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北斗系統(tǒng) | “上/下行”鏈路功能及信號體制

2019-06-11 來源:雷達(dá)通信電子戰(zhàn) 字號:

2018年9月19日,我國成功發(fā)射第37、38顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,兩顆衛(wèi)星均屬于中圓地球軌道衛(wèi)星,是我國北斗三號系統(tǒng)第13、14顆組網(wǎng)衛(wèi)星。

10月15日,我國成功發(fā)射第三十九、四十顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,這兩顆衛(wèi)星屬于中圓地球軌道衛(wèi)星,是我國北斗三號系統(tǒng)第十五、十六顆組網(wǎng)衛(wèi)星。

11月1日,北斗三號系統(tǒng)首顆地球靜止軌道衛(wèi)星被送入地球高軌,也是第十七顆北斗三號全球組網(wǎng)衛(wèi)星。該衛(wèi)星將提供短報文服務(wù)(RDSS),容量提升10倍,就是說可以讓大量用戶方便使用,用戶終端接收機功率降低10倍,可以讓用戶手持終端更加便攜、更加小型化。

11月19日,我國成功發(fā)射第四十二、四十三顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,這兩顆衛(wèi)星屬于中圓地球軌道衛(wèi)星,是我國北斗三號系統(tǒng)第十八、十九顆組網(wǎng)衛(wèi)星。

2009年,“北斗三號”工程正式啟動,并按照最簡系統(tǒng)、基本系統(tǒng)、全球系統(tǒng)三步實施組網(wǎng)。2017年11月,北斗三號組網(wǎng)衛(wèi)星首次發(fā)射;2018年3月底,完成了由8顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星組成的最簡系統(tǒng)星座部署。年底,由19顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星組成的基本系統(tǒng)將開通運行。

后續(xù)計劃,2019年至2020年,將發(fā)射6顆北斗三號MEO衛(wèi)星、3顆北斗三號IGSO衛(wèi)星和2顆北斗三號GEO衛(wèi)星,2020年服務(wù)范圍覆蓋全球,2035年前還將建設(shè)更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系。

以下是介紹北斗系統(tǒng)上/下行鏈路的功能以及信號體制。

北斗三號基本空間星座由3顆GEO衛(wèi)星、3顆IGSO衛(wèi)星和24顆MEO衛(wèi)星組成,并視情部署在軌備份衛(wèi)星。GEO衛(wèi)星軌道高度35786千米,分別定點于東經(jīng)80度、110.5度和140度;IGSO衛(wèi)星軌道高度35786千米,軌道傾角55度;MEO衛(wèi)星軌道高度21528千米,軌道傾角55度。

上行鏈路

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的上行鏈路主要完成衛(wèi)星數(shù)據(jù)的注入、注入站與可視衛(wèi)星之間星地時間同步的上行測距功能。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)選用L頻段作為主用模式,用以地面運控系統(tǒng)上注衛(wèi)星導(dǎo)航電文、實現(xiàn)星地雙向時頻同步,利用星間鏈路實現(xiàn)全網(wǎng)信息分發(fā)。另外還有S頻段測控鏈路和Ka頻段星間鏈路作為補充,地面站通過S擴頻信號向?qū)Ш叫l(wèi)星發(fā)送遙控指令,控制和調(diào)整衛(wèi)星的狀態(tài)。

上行信號采用DS-CDMA體制,擴頻碼采用精密測距碼,結(jié)合多種檢錯糾錯技術(shù),提高了復(fù)雜電磁環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸可靠性。

星載上行注入接收機采用數(shù)字化接收機,完成雙通道上行注入信號的快速捕獲、穩(wěn)定跟蹤、綜合抗干擾、低損失解調(diào)、精密測量等功能。

下行鏈路

下行鏈路是面向用戶的唯一接口,下行鏈路決定了導(dǎo)航系統(tǒng)的性能,技術(shù)包含多個層面:射頻層面包括頻段選擇、頻點設(shè)計、信號帶寬以及發(fā)射功率;基帶層面包括偽碼設(shè)計,調(diào)制方式設(shè)計等;信息層面包括導(dǎo)航數(shù)據(jù)電文的生成;實現(xiàn)層面涵蓋了信號生成與播發(fā)技術(shù)。

2017年9月,中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室發(fā)布了《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間信號接口控制文件一公開服務(wù)信號B1C、B2a(測試版)》,這是北斗三號B1C和B2a信號體制的首次公布,B1C采用了QMBOC調(diào)制,B2a采用了QPSK(10)調(diào)制。

2017年12月,《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間信號接口控制文件一公開服務(wù)信號B2a(1.0版)》和《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間信號接口控制文件一公開服務(wù)信號BIC(1.0版)》發(fā)布。更多信號的細(xì)節(jié)請參看文檔。

2018年2月,《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間信號接口控制文件一公開服務(wù)信號B3I(1.0版)》發(fā)布,從而標(biāo)志“北斗三號”信號體制正式確定。同一顆衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航信號的載波頻率在衛(wèi)星上由共同的基準(zhǔn)時鐘源產(chǎn)生。

B3I 信號的標(biāo)稱載波頻率為1268.520MHz。B3I 信號采用二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)調(diào)制。衛(wèi)星發(fā)射信號為右旋圓極化(RHCP)。信號復(fù)用方式為碼分多址(CDMA)。B3I信號帶寬為20.46 MHz(以B3I 信號載波頻率為中心)。

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