AltBOC信号族信号跟踪算法设计及性能分析

摘要

随着全球导航卫星系统(GNSS)的持续建设和现代化建设进程的加速，导航服务需求在不断扩展，各卫星导航系统在同一频段上播发的信号数量越来越多。导航信号的设计面临着频谱越来越拥挤，多路信号恒包络复用，用户对信号性能要求越来越高等问题。基于AltBOC信号衍生出来的AltBOC信号族信号很好的解决了这些问题。但是几种典型的AltBOC信号族信号（TD-AltBOC、ACE-BOC、AltBOC）的性能优劣一直是业内争论的焦点。除此之外，这类信号的跟踪方式灵活多变且不同的跟踪方式都有诸多待解决的难点。所以有必要对AltBOC信号族信号跟踪算法进行研究，并且对TD-AltBOC、ACE-BOC和AltBOC的性能进行全面的对比，从而为导航信号设计和信号跟踪提供参考。
　　本文首先分析了TD-AltBOC、ACE-BOC和AltBOC基本原理，并离线生成了这三种信号用于后续的信号跟踪。其次，建立了上下边带联合跟踪数学模型，将双环估计、峰跳技术和伪相关方法，应用于AltBOC上下边带跟踪，并对相应的数学模型进行了推导，用三种算法对仿真信号进行跟踪，跟踪结果表明，双环估计方法的跟踪性能最佳。再次，对数据导频联合跟踪的必要性进行了分析，给出了非相干累加联合和相干累加联合的数学模型，证明并给出了相干联合的最优化功率加权系数，提出了一种新的基于概率加权的相干联合跟踪的方法，用几种算法对仿真信号跟踪，跟踪结果表明，本文提出的新的算法不仅能提升载波跟踪精度，也能降低载波跟踪门限。最后，从复用效率、带外功率损耗、跟踪精度、功耗和硬件资源损耗等多个方面对TD-AltBOC、ACE-BOC和AltBOC的性能进行了全面的对比分析，对比结果表明，TD-AltBOC信号在各个方面都具备一定的优势。

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1 绪论

1.1 研究背景及目的

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究工作以及本文结构

2 三种AltBOC信号族信号基本原理及生成

2.1 AltBOC信号基本原理及生成

2.2 TD-AltBOC信号基本原理及生成

2.3 ACE-BOC信号基本原理及生成

3 上下边带联合跟踪方法研究及仿真

3.1 上下边带联合跟踪数学模型及跟踪难点

3.2 双环估计在AltBOC上下边带联合跟踪中的应用

3.3 峰跳技术在AltBOC上下边带联合跟踪中的应用

3.4 伪相关方法在AltBOC上下边带联合跟踪中的应用

3.5 结果仿真和分析

3.6 本章总结

4 数据导频联合跟踪方法研究及仿真

4.1 数据导频非相干累加联合跟踪

4.2 数据导频相干累加联合跟踪

4.3 基于概率加权的相干累加联合

4.4 结果仿真和分析

4.5 本章小结

5 AltBOC信号族信号性能对比

5.1 复用效率

5.2 带外功率损耗

5.3 跟踪精度

5.4 功耗及硬件资源消耗

5.5 本章小结

6 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录一 英文缩写