AltBOC信号捕获技术研究

摘 要：交替二进制偏移载波(AltBOC)信号是应用于Galileo导航系统E5频段的新型导航信号，该信号包含E5a和E5b两个边带，调制四路独立的导航信号。传统的捕获技术是对其中的一路信号进行捕获，仅能利用25%的信号功率，影响了捕获性能。因此在单边带捕获的基础上，采用双边带非相干联合和相干联合捕获两种方法，并进行了理论分析。最后仿真验证了理论分析的正确性。

关键词：AltBOC; 单边带捕获; 双边带捕获; 检测概率

中图分类号：

TN967.134

文献标识码：A

文章编号：1004373X(2012)05

0055

05

Study of acquisition technology for AltBOC signal

ZHANG Zhongying1, ZHANG Lixin1, MENG Yansong1, ZHANG Wei2

(1. Xi’an Branch, China Academy of Space Technology, Xi’an 710100, China;

2.State Administration of Science, Technology and Industry for National Defense, Beijing 100037, China)

Abstract：

Alternate Binary Offset Carrier (AltBOC) signal is a new navigation signal on the E5 frequency of Galileo system. This signal includes double sideband, E5a and E5b, and modulates four independent navigation signals. The traditional acquisition technology usually adopts one signal and 25% total signal power, which influence the acquisition performance. On the basis of single sideband acquisition, two methods of double sideband noncoherent combination acquisition and double sideband coherent combination acquisition are used, and the theory analysis is performed. The simulation validates the performance of these schemes.

Keywords： AltBOC; single sideband acquisition; double sideband acquisition; detection probability

收稿日期：20110922

0 引 言

Galileo计划是欧洲独立开发的全球多模式卫星导航定位系统，其提供高精度高稳定性的导航定位服务。在Galileo的频段中，E5频段是一个重要的信号频段，涵盖了开放服务、商业服务和生命安全服务等多项导航定位业务。这种新型的导航信号采用了交替二进制偏移载波(Alternate Binary Offset Carrier，AltBOC)调制技术，使该频段可以独立地传输四路导航信号，充分利用了频谱资源，并且具有良好的伪码跟踪精度和抗多径能力，因此研究该种信号的接收技术，尤其是捕获技术具有重要意义。

AltBOC信号包含四路独立的导航信号，分别占据信号总功率的25%，它们通过调制不同的伪码和采用正交的载波实现独立传输。传统的捕获技术是对其中的一路信号进行捕获，但这意味着将有75%的信号能量被浪费，影响了信号的捕获性能。

因此本文在介绍单边带捕获的基础上，分别研究了双边带非相干和双边带相干联合捕获技术，给出了捕获的原理结构图和检测概率的理论分析，并通过仿真验证了其性能。

1 AltBOC信号模型

1.1 AltBOC信号调制

Galileo E5频段采用的是AltBOC(15,10)信号,中心频率为1 191.795 MHz，伪码速率为10.23 MHz，副载波速率为15.345 MHz。该信号可以分为E5a和E5b两个边带，中心频率分别为1 176.45 MHz和1 207.14 MHz，每个边带又分为带有导航电文的数据通道和不带导航电文的导频通道。因此E5信号可以分为四个不同的信道，即E5aD,E5aP,E5bD,E5bP。E5信号的频谱分布如图1所示［1］。

AltBOC信号可以采用图2的方式生成，其中，dE5aD表示E5a数据通道的导航信息;dE5bP表示E5b数据通道的导航信息;cE5aD表示E5a数据通道扩频码;cE5aD表示E5a导频通道的扩频码;cE5bD表示E5b数据通道扩频码;cE5bP表示E5b导频通道扩频码，扩频码是调制了次级码，次级码是固定的码序列。

3 仿真结果与分析

仿真得到的自相关函数如图7所示，在次级码符号关系判定正确的情况下，双边带相干联合捕获在次级码同步实现和未实现情况下得到的相关函数是一致的，如果以双边带相干联合捕获相关值为1，双边带非相干联合捕获的相关值为0.5，单边带捕获的相关值为0.5，可以看出双边带相干联合捕获的相关峰值为分别比另外两种捕获方法高出3 dB和6 dB，充分利用了信号能量。

图7 捕获的归一化相关峰

仿真得到的检测概率随载噪比C/N0变化趋势如图8所示，其中虚警概率为1×10-3，相干积分时间为1 ms，即一个伪码周期。

从图中可以看出，双边带捕获要比单边带捕获性能更为优越。联合捕获中，次级码同步情况下的相干捕获性能最好，次级码同步未实现情况下的相干捕获性能要略低，但都要优于双边带非相干捕获，这是由于非相干捕获在进行非相干积分过程中存在平方损耗，而相干积分则可以有效地避免这种损耗。虽然次级码同步实现时的检测性能最好，但是在捕获的初始阶段，接收机对于次级码的相位未知，很难实现次级码同步，因此接收机应先按照次级码未同步的情况来实现相干联合捕获。

4 结 语

本文研究了AltBOC信号的四种捕获方法，即单边带捕获、双边带非相干联合捕获、次级码同步实现下的双边带相干联合捕获和次级码同步未实现下的双边带相干联合捕获。单边带捕获简单，但不能有效地利用信号能量，性能较差。双边带联合捕获中， 次级码同步情况下的相干联合捕获和次级码未同步情况下的相干联合捕获均能充分的利用信号能量，前者的检测性能要优于后者，但是由于在捕获的初始阶段，次级码的同步难以实现，所以一般应先按照次级码未同步的情况实现相干联合捕获，然后待次级码同步后再按照次级码同步情况实现相干联合捕获。非相干联合捕获由于存在平方损耗，无法完全利用信号能量，检测性能要低于相干联合捕获，但是这种方法可以有效地去除次级码带来的模糊性，并且捕获结构也更为简单。

参 考 文 献

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作者简介：

张中英 1986年出生，在读硕士研究生。目前从事新型导航信号的接收技术研究。

张立新 1968年出生，硕士生导师，研究员。长期从事卫星导航系统及卫星有效载荷系统方面的研究工作。

蒙艳松 1980年出生，高级工程师。主要从事卫星导航、星间链路方面的研究工作。

张 伟 博士生导师，研究员。长期从事航天工程管理及卫星数据传输与处理方面的研究工作。