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随着航天技术、通信技术的迅猛发展,全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)已经深入且广泛地应用于诸多领域。然而随着卫星导航系统的不断增加导致L频段过分拥挤,使得系统间的兼容性和频谱安全性问题变得严峻。因此,尽早开发C频段,提高我国导航频谱占有率,抢占科技制高点,掌握导航发展的话语权是十分必要的。信号设计是全球导航卫星系统中最重要的部分之一。导航系统的性能、用户接收机精度及抗干扰能力是由导航信号决定的。编码、调制以及测距码是导航信号设计的重要组成部分。目前,GNSS系统中的编码与调制是分离的,可靠性与有效性难以兼容,因此引入联合编码调制技术来解决这一问题。编码的连续相位调制技术(Continuous Phase Modulation,CPM)是联合编码调制的一种有效方案,应用Turbo迭代原理可以提高系统性能。目前研究的热点为Turbo码或二元低密度奇偶校验码(Low-Density Parity-Check,LDPC)与CPM构成的串行级联系统。当二元码与多进制CPM级联时,符号与比特两者间的转换过程是必不可少的,这一过程将将引起信息量的减少,增加系统的误比特率。为了提高系统的检测概率以及与多进制CPM调制相匹配,采用一种性能更为先进的新型编码方案——多元LDPC码,同时设计一种平衡性更好、保密性更强的测距码。课题旨在设计一种适用于C频段的卫星导航信号,将多元LDPC码、多进制CPM调制以及混沌扩频进行有机融合,增强导航信号的定位、授时和测速等基本功能及其测距精度、互操作性、抗干扰能力和保密性,为C频段卫星导航信号波形设计提供参考依据。基于上述目标,本文研究的主要内容如下:1.研究适用于GNSS系统的多元LDPC码的编译码方案。优选硬件资源占用少与运算复杂度低的编译码算法,利用EXIT图工具对迭代过程的收敛性进行分析。2.推导了CPM调制在AWGN和Rayleigh信道中的基本性能限。推导了Multi-h CPM的基本原理及近似功率谱密度算法。3.基于C频段对CPM调制波形的性能进行评估。分析MSK调制、GMSK调制和不同参数的CPM调制在测距精度、抗干扰、抗多径等方面的性能,为GNSS在C频段的信号波形设计提供理论支持。4.分析测距码性能。采用基于相关峰旁瓣和Welch界两种测距码性能分析方法对现有测距码及经典混沌序列测距码进行评估,同时设计一种性能更好的基于加权算法的改进型Logistic混沌序列测距码。5.提高多元LDPC-CPM系统迭代检测的实时性。分析外信息的交换方式,将加权外信息交换方式与迭代停止准则进行有效结合,在有效减少正反馈的同时减少平均迭代次数,提高系统的实时性。