一种boc信号电离层色散效应的高精度模拟方法
【专利摘要】本发明提供一种高阶BOC信号电离层色散效应的高精度模拟方法，首先不考虑电离层色散效应，得到BOC信号模型，将BOC信号用双边带模型表示。修改考虑电离层延迟后上下边带的基带复信号表达式，将基带复信号调制到相位正交的射频载波上，并取复信号的虚部，得到射频信号。近似认为电离层在上下边带和中心频点处对基带信号引入的延迟量近似相等，推导得到简化的射频信号模型。根据此模型生成模拟电离层色散效应的BOC信号。本发明根据BOC信号的双边带模型，实现了一种对基带信号和载波进行相位延迟，实现电离层色散效应的高精度模拟方法，可用于导航信号模拟源中模拟真实环境中的电离层特性，比传统的模拟方法能更准确地反映电离层对相关峰的影响。
【专利说明】 —种BOC信号电离层色散效应的高精度模拟方法
【技术领域】
[0001]本发明属于卫星导航【技术领域】，涉及一种高阶BOC信号电离层色散效应的高精度模拟方法。
【背景技术】
[0002]电离层是一种色散介质，宽带信号的不同频率分量在穿过高层大气时会引入不同的相位延迟，其本质上是带内群时延非恒定的非线性滤波器。如果使用非线性滤波器模拟电离层的色散效应，需要占用较多的硬件资源，并且需要根据电离层参数实时更新滤波器系数。对于传统BPSK调制，其带宽较窄且频谱集中于中心频点处。当仅考虑一阶折射率的影响时，电离层的色散效应会引起载波相位超前和伪码相位滞后，并且超前量和滞后量大小相等，符号相反。因此传统信号模拟方法直接通过调整码相位和载波相位之间的相对关系来模拟电离层色散效应对信号的影响。下一代导航系统广泛采用BOC调制，其频谱比相同码率的BPSK调制更宽，且分散在中心频点的两侧。为了降低TOC信号接收的处理复杂度，并继承BPSK信号成熟的接收算法，双边带接收算法被广泛应用于BOC信号接收中。根据研究结论，电离层会在BOC信号的上下边带引入不同的电离层延迟。特别是如B0C(14，2)和BOC(15, 2.5)这样的高阶BOC信号，上下边带信号中心频点的间隔接近30MHz，此时上下边带信号的电离层延迟差将达到不可忽略的程度。如果仍然采用传统的模拟方法，则无法准确模拟电离层对上下边带信号的不同影响。此时，模拟信号和实际信号对双边带接收算法会存在较大差异。
【发明内容】
[0003]为克服现有方法的不足，本发明提供一种高阶BOC信号电离层色散效应的高精度模拟方法。
[0004]本发明根据BOC信号双边带模型的基础上进行推导，得到模拟电离层色散效应的信号模型。在真实卫星BOC信号的生成框图上，对伪码、副载波、载波分别进行时延调整，实现模拟信号的生成，原理如图1所示。
[0005]本发明的具体实现步骤如图2所示，首先不考虑电离层色散效应，得到BOC信号模型，将BOC信号用双边带模型表示。修改考虑电离层延迟后上下边带的基带复信号表达式，将基带复信号调制到相位正交的射频载波上，并取复信号的虚部，得到射频信号。近似认为电离层在上下边带和中心频点处对基带信号引入的延迟量近似相等，推导得到简化的射频信号模型。根据此模型生成模拟电离层色散效应的BOC信号，实现效果如图3所示。
[0006]本发明的具体方法为:
[0007]一种BOC信号电离层色散效应的高精度模拟方法，其步骤如下:
[0008]步骤1:不考虑电离层色散效应，将载波频率为fO的BOC信号表示为如下模型:
[0009]s (t) = c (t_ τ 0) cos (2 π f0t+Θ 0) (I)
[0010]其中，Qtl表示载波初相，Ttl表示传输延迟
[0011]步骤2:将BOC信号用双边带模型表示为:
【权利要求】
1.一种BOC信号电离层色散效应的高精度模拟方法，其特征在于: 步骤1:不考虑电离层色散效应，将载波频率为f0的BOC信号表示为如下模型: s (t) =c (t- τ 0) cos (2 Ji f0t+ Θ 0) (I) 其中，Θ。表示载波初相，τ。表示传输延迟 步骤2:将BOC信号用双边带模型表示为:
其中，fu = f0+fsc> fL = f0_fSc分别表示上下边带信号的中心频率，Θ s。= 2 31 fs。τ。表示副载波传输延迟在上下边带信号中引入的载波相位； 步骤3:忽略电离层折射率的高阶项，考虑电离层折射率的一阶项时，BOC信号的双边带模型修正为:
其中，τιυ、1^分别表示电离层在上下边带信号中引入的码相位延迟量，βιν、分别表示电离层在上下边带信号中引入的载波相位超前量； 步骤4:修改考虑电离层延迟后上下边带的基带复信号表达式为:
步骤5:将基带复信号调制到相位正交的射频载波上，并取复信号的虚部，则得到的射频信号为: s (t) = Re {sb (t)} sin (2 Ji f0t+ θ 0)(5)
+IM {sb (t)} cos (2 π f0t+ θ 0) 步骤6:近似认为电离层在上下边带和中心频点处对基带信号引入的延迟量近似相等，g卩τ ra ^ Til^ T1,能够得到2
其中码相位延迟T1、副载波相位延迟、载波相位超前，其表达式分别为:.40.3/?Τ: /ν 80.6πΤΕ€
步骤7:根据信号生成模型，调整BOC信号生成的码相位延迟τ P副载波相位延迟τ ’工、载波相位超前Θ ’工，得到准确模拟电离层色散效应的BOC信号。
【文档编号】G01S19/37GK104199066SQ201410480166
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】庞晶, 刘瀛翔, 倪少杰, 王飞雪, 唐小妹, 牟卫华, 吕志成, 李彩华, 肖志斌, 徐成涛, 刘哲 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学