[发明专利]一种时分复用连续相位直接载波调制和解调方法

说明书

本发明公开了一种时分复用连续相位直接载波调制和解调方法，该方法的调制是基于时分结构的连续相位直接载波调制，在一个基本载波的前半周期调制数据位，而在后半周期调制测距码，两种信息时分共用一个载波周期，数据解调和测距首先是对载波的剥离，跟踪补偿载波动态，包括下变频前由RF载波引入的频偏，同时解调出附加相位，接着是二进数据解调，并通过相关积分和低通滤波实现伪随机码跟踪，实现测距与信号动态的补偿。本发明将直接载波连续相位调制思想应用到测距与通信的信号波形组设计，实现在动态应用环境下安全可靠导航和信息传输，同时紧缩频谱和抗多径以及射频干扰，易于信号跟踪和解调。

技术领域

本发明属于导航系统测距与通信技术领域，具体涉及一种时分复用连续相位直接载波调制和解调方法。

背景技术

随着各种无线设施的部署和设备的使用，空中无线频谱越来越拥挤，无线资源越来越匮乏，对系统产生的危害也越大。同时随着信息化程度的提高，各种无线传输设备面临高速率与高频谱效率的挑战。

从数字通信系统最简单的二元调制角度来看，可以用两种持续时间有限的相异的波形来分别表示“0”和“1”信息位，并且一般事先编码以确保两种信息位等概率出现。对应到测距信号就是将导航信息经过测距码调制得到扩频数据，因此其可以被看作伪随机的码流。而数字通信和测距的核心问题就是如何设计波形来用于代表这些信息即调制，以及如何有利于信号的传输与解调和测距。

纵观测距信号发展历程，所采用的调制方式从最初的在数字通信领域广泛应用的矩形码片二进相移键控(binaryphase shift keying，BPSK)调制到二进偏移载波(binaryoffset carrier，BOC)调制，再到后来的交替二进偏移载波(AltBOC)、BCS、CBCS调制技术，以及最新的混合二进偏移载波(multiplexed binary offset carrier，MBOC)技术，新的信号波形设计在提高测距精度、改善兼容性等方面都展现出了巨大的吸引力。增强测距信号抗干扰能力和测距精度，适时提高导航信息下传速率，以及提高频谱利用率和便于其在不同频段的部署等都是信号设计中受到关切的问题。

从直观上看，最终用户面对的信号就是两种载波波形以随机方式交替出现(对于BPSK调制而言)，或是四种载波波形以随机方式交替出现(对于QPSK调制而言)；同理，类BOC调制最终也会形成其对应的几种载波波形。但这些被调制的载波会由于基带信号随着信息或伪码的变化引起状态改变，从而在射频信号上发生了相位的“突变”。而这些“突变”不管是从经典信号检测的角度，还是数字通信和无线电导航的立场来看，都是增加了信号的“可识别性”。例如BOC调制的引入就是为了比BPSK调制在信号中增加更多的相位翻转，提高在低信噪比环境下的测距性能。

另外，在导航信号现代化中都特别增加了未承载数据的“纯”伪码调制载波，即导频用以抵抗数据对信号符号位的影响而造成对相关积分的副作用，进而增强在弱信号接收环境下的导航信号捕获成功率。但是即使这样也无法改变在RF信号中还是存在相位翻转。这样必然带来信号频谱的展宽，一般来讲最终信号主瓣的宽度与基带信号符号速率相当。这些在经典数字通信中都是必然的结果，即承载多大的符号速率就必然付出对等的信号带宽。

注意到不管是BPSK还是BOC，在其信号调制过程中都使用了不连续的相位调制方案，即存在0或180相位跳变，这样虽然有利于信号的接收和相关解调，但展宽了信号频谱，大大增加了其被干扰的可能性。

发明内容

本发明针对上述存在的问题做出改进，即本发明的目的是提供一种时分复用连续相位直接载波调制和解调方法，这种方法将直接载波连续相位调制思想应用到测距与通信的信号波形组设计，实现在动态应用环境下安全可靠导航和信息传输，同时紧缩频谱和抗多径以及射频干扰，易于信号跟踪和解调。

为了解决上述技术问题，本发明提出了这样一种时分复用连续相位直接载波调制和解调方法，该方法包括：