GNSS無(wú)線頻率兼容及高功放非線性效應(yīng)影響的研究.pdf

1、隨著己建成的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的現(xiàn)代化和新系統(tǒng)的開發(fā)與部署，將有越來(lái)越多的信號(hào)共享L 頻段，來(lái)自于系統(tǒng)內(nèi)部信號(hào)和不同系統(tǒng)的信號(hào)頻譜之間相互重疊，導(dǎo)航信號(hào)之間的干擾變得嚴(yán)峻，于是無(wú)線頻率兼容問題成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。另外，星上高功放非線性效應(yīng)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)性能的影響也是不容忽視的問題，星上有效載荷設(shè)計(jì)和地上接收機(jī)基本參數(shù)的選擇，需要依據(jù)非線性效應(yīng)的影響，在效率和失真之間進(jìn)行折中。本文就這兩個(gè)問題進(jìn)行研究，主要研究?jī)?nèi)容和貢獻(xiàn)如下：
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2、. 分析GNSS信號(hào)之間的干擾。建立SNIR 分析模型和碼跟蹤誤差分析模型，推導(dǎo)出受系統(tǒng)內(nèi)干擾和系統(tǒng)間干擾影響時(shí)信號(hào)的SNIR的解析式和碼跟蹤誤差標(biāo)準(zhǔn)差的解析式，并利用碼跟蹤誤差標(biāo)準(zhǔn)差和從SNIR 導(dǎo)出的等效載噪比來(lái)表征所接收GNSS信號(hào)的質(zhì)量。在推導(dǎo)過程中定義了干擾系數(shù)和碼跟蹤干擾系數(shù)，這兩個(gè)系數(shù)屏蔽了功率對(duì)干擾的貢獻(xiàn)，只考慮了信號(hào)中心頻率和信號(hào)波形對(duì)干擾的貢獻(xiàn)，因此在信號(hào)設(shè)計(jì)初期，這兩個(gè)系數(shù)可用于初步評(píng)估干擾信號(hào)對(duì)目標(biāo)信號(hào)的影響，系

3、數(shù)越小影響就越小。
　　 2. 提出采用碼跟蹤誤差增量作為GNSS 無(wú)線頻率兼容的評(píng)估參數(shù)之一。目前一些文獻(xiàn)提出采用載噪比衰減值作為GNSS 無(wú)線頻率兼容的評(píng)估參數(shù)，這個(gè)參數(shù)反映了干擾對(duì)信號(hào)載噪比的影響，卻不能反映干擾對(duì)碼跟蹤的影響，為了衡量單由系統(tǒng)內(nèi)干擾或系統(tǒng)間干擾造成的碼跟蹤誤差，我們提出碼跟蹤誤差增量。
　　 3.基于前面的理論分析，詳細(xì)給出系統(tǒng)內(nèi)無(wú)線頻率兼容和系統(tǒng)間無(wú)線頻率兼容的評(píng)估方法和步驟。
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4、. 在評(píng)估GNSS 無(wú)線頻率兼容性和分析接收端的相關(guān)處理時(shí)，需要計(jì)算預(yù)積分時(shí)間內(nèi)GNSS基帶信號(hào)的功率譜。針對(duì)目前國(guó)際上還沒關(guān)注到預(yù)積分時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)基帶導(dǎo)航信號(hào)譜結(jié)構(gòu)的影響，文中推導(dǎo)了兩種情況下預(yù)積分時(shí)間內(nèi)GNSS基帶信號(hào)的功率譜，情況一是偽碼周期小于等于預(yù)積分時(shí)間；情況二是偽碼周期大于預(yù)積分時(shí)間。得到的功率譜解析式可用于分析預(yù)積分時(shí)間內(nèi)信號(hào)的Gabor 帶寬、碼跟蹤精度和偽碼對(duì)信號(hào)功率譜的影響，以幫助分析經(jīng)過相關(guān)接收之后，實(shí)際信號(hào)的性

5、能。
　　 5. 針對(duì)很多文獻(xiàn)在計(jì)算干擾系數(shù)時(shí)含糊不清地使用長(zhǎng)碼的概念，以及沒有明確長(zhǎng)碼的使用條件的問題，我們先確定長(zhǎng)碼的概念，所謂長(zhǎng)碼是指那些在計(jì)算干擾系數(shù)或碼跟蹤干擾系數(shù)時(shí)可以用碼片的功率譜代替信號(hào)的功率譜的導(dǎo)航信號(hào)。然后分析干擾系數(shù)的估計(jì)誤差對(duì)信號(hào)載噪比衰減值造成多大程度的影響，基于這個(gè)分析結(jié)果，提出以干擾系數(shù)估計(jì)誤差不大于0.2dB 為長(zhǎng)碼的界定指標(biāo)，得出界定長(zhǎng)碼的兩個(gè)準(zhǔn)則。準(zhǔn)則一：導(dǎo)航信號(hào)參數(shù)只要滿足偽碼周期大于等于數(shù)

6、據(jù)位寬度Tb，當(dāng)頻差大于1/Tb時(shí)，導(dǎo)航信號(hào)界定為長(zhǎng)碼。準(zhǔn)則二：當(dāng)計(jì)算長(zhǎng)碼和短碼之間的干擾系數(shù)時(shí)，短碼的功率譜可以用碼片功率譜代替。
　　 6. 分析L1 頻段上GPS系統(tǒng)內(nèi)部信號(hào)之間的干擾，給出C/A 碼、P(Y)碼、M 碼和L1C的數(shù)據(jù)通道和導(dǎo)航通道信號(hào)的載噪比衰減值和碼跟蹤誤差增量；分析Galileo系統(tǒng)內(nèi)部信號(hào)之間的干擾，給出PRS信號(hào)和OS的數(shù)據(jù)通道和導(dǎo)航通道信號(hào)的載噪比衰減值和碼跟蹤誤差增量；分析GPS和Galile

7、o信號(hào)之間的干擾，給出各個(gè)信號(hào)受系統(tǒng)間干擾引起的載噪比衰減值和碼跟蹤誤差增量。仿真結(jié)果表明，GPS的系統(tǒng)內(nèi)干擾普遍比Galileo的系統(tǒng)內(nèi)干擾嚴(yán)重，GPS對(duì)Galileo的干擾比Galileo對(duì)GPS的干擾要大。
　　 7. 為了分析高功放的非線性效應(yīng)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)性能的影響，本文先建立導(dǎo)航信號(hào)受非線性效應(yīng)影響的分析模型，提出采用相關(guān)損耗、鑒別器曲線過零點(diǎn)的偏移量和功率損耗作為評(píng)估參數(shù)，然后通過對(duì)實(shí)際偽碼序列賦形、調(diào)制和濾波，分析矩