ES2358058T3

ES2358058T3 - Procedimiento de recepción y receptor para una señal de radionavegación modulada por una forma de onda de ensanchamiento cboc o tmboc.

Info

Publication number: ES2358058T3
Application number: ES07820243T
Authority: ES
Inventors: Jean-Luc Issler; Lionel Ries; Olivier Julien; Christophe Macabiau
Original assignee: Centre National dEtudes Spatiales CNES
Current assignee: Centre National dEtudes Spatiales CNES
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2027-09-17
Also published as: JP5059864B2; JP2010504057A; US20110013675A1; FR2906094B1; ATE494668T1; WO2008034790A1; US8416839B2; DE602007011791D1; CA2661894A1; CA2661894C; RU2405173C1; CN101517910A; EP2074704B1; EP2074704A1; CN101517910B; FR2906094A1

Abstract

Procedimiento de recepción de una señal de radionavegación modulada por una forma de onda de modulación, comprendiendo la forma de onda de modulación una componente BOC(n1,m) y una componente BOC(n2,m), siendo n1 distinto de n2; en el que se realizan, en un intervalo de tiempo de duración T, una correlación entre una forma de onda local instantánea y dicha forma de onda de modulación y una correlación entre una forma de onda local desfasada y dicha forma de onda de modulación; caracterizado porque dicha forma de onda local instantánea se genera como forma de onda binaria que comprende en dicho intervalo de tiempo por lo menos un segmento de forma de onda BOC(n2,m) con una duración total de (1- A)T en dicho intervalo de tiempo, siendo A un parámetro superior o igual a 0 y estrictamente inferior a 1, porque dicha forma de onda local desfasada se genera como forma de onda binaria que comprende en dicho intervalo de tiempo por lo menos un segmento de forma de onda BOC(n1,m) con una duración total de BT en dicho intervalo de tiempo, siendo B un parámetro estrictamente superior a 0 e inferior o igual a 1, y siendo los parámetros A y B diferentes.

Description

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un procedimiento de recepción, respectivamente a un receptor, para una señal de radionavegación modulada por una forma de onda de ensanchamiento de tipo CBOC (del inglés “Composite Binary Offset Carrier”) o TMBOC (del 5 inglés “Time-Multiplexed Binary Offset Carrier”).

ESTADO DE LA TÉCNICA

Los sistemas de posicionamiento por satélite tales como GPS (“Global Positioning System”), Galileo, GLONASS, QZSS, Compass, IRNSS y otros utilizan señales de navegación moduladas denominadas “de espectro ensanchado”. Estas señales transportan esencialmente 10 códigos pseudoaleatorios formados por secuencias numéricas que se repiten periódicamente, cuya función principal es permitir un acceso múltiple por distribución de código (CDMA) y proporcionar una medición precisa del tiempo de propagación de la señal emitida por el satélite. De manera complementaria, las señales de posicionamiento por satélites también pueden transportar datos útiles. 15

En el caso de GPS, las señales de navegación se transmiten en las bandas de frecuencias L1, centrada en 1575,42 MHz, y L2, centrada en 1227,6 MHz. En el transcurso de la modernización de GPS, se añadirá la banda L5, centrada en 1176,45 MHz. Los satélites de la constelación Galileo transmitirán en las bandas E2-L1-E1 (siendo la parte de banda media L1 la misma que la de GPS), E5a (que, según la nomenclatura Galileo, representa la banda L5 20 prevista para el GPS), E5b (centrada en 1207,14 MHz) y E6 (centrada en 1278,75 MHz).

Las señales de navegación se forman mediante modulación de las frecuencias centrales (portadoras). Ya se han implantado, o por lo menos se han considerado, diferentes esquemas de modulación para realizar las señales de navegación. Para garantizar la interoperabilidad y la compatibilidad entre los sistemas GPS y Galileo, los Estados Unidos de 25 América y la Unión Europea se han puesto de acuerdo con respecto a determinados puntos referentes a los esquemas de modulación de las señales en la banda L1, utilizada por los dos sistemas. Pueden extraerse más detalles sobre los esquemas de modulación propuestos de la publicación “MBOC: The New Optimized Spreading Modulation Recommended for GALILEO L1 OS and GPS L1C”, Hein et al., InsideGNSS, mayo/junio de 2006, págs. 57-65. 30

Uno de los esquemas de modulación utilizados como candidato para la modulación de la señal Galileo OS L1 se conoce con la denominación “modulación TMBOC”. Por otro lado, este tipo de modulación ya se ha utilizado para la señal GPS L1C. La forma de onda de ensanchamiento TMBOC que modula la portadora puede describirse como sucesión que alterna segmentos de una primera forma de onda BOC(n2,m) y segmentos de una segunda 35 forma de onda BOC(n1,m), siendo n1>n2. “BOC” designa una modulación de portadora de doble desfase, la abreviatura viene de la expresión “Binary Offset Carrier”. De manera general, BOC(n,m) es una función del tiempo t definida por:

en la que Cm(t) es un código pseudoaleatorio con una tasa de elementos de código 40 (“chip rate”) m X 1,023 Mcps que adopta los valores +1 ó -1 y fsc la frecuencia n X 1,023 MHz. Una condición con respecto a n y m es que la relación 2n/m sea entera. La forma de onda de ensanchamiento TMBOCm(n1,n2) se define por:

en la que fn1 = n1 X 1,023 MHz, fn2 = n2 X 1,023 MHz, en la que S1 es la unión de los segmentos “BOC(n1,m)” y S2 la unión de los segmentos “BOC(n2,m)”, siendo S1 y S2 complementarias en el eje del tiempo, y donde Cm(t) es el código pseudoaleatorio de la señal, con una tasa de elementos de código m X 1,023 Mcps y que adopta los valores 5 +1 ó -1. Para las señales GPS L1C así como Galileo OS L1 se obtendrán, dado el caso, m=1, n2=1 y n1=6. La relación entre la longitud de los segmentos “BOC(1,1)” y la longitud de los segmentos “BOC(6,1)” determina cómo se distribuye la potencia de la señal entre sus dos componentes.

Otro esquema de modulación candidato para la modulación de la señal Galileo OS L1 10 se conoce con la denominación “modulación CBOC”. La forma de onda de ensanchamiento CBOC que modula la portadora es una combinación lineal de una primera forma de onda BOC(n2,m) y de una segunda forma de onda BOC(n1,m). Una forma de onda CBOCm (n1,n2) puede escribirse, en ese caso como:

15

en la que V y W son parámetros reales que definen la ponderación relativa de las componentes BOC(n2,m) y BOC(n1,m). En el caso de una forma de onda CBOC, las dos componentes BOC llevan el mismo código pseudoaleatorio. Si se utiliza esta modulación para Galileo OS L1, se obtendrá m=1, n1=6 y n2=1. En la figura 1 se representa una forma de onda de modulación CBOC(6,1) 10. 20

Para determinar en un receptor el tiempo de propagación de la señal emitida por un satélite (la pseudodistancia), el procedimiento de recepción de la señal comprende una etapa de correlación. En el campo técnico, es bien conocido correlacionar la forma de onda que modula la señal de radionavegación con réplicas locales de esta forma de onda de modulación. La forma de onda de modulación presenta una fase en principio desconocida que debe 25 determinarse para calcular la posición del receptor. El procedimiento se desarrolla normalmente de manera iterativa y comienza con una estimación inicial de la fase desconocida de la forma de onda de modulación. A continuación, se genera en el receptor una réplica local instantánea de la forma de onda de modulación, es decir, una copia de la forma de onda de modulación cuya fase corresponde a la estimación, que a continuación se correlaciona con la 30 forma de onda de modulación. Paralelamente, se genera una o varias réplicas locales desfasadas de la forma de onda de modulación, es decir, una o varias copias de la forma de onda de modulación cuya fase está adelantada o retardada con respecto a la estimación. Ésta o las réplicas locales desfasadas también se correlacionan con la forma de onda de modulación. Entonces se utilizan los resultados de estas correlaciones para mejorar la 35 estimación de la fase de la forma de onda de modulación. A continuación, se reitera el procedimiento hasta que se haya determinado la fase con suficiente precisión.

En la solicitud de patente europea EP 1 681 773 se describe este procedimiento de recepción en el caso de una forma de onda de modulación de tipo CBOC. A continuación, se realiza la correlación de la señal entrante modulada por una forma de onda CBOC y de una 40 réplica local de esta forma de onda CBOC. Esta solución implica, a nivel del receptor, la generación de una réplica CBOC. Por tanto, es necesario implementar una cuantificación a cuatro niveles en la entrada del correlador, lo que necesita por lo menos una arquitectura de 2 bits. La misma solicitud de patente también menciona un segundo procedimiento: en éste, se realiza una correlación entre la señal entrante y una réplica local de la primera componente 45 BOC y otra correlación entre la señal entrante y una réplica local de la segunda componente

BOC. A continuación, se combinan los resultados de las dos correlaciones. En este segundo procedimiento, las réplicas locales presentan un bit lo que puede considerarse ventajoso con respecto a la primera solución. El precio que se va a pagar es un número de operaciones de correlación duplicado con respecto a la primera solución, siendo todo lo demás igual.

La solicitud de patente francesa 06 05551 presenta un procedimiento y un receptor 5 mejorados para la recepción de una señal CBOC que presenta una componente BOC(n1,m) y una componente BOC(n2,m), con n2<n1. Con el fin de realizar la correlación entre una forma de onda local y la forma de onda CBOC difundida por los satélites, en un intervalo de tiempo de duración T, esta solicitud propone generar la forma de onda local como forma de onda binaria (número de referencia 12 en la figura 2), formada en dicho intervalo de tiempo por una 10 sucesión alternante que comprende por lo menos un segmento de forma de onda BOC(n1,m) 14 y por lo menos un segmento de forma de onda BOC(n2,m) 16, presentando el por lo menos un segmento BOC(n1,m) 14 una duración total de T, estando  estrictamente comprendida entre 0 y 1, presentando el por lo menos un segmento BOC(n2, m) 16 una duración total de (1-)T. Este procedimiento no implica, concretamente, ninguna forma de onda de más de dos 15 niveles y tampoco necesita un número más elevado de correladores.

La figura 3 muestra el esquema simplificado de un canal de recepción de un receptor adaptado para la realización del procedimiento descrito en el documento FR 06 05551. Se observa que se utiliza la misma forma de onda binaria local sLOC para realizar las diferentes correlaciones. 20

Durante la puesta en práctica del procedimiento descrito en el documento FR 06 05551, se observa, concretamente en el caso m=1, n1=6 y n2=1, que si  aumenta, es decir, si se aumenta la parte proporcional de la componente BOC(6,1) en perjuicio de la parte proporcional de la componente BOC(1,1) en la forma de onda local sLOC, la degradación de la relación C/N0 (relación de la potencia C de la portadora con respecto a la densidad espectral N0 del ruido) se 25 vuelve más importante, lo que hace que la recepción de la señal sea más difícil. En la figura 4 se representa la degradación de la relación C/N0 en función del valor del parámetro  para dos tipos de formas de onda de modulación CBOC (una con una onceava parte de la potencia total en la componente BOC(6,1), la otra con dos onceavas partes, mencionándose esta distribución de potencia a modo de ejemplo). Por el contrario, si  aumenta, también se observa un 30 aumento del rendimiento de sincronización (“tracking performance”) y una mejor resistencia a los efectos de múltiples trayectorias.

OBJETIVO DE LA INVENCIÓN

Un objetivo de la presente invención es proponer un nuevo procedimiento de recepción de una señal de radionavegación modulada por una forma de onda de ensanchamiento. 35

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INVENCIÓN

Para recibir una señal de radionavegación modulada por una forma de onda de modulación, comprendiendo la forma de onda de modulación una componente BOC(n1,m) y una componente BOC(n2,m), siendo n2 estrictamente inferior a n1, se realiza, en un intervalo de tiempo de duración T, una correlación entre una forma de onda local instantánea y la forma de 40 onda de modulación y una correlación entre una forma de onda local desfasada (adelantada o retardada) y dicha forma de onda de modulación. Según la invención, dicha forma de onda local instantánea se genera como forma de onda binaria que comprende en dicho intervalo de tiempo por lo menos un segmento de forma de onda BOC(n2,m) con una duración total de (1- A)T en dicho intervalo de tiempo, siendo A un parámetro superior o igual a 0 y estrictamente 45 inferior a 1. Todavía según la invención, dicha forma de onda local desfasada se genera como forma de onda binaria que comprende en dicho intervalo de tiempo por lo menos un segmento de forma de onda BOC(n1,m) con una duración total de BT en dicho intervalo de tiempo, siendo B un parámetro estrictamente superior a 0 e inferior o igual a 1, y siendo A diferente

de B. Con la excepción de los casos en los que A=0, la forma de onda local instantánea comprende, en dicho intervalo de tiempo, por lo menos un segmento de forma de onda BOC(n1,m); la duración total de este por lo menos un segmento es de AT. Con la excepción de los casos en los que B=1, la forma de onda local desfasada comprende, en dicho intervalo de tiempo, por lo menos un segmento de forma de onda BOC(n2,m); la duración total de este 5 por lo menos un segmento es de (1-B)T. Debido a que A y B son diferentes, las formas de onda locales instantánea y desfasada difieren en las partes proporcionales de los segmentos BOC(n1,m) y BOC(n2,m). Gracias a la invención, pueden adaptarse por tanto por separado las formas de onda instantánea y desfasada para realizar una recepción mejorada de la señal de radionavegación. Esto permite, en cierta medida, desacoplar la mejora del rendimiento de 10 sincronización de la degradación de la relación C/N0 al tiempo que se conserva la ventaja de las formas de onda locales binarias.

En el caso particular en el que A=0, la forma de onda local instantánea es una réplica local de la componente BOC (n2,m) de la forma de onda compuesta en dicho intervalo de correlación. El valor de B, en principio, puede seleccionarse libremente en el intervalo definido 15 anteriormente, aunque preferentemente en una parte superior de este intervalo, por ejemplo de 0,8 a 1.

En el caso particular en el que B=1, la forma de onda local desfasada es una réplica local de la componente BOC (n1,m) de la forma de onda compuesta en dicho intervalo de tiempo. El valor de A, en principio, puede seleccionarse libremente en el intervalo definido 20 anteriormente, aunque preferentemente en una parte inferior de este intervalo, por ejemplo de 0 a 0,2.

Preferentemente, el valor del parámetro A es sustancialmente inferior al valor del parámetro B. El caso en el que se cumplen las dos condiciones A=0 y B=1 se considera particularmente ventajoso. 25

La forma de onda local desfasada puede comprender una forma de onda local adelantada y/o una forma de onda retardada y/o una diferencia entre una forma de onda local adelantada y una forma de onda local retardada. Según una forma de realización preferida de la invención, se realiza una correlación en una vía instantánea de un receptor (entre la forma de onda de modulación entrante y la forma de onda local binaria instantánea), una correlación 30 en una vía denominada “retardada” del receptor (entre la forma de onda de modulación entrante y una forma de onda local binaria retardada) y una correlación en una vía denominada “adelantada” del receptor (entre la forma de onda de modulación entrante y una forma de onda local binaria adelantada). Según otra forma de realización preferida de la invención, se realiza, en una primera vía, una correlación entre la forma de onda de modulación entrante y la forma 35 de onda local binaria instantánea y, en una segunda vía, una correlación entre la forma de onda de modulación entrante y la diferencia de una forma de onda binaria local adelantada y de una forma de onda binaria local retardada.

Debe observarse que el procedimiento según la invención es particularmente ventajoso para la recepción de una señal de radionavegación modulada por una forma de onda de 40 modulación de tipo CBOC, comprendiendo ésta una combinación lineal de parámetros reales de la componente BOC(n1,m) y de la componente BOC(n2,m). No obstante, el procedimiento también puede utilizarse para recibir una señal de radionavegación modulada por una forma de onda de modulación de tipo TMBOC, comprendiendo ésta una sucesión que alterna segmentos de la componente BOC(n1,m) y segmentos de la componente BOC(n2,m). Un 45 receptor adaptado para la puesta en práctica del procedimiento podrá por tanto recibir tanto señales moduladas según el esquema CBOC como señales moduladas según el esquema TMBOC, lo cual garantizará la interoperabilidad GPS L1 C/Galileo OS L1, incluso aunque se utilice el esquema de modulación CBOC para Galileo OS L1.

Un receptor para poner en práctica el procedimiento comprende ventajosamente generadores de forma de onda local para generar una forma de onda local instantánea y una forma de onda local desfasada, así como unos correladores para realizar, en el intervalo de tiempo de duración T, una correlación entre la forma de onda local instantánea y la forma de onda de modulación y una correlación entre la forma de onda local desfasada y la forma de 5 onda de modulación. Estos generadores de forma de onda local están configurados para generar dicha forma de onda local instantánea como forma de onda binaria que comprende en dicho intervalo de tiempo por lo menos un segmento de forma de onda BOC(n2,m) con una duración total de (1- A)T en dicho intervalo de tiempo, siendo A un parámetro superior o igual a 0 y estrictamente inferior a 1, y para generar dicha forma de onda local desfasada como 10 forma de onda binaria que comprende en dicho intervalo de tiempo por lo menos un segmento de forma de onda BOC(n1,m) con una duración total de BT en dicho intervalo de tiempo, siendo B un parámetro diferente del parámetro A y estrictamente superior a 0 e inferior o igual a 1.

Preferentemente, el receptor comprende un generador de forma de onda local 15 instantánea, un generador de forma de onda local desfasada, un primer correlador dotado de un mezclador para mezclar la forma de onda de modulación con la forma de onda local instantánea procedente del generador de forma de onda local instantánea y un segundo correlador dotado de un mezclador para mezclar la forma de onda de modulación con la forma de onda local desfasada procedente del generador de forma de onda local desfasada. 20

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Otras particularidades y características de la invención se pondrán de manifiesto en la descripción detallada de formas de realización ventajosas presentadas a continuación, a título ilustrativo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos que muestran:

la figura 1 muestra una representación temporal de una forma de onda CBOC(6,1); 25

la figura 2 muestra una representación temporal de una forma de onda binaria local formada por una sucesión de segmentos BOC (6,1) y BOC(1,1);

la figura 3 muestra un esquema básico de un receptor que utiliza la misma forma de onda local binaria en los correladores instantáneo y desplazado;

la figura 4 muestra una representación de la degradación de la relación C/N0 en función 30 del parámetro , para el receptor de la figura 3;

la figura 5 muestra una representación del error de seguimiento de código en función de la relación C/N0 para el receptor de la figura 3;

la figura 6 muestra un esquema básico de un receptor adaptado para poner en práctica el nuevo procedimiento; 35

la figura 7 muestra un esquema básico de otro receptor adaptado para poner en práctica el nuevo procedimiento;

la figura 8 muestra una representación del error de seguimiento de código en función de la relación C/N0, para el nuevo procedimiento, con la condición A=0 y para diferentes valores de B, y para un caso de comparación; 40

la figura 9 muestra una representación de la salida del discriminador en función de la desviación temporal entre el código de la señal entrante y el código local para el nuevo procedimiento, con la condición A=0 y para diferentes valores de B, y para un caso de comparación.

45

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La figura 1 muestra una forma de onda CBOC(6,1) 10, definida por:

siendo V y W son los factores de ponderación. En este caso, al igual que a continuación, la tasa de elementos de código del código pseudoaleatorio se fija a 1, lo 5 que permite omitir el índice “m” en las notaciones introducidas para las ecuaciones (1)-(3).

Para la señal Galileo OS L1, se consideran diferentes valores de V y de W, que dependen del esquema de multiplexación de esa señal. Se utilizan por ejemplo las notaciones CBOC(6,1,1/11), CBOC(6,1,2/11). Los índices “1/11” y “2/11” indican el esquema de 10 multiplexación utilizado para la señal de radionavegación y hacen referencia a una determinada ponderación de las componentes BOC(1,1) y BOC(6,1). Para CBOC(6,1,1/11), se obtiene V=0,383998 y W=0,121431; para CBOC(6,1,2/11), se obtiene V=0,358235 y W=0,168874. Algunas veces, se utiliza un signo “+” o “-” para indicar si el coeficiente W está precedido por un “+” o por un “-” en la ecuación (4): por ejemplo CBOC(6,1,1/11,-) o CBOC(6,1,1/11,+). 15

Con el fin de poder ilustrar mejor las ventajas de la presente invención, en primer lugar va a tratarse la degradación de la relación C/N0, el rendimiento de sincronización y la resistencia a las múltiples trayectorias en el caso de un procedimiento de recepción de una señal de radionavegación que utiliza en las vías de correlación instantánea y desfasadas la misma forma de onda binaria local 12, formada en el intervalo de correlación (de duración T) 20 por una sucesión alternante que comprende por lo menos un segmento de forma de onda BOC(6,1) 14 y por lo menos un segmento de forma de onda BOC(1,1) 16, presentando el por lo menos un segmento BOC(6,1) 14 una duración total de T, estando  estrictamente comprendida entre 0 y 1, y presentando el por lo menos un segmento BOC(1,1) 16 una duración total de (1-)T. Se indicará como =1- y sLOC() la forma de onda local binaria. 25

El receptor mostrado en la figura 3 comprende correladores 18.1-18.6 que presentan cada uno un mezclador 20.1-20.6, que mezcla la señal entrante de tipo CBOC con una copia de la forma de onda binaria local sLOC del tipo mostrado en la figura 2 y un integrador 22.1-22.6 que realiza la integración de las señales mezcladas y que produce una señal de salida. El primer correlador 18.1, denominado “adelantado”, proporciona el valor de la correlación 30 IE,SLOC() de la parte en fase de la señal entrante CBOC(t-) y de una copia “adelantada” sLOC(t--/n) de la forma de onda binaria local sLOC. ( es la fase del código pseudoaleatorio de la señal recibida y una estimación de ,  es la duración de un elemento de código y n determina la fracción de duración de elemento de código que está adelantada la copia de la forma de onda binaria local con respecto a la estimación ). El segundo correlador 18.2 es un 35 correlador “instantáneo” que proporciona el valor IP,SLOC() de la correlación de la parte en fase de la señal entrante CBOC(t-) y de una copia instantánea sLOC(t-) de la forma de onda binaria local. El tercer correlador 18.3 es un correlador “retardado”, que proporciona el valor IL,SLOC() de la correlación de la parte en fase de la señal entrante CBOC(t-) y de una copia “retardada” sLOC(t-+/n) de la forma de onda binaria local sLOC. El correlador 18.4 proporciona 40 el valor de la correlación QE,SLOC() de la parte en cuadratura de fase de la señal entrante CBOC(t-) y de una copia “adelantada” sLOC(t--/n) de la forma de onda binaria local sLOC. El correlador 18.5 proporciona el valor QP,SLOC() de la correlación de la parte en cuadratura de fase de la señal entrante CBOC(t-) y de una copia instantánea sLOC(t-) de la forma de onda binaria local. El correlador 18.6 proporciona el valor QL,SLOC() de la correlación de la parte en 45 cuadratura de fase de la señal entrante CBOC(t-) y de una copia “retardada” sLOC(t-+/n) de la forma de onda binaria local sLOC. ˆ ˆ

Por tanto, en la salida de los correladores se obtiene:

en la que “X” indica la vía de correlación considerada (X=L: vía de correlación retardada, X=P: vía de correlación instantánea, X=E: vía de correlación adelantada), 5 RBOC(1,1) la función de autocorrelación de una forma de onda BOC(1,1), RBOC(6,1) la función de autocorrelación de una forma de onda BOC(6,1) y RBOC(1,1)/BOC(6,1) la función de correlación entre una forma de onda BOC(1,1) y una forma de onda BOC(6,1),  la diferencia entre la fase del código pseudoaleatorio local , estimación de la fase  del código pseudoaleatorio de la señal entrante, y de la fase , , la diferencia entre la fase 10 de la portadora de la señal local, estimación de la fase  de la portadora de la señal entrante, y de la fase , X=-/n para X=E, X=0 para X=P y X=+/n para X=E, y r representa el ruido en la salida del correlador. ˆ ˆ

A continuación, se considerará la correlación RCBOC/SLOC() de una forma de onda CBOC definida en (4) y de una forma de onda local binaria sLOC(): 15

La función de autocorrelación RSLOC() de la forma de onda local binaria sLOC() puede aproximarse como:

y la función de autocorrelación RCBOC de la función CBOC se escribe como: 20

La degradación de la relación C/N0 puede expresarse como:

lo cual significa que cuanto mayor es el valor de  más importante es la pérdida de señal de correlación con respecto al caso en el que se utiliza una réplica CBOC como 25 forma de onda local. La degradación de la relación C/N0 se representa en la figura 4 para la recepción de señales CBOC(6,1,1/11) (curva 24) y CBOC(6,1,2/11) (curva 26). Se observa que para obtener una degradación de la relación C/N0 inferior a 3 dB, debe seleccionarse  en el intervalo comprendido entre 0 y 0,4.

Los valores en la salida de los correladores se utilizan en un bucle para minimizar el valor de . Por ejemplo, puede calcularse el discriminador de producto escalar D (“dot product discriminator”):

El error teórico de seguimiento de código resultante se expresa como: 5

en la que las funciones de autocorrelación filtradas vienen dadas por

y las funciones de intercorrelación filtradas por

10

En las ecuaciones (11)-(11") anteriores, B representa el ancho de la banda del filtro de cabeza HF (en este caso se supone que el filtro es rectangular), BL la banda del filtro de bucle de la DLL, T el tiempo de integración utilizado para la correlación, P la potencia de la señal utilizada entrante; d la separación entre la forma de onda local adelantada y la forma de onda local retardada, N0 el nivel de la densidad espectral del ruido térmico, y GX la transformada de 15 Fourier de la forma de onda X.

El error de seguimiento de código se representa en función de la relación C/N0 en la figura 5 para diferentes valores de , en el caso de seguimiento de una señal CBOC(6,1,2/11,’-’), una separación de 0,1 elementos de código entre la forma de onda binaria local adelantada y la forma de onda binaria local retardada, un filtro de 12 MHz (unilateral) en la entrada y 4 ms 20 de tiempo de integración (de correlación). Se observa que el error disminuye si  aumenta. En cuanto al rendimiento de sincronización, sería por tanto ventajoso elegir  próxima a 1. Ahora bien, en lo anterior, acaba de verse que para esos valores de , la degradación de la relación C/N0 es considerable.

Además, se observa que para =0,2, la envolvente de múltiples trayectorias equivale a 25 la que se obtiene cuando se utiliza como forma de onda local una réplica CBOC(6,1,2/11,’-’).

Según la presente invención, se utilizan formas de onda local instantánea y desfasadas diferentes. Esto permite optimizar las formas de onda locales desfasadas independientemente de la forma local instantánea. La figura 6 muestra el esquema de un primer receptor 60 adaptado para poner en práctica el procedimiento. El receptor comprende correladores 62.1-30 62.6 que presentan cada uno un mezclador 64.1-64.6, que mezcla la señal entrante de tipo CBOC con una copia de forma de onda binaria local y un integrador 66.1-66.6 que realiza la integración de las señales mezcladas y produce una señal de salida.

El receptor presenta un conjunto de generadores 68.1-68.3 de forma de onda binaria local. El generador 68.1 genera una copia adelantada sLOC2(t-^ -/n) de una forma de onda binaria local sLOC2. La forma de onda sLOC2 comprende en el intervalo de correlación un segmento de forma de onda BOC(6,1) con una duración total de BT y, si B≠1, un segmento de forma de onda BOC(1,1) con una duración de (1-B)T. A continuación, se supondrá que B 5 se encuentra en el intervalo semiabierto ]0,1], lo que permitirá tratar el caso particular B=1 al mismo tiempo que los demás casos. Si B=1, la forma de onda sLOC2 es una forma de onda BOC(6,1) pura. Para valores de B estrictamente inferiores a 1, sLOC2 también comprende un segmento BOC(1,1) y puede presentar, por ejemplo, el aspecto de la forma de onda 12 de la figura 2. El generador 68.3 genera una copia retardada sLOC2(t-+/n) de la forma de onda 10 binaria local sLOC2. El generador 68.2 genera una copia instantánea sLOC1(t-) de una forma de onda binaria local sLOC1. La forma de onda sLOC1 comprende en el intervalo de correlación un segmento de forma de onda BOC(1,1) con una duración total de (1-A)T y, si A≠0, un segmento de forma de onda BOC(6,1) con una duración de AT. A continuación, se supondrá que A se encuentra en el intervalo semiabierto [0,1[. Si A=0, la forma de onda sLOC1 es una 15 forma de onda BOC(1,1) pura. Para valores de A estrictamente superiores a 0, sLOC2 también comprende un segmento BOC(6,1) y también puede adoptar el aspecto de la forma de onda 12.

El correlador 62.1, proporciona el valor de la correlación IE,SLOC2(B) de la parte en fase de la señal entrante CBOC (t-) y de una copia “adelantada” sLOC2(t--/n) de la forma de onda 20 binaria local sLOC2. (Al igual que antes,  es la fase del código pseudoaleatorio de la señal recibida y una estimación de ,  es la duración de un elemento de código y n determina la fracción de duración de elemento de código que está adelantada la copia de la forma de onda binaria local con respecto a la estimación ). El correlador 62.2 es un correlador “instantáneo” que proporciona el valor IP,SLOC1(A) de la correlación de la parte en fase de la señal entrante 25 CBOC(t-) y de una copia instantánea sLOC1(t-) de la forma de onda binaria local sLOC1. El correlador 62.3 es un correlador “retardado”, que proporciona el valor IL,SLOC2(B) de la correlación de la parte en fase de la señal entrante CBOC(t-) y de una copia “retardada” sLOC2(t-+/n) de la forma de onda binaria local sLOC2. El correlador 62.4 proporciona el valor de la correlación QE,SLOC2(B) de la parte en cuadratura de fase de la señal entrante CBOC(t-) y 30 de una copia “adelantada” sLOC2(t--/n) de la forma de onda binaria local sLOC2. El correlador 62.5 proporciona el valor QP,SLOC1(A) de la correlación de la parte en cuadratura de fase de la señal entrante CBOC(t-) y de una copia instantánea sLOC1(t-) de la forma de onda binaria local sLOC1. El correlador 62.6 proporciona el valor QL,SLOC2(B) de la correlación de la parte en cuadratura de fase de la señal entrante CBOC(t-) y de una copia “retardada” sLOC2(t-+/n) de 35 la forma de onda binaria local sLOC2. Por motivos de claridad, la figura 6 sólo muestra las conexiones que van respectivamente de los generadores 68.1, 68.2 y 68.3 a los mezcladores 64.4, 64.5 y 64.6. Las conexiones hacia los mezcladores 64.1, 64.2 y 64.3 no se han dibujado.

La figura 7 muestra el esquema básico de otro receptor 70 que puede ejecutar el nuevo procedimiento. El receptor 70 comprende correladores 72.1-72.4 que presentan cada uno un 40 mezclador 74.1-74.4, que mezcla la señal entrante de tipo CBOC con una copia de forma de onda binaria local y un integrador 76.1-76.4 que realiza la integración de las señales mezcladas y produce una señal de salida.

El receptor presenta un conjunto de generadores 78.1-78.3 de forma de onda binaria local. El generador 78.1 genera una copia adelantada sLOC2(t--/n) de una forma de onda 45 binaria local sLOC2. El generador 78.3 genera una copia retardada sLOC2(t-+/n) de la forma de onda binaria local sLOC2. El generador 78.2 genera una copia instantánea sLOC1(t-) de una forma de onda binaria local sLOC1. La definición de las formas de onda sLOC1 y sLOC2 se ha facilitado en la descripción de la figura 6. Un sumador 77 produce la diferencia entre las copias

adelantada sLOC2(t--/n) y retardada sLOC2(t-+/n) de la forma de onda local sLOC2 que recibe de los generadores 78.1 y 78.3. Esta diferencia se introduce en los mezcladores 74.1 y 74.3. El correlador 72.3 proporciona el valor de la correlación QE,SLOC2(B)-QL,SLOC2(B) de la parte en cuadratura de fase de la señal entrante CBOC(t-) y de la diferencia de los copias adelantada y retardada de la forma de onda binaria local sLOC2. El correlador 72.4 proporciona el valor 5 QP,SLOC1(A) de la correlación de la parte en cuadratura de fase de la señal entrante CBOC(t-) y de la copia instantánea sLOC1(t-) de la forma de onda binaria local sLOC1.

En las dos formas de ejecución del nuevo procedimiento, puede calcularse el discriminador de producto escalar, que se expresa tal como sigue:

10

Para la recepción de una señal CBOC(6,1,1/11) o CBOC(6,1,2/11), el inconveniente más importante de la técnica que utiliza la misma forma de onda local binaria en las vías instantánea y desfasadas era la pérdida de correlación. Gracias a la presente invención, puede seleccionase la forma de onda local instantánea con una parte proporcional de BOC(1,1) más importante, sin por ello reducir la parte proporcional de BOC(6,1) en las formas de onda locales 15 adelantada o retardada, lo que mejora la sincronización.

A continuación, se tratará el caso particular A=0, es decir, el caso en el que la forma de onda local instantánea es una forma de onda BOC(1,1). La primera consecuencia es que la pérdida de correlación (degradación de la relación C/N0), en seguimiento de fase (para el que se utilizan únicamente los correladores instantáneos), es mínima (de aproximadamente 0,9 dB 20 para una señal CBOC(6,1,2/11) y de aproximadamente 0,5 dB para una señal CBOC(6,1,1/11), tal como puede observarse en la figura 4).

Con A=0 y el discriminador de producto escalar, se obtiene un error teórico de seguimiento de código:

25

Se observa que el término cuadrado de correlación entre la forma de onda binaria local y la forma de onda de modulación BOC(6,1), presente en la ecuación (11), se ha sustituido en este caso por el término cuadrado que es grande. En consecuencia, el error cuadrático de seguimiento de código disminuye cuando A disminuye.

Se muestra que para una forma de onda de modulación CBOC(6,1,2/11,’-’), la 30 desviación estándar del error de seguimiento de código disminuye para todas las relaciones C/N0 si el valor del parámetro B aumenta (A=0). En el caso extremo B=1 (un BOC(6,1) puro como forma de onda local adelantada y retardada), se obtiene el mejor rendimiento de seguimiento.

Se verificaron las predicciones teóricas con ayuda de un simulador con los siguientes 35 ajustes:

+ recepción de una señal CBOC(6,1,2/11,’-’) con una duración de 40 s;

+ tiempo de integración de 4 ms;

+ bucle DLL con asistencia de portadora y que presenta un ancho de banda de 1 Hz;

+ bucle PLL que presenta un ancho de banda de 10 Hz, basándose el discriminador únicamente en la parte en cuadratura de fase;

+ ancho de banda en la entrada de 10 MHz (unilateral) 5

Los resultados de las simulaciones se muestran en la figura 8 y en las siguientes tablas:

C/N0 (dB-Hz): Degradación C/N0 (dB)

CBOC: B=0,5 B=1

30: 0 -0,50 -0,49

35: 0 -0,54 -0,54

40: 0 -0,55 -0,55

45: 0 -0,56 -0,56

50: 0 -0,56 -0,56

C/N0 (dB-Hz): Desviación estándar del error de seguimiento de código (m)

CBOC: B=0,5 B=1

30: 0,467 0,653 0,467

35: 0,241 0,336 0,242

40: 0,112 0,154 0,138

45: 0,074 0,102 0,075

50: 0,043 0,063 0,046

C/N0 (dB-Hz): Desviación estándar del error de seguimiento de fase (rad)

CBOC: B=0,5 B=1

30: 0,0841 0,0904 0,0909

35: 0,0461 0,0492 0,0493

40: 0,0252 0,0267 0,0267

45: 0,0144 0,0154 0,0154

50: 0,0075 0,0079 0,0079

La figura 9 muestra el discriminador de producto escalar normalizado (por 10 (IP,SLOC(A)2+QP,SLOC(A)2 = IP,BOC(1,1)2+QP,BOC(1,1)2) para la recepción de una señal CBOC(6,1,2/11,’-’) para diferentes valores de B. En comparación, también se muestra la curva que se obtiene con una forma de onda local CBOC(6,1,2/11,’-’). Para valores de B elevados, los puntos de

falso seguimiento son más pronunciados. Por tanto, deberá ponerse en práctica una técnica de seguimiento sin ambigüedad. Las curvas de la figura 9 se obtuvieron con los siguientes parámetros: una separación de 0,1 elementos de código entre la forma de onda binaria local adelantada y la forma de onda binaria local retardada, un filtro de 15 MHz (unilateral) en la entrada y 4 ms de tiempo de integración (de correlación). 5

En lo que se refiere a las múltiples trayectorias, resulta evidente que cuanto más importante es la parte proporcional de BOC(6,1) en la forma de onda binaria local, más se aproxima la envolvente de errores de múltiples trayectorias obtenida a una envolvente de errores de múltiples trayectorias de una forma de onda local BOC(6,1). Es difícil observar cómo se ve afectado el rendimiento, en cuanto a múltiples trayectorias, para valores B≥0,3. Sin 10 embargo, se supone que el rendimiento permanece aproximadamente igual. En este caso, a la vista del análisis anterior, probablemente es ventajoso utilizar un valor de B elevado, próximo a 1, incluso igual a 1.

En el análisis detallado de los rendimientos del nuevo procedimiento, se ha supuesto A=0. Resulta evidente que pueden realizarse rendimientos similares para valores de A 15 próximos a, pero diferentes de, 0. Se observa también que la elección óptima de A y B dependerá sustancialmente de la forma de onda de modulación de la señal de radionavegación. Ésta puede ser una forma de onda CBOC, como en la descripción detallada, o bien, nuevamente, una forma de onda del tipo TMBOC, como se considera para la señal GPSL1C. 20

En el análisis, únicamente se ha comentado el discriminador de producto escalar. Se observará no obstante que existen otros discriminadores que también pueden utilizarse para implementar la presente invención, concretamente un discriminador “Early-Minus-Late” o “instantáneo”, por ejemplo para detectar la fase de la señal entrante.

Cabe mencionar que para recibir varias señales emitidas por los satélites, un receptor 25 necesita una pluralidad de canales de recepción. Para cada canal de recepción del receptor, hay un conjunto de de correladores tal como se describe en la presente descripción, cuyas señales de salida se combinan para formar, en modo de adquisición de la señal, la estimación de energía de la señal recibida y, en modo de seguimiento de la señal, el discriminador del código pseudoaleatorio. 30

Claims

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de recepción de una señal de radionavegación modulada por una forma de onda de modulación, comprendiendo la forma de onda de modulación una componente BOC(n1,m) y una componente BOC(n2,m), siendo n1 distinto de n2;

en el que se realizan, en un intervalo de tiempo de duración T, una correlación entre 5 una forma de onda local instantánea y dicha forma de onda de modulación y una correlación entre una forma de onda local desfasada y dicha forma de onda de modulación;

caracterizado porque dicha forma de onda local instantánea se genera como forma de onda binaria que comprende en dicho intervalo de tiempo por lo menos un segmento de forma de onda BOC(n2,m) con una duración total de (1-A)T en dicho intervalo de tiempo, siendo A 10 un parámetro superior o igual a 0 y estrictamente inferior a 1,

porque dicha forma de onda local desfasada se genera como forma de onda binaria que comprende en dicho intervalo de tiempo por lo menos un segmento de forma de onda BOC(n1,m) con una duración total de BT en dicho intervalo de tiempo, siendo B un parámetro estrictamente superior a 0 e inferior o igual a 1, y siendo los parámetros A y B diferentes. 15
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que A es igual a 0.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que B es igual a 1.
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que A es inferior a B.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1, 3 y 4, en el que la forma 20 de onda local instantánea comprende en dicho intervalo de tiempo por lo menos un segmento de forma de onda BOC(n1,m) con una duración total de AT en dicho intervalo de tiempo, estando A estrictamente comprendido entre 0 y 1.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 4 y 5, en el que la forma de onda local desfasada comprende en dicho intervalo de tiempo por lo menos un 25 segmento de forma de onda BOC(n2,m) con una duración total de (1-B)T en dicho intervalo de tiempo, estando B estrictamente comprendido entre 0 y 1.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha forma de onda local desfasada comprende una forma de onda local adelantada o una forma de onda retardada o una diferencia entre una forma de onda local adelantada y una forma de 30 onda local retardada.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicha forma de onda de modulación que modula la señal de radionavegación es una forma de onda de modulación de tipo CBOC, comprendiendo la forma de onda de modulación de tipo CBOC una combinación lineal de parámetros reales de la componente BOC(n1,m) y de la componente 35 BOC(n2,m).
9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicha forma de onda de modulación que modula la señal de radionavegación es una forma de onda de modulación de tipo TMBOC, comprendiendo la forma de onda de modulación de tipo TMBOC una sucesión que alterna segmentos de la componente BOC(n1,m) y segmentos de la 40 componente BOC(n2,m).
10. Receptor (60, 70) que comprende unos medios (68.1-68.3, 78.1-78.3, 18.1-18.6, 62.1-62.6, 72.1-72.4, 20.1-20.6, 64.1-64.6, 74.1-74.4, 22.1-22.6, 66.1-66.6, 76.1-76.4, 77) para la puesta en práctica del procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
11. Receptor (60, 70) según la reivindicación 10, que comprende 45

unos generadores de forma de onda local (68.1-68.3, 78.1-78.3) para generar una forma de onda local instantánea y una forma de onda local desfasada así como

unos correladores (18.1-18.6, 62.1-62.6, 72.1-72.4) para realizar, en un intervalo de tiempo de duración T, una correlación entre la forma de onda local instantánea y la forma de onda de modulación y una correlación entre la forma de onda local desfasada 5 y la forma de onda de modulación;

estando configurados dichos generadores de forma de onda local (68.1-68.3, 78.1-78.3) para generar dicha forma de onda local instantánea como forma de onda binaria que comprende en dicho intervalo de tiempo por lo menos un segmento de forma de onda BOC(n2,m) con una duración total de (1-A)T en dicho intervalo de tiempo, siendo A un 10 parámetro superior o igual a 0 y estrictamente inferior a 1, y para generar dicha forma de onda local desfasada como forma de onda binaria que comprende en dicho intervalo de tiempo por lo menos un segmento de forma de onda BOC(n1,m) con una duración total de BT en dicho intervalo de tiempo, siendo B un parámetro diferente del parámetro A, así como estrictamente superior a 0 e inferior o igual a 1. 15
12. Receptor (60,70) según la reivindicación 11, que comprende un generador de forma de onda local instantánea, un generador de forma de onda local desfasada (68.1, 68.3, 78.1, 78.3), un primer correlador (18.2, 18.5, 62.2, 62.5, 72.2, 72.5) provisto de un mezclador (20.2, 20.5, 64.2, 64.5, 74.2, 74.4) para mezclar la forma de onda de modulación con la forma de onda local instantánea y un segundo correlador (18.1, 18.3, 18.4, 18.6, 62.1, 62.3, 62.4, 20 62.6, 72.1, 72.3) provisto de un mezclador (20.1, 20.3, 20.4, 20.6, 64.1, 64.3, 64.4, 64.6, 74.1, 74.3) para mezclar la forma de onda de modulación con la forma de onda local desfasada.