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BOC调制信号频谱特性及仿真分析，2012年 GPS系统TMBOC调制的FPGA实现 1、BOC信号介绍 BOC调制：一种使用了副载波的扩频调制技术。这种技术通过将一个方波形式的副载波与BPSK-R扩频信号相乘，将原来的BPSK-R信号的频谱二次搬移到中心频点的两侧。BOCj(m,n)，j为下标，可以取s和c，分别表示正弦和余弦相位。BOC调制可以在同频点其他信号之间灵活共享频谱。 BOC(fs,fc)或者BOC(m,n)。副载波m=fs/fref，扩频码n=fc/fref，freq=1.023Mcps BOC调制信号的功率谱密度函数形状由2个主瓣和副瓣构成，并具有如下特征： (1)主瓣数与在主瓣之间的副瓣数之和等于N=2fs／fc； (2)主瓣宽度(功率谱密度零点之间的频率间距)是扩频码速率的两倍(2fc)，这和普通PSK调制相同，而旁瓣宽度等于码速率(fc)，即比主瓣窄一半； (3)主瓣的最大值发生在比副载波频率fs略小的地方，这是因为上下边带之间有相干交互作用的缘故；当fs，fc及n取不同的值时，将会有不同的频谱。 当N=2fsc/fc=2m/n等于2，实现BOC调制裂谱，把中心频点的峰值搬移到中心频点两侧去，而两个主峰之间到侧峰个数为N-2。例如BOC(1,1)为0，BOC(2,1)为2，BOC(5,1)为8 有2个主瓣 , 它们具有相同的幅值并对称分布 , 主瓣宽度为 2/Tc =2fc。BW=4fc 之间之间的副瓣，个数N-2，每个带宽1/Tc =fc。BW=(N-2)*fc=(2fs/fc-2)*fc=2fs-2fc 合计带宽=4fc+2fs-2fc=2(fs+fc)
例如： BOC(1,1)，在奇数频点1,3,5,7MHz上都出现峰值。带宽为2*2fref=4.092MHz BOC(6,1），主瓣峰值在6、18MHz，两主瓣间有10个旁瓣。带宽=2*7fref=14MHz BOC(10,5)，主瓣峰值在10MHz，两主瓣间有2个旁瓣，带宽=30，或者40fref BOC(14,2)，主瓣峰值在14MHz，两主瓣间有12个旁瓣 BOCcos(15,2.5)，主瓣峰值在15MHz，带宽=2*(15+2.5)=35fref，或者40fref BOC(15,2.5)，两主瓣间有10个旁瓣，带宽=40fref CBOC(6,1,1/11)，带宽=24fref=24.552MHz BOC(15,10)，两主瓣间有1个旁瓣，码速率为10.23 MHz，带宽=2*(15+10)=50fref=51.15MHz 2、MBOC类型 CBOC（Composite BOC）：将BOC(m,n)信号和BOC(n,n)以幅度相加或者相减叠加在一起。 TMBOC（Time-Multiplexed BOC，时分复用BOC）：将BOC(m,n)信号和BOC(n,n)采用时分复用复合在一起。 QMBOC（正交复用BOC）：将两个分量调制在载波的两个正交相位上。 AltBOC调制信号频谱的上边带和下边带对应着不同的信号成分。 3、TMBOC GPS L1C信号的导频信道占总能量的75％，数据信道占25％。数据信号是BOC(1，1)信号，导频信号是TMBOC(6，1，4／33)。 在导频通道使用BOC(1，1)和BOC(6，1)混合调制，且BOC(6，1)占导频通道总功率的4／33，则混合调制的副载波记为TMBOC(6，1，4／33)。 GTMBOC(f)=3/4Gp+1/4Gd=10/11*BOC(1,1)+1/11*BOC(6,1) 由于叠加BOC(6，1)频谱成分，TMBOC的功率谱与BOC(1，1)相比，在±6 MHz和±18 MHz附近出现小主峰。凸出的地方是BOC(6，1)主瓣。 4、BOC频谱 4.1 sinc函数 f(x)=sin(pi*x)/x 零点，x=k，其中k为整数 峰值，f(x)'=[pi*x*cos(pi*x)-sin(pi*x)]/x^2，峰值x<k/2 4.2 BPSK频谱 G(f)=sin(pi*f/n/fc)/f，令k=f/fc，则G(f)=sin(pi*k/n)/k，最大值出现在k=0、n/2 4.3 BOC频谱 当N为偶数，G(m,n)=tan(pi*k/2/m)*sin(pi*k/n)/k。在k=0处，G(0,0)=0 当N为奇数，G(m,n)=tan(pi*k/2/m)*cos(pi*k/n)/k。在k=0处，G(0,0)=pi/2/m
分析，当N为偶数，k=m，tan(pi/2)=无穷大，sin(pi*m/n)=0 G(1,1)画图分析。得出，k=0、2、4、6值为0，当k=0.8、3、5为峰值。主瓣宽度为2。 G(6,1)画图分析。得出，k=0、1、2、3、4、5、7、8、9、10、11、12值为0，当k<0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、6为峰值。k=6，主瓣宽度为2。第二个主峰位于k=18附近。 G(15,10)画图分析。得出，k=5、25值为0，当k=0、15为峰值。 |
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