Binäre Offset-Trägermodulation - Binary offset carrier modulation

Die binäre Offset-Trägermodulation (BOC-Modulation) wurde von John Betz entwickelt, um die Interoperabilität von Satellitennavigationssystemen zu ermöglichen. Es wird derzeit im US-amerikanischen GPS-System, im indischen IRNSS- System und in Galileo verwendet und ist eine quadratische Subträgermodulation , bei der ein Signal mit einem rechteckigen Subträger multipliziert wird, dessen Frequenz gleich oder größer als die Chiprate ist. Nach dieser Unterträgervervielfachung , das Spektrum wird von dem Signal in zwei Teile geteilt, damit BOC - Modulation auch als Split-Spectrum - Modulation bekannt ist. Ihre Hauptvorteile sind, dass man das Spektrum so gestalten kann, dass es systemübergreifende Kompatibilität und theoretisch besser erreichbare Tracking-Fähigkeiten aufgrund höherer Frequenzen ermöglicht, wenn es auf das komplexe Basisband heruntergemischt wird. Auf der anderen Seite wurde eine Vielzahl unterschiedlicher Implementierungen / Instanziierungen eingerichtet, die es schwierig machten, das gesamte Bild zu erhalten. Es muss vorsichtig vorgegangen werden, da frühe (und manchmal neuere) Veröffentlichungen, die sich mit diesem Thema befassen, normalerweise keine angepassten Filter für die Pulsformung sowie das Konzept des komplexen Gaußschen Rauschens - das sehr oft nicht richtig behandelt wird - enthalten, um ein mathematisch konsistentes Basisband zu erhalten Beschreibung, dass (obwohl kompliziert aussehend) die Physik korrekt modelliert. Wenn diese Standards nicht korrekt behandelt werden, sind die theoretischen Ergebnisse nicht zuverlässig. Dies ist unabhängig von den Medien und dem Peer-Review sowie der Person, die es veröffentlicht hat. ${\ displaystyle f_ {sc}}$

Design

Die Hauptidee hinter der BOC-Modulation besteht darin, die Interferenz mit dem BPSK- modulierten Signal zu reduzieren , das ein Spektrum mit Sinc-Funktionsform aufweist. Daher haben BPSK-modulierte Signale wie C / A- GPS- Codes den größten Teil ihrer spektralen Energie um die Trägerfrequenz konzentriert , während BOC-modulierte Signale (im Galileo-System verwendet ) eine niedrige Energie um die Trägerfrequenz und zwei weiter entfernte Hauptspektrallappen aufweisen vom Träger (also der Name des Split-Spektrums).

Die BOC-Modulation hat mehrere Varianten: Sinus-BOC (sinBOC), Cosinus-BOC (cosBOC), alternatives BOC (altBOC), Multiplex-BOC (MBOC), Doppel-BOC (DBOC) usw. und einige von ihnen wurden derzeit für Galileo- GNSS- Signale ausgewählt.

Eine BOC - Wellenform wird typischerweise über BOC (m, n) bezeichnet oder BOC , wobei das Frequenzunterträger ist, ist die Chipfrequenz , und Mcps die Referenzchipfrequenz von C / A ist , GPS - Signal. ${\ displaystyle (f _ {\ text {sc}}, \; f_ {c})}$${\ displaystyle f _ {\ text {sc}}}$${\ displaystyle f _ {\ text {c}}}$${\ displaystyle m = f _ {\ text {sc}} / f _ {\ text {ref}}}$${\ displaystyle n = f _ {\ text {c}} / f _ {\ text {ref}}}$${\ displaystyle f _ {\ text {ref}} = 1.023}$ 

Eine Sinus-BOC (1, 1) -Modulation ähnelt dem Manchester-Code , dh im digitalen Bereich wird eine '+1' als '+1 −1'-Sequenz und eine' 0 'als' - 'codiert 1 +1 'Sequenz. Für eine beliebige Modulationsreihenfolge wird im Sinus-BOC- Fall ( m , n ) ein '+1' als alternierende Folge von '+1 −1 +1 −1 +1 ...' mit Elementen und a ' codiert. 0 '(oder' −1 ') wird als alternierende' −1 +1 ... '- Sequenz codiert, die ebenfalls Elemente enthält. ${\ displaystyle N _ {\ text {BOC}} = 2 m / n}$${\ displaystyle N _ {\ text {BOC}}}$${\ displaystyle N _ {\ text {BOC}}}$

Die BOC-Modulation wird typischerweise auf CDMA- Signale angewendet , wobei jeder Chip des Pseudozufallscodes in BOC-Unterintervalle aufgeteilt wird, wie oben erläutert (dh es gibt BOC-Intervalle pro Chip). ${\ displaystyle N _ {\ text {BOC}}}$

Die spektrale Leistungsdichte eines BOC-modulierten Signals hängt von der BOC-Modulationsreihenfolge ab . ${\ displaystyle N _ {\ text {BOC}} = 2 {\ frac {f _ {\ text {sc}}} {f _ {\ text {c}}} = 2 {\ frac {m} {n}}}$

BOC-modulierte Signale erzeugen durch Differenz zu BPSK-Signalen die sogenannten Mehrdeutigkeiten in der Korrelationsfunktion. Die BOC-modulierten Signale in GNSS können entweder mit einem vollständigen BOC-Empfänger oder über verschiedene eindeutige Ansätze verarbeitet werden.

Verweise