摘要：對BOC及其衍生信號CBOC(6，1，1／11)的時域頻域特性進行分析和在Matlab環(huán)境下進行了仿真。根據(jù)仿真的信號特性，對已有的跟蹤算法進行的分析和比較。基于工程實現(xiàn)和算法性能，選擇了多相關器結構的算法(S—curveshaping方法)，并根據(jù)此算法設計在原有接收機結構上進行改進，設計出了基于CBOC(6，1，1／11)接收機結構。最終時設計的接收機結構進行了硬件上的實現(xiàn)，完成了原理樣機的制作。
關鍵詞：導航；CBOC；多相關器算法；接收機

近年來，隨著美國的GPS系統(tǒng)在軍用和民用領域的成功應用，衛(wèi)星導航系統(tǒng)受到了世界多個主要國家和組織的普遍關注。除了美國正在進行的GPS現(xiàn)代化計劃以外，歐盟正在建設Galileo系統(tǒng)，俄羅斯正在對其GLONASS系統(tǒng)進行恢復和現(xiàn)代化改進，我國的北斗系統(tǒng)也在積極建設中。多個導航系統(tǒng)并存，一個首要的問題是導航信號的兼容共存。在無線電頻率資源非常緊張的情況下，歐盟提出了新的信號結構BOC(Bina ry Offset Carrier)調制，通過改變信號的頻譜，達到與傳統(tǒng)導航的BPSK(Binary Phase Shift Keying)調制信號共享頻率的目的，從而最大限度地利用有限的頻譜資源。而后，美國和歐盟就GPS系統(tǒng)和Galileo系統(tǒng)共用民用信號體制達成協(xié)議，GES系統(tǒng)和Galileo系統(tǒng)將分別使用MBOC調制方式的兩種實現(xiàn)，其中Galileo系統(tǒng)將在E1頻點使用CBOC調制。
由于BOC信號的相關函數(shù)存在多個相關峰值，用于BPSK信號體制的接收方法不能直接用于接收BOC信號體制，近年來人們提出了很多種適用于BOC信號體制的接收技術：文獻和文獻提出的BPSK—like(單邊帶)方法將BOC信號的頻譜簡化成類似BESK信號的形式后處理，該方法相對易于實現(xiàn)。文獻提出的bump-jump方法，文獻提出的ASPeCT方法占用的硬件資源都比較多，文獻提出的DE方法占用的硬件資源適中，也不會損失接收機的靈敏度和測距精度等性能，但是增加副載波環(huán)路實現(xiàn)復雜，本文研究的多相關器算法嘲硬件資源雖然多，但是實現(xiàn)簡單，理論清晰，可修正性和兼容性很好。但是國內對CBOC信號的研究還多處于理論分析階段，工程實現(xiàn)比較薄弱。由于CBOC信號是兩個BOC信號的時域疊加，筆者以Galileo系統(tǒng)擬采用的CBOC(6，1，1／11)信號著手，分析CBOC的時域特性，自相關函數(shù)以及功率譜密度函數(shù)。通過分析多相關器的算法，在現(xiàn)有的導航接收機的基礎上完成CBOC導航接收機工程樣機的實現(xiàn)。

1 CBOC信號特性分析
1．1 CBOC信號生成仿真
CBOC(Composite BOC)通過PN碼相同、副載波不同的兩種BOC信號進行加權求和實現(xiàn)。本文研究的是Galileo系統(tǒng)提出的CBOC(6，1，1／11)信號采用BOC(6，1)和BOC(1，1)兩種副載波加權實現(xiàn)，加權是對功率的分配。BOC(1，1)信號所占的功率百分比為a，BOC(6，1)信號所占功率百分比為b。通過這種加權之后，信號成為4電平信號。
CBOC信號表達式為：

采用Matlab仿真CBOC(6，1，1／11)信號如圖1所示。

接收機設計的一個關鍵就是在本地端復制一個和發(fā)射端匹配的信號，而根據(jù)Matlab的仿真分析可知，CBOC信號是四電平的信號，因此采用在接收端直接復制信號的方式會極大的增加了接收機設計的復雜度和實現(xiàn)的難度，這就要求必須尋找其他的方法恢復信號。
1．2 CBOC自相關和功率譜密度
信號的自相關特性是信號捕獲和跟蹤算法選擇的依據(jù)，BPSK信號的自相關函數(shù)只有一個峰值，采用典型的E—L相關器架構可以很容易的鎖住主峰，但是CBOC信號(如圖3所示)除了主峰以外還有兩個副峰，這樣簡單的采用BPSK的跟蹤算法容易錯鎖，因此影響取得的觀測量的值，進而影響定位結果。CBOC信號的自相關函數(shù)和功率譜密度函數(shù)的Matlab仿真圖如圖2所示。

CBOC信號的自相關特性可以表示為：

由仿真分析可知，CBOC(6，1，1／11)存在兩個較大的副峰，且其與BOC(1，1)信號類似，因此在選擇跟蹤算法時可以仿照BOC的算法進行改進。在圖2中，BOC(1，1)和BOC(6，1)的頻率譜峰清晰可見，因此可以根據(jù)射頻帶寬的大小選擇適合的接收算法。