北斗QPSK中頻信號及BOC調(diào)制信號捕獲算法研究.pdf

1、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能夠保障國家安全、促進社會發(fā)展，并為人民的生產(chǎn)生活帶來極大的便利。隨著北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)與試運行，北斗系統(tǒng)將逐步成為可以和GPS系統(tǒng)相媲美的GNSS系統(tǒng)之一，能夠為地球表面和近地空間的用戶提供全天時、全天候、高精度的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)。目前，各相關(guān)單位競相研制高性能的北斗導(dǎo)航接收機，而捕獲環(huán)節(jié)是北斗導(dǎo)航接收機設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本文將圍繞接收機中的捕獲算法問題展開研究，完成了如下幾個方面的工作：
　　(1)

2、介紹北斗QPSK信號的信號結(jié)構(gòu)，并對北斗中頻信號進行了仿真，研究了北斗中頻信號的頻譜結(jié)構(gòu)和自相關(guān)函數(shù)，為后續(xù)的捕獲算法的仿真提供了可用的仿真信號源。
　　(2)下一代衛(wèi)星導(dǎo)航信號體制將采用 BOC調(diào)制方式。BOC信號具有與傳統(tǒng)BPSK信號有不同的特點，本文詳細(xì)討論了BOC信號、MBOC信號以及AltBOC信號的調(diào)制原理及其功率譜特性和自相關(guān)函數(shù)特性。BOC信號的自相關(guān)函數(shù)的多峰性為信號捕獲帶來了新的問題。本文對捕獲 BOC信號所采

3、用的雙邊帶捕獲算法、單邊帶捕獲算法以及BPSK-like捕獲算法進行了簡要的介紹和分析，并給出了一些仿真結(jié)果。
　　(3)捕獲概率和算法復(fù)雜度可以作為捕獲算法性能的衡量指標(biāo)。本文對北斗信號的捕獲過程進行了建模，詳細(xì)推導(dǎo)了門限與捕獲虛警率和噪聲功率之間的表達(dá)式，分析了捕獲概率與積分時間之間的關(guān)系。本文還對基本的捕獲算法（串行搜索捕獲算法，并行頻率搜索算法和并行碼相位搜索算法）進行了詳細(xì)的分析和仿真，并對可以減小虛警率的Tong算法進

4、行了介紹。
　　(4)在森林、城市、峽谷及隧道等環(huán)境中，由于障礙物的遮擋衛(wèi)星信號受到了很大程度的衰減，這就需要依賴高靈敏度的捕獲算法來捕獲信號。常見的提高捕獲靈敏度的方法是延長積分時間，本文分析了延長相干積分時間和非相干積分時間所帶來的算法性能提升和存在的問題。本文依次介紹了差分相干累積算法，半比特/全比特算法，以及估計導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特的圓周算法。通過仿真分析發(fā)現(xiàn)，相同積分時間的條件下，估計導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特的圓周算法具有最高的捕獲概率，但