雙頻四分量擴頻信號的恒包絡復用方法、裝置及接收方法制造方法及圖紙

雙頻四分量擴頻信號的恒包絡復用方法，將四個信號分量生成為相應的基帶擴頻信號，根據當前時間段內的基帶擴頻信號的取值組合狀態得到相應的附加相位；將附加相位通過三角函數生成器生成相位彼此正交的一對分量；再由載波生成器生成相位彼此正交的兩路載波，并分別與生成的分量相乘并相減，得到滿足恒包絡條件的射頻信號，本發明專利技術同時提供了該恒包絡復用信號的生成裝置，以及其接收方法，本發明專利技術將兩個頻點的四個信號分量合成為一個恒包絡信號，使得中低端接收機可以以較窄的接收帶寬和較低的基帶處理復雜度對信號進行處理以獲得基本的測距性能，高端接收機以較寬的接收帶寬和較高的處理復雜度換取更加優異的測距精度，且改進了各信號分量分別接收時的測距性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術應用在利用無線電完成的衛星定位、導航領域，尤其適用于以DSSS信號作為測距信號的全球導航衛星系統(GNSS)，具體涉及。
技術介紹
隨著全球導航衛星系統(GNSS)的持續建設，導航服務需求在不斷擴展。各衛星導航系統在同一頻段上播發的信號數量越來越多，使得原本有限的衛星導航頻譜變得愈加擁擠。隨著同一系統在同一頻段內播發信號數量的增加，衛星載荷的復雜度不斷提高。對于一些特定的系統建設要求以及應用需求，希望將兩個不同頻點上的信號進行復用。例如系統更新換代期間對信號中心頻點調整的平穩過渡，或是兩個相隔很近的頻點 搭載多組內容互為補充的服務信息等等。而同時，在衛星發射功率受限的情況下，為了在接收端維持足夠的接收功率，希望星上的高功率發射機具有盡可能高的功率效率。這就要求衛星上的高功率放大器(HPA)工作在非線性飽和區。但當HPA在飽和點附近時，如果輸入信號不具有恒定的包絡，那么輸出分量會產生幅度調制和幅相轉換等畸變，造成發射信號的幅相失真，對接收端的性能造成很大的影響。因此需要保證合成信號的恒包絡特性。—個代表性的實際應用案例便是歐洲伽利略(Galileo)系統在E5頻段的信號所采用的恒包絡AltBOC調制技術(美國專利US 2006/0038716A1)。這種技術將兩個相隔30. 69MHz 的頻點(E5a 1176. 45MHz、E5b 1207. 14MHz)上分別調制的兩組 BPSK-R(IO)信號復用成一個中心頻點在1191. 795MHz上的復合8PSK信號。這種技術所帶來的好處首先是節約了衛星載荷上的發射機個數，其次構造出了一個寬帶的復合信號，使得接收機既可以以窄帶方式對E5a和E5b上的信號分量分別接收處理，也可以采用寬帶接收的方式處理整個復合信號，以獲得更好的測距性能。但AltBOC中，四個參與復用的信號分量的功率必須是相等的。這種限制條件降低了 AltBOC使用的靈活性。眾所周知，在GNSS系統中，由于測距是信號的首要目的，信號體制設計中更傾向于為導頻信道分配比數據信道更多的功率，以提高偽距測量以及載波相位跟蹤的精度和穩健性，而且信號分量采用不同的擴頻碼片波形(例如BPSK-R、正弦相位B0C、余弦相位BOC、TMBOC, QMBOC等)會在接收機中呈現出不同的捕獲、跟蹤、解調性能，因此有必要為GNSS信號體制提供一種比AltBOC技術更為靈活的雙頻恒包絡復用技術，尤其希望四個分量的功率比能夠不同，同時各信號分量所使用的擴頻碼片波形可以靈活選擇。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種，本專利技術所提供的恒包絡生成方法和裝置可以實現兩個頻點上四個信號分量以一個12-PSK形式進行恒包絡復用；這四個信號分量中，兩個分量調制在兩頻點中較高的一個上，載波相位正交，另外兩個分量調制在兩頻點中較低的一個上，載波相位正交；每個頻點上的兩個信號分量的功率比為1:3 ;同時各信號分量所使用的擴頻碼片波形可以靈活選擇，而且接收處理方式靈活。本專利技術可以應用在利用無線電完成的衛星定位、導航系統中，以及包括使用偽衛星的定位導航系統中，尤其適用于以DSSS信號作為測距信號的GNSS。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是雙頻四分量擴頻信號的恒包絡復用方法，實現兩個頻點上四個信號分量的恒包絡復用，記這兩個頻點分別為4和四個信號分量分別為Q1 (t)、q2(t)、q3(t)和q4(t)，其中Q1 (t)和q2(t)的中心頻點在，載波相位彼此正交，q3(t)和q4(t)的中心頻點在f2,載波相位彼此正交，包括如下步驟將所述四個信號分量生成為相應的基帶擴頻信號S1 (t)、S2 (t)、S3 (t)、S4 (t)；根據當前時間段內的Sl(t)、s2(t)、s3(t)、s4(t)的取值組合狀態VSm得到相應的 附加相位Θ ；將附加相位Θ通過三角函數生成器生成相位彼此正交的一對分量I (t)和Q (t)，其中I (t) =Acos ( Θ )，Q (t) =Asin ( Θ )，A是一個取正數的幅度,不隨時間變化；由載波生成器生成相位彼此正交的兩路載波cos (2 π fPt)和sin (2 n fPt),其中fP為載波頻率，并分別與I (t)和Q(t)相乘并相減，得到滿足恒包絡條件的射頻信號Skf (t)Sef (t) =I (t) cos (2 n fPt) -Q (t) sin (2 π fPt)。其中，所述基帶擴頻信號的生成方法是由信源產生的信息流通過編碼器產生二進制的數據碼流，在頻率為#的擴頻序列驅動時鐘驅動下，擴頻序列發生器產生一個高速的二進制擴頻序列Prj在模二加法器中進行模二加后，經過碼片賦型器完成碼片賦型，得到基帶擴頻信號。所述得到附加相位Θ的具體方法是將四路基帶擴頻信號Sl(t)、s2(t)、s3(t)、S4 (t)送入附加相位查找表模塊，由于每個Si (t)都只有{+1，-1}兩種可能的取值，對于任意的時間點t，si(t)、s2(t)、s3(t)、s4(t)的取值組合構成的取值組合狀態VSm —定屬于16種狀態中的一種，附加相位查找表模塊根據當前時間段內的Sl(t)、s2(t)、s3(t)、s4(t)的取值組合狀態VSm屬于16種中的哪一種，以及t屬于哪一個子時間段，按照相位查找表查得此時輸出的附加相位Θ，所述相位查找表中有12個不同的相位值，滿足il=ii+￥，k =O1,2,3......12，對應著一個12-PSK星座圖上的12個相位點。本專利技術同時提供了所述雙頻四分量擴頻信號的恒包絡復用生成裝置，包括用以生成基帶擴頻信號的四個基帶信號產生器；接所述基帶信號產生器的輸出并根據預設的查找表查表獲取附加相位Θ的附加相位查找表模塊；接收附加相位Θ并生成I(t)和Q(t)的三角函數生成器；用以生成cos (2 π fPt)和sin (2 n fPt)的載波生成器；以及，實現I (t) cos (2 Jifpt)-Q (t) sin (2 Jifpt)的加法器和乘法器。其中，所述基帶信號產生器包括信源，產生的信息流R1I;編碼器，接信源輸出，產生二進制的數據碼流；擴頻序列驅動時鐘，頻率為/f，用以驅動擴頻序列發生器;擴頻序列發生器，在擴頻序列驅動時鐘的驅動下產生一個高速的二進制擴頻序列模二加法器，與在其中進行模二加；碼片賦型器，接模二加法器輸出，完成碼片賦型。本專利技術還提供了所述雙頻四分量擴頻信號恒包絡復用信號的接收方法，對復用信號中某一信號分量單獨接收處理，包括如下步驟第一步,接收機通過天線接收信號； 第二步，天線將接收到的信號饋入到低噪聲放大器進行濾波和放大，濾波器的中心頻率和帶寬應能確保要處理的信號分量有足夠的能量通過該濾波器；第三步，低噪聲放大器將經過濾波和放大的信號饋入到下變頻器，以將要處理的信號分量的載頻變換到相應的中頻；之后送入模數轉換器完成信號的采樣與量化；第四步，最后由數字信號處理模塊完成對要處理的基帶信號分量使用相應的捕獲、跟蹤、解調方法進行處理的功能。如果將整個復合信號看作一個整體進行接收處理，則接收方法包括如下步驟第一步,接收機通過天線接收信號；第二步，天線將接收到的信號饋入到低噪聲放大器進行濾波和放大，濾波器的中心頻率和帶寬應能確保整個復合信號有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
雙頻四分量擴頻信號的恒包絡復用方法，實現兩個頻點上四個信號分量的恒包絡復用，記這兩個頻點分別為f11和f2，f1>f2，四個信號分量分別為q1(t)、q2(t)、q3(t)和q4(t)，其中q1(t)和q2(t)的中心頻點在f1，載波相位彼此正交，q3(t)和q4(t)的中心頻點在f2，載波相位彼此正交，其特征在于，包括如下步驟：將所述四個信號分量生成為相應的基帶擴頻信號s1(t)、s2(t)、s3(t)、s4(t)；根據當前時間段內的s1(t)、s2(t)、s3(t)、s4(t)的取值組合狀態VSm得到相應的附加相位θ；將附加相位θ通過三角函數生成器生成相位彼此正交的一對分量I(t)和Q(t)，其中I(t)=Acos(θ)，Q(t)=Asin(θ)，A是一個取正數的幅度，不隨時間變化；由載波生成器生成相位彼此正交的兩路載波cos(2πfPt)和sin(2πfPt)，其中fP為載波頻率，并分別與I(t)和Q(t)相乘并相減，得到滿足恒包絡條件的射頻信號SRF(t)：SRF(t)=I(t)cos(2πfPt)?Q(t)sin(2πfPt)。

【技術特征摘要】
1.雙頻四分量擴頻信號的恒包絡復用方法，實現兩個頻點上四個信號分量的恒包絡復用，記這兩個頻點分別為i\l和四個信號分量分別為Q1 (t)、q2(t)、q3(t)和q4(t)，其中Q1 (t)和q2(t)的中心頻點在，載波相位彼此正交，q3(t)和q4(t)的中心頻點在f2,載波相位彼此正交，其特征在于，包括如下步驟 將所述四個信號分量生成為相應的基帶擴頻信號S1 (t)、S2 (t)、S3 (t)、S4 (t)； 根據當前時間段內的Sl(t)、s2(t)、s3(t)、s4(t)的取值組合狀態VSm得到相應的附加相位Θ ; 將附加相位Θ通過三角函數生成器生成相位彼此正交的一對分量I (t)和Q(t)，其中I (t) =Acos ( Θ )，Q (t) =Asin ( Θ )，A是一個取正數的幅度,不隨時間變化； 由載波生成器生成相位彼此正交的兩路載波cos (2 π fPt)和sin (2 π fPt)，其中fP為載波頻率，并分別與I (t)和Q(t)相乘并相減，得到滿足恒包絡條件的射頻信號Skf (t) Sef (t) =I (t) cos (2 τι fPt) -Q (t) sin (2 π fPt)。2.根據權利要求1所述恒包絡復用方法，其特征在于，所述基帶擴頻信號的生成方法是由信源產生的信息流丨cfj通過編碼器產生二進制的數據碼流丨，在頻率為 的擴頻序列驅動時鐘驅動下，擴頻序列發生器產生一個高速的二進制擴頻序列與Wii在模二加法器中進行模二加后，經過碼片賦型器完成碼片賦型，得到基帶擴頻信號。3.根據權利要求1所述恒包絡復用方法，其特征在于，所述得到附加相位Θ的具體方法是將四路基帶擴頻信號S1 (t)、S2 (t)、S3 (t)、S4 (t)送入附加相位查找表模塊，由于每個Si (t)都只有{+1，-1}兩種可能的取值，對于任意的時間點。81(0、82(0、83(0、84(0的取值組合構成的取值組合狀態VSm —定屬于16種狀態中的一種，附加相位查找表模塊根據當前時間段內的S1 (t)、s2 (t)、s3 (t)、s4 (t)的取值組合狀態VSni屬于16種中的哪一種，以及t屬于哪一個子時間段，按照相位查找表查得此時輸出的附加相位Θ，所述相位查找表中有12個不同的相位值，滿足=i| + k，k=l，2,3......12，對應著一個12-PSK星座圖上 6的12個相位點。4.根據權利要求3所述恒包絡復用方法，其特征在于，所述相位查找表為如下的表I或者表2的任一形式 表I5.實現權利要求1所述方法的恒包絡復用生成裝置，其特征在于，包括 用以生成基帶擴頻信號的四個基帶信號產生器； 接所述基帶信號產生器的輸出并根據預設的查找表查表獲取附加相位Θ的附加相位查找表模塊； 接收附加相位Θ并生成I(t)和Q(t)的三角函數生成器；用以生成COS (2 31 fpt)和sin (2 n fPt)的載波生成器； 以及，實現 I (t) cos (2 fpt) -Q (t) sin (2 n fpt)的加法器和乘法器。6.根據權利要求5所述生成裝置，其特征在于，所述基帶信號產生器包括 信源，產生的信息流j#1 j; 編碼器，接信源輸出，產生二進制的數據碼流丨flflOftu}}； 擴頻序列驅動時鐘，頻率為，用以驅動擴頻序列發生器； 擴頻序列發生器，在擴頻序列驅動時鐘的驅動下產生一個高速的二進制擴頻序列r ' 模二加法器，BiJ1與rff在其中進行模二加； 碼片賦型器，接模二加法器輸出，完成碼片賦型。7.根據權利要求1所述雙頻四分量擴頻信號恒包絡復用信號的接收方法，對復用信號中某一信號分量單獨接收處理，其特征在于，包括如下步驟 第一步，接收機通過天線接收信號； 第二步，天線將接收到的信號饋入到低噪聲放大器進行濾波和放大，濾波器的中心頻率和帶寬應能確保...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚錚，陸明泉，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：