Сигналы, система, способ и устройство

Сигналы, система, способ и устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к сигналам, системам и способам, таким как, например, сигналы модуляции, навигации и позиционирования, системы, способы и приемники, выполненные с возможностью приема и обработки сигналов.

Уровень техники

Спутниковые системы позиционирования (SPS) основаны на пассивном измерении дальномерных сигналов, передаваемых с нескольких спутников или эквивалентов наземного или бортового базирования, в определенном созвездии или группе созвездий. Бортовые часы используются для генерации регулярных и обычно постоянно повторяющихся последовательностей событий, часто называемых 'эпохами' (опорными периодами), время возникновения которых кодируется в случайный или псевдослучайный код (известный как код расширения), или, по меньшей мере, ассоциировано с ним. Вследствие псевдослучайных или случайных признаков последовательности кодирования временной эпохи спектр выходного сигнала растягивается по частотному диапазону, определяемому рядом факторов, включающих в себя скорость изменения элементов кода расширения и форму сигнала, используемую для сигнала с расширенным спектром. В уровне техники форма сигнала, используемая для расширения, является прямоугольной, с постоянной скоростью передачи элементов сигнала, и перед фильтрацией схемами передачи имеет энергетический спектр с функцией (sinc)².

Дальномерные сигналы модулируют несущий сигнал для передачи в пассивные приемники. Известны прикладные задачи, которые охватывают наземное, воздушное, морское и космическое использование. Обычно для модуляции несущего сигнала, который сам по себе имеет постоянную величину, используется двоичная фазовая манипуляция. Обычно одну и ту же несущую модулируют по меньшей мере два таких сигнала в фазовой квадратуре. Результирующий несущий сигнал сохраняет свою постоянную огибающую, но имеет четыре фазовых состояния в зависимости от двух независимых входных сигналов. Однако следует понимать, что два модулирующих сигнала не обязательно должны иметь одну и ту же величину несущей. Можно поддерживать постоянную величину несущей объединенного сигнала посредством надлежащего выбора соответствующих фаз, отличных от π/2 радиан.

Известны методы, посредством которых одну и ту же несущую модулируют более двух сигналов с использованием либо аддитивных способов (известных как 'Interplex' модуляция), либо комбинации угловой модуляции и аддитивных способов, известных как 'когерентная адаптивная модуляция поднесущих' (CASM). Оба этих метода требуют добавления дополнительной интермодуляционной составляющей, которую выводят для поддержания постоянной величины несущей. Например, в 'Interplex' модуляции известны методы с тремя передаваемыми составляющими, 2 на одной фазе несущей и третья на квадратурной фазе. Они имеют, по меньшей мере, шесть фазовых состояний.

Примером такой спутниковой системы позиционирования является глобальная система позиционирования (GPS). Обычно система GPS действует с использованием нескольких частот, например, таких как L1, L2 и L5, которые центрируются на частотах 1575,42 МГц, 1227,6 МГц и 1176,45 МГц соответственно. Каждый из упомянутых сигналов модулируется посредством соответствующих сигналов с расширенным спектром. Как известно специалистам, сигнал грубого кода (CA), излучаемый спутниковой навигационной системой GPS, излучается на L1 частоте 1575,42 МГц со скоростью кода расширения (скорость элементов кода расширения), равной 1,023 МГц. Сигнал CA-кода имеет прямоугольную форму сигнала расширения, подвергается двоичной фазовой манипуляции на несущую и классифицируется как BPSK-R1. Структура GPS сигнала такова, что сигнал, передаваемый спутниками на L1 частоте, имеет вторую составляющую в фазовой квадратуре, которая известна как точный код (P(Y) код) и доступна только авторизованным пользователям. Сигнал P(Y) является BPSK модулированным с кодом расширения на частоте 10,23 МГц с величиной, которая на 3 дБ ниже по мощности сигнала, чем передача CA-кода. Следовательно, Q-составляющая имеет величину, которая составляет 0,7071(-3 дБ) от величины I-составляющей. Специалистам понятно, что фазовые углы указанных состояний этих сигналов составляют ±35,265° относительно ±I оси (фаза сигнала CA-кода, как установлено в ICD GPS 200C). Специалистам также понятно, что Ρ-код является функцией Υ-кода, или зашифрован им. Υ-код используется для шифрования Ρ-кода. Специалистам должно быть понятно, что L1 сигнал, содержащий обе I и Q составляющие, и L2 сигнал могут быть представлены для данного спутника, i, как:

где A_Ρ и A_C - амплитуды Ρ и CA кодов, обычно A_Ρ=2A_C;

B_P - амплитуда L2 сигнала;

ω₁ и ω₂ - L1 и L2 несущие частоты;

p_i(t) - представляет P(Y)-код измерения дальности и представляет собой псевдослучайную последовательность со скоростью элементов кода расширения, равной 10,23 мегабит/сек. Ρ-код имеет период ровно 1 неделю, принимая значения +1 и -1;

c_i(t) - представляет CA-код измерения дальности и представляет собой код Голда с 1023 элементами, принимая значения +1 и -1;

d_i(t) - представляет информационное сообщение, принимая значения +1 и -1.

В ближайшем будущем ожидается, что третий сигнал военного назначения, обозначенный как M-код, будет передаваться GPS спутниками в L1 диапазоне.

Созвездие спутников обычно содержит 24 или более спутников, часто на подобных орбитах или орбитах одинаковой формы, но в нескольких орбитальных плоскостях. Передачи с каждого спутника находятся на одинаковой номинальной несущей частоте в случае спутников доступа с кодовым разделением каналов (таких как GPS) или близких частотах, таких как GLONASS. Спутники передают различные сигналы для обеспечения возможности отдельно выбирать каждый, даже хотя видны одновременно несколько спутников.

В CDMA системе, такой как GPS, сигналы с каждого спутника различаются друг от друга посредством различных кодов расширения и/или разностей в скоростях кода расширения, то есть в последовательностях p_i(t) и c_i(t). Тем не менее остаются значительные возможности для взаимных помех между сигналами, передаваемыми спутниками. Обычно спектр мощности для CA-кода имеет максимальную мощность на несущей частоте L1 и нули на частотах, кратных основной частоте, 1,023 МГц, CA-кода. Следовательно, следует понимать, что нули встречаются на любой стороне от несущей частоты на ±1,023 МГц, ±2,046 МГц, т.п. Аналогично, спектр мощности для P(Y)-кода имеет максимальную амплитуду, центрированную на L1 и L2 частотах, с нулями на частотах, кратных частоте ±10,23 МГц, как ожидается в случае сигнала с синусоидальной функцией.

Известно, что можно дополнительно модулировать дальномерные коды с использованием поднесущей, то есть дополнительный сигнал подвергается свертке с сигналами, подобными Ρ-кодам и/или CA-кодам, чтобы создать модуляцию двоичной смещенной несущей (BOC), что можно понять, например, из публикаций: J. W. Betz, "Binary Offset Carrier Modulation for Radionavigation", Navigation, Vol. 48, pp227-246, Winter 2001-2002, международной патентной заявки PCT/GB2004/003745 и "Performance of GPS Galileo Receivers Using m-PSK BOC Signals", Proceedings of Institute of Navigation Conference, 2003. 9-12 September 2003, Portland, Oregon, USA, Pratt, A. R., Owen J. I. R, которые включены в настоящую заявку путем ссылки. Стандартная модуляция BOC хорошо известна. Комбинация части двоичного кода расширения с двоичным поднесущим сигналом производит сигнал BOC, используемый для модуляции несущей, например, такой как L1. Сигнал BOC формируется как произведение двоичной поднесущей (известной как модуляция символа расширения), которая является прямоугольным колебанием, и символов расширения (последовательность элементов кода расширения). Модуляция BOC символа расширения может быть представлена, например, как , где f_S представляет собой частоту поднесущей. Специалисту должно быть понятно, что BOC(f _S, f _C ) обозначает модуляцию двоичной смещенной несущей с поднесущей частотой f_S и кодовой скоростью (скоростью передачи элементов сигнала) f_C. Использование двоичных смещенных несущих приводит к следующим иллюстративным описаниям сигналов, передаваемых со спутников:

где A_m, A_g и B_m - амплитуды;

m_i(t) - код расширения для синфазной (cosine) составляющей сигнала;

g_i(t) - код расширения для квадратурной (sine) составляющей сигнала;

sc_im(t) представляет сигнал поднесущей для m_i(t);

sc_ig(t) представляет сигнал поднесущей для g_i(t);

ω₁ и ω₂ - L1 и L2 несущие частоты.

Следует понимать, что вариант осуществления, представленный выше, использует одну синфазную составляющую и одну квадратурную составляющую для L1 сигнала. Подобным образом, L2 сигнал содержит одну составляющую. Однако специалисту должно быть понятно, что L1 и/или L2 сигналы могут использовать одну или несколько составляющих.

Сигналы BOC обычно являются прямоугольными или квадратными колебаниями. Однако были предложены альтернативы, которые включают в себя более сложную модуляцию символа расширения с использованием кратных уровней сигнала, как можно понять, например, из международной патентной заявки PCT/GB2004/003745, и "Performance of GPS Galileo Receivers Using m-PSK BOC Signals", Proceedings of Institute of Navigation Conference, 2003. 9-12 September 2003, Portland, Oregon, USA, Pratt, A. R, Owen J. I. R, цитированных выше. Они обеспечивают средство для лучшего управления спектром результирующего сигнала, так как спектральная плотность мощности Φ _n,m x(t), где x является обобщенной переменной частоты, BOC модуляции символа расширения, полностью определяется уравнением:

где x=ω/ω₀.

В поднаборе многоуровневых цифровых сигналов, используемых в качестве сигналов модуляции символа расширения, выделяется определенная категория, которая получила название «составная BOC» (CBOC), что можно понять, например, из публикации: Avila-Rodriguez, J.A. et al, "Revised Combined 5 Galileo/GPS Frequency and Signal Performance Analysis", Proceedings of Institute of Navigation Conference, 2005, 13-16 September 2005, Long Beach, California, USA, которая полностью включена в настоящую заявку путем ссылки для всех целей, в которой несколько сигналов двоичной смещенной несущей аддитивно объединяются, образуя сигнал модуляции символа расширения.

Также появился дополнительный вариант для управления спектром, который использует методы с мультиплексированием по времени, в которых несколько сигналов BOC модуляции символа расширения объединяются в заданной временной последовательности, что можно понять из вышеупомянутой заявки PCT и публикаций: Pratt, A.R., Owen, J.I.R., "Signal Multiplex Techniques in Satellite Channel Availability, Possible Applications to Galileo", GNSS 2005, Institute of Navigation Conference Record, pp2448-2460, September 13-16, 2005, Long Beach и Pratt, A. R, Owen, J. I. R., "Galileo Signal Optimisation in L1", Conference Record, National Technical Meeting, Institute of Navigation, pp332-345, January 24-26, 2005, San Diego. Согласно указанному методу задают определенную модуляцию символа расширения, извлеченную из заданного алфавита таких сигналов модуляции, одну для каждого элемента кода расширения (или временного интервала - квантованного элементом кода). Посредством процесса выбора того, какую BOC модуляцию следует использовать в каком временном интервале, можно управлять относительными пропорциями каждой составляющей модуляции символа расширения. Известны только двоичные версии такой комбинации, хотя специалистам должно быть понятно, что также возможны многоуровневые эквивалентные комбинации, в которых используются как методы мультиплексирования по времени для определения того, какая модуляция символа расширения используется в каждом временном интервале, так и алфавит модуляций символа расширения, которые являются многоуровневыми, и могут представлять собой сочетание основных сигналов BOC символов расширения. Такие сочетания могут быть в примерных реализациях обеспечены либо аддитивными, либо мультипликативными, либо какими-либо другими средствами объединения основных сигналов модуляции.

Мультиплексированная BOC

Для нескольких спутниковых навигационных систем было предложено использовать общий спектр модуляции так, чтобы сигналы/службы поддерживали определенную степень функциональной совместимости, что можно понять, например, из публикации: Hein, G. W. et al, MBOC: The New Optimized Spreading Modulation for GALILEO LI OS and GPS L1C, Conference Record, IEEE PLANS/IoN National Technical 5 Meeting, San Diego, April 2006, Session C5, Paper 7. Общий спектр не требует, чтобы различные спутниковые навигационные системы передавали идентичные сигналы. Описанный общий спектр, известный как мультиплексированная BOC или MBOC, может быть реализован либо посредством метода мультиплексирования по времени, либо посредством суперпозиции (наложения) требуемых составляющих BOC. Метод мультиплексирования по времени, использующий двоичные смещенные несущие, известен как TMBOC, тогда как метод суперпозиции известен как составная BOC, или, по первым буквам, CBOC.

Способ мультиплексирования по времени для построения сигнала модуляции символа расширения с использованием составляющих BOC модуляции проиллюстрирован на фиг.2, на которой показана пара сигналов 200. Полный BOC сигнал или поднесущая 202 содержит несколько пакетов 204-208 импульсов модуляции A первого символа расширения, причем каждый пакет импульсов имеет длительность в один элемент сигнала кода расширения. Может быть несколько следующих друг за другом элементов сигнала с этой модуляцией. Полная MBOC составляющая 202 также содержит по меньшей мере один пакет 210 импульсов модуляции Β второго, отличающегося, символа расширения с подобными характеристиками, но имеющего отличную частоту смещения несущей. Показанная составляющая 202 MBOC также содержит пакет 212 импульсов модуляции третьего символа, который указан как модуляция типа С расширения еще с одной частотой смещения несущей. В уровне техники каждый из этих пакетов импульсов модуляции имеет характеристику BOC несущей, но с общей частотой элементов сигнала. Перед передачей с навигационного спутника несущий сигнал и модуляция символа расширения дополнительно модулируются посредством кода 214 расширения. Следует понимать, что иллюстрируется только примерное число элементов сигнала от n элементов сигнала до n+4 элементов сигнала полного кода расширения. Для метода мультиплексирования по времени с составляющими модуляции символа расширения двоичной смещенной несущей относительная величина составляющих определяется долей времени (в единицах элементов кодовой последовательности или элементов сигнала), уделенной каждому. В примере по фиг.2 доля времени, выделенная модуляции A первого символа расширения, составляет 3/5, модуляции Β - 1/5 и модуляции C - 1/5, при условии, что упомянутая конфигурация будет продолжаться до бесконечности. Специалистам должно быть понятно, что возможны другие пропорции долей времени с ограничением, которое заключается в том, что относительная мощность каждой составляющей устанавливается в виде кратных числа 1/N, где Ν - длина повторяющейся последовательности расширения. Это ограничение может быть преодолено также различными заданными значениями мультиплексирования по времени для каждого повторения последовательности расширения.

CBOC

Альтернативное формулирование спектра MBOC осуществляется посредством аддитивного способа, при котором аддитивно объединяются два непрерывных во времени сигнала модуляции символа расширения двоичной смещенной несущей. На фиг.3 приведено изображение 300 сигнала, формируемого с использованием этого способа. Изображены первая 302 и вторая 304 составляющие сигнала BOC. Относительные величины двух составляющих 302 и 304 управляются через амплитуды каждой из BOC составляющих. Первая BOC 302 представляет собой исходный сигнал BOC, который является сигналом BOC(1,1). В качестве второго сигнала 304 изображен сигнал BOC(5,1). Изображены несколько элементов сигнала от n элементов сигнала до n+4 элементов сигнала кода 306 расширения. Показан сигнал CBOC 308, получающийся в результате аддитивного объединения первого 302 и второго 304 сигналов. Следует понимать, что сигнал CBOC 308 содержит первую и вторую составляющие, отражающие, соответственно, их отношение к первой 302 и второй 304 BOC. Вторая составляющая 310 по величине уменьшена по сравнению с первой составляющей. Для сигнала CBOC 308 из двух составляющих показано, что результирующий сигнал имеет 4 уровня. В общем, сигнал CBOC, выводимый из n сигналов BOC, имеет 2ⁿ уровней. В зависимости от относительных амплитуд некоторые из этих уровней могут совпадать.

Модуляция символа расширения двоичной смещенной несущей

Обычное средство определения характеристик модуляции двоичной смещенной несущей осуществляется через два параметра n и m. Модуляция обозначается как BOC(n,m), где n относится к частоте смещенной несущей и m относится к скорости передачи элементов сигнала. Параметры m и n обычно связаны с сигналом, подобным GPS, где главный тактовый генератор спутника генерирует колебания на частоте 10,23 МГц или некоторых более высоких или низких частотах, кратных данной частоте. Тогда параметры могут принимать значения, выраженные как:

Частота смещения несущей=n×1,023 МГц;

Скорость передачи элементов сигнала=m×1,023 мегаэлементов сигнала в секунду.

В известном осуществлении спектра с мультиплексированием по времени, содержащего две составляющие BOC модуляции, известно, что фаза модуляции символа расширения идентична при переходе к каждому элементу кода (элементу сигнала). Например, если BOC модуляция символа расширения имеет положительный переход в начале определенного элемента кода, имеющего значение +1, и отрицательный переход в начале определенного элемента кода, имеющего значение -1, то указанные заданные значения фаз могут применяться к каждому символу расширения в полной последовательности.

MBOC

Одна общая спектральная плотность мощности (PSD), которая могла бы использоваться обеими группировками навигационных спутников систем Galileo и GPS системы, определяется как:

Во многих спутниковых навигационных системах обычно передают как сигнал, несущий данные, так и так называемый пилот-сигнал, который не несет информационное сообщение. Информационное сообщение передается на более низкой скорости передачи, чем код расширения. Для СА-кода GPS скорость передачи кода расширения составляет 1,023 МГц, тогда как информационное сообщение передается на скорости 50 бит в секунду. В модернизованной GPS системе передают как пилот-сигнал, так и информационный сигнал, но не обязательно на одинаковых уровнях мощности. В способе генерации MBOC спектра с мультиплексированием по времени имеется широкий диапазон возможностей для выбора заданных значений для разделения мощности между каналами пилот-сигнала и информационного сигнала. Это обеспечивает возможность передачи каждой из BOC составляющих символа расширения пилот-сигналов и информационных сигналов с различными относительными долями мощности. Например, если две составляющие модуляции символа расширения представляют собой BOC(1,1) и BOC(6,1), то информационный сигнал, имеющий долю γ полной мощности, использует BOC(1,1) модуляцию символа расширения только пока пилот-сигнал, имеющий долю (1-γ) полной мощности, использует вариант мультиплексирования по времени, при котором спектральная плотность мощности:

Такая комбинация допускает значительную свободу выбора долей мощности, выделенной информационному сигналу и пилот-сигналу, и определения того, как две составляющие BOC(n,m) распределяются между этими двумя сигналами. В уравнении (2) объединенную PSD плотность как для пилот-сигнала, так и для информационного сигнала поддерживают согласно требуемой плотности PSD MBOC.

CBOC

Для способа составной BOC выбор параметров для разделения мощности является более сложным.

Следующие уравнения показывают сложность, связанную с управлением CBOC спектральной плотности мощности. Предполагается, что в составном BOC спектре имеются по меньшей мере две составляющие. В целях иллюстрации нижеследующие уравнения составлены для двух составляющих. Однако специалистам должно быть понятно, что может быть использовано более двух составляющих.

Спектр двоичной смещенной несущей, BOC(n,m), с синусоидальной фазовой модуляцией символа расширения задается уравнением (3). Уравнение (3) показывает сложный спектр, Η_n,m(ω), для значений (2n/m), которые являются четными. Это соответствует (n/m) полным циклам двоичной смещенной несущей в каждом символе кода расширения. Сложный спектр основан на вычислении по длительности одного элемента кода, ΔΤ=2π/(mω₀). Сигнал, используемый для вычислений спектра, имеет продолжительность в интервале t∈(-ΔΤ/2, ΔΤ/2), и для определенности имеет положительный переход в t=0.

где x=ω/ω₀

и ω₀=2π·1,023·10⁶

Заметим, что спектр синусоидального фазового сигнала BOC(n,m), Η^sin _n,m(ω), полностью состоит из мнимых составляющих благодаря присутствию члена j=(√-1) в знаменателе.

Подобным образом, спектр двоичной смещенной несущей, BOC(n,m), с косинусоидальной фазовой модуляцией символа расширения задается уравнением (3-1). Уравнение (3-1) показывает сложный спектр, Η^cos _n,m(ω) для значений (2n/m), которые являются четными. Это соответствует (n/m) полным циклам двоичной смещенной несущей в каждом символе кода расширения. Сложный спектр основан на вычислении по длительности одного элемента кода, ΔΤ=2π/(mω₀). Сигнал, используемый для вычислений спектра, имеет продолжительность в интервале t∈(-ΔΤ/2, ΔΤ/2), и для определенности имеет положительную задержку в t=0.

где x=ω/ω₀

и ω₀=2π·1,023·10⁶

Заметим, что спектр косинусоидального фазового сигнала BOC(n,m), Η^cos _n,m(ω), состоит полностью из реальных составляющих.

Соответствующая спектральная плотность мощности (PSD) задается в уравнении (4), приведенном ниже, и представляет собой усредненное значение за 1 секунду, при условии, что каждый символ кода расширения принимает (двоичное) состояние, выбранное произвольно из элементов {+1,-1}. Плотность PSD выражается как:

Как описано выше, в составном сигнале двоичной смещенной несущей (BOC) в качестве альтернативы мультиплексированию по времени сигнал формируется путем аддитивного объединения двух или нескольких BOC составляющих для каждого символа расширения. Таким образом, каждый символ расширения имеет спектр, содержащий, в случае с двумя составляющими, часть α составляющей BOC(n,m) и часть β составляющей BOC(k,m). Заметим, что обе составляющие имеют одинаковую частоту кода расширения (элементов сигнала) (одинаковую длительность элемента кода расширения). Тогда полный сложный спектр выражается как:

Соответствующая спектральная плотность мощности формируется из произведения S_c(ω) с его комплексно сопряженным числом, и для реальных α, β выражается как:

Уравнения (6) ясно показывают различия в плотностях PSD для составных BOC (аддитивных сигналов) и мультиплексирования по времени. Спектральная плотность мощности, Φ_TM(ω), для составляющих символа расширения с мультиплексированием по времени BOC(n,m) и BOC(k,m), если доли составляют α² и β², выражается как:

Следовательно, последовательность с мультиплексированием по времени содержит α²/(α²+β²) элементов сигнала со спектральной плотностью мощности Φ_n,m(ω) и β²/(α²+β²) элементов сигнала со спектральной плотностью мощности Φ_k,m(ω). Различие между плотностями PSD для методов CBOC и TMBOC основано на присутствии кросс-спектральных членов в плотности CBOC PSD, Φ_cross(ω):

Ситуация осложняется, когда, например, имеются 3 составляющие, формирующие составной сигнал. В варианте реализации с мультиплексированием по времени составляющие рассредоточиваются среди элементов кода в подходящих количествах, чтобы установить соответствующие доли спектральной плотности мощности, необходимые для каждой составляющей, которую необходимо передавать (более точно это осуществляется во время генерации сигнала, поскольку на спутниках имеются фильтры передачи, которые контролируют внеполосные излучения). В типичном примере доли α², β² и δ² для сигналов с каждой из трех плотностей PSD рассчитываются, как показано в нижеследующем уравнении (9).

Соответствующий спектр для аддитивного способа получения составного сигнала BOC из трех составляющих имеет три кросс-спектральных члена формы уравнения (9).

Кросс-спектральные члены в уравнении (10) имеют значительное влияние на передаваемую плотность PSD. Ясно, что присутствие кросс-спектральных членов затрудняет реализацию общей плотности PSD для CBOC и MBOC.

Задача вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в том, чтобы по меньшей мере снизить остроту одной или нескольких проблем уровня техники.

Раскрытие изобретения

Соответственно варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают способ генерации сигнала, содержащий этапы генерации, по меньшей мере, первой и второй частей сигнала; причем первая часть выводится из по меньшей мере соответствующих первых частей по меньшей мере первого и второго сигналов BOC, имеющих первое фазовое состояние, или по меньшей мере имеет характеристики упомянутых частей, и вторая часть выводится из по меньшей мере вторых соответствующих частей по меньшей мере первого и второго сигналов BOC, имеющих второе фазовое состояние, комплементарное к первому фазовому состоянию, или имеет характеристики упомянутых частей.

Предпочтительно, при усреднении, например по двум элементам сигнала или некоторому другому периоду времени или интервалу, составной сложный спектр для комбинации двух модулирующих поднесущих содержит по меньшей мере существенно уменьшенные, и предпочтительно по существу исключенные, кросс-спектральные члены. Это позволяет, например, спектру модулирующей поднесущей, как, например, составному сигналу BOC, иметь, по существу, ту же спектральную плотность мощности (PSD), как и у другой модулирующей поднесущей, как, например, несущей BOC, мультиплексированной с разделением по времени, если их рассматривать с точки зрения того, содержат ли спектры мощности обеих поднесущих кросс-спектральные члены.

Дополнительный вариант осуществления обеспечивает способ генерации сигнала CBOC или сигнала модуляции с расширением спектра из первого и второго сигналов BOC, причем сигнал CBOC имеет предварительно заданную спектральную плотность мощности, содержащую, по меньшей мере, уменьшенные кросс-спектральные члены спектральных плотностей мощности первого и второго сигналов BOC, усредненных, по меньшей мере, по двум заданным временным интервалам, как например, по меньшей мере, по двум элементам сигнала; при этом способ содержит этапы установления таких состояний первого и второго сигналов BOC по последующему заданному временному интервалу из, по меньшей мере, двух заданных временных интервалов, которые комплементарны состояниям первого и второго сигналов BOC по текущему заданному временному интервалу, из, по меньшей мере, двух предварительно заданных временных интервалов.

Другой вариант осуществления обеспечивает генератор сигналов, содержащий средство для генерации, по меньшей мере, последующей части сигнала относительно, по меньшей мере, текущей части сигнала; причем текущая часть выводится из, по меньшей мере, текущих соответствующих частей, по меньшей мере, первого и второго сигналов BOC, имеющих первое фазовое состояние, или, по меньшей мере, имеет характеристики упомянутых частей или связана с упомянутыми частями, причем средство для генерации содержит средство для объединения, по меньшей мере, последующих частей, по меньшей мере, первого и второго BOC сигналов, имеющих второе фазовое состояние, комплементарное первому фазовому состоянию.

Другой вариант осуществления обеспечивает генератор сигналов для генерации сигнала CBOC из первого и второго BOC сигналов, причем сигнал CBOC имеет заданную спектральную плотность мощности, содержащую, по меньшей мере, уменьшенные кросс-спектральные члены спектральных плотностей мощности первого и второго BOC сигналов, усредненных, по меньшей мере, по двум заданным временным интервалам; причем генератор содержит средство для установления таких состояний первого и второго сигналов BOC по последующему заданному временному интервалу из, по меньшей мере, двух заданных временных интервалов, которые комплементарны состояниям первого и второго сигналов BOC по текущему заданному временному интервалу, из, по меньшей мере, двух заданных временных интервалов.

Варианты осуществления обеспечивают сигнал, содержащий, по меньшей мере, последующую часть сигнала относительно, по меньшей мере, текущей части сигнала; причем текущая часть выводится из, по меньшей мере, текущих соответствующих частей по меньшей мере первого и второго сигналов BOC, имеющих первое фазовое состояние, или имеет характеристики упомянутых частей или связан с ними, так что фазовое состояние, по меньшей мере, последующих частей по меньшей мере первого и второго сигналов BOC, связанных, по меньшей мере, с упомянутой последующей частью, является комплементарным первому фазовому состоянию.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы в виде аппаратных средств, программного обеспечения или их сочетания. Соответствующим образом, аспект настоящего изобретения обеспечивает компьютерную программу, содержащую выполняемые компьютером инструкции для осуществления способа, системы, устройства, генератора или генерации сигнала согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Кроме того, такая компьютерная программа может храниться с использованием любой формы носителя данных, таких как, например, оптические и магнитные машиночитаемые носители, ИС, постоянные запоминающие устройства (ROM, ПЗУ), программируемые постоянные запоминающие устройства (PROM, ППЗУ) и другие энергозависимые и энергонезависимые устройства. Соответствующим образом, варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают машиночитаемый носитель, на котором хранится такая компьютерная программа.

В соответствии с действующими в настоящее время предложениями между операторами нескольких спутниковых навигационных систем (таких, как США с системой GPS, а также Европейский Союз с системой Galileo), имеются официальные документы, которые приводят в исполнение рекомендацию совместных технических рабочих групп использовать общую плотность PSD для сигналов каждой системы в диапазоне L1 RNSS (радионавигационная спутниковая служба). При этом может не требоваться осуществление того же самого временного сигнала. Варианты осуществления настоящего изобретения позволяют реализовать вышеупомянутую общую плотность PSD для сигналов каждой системы в диапазоне L1 RNSS.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения для устранения кросс-спектрального члена в уравнении 6 используется второй способ. Он имеет такой же эффект, как другие способы, но является альтернативным вариантом реализации. Кросс-спектральный член Φ_cross(ω) может быть установлен равным нулю, если выполняется следующее условие:

Указанное условие может быть выполнено, если спектры BOC(n,m) составлены из чисто мнимых составляющих, тогда как спектры BOC(k,m) состоят из чисто действительных составляющих. Следовательно, при таком условии комплексно сопряженное число для Η^sin _n,m(ω) выражается как:

тогда как комплексно сопряженное число для Η^cos _k,m(ω) не изменяет знак:

Заметим, что верхние индексы sin и cos добавлены, чтобы определить фазирование поднесущей в модуляции символа расширения двоичной смещенной несущей. Такая комбинация удовлетворяет условию, требуемому для устранения кросс-спектрального члена. Данный вариант осуществления настоящего изобретения требует, чтобы две составляющие BOC имели фазирование, по существу, в квадратуре, одна в синусоидальном фазировании и другая в косинусоидальном фазировании.

Еще один из аспектов вариантов осуществления настоящего изобретения обеспечивает архитектуры приемника для обработки передаваемых сигналов, указанных в настоящей заявке. Могут быть реализованы варианты осуществления, которые имеют единый канал для, по существу, одновременной обработки всех составляющих сигнала. В качестве альтернативы или дополнения, могут быть реализованы варианты осуществления, которые имеют множество каналов, так, чтобы отдельные составляющие сигнала обрабатывались отдельно соответствующими каналами. Специалистам должно быть понятно, что такая обработка не обязательно может быть оптимизирована для обеспечения максимального отношения сигнала к шуму.

Краткое описание чертежей

Далее варианты выполнения настоящего изобретения будут описаны исключительно в качестве примера со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 изображает передатчик или генератор сигналов,

фиг.2 изображает известную двоичную смещенную несущую (MBOC), мультиплексированную с разделением по времени,

фиг.3 изображает известную составную двоичную смещенную несущую (CBOC),

фиг.4 изображает сигнал CBOC согласно варианту осуществления настоящего изобретения,

фиг.5 изображает обычную схему системы для генерации CBOC сигнала,

фиг.6 изображает схему системы для генерации сигнала CBOC согласно варианту осуществления настоящего изобретения,

фиг.7 изображает схему системы для генерации сигнала CBOC согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, которые используют эпоху кода расширения для управления инверсией фазы,

фиг.8 изображает вариант схемы системы для генерации CBOC сигнала, которая изображена на фиг.7,

фиг.9 изображает дополнительный вариант схемы системы для генерации сигнала модуляции символа расширения согласно варианту осуществления, и

фиг.10 изображает еще один дополнительный вариант осуществления схемы системы для генерации сигнала CBOC.

Осуществление изобретения

На фиг.1 схематически показан передатчик 100 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Передатчик 100 содержит средство 102, то есть генератор, для генерации или выбора дальномерных кодов для передачи. Специалистам должно быть понятно, что такие дальномерные коды могут генерироваться, например, посредством реализаций сдвигового регистра. Альтернативой генерации посредством сдвигового регистра может быть воспроизведение последовательности кодовых состояний, содержащей кодовую последовательность из запоминающего устройства, выполненного с возможностью непрерывного воспроизведения таких последовательностей. Следует понимать, что средство 102 для генерации и/или выбора дальномерных кодов иллюстрируется как формирующее g_i(t) и m_i(t). Указанные коды подаются в соответствующие блоки 104 и 106 смешивания. Блоки 104 и 106 смешивания выполнены с возможностью объединения дальномерных кодов с поднесущими согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Соответствующие генераторы 108 и 109 поднесущих генерируют поднесущие. При необходимости, информационный сигнал d_i(t) также предпочтительно смешивается с дальномерными кодами и поднесущими. Длительность одного бита информационного сигнала обычно является целым кратным по отношению к интервалу повторения кода. Например, в СА-коде GPS он составляет 20 интерв