新体制卫星导航系统的多频点多信号复合生成技术研究

摘要

本文结合实验室实际课题，主要研究了新体制导航信号多信号多频点复合生成，并在此基础上进行新体制导航信号的实现与测试。给出了BOC(1,1)、TMBOC（6,1,4/33）与TDDM-BOC(14,2)、AltBOC(15,10)、TD-AltBOC(15,10)以及BPSK(10)与TDDM-BOC(15,2.5)信号的基带恒包络调制算法。通过INTERPLEX和CASM调制公式定义了三种恒包络算法的设计思路以及各种信号的具体意义。
　　并得到如下结论：
　　（1）三种恒包络调制算法在功率谱角度基本与国外提出或使用的算法保持一致，高功放的非线性导致信号带外频谱再生现象。后置滤波器的主要用途是滤除由功放带来的带外噪声。
　　（2）从星座图角度分析得到，多相位恒包络调制信号的星座图影响主要体现在某些相位点的带状区域，各种带状分布都关于对称轴和坐标原点对称。高功放的非线性对于信号的相位具有整体搬移的效果，信号通过功放放大后，信号星座图的理想相位点发生明显的旋转，并且导致信号的星座图关于坐标轴不再对称，影响信号的I/Q正交性。提出用EVM等矢量信号误差分析参数来定量评估星座图的优劣，EVM越大，信号失真程度越大。从星座图看本文所设计的新体制导航信号正交性良好，信号失真程度较小。
　　（3）信号的相关损失主要与滤波器的带宽和功放的工作点相关。滤波器带宽越大，信号的相关损失特性越好。本文所设计的信号带宽大，所以相关损失特性很好。
　　（4）通过对新体制导航信号的信号质量分析可验证本文设计的多频点多信号复合生成方法的正确性。相关损失优于0.6dB、I/Q正交性优于0.1rad、码码相干性优于10ns。
　　以上的结论是本文通过大量试验结果总结得到，基本解析出制衡GNSS导航信号品质的通道特性，增大信号的带宽可以改善信号质量，但是由于GNSS系统内以及系统间和其他因素的影响，GNSS发射带宽必须界定在一定的范围内。功放的非线性会改善信号的SCB曲线，但是也会恶化信号的相关损失以及均方根带宽，所以在通道设计过程中，需在有效的带宽内保证滤波器的群时延特性足够平坦以减小信号的SCB值，同时保证信号在相同的SCB曲线下，确定功放的最佳工作点。
　　目前，随着越来越多新型导航信号的提出，对新型导航信号的质量研究具有深远的意义。针对各种新的导航信号，需要进一步研究信号质量的测试方法，提高测试精度，实现对信号质量参数的精确评估；从而更精确的提出新体制导航信号的设计改善方法。并且在进行基带信号质量的质量评估时，需要考虑到一些影响，如室内实验和真实卫星发射实验的区别，卫星多普勒效应、噪声等的影响，这需要在以后的研究中深入分析。
　　随着各国对卫星导航系统的重视，卫星导航系统将在军用领域和民用领域发挥越来越重要的作用。可以预见，在不久的将来，国内外会有很多卫星导航接收机面世，而在民用商业领域，同样也蕴含着极大的商机。随着我国北斗卫星已经在2012年实现区域导航计划的实施，卫星导航信号的捕获必将成为一个更为热门的课题。

目录

目录

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2国内外相关工作研究现状

1.3论文主要内容及结构

第二章 导航信号调制原理

2.1 新体制导航信号多频点设计

2.2 BOC调制原理

2.3 TMBOC调制原理

2.4 AltBOC调制原理

2.5 BPSK调制原理

2.6 互复用调制技术

第三章 各频点的信号复合生成技术

3.1 X1频点信号的复合生成

3.2 X2 频点的复合生成技术

3.3 X3频点的复合生成技术

第四章 软硬件设计及工作原理

4.1 硬件平台设计

4.2 系统结构设计

4.3 DDS原理及数据压缩算法研究

4.4 时钟管理模块

4.5 DAC初始化模块

4.6 X1频点信号设计

4.7 X2频点信号模块

4.8 X3频点信号模块设计

第五章 信号质量分析与结果

5.1 信号功率谱分析

5.2 星座图分析方法

5.3 相关损失

5.4 S曲线偏移

5.5 码码相干性

5.6 I/Q载波正交性

5.7 实测平台结果

5.8 实测信号质量评估结果

第六章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢