北斗RDSS高灵敏度接收通道的设计与实现

《Scientific Reports》：Design and implementation of a high-sensitivity receiver channel for the BeiDou RDSS

　　

摘要

随着北斗RDSS短消息应用的日益普及，用户终端的接收灵敏度及长期运行稳定性面临着越来越严格的要求。为满足这些需求，我们提出了一种针对RDSS的接收机设计方案，通过优化两级级联低噪声放大器前端、超外差下变频链路以及在频率偏移存在情况下的非相干信号获取机制，提升了整体灵敏度。此外，我们还开发了一种成本效益高的本地振荡器老化补偿方法，该方法结合了改进的电阻分压调谐网络与嵌入式软件算法，能够有效抑制晶体老化引起的频率漂移，从而确保多年内对弱信号的稳定接收。实验结果表明，该方案的总增益可达28.19 dB，噪声系数为1.87 dB。在-127.6 dBm条件下，该接收机可满足比特错误率≤10^-5的灵敏度要求；而在-128.1 dBm条件下仍能保持接近阈值的解调性能，其高灵敏度弱信号接收能力优于常见的参考标准。所提出的本地振荡器老化补偿模型具有1016.6 Hz的离散调谐步长，可通过32点搜索锁定机制来补偿老化带来的频率漂移，避免频率偏移对弱信号获取和解调性能的负面影响。此外，所构建的端到端测试平台成功传输了10,380条消息，成功率为99.31%，比要求的95%阈值高出4.31个百分点，进一步证明了该方案在实际应用中的可靠性和工程适用性。总体而言，实验结果证实，所提出的高灵敏度接收机系统具备出色的弱信号接收性能和实用价值，有助于推动北斗RDSS短消息服务的进一步普及。