区域短报文通信(RSMC)服务是北斗卫星导航系统提供的特色业务,其下行信号落地功率低且所用频段邻近地面高发射功率的移动通信4G和5G信号,极易受到邻频信号干扰,因此研究北斗区域短报文信号与其邻频信号的兼容性有重要意义。与此同时,如何提高北斗接收机的抗干扰能力也是本文需要解决的问题。本文以与北斗区域短报文信号频段完全重叠的全球星下行信号和功率较强的4G、5G信号为代表,通过仿真和实际测试分析了这三类信号与北斗RSMC信号的兼容性情况,并设计了一种能够提高北斗接收机抗干扰能力的系统。本文的主要内容和成果如下:1、分析了北斗接收机原理,并以此为基础推导了干扰对信干噪比(SINR)影响的表达式,并从SINR表达式导出等效载噪比,确定了以等效载噪比50 d BHz作为干扰能否忽略的门限,为之后兼容性分析打下了理论基础。2、分析了4G和5G信号的空口特性,确定了信道带宽、子载波间隔、带外杂散限制、与北斗信号的频率间隔和到达北斗接收机端口的干扰信号功率这5个因素是4G和5G信号对北斗信号造成的干扰如何的决定因素,通过仿真得出了这5个因素对北斗RSMC信号产生干扰的规律以及到达北斗接收机端口的干扰信号功率为多大时干扰可以忽略的临界点。3、针对4G、5G、全球星信号都存在的实际情况,进行了联合干扰仿真分析,将4G和5G与北斗接收机的距离和用户数折算为落入北斗接收机端口的功率,进而得到了等效载噪比随北斗接收机与基站间的距离和4G、5G用户干扰功率的变化曲线,由此确定了对北斗接收机无干扰的安全距离。4、通过实地测试发现没加任何抗干扰措施的北斗接收机面临着严重的与邻频信号的兼容性问题,在电磁环境复杂的场景下,当接收机与基站距离较近时,仅仅通过带通滤波抑制带外干扰无法达到通信成功率95%的要求。5、提出了一种空域滤波与波束成形相结合的抗干扰系统解决兼容性问题,首先空域滤波消除干扰,再利用解扩使当前期望卫星的信号功率远高于其他卫星信号的功率,最后针对当前卫星进行自适应波束成形,提高期望信号的功率,并通过仿真验证了该抗干扰系统能实现干扰抑制和增强北斗信号的目的。此系统空域滤波采用改进的功率倒置算法可以有效抑制带内强干扰和弱干扰,基于最大信噪比准则的自适应波束成形算法能获得阵列增益,无需先验信息,适用于任何阵型排布的天线阵。
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