北斗卫星导航系统在通信中的关键技术

（1）信号的捕获

接收机得到中频信号后，捕获处理是第一步，通过测距码将糅杂的卫星信号区分开来。信号捕获的目标是获取扩频码的码相位和多普勒频移参量。前者是北斗信号解扩的基础；后者是载波剥离的基础。只有先对信号进行解扩和载波剥离，才能得到导航电文。常用的信号的捕获算法[2]有：并行频率搜索法、线性搜索法和并行码相位搜索算法。

①并行频率搜索，即在一个码相位中，搜索其所有频率。其算法步骤如下：首先接收机收到的中频信号与相载波进行混频得到一路结果，接收机收到的中频信号与内部载波发生器正交得到一路结果，将以上两路结果，再分别与本地产生的测距码进行相关，得到相关结果；然后将相关结果变换到频域，由此得到在不同的频率下，相关结果的不同大小；最后求频域信号在不同频率上的幅值，多普勒频移值即为幅值最大的点所在的频率值，捕获到的码相位就是对应的码相位。在实际应用中，对搜索的速度要求较高，可以借助并行相关器，在时域和频域分别进行并行处理。

②线性搜索，首先确定频率搜索范围的中间值，然后从这个中间值开始，搜索这个频带上所有的码相位，然后到下一个频率值，再搜索这个频率带上所有的码相位，这样一直进行下去，直到捕获到了符合要求的结果。线性搜索的优点是：应用范围广，原理易于理解，各种不同的信号搜索都可使用。其缺点：搜索速度最慢。

③并行码相位搜索，该方法是在某个频率下，对所有的码相位并行搜索，这种算法的优势是可以将相对复杂的运算转变成频域的相乘运算，降低了运算的复杂度，提高了运算的速度。

（2）信号的跟踪

为了得到更为精确的载波频率和伪码相位，需要对信号进行更进一步的捕获，也就是跟踪。从整体来看，信号跟踪是一种自适应反馈机制的环路算法，来使得到的更为精准的信号的状态更为稳定的处理方式。其包含了两个环路，即码环和载波环，两个环路相互合作，相互耦合。

（3）二次编码解调

二次编码能够改善原序列的相关性。在北斗导航系统中，为了提高北斗的工作性能，通常将测距码码长定为2倍的C/A码，但是该方式会增长捕获的时间，使接收机的效率降低。为了解决上述问题，减少捕获代价的同时提高北斗工作的灵敏度，可以通过两种不同的类型的码进行调制得到新的扩频码，比如将周期短，码率高的CB1I码和刚巧相反的NH码进行调制，得到一个码率高且周期长的扩频码。

另外，在信号总功率不变的前提下，二次编码还可以通过加载NH码减少信号的功率谱的谱线宽度，提高窄带的抗干扰能力。二次编码解调一般采用后置解调算法，在信号跟踪后，对NH码进行解调处理。利用NH码的自相关性，将NH码和导航信号进行自相关，得到其自相关值，通过比较阈值的算法，可以判断信号中的NH码和本地的NH码是否匹配。

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