题目：宽带GNSS卫星信号兼容接收与数字预失真补偿技术研究

 

随着GPS和GLONASS现代化升级，Galileo和北斗导航系统的逐步推进，新型导航信号体制趋于宽带化。新型宽带导航信号定位精度更高、抗干扰及抗多径性能增强，优于传统窄带导航信号。优良的宽带导航信号是满足高精度及高完好性导航定位服务的重要保障，但是从卫星发送到用户接收处理的各个环节会引入不同类型及不同特性的失真、干扰和噪声，造成导航信号失真，从而影响定位授时服务。本文立足于用户对高精度和高完好性导航定位服务的需求，以宽带导航信号为研究对象，设计开发了一个高性价比的宽带多模GNSS信号采集系统；研究了传输段电离层色散效应对宽带导航信号的影响，提出了数字预失真补偿技术；评估了发射段有效载荷生成链路中各个组件非理想特性对宽带导航信号的影响，并设计了相应的数字预失真补偿算法；完成了宽带信号发射链路、传播环境以及用户接收段整个下行链路端到端的理论分析，进行了数字仿真验证。

论文的主要研究工作如下：

1、开发了一个高性价比的GNSS多模宽带信号采集系统，为宽带卫星信号分析、多模GNSS兼容互操作及组合导航等研究提供了试验验证平台。

2、以AltBOC(15,10)信号为例，深入分析了电离层色散效应对宽带信号的影响，仿真指出电离层色散造成宽带信号时域波形抖动、引起相关峰损耗及不对称性、导致码跟踪偏差和载波相位跟踪偏差。为了补偿电离层色散对宽带导航信号的影响，提出了一种利用全通滤波器修正电离层色散的数字预失真补偿算法，该全通滤波器利用Abel-Smith方法构造，并从宽带信号时域波形、相关函数、码跟踪偏差及载波相位跟踪偏差多个方面，仿真验证了利用全通滤波器数字预失真补偿电离层色散的有效性。

3、提出了一种利用信赖域算法构造全通滤波器的方法，用于补偿电离层色散效应对宽带信号的影响，仿真结果表明最优化全通滤波器相对于Abel-Smith全通滤波器补偿精度较高，更节省计算资源。

4、针对发射段生成链路中各个组件的非理想特性对宽带卫星信号造成的失真，对各个组件非理想特性的来源进行分析、建模及仿真，利用星座图、相关函数、码跟踪偏差及载波相位跟踪误差多种评估方式深入分析宽带信号的失真程度，为有效补偿信号失真奠定理论基础。

5、针对各个组件的非理想特性，提出了相应的数字预失真补偿方法，以幅度平坦度和相位线性度作为优化目标，对高功率放大器和非线性滤波器进行数字预失真补偿一体化设计。