更新时间：2024-04-20 09:26
BOC 调制就是在原有 BPSK 调制的基础上，再加上一个二进制副载波对 BPSK 信号进行二次扩频。由于方波易于生产，因此采用方波来替代正弦波，这样可以节约硬件资源。一般用 BOC（Fs ,Fc）来表示Fs 代表副载波频率，Fc 代表伪码速率。因为Fs 和Fc都是 1.023MHz 的整数倍，所以文献中用 BOC(m,n)的表示形式，其中 m 表示的是副载波频率，n 表示的是扩频码速率，它们分别表示 1.023MHz 的 m 倍和 n 倍。
BOC调制是Jhon W.Betz最先提出的，他是Galileo信号设计的一个领军人物。结合Galileo的频谱设计，以L1频段为例，由于国际电联给导航频段分配的限制，Galileo和GPS必须公用一个带宽，最理想的中心频点已经被GPS占了，并且GPS的C/A信号（BPSK(1)）也把中心频段占了，因此Galileo信号只能避开C/A信号，而把功率谱分裂成两个，就很好的解决了这个问题。我个人理解，BOC信号的设计实际是信号功率谱赋形的一种反推过程，是根据实际需要而生成的一种调制方式。
目前GPS现代化和Galileo都采用了BOC(Binary-Offset-Carrier)调制方式或其发展方式MBOC（CBOC或TMBOC）、AltBOC等调制方式。
BOC－Binary Offset Carrier，也叫二进制偏置载波调制，是在Galileo系统设计过程中提出的一种新的载波调制方式。它的基本原理是在原有的BPSK调制基础上，再增加一个二进制副载波（目前主要是由正弦或余弦型符号函数构成的副载波，即形似sgn(sin(t))或sgn(cos(t))，以正弦或余弦信号为参数的符号函数）。这种调制方式的最大特点是，其功率谱的主瓣分裂成对称的两部分，而且根据选择的参数不同，两个分裂主瓣的距离也可以变化。一般常用的表示方式为BOC(m,n)的形式，其中m表示的是副载波频率，n表示的是扩频码速率，具体数值分别是1.023MHz的m倍和n倍。
关于BOC调制，Betz的文章《Binary Offset Carrier Modulations for Radionavigation》是比较经典的，特别是附录里关于功率谱表达式的推导，让我省却了很多自行推导的烦恼。不过里面有一处印刷错误，有兴趣的朋友应该不难发现。中文资料里我认为邱致和的《GPS M码信号的BOC调制》，可以作为参考，特别是关于BOC基本概念的介绍。
MBOC－Multiplexed Binary Offset Carrier，从英文名可以看出这就是BOC副载波调制信号的一种复用方式。这是由Guenter W.Hein领导的GPS信号设计团队和Jhon W.Betz领导的Galileo信号设计团队共同提出的一种调制方式。目前经过优选，主要讨论和设计应用的是BOC(1,1)和BOC(6,1)的组合。具体根据数据通道和导频通道的功率分配要求，以及采取具体的调制方式不同，可以有多种组合，具体可参考相关文献。目前基本都是从BOC(1,1)和BOC(6,1)的功率分配角度来讨论的。
MBOC只是一种信号复用的统称，其具体实现目前主要有两种，即CBOC（Composite BOC）和TMBOC（time-multiplexed BOC）。CBOC简单的说，是根据BOC(1,1)和BOC(6,1)不同的功率（幅值）权重构成的4电平符号来实现的调制，是幅值的复合式实现。而TMBOC则是一种类似时分复用的方式，即规定一组码片的长度，在这组码片里固定的几个位置里是BOC(6,1)，其他位置都是BOC(1,1)。两种方式都能满足功率谱分配的要求，但在功率谱谱形上还是有所不同的。
关于MBOC、CBOC、TMBOC的相关文献，推荐有《MBOC: The New Optimized Spreading Modulation Recommended for GALILEO L1 OS and GPS L1C》、《CBOC–AN IMPLEMENTATION OF MBOC》等。
最后介绍一下AltBOC（Alternative BOC），这是Galileo系统设计时所产生的一种很有意义的调制方式。在经过一段的学习之后，我更愿意将这种调制方式归类为四信号的复用方式。它具备了很明显的同载波恒包络调制的特点。能够将4个信号调制在一个频点上，并且增加了4个互调项信号以保证合成信号的恒包络特性。这个信号比较复杂，可以等效为8PSK，其实现方式目前除了构造类似8PSK的查找表外，我暂时也不知道还有什么办法。
建议大家可以看看Galileo的ICD里关于E5信号的介绍。
另外还有几篇文章个人认为也值得看看，包括《BOC Modulation Waveforms》、《BOC Power Spectrum Densities》、《Galileo AltBOC Receiver》等。
一些题外话：还有一篇《Galileo卫星导航系统中的BOC调制与接收技术》，这篇文章给了我一些启发，就是如果把信号和副载波分别看作一维信号或二维信号（即复信号）的各种排列组合，也可以得到一些有意思的结论。现在手边没有带我当时的笔记，但我能记得这些排列组合中有等效于4PSK和8PSK的，也挺有意思，如果有感兴趣的朋友，我们可以继续探讨。