双频四分量扩频信号的恒包络复用方法、装置及接收方法制造方法及图纸

双频四分量扩频信号的恒包络复用方法，将四个信号分量生成为相应的基带扩频信号，根据当前时间段内的基带扩频信号的取值组合状态得到相应的附加相位；将附加相位通过三角函数生成器生成相位彼此正交的一对分量；再由载波生成器生成相位彼此正交的两路载波，并分别与生成的分量相乘并相减，得到满足恒包络条件的射频信号，本发明专利技术同时提供了该恒包络复用信号的生成装置，以及其接收方法，本发明专利技术将两个频点的四个信号分量合成为一个恒包络信号，使得中低端接收机可以以较窄的接收带宽和较低的基带处理复杂度对信号进行处理以获得基本的测距性能，高端接收机以较宽的接收带宽和较高的处理复杂度换取更加优异的测距精度，且改进了各信号分量分别接收时的测距性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术应用在利用无线电完成的卫星定位、导航领域，尤其适用于以DSSS信号作为测距信号的全球导航卫星系统(GNSS)，具体涉及。
技术介绍
随着全球导航卫星系统(GNSS)的持续建设，导航服务需求在不断扩展。各卫星导航系统在同一频段上播发的信号数量越来越多，使得原本有限的卫星导航频谱变得愈加拥挤。随着同一系统在同一频段内播发信号数量的增加，卫星载荷的复杂度不断提高。对于一些特定的系统建设要求以及应用需求，希望将两个不同频点上的信号进行复用。例如系统更新换代期间对信号中心频点调整的平稳过渡，或是两个相隔很近的频点 搭载多组内容互为补充的服务信息等等。而同时，在卫星发射功率受限的情况下，为了在接收端维持足够的接收功率，希望星上的高功率发射机具有尽可能高的功率效率。这就要求卫星上的高功率放大器(HPA)工作在非线性饱和区。但当HPA在饱和点附近时，如果输入信号不具有恒定的包络，那么输出分量会产生幅度调制和幅相转换等畸变，造成发射信号的幅相失真，对接收端的性能造成很大的影响。因此需要保证合成信号的恒包络特性。—个代表性的实际应用案例便是欧洲伽利略(Galileo)系统在E5频段的信号所采用的恒包络AltBOC调制技术(美国专利US 2006/0038716A1)。这种技术将两个相隔30. 69MHz 的频点(E5a 1176. 45MHz、E5b 1207. 14MHz)上分别调制的两组 BPSK-R(IO)信号复用成一个中心频点在1191. 795MHz上的复合8PSK信号。这种技术所带来的好处首先是节约了卫星载荷上的发射机个数，其次构造出了一个宽带的复合信号，使得接收机既可以以窄带方式对E5a和E5b上的信号分量分别接收处理，也可以采用宽带接收的方式处理整个复合信号，以获得更好的测距性能。但AltBOC中，四个参与复用的信号分量的功率必须是相等的。这种限制条件降低了 AltBOC使用的灵活性。众所周知，在GNSS系统中，由于测距是信号的首要目的，信号体制设计中更倾向于为导频信道分配比数据信道更多的功率，以提高伪距测量以及载波相位跟踪的精度和稳健性，而且信号分量采用不同的扩频码片波形(例如BPSK-R、正弦相位B0C、余弦相位BOC、TMBOC, QMBOC等)会在接收机中呈现出不同的捕获、跟踪、解调性能，因此有必要为GNSS信号体制提供一种比AltBOC技术更为灵活的双频恒包络复用技术，尤其希望四个分量的功率比能够不同，同时各信号分量所使用的扩频码片波形可以灵活选择。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种，本专利技术所提供的恒包络生成方法和装置可以实现两个频点上四个信号分量以一个12-PSK形式进行恒包络复用；这四个信号分量中，两个分量调制在两频点中较高的一个上，载波相位正交，另外两个分量调制在两频点中较低的一个上，载波相位正交；每个频点上的两个信号分量的功率比为1:3 ;同时各信号分量所使用的扩频码片波形可以灵活选择，而且接收处理方式灵活。本专利技术可以应用在利用无线电完成的卫星定位、导航系统中，以及包括使用伪卫星的定位导航系统中，尤其适用于以DSSS信号作为测距信号的GNSS。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是双频四分量扩频信号的恒包络复用方法，实现两个频点上四个信号分量的恒包络复用，记这两个频点分别为4和四个信号分量分别为Q1 (t)、q2(t)、q3(t)和q4(t)，其中Q1 (t)和q2(t)的中心频点在，载波相位彼此正交，q3(t)和q4(t)的中心频点在f2,载波相位彼此正交，包括如下步骤将所述四个信号分量生成为相应的基带扩频信号S1 (t)、S2 (t)、S3 (t)、S4 (t)；根据当前时间段内的Sl(t)、s2(t)、s3(t)、s4(t)的取值组合状态VSm得到相应的 附加相位Θ ；将附加相位Θ通过三角函数生成器生成相位彼此正交的一对分量I (t)和Q (t)，其中I (t) =Acos ( Θ )，Q (t) =Asin ( Θ )，A是一个取正数的幅度,不随时间变化；由载波生成器生成相位彼此正交的两路载波cos (2 π fPt)和sin (2 n fPt),其中fP为载波频率，并分别与I (t)和Q(t)相乘并相减，得到满足恒包络条件的射频信号Skf (t)Sef (t) =I (t) cos (2 n fPt) -Q (t) sin (2 π fPt)。其中，所述基带扩频信号的生成方法是由信源产生的信息流通过编码器产生二进制的数据码流，在频率为#的扩频序列驱动时钟驱动下，扩频序列发生器产生一个高速的二进制扩频序列Prj在模二加法器中进行模二加后，经过码片赋型器完成码片赋型，得到基带扩频信号。所述得到附加相位Θ的具体方法是将四路基带扩频信号Sl(t)、s2(t)、s3(t)、S4 (t)送入附加相位查找表模块，由于每个Si (t)都只有{+1，-1}两种可能的取值，对于任意的时间点t，si(t)、s2(t)、s3(t)、s4(t)的取值组合构成的取值组合状态VSm —定属于16种状态中的一种，附加相位查找表模块根据当前时间段内的Sl(t)、s2(t)、s3(t)、s4(t)的取值组合状态VSm属于16种中的哪一种，以及t属于哪一个子时间段，按照相位查找表查得此时输出的附加相位Θ，所述相位查找表中有12个不同的相位值，满足il=ii+￥，k =O1,2,3......12，对应着一个12-PSK星座图上的12个相位点。本专利技术同时提供了所述双频四分量扩频信号的恒包络复用生成装置，包括用以生成基带扩频信号的四个基带信号产生器；接所述基带信号产生器的输出并根据预设的查找表查表获取附加相位Θ的附加相位查找表模块；接收附加相位Θ并生成I(t)和Q(t)的三角函数生成器；用以生成cos (2 π fPt)和sin (2 n fPt)的载波生成器；以及，实现I (t) cos (2 Jifpt)-Q (t) sin (2 Jifpt)的加法器和乘法器。其中，所述基带信号产生器包括信源，产生的信息流R1I;编码器，接信源输出，产生二进制的数据码流；扩频序列驱动时钟，频率为/f，用以驱动扩频序列发生器;扩频序列发生器，在扩频序列驱动时钟的驱动下产生一个高速的二进制扩频序列模二加法器，与在其中进行模二加；码片赋型器，接模二加法器输出，完成码片赋型。本专利技术还提供了所述双频四分量扩频信号恒包络复用信号的接收方法，对复用信号中某一信号分量单独接收处理，包括如下步骤第一步,接收机通过天线接收信号； 第二步，天线将接收到的信号馈入到低噪声放大器进行滤波和放大，滤波器的中心频率和带宽应能确保要处理的信号分量有足够的能量通过该滤波器；第三步，低噪声放大器将经过滤波和放大的信号馈入到下变频器，以将要处理的信号分量的载频变换到相应的中频；之后送入模数转换器完成信号的采样与量化；第四步，最后由数字信号处理模块完成对要处理的基带信号分量使用相应的捕获、跟踪、解调方法进行处理的功能。如果将整个复合信号看作一个整体进行接收处理，则接收方法包括如下步骤第一步,接收机通过天线接收信号；第二步，天线将接收到的信号馈入到低噪声放大器进行滤波和放大，滤波器的中心频率和带宽应能确保整个复合信号有本文档来自技高网...

【技术保护点】
双频四分量扩频信号的恒包络复用方法，实现两个频点上四个信号分量的恒包络复用，记这两个频点分别为f11和f2，f1>f2，四个信号分量分别为q1(t)、q2(t)、q3(t)和q4(t)，其中q1(t)和q2(t)的中心频点在f1，载波相位彼此正交，q3(t)和q4(t)的中心频点在f2，载波相位彼此正交，其特征在于，包括如下步骤：将所述四个信号分量生成为相应的基带扩频信号s1(t)、s2(t)、s3(t)、s4(t)；根据当前时间段内的s1(t)、s2(t)、s3(t)、s4(t)的取值组合状态VSm得到相应的附加相位θ；将附加相位θ通过三角函数生成器生成相位彼此正交的一对分量I(t)和Q(t)，其中I(t)=Acos(θ)，Q(t)=Asin(θ)，A是一个取正数的幅度，不随时间变化；由载波生成器生成相位彼此正交的两路载波cos(2πfPt)和sin(2πfPt)，其中fP为载波频率，并分别与I(t)和Q(t)相乘并相减，得到满足恒包络条件的射频信号SRF(t)：SRF(t)=I(t)cos(2πfPt)?Q(t)sin(2πfPt)。

【技术特征摘要】
1.双频四分量扩频信号的恒包络复用方法，实现两个频点上四个信号分量的恒包络复用，记这两个频点分别为i\l和四个信号分量分别为Q1 (t)、q2(t)、q3(t)和q4(t)，其中Q1 (t)和q2(t)的中心频点在，载波相位彼此正交，q3(t)和q4(t)的中心频点在f2,载波相位彼此正交，其特征在于，包括如下步骤 将所述四个信号分量生成为相应的基带扩频信号S1 (t)、S2 (t)、S3 (t)、S4 (t)； 根据当前时间段内的Sl(t)、s2(t)、s3(t)、s4(t)的取值组合状态VSm得到相应的附加相位Θ ; 将附加相位Θ通过三角函数生成器生成相位彼此正交的一对分量I (t)和Q(t)，其中I (t) =Acos ( Θ )，Q (t) =Asin ( Θ )，A是一个取正数的幅度,不随时间变化； 由载波生成器生成相位彼此正交的两路载波cos (2 π fPt)和sin (2 π fPt)，其中fP为载波频率，并分别与I (t)和Q(t)相乘并相减，得到满足恒包络条件的射频信号Skf (t) Sef (t) =I (t) cos (2 τι fPt) -Q (t) sin (2 π fPt)。2.根据权利要求1所述恒包络复用方法，其特征在于，所述基带扩频信号的生成方法是由信源产生的信息流丨cfj通过编码器产生二进制的数据码流丨，在频率为 的扩频序列驱动时钟驱动下，扩频序列发生器产生一个高速的二进制扩频序列与Wii在模二加法器中进行模二加后，经过码片赋型器完成码片赋型，得到基带扩频信号。3.根据权利要求1所述恒包络复用方法，其特征在于，所述得到附加相位Θ的具体方法是将四路基带扩频信号S1 (t)、S2 (t)、S3 (t)、S4 (t)送入附加相位查找表模块，由于每个Si (t)都只有{+1，-1}两种可能的取值，对于任意的时间点。81(0、82(0、83(0、84(0的取值组合构成的取值组合状态VSm —定属于16种状态中的一种，附加相位查找表模块根据当前时间段内的S1 (t)、s2 (t)、s3 (t)、s4 (t)的取值组合状态VSni属于16种中的哪一种，以及t属于哪一个子时间段，按照相位查找表查得此时输出的附加相位Θ，所述相位查找表中有12个不同的相位值，满足=i| + k，k=l，2,3......12，对应着一个12-PSK星座图上 6的12个相位点。4.根据权利要求3所述恒包络复用方法，其特征在于，所述相位查找表为如下的表I或者表2的任一形式 表I5.实现权利要求1所述方法的恒包络复用生成装置，其特征在于，包括 用以生成基带扩频信号的四个基带信号产生器； 接所述基带信号产生器的输出并根据预设的查找表查表获取附加相位Θ的附加相位查找表模块； 接收附加相位Θ并生成I(t)和Q(t)的三角函数生成器；用以生成COS (2 31 fpt)和sin (2 n fPt)的载波生成器； 以及，实现 I (t) cos (2 fpt) -Q (t) sin (2 n fpt)的加法器和乘法器。6.根据权利要求5所述生成装置，其特征在于，所述基带信号产生器包括 信源，产生的信息流j#1 j; 编码器，接信源输出，产生二进制的数据码流丨flflOftu}}； 扩频序列驱动时钟，频率为，用以驱动扩频序列发生器； 扩频序列发生器，在扩频序列驱动时钟的驱动下产生一个高速的二进制扩频序列r ' 模二加法器，BiJ1与rff在其中进行模二加； 码片赋型器，接模二加法器输出，完成码片赋型。7.根据权利要求1所述双频四分量扩频信号恒包络复用信号的接收方法，对复用信号中某一信号分量单独接收处理，其特征在于，包括如下步骤 第一步，接收机通过天线接收信号； 第二步，天线将接收到的信号馈入到低噪声放大器进行滤波和放大，滤波器的中心频率和带宽应能确保...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚铮，陆明泉，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：