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《中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)》 2019年
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QMBOC信号分析与捕获设计实现

张瀚青  
【摘要】:北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)是我国自主建设、独立运行的卫星导航系统,随着系统建设的不断完善和服务能力的不断发展,北斗已广泛应用并渗透到社会生产和人民生活的方方面面。目前北斗系统基本建成,并开始提供全球服务。北斗三号卫星导航系统民用B1C信号的中心频率为1575.42MHz,共同使用该频段的还有美国GPS L1C信号和欧盟Galileo E1 OS信号。B1C信号导频通道采用了自主设计的正交复用二进制偏移载波(Quadrature Multiplexed Binary Offset Carrier,QMBOC)调制信号,在实现兼容互操作的同时规避了欧美国家的专利封锁。作为一种新体制信号,同时又是北斗系统未来最主要的民用导航信号,针对QMBOC信号展开体制特性分析和同步技术研究有着重要的意义。本文完成的主要工作如下:1、从直接序列扩频技术入手,在深入理解卫星导航信号调制、解调过程的基础上,从自相关与功率谱两个方面仿真分析了双相移键控(Bi Phase Shift Keying,BPSK)与二进制偏移载波(Binary Offset Carrier,BOC)两种扩频调制信号的时域和频域特性。2、分析对比了北斗三号B1C和B2a信号的测距码生成原理,基于FPGA和MATLAB设计并实现了码发生器,该码发生器可应用于后续捕获程序中。引入奇偶相关判据并结合方差理论,从最大旁瓣能量的角度对Weil码和Gold码的相关性能进行定量分析,得出Weil码的自相关和互相关性能均好于传统的Gold码,解释了北斗全球信号中测距码广泛采用Weil码的合理性。3、介绍了目前在1575.42MHz频段上MBOC(6,1,1/11)信号的三种时域实现方式,依据B1C信号接口控制文件(Interface Control Document,ICD),对北斗三号QMBOC信号的结构进行分析,模拟产生QMBOC中频信号,并对BOC信号、复合式二进制偏移载波(Composite BOC,CBOC)信号、时分复用二进制偏移载波(Time Multiplexed BOC,TMBOC)信号以及QMBOC信号在白噪声、干扰以及多径环境下的码跟踪精度进行分析。得出TMBOC与QMBOC信号具有相似的结构与性能,TMBOC信号的接收端设计可为QMBOC信号提供参考。4、针对QMBOC信号的捕获模糊度问题,设计了一种基于折叠匹配滤波器的BPSK_like双边带并行捕获方案,并对捕获各模块进行设计、实现与验证,对模拟信号和实测信号数据进行捕获,验证了捕获方案的合理性和可行性,为北斗三号新体制信号终端设计提供参考。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TN967.1

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