基于自动增益控制的信号量化损耗分析

在卫星信号接收的过程中,量化是模数转换的重要环节,信号量化会带来能量损失,对于信号后续的处理产生影响,根据信号特性选取合适的量化位数和系统基准功率可以有效改善这种损失.本文采用量化前后信号信噪比(signal to noise ratio,SNR)对比的形式来直观表示量化损耗,并给出了一般性分析公式.说明了自动增益控制(automatic gain control,AGC)模块在信号量化中的作用,结合量化损耗公式,通过确定最佳增益系数给出了一种基准功率的选取方式,使得不同SNR的信号量化损耗明显降低.仿真结果表明:在低位量化时,该方式对卫星导航信号的量化损耗能改善约1.5 dB.该分析对于接收机的设计以及工程实现具有一定的参考意义.

低轨卫星高动态信号捕获算法研究

低轨卫星数量呈井喷式增长,未来低轨卫星天基测控将是提升海量卫星管控能力的有效手段。针对低轨卫星星载终端接收天基测控信号时面临卫星运动速度快、多普勒频率大、可视时间短等因素引起的信号快速捕获难题,论文研究了PMF-FFT(partial match filter-fast Fourier transform)高动态捕获算法对低轨卫星系统的适用性,分析了捕获多普勒范围的决定因素,捕获对信噪比的要求,以及平均捕获时间的相关因素,并通过Matlab仿真进行验证。结果表明,在信噪比-25 dB以上时,能够捕获到多普勒频移为95 kHz的信号,平均捕获时间在200 ms以内。针对不同信号体制和多普勒频率,需要调整匹配滤波器长度和FFT点数,该捕获算法适用于低轨卫星星载终端。

GPS L2C CL码折叠联合快速捕获算法研究

GPS L2C信号是GPS L2频点增加的新型民用信号,与传统导航信号L1C/A码相比,GPS L2C信号的导航电文和伪码结构均作出了改进,伪码由数据和导频双通道组成,数据通道伪码周期20 ms,导频通道伪码周期1.5 s,伪码周期分别是C/A码的20倍和1500倍,较长的伪码有更好相关性以及抗干扰能力,但是长码捕获需要更长的捕获时间。对此,提出一种基于折叠技术联合CM码相位辅助实现CL码的快速捕获方法。在高信噪比和高采样率的工作环境下,通过实测数据分析验证,在伪码折叠次数为5次时,本文方法比时域并行的短码辅助长码捕获方法速度提升了77%,与利用XFAST直捕CL码相比速度提升了93%。

星地链路的Cn频段导航信号设计与测距性能分析

Cn频段是除L频段外唯一受国际电联保护的导航频段,可以通过在Cn频段开展导航业务解决目前L频段所面临的频谱拥挤和易受干扰等问题。然而,Cn频段的应用也面临着带宽受限以及缺少Cn频段星地链路测距性能验证等问题。为了解决以上问题,本文设计了余弦滚降码片成型的导航信号,以减轻对相邻业务的干扰以及滤波器群时延非理想特性引入的测距偏差。并在此基础上开展了基于星地链路的Cn频段导航信号测距性能试验。试验结果表明,Cn频段导航信号测距性能与仿真结果整体趋势一致,当载噪比从49.30 dB-Hz下降到35.88 dB-Hz,其测距性能也从0.4842 m降低到2.0310 m。

北斗系统QMBOC信号无模糊多径抑制算法研究

北斗全球卫星导航系统B1C信号采用正交复用二进制偏移载波(QMBOC)调制,具有更高的跟踪精度。但在非理想信道传输过程中,QMBOC信号多峰特性存在跟踪模糊的问题,同时,多径效应引起的信号畸变会影响定位精度。基于QMBOC信号研究了Bump-Jump、双重估计(DET)跟踪算法,基于窄相关器、高分辨率相关器(HRC)机理推导了多径误差表达式,提出了HRC与DET组合的无模糊多径抑制算法,对比分析了不同组合算法在多径干扰下的跟踪精度,仿真了不同多径误差表达式参数变化下的多径误差包络。研究结果表明,HRC鉴相器与DET组合方法比窄相关技术抗多径能力改善了39%,DET与HRC组合方法对QMBOC信号跟踪稳定性最优,实现了QMBOC信号无模糊多径抑制跟踪。

MBOC信号非相干联合捕获性能分析

MBOC(multiplexed BOC)调制信号是由BOC(1,1)和BOC(6,1)组成,其实现方式有三种,即北斗B1C的QMBOC(quadrature multiplexed BOC),GPS L1C的TMBOC(time multiplexed BOC)以及Galileo E1B/C的CBOC(composite BOC)。北斗B1C、GPS L1C和Galileo E1OS信号均采用导频和数据双通道的结构,利用该特点,采用导频和数据联合捕获的方法,有效提高捕获灵敏度。主要分析非相干联合捕获方法的性能,从检测概率和运算量对比分析联合捕获对三种MBOC调制信号的影响,得出联合捕获对峰峰比改善的理论值;采用实际信号对联合算法进行验证,结果表明联合捕获对峰峰比改善的理论值基本吻合。

GNSS导航电文鲁棒性影响因素分析

GNSS(Global Navigation Satellite System)导航电文为用户接收机提供定位解算所需的卫星钟差改正参数和广播星历参数等,其鲁棒性关系到整个导航系统的可靠性。总结了影响GNSS导航电文鲁棒性的主要因素,研究了电文解调门限、接收信噪比和信号传播信道对电文鲁棒性的影响,通过仿真分析了以上3个因素对GPS(Global Positioning System),Galileo和BDS(Beidou Navigation Satellite System)区域信号电文鲁棒性的贡献,分别给出了上述信号以其系统规定的最低接收信噪比和相同接收信噪比两种接收条件下的电文鲁棒性比较结果,对导航电文的鲁棒性设计具有一定参考价值。

基于SFT方法的MBOC信号快速捕获性能分析

相比传统的BPSK-1信号,MBOC调制信号的特点是相关函数较窄、码周期较长。这些特点导致了采用传统整周期捕获法接收处理时的运算量大、复杂度高的问题。针对这个问题,利用稀疏傅里叶变换(sparse Fourier transform,SFT),从运算复杂度和检测概率两方面进行了研究,并采用实测数据进行验证。研究结果表明,相比于传统的整周期捕获法,SFT快速捕获法能够有效减少运算量:TMBOC(time multiplexed BOC)减少了95.98%,QMBOC(quadrature multiplexed BOC)减少了95.85%,CBOC(composite BOC)减少了85.93%,有效提高了捕获效率。SFT快速捕获的缺点是对捕获灵敏度有一定程度的恶化,这可以通过延长积分时间来解决。

导航卫星信号对天马65 m射电望远镜的干扰分析

本文主要论述了卫星无线电导航业务与射电天文业务的兼容性,以及根据天马65 m射电望远镜对导航卫星干扰信号的响应情况进行了仿真和实测分析.首先介绍了CN频段的卫星导航与射电天文业务的频率划分,接着估算了射电天文观测的灵敏度和干扰电平阈值.主要描述了天线方向图、干扰仿真计算方法和天马65 m射电望远镜的性能优势.另外,本文对干扰测量过程中采用的解算方法进行了详细的介绍,最后给出测量结果,并且详细分析了仿真和实测的差异.结果表明,天马65 m射电望远镜旁瓣接收导航卫星干扰信号时,天线增加的噪声温度低于系统噪声温度的1/10.