[发明专利]一种双正交相移键控信号的调制方法和调制装置

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，特别是卫星导航系统的信号调制方法和调制装置，更具体地是涉及一种双正交相移键控信号的调制方法和调制装置。

背景技术

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)一般由卫星段、控制段和地面段组成。其中卫星段的GNSS卫星发射服务信号；地面段的GNSS接收器处理来自不同GNSS卫星的服务信号，计算与每颗GNSS卫星的距离并完成位置解算，从而获得导航定位服务。GNSS卫星发射的服务信号的调制方式是影响地面段GNSS接收器可获得的服务质量的主要因素。

鉴于导航频率资源的有限性和导航服务连续性的要求，已经存在的服务信号必须继续保持，新增的服务信号与已有服务信号必须在现有频率资源内实现复用。卫星段的GNSS卫星是严格的功率受限系统，一般为提高功率放大器效率，要求功率放大器工作在非线性饱和区，这就要求同一个频点应用于不同服务的信号复用后必须满足恒定包络条件，否则包络的失真将会导致功率放大器产生幅度/幅度调制失真和幅度/相位调制失真，严重降低GNSS卫星发射的服务信号质量，因此如何在同一个频点实现多种不同服务信号的恒定包络复用是设计服务信号调制的关键约束条件。

因不同的全球卫星导航系统的发展阶段和前期设计不同，需要复用的服务信号有一定差异。如GPS(Global Positioning System，全球定位系统)在中心频率为1575.42MHz的L1频点(即载波)存在两个服务信号，分别是C/A码和P(Y)码，GPS将增加一个公开的服务信号L1C，三个服务信号将采用最优相位恒定包络发射技术复用，提供比Interplex技术或MajorVote技术更高的复用效率。Galileo系统是一个没有服务信号需要继承的卫星导航系统，但也面临多个服务信号的复用发射问题。在L1频点Galileo系统基于修正交叉调制技术解决了公开的服务信号和授权的服务信号的复用问题；在中心频率为1191.795MHz的E5频点Galileo系统开发了一种交替二进制偏移载波(Alternative BOC，简称AltBOC)调制技术，该调制技术将位于E5a频点(1176.45MHz)和E5b频点(1207.14MHz)的两个正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，简称QPSK)服务信号复用到E5频点，既可以分别处理E5a和E5b频点的QPSK服务信号，也可以将两个服务信号作为一个信号进行联合处理。

作为在卫星导航系统中使用广泛的信号，每个QPSK信号包含两个功率相等的服务信号分量，且两个服务信号分量相位正交。在卫星导航系统服务信号的升级中，若需要在已有QPSK信号的基础上再增加一个功率相等的QPSK信号，则需要将四个等功率的服务信号复用在一个载波上发射。AltBOC调制技术仅能将两个中心频率不一致的QPSK信号复用到一个载波，不适合解决两个中心频率相同的QPSK信号的复用问题。Interplex技术实现四个等功率服务信号的恒定包络复用效率仅为50％，不适合在卫星导航系统中使用。MajorVote技术实现四个等功率服务信号的复用效率可达80％，但复用过程需要复杂的随机数生成。最优相位恒定包络发射技术的复用效率高，但调制过程中使用的最优相位值是由数值算法搜索得到的近似解，存在因缺乏解析解不能精确实现各个服务信号的幅度与相位调制的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种双正交相移键控信号的调制方法和调制装置，将四个服务信号调制在同一个载波上，实现恒定的信号包络和高的复用效率，提高后续信号的发射质量和功率效率。

本发明的技术方案一提供一种双正交相移键控信号的调制方法，其特征在于包括下述步骤：

根据实际需要，生成四路不相关的等功率二进制服务信号，其中S₁(t)表示在t时刻第一路服务信号的幅度取值(简称幅值)，S₂(t)表示在t时刻第二路服务信号的幅值，S₃(t)表示在t时刻第三路服务信号的幅值，S₄(t)表示在t时刻第四路服务信号的幅值，四路服务信号的幅值取值为+1或-1；

利用下式合成一路基带复信号S(t)：