MBOC信号模拟及其捕获设计与实现

发布时间：2020-11-04 12:18

　　 随着全球卫星导航系统的不断发展，导航频段越来越拥挤，为实现频段共用与频谱分离，BOC信号应运而生。MBOC是对多个BOC信号进行复合而得到的一种新的信号调制方式，被应用到GPS L1C、GALILEO E1B/C及BDS B1C中。MBOC信号自相关存在多峰结构，多相关峰结构使得相关主峰更为尖锐，具备达到更高同步精度的潜能，同时又增加了同步的复杂度。针对MBOC信号多峰特性，对MBOC信号捕获算法进行了研究，主要研究内容包括： (1)对BOC信号和MBOC信号的功率谱密度、自相关函数进行了研究，总结得到BOC信号和MBOC信号的功率谱密度和自相关函数的特点。分析并比较两种信号所能达到的码跟踪精度； (2)依据MBOC调制理论，设计并实现了MBOC数字中频信号，并将实现的结果与理论仿真进行比较； (3)研究了国内外关于MBOC信号新的捕获算法，包括双边带、BPSK-like、副载波消除等算法。但上述算法存在信号能量损耗大，硬件资源要求高等缺点。鉴于此，设计了一种改进的自相关边峰消除技术(ASPeCT)，并对ASPeCT捕获算法进行了仿真，结果表明该算法可以很好的解决MBOC信号在捕获时出现的错捕、漏捕、捕获时间长以及占用资源多等问题； (4)在FPGA上设计实现了基于ASPeCT的MBOC(6,1,1/11)信号捕获，重点研究了载波NCO、降采样处理、扩频码产生、直接折叠型匹配滤波器和信号检测模块。使用产生的MBOC (6,1,1/11)中频模拟信号，对基于ASPeCT的捕获方案进行了测试，验证了捕获系统的可行性和正确性。 对MBOC信号特性及其捕获算法的研究可为导航接收终端研究提供理论指导和实践参考，具有重要意义。
【学位单位】：中国科学院研究生院（国家授时中心）
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TN96.1
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
目录
图表目录
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 发展现状
    1.3 主要内容
2 卫星导航信号特性分析
    2.1 卫星导航信号中的频谱扩展技术
        2.1.1 直接序列扩频通信的基本原理
        2.1.2 伪随机码的产生及其特性
    2.2 PSK-R 调制信号
    2.3 BOC 调制信号
        2.3.1 BOC 调制原理
        2.3.2 BOC 信号自相关函数和功率谱
    2.4 MBOC 调制信号
        2.4.1 MBOC 调制基本原理
        2.4.2 MBOC 信号功率谱和自相关函数
    2.5 码跟踪精度分析
    2.6 本章小结
3 MBOC 中频调制信号设计与实现
    3.1 FPGA 技术
    3.2 基于 FPGA 的 MBOC 信号设计
    3.3 基于 FPGA 的 MBOC 信号实现
        3.3.1 载波生成模块
        3.3.2 分频器模块
        3.3.3 扩频码产生模块
        3.3.4 副载波生成模块
        3.3.6 MBOC 调制模块
    3.5 中频信号验证
    3.6 本章小结
4 MBOC 信号捕获方法研究
    4.1 捕获数学模型
    4.2 传统的捕获方法
        4.2.1 FFT 捕获方法
        4.2.2 匹配滤波器法
        4.2.3 折叠匹配滤波器-FFT 捕获方法
    4.3 新的 BOC 捕获方法
        4.3.1 双边带处理法
        4.3.2 BPSK-Like 算法
        4.3.3 副载波相位消除法
    4.4 自相关边峰消除捕获方法
        4.4.1 ASPeCT 捕获算法研究
        4.4.2 基于 ASPeCT 的 MBOC 信号捕获算法仿真
    4.5 捕获方法的比较
    4.6 本章小结
5 MBOC 捕获算法的设计与实现
    5.1 ASPeCT 捕获方法的设计
    5.2 ASPeCT 捕获方法的实现
        5.2.1 载波 NCO
        5.2.2 降采样处理
        5.2.3 扩频码产生
        5.2.4 匹配滤波器的设计与实现
        5.2.5 峰值检测模块
    5.3 基于 ASPeCT 方法的 MBOC（6,1,1/11）捕获结果分析
    5.4 本章总结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果

【参考文献】

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本文编号：2870089