RU2380831C2 - Сигнал с расширенным спектром - Google Patents

Сигнал с расширенным спектром Download PDF

Info

Publication number
RU2380831C2
RU2380831C2 RU2007130797/09A RU2007130797A RU2380831C2 RU 2380831 C2 RU2380831 C2 RU 2380831C2 RU 2007130797/09 A RU2007130797/09 A RU 2007130797/09A RU 2007130797 A RU2007130797 A RU 2007130797A RU 2380831 C2 RU2380831 C2 RU 2380831C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
binary
local copy
prn
code
Prior art date
Application number
RU2007130797/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007130797A (ru
Inventor
Лионель РИС (FR)
Лионель РИС
Жан-Люк ИССЛЕ (FR)
Жан-Люк ИССЛЕ
Лоран ЛЕТАРКЮИ (FR)
Лоран ЛЕТАРКЮИ
Хосе-Анхель АВИЛА-РОДРИГЕС (DE)
Хосе-Анхель АВИЛА-РОДРИГЕС
Гюнтер В. ХАЙН (DE)
Гюнтер В. ХАЙН
Original Assignee
Сантр Насьональ Д`Этюд Спасьяль
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сантр Насьональ Д`Этюд Спасьяль filed Critical Сантр Насьональ Д`Этюд Спасьяль
Publication of RU2007130797A publication Critical patent/RU2007130797A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2380831C2 publication Critical patent/RU2380831C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/02—Details of the space or ground control segments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/30—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system code related
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B14/00—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B14/08—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of a sub-carrier
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7073—Synchronisation aspects
    • H04B1/7075—Synchronisation aspects with code phase acquisition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00—Code division multiplex systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

Данная группа изобретений относится к области модуляции сигналов, в частности, в отношении спутниковых навигационных систем. Технический результат заключается в создании сигнала с расширенным спектром, у которого высокий уровень регулирования спектра сочетается с расширенной возможностью синхронизации. Он достигается тем, что сигнал с расширенным спектром представляет собой расширяющий сигнал, которым модулируют несущую волну и который содержит действительную линейную комбинацию первого сигнала, передаваемого с первой скоростью, и второго сигнала, передаваемого со второй скоростью, при этом скорость передачи первого сигнала отличается от скорости передачи второго сигнала, и обе скорости не равны нулю. Линейную комбинацию первого и второго сигналов модулируют по меньшей мере одной двоичной последовательностью, включающей код идентификации сигнала. 9 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к области модуляции сигналов, в частности, в отношении спутниковых навигационных систем. Изобретение также относится к способу генерации сигнала с расширенным спектром и соответствующим методам приема такого сигнала с расширенным спектром, в частности, применительно к спутниковым навигационным системам.
Предпосылки создания изобретения
Из области электротехники хорошо известно применение передачи сигналов с расширенным спектром в целях радионавигации или связи. Эта технология эффективна, например, в областях применения с требованиями надежности в условиях высокого уровня помех. Кроме того, с учетом ограниченной доступности выделенных спектров желательно, чтобы эффективно использовались полосы частот.
Применение новых сигналов в заданной полосе частот ограничено условием создания минимального искажения существующих сигналов. Спектральная развязка является важным вопросом, связанным с функциональной совместимостью спутниковой системы Галилео (Galileo) и существующей глобальной системы определения местоположения (GPS). Предлагались разнообразные методы передачи сигналов с расширенным спектром, включая применение кода прямой последовательности или скачкообразной перестройки частоты.
В некоторых техниках модуляции, применяемых в области спутниковых навигационных систем, используют двоичные сигналы со смещением несущей (ВОС - от англ. "binary offset carrier"). Для получения этих сигналов код псевдослучайной последовательности без возвращения к нулю модулируют прямоугольной волной. Модулирующий сигнал ВОС с поднесущей m×1,023 МГц, модулированный кодом псевдослучайной последовательности со скоростью n×1,023 Mcps (106 импульсов в секунду), обозначают как ВОС (m, n). Для получения сигнала ВОС (10, 5), например, модулируют прямоугольную волну с поднесущей 10,23 МГц кодом псевдослучайной последовательности со скоростью передачи импульсов 5,115 Mcps; переходы импульсов синхронизируют с переходами прямоугольной волны. Таким образом, каждым импульсом кода псевдослучайной последовательности воздействуют на циклы прямоугольной волны. Сигналы с расширенным спектром, получаемые путем модуляции несущей волны сигналом ВОС, имеют очень малую спектральную плотность мощности на несущей частоте. В результате, при передаче в полосе частот L1 они совместимы с сигналом GPS С/А, максимум которого соответствует центральной частоте полосы L1. Тем не менее, поскольку частотный диапазон L1 закреплен за сигналом GPS P(Y) и М-кодом GPS, необходимо прилагать значительные усилия, чтобы поддерживать интерференцию новых и существующих сигналов на низком уровне.
В работе A.R.Pratt и др. "ВОС Modulation waveforms", ION GPS, сентябрь 2003 г. рассматривается использование сигналов, представляющих собой ступенчатую аппроксимацию синусоиды, для модуляции несущей волны. Двоичный сигнал может считаться грубой ступенчатой аппроксимацией синусоиды. У Pratt и др. описано введение большего числа уровней, в результате чего получают расширяющие сигналы, форма которых приближена к синусоиде. При таком распределении ослаблена, иногда отсутствует гармоника сигнала поднесущей относительно сигнала ВОС (m, n); иными словами, уменьшен уровень мощности некоторых боковых лепестков. Чем больше число уровней сигнала, тем более фильтрованными являются гармоники. Если число уровней стремится к бесконечности, форма расширяющего сигнала приближается к синусоиде, в результате чего получают сигнал с линейно-смещенной несущей (LOC - от англ. "linear offset carrier") без гармоник. Описанную методику применяют в модуляции с постоянной огибающей с использованием пятиуровневой поднесущей. В этом случае вся модуляция приобретает вид восьмеричной фазовой манипуляции.
Из области радионавигации хорошо известно, что фильтрация или уменьшение боковых лепестков сигнала также ухудшает возможности синхронизации (или характеристики слежения) такого сигнала, что снижает точность определения положения. Описанная выше методика и подобные ей методики не являются исключением из этого правила. Несмотря на то, что аппроксимация к синусоидальному сигналу является эффективным и "элегантным" способом улучшения спектральной развязки некоторых сигналов (например, М-кода GPS, примененного к сигналу ВОС (2,2)), это происходит в ущерб общим характеристикам слежения.
Дополнительной сложностью, с которой сталкиваются при модуляции сигналов, является исключение меняющихся во времени амплитудных составляющих модуляции. Изменения амплитуды приводят к нежелательным искажениям преобразования амплитудной модуляции в амплитудную и амплитудной модуляции в фазовую, когда сигнал обрабатывают с использованием нелинейных составляющих (например, усилителей).
Краткое изложение сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание сигнала с расширенным спектром, у которого высокий уровень регулирования спектра сочетается с хорошей общей возможностью синхронизации. Данная задача решена при помощи сигнала с расширенным спектром по п.1.
Другой задачей настоящего изобретения является создание способа генерации такого сигнала с расширенным спектром.
Еще одной задачей изобретения является создание приемника, способного обнаруживать такой сигнал с расширенным спектром.
Сигнал с расширенным спектром включает по меньшей мере один расширяющий сигнал, которым модулируют несущую волну. Согласно одной из важных особенностей изобретения, расширяющий сигнал включает действительную линейную комбинацию первого двоичного сигнала, передаваемого с первой скоростью, и по меньшей мере второго двоичного сигнала, передаваемого со второй скоростью, при этом данные скорости различаются и не равны нулю. Амплитуда второго сигнала предпочтительно отличается от амплитуды первого сигнала. Линейную комбинацию первого и второго сигналов модулируют по меньшей мере одной двоичной последовательностью, включающей опознавательный код сигнала.
В контексте настоящего изобретения термин "действительная линейная комбинация" следует понимать как аналог следующего свойства:
α·w1(t)+β·w2(t), что отображает упомянутую действительную линейную комбинацию первого сигнала w1(t) и второго сигнала w2(t) с коэффициентами α и β функцией времени t, при этом [α·w1(t)]/[β·w2(t)] является действительным числом в любой момент t, a коэффициенты α, β не равны нулю.
По сравнению с обычным сигналом ВОС, передаваемым с первой скоростью, данный расширяющий сигнал обладает улучшенными характеристиками слежения за счет присутствия второго сигнала, передаваемого с более высокой скоростью. Спектр расширяющего сигнала зависит от соответствующих спектров первого и второго сигналов. За счет изменения относительных амплитуд первого и второго сигналов можно корректировать форму спектра расширяющего сигнала. Дополнительно преимущество рассматриваемого сигнала по сравнению с известными подходами к формированию спектра состоит в возможности по отдельности оценивать различные лепестки в спектре расширяющего сигнала. За счет этого обеспечивается спектральная развязка с другими сигналами в той же полосе частоте с сохранением характеристик слежения. Характеристики слежения даже улучшены по сравнению с ВОС-модулированным сигналом. Подразумевается, что относительные амплитуды первого и второго сигналов могут сами меняться во времени или оставаться постоянными. Временная шкала такого изменения значительно длиннее временной шкалы колебаний сигнала. Предпочтительно такие изменения происходят преимущественно с меньшей частотой, чем частота двоичной последовательности, например 1 Гц. Таким образом, при короткой временной шкале можно пренебречь временной зависимостью коэффициентов в линейной комбинации.
Первый сигнал и/или второй сигнал предпочтительно представляют собой двоичные сигналы со смещением несущей (ВОС) или двоично-кодированные (BCS - от англ. "binary coded symbol") сигналы. Таким образом, расширяющий сигнал приобретает форму зубчатого сигнала. Если относительные амплитуды выбраны соответствующим образом, расширяющий сигнал грубо повторяет первый сигнал. Простой приемник, рассчитанный на обнаружение и слежение за двоичным сигналом на частоте первого сигнала, способен следить за комбинированным сигналом с расширенным спектром. Чтобы воспользоваться преимуществами полной возможности синхронизации расширяющего сигнала, приемник также должен быть совместим с полосой частот второго сигнала.
Скорость передачи второго сигнала предпочтительно составляет целое число, кратное скорости передачи первого сигнала, более предпочтительно скорость передачи второго сигнала в 2-24 раза превышает скорость передачи первого сигнала. Переходы в первом и втором сигналах могут быть синхронизированы или произвольно смещены.
Подразумевается, что двоичная последовательность может дополнительно включать информационные данные, такие как, например, навигационные данные спутника, данные целостности сигнала или коммерческие данные. Информация может быть закодирована со значительно меньшей скоростью передачи битов, чем скорость передачи импульсов псевдослучайной двоичной последовательности. Двоичная последовательность может быть получена путем создания заданной или специальной двоичной последовательности, модулированной последовательностью сообщений.
Двоичная последовательность может включать кодовые импульсы, передаваемые с определенной скоростью Rc, при этом скорость Fsc передачи первого сигнала такова, что Fsc=m·Rc/2, где m является целым числом. Скорость передачи первого сигнала предпочтительно превышает или равна скорости передачи импульсов, при этом кодовые переходы предпочтительно синхронизированы с переходами первого сигнала.
В предпочтительном варианте осуществления сигнала с расширенным спектром синфазную составляющую несущей волны модулируют первым расширяющим сигналом s1(t), имеющим форму:
s1(t)=[a·w1(t)+b·w2(t)]·PRN1(t),
а квадратурную составляющую несущей волны модулируют вторым расширяющим сигналом s2(t), имеющим форму:
s2(t)=[a·w1(t)-b·w2(t)]·PRN2(t).
В данных уравнениях t означает функцию времени, а и b означают действительные ненулевые множители, w1(t) означает первый двоичный сигнал, передаваемый с первой скоростью, w2(t) означает второй двоичный сигнал, передаваемый со второй скоростью. Скорость передачи первого сигнала отличается от скорости передачи второго сигнала. PRN1(t) означает первую двоичную последовательность, a PRN2(t) означает вторую двоичную последовательность. Двоичные последовательности могут различаться или быть одинаковыми. Комбинированный модулирующий сигнал s(t) задан уравнением s(t)=s1(t)+i·s2(t), в котором i означает мнимую единицу, из чего непосредственно следует, что огибающая сигнала s(t) является неизменяемой во времени:
Figure 00000001
. Модуляция с постоянной огибающей необходима для предотвращения искажений преобразования амплитудной модуляции в амплитудную и амплитудной модуляции в фазовую, которые происходят в нелинейной составляющей, например усилителе. Как указано выше, множители а и b могут меняться по временной шкале относительно большой длины по сравнению с обычными изменениями расширяющих сигналов.
В другом предпочтительном варианте осуществления сигнала с расширенным спектром синфазную составляющую несущей волны модулируют первым расширяющим сигналом s1(t), который задан уравнением:
s1(t)=PRN1(t)·(cosθ1·w1(t)+cosθ2·w2(t))/2+PRN2(t)·(cosθ1·w1(t)-cosθ2·w2(t))/2,
а квадратурную составляющую несущей волны модулируют вторым расширяющим сигналом s2(t), который задан уравнением:
s2(t)=(sinθ1+sinθ2)·PRN3(t)·w3(t)/2-PRN1(t)·PRN2(t)·PRN3(t)·w3(t)·(sinθ2-sinθ1)/2.
В данных уравнениях t означает функцию времени, θ1 и θ2 означают действительные углы, w1(t) означает первый двоичный сигнал, передаваемый с первой скоростью, w2(t) означает второй двоичный сигнал, передаваемый со второй скоростью, w3(t) означает третий двоичный сигнал, PRN1(t) означает первую двоичную последовательность, PRN2(t) означает вторую двоичную последовательность, a PRN3(t) означает третью двоичную последовательность. Скорость передачи первого сигнала отличается от скорости передачи второго сигнала. Подразумевается, что данный комбинированный модулирующий сигнал s(t)=s1(t)+i·s2(t) также имеет постоянную огибающую
Figure 00000002
.
θ1 и θ2 могут медленно меняться относительно расширяющего сигнала.
В изобретении также предложена система навигационных сигналов, например сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, с использованием описанного выше сигнала с расширенным спектром, в которой упомянутый первый сигнал представляет собой ВОС (1, 1), а упомянутый второй сигнал представляет собой двоичный сигнал, передаваемый со скоростью 10,23 Mcps, 12,276 Mcps, 15,345 Mcps или 30,69 Mcps (например, ВОС (5, 1), BCS ([1 1 1 1 1 1 - 1 1 1 1 1 1], 1), BCS ([1 1 1 1 1 1 1 1 - 1 1 1 1 1 1 1], 1) относительно ВОС (15, 1)). Двоичная последовательность может включать данные для идентификации источника сигнала, который может находиться на земле (например, псевдоспутники) или в воздухе; в случае глобальной или региональной спутниковой навигационной системы двоичная последовательность может включать данные для идентификации спутника, например коды определения дальности и информационные данные спутника, такие как навигационные данные для использования в алгоритме определения местоположения.
В изобретении также предложен способ генерации сигнала с расширенным спектром, включающий стадии, на которых:
генерируют первый сигнал, передаваемый с первой скоростью, и второй сигнал, передаваемый со второй скоростью, при этом для передачи первого сигнала выбирают скорость, отличающуюся от скорости передачи второго сигнала, и обе скорости не равны нулю,
генерируют двоичную последовательность по меньшей мере с одним кодом идентификации сигнала,
создают линейную комбинацию первого сигнала и второго сигнала, которую модулируют двоичной последовательностью, и
используют полученный сигнал в качестве расширяющего сигнала для модуляции несущей волны.
Как пояснено далее, модулированная линейная комбинация первого и второго сигналов может быть создана двумя равнозначными способами: сначала объединяют немодулированные первый и второй сигнал и модулируют полученную сумму или разность двоичной последовательностью, или модулируют первый и второй сигналы и затем получают линейную комбинацию.
Способ позволяет формировать спектр сигнала с учетом определенных порогов спектральной развязки (например, определенного коэффициента спектрального разделения с другим сигналом) и одновременно улучшать возможности синхронизации сигнала.
Первый сигнал и/или второй сигнал предпочтительно являются двоичными сигналами со смещением несущей (ВОС) или двоично-кодированными сигналами (BCS).
Способ может включать стадию, на которой второй сигнал модулируют второй двоичной последовательностью, отличающейся от двоичной последовательности, модулирующей линейную комбинацию сигналов. Следовательно, в одном сигнале могут сочетаться две различные двоичные или псевдослучайные последовательности.
Согласно другой особенности изобретения предложен способ приема сигнала с расширенным спектром, включающий стадии, на которых:
создают локальную копию кода двоичной последовательности,
создают локальную копию первого сигнала и локальную копию второго сигнала,
осуществляют первую корреляцию приходящих электромагнитных волн с локальной копией первого сигнала и локальной копией кода,
осуществляют вторую корреляцию приходящих электромагнитных волн с локальной копией второго сигнала и локальной копией кода,
создают линейную комбинацию первого и второго корреляционных результатов.
В качестве альтернативы, способ приема сигнала с расширенным спектром может включать стадии, на которых:
создают локальную копию кода упомянутой двоичной последовательности,
создают локальную копию упомянутого первого сигнала и локальную копию упомянутого второго сигнала,
осуществляют линейную комбинацию упомянутой локальной копии упомянутого первого сигнала и упомянутой локальной копии упомянутого второго сигнала,
осуществляют корреляцию приходящих электромагнитных волн с линейной комбинацией локальных копий сигналов и локальной копией кода.
Согласно еще одной важной особенности настоящего изобретения предложен приемник для обнаружения сигнала с расширенным спектром. Приемник включает средство создания локальной копии кода двоичной последовательности, генератор первого сигнала для создания локальной копии первого сигнала, генератор второго сигнала для создания локальной копии второго сигнала, средство корреляции приходящих электромагнитных волн с локальной копией первого сигнала и локальной копией кода с целью получения первого корреляционного результата, средство корреляции приходящих электромагнитных волн с локальной копией второго сигнала и локальной копией кода с целью получения второго корреляционного результата и средство создания линейной комбинации первого и второго корреляционных результатов.
В качестве альтернативы, приемник может включать средство создания локальной копии кода двоичной последовательности, генератор первого сигнала для создания локальной копии первого сигнала, генератор второго сигнала для создания локальной копии второго сигнала, средство создания линейной комбинации локальной копии первого сигнала и локальной копии второго сигнала и средство корреляции приходящих электромагнитных волн с линейной комбинацией локальных копий и локальной копией кода.
Подразумевается, что локальная копия кода двоичной последовательности может представлять собой точную копию известной части двоичной последовательности, используемой для модуляции; если двоичная последовательность включает предварительно не заданное сообщение, это сообщение не войдет в локальную копию кода. Это также касается копий первого и второго сигналов.
В предпочтительном варианте осуществления, приемник включает систему слежения, например систему автоматической подстройки по задержке и/или систему фазовой автоподстройки частоты для слежения за принимаемым сигналом и/или систему автоматической подстройки частоты. Система слежения может быть реализована в приемнике с возможностью слежения за первым сигналом и/или вторым сигналом и/или их линейной комбинацией. Система слежения также необязательно может следить за несущей волной. Система автоматической подстройки по задержке может быть реализована с возможностью слежения за первым сигналом относительно второго сигнала, а система фазовой автоподстройки частоты и/или система автоматической подстройки частоты может быть реализована с возможностью слежения за вторым сигналом относительно первого сигнала. В качестве альтернативы, система фазовой автоподстройки частоты и/или система автоматической подстройки частоты реализована с возможностью слежения за линейной комбинацией первого и второго сигналов.
Приемник может быть реализован в виде приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы. В этом случае генератор первого сигнала преимущественно генерирует сигнал ВОС (1, 1), а генератор второго сигнала генерирует двоичный сигнал, передаваемый со скоростью 10,23 Mcps или 12,276 Mcps, 15,345 Mcps или 30,69 Mcps (например, ВОС (5, 1), BCS ([1 1 1 1 1 1 - 1 1 1 1 1 1], 1), BCS ([1 1 1 1 1 1 1 1 - 1 1 1 1 1 1 1], 1) относительно ВОС (15, 1)). Локальная копия кода предпочтительно включает данные для идентификации спутника, такие как, например, коды определения дальности.
Краткое описание чертежей
Далее описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
на фиг.1 показана принципиальная схема расширяющего сигнала, используемого для модуляции несущей волны,
на фиг.2 - фазовая диаграмма восьмеричной фазовой манипуляции,
на фиг.3 - блок-схема, иллюстрирующая архитектуру первого приемника,
на фиг.4 - блок-схема, иллюстрирующая альтернативную архитектуру приемника,
на фиг.5 - блок-схема настройки показанной на фиг.4 архитектуры приемника для слежения за первым сигналом,
на фиг.6 - блок-схема настройки показанной на фиг.4 архитектуры приемника для слежения за вторым сигналом.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Далее со ссылкой на фиг.1 более подробно рассмотрен пример расширяющего сигнала 10 для модуляции несущей волны. В данном варианте осуществления расширяющий сигнал 10 получают путем когерентного суммирования первого двоичного сигнала 12, образованного сигналом ВОС (m1, n), умноженным на первый множитель а, и второго двоичного сигнала 14, образованного сигналом ВОС (m2, n), умноженным на второй множитель b. Сигнал ВОС (m2, n) может быть успешно заменен более общим двоичным сигналом, таким как BCS-сигнал, например BCS ([1 - 1 1 1 1 1 1 1 1 1], 1]). Как показано на фиг.1, расширяющий сигнал 10 имеет зубчатую форму. К обоим сигналам применяют одинаковый код 16. Иными словами, первый сигнал 12 и второй сигнал 14 модулированы одной двоичной кодовой последовательностью 16 согласно формуле:
s(t)=(а·w1(t)+b·w2(t))·PRN(t).
Ее также можно записать в виде следующего уравнения:
s(t)=а·w1(t)·PRN[t)+b·w2(t)·PRN(t),
в котором t означает функцию времени, s(t) означает получаемый расширяющий сигнал 10, w1(t) означает первый двоичный сигнал 12, w2(t) означает второй двоичный сигнал 14, PRN(t) означает псевдослучайную двоичную кодовую последовательность 16, а и b означают множители. В настоящем описании условно считается, что двоичные функции или последовательности имеют величину +1 или -1. Соответственно, умножение двух двоичных величин при данном условии соответствует логической операции XOR (исключающее ИЛИ) или "суммированию по модулю 2" при других условиях, когда двоичные величины представляют собой значение "ИСТИНА" или "ОШИБКА", соответственно, 0 или 1.
В рассматриваемом примере скорость передачи второго двоичного сигнала 14 в пять раз превышает скорость передачи первого двоичного сигнала 12. Ошибка синхронизации нарастающего фронта 18 первого сигнала 12 и нарастающего фронта 19 второго сигнала 14 может быть выбрана в интервале [-Т2/2, Т2/2], где Т2 означает длительность цикла второго двоичного сигнала 14. Как показано на фиг.1, ошибка установлена в положение 0.
Относительные амплитуды двух двоичных сигналов 12, 14 могут меняться. В случае ВОС (1, 1) и ВОС (5, 1) при увеличении амплитуды ВОС (5, 1) относительно амплитуды ВОС (1, 1) в основном увеличивается спектральная интенсивность пятой гармоники ВОС (1, 1). В рассматриваемом примере для второго двоичного сигнала 14 выбрана меньшая амплитуда b, чем амплитуда первого двоичного сигнала 12, в результате чего получаемый расширяющий сигнал 10 сохраняет высокую степень сходства с первым двоичным сигналом 12. В этом случае приемник, рассчитанный на слежение за одним первым двоичным сигналом 12, обычно способен следить за расширяющим сигналом 10, представляющим собой линейную комбинацию первого двоичного сигнала 12 и второго двоичного сигнала 14. Таким образом, за счет соответствующего выбора относительных амплитуд a, b расширяющий сигнал 10 из данного примера остается совместимым с приемниками, рассчитанными на прямоугольный сигнал, передаваемый со скоростью передачи первого сигнала 12. Вместе с тем, следует отметить, что улучшенные возможности синхронизации комбинированного расширяющего сигнала 10 недоступны для приемника, который не рассчитан на оба сигнала 12, 14. Улучшенные характеристики расширяющего сигнала 10 могут быть представлены в виде среднеквадратичного значения полосы пропускания. Рассмотрим уравнение:
Figure 00000003
в котором DSPw1(f) относительно DSPw2(f) является спектром сигнала, обработанного первым сигналом 12 относительно второго сигнала 14. Таким образом, среднеквадратичное значение полосы пропускания комбинированного расширяющего сигнала 10 превышает среднеквадратичное значение полосы пропускания первого сигнала 12.
Описанный выше расширяющий сигнал 10 может использоваться для модуляции несущей волны методом модуляции с постоянной огибающей. Если модуляция несущей волны методом модуляции с непостоянной огибающей является относительно несложной, модуляция с постоянной огибающей является более сложной, поскольку схема модуляции зависит от числа полезных каналов, передаваемых при модуляции.
Как указано в работе С.Hegarty и др. "Binary Coded Symbol Modulation for GNSS", ION GPS, июнь 2004 г., для модуляции лишь одного канала с комбинированной четырехуровневой поднесущей методом модуляции с постоянной огибающей может быть использована несимметричная квадратурная фазовая манипуляция (КФМн), при которой один сигнал является синфазным, а другой квадратурным, как это показано в следующем уравнении:
s(t)=[а·w1(t)+i·b·w2(t)]·PRN(t),
в котором i означает мнимую единицу, t означает функцию времени, s(t) означает получаемый сигнал, w1(t) означает первый двоичный сигнал, w2(t) означает второй двоичный сигнал, а и b означают действительные множители, а PRN(t) означает псевдослучайную двоичную последовательность. Из этого следует, что
Figure 00000004
, и полученный результат не зависит от времени.
Существуют другие решения на случай, если необходимо передавать несколько каналов. Если необходимо модулировать несущую волну двумя реальными сигналами s1(t) и s2(t) с четырехуровневой формой колебаний методом модуляции с постоянной огибающей, предлагается следующее решение, в котором синфазную составляющую несущей волны модулируют первым расширяющим сигналом s1(t), а квадратурную составляющую модулируют вторым расширяющим сигналом s2(t):
s1(t)=[а1·w1(t)+b1·w2(t)]·PRN1(t),
s2(t)=[a2·w1(t)-b2·w2(t)]·PRN2(t),
в котором w1(t) и w2(t) означают двоичные сигналы, t означает функцию времени, а1, а2, b1, и b2 означают действительные множители, a PRN1(t) и PRN2(t) означают псевдослучайные двоичные последовательности. Получаемый комбинированный модулирующий сигнал s(t) задан следующим уравнением:
s(t)=s1(t)+i·s2(t),
из чего следует, что огибающая s(t) является неизменяемой во времени, например, если a1=a2 и b1=b2, т.е.
Figure 00000005
.
Аналогичным образом, модуляция с постоянной огибающей также возможна в случае модуляции несущей волны тремя реальными расширяющими сигналами. Рассмотрим уравнение:
s1(t)=[а·w1(t)+b·w2(t)]·PRN1(t),
s2(t)=[a·w1(t)-b·w2(t)]·PRN2(t),
s3(t)=w3(t)·PRN3(t),
в котором w1(t), w2(t) и w3(t) означают двоичные сигналы, а и b означают действительные множители, a PRN1(t), PRN2(t), PRN3(t) означают псевдослучайные двоичные последовательности. Допустим в отношении а и b, что a=cos(θ1)/2, a b=cos(θ2)/2. Следовательно, комбинированный модулирующий сигнал s(t) может быть записан в виде следующего уравнения:
s(t)=PRN1(t)·[cosθ1·w1(t)+cosθ2·w2(t)]/2+PRN2(t)·[cosθ1·w1(t)-cosθ2·w2(t)]/2+i·[PRN3(t)·w3(t)·(sinθ1+sinθ2)/2+IM(t)],
в котором IM(t) означает интермодуляционную составляющую, заданную:
IM(t)=-PRN1(t)·PRN2(t)·PRN3(t)·w3(t)·(sinθ2-sinθ1)/2.
Из этого уравнения можно вывести следующее выражение для s(t):
s(t)=(PRN1(t)+PRN2(t))·cosθ1·w1(t)/2+(PRN1(t)-PRN2(t))·cosθ2·w2(t)/2+i·[PRN3(t)·w3(t)·(sinθ1+sinθ2)/2+IM(t)]
Как показано на фиг.2, из этого следует, что, если PRN1(t)=PRN2(t), сокращается второй член, и синфазный сигнал колеблется подобно сигналу w1(t), показанному стрелкой 22; если PRN1(t)=-PRN2(t), сокращается первый член, и синфазный сигнал колеблется подобно сигналу w2(t), показанному стрелкой 21. Это соответствует восьмеричной фазовой манипуляции, показанной на фазовой диаграмме на фиг.2 углами θ1 и θ2. Углы θ1 и θ2 позволяют устанавливать распределение мощности двух двоичных сигналов w1(t) и w2(t). Как и в предыдущем примере, комбинированный модулирующий сигнал s(t) имеет постоянную огибающую.
В конкретном случае модуляции несущей частотного диапазона L1 частотами диапазонов E2-L1-E1 системы Галилео должны передаваться три сигнала: сигнал, который содержит сообщение открытого доступа (Open Service, OS), пилот-сигнал открытого доступа в частотном диапазоне L1 и двоичный сигнал для доступа правоохранительных и военных ведомств (Public Regulated Service, PRS). Для каждого из двух сигналов открытого доступа может использоваться описанный выше оптимизированный сигнал с расширенным спектром. В приведенном выше примере с тремя расширяющими сигналами описана схема применимой для этого модуляции с постоянной огибающей.
Используются следующие обозначения:
- кодOSP(t) означает расширяющий пилот-код открытого доступа,
- кодOSD(t) означает расширяющий код данных или сообщения открытого доступа, умноженный на сообщение,
- w1(t) означает синусоидальный сигнал прямоугольной формы с частотой 1,023 МГц,
- w2(t) означает синусоидальный сигнал прямоугольной формы с частотой 5,115 МГц или более общий двоичный сигнал,
- PRS(t) означает сигнал для доступа правоохранительных и военных ведомств.
Полученная комбинированная модуляция может быть выражена следующим уравнением:
s(t)=(codeOSP(t)+codeOSD(t))·cosθ1·w1(t)/2+(codeOSP(t)-codeOSD(t))·cosθ2·w2(t)/2+i·[PRS(t)·(sinθ1+sinθ2)/2+IM(t)],
в котором интермодуляционная составляющая IM(t) задана следующим уравнением:
IM(t)=codeOSP(t)·codeOSD(t)·PRS(t)·(sinθ2-sinθ1)/2.
На уровне реализации приемника могут быть предусмотрены различные варианты для установления синхронизации и слежения за сигналом с расширенным спектром, как это показано на фиг.3-6. Приемник с показанной на фиг.3 архитектурой 30 способен генерировать локальную копию расширяющего сигнала 10, используемого для модуляции несущей волны. Поступающие сигналы 302 смешивают с локальной копией расширяющего сигнала: сначала в первом смесителе 306 локальную копию 304 кода смешивают с поступающими сигналами 302, затем во втором смесителе 310 смешивают копию немодулированного расширяющего сигнала 308 с поступающими сигналами 302. На шаге 314 интегрирования полученный сигнал 312 интегрируют по определенному временному интервалу. Осуществляют корреляцию приходящих электромагнитных волн с локальной копией расширяющего сигнала. Корреляционный результат 316 может быть использован в контуре обратной связи для управления созданием локальной копии.
Генератор с числовым программным управлением генерирует сигнал 318 синхронизации для генератора 320 кода и двух генераторов 322, 324 сигналов специальной формы. Генератор 320 кода создает локальную копию 304 кода, представляющую собой копию известной части двоичной последовательности, используемой для модуляции линейной комбинации принимаемого сигнала первой и второй форм. Эта двоичная последовательность, в частности, может представлять собой код определения дальности глобальной навигационной спутниковой системы, такой как GPS или Галилео. В принципе приемник включает память, в которой хранится двоичная последовательность как таковая или в нем реализован алгоритм воспроизведения двоичной последовательности. Также возможно сочетание хранящейся последовательности и алгоритма. На основании хранящихся данных или путем выполнения соответствующего алгоритма генератор 320 локального кода создает локальную копию двоичной последовательности 304 в виде напряжения. Для выполнения алгоритма может использоваться, например, один или несколько линейных регистров сдвига с обратными связями (ЛРСОС) или другое применимое аппаратное обеспечение.
Сигнал 318 также поступает в генератор первого сигнала 322 специальной формы и генератор второго сигнала 324 специальной формы, которые воспроизводят локальные копии известных частей первого сигнала относительно второго сигнала, линейная комбинация которых содержится в принимаемом сигнале. На шаге 330 комбинирования осуществляют линейное комбинирование локальной копии 326 первого сигнала и локальной копии 328 второго сигнала согласно схеме комбинирования, используемой для модуляции сигнал. Результат шага 330 комбинирования смешивают в смесителе 310 с приходящими электромагнитными волнами. Линейная комбинация позволяет выбирать относительные амплитуды a, b копий сигналов и определять, осуществлено ли суммирование или вычитание.
Поскольку обнаруживаемые сигналы обычно смещены во времени относительно локальной копии расширяющего сигнала, путем интегрирования поступающего сигнала, смешанного с локальным расширяющим сигналом, вычисляют корреляцию поступающего сигнала 302 с локальным расширяющим сигналом. Таким образом, корреляционный результат 316 указывает, перекрываются ли во времени поступающий сигнал и локальный расширяющий сигнал. Корреляционный результат 316 также может использоваться в качестве входных данных для контура обратной связи, которые влияют на ошибку синхронизации локального расширяющего сигнала относительно внутреннего генератора синхронизирующих импульсов приемника. Тем самым эта ошибка синхронизации может быть оптимизирована относительно корреляционного результата 316.
В приемнике с архитектурой 30 имеет значение число уровней квантификации, используемых применительно к локальному расширяющему сигналу. Число уровней квантификации влияет на относительные амплитуды копии первого сигнала и копии второго сигнала, поскольку оно ограничивает число комбинаций, доступных для комбинирования копий первого и второго сигналов. В типичном приемнике определения местоположения спутниковой навигационной системы на стадиях, предшествующих интегрированию, используют сигналы, квалифицированные с использованием ограниченного числа уровней квантификации, чтобы ограничить сложность системы и потребляемую мощность на этих стадиях. На примере приемника с архитектурой 40, показанной на фиг.4, показан способ, дающий возможность обойти проблему квантификации перед интегрированием.
Как показано на фиг.4, генератор 420 кода создает локальную копию 404 кода, представляющую собой копию известной части двоичной последовательности. Генератор 422 первого сигнала специальной формы и генератор 424 второго сигнала специальной формы создают локальные копии известных частей первого сигнала относительно второго сигнала. В данном варианте осуществления поступающий сигнал 402 коррелирован с локальной копией 404 кода и копией 426 первого сигнала в первой корреляционной ветви и с локальной копией 404 кода и копией 428 второго сигнала во второй корреляционной ветви. Затем осуществляют линейное комбинирование первого корреляционного результата 416 и второго корреляционного результата 417 в зависимости от принимаемого сигнала с расширенным спектром. С математической точки зрения линейное комбинирование и корреляция могут быть осуществлены в любом порядке, поскольку сама корреляция представляет собой линейную операцию. Вместе с тем, теперь на шаге, предшествующем интегрированию, в архитектуре обработки сигнала может быть уменьшено число уровней квантификации при создании копий. Если копии первого и второго сигналов являются двоичными сигналами, достаточно двух уровней квантификации. Число уровней квантификации после шага интегрирования обычно значительно больше, в результате чего влияние квантификации на относительные амплитуды корреляционных результатов имеют меньшее значение. Корреляционные результаты могут быть загружены в одну или несколько систем слежения, контролирующих ошибку синхронизации у копий сигналов относительно генератора синхронизирующих импульсов приемника, как это подробнее описано далее.
Для сигнала открытого доступа системы Галилео, передаваемого в частотном диапазоне L1, предпочтительным является расширяющий сигнал, включающий линейную комбинацию сигнала ВОС (1, 1) и двоичного сигнала, передаваемого со скоростью 10,23 Mcps, 15,345 Mcps или 30,69 Mcps, поскольку он обладает хорошими характеристиками слежения и хорошей спектральной развязкой с М-сигналом GPS. Параметры архитектур приемника, проиллюстрированных на фиг.3 и фиг.4, могут быть специально рассчитаны на прием такого сигнала глобальной системы определения местоположения. Например, генератор первого сигнала генерирует сигнал прямоугольной формы на частоте 1,023 МГц, а генератор второго сигнала генерирует сигнал прямоугольной формы на частоте 5,115 МГц. Если необходима функциональная совместимость с сигналом GPS, предпочтение может быть отдано архитектуре приемника, показанной на фиг.4, а не архитектуре приемника, показанной на фиг.3.
На фиг.5 и фиг.6 показаны различные архитектуры слежения за сигналом, которые могут быть реализованы в приемнике. При наличии архитектуры, показанной на фиг.5, поступающий сигнал 502 умножают на локальную несущую волну 503, генерируемую генератором 521 локальных несущих волн, чтобы вытеснить несущую волну поступающего сигнала. Затем осуществляют корреляцию полученного сигнала 505 с локальной копией 504 кода и копией первого сигнала в первой корреляционной ветви 550. Аналогичным образом, после умножения на локальную несущую волну также осуществляют корреляцию поступающего сигнала 502 с локальной копией 504 кода и копией второго сигнала во второй корреляционной ветви 552. Два корреляционных сигнала и их линейная комбинация поступают в систему 554 слежения, включающую систему фазовой автоподстройки частоты и систему автоматической подстройки по задержке. В первый коррелятор 551, второй коррелятор 553, генератор 520 кода и генератор 521 локальных несущих волн поступает сигнал обратной связи. Подразумевается, что данная архитектура слежения способна обеспечивать синхронизацию локальных копий сигналов и поступающего сигнала.
Как показано на фиг.6, каждый корреляционный результат может быть обработан по отдельности: первый корреляционный результат 556 вводят в систему 558 фазовой автоподстройки частоты, а второй корреляционный результат 560 вводят в систему 562 автоматической подстройки по задержке. Предусмотрен переключатель 564 для получения комбинации первого и второго корреляционных результатов, которую затем вводят в систему 558 фазовой автоподстройки частоты. Сигнал обратной связи системы 562 автоматической подстройки по задержке может быть подан в первый коррелятор 551 и второй коррелятор 553 и гетеродин, управляющий созданием копий. Сигнал обратной связи системы 558 фазовой автоподстройки частоты может использоваться для удаления несущей волны (не показано).
Специалистам в данной области техники известно, что приемник навигационных сигналов может иметь несколько архитектур, показанных на фиг.3-6. Такой приемник способен параллельно создавать несколько локальный копий кода, копий первого и второго сигналов с различными задержками относительно локального сигнала синхронизации. Затем корреляционные результаты, соответствующие различным задержкам, вводят в систему слежения, которая обычно ускоряет и делает более эффективным определение верной задержки.
Иногда по различным соображениям целесообразно, чтобы производительность системы обработки данных приемника была рассчитана только на меньшую скорость передачи сигнала. В этом случае может быть обнаружен и обработан только первый сигнал. Копия первого сигнала становится опорным сигналом приемника. Этот метод обнаружения является более простым и менее энергоемким. После обнаружения первого сигнала приемник может переключиться на оптимальный режим обработки, предусматривающий обнаружение двух сигналов.

Claims (23)

1. Сигнал с расширенным спектром, включающий по меньшей мере один расширяющий сигнал, модулирующий несущую волну, отличающийся тем, что указанный расширяющий сигнал включает действительную линейную комбинацию первого двоичного сигнала, передаваемого с первой скоростью, и второго двоичного сигнала, передаваемого со второй скоростью, при этом первая скорость отличается от второй скорости, и обе скорости не равны нулю, указанная линейная комбинация модулирована двоичной последовательностью, включающей код идентификации сигнала, а модулированная линейная комбинация описана уравнением:
[α·w1(t)+β·w2(t)]·PRN(t),
в котором t означает функцию времени, w1(t) означает первый двоичный сигнал, w2(t) означает второй двоичный сигнал, α и β означают ненулевые множители, а PRN(t) означает указанную двоичную последовательность, включающую код идентификации сигнала.
2. Сигнал с расширенным спектром по п.1, в котором указанные первый и/или второй сигналы являются двоичными сигналами со смещением несущей (ВОС) или двоично-кодированными сигналами.
3. Сигнал с расширенным спектром по п.1, в котором скорость передачи второго сигнала составляет целое число, кратное скорости передачи указанного первого сигнала.
4. Сигнал с расширенным спектром по п.1, в котором указанная двоичная последовательность дополнительно включает информационные данные.
5. Сигнал с расширенным спектром по п.1, в котором указанная двоичная последовательность включает кодовые импульсы, передаваемые с определенной скоростью Rc, при этом скорость Fsc передачи первого сигнала такова, что Fsc=m·Rc/2, где m является целым числом.
6. Сигнал с расширенным спектром по п.1, в котором указанная несущая волна включает синфазную составляющую и квадратурную составляющую, где синфазная составляющая модулирована первым расширяющим сигналом s1(t) согласно уравнению:
s1(t)=[a·w1(t)+b·w2(t)]·PRN1(t),
а указанная квадратурная составляющая модулирована вторым расширяющим сигналом s2(t) согласно уравнению:
s2(t)=[a·w1(t)-b·w2(t)]·PRN2(t),
в которых t означает функцию времени, а и b означают действительные ненулевые множители, w1(t) означает первый двоичный сигнал, передаваемый с первой скоростью, w2(t) означает второй двоичный сигнал, передаваемый со второй скоростью, при этом скорость передачи первого сигнала отличается от скорости передачи второго сигнала, PRN1(t) означает первую двоичную последовательность, a PRN2(t) означает вторую двоичную последовательность.
7. Сигнал с расширенным спектром по п.1, в котором указанная несущая волна включает синфазную составляющую и квадратурную составляющую, указанная синфазная составляющая модулирована первым расширяющим сигналом s1(t) согласно уравнению:
s1(t)=PRN1(t)·(cosθ1·w1(t)+cosθ2·w2(t))/2+PRN2(t)·(cosθ1·w1(t)-cosθ2·w2(t))/2, указанная квадратурная составляющая модулирована вторым расширяющим сигналом s2(t) согласно уравнению:
s2(t)=(sinθ1+sinθ2)·PRN3(t)·w3(t)/2-PRN1(t)·PRN2(t)·PRN3(t)·w3(t)·(sinθ2-sinθ1)/2,
t означает функцию времени, θ1 и θ2 означают действительные углы, w1(t) означает первый двоичный сигнал, передаваемый с первой скоростью, w2(t) означает второй двоичный сигнал, передаваемый со второй скоростью, при этом скорость передачи первого сигнала отличается от скорости передачи второго сигнала, w3(t) означает третий двоичный сигнал, PRN1(t) означает первую двоичную последовательность,
PRN2(t) означает вторую двоичную последовательность, a PRN3(t) означает третью двоичную последовательность.
8. Система навигационных сигналов, включающая сигнал с расширенным спектром по п.1, где первый сигнал является сигналом ВОС (1, 1), а второй сигнал является двоичным сигналом, передаваемым со скоростью 10,23 Mcps, или 12,276 Mcps, или 15,345 Mcps, или 30,69 Mcps.
9. Система навигационных сигналов по п.8, предназначенная для глобальной навигационной спутниковой системы и в которой указанная двоичная последовательность включает данные для идентификации спутника.
10. Система навигационных сигналов по п.8, предназначенная для глобальной навигационной спутниковой системы и в которой указанная двоичная последовательность дополнительно включает информационные данные спутника.
11. Способ генерации сигнала с расширенным спектром по п.1, включающий стадию модуляции несущей волны расширяющим сигналом, отличающийся тем, что он включает стадии, на которых:
генерируют первый сигнал, передаваемый с первой скоростью, и второй сигнал, передаваемый со второй скоростью, при этом скорость передачи первого сигнала отличается от скорости передачи второго сигнала, генерируют двоичную последовательность, включающую по меньшей мере один код идентификации сигнала,
создают модулированную линейную комбинацию указанных первого и второго сигналов, которая описана уравнением:
[α·w1(t)+β·w2(t)]·PRN(t),
в котором t означает функцию времени, w1(t) означает первый двоичный сигнал, w2(t) означает второй двоичный сигнал, α и β означают ненулевые множители, a PRN(t) означает указанную двоичную последовательность, включающую код идентификации сигнала, и используют модулированную линейную комбинацию в качестве расширяющего сигнала для модуляции несущей волны.
12. Способ по п.11, в котором первый сигнал и/или второй сигнал являются двоичными сигналами со смещением несущей или двоично-кодированными сигналами.
13. Способ по п.11, включающий стадию модуляции второго сигнала вторичной двоичной последовательностью, различающейся от двоичной последовательности, модулирующей указанную линейную комбинацию сигналов.
14. Способ приема сигнала с расширенным спектром по п.1, включающий стадии, на которых:
создают локальную копию кода двоичной последовательности,
создают локальную копию первого сигнала и локальную копию второго сигнала,
осуществляют первую корреляцию приходящих электромагнитных волн с локальной копией первого сигнала и указанной локальной копией кода,
осуществляют вторую корреляцию приходящих электромагнитных волн с локальной копией второго сигнала и указанной локальной копией кода,
осуществляют линейную комбинацию первого и второго корреляционных результатов.
15. Способ приема сигнала с расширенным спектром по п.1, включающий стадии, на которых:
создают локальную копию кода двоичной последовательности,
создают локальную копию первого сигнала и локальную копию второго сигнала,
осуществляют линейную комбинацию локальной копии первого сигнала и локальной копии второго сигнала,
осуществляют корреляцию приходящих электромагнитных волн с указанной линейной комбинацией локальных копий сигналов и указанной локальной копией кода.
16. Приемник для обнаружения сигнала с расширенным спектром по п.1, включающий:
средство создания локальной копии кода указанной двоичной последовательности,
генератор первого сигнала для создания локальной копии первого сигнала,
генератор второго сигнала для создания локальной копии второго сигнала,
средство корреляции приходящих электромагнитных волн с указанной локальной копией первого сигнала и указанной локальной копией кода с целью получения первого корреляционного результата,
средство корреляции приходящих электромагнитных волн с указанной локальной копией второго сигнала и указанной локальной копией кода с целью получения второго корреляционного результата,
средство линейной комбинации указанных первого и второго корреляционных результатов.
17. Приемник для обнаружения сигнала с расширенным спектром по п.1, включающий:
средство создания локальной копии кода двоичной последовательности, генератор первого сигнала для создания локальной копии первого сигнала, генератор второго сигнала для создания локальной копии второго сигнала, средство линейной комбинации указанных локальной копии первого сигнала и локальной копии второго сигнала, средство корреляции приходящих электромагнитных волн с указанными линейной комбинацией локальных копий и локальной копией кода.
18. Приемник по п.16 или 17, включающий систему слежения за принимаемым сигналом.
19. Приемник по п.18, в котором система слежения включает систему автоматической подстройки по задержке, и/или систему фазовой автоподстройки частоты, и/или систему автоматической подстройки частоты.
20. Приемник по п.18, в котором система слежения включает систему автоматической подстройки по задержке, способную следить за первым сигналом, и систему фазовой автоподстройки частоты или систему автоматической подстройки частоты, способную следить за вторым сигналом.
21. Приемник по п.18, в котором система слежения включает систему автоматической подстройки по задержке, способную следить за первым или вторым сигналом, и систему фазовой автоподстройки частоты или систему автоматической подстройки частоты, способную следить за линейной комбинацией первого и второго сигналов.
22. Приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, представляющий собой приемник по п.16, в котором генератор первого сигнала способен генерировать сигнал ВОС (1, 1), генератор второго сигнала способен генерировать двоичный сигнал, передаваемый со скоростью 10,23 Mcps, или 12,276 Mcps, или 15,345 Mcps, или 30,69 Mcps, a указанная локальная копия кода включает данные для идентификации спутника.
23. Приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, представляющий собой приемник по п.17, в котором генератор первого сигнала способен генерировать сигнал ВОС (1, 1), генератор второго сигнала способен генерировать двоичный сигнал, передаваемый со скоростью 10,23 Mcps, или 12,276 Mcps, или 15,345 Mcps, или 30,69 Mcps, a указанная локальная копия кода включает данные для идентификации спутника.
RU2007130797/09A 2005-01-13 2006-01-12 Сигнал с расширенным спектром RU2380831C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05290083A EP1681773A1 (en) 2005-01-13 2005-01-13 Spread spectrum signal
EP05290083.4 2005-01-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007130797A RU2007130797A (ru) 2009-02-20
RU2380831C2 true RU2380831C2 (ru) 2010-01-27

Family

ID=34941891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007130797/09A RU2380831C2 (ru) 2005-01-13 2006-01-12 Сигнал с расширенным спектром

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8189646B2 (ru)
EP (2) EP1681773A1 (ru)
JP (1) JP4980246B2 (ru)
CN (1) CN101112004B (ru)
AT (1) ATE438962T1 (ru)
CA (1) CA2593211C (ru)
DE (1) DE602006008267D1 (ru)
ES (1) ES2330667T3 (ru)
PL (1) PL1836778T3 (ru)
PT (1) PT1836778E (ru)
RU (1) RU2380831C2 (ru)
WO (1) WO2006075018A1 (ru)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070160120A1 (en) * 2006-01-12 2007-07-12 Honeywell International, Inc. Method for code-alignment for DSSS signal processing
GB0612142D0 (en) * 2006-06-20 2006-08-02 Secr Defence Spreading modulation spectrum control
GB0615930D0 (en) 2006-08-10 2006-09-20 Univ Surrey A receiver of binary offset carrier modulated signals
FR2906094B1 (fr) * 2006-09-19 2010-05-14 Centre Nat Etd Spatiales Procede de reception et recepteur pour un signal de radionavigation module par une forme d'onde d'etalement cboc ou tmboc
EP1933469B1 (en) * 2006-12-12 2011-02-16 STMicroelectronics Srl Method and system for resolving the acquisition ambiguity and the problem of false lock in tracking BOC(n, n) modulated signals, particularly for satellite positioning/navigation systems
US20080159198A1 (en) * 2006-12-27 2008-07-03 Mediatek Inc. Boc signal acquisition and tracking method and apparatus
GB0701296D0 (en) 2007-01-24 2007-02-28 Univ Surrey A receiver of multiplexed binary offset carrier (MBOC) modulated signals
US20080260001A1 (en) * 2007-04-18 2008-10-23 The Mitre Corporation Time-multiplexed binary offset carrier signaling and processing
US20080262726A1 (en) * 2007-04-20 2008-10-23 Nigel Sheriden Hoult Method and generator for generating a spread-spectrum signal
US8295411B2 (en) * 2008-11-14 2012-10-23 Trimble Navigation Limited Method and system for maintaining integrity of a binary offset carrier signal
JP5607607B2 (ja) 2009-02-27 2014-10-15 古野電気株式会社 Ｇｎｓｓ受信装置
JP5276474B2 (ja) * 2009-02-27 2013-08-28 古野電気株式会社 Ｇｎｓｓ受信装置およびｇｎｓｓ受信方法
US8774315B2 (en) * 2009-08-25 2014-07-08 The Aerospace Corporation Phase-optimized constant envelope transmission (POCET) method, apparatus and system
US8675751B2 (en) * 2010-04-08 2014-03-18 Comtech Ef Data Corp. Meta-carrier embedding technique with improved performance for BPSK, MSK, and O-QPSK modulation
US9893927B2 (en) * 2010-04-08 2018-02-13 Cometch EF Data Corp. Embedded meta-carrier with spread spectrum via overlaid carriers
CN101900820B (zh) * 2010-08-05 2012-10-31 上海交通大学 基于码长特征的频谱分离系数检测方法
CN102033234A (zh) * 2010-12-16 2011-04-27 上海交通大学 卫星导航系统信号的改进二进制编码符号调制方法
TWI474634B (zh) * 2011-10-31 2015-02-21 國立交通大學 碼相位擷取裝置及方法
US8965290B2 (en) * 2012-03-29 2015-02-24 General Electric Company Amplitude enhanced frequency modulation
FR2993369B1 (fr) * 2012-07-11 2017-10-13 Centre Nat D'etudes Spatiales Signal radio gnss pour une synchronisation amelioree
CN102798870B (zh) * 2012-08-07 2013-09-25 中国空间技术研究院 一种卫星导航系统兼容性分析方法
CN104702311B (zh) * 2013-12-06 2017-08-11 清华大学 扩频信号的生成方法、生成装置、接收方法和接收装置
CN104833989A (zh) * 2015-03-13 2015-08-12 哈尔滨工程大学 一种基于时域升余弦脉冲的二进制编码符号调制方法
JP6454596B2 (ja) * 2015-05-13 2019-01-16 株式会社日立製作所 無線機
EP3106898A1 (en) 2015-06-16 2016-12-21 The European Union, represented by the European Commission A method of processing offset carrier modulated ranging signals
US9954917B2 (en) * 2015-07-23 2018-04-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Transmitting apparatus, receiving apparatus, and control methods thereof
CN105635013B (zh) * 2015-12-18 2019-02-22 中国人民解放军国防科学技术大学 一种双非平衡正交相移键控信号的调制方法和装置
US9847802B1 (en) * 2016-08-16 2017-12-19 Xilinx, Inc. Reconfiguration of single-band transmit and receive paths to multi-band transmit and receive paths in an integrated circuit
EP3293547B1 (en) * 2016-09-13 2023-07-05 Centre National d'Etudes Spatiales Cepstrum-based multipath mitigation of a spread spectrum radiocommunication signal
CN106547004A (zh) * 2016-11-08 2017-03-29 上海海洋大学 卫星导航系统信号的可控旁瓣二进制偏移载波调制方法
CN108540167B (zh) * 2018-04-20 2019-09-27 赵羽 一种基于扩频整形码的频谱整形方法
US10742257B1 (en) 2018-09-26 2020-08-11 Novatel Inc. System and method for demodulating code shift keying data from a satellite signal utilizing a binary search
US10742258B1 (en) * 2018-09-26 2020-08-11 Novatel Inc. System and method for demodulating code shift keying data utilizing correlations with combinational PRN codes generated for different bit positions
US10797920B1 (en) * 2020-03-18 2020-10-06 Rockwell Collins, Inc. High-entropy continuous phase modulation data transmitter
WO2021240536A1 (en) * 2020-05-29 2021-12-02 Indian Space Research Organization Method for generating modulation signals for a satellite navigation system
KR102696443B1 (ko) * 2021-03-16 2024-08-19 한국전자통신연구원 이산적 시변 주파수를 가지는 가변 이진 오프셋 반송파 변조 방법 및 이를 이용하는 위성항법 신호 생성 장치

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995010891A1 (fr) * 1993-10-13 1995-04-20 Ntt Mobile Communications Network Inc. Recepteur pour communications par etalement du spectre
EP1039661A1 (en) * 1999-03-03 2000-09-27 Sony International (Europe) GmbH Multicast channel for a CDMA system
GB0013148D0 (en) * 2000-05-31 2000-07-19 Koninkl Philips Electronics Nv A method of despreading GPS stread spectrum signals
JP2002026745A (ja) 2000-07-12 2002-01-25 Denso Corp 無線送信機
US6922167B2 (en) * 2003-07-14 2005-07-26 European Space Agency Hardware architecture for processing galileo alternate binary offset carrier (AltBOC) signals
GB0320352D0 (en) * 2003-09-01 2003-10-01 Secr Defence Digital modulation waveforms for use in ranging systems
US7916771B2 (en) * 2004-05-17 2011-03-29 Uti Limited Partnership BOC signal acquisition and tracking method and apparatus
PL1787445T3 (pl) * 2004-09-07 2008-10-31 Esa Sposób i urządzenie do demodulacji sygnałów zmiennej binarnej przesuniętej nośnej w systemie nawigacyjnym Galileo (ALTBOC)
US20070211791A1 (en) * 2005-09-07 2007-09-13 Suman Ganguly Coherent processing using composite codes

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BETZ J W, THE OFFSET CARRIER MODULATION FOR GPS MODERNIZATION, PROCEEDINGS OF THE ION NATIONAL TECHNICAL MEETING, THE INSTITUTE OF NAVIGATION. *
HEIN G W ET AL, STATUS OF GALILEO FREQUENCY AND SIGNAL DESIGN, PROCEEDINGS OF INSTITUTE OF NAVIGATION GPS,. *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008527873A (ja) 2008-07-24
US20080137714A1 (en) 2008-06-12
RU2007130797A (ru) 2009-02-20
ATE438962T1 (de) 2009-08-15
JP4980246B2 (ja) 2012-07-18
CN101112004A (zh) 2008-01-23
WO2006075018A1 (en) 2006-07-20
EP1681773A1 (en) 2006-07-19
ES2330667T3 (es) 2009-12-14
DE602006008267D1 (de) 2009-09-17
CN101112004B (zh) 2011-05-25
US8189646B2 (en) 2012-05-29
CA2593211C (en) 2014-09-23
CA2593211A1 (en) 2006-07-20
PL1836778T3 (pl) 2010-01-29
EP1836778A1 (en) 2007-09-26
PT1836778E (pt) 2009-11-02
EP1836778B1 (en) 2009-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2380831C2 (ru) Сигнал с расширенным спектром
US6459721B1 (en) Spread spectrum receiving apparatus
CA2875900C (en) Satellite navigation signal, generating method, generatiing device, receiving method and receiving device
KR100326312B1 (ko) 대역확산통신방식의동기식송신및수신장치
KR101245384B1 (ko) 주변 첨두가 제거된 상관함수 생성 방법 및 코싸인 위상 ｂｏｃ 신호 추적 시스템
US5031192A (en) Synthetic demodulation of spread spectrum signals
US5402442A (en) Receiving device for receiving and demodulating spread spectrum-modulated GPS wave
US6882680B1 (en) Quadrature phase modulation receiver for spread spectrum communications system
JP4769135B2 (ja) 衛星受信装置
RU2307474C1 (ru) Способ приема шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией
KR100232362B1 (ko) Non-coherent DLL을 이용한 위성신호 수신장치
JP2000091911A (ja) スペクトル拡散通信機の遅延ロックループ回路
JP2650556B2 (ja) 同期型スペクトル拡散変調復調装置
JPH07283762A (ja) スペクトラム拡散通信装置
JP2650557B2 (ja) 同期型スペクトル拡散変調波の復調装置
JP2570042B2 (ja) スペクトル拡散信号の同期捕捉方式
JP2005094802A (ja) スペクトラム拡散通信用送信機及び受信機
JP2004235693A (ja) 通信システム、その送信機及び受信機
JPH09223981A (ja) 受信装置
JPH07154295A (ja) スペクトル拡散通信システムおよびスペクトル拡散受信装置
JPH08331009A (ja) スペクトル拡散信号復調装置
JPH08331008A (ja) スペクトル拡散信号復調装置
JPH06132927A (ja) スペクトラム拡散通信システム
JPH05276143A (ja) 信号の伝送装置
JPH09321666A (ja) ベースバンドｐｎ信号同期回路