摘 要：交替二進(jìn)制偏移載波(AltBOC)信號(hào)是應(yīng)用于Galileo導(dǎo)航系統(tǒng)E5頻段的新型導(dǎo)航信號(hào)，該信號(hào)包含E5a和E5b兩個(gè)邊帶，調(diào)制四路獨(dú)立的導(dǎo)航信號(hào)。傳統(tǒng)的捕獲技術(shù)是對(duì)其中的一路信號(hào)進(jìn)行捕獲，僅能利用25%的信號(hào)功率，影響了捕獲性能。因此在單邊帶捕獲的基礎(chǔ)上，采用雙邊帶非相干聯(lián)合和相干聯(lián)合捕獲兩種方法，并進(jìn)行了理論分析。最后仿真驗(yàn)證了理論分析的正確性。

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關(guān)鍵詞：AltBOC; 單邊帶捕獲; 雙邊帶捕獲; 檢測(cè)概率

中圖分類號(hào)：

TN967.134

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004373X(2012)05

0055

05

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Study of acquisition technology for AltBOC signal

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ZHANG Zhongying1， ZHANG Lixin1， MENG Yansong1， ZHANG Wei2

(1. Xi’an Branch， China Academy of Space Technology， Xi’an 710100， China;

2.State Administration of Science， Technology and Industry for National Defense， Beijing 100037， China)

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Abstract：

Alternate Binary Offset Carrier (AltBOC) signal is a new navigation signal on the E5 frequency of Galileo system. This signal includes double sideband， E5a and E5b， and modulates four independent navigation signals. The traditional acquisition technology usually adopts one signal and 25% total signal power， which influence the acquisition performance. On the basis of single sideband acquisition， two methods of double sideband noncoherent combination acquisition and double sideband coherent combination acquisition are used， and the theory analysis is performed. The simulation validates the performance of these schemes.

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Keywords： AltBOC; single sideband acquisition; double sideband acquisition; detection probability

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收稿日期：20110922

0 引 言

Galileo計(jì)劃是歐洲獨(dú)立開發(fā)的全球多模式衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其提供高精度高穩(wěn)定性的導(dǎo)航定位服務(wù)。在Galileo的頻段中，E5頻段是一個(gè)重要的信號(hào)頻段，涵蓋了開放服務(wù)、商業(yè)服務(wù)和生命安全服務(wù)等多項(xiàng)導(dǎo)航定位業(yè)務(wù)。這種新型的導(dǎo)航信號(hào)采用了交替二進(jìn)制偏移載波(Alternate Binary Offset Carrier，AltBOC)調(diào)制技術(shù)，使該頻段可以獨(dú)立地傳輸四路導(dǎo)航信號(hào)，充分利用了頻譜資源，并且具有良好的偽碼跟蹤精度和抗多徑能力，因此研究該種信號(hào)的接收技術(shù)，尤其是捕獲技術(shù)具有重要意義。

AltBOC信號(hào)包含四路獨(dú)立的導(dǎo)航信號(hào)，分別占據(jù)信號(hào)總功率的25%，它們通過調(diào)制不同的偽碼和采用正交的載波實(shí)現(xiàn)獨(dú)立傳輸。傳統(tǒng)的捕獲技術(shù)是對(duì)其中的一路信號(hào)進(jìn)行捕獲，但這意味著將有75%的信號(hào)能量被浪費(fèi)，影響了信號(hào)的捕獲性能。

因此本文在介紹單邊帶捕獲的基礎(chǔ)上，分別研究了雙邊帶非相干和雙邊帶相干聯(lián)合捕獲技術(shù)，給出了捕獲的原理結(jié)構(gòu)圖和檢測(cè)概率的理論分析，并通過仿真驗(yàn)證了其性能。

1 AltBOC信號(hào)模型

1.1 AltBOC信號(hào)調(diào)制

Galileo E5頻段采用的是AltBOC(15，10)信號(hào)，中心頻率為1 191.795 MHz，偽碼速率為10.23 MHz，副載波速率為15.345 MHz。該信號(hào)可以分為E5a和E5b兩個(gè)邊帶，中心頻率分別為1 176.45 MHz和1 207.14 MHz，每個(gè)邊帶又分為帶有導(dǎo)航電文的數(shù)據(jù)通道和不帶導(dǎo)航電文的導(dǎo)頻通道。因此E5信號(hào)可以分為四個(gè)不同的信道，即E5aD，E5aP，E5bD，E5bP。E5信號(hào)的頻譜分布如圖1所示［1］。

AltBOC信號(hào)可以采用圖2的方式生成，其中，dE5aD表示E5a數(shù)據(jù)通道的導(dǎo)航信息;dE5bP表示E5b數(shù)據(jù)通道的導(dǎo)航信息;cE5aD表示E5a數(shù)據(jù)通道擴(kuò)頻碼;cE5aD表示E5a導(dǎo)頻通道的擴(kuò)頻碼;cE5bD表示E5b數(shù)據(jù)通道擴(kuò)頻碼;cE5bP表示E5b導(dǎo)頻通道擴(kuò)頻碼，擴(kuò)頻碼是調(diào)制了次級(jí)碼，次級(jí)碼是固定的碼序列。

3 仿真結(jié)果與分析

仿真得到的自相關(guān)函數(shù)如圖7所示，在次級(jí)碼符號(hào)關(guān)系判定正確的情況下，雙邊帶相干聯(lián)合捕獲在次級(jí)碼同步實(shí)現(xiàn)和未實(shí)現(xiàn)情況下得到的相關(guān)函數(shù)是一致的，如果以雙邊帶相干聯(lián)合捕獲相關(guān)值為1，雙邊帶非相干聯(lián)合捕獲的相關(guān)值為0.5，單邊帶捕獲的相關(guān)值為0.5，可以看出雙邊帶相干聯(lián)合捕獲的相關(guān)峰值為分別比另外兩種捕獲方法高出3 dB和6 dB，充分利用了信號(hào)能量。

圖7 捕獲的歸一化相關(guān)峰

仿真得到的檢測(cè)概率隨載噪比C/N0變化趨勢(shì)如圖8所示，其中虛警概率為1×10-3，相干積分時(shí)間為1 ms，即一個(gè)偽碼周期。

從圖中可以看出，雙邊帶捕獲要比單邊帶捕獲性能更為優(yōu)越。聯(lián)合捕獲中，次級(jí)碼同步情況下的相干捕獲性能最好，次級(jí)碼同步未實(shí)現(xiàn)情況下的相干捕獲性能要略低，但都要優(yōu)于雙邊帶非相干捕獲，這是由于非相干捕獲在進(jìn)行非相干積分過程中存在平方損耗，而相干積分則可以有效地避免這種損耗。雖然次級(jí)碼同步實(shí)現(xiàn)時(shí)的檢測(cè)性能最好，但是在捕獲的初始階段，接收機(jī)對(duì)于次級(jí)碼的相位未知，很難實(shí)現(xiàn)次級(jí)碼同步，因此接收機(jī)應(yīng)先按照次級(jí)碼未同步的情況來實(shí)現(xiàn)相干聯(lián)合捕獲。

4 結(jié) 語

本文研究了AltBOC信號(hào)的四種捕獲方法，即單邊帶捕獲、雙邊帶非相干聯(lián)合捕獲、次級(jí)碼同步實(shí)現(xiàn)下的雙邊帶相干聯(lián)合捕獲和次級(jí)碼同步未實(shí)現(xiàn)下的雙邊帶相干聯(lián)合捕獲。單邊帶捕獲簡(jiǎn)單，但不能有效地利用信號(hào)能量，性能較差。雙邊帶聯(lián)合捕獲中， 次級(jí)碼同步情況下的相干聯(lián)合捕獲和次級(jí)碼未同步情況下的相干聯(lián)合捕獲均能充分的利用信號(hào)能量，前者的檢測(cè)性能要優(yōu)于后者，但是由于在捕獲的初始階段，次級(jí)碼的同步難以實(shí)現(xiàn)，所以一般應(yīng)先按照次級(jí)碼未同步的情況實(shí)現(xiàn)相干聯(lián)合捕獲，然后待次級(jí)碼同步后再按照次級(jí)碼同步情況實(shí)現(xiàn)相干聯(lián)合捕獲。非相干聯(lián)合捕獲由于存在平方損耗，無法完全利用信號(hào)能量，檢測(cè)性能要低于相干聯(lián)合捕獲，但是這種方法可以有效地去除次級(jí)碼帶來的模糊性，并且捕獲結(jié)構(gòu)也更為簡(jiǎn)單。

參 考 文 獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

張中英 1986年出生，在讀碩士研究生。目前從事新型導(dǎo)航信號(hào)的接收技術(shù)研究。

張立新 1968年出生，碩士生導(dǎo)師，研究員。長(zhǎng)期從事衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及衛(wèi)星有效載荷系統(tǒng)方面的研究工作。

蒙艷松 1980年出生，高級(jí)工程師。主要從事衛(wèi)星導(dǎo)航、星間鏈路方面的研究工作。

張 偉 博士生導(dǎo)師，研究員。長(zhǎng)期從事航天工程管理及衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸與處理方面的研究工作。