[发明专利]多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法及系统

说明书

本发明公开了一种多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法及系统，本发明构建了多变量复数移位伪随机码发生器，使用以扩散系数为权值进行加、减、乘、或除的混合运算的含不同参数值的一组多变量非线性函数作用值反馈的复数线性移位寄存器，得导航卫星测距码，以其为并行传输支路主识别码，与其它方式获得的初始子伪随机码分别混合得并行传输支路子测距码，再将导航电文由串变为并通过并行传输支路扩频，由子载波调制通过多天线发送，接收端采用单天线或多天线接收方式将收到的卫星导航信号去载波、解扩由并变为串，实现导航电文获取。本发明可广泛应用于卫星导航系统，也可用于各种测距系统、通信系统、广电系统、控制系统等方面。

技术领域

本发明属于卫星导航技术领域，具体涉及一种多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法及系统。

背景技术

世界上四大卫星导航系统有美国的GPS(Global Positioning System)卫星导航系统、俄罗斯的GLONASS(Global Navigation Satellite System)卫星导航系统、欧盟的Galileo卫星导航系统和中国的北斗(BeiDou)卫星导航系统。除GLONASS采用频分多址(FDMA，Frequency Division Multiple Access)通信方式外，其余卫星导航系统均采用码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)通信方式。它们所采用的测距码分为民用粗测码和军用精密码两类，使用粗测码的卫星导航系统能进行目标粗定位，而使用精密码的卫星导航系统可进行目标高精度定位。

在测距码实现方面，四大卫星导航系统均采用简单初级的二进制伪随机码发生器产生测距码，由于卫星导航系统使用的测距码是采用线性法使用二进制伪随机码发生器用一个或几个一定级数线性反馈移位寄存器先使用一段短二值序列对寄存器状态值初始化，然后通过寄存器状态值移位产生，这种方法产生的测距码普遍存在复杂度低、安全性差、码长固定且较短、码数量有限等缺点，且移位寄存器还需要承担线性反馈和卫星相位分配工作，又使其结构复杂。为克服二进制伪随机码发生器产生测距码的所有缺陷相关文献用非线性法采用实数伪随机码发生器、复数伪随机码发生器和矢量伪随机码发生器通过偏移位置状态变量辅助迭代产生随时间分布的伪随机码进行了问题的全面解决。

在导航信号传输方面，现有卫星导航系统采用的是扩频通信技术，由于导航频谱资源有限、导航信号传输距离为2万公里使得到达地面信号为－160dBW的微弱信号，而地面用户需要同时接收由不同导航卫星测距码扩频、载波调制的来自不同路径的不同导航卫星信号，并采用基于FFT(Fast Fourier Transform)的循环相关技术从微弱信号中提取卫星导航信息实现目标定位。目前导航卫星使用的是单载波的以串行传输方式进行时域直接扩频技术(DS-CDMA,Direct Spectrum Code Division Multiple Access),导致卫星导航信号传输效率不高。

为了提高信号的传输效率目前在移动通信、卫星通信、电视广播等技术领域普遍采用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)和MIMO+OFDM技术，OFDM技术是一种多载波调制方式，通过减小和消除码间串扰的影响来克服信道的频率选择性衰落。它的基本原理是将信号分割为多个子信号，然后对每个子信号分别调制相互正交的子载波。由于子载波的频谱相互重叠，因而可以得到较高的频谱效率；MIMO技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，实现信号的传送，改善通信质量，它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量；MIMO+OFDM技术是将MIMO技术与OFDM技术优势进行综合，在MIMO技术发射端的多个发射天线中使用OFDM技术对空时编码信号进行调制，充分提高的频谱效率和系统信道容量。