● 摘要
随着GPS现代化步伐的不断进行， GPS新体制信号在调制方式和电文帧结构两方面均进行了优化设计，更能适应未来社会对卫星导航定位的需求，关于新信号的研究也逐渐成为热点。软件接收机以其特殊的优越性，已逐渐成为研究GPS新信号的一种有效工具。因此，开发完善GPS新体制信号软件接收机具有非常重要的意义。
本文主要讨论了GPS L2C、L5和L1C信号软件接收机电文译码模块的设计与实现，QZSS对GPS单点定位的增强以及QZSS与GPS的信号特性分析。
首先，为L2C和L5软件接收机设计并实现了CNAV电文译码模块。根据CNAV电文卷积码跨帧连续编码的特点，设计出了分两支路并行处理、译码回溯的卷积码译码方案，解决了译码器不知道编码起始、且编码移位寄存器最终状态未知的问题，并与Galileo F/NAV电文卷积码分组编码的“零尾结构”进行了对比。
其次，为L1C软件接收机设计并实现了CNAV-2电文译码模块，设计中采用了软判决译码，性能较传统的硬判决译码能提高2~3dB。针对第二、三子帧LDPC编码，采用了LLR-BP和MS两种软判决译码算法，并分析了两种算法的性能和复杂度，仿真结果表明两种算法各有优势。第一子帧BCH译码采用了软判决“暴力”译码，其性能与理论性能界一致。帧同步借助导频通道重叠码来完成，且针对第二子帧重复率高的特点，采用了一种合理的相干合并策略来提高弱信号条件下的电文解调能力。
最后，对GPS L1C/A、L2C、L5和L1C软件接收机进行了扩展，使之能处理对应的QZSS信号，并以此为平台研究了QZSS可用性增强信号对GPS单点定位的影响。实测结果表明QZSS卫星参与GPS定位后，定位方差减小且DOP值明显改善。此外，还测试了QZSS和GPS卫星同频点不同信号分量之间的码相干性，并利用基于三频组合的载波质量评估及码多径检测方法对实际QZSS和GPS信号的载波相位和多径进行了分析。