《電子技術(shù)應(yīng)用》
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北斗系統(tǒng)B1頻段導(dǎo)航信號(hào)的多路復(fù)用策略研究
來源:電子技術(shù)應(yīng)用2012年第7期
朱 亮,, 陸明泉, 馮振明
清華大學(xué) 電子工程系,, 北京100084
摘要: 針對(duì)北斗B1頻段導(dǎo)航信號(hào)的多路復(fù)用策略及其性能進(jìn)行了分析研究,。根據(jù)所需復(fù)用的不同信號(hào)數(shù)量和信號(hào)間不同的相位約束關(guān)系,提出了相應(yīng)的多路復(fù)用方案,。根據(jù)信號(hào)間不同的功率分配比對(duì)相應(yīng)的復(fù)用策略及復(fù)用效率進(jìn)行評(píng)估,,以期找到在復(fù)用性能上最優(yōu)的方案。
中圖分類號(hào): TN967.1
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
文章編號(hào): 0258-7998(2012)07-0091-04
Study of combining scheme for BeiDou B1 navigation signal
Zhu Liang, Lu Mingquan, Feng zhenming
Department of Electronic Engineering,,Tsinghua University,,Beijing 100084,China
Abstract: In this paper, the combining schemes and performance for BeiDou B1 signals are studied based on different number of multiplex signals and phase relation constraints. Further more, in order to obtain the optimum solution, the combining efficiency is evaluated under different power distribution ratio constraints.
Key words : satellite navigation; BeiDou; combining scheme; combining efficiency

    中國(guó)第二代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將分為區(qū)域系統(tǒng)和全球系統(tǒng)兩個(gè)階段逐步完成[1],。北斗B1頻段區(qū)域信號(hào)的中心頻點(diǎn)在1 561.098 MHz,,采用QPSK(2)調(diào)制;出于與GPS和Galileo系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互操作的需求,,北斗B1頻段全球信號(hào)的中心頻點(diǎn)在1 575.42 MHz,,包括公開服務(wù)信號(hào)和授權(quán)服務(wù)信號(hào)。由于北斗系統(tǒng)建設(shè)是逐步完成的,,需要在一段時(shí)期內(nèi)保持區(qū)域信號(hào)和全球信號(hào)的共存,。因此,,研發(fā)多路導(dǎo)航信號(hào)的復(fù)用優(yōu)化方案成為北斗信號(hào)體制設(shè)計(jì)的一項(xiàng)緊迫任務(wù)。

    本文針對(duì)北斗B1頻段導(dǎo)航信號(hào)的多路復(fù)用方式及其性能開展分析研究,。為了確保所提出的復(fù)用方案的全面性與最優(yōu)性,,根據(jù)所需復(fù)用的不同信號(hào)數(shù)量和信號(hào)間不同的相位約束關(guān)系,提出了相應(yīng)的多路復(fù)用優(yōu)化方案,,并以信號(hào)間的功率分配比為參數(shù)對(duì)相應(yīng)的復(fù)用策略及復(fù)用效率進(jìn)行評(píng)估,,以期找到在復(fù)用性能上最優(yōu)的方案,同時(shí)也為未來進(jìn)一步在衛(wèi)星載荷實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度上的權(quán)衡提供更全面的參考,。
1 北斗系統(tǒng)的平穩(wěn)過渡問題
    由于北斗兩個(gè)階段的系統(tǒng)建設(shè)是逐步完成的,,為了保障北斗能夠在提供持續(xù)、可靠的區(qū)域定位服務(wù)的同時(shí),,完成全球系統(tǒng)的衛(wèi)星組網(wǎng)部署,,全球系統(tǒng)的信號(hào)體制必須兼容區(qū)域系統(tǒng)的信號(hào)體制,盡可能降低信號(hào)體制過渡的風(fēng)險(xiǎn),。這就需要在一段時(shí)期內(nèi)保持區(qū)域信號(hào)和全球信號(hào)的共存來實(shí)現(xiàn)北斗系統(tǒng)建設(shè)的平穩(wěn)過渡,。
    因此,在北斗B1導(dǎo)航頻段上,,導(dǎo)航衛(wèi)星需要同時(shí)發(fā)射低頻端的區(qū)域信號(hào)和高頻端的全球信號(hào),。一種信號(hào)生成方案是通過兩條獨(dú)立的發(fā)射鏈路分別產(chǎn)生區(qū)域信號(hào)和全球信號(hào),但是該方法會(huì)增加星上功率放大器的個(gè)數(shù)和發(fā)射載荷的設(shè)計(jì)難度,。所以希望將區(qū)域信號(hào)和全球信號(hào)恒包絡(luò)復(fù)用在同一載波上,通過一條鏈路發(fā)射其復(fù)用信號(hào),。
     針對(duì)多路導(dǎo)航信號(hào)的互復(fù)用問題,參考文獻(xiàn)[2-4]分別給出了POCET相位優(yōu)化恒包絡(luò)、多數(shù)表決邏輯和Inter-Vote復(fù)用方法,,通過增加額外的互調(diào)分量實(shí)現(xiàn)復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)恒定化,。但這些方法只能實(shí)現(xiàn)同頻點(diǎn)導(dǎo)航信號(hào)的多路復(fù)用,并不能解決當(dāng)信號(hào)分量調(diào)制在不同頻點(diǎn)的恒包絡(luò)復(fù)用問題,。另外,,上述方法只給出了針對(duì)確定的信號(hào)功率分配比的結(jié)果,而未分析復(fù)用效率與信號(hào)功率分配之間的關(guān)系以及復(fù)用效率最大化的信號(hào)功率配置方式,。
    由于北斗系統(tǒng)的區(qū)域信號(hào)與全球信號(hào)中心頻率不一致,,提出采用一路復(fù)子載波(即兩路正交的實(shí)子載波)實(shí)現(xiàn)區(qū)域信號(hào)以1 575.42 MHz為中心頻點(diǎn)的單邊帶調(diào)制,可表示為:


 




   由圖3可知,,當(dāng)區(qū)域信號(hào)B1I和B1Q同時(shí)與全球信號(hào)共用信號(hào)生成與發(fā)射鏈路時(shí),,方案12和方案14在B1I信號(hào)的接收功率比B1C低3 dB時(shí)的最小復(fù)用損耗分別為-1.83 dB和-1.60 dB??梢?,由于所需復(fù)用的信號(hào)數(shù)量達(dá)到7路,導(dǎo)致最優(yōu)的復(fù)用效率比只保留區(qū)域信號(hào)B1I的情況有較大的下降,。而當(dāng)B1I信號(hào)的接收功率比B1C高2 dB時(shí),,方案13是最優(yōu)選擇,,此時(shí)最小復(fù)用損耗為-1.45 dB。
    針對(duì)北斗系統(tǒng)建設(shè)面臨的平穩(wěn)過渡問題,,本文探討了北斗B1頻段導(dǎo)航信號(hào)的多路復(fù)用策略,。在所需復(fù)用的不同信號(hào)數(shù)量和信號(hào)間不同的相位約束條件下,提出了相應(yīng)的多路復(fù)用解決方案,。通過分析復(fù)用效率與信號(hào)功率分配之間的關(guān)系,,確定了在復(fù)用性能上最優(yōu)的適用方案。本文的研究結(jié)果為確定我國(guó)自主的導(dǎo)航信號(hào)體制設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了理論支撐和可行的參考方案,,對(duì)未來北斗系統(tǒng)建設(shè)中靈活的導(dǎo)航載荷設(shè)計(jì)有著重要的參考意義,。
參考文獻(xiàn)
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