CN112083442A - 基于附加调制脉冲的bpl长波数据调制设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于附加调制脉冲的BPL长波数据调制设计方法，为了克服现有技术在远距离传播时相位模糊解调成功率低且BPL数据通道容量难再增加的不足，在BPL脉冲组信号之后增加若干个LORAN‑C脉冲用来传输数据信息。利用该方法设计的数据调制信号抗长波信道干扰能力强，能够提高数据通道容量，并且不需要对发射系统进行改造，兼容现有BPL长波授时系统。

Description

基于附加调制脉冲的BPL长波数据调制设计方法
技术领域
本发明涉及通信和信息处理技术领域，特别涉及一种BPL长波数据调制设计方法。
背景技术
BPL长波授时系统是我国的重大科技基础设施，也是我国自主掌握的远程陆基无线电授时服务系统。BPL长波授时系统是由LORAN-C系统发展而来，基于传统的LORAN-C信号体制，采用罗兰数据链通信技术，属于国际标准化的定位、导航与授时(PNT)服务系统之一。
BPL长波授时系统发射信号的工作频段是90～110kHz，中心频率为100kHz。BPL长波授时系统利用LORAN-C脉冲组信号作为载体建立数据通信系统，从而实现时码信息等数据传输。首先将需要传输的电文信息进行编排与编码，然后通过三态脉冲位移字平衡调制(3S-PPM)的方式调制到LORAN-C脉冲组信号之上，然后通过广播的方式发送给用户；BPL接收系统在接收到BPL信号之后，需要从携带有电文信息的BPL脉冲调制信号中解调出调制相位信息，然后进行解码，最后进行RS纠错并进行CRC循环冗余校验后最终恢复出数据信息。
现有的数据调制方式存在的主要问题是3S-PPM调制属于相位调制，当传播距离较远时，往往会引起相位模糊并降低解调成功率；并且现有的BPL数据通道容量已很难再增加，需要一种兼容现有体制的数据调制方式，扩展BPL数据通道的容量，以满足BPL系统对广播罗兰差分数据的需求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于附加调制脉冲的BPL长波数据调制方法，利用该方法设计的数据调制信号抗长波信道干扰能力强，能够提高数据通道容量，并且不需要对发射系统进行改造，兼容现有BPL长波授时系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在BPL脉冲组信号之后增加若干个LORAN-C脉冲用来传输数据信息。
所述的LORAN-C脉冲通过有或无的方式表示数据1和0。
所述的LORAN-C脉冲数量为8个。
所述的LORAN-C脉冲的第1个脉冲为标志脉冲，为常发状态。
所述的LORAN-C脉冲重复周期为60ms。
所述的LORAN-C脉冲的各个脉冲间隔为1ms。
所述的LORAN-C脉冲的起始时刻距离BPL脉冲组信号的起始时刻31ms。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的数据调制方法可以兼容现有BPL长波授时系统，不影响原系统用户使用；
(2)本发明提供的数据调制信号具有良好的抗噪性能；
(3)本发明提供的数据调制信号可以扩大BPL长波信号的数据通道容量。
(4)本发明提供的数据调制信号可以独立于BPL信号进行独立解调。
附图说明
图1是本发明附加脉冲调制示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明的技术思路是在不改变原有LORAN-C脉冲的形式下，在现有BPL长波授时系统脉冲组信号(9个脉冲)后面31ms处开始增加8个LORAN-C脉冲，通过有或无的方式表示数据“1”和“0”，类似二进制启闭键控(OOK：On-Off Keying)调制。
(1)附加脉冲数量：现有BPL发射机属于LORAN-C发射机，具备LORAN-C发射机的双率工作模式，A率发射主站9脉冲信号，B率发射子站8脉冲信号；现有BPL发射机，A率发射BPL信号，B率闲置；为了减少对现有发射机的改造，并充分利用BPL发射机的双率工作功能，附加脉冲利用B率发射，脉冲数为8个；
(2)附加脉冲组重复周期GRI：为了避免与现有BPL信号体制造成交叉干扰，附加脉冲的组重复周期GRI与现有BPL组重复周期GRI相同，均为60ms。
(3)附加脉冲组起始位置：除去现有调制信号所占用的10ms间隙，还有50ms间隙可以进行多脉冲附加调制。但考虑到天波影响，同时避免交叉干扰对现有脉冲组和附加脉冲组同时产生干扰，选取31ms处为附加脉冲起始时刻。
(4)附加脉冲组调制方式：采用类似二进制启闭键控(OOK：On-Off Keying)调制，过有或无的方式表示数据“1”和“0”，该调制方式的抗噪声性能优于相位调制方式，附加脉冲组的第1个脉冲为标志脉冲，为常发状态(便于接收机检测)。
本发明的实施例采用了如下技术方案：
1.总体设计
如图1所示，新增加数据调制信号需要兼容原BPL长波授时系统，具体包括：
(1)采用BPL发射机的B率工作模式，进行附加调制脉冲的播发；
(2)附加调制脉冲采用与BPL相同的GRI，均为60ms；
(3)为了避免对现有BPL信号造成干扰，选取31ms处为附加脉冲起始时刻。
(4)附加调制脉冲的数量为8个，与LORAN-C子站脉冲数量保持一致。
2.变量说明
(1)GRI：LORAN-C系统脉冲信号的组重复周期(Group Repetition Interval，GRI)是指LORAN-C系统某个发射台发射两组相邻脉冲组信号之间的时间间隔，GRI是区分不同台链的重要标识。本设计中附加调制脉冲的GRI与BPL的GRI保持一致均为60ms。
(2)Td：附加脉冲组起始位置，本设计选取31ms处为附加脉冲起始时刻。
(3)Tg：为附加脉冲之间时间间隔，本设计采用LORAN-C脉冲的标准间隔，取Tg为1ms。
3.基于附加调制脉冲的BPL长波数据调制设计
在BPL脉冲组(9个标准LORAN-C脉冲)信号的后面，在时间间隔Td＝31ms处，增发8个附加脉冲组用来传输数据信息，附加脉冲组重复周期为60ms，每个脉冲间隔Tg为1ms。
其中，增发的第1个脉冲为标志脉冲，为常发状态(接收机检测有脉冲)；增发的第2～7个脉冲为发与不发两种状态，与二进制数据相对应，发(接收机检测到脉冲)＝“1”，不发(接收机未检测到脉冲)＝“0”，即每个附加脉冲组可代表7bit信息。
附加脉冲组帧结构与BPL的帧结构保持一致，每30个周期为一帧，每帧电文共210bit数据，其中电文信息位56bit，RS纠错编码140bit，CRC循环冗余编码14bit。

Claims (7)

1.一种基于附加调制脉冲的BPL长波数据调制设计方法，其特征在于：在BPL脉冲组信号之后增加若干个LORAN-C脉冲用来传输数据信息。
2.根据权利要求1所述的基于附加调制脉冲的BPL长波数据调制设计方法，其特征在于：所述的LORAN-C脉冲通过有或无的方式表示数据1和0。
3.根据权利要求1所述的基于附加调制脉冲的BPL长波数据调制设计方法，其特征在于：所述的LORAN-C脉冲数量为8个。
4.根据权利要求1所述的基于附加调制脉冲的BPL长波数据调制设计方法，其特征在于：所述的LORAN-C脉冲的第1个脉冲为标志脉冲，为常发状态。
5.根据权利要求1所述的基于附加调制脉冲的BPL长波数据调制设计方法，其特征在于：所述的LORAN-C脉冲重复周期为60ms。
6.根据权利要求1所述的基于附加调制脉冲的BPL长波数据调制设计方法，其特征在于：所述的LORAN-C脉冲的各个脉冲间隔为1ms。
7.根据权利要求1所述的基于附加调制脉冲的BPL长波数据调制设计方法，其特征在于：所述的LORAN-C脉冲的起始时刻距离BPL脉冲组信号的起始时刻31ms。
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