現(xiàn)代化GNSS信號收發(fā)信道關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)中新信號體制的應(yīng)用在解決頻譜擁擠問題的同時還帶來了更好的跟蹤精度和干擾抑制能力，但是，新信號體制對信號帶寬的拓展，及頻譜分裂和多相關(guān)峰特性使得其對導(dǎo)航信道的幅相特性更加敏感，同時星上高功率放大器的非線性效應(yīng)帶來的頻譜擴(kuò)展和相位失真也會嚴(yán)重影響現(xiàn)代導(dǎo)航信號接收性能?，F(xiàn)代化信號體制的出現(xiàn)對導(dǎo)航信號的發(fā)射與接收帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。針對以上問題，本文的主要創(chuàng)新性工作及研究成果如下：
　　(1)針對以往的導(dǎo)航信道建模與分析方法

2、中存在非線性信道無法疊加，發(fā)射信道與接收信道割裂的問題，提出了一種極坐標(biāo)下基于幅度和相位獨(dú)立分析的全鏈路分析模型，該模型將無記憶非線性信道等效為頻譜擴(kuò)展帶來的功率損耗和相位噪聲的疊加，將記憶非線性信道等效為線性時不變因子和非線性靜態(tài)因子的疊加，從而建立了導(dǎo)航信道全鏈路分析的簡化信道模型，解決了發(fā)射信道與接收信道統(tǒng)一分析和評估的難題。
　　(2)針對任意線性信道下BOC接收機(jī)的測距精度與零值尚無解析分析方法這一問題，建立了基于任意線

3、性信道下的BOC接收機(jī)測距精度和零值的分析模型，嚴(yán)格推導(dǎo)了基于非相干早遲碼跟蹤環(huán)路的偽碼跟蹤精度和基于乘法器估計(jì)器的載波跟蹤精度表達(dá)式?；谠摾碚撃Ｐ?，對帶通信道下BOC接收機(jī)的跟蹤精度和零值進(jìn)行了深入分析，分析表明：影響B(tài)OC接收機(jī)測距精度和零值的主要信道因素是群時延特性，相同群時延信道條件下，BOC信號測距精度隨著調(diào)制階數(shù)的增加而逐漸惡化，在靠近其功率譜主瓣位置附近群時延波動引起的偽碼測距精度的惡化最為明顯，窄相關(guān)間隔實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)相比標(biāo)

4、準(zhǔn)相關(guān)間隔結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)健。副載波相位消除算法由于引入了互相關(guān)函數(shù)對信道特性進(jìn)行了補(bǔ)償，其對信道特性的敏感程度更低。分析結(jié)果為導(dǎo)航系統(tǒng)線性信道設(shè)計(jì)與補(bǔ)償技術(shù)提供了理論依據(jù)。
　　(3)針對現(xiàn)代導(dǎo)航信號經(jīng)過恒包絡(luò)調(diào)制后仍然會受到帶通模擬發(fā)射信道的非線性效應(yīng)影響這一問題，建立了現(xiàn)代導(dǎo)航信號的發(fā)射信道模型，針對不同前置濾波器帶寬、不同工作點(diǎn)下的發(fā)射信號性能指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)分析。仿真結(jié)果表明：帶通信道下高功率放大器非線性效應(yīng)引起的相關(guān)損耗、偽碼

5、跟蹤誤差可以忽略，而帶外功率損耗和載波跟蹤抖動指標(biāo)惡化明顯。在行波管功率放大器效率最高的工作點(diǎn)處，經(jīng)過恒包絡(luò)處理的北斗B1C信號通過前端32MHz濾波器后帶外功率損耗為1.3dB，載波跟蹤抖動最大可達(dá)2.3°。針對以往關(guān)于信號包絡(luò)變化的衡量指標(biāo)缺少概率分布信息這一問題，本文首次提出了包絡(luò)變化量的功率譜密度這一概念，并由此建立了非線性信道下載波跟蹤抖動與包絡(luò)變化量的解析對應(yīng)關(guān)系，仿真結(jié)果表明理論分析與數(shù)值仿真結(jié)果十分吻合。
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6、)針對星上信號生成系統(tǒng)功率和資源嚴(yán)格受限特點(diǎn)以及高精度線性化信道設(shè)計(jì)需求，提出了一種基于幅度概率分布和高功率放大器特性的聯(lián)合表項(xiàng)索引技術(shù)，仿真結(jié)果表明：在給定512×32位表項(xiàng)資源條件下，在行波管功率放大器效率最高的工作點(diǎn)處，采用聯(lián)合表項(xiàng)索引的查找表預(yù)失真技術(shù)，將北斗B1C信號的帶外功率損耗從1.3dB降為0.6dB，載波跟蹤抖動上從2.3°變?yōu)?.2°，相比等間隔索引查找表法，達(dá)到相同效果節(jié)約了81.5％的硬件資源。最后設(shè)計(jì)了一種實(shí)驗(yàn)