GNSS恒包絡(luò)調(diào)制及BOC信號跟蹤方法研究.pdf

1、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)已成為大國的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)施。為了提升各自系統(tǒng)的競爭力，現(xiàn)代化導(dǎo)航信號均呈現(xiàn)多頻、多分量、多服務(wù)的特點。如何將同一頻點或相鄰頻點的多個信號分量合路為一個恒包絡(luò)信號，以最大化星上高功放功率效率且不產(chǎn)生信號失真，是信號設(shè)計中關(guān)注的熱點。另一方面，頻率兼容及性能提升的需求，促使 BOC調(diào)制在GNSS信號設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用。然而，BOC調(diào)制信號的自相關(guān)函數(shù)呈多峰特性，容易因誤鎖副峰而引入無法容忍的測距偏差。因此，GNSS信號的恒包絡(luò)

2、調(diào)制以及BOC信號無模糊跟蹤，是導(dǎo)航信號發(fā)-收環(huán)節(jié)中的兩個焦點問題。針對上述問題，本文研究了GNSS信號的單頻、雙頻和多頻恒包絡(luò)調(diào)制方法，以及BOC信號無模糊跟蹤方法。本文具體工作如下：
　　第一，提出了一種基于系數(shù)優(yōu)化的準(zhǔn)恒包絡(luò)調(diào)制(CQEM)方法。論文首先對POCET方法進(jìn)行了介紹，指出現(xiàn)有方法的局限性，進(jìn)而研究了基于系數(shù)優(yōu)化的恒包絡(luò)調(diào)制方法。該方法將恒包絡(luò)調(diào)制信號表示為有用信號分量和交調(diào)乘積信號項的和，通過優(yōu)化所有信號項的復(fù)

3、系數(shù)來實現(xiàn)恒包絡(luò)調(diào)制，并達(dá)到最佳的復(fù)用效率。本方法基于數(shù)值優(yōu)化過程，能以兩種模式工作。第一種工作模式下能達(dá)到與POCET方法相同的復(fù)用效率，主要優(yōu)點是能夠預(yù)先設(shè)置交調(diào)信號項的組成。第二種模式中，能夠預(yù)先設(shè)置復(fù)用效率，在以較小的包絡(luò)波動為代價的條件下，能實現(xiàn)比POCET方法更高的復(fù)用效率。
　　第二，提出了一種名為雙邊帶增強(qiáng)的交替二進(jìn)制偏移載波(DEAl-BOC)調(diào)制的雙頻恒包絡(luò)調(diào)制方法。不同于等功率配比的AltBOC調(diào)制，DEAl

4、-BOC調(diào)制的四個信號分量的功率配比可以靈活調(diào)整。介紹了 DEAl-BOC調(diào)制的基本原理，并針對三種有代表性的實例，分析了信號的性質(zhì)。基于 DEAl-BOC，提出了交織的DEAl-BOC(IDEAl-BOC)調(diào)制，在保持功率配比不變的前提下，進(jìn)一步提升了復(fù)用效率。通過仿真驗證信號的性能，結(jié)果表明，DEAl-BOC調(diào)制與IDEAl-BOC調(diào)制增強(qiáng)了功率配比的靈活性。
　　第三，提出了一種相位最優(yōu)的多頻恒包絡(luò)(POMCE)調(diào)制方法。該

5、方法通過優(yōu)化一個二維相位表中的所有相位值，能夠滿足設(shè)計的功率和相位約束，同時實現(xiàn)最佳的復(fù)用效率。POMCE對信號分量的個數(shù)、相位關(guān)系以及子載波采樣率沒有特殊的要求，即POMCE是一種一般性的多頻恒包絡(luò)調(diào)制方法?；赑OMCE方法，本文針對北斗B1和B2信號的后向兼容問題，給出了相應(yīng)的恒包絡(luò)調(diào)制方案建議。提出方案的功率譜密度和相關(guān)函數(shù)通過仿真進(jìn)行了驗證，結(jié)果表明POMCE方法能夠?qū)⑽挥诓煌d波的信號分量結(jié)合為恒包絡(luò)調(diào)制信號。
　　第

6、四，提出了兩個基于組合相關(guān)函數(shù)的正弦BOC信號無模糊跟蹤方法。主要特點是使用了兩個新設(shè)計的本地參考信號，利用BOC信號與兩個本地參考信號間的互相關(guān)函數(shù)，產(chǎn)生無模糊的組合相關(guān)函數(shù)。本文給出了兩個無模糊跟蹤方法中使用的非相干的鑒別函數(shù)，表示為V1和V2，并推導(dǎo)了熱噪聲下的碼跟蹤誤差的理論表達(dá)式，然后仿真分析了熱噪聲和多徑的影響。結(jié)果表明V1更易實現(xiàn)且有好的多徑抑制性能，但碼跟蹤性能降低。V2具有更好的碼跟蹤精度，能夠為高階BOC提供健壯的跟