留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于BPSK-CSK的电文调制与解调算法

王环宇 袁木子 马春江 唐小妹 欧钢 林红磊

王环宇, 袁木子, 马春江, 唐小妹, 欧钢, 林红磊. 基于BPSK-CSK的电文调制与解调算法[J]. 全球定位系统, 2022, 47(6): 38-45. doi: 10.12265/j.gnss.2022170
引用本文: 王环宇, 袁木子, 马春江, 唐小妹, 欧钢, 林红磊. 基于BPSK-CSK的电文调制与解调算法[J]. 全球定位系统, 2022, 47(6): 38-45. doi: 10.12265/j.gnss.2022170
WANG Huanyu, YUAN Muzi, MA Chunjiang, TANG Xiaomei, OU Gang, LIN Honglei. Research on BPSK-CSK message modulation and demodulation algorithm[J]. GNSS World of China, 2022, 47(6): 38-45. doi: 10.12265/j.gnss.2022170
Citation: WANG Huanyu, YUAN Muzi, MA Chunjiang, TANG Xiaomei, OU Gang, LIN Honglei. Research on BPSK-CSK message modulation and demodulation algorithm[J]. GNSS World of China, 2022, 47(6): 38-45. doi: 10.12265/j.gnss.2022170

基于BPSK-CSK的电文调制与解调算法

doi: 10.12265/j.gnss.2022170
基金项目: 国家自然科学基金(U20A0193, 62003354);湖南省自然科学基金(2021JJ40665)
详细信息
    作者简介:

    王环宇:(1998-),女,硕士,研究方向为导航信号加密与认证

    袁木子:(1993-),男,博士,研究方向为导航信号认证、可信卫星导航

    马春江:(1991-),男,讲师,研究方向为导航信号体制设计、信号处理算法设计、卫星导航接收机终端设计

    通信作者:

    马春江 E-mail: machunjiang13@nudt.edu.cn

  • 中图分类号: P228.4

Research on BPSK-CSK message modulation and demodulation algorithm

  • 摘要: 针对对导航信号信息传输速率有更高要求的信号,如精密定位信号,提出二进制相移键控-码移键控(BPSK-CSK)联合调制方法,以解决传统的码移键控(CSK)调制信号在接收端对相关器资源需求量大、解调计算复杂度高的问题. 本文方法将分组调制的电文再分为极性位与码相位,使得接收端由原本通过相关求和进行解调,转变为通过较少相关求和运算与子码匹配两步完成电文解调,减少了接收机解调电文所需相关器的数量并降低参与运算的数据量级. 所提方法在极性位数为1或2时,与传统CSK相比,可以实现在电文解调误比特性能损耗可忽略不计的情况下,计算复杂度降低为原来的50%或25%. 当极性位数大于2时,该方法以解调性能为代价降低计算复杂度,但此时结合信道编码,BPSK-CSK仍可实现等计算复杂度下的误比特率降低.

     

  • 图  1  CSK(2,1)符号生成示意图

    图  2  BPSK-CSK符号生成示意图

    图  3  CSK解调模块

    图  4  BPSK-CSK解调模块

    图  5  BPSK-CSK(6,4,1)在1 Kbps电文速率下的仿真与理论曲线图

    图  6  K∈{0,1,2,3,4,5,6}时BPSK-CSK(6,K,1)在不同信噪比条件下的误比特率曲线

    图  7  BPSK-CSK(U,K,1)与CSK(U,1)相干解调乘法运算次数比曲线图

    表  1  BPSK-CSK(4,2,2)主码列表

    编号比特电文
    (码相位)
    主码
    10010010110
    20101001011
    31010100101
    41111010010
    下载: 导出CSV

    表  2  BPSK-CSK(4,2,2)拓展子码的生成

    编号比特电文
    (极性位)
    拓展子码
    10000000000
    20100001111
    31011110000
    41111111111
    下载: 导出CSV

    表  3  BPSK-CSK(4,2,2)符号列表

    编号比特电文BPSK-CSK符号编号比特电文BPSK-CSK符号
    (1,1)00001001011010010110(3,1)10000110011001100110
    (1,2)00010100101101001011(3,2)10011011101110111011
    (1,3)00101010010110100101(3,3)10100101010101010101
    (1,4)00111101001011010010(3,4)10110010001000100010
    (2,1)01001001100110011001(4,1)11000110100101101001
    (2,2)01010100010001000100(4,2)11011011010010110100
    (2,3)01101010101010101010(4,3)11100101101001011010
    (2,4)01111101110111011101(4,4)11110010110100101101
    下载: 导出CSV
  • [1] DU Y J, WANG J L, RIZOS C, et al. Vulnerabilities and integrity of precise point positioning for intelligent transport systems: overview and analysis[J]. Satellite navigation, 2021(1): 27-48. DOI: 10.1186/s43020-020-00034-8
    [2] ZHANG Z G, WANG M C, MAO Z Q, et al. Development and test of auto-navigation system for agricultural machinery based on satellite-based precision single-point positioning[J]. Journal of south china agricultural university, 2021, 42(6): 109-116. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202107016
    [3] Document subject to the disclaimer of liability. Quasi-Zenith Satellite System Interface Specification – Centimeter Level Augmentation Service (IS-QZSS-L6–001)[S/OL]. (2018-11-05)[2022-06-20]. https://qzss.go.jp/en/technical/download/pdf/ps-is-qzss/is-qzss-l6-001.pdf?t=1536121879498
    [4] PENA A J G, BOUCHERET M-L, MACABIAU C, et al. Implementation of code shift keying signaling technique in GALILEO E1 signal[C]//In Proceedings of 5th ESA Workshop on Satellite Navigation Technologies and European Workshop on GNSS Signals and Signal Processing, Netherlands, 2010.
    [5] PENA A J G, AUBAULT-ROUIDER M, RIES L. et al. Code shift keying prospects for improving GNSS signal designs[J]. Inside GNSS, 2015, 10(6): 52-62.
    [6] CHAUVAT A. GARCIA-PENA, PAONNI M. On efficient and low-complexity decoding of binary LDPC-coded CSK signals for GNSS links with increased data rates[C]//In Proceedings of 2020 IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium, 2020.
    [7] 航天恒星科技有限公司. 一种双极性CSK调制复合电文信号播发方法及装置: 中国, CN202080002400. X[P]. 2020.
    [8] CHEN Y H, WANG D, CHEN S Y, et al. Research on receiving method of code shift keying (CSK) signal[C]//In Proceedings of China Satellite Navigation Conference (CSNC), China, 2020.
    [9] GARCI-PENA A, SALOS D, JULIEN O, et al. Analysis of the use of CSK for future GNSS signals[C]//In proceedings of international technical meeting of the satellite division of the institute of navigation, 2013.
    [10] WONG A, LEUNG V. Code-phase-shift keying: a power and bandwidth efficient spread spectrum signaling technique for wireless local area network applications[C]//Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering. Engineering Innovation: Voyage of Discovery, Canada, 1997: 478-481.
    [11] 谢钢. GPS原理与接收机设计[M]. 北京: 电子工业出版社, 2017.
    [12] 陶慧琪. 软判决译码在信道编码中的应用[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2007.
  • 加载中
图(7) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  356
  • HTML全文浏览量:  178
  • PDF下载量:  63
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-22
  • 网络出版日期:  2022-11-16

目录

    /

    返回文章
    返回