[发明专利]信号调制方法和信号解调方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及信号调制和解调方法，更具体地，涉及适用于以直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum，以下简称为DSSS)信号作为测距信号的卫星导航系统中的信号调制和解调方法。

背景技术

为了利用扩频码中频繁的相位翻转来精密测距，以及获得良好的多址接入性能和抗多径与干扰性能，全球导航卫星系统(GlobalNavigation Satellite System，以下简称为GNSS)的信号都使用了直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum，以下简称为DSSS)技术。正如本领域内技术人员所知，DSSS可被看作二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying，以下简称为BPSK)的扩展。

图1是示出了各种调制信号的基带波形的示意图。其中，图1(a)示出了一组扩频序列，其被扩频码片波形赋形后，与数据信号和射频载波相乘，得到传输信号。

传统的导航测距信号采用矩形扩频码片的二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying-Rectangular，以下简称为BPSK-R)调制。这种基带扩频信号的扩频序列的码片形状为矩形非归零码，如果扩频序列的发送速率为f_c，则一个码片波形的持续时间为T_c＝1/f_c。图1(b)示出了一段这种信号的基带波形实例。

BPSK-R调制方式实现简单，被广泛地用在传统的全球定位系统(Global Positioning System，以下简称为GPS)中，C/A码、P(Y)码使用的都是这种调制技术。但随着GNSS的发展，这种调制方式的频谱兼容性以及测距和抗干扰性能的不足日益显现。

为了使多种信号可以更好地共享GNSS的有限频段，同时进一步提高信号的测距精度及抗干扰性能，新的信号调制方式不断呈现。例如业内皆知的二进制偏移载波(Binary Offset Carrier，以下简称为BOC)调制。这种调制方式的实现方法是在BPSK-R调制的基础上再将信号与一个方波形式的副载波相乘，具体请参考J.W.Betz的“Binary offset carrier modulation for radionavigation”，Navigation，vol.48，pp.227-246，winter 2001-2002。

已知，BOC调制有两个参数：副载波频率f_s和扩频序列速率f_c，其中f_s≥f_c，所以BOC具体的调制方式可以记为BOC(f_s，f_c)。图1(c)给出了一组基带BOC(2f_c，f_c)调制信号的波形实例。

在导航领域中，更简单的记法是将f_s和f_c都用1.023MHz进行归一化，直接记为BOC(m，n)，其中m＝f_s/1.023MHz，n＝f_c/1.023MHz。

一个BOC调制信号可以表示为：

s_BOC(t)＝A_sd(t)g_BOC(t)cos(2πf₀t+θ)

其中，A_s是信号幅度，f₀是载波频率，θ是载波相位，d(t)是数据信号，是基带BOC调制信号。

这里，sgn是符号函数，f_s是副载波频率，ψ是副载波的相位，{c_k}是扩频序列，p(t)是持续时间为T_c的矩形脉冲，即

在BOC调制的基础上，美国与欧盟又在2006年共同提出了一种新的调制方式，即，复用二进制偏移载波(Multiplexed Binary OffsetCarrier，以下简称为MBOC)调制。美国的全球定位系统和欧洲正在开发的伽利略卫星导航系统在L1/E1(1575.42MHz)频点的民用信号上都使用这种调制方式。