信号调制：基础理论与应用

数据码首先与伪码异或相加而实现扩频,然后其组合码通过双相移位键控(BPSK)来对载波进行调制。

1.将数据码调制在测距码上

异或相加的运算规则：

1⊕1＝0 1⊕0＝1

0⊕1＝1 0⊕0＝0

如果用1表示二进制的0,用―1表示二进制的1,则上述运算规则可写为

(―1)×(―1)＝1 (―1)×1＝―1

1×(―1)＝―1 1×1＝1

信号的调制过程如图7.13所示。

如果放在频域中进行分析,则数据码的频宽在扩频调制前后的变化如图7.14所示。

图7.13　信号的调制过程(www.xing528.com)

图7.14　频宽在扩频调制前后的变化

经过扩频调制之后,组合码的频宽明显扩大。基于此,可以实现GPS卫星码分多址功能,使多颗卫星在同一波段同时播放信号而不互相干扰,而且扩频后的信号强度可能会小于噪声值,从而能提高GPS信号的隐蔽性。

2.将组合码调制在载波上

二进制相移键控(BPSK)是一种较简单的数字信号调制方法,如果数字信号为0,则载波以原来的相位传输；如果数字信号为1,则载波以180°反相传输,使C/A码信号以L1载波为中心频率发射出去,产生所谓的带通信号,从而有利于数字信号信息在传播媒体中的传播,其过程如图7.15所示。

从前面的内容可知,GPS在L1载波上同时调制C/A码和数据码的组合码、P(Y)码和数据码的组合码这两种码,这是通过正交调制方法,即P(Y)码的组合码调制载波的余弦波、C/A码的组合码调制载波的正弦波,因此C/A码载波信号相位落后P(Y)码90°。而GPS在L2载波上只调制P(Y)码和数据码的组合码。

因此,卫星i所发射的信号s(i)(t)可表示为

图7.15　组合码调制在载波上

式中,第1、2项分别是载波L1上的C/A码和P(Y)码信号；第3项是载波L2上的P(Y)码信号；PC、PY,1、PY,2代表这3个信号的平均功率；x(i)、y(i)代表C/A码和P(Y)码的电平值；D(i)是数据码的电平值；θ1、θ2分别是载波L1和L2的初相位。