[發明專利]一種基于雙通道聯合利用的TDDM擴頻導航信號捕獲方法

在審

• 申請號: 201310294158.X
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103364802A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 張前南;甘哲;林俊華;朱柏承
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01S19/24
• 分類號: G01S19/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于導航定位技術領域，具體涉及一種TDDM導航信號的捕獲方法。

背景技術

隨著新一代衛星導航系統信號體制的完善，導航信號的擴頻方式有了新的發展。TDDM(TimeDivisionDataModulation)技術作為一種新的調制方式，成為了關注的焦點。它不再遵從傳統的常規數據調制處理，允許導航信號中無數據信息分量(即導頻分量)的存在。這種新調制方式的出現對接收端正確恢復導航電文提出了新的挑戰，原有的捕獲方法已不再適應新的信號調制方式。因此，TDDM信號捕獲方法的研究具有一定的前瞻性和重要的現實意義。

TDDM信號的調制機理如圖1所示。其中，PN(t)為輸入的擴頻碼序列，由奇數位碼片PN_o(t)和偶數位碼片PN_e(t)構成；d(t)為導航電文數據信息，PN_TDDM(t)為經過TDDM調制后輸出的擴頻碼序列?？梢?，擴頻碼序列中的奇數位由擴頻碼與基帶數據信息進行模二加運算得到，而偶數位碼片無數據信息。

以導航電文數據速率為50bps、擴頻偽碼速率為10.23MHz的擴頻信號為例，TDDM信號擴頻結果如圖2所示。當導航電文為+1時，無論擴頻碼為奇數位還是偶數位，調制后的擴頻碼輸出等于擴頻碼本身；當導航電文為-1時，若擴頻碼為奇數位，則調制后的擴頻碼輸出等效于擴頻碼相位翻轉180度，若擴頻碼為偶數位，則調制后的擴頻碼輸出等于擴頻碼本身，即PN_TDDM(t)可等效為在PN(t)序列上調制了一個方波信號，PN(t)的碼率為方波信號頻率的2倍。

目前，常用的TDDM擴頻信號捕獲方法是直捕法。本地產生兩路擴頻碼序列，分別為導航電文為+1和-1時經TDDM調制后的擴頻碼序列，稱之為+1擴頻碼序列和-1擴頻碼序列。接收信號分別與這兩路擴頻碼序列進行預檢測積分，得到捕獲判決量，依次串行搜索碼相位，若捕獲判決量超過門限，則認為捕獲成功，捕獲到的擴頻碼序列即為當前的擴頻碼序列。但直捕法存在跨符號積分的風險，在最壞的情況下，預檢測積分時間內+1和-1擴頻碼序列各持續一半時間，則捕獲判決量將會減小至無跨符號積分時捕獲判決量的一半，信噪比損失3dB，影響判決結果。故需要研究對于數據調制不敏感的TDDM信號捕獲方法。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供了一種TDDM擴頻導航信號的捕獲方法。該方法對數據調制不敏感，可有效處理捕獲過程中存在的跨符號積分問題。本發明利用+1擴頻序列和-1擴頻序列所構成的雙通道進行聯合捕獲，給出了聯合捕獲方法的兩種實現方式，如圖3和圖4所示。

本發明提出一種基于雙通道聯合利用的TDDM擴頻導航信號捕獲方法，包括兩種實現方案，具體步驟如下：

步驟-：擴頻導航信號經天線接收送入射頻前端處理，經過ADC量化得到數字中頻信號，將其與接收機內部生成的同相載波和正交載波相乘，除去中頻，得到同相基帶信號i(k)和正交基帶信號q(k)，如下所示。其中a為信號幅度，D(k)為導航電文，pn(k)為擴頻碼，T_s為采用間隔，f_e和φ_e分別為多普勒頻偏和殘余相位。

i(k)＝aD(k)pn(k)cos(2πf_ekT_s+φ_e)

q(k)＝aD(k)pn(k)sin(2πf_ekT_s+φ_e)

步驟二：基于本地無數據調制的擴頻碼序列，生成由+1和-1導航電文分別調制后的兩路本地擴頻序列，記為pn₊₁₍k)和pn_-1(k)。

步驟三：分別將+1、-1兩路擴頻碼序列和基帶信號進行相關運算，剝離信號中攜帶的擴頻碼，得到雙通道的同相和正交相關值，分別記為I₊₁(n)、Q₊₁(n)和I_-1(n)、Q_-1(n)，如下所示。其中T_coh＝mT_s為預檢測積分時間，