基于扫频二进制偏移副载波的伪码扩频调制体制及其特性的研究

该文基于常规二进制偏移载波(BOC)调制体制的数学模型,提出一种新型的基于扫频二进制偏移载波调制(FC-BOC)的伪码扩频体制。在这种调制体制中,BOC调制体制数学模型中的固定频率二进制偏移载波被改进为线性扫频二进制偏移载波,使之不仅继承了BOC信号的性质,还具有更加独特的性质。仿真研究和算法实验表明:FC-BOC调制体制保留了BOC调制体制的主要优点,特别是具有狭窄的主相关峰和出色的副峰抑制特征而避免了多相关峰模糊性,功率谱密度函数呈现类似带通白噪声功率谱密度函数的形态。FC-BOC调制体制信号生成算法、接收算法的结构与常规BOC调制体制类似,算法复杂度相当于常规BOC调制体制,适合纯数字编程设计实现。     

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。     

多载波直接序列扩频码分多址系统的性能分析

本文将多载波发送信号技术应用于直接序列扩频码分多址系统中。发射机中直接扩频序列与数据序列相乘,然后调制多个载波;接收机对每个载波进行相关,相关器的输出用最大比值合并。这种发送信号具有很好的窄带干扰压缩性能。文中估计了存在部份带宽干扰下系统的性能,并与单载波直扩码分多址系统进行了比较。     

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%。     

一种适用于BOC(m,n)的无模糊捕获算法

BOC信号的研究主要集中在BOC(n,n)族类,对于不限制m和n取值的无模糊捕获跟踪算法研究较少。该文提出一种适用于BOC(m,n)的基于相关函数的无模糊捕获算法,通过平移重构BOC信号自相关函数构造它的互补函数,再与原函数叠加以消除副相关峰。该算法在消除BOC调制带来的副峰的同时,保留了单一的窄主峰,保持主峰宽度不变,利用BOC调制方式高精度易跟踪的特点,解决了一般BOC信号捕获和跟踪过程中的模糊问题。仿真验证了新算法的特性,并与其他的算法进行了比较分析。     

新颖的超宽带SSCI合成脉冲信号的最佳设计方法

超宽带CI脉冲是由多个相干载波合成的窄脉冲信号.该文在此基础上,提出了扩频CI合成窄脉冲技术.由此降低了功率谱密度,提高了频带使用效率和便于多址应用.通过对每个相干载波信号CI扩频且合成,其效果很好.在信道传播上拥有超宽带信号的抗多径高分辨率性能,同时又能对扩频相干副载波进行相关接收,这样大大地提高了相关接收增益,减少了码间串扰.该文运用信号最佳设计方法,将超宽带SSCI信号设计成符合FCC标准和ETSI标准的最佳信号,减少与其他无线系统的相互干扰.文中给出了理论分析、设计方法和计算机模拟仿真结果.该设计方法对于提高UWB通信系统的性能有很重要的意义.     

多载波扩频系统的载波频率偏移性能分析

讨论了在载波频率偏移作用下多载波扩频系统的误码性能。详细研究了载波频率偏移对系统的信噪比和误码的影响。并且用MATLAB进行仿真。研究结果表明多载波扩频系统对很小的相对频率偏移也是非常敏感的,载波频率偏移引起的系统性能下降不仅与频率偏移量有关而且与子载波个数有关。     

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。     

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.     

Complex Step-Shape Binary Offset Carrier Modulation for a Unitary Analytical Framework of GNSS Signals

The Binary Offset Carrier and Binary Coded Symbol modulation family is widely used in the existing Global Navigation Satellite Systems (GNSS). There are several modulation types in this family and new types are still being developed. However, the analysis of these modulations is still scarce of uniform theoretical frame. This paper presents a novel Complex Step-shape Binary Offset Carrier (CSBOC) modulation to build a unitary analytical framework for all these modulation types. This framework contains a unified signals expression based on the extended concept of step-shape symbols bits vector. It can denote sine and cosine phase, odd and even order, time division multiplex and complex modulations. Moreover, the unified formulas of important signal characteristics which include the power spectral density, the auto-correlation function, and the cross-correlation function are derived. The proposed formulas are verified through comparing with the results came from existing theories and signal simulations. The applications of the CSBOC in analyzing side-peaks cancellation methods of GNSS signals are also provided to show that this framework is a useful tool to analyze and design locally generated signals of side-peaks cancellation methods.     

连续混沌调频雷达信号分析

该文给出了连续混沌调频信号(CCFMS)的数学表达式,理论推导了CCFMS的自相关函数和均方根带宽。结果表明CCFMS自相关函数的旁瓣抑制性能优异;其均方根带宽与调频指数、混沌信号的均方根成正比。仿真计算了典型混沌产生的CCFMS性能,进一步证明了CCFMS具有较高的时间峰值旁瓣比、平坦的功率谱形状、近似图钉型的模糊函数和与正弦发射信号相同的峰均功率比。分析了CCFMS雷达的抗噪声干扰性能,与线性调频信号雷达相比,信干比改善因子提高约5.5 dB。     

An Unambiguous Tracking Method Based on Pseudo Correlation Function for AltBOC(15,10) Signal

The Galileo E5 or COMPASS B2 signal is the most precision civil and most challenging navigation signal which will be available in the near future for regular navigation. The excellent performance of this signal was reached by Alternative Binary Offset Carrier (AltBOC) modulation, which is specially designed for high precision range measurement and which is featured by extremely wide bandwidth. However, this modulation presents some drawbacks. The most severe one is the ambiguity problem in AltBOC signal acquisition and tracking, which introduces a large bias in the pseudo-range measurement. In order to solve this problem, an unambiguous tracking method based on a pseudo correlation function for AltBOC(15,10) modulation signal is proposed in this paper. It employs two local signals and a novel combination function, which completely removes side peaks from the correlation function while keeping the sharp main peak. Impacts of multipath on the proposed method are also investigated. Simulation results demonstrate that the proposed method is totally unambiguous while exhibiting an average multipath performance with respect to the existing unambiguous tracking methods.     

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。     

Application of generalized binary offset carrier modulation in BeiDou satellite navigation system

As quickly growing of global navigation satellite system community, there is increasing interest in new signals for military and civilian uses. New signals must provide more robustness, higher performance, and greater capacity than already-existing signals and compliant with the radio frequency compatibility rule with existing and planned signals. This paper presents a class of particularly attractive modulations called Generalized Binary Offset Carrier (GBOC) modulations, and demonstrates their essential characteristics and performance in the signal design of BeiDou system. The GBOC modulations can offer additional degrees of freedom for shaping the signal’s spectrum and provide superior performance in code tracking, multipath and compatibility than other BPSK and BOC modulations. The results show that the proposed modulation can provide potential opportunities for BeiDou satellite navigation system modernization and construction.     

同源多码流直接序列扩频信号性能分析

新一代GPS系统加入了二相偏移载波(BOC)调制信号。相对GPS传统PSK-R信号,BOC信号具有更多的高频分量,在抗干扰性能、码跟踪精度、频谱利用和给定带宽条件下的多信号复用诸方面获得改善和提高。该文分析提出,GPS传统C/A码和P(Y)码信号做为整体时具有与BOC信号相似的特性。该文将其推广到一般化同源多码流信号,分析表明,可以将同源多码流信号作为新信号形式联合处理,以在白噪声和人为干扰具主导作用环境提高码跟踪性能。该文得出两种经典信号谱型条件下,以信号参数表示的码跟踪误差改善的表达式并给出了实现3 dB码跟踪性能改善的参数数值。     

导航发射信道对双频复用信号质量的影响

在新一代全球导航卫星系统建设中,双频联合恒包络复用技术得到了广泛的应用。由于信号在星上传输过程中会产生失真,所以需要分析不同双频复用信号通过发射信道后的信号质量。首先建立了一个基于实际发射信道的模型,然后主要分析了AltBOC(Alternate Binary Offset Carrier)、TD-AltBOC(Time Division Alternate Binary Offset Carrier)、ACE-BOC(Asymmetric Constant Envelope Binary Offset Carrier)等不同双频复用方案通过发射信道后的功率谱、星座图、鉴相曲线过零点偏差、相关损失。对三种调制方式进行对比,结果表明在考虑捕获灵敏度的情况下,应优先考虑ACE-BOC调制方式。     

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。