GPS卫星导航信号伪随机码信号解调方法研究

为了对GPS M码扩频信号进行研究,首先对实际采集的25 M带宽的GPS信号采用"类BPSK"解调思想,通过工程方法设计解调方案,实现了载波解调,并分离了C/A码、P码和M码信号;然后,对载波和亚载波进行有效剥离,并利用I/Q通道特性,较好地减少了C/A码和P码对M码信号提取的影响。     

GPSM码信号的产生与特性分析

GPS采用了一种新的信号形式,其关键技术为BOC(Binary Offset Carrier)调制.基于对GPS M码信号BOC调制的定义与功率谱研究,针对其采用的BOC(10,5)调制方式进行了信号仿真,进一步对其频谱与自相关函数进行了仿真,并针对其特性进行了分析,同时与现在的军用P码信号性能进行了对比,从而得出GPS现代化采用BOC调制的M码信号的优势所在.     

信道带宽对码相关参考波形算法码跟踪精度的影响

相关文献对码相关参考波形算法码跟踪精度的研究,主要是针对无限信道带宽条件下,仿真分析闸宽参数对码跟踪精度的影响,并未分析信道带宽影响。因此,推导了码相关参考波形算法码跟踪精度表达式,分析信道带宽对码相关参考波形算法跟踪精度的影响并进行仿真验证。结论表明,在无限带宽下,减小闸波宽度可提高码跟踪精度,但是在带限条件下,闸波宽度存在最优值。该结论可用于指导卫星导航接收机的码相关参考波形算法设计。     

信道带宽对CCRW算法码跟踪精度的影响分析

码相关参考波形(CCRW)技术能够适应复杂的电磁环境和实现优异的多径抑制性能,是目前卫星导航多径抑制研究的热点。相关文献对CCRW算法码跟踪精度的研究,主要是针对无限信道带宽条件下,仿真分析闸宽参数对码跟踪精度的影响,并未分析信道带宽影响。论文推导了CCRW算法码跟踪精度表达式,分析了信道带宽对CCRW算法跟踪精度的影响并进行了仿真验证。结论表明,在无限带宽下,减小闸波宽度可提高码跟踪精度,但是在带限条件下,闸波宽度存在最优值。该结论可用于指导卫星导航接收机的CCRW算法设计。     

分段相关累加算法提取直扩信号伪码周期

针对低信噪比直接序列扩频(DS/SS)信号伪码周期难以检测的问题,特别是加信码的直扩信号,提出了一种新的分段相关模值累加检测方法和相应的快速算法。计算机仿真表明,在信号带宽内信噪比为-12 dB时,能够快速有效地检测直扩信号的伪码周期。     

北斗RDSS系统新体制信号子载波间干扰产生机理与消除方法

为提高新一代北斗无线电测定卫星服务在有限带宽内的信息服务容量,借鉴了正交频分复用的理念,新体制无线电测定卫星服务信号设计采用多个子载波进行信号调制。以往针对多用户的分析主要考虑多址干扰,对载波频偏损耗和伪码损耗单独考虑,这不能解释新体制调制在相同的同步头的情况下其他子载波上信号在当前观测子载波上形成较大相关峰的问题,该问题对信号接收产生较大干扰。本文对该问题产生机理进行了分析,并提出了两种相关干扰的消除方法。     

卫星导航信号无模糊抗多径码相关参考波形设计技术

针对目前卫星导航接收机码环多径抑制技术在二进制偏移副载波类信号下鉴别曲线可能出现多个稳定跟踪位置,导致接收机存在伪距测量的系统性误差的问题,提出最优鉴别曲线设计技术,采用奇异值优化的最小二乘方法,设计无多余跟踪点的本地码相关参考波形。从多径误差包络和跟踪精度两方面,对基于最优鉴别曲线的二进制偏移副载波信号码相关参考波形的设计性能进行验证评估。仿真结果表明：该方法可实现二进制偏移副载波信号在有限接收带宽下的无模糊鉴别曲线设计。以前端带宽为8.184 MHz时的BOC(1,1)信号为例,设计的码相关参考波形相比W2波形,多径误差包络面积增加了61.8%,而跟踪精度提高了4~5 dB。     

部分频带干扰下伪码跟踪误差分析

为精确分析部分频带干扰下伪码跟踪误差,需要考虑伪码的非理想随机特性。引入伪码的精细功率谱模型,对比分析了不同带宽干扰下基于简化谱和精细谱的码跟踪误差。定义了相对误差系数,用以定量描述伪码非理想随机特性对码跟踪误差的影响。当干扰带宽增大时,相对误差系数逐渐减小,伪码非理想随机特性对码跟踪误差的影响逐渐减小,基于简化谱的分析趋近于基于精细谱的分析。结合GPS L1 C/A码,给出了相对误差小于0.2的最小干扰带宽,并将其作为基于简化谱分析的适用条件。研究表明当干扰带宽大于伪码周期的频率的300倍时,伪码非理想随机特性导致的码跟踪精度变化可忽略,反之,则需要基于精细的功率谱模型进行码跟踪精度分析。     

星地非理想通道下的导航信号测距偏差分析

针对广义信道下伪码测距偏差与各部分通道测距偏差叠加值的等效性问题,研究星地叠加通道和部分通道特性对伪码测距偏差的影响,并对实际通道中伪距"分层"现象的成因展开分析。通道非理想特性会对导航信号伪码跟踪性能产生影响,综合考虑星地两端通道的非理想特性,通过对导航信号伪码跟踪函数和不同类型通道建模,研究了星地叠加通道和部分通道特性对伪码测距偏差的影响。结合几类典型星地非理想通道,利用软件接收机展开仿真验证。通过分析几类典型通道对伪码测距偏差的影响,解释了零基线双差观测量中伪距"分层"现象的成因。文中模型与相关分析方法可用于解释相关信号质量问题,并指导接收机通道的最优化设计。     

长码直扩信号的符号速率盲估计方法

针对长码直接序列扩频(DSSS)信号的符号速率估计的难题,提出了基于相关处理的方法。该方法首先估计长码直扩信号的相关函数二阶矩,然后将相关函数二阶矩的估计作为输入信号进行预处理,以去除扩频码周期处的峰值。对预处理后的信号再次进行自相关处理,则所得的信号的频谱中含有符号速率谱线。理论分析和计算机仿真证明了所提出的算法的有效性。     

带宽受限下频谱分离对提高RDSS入站容量的影响分析

用户入站容量是RDSS系统设计的一个重要指标,主要受限于入站信号之间的多址干扰.提高扩频码速率可以增加人站容量,但卫星转发器带宽限制了扩频码速率的最大值,从而限制了单个扩频频谱入站信号容量最大值.在卫星转发器带宽受限情况下,提出了采用分离扩频频谱的方法来提高入站容量,并分别对扩频频谱分离为两个和三个的情况进行了详细分析,得出了两种分离扩频频谱方案下扩频码速率的最优值.仿真结果表明,在现有转发器带宽内分离为两个扩频频谱可以提高入站容量29％,分离为三个扩频频谱可以提高人站容量37％.     

面向GPU的5G新型无线电的高吞吐率LDPC译码器

提出了一种基于图形处理单元(graphic processing unit, GPU)的5G软件无线电准循环低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码译码器,为了节省片上和片下带宽,采用码字缩短和打孔技术、两级量化和数据打包方案,以提升数据带宽的利用率。实验基于Nvidia RTX 2080Ti GPU平台实现了高码率情况下的最小和近似译码算法的并行译码,通过分析GPU上的最优线程设置,将码率为5/6的(2 080,1 760) LDPC算法的译码吞吐率提升至1.38 Gbit/s,译码吞吐率性能优于现有其他基于GPU的LDPC译码器。     

ICAO二阶阶跃畸变模型下的SAIM接收机测距精度分析

测距精度是评估卫星自主完好性监测（SAIM）接收机在导航信号畸变环境下工作性能的一个重要指标,论文从数学上推导出了SAIM接收机在国际民航组织（ICAO）二阶阶跃畸变模型下采用早晚相干跟踪处理时测距精度与畸变模型参数的解析表达式,理论分析和仿真结果表明数字畸变将导致接收机伪码鉴相器输出曲线存在过零点偏差,数字畸变量基本不影响接收机测距方差;模拟畸变将扭曲相关峰函数和鉴相器输出曲线,但鉴相器输出基本上不存在过零点偏差,模拟畸变参数、前端滤波器带宽和早晚码间距共同影响接收机的测距方差。     

微波脉冲对导航接收机跟踪环路载噪比的影响

为了明确微波脉冲对导航接收机的最佳干扰参数,通过对微波脉冲干扰下导航接收机跟踪环路相关处理的理论分析,根据微波脉冲谱线、扩频码谱线以及相干积分时间三者之间的关系,提出一种微波脉冲干扰分类方法,推导了不同参数微波脉冲干扰下相关输出功率和载噪比,并进行了试验验证。理论分析与试验结果表明,当微波脉冲宽度大于等于扩频码周期且小于相干积分时间时,进入相干积分器带宽内的多条微波脉冲谱线干扰某一条扩频码谱线,该微波脉冲参数对导航接收机的干扰效果最佳,且优于连续波干扰;随着干扰谱线数量增多,跟踪环路相关输出功率值增加,载噪比减小,干扰效果增强。     

相位非线性畸变对GPS伪距测量的影响

基于直接序列扩频体制的伪距测量在卫星导航、雷达、航天测控、深空探测等领域获得了广泛应用.射频链路、电缆多径等引入的相位非线性畸变会对扩频信号的传输时延产生影响,进而影响延迟锁定环(DLL)的伪距测量结果.传统群时延的定义难以描述一定带宽内的相位畸变,也难以与扩频信号时延建立对应关系.在对相频曲线进行Taylor展开的基础上给出了群时延的新定义,利用零阶群时延、线性群时延和抛物线群时延等来描述相位畸变,并定量研究各阶群时延对DLL伪距测量的影响.所得结论表明抛物线(二阶)群时延对伪距测量的影响最大.     

信息知识库中的数据可用性恢复策略

信息知识库在工业生产中能够提高生产效率、降低资源消耗,但数据失效频率高。针对多节点失效重构的纠删码策略较少,且未充分考虑失效数据重构时各参与节点间的链路关系,导致重构效率较低。针对信息知识库数据失效,提出一种新的重构策略。根据节点的数据处理能力,选取数据处理能力最高的新生节点为路由节点;依据路由节点与候选供应节点及剩余空闲节点的链路带宽,确定供应节点及新生节点,从而构建数据重构网络拓扑,提高失效数据重构效率。实验结果证实,与传统纠删码策略性能比较,该方法有较短的重构时间和较高的重构成功率。     

基于Logistic映射的混沌序列扩频序列生成算法

直序扩频通信系统中,扩频序列的各项性能指标直接影响到通信系统的扩频增益、抗干扰性能以及多用户复用性能等。混沌序列具有良好的相关性、可重生性等特性,可作为理想的直序扩频码应用于低压电力线通信中。对混沌扩频技术在电力线通信中的应用进行了探讨,提出了一种利用Logistic映射得到大量适用于直序扩频系统的混沌扩频序列的算法,并在Matlab环境下编程实现了该算法。在此基础上分析了所得混沌序列的性能并与M序列、Gold序列加以比较,证明了算法的可行性。     

高阶BOC信号电离层色散效应的模拟算法*

导航信号模拟器需要模拟电离层引起的信号延时和色散效应,对于传统BPSK信号,模拟器基于单频假设,通过直接调整码相位和载波相位之间的相对关系来模拟电离层的影响。新一代卫星导航信号广泛采用的BOC (Binary Offset Carrier)调制信号具有更宽的带宽,作单频假设会引入不可忽略的电离层延迟建模误差。论文提出了基于双边带模型的高阶BOC信号高精度模拟方法,并仿真验证了算法的正确性。该方法可应用于导航信号模拟器实现BOC信号电离层色散效应的模拟。     

GNSS接收机离散化处理对解扩性能影响的研究

建立了扩频信号防混叠滤波、采样和量化与解扩输出关系的数学解析模型,推导得到解扩输出信噪比的解析表达式。分析与仿真表明,当量化位数大于等于4比特,解扩得到总的信噪比损失可以分解为由量化引起的损失和滤波加采样引起损失的乘积,且量化器最优限幅系数只与量化位数相关;当量化位数小于4比特时,信噪比损失在一定条件下可近似为量化损失和滤波加采样损失的乘积。当量化位数大于4比特、滤波器带宽大于5倍码率、采样频率大于4倍码率时,再增大上述参数引起的信噪比损失波动小于0.05dB,对解扩性能提升不明显。本文结论可为实用型GNSS接收机前端离散化处理优化设计提供理论指导。