GPS L5的信号设计与电文结构

GPS卫星发射新民用L5信号的目的，是为了更能满足与生命安全攸关应用的要求。为此，不仅把L5信号的载频选择在航空无线电导舷服务(ARNS)频段960～1215MHz内，还要重新调整DME／TACAN地面台频率的配置、重申对JTIDS／MIDS工作模式的规定，以及要求L5接收机具有对强干扰脉冲的封闭功能和宽带锐截止滤波器，以期使L5接收机能在须要的电磁环境中工作，从而保障L5信号的连续性。除此之外，还对L5的信号与电文格式作了重新设计，以满足航空导航的要求。本文集中讨论GPSL5信号和电文的结构、产生方法和性能。其中第1节说明，L5信号是基于与L1信号不同的新理念而设计的，它更为优良的性能不仅能够满足航空导航的要求，而且对后来的GPSL2C，GPSⅢ和Galile0系统的设计都有明显影响，从而在某种程度上具有里程碑意义。第2节给出了对L5信号设计的具体要求，是根据对L1多年的使用经验和L5的应用要求而提出的。第3节给L5信号的构成及产生方法，列出了L5信号设计在功率与带宽、双通道结构、电文纠检错编码设置、叠加Neuman-Hoffman码和高速，长周期PRN码等5方面的创新，以及由此产生的在精度、完好性、低信噪比条件下检测概率、抗窄带干扰及捕获与跟踪性能方面的改善，从而满足第2节所提出的要求．第4节专门讨论L5信号所采用的PRN码产生方法，配对选择结果，以及由此产生的频谱和自相关／互相关特性，说明在各种时间偏移和多普勒频移条件下，其自相关／互相关性能均比L1的PRN码要优越10dB左右，从而大大减小了错捕和假锁的危险。而且还说明当有NH码时和同时使用两通道作相关处理时，还会进一步提高CDMA性能．第5节叙述GPSL5导航电文的结构。由于L5信号与电文是针对民用航空应用而设计的，与WMS的基本相同，不需要和GPS L1电文那样同时兼顾军用和民用，因而L5的电文与WAAS电文有类似之处，其结构比L1更为紧凑，而且增加了与L5信号相关的内容。