GALILEO/GPS中频接收的同步性能研究

本文针对GALILEO/GPS中频接收机同步跟踪性能问题进行研究。主要进行GPS扩频信号和GALILEO BOC(m,n)信号的自相关函数峰值的比较,GPS/GALILEO接收机码跟踪、载波跟踪的速率精度的比较,其中码跟踪采取了延迟锁相环(DLL),载波跟踪采用costas锁相环。从仿真的结果可以看出,扩频码自相关函数具有单峰值,而BOS(m,n)信号自相关函数具有多峰值的特点,GALILEO接收机具有锁相速度快、精度高的特点。     

针对BOC信号的低复杂度无模糊跟踪技术

针对正弦相位二进制偏移载波(BOC)信号的伪码同步问题,提出了一种低复杂度的无模糊跟踪方法.该方法通过设计特殊的本地参考辅助信号,将其与接收到的BOC信号相关,得到的互相关函数与BOC信号的自相关函数相结合,从而构建出一种新的非相干码鉴别器函数.该鉴别器函数只有一个锁定点,可以实现稳定的无模糊跟踪.区别于传统的超前减滞后无模糊方法,该方法只需要即时支路相关器的输出,可以减少至少3/4的相关器,显著降低接收设备的复杂度.理论分析和仿真结果表明:本方法的跟踪精度介于类二进制相移键控(BPSK-LIKE)方法和峰跳(BJ)方法之间,同时也表现出较好的跟踪稳健性.     

基于PCF的BOC信号无模糊算法分析

针对BOC (Binary Offset Carrier) 信号的自相关函数存在多峰性,从而造成同步过程中模糊性的问题,提出了一种基于PCF (Pseudo Correlation Function) 算法的同步算法。该算法首先将本地伪码和本地副载波调制到本地产生的辅助信号,再将本地调制后的信号与处理后的接收信号进行相关处理,最后将相关结果进行一定形式的运算得到只有一个单峰的相关函数。并且对提出算法进行了性能分析和仿真比较,结果表明该算法能完全消除同步过程中BOC信号自相关函数的模糊性,并且可以通过改变参数的值来提高捕获精度和捕获性能。     

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.      

GPS L1C信号的仿真分析

GPS L1C信号采用数据和导频双通道结构.基于Matlab仿真产生L1C信号并分析了数据、导频通道的自相关和频谱特性,两通道有类似的相关函数包络,导频通道自相关函数的旁峰相比数据通道向外偏移0.06个码片,相同的码相位范围内峰值变化更加剧烈,其相关峰的斜率比数据通道自相关函数高2.56dB,中心主峰更窄.比较了不同前端带宽下BPSK(1),BOC(1,1),BOC(6,1),TMBOC(6,1,4/33)调制信号的均方根带宽,理论上TMBOC(6,1,4/33)信号的跟踪精度相比L1C/A信号提高了57%.分析了次级码的相关特性.它具有强自相关性,有效降低卫星信号互相关函数的旁瓣,旁瓣比为27.4dB.研究表明L1C信号具有优良的跟踪精度和减少互相关干扰的潜能.     

基于相关移位BOC(n,n)无模糊度捕获算法

GPS现代化过程中,为避免导航信号频段间的互相干扰,采用了BOC调制技术来实现频带资源的合理利用.但是经过BOC调制的信号的自相关函数会存在多个副峰,这将会使捕获存在模糊性.针对这一问题提出了一种新的无模糊度捕获算法,根据BOC单元相关函数的特性,通过与移位半个码片取反后的新函数相乘,最终实现消除边峰的能力.仿真分析表明,本文提出的算法可以削弱副峰的干扰,使主峰跨度减小到半码片宽度,捕获灵敏度同ASPeCT方法,但均峰比比ASPeCT方法提高约10%,计算量也减少了40%.      

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.1     

二进制偏移载波最小均方误差预滤波无模糊跟踪方法

针对全球导航卫星系统所使用的二进制偏移载波(BOC)调制信号存在跟踪模糊的问题,提出了一种最小均方误差预滤波(MMSES)无模糊跟踪方法。在分析预滤波代价函数的基础上,首先推导经过相关后的噪声功率项表达式,然后根据最小均方误差准则,以宽度较窄的三角形单峰无模糊相关函数为赋形目标,给出包含噪声项的滤波函数最优解,最后采用预滤波器结构设计出赋形相关器。仿真结果表明,MMSES无模糊跟踪方法能够适用于各种相位和阶数的BOC信号,得到主峰宽度为0.2×10-6 s的单峰相关函数,且在处理高阶调制信号时的跟踪误差在载噪比为25～45dB.Hz范围内,比BPSK-Like方法减少了50%以上,多径误差在延时为0～1.5×10-6 s范围内比BPSK-Like方法减少0.8m。     

基于自相关函数重构的BOC信号无模糊捕获算法研究

针对BOC信号特殊的结构给捕获带来的模糊性问题,提出了一种基于BOC信号自相关函数重构结合并行码相位捕获的高效算法,即在本地增设一条正交参考波形支路,将本地参考波形支路与接收BOC信号的相关结果,通过简单线性计算来消除BOC调制的相关副峰,增大主峰强度,同时结合并行码捕获算法,降低了算法的运算量.仿真结果表明,载噪比在35~45 d B·Hz范围时,本算法相比于现有的几种基于自相关函数重构的主峰检测算法,主副峰分离度有约2~5 d B的提高,尤其在低载噪比下可以提供更高的正确捕获概率.     

CBOC调制导航信号跟踪算法研究及实现

复合二进制偏移载波（CBOC）信号的子载波是四电平的扩频符号,增大了接收机相关基带码的处理难度.针对此问题,本文分析了CBOC（6,1,1/11）信号的跟踪性能,并根据其子载波的特性,改进了TM61跟踪算法.该方法在跟踪的初始阶段利用BOC（1,1）进行同步,实现稳定跟踪后改用BOC（6,1）以提高跟踪精度.最后在自主研发的硬件平台上对该算法进行了验证.结果表明在保证跟踪精度的前提下,该方法有效的解决了由BOC（6,1）多峰现象引起的错锁问题,并且降低了对捕获精度的要求.     

现代GNSS信号捕获性能评估理论与应用

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的应用越来越广泛,几乎涉及国民经济和社会发展的各个领域.作为导航系统设计的重要环节,GNSS信号性能评估工作受到了广泛关注.本文以单点检测为基础,建立GNSS信号统计检测的理论模型,提出了综合调制方式、搜索步长和捕获算法的捕获性能评估方法.针对BOC(Binary Offset Carrier),MBOC(Multiplexed Binary Offset Carrier)和AltBOC(Alternative BOC)等的匹配捕获、无模糊捕获算法的整体检测性能和主峰、边锋检测性能进行评估,给出定量分析结果.搜索步长固定时,BOC,MBOC和AltBOC调制信号的自相关函数多峰特性会导致捕获性能下降,而且副载波速率越高性能下降越明显.虽然BPSK-like和SCPC(Sub Carrier Phase Cancellation)等无模糊捕获算法会带来一定程度的信号功率损耗,但却能有效提高BOC信号的捕获性能.     

并行码相位结合分形重构的TMBOC调制信号捕获算法

针对TMBOC调制信号自相关函数多峰值造成的捕获模糊性问题,提出了一种并行码相位结合分形重构去除模糊性的捕获算法.该算法首先对接收信号解调,然后用本地PN和BOC码分别与解调后的信号循环相关,对相关结果取模相加,最后利用分形重构算法折叠出没有副峰的相关函数.理论分析和仿真结果表明,重构算法能有效捕获到信号,算法复杂度较低,而且相关峰值比ASPeCT算法提高了43.7%,经过两径信道时主峰能量达到96%.     

基于多卫星伽利略E1频段中频信号的生成方法

为了模拟二进制偏移载波BOC(1,1)调制下的多卫星伽利略信号,提出了一种伽利略E1频段数字中频信号的生成方法.其中,通过模块化和图形化设计,逐层细化而拟合伽利略信号所需步骤,包括扩频码的产生、BOC调制的实现以及导航信息、载波和可调噪声源的叠加,并通过信号的自相关及其捕获等处理.结果表明,所生成的信号具有伽利略E1频段BOC(1,1)调制的信号特征,其信噪比和多普勒频移可调,可用于软件接收机的信号处理解算.     

一种短波移动信道的跳频同步系统

给出了一种基于自相关原理的跳频信号自适应同步系统，为使该跳频同步系统能适应短波移动信道，采用了短积分时间、串行捕获、多态锁定的同步方案，它能克服短波移动信道中衰落、多用户干扰及其它人为干扰对同步系统产生的影响，能在较强的干扰及较深的衰落条件下稳定工作。同时也给出了多态锁定的状态控制策略，对它的作用作了较详细的论述。