一種雙頻導航信號恒包絡調制方法和調制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及衛(wèi)星導航技術領域，特別是衛(wèi)星導航系統(tǒng)的信號調制方法和調制裝 置。
【背景技術】
[0002] GNSS(Global Navigation Satellite System,全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)）一般由衛(wèi)星 段、控制段和地面段組成。其中衛(wèi)星段的GNSS衛(wèi)星發(fā)射服務信號;地面段的GNSS接收器處理 來自不同GNSS衛(wèi)星的服務信號，計算與每顆GNSS衛(wèi)星的距離并完成位置解算，從而獲得導 航定位服務。GNSS衛(wèi)星發(fā)射的服務信號的調制方式是影響地面段GNSS接收器可獲得的服務 質量的主要因素。
[0003] 衛(wèi)星段的GNSS衛(wèi)星是嚴格的功率受限系統(tǒng)，為提高功率放大器效率，一般功率放 大器工作在非線性飽和區(qū)，運就要求在一個頻點發(fā)射的所有服務信號調制后必須滿足恒定 包絡條件，否則包絡的失真將會導致功率放大器產(chǎn)生幅度/幅度調制失真和幅度/相位調制 失真，嚴重降低GNSS衛(wèi)星發(fā)射的服務信號質量，因此如何在同一個頻點實現(xiàn)多種不同服務 信號的恒包絡復用是設計服務信號調制的關鍵約束條件。
[0004] 恒包絡復用技術得到廣泛研究和應用，其中Wlnterplex、CASM(經(jīng)證明與 Interplex調制等價）、多數(shù)表決法W及基于數(shù)值捜索的最優(yōu)相位恒包絡發(fā)射(POCET)技術 為代表的導航信號復用技術可W很好的解決一個頻點上多個信號的恒包絡復用問題，如 Gal i Ieo系統(tǒng)的El頻點上采用了修正的Int&rplex調制解決了恒包絡發(fā)射問題。但是對于雙 頻導航信號的恒包絡調制問題，僅進行了初步的探討。Galileo及BeiDou系統(tǒng)分別提出的兩 種雙頻信號調制:AltBOC調制及ACE-BOC調制，解決的問題均是如何恒包絡發(fā)射分別位于上 下兩個邊帶上的兩個QPSK信號。AltBOC調制實現(xiàn)了位于兩個邊帶的兩個等功率QPSK的最優(yōu) 恒包絡發(fā)射。ACE-BOC調制解決了兩個邊帶兩個QPSK信號四個信號分量任意功率配比恒包 絡發(fā)射問題。但是更廣義的問題是，如何實現(xiàn)兩個邊帶任意信號路數(shù)任意功率配比的恒包 絡調制，Al tBOC與ACE-BOC調制均無法給出解決方案。
[0005] 雙頻恒包絡調制技術有著廣泛的應用場景，如北斗系統(tǒng)的Bl頻段，存在一期區(qū)域 系統(tǒng)與二期全球系統(tǒng)的平穩(wěn)過渡，導致星上載荷在一段時間內必須考慮后向兼容，即需要 同時播發(fā)一期信號與二期信號。一期區(qū)域系統(tǒng)的BlI信號與全球系統(tǒng)的BlC及BlA信號就分 別位于兩個頻點上。再如GI^系統(tǒng)現(xiàn)代化過程中，曾經(jīng)考慮過將兩個頻點信號同時播發(fā)W減 少星上功放的個數(shù)。另外，GLONASS系統(tǒng)也曾嘗試將其抑MA信號與不同頻點的CDMA信號恒包 絡發(fā)射。
【發(fā)明內容】
[0006] 針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種雙頻導航信號恒包絡調 制方法和調制裝置，其將兩個邊帶上的任意路數(shù)服務信號調制在同一個載波上，實現(xiàn)恒定 的信號包絡和高的復用效率，提高信號的發(fā)射質量和功率效率。
[0007] 本發(fā)明的技術方案是，
[0008] -種雙頻導航信號恒包絡調制方法，包括W下步驟：
[0009] 已知上邊帶需要復用的信號為Sk(t)，其中k=l，2,3…N;下邊帶需要復用的信號 為其中 j = l，2,3---M。
[0010] 步驟SI:增加交調分量，實現(xiàn)單邊帶恒包絡調制。
[0011] 對上、下邊帶需要復用的信號分量進行恒包絡調制：
[0013] 其中，信號Sk(t)的功率為，相位角為0k;信號Sk(t)的功率為巧，，相位角為^ ; IM (t)及/肪(0分別為上下邊帶加入的交調分量。
[0014] 恒包絡調制的方法可W采用適用于等中屯、頻點多信號分量恒包絡調制的任意恒 包絡發(fā)射技術，特別是Inte巧lex(互復用）、CASM(經(jīng)證明與Inte巧Iex調制等價）、多數(shù)表決 法W及基于數(shù)值捜索的最優(yōu)相位恒包絡發(fā)射(POCET)技術等為代表的導航信號復用技術。 如采用Inte巧Iex復用方法，則經(jīng)過恒包絡調制后得到的上邊帶恒包絡信號表示如下： A', (0 = (') COS(在(O)-侶 s'，(0 sin(在(O)
[0015] 廠 廠 \7 (0 = PqS. {〇cos(<p, (/)) + yjPjS, (J)sm(^^ (0)
[0016] 其中的相位及功率參數(shù)為：
[001引其中，s(k,j)(t)為si(t)或S2(t) ;Pi為正交路信號功率，Pq為同相路信號功率，Hik為 決定各信號功率分配的調制系數(shù)，信號sk(t)的功率為馬，s(M)(t)信號的功率為C,。，其中k = 3,4...N，j = l，2。
[0019] 同理，經(jīng)過恒包絡調制后得到的下邊帶恒包絡信號表示如下： 與 W = a/^則" C0S< 是(O) - /) sin(是(O)
[0020] - (') = i/與馬(')COS(是('))+ V和1 (')加(是(嘴
[0021]式中相位及功率參數(shù)為：
[0023]其中，馬^(〇為.?1(〇或馬(〇，巧為正交路信號功率，焉為同相路信號功率，％為決 定各信號功率分配的調制系數(shù)，信號荀的的功率為巧,，？,w(〇信號的功率為其中k = 3,4...M，j = l，2。
[0024] 步驟S2:雙邊帶恒包絡調制。
[0025] 對上、下邊帶恒包絡調制信號分別進行雙頻調制，得到的雙頻基帶信號為：
[0026] ?$(/) = W)Sgn[sin(2方+ W))] +.鳳')Sgn sin(2方/化"如))
[0027] 其中，sgn[ ?]為BOC調制(B0C調制即二進制偏移載波調制）的基本形式，fs。為副載 波偏移頻率，基帶信號表達式中的幅度相位參數(shù)取值為：
[0029] 其中，Re[]表示實數(shù)部分;Im[]表示虛數(shù)部分。
[0030] 步驟S3:將恒包絡基帶信號正交調制到載波。
[0031] 將上一步中得到的恒包絡基帶信號的實部信號和虛部信號分別調制到頻率相同 但相位相差V2的兩個載波上，形成兩個調制信號，載波的頻率根據(jù)實際應用需求選取。將 上述兩個調制信號相加或相減，形成正交調制到載波的服務信號。
[0032] 本發(fā)明提供一種雙頻導航信號恒包絡調制裝置，包括單頻恒包絡調制器、雙頻恒 包絡調制器、正交調制器。其中，單頻恒包絡調制器將上下兩個邊帶的服務信號分別調制成 一路恒包絡基帶信號，輸出上下邊帶的恒包絡基帶信號的實部信號和虛部信號至雙頻恒包 絡調制器;雙頻恒包絡調制器將上下邊帶的恒包絡基帶信號合成一路恒包絡基帶信號，輸 出恒包絡基帶信號的實部信號和虛部信號至正交調制器，正交調制器將輸入的信號進行正 交調制后輸出。單頻恒包絡調制器及雙頻恒包絡調制器利用具有存儲和計算功能的數(shù)字邏 輯器件，例如現(xiàn)場可編程邏輯陣列、數(shù)字信號處理器等制作。
[0033] 上下邊帶單頻恒包絡調制器接收時間變量t，上邊帶需要復用的信號為Sk(t)及信 號功率化，其中k=l，2,3…N;下邊帶需要復用的信號為&的及信號功率茲，其中j = l，2， 3…MDSk(t)及別/)間互不相關。
[0034] Wlnte巧Iex恒包絡調制器（即互復用恒包絡調制器)為實施例，上邊帶單頻恒包 絡調制器和下邊帶單頻恒包絡調制器均采用Interplex恒包絡調制器。
[0035] 已知上邊帶單頻恒包絡調制器的輸入包括信號Sk(t)，信號Sk(t)的功率巧*，相位角 0k，其中k= 1,2，3…N;另外還有驅動時鐘即時間變量t;在驅動時鐘的驅動下，Interplex恒 包絡調制器（即互復用恒包絡調制器)根據(jù)輸入信號的功率、相位及電平取值，按照下述表 達式生成恒包絡基帶信號的實部信號和虛部信號： 片）=W C0S( A (O) - (。s_m( A (O)
[003W V 廣 .? (0 = W cos說 W) + 侶A (0 Sm 始(/))
[0037]其中的相位及功率參數(shù)為：
[0039] 其中，s(kj)(t)為si(t)或S2(t);Pi為正交路信號功率術為同相路信號功率，mk為 決定各信號功率分配的調制系數(shù)，信號Sk(t)的功率為C,，s(M)(t)信號的功率為^心，其中k = 3,4...N，j = l，2;
[0040] 同理，下邊帶單頻恒包絡調制器也采用Inte巧lex恒包絡調制器;經(jīng)過其恒包絡調 制后得到的下邊帶恒包絡信號表示如下： r 1 馬")=為& W COS 誠 W)-原石內 Sin(^W)
[0041 ] _ -、占 - 馬(')=?^馬與(')COS(是(/)) +作非)sin(苗的）
[0042]式中相位及功率參數(shù)為：
[0044] 其中，J (0為fi(〇或?: (0，巧為正交路信號功率，葛為同相路信號功率，哦為決 定各信號功率分配的調制系數(shù)，信號s'<(0的功率為馬，信號的功率為聲,。，其中k = 3,4...M，j = l，2。
[0045] 雙頻恒包絡調制器采用復數(shù)形式的二進制偏移載波調制對上下邊帶恒包絡信號 進行恒包絡復用，形成最終的雙頻恒包絡調制基帶信號。
[0046] 正交調制器的輸入是雙頻恒包絡調制基帶信號的實部信號I (t)和虛部信號Q(t)， 正交調制器將實部信號Kt)和虛部信號Q(t)根據(jù)需要的載波頻率進行正交調制，輸出具有 恒定包絡的服務信號。
[0047] 本發(fā)明的有益技術效果：
[004引本發(fā)明將兩個邊帶上的任意路