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L波段信号频谱拥挤日渐严重,导致探索卫星导航服务新频段迫在眉睫。国际电信联盟（International Telecommunication Union,ITU）于2000年将C波段中的5010～5030MHz划分为导航服务新频段,该波段仅有20MHz带宽,对诸如射电天文业务（Radio Astronomy Service,RAS）和微波着陆系统（Microwave Landing System,MLS）等相邻业务频段射频兼容性要求极为严苛。鉴于目前C波段导航信号设计尚不成熟,各国对C波段卫星导航信号体制也都还处于探索研究阶段,我国先期开展C波段卫星导航信号研究既是机遇也是挑战。高效的卫星导航信号设计不仅能够提升导航系统性能,也是避免相邻业务信号频谱重叠、最大化共享频谱资源的重要途径。本文在分析了C波段信号传输特性及当前全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）信号调制技术后,论证了现阶段L波段常用调制信号并不能满足C波段带外兼容性约束,探索性地将基于椭圆球面波函数的连续相位调制（Continuous Phase Modulation Based on Prolate Spheroidal Wave Functions,CPM-PSWF）应用于C波段导航,并在此基础上首次将多调制指数与CPM-PSWF结合,在权衡了C波段信号频谱兼容性和其它导航性能指标后,为北斗导航系统C波段导航信号设计提供了两种候选方案,一种是基于CPM-PSWF调制方案的QM2PSWF（10）C=6且h=0.5信号,另一种是基于多调制指数CPM-PSWF（Multi-h CPM-PSWF）调制方案的QM2PSWF（10）C=4且h=[9/16,11/16]信号。本文主要完成的工作内容如下:（1）重点研究了L波段和C波段导航信号的传输特性,阐述了C波段用于卫星导航的性能优劣。建立了包括自由空间损耗、电离层和对流层损耗及云雨雾衰减等方面的传输链路模型,计算了给定条件下C波段和L波段导航信号在传输过程中的各项损耗,并由此给出C波段和L波段星地链路的功率概算,进一步阐述了C波段用于卫星导航的性能优劣,为后续C波段信号调制方案研究奠定相应理论基础。（2）论证现阶段L波段导航信号常用调制方式并不适用于C波段导航,总结了C波段带外兼容性约束要求,给出C波段调制方式选取的主要原则和信号设计思路。分别阐述了L波段GNSS信号常用调制技术的数学模型,分析了包括二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying,BPSK）、二进制偏置载波（Binary Offset Carrier,BOC）、混合二进制偏移载波（Multiplexed Binary Offset Carrier,MBOC）及交替二进制偏移载波（Alternative Binary Offset Carrier,Alt BOC）等调制方式在内的性能特点,通过对L波段导航信号的兼容性指标评估,表明将现阶段L波段常用调制方式直接搬移到C波段导航,并不能满足C波段导航严格的带外兼容性约束,并指出选取C波段导航信号时,需要在兼容性和其它导航性能指标之间权衡取舍。（3）探索性地将CPM-PSWF调制应用于C波段导航,并提出将QM2PSWF（10）C=6且h=0.5的CPM-PSWF信号作为北斗导航系统C波段导航信号的候选方案。首先阐述CPM-PSWF调制基本理论,通过研究CPM-PSWF调制信号相位路径,验证了CPMPSWF调制信号较经典CPM调制信号的频谱优越性,在深入研究关键参数对CPM-PSWF信号功率谱特性影响基础上,完成对CPM-PSWF子族的优选和初筛,最后对其基础导航性能指标,如兼容性、码跟踪精度、抗多径性能进行评估,筛选出QM2PSWF（10）C=6且h=0.5的CPM-PSWF信号能够在一定程度上缓解与RAS、MLS和C波段上行信号的干扰,它与伽利略卫星导航系统采用的GMSK（10）信号兼容性相当,但Gabor带宽更大,平均多径误差更小,较当前C波段非CPM-PSWF候选导航信号更具竞争力。（4）首次将CPM-PSWF调制方案与多调制指数结合,并提出将QM2PSWF（10）C=4且h=[9/16,11/16]的Multi-h CPM-PSWF信号作为北斗导航系统C波段导航信号的候选方案。重点研究了相关参数对Multi-h CPM-PSWF信号功率谱特性的影响,通过合理调配重要参数的取值,可获得与GMSK（10）信号兼容性相媲美的Multi-h CPM-PSWF子族,同时具备更强的码跟踪和抗多径能力。研究结果表明,Multi-h CPM-PSWF调制应用于C波段卫星导航在抗多径性能方面具备一定优越性,其中QM2PSWF（10）C=4且h=[9/16,11/16]的Multi-h CPM-PSWF信号的码跟踪性能位于所有候选信号之首,且兼容性还略好于QM2PSWF（10）C=6且h=0.5的CPM-PSWF信号。