中国第二代北斗卫星导航系统将分为区域系统和全球系统两个阶段逐步完成[1]。北斗B1频段区域信号的中心频点在1 561.098 MHz，采用QPSK(2)调制；出于与GPS和Galileo系统实现互操作的需求，北斗B1频段全球信号的中心频点在1 575.42 MHz，包括公开服务信号和授权服务信号。由于北斗系统建设是逐步完成的，需要在一段时期内保持区域信号和全球信号的共存。因此，研发多路导航信号的复用优化方案成为北斗信号体制设计的一项紧迫任务。

    本文针对北斗B1频段导航信号的多路复用方式及其性能开展分析研究。为了确保所提出的复用方案的全面性与最优性，根据所需复用的不同信号数量和信号间不同的相位约束关系，提出了相应的多路复用优化方案，并以信号间的功率分配比为参数对相应的复用策略及复用效率进行评估，以期找到在复用性能上最优的方案，同时也为未来进一步在卫星载荷实现复杂度上的权衡提供更全面的参考。
1 北斗系统的平稳过渡问题
    由于北斗两个阶段的系统建设是逐步完成的，为了保障北斗能够在提供持续、可靠的区域定位服务的同时，完成全球系统的卫星组网部署，全球系统的信号体制必须兼容区域系统的信号体制，尽可能降低信号体制过渡的风险。这就需要在一段时期内保持区域信号和全球信号的共存来实现北斗系统建设的平稳过渡。
    因此，在北斗B1导航频段上，导航卫星需要同时发射低频端的区域信号和高频端的全球信号。一种信号生成方案是通过两条独立的发射链路分别产生区域信号和全球信号，但是该方法会增加星上功率放大器的个数和发射载荷的设计难度。所以希望将区域信号和全球信号恒包络复用在同一载波上,通过一条链路发射其复用信号。
　    针对多路导航信号的互复用问题,参考文献[2-4]分别给出了POCET相位优化恒包络、多数表决逻辑和Inter-Vote复用方法，通过增加额外的互调分量实现复用信号的包络恒定化。但这些方法只能实现同频点导航信号的多路复用，并不能解决当信号分量调制在不同频点的恒包络复用问题。另外，上述方法只给出了针对确定的信号功率分配比的结果，而未分析复用效率与信号功率分配之间的关系以及复用效率最大化的信号功率配置方式。
    由于北斗系统的区域信号与全球信号中心频率不一致，提出采用一路复子载波（即两路正交的实子载波）实现区域信号以1 575.42 MHz为中心频点的单边带调制，可表示为：

   由图3可知，当区域信号B1I和B1Q同时与全球信号共用信号生成与发射链路时，方案12和方案14在B1I信号的接收功率比B1C低3 dB时的最小复用损耗分别为-1.83 dB和-1.60 dB。可见，由于所需复用的信号数量达到7路，导致最优的复用效率比只保留区域信号B1I的情况有较大的下降。而当B1I信号的接收功率比B1C高2 dB时，方案13是最优选择，此时最小复用损耗为-1.45 dB。
    针对北斗系统建设面临的平稳过渡问题，本文探讨了北斗B1频段导航信号的多路复用策略。在所需复用的不同信号数量和信号间不同的相位约束条件下，提出了相应的多路复用解决方案。通过分析复用效率与信号功率分配之间的关系，确定了在复用性能上最优的适用方案。本文的研究结果为确定我国自主的导航信号体制设计和优化提供了理论支撑和可行的参考方案，对未来北斗系统建设中灵活的导航载荷设计有着重要的参考意义。
参考文献
[1] United Nations Office for Outer Space Affairs. Current and Planned Global and Regional Navigation Satellite Systems[R].  and Satellite-based Augmentations Systems,V.10-51608 Vienna, Austria: International Committee on Global Navigation Satellite Systems, 2010.
[2] DAFESH P A, CAHN C R. Phase optimized constant envelope transmission (POCET) modulation Method for GNSS Signals [C].  ION GNSS 22nd International Technical Meeting of the Satellite Division. Savannah, GA, USA, 2009:2860-2866.
[3] United States Patent 7154962. Methods and apparatus for generating a constant-envelope composite trnsmission signal. Inventors: Cangiani; Gene L. (Parsippany, NJ), Assignee:ITT Manufacturing Enterprises, Inc. (Wilmington,DE), Appl. No.: 09/963669, Filed: September 27, 2001.
[4] SPILKER J J, RICHARD S O. Code multiplexing via majority Logic for GPS Modernization [C]. ION GPS 11th In ternational Technical Meeting of the Satellite Division. Nashville, Tennessee, USA, 1998:265-273.
[5] FAN T, LIN V S, WANG G H, et al. Study of signal combining methodologies for future GPS flexible navigation payload(PartII)[C]. Proceeding of IEEE/ION PLANS 2008, May 6-8,2008.
[6] KAPLAN E D, HEGARTY C J. Understanding GPS: Principles and applications[M]. 2nd Ed. Boston, MA, USA: Artech House, 2006.