中國第二代北斗衛星導航系統將分為區域系統和全球系統兩個階段逐步完成[1]。北斗B1頻段區域信號的中心頻點在1 561.098 MHz，采用QPSK(2)調制；出于與GPS和Galileo系統實現互操作的需求，北斗B1頻段全球信號的中心頻點在1 575.42 MHz，包括公開服務信號和授權服務信號。由于北斗系統建設是逐步完成的，需要在一段時期內保持區域信號和全球信號的共存。因此，研發多路導航信號的復用優化方案成為北斗信號體制設計的一項緊迫任務。

    本文針對北斗B1頻段導航信號的多路復用方式及其性能開展分析研究。為了確保所提出的復用方案的全面性與最優性，根據所需復用的不同信號數量和信號間不同的相位約束關系，提出了相應的多路復用優化方案，并以信號間的功率分配比為參數對相應的復用策略及復用效率進行評估，以期找到在復用性能上最優的方案，同時也為未來進一步在衛星載荷實現復雜度上的權衡提供更全面的參考。
1 北斗系統的平穩過渡問題
    由于北斗兩個階段的系統建設是逐步完成的，為了保障北斗能夠在提供持續、可靠的區域定位服務的同時，完成全球系統的衛星組網部署，全球系統的信號體制必須兼容區域系統的信號體制，盡可能降低信號體制過渡的風險。這就需要在一段時期內保持區域信號和全球信號的共存來實現北斗系統建設的平穩過渡。
    因此，在北斗B1導航頻段上，導航衛星需要同時發射低頻端的區域信號和高頻端的全球信號。一種信號生成方案是通過兩條獨立的發射鏈路分別產生區域信號和全球信號，但是該方法會增加星上功率放大器的個數和發射載荷的設計難度。所以希望將區域信號和全球信號恒包絡復用在同一載波上,通過一條鏈路發射其復用信號。
　    針對多路導航信號的互復用問題,參考文獻[2-4]分別給出了POCET相位優化恒包絡、多數表決邏輯和Inter-Vote復用方法，通過增加額外的互調分量實現復用信號的包絡恒定化。但這些方法只能實現同頻點導航信號的多路復用，并不能解決當信號分量調制在不同頻點的恒包絡復用問題。另外，上述方法只給出了針對確定的信號功率分配比的結果，而未分析復用效率與信號功率分配之間的關系以及復用效率最大化的信號功率配置方式。
    由于北斗系統的區域信號與全球信號中心頻率不一致，提出采用一路復子載波（即兩路正交的實子載波）實現區域信號以1 575.42 MHz為中心頻點的單邊帶調制，可表示為：

   由圖3可知，當區域信號B1I和B1Q同時與全球信號共用信號生成與發射鏈路時，方案12和方案14在B1I信號的接收功率比B1C低3 dB時的最小復用損耗分別為-1.83 dB和-1.60 dB。可見，由于所需復用的信號數量達到7路，導致最優的復用效率比只保留區域信號B1I的情況有較大的下降。而當B1I信號的接收功率比B1C高2 dB時，方案13是最優選擇，此時最小復用損耗為-1.45 dB。
    針對北斗系統建設面臨的平穩過渡問題，本文探討了北斗B1頻段導航信號的多路復用策略。在所需復用的不同信號數量和信號間不同的相位約束條件下，提出了相應的多路復用解決方案。通過分析復用效率與信號功率分配之間的關系，確定了在復用性能上最優的適用方案。本文的研究結果為確定我國自主的導航信號體制設計和優化提供了理論支撐和可行的參考方案，對未來北斗系統建設中靈活的導航載荷設計有著重要的參考意義。
參考文獻
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