一种基于时间宽度可调的正弦脉冲偏移载波调制方法【
技术领域：
】：[0001]本发明涉及一种卫星导航系统信号的实现方法，具体涉及一种基于时间宽度可调的正弦脉冲偏移载波调制方法。【
背景技术：
】[0002]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(n,m))是一种能够满足上述要求的新型调制方式，其中扩频码频率为mXI.023MHz，子载波频率为nXI.023MHz，其实现方法详见文献Betz.J，"TheOffsetCarrierModulationforGPSModernization，"IONNTM，SanDiego,CA,January25-27,1999.[0003]Betz.J在文献"BinaryOffsetCarrierModulationsforRadionavigation，nNavigation: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。[0004]随着卫星导航信号数量的不断增加，频谱资源紧张，由于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，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。在现有技术中，文献"OnoptimizedsignalwaveformsforGNSS^iPhDThesis,2008,UniversityFAFMunich.提出一种基于正弦脉冲的偏移载波的调制方法（SinusoidalBinaryOffsetCarrier,SBOC(n,m))，该调制方法具有良好的码跟踪性能、抗干扰和抗多径能力，并且该导航信号具有恒包络从而使得高功放能工作在饱和或近饱和状态来提高功放的效率。但文章中提出的调制方法，要求调制波形码片的持续时间必须是相等的，只能通过选择扩频码的频率和子载波频率来调整两个主瓣的距离，这极大的限制了信号波形设计的灵活度。为此，本发明提出一种基于时间宽度可调的正弦脉冲偏移载波调制方法（AdjustableWidthSinusoidalBinaryOffsetCarrier,AWSB0C(n，m,P))，该方法不但为导航信号的设计提供了更多的选择，同时也进一步提高了导航信号的码跟踪性能、抗多径以及兼容性的能力，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。【
发明内容】：[0005]本发明的目的在于提出一种使导航信号具有良好的码跟踪性能、抗干扰、抗多径和与其它系统信号兼容的基于时间宽度可调的正弦脉冲偏移载波调制方法。[0006]本发明的目的是这样实现的：[0007](1)首先确定扩频码周期T。，子载波周期Ts。，正弦或余弦型子载波调制方式，以及正弦脉冲波形可变参数P;[0008](2)根据扩频码周期Τ。和子载波周期Ts。，确定一个扩频码片中整周期子载波个数N，其中N=IVTsc;[0009](3)根据扩频码周期T。，正弦脉冲波形可变参数P以及一个扩频码片中整周期子载波个数N，构造出一个扩频码片间隔内正弦或余弦相位子载波调制波形，具体表示为：[0010]正弦相位子载波调制波形Xssub(t，P)为：[0011][0012]余弦相位子载波调制波形Xcsub(t，P)为：[0013][0014]其中PJt]是时间宽度为τ的正弦脉冲波形，即[0015](4)根据确定的扩频码周期Τ。，利用伪随机序列对导航信号进行扩频，然后将得到的扩频信号与步骤（3)所确定的正弦或余弦相位子载波调制波形进行时域相乘，得到所述的基于时间宽度可调的正弦脉冲偏移载波正弦或余弦型基带调制信号，具体表示为：[0016]基于时间宽度可调的正弦脉冲偏移载波正弦型基带调制信号SAWSB0Cs(n,m,p)⑴为：[0017][0018]基于时间宽度可调的正弦脉冲偏移载波余弦型基带调制信号SAWSB(^niniip)⑴为：[0019][0020]其中d(t)为导航信号数据通道信息；&1是伪随机扩频序列的第1个扩频Γ]〇</<τ码；L为伪随机序列的码片长度；recta)是矩形门函数，即《^(0=^'"；[0021](5)将步骤（4)得到的基于时间宽度可调的正弦脉冲偏移载波正弦或余弦型基带调制信号进行正交支路的载波调制，得到所述的基于时间宽度可调的正弦脉冲正弦或余弦相位偏移载波调制信号，具体表示为：[0022]基于时间宽度可调的正弦脉冲正弦相位偏移载波调制信号MAWSB^niniip)(t)为：CN105119868A说明书3/7页[0023][0024]基于时间宽度可调的正弦脉冲余弦相位偏移载波调制信号MAWSB^niniip)(t)为：[0025][0026]其中d(t)为导航信号数据通道信息；p(t)为导频通道信息，取值为全+1或-I;ai是同相支路伪随机扩频序列的第1个扩频码；bk是正交支路伪随机扩频序列的第k个扩频码；是载波频率；[0027](6)将步骤（5)中得到的基于时间宽度可调的正弦脉冲偏移载波调制信号进行导航信号的性能评估，若信号的码跟踪精度、抗多径和兼容性不满足所设计的导航系统性能需求及约束条件，则返回步骤（1)，重新确定扩频码频率f。或扩频码周期T。，子载波频率fs。或子载波周期Ts。，正弦或余弦型子载波调制方式，以及正弦脉冲波形可变参数P。[0028]本发明还可以包括：[0029]所述的扩频码频率f。和子载波频率fs。的取值为I.023MHz的整数倍。[0030]所述的基于时间宽度可调的正弦脉冲偏移载波正弦或余弦型基带调制信号的功率谱密度分别为：[0031]基于时间宽度可调的正弦脉冲偏移载波正弦型基带调制信号功率谱密度GaWSBOCs(n，m，p)(f).[0032][0033]基于时间宽度可调的正弦脉冲偏移载波余弦型基带调制信号功率谱密度GaWSBOCc(n，m，p)(f)为.[0034].[0035]本发明的有益效果在于：[0036](1)信号设计的灵活性高：本发明调制信号能灵活调整正弦脉冲码片所占的时间，为导航信号的设计提供了更多的选择，并通过所选适当的参数，可以灵活调节信号功率谱的主瓣及旁瓣的分裂程度。[0037](2)跟踪精度高：在接收机带宽内，本发明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。[0038](3)抗多径能力强：本发明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。【附图说明】[0039]图1是AWSBOC信号调制模型；[0040]图2是AWSBOC信号的实现方法流程图；[0041]图3是AWSBOC信号子载波调制波形；[0042]图4是传统的BOC，SBOC以及AWSBOC实施例信号的功率谱密度；[0043]图5是传统的BOC，SBOC以及AWSBOC实施例信号的码跟踪精度；[0044]图6是传统的BOC，SBOC以及AWSBOC实施例信号的多径误差包络；[0045]图7是传统的BOC，SBOC以及AWSBOC实施例信号的平均多径误差。【具体实施方式】：[0046]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：[0047]图1，图2和图3分别为本发明所提的AWSBOC信号调制模型，实现方法流程图以及子载波调制波形，其中图1中的各符号的定义如下：[0048]d(t):导航信号数据通道信息；[0049]p(t):导频通道信息；[0050]a1:同相支路的伪随机扩频码序列；[0051]b1:正交支路的伪随机扩频码序列；[0052]rec(t):矩形门函数；[0053]Xssub(t，P):所述的正弦相位子载波调制波形；[0054]Xcsub(t，P):所述的余弦相位子载波调制波形；[0055]Maw胃(t，P):所述的基于时间宽度可调的正弦脉冲偏移载波调制信号；[0056]fc:扩频码频率；[0057]fcar:载波频率；[0058]fsc:子载波频率；[0059]结合图1，图2和图3，本发明实现方法如下：[0060当前第1页1 2