[發(fā)明專利]信號調(diào)制方法和信號解調(diào)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010184771.2
• 申請日: 2010-05-20
• 公開（公告）號: CN101854326A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚錚;陸明泉;馮振明
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04B1/707
• 代理公司: 北京友聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11343
• 代理人: 尚志峰;汪海屏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及信號調(diào)制和解調(diào)方法，更具體地，涉及適用于以直接序列擴頻(Direct?Sequence?Spread?Spectrum，以下簡稱為DSSS)信號作為測距信號的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的信號調(diào)制和解調(diào)方法。

背景技術(shù)

為了利用擴頻碼中頻繁的相位翻轉(zhuǎn)來精密測距，以及獲得良好的多址接入性能和抗多徑與干擾性能，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigation?Satellite?System，以下簡稱為GNSS)的信號都使用了直接序列擴頻(Direct?Sequence?Spread?Spectrum，以下簡稱為DSSS)技術(shù)。正如本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所知，DSSS可被看作二進制相移鍵控(Binary?Phase?Shift?Keying，以下簡稱為BPSK)的擴展。

圖1是示出了各種調(diào)制信號的基帶波形的示意圖。其中，圖1(a)示出了一組擴頻序列，其被擴頻碼片波形賦形后，與數(shù)據(jù)信號和射頻載波相乘，得到傳輸信號。

傳統(tǒng)的導(dǎo)航測距信號采用矩形擴頻碼片的二進制相移鍵控(Binary?Phase?Shift?Keying-Rectangular，以下簡稱為BPSK-R)調(diào)制。這種基帶擴頻信號的擴頻序列的碼片形狀為矩形非歸零碼，如果擴頻序列的發(fā)送速率為f_c，則一個碼片波形的持續(xù)時間為T_c＝1/f_c。圖1(b)示出了一段這種信號的基帶波形實例。

BPSK-R調(diào)制方式實現(xiàn)簡單，被廣泛地用在傳統(tǒng)的全球定位系統(tǒng)(Global?Positioning?System，以下簡稱為GPS)中，C/A碼、P(Y)碼使用的都是這種調(diào)制技術(shù)。但隨著GNSS的發(fā)展，這種調(diào)制方式的頻譜兼容性以及測距和抗干擾性能的不足日益顯現(xiàn)。

為了使多種信號可以更好地共享GNSS的有限頻段，同時進一步提高信號的測距精度及抗干擾性能，新的信號調(diào)制方式不斷呈現(xiàn)。例如業(yè)內(nèi)皆知的二進制偏移載波(Binary?Offset?Carrier，以下簡稱為BOC)調(diào)制。這種調(diào)制方式的實現(xiàn)方法是在BPSK-R調(diào)制的基礎(chǔ)上再將信號與一個方波形式的副載波相乘，具體請參考J.W.Betz的“Binary?offset?carrier?modulation?for?radionavigation”，Navigation，vol.48，pp.227-246，winter?2001-2002。

已知，BOC調(diào)制有兩個參數(shù)：副載波頻率f_s和擴頻序列速率f_c，其中f_s≥f_c，所以BOC具體的調(diào)制方式可以記為BOC(f_s，f_c)。圖1(c)給出了一組基帶BOC(2f_c，f_c)調(diào)制信號的波形實例。

在導(dǎo)航領(lǐng)域中，更簡單的記法是將f_s和f_c都用1.023MHz進行歸一化，直接記為BOC(m，n)，其中m＝f_s/1.023MHz，n＝f_c/1.023MHz。

一個BOC調(diào)制信號可以表示為：

s_BOC(t)＝A_sd(t)g_BOC(t)cos(2πf₀t+θ)

其中，A_s是信號幅度，f₀是載波頻率，θ是載波相位，d(t)是數(shù)據(jù)信號，是基帶BOC調(diào)制信號。

這里，sgn是符號函數(shù)，f_s是副載波頻率，ψ是副載波的相位，{c_k}是擴頻序列，p(t)是持續(xù)時間為T_c的矩形脈沖，即

在BOC調(diào)制的基礎(chǔ)上，美國與歐盟又在2006年共同提出了一種新的調(diào)制方式，即，復(fù)用二進制偏移載波(Multiplexed?Binary?OffsetCarrier，以下簡稱為MBOC)調(diào)制。美國的全球定位系統(tǒng)和歐洲正在開發(fā)的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在L1/E1(1575.42MHz)頻點的民用信號上都使用這種調(diào)制方式。