[發明專利]一種BOC信號電離層色散效應的高精度模擬方法

有效

• 申請號: 201410480166.8
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104199066A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 龐晶;劉瀛翔;倪少杰;王飛雪;唐小妹;牟衛華;呂志成;李彩華;肖志斌;徐成濤
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01S19/37
• 分類號: G01S19/37
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 胡偉華

技術領域

本發明屬于衛星導航技術領域，涉及一種高階BOC信號電離層色散效應的高精度模擬方法。

背景技術

電離層是一種色散介質，寬帶信號的不同頻率分量在穿過高層大氣時會引入不同的相位延遲，其本質上是帶內群時延非恒定的非線性濾波器。如果使用非線性濾波器模擬電離層的色散效應，需要占用較多的硬件資源，并且需要根據電離層參數實時更新濾波器系數。對于傳統BPSK調制，其帶寬較窄且頻譜集中于中心頻點處。當僅考慮一階折射率的影響時，電離層的色散效應會引起載波相位超前和偽碼相位滯后，并且超前量和滯后量大小相等，符號相反。因此傳統信號模擬方法直接通過調整碼相位和載波相位之間的相對關系來模擬電離層色散效應對信號的影響。下一代導航系統廣泛采用BOC調制，其頻譜比相同碼率的BPSK調制更寬，且分散在中心頻點的兩側。為了降低BOC信號接收的處理復雜度，并繼承BPSK信號成熟的接收算法，雙邊帶接收算法被廣泛應用于BOC信號接收中。根據研究結論，電離層會在BOC信號的上下邊帶引入不同的電離層延遲。特別是如BOC(14,2)和BOC(15,2.5)這樣的高階BOC信號，上下邊帶信號中心頻點的間隔接近30MHz，此時上下邊帶信號的電離層延遲差將達到不可忽略的程度。如果仍然采用傳統的模擬方法，則無法準確模擬電離層對上下邊帶信號的不同影響。此時，模擬信號和實際信號對雙邊帶接收算法會存在較大差異。

發明內容

為克服現有方法的不足，本發明提供一種高階BOC信號電離層色散效應的高精度模擬方法。

本發明根據BOC信號雙邊帶模型的基礎上進行推導，得到模擬電離層色散效應的信號模型。在真實衛星BOC信號的生成框圖上，對偽碼、副載波、載波分別進行時延調整，實現模擬信號的生成，原理如圖1所示。

本發明的具體實現步驟如圖2所示，首先不考慮電離層色散效應，得到BOC信號模型，將BOC信號用雙邊帶模型表示。修改考慮電離層延遲后上下邊帶的基帶復信號表達式，將基帶復信號調制到相位正交的射頻載波上，并取復信號的虛部，得到射頻信號。近似認為電離層在上下邊帶和中心頻點處對基帶信號引入的延遲量近似相等，推導得到簡化的射頻信號模型。根據此模型生成模擬電離層色散效應的BOC信號，實現效果如圖3所示。

本發明的具體方法為：

一種BOC信號電離層色散效應的高精度模擬方法，其步驟如下：

步驟1：不考慮電離層色散效應，將載波頻率為f0的BOC信號表示為如下模型：

s(t)＝c(t-τ₀)cos(2πf₀t+θ₀)???(1)

其中，θ₀表示載波初相，τ₀表示傳輸延遲

步驟2：將BOC信號用雙邊帶模型表示為：