的条件下，BOC调制信号的性能比BPSK调制信号更优越。BOC调制目前已经广泛应用于GPS、Galileo和Compass等全球卫星导航系统中。随着卫星导航信号数量的不断增加，频谱资源紧张，在有限带宽下提高信号性能以及减小相邻信号间的干扰成为目前的研究重点。文章中给出的BOC调制方法会带来带外大幅度旁瓣使功放效率降低，且信号的码跟踪性能、抗多径和抗干扰能力仍不够理想，因此本专利技术提出一种基于时域升余弦脉冲的二进制偏移载波调制方法，该方法可有效降低功率谱大幅度的旁瓣，减小对邻间信号的干扰，提高导航信号的功率效能，同时既兼有更好的码跟踪性能、抗多径和抗干扰能力，为我国未来Compass卫星导航系统的信号波形设计提供了一个新的选择。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种使导航信号具有更好的码跟踪性能、抗干扰、抗多径以及与其它系统信号的兼容能力，同时有效抑制功率谱大幅度的旁瓣并提高导航信号的功率效能的基于时域升余弦脉冲的二进制偏移载波调制方法。本专利技术的目的是这样实现的：(1)确定扩频码的频率fc或周期Tc，子载波频率fsc或周期Tsc和正弦或余弦型子载波调制方式，其中每一个子载波二进制码片波形采用时域升余弦脉冲为：所述的正弦型子载波信号为：XS-sub(t)=sign(sin(2πfsct))×Σi=1+∞PT(t-iT)|T=Tsc2,t>0;]]>所述的余弦型子载波信号为：XC-sub(t)=sign(cos(2πfsct)×Σi=1+∞PT(t-iT))|T=Tsc4,t>0;]]>其中PT(t)是宽度为T的时域升余弦脉冲波形，即sign(t)为符号函数，即sign(t)=1,t>0-1,t<0;]]>(2)根据确定的扩频码频率fc或周期Tc和子载波频率fsc或周期Tsc，利用伪随机序列对导航信号进行扩频，将得到的扩频信号与所确定的正弦或余弦型子载波信号进行时域相乘，得到正弦或余弦型基带调制信号：所述的正弦型基带调制信号为：SS-base(t)=d(t)Σl=1Lalrect(t-lTc)×XS-sub(t),t>0;]]>所述的余弦型基带调制信号为：SC-base(t)=d(t)Σl=1Lalrect(t-lTc)×XC-sub(t),t>0;]]>其中d(t)为数据通道信息；al是伪随机扩频码序列；L为伪随机序列的码片长度；rect(t)是矩形门函数，即(3)将得到的正弦或余弦型基带调制信号进行正交支路的载波调制，得到所述的基于时域升余弦脉冲的二进制正弦或余弦型偏移载波调制信号：所述的基于时域升余弦脉冲的二进制正弦型偏移载波调制信号为：STDRC-BOCs(t)=[d(t)Σl=1Lalrect(t-lTc)×sign(sin(2πfsct))×Σi=1+∞PT(t-iT)|T=Tsc2]cos(2πfcart)+[p(t)Σl=1Lblrect(t-lTc)×sign(sin(2πfsct))×Σi=1+∞PT(t-iT)|T=Tsc2]sin(2πfcart);]]>所述的基于时域升余弦脉冲的二进制余弦型偏移载波调制信号为：STDRC-BOCs(t)=[d(t)Σl=1Lalrect(t-lTc)×sign(cos(2πfsct))×Σi=1+∞PT(t-iT)|T=Tsc4]cos(2πfcart)+[p(t)Σl=1Lblrect(t-lTc)×sign(cos(2πfsct))×Σi=1+∞PT(t-iT)|T=Tsc4]sin(2πfcart);]]>其中d(t)为数据通道信息；p(t)为导频通道信息，取值为全+1或-1；al和bl分别是同相和正交支路的伪随机扩频码序列；L为伪随机序列的码片长度；fcar是载波频率。所述的扩频码频率fc和子载波频率fsc的取值为1.023MHz的整数倍。所述的正弦或余弦型基带调制信号的功率谱密度分别为：所述的正弦型基带调制信号功率谱密度为：所述的余弦型基带调制信号功率谱密度为：其中k为调制指数，即k＝2fsc/fc；f0＝1.023MHz。本专利技术的有益效果在于：(1)功率效率高：本专利技术调制信号的功率谱旁瓣衰减速度更快且幅度更低，能量集中度更高。(2)跟踪精度高：在接收机带宽内，本专利技术调制信号的功率谱具有分裂能力且幅值较大，在带宽受限的条件下，具有更高的Gabor带宽与较低的码跟踪误差。(3)抗多径能力强：本专利技术调制信号具有恒包络特性，特别适合于采用高效非线性放大器的功率和带宽均受限的卫星导航服务，其多径误差包络衰减的更快且幅度更低。(4)兼容性高：本专利技术调制信号的功率谱旁瓣衰减速度更快且幅度更低，对同频段的其它导航信号干扰较小。附图说明图1(a)为基于时域升余弦脉冲的二进制正弦型偏移载波调制模型；图1(b)为基于时域升余弦脉冲的二进制余弦型偏移载波调制模型；图2(a)为TDRC-BOCs(5,2.5)的基带信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于时域升余弦脉冲的二进制偏移载波调制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)确定扩频码的频率fc或周期Tc，子载波频率fsc或周期Tsc和正弦或余弦型子载波调制方式，其中每一个子载波二进制码片波形采用时域升余弦脉冲为：所述的正弦型子载波信号为：XS-sub(t)=sign(sin(2πfsct))×Σi=1+∞PT(t-iT)|T=Tsc2,t>0;]]>所述的余弦型子载波信号为：XC-sub(t)=sign(cos(2πfsct))×Σi=1+∞PT(t-iT)|T=Tsc4,t>0;]]>其中PT(t)是宽度为T的时域升余弦脉冲波形，即sign(t)为符号函数，即sign(t)=1,t>0-1,t<0;]]>(2)根据确定的扩频码频率fc或周期Tc和子载波频率fsc或周期Tsc，利用伪随机序列对导航信号进行扩频，将得到的扩频信号与所确定的正弦或余弦型子载波信号进行时域相乘，得到正弦或余弦型基带调制信号：所述的正弦型基带调制信号为：SS-base(t)=d(t)Σl=1Lalrect(t-lTc)×XS-sub(t),t>0;]]>所述的余弦型基带调制信号为：SC-base(t)=d(t)Σl=1Lalrect(t-lTc)×XC-sub(t),t>0;]]>其中d(t)为数据通道信息；al是伪随机扩频码序列；L为伪随机序列的码片长度；rect(t)是矩形门函数，即(3)将得到的正弦或余弦型基带调制信号进行正交支路的载波调制，得到所述的基于时域升余弦脉冲的二进制正弦或余弦型偏移载波调制信号：所述的基于时域升余弦脉冲的二进制正弦型偏移载波调制信号为：SEDRC-BOCs(t)=[d(t)Σl=1Lalrect(t-lTc)×(sin(2πfsct))×Σi=1+∞PT(t-iT)|T=Tsc2]cos(2πfcart)+[p(t)Σl=1Lblrect(t-lTc)×sign(sin(2πfsct))×Σi=1+∞PT(t-iT)|T=Tsc2]sin(2πfcart);]]>所述的基于时域升余弦脉冲的二进制余弦型偏移载波调制信号为：SEDRC-BOCs(t)=[d(t)Σl=1Lalrect(t-lTc)×(cos(2πfsct))×Σi=1+∞PT(t-iT)|T=Tsc4]cos(2πfcart)+[p(t)Σl=1Lblrect(t-lTc)×sign(cos(2πfsct))×Σi=1+∞PT(t-iT)|T=Tsc4]sin(2πfcart);]]>其中d(t)为数据通道信息；p(t)为导频通道信息，取值为全+1或‑1；al和bl分别是同相和正交支路的伪随机扩频码序列；L为伪随机序列的码片长度；fcar是载波频率。...

【技术特征摘要】
1.一种基于时域升余弦脉冲的二进制偏移载波调制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)确定扩频码的频率fc或周期Tc，子载波频率fsc或周期Tsc和正弦或余弦型子载波调
制方式，其中每一个子载波二进制码片波形采用时域升余弦脉冲为：
所述的正弦型子载波信号为：XS-sub(t)=sign(sin(2πfsct))×Σi=1+∞PT(t-iT)|T=Tsc2,t>0;]]>所述的余弦型子载波信号为：XC-sub(t)=sign(cos(2πfsct))×Σi=1+∞PT(t-iT)|T=Tsc4,t>0;]]>其中PT(t)是宽度为T的时域升余弦脉冲波形，
即sign(t)为符号函数，
即sign(t)=1,t>0-1,t<0;]]>(2)根据确定的扩频码频率fc或周期Tc和子载波频率fsc或周期Tsc，利用伪随机序列对
导航信号进行扩频，将得到的扩频信号与所确定的正弦或余弦型子载波信号进行时域相乘，
得到正弦或余弦型基带调制信号：
所述的正弦型基带调制信号为：SS-base(t)=d(t)Σl=1Lalrect(t-lTc)×XS-sub(t),t>0;]]>所述的余弦型基带调制信号为：SC-base(t)=d(t)Σl=1Lalrect(t-lTc)×XC-sub(t),t>0;]]>其中d(t)为数据通道信息；al是伪随机扩频码序列；L为伪随机序列的码片长度；rect(t)
是矩形门函数，即(3)将得到的正弦或余弦型基带调制信号进行正交支路的载波调制，得到所述的基于时
域升余弦脉冲的二进制正弦或余弦型偏移载波调制信号：
所述的基于时域升余弦脉冲的二进制正弦型偏移载波调制信号为：
SEDRC-BOCs(t)=[d(t)&...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛睿，孙岩博，赵旦峰，曹庆铭，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23