基于连续相位调制的多波段导航信号模型研究

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1、密级…：．分类号：编号：ｕＵＤＣ：工学博士学位论文基于连续相位调制的多波段导航信号模型研究博士研究生：孙岩博指导教师：赵旦峰教授学科、专业：信息与通信工程哈尔滨工程大学２０１８年５月分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文基于连续相位调制的多波段导航信号模型研究博士研究生：孙岩博指导教师：赵旦峰教授学位级别：工学博士学科、专业：信息与通信工程所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年5月授予学位单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheD

2、egreeofD.EngResearchonMultibandNavigationSignalModelBasedonContinuousPhaseModulationCandidate:YanboSunSupervisor:Prof.DanfengZhaoAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpeciality:InformationandCommunicationEngineeringDateofSubmission:April.2018DateofOralExamination:May.2018University:H

3、arbinEngineeringUniversity基于连续相位调制的多波段导航信号模型研究摘要随着全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS)的不断发展，L波段导航信号将日趋拥挤，开发新的频段资源是加快GNSS系统演进的重要手段。国际电联(InternationalTelecommunicationUnion,ITU)已将S(2483.5MHz-2500MHz)和C波段(5010MHz-5030MHz)分配给导航业务，尽管S或C波段信号难以超越L波段信号性能，但L、S和C波段信号的测量值组合不仅可以提高定位精度，而且可以增加卫

4、星导航服务多样性和扩展新业务，因此多波段导航势必将成为未来GNSS系统的关键技术。GNSS信号体制设计决定导航系统性能上界，调制方案是导航信号体制设计中最为重要的环节，影响导航信号的码跟踪精度，抗多径能力和兼容性。考虑到L和S波段日趋严峻的无线频谱兼容性问题，C波段严格的带外约束条件以及S和C波段严重的空间损耗，在多波段导航模式下，设计一种多波段通用且兼顾带外约束性和导航性能的信号模型，为加快多波段导航实用化进程具有重要的现实意义。鉴于连续相位调制(ContinuousPhaseModulation,CPM)具有恒定包络且相位连续，功率效能与频带效能高，参数调整灵活的特点，特

5、别适用于采用非线性高功率放大器且功率和带宽均受限的GNSS系统，为此，论文针对基于CPM调制的多波段导航信号模型展开研究，旨在提高多波段导航定位精度与可靠性，增强信号鲁棒性，以及提升GNSS综合性能。论文的主要研究内容如下：第一，在多波段导航模式下，研究未来北斗L、S和C波段多频测量值组合模型，提出基于超宽巷(ExtraWide-Lane,EWL)、宽巷(Wide-Lane,WL)、中巷(Medium-Lane,ML)和窄巷(Narrow-Lane,NL)的多波段多频测量值组合。设计S和C波段频点分布，建立北斗L、S和C波段多频测量值组合模型，通过巷数、电离层因子和观测噪声因

6、子分析超宽巷、宽巷、中巷和窄巷多波段多频测量值组合特性，完成长基线和短基线场景下多波段多频测量值组合的优选。第二，设计CPM码跟踪环路与完善GNSS信号抗多径能力的质量评估技术。研究CPM自相关特性，设计适用于CPM匹配接收的码跟踪环路模型。鉴于目前的多径分析方法仅考虑一条反射路径，而对于多条反射信号的干扰分析仍处于隐函数分析方法，研究多径评估技术机理，在N条多径信号存在的条件下，推导相干与非相干码跟踪环路通用多径误差包络显函数表达式。第三，针对现代GNSS调制的高频谱旁瓣会加剧L，S和C波段无线频谱兼容性问题，提出CPM作为多波段导航信号的调制方案。建立CPM时域和频域数学

7、模型，研究不同调制参数对CPM功率谱特性的影响，进一步提出CPM作为单主瓣和双主瓣GNSS信号的参哈尔滨工程大学博士学位论文数设计方法，并完成对不同CPM子族的评估与优选。考虑到L、S和C波段频点分布与兼容性需求，同时又要兼顾GNSS信号性能，利用CPM在GNSS应用中的参数设计方法和优选的CPM子族，完成各波段CPM调制方案的设计与评估。第四，针对奇偶校验(LowDensityParityCheck,LDPC)码与CPM串行级联的LDPC-CPM信号模型在多波段导航中存在正反馈和实时性问题，提出基于外