一種bpsk和boc信號的兼容捕獲系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種BPSK和BOC信號的兼容捕獲系統(tǒng)，還涉及一種BPSK和BOC信號的兼容捕獲方法。本發(fā)明包括BPSK/BOC信號捕獲模塊、數字下變頻器和BPSK/BOC信號碼發(fā)生模塊。數字下變頻器將接收的中頻信號下變頻處理后產生I支路信號和Q支路信號，同時，BPSK/BOC信號碼發(fā)生模塊產生PN碼和BOC同相子載波和正交子載波，BPSK/BOC信號捕獲模塊通過兩個選擇器進而對BPSK或BOC信號進行選擇性的并行捕獲處理。本發(fā)明具有結構簡單，信號捕獲時間短的優(yōu)點，它兼容BPSK和BOC信號的捕獲，實現了相關器的充分利用，節(jié)約了捕獲電路的硬件資源，且保證了在BOC參數m/n比較大時BOC信號的捕獲性能。
【專利說明】-種BPSK和BOC信號的兼容捕獲系統(tǒng)及方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種BPSK和BOC信號的兼容捕獲系統(tǒng)及方法。

【背景技術】
[0002] 在導航接收機中，傳統(tǒng)衛(wèi)星導航信號采用BPSK方式進行信號調制，目前各個導航 系統(tǒng)的新一代信號中大多采用了 BOC調制方式的導航信號，由于BOC信號形式多樣，對硬件 資源的需求也不盡相同，在多頻多星座導航接收機中為了處理兩種不同調制方式，通常采 用不同的處理方法和處理電路。
[0003] 如圖4所示為BPSK信號捕獲時的單相關器結構；BPSK信號捕獲時，數字中頻信號 首先經過孤C下變頻產生I/Q支路信號分別與PN碼進行相關，輸出的相關結果還需進行求 模和非相干累加，最后進行捕獲結果判決。相關函數可表示為+Wg2 O
[0004] 如圖5所示為BOC信號捕獲時的單相關器結構；BOC信號捕獲時，數字中頻 信號首先經過孤C下變頻產生I/Q支路信號分別與同相子碼和正交子碼進行相關運 算，形成兩路相關結果，兩路結果分別進行求模和非相干累加，再對兩路非相干累加結 果進行累加得到最終捕獲結果，最后進行捕獲結果判決。最終的相關函數可表示為 ('BOC 二 凸 +Wgj + nJwjQ +W巡。
[0005] 在目前導航接收機信號處理中主要針對BPSK調制信號進行捕獲，當捕獲BOC信號 時一般采用W下兩種方式；（1)分別使用兩套不同的相關器結構或兩個相關通道進行BPSK 信號和BOC信號的捕獲；（2)使用類似于BPSK信號捕獲的相關器兼容BOC信號的捕獲。
[0006] 現有技術存在W下不足：
[0007] (1)當采用第一種方式實現BOC信號和BPSK信號的兼容處理時，由于使用兩套不 同的相關器結構或兩個相關通道，結構復雜，且無法充分利用相關器資源，會造成硬件資源 浪費，增加了成本和功耗；
[0008] (2)采用第二種方式進行BOC信號捕獲時，當BOC (m，n)信號參數m/n越大，多峰 現象就會越嚴重，容易導致捕獲相位不準，進而影響捕獲性能。
[0009] 其中 BOC (m，n)信號參數定義為；m= fs/l.〇23MHz，n = fc/l.〇23MHz，fc 為 PN 碼 速率，為BOC信號調制時的子載波速率。


【發(fā)明內容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種簡單的、信號捕獲時間短的 BPSK和BOC信號的兼容捕獲系統(tǒng)及方法，它兼容BPSK和BOC信號的捕獲，實現了相關器的 充分利用，節(jié)約了捕獲電路的硬件資源，且保證了在BOC參數m/n比較大時BOC信號的捕獲 性能。
[0011] 本發(fā)明的目的是通過W下技術方案來實現的：一種BPSK和BOC信號的兼容捕獲 系統(tǒng)，它包括BPSK/B0C信號捕獲模塊、數字下變頻器（DDC)和BPSK/B0C信號碼發(fā)生模塊； BPSK/BOC信號碼發(fā)生模塊包括數控振蕩器、碼發(fā)生器、90°移相器和第一選擇器，數控振蕩 器產生兩路相干時鐘，一路為子載波輸出與第一選擇器的a輸入端口相連，另一路輸出與 碼發(fā)生器的輸入端相連，驅動PN碼發(fā)生器產生PN碼，第一選擇器的b輸入端與邏輯'0'相 連，碼發(fā)生器的輸出端與移位寄存器D (0)相連；BPSK/B0C信號捕獲模塊包括移位寄存器 組，移位寄存器組由移位寄存器D (0)，D (1)，…，D (4N-1)組成，由2倍PN碼時鐘驅動移 位，移位寄存器D (0)，D (1)，…，D (2N-1)依次串聯，移位寄存器D (2N-1)通過第二選 擇器的b輸入端與D (2N)，…，D (4N-1)依次串聯，第二選擇器的a輸入端與移位寄存器 D (0)輸出相連，各移位寄存器的輸出分別并聯一個信號捕獲單元，所述的信號捕獲單元由 異或邏輯運算單元和相關器組成，偶數序號移位寄存器D (0)，D (2)，…，D (4N-2)的輸出 和90°移相器SCQ信號輸出端分別與異或邏輯運算單元的輸入相連，奇數序號移位寄存器 D (1)，D (3)，…，D (4N-1)的輸出和第一選擇器的SCI信號輸出端分別與異或邏輯運算 單元的輸入相連，異或邏輯運算單元的輸出與相關器的第一路輸入連接，相關器的第二路 輸入與數字下變頻器的輸出相連。
[0012] 進一步的，所述的第一選擇器當選擇a路輸入時輸出為同相子載波SCI,同時SCI 經過90。移相器生成正交子載波SCQ ;當選擇b路輸入時輸出的SCI為邏輯'0'，經過90。 移相器的SCQ信號仍為邏輯'0'。
[0013] 一種BPSK和BOC信號的兼容捕獲方法，它包括如下步驟：
[0014] Sl ;將接收的BPSK或BOC信號進行頻率轉換和模數轉換，獲得中頻數字信號；
[0015] S2 ;中頻數字信號通過數字下變頻器產生I支路信號和Q支路信號；
[0016] S3 ;根據第一選擇器和第二選擇器的a選通狀態(tài)或b選通狀態(tài)，BPSK/B0C信號碼 發(fā)生模塊對應產生BOC信號同相正交子載波及PN碼或BPSK信號PN碼，同時，BPSK/B0C信 號捕獲模塊對應選擇BOC信號捕獲模式或BPSK信號捕獲模式。
[0017] S4 ;各移位寄存器的輸出分別與第一選擇器輸出的同相子載波或依次經過第一選 擇器和90°移相器輸出的正交子載波進行異或運算，異或運算后再分別與中頻數字信號的 下變頻數據進行相關運算，實現并行相關運算。
[0018] 進一步的，所述的PN碼和BOC信號子載波的產生情況如下：
[0019] S21 ;當第一選擇器選通a路信號時，BPSK/B0C信號碼發(fā)生模塊產生BOC信號的PN 碼，同相子載波SCI和正交子載波SCQ。
[0020] S22 ;當第一選擇器選通b路信號時，BPSK/B0C信號碼發(fā)生模塊產生BPSK信號的 PN碼，而對應同相子載波SCI和正交子載波SCQ均為邏輯'0'。
[0021] 所述的相關運算的相關函數包括：
[0022] (1)當第一選擇器和第二選擇器選通a路信號時，BPSK/B0C信號捕獲模塊選擇BOC 信號捕獲模式，移位寄存器D (0)，D (1)，…，D (2N-1)連接的相關器輸出偏移偶數個半碼 片相位所對應的相關值，移位寄存器D (2N)，D (2N+ 1)，…，D (4N-1)連接的相關器輸出 偏移奇數個半碼片相位所對應的相關值。電路一次性完成2N個1/2PN碼片相位的搜索，各 個相位的相關函數為：

【權利要求】
1. 一種BPSK和BOC信號的兼容捕獲系統(tǒng)，其特征在于：它包括BPSK/BOC信號捕獲模 塊、數字下變頻器和BPSK/B0C信號碼發(fā)生模塊；BPSK/B0C信號碼發(fā)生模塊包括數控振蕩 器、碼發(fā)生器、90°移相器和第一選擇器，數控振蕩器產生兩路相干時鐘，一路為子載波輸 出與第一選擇器的a輸入端口相連，另一路輸出與碼發(fā)生器的輸入端相連，驅動PN碼發(fā)生 器產生PN碼，第一選擇器的b輸入端與邏輯'0'相連，碼發(fā)生器的輸出端與移位寄存器D (0) 相連；BPSK/B0C信號捕獲模塊包括移位寄存器組，移位寄存器組由移位寄存器D (0)，D (1) ，…，D (4N-1)組成，由2倍PN碼時鐘驅動移位，移位寄存器D (0)，D (1)，…，D (2N-1) 依次串聯，移位寄存器D (2N-1)通過第二選擇器的b輸入端與D (2N)，…，D (4N-1)依次 串聯，第二選擇器的a輸入端與移位寄存器D (0)的輸出端相連，各移位寄存器的輸出分別 并聯一個信號捕獲單元，所述的信號捕獲單元由異或邏輯運算單元和相關器組成，偶數序 號移位寄存器D (0)，D (2)，…，D (4N-2)的輸出和90°移相器SCQ信號輸出端分別與異 或邏輯運算單元的輸入相連，奇數序號移位寄存器D (1)，D (3)，…，D (4N-1)的輸出和第 一選擇器的SCI信號輸出端分別與異或邏輯運算單元的輸入相連，異或邏輯運算單元的輸 出與相關器的第一路輸入連接，相關器的第二路輸入與數字下變頻器的輸出相連。
2. 根據權利要求1所述的一種BPSK和B0C信號的兼容捕獲系統(tǒng)，其特征在于：所述的 第一選擇器當選擇a路輸入時輸出為同相子載波SCI，同時SCI經過90°移相器生成正交 子載波SCQ ;當選擇b路輸入時輸出的SCI為邏輯'0'，經過90°移相器的SCQ信號仍為邏 輯 '0，。
3. -種BPSK和B0C信號的兼容捕獲方法，其特征在于：它包括如下步驟： 51 :將接收的BPSK或B0C信號進行頻率轉換和模數轉換，獲得中頻數字信號； 52 :中頻數字信號通過數字下變頻器產生I支路信號和Q支路信號； 53 :根據第一選擇器和第二選擇器的a選通狀態(tài)或b選通狀態(tài)，BPSK/B0C信號碼發(fā)生 模塊對應產生B0C信號同相正交子載波及PN碼或BPSK信號PN碼，同時，BPSK/B0C信號捕 獲模塊對應選擇B0C信號捕獲模式或BPSK信號捕獲模式； S4:各移位寄存器的輸出分別與第一選擇器輸出的同相子載波或依次經過第一選擇器 和90°移相器輸出的正交子載波進行異或運算，異或運算后再分別與中頻數字信號的下變 頻數據進行相關運算，實現并行相關運算。
4. 根據權利要求3所述的一種BPSK和B0C信號的兼容捕獲方法，其特征在于：所述的 PN碼和B0C信號子載波的產生情況如下： 521 :當第一選擇器選通a路信號時，BPSK/B0C信號碼發(fā)生模塊產生B0C信號的PN碼、 同相子載波SCI和正交子載波SCQ ; 522 :當第一選擇器選通b路信號時，BPSK/B0C信號碼發(fā)生模塊產生BPSK信號的PN碼， 而對應同相子載波SCI和正交子載波SCQ均為邏輯'0'。
5. 根據權利要求3所述的一種BPSK和B0C信號的兼容捕獲方法，其特征在于：所述的 相關運算包括： (1)當第一選擇器和第二選擇器選通a路信號時，BPSK/B0C信號捕獲模塊選擇B0C信 號捕獲模式，移位寄存器D (0)，D (1)，…，D (2N-1)連接的相關器輸出偏移偶數個半碼片 相位所對應的相關值，移位寄存器D (2N)，D (2N+ 1)，…，D (4N-1)連接的相關器輸出偏 移奇數個半碼片相位所對應的相關值，電路一次性完成2N個半PN碼片相位的搜索，各個相 位的相關函數為： ^2,, - ^jWJ(n,l) + + ^lWl(n,2) + WQ(n.2) < ,--2-I--- ^2)(+1 - -/W/(n+2AM) W0(n+2XJ) ^^?(?+2Ν,2) + WQ{n+2N,2) (2)當第一選擇器和第二選擇器選通13路信號時，8?51(/80(：信號捕獲模塊選擇8?51(信 號捕獲模式，移位寄存器D (0)，D (1)，···，0 (4N-1)連接的相關器分別輸出4N個半碼片 相位偏移所對應的相關值，電路一次性完成4N個1/2PN碼片相位的搜索，各個相位的相關 函數為： 〔.2m 一 + WQ(m,\) ' ,----,(m = 0, 1,2, -,2N-1)； ^*2m+l - ·/^"/(m,2) W0(m,2) 其中，cx表示第X個半碼片相對相位偏移得到的相關絕對值，相關峰值即為Cx序列中 的最大值。
【文檔編號】G01S19/24GK104237906SQ201310236247
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月14日 優(yōu)先權日:2013年6月14日
【發(fā)明者】白松 申請人:成都國星通信有限公司