Лекция №2. Сигналы с BOC модуляцией (1142027)
Текст из файла
Лекция №2Сигналы с BOCмодуляциейГаврилов А.20191/26Точность измерения задержкирадиосигналаНижнийпределдисперсиинесмещеннойоценкиопределяетсянеравенством Крамера-Рао. Для неэнергетического параметра границаКрамера-Рао принимает особенно простой вид:1var {λ}=var {ϵ}≈−,2ρ' ' (0) qq ≫1Для задержки сигнала граница Крамера-Рао принимает вид (формулаВудворда):1^var { τ }≈,2 2( 2 πW rms ) qq≫1+∞12 ~˙ ( f )|2 dfW rms =f⋅|S∫2⋅E −∞Таким образом, сигналы с широкой полосой, или, что эквивалентно, узкойАКФ в задачах измерения времени более предпочтительны.2/26Сигналы с прямым расширениемспектраСигналы современных ГНСС используют широкополосную модуляцию спрямым расширением спектра (ПРС).
Например, так описывается ФМ-2(BPSK) радиосигналs (t)= A⋅Gнс (t )⋅G дк (t)⋅cos(ωн⋅t +φ(t))3/26BOC-сигналыs (t)= A⋅Gнс (t )⋅G дк (t)⋅M (t)⋅cos (ωн⋅t +φ(t))M (t )=sign(sin(2⋅π⋅f s⋅t )) - sinBOCM (t)=sign(cos(2⋅π⋅f s⋅t)) - cosBOCНазваниеBOC(m,n)обозначает,чтоиспользуетсядальномерный код с тактовой частотой символов fc=n·1,023МГц и меандр с тактовой частотой символов fs=m·1,023 МГц.4/26ФМ-2 (BPSK) и BOC-сигналы5/26ФМ-2 (BPSK) и BOC-сигналы6/26Нормированная спектральнаяплотность мощности ФМ-2 (BPSK)радиосигнала2 π⋅fsin ()fcGBPSK (f c )=f c⋅(π⋅f )27/26Спектральная плотность мощностиsinBOC и cosBOC радиосигналовsinGsinBOC (f s , f c )=f c⋅2( )⋅tanπ⋅ffc( π⋅f )2cos 2GcosBOC (f s , f c )=4⋅f c⋅2( )( ) ( )( )π⋅fπ⋅f⋅sin4fc4⋅f sπ⋅f(π⋅f ) ⋅cos2⋅f s22[π⋅f=f c⋅2⋅f s[=f c⋅( ) ( )π⋅fπ⋅f⋅cos( 2⋅f )π⋅fπ⋅fsin⋅sinfc2⋅f ss2⋅cos( ) ( )( )π⋅fπ⋅f⋅sin 2fc4⋅f sπ⋅fπ⋅f⋅cos2⋅f s]2]28/26Нормированная спектральнаяплотность мощности sinBOC и cosBOCрадиосигналов9/26Полоса BOC-сигналов10/26Нормированные автокорреляционныефункции ФМ-2 (BPSK) и BOCрадиосигналов11/26Нормированные автокорреляционныефункции ФМ-2 (BPSK) и BOCрадиосигналов12/26Сравнение точности оценокзадержек для ФМ-2 (BPSK) и BOCсигналовСравнение точностей оценок задержек по сигналам BPSK(4), BOC(2,2) иBOC(3,1).
Эти сигналы имеют одинаковую полосу.+∞12 ~˙ ( f )|2 dfW rms =f⋅|S∫2⋅E −∞D^τ, BPSK (4 ) W 2rms, BOC(2,2 )= 2=1,5D^τ , BOC(2,2) W rms ,BPSK (4)D^τ, BPSK (4 ) W=D^τ , BOC (3,1) W2rms, BOC (3,1 )2rms ,BPSK (4)Перов А.И. Методы и алгоритмыоптимального приёма сигналов в=4,05D^τ , BOC (2,2) W 2rms, BOC(3,1 )= 2=2,7D^τ , BOC (3,1) W rms, BOC(2,2 )аппаратуреспутниковыхпотребителейрадионавигационныхсистем. Москва. Радиотехника.2012.с.9613/26Сравнение точности оценокзадержек для ФМ-2 (BPSK) и BOCсигналовclear;clc;//[1] On Generalized Signal Waveforms for Satellite Navigation.//by José Ángel Ávila Rodríguez.
Munich, June 2008.//Тактовая частота ПСП:fb = 1.023e6;MN1 = [2, 2]; MN2 = [3, 1]; K= 4;fRange= max([sum(MN1), sum(MN2), K])*fb;nFRangeSteps = 1000;fRangeStep= 2*fRange / nFRangeSteps;//диапазон частот для построения спектра;//число точек для построения спектра;f = -fRange : fRangeStep : +fRange;f(length(f)/2+1) = 1e-10; //исключение особой точки (нуля).//собственно спектр (formula 4.48 [1]):G_sinBOC_2_2 = (MN1(2)*fb) * ( (sin(%pi*f/(MN1(2)*fb))).^2 ) ./ ((%pi*f).^2) .* (tan(%pi*f/2/(MN1(1)*fb))).^2;//собственно спектр:G_bpsk_4 = (K*fb) * ( (sin(%pi*f/(K*fb))).^2 ) ./ ((%pi*f).^2);//собственно спектр (formula 4.48 [1]):G_sinBOCv2 = (MN2(2)*fb) * ( (sin(%pi*f/(MN2(2)*fb))).^2 ) ./ ((%pi*f).^2) .* (tan(%pi*f/2/(MN2(1)*fb))).^2;//Сравнения//sinBOC(2,2) vs BPSK(4)printf( "\nD_sinBOC(2,2)/D_BPSK(4) = %f\n", sum( (f.^2).*G_sinBOC_2_2 ) / sum( (f.^2).*G_bpsk_4 ) );//sinBOC(3,1) vs BPSK(4)printf( "D_sinBOC(3,1)/D_BPSK(4) = %f\n", sum( (f.^2).*G_sinBOCv2 ) / sum( (f.^2).*G_bpsk_4 ) );//sinBOC(3,1) vs sinBOC(2,2)printf( "D_sinBOC(3,1)/D_sinBOC(2,2) = %f", sum( (f.^2).*G_sinBOCv2 ) / sum( (f.^2).*G_sinBOC_2_2 ) );14/26Достоинства и недостатки BOCсигналовДостоинства BOC-сигналов1) Для заданной полосы BOC сигналы позволяют повыситьточность измерения задержки сигнала по сравнению с BPSKсигналами;2) За счет того, что BOC сигналы имеют провал в окрестностинесущей частоты они хорошо дополняют уже существующиеФМ-2 (BPSK) сигналы, создавая для них минимальные помехи.3) Более узкий пик автокорреляционной функции уменьшаетошибки, вызываемые многолучевостью.Недостатки BOC-сигналовАвтокорреляционная функция BOC сигналов имеет в общемслучае несколько максимумов.
Эта особенность приводит кусложнению алгоритмов обработки BOC сигналов15/26Особенности алгоритмовобработки BOC-сигналов16/26Алгоритмы обработки BPSK-сигналовТиповые контуры слежения за задержкой и несущей приобработке ФМ-2 (BPSK) сигнала17/26Дискриминаторы по задержке√I√I2E+Q 2E− √ I 2L +Q 2L2E+Q + √ I +Q2E2L2L(I E −I L )⋅sign(I P )дискриминаторзадержкидлянекогерентного режима работы.
Крутизнахарактеристики не зависит от амплитуды.- дискриминатор задержки для когерентногорежима работы. Крутизна характеристикизависит от амплитуды.18/26Схема слежения за задержкой19/26Сглаживающие фильтрыПример простого фильтра второго порядка- типовые значениякоэффициентов●Фильтр второго порядка чувствителен к ошибкам ускорения.Фильтр второгокоэффициентов.●порядкаустойчивприлюбыхзначениях20/26Особенности работы контура слеженияза задержкой при работе по BOCсигналам. Алгоритм учёта амплитудывторичных пиков (Bump jumping)21/26Особенности работы контура слеженияза задержкой при работе по BOCсигналам.
Алгоритм учёта амплитудывторичных пиков (Bump jumping)Если амплитуда сигнала на корреляторе VE или VL окажетсявыше, чем на корреляторе P — значит для корректной работытребуется выполнить переход на главный максимум АКФ.22/26Особенности работы контура слеженияза задержкой при работе по BOCсигналам. Алгоритм учёта амплитудывторичных пиков (Bump jumping)Достоинства методаПростота реализацииНедостатки методаДля BOC-сигналов с большим количеством пиков АКФ могутпроявиться проблемы, связанные с неидеальность радиотрактаприёмника. Неравномерность АЧХ радиотракта может исказитьсоотношение амплитуд пиков АКФ.23/26Особенности работы контура слежения за задержкойпри работе по BOC-сигналам. Алгоритм сдополнительным контуром слежения за меандромIEPIPEIIPPIPLILPEPLгенератормеандравх.сигн.EPLдискр-рзадержкимеандрасглаживающий фильтрEPLгенераторПСПEP Lсглаживающий фильтрдискр-рзадержкиПСПQLPQPLQQPPQPEQEPsin cosгенераторнесущейсглаживающий фильтрфазовый дискриминатор24/26Список литературыI.
Перов А.И. Методы и алгоритмы оптимального приёма сигналов в аппаратурепотребителей спутниковых радионавигационных систем. - М.: Радиотехника, 2012II. Ипатов В. Широкополосные системы с кодовым разделением сигналов.Принципы и приложения. - М.: Техносфера, 2007III.
Doctoral thesis. On Generalized Signal Waveforms for Satellite Navigation. by JoséÁngel Ávila Rodríguez. Munich, June 2008.IV. Kaplan E.D., Hegarty C.J. Understanding GPS. Principles and Applications. SecondEdition. - Boston/London: ARTECH HOUSE, 2006V. Doctoral thesis. Advanced Global Navigation Satellite System Receiver Design byPaul Blunt. Surrey, Febrary 200725/26СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!26/26.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
