一种新的BOC（15，2.5）调制信号同步方法
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2020-10-17
08:27:30
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一种新的一种新的BOC（（15，，2.5）调制信号同步方法）调制信号同步方法
二进制偏移载波(BOC)调制方式由于调制信号自相关函数具有多峰性，在同步阶段易产生捕获模糊性的情况。针
对此问题，提出了一种适用于Sine-BOC(15，2.5)调制信号的方法。
0 引言引言
为了使卫星导航频段能够实现频带共享以及频谱分离，同时达到较高的检测精度和性能要求，最新建设改造的卫星导航系
统(如GPS的现代化、Galileo以及中国的北斗系统)都预计要采用一种新型的调制方式，即二进制偏移载波(Binary Offset
Carrier，BOC)的调制方法，这类调制方式比传统的BPSK调制方法存在着一些优势：能够对频谱进行分裂处理，使信号大部
分能量分布到频带边缘处，可以有效地利用频带带宽；具有较强的抗噪声、抗干扰以及抗多径能力。当然BOC调制方式也有
其不足之处，那就是自相关函数（Autocorrelation Function，ACF）具有多边峰特性，并且边峰的个数会随着调制阶数的提高
而增加，当接收机在对信号进行捕获和跟踪时，这些边峰会带来模糊现象，使接收机出现误捕获情况，为后续的测距处理带来
误差。因此，如何消除BOC调制信号自相关函数的模糊性就成了国内外学者研究的热点问题。
当前，为了消除这类调制信号的模糊问题，已经有学者提出了一些方法：(1)bump and jump法
[1]
增加两路额外的相关器，
即远超前和远滞后相关器，通过比较相邻主峰的接收功率，确保即时支路所产生的本地码能够与接收信号对齐，保证即时支路
捕获到主峰，降低误锁概率。该方法优点是一旦锁定主峰，就具有较高的跟踪精度；缺点是由于它是基于主峰和两侧边峰功率
大小比较，所以当信噪比较低时会有很高的漏检和虚警概率，并且一旦发生误锁情况，所需的恢复时间较长，因此对于实时性
的场合不太适合
[2-3]
。(2)BPSK-like方法
[4-5]
，该方法主要有两种典型的代表应用，分别被命名为“B&F”法和“M&H”法，其核心
思想是将BOC调制信号频谱上的2个边带当作2个BPSK调制信号分别进行处理。该方法可以消除新型调制信号的多峰性，获得
较宽的稳定S曲线区域；缺点是由于应用了滤波器，对于单边带处理过程会有3 dB的衰减，对于双边带则会有0.5 dB的衰减，
而且该方法也丧失了BOC调制信号高精度跟踪性能的优势。(3)参考文献[6-7]提出了一种新的BOC调制信号捕获方法，该方法
的主要思想是利用折叠原理将调制信号的相关函数进行重构处理。但是，对于BOC（15，
本文基于
1 BOC调制方式原理和特点调制方式原理和特点
1.1 BOC调制模型调制模型
BOC调制信号可以认为是一个BPSK调制序列与一个高频的方波副载波进行相乘的结果，其扩频符号可以由下式表示
[9]
：
式中，C(t)表示频率为f
c
的扩频序列，f
s
代表副载波频率值，Ψ代表BOC调制的相位，可以是0°或者90°，分别对应着Sine-BOC
和Cosine-BOC两种不同的调制方式。在其中一个扩频符号内的方波半周期数k是正整数，且k=2f
s
/f
c
。一般情况下经常使用
BOC(m，n)简化形式表达BOC调制方式，其中方波副载波频率为f
s
=m×1.023 MHz，扩频码频率为f
c
=n×1.023 MHz。在本文
中所用的BOC调制方式均指Sine-BOC。
1.2 BOC调制的主要特点调制的主要特点
功率谱密度函数以及自相关函数是在卫星导航系统中相当重要的两个信号参数。
BOC调制方式的功率谱密度函数如下：
其中，f
c
代表扩频码序列频率，f
s
是调制在其上的副载波频率值。
因为有副载波的存在，使得BOC调制信号的主瓣不再像BPSK调制那样位于中心频点上，而是分裂为两个部分，分别偏移到
距离中心频点相差副载波频率处，所以主瓣位置是可以随着副载波频率的不同而变化的，具有一定的灵活性，这样可以有效地
减少信号之间的干扰情况，解决频带资源相对紧张问题，提高不同系统间的兼容性和互操作性。BOC(15，2.5)调制信号的
ACF表示如下
[10-11]
：
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