Generalized unambiguous tracking method based on pseudo correlation function for multi-level coded symbol modulated signals

doi:10.7498/aps.66.139101

Generalized unambiguous tracking method based on pseudo correlation function for multi-level coded symbol modulated signals

2017-01-01

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DOI：10.7498/aps.66.139101

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全球导航卫星系统（GNSS）信号调制类型在确定定位、导航和授时（PNT）服务的性能方面发挥着关键作用。目前，二进制偏置载波（BOC）调制信号和二进制编码符号（BCS）调制信号均为双极信号，这极大地限制了GNSS信号性能的提升空间。因此，多电平编码符号（MCS）调制在GNSS信号设计领域受到了广泛关注。MCS调制是最广泛的一种步进编码符号调制模式，其中BOC调制和BCS调制是其特例。由于MCS调制信号的波形符号可以取任意值，因此可以设计出最优的GNSS信号。然而，与BOC调制信号类似，MCS调制信号也存在跟踪模糊问题，进而导致较大的伪距测量误差，这对于新一代高精度GNSS是不可接受的。近年来，GNSS信号的无模糊跟踪已成为导航信号处理领域的研究热点，并提出了多种方法，这些方法可分为三类：类似BPSK的方法、凸跳（BJ）方法和旁峰消除（SC）方法。然而，这些方法是为BOC信号设计的，不适用于MCS信号。因此，本文提出了一种基于伪相关函数（PCF）的通用无模糊跟踪算法，适用于MCS调制信号。首先，基于波形值向量给出了MCS调制信号的单位表达式，然后推导了MCS信号互相关函数的单位公式，并给出了PCF的定义。接着，深入分析了实现无模糊跟踪应满足的约束条件，并根据该约束条件推导了两个参考信号的通用构造方法及其相互关系，为求解具体的MCS信号带来了极大便利。文中阐述了基于所提方法的GNSS接收机码跟踪环路模型。观察发现，所提方法可在相同的接收机环路框架下接收不同的MCS信号，在消除跟踪模糊问题的同时简化了接收机设计。最后，作为MCS信号的特例，分别讨论了所提方法在四种BOC信号中的应用，并推导了参考信号的波形值向量以及码鉴别器的单位表达式。仿真结果表明，所提方法能够有效解决MCS信号的跟踪模糊问题，具有良好的性能和广阔的应用前景。

Generalized unambiguous tracking method based on pseudo correlation function for multi-level coded symbol modulated signals

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