[发明专利]一种基于双通道联合利用的TDDM扩频导航信号捕获方法

说明书

技术领域

本发明属于导航定位技术领域，具体涉及一种TDDM导航信号的捕获方法。

背景技术

随着新一代卫星导航系统信号体制的完善，导航信号的扩频方式有了新的发展。TDDM(TimeDivisionDataModulation)技术作为一种新的调制方式，成为了关注的焦点。它不再遵从传统的常规数据调制处理，允许导航信号中无数据信息分量(即导频分量)的存在。这种新调制方式的出现对接收端正确恢复导航电文提出了新的挑战，原有的捕获方法已不再适应新的信号调制方式。因此，TDDM信号捕获方法的研究具有一定的前瞻性和重要的现实意义。

TDDM信号的调制机理如图1所示。其中，PN(t)为输入的扩频码序列，由奇数位码片PN_o(t)和偶数位码片PN_e(t)构成；d(t)为导航电文数据信息，PN_TDDM(t)为经过TDDM调制后输出的扩频码序列。可见，扩频码序列中的奇数位由扩频码与基带数据信息进行模二加运算得到，而偶数位码片无数据信息。

以导航电文数据速率为50bps、扩频伪码速率为10.23MHz的扩频信号为例，TDDM信号扩频结果如图2所示。当导航电文为+1时，无论扩频码为奇数位还是偶数位，调制后的扩频码输出等于扩频码本身；当导航电文为-1时，若扩频码为奇数位，则调制后的扩频码输出等效于扩频码相位翻转180度，若扩频码为偶数位，则调制后的扩频码输出等于扩频码本身，即PN_TDDM(t)可等效为在PN(t)序列上调制了一个方波信号，PN(t)的码率为方波信号频率的2倍。

目前，常用的TDDM扩频信号捕获方法是直捕法。本地产生两路扩频码序列，分别为导航电文为+1和-1时经TDDM调制后的扩频码序列，称之为+1扩频码序列和-1扩频码序列。接收信号分别与这两路扩频码序列进行预检测积分，得到捕获判决量，依次串行搜索码相位，若捕获判决量超过门限，则认为捕获成功，捕获到的扩频码序列即为当前的扩频码序列。但直捕法存在跨符号积分的风险，在最坏的情况下，预检测积分时间内+1和-1扩频码序列各持续一半时间，则捕获判决量将会减小至无跨符号积分时捕获判决量的一半，信噪比损失3dB，影响判决结果。故需要研究对于数据调制不敏感的TDDM信号捕获方法。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种TDDM扩频导航信号的捕获方法。该方法对数据调制不敏感，可有效处理捕获过程中存在的跨符号积分问题。本发明利用+1扩频序列和-1扩频序列所构成的双通道进行联合捕获，给出了联合捕获方法的两种实现方式，如图3和图4所示。

本发明提出一种基于双通道联合利用的TDDM扩频导航信号捕获方法，包括两种实现方案，具体步骤如下：

步骤-：扩频导航信号经天线接收送入射频前端处理，经过ADC量化得到数字中频信号，将其与接收机内部生成的同相载波和正交载波相乘，除去中频，得到同相基带信号i(k)和正交基带信号q(k)，如下所示。其中a为信号幅度，D(k)为导航电文，pn(k)为扩频码，T_s为采用间隔，f_e和φ_e分别为多普勒频偏和残余相位。

i(k)＝aD(k)pn(k)cos(2πf_ekT_s+φ_e)

q(k)＝aD(k)pn(k)sin(2πf_ekT_s+φ_e)

步骤二：基于本地无数据调制的扩频码序列，生成由+1和-1导航电文分别调制后的两路本地扩频序列，记为pn₊₁₍k)和pn_-1(k)。

步骤三：分别将+1、-1两路扩频码序列和基带信号进行相关运算，剥离信号中携带的扩频码，得到双通道的同相和正交相关值，分别记为I₊₁(n)、Q₊₁(n)和I_-1(n)、Q_-1(n)，如下所示。其中T_coh＝mT_s为预检测积分时间，