[发明专利]导航信号的恒包络复用方法、生成装置以及接收方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星定位及导航领域，尤其适用于以DSSS信号作为测距信号的全球导航卫星系统，涉及导航信号的恒包络复用方法、生成装置以及接收方法。

背景技术

随着全球导航卫星系统(GNSS)的持续建设，导航服务需求在不断扩展。各卫星导航系统在同一频段上播发的信号数量越来越多，使得原本有限的卫星导航频谱变得愈加拥挤。随着同一系统在同一频段内播发信号数量的增加，卫星载荷的复杂度不断提高。

如果一个频段内的不同服务信号使用彼此独立的发射天线及放大器链路，对天线设计的要求以及载荷的总功率、成本、体积、重量等方面都会带来较大的代价。因此，希望能够将多个信号在一个载波上进行复用合成。而同时，在卫星发射功率受限的情况下，为了在接收端维持足够的接收功率，希望星上的高功率发射机具有尽可能高的功率效率。这就要求卫星上的高功率放大器(HPA)要工作在非线性饱和区。但当HPA在饱和点附近时，如果输入信号不具有恒定的包络，那么输出分量会产生幅度调制和幅相转换等畸变，造成发射信号的幅相失真，对接收端的性能造成很大的影响。因此需要保证合成信号的恒包络特性。

对于同一频点上的多个DSSS信号的恒包络复用，已有一些成熟的技术，例如，可以将两个不同的DSSS信号放置在载波的两个相互正交的相位上从而构成一个QPSK信号进行发射。早期的GPS中，L1频点的C/A码信号和P(Y)码信号的恒包络复用就是以这种方式实现的。但当信号数目增多时，就需要使用一些更为复杂的恒包络复用技术，例如美国专利US6430213、美国专利US 2002/0075907 A1、美国专利US 2002/0150068 A1、以及美国专利US 2011/0051783 A1等等。但上述的这些技术主要针对同一频点上的多个信号分量的恒包络复用。

对于一些特定的系统建设要求以及应用需求，希望将两个不同频点上的信号进行恒包络复用。例如系统更新换代期间对信号中心频点调整的平稳过渡，或是两个相隔很近的频点搭载多组内容互为补充的服务信息等等。一个代表性的实际应用案例便是欧洲伽利略(Galileo)系统在E5频段的信号所采用的恒包络AltBOC调制技术(美国专利US 2006/0038716 A1)。这种技术将两个相隔30.69MHz的频点(E5a：1176.45MHz、E5b：1207.14MHz)上分别调制的两组BPSK-R(10)信号复用成一个中心频点在1191.795MHz上的复合8PSK信号。这种技术所带来的好处首先是节约了卫星载荷上的发射机个数，其次构造出了一个宽带的复合信号，使得接收机既可以以窄带方式对E5a和E5b上的信号分量分别接收处理，也可以采用宽带接收的方式处理整个复合信号，以获得更好的测距性能。中国北斗系统的全球信号在B2频段上也计划使用类似的双频恒包络复用技术，将B2a(1176.45MHz)上的两个服务信号和B2b(1207.14MHz)上的两个服务信号复合成一个中心频点在1191.795MHz上的混合信号。一种称为时分复用AltBOC(TD-AltBOC)的方式(中国专利公开号CN102209056A)曾被考虑使用在B2上，通过将同一频点上的两个信号分量时分复用来降低采用复用的总的信号分量数，之后的实现方式与两信号分量时的AltBOC相同。但这种技术所使用的时分复用显著恶化了B2信号与同一频段上的伽利略E5信号以及GPS L5信号之间的多址性能。而且AltBOC以及TD-AltBOC中，几个参与复用的信号分量的功率必须是相等的。技术上的这种限制降低了AltBOC和TD-AltBOC使用的灵活性。众所周知，在GNSS系统中，由于测距是信号的首要目的，信号体制设计中更倾向于为导频信道分配比数据信道更多的功率，以提高伪距测量以及载波相位跟踪的精度和稳健性，而且信号分量采用不同的扩频码片波形(例如BPSK-R、正弦相位BOC、余弦相位BOC、TMBOC、QMBOC等)会在接收机中呈现出不同的捕获、跟踪、解调性能，因此有必要为GNSS信号体制提供一种比AltBOC技术更为灵活的双频恒包络复用技术，使得各信号分量之间的功率比可以自由选取，同时各信号分量所使用的扩频码片波形可以灵活选择。

发明内容