北斗导航卫星系统信号复用策略及兼容性研究

摘要

为了提供更加精确和多样化的导航定位服务，各大卫星导航系统不断增加了播发的导航信号数量。一方面需要将多路导航信号复用成为一路恒包络信号发送，以节省卫星上高功率放大器的数量。另一方面，由于导航信号频谱资源的有限性，导航信号频谱之间难免会由于频谱重叠而产生信号干扰，同时由于卫星上高功率放大器的非线性也会带来信号干扰问题，因此对信号干扰问题进行分析并改善，也是一个需要研究的问题。
　　本文的工作主要从信号复用和兼容性研究两个方面展开。具体工作如下：
　　(1)对目前的导航信号复用技术的实现原理和复用效率进行了分析。针对北斗系统B1频段信号，分别采用互复用技术和多数表决复用技术，讨论数据与导频信道功率分配为50/50和25/75的四种功率分配方案下的信号复用效率，结合B1频段复用需求综合提出B1频段信号的复用策略。对于B2频段，提出采用ACE-BOC信号调制技术进行复用，并对比分析复用信号的功率谱密度、带外损耗、码跟踪精度、多径误差性能以及抗干扰性能。对于B3频段，由于B3信号的信息速率较高，如果功率过小将不利于后续的解调。因此在考虑数据与导频为50/50的功率分配方案下，分别采用互复用技术和多数表决技术进行复用，并综合考虑给出合理的信号复用策略。建立复用效率与码跟踪误差的关系，评估复用损耗对码跟踪精度的影响。
　　(2)建立了导航信号兼容性评估的模型，给出评估参数和评估流程。通过建立的兼容性评估模型对COMPASS、GPS和Galileo导航信号之间的兼容性进行评估，包括谱分离系数 SSC、码跟踪谱灵敏度系数 CT_SSC和等效载噪比衰减，并提出采用ACE-BOC和MSK调制方式改善信号的兼容性。
　　(3)分析卫星上高功率放大器产生非线性的原因，建立了非线性效应的分析模型。通过建立卫星导航信号的发射端和接收端模型，并将其等效到基带，对滤波器带宽和高功率放大器非线性效应对导航信号的影响进行仿真分析。通过引入邻信道功率比ACPR，分析了功放非线性引起的功率泄漏以及对邻近信道信号带来的兼容性影响。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究内容与结构

第二章 导航信号复用技术

2.1 互复用技术

2.2 多数表决复用技术

2.3 联合表决(Inter-Vote)复用

2.4 AltBOC调制技术

2.5 本章小结

第三章 北斗导航卫星系统信号复用策略研究

3.1 引言

3.2 北斗导航卫星系统B1频段信号复用

3.3 北斗导航卫星系统B2频段信号复用

3.3 北斗导航卫星系统B3频段信号复用

3.5 复用效率对信号码跟踪精度的影响

3.6 本章小结

第四章 北斗导航卫星系统信号兼容性研究

4.1 引言

4.2 兼容性评估模型及参数

4.3 兼容性评估方法

4.4 卫星导航信号频谱重叠情况分析

4.5 北斗系统信号兼容性仿真分析

4.6 北斗系统信号兼容性改进研究

4.7 本章小结

第五章 高功率放大器非线性对北斗信号兼容性的影响

5.1 引言

5.2 高功率放大器非线性效应分析及建模

5.3 导航信号非线性影响分析模型

5.4 非线性效应对导航信号影响的仿真分析

5.5非线性效应对北斗信号兼容性影响分析

5.6 非线性效应对北斗复用信号的影响分析

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间的研究成果