電離層延遲估計(jì)下的AltBOC信號(hào)聯(lián)合跟蹤方法

阮航，鄭舟，張磊，龍騰

（北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院，北京100081）

電離層延遲估計(jì)下的AltBOC信號(hào)聯(lián)合跟蹤方法

阮航，鄭舟，張磊，龍騰

（北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院，北京100081）

針對(duì)電離層分離效應(yīng)使Galileo系統(tǒng)E5 AltBOC信號(hào)上下2個(gè)邊帶碼相位不同步的問(wèn)題，提出了一種基于電離層延遲估計(jì)的AltBOC聯(lián)合跟蹤的方法。該方法根據(jù)雙頻電離層延遲差估計(jì)結(jié)果調(diào)整AltBOC信號(hào)上下2個(gè)邊帶信號(hào)的通道時(shí)延，使2個(gè)頻點(diǎn)信號(hào)碼相位同步。通過(guò)組合上下邊帶各自的偽隨機(jī)碼，實(shí)現(xiàn)AltBOC信號(hào)的雙邊帶聯(lián)合跟蹤。理論分析得出該算法可以有效補(bǔ)償由電離層導(dǎo)致的AltBOC信號(hào)上下邊帶信號(hào)碼相位分離，仿真結(jié)果表明，該方法能夠有效利用AltBOC信號(hào)尖銳的自相關(guān)函數(shù)，改善了信號(hào)接收的抗多徑性能，尤其是在高信噪比下的抗多徑性能。

Alt?Binary offset carrier；電離層；聯(lián)合跟蹤；延遲估計(jì)；抗多徑；多徑誤差包絡(luò)

BOC（binary offset carrier）信號(hào)已經(jīng)成為下一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要播發(fā)信號(hào)，它具有良好的抗多徑，抗干擾，以及頻譜的兼容性能，還能改善衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的碼相位跟蹤精度，接收靈敏度等。其中，Alt?BOC（15，10）信號(hào)是Galileo系統(tǒng)E5頻點(diǎn)的播發(fā)信號(hào)，它通過(guò)復(fù)方波子載波調(diào)制，實(shí)現(xiàn)了上下2個(gè)頻帶的有效利用，并且在信號(hào)發(fā)射端，保證了信號(hào)相位的完全同步。Alt?BOC（15，10）的碼速率為10.23 MHz，其理論上的碼相位精度相比于GPS L1C、Galileo E1等民用信號(hào)有極大改善。因此，對(duì)于Alt?BOC（15，10）信號(hào)的研究具有極大的意義。

目前處理Alt?BOC信號(hào)的主要方法是基于2個(gè)頻點(diǎn)信號(hào)的分別處理，通過(guò)BPSK?LIKE的方法，完成4路信號(hào)的分別跟蹤［1］，該方法將Alt?BOC信號(hào)退化為BPSK（10）信號(hào)，雖然基本解決了跟蹤的問(wèn)題，但是它忽略了BOC信號(hào)固有的抗多徑方面的優(yōu)勢(shì)。雙邊帶的聯(lián)合跟蹤方法如雙估計(jì)器法（dual estimate tracking loop，DET）［2?3］，子載波相位消除法（subcarrier phase cancellation，SCPC）［4］，偽相關(guān)函數(shù)法（pseudo correla?tion function，PCF）［5］忽略了電離層的影響，直接進(jìn)行了聯(lián)合處理。然而實(shí)際上，E5a和E5b的頻差達(dá)到30 MHz，電離層會(huì)引起一定的碼相位偏差，在高信噪比的情況下，對(duì)2個(gè)頻點(diǎn)信號(hào)的同步接收影響更大［6］。幸運(yùn)的是，雙頻偽距可以實(shí)現(xiàn)電離層延遲估計(jì)［7］，根據(jù)估計(jì)結(jié)果對(duì)不同頻點(diǎn)通道時(shí)延進(jìn)行調(diào)整，可以在一定程度上補(bǔ)償電離層延遲差，實(shí)現(xiàn)雙頻信號(hào)同步。

因此，本文基于Galileo系統(tǒng)E5頻點(diǎn)，為充分利用BOC信號(hào)良好的抗多徑性能，設(shè)計(jì)了一種基于電離層估計(jì)的Alt?BOC信號(hào)聯(lián)合跟蹤方法。它利用Alt?BOC信號(hào)上下2個(gè)頻點(diǎn)除電離層外完全同步的特性以及10.23 MHz碼速率帶來(lái)的較高的偽碼跟蹤精度，對(duì)2個(gè)頻點(diǎn)電離層延遲差進(jìn)行估計(jì)，對(duì)信號(hào)延遲進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)2個(gè)頻點(diǎn)電離層延遲差的消除，使上下兩邊帶信號(hào)碼相位接近同步，為按照BOC（15，10）對(duì)Alt?BOC信號(hào)進(jìn)行跟蹤提供了條件。

1 Alt?BOC信號(hào)

Galileo系統(tǒng)在E5頻點(diǎn)有2個(gè)分離的頻帶，由于這2個(gè)頻帶的頻差較小，只有30 MHz，如果各自獨(dú)立生成信號(hào)，其信號(hào)頻率保護(hù)間隔較小，信號(hào)生成濾波器需要尖銳的下降沿，階數(shù)較高，導(dǎo)致了較大的傳播延遲以及潛在的信號(hào)損壞和傳播的不穩(wěn)定性。為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)E5頻點(diǎn)2個(gè)頻帶的特性，設(shè)計(jì)了Alt?BOC（15，10）信號(hào)［8］，它通過(guò)子載波調(diào)制，將信號(hào)分別調(diào)制到2個(gè)頻帶，避免了分別調(diào)制濾波器的設(shè)計(jì)問(wèn)題，還實(shí)現(xiàn)了頻帶的充分利用。

Alt?BOC信號(hào)中，上下兩邊帶各有同相支路和正交支路，共4路信號(hào)，8個(gè)相位點(diǎn)，得到一個(gè)8PSK的信號(hào)，經(jīng)過(guò)恒包絡(luò)處理后，得到了GALILEO的Alt?BOC（15，10）信號(hào)，其表達(dá)式為

式中：SE5，s（t）是有用導(dǎo)航信號(hào)部分，占信號(hào)功率的85%；SE5，c（t）是為了保證信號(hào)恒包絡(luò)特性加入的互調(diào)分量，占信號(hào)功率的15%，其表達(dá)式分別為

對(duì)應(yīng)調(diào)制的2種副載波的表達(dá)式為

式中：ωsc是方波子載波的速率，值為ωsc＝2πfsc，Tsc是方波子載波周期，其值Tsc＝1／fsc，它們的時(shí)域圖形為圖1。SCas（t）是一組類似于三角函數(shù)的四電平方波子載波信號(hào)，通過(guò)復(fù)信號(hào)組合的方式，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)上下2個(gè)邊帶的調(diào)制。SCap（t）是恒包絡(luò)補(bǔ)償輔助信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的恒包絡(luò)處理［9］。

4路信號(hào)在信號(hào)的發(fā)射端，碼相位是完全同步的，若不考慮電離層影響，接收機(jī)接收到的4路信號(hào)碼相位也是完全同步的，所以，可以進(jìn)行4路信號(hào)聯(lián)合跟蹤，尤其是可以將導(dǎo)頻通道和數(shù)據(jù)通道進(jìn)行組合后跟蹤，實(shí)現(xiàn)對(duì)于BOC調(diào)制方式的直接處理，充分利用BOC信號(hào)偽碼跟蹤中良好的抗多徑性能。但是，由于電離層的存在，導(dǎo)致2個(gè)頻點(diǎn)信號(hào)偽碼相位不再同步，所以需要將電離層延遲差消除，以減小由于電離層延遲不同帶來(lái)的額外的碼跟蹤誤差。

圖1 AltBOC子載波Fig.1 AltBOC subcarry

2 電離層延遲校正與消除

當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)穿透電離層時(shí)，會(huì)產(chǎn)生依賴于傳播頻率的傳播延遲，如果給定信號(hào)傳播頻率為，那么由電離層引起的信號(hào)群延遲在衛(wèi)星偽距測(cè)量上的誤差表示為［10］

式中：Ne是單位體積內(nèi)電離層電子總數(shù)，它隨太陽(yáng)狀態(tài)的變化而變化，在太陽(yáng)直射的情況下，電離層電子含量較高，當(dāng)晚上時(shí)，電子數(shù)量較小。它與二次信號(hào)發(fā)射頻率的倒數(shù)成正比，對(duì)于E5a和E5b2個(gè)頻點(diǎn)，在赤道附近中午時(shí)刻電離層帶來(lái)的測(cè)距差為3 m，Alt?BOC（15，10）信號(hào)的碼片周期換算到偽距上為30 m，達(dá)到了0.1個(gè)碼片，所以電離層對(duì)聯(lián)合跟蹤的影響是不可忽略的。幸運(yùn)的是，電離層延遲可由2個(gè)頻率的信號(hào)進(jìn)行估計(jì)，若偽距的表達(dá)式為

同一顆衛(wèi)星發(fā)射的E5a和E5b2個(gè)頻點(diǎn)信號(hào)，衛(wèi)星與接收機(jī)的實(shí)際距離r，接收機(jī)鐘差δtu，衛(wèi)星鐘差δt（s），對(duì)流層延遲T都是相同的，電離層延遲差可以根據(jù)下式由2個(gè)頻點(diǎn)的偽距直接估計(jì)出來(lái)：

式中：ρE5a和ρE5b是由除噪聲以外其他的時(shí)間源計(jì)算的偽距，εE5a和εE5b是偽距噪聲。因此，可以利用雙頻電離層誤差估計(jì)結(jié)果，對(duì)2個(gè)頻點(diǎn)接收數(shù)據(jù)的通道延遲進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使2個(gè)頻點(diǎn)接收信號(hào)在環(huán)路跟蹤中達(dá)到近似的同步，從而減小電離層誤差對(duì)聯(lián)合跟蹤的影響?；诖?，設(shè)計(jì)了如圖2所示的電離層延遲誤差估計(jì)消除的反饋處理方法。

圖2 反饋電離層延遲差估計(jì)器Fig.2 The feedback ionospheric delay estimator

將雙邊帶數(shù)字中頻數(shù)據(jù)輸入到信號(hào)處理通道中，使用濾波器分別濾除2個(gè)邊帶的信號(hào)，采用BPSK?LIKE的方法對(duì)上下2個(gè)邊帶進(jìn)行分別處理，即處理BPSK（10）信號(hào)，利用輸出偽距根據(jù)式（1）對(duì)2個(gè)頻點(diǎn)電離層延遲差進(jìn)行估計(jì)，經(jīng)濾波器平滑濾波，得出2個(gè)頻點(diǎn)的電離層延遲差，送入到延遲濾波器中，對(duì)E5b信號(hào)接收通道時(shí)延進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)2個(gè)頻點(diǎn)電離層延遲差的消除，為2個(gè)頻點(diǎn)信號(hào)的聯(lián)合跟蹤提供條件。

延遲濾波器結(jié)構(gòu)如圖3所示，通過(guò)高速A／D對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，串并變換送入數(shù)據(jù)移存器陣列，降低數(shù)字域處理速度。根據(jù)電離層延遲差估計(jì)信息，抽取移存器陣列中的數(shù)據(jù)，調(diào)整通道時(shí)延，實(shí)現(xiàn)延遲的高精度調(diào)節(jié)。信號(hào)延遲調(diào)整精度由A／D采樣率決定，如果A／D的采樣率為5 GHz，那么其延遲校正精度為0.06 m。

圖3 數(shù)字延遲濾波器Fig.3 Digital delay filter

由式（1）可得，電離層2個(gè)頻點(diǎn)延遲差的估計(jì)準(zhǔn)確度是由偽距精度決定，鑒于除電離層延遲和噪聲誤差外，在靜態(tài)環(huán)境中，2個(gè)頻點(diǎn)信號(hào)其他參數(shù)完全相同，所以，式（1）可以重新寫為

式中：dIE5a，E5b

是真實(shí)的2個(gè)頻點(diǎn)電離層延遲差，εn是2個(gè)頻點(diǎn)電離層延遲差估計(jì)值的噪聲分量，εn＝εE5a+ εE5b。雙頻處理實(shí)際上是對(duì)2路相互獨(dú)立的BPSK（10）信號(hào)分別進(jìn)行偽碼跟蹤，電離層延遲差估計(jì)值的方差表達(dá)式為

如果使用EMLP鑒別器，當(dāng)前端接收帶寬大于20 MHz時(shí)，兩路偽碼跟蹤誤差方差的表達(dá)式為［11］

式中：C／N0是信號(hào)載噪比，BL是碼環(huán)帶寬，Bfe是接收機(jī)射頻前端帶寬，Tc是碼周期的長(zhǎng)度，D是超前滯后相關(guān)器間距，Tcoh是相干積分時(shí)間。電離層2個(gè)頻點(diǎn)延遲差的估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差的表達(dá)式為

圖4 2個(gè)頻點(diǎn)電離層延遲差估計(jì)誤差Fig.4 Ionospheric delay difference esimation error

原始雙頻電離層延遲差估計(jì)結(jié)果經(jīng)α?β濾波器平滑，減小噪聲后得到電離層延遲差估計(jì)。因此，上述標(biāo)準(zhǔn)差大于濾波后結(jié)果，表征電離層延遲差估計(jì)誤差上限。當(dāng)環(huán)路參數(shù)為BL＝0.1 Hz、Bfe＝25 MHz、D＝0.1 chip時(shí)，AltBOC（15，10）信號(hào)兩邊帶電離層延遲差的估計(jì)誤差與載噪比關(guān)系如圖4，當(dāng)相干積分時(shí)間為20 ms，載噪比高于35 dB·Hz時(shí)，2個(gè)頻點(diǎn)電離層延遲差估計(jì)誤差小于0.1 m。

綜上所述，一般情況下，電離層延遲差估計(jì)精度小于延遲濾波器的調(diào)整精度，電離層延遲差的校正精度由電離層延遲差的估計(jì)精度決定；當(dāng)信噪比升高時(shí)，雖然電離層延遲差的估計(jì)精度升高，但是由于延遲濾波器的限制，其延遲校正的最高精度不能超過(guò)0.03 m。

3 聯(lián)合跟蹤

基于上述結(jié)構(gòu)，可以有效地消除2個(gè)頻點(diǎn)由電離層帶來(lái)的延遲差，使Alt?BOC信號(hào)跨頻點(diǎn)聯(lián)合跟蹤成為可能，其聯(lián)合跟蹤方法如圖5所示。

圖5 雙頻點(diǎn)聯(lián)合跟蹤方法Fig.5 The approach of double band union tracking

接收信號(hào)首先被濾波器濾為上下2個(gè)邊帶，根據(jù)電離層延遲估計(jì)，調(diào)整E5b信號(hào)通道時(shí)延使上下兩邊帶信號(hào)同步，進(jìn)行信號(hào)重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)聯(lián)合跟蹤。通過(guò)上述處理，將濾出的E5b信號(hào)進(jìn)行了延遲，保證兩部分信號(hào)頻譜沒(méi)有重疊部分，不會(huì)加入額外的噪聲，但消除了電離層的延遲差，為跨頻點(diǎn)聯(lián)合處理BOC（15，10）信號(hào)做好了準(zhǔn)備。

以接收導(dǎo)頻信號(hào)為例，在完成了中頻載波正交解調(diào)后，如果不考慮恒包絡(luò)補(bǔ)償信號(hào)，其信號(hào)為

鑒于導(dǎo)頻信號(hào)相位反轉(zhuǎn)位置是已知的，完成相位反轉(zhuǎn)匹配后可將兩路信號(hào)直接累加在一起，如下式

得到了2個(gè)類似于相互正交的支路，分別對(duì)應(yīng)一個(gè)三電平偽碼調(diào)制了四電平子載波的信號(hào)，對(duì)應(yīng)調(diào)制方式等同于cos?BOC（15，10）信號(hào)和sin?BOC（15，10）信號(hào)。由于電文調(diào)制的存在，兩路數(shù)據(jù)信號(hào)可進(jìn)行分別處理，再進(jìn)行非相干聯(lián)合，以進(jìn)一步提高靈敏度和精度。這里以cos?BOC（15，10）為例，在直接跟蹤時(shí)，本地生成參考信號(hào)sr（t）的表達(dá)式為

設(shè)接收信號(hào)被分為sp1和sp22個(gè)部分，表達(dá)式分別為

圖6 cos?BOC（15，10）信號(hào)自相關(guān)函數(shù)Fig.6 The autocorrelation function of cos?BOC

分別與參考信號(hào)進(jìn)行相關(guān)，得到相關(guān)器輸出結(jié)果分別為

其相關(guān)函數(shù)如圖6所示，當(dāng)本地生成參考信號(hào)為對(duì)應(yīng)cos?BOC（15，10）的srt()時(shí)，另一路信號(hào)的相關(guān)結(jié)果為0，具備良好的自相關(guān)性和互相關(guān)性，因此，可直接將接收信號(hào)當(dāng)作cos?BOC（15，10）進(jìn)行跟蹤，以改善其抗多徑的性能，通過(guò)Bump?Jump等方法可以解決副峰跟蹤問(wèn)題［12］。

4 跟蹤性能分析

本文提出的Alt?BOC聯(lián)合跟蹤方法與傳統(tǒng)BPSK?LIKE方法抗多徑性能與跟蹤精度分析從多徑誤差包絡(luò)和碼相位跟蹤誤差2個(gè)方面進(jìn)行。在相關(guān)間距為0.1 chip，采用EMLP鑒別器的情況下，2種方法的多徑誤差包絡(luò)在有限帶寬和無(wú)限帶寬下的多徑誤差包絡(luò)如圖7。

圖7 BPSK?LIKE和聯(lián)合跟蹤的多徑誤差包絡(luò)Fig.7 The multipath error envelop of BPSK?LIKE and union tracking

在帶寬無(wú)限，碼相位延遲小于0.2 chip時(shí)，BPSK?LIKE方法的抗多徑性能好于聯(lián)合跟蹤，這與短延遲BOC信號(hào)自相關(guān)函數(shù)起伏較大有關(guān)。當(dāng)碼相位延遲大于0.2 chip時(shí)，聯(lián)合跟蹤的抗多徑性能優(yōu)于BPSK?LIKE的方法。鑒于實(shí)際接收機(jī)前端設(shè)計(jì)和E5頻點(diǎn)信號(hào)的特性，接收機(jī)帶寬不可能無(wú)限寬，而且，在BPSK?LIKE處理方法中，為保證上下2個(gè)邊帶不發(fā)生混疊，每一個(gè)邊帶最大帶寬不超過(guò)20 MHz；對(duì)于聯(lián)合跟蹤，需要同時(shí)利用2個(gè)邊帶的信號(hào)，前端帶寬至少為50 MHz，甚至更寬。因此，聯(lián)合跟蹤的方式相比于BPSK?LIKE法，優(yōu)勢(shì)更加明顯，在1 chip多徑延遲范圍內(nèi)，聯(lián)合跟蹤的抗多徑性能都好于單邊帶跟蹤，延遲在0.2～1 chip范圍內(nèi)，尤為突出。

聯(lián)合跟蹤方法的碼相位跟蹤精度，除了取決于延遲鎖定環(huán)路的跟蹤精度，還受到電離層估計(jì)誤差的影響。電離層估計(jì)誤差會(huì)導(dǎo)致相關(guān)函數(shù)發(fā)生畸變，影響相關(guān)函數(shù)的對(duì)稱點(diǎn)位置。設(shè)電離層延遲差估計(jì)殘差為Δτ，接收雙頻信號(hào)sp1的表達(dá)式為

本地信號(hào)與接收信號(hào)相關(guān)后，得到相關(guān)函數(shù)為

式中：Δτ的標(biāo)準(zhǔn)差為電離層估計(jì)誤差標(biāo)準(zhǔn)差，當(dāng)Δτ＜6 m時(shí)，相關(guān)函數(shù)的對(duì)稱性不會(huì)發(fā)生變化，只是將原有相關(guān)函數(shù)的峰值位置延遲了Δτ／2。當(dāng)Δτ＞6 m時(shí)，相關(guān)函數(shù)的形狀發(fā)生巨大變化，已經(jīng)無(wú)法跟蹤。由第2節(jié)可知，電離層估計(jì)誤差不會(huì)達(dá)到6 m，因此，電離層延遲估計(jì)誤差導(dǎo)致的碼相位跟蹤誤差的標(biāo)準(zhǔn)差為電離層延遲估計(jì)誤差的一半，表達(dá)式為

該誤差會(huì)累加到延遲鎖定環(huán)路的跟蹤誤差中，結(jié)合熱噪聲誤差的表達(dá)式，在不考慮副峰跟蹤和動(dòng)態(tài)的條件下，跟蹤誤差為

式中：Tc，boc15，10()是相關(guān)函數(shù)主峰寬度，值為1／68.2× 106s。圖9是相關(guān)間距為0.1 chip，聯(lián)合跟蹤系統(tǒng)前端帶寬為50 MHz，單邊帶跟蹤帶寬為20 MHz，碼環(huán)跟蹤帶寬為0.1 Hz的情況下，不同載噪比下信號(hào)跟蹤精度。聯(lián)合跟蹤方法受限于電離層估計(jì)精度，與BPSK?LIKE法相比較差；隨著信噪比的提升，兩者精度越接近。

圖8 聯(lián)合跟蹤與BPSK?LIKE方法碼跟蹤誤差Fig.8 Code tracking error of union tracking andBPSK?LIKE

圖9 是當(dāng)信號(hào)功率為-135 dB·m，相干積分時(shí)間為20 ms，一路多徑不同延遲下的碼環(huán)跟蹤精度仿真結(jié)果。仿真中，根據(jù)電離層誤差估計(jì)精度，按高斯分布對(duì)生成信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機(jī)延遲。仿真結(jié)果表明，聯(lián)合跟蹤方法多徑誤差在2 m范圍內(nèi)，傳統(tǒng)的BPSK?LIKE跟蹤方法，多徑誤差均在2 m以上，當(dāng)多徑延遲在0.4～0.8 chip范圍內(nèi)，誤差達(dá)到6 m左右，聯(lián)合跟蹤方法的抗多徑性能優(yōu)勢(shì)明顯。

圖9 多徑誤差包絡(luò)仿真結(jié)果Fig.9 Simulated results of multipath error envelop

5 結(jié)論

本文根據(jù)Alt?BOC（15，10）信號(hào)上下兩邊帶調(diào)制特性，對(duì)其電離層延遲特性進(jìn)行了分析，提出了一種基于電離層延遲校正與消除的Alt?BOC（15，10）信號(hào)雙頻點(diǎn)聯(lián)合跟蹤的方法，通過(guò)雙頻偽距進(jìn)行電離層延遲補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)雙頻點(diǎn)的聯(lián)合跟蹤，并對(duì)其抗多徑性能和延遲鎖定環(huán)跟蹤精度進(jìn)行分析。相比于傳統(tǒng)的單邊帶跟蹤方式，聯(lián)合跟蹤方法有效地提升Alt?BOC（15，10）信號(hào)抗多徑性能，為多徑環(huán)境下E5頻點(diǎn)信號(hào)的應(yīng)用提供了條件。

［1］SHIVARAMAIAH N，DEMPSTER A.A novel extended tracking range DLL for AltBOC signals［C］／／2009 IEEE 70thVehicular Technology Conference Fall（VTC 2009?Fall）.Anchorage，USA，2009：1?5.

［2］REN J，JIA W，CHEN H，et al.Unambiguous tracking method for alternative binary offset carrier［J］.IEEE Com?munications Letters，2012，16（11）：1737?1740.

［3］任嘉偉，賈維敏，陳輝華，等.AltBOC無(wú)模糊雙重估計(jì)跟蹤環(huán)路設(shè)計(jì)［J］.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，41（7）：47?51.REN Jiawei，JIA Weimin，CHEN Huihua，et al.Unambigu?ous dual estimate tracking loops design for AltBOC［J］.Journal of Huazhong University of Science and Technology：Nature Science Edition，2013，41（7）：47?51.

［4］SHIVARAMAIAH N C，DEMPSTER A G.An analysis of Galileo E5 signal acquisition strategies［C］／／ENC GNSS 2008.Toulouse，F(xiàn)rance，2008：1?11.

［5］CHEN Huihua，WANG Rong，JIA Weimin，et al.An unam?biguous tracking method based on pseudo correlation function for AltBOC（15，10）signal［J］.Wireless Personal Communi?cations，2013，69（4）：1347?1364.

［6］GAO G X，DATTA?BARUA S，WALTER T，et al.Iono?sphere effects for wideband GNSS signal［C］／／Proceedings of the 63rd Annual Meeting of the Institute of Navigation.Cambridge，UK，2007：147?155.

［7］JULIEN O，MACABIAU C，NATINOALE E.Ionospheric delay estimation strategies using Galileo E5 signals only［C］／／22nd International Meeting of the Satellite Division of ION.Savannah，GA，2009：3128?3141.

［8］LESTARQUIT L，ARTAUD G，ISSLER J.AltBOC for dum?mies or everything you always wanted to know about AltBOC［C］／／ION GNSS 21st International Technical Meeting of the Satellite Division.Savannah，GA，2008：961?970.

［9］REBEYROL E，MACABIAU C，LESTARQUIT L，et al.BOC power spectrum densities［C］／／ION NTM 2005.San Diego，CA，2005：769?778.

［10］MICHAL D P，KLOTZ H A，HOVEN R M.A systems ap?proach to Ionospheric delay compensation［C］／／Position，Location，and Navigation Symposium，IEEE／ION.San Di?ego，USA，2006：275?282.

［11］BETZ J W，KOLODZIJEJSKI K R.Generalized theory of code tracking with an early?late discriminator part II：non?coherent processing and numerical results［J］.IEEE Trans，Aerospace and Electronic System，2009，45（4）：1551?1564.

［12］FINE P，WILSON W.Tracking algorithm for GPS offset carrier signals［C］／／Proceedings of U.S.Institute of Navi?gation NTM Conference.San Diego，CA，1999：671?676.

An AltBOC union tracking method based on ionospheric delay estimation

RUAN Hang，ZHENG Zhou，ZHANG Lei，LONG Teng
（School of Information and Electronics，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China）

The code phase of the two side lobes of Galileo E5 alternative binary offset carrier（AltBOC）is dispersed by the ionosphere.Therefore，an ionospheric delay estimation based AltBOC union tracking method is proposed.In this method，the ionospheric delay of two side lobes is estimated based on the dual frequency measuring results which are utilized to adjust the channel delay of two side lobes，so as to synchronize the code phases of the two side lobes.By coupling the pseudorandom code of the two side lobes，the union tracking of the dual lobes AltBOC signal is realized.The theoretical analysis indicates that the method is able to effectively compensate the dispersion of the dual bands brought by the ionosphere for the AltBOC signal.The simulation result showed that the proposed method makes full use of the AltBOC sharp autocorrelation function and the performance of the multipath mitigation is im?proved，especially when the signal to noise ratio is high.

Alt?BOC；ionosphere；union tracking；delay estimation；multipath mitigation；multipath error envelope

10.3969／j.issn.1006?7043.201311090

http：／／www.cnki.net／kcms／detail／23.1390.U.20150109.1515.009.html

TN953

A

1006?7043（2015）03?0353?05

2013?11?27.網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2015?01?09.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（61101128）.

阮航（1988?），男，博士研究生；張磊（1982?），男，講師，博士；龍騰（1968?），男，教授，博士生導(dǎo)師.

張磊，E?mail：aerolong＠bit.edu.cn.