一种双频导航信号恒包络调制方法和调制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及卫星导航技术领域，特别是卫星导航系统的信号调制方法和调制装 置。
【背景技术】
[0002] GNSS(Global Navigation Satellite System,全球卫星导航系统）一般由卫星 段、控制段和地面段组成。其中卫星段的GNSS卫星发射服务信号;地面段的GNSS接收器处理 来自不同GNSS卫星的服务信号，计算与每颗GNSS卫星的距离并完成位置解算，从而获得导 航定位服务。GNSS卫星发射的服务信号的调制方式是影响地面段GNSS接收器可获得的服务 质量的主要因素。
[0003] 卫星段的GNSS卫星是严格的功率受限系统，为提高功率放大器效率，一般功率放 大器工作在非线性饱和区，运就要求在一个频点发射的所有服务信号调制后必须满足恒定 包络条件，否则包络的失真将会导致功率放大器产生幅度/幅度调制失真和幅度/相位调制 失真，严重降低GNSS卫星发射的服务信号质量，因此如何在同一个频点实现多种不同服务 信号的恒包络复用是设计服务信号调制的关键约束条件。
[0004] 恒包络复用技术得到广泛研究和应用，其中Wlnterplex、CASM(经证明与 Interplex调制等价）、多数表决法W及基于数值捜索的最优相位恒包络发射(POCET)技术 为代表的导航信号复用技术可W很好的解决一个频点上多个信号的恒包络复用问题，如 Gal i Ieo系统的El频点上采用了修正的Int&rplex调制解决了恒包络发射问题。但是对于双 频导航信号的恒包络调制问题，仅进行了初步的探讨。Galileo及BeiDou系统分别提出的两 种双频信号调制:AltBOC调制及ACE-BOC调制，解决的问题均是如何恒包络发射分别位于上 下两个边带上的两个QPSK信号。AltBOC调制实现了位于两个边带的两个等功率QPSK的最优 恒包络发射。ACE-BOC调制解决了两个边带两个QPSK信号四个信号分量任意功率配比恒包 络发射问题。但是更广义的问题是，如何实现两个边带任意信号路数任意功率配比的恒包 络调制，Al tBOC与ACE-BOC调制均无法给出解决方案。
[0005] 双频恒包络调制技术有着广泛的应用场景，如北斗系统的Bl频段，存在一期区域 系统与二期全球系统的平稳过渡，导致星上载荷在一段时间内必须考虑后向兼容，即需要 同时播发一期信号与二期信号。一期区域系统的BlI信号与全球系统的BlC及BlA信号就分 别位于两个频点上。再如GI^系统现代化过程中，曾经考虑过将两个频点信号同时播发W减 少星上功放的个数。另外，GLONASS系统也曾尝试将其抑MA信号与不同频点的CDMA信号恒包 络发射。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术存在的技术问题，本发明的目的是提供一种双频导航信号恒包络调 制方法和调制装置，其将两个边带上的任意路数服务信号调制在同一个载波上，实现恒定 的信号包络和高的复用效率，提高信号的发射质量和功率效率。
[0007] 本发明的技术方案是，
[0008] -种双频导航信号恒包络调制方法，包括W下步骤：
[0009] 已知上边带需要复用的信号为Sk(t)，其中k=l，2,3…N;下边带需要复用的信号 为其中 j = l，2,3---M。
[0010] 步骤SI:增加交调分量，实现单边带恒包络调制。
[0011] 对上、下边带需要复用的信号分量进行恒包络调制：
[0013] 其中，信号Sk(t)的功率为，相位角为0k;信号Sk(t)的功率为巧，，相位角为^ ; IM (t)及/肪(0分别为上下边带加入的交调分量。
[0014] 恒包络调制的方法可W采用适用于等中屯、频点多信号分量恒包络调制的任意恒 包络发射技术，特别是Inte巧lex(互复用）、CASM(经证明与Inte巧Iex调制等价）、多数表决 法W及基于数值捜索的最优相位恒包络发射(POCET)技术等为代表的导航信号复用技术。 如采用Inte巧Iex复用方法，则经过恒包络调制后得到的上边带恒包络信号表示如下： A', (0 = (') COS(在(O)-侣 s'，(0 sin(在(O)
[0015] 厂 厂 \7 (0 = PqS. {〇cos(<p, (/)) + yjPjS, (J)sm(^^ (0)
[0016] 其中的相位及功率参数为：
[001引其中，s(k,j)(t)为si(t)或S2(t) ;Pi为正交路信号功率，Pq为同相路信号功率，Hik为 决定各信号功率分配的调制系数，信号sk(t)的功率为马，s(M)(t)信号的功率为C,。，其中k = 3,4...N，j = l，2。
[0019] 同理，经过恒包络调制后得到的下边带恒包络信号表示如下： 与 W = a/^則" C0S< 是(O) - /) sin(是(O)
[0020] - (') = i/与马(')COS(是('))+ V和1 (')加(是(嘴
[0021]式中相位及功率参数为：
[0023]其中，马^(〇为.?1(〇或马(〇，巧为正交路信号功率，焉为同相路信号功率，％为决 定各信号功率分配的调制系数，信号荀的的功率为巧,，？,w(〇信号的功率为其中k = 3,4...M，j = l，2。
[0024] 步骤S2:双边带恒包络调制。
[0025] 对上、下边带恒包络调制信号分别进行双频调制，得到的双频基带信号为：
[0026] ?$(/) = W)Sgn[sin(2方+ W))] +.凤')Sgn sin(2方/化"如))
[0027] 其中，sgn[ ?]为BOC调制(B0C调制即二进制偏移载波调制）的基本形式，fs。为副载 波偏移频率，基带信号表达式中的幅度相位参数取值为：
[0029] 其中，Re[]表示实数部分;Im[]表示虚数部分。
[0030] 步骤S3:将恒包络基带信号正交调制到载波。
[0031] 将上一步中得到的恒包络基带信号的实部信号和虚部信号分别调制到频率相同 但相位相差V2的两个载波上，形成两个调制信号，载波的频率根据实际应用需求选取。将 上述两个调制信号相加或相减，形成正交调制到载波的服务信号。
[0032] 本发明提供一种双频导航信号恒包络调制装置，包括单频恒包络调制器、双频恒 包络调制器、正交调制器。其中，单频恒包络调制器将上下两个边带的服务信号分别调制成 一路恒包络基带信号，输出上下边带的恒包络基带信号的实部信号和虚部信号至双频恒包 络调制器;双频恒包络调制器将上下边带的恒包络基带信号合成一路恒包络基带信号，输 出恒包络基带信号的实部信号和虚部信号至正交调制器，正交调制器将输入的信号进行正 交调制后输出。单频恒包络调制器及双频恒包络调制器利用具有存储和计算功能的数字逻 辑器件，例如现场可编程逻辑阵列、数字信号处理器等制作。
[0033] 上下边带单频恒包络调制器接收时间变量t，上边带需要复用的信号为Sk(t)及信 号功率化，其中k=l，2,3…N;下边带需要复用的信号为&的及信号功率茲，其中j = l，2， 3…MDSk(t)及別/)间互不相关。
[0034] Wlnte巧Iex恒包络调制器（即互复用恒包络调制器)为实施例，上边带单频恒包 络调制器和下边带单频恒包络调制器均采用Interplex恒包络调制器。
[0035] 已知上边带单频恒包络调制器的输入包括信号Sk(t)，信号Sk(t)的功率巧*，相位角 0k，其中k= 1,2，3…N;另外还有驱动时钟即时间变量t;在驱动时钟的驱动下，Interplex恒 包络调制器（即互复用恒包络调制器)根据输入信号的功率、相位及电平取值，按照下述表 达式生成恒包络基带信号的实部信号和虚部信号： 片）=W C0S( A (O) - (。s_m( A (O)
[003W V 广 .? (0 = W cos说 W) + 侣A (0 Sm 始(/))
[0037]其中的相位及功率参数为：
[0039] 其中，s(kj)(t)为si(t)或S2(t);Pi为正交路信号功率术为同相路信号功率，mk为 决定各信号功率分配的调制系数，信号Sk(t)的功率为C,，s(M)(t)信号的功率为^心，其中k = 3,4...N，j = l，2;
[0040] 同理，下边带单频恒包络调制器也采用Inte巧lex恒包络调制器;经过其恒包络调 制后得到的下边带恒包络信号表示如下： r 1 马")=為& W COS 诚 W)-原石内 Sin(^W)
[0041 ] _ -、占 - 馬(')=?^马与(')COS(是(/)) +作非)sin(苗的）
[0042]式中相位及功率参数为：
[0044] 其中，J (0为fi(〇或?: (0，巧为正交路信号功率，葛为同相路信号功率，哦为决 定各信号功率分配的调制系数，信号s'<(0的功率为馬，信号的功率为聲,。，其中k = 3,4...M，j = l，2。
[0045] 双频恒包络调制器采用复数形式的二进制偏移载波调制对上下边带恒包络信号 进行恒包络复用，形成最终的双频恒包络调制基带信号。
[0046] 正交调制器的输入是双频恒包络调制基带信号的实部信号I (t)和虚部信号Q(t)， 正交调制器将实部信号Kt)和虚部信号Q(t)根据需要的载波频率进行正交调制，输出具有 恒定包络的服务信号。
[0047] 本发明的有益技术效果：
[004引本发明将两个边带上的任意路