一種并行AltBOC導(dǎo)航信號(hào)中頻生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種并行AltBOC導(dǎo)航信號(hào)中頻生成方法，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)中，AltBOC信號(hào)被歐洲Galileo衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)選為E5信號(hào)的復(fù) 合和調(diào)制方式，中國(guó)BDS也計(jì)劃采用。AltBOC信號(hào)帶寬較寬，其副載波、偽碼和恒包絡(luò)生成 的查表方法較為特殊，系統(tǒng)對(duì)時(shí)鐘頻率要求嚴(yán)格。
[0003] 目前，可以通過(guò)以下方法來(lái)進(jìn)行AltBOC導(dǎo)航信號(hào)的生成：
[0004] 方法1，利用I、Q正交上變頻方式；
[0005] 方法2，利用中頻生成，再變頻調(diào)制的方式；
[0006] 然而，上述方法存在如下問(wèn)題：
[0007] (1)方法1雖然在基帶信號(hào)帶寬較?。ㄝ^射頻信號(hào)帶寬小一半），但是I、Q在數(shù)字 基帶生成之后經(jīng)歷不同路徑到達(dá)正交調(diào)制器，不同的路徑其通道特性的差別導(dǎo)致最終信號(hào) 質(zhì)量惡化。
[0008] (2)方法2是較常用的導(dǎo)航信號(hào)生成方法，但是通用的方法存在重要的約束： AltBOC的大帶寬使得中頻頻率較高，采樣頻率需要很高。這對(duì)生成器件的時(shí)鐘頻率和速度 資源要求較高，在現(xiàn)有高可靠器件中實(shí)現(xiàn)難度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種并行AltBOC導(dǎo)航信 號(hào)中頻生成方法，本發(fā)明可以以較低頻率實(shí)現(xiàn)AltBOC信號(hào)生成，保證I、Q支路通道特性一 致，保證信號(hào)質(zhì)量。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：
[0011] -種并行AltBOC導(dǎo)航信號(hào)中頻生成方法，包括步驟如下：
[0012] (1)生成基帶信號(hào)；
[0013] 在122. 76MHz時(shí)鐘域下，生成4路兩電平導(dǎo)航信號(hào)厶(1^?』(1、8?，所述四路導(dǎo)航信 號(hào)包含測(cè)距所需的數(shù)據(jù)、次碼和偽碼，并經(jīng)過(guò)AltBOC恒包絡(luò)生成處理，生成I、Q兩路基帶正 交信號(hào)；
[0014] (2)復(fù)數(shù)濾波；
[0015] 利用復(fù)數(shù)濾波對(duì)I、Q進(jìn)行幅頻失真補(bǔ)償，生成cl、cQ兩路基帶正交信號(hào)，；
[0016] (3)低通濾波；
[0017] 對(duì)步驟（2)生成的cI、cQ兩路信號(hào)進(jìn)行低通濾波，并進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，并行輸出4路 濾波后的基帶信號(hào)cl_0、cI_E、cQ_0、cQ_E ;
[0018] (4)生成中頻載波；
[0019] (4a)在245. 52MHz時(shí)鐘域下，使用2bit計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，得到0、1、2、3這4個(gè)相位；
[0020] (4b)按照表1中的關(guān)系進(jìn)行并行相位分配，組合為cos_0、cos_E、sin_0、sin_E。 在時(shí)間上，cos_0和sin_0為一個(gè)時(shí)刻的載波值，cos_E和sin_E為一個(gè)時(shí)刻的載波值，cos_ E、sin_E 滯后 cos_0、sin_0 -個(gè) 245. 52MHz 時(shí)鐘周期；
[0021] 表1載波信號(hào)兩電平量化表
[0023] (5)并行調(diào)制；
[0024] 將步驟（3)生成的4路濾波后的基帶信號(hào)cl_0、cI_E、cQ_0、cQ_E與步驟⑷生 成的4路載波信號(hào)cos_0、cos_E、sin_0、sin_E進(jìn)行并行調(diào)制輸出調(diào)制信號(hào)S_0、S_E :
[0025] (6)并串轉(zhuǎn)換；
[0026] 將步驟（5)生成的2路并行信號(hào)S_0、S_E轉(zhuǎn)為串行輸出，并進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
[0027] 步驟（2)的復(fù)數(shù)濾波的具體實(shí)現(xiàn)方式如下：
[0028] (2a)對(duì)步驟（1)生成本地?cái)?shù)字基帶信號(hào)I、Q，進(jìn)行FFT變換得到幅頻和相頻特性；
[0029] (2b)將復(fù)數(shù)濾波直通，采集射頻通道輸出的實(shí)際信號(hào)，并將采集到的信號(hào)變換至 基帶信號(hào)I、Q，對(duì)基帶信號(hào)I、Q進(jìn)行FFT得到幅頻和相頻特性；
[0030] (2c)將（2b)與（2a)結(jié)果比對(duì)，得到通道幅頻和相頻特性，取反，通過(guò)最小二乘方 法，得到補(bǔ)償濾波器沖擊響應(yīng)；
[0031] (2d)使用（2c)中設(shè)計(jì)的濾波器進(jìn)行復(fù)數(shù)濾波。
[0032] 步驟（3)的低通濾波的具體實(shí)現(xiàn)方式如下：：
[0033] 122. 76MHz時(shí)鐘域低通濾波使用并行方法進(jìn)行：將122. 76MHz時(shí)鐘域下信號(hào)cI、cQ 分別插1個(gè)〇并轉(zhuǎn)為串行成為4路信號(hào)，再并行濾波，濾波之后直接并行輸出4路濾波結(jié)果 cl-0、cl-E、cQ-0、cQ-E0
[0034] 步驟（5)的并行調(diào)制輸出調(diào)制信號(hào)S_0、S_E的具體實(shí)現(xiàn)方式如下：
[0035] S_0(t) = cl_0(t) · cos_0 (t)-cQ_0 · sin_0(t)
[0036] S_E (t) = cI_E (t) · cos_E (t) _cQ_E · sin_E (t) 〇
[0037] 步驟（2b)采集信號(hào)的采樣頻率大于500MHz，同源采樣，采樣頻率不能是導(dǎo)航信號(hào) 中偽碼的碼片速率的整數(shù)倍；采樣時(shí)間大于偽碼周期長(zhǎng)度的兩倍。
[0038] 步驟（2c)中將（2b)與（2a)結(jié)果比對(duì)，得到通道幅頻和相頻特性，取反，通過(guò)最小 二乘方法，得到補(bǔ)償濾波器沖擊響應(yīng)的具體方式如下：
[0039] 步驟（2a)中的本地?cái)?shù)字基帶信號(hào)和步驟（2b)中的實(shí)際采集到的基帶信號(hào)分別截 取至少一個(gè)碼周期信號(hào)，以大于500MHz采樣頻率采樣，幅頻和相頻特性由FFT得到
[0040] SF_ideal = FFT(S_ideal)
[0041 ] SF_real = FFT (S_real)
[0042] 設(shè)通道特性為H，則
[0043] SFldeal · H = SF_real
[0044] 頻域的相乘即為時(shí)域卷積，依據(jù)最小二乘法，得到逆H對(duì)應(yīng)的沖擊響應(yīng)，作為復(fù)濾 波器的系數(shù)。
[0045] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：
[0046] (1)本發(fā)明使用并行方法生成AltBOC導(dǎo)航信號(hào)，大量運(yùn)算在低時(shí)鐘域進(jìn)行，大幅 降低了對(duì)時(shí)序的要求，尤其適合時(shí)鐘資源緊張的場(chǎng)合，大大降低設(shè)計(jì)成本，提高了資源利用 率，通用性大大增強(qiáng)。
[0047] (2)本發(fā)明對(duì)AltBOC導(dǎo)航信號(hào)使用中頻調(diào)制，可保證I、Q通道特性一致性，提高 了信號(hào)處理的準(zhǔn)確性。
[0048] (3)本發(fā)明可通過(guò)復(fù)數(shù)濾波補(bǔ)償通道幅頻、相頻特性，降低了 AltBOC信號(hào)高帶寬 對(duì)通道幅頻、相頻特性一致性和穩(wěn)定性的較高要求，保證了信號(hào)質(zhì)量
[0049] (4)本發(fā)明在進(jìn)入245. 52MHz時(shí)鐘域中頻調(diào)制之前進(jìn)行低通濾波，防止混疊，濾波 器使用并行濾波方法實(shí)現(xiàn)，濾波處理方式更加精準(zhǔn)，可靠性更強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0050] 圖1為本發(fā)明原理結(jié)構(gòu)圖；
[0051] 圖2為本發(fā)明最終生成的中頻信號(hào)頻譜。
【具體實(shí)施方式】
[0052] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的工作原理和工作過(guò)程作進(jìn)一步解釋和說(shuō)明：
[0053] 如圖1所示，本發(fā)明一種并行AltBOC導(dǎo)航信號(hào)中頻生成方法，包括步驟如下：
[0054] (1)生成基帶信號(hào)；
[0055] 在122. 76MHz時(shí)鐘域下，生成4路兩電平導(dǎo)航信號(hào)八(1^?』(1、8?，所述四路導(dǎo)航信 號(hào)包含測(cè)距所需的數(shù)據(jù)、次碼和偽碼，并經(jīng)過(guò)AltBOC恒包絡(luò)生成處理，生成I、Q兩路基帶正 交信號(hào)；
[0056] (2)復(fù)數(shù)濾波；
[0057] 利用復(fù)數(shù)濾波對(duì)I、Q進(jìn)行幅頻失真補(bǔ)償，生成cI、cQ兩路基帶正交信號(hào)，（對(duì)I+jQ 進(jìn)行復(fù)數(shù)濾波就得到cI+jcQ);
[0058] 復(fù)數(shù)濾波的具體實(shí)現(xiàn)方式如下：
[0059] (2a)對(duì)步驟（1)生成本地?cái)?shù)字基帶信號(hào)I、Q，進(jìn)行FFT變換得到幅頻和相頻特性；
[0060] (2b)將復(fù)數(shù)濾波直通，采集射頻通道輸出的實(shí)際信號(hào)，并將采集到的信號(hào)變換至 基帶信號(hào)I、Q，對(duì)基帶信號(hào)I、Q進(jìn)行FFT得到幅頻和相頻特性；
[0061] 米集?目號(hào)的米樣頻率大于500MHz，同源米樣，