[发明专利]一种交替二进制偏移载波信号捕获装置

摘要

本发明公开了一种交替二进制偏移载波信号捕获装置，包括边带处理模块、相关器模块、判决变量生成模块和门限判决模块；边带处理模块包括复载波信号发生器、低通滤波器和乘法器；相关器模块包括扩频码生成器和积分器；判决变量生成模块包括两个分量合成器、四个比较器、非相干累积器和三个加法器；本发明通过频谱搬移，将AltBOC信号分解为两路类QPSK信号，消除了AltBOC信号的副载波信号带来的错捕现象；AltBOC的上下边带信号采用非相干累加方式，降低了实现复杂度。

主权项

1.一种交替二进制偏移载波信号捕获装置，其特征在于：包括边带处理模块、相关器模块、判决变量生成模块和门限判决模块；边带处理模块包括复载波信号发生器，低通滤波器和乘法器；边带处理模块的输入信号为s_{AltBOC(m，n)}(t)+n(t)，其中：s_{AltBOC(m，n)}(t)为基带交替二进制偏移载波信号，n(t)为复基带噪声项；复载波信号发生器输出为和其中：f_sc＝mf₀表示AltBOC信号的副载波频率，f₀＝1.023MHz；表示频谱搬移后的相位误差；复载波信号发生器输出的复载波信号与输入信号通过乘法器，实现AltBOC(m，n)边带信号频谱的反向搬移，得到两路无副载波的基带信号，将其通过低通滤波器，低通滤波器滤除带外信号，低通滤波器滤的输出s_L(t)和s_U(t)为类QPSK信号加噪声，QPSK表示四相相移键控信号，即：其中，是频谱搬移后的相位误差，n_L(t)和n_U(t)是n(t)经频谱搬移和滤波处理后得到的结果；e_L-I(t)＝c_L-I(t)d_L-I(t)、e_L-Q(t)＝c_L-Q(t)d_L-Q(t)，e_U-I(t)＝c_U-I(t)d_U-I(t)和e_U-Q(t)＝c_U-Q(t)d_U-Q(t)分别是AltBOC(m，n)下边带信号的同相分量、下边带信号的正交分量，上边带信号的同相分量和上边带信号的正交分量；其中c_L-I(t)、c_L-Q(t)，c_U-I(t)和c_U-Q(t)是相应的扩频码信号；d_L-I(t)、d_L-Q(t)，d_U-I(t)和d_U-Q(t)是相应的数据位信息，即导航电文；s_L(t)和s_U(t)中包含了所需的导航定位信号e_L-I(t)+j·e_L-Q(t)和e_U-I(t)+j·e_U-Q(t)；相关器模块包括扩频码生成器和积分器；扩频码生成器生成四个本地扩频码信号：c_L-I(t+τ)、c_L-Q(t+τ)，c_U-I(t+τ)和c_U-Q(t+τ)，其中τ是本地扩频码相对于输入信号扩频码的延迟；边带处理模块的输出s_L(t)与本地扩频码信号c_L-I(t+τ)和c_L-Q(t+τ)通过乘法器进行相乘处理，边带处理模块的输出s_U(t)与本地扩频码信号c_U-I(t+τ)和c_U-Q(t+τ)通过乘法器进行相乘处理，将乘法器的四个输出信号分别通过四个积分器进行积分处理，四个积分器的输出分别为Z_L-I(t)、Z_L-Q(t)、Z_U-I(t)和Z_U-Q(t)，具体为：其中，T是积分时间，本发明中d_L-I(t)、d_L-Q(t)，d_U-I(t)和d_U-Q(t)在积分时间内为固定不变的，取值为±1；R_L-I(τ)、R_L-Q(τ)，R_U-I(τ)和R_U-Q(τ)分别是c_L-I(t)、c_L-Q(t)，c_U-I(t)和c_U-Q(t)的归一化自相关函数；I_L-I(τ)、I_L-Q(τ)，I_U-I(τ)和I_U-Q(τ)代表积分器输出的实部，Q_L-I(τ)、Q_L-Q(τ)，Q_U-I(τ)和Q_U-Q(τ)代表积分器输出的虚部；n_L-I(τ)、n_L-Q(τ)，n_U-I(τ)和n_U-Q(τ)是相应噪声项；判决变量生成模块包括两个分量合成器、四个比较器、非相干累积器和三个加法器；相关器模块输出的Z_L-I(t)和Z_L-Q(t)输入至一个分量合成器，分量合成器按照Z_L-I(t)的实部和Z_L-Q(t)的虚部相对符号关系，以及Z_L-I(t)的虚部和Z_L-Q(t)的实部相对符号关系进行组合并对其取平方，得到两组信号分量，即{[I_L-I(τ)+Q_L-Q(τ)]²，[I_L-I(τ)-Q_L-Q(τ)]²}和{[Q_L-I(τ)+I_L-Q(τ)]²，[Q_L-I(τ)-I_L-Q(τ)]²}；每组信号分量输出至一个比较器，比较器在每组中选取值较大者，两个比较器的输出经过一个加法器进行分量求和处理，得到；V_Lk(τ)＝max{[I_L-I(τ)+Q_L-Q(τ)]²，[I_L-I(τ)-_L-Q(τ)]²}+                                                             (7)max{[Q_L-I(τ)+I_L-Q(τ)]²，[Q_L-I(τ)-I_L-Q(τ)]²}其中，max{A，B}表示取A和B中值最大者；同理，相关器模块输出的Z_U-I(t)和Z_U-Q(t)也输入至另一个分量合成器，分量合成器按照Z_U-I(t)的实部和Z_U-Q(t)的虚部相对符号关系，以及Z_U-I(t)的虚部和Z_U-Q(t)的实部相对符号关系进行组合，并对其取平方，得到两组信号分量，即{[I_U-I(τ)+Q_U-Q(τ)]²，[I_U-I(τ)-Q_U-Q(τ)]²}和{[Q_U-I(τ)+I_U-Q(τ)]²，[Q_U-I(τ)-I_U-Q(τ)]²}；每组信号分量输出至一个比较器，比较器在每组中选取值较大者，两个比较器的输出经过一个加法器进行分量求和处理，得到；V_Uk(τ)＝max{[I_U-I(τ)+Q_U-Q(τ)]²，[I_U-I(τ)-Q_U-Q(τ)]²}+                                                            (8)max{[Q_U-I(τ)+I_U-Q(τ)]²，[Q_U-I(τ)-I_U-Q(τ)]²}将V_Lk(τ)和V_Uk(τ)输入至另一个加法器，得到：V_k(τ)＝V_Lk(τ)+V_uk(τ)＝max{[I_L-I(τ)+Q_L-Q(τ)]²，[I_L-I(τ)-Q_L-Q(τ)]²}+max{[Q_L-I(τ)+I_L-Q(τ)]²，[Q_L-I(τ)-I_L-Q(τ)]²}+   (9)max{[I_U-I(τ)+Q_U-Q(τ)]²，[I_U-I(τ)-Q_U-Q(τ)]²}+max{[Q_U-I(τ)+I_U-Q(τ)]²，[Q_U-I(τ)-I_U-Q(τ)]²}非相干累积器对输入的V_k(τ)进行非相干累积，得到：y(τ)=Σk=1KVk(τ)---(10)]]>其中，K是非相干累积次数；非相干累积器的输出y(τ)为捕获判决变量；判决变量生成模块输出的判决变量y(τ)输入至门限判决模块，门限判决模块将y(τ)与预设判决门限进行比较，确定信号是否捕获成功，如果信号捕获成功，结束信号捕获进程，进入信号跟踪处理阶段；如果未捕获到信号，重复进行信号捕获，直到信号捕获成功。