Двоичная модуляция смещения несущей

Двоичная модуляция смещения несущей ^[1]^[2] (модуляция BOC) была разработана Джоном Бетцем для обеспечения взаимодействия спутниковых навигационных систем. В настоящее время она используется в системе GPS США, индийской системе IRNSS и в Galileo ^[3] и представляет собой квадратную модуляцию поднесущей , где сигнал умножается на прямоугольную поднесущую с частотой, равной или большей, чем скорость чипа . После этого умножения поднесущей спектр сигнала делится на две части, поэтому модуляция BOC также известна как модуляция с разделенным спектром. Их основные преимущества заключаются в том, что можно формировать спектр для обеспечения межсистемной совместимости и лучших теоретически достижимых возможностей отслеживания из-за более высоких частот при понижении до сложной базовой полосы. С другой стороны, было создано огромное множество различных реализаций или экземпляров, что затрудняет получение полной картины. Ранние (а иногда и недавние) публикации, посвященные этой теме, обычно не включают согласованные фильтры для формирования импульсов, а также концепцию комплексного гауссовского шума, который очень часто не обрабатывается правильно, чтобы получить математически последовательное описание основной полосы частот, которое, хотя и выглядит сложным, правильно моделирует физику. Т.е. если эти стандарты не обрабатываются правильно, теоретические результаты не являются надежными. Это не зависит от СМИ, рецензирования и человека, который это опубликовал. $f_{\text{sc}}$

Дизайн

Основная идея модуляции BOC заключается в уменьшении помех с BPSK -модулированными сигналами, имеющими спектр в форме функции sinc . Поэтому BPSK-модулированные сигналы, такие как коды C/A GPS, имеют большую часть своей спектральной энергии, сосредоточенной вокруг несущей частоты , в то время как BOC-модулированные сигналы (используемые в системе Galileo ) имеют низкую энергию вокруг несущей частоты и два основных спектральных лепестка, расположенных дальше от несущей (отсюда и название «разделенный спектр»).

Модуляция BOC имеет несколько вариантов: синусоидальный BOC (sinBOC), косинусоидальный BOC (cosBOC), ^[4] альтернативный BOC (altBOC), мультиплексированный BOC (MBOC), ^[5] двойной BOC (DBOC) ^[4] и т. д., и некоторые из них в настоящее время выбраны для сигналов Galileo GNSS . ^[6]

Форма сигнала BOC обычно обозначается через BOC(m, n) или BOC , где — частота поднесущей, — частота чипа, , , а Mcps — опорная частота чипа сигнала C/A GPS . $(f_{\text{sc}},\;f_{\text{c}})$ $f_{\text{sc}}$ $f_{\text{c}}$ $m=f_{\text{sc}}/f_{\text{ref}}$ $n=f_{\text{c}}/f_{\text{ref}}$ $f_{\text{ref}}=1.023$

Модуляция синус BOC(1, 1) похожа на манчестерский код ; то есть в цифровой области '+1' кодируется как последовательность '+1 −1', а '0' кодируется как последовательность '−1 +1'. Для произвольного порядка модуляции в случае синуса BOC( m , n ) '+1' кодируется как чередующаяся последовательность '+1 −1 +1 −1 +1 ...', имеющая элементы, а '0' (или '−1') кодируется как чередующаяся последовательность '−1 +1 ...', также имеющая элементы. $N_{\text{BOC}}=2m/n$ $N_{\text{BOC}}$ $N_{\text{BOC}}$

Модуляция BOC обычно применяется к сигналам CDMA , где каждый чип псевдослучайного кода разбивается на подинтервалы BOC, как объяснялось выше (т. е. на каждый чип приходится интервалы BOC). $N_{\text{BOC}}$

Спектральная плотность мощности BOC-модулированного сигнала зависит от порядка BOC-модуляции . ^[4] $N_{\text{BOC}}=2{\frac {f_{\text{sc}}}{f_{\text{c}}}}=2{\frac {m}{n}}$

Сигналы с модуляцией BOC, в отличие от сигналов BPSK, создают так называемые неоднозначности в корреляционной функции. Сигналы с модуляцией BOC в GNSS могут обрабатываться либо с помощью приемника Full BOC, либо с помощью различных однозначных подходов. ^[7]^[8]

Смотрите также

Мультиплексированный двоичный смещенный носитель

Ссылки

^ Бетц, Дж. (январь 1999 г.). «Модуляция смещенной несущей для модернизации GPS». Труды Национального технического совещания Института навигации 1999 г .: 639–648 .
^ Бетц, Дж. (Май 2000). «Обзор сигнала кода GPS M». Корпорация Mitre .
^ "Galileo Open Service Signal in Space Interface Control Document (OS SIS ICD v1.3)" (PDF) . Gallileo Space . Получено 14 декабря 2017 г. .
^ abc Лохан, Елена Симона; Лахзури, Абдельмонаем; Ренфорс, Маркку (7 июля 2006 г.). «Методы модуляции BOC в системах спутниковой навигации». Беспроводная связь и мобильные вычисления . 7 (6). doi :10.1002/wcm.407 . Получено 14 декабря 2017 г.
^ "The MBOC Modulation". Внутри GNSS. Архивировано из оригинала 7 февраля 2009 года . Получено 14 декабря 2017 года .
^ Ярлыков, М.С. (2016). «Корреляционные функции BOC». Журнал коммуникационных технологий и электроники . 61 (8): 857– 876. doi :10.1134/S1064226916080180. S2CID 114952550.
^ Буриан, Адина; Лохан, Еленасимона; Ренфорс, Марккукалеви (2007). «Эффективные методы отслеживания задержки с подавлением боковых лепестков для сигналов с модуляцией BOC». Журнал EURASIP по беспроводным коммуникациям и сетям . 2007 : 072626. doi : 10.1155/2007/72626 .
^ Галлардо, Мойзес Наварро; Гранадос, Гонсало Секо; Рисуэно, Густаво Лопес; Криски, Массимо (2013). 2013 Международная конференция по локализации и ГНСС (ICL-GNSS) . IEEE. стр. 1–6 . doi :10.1109/ICL-GNSS.2013.6577260. ISBN 978-1-4799-0486-0. S2CID 30837429.

[1] Бетц, Дж. (январь 1999 г.). «Модуляция смещенной несущей для модернизации GPS». Труды Национального технического совещания Института навигации 1999 г .: 639–648 .

[2] Бетц, Дж. (Май 2000). «Обзор сигнала кода GPS M». Корпорация Mitre .

[3] "Galileo Open Service Signal in Space Interface Control Document (OS SIS ICD v1.3)" (PDF) . Gallileo Space . Получено 14 декабря 2017 г. .

[Wiley06-4] Лохан, Елена Симона; Лахзури, Абдельмонаем; Ренфорс, Маркку (7 июля 2006 г.). «Методы модуляции BOC в системах спутниковой навигации». Беспроводная связь и мобильные вычисления . 7 (6). doi :10.1002/wcm.407 . Получено 14 декабря 2017 г.

[5] "The MBOC Modulation". Внутри GNSS. Архивировано из оригинала 7 февраля 2009 года . Получено 14 декабря 2017 года .

[6] Ярлыков, М.С. (2016). «Корреляционные функции BOC». Журнал коммуникационных технологий и электроники . 61 (8): 857– 876. doi :10.1134/S1064226916080180. S2CID 114952550.

[7] Буриан, Адина; Лохан, Еленасимона; Ренфорс, Марккукалеви (2007). «Эффективные методы отслеживания задержки с подавлением боковых лепестков для сигналов с модуляцией BOC». Журнал EURASIP по беспроводным коммуникациям и сетям . 2007 : 072626. doi : 10.1155/2007/72626 .

[8] Галлардо, Мойзес Наварро; Гранадос, Гонсало Секо; Рисуэно, Густаво Лопес; Криски, Массимо (2013). 2013 Международная конференция по локализации и ГНСС (ICL-GNSS) . IEEE. стр. 1–6 . doi :10.1109/ICL-GNSS.2013.6577260. ISBN 978-1-4799-0486-0. S2CID 30837429.