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BOC調(diào)制信號(hào)頻譜特性及仿真分析

作者: 時(shí)間:2013-01-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:BOC技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于GPS的現(xiàn)代化以及伽利略系統(tǒng)中新型信號(hào)技術(shù)。為研究其,分析了BOC技術(shù)的基本原理及信號(hào)的產(chǎn)生過程,應(yīng)用Matlab軟件對(duì)其進(jìn)行了仿真,闡述了這種信號(hào)調(diào)制方式的優(yōu)點(diǎn);此外對(duì)其擴(kuò)展技術(shù)MBOC,CBOC,TMBOC以及AltBOC做了簡(jiǎn)要介紹,對(duì)進(jìn)一步研究現(xiàn)代化具有一定意義。
關(guān)鍵詞:;;調(diào)制;;

0 引言
導(dǎo)航系統(tǒng)自古以來在人類歷史上都發(fā)揮著重要作用,隨著科技的發(fā)展,越來越多的軍用和民用設(shè)備開始采用作為導(dǎo)航的基本手段?,F(xiàn)有的主要有美國(guó)的GPS系統(tǒng),俄羅斯的GLONASS系統(tǒng),中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以及歐盟的伽利略系統(tǒng)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在進(jìn)行通信時(shí)需要占用一定的頻譜帶寬,由于頻譜資源的有限性,如何使這些衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能夠在有限的頻帶范圍內(nèi)高效工作又不相互影響,是一個(gè)亟需解決的問題。
頻譜資源的分配工作由國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)來完成,由于它對(duì)導(dǎo)航頻段分配的限制,伽利略系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)必須共用一個(gè)帶寬,而最理想的中心頻點(diǎn)以及C/A碼信號(hào)都已經(jīng)被GPS系統(tǒng)所占據(jù),因此伽利略系統(tǒng)的信號(hào)在設(shè)計(jì)時(shí)只能避開C/A碼信號(hào)所處的頻段。本文提到的BOC(Bina ry Offset Carrier,)信號(hào)調(diào)制技術(shù)就是在伽利略系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中由John.W.Betz提出的一種新型的載波調(diào)制方式。文中介紹了BOC信號(hào)調(diào)制的基本原理和產(chǎn)生過程,重點(diǎn)利用Matlab對(duì)信號(hào)的頻譜特性進(jìn)行了分析,指明了這種信號(hào)調(diào)制方式的優(yōu)點(diǎn);并在此基礎(chǔ)上對(duì)其常用的一些擴(kuò)展技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。

1 BOC調(diào)制的基本原理和特性
GPS系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)制多采用BPSK(二進(jìn)制相移鍵控)調(diào)制。為了避開它的中心頻點(diǎn),BOC信號(hào)在設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行一定的頻譜搬移。因此,BO C信號(hào)調(diào)制技術(shù)的基本原理是在原有的廣泛應(yīng)用于GPS系統(tǒng)的BPSK基礎(chǔ)上,增加一個(gè)二進(jìn)制副載波(目前主要是由正弦或余弦型符號(hào)函數(shù)(sgn函數(shù))構(gòu)成的副載波,即形似sgn[sin(t)]或sgn[cos(t)],以正弦或余弦信號(hào)為參數(shù)的符號(hào)函數(shù)),使其頻譜產(chǎn)生適當(dāng)偏移。這種調(diào)制方式的最大特點(diǎn)是信號(hào)功率譜的主瓣發(fā)生了分裂,變成對(duì)稱的兩部分,并且根據(jù)所選擇的參數(shù)不同,兩個(gè)分裂主瓣的距離也可以變化。BOC信號(hào)調(diào)制的原理圖如圖1所示??梢?,BOC信號(hào)調(diào)制實(shí)際上就是以一個(gè)方波作為副載波,對(duì)衛(wèi)星產(chǎn)生的碼元信號(hào)進(jìn)行一次輔助調(diào)制,之后再將其調(diào)制到主載波上,即信號(hào)S(t)和一個(gè)頻率為fs的副載波相乘,使信號(hào)的頻譜分裂成兩部分,位于主載波的左右兩部分。從另一種角度來看,BOC信號(hào)調(diào)
制技術(shù)實(shí)際是為信號(hào)的功率譜賦形的一種反推過程,是根據(jù)實(shí)際需要而生成的一種調(diào)制技術(shù)。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/153610.htm

a.JPG


BOC信號(hào)的復(fù)數(shù)表達(dá)式如下:
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式中:ak是經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)制后的擴(kuò)頻碼,有單位幅值,相位則在符號(hào)表中隨機(jī)選取。對(duì)于二進(jìn)制調(diào)制來說,符號(hào)表中的符號(hào)只有兩個(gè):+1和-1,即是二相的。一般情況下,符號(hào)可以是正交相移鍵控、更高階相移鍵控或交錯(cuò)正交相移鍵控等;CTs(t)是副載波,是周期為2Ts的周期函數(shù);μnTs(t)是擴(kuò)頻符號(hào),是持續(xù)時(shí)間為nTs的矩形脈沖,n是一個(gè)正整數(shù),表示在一個(gè)擴(kuò)頻符號(hào)持續(xù)期內(nèi)副載波的半周期數(shù);θ和t0分別是相對(duì)于某個(gè)基準(zhǔn)的相位和時(shí)間偏移。
由上式可見,當(dāng)沒有副載波CTs(t-t0)時(shí),偏移載波調(diào)制信號(hào)就是普通的PSK調(diào)制信號(hào),或者說,偏移載波調(diào)制信號(hào)是一個(gè)調(diào)制了副載波的普通PSK調(diào)制信號(hào)。
在BOC調(diào)制信號(hào)中,擴(kuò)頻碼與擴(kuò)頻符號(hào)之積μnTs(t-knTs-t0)是持續(xù)時(shí)間為nTs,幅值為+1或-1的矩形脈沖,副載波CTs(t)為方波。圖2是一個(gè)簡(jiǎn)單的BOC信號(hào)調(diào)制波形的示例。

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