Un método para generar una señal de modulación subportadora para modular una señal de exploración de un sistema de guiado o navegación,

de tal manera que el método comprende las etapas de multiplexar en el dominio temporal ciertas porciones de unas primera y segunda señales de Portadora Descentrada Binaria, BOC, con el fin de producir la señal de modulación subportadora, de tal manera que la señal de modulación subportadora está configurada para modular la señal de exploración.

Señales de modulación para un sistema de navegación por satélite.

Campo de la invención La invención se refiere a señales, sistemas y métodos de modulación tales como, por ejemplo, señales, sistemas y 5 métodos de guiado o navegación y localización.

Antecedentes de la invención Los Sistemas de Localización por Satélite (SPS -"Satellite Positioning Systems") se basan en la medición pasiva de señales de exploración radiodifundidas o emitidas por un cierto número de satélites, o equivalentes de transmisión aérea basados en tierra, en una constelación o grupo de constelaciones específicas. Un reloj de a bordo se utiliza para generar una serie de sucesos regular y, habitualmente, continua, a menudo conocidos como ‘épocas' (‘epochs') , cuyo tiempo de ocurrencia se codifica en un código aleatorio o pseudoaleatorio (que se conoce como código de dispersión) . Como consecuencia de las características pseudoaleatorias o aleatorias de la secuencia temporal de codificación de épocas, el espectro de la señal de salida se dispersa o ensancha sobre un intervalo de frecuencias determinado por un cierto número de factores que incluyen la proporción o tasa de cambio de los elementos de código en dispersión y el perfil o forma de onda que se utiliza para la señal que se dispersa. Típicamente, la forma de onda que se dispersa es rectangular y tiene un espectro de potencias de función sincrónica.

Las señales de exploración se modulan sobre una señal portadora para su transmisión a receptores pasivos. Se conocen aplicaciones que cubren los usos terrestre, aéreo, marino y espacial. Típicamente, se emplea una manipulación por desplazamiento de fase binaria para modular la señal portadora, la cual tiene, en sí misma, una magnitud constante. Por lo común, al menos dos de tales señales son moduladas sobre la misma portadora en cuadratura de fase. La señal portadora resultante retiene su envolvente constante pero tiene cuatro estados de fase dependiendo de las dos señales de entrada independientes. Sin embargo, se apreciará que dos señales modulantes no necesitan tener la misma magnitud de portadora. Es posible que se conserve una magnitud de portadora constante de la señal combinada por medio de la selección apropiada de fases correspondientes distintas de r/2 radianes.

Un ejemplo de semejante sistema de localización por satélite es el Sistema de Localización Global (GPS -"Global Positioning System") . En general, el GPS funciona utilizando un cierto número de frecuencias tales como, por ejemplo, L1, L2 y L5, que están centradas en 1.575, 42 MHz, 1.227, 6 MHz y 1.176, 45 MHz. Cada una de estas señales es modulada por respectivas señales de dispersión. Como se apreciará por los expertos de la técnica, una señal de código de Captación Aproximativa (CA -"Coarse Acquisition") , emitida por el Sistema de Navegación por Satélite CrPS, es radiodifundida por la frecuencia L1 de 1.575, 42 MHz con una velocidad de código de dispersión (velocidad de chips o fragmentos) de 1.023 MHz. La CA tiene una forma de onda de dispersión rectangular y está catalogada en la categoría de BPSK-R1. LA estructura de señal de GPS es tal, que la señal radiodifundida por los 35 satélites en la frecuencia L1 tiene una segunda componente en cuadratura de fase, que es conocida como el código de precisión (código P (Y) ) y se pone únicamente a disposición de los usuarios autorizados. La señal P (Y) se modula en BPSK (manipulación por desplazamiento de fase binaria -"Binar y Phase Shift Keying") con un código de dispersión a 10, 23 MHz y con una magnitud que es 3 dB más baja en potencia de señal que la transmisión del código de CA. En consecuencia, la componente Q [en cuadratura -"Quadrature"] tiene una magnitud que es 0, 7071 (-3 dB) de la magnitud de la componente I [en fase]. Se apreciará por los expertos de la técnica que los ángulos de fase de estos estados de estas señales son ±35, 265º en relación con el eje ±I (fase de la señal de código de CA según se especifica en la ICD GPS 200C) . Un experto de la técnica apreciará también que el código P es una función del código Y o está encriptado o cifrado por este. El código Y se utiliza para cifrar el código P. Un experto de la técnica apreciará que la señal L1, que contiene las dos componentes I & Q, y la señal L2 pueden ser 45 representadas, para un satélite dado, como:

ºº ºº cosº tººAc ºº ºº td tsen 0tº,

S ºAptd t 0 º

L1i pii 1 Ci i 1

y S ºBp ºº ºº td t cosº0tº

L2i pii 2

donde:

Ap y Ac son las amplitudes de los códigos P y de AC; típicamente Ap = 2Ac;

Bp es la amplitud de la señal L2;

01 y 02 son las frecuencias de portadora de L1 y L2; pi (t) representa el código de exploración P (Y) y es una secuencia pseudoaleatoria con una velocidad de chips de 10, 23 Mcbps. El código P tiene un periodo de exactamente 1 semana, y toma valores de +1 y -1;

ci (t) representa el código de exploración de CA y es un código de Gold de 1.023 chips o fragmentos, de manera que toma los valores +1 y -1;

di (t) representa el mensaje de datos y toma valores de +1 y -1.

Una constelación de satélites comprende, típicamente, 24 o más satélites, a menudo en órbitas similares o similarmente conformadas, pero en diversos planos orbitales. Las transmisiones desde cada satélite son sobre la misma frecuencia de portadora nominal, en el caso de satélites de acceso por división en código (tales como en GPS) o en frecuencias con una relación de proximidad, tales como en GLONASS. Los satélites transmiten diferentes señales con el fin de hacer posible que cada uno de ellos sea seleccionado independientemente, incluso aunque varios satélites sean simultáneamente visibles.

Las señales procedentes de cada satélite, en un sistema de CDMA [acceso múltiple por división en código -"Code Division Multiple Access"] como el GPS, se distinguen unas de otras por medio de los diferentes códigos de dispersión y/o de diferencias en las velocidades de código de dispersión, esto es, las secuencias de pi (t) y ci (t) . Sin 15 embargo, como se apreciará por el espectro de potencia 100 que se muestra en la Figura 1, sigue habiendo un margen significativo para la interferencia entre las señales transmitidas por los satélites. La Figura 1 muestra espectros de potencia 100 para los códigos de CA y P (Y) . El espectro de potencia 102 para el código de CA tiene una potencia máxima en la frecuencia de portadora L1 y ceros en múltiples puntos de la frecuencia fundamental, 1.023 MHz, del código de CA. Puede apreciarse, por ejemplo, que los ceros se producen a cada lado de la frecuencia de portadora, a ±1.023 MHz, ±2.046 MHz, etc. Similarmente, el espectro de potencia 104 para el código P (Y) tiene una amplitud máxima centrada en las frecuencias L1 y L2, con ceros que se producen en múltiplos de ±1, 23 MHz, tal y como cabe esperar con una forma de onda de función sincrónica.

Se conoce la práctica de modular adicionalmente los códigos de exploración utilizando una portadora subordinada, o subportadora, esto es, una señal adicional se hace convolucionar con los códigos P y/o los códigos de CA para crear 25 una modulación de Portadora Descentrada Binaria (BOC -"Binar y Offset Carrier") , tal y como se conoce en la técnica; véase, por ejemplo, la divulgación de J. W. Betz: "Binar y Offset Carrier Modulation for Radionavigation" ("Modulación de Portadora Descentrada Binaria para Radionavegación") , Navigation, Vol. 48, págs. 227-246, invierno del 2001 al 2002. En la Figura 2 se ha ilustrado la modulación de BOC estándar 200. La Figura 2 ilustra la combinación de una porción de un código de CA 202 con una señal subportadora para producir la señal BOC 204 que se utiliza para modular una portadora tal, como, por ejemplo, L1. Puede apreciarse que la señal BOC es una onda rectangular recta y puede representarse, por ejemplo, como ci (t) *sign (sen (2rfst) ) , donde fs es la frecuencia de la subportadora. Un experto de la técnica comprende que BOC (fs, fc) denota la modulación de Portadora Descentrada Binaria con una frecuencia de subportadora de fs y una velocidad de código (velocidad de fragmentación) de fc. El uso de portadoras descentradas binarias da lugar a las siguientes descripciones de señal de las señales emitidas desde el satélite:

SL1i Amscimtmitdit cos 01t ACscig t gi t di t sen 01t ISL1i t QSL1it ,

y

S Bsc tmtdt cos 0 t

L2i mim ii 2

donde:

1. Un método para generar una señal de modulación subportadora para modular una señal de exploración de un sistema de guiado o navegación, de tal manera que el método comprende las etapas de multiplexar en el dominio temporal ciertas porciones de unas primera y segunda señales de Portadora Descentrada Binaria, BOC, con el fin de producir la señal de modulación subportadora, de tal manera que la señal de modulación subportadora está configurada para modular la señal de exploración.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicha multiplexación en el dominio temporal comprende multiplexar en el dominio temporal una porción de una señal subportadora BOC (5, 1) , que abarca 100 ns, y una señal subportadora BOC (1, 1) , que abarca un intervalo de tiempo de 400 ns.

3. Un método para generar una señal de navegación que comprende las etapas de generar una señal de modulación subportadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, y modular la señal de exploración del sistema de navegación utilizando dicha señal de modulación subportadora generada.

4. Un aparato para generar una señal de modulación subportadora para modular una señal de exploración de un sistema de navegación, de tal manera que el sistema comprende:

medios para multiplexar en el tiempo porciones de dominio de unas primera y segunda señales de Portadora Descentrada Binaria, BOC, con el fin de producir la señal de modulación subportadora, de tal manera que la señal de modulación subportadora está configurada para modular la señal de exploración.

5. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 4, en el cual dichos medios para multiplexar en el dominio del tiempo comprenden medios para multiplexar en el dominio del tiempo una porción de una señal subportadora BOC (5, 1) , que abarca 100 ns, y una porción de una señal subportadora BOC (1, 1) , que abarca un intervalo de tiempo de 400 ns.

6. Un sistema para generar una señal de navegación, que comprende un aparato para generar una señal de modulación subportadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 5, así como medios para modular la señal de exploración del sistema de navegación utilizando dicha señal de modulación subportadora generada.

7. Una señal de modulación subportadora para modular una señal de exploración de un sistema de guiado o navegación, de tal manera que la señal de modulación subportadora comprende porciones multiplexadas en el dominio del tiempo de unas primera y segunda señales de Portadora Descentrada Binaria, BOC, a fin de producir la señal de modulación subportadora, de tal manera que las señal de modulación subportadora está configurada para modular la señal de exploración.

8. Una señal de modulación subportadora de acuerdo con la reivindicación 7, en la cual dichas porciones multiplexadas en el dominio del tiempo de las primera y segunda señales BOC son porciones multiplexadas en el dominio del tiempo consistentes en una primera porción de una señal subportadora BOC (5, 1) , que abarca 100 ns, y una porción de una señal subportadora BOC (1, 1) que abarca un intervalo de tiempo de 400 ns.

9. Una señal de guiado o navegación que comprende una señal de exploración modulada por una señal de modulación subportadora de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 y 8.

10. Un receptor que comprende medios para procesar o tratar una señal de navegación de acuerdo con la reivindicación 9.