卫星信号功率与接收机测距精度关系研究

【摘要】：从卫星导航信号设计的角度来讲,各个GNSS系统(全球导航卫星系统)呈现一些近似的发展趋势。一方面,广泛采用基于二进制副载波调制的新型信号,例如,GPS系统从Block IIR-M卫星开始采用BOC(10,5)信号,Galileo系统计划采用CBOC(6,1,1/11)信号、AltBOC(15,10)信号、BOCcos(10,5)信号等。另一方面,与GPS早期只有C/A码和P(Y)码的情况不同,目前和将来的GNSS系统在同一频段内存在3路或4路信号。多路信号不仅分摊了卫星的发射功率资源,为了保持合成信号的恒包络特性,还需要额外的功率开销。因此,有必要研究新型信号在分配的有限发射功率下能否满足用户接收机的需要。本文首先使用导航信号空间传输模型进行信号链路预算,接着介绍典型的接收机射频前端模型进行噪声分析,进而引入基于非相干延迟锁定环的码跟踪精度模型,从而以接收载噪比为纽带,得到卫星发射EIRP与接收机码跟踪精度之间的关系。以特定空间场景、特定系统模型参数下的BOC(10,5)信号为例,本文仿真和分析了在不同测距精度下所需的卫星发射EIRP范围。研究结果对于卫星导航信号结构的制定、卫星有效载荷的设计以及用户机接收信号性能的评估具有重要作用。