一种bpsk和boc信号的兼容捕获系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种BPSK和BOC信号的兼容捕获系统，还涉及一种BPSK和BOC信号的兼容捕获方法。本发明包括BPSK/BOC信号捕获模块、数字下变频器和BPSK/BOC信号码发生模块。数字下变频器将接收的中频信号下变频处理后产生I支路信号和Q支路信号，同时，BPSK/BOC信号码发生模块产生PN码和BOC同相子载波和正交子载波，BPSK/BOC信号捕获模块通过两个选择器进而对BPSK或BOC信号进行选择性的并行捕获处理。本发明具有结构简单，信号捕获时间短的优点，它兼容BPSK和BOC信号的捕获，实现了相关器的充分利用，节约了捕获电路的硬件资源，且保证了在BOC参数m/n比较大时BOC信号的捕获性能。
【专利说明】-种BPSK和BOC信号的兼容捕获系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种BPSK和BOC信号的兼容捕获系统及方法。
【背景技术】
[0002] 在导航接收机中，传统卫星导航信号采用BPSK方式进行信号调制，目前各个导航 系统的新一代信号中大多采用了 BOC调制方式的导航信号，由于BOC信号形式多样，对硬件 资源的需求也不尽相同，在多频多星座导航接收机中为了处理两种不同调制方式，通常采 用不同的处理方法和处理电路。
[0003] 如图4所示为BPSK信号捕获时的单相关器结构；BPSK信号捕获时，数字中频信号 首先经过孤C下变频产生I/Q支路信号分别与PN码进行相关，输出的相关结果还需进行求 模和非相干累加，最后进行捕获结果判决。相关函数可表示为+Wg2 O
[0004] 如图5所示为BOC信号捕获时的单相关器结构；BOC信号捕获时，数字中频 信号首先经过孤C下变频产生I/Q支路信号分别与同相子码和正交子码进行相关运 算，形成两路相关结果，两路结果分别进行求模和非相干累加，再对两路非相干累加结 果进行累加得到最终捕获结果，最后进行捕获结果判决。最终的相关函数可表示为 ('BOC 二 凸 +Wgj + nJwjQ +W巡。
[0005] 在目前导航接收机信号处理中主要针对BPSK调制信号进行捕获，当捕获BOC信号 时一般采用W下两种方式；（1)分别使用两套不同的相关器结构或两个相关通道进行BPSK 信号和BOC信号的捕获；（2)使用类似于BPSK信号捕获的相关器兼容BOC信号的捕获。
[0006] 现有技术存在W下不足：
[0007] (1)当采用第一种方式实现BOC信号和BPSK信号的兼容处理时，由于使用两套不 同的相关器结构或两个相关通道，结构复杂，且无法充分利用相关器资源，会造成硬件资源 浪费，增加了成本和功耗；
[0008] (2)采用第二种方式进行BOC信号捕获时，当BOC (m，n)信号参数m/n越大，多峰 现象就会越严重，容易导致捕获相位不准，进而影响捕获性能。
[0009] 其中 BOC (m，n)信号参数定义为；m= fs/l.〇23MHz，n = fc/l.〇23MHz，fc 为 PN 码 速率，为BOC信号调制时的子载波速率。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种简单的、信号捕获时间短的 BPSK和BOC信号的兼容捕获系统及方法，它兼容BPSK和BOC信号的捕获，实现了相关器的 充分利用，节约了捕获电路的硬件资源，且保证了在BOC参数m/n比较大时BOC信号的捕获 性能。
[0011] 本发明的目的是通过W下技术方案来实现的：一种BPSK和BOC信号的兼容捕获 系统，它包括BPSK/B0C信号捕获模块、数字下变频器（DDC)和BPSK/B0C信号码发生模块； BPSK/BOC信号码发生模块包括数控振荡器、码发生器、90°移相器和第一选择器，数控振荡 器产生两路相干时钟，一路为子载波输出与第一选择器的a输入端口相连，另一路输出与 码发生器的输入端相连，驱动PN码发生器产生PN码，第一选择器的b输入端与逻辑'0'相 连，码发生器的输出端与移位寄存器D (0)相连；BPSK/B0C信号捕获模块包括移位寄存器 组，移位寄存器组由移位寄存器D (0)，D (1)，…，D (4N-1)组成，由2倍PN码时钟驱动移 位，移位寄存器D (0)，D (1)，…，D (2N-1)依次串联，移位寄存器D (2N-1)通过第二选 择器的b输入端与D (2N)，…，D (4N-1)依次串联，第二选择器的a输入端与移位寄存器 D (0)输出相连，各移位寄存器的输出分别并联一个信号捕获单元，所述的信号捕获单元由 异或逻辑运算单元和相关器组成，偶数序号移位寄存器D (0)，D (2)，…，D (4N-2)的输出 和90°移相器SCQ信号输出端分别与异或逻辑运算单元的输入相连，奇数序号移位寄存器 D (1)，D (3)，…，D (4N-1)的输出和第一选择器的SCI信号输出端分别与异或逻辑运算 单元的输入相连，异或逻辑运算单元的输出与相关器的第一路输入连接，相关器的第二路 输入与数字下变频器的输出相连。
[0012] 进一步的，所述的第一选择器当选择a路输入时输出为同相子载波SCI,同时SCI 经过90。移相器生成正交子载波SCQ ;当选择b路输入时输出的SCI为逻辑'0'，经过90。 移相器的SCQ信号仍为逻辑'0'。
[0013] 一种BPSK和BOC信号的兼容捕获方法，它包括如下步骤：
[0014] Sl ;将接收的BPSK或BOC信号进行频率转换和模数转换，获得中频数字信号；
[0015] S2 ;中频数字信号通过数字下变频器产生I支路信号和Q支路信号；
[0016] S3 ;根据第一选择器和第二选择器的a选通状态或b选通状态，BPSK/B0C信号码 发生模块对应产生BOC信号同相正交子载波及PN码或BPSK信号PN码，同时，BPSK/B0C信 号捕获模块对应选择BOC信号捕获模式或BPSK信号捕获模式。
[0017] S4 ;各移位寄存器的输出分别与第一选择器输出的同相子载波或依次经过第一选 择器和90°移相器输出的正交子载波进行异或运算，异或运算后再分别与中频数字信号的 下变频数据进行相关运算，实现并行相关运算。
[0018] 进一步的，所述的PN码和BOC信号子载波的产生情况如下：
[0019] S21 ;当第一选择器选通a路信号时，BPSK/B0C信号码发生模块产生BOC信号的PN 码，同相子载波SCI和正交子载波SCQ。
[0020] S22 ;当第一选择器选通b路信号时，BPSK/B0C信号码发生模块产生BPSK信号的 PN码，而对应同相子载波SCI和正交子载波SCQ均为逻辑'0'。
[0021] 所述的相关运算的相关函数包括：
[0022] (1)当第一选择器和第二选择器选通a路信号时，BPSK/B0C信号捕获模块选择BOC 信号捕获模式，移位寄存器D (0)，D (1)，…，D (2N-1)连接的相关器输出偏移偶数个半码 片相位所对应的相关值，移位寄存器D (2N)，D (2N+ 1)，…，D (4N-1)连接的相关器输出 偏移奇数个半码片相位所对应的相关值。电路一次性完成2N个1/2PN码片相位的搜索，各 个相位的相关函数为：
【权利要求】
1. 一种BPSK和BOC信号的兼容捕获系统，其特征在于：它包括BPSK/BOC信号捕获模 块、数字下变频器和BPSK/B0C信号码发生模块；BPSK/B0C信号码发生模块包括数控振荡 器、码发生器、90°移相器和第一选择器，数控振荡器产生两路相干时钟，一路为子载波输 出与第一选择器的a输入端口相连，另一路输出与码发生器的输入端相连，驱动PN码发生 器产生PN码，第一选择器的b输入端与逻辑'0'相连，码发生器的输出端与移位寄存器D (0) 相连；BPSK/B0C信号捕获模块包括移位寄存器组，移位寄存器组由移位寄存器D (0)，D (1) ，…，D (4N-1)组成，由2倍PN码时钟驱动移位，移位寄存器D (0)，D (1)，…，D (2N-1) 依次串联，移位寄存器D (2N-1)通过第二选择器的b输入端与D (2N)，…，D (4N-1)依次 串联，第二选择器的a输入端与移位寄存器D (0)的输出端相连，各移位寄存器的输出分别 并联一个信号捕获单元，所述的信号捕获单元由异或逻辑运算单元和相关器组成，偶数序 号移位寄存器D (0)，D (2)，…，D (4N-2)的输出和90°移相器SCQ信号输出端分别与异 或逻辑运算单元的输入相连，奇数序号移位寄存器D (1)，D (3)，…，D (4N-1)的输出和第 一选择器的SCI信号输出端分别与异或逻辑运算单元的输入相连，异或逻辑运算单元的输 出与相关器的第一路输入连接，相关器的第二路输入与数字下变频器的输出相连。
2. 根据权利要求1所述的一种BPSK和B0C信号的兼容捕获系统，其特征在于：所述的 第一选择器当选择a路输入时输出为同相子载波SCI，同时SCI经过90°移相器生成正交 子载波SCQ ;当选择b路输入时输出的SCI为逻辑'0'，经过90°移相器的SCQ信号仍为逻 辑 '0，。
3. -种BPSK和B0C信号的兼容捕获方法，其特征在于：它包括如下步骤： 51 :将接收的BPSK或B0C信号进行频率转换和模数转换，获得中频数字信号； 52 :中频数字信号通过数字下变频器产生I支路信号和Q支路信号； 53 :根据第一选择器和第二选择器的a选通状态或b选通状态，BPSK/B0C信号码发生 模块对应产生B0C信号同相正交子载波及PN码或BPSK信号PN码，同时，BPSK/B0C信号捕 获模块对应选择B0C信号捕获模式或BPSK信号捕获模式； S4:各移位寄存器的输出分别与第一选择器输出的同相子载波或依次经过第一选择器 和90°移相器输出的正交子载波进行异或运算，异或运算后再分别与中频数字信号的下变 频数据进行相关运算，实现并行相关运算。
4. 根据权利要求3所述的一种BPSK和B0C信号的兼容捕获方法，其特征在于：所述的 PN码和B0C信号子载波的产生情况如下： 521 :当第一选择器选通a路信号时，BPSK/B0C信号码发生模块产生B0C信号的PN码、 同相子载波SCI和正交子载波SCQ ; 522 :当第一选择器选通b路信号时，BPSK/B0C信号码发生模块产生BPSK信号的PN码， 而对应同相子载波SCI和正交子载波SCQ均为逻辑'0'。
5. 根据权利要求3所述的一种BPSK和B0C信号的兼容捕获方法，其特征在于：所述的 相关运算包括： (1)当第一选择器和第二选择器选通a路信号时，BPSK/B0C信号捕获模块选择B0C信 号捕获模式，移位寄存器D (0)，D (1)，…，D (2N-1)连接的相关器输出偏移偶数个半码片 相位所对应的相关值，移位寄存器D (2N)，D (2N+ 1)，…，D (4N-1)连接的相关器输出偏 移奇数个半码片相位所对应的相关值，电路一次性完成2N个半PN码片相位的搜索，各个相 位的相关函数为： ^2,, - ^jWJ(n,l) + + ^lWl(n,2) + WQ(n.2) < ,--2-I--- ^2)(+1 - -/W/(n+2AM) W0(n+2XJ) ^^?(?+2Ν,2) + WQ{n+2N,2) (2)当第一选择器和第二选择器选通13路信号时，8?51(/80(：信号捕获模块选择8?51(信 号捕获模式，移位寄存器D (0)，D (1)，···，0 (4N-1)连接的相关器分别输出4N个半码片 相位偏移所对应的相关值，电路一次性完成4N个1/2PN码片相位的搜索，各个相位的相关 函数为： 〔.2m 一 + WQ(m,\) ' ,----,(m = 0, 1,2, -,2N-1)； ^*2m+l - ·/^"/(m,2) W0(m,2) 其中，cx表示第X个半码片相对相位偏移得到的相关绝对值，相关峰值即为Cx序列中 的最大值。
【文档编号】G01S19/24GK104237906SQ201310236247
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月14日 优先权日:2013年6月14日
【发明者】白松 申请人:成都国星通信有限公司