专利名称：一种用于卫星导航定位系统降低信号发射功率的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于卫星导航定位系统降低信号发射功率的方法，尤其适用于信号发射功率受限的条件下。
背景技术：
每一种全球导航定位系统(GlobalNavigation Satellite System，GNSS)，如美国的GPS、欧洲的GALILEO以及俄罗斯的GL0NASS，根据自身的系统结构、定位方式以及调制方式的不同都会有自己独特的信号发射功率高效、综合利用。目前国外的GNSS系统均采用扩频调制技术，从信号功率谱密度函数的角度进行剖析，GNSS导航信号扩频调制功率谱密度函数直接影响着信号发射功率的有效分配与利用；而扩频码的设计与生成是扩频调制的核心技术。国外的GNSS系统中所使用的扩频码主要有两种短粗码与长精码。短粗码重复周期短，易于GNSS接收机捕获，但定位精度低；长精码重复周期长，需在短粗码的引导下进行长精码的捕获，但定位精度高。由于这两种扩频码存在较好的互补性，故常将它们分别调制在同一载波的两条正交支路上搭配使用。在工程实现中，卫星发射功率的大小是以卫星发射信号的最高谱线达到某一个门限值来作为衡量标准。短粗码的码钟频率较低，信号的功率集中在较窄频带内的少数谱线上，扩频码钟频率越低，谱线高度越高，实际所需的发射功率越高；而长精码的码钟频率较高，信号的功率分散在较宽频带内的众多谱线上，扩频码钟频率越高，谱线高度越低，实际所需的发射功率越低。因此，发射短粗码所需的较高功率抬高了发射信号所需的整体发射功率，与发射长精码所需的较低功率相比，形成了发射功率的浪费，如图1所示。
发明内容
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于卫星导航定位系统降低信号发射功率的方法，克服信号产生与发射过程中由于发射短粗码所需较高功率而造成发射功率的浪费。技术方案一种用于卫星导航定位系统降低信号发射功率的方法，其特征在于步骤如下步骤1生成导航电文按导航电文设计及排列格式，生成导航电文比特信息Pdata ；步骤2生成长精码生成循环周期为Tlmg。-秒，速率为Flmg。。Jfflz，循环周期内码片长度为Llmg rade = Tlong code^Flong code的长精码Plt5W = 1+ ，其中，符号“ + ”表示摩尔加运算，X1和\表示两个伪随机序列生成的多项式；步骤3生成短精码确定短精码的速率与长精码一致为Flmg。。Jfflz，码周期Tstot
code 满足条件 Tshort_code '^long_code
/10，码片长度为
Lshor t_code Tshort_code*Fiong_code ‘ 其短精码 Pshort_code = X’ !+X' 2，其中，符号“+”表示摩尔加运算，H分别为由W生成多项式产生的伪随机序列按Lsh。rt—。。de长度截短所得；步骤4扩频调制将导航电文比特信息分别与长精码与短精码进行扩频调制，分别得到长精码扩频调制信号短精码扩频调制信号Sstot Slong 一 Piong—code+PdataSshort 一 Pshort_code+Pdata步骤5载波调制采用载波信号S。miCT对生成的长精码扩频调制信号&。ng和短精码扩频调制信号Sstot进行载波调制，完成扩频信号频谱在载波频段上的搬移，得到卫星导航定位系统发射的调制信号Sg^gnaIi S]_ong*Scarrier 「00181 S =S
IKJKJ Oj ^signal2 k^short ^carrier符号“*”表示数值乘法运算。有益效果本发明提出的一种用于卫星导航定位系统降低信号发射功率的方法，不改变导航信号其它的生成过程与环节，只改变导航信号扩频码的生成与调制方式来实现合理有效地利用导航信号有效带宽内的发射功率谱密度，从而达到降低信号发射功率的目的。即，导航信号扩频码中高长精码码钟频率为短粗码的N倍，如果将短粗码的码钟频率提高N倍，同时保持短粗码的循环周期不变，在总功率不变的条件下，扩频信号的谱线根数可增加N倍，谱线的高度可减小N分贝，从而形成短精码。这样，当长精码和短精码分别加在两正交支路上同时对载波进行调制时，频谱的高度与单独调制长精码或短精码时是一样的。本发明的有益效果是短精码是一种码长比较短，码率比较高的测距码。它采用了精码的速率，粗码的码长，因此短精码既吸收了粗码码长短，易捕获的优点，又吸收了精码定位精度高的优点。是一种高性能的测距码。短精码与长精码搭配使用，代替了传统GNSS 系统中的短粗码与长精码的搭配使用，可以有效地降低信号所需的整体发射功率，有助于合理、有效地利用信号发射功率，节约系统整体功耗与成本。
图1是长精码所需发射功率与短粗码所需发射功率比较示意2是长精码生成方法示意3是短精码生成方法示意4是短精码所需发射功率示意5是长精码所需发射功率示意图
具体实施例方式现结合实施例、附图对本发明作进一步描述本发明实施例中，采用中国区域定位系统(China Area Positioning System，简称CAPQ作为依托平台，说明本发明提出的全球导航定位系统扩频码中短精码生成方法的实施过程。具体实施步骤如下步骤1 生成导航电文按导航电文设计及排列格式，在导航信息速率时钟信号的作用下，从队列中依次读取导航电文比特信息Pdata，准备与扩频码进行摩尔加运算处理。本实施例中，设置导航电文信息Pdata速率为Fdata = 50Hz。步骤2:生成长精码确定长精码的生成方法。设长精码循环周期为Tlmg。。de秒，长精码速率为Flmg 。。Jfflz，则一个长精码循环周期内码片长度为Llmg rade = Tlong code^Flong code0长精码生成过程如图2所示。由图2，长精码生成多项式用Plmg。。de表示，两个伪随机序列生成多项式分别用Xp X2表示，则=Plmg-C^ = 1+ ，其中，符号“+”表示摩尔加运算。本实施例中，设置长精码周期为Tlmg。。de = 1秒，码速率为Flmg。。de = 10. 23MHz，则一个长精码周期内的码片长度为Llmg。。de = Tlong code^Flong cod = 10230000。本实施例中，&生成多项式表示为& = x15+x14+l, &生成多项式表示为& = x15+x14+x12+x3+l，则长精码生成多项式Plmg rade = X1^2，符号“ + ”表示摩尔加运算。步骤3:生成短精码根据长精码的码周期与码速率，确定短精码的码周期为Tstot。-秒，且Tstot。。de满足条件Tstot—。。de < Tlmg。。dyio，码速率仍为Fltmg。。jfflz，则一个短精码周期内的码片长度为
τ=TΦρ
short_codeshort_code long_code °根据长精码的生成方法，短精码生成方法如图3所示。由图3，短精码生成多项式用Pstot。。de表示，两个伪随机序列生成多项式分别用 X’ i、X’ 2表示，则psto—。。de = X’ !+X' 2，其中，符号“+”表示摩尔加运算，X’ i、X’ 2分别为由 X1^ X2生成多项式产生的伪随机序列按Lstot。-长度截短所得。Pshort code即为生成的短精码。本实施例中，根据长精码的码周期与码速率，确定短精码的码周期为Tstot。-= 1*10_3秒，码速率仍为Flmg。。de = 10. 23MHz，则一个短精码周期内的码片长度为Lstot。。de =
Tshort_code*FiOI1g—⑶如一10230。按图3所示短精码生成方法，本实施例中，生成多项式表示为= χ15+χ14+ , X’ 2生成多项式表示为X’ 2 = χ、χ14+χ12+χ3+1，则短精码生成多项式Pstot。。de = X’ i+X，2， 符号“+”表示摩尔加运算，X’ i、X’ 2的初始状态设置与的相同。步骤4 扩频调制将导航电文比特信息分别与长精码与短精码进行扩频调制，分别得到长精码扩频调制信号&。ng与短精码扩频调制信号Sstot 本实施例中，将生成的导航电文分别与长精码、短精码进行摩尔加运算Slong 一 Piong—code+PdataSshort 一 Pshort_code+Pdata步骤5:载波调制对生成的长精码扩频调制信号、短精码扩频调制信号分别用载波信号S。a iCT进行载波调制得到最终的调制信号&ignall Asignal2，从而完成扩频信号频谱在载波频段上的搬移。S = k^signallS 。long carrier
S = 。signal2S short carrier
符号“*”表示数值乘法运算。
本实施例中，设置载波信号S。miCT为71MHz，则对扩频信号进行载波调制Ssignall 一 Slong5^ScarrierSsignal2 一 Sshort5^Scarrier可得中频调制的导航信号。本发明所提出的短精码调制的导航信号所需的发射功率与长精码调制的导航信号所需的发射功率分别如图4、图5所示。由图4、图5可见，本发明所提出的短精码所需的发射功率与长精码所需的发射功率相同，从而克服了发射功率浪费的问题，实现了发射功率的充分利用。
权利要求
1. 一种用于卫星导航定位系统降低信号发射功率的方法，其特征在于步骤如下步骤1生成导航电文按导航电文设计及排列格式，生成导航电文比特信息Pdata ；步骤2生成长精码生成循环周期为Tlmg。-秒，速率为Flmg。。Jfflz，循环周期内码片长度为LlmgJde = Tlong code^Flong code的长精码Plt5W = 1+ ，其中，符号“ + ”表示摩尔加运算， X1和\表示两个伪随机序列生成的多项式；步骤3生成短精码确定短精码的速率与长精码一致为Flmg raJfflz,码周期TshOTt—。。de满足条件 Tshort_code〈 Tlong—code/l0，石马片"Ix度为 Lshort_code 一 Tshort—C0de5^Fl0ng-C0de，其短精石马 Pshort_code =X’ !+X' 2，其中，符号“+”表示摩尔加运算，X’ i、X’ 2分别为由X1J2生成多项式产生的伪随机序列按Lsh。rt—。。de长度截短所得；步骤4扩频调制将导航电文比特信息分别与长精码与短精码进行扩频调制，分别得到长精码扩频调制信号短精码扩频调制信号Sstot s =P+PvjIong 1 long_code 1 datas =P+Pshort 1 short_code 1 data步骤5载波调制采用载波信号S。miCT对生成的长精码扩频调制信号&。ng和短精码扩频调制信号Sstot进行载波调制，完成扩频信号频谱在载波频段上的搬移，得到卫星导航定位系统发射的调制信号Ssignall=Slong*ScarrierSsignal2=Sshort *Scarrier符号“*”表示数值乘法运算。
全文摘要
本发明涉及一种用于卫星导航定位系统降低信号发射功率的方法，不改变导航信号其它的生成过程与环节，只改变导航信号扩频码的生成与调制方式来实现合理有效地利用导航信号有效带宽内的发射功率谱密度，从而达到降低信号发射功率的目的。即，导航信号扩频码中高长精码码钟频率为短粗码的N倍，如果将短粗码的码钟频率提高N倍，同时保持短粗码的循环周期不变，在总功率不变的条件下，扩频信号的谱线根数可增加N倍，谱线的高度可减小N分贝，从而形成短精码。这样，当长精码和短精码分别加在两正交支路上同时对载波进行调制时，频谱的高度与单独调制长精码或短精码时是一样的。
文档编号H04B1/707GK102565828SQ20121000431
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月7日 优先权日2012年1月7日
发明者刘枫, 卢晓春, 成芳, 王雪, 葛健 申请人:中国科学院国家授时中心