高靈敏度導航信號接收技術與信道編碼設計研究.pdf

1、全球定位系統（Global Positioning System, GPS）投入使用以來，衛(wèi)星導航服務獲得了廣泛應用，但其應用范圍仍然受到使用環(huán)境的限制，在室內、城市峽谷等弱信號環(huán)境中難以確保服務性能，接收機靈敏度已成為制約衛(wèi)星導航服務應用范圍的瓶頸。針對弱信號環(huán)境下高靈敏度導航接收機的需求，本文研究了高靈敏度導航信號接收技術和適用于導航系統的高增益信道編碼兩個方面的內容。
　　本文研究成果主要包括以下幾個方面：
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2、針對弱信號捕獲中相干積分時間受到接收信號高階動態(tài)限制的問題，本文提出了基于可變長相干積分的積分時間優(yōu)化方法，推導了存在高階動態(tài)條件下使每次相干積分檢測損耗最小的相干積分時間，并在此基礎上分析了非相干積累次數與捕獲性能的關系。在相同的總積累時長和積累次數下，可變長相干積分優(yōu)化方法的性能優(yōu)于傳統的積分時長優(yōu)化方法，頻率變化率越高，非相干積累次數越大，兩者的性能差距越大。
　?。?）針對弱信號捕獲中相干積分時長受未知導航電文限制的問題，

3、本文提出了基于電文符號組合格雷碼排序的捕獲方法，可將計算復雜度降為直接遍歷電文符號組合方法的1/(N-1)（N為相干積分包含的導航電文比特數量）。對于GPS L1頻點民用信號，相干積分長度不低于100ms時，本文方法捕獲性能優(yōu)于擴展長度塊積累相干積分算法。為了進一步降低電文剝離計算量，本文提出了改進型擴展長度塊積累相干積分算法，該方法具有與電文數目成正比的線性計算復雜度。對于相同時長的GPS L1頻點民用信號，當本文算法每個分組的電文比

4、特數目不低于5時，性能優(yōu)于擴展長度塊積累相干積分算法。
　　（3）針對弱信號條件下載波跟蹤環(huán)穩(wěn)健性差的問題，提出了一種基于FFT鑒頻器和電文估計的載波頻率跟蹤方法。本文方法通過估計導航電文符號和比特邊沿延長了環(huán)路的積分時間，通過使用 FFT鑒頻器增大了環(huán)路的牽引范圍，提高了環(huán)路在弱信號條件下跟蹤載波的穩(wěn)健性。仿真結果表明，在1Hz/s的頻率變化率下，本文方法能夠跟蹤載噪比12dBHz的GPS L1頻點民用信號。
　?。?）針

5、對弱信號環(huán)境下電文解調靈敏度低的問題，本文提出了一種適用于導航系統的結構化 LDPC碼。本文提出的碼具有與碼長成正比的線性編碼復雜度，其譯碼器可以實現 p（p為碼的H1矩陣的列分塊大小）倍的部分并行譯碼。仿真結果表明，在相同的碼長和編碼效率下，本文構造的碼具有與GPS L1C信號中采用的LDPC碼相當的性能。
　　最后，對論文研究成果進行了總結，對下一步要開展的工作進行了展望。本文研究成果已應用于北斗導航系統信號體制設計與終端研制