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多GNSS环境下卫星导航信号体制研究与设计

梁姗  
【摘要】:为了引进新的服务类型,各国都在积极进行导航信号体制的研究和设计。L频段卫星导航信号的严重拥挤,使得新服务的引进将面临严峻的兼容性问题。为此本文重点研究并总结了L频段导航信号波形的设计经验,并在此基础上设计了适合新频段的卫星导航信号波形,主要内容如下:(1)对当前L频段普遍采用的BPSK、BOC和MBOC信号波形和复用方法的研究。首先建立导航信号的性能评估模型,在此基础上分析了子载波速率和码速率对信号码跟踪精度、抗多径性能和兼容性的影响;为了解决了传统的互复用调制方法中,8种不同的输入信号组合值与6个不同相位量之间对应关系模糊的问题,提出了一种三码八相的Interplex调制方法;最后计算了L1频段GNSS信号间的谱分离系以分析L1频段GNSS信号的兼容性,挖掘了导航信号必须要与同频段内已存业务兼容的设计思想,尤其应该避免对军用信号的干扰,同时突出了预先抢占频率资源的重要性,为新频段卫星导航信号的设计累积经验。(2)为了解决频谱资源紧张的问题,提出在S频段实现全球卫星导航并设计导航信号(以下统称为S-BD信号)。首先分析了我国在S频段实现全球卫星导航的可行性和必要性,接着提出了一种新的调制方式——单边三级偏移载波调制,并分析了它的性能。基于此调制方式,本文提出了两种S-BD信号波形的设计方案。通过性能的对比分析发现,在一定条件下,基于UTOC调制的信号波形设计方案比基于BOC调制的信号波形设计方案能表现出更好的性能,认为该调制方式可以作为S-BD信号调制方式的候选方案。(3)为了分析S-BD系统与已存信号的兼容性,分别计算了S-BD信号与S频段已存业务之间相互干扰下的等效载噪比衰减,结果表明,在一定条件下,基于UTOC调制的信号波形设计方案比基于BOC调制的信号波形设计方案更适合S-BD系统,为我国S频段全球卫星导航信号设计提供参考作用。


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