一种并行AltBOC导航信号中频生成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种并行AltBOC导航信号中频生成方法，属于卫星导航技术领域。
【背景技术】
[0002] 在导航卫星信号中，AltBOC信号被欧洲Galileo卫星导航系统选为E5信号的复 合和调制方式，中国BDS也计划采用。AltBOC信号带宽较宽，其副载波、伪码和恒包络生成 的查表方法较为特殊，系统对时钟频率要求严格。
[0003] 目前，可以通过以下方法来进行AltBOC导航信号的生成：
[0004] 方法1，利用I、Q正交上变频方式；
[0005] 方法2，利用中频生成，再变频调制的方式；
[0006] 然而，上述方法存在如下问题：
[0007] (1)方法1虽然在基带信号带宽较小（较射频信号带宽小一半），但是I、Q在数字 基带生成之后经历不同路径到达正交调制器，不同的路径其通道特性的差别导致最终信号 质量恶化。
[0008] (2)方法2是较常用的导航信号生成方法，但是通用的方法存在重要的约束： AltBOC的大带宽使得中频频率较高，采样频率需要很高。这对生成器件的时钟频率和速度 资源要求较高，在现有高可靠器件中实现难度较大。
【发明内容】
[0009] 本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种并行AltBOC导航信 号中频生成方法，本发明可以以较低频率实现AltBOC信号生成，保证I、Q支路通道特性一 致，保证信号质量。
[0010] 本发明的技术解决方案是：
[0011] -种并行AltBOC导航信号中频生成方法，包括步骤如下：
[0012] (1)生成基带信号；
[0013] 在122. 76MHz时钟域下，生成4路两电平导航信号厶(1^?』(1、8?，所述四路导航信 号包含测距所需的数据、次码和伪码，并经过AltBOC恒包络生成处理，生成I、Q两路基带正 交信号；
[0014] (2)复数滤波；
[0015] 利用复数滤波对I、Q进行幅频失真补偿，生成cl、cQ两路基带正交信号，；
[0016] (3)低通滤波；
[0017] 对步骤（2)生成的cI、cQ两路信号进行低通滤波，并进行串并转换，并行输出4路 滤波后的基带信号cl_0、cI_E、cQ_0、cQ_E ;
[0018] (4)生成中频载波；
[0019] (4a)在245. 52MHz时钟域下，使用2bit计数器计数，得到0、1、2、3这4个相位；
[0020] (4b)按照表1中的关系进行并行相位分配，组合为cos_0、cos_E、sin_0、sin_E。 在时间上，cos_0和sin_0为一个时刻的载波值，cos_E和sin_E为一个时刻的载波值，cos_ E、sin_E 滞后 cos_0、sin_0 -个 245. 52MHz 时钟周期；
[0021] 表1载波信号两电平量化表
[0023] (5)并行调制；
[0024] 将步骤（3)生成的4路滤波后的基带信号cl_0、cI_E、cQ_0、cQ_E与步骤⑷生 成的4路载波信号cos_0、cos_E、sin_0、sin_E进行并行调制输出调制信号S_0、S_E :
[0025] (6)并串转换；
[0026] 将步骤（5)生成的2路并行信号S_0、S_E转为串行输出，并进行数模转换。
[0027] 步骤（2)的复数滤波的具体实现方式如下：
[0028] (2a)对步骤（1)生成本地数字基带信号I、Q，进行FFT变换得到幅频和相频特性；
[0029] (2b)将复数滤波直通，采集射频通道输出的实际信号，并将采集到的信号变换至 基带信号I、Q，对基带信号I、Q进行FFT得到幅频和相频特性；
[0030] (2c)将（2b)与（2a)结果比对，得到通道幅频和相频特性，取反，通过最小二乘方 法，得到补偿滤波器冲击响应；
[0031] (2d)使用（2c)中设计的滤波器进行复数滤波。
[0032] 步骤（3)的低通滤波的具体实现方式如下：：
[0033] 122. 76MHz时钟域低通滤波使用并行方法进行：将122. 76MHz时钟域下信号cI、cQ 分别插1个〇并转为串行成为4路信号，再并行滤波，滤波之后直接并行输出4路滤波结果 cl-0、cl-E、cQ-0、cQ-E0
[0034] 步骤（5)的并行调制输出调制信号S_0、S_E的具体实现方式如下：
[0035] S_0(t) = cl_0(t) · cos_0 (t)-cQ_0 · sin_0(t)
[0036] S_E (t) = cI_E (t) · cos_E (t) _cQ_E · sin_E (t) 〇
[0037] 步骤（2b)采集信号的采样频率大于500MHz，同源采样，采样频率不能是导航信号 中伪码的码片速率的整数倍；采样时间大于伪码周期长度的两倍。
[0038] 步骤（2c)中将（2b)与（2a)结果比对，得到通道幅频和相频特性，取反，通过最小 二乘方法，得到补偿滤波器冲击响应的具体方式如下：
[0039] 步骤（2a)中的本地数字基带信号和步骤（2b)中的实际采集到的基带信号分别截 取至少一个码周期信号，以大于500MHz采样频率采样，幅频和相频特性由FFT得到
[0040] SF_ideal = FFT(S_ideal)
[0041 ] SF_real = FFT (S_real)
[0042] 设通道特性为H，则
[0043] SFldeal · H = SF_real
[0044] 频域的相乘即为时域卷积，依据最小二乘法，得到逆H对应的冲击响应，作为复滤 波器的系数。
[0045] 本发明与现有技术相比的有益效果是：
[0046] (1)本发明使用并行方法生成AltBOC导航信号，大量运算在低时钟域进行，大幅 降低了对时序的要求，尤其适合时钟资源紧张的场合，大大降低设计成本，提高了资源利用 率，通用性大大增强。
[0047] (2)本发明对AltBOC导航信号使用中频调制，可保证I、Q通道特性一致性，提高 了信号处理的准确性。
[0048] (3)本发明可通过复数滤波补偿通道幅频、相频特性，降低了 AltBOC信号高带宽 对通道幅频、相频特性一致性和稳定性的较高要求，保证了信号质量
[0049] (4)本发明在进入245. 52MHz时钟域中频调制之前进行低通滤波，防止混叠，滤波 器使用并行滤波方法实现，滤波处理方式更加精准，可靠性更强。
【附图说明】
[0050] 图1为本发明原理结构图；
[0051] 图2为本发明最终生成的中频信号频谱。
【具体实施方式】
[0052] 下面结合附图对本发明的工作原理和工作过程作进一步解释和说明：
[0053] 如图1所示，本发明一种并行AltBOC导航信号中频生成方法，包括步骤如下：
[0054] (1)生成基带信号；
[0055] 在122. 76MHz时钟域下，生成4路两电平导航信号八(1^?』(1、8?，所述四路导航信 号包含测距所需的数据、次码和伪码，并经过AltBOC恒包络生成处理，生成I、Q两路基带正 交信号；
[0056] (2)复数滤波；
[0057] 利用复数滤波对I、Q进行幅频失真补偿，生成cI、cQ两路基带正交信号，（对I+jQ 进行复数滤波就得到cI+jcQ);
[0058] 复数滤波的具体实现方式如下：
[0059] (2a)对步骤（1)生成本地数字基带信号I、Q，进行FFT变换得到幅频和相频特性；
[0060] (2b)将复数滤波直通，采集射频通道输出的实际信号，并将采集到的信号变换至 基带信号I、Q，对基带信号I、Q进行FFT得到幅频和相频特性；
[0061] 米集?目号的米样频率大于500MHz，同源米样，