李文刚, 王屹伟

(西安电子科技大学通信工程学院, 陕西 西安 710071)

0 引 言

高动态条件下,全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)的信号将会带有较大的多频勒频率偏移,如果载体的运动具有加速度,其多普勒频率偏移也将会处于变化之中,这对于GNSS信号的处理十分不利[1-2]。在GNSS信号被捕获之后,需要对GNSS信号进行导航数据的比特同步,才能够对GNSS信号进行跟踪和解调等后续处理[3]。以北斗B1频点为例,其扩频码的周期为1 ms,中低轨道的北斗卫星数据传送速率为50 bit/s,因而每一个导航电文持续的时间为20 ms,如果捕获过程中相干累加时间为1 ms,那么存在20个可能的导航数据的比特跳变位置[4]。现代GNSS接收机比特同步过程如图1所示,将一个数据比特周期即20 ms的扩频码分为20个1 ms,即20个候选比特跳变位置,比较候选位置是否发生比特跳变,如果在该候选位置处发生比特跳变,则直方图计数加1。经过若干个数据比特周期的检测,如果直方图的峰值超过门限值,则判断该候选位置为比特跳变位置。目前的研究成果主要是基于这种方法提高其在低信噪比条件下的性能[5-7],而在高动态条件下,GNSS信号的频率会产生实时的变化,其变化的规律和载体运动的状态有关,依照传统比特同步方法和相关的改进方法,GNSS接收机无法进行稳定而可靠地进行比特同步。

图1 传统比特同步方法Fig.1 Conventional bit synchronization method

新一代的GNSS民用信号普遍添加了正交或同向的导频信号,并将导频信号和数据信号进行了分离[8]:全球定位系统(global positioning system, GPS)的L1C、L2C、L5频点,伽利略导航系统(Galileo satellite navigation system)的E1、E5频点均采用这导频信号与数据信号分离并同步播发的形式。……