[发明专利]一种导航信号伪码的构造方法

说明书

本发明公开了一种导航信号伪码的构造方法，该导航信号伪码为基于任意伪码序列构造的复合伪码序列，通过控制所述基础伪码序列的初始相位实现所述基础伪码序列循环移位，所述循环移位后的基础伪码序列依次拼接得到最终的导航信号伪码。本发明提供的导航信号伪码自相关性能与随机码自相关性能接近，具有远优于分层码的自相关性能，误捕概率低；具有与分层码相当的捕获复杂度，远低于相同长度的随机码捕获复杂度，更容易捕获；与分层码相比，具有更优的互相关性能，码隔离度高，抗多址干扰性能优越，可以保持稳定跟踪。

技术领域

本发明属于卫星导航信号体制设计技术领域，更具体地，涉及一种导航信号伪码的构造方法。

背景技术

现代卫星导航系统无一例外地采用扩频体制，伪码的性能对其抗窄带干扰、抗多址干扰能力有着显著影响。码长是影响伪码性能的首要因素，但伪码设计中普遍存在一对矛盾：码长越长，伪码自相关、互相关性能越好，但同时也不可避免地增加伪码捕获的难度；码长越短，越易于快速捕获，但相关性能越差，不利于捕获灵敏度的提升。

传统的GPS C/A码码长较短，且一个数据位持续时间内周期性重复20次，这就导致C/A码码间互相关隔离度小，在存在远近效应的接收环境中，强信号对弱信号的捕获和跟踪带来明显干扰，需要额外的比特同步；另外导航信号的谱线特性明显，易受窄带干扰的影响。在GPS现代化和Galileo信号设计中，针对伪码作了两方面的改进，一是主码码长更长，GPS普遍采用10230码长，Galileo最短码长为4096；二是引入了子码，消除了比特同步模糊并显著平滑了信号谱线。对于GPSL1C导频通道，子码长度甚至达到1800，复合码的长度达到1.8414×10⁷。

现代化导航信号采用这种分层结构的复合码，在一定程度上兼顾了码相关性能和捕获复杂度。然而，分层复合码的互相关性能与同等长度的伪随机码相比有明显的性能损失。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种导航信号伪码的构造方法，旨在解决伪码设计中的互相关性能与捕获复杂度这一矛盾的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种导航信号伪码的构造方法，包括生成基础伪码序列，通过控制基础伪码序列的初始相位实现所述基础伪码序列循环移位，循环移位后的基础伪码序列依次拼接得到最终的导航信号伪码。

进一步地，基础伪码序列的初始相位是伪随机的，初始相位的控制是通过另一个伪随机序列来实现的。

基于上述导航信号伪码的构造方法构造的导航信号伪码为基于任意伪码序列构造的复合伪码序列，定义一个码长为L的伪码序列c₀，则长度为NL的导航信号伪码为：

其中，表示由伪码序列c₀经循环移位k_i获得的序列，N为复合序列中的子序列数量，即

式中，k_i∈{0,1,…,L-1}。

进一步地，复合伪码序列的自相关性能远优于分层码，与随机码的自相关性能相近，与分层码相比可以显著降低误捕获概率。复合伪码序列的互相关性能优于分层码，与随机码的互相关性能相近，与分层码相比具有更高的码隔离度，多址性能更优。复合伪码序列的捕获复杂度与分层码相当，比同等长度的随机码捕获复杂度低，更易捕获。与分层码相比，该新型复合伪码序列的码跟踪性能更优，具有更好的抗多址干扰的能力。

由上述定义式可知，本发明提出的导航信号伪码序列由N个子序列拼接而成，每个子序列产生自同一基础序列，区别仅在于子序列的初始相位受初始相位控制序列的控制，复合码内的各子序列的初始相位随机变化且互不相同。因此，本发明将这种序列称为伪随机初始状态(PRIS，Pseudo Random Initiate State)序列。