Multi-h C波段导航信号调制方式及性能评估

近年来,L波段(1164~1610 MHz)频谱拥挤日渐严重,我国北斗卫星导航系统可用资源明显不足,基于频谱资源的不可再生性,探索研究新频段迫在眉睫。鉴于目前C波段导航信号设计尚不成熟,各国对C波段卫星导航信号体制也都还处于探索研究阶段,我国有必要预先开展C波段卫星导航信号研究。处于C波段中5010~5030 MHz的卫星导航信号具有较少的频谱干扰、较低的电离层误差等显著优势,但仅有的20 MHz带宽对诸如射电天文业务(Radio Astronomy Service,RAS)和微波着陆系统(Microwave Landing System,MLS)等相邻业务频段的射频兼容性要求极为严苛。首先提出将多调制指数(Multi-h)的正交频分复用-连续相位调制(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Continuous Phase Modulation,OFDM-CPM)联合调制方式应用于C波段卫星导航;其次,在分析关键参数对Multi-h OFDM-CPM信号功率谱特性影响后,选取关联长度L为64、调制指数h为0.5的单调制指数(Single-h)OFDM-CPM(10)信号和h为[1/16,3/16]的Multi-h OFDM-CPM(10)信号作为C波段候选导航信号;最后,对包括兼容性、码跟踪精度、抗多径干扰在内的基础导航性能指标进行评估。研究表明,OFDM-CPM调制方式能很好兼顾C波段信号的带外约束性和导航性能要求,OFDM-CPM(10)h=[1/16,3/16]信号在所述各个基础导航性能指标上均表现最佳,在兼容性方面能弥补OFDM-CPM(10)h=0.5信号的略微不足。然而考虑到多调制指数会增加接收机复杂度,因此在C波段导航中,只有当接收机采用低复杂度检测算法时,Multi-h OFDM-CPM信号才会是比Single-h OFDM-CPM信号更佳的选择。

北斗L/C双波段导航信号调制方式及性能评估

大间隔L/C双频段导航可显著提高定位精度和鲁棒性,将成为未来高精度卫星导航系统的发展趋势。为降低双频终端的复杂度,设计了一种通用调制方式,使其既满足L/C波段的频谱兼容性约束,又具有良好的导航性能。提出将正交频分复用-连续相位调制(OFDM-CPM)联合调制方式应用于L/C双波段导航。选取调制指数h=0.5、关联长度L与OFDM-CPM符号数一致的OFDM-CPM信号作为L/C双波段候选导航信号,设定双频频点,并对包括兼容性、码跟踪精度、抗多径干扰在内的基础导航性能指标进行评估。研究表明:在L波段,OFDM-CPM(15)具有优良的码跟踪性能和抗多径能力,且更易与其他候选信号共存;在C波段,OFDM-CPM(10)能很好兼顾C波段信号的带外约束性和导航性能要求,在码跟踪精度与抗多径干扰方面表现最佳,为未来北斗系统导航信号体制的设计提供一种选择。