衛星導航信號及其生成方法、生成裝置、接收方法和接收裝置與流程

本申請涉及衛星導航領域，更具體地，本申請涉及衛星導航信號及其生成方法、生成裝置、接收方法和接收裝置。

背景技術：
隨著全球導航衛星系統(GNSS)的持續建設，導航服務需求在不斷擴展。各衛星導航系統在同一頻段上播發的信號數量越來越多，使得原本有限的衛星導航頻譜變得愈加擁擠。隨著同一系統在同一頻段內播發信號數量的增加，衛星載荷的復雜度不斷提高。如果一個頻段內的不同服務信號使用彼此獨立的發射天線及放大器鏈路，對天線設計的要求以及載荷的總功率、成本、體積、重量等方面都會帶來較大的代價。因此，希望能夠將多個信號在一個載波上進行復用合成。而同時，在衛星發射功率受限的情況下，為了在接收端維持足夠的接收功率，希望星上的高功率發射機具有盡可能高的功率效率。這就要求衛星上的高功率放大器(HPA)要工作在非線性飽和區。但當HPA在飽和點附近時，如果輸入信號不具有恒定的包絡，那么輸出分量會產生幅度調制和幅相轉換等畸變，造成發射信號的幅相失真，對接收端的性能造成很大的影響。因此需要保證合成信號的恒包絡特性。對于同一頻點上的多個DSSS信號的恒包絡復用，已有一些成熟的技術，例如，可以將兩個不同的DSSS信號放置在載波的兩個相互正交的相位上從而構成一個QPSK信號進行發射。早期的GPS中，L1頻點的C/A碼信號和P(Y)碼信號的恒包絡復用就是以這種方式實現的。但當信號數目增多時，就需要使用一些更為復雜的恒包絡復用技術，例如美國專利US6430213、美國專利申請US2002/0075907A1、美國專利申請US2002/0150068A1、以及美國專利申請US2011/0051783A1等等。但上述的這些技術主要針對同一頻點上的多個信號分量的恒包絡復用。現有技術，例如恒包絡AltBOC調制技術(美國專利US2006/0038716A1)以及時分復用AltBOC(TD-AltBOC)技術(中國專利公開號CN102209056A)提供了一種對于兩個不同頻點上的DSSS信號聯合進行恒包絡復用的方法，例如將兩個相隔30.69MHz的頻點上分別調制的兩組BPSK-R(10)信號組合成一個復合恒包絡信號。然而，AltBOC調制技術需要預先生成相位映射表，并通過查表的方式實現多路復用信號的恒包絡。此外，AltBOC調制技術中，參與復用的DSSS信號分量的功率必須是相等的。而在TD-AltBOC中，這種技術所使用的時分復用顯著惡化了所復用的DSSS信號與同一頻段上的其它擴頻信號之間的多址性能。而且TD-AltBOC中，參與復用的信號分量的功率也必須是相等的。技術上的這種限制降低了AltBOC和TD-AltBOC使用的靈活性。眾所周知，在GNSS系統中，由于測距是信號的首要目的，信號體制設計中更傾向于為導頻信道分配比數據信道更多的功率，以提高偽距測量以及載波相位跟蹤的精度和穩健性，而且信號分量采用不同的擴頻碼片波形(例如BPSK-R、正弦相位BOC、余弦相位BOC、TMBOC、QMBOC等)會在接收機中呈現出不同的捕獲、跟蹤、解調性能，因此有必要為衛星導航信號提供一種更為靈活的雙頻恒包絡復用技術。

技術實現要素：
本申請的目的是提供一種至少能夠部分改善上述現有技術中的缺陷的一種衛星導航信號及其生成方法、生成裝置、接收方法和接收裝置。根據本申請的一個方面，公開了一種衛星導航信號生成裝置，包括：基帶信號產生器，生成第一基帶信號S1,第二基帶信號S2，第三基帶信號S3，以及第四基帶信號S4；多路復用信號產生器，設置所述第一基帶信號S1,第二基帶信號S2，第三基帶信號S3和第四基帶信號S4的多路復用信號的同相基帶分量和正交基帶分量的幅度和相位，生成具有恒包絡的多路復用信號；以及調制器，將所述具有恒包絡的多路復用信號調制到射頻，生成衛星導航信號，其中，所述第一基帶信號S1和所述第二基帶信號S2調制于第一載波頻率f1且載波相位彼此正交，所述第三基帶信號和所述第四基帶信號調制于第二載波頻率f2且載波相位彼此正交。根據本申請的一個方面，公開了一種衛星導航信號生成方法，包括：生成第一基帶信號S1，第二基帶信號S2，第三基帶信號S3，以及第四基帶信號S4；設置所述第一基帶信號S1，第二基帶信號S2，第三基帶信號S3和第四基帶信號S4的多路復用信號的同相基帶分量和正交基帶分量的幅度和相位，生成具有恒包絡的多路復用信號；以及將所述具有恒包絡的多路復用信號調制到射頻，生成衛星導航信號，其中，所述第一基帶信號S1和所述第二基帶信號S2調制于第一載波頻率f1且載波相位彼此正交，所述第三基帶信號和所述第四基帶信號調制于第二載波頻率f2且載波相位彼此正交。根據本申請的一個方面，公開了一種通過前述衛星導航信號生成方法或衛星導航信號生成裝置所生成的衛星導航信號。根據本申請的一個方面，公開了一種設備，包括處理如前述衛星導航信號、或者衛星導航信號生成方法或衛星導航信號生成裝置所生成的衛星導航信號的裝置。根據本申請的一個方面，公開了一種衛星導航信號接收裝置，接收由如前述衛星導航信號、或者衛星導航信號生成方法或衛星導航信號生成裝置所生成的衛星導航信號。根據本申請的一個方面，公開了一種接收由如前述衛星導航信號、或者衛星導航信號生成方法或衛星導航信號生成裝置所生成的衛星導航信號的信號接收裝置，包括：接收單元，接收所述衛星導航信號；解調單元，解調所接收到的衛星導航信號中調制于第一載波的信號分量，并解調所述接收到的調制于第二載波的信號分量；以及處理單元，根據所述解調單元所解調的調制于第一載波的信號分量獲得第一基帶信號S1和第二基帶信號S2以及所解調的調制于第二載波的信號分量，獲得第三基帶信號S3和第四基帶信號S4。根據本申請的一個方面，公開了一種接收由如前述衛星導航信號、或者衛星導航信號生成方法或衛星導航信號生成裝置所生成的衛星導航信號的信號接收方法，包括：接收所述衛星導航信號；解調所接收到的衛星導航信號中調制于第一載波的信號分量，獲得第一基帶信號S1和第二基帶信號S2；以及解調所接收到的衛星導航信號中調制于第二載波的信號分量，獲得第三基帶信號S3和第四基帶信號S4。根據本申請的一個方面，公開了一種接收由如前述衛星導航信號、或者衛星導航信號生成方法或衛星導航信號生成裝置所生成的衛星導航信號的信號接收裝置，包括：接收單元，接收所述衛星導航信號；解調單元，解調所述衛星導航信號，獲得多路復用信號的同相基帶分量和正交基帶分量；以及處理單元，根據所述多路復用信號的同相基帶分量和正交基帶分量的幅度和相位，獲得第一基帶信號S1,第二基帶信號S2，第三基帶信號S3，以及第四基帶信號S4。根據本申請的一個方面，公開了一種接收由如前述衛星導航信號、或者衛星導航信號生成方法或衛星導航信號生成裝置所生成的衛星導航信號的信號接收方法，包括：接收所述衛星導航信號；解調所述衛星導航信號，獲得多路復用信號的同相基帶分量和正交基帶分量；以及根據所述多路復用信號的同相基帶分量和正交基帶分量的幅度和相位，獲得第一基帶信號S1,第二基帶信號S2，第三基帶信號S3，以及第四基帶信號S4。根據本申請的一個方面，公開了一種包括用于實現如前述方法、裝置、設備或者用于生成如前述衛星導航信號的可執行指令的程序。根據本申請的一個方面，公開了一種存儲如前述用于實現如前述方法、裝置、設備或者用于生成如前述衛星導航信號的可執行指令的程序的機器可讀存儲器。附圖說明圖1示出了根據本申請的一種實施方式的衛星導航信號生成裝置的方框圖。圖2示出了根據本申請的一種實施方式的基帶信號產生器的方框圖。圖3示出了根據本申請的一種實施方式的多路復用信號產生器的方框圖。圖4示出了根據本申請的一種實施方式的調制器的方框圖。圖5示出了根據本申請的一種實施方式的衛星導航信號生成裝置的一種具體實現方式的示意圖。圖6示出了根據本申請的一種實施方式的衛星導航信號生成裝置的另一種具體實現方式的示意圖。圖7示出了根據本申請的一種實施方式的當四個信號分量功率比為c1:c2:c3:c4＝1:2:3:8情況下復合基帶信號的星座圖。圖8示出了根據本申請的一種實施方式的多路復用信號的功率譜密度。圖9顯示了根據本申請的一種實施方式的衛星導航信號生成方法的流程圖。圖10顯示了根據本申請的一種實施方式的衛星導航信號接收裝置的方框圖。圖11示出了根據本申請的一種實施方式的衛星導航信號接收裝置的一種具體實現方式的示意圖。具體實施方式下面參照附圖對本申請公開的衛星導航信號的恒包絡復用方法、生成裝置以及接收方法進行詳細說明。為簡明起見，本申請各實施例的說明中，相同或類似的裝置使用了相同或相似的附圖標記。圖1顯示了根據本申請的一種實施方式的衛星導航信號生成裝置1。如圖所示，信號生成裝置1包括基帶信號產生器100，多路復用信號產生器200，以及調制器300。基帶信號產生器100生成第一基帶信號S1,第二基帶信號S2，第三基帶信號S3，以及第四基帶信號S4。多路復用信號產生器200設置第一基帶信號S1,第二基帶信號S2，第三基帶信號S3和第四基帶信號S4的多路復用信號的同相基帶分量I(t)和正交基帶分量Q(t)的幅度和相位，以生成具有恒包絡的多路復用信號。調制器300將所述具有恒包絡的多路復用信號調制到射頻，生成衛星導航信號。其中，第一基帶信號S1和第二基帶信號S2調制于第一載波頻率f1且載波相位彼此正交，將第三基帶信號和第四基帶信號調制于第二載波頻率f2且載波相位彼此正交。根據本申請的衛星導航信號生成裝置，可以實現兩個頻點(f1，f2)上的四個信號分量(S1,S2,S3,S4)的恒包絡復用。根據一種實施方式，可以根據實際需要設定各基帶信號Si的功率參數c1,c2,c3和c4，即，各基帶信號可以具有不同的功率參數。根據一種實施例，功率參數可以是各基帶信號的絕對功率，例如各基帶信號實際采用的發射功率。可以理解，由于通過例如放大器等器件后，信號的絕對功率將會發生變化，根據另一種實施例，功率參數可以是各基帶信號的相對功率。例如，當各基帶信號的功率比c1:c2:c3:c4為1：1：1：1時，四路基帶信號的相對功率均為1。當各基帶信號的功率比c1:c2:c3:c4為1：3：1：3時，四路基帶信號的相對功率分別為1，3，1，3。此外，基帶信號產生器110生成的各基帶信號中可以有任一個、任兩個或者任意三個功率參數為零。多路復用信號產生器200可以根據各基帶信號的功率參數，設置多路復用信號的同相基帶分量和正交基帶分量的幅度和相位。根據本申請的一種實施方式，基帶信號是取值為+/-1的信號。多路復用信號產生器200可以根據各路基帶信號的取值，設置多路復用信號的同相基帶分量和正交基帶分量的幅度和相位。如圖2所示，根據一種實施方式，基帶信號產生器100可以包括信源110，擴頻調制器120和擴頻碼片賦形器130。信源110產生需要播發的信息。例如衛星導航系統中完成定位所需要的同步字、時間信息、星歷等，并將其編碼成比特流。本領域技術人員可以理解，對于某些專門用作測距用途的信號，例如衛星導航系統中的導頻信道信號，可以不傳遞具體信息而認為其播發的比特流恒為0或者恒為1。擴頻調制器120使用擴頻序列對信源產生的比特流/信息進行擴頻調制，得到調制了電文信息的擴頻序列。擴頻碼片賦形器130將調制了電文信息的擴頻序列中的每一比特賦以一個波形。這一波形可以是矩形脈沖、歸零波形、方波、以及在衛星導航領域通常使用的二進制編碼符號(BCS)波形等。本領域技術人員可以理解，BPSK-R、BOC、TMBOC等調制所使用的擴頻碼片波形都是BCS波形中的特例。可以理解，根據本申請的衛星導航信號生成裝置可以靈活選擇各基帶信號...