1.4 本书组织结构

本书以多波段大间隔的多频导航为背景，分析和汇总国内外先进卫星导航信号的设计理论和技术成果，研究频率结构、信号波形、扩频码、信道编码、捕获与跟踪等关键组成要素，基于CPM设计多波段卫星导航信号体制，引入GNSS信号质量综合评估方法，从码跟踪精度、抗干扰、抗多径、兼容性4个方面分析调制波形对信号性能的影响，拓展多波段卫星导航信号的设计方法，并为其推广应用奠定理论和技术基础。

全书共9章，各章内容具体安排如下。

第2章研究北斗多波段多频测量值组合模型。在多波段导航模式下，充分考虑GNSS带宽资源利用率和互操作等因素，设计S波段和C波段的频点分布；针对我国北斗卫星导航系统，建立L波段、S波段、C波段多频测量值组合模型，引入巷数、电离层因子和观测噪声因子，分析多波段多频测量值组合特性；基于长基线和短基线场景，优选超宽巷、宽巷、中巷、窄巷的多波段多频测量值组合。

第3章研究卫星导航信号中的调制技术。从直接序列扩频的原理开始，本章陆续介绍卫星导航信号中的多种调制方案，先是BPSK调制和BOC调制，然后过渡到BCS调制和MBOC调制，最后是MSK调制和GMSK调制，内容主要涉及各调制方案的数学表达式、功率谱密度及性能分析，为多波段CPM方案的设计提供技术基础与参考依据。

第4章研究CPM在GNSS中的设计方法。首先阐述CPM的基本原理，主要包括数学模型、状态描述、功率谱密度等；其次通过仿真分析多种调制参数对CPM功率谱密度的影响；最后提出CPM作为单主瓣和双主瓣GNSS信号的参数设计方法。

第5章研究CPM码跟踪环路与GNSS信号性能评估。首先研究CPM的自相关特性，设计适用于CPM匹配接收的码跟踪环路模型；其次推导GNSS信号在白噪声与非白噪声条件下相干/非相干码跟踪环的码跟踪误差方差的解析表达式；再次从输出载噪比和码跟踪误差方差的角度，推导基于谱分离系数和码跟踪谱分离系数的有效载噪比衰减；最后推导在多条多径信号条件下相干/非相干码跟踪环通用的多径误差显函数解析表达式。

第6章研究CPM在多波段卫星导航中的信号设计与评估。本章从筛选适用于GNSS应用的CPM子族信号开始，汇总L波段、S波段、C波段已应用的调制信号或建议备选信号，分析各波段的兼容性约束要求，设计符合各波段相关要求的CPM方案，对比分析所设计的CPM信号与其他候选信号在码跟踪精度、抗多径能力及兼容性方面的性能，论证CPM在多波段卫星导航中应用的可行性。

第7章研究卫星导航中的编码技术。从导航电文与信道编码方案之间的关系出发，本章先后介绍在GNSS中应用的多种编码技术，包括Hamming码、CRC码、BCH码、卷积码、二元LDPC码及多元LDPC码等，研究内容主要涉及上述编码技术的数学模型、编译码算法及性能分析。

第8章研究卫星导航中的扩频码技术。首先介绍扩频码设计的通用框架，阐述m码、Gold码、Weil码及Random码序列的基本原理；其次介绍一维及多维混沌映射方程，分析混沌序列的特性；再次推导3种测距码性能分析方法；最后基于混沌序列设计两种测距码，并与在GNSS中应用的测距码进行对比，综合评估所设计的测距码性能。

第9章研究非相干混沌测距码的捕获与跟踪。首先介绍非相干扩频的概念和中频GNSS软件接收机的结构；其次阐述捕获算法，包括并行频率捕获、并行码相位捕获及部分匹配滤波器与快速傅里叶变换相结合的捕获算法（PMF-FFT）；再次介绍载波跟踪环和码跟踪环的基本原理，针对非相干扩频信号设计载波跟踪环、扩频码跟踪环、比特跟踪环三环联动的信号跟踪方案；最后建立中频GNSS发射机/接收机仿真平台，分析捕获与跟踪方案的性能。