S频段卫星导航信号与临频信号兼容性分析与试验

作者:楚恒林;高扬;陆明泉; 刊名:遥测遥控 上传者:宋卫东

【摘要】分析S频段导航信号与临频信号的兼容性,设计了实际场景下S频段导航信号干扰检测方法和干扰源识别方法。利用在轨卫星播发的S频段导航信号,通过多种场景的测试比对,评估蜂窝通信4G信号和WLAN信号两个临频信号对S频段导航信号的影响程度。测试结果显示,2555MHz~2575MHz频段的4G信号对S频段导航信号存在较为明显的干扰,在当前设计状态下,S频段4G基站以及导航终端还需要进一步研究信号兼容手段,保障S导航频段能够安全使用。

全文阅读

引言全球导航卫星系统(GNSS)信号到达地面的功率通常在-155d BW以下[1,2],极易受到临频通信系统信号的干扰[3,4]。美国光平方等事件已经表明了这种干扰的存在[5-7],因此GNSS信号与临频信号的兼容性一直是各大GNSS系统重点关注的问题。S频段2483.5MHz~2500MHz已划分给卫星导航业务使用[8],并逐渐成为未来GNSS系统的优选频段[9,10]。WLAN信号和蜂窝移动通信4G信号与S频段导航信号频谱相邻,是S频段导航信号临频兼容性研究的重点。这两个临频信号在地面分布广泛,变化复杂,特别是WLAN使用非授权频段,设备布设不受控,信号的分布特点较难建模。因此,仅通过理论分析难以全面反映实际情况,还需要基于实际场景和设备对兼容性进行测试和验证。目前,WLAN和4G信号已经在我国城市中广泛存在。世界无线电大会WRC-12大会上,S频段卫星无线电测定业务(RDSS)在全球扩展为主要业务,为北斗系统使用S频段用于下行导航创造了条件。2015年,北斗全球试验星搭载了S频段信号,这为S频段临频兼容性的研究提供了较好的测试条件。本文利用这一条件,首次对S频段导航信号临频兼容性进行了实际场景下的测试试验。在现有接收终端设备的基础上,充分利用两颗卫星搭载多频段导航信号的条件,设计了S频段干扰识别方法,在多种场景和环境下测试了S频段导航信号受WLAN和4G信号的影响特点,评估了实际场景下临频信号对S频段导航信号的影响。测试结果显示,在实际场景下,WLAN信号对S频段导航信号的影响并不明显;而在部分场景中,4G信号对S频段导航信号有明显的影响,可能导致载噪比10d B左右的降低。4G基站、导航接收机前端滤波器等环节还需要进一步优化设计,改善信号兼容性。1 S频段导航信号特点国际电联对S频段导航信号的频率划分为2483.5MHz~2500.5MHz[8],S频段导航信号相对L频段在精度、抗干扰性能、高动态性能等方面具有一定优势,是我国在国际频率协调中具有最优协调地位的全球可用频率。S频段信号有利于卫星导航与卫星通信的高效融合应用。S频段导航信号的实际落地功率在–155d BW左右,与传统L频段导航信号落地功率接近。由于不同卫星的设计要求和实现状态差异,MEO、IGSO卫星的落地功率有一定的差别,但都在热噪声功率之下。S频段导航信号无论是单频或双频使用,均可提供较高的信号精度。影响L/S双频测距精度的主要是每个单频信号的多径误差以及双频电离层改正时的误差放大倍数。双频改正后伪距?(15)的估计值可表示为0 1 1 2 2??(28)a?(10)a?(1)其中,2 2 21 1 1 2a(28)f(f-f),2 2 22 2 1 2a(28)-f(f-f),1?、2?分别为1f、2f两个频点的伪距。用1?和2?分别表示1f、2f两个频点的伪距误差,包括热噪声、多径误差、IFB、TGD残差,其中多径误差为主要因素。经估算,1?和2?分别为0.4m和0.5m。0??的误差(均方根)为2 20 1 1 2 2?(28)(a?)(10)(a?)(2)为了分析双频改正对伪距误差的放大,定义双频改正的误差放大倍数为2 21 1 2 20 21 2()/2a aa????(10)(28)(10)(3)(1)在理想接收处理情况下,S频段信号和L频段信号多径误差性能接近。(2)根据双频电离层改正后的误差放大倍数定义,当L和S频段信号载波频率间隔1.2GHz时,L/S双频放大倍数为1.46,所以L/S双频定位将获得优于L频段双频定位的精度。以L/S双频无电离层组合作为观

参考文献

引证文献

问答

我要提问