高阶BOC调制信号无模糊跟踪技术性能比较

刘中伟,黄仰博,唐小妹,欧 钢

(国防科学技术大学电子科学与工程学院卫星导航定位技术工程研究中心,湖南 长沙 410073)

0 引 言

全球导航卫星系统最初采用的信号调制方式是BPSK-R(Binary Phase Shift Keying,二进制相移键控),为了满足应用精度和可靠性的需求,提升服务性能,现代化的导航信号和新增加的导航信号设计了新的调制方式[1]。其中,二进制偏移载波(BOC)调制广泛应用于GPS、Galileo、北斗等卫星导航定位系统。GPS现代化的军用信号采用BOCs(10,5)调制;Galileo E1 PRS信号采用BOCc(15,2.5)调制,E6 PRS信号采用BOCc(10,5)调制;北斗B1频点计划发射BOC(14,2)调制信号。与BPSK调制方式相比,BOC调制具有诸多优势:更好的信号跟踪性能、抗多径性能、良好的频谱分离特性,充分利用卫星导航分配的频率资源等[2]。BOC调制信号可以视为BPSK-R信号和方波副载波的乘积,它的一个重要特征是自相关函数的主峰较窄并有多个副峰,这给信号的接收带来了挑战。特别是对于高阶BOC调制信号,自相关函数副峰和主峰的幅值相差较小,在较强的噪声环境、严重的多径或干扰条件下,副峰的幅值甚至会超过主峰。副峰的存在可能造成错误锁定和模糊跟踪,给用户接收机带来不可接受的较大误差。为解决BOC调制信号自相关函数多峰特性对信号接收造成的错误锁定和模糊跟踪问题,目前提出的主要技术有:Bump-Jump算法[3],BPSK-like算法[4],

SCPC算法[5],双环路算法[6]。

本文首先说明BOC调制及其特征,指出高阶BOC信号跟踪面临的失锁和模糊问题,然后对常见的几种无模糊跟踪算法在高阶BOC信号跟踪时的有效性进行了分析,最后从硬件复杂度、计算复杂度、跟踪精度和跟踪稳定性多个方面对跟踪算法进行了比较,为接收机的设计提供了参考。……