一种低模糊抗干扰导航信号副载波跳频调制方法技术

本发明专利技术提供了一种低模糊抗干扰导航信号副载波跳频调制体制，通过构建跳频二进制偏移副载波，生成一种新型二进制偏移载波(BOC)调制的扩展调制体制。同现有的BPSK和BOC调制相比，本发明专利技术有效地降低了BOC调制自相关函数的副峰模糊问题，提高了匿踪性，抗干扰性能和用户容量；同时也保持了BOC调制的优良性能，如谱分裂性质，实现灵活性，具有对称包络的功率谱密度和良好的跟踪精度等，且多路复用调制技术也适用于本发明专利技术。

【技术实现步骤摘要】
一种低模糊抗干扰导航信号副载波跳频调制方法
本专利技术属于卫星导航和其他无线电导航信号体制设计及信号生成领域，特别涉及一种低模糊抗干扰导航信号副载波跳频调制方法。
技术介绍
全球卫星导航系统(GNSS)可以在全球范围内为用户提供全天候，高精度，高可靠性的导航授时服务，但是GNSS信号为弱信号，在一些类似于城市峡谷，森林覆盖区和建筑物内部等复杂环境中，由于信号衰减和多路径效应，严重影响了用户接收机定位的精度和稳定性。随着移动互联网和物联网技术的快速发展，基于位置的服务需求发生指数级增长，这要求全球卫星导航系统(GNSS)和GNSS-like系统不断提高定位精度和抗干扰能力。信号体制是GNSS系统的核心之一，直接影响导航系统的性能。GNSS信号体制的研究主要集中于信号的调制体制，调制体制决定了信号的自相关函数和功率谱的包络形状，对信号的码跟踪精度、互操作性、抗干扰和抗多径性能起着决定性的作用。第一代GPS系统信号采用了BPSK调制，增加BPSK调制的伪码速率可以提高系统的定位精度，但是同时也需要增加发射功率，并且只能有限地提高信号的抗多径能力。相比于BPSK调制，BOC调制和已经使用的导航信号具有优良的谱分离特性，更高的码跟踪精度，更好的抗多径干扰的能力和实现灵活性。因此，BOC调制已经被现代化GPS系统，伽利略(Galileo)系统和北斗(Compass)系统广泛采用。在新一代GNSS系统信号体制研究过程中，逐步衍生出了多种基于BOC调制体制的扩展调制方法。GalileoL1信号和GPSL1C信号采用MBOC调制，MBOC通过组合不同的副载波符号或者采用四电平副载波符号，提高了信号的码跟踪精度和抗多径性能；GalileoE5信号采用了AltBOC调制，基于恒包络复用技术设计的AltBOC提高了星上功放的利用效率，降低了载荷复杂度；还有一些扩展BOC调制包括QMBOC，TD-AltBOC和ACE-BOC等新调制方法。这些扩展BOC调制方法研究主要集中于提高信号的码跟踪精度和功率放大器的复用效率。但是，BOC调制的一个重要缺陷是其自相关函数具有多峰特性，接收机在信号跟踪过程中可能会错误地锁定到自相关函数副峰上，造成无法忍受的测量误差，这种副峰模糊在高阶BOC调制中更加严重。目前降低或者消除BOC调制自相关函数副峰模糊的方法是在用户接收机端实现的，这并没有消除BOC调制的天生缺陷并且极大地增加了用户接收机的硬件复杂度和功耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低模糊抗干扰导航信号副载波跳频调制方法，以解决上述问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种低模糊抗干扰导航信号副载波跳频调制方法，包括以下步骤：步骤1，基于频率为f0的基准时钟CLK0分频生成频率为fd的数据电文生成驱动时钟CLK1，采用CLK1控制导航电文生成器生成导航电文，并编排成二进制数据码d(t)；步骤2，基于基准时钟CLK0倍频生成频率为fc的伪码生成驱动时钟CLK2，fc为f0的整数倍；采用CLK2控制伪码生成器生成包含码片长度为Tc，一个周期内有N个码片，即周期为NTc的伪码，并与数据码d(t)模二和运算生成调制数据码的伪码ak；步骤3，基于基准时钟CLK0生成频率为fν的跳频图案生成驱动时钟CLK3，跳频图案是控制跳频系统频率跳变的指令序列；采用CLK3控制跳频图案生成器生成跳频图案序列{Ck}，伪码频率fc是跳频图案频率fν，即跳速的整数倍，跳频图案的周期是伪码周期的整数倍；步骤4，根据跳频图案序列生成跳频二进制偏移副载波；步骤5，将调制数据码的伪码ak与跳频二进制偏移副载波进行模二和运算，生成导航基带信号。进一步的，步骤4中生成方法为：对跳频图案序列进行指令译码，在跳频指令的控制下，频率合成器生成频率跳变的副载波驱动时钟CLK4，其频率跳变的范围为M表示频率合成器能够生成的频点数目，每个频点的频率i＝0,1...,M-1为伪码频率fc的整数倍；采用时钟CLK4控制副载波生成器生成跳频二进制偏移副载波。进一步的，步骤4中生成方法为：将频率跳变范围内的M个频点的跳频二进制偏移副载波的符号预先写入查找表LUT，对跳频图案序列进行指令译码，在跳频指令的控制下，根据预存的副载波符号查找表，输出对应的副载波符号，生成跳频二进制偏移副载波。进一步的，调制信号采用跳频副载波。进一步的，调制信号采用跳频副载波的波形为跳频二进制偏移副载波。进一步的，基带信号的解析形式可以表示为：式中，ak表示调制数据的伪码，跳频二进制偏移副载波符号，Tc表示伪码码片的长度，表示对应于第k个伪码码片的副载波频率。与现有技术相比，本专利技术有以下技术效果：传统的BPSK调制和BOC调制是基于直序扩频技术提出的调制体制，而本专利技术的FH-BOC跳频二进制偏移副载波调制体制结合了直序扩频和跳频技术，所以FH-BOC不仅具有直序扩频技术的性能优势，也具有跳频技术的性能优势。跳频技术广泛地应用在移动通信，雷达和军用通信领域，跳频系统具有优越的匿踪性，抗窄带干扰能力和抗多径干扰能力，因此，FH-BOC调制比同等条件下的BOC调制具有更加优越的匿踪性，抗窄带干扰能力和抗多径干扰能力，而且FH-BOC调制自相关函数的主副峰幅度比值远小于BOC调制，极大的降低了自相关函数副峰模糊的缺陷。FH-BOC调制采用了跳频二进制偏移副载波，所以FH-BOC基带信号是恒包络二值化信号，因此，可以使用数字处理技术生成FH-BOC信号，这克服了传统跳频系统频率跳变时造成的载波相位不连续性，并且降低了硬件实现的复杂度；因为FH-BOC调制的频率跳变是在副载波上实现的，对射频载波没有影响，所以不影响用户接收机进行载波相位测量和多普勒测量，也就是不影响用户接收机高精度定位和测速；FH-BOC的功率谱是对称双边带谱，用户接收机只处理其中的一个边带就能解算出所有的测量和数据信息，所以可以基于恒包络复用技术扩展FH-BOC来提高功率放大器的效率；FH-BOC调制有二维多址空间，所以FH-BOC调制比同等条件下的BOC调制具有更大的用户容量。附图说明图1是FH-BOC调制信号频率合成法生成框图；图2是FH-BOC调制信号查表法生成框图；图3是FH-BOC调制信号实例的时序图；图4是FH-BOC调制信号实例的自相关函数；图5是FH-BOC调制信号实例的功率谱密度；具体实施方式以下结合附图对本专利技术进一步说明：请参阅图1至图5，一种低模糊抗干扰导航信号副载波跳频调制方法，包括以下步骤：步骤1，基于频率为f0的基准时钟CLK0分频生成频率为fd的数据电文生成驱动时钟CLK1，采用CLK1控制导航电文生成器生成导航电文，并编排成二进制数据码d(t)；步骤2，基于基准时钟CLK0倍频生成频率为fc的伪码生成驱动时钟CLK2，fc为f0的整数倍；采用CLK2控制伪码生成器生成包含码片长度为Tc，一个周期内有N个码片，即周期为NTc的伪码，并与数据码d(t)模二和运算生成调制数据码的伪码ak；步骤3，基于基准时钟CLK0生成频率为fν的跳频图案生成驱动时钟CLK3，跳频图案是控制跳频系统频率跳变的指令序列；采用CLK3控制跳频图案生成器生成跳频图案序列{Ck}，伪码频率fc是跳频图案频率fν，即跳速的整数倍，跳频图案的周本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低模糊抗干扰导航信号副载波跳频调制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基于频率为f0的基准时钟CLK0分频生成频率为fd的数据电文生成驱动时钟CLK1，采用CLK1控制导航电文生成器生成导航电文，并编排成二进制数据码d(t)；步骤2，基于基准时钟CLK0倍频生成频率为fc的伪码生成驱动时钟CLK2，fc为f0的整数倍；采用CLK2控制伪码生成器生成包含码片长度为Tc，一个周期内有N个码片，即周期为NTc的伪码，并与数据码d(t)模二和运算生成调制数据码的伪码ak；步骤3，基于基准时钟CLK0生成频率为fν的跳频图案生成驱动时钟CLK3，跳频图案是控制跳频系统频率跳变的指令序列；采用CLK3控制跳频图案生成器生成跳频图案序列{Ck}，伪码频率fc是跳频图案频率fν，即跳速的整数倍，跳频图案的周期是伪码周期的整数倍；步骤4，根据跳频图案序列生成跳频二进制偏移副载波；步骤5，将调制数据码的伪码ak与跳频二进制偏移副载波进行模二和运算，生成导航基带信号。

【技术特征摘要】
1.一种低模糊抗干扰导航信号副载波跳频调制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基于频率为f0的基准时钟CLK0分频生成频率为fd的数据电文生成驱动时钟CLK1，采用CLK1控制导航电文生成器生成导航电文，并编排成二进制数据码d(t)；步骤2，基于基准时钟CLK0倍频生成频率为fc的伪码生成驱动时钟CLK2，fc为f0的整数倍；采用CLK2控制伪码生成器生成包含码片长度为Tc，一个周期内有N个码片，即周期为NTc的伪码，并与数据码d(t)模二和运算生成调制数据码的伪码ak；步骤3，基于基准时钟CLK0生成频率为fν的跳频图案生成驱动时钟CLK3，跳频图案是控制跳频系统频率跳变的指令序列；采用CLK3控制跳频图案生成器生成跳频图案序列{Ck}，伪码频率fc是跳频图案频率fν，即跳速的整数倍，跳频图案的周期是伪码周期的整数倍；步骤4，根据跳频图案序列生成跳频二进制偏移副载波；步骤5，将调制数据码的伪码ak与跳频二进制偏移副载波进行模二和运算，生成导航基带信号。2.根据权利要求1所述的一种低模糊抗干扰导航信号副载波跳频调制方法，其特征在于，步骤4中生成方法为：对跳频图案序列进行指...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宜康，马建刚，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61