Лекция6.Методыуплотнения (мультиплексирования)...

1

Лекция 6. Методы уплотнения(мультиплексирования) сигналов СРНС

A

-A

0

t

s tA

-A

0

t

s t

A

-A

0

t

s t

2

Предпосылки

- Ряд задач невозможно решить в рамках одной«универсальной» структуры радионавигационногосигнала. К таким задачам относятся:

1. Слежение за РНП сигнала с высокой точностью, чувствительностью и помехоустойчивостью2. Передача навигационного сообщения с высокойскоростью информационного потока3. Обеспечение санкционированного доступа крадиосигналу и невозможности его «подделки» впостановщике помех (имитостойкость)4. Упрощение процедуры поиска сигнала в НАП

Это приводит к необходимости передавать несколькосигналов различного назначения в одном радиоканале.

3

Определение и требованияУплотнение радиосигналов – это процедура, обеспечивающая передачу нескольких радиосигналовпо одному радиоканалу НКА-потребитель свозможностью их раздельной обработки на приемнойстороне.

Требования:- ортогональность компонент уплотненного сигнала

(для возможности раздельной обработки на приемнойстороне);- постоянство суммарной огибающей передаваемогоуплотненного радиосигнала (из-за особенностейпостроения передающего тракта НКА).

4

Концепция Pilot/Data

На одной и той же несущей частоте с борта НКАизлучаются два радиосигнала: пилотный (Pilot) иинформационный (Data)

- Пилотная компонента не содержит модуляциинавигационным сообщением и служит для слежения заРНП с высокой точностью, чувствительностью ипомехоустойчивостью.- Информационная компонента предназначена дляпередачи навигационного сообщения и упрощенияпоиска сигнала за счет более короткого дальномерногокода.

Примеры двухкомпонентных сигналов Pilot/Data: GPS L2C, GPS L5, ГЛОНАСС L3OC, все перспективные сигналы СРНС.

5

Квадратурное уплотнениеПри квадратурном уплотнении компоненты радиосигналасдвинуты по фазе несущей на 90° относительно другдруга.

При одинаковой амплитуде компонентавтоматически обеспечиваетсяпостоянство огибающей суммарногорадиосигнала.

Квадратурно уплотненный сигнал иногданазыват сигналом с квадратурноймодуляцией QPSK(n) (Quadrature Phase Shift Keying), где n – частота выборкисимволов ДК в единицах базовой частоты1,023 МГц.

1 0 0 2 0 0сигнал 1 сигнал 2

cos sins t A G t t A G t t

1

2

1

1

G

G

1

2

1

1

G

G

1

2

1

1

G

G

1

2

1

1

G

G

Примеры: ГЛОНАСС (L1OF-L1SF) и L3OC; GPS (C/A-P/Y) и L5; Beidou (B1I-B1Q)

6

Временное уплотнениеПри временном уплотнении компоненты радиосигналапередаются в разные непересекающиеся промежуткивремени. Эти промежутки очень малы и как правилосоответствуют символам ДК.

1G t

t

t

t

2G t

G t

c c

фc

7

Временное уплотнениеМатематическая запись двухкомпонентного сигнала свременным уплотнением:

0 0

1

2

cos ,

, при 0 mod (2 ) ,

, при mod (2 ) 2 ,

c c

c c c

s t A G t t

G t tG t

G t t

1 2,G t G t - модулирующие цифровые последовательности, принимающие значения ±1 и учитывающие как дальномерный код, так (возможно) и навигационное сообщение, оверлейный код, и/илицифровую поднесущую.- По сути, временное уплотнение сигналов присутствует тольков суммарной цифровой огибающей.

Примеры: GPS L2C; ГЛОНАСС L1OC, L2OC, L1SC, L2SC. Во всех случаях G1(t) – Data, G2(t) – Pilot.

8

Комбинированные видыуплотнения

9

Квадратурно-временноеуплотнение сигналов ГЛОНАСС скодовым разделением

На «новой» несущей L1 (1600,995 МГц) будет передаватьсяпо 4 (!!!) сигнала с каждого НКА ГЛОНАСС-К2:

1. L1OCd (информационная компонента открытого сигнала)

2. L1OCp (пилотная компонента открытого сигнала)

3. L1SCd (информационная компонента санкционированного сигнала)

4. L1SCp (пилотная компонента санкционированного сигнала)

На «новой» несущей L2 (1248,06 МГц) будет передаваться4 аналогичных сигнала: L2SCd, L2SCp, L2КСИ, L2OCp.

10


Математическая запись четырехкомпонентного сигналаГЛОНАСС с квадратурно-временным уплотнением:

0 0 0 0cos sin ,

, при 0 mod (2 ) ,

, при mod (2 ) 2 ,

, при 0 mod (2 ) ,

, при mod (2 ) 2 ,

1 / 2.5 1023 мс, 1 /1023 мс.

SC OC

SCd S S

SC

SCp S S S

OCd O O

OC

OCp c O O

S O

s t A G t t A G t t

G t tG t

G t t

G t tG t

G t t

11


Схематическое обозначение уплотненных сигналов вдиапазонах L1 и L2:

L1

L1SCpL1SCd

L1SC

L1

OC

dL

1O

Cp

L1

OC L2

L2SCpL2SCd

L2SC

L2

КС

ИL

2O

Cp

L2O

C

Q

I I

Q

12

Модуляция TMBOC в сигнале GPS L1C

В сигнале GPS L1C используется простое суммирование пилотной иинформационной компоненты без сохранения постоянстваогибающей. Однако пилотная компонента имеет дополнительноеуплотнение вида модуляции, который называется TMBOC(6,1,4/33).

p1

1 PL C t

t

t

t

sc t

BOC(6,1) BOC(1,1)

p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 ... p30 p31 p32 p33

Биты дальномерного кода

...

...BOC(1,1) BOC(1,1) BOC(6,1) BOC(1,1) BOC(6,1) BOC(1,1)ВОС(1,1)

BOC(6,1) BOC(1,1) BOC(1,1) BOC(1,1)

Цифровая поднесущая

Виды модуляции в результирующей последовательности 1 PL C t sc t

Смысл модуляции TMBOC(6,1,4/33):- TMBOC = Time Multiplexed BOC;- 4/33 символов ДК модулированы цифровой поднесущей по законуBOC(6,1), остальные 29/33 символов ДК модулированы цифровойподнесущей по закону BOC(1,1).

13

Модуляция СBOC в сигнале Galileo E1-B/C

В сигнале Galileo E1-B/C используется суммированиепилотной и информационной компоненты без сохраненияпостоянства огибающей. Обе компоненты имеютдополнительное уплотнение вида модуляции, которыйназывается СBOC(6,1,1/11).Выражение для огибающей сигнала:

E1-B – информационная компонентаE1-C – пилотная компонента

1 (1,1) (6,1)

1

(1,1) (6,1)

1

1

2

1,

2

10 /11, 1 /11.

E B НС

E B

C O

E C

s t G t G t sc t sc t

G t G t sc t sc t

14

Модуляция СBOC в сигнале Galileo E1-B/C

Смысл модуляции СBOC(6,1,1/11):- СBOC = Composite BOC;- 1/11 мощности сигнала отдана на модуляцию BOC(6,1), остальные 10/11 мощности отданы на модуляцию BOC(1,1);- распределение мощности сигнала по разным видам модуляциидостигается за счет применения специальных модулирующихфункций:

B НСG t G t

t

t

t

(1,1)sc t

(6,1)sc t

t

(1,1

)(6

,1)

sct

sct

1

0

1

C OG t G tt

t

t

(1,1)sc t

(6,1)sc t

t

(1,1

)(6

,1)

sct

sct

1

0

1

(1,1) (6,1) (1,1) (6,1) и sc t sc t sc t sc t

15

Модуляция AltBOCв сигнале Galileo E5

Радиосигналы Galileo E5a и E5b образуют единыйрадиосигнал Galileo E5 с видом модуляцииAltBOC(15,10), в котором уплотнено 4 независимыхрадиосигнала: E5a-I, E5a-Q, E5b-I, E5b-Q.

f

16


Комплексная огибающая составного радиосигналаGalileo E5:

5 5 5 5 5 , 5

5 5 5 5 , 5

5 5 5 5 , 5

5 5 5 5 , 5

1/ 4

2 2

1/ 4

2 2

1/ 4

2 2

1/ 4

2 2

E E a I E a Q E S E S s E

E b I E b Q E S E S s E

E a I E a Q E P E P s E

E b I E b Q E P E P s E

s t e t je t sc t jsc t T

e t je t sc t jsc t T



,

Составныемодулирующиефункции(всего 2 шт.)

Битовые потоки 4-х сигнальныхкомпонент:- информационные: E5a-I, E5b-I;- пилотные: E5a-Q, E5b-Q.

Комбинации (XOR)всех битовыхпотоков исключаяиндексные:

5 5 5 5E a I E a Q E b I E b Qe e e e

17


Составные модулирующие функции:

Смысл модуляции AltBOC(15,10):- Частота составных модулирующих функций равна (15х1,023) МГц;- Частота выборки символов ДК равна (10х1,023) МГц

- Модуляция AltBOC(15,10) позволяет уплотнить 4 радиосигнала так, что «с точки зрения» НАП они все имеют модуляцию BPSK(10).

, 5

1

15 1,023 МГцs ET

Период функций:

Лекция6.Методыуплотнения (мультиплексирования)...

Documents