[发明专利]双相偏置载频信号获取和追踪的方法及装置

说明书

【技术领域】

本发明是关于双相偏置载频(binary offset carrier，BOC)调变信号(以下简称为BOC信号)的处理，尤其是关于一卫星导航接收器在获取和追踪模式时，对BOC信号的处理方法及装置。

【背景技术】

现今可利用的全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，以下简称GNSS系统)不只一种。一个接收器支持多重规格定位服务(location basedservice，以下简称LBS)、无线多媒体通讯以及广播信号成为可预期的。以多重规格LBS为例，此种可支持GNSS信号多模态接收的接收器可以增强定位的准确度并接收更多的服务。在GNSS系统中，不同的信号频带支持不同的服务。由于愈来愈多的频带需要被支持，因此会发生频带重叠。

全球定位系统(Global Positioning System，以下简称GPS)是美国卫星导航系统，它是一个持续传送高频无线信号的卫星网络。GPS接收器接收的信号承载了时间和距离信息，以便使用者可以在地球上精准定位。伽利略(Galileo)系统，一个新兴的欧洲卫星导航系统，提供更高的信号功率和更稳定的调变，能够让使用者即使在困难的环境下也能接收到微弱的信号。当结合两者时，Galileo和GPS将提供多达目前所使用的两倍的卫星来源数目。这个结合提供了冗余，而且对使用者也有很大的效益。除了安全与救援(Safe and Rescue；SAR)服务之外，GPS和Galileo的结合基本上会有四个频带。GPS和Galileo系统会共享某些信号频带。换句话说，GPS和Galileo会共享某些中心频率而且在相同的某些载波传送信号。举例来说，GPS L1和Galileo E2-L1-E1共享相同的频带。为了降低系统间和系统内的干扰，必须使用特定的调变方式。双相偏置载频调变(以下简称BOC)是一个广泛使用的方法。

通过一个方波副载波乘上一伪随机噪声(pseudo-random noise；以下简称PRN)括频码信号(以下简称为PRN码信号)可完成BOC调变。此方波的频率是PRN括频码的码率(code rate)的倍数。图1是BOC调变的波形图。此BOC的正弦波(以下简称为BOC)信号的产生是通过混合一方波的正弦波信号和一PRN码信号，然而，BOC的余弦波(以下称为QBOC；其中Q表示正交相位)信号的产生是通过将一方波的余弦波信号和一PRN码信号混合。

BOC信号具有一个利用副载波频率将中心频率的两个主波瓣位移的对称性分离频谱。BOC信号的特性取决于括频码片率、副载波频率以及在一个PRN码片内的副载波相位。现有在GNSS领域内一BOC调变信号是以BOC(fc，fs)表示，其中fc为码片率；fs为副载波的频率。然而fc、fs一般表示参考频率1.023MHz的倍数。因此，BOC信号也可用BOC(n，m)表示，其中n为PRN码片率fc(1.023MHz)的倍数；m为副载波fs(1.023MHz)的倍数。

对于卫星信号导航而言，BOC信号较适合应用于追踪白噪声(white noises)。此方式与独立括频码相比较，提供了较佳的固有多径缓解(multipath mitigation)。然而，由于多峰值的自相关性现象使得BOC方式在获取和追踪上显得较为困难。存在BOC信号里的副载波在BOC自相关性的-1/+1码片范围内引起了次峰值的产生。图2是关于BOC(1，1)自相关性的示意图。也就是说，对BOC(1，1)和BOC(1，1)进行相关性计算。如图所示，中央的主峰值的两侧分别具有一谷值。为计算其相关功率，通常使用相关平方值。因此，从相关功率的角度来看，两个谷值将导致两个次峰值。而这样的次峰值将可能会导致失锁(mis-lock)问题。也就是说，一个接收器可能锁定次峰值而不是主峰值，因此造成错误的追踪。在范围测定时可能产生一个接近150米的严重误差，这样的错误在导航中是不被允许的。

另外，BOC相关性结果的主波瓣(主峰值)的宽度会影响接收器在信号获取和追踪时的性能。若主波瓣窄，则有益于追踪及定位，因为能够追踪到一个较精准的码相位。但是窄的主波瓣会使信号获取困难，因为窄的相关性计算功能会导致较细微的码相位搜寻间隔，而需要较长的获取时间。

【发明内容】

因此，本发明提供了一种可以解决以上技术问题的BOC信号获取和追踪的装置及方法。