多波段通用的GNSS信號波形設(shè)計(jì).pdf

1、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System,GNSS）在國民生活中扮演著越來越重要的角色，小到出門旅游，大到國家軍事安全都離不開衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)。隨著GNSS系統(tǒng)的不斷發(fā)展，L波段（1164-1610MHz）的導(dǎo)航信號日趨擁擠，為此國際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union,ITU）陸續(xù)將S波段（2483.5-2500MHz）和C波段（5010-503

2、0MHz）向?qū)Ш綐I(yè)務(wù)開放，這在客觀上使多波段的聯(lián)合導(dǎo)航成為可能，可以預(yù)見跨波段的聯(lián)合導(dǎo)航勢必成為新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。
　　與單一波段的多頻導(dǎo)航技術(shù)相比，多波段聯(lián)合導(dǎo)航更有利于校正電離層延遲，簡化整周模糊度的求解，縮短首次定位時(shí)間，同時(shí)在抗干擾和消除多徑方面具有較大的優(yōu)勢；此外，可以與通信系統(tǒng)相互融合和互補(bǔ)，充分發(fā)揮衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的效能。
　　信號結(jié)構(gòu)（或體制）決定了GNSS系統(tǒng)的性能上限，而調(diào)制波形是信號結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的

3、關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其決定的自相關(guān)函數(shù)和功率譜密度影響導(dǎo)航信號的各種性能，主要包括：碼跟蹤性能、抗干擾、抗多徑性能以及兼容性等。在多波段聯(lián)合導(dǎo)航模式下，如何設(shè)計(jì)一種能夠滿足各波段約束性和兼容性要求的通用調(diào)制方案是本論文的研究重點(diǎn)，通用的調(diào)制方案可共享基帶處理模塊，易于集成縮小接收機(jī)體積，降低多模導(dǎo)航系統(tǒng)終端的復(fù)雜度和制造成本，加快多波段聯(lián)合導(dǎo)航的實(shí)用化進(jìn)程。
　　與傳統(tǒng)的相移鍵控（Phase Shift Keying,PSK）調(diào)制相比，連續(xù)

4、相位調(diào)制（Continue Phase Modulation,CPM）具有較高的頻帶與功率利用率，信號儲備豐富，參數(shù)修改靈活，可以滿足不同波段的約束性和兼容性的要求，具備了多波段和多頻點(diǎn)的部署能力，是多波段聯(lián)合導(dǎo)航信號中具有競爭力調(diào)制方案之一。課題針對L、S和C波段的具體要求，圍繞CPM調(diào)制探討其在各波段中的實(shí)現(xiàn)方案，研究GNSS信號質(zhì)量的評估方法，評估所設(shè)計(jì)的調(diào)制方案在測距精度、抗干擾能力、抗多徑能力以及兼容性方面的性能，為現(xiàn)有GNS

5、S系統(tǒng)的技術(shù)升級和下一代衛(wèi)星導(dǎo)航信號體制的設(shè)計(jì)提供新思路。
　　基于上述研究目標(biāo)，本文主要研究內(nèi)容如下：
　　1.探討多頻組合觀測值應(yīng)用在大波段間隔下的多波段聯(lián)合導(dǎo)航的可行性。在 L、S和C波段上設(shè)計(jì)載波頻點(diǎn)，建立波段—頻點(diǎn)組合的數(shù)學(xué)模型。
　　2.針對各波段特性和功率譜兼容性要求，調(diào)整CPM調(diào)制的主要參數(shù)，設(shè)計(jì)其在不同波段中實(shí)現(xiàn)方案。同時(shí)，將所提CPM方案與各波段中典型的調(diào)制方案進(jìn)行性能的對比分析，這些典型的調(diào)制方案

6、主要包括：二進(jìn)制相移鍵控（Binary Phase Shift Keying,BPSK）調(diào)制、二進(jìn)制偏移載波（Binary Offset Carrier,BOC）調(diào)制和最小頻移鍵控（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying,GMSK）調(diào)制。
　　3.分析衛(wèi)星導(dǎo)航信號質(zhì)量的評估方法，以碼跟蹤原理為基礎(chǔ)，推導(dǎo)碼跟蹤精度、Gabor帶寬、抗多徑性能、抗干擾性能以及兼容性的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)民用信號和授權(quán)信