Modulación de portadora con desplazamiento binario

La modulación de portadora con desplazamiento binario ^{[ 1 ] [ 2 ]} (modulación BOC) fue desarrollada por John Betz para permitir la interoperabilidad de los sistemas de navegación por satélite. Actualmente se utiliza en el sistema GPS de EE. UU., el sistema IRNSS de la India y en Galileo ^{[ 3 ]} y es una modulación de subportadora cuadrada , donde una señal se multiplica por una subportadora rectangular de frecuencia${\displaystyle f_{\text{sc}}}$igual o mayor que la tasa del chip . Después de esta multiplicación de subportadoras , el espectro de la señal se divide en dos partes, por lo que la modulación BOC también se conoce como modulación de espectro dividido. Sus principales ventajas son que se puede dar forma al espectro para permitir la compatibilidad entre sistemas y mejores capacidades de seguimiento teóricamente alcanzables, debido a frecuencias más altas si se mezcla a la banda base compleja. Por otro lado, se estableció una gran variedad de implementaciones o instanciaciones diferentes, lo que hace que sea difícil obtener una visión completa. Las publicaciones tempranas (y a veces recientes) que tratan ese tema generalmente no incluyen filtros adaptados para la conformación de pulsos, así como el concepto de ruido gaussiano complejo, que muy a menudo no se trata correctamente, para producir una descripción de banda base matemáticamente consistente que, aunque parezca complicada, modele la física correctamente. Es decir, si estos estándares no se tratan correctamente, los resultados teóricos no son fiables. Esto es independiente del medio, la revisión por pares y la persona que lo publicó.

La idea principal detrás de la modulación BOC es reducir la interferencia con las señales moduladas en BPSK , que tienen un espectro con forma de función sinc . Por lo tanto, las señales moduladas en BPSK, como los códigos GPS C/A , tienen la mayor parte de su energía espectral concentrada alrededor de la frecuencia portadora , mientras que las señales moduladas en BOC (utilizadas en el sistema Galileo ) tienen poca energía alrededor de la frecuencia portadora y dos lóbulos espectrales principales más alejados de la portadora (de ahí el nombre de espectro dividido).

La modulación BOC tiene varias variantes: BOC seno (sinBOC), BOC coseno (cosBOC), ^{[ 4 ]} BOC alternativo (altBOC), BOC multiplexado (MBOC), ^{[ 5 ]} BOC doble (DBOC) ^{[ 4 ]} etc. y algunas de ellas han sido seleccionadas actualmente para las señales GNSS de Galileo . ^{[ 6 ]}

Una forma de onda BOC se suele denotar mediante BOC(m, n) o BOC.${\displaystyle (f_{\text{sc}},\;f_{\text{c}})}$, dónde${\displaystyle f_{\text{sc}}}$es la frecuencia de la subportadora,${\displaystyle f_{\text{c}}}$es la frecuencia del chip,${\displaystyle m=f_{\text{sc}}/f_{\text{ref}}}$,${\displaystyle n=f_{\text{c}}/f_{\text{ref}}}$, y${\displaystyle f_{\text{ref}}=1.023}$ Mcps es la frecuencia de referencia del chip de la señal GPS C/A .

Una modulación sinusoidal BOC(1, 1) es similar al código Manchester ; es decir, en el dominio digital, un '+1' se codifica como una secuencia '+1 −1', y un '0' se codifica como una secuencia '−1 +1'. Para un arbitrario${\displaystyle N_{\text{BOC}}=2m/n}$orden de modulación, en el caso de seno BOC( m , n ), un '+1' se codifica como una secuencia alternada de '+1 −1 +1 −1 +1 ...', teniendo${\displaystyle N_{\text{BOC}}}$elementos, y un '0' (o '−1') se codifica como una secuencia alternada '−1 +1 ...', que también tiene${\displaystyle N_{\text{BOC}}}$elementos.

La modulación BOC se aplica típicamente a señales CDMA , donde cada chip del código pseudoaleatorio se divide en subintervalos BOC, como se explicó anteriormente (es decir, hay${\displaystyle N_{\text{BOC}}}$intervalos BOC por chip).

La densidad espectral de potencia de una señal modulada por BOC depende del orden de modulación de BOC.${\displaystyle N_{\text{BOC}}=2{\frac {f_{\text{sc}}}{f_{\text{c}}}}=2{\frac {m}{n}}}$. ^{[ 4 ]}

Las señales moduladas BOC, a diferencia de las señales BPSK, generan las denominadas ambigüedades en la función de correlación. Las señales moduladas BOC en GNSS pueden procesarse con un receptor BOC completo o mediante diversos métodos no ambiguos. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

• Portadora de desplazamiento binario multiplexada