【摘要】：全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)可提供全天時(shí)、全天候、全球覆蓋的高精度定位、導(dǎo)航和授時(shí)(PNT)服務(wù),已成為各大國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的空間和信息化基礎(chǔ)設(shè)施。為滿(mǎn)足多樣化的用戶(hù)需求,新一代導(dǎo)航信號(hào)呈現(xiàn)出多頻多分量的特點(diǎn)。受限于衛(wèi)星的體積和重量,同一頻點(diǎn)或相鄰頻點(diǎn)的多個(gè)信號(hào)分量需復(fù)用成一個(gè)復(fù)合信號(hào),共用上變頻器、放大器和天線(xiàn)發(fā)射。導(dǎo)航衛(wèi)星功率嚴(yán)格受限,其高功率放大器(HPA)需要工作在飽和點(diǎn)附近以最大化功率效率。而高功放的飽和點(diǎn)位于其非線(xiàn)性工作區(qū),為了避免信號(hào)失真,要求輸入高功放的復(fù)合信號(hào)具有恒包絡(luò)的特點(diǎn)。因此,多頻多分量GNSS信號(hào)恒包絡(luò)復(fù)用技術(shù)是GNSS信號(hào)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。本文對(duì)多頻多分量GNSS信號(hào)恒包絡(luò)復(fù)用技術(shù)進(jìn)行了研究,提出了非獨(dú)立信號(hào)恒包絡(luò)復(fù)用方法、功率可調(diào)的時(shí)分Alt BOC復(fù)用技術(shù)、基于相位對(duì)齊的對(duì)稱(chēng)頻點(diǎn)雙頻恒包絡(luò)復(fù)用方法和多頻點(diǎn)多值信號(hào)恒包絡(luò)復(fù)用方法。本文具體工作如下:第一,針對(duì)已有恒包絡(luò)復(fù)用方法要求各信號(hào)分量相互獨(dú)立的局限性,提出了一種非獨(dú)立信號(hào)恒包絡(luò)復(fù)用方法。論文以復(fù)數(shù)子載波調(diào)制信號(hào)為對(duì)象,基于POCET的解析表達(dá)式,研究了非獨(dú)立信號(hào)分量對(duì)POCET復(fù)用結(jié)果的影響。在此基礎(chǔ)上,提出了相關(guān)性信號(hào)相位最優(yōu)的恒包絡(luò)發(fā)射方法(CS-POCET)。該方法中,交調(diào)項(xiàng)作為構(gòu)成POCET解析表達(dá)式的一部分,可對(duì)其功率和相位進(jìn)行必要的約束。通過(guò)約束某些交調(diào)項(xiàng)的功率為0,可消除其對(duì)其他有用信號(hào)分量的有害影響。CS-POCET方法可用于復(fù)子載波調(diào)制信號(hào)的恒包絡(luò)復(fù)用以及其他非獨(dú)立信號(hào)的恒包絡(luò)復(fù)用。以北斗B1頻點(diǎn)過(guò)渡期的恒包絡(luò)復(fù)用問(wèn)題為場(chǎng)景,仿真驗(yàn)證了本章分析結(jié)果的正確性和CS-POCET方法復(fù)用非獨(dú)立信號(hào)的有效性。第二,針對(duì)TD-Alt BOC要求各信號(hào)分量功率必須相等的局限性,提出了功率可調(diào)的一般的時(shí)分Alt BOC技術(shù)(GTD-Alt BOC)。該方法通過(guò)不同的時(shí)隙分配,實(shí)現(xiàn)了各信號(hào)分量的功率可調(diào)。然后從功率譜密度、互相關(guān)函數(shù)、復(fù)用效率、碼跟蹤誤差和基帶處理復(fù)雜度幾個(gè)方面對(duì)所提方法的性能進(jìn)行分析并與已有方法對(duì)比。結(jié)果表明,GTD-Alt BOC不僅實(shí)現(xiàn)了靈活的功率配比,而且保持了TD-Alt BOC的優(yōu)點(diǎn),即性能與已有非時(shí)分方法相當(dāng),但接收機(jī)基帶處理復(fù)雜度更低。第三,針對(duì)已有的對(duì)稱(chēng)頻點(diǎn)雙頻恒包絡(luò)復(fù)用方法大多只考慮Alt BOC-like模型的局限性,提出了一種一般的基于相位對(duì)齊的對(duì)稱(chēng)頻點(diǎn)雙頻恒包絡(luò)復(fù)用(PACEM)方法。該方法首先將兩個(gè)邊帶的多個(gè)信號(hào)分量分別復(fù)用得到兩個(gè)恒包絡(luò)的邊帶信號(hào),然后將兩個(gè)邊帶信號(hào)線(xiàn)性組合并進(jìn)行幅度調(diào)制得到雙頻恒包絡(luò)復(fù)合信號(hào)。通過(guò)推導(dǎo)得到線(xiàn)性組合信號(hào)與雙頻恒包絡(luò)信號(hào)之間的功率變化關(guān)系,根據(jù)該關(guān)系,得到滿(mǎn)足所需功率配比的恒包絡(luò)復(fù)用結(jié)果。PACEM方法對(duì)信號(hào)分量的數(shù)目、功率配比、相位關(guān)系以及子載波采樣率都沒(méi)有特別的限制,是一種一般性的對(duì)稱(chēng)頻點(diǎn)雙頻恒包絡(luò)復(fù)用方法。最后,分析了PACEM方法在兩種對(duì)稱(chēng)頻點(diǎn)雙頻場(chǎng)景上的應(yīng)用結(jié)果及性能,分別是Alt BOClike場(chǎng)景和以北斗B2頻點(diǎn)為代表的一般的對(duì)稱(chēng)頻點(diǎn)雙頻場(chǎng)景。結(jié)果表明,與已有方法相比,PACEM方法具有更高的靈活性和復(fù)用效率。第四,針對(duì)多頻點(diǎn)多值信號(hào)的恒包絡(luò)復(fù)用,提出了一種相位最優(yōu)的多值信號(hào)恒包絡(luò)復(fù)用方法(MV-POCET)。本方法將任意的導(dǎo)航信號(hào)統(tǒng)一建模為一個(gè)多值信號(hào)模型,模型中的信號(hào)取值可以是實(shí)數(shù)也可以是復(fù)數(shù)。根據(jù)多值信號(hào)模型構(gòu)造出信號(hào)取值組合與對(duì)應(yīng)發(fā)射相位構(gòu)成的相位查找表。求解以最小化復(fù)合信號(hào)包絡(luò)值為目標(biāo),并且滿(mǎn)足一定的功率約束、相位約束和其他約束的最優(yōu)化問(wèn)題,得到最優(yōu)的恒包絡(luò)復(fù)用結(jié)果。對(duì)于多頻點(diǎn)信號(hào),將各頻點(diǎn)信號(hào)通過(guò)復(fù)數(shù)子載波調(diào)制實(shí)現(xiàn)頻率偏移,通過(guò)選擇合適的子載波采樣率,將連續(xù)的復(fù)數(shù)子載波調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成多值信號(hào)模型,再通過(guò)MVPOCET方法實(shí)現(xiàn)恒包絡(luò)復(fù)用。MV-POCET方法對(duì)各信號(hào)分量的取值數(shù)、頻點(diǎn)數(shù)、功率配比和相位關(guān)系都沒(méi)有限制,是一種通用的多頻點(diǎn)多值信號(hào)恒包絡(luò)復(fù)用方法。最后,基于MV-POCET方法,對(duì)多電平信號(hào)、雙頻信號(hào)和多頻點(diǎn)多電平信號(hào)三種應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了分析,結(jié)果表明了本方法的有效性和正確性。與已有的CEMIC方法相比,MVPOCET方法的適用范圍更廣、靈活性更高。
【圖文】：

24根據(jù)表 2. 2 和式(2.16)，計(jì)算得到 CS-POCET 和 POCET 對(duì)應(yīng)解析表達(dá)式中各項(xiàng)的系數(shù)如表 2. 3 所示，計(jì)算中取合路信號(hào)幅度 A=10。由于偶數(shù)階交調(diào)項(xiàng)的系數(shù)都為0，因此表 2. 3 僅列出奇數(shù)階的交調(diào)項(xiàng)，其中“下標(biāo)”所示的列為各信號(hào)項(xiàng)和交調(diào)項(xiàng)對(duì)應(yīng)的信號(hào)分量下標(biāo)，比如“123”表示交調(diào)項(xiàng)1 2 3s s s 。粗體表示的項(xiàng)即為需要抑制的交調(diào)項(xiàng)及其對(duì)應(yīng)的系數(shù)。從表 2.3 可以看出，CS-POCET 對(duì)應(yīng)的粗體項(xiàng)系數(shù)都抑制為0，而 POCET 方法對(duì)應(yīng)粗體項(xiàng)的系數(shù)都不等于 0，說(shuō)明 CS-POCET 方法正確實(shí)現(xiàn)了所需的交調(diào)項(xiàng)的抑制效果。從表 2. 3 還可得到 CS-POCET 的復(fù)用效率為 2 2 2 2 22.46 3.99 1.48 4.92 2 3.86 /100 78.17%， POCET 的 復(fù) 用 效 率 為 2 2 2 2 2 2 22.53 4.11 1.53 3.66 3.49 2 (0.87 3.87 ) /100 82.68%。雖然 POCET 具有較高的復(fù)用效率，但是其存在有用信號(hào)分量的波形畸變問(wèn)題，這個(gè)復(fù)用效率并沒(méi)有

292.4.2.3 過(guò)零點(diǎn)偏移前一小節(jié)顯示了 POCET 方法復(fù)用 B1 信號(hào)帶來(lái)的互相關(guān)畸變問(wèn)題以及 CSPOCET 方法對(duì)該問(wèn)題的改善，本小節(jié)通過(guò)過(guò)零點(diǎn)偏移來(lái)進(jìn)一步評(píng)估信號(hào)失真引起的碼跟蹤偏差。對(duì)于 GNSS 接收機(jī)，一般采用超前減滯后延遲鎖定環(huán)跟蹤相關(guān)函數(shù)的主峰。對(duì)于理想信號(hào)，其互相關(guān)函數(shù)關(guān)于主峰位置對(duì)稱(chēng)，超前減滯后延遲鎖定環(huán)的穩(wěn)定跟蹤點(diǎn)與主峰重合，，沒(méi)有跟蹤偏差。但若相關(guān)函數(shù)發(fā)生畸變，則穩(wěn)定跟蹤點(diǎn)相對(duì)于主峰會(huì)存在一個(gè)偏差，從而帶來(lái)測(cè)距偏差，影響定位精度，該偏差即為過(guò)零點(diǎn)偏移。圖 2. 5 顯示了線(xiàn)性組合、CS-POCET 和 POCET 三種復(fù)用方法對(duì)應(yīng)的各信號(hào)分量的過(guò)零點(diǎn)偏移，可以看出，CS-POCET 結(jié)果的過(guò)零點(diǎn)偏移與直接線(xiàn)性組合信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)偏移結(jié)果差異很小，而 POCET 的過(guò)零點(diǎn)偏移很大，對(duì)于 B1Cd 信號(hào)、B1Cp 信號(hào)和TD-B1A 信號(hào)，其過(guò)零點(diǎn)偏移最大值分別達(dá)到 0.4m、0.45m 和 0.85m。這些結(jié)果說(shuō)明
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN967.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2634785