基于循環(huán)自相關(guān)的boc信號(hào)參數(shù)盲估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及導(dǎo)航通信信號(hào)處理，具體為一種基于循環(huán)自相關(guān)的Bina巧Offset 化rrier(BOC)信號(hào)參數(shù)盲估計(jì)問題。
【背景技術(shù)】
[0002] Binary Offset Carrier(BOC)信號(hào)將原有的PSK(相位鍵控)調(diào)制信號(hào)的功率譜位 于中屯、頻率處的峰值搬移到中屯、頻率兩側(cè)，使得原來一個(gè)中屯、主峰變成后來的位于兩側(cè)的 兩個(gè)主峰，從而消除了共頻帶信號(hào)之間的干擾，正是由于BOC信號(hào)的運(yùn)種良好的頻譜分裂特 性，使得BOC信號(hào)廣泛應(yīng)用于各國的導(dǎo)航系統(tǒng)中，同時(shí)由于該技術(shù)可W使系統(tǒng)有更好的捕獲 跟蹤性能W及更高的定位導(dǎo)航精度，因此受到各個(gè)導(dǎo)航大國的青睞。根據(jù)最新Galileo空間 信號(hào)接口控制文檔顯示，10種Galileo導(dǎo)航信號(hào)中就有8種采用了 BOC信號(hào)或者衍生型的BOC 信號(hào)。與伽利略系統(tǒng)的設(shè)計(jì)類似，美國的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)和我國的"北斗"導(dǎo)航系統(tǒng)也采用了 BOC調(diào)制方式，使得軍用信號(hào)與民用信號(hào)分離傳輸，提高了軍用信號(hào)的安全性。隨著BOC調(diào)制 信號(hào)在導(dǎo)航系統(tǒng)中的逐漸應(yīng)用，對(duì)其檢測(cè)技術(shù)的研究也更加深入。
[0003] 綜上所述，BOC信號(hào)將會(huì)是未來導(dǎo)航通信甚至移動(dòng)通信領(lǐng)域中非常重要的一種調(diào) 制信號(hào)，因此對(duì)BOC信號(hào)的研究也越來越重要，BOC信號(hào)的研究主要包括偽碼速率，副載波速 率，偽碼周期W及偽碼的提取，運(yùn)些研究對(duì)于信號(hào)解調(diào)、信息安全、電子對(duì)抗W及對(duì)信號(hào)進(jìn) 行捕獲和跟蹤都具有重要作用。
[0004] 目前針對(duì)BOC信號(hào)的研究文獻(xiàn)比較少，且集中在BOC信號(hào)的捕獲與跟蹤上，針對(duì)該 信號(hào)的盲估計(jì)問題研究很少;文獻(xiàn)"錢博.TDDM-BOC信號(hào)參數(shù)估計(jì)方法.信息與控制，201 r 利用平方倍頻法和自相關(guān)函數(shù)的多峰特性提出一種相關(guān)檢測(cè)算法，但該方法中偽碼速率和 副載波速率的估計(jì)受解調(diào)性能的影響，且各參數(shù)的估計(jì)存在傳遞誤差，估計(jì)效果不明顯，尤 其是在低信噪比情況下，估計(jì)性能不理想。文獻(xiàn)"張?zhí)旌?基于譜相關(guān)的BOC信號(hào)參數(shù)估計(jì). 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2013"利用了循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)的譜相關(guān)理論對(duì)BOC信號(hào)進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn) 了該信號(hào)的參數(shù)估計(jì)，雖然該方法的估計(jì)性能優(yōu)異，但其計(jì)算量較大，很難適用于實(shí)際應(yīng)用 中。因此本發(fā)明提出基于循環(huán)自相關(guān)的BOC信號(hào)參數(shù)盲估計(jì)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的BOC信號(hào)參數(shù)估計(jì)中傳遞誤差 大，低信噪比下估計(jì)性能差等缺陷，提出一種基于循環(huán)自相關(guān)的估計(jì)方法，解決了BOC信號(hào) 參數(shù)盲估計(jì)的難題。該方法能夠較精確的估計(jì)出BOC信號(hào)的偽碼速率，副載波速率及載頻。 在信號(hào)循環(huán)自相關(guān)實(shí)現(xiàn)的過程中，采用累加平均的方法可W達(dá)到降低噪聲和精確估計(jì)的目 的。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:一種基于循環(huán)自相關(guān)的BOC信號(hào)參數(shù)盲 估計(jì)方法，其步驟在于，W采樣頻率fs對(duì)接收到的BOC信號(hào)進(jìn)行采樣，并將采樣后的信號(hào)W 一定長(zhǎng)度L(一般L至少包含兩個(gè)偽碼周期的采樣點(diǎn)數(shù))進(jìn)行分段;分別計(jì)算每段信號(hào)的循環(huán) 自相關(guān)函數(shù);將得到的循環(huán)自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行累加平均求取BOC信號(hào)的平均循環(huán)自相關(guān)函數(shù)； 提取平均循環(huán)自相關(guān)函數(shù)延時(shí)T = O的切面，捜索該切面的最大譜峰，最大譜峰所對(duì)應(yīng)的循 環(huán)頻率即為所要估計(jì)的載頻;提取平均循環(huán)自相關(guān)函數(shù)延時(shí)T辛0的切面，捜索該切面距離 零頻最近的兩個(gè)幅值大小不同的譜峰，根據(jù)它們所對(duì)應(yīng)的循環(huán)頻率可W實(shí)現(xiàn)偽碼速率及副 載波速率的估計(jì)。
[0007] BOC信號(hào)模型可W表示為：S的=馬似園(2兀赫+ :妍），其中SB(t)為基帶BOC信號(hào)， f 0為載波頻率，稱為載波初始相位，根據(jù)公式巧（r) C〈5' (f + r/2)義' (/ - r/2)。心"〉,可W求 出BOC信號(hào)的循環(huán)自相關(guān)函數(shù)/?;'(0。通過對(duì)BOC信號(hào)進(jìn)行循環(huán)自相關(guān)處理，可W發(fā)現(xiàn)在其 循環(huán)自相關(guān)切面上，載頻、副載波碼片速率和偽碼速率等參數(shù)會(huì)表現(xiàn)出較強(qiáng)的信號(hào)分量，從 而可W實(shí)現(xiàn)BOC信號(hào)的載頻，副載波速率和偽碼速率的聯(lián)合估計(jì)。
[000引本發(fā)明運(yùn)用循環(huán)自相關(guān)函數(shù)法對(duì)BOC信號(hào)的參數(shù)進(jìn)行盲估計(jì)，分析推導(dǎo)了BOC信號(hào) 的平均自相關(guān)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了載頻、副載波速率和偽碼速率的聯(lián)合估計(jì)，克服了相關(guān)檢測(cè)算法 中存在的傳遞誤差大，低信噪比下估計(jì)性能差等問題，同時(shí)循環(huán)自相關(guān)函數(shù)具有疊加特性， 可W通過累加平均的方法提高該算法的抗噪聲性能。
【附圖說明】
[0009] 圖1本發(fā)明BOC信號(hào)參數(shù)盲估計(jì)方法流程圖；
[0010] 圖2本發(fā)明BOC信號(hào)產(chǎn)生框圖；
[ocm]圖3本發(fā)明BOC信號(hào)的循環(huán)自相關(guān)函數(shù)；維圖；
[0012]圖4本發(fā)明BOC信號(hào)的循環(huán)自相關(guān)T = O的切面圖；
[OOU]圖5本發(fā)明BOC信號(hào)的循環(huán)自相關(guān)T辛0的切面圖；
[0014] 圖6本發(fā)明載頻估計(jì)的性能圖；
[0015] 圖7本發(fā)明副載波速率估計(jì)的性能圖；
[0016] 圖8本發(fā)明偽碼速率估計(jì)的性能圖；
【具體實(shí)施方式】
[0017] W下結(jié)合附圖和具體實(shí)例，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步的描述。
[001引圖1所示為本發(fā)明偽碼速率估計(jì)方法流程圖，具體步驟:對(duì)接收到的BOC信號(hào)進(jìn)行 采樣，并將采樣后的信號(hào)W-定長(zhǎng)度(一般至少包含兩個(gè)偽碼周期的采樣點(diǎn)數(shù))進(jìn)行分段； 分別計(jì)算每段信號(hào)的循環(huán)自相關(guān)函數(shù)并取絕對(duì)值;將循環(huán)自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行累加平均求取 BOC信號(hào)的平均循環(huán)自相關(guān)函數(shù);提取平均循環(huán)自相關(guān)函數(shù)延時(shí)T = O的切面，捜索該切面的 最大譜峰，最大譜峰所對(duì)應(yīng)的循環(huán)頻率即為所要估計(jì)的載頻;提取平均循環(huán)自相關(guān)函數(shù)延 時(shí)T辛0的切面，捜索該切面距離零頻最近的兩個(gè)幅值大小不同的譜峰，根據(jù)它們所對(duì)應(yīng)的 循環(huán)頻率可W實(shí)現(xiàn)偽碼速率及副載波速率的估計(jì)。
[0019] 圖2所示為BOC信號(hào)產(chǎn)生框圖。信息數(shù)據(jù)先經(jīng)偽碼數(shù)據(jù)調(diào)制產(chǎn)生已擴(kuò)序列，然后將 已擴(kuò)序列調(diào)制到方波副載波上，最后調(diào)制到載波上實(shí)現(xiàn)。
[0020] 參照BOC信號(hào)產(chǎn)生框圖，分析可得BOC信號(hào)的表達(dá)式為
[002" S(f) = 5',:（/)cos(2;r'/"'f +機(jī)) （I)
[0022] 式中，S(t)表示BOC信號(hào);fo為載波頻率；狗為載波初始相位;Sb(t)為基帶BOC信號(hào)， 可表示為
[0023] &的軒-巧)馬樹 傑 炸=_。
[0024] 其中，Se(t)為正弦相位產(chǎn)生的方波副載波；{an}為經(jīng)數(shù)據(jù)調(diào)制后的擴(kuò)頻序列;Tc為 偽碼碼元寬度；1?的是持續(xù)時(shí)間為T。且幅度為1的矩形脈沖河將基帶BOC信號(hào)進(jìn)一步表示 為
獄
[0026] 其中，化（O = XH)X (>-"刮為擴(kuò)頻符號(hào);Ts為副載波碼片寬度，(0是持 續(xù)時(shí)間為Ts且幅度為1的矩形脈沖。
[0027] 綜上所述，BOC信號(hào)可W表示為
(4)
[0029] 式中，調(diào)制階數(shù)為N=2Rs/Rc，偽碼速率為Rc = l/Tc，副載波速率為Rs = l/(2Ts)。
[0030] 對(duì)于循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)，可W通過延遲積的同步平均方法來提取運(yùn)種周期性。假設(shè)X (t)為一周期平穩(wěn)過程，其時(shí)變自相關(guān)函數(shù)定義為：
(5)
[0032]令W (消除隨機(jī)性），則有
辦）
[0034]其中，Rx(t，T)是關(guān)于時(shí)間t且周期為T日的周期函數(shù)，將其做化urier級(jí)數(shù)分解有 [003引 /?，(/，0:= X 化:/'"(小口崩屬 巧) 機(jī)--呢
[0036] Fourier系數(shù)由下式給出
[0037] 。7妨》， 微
[003引式中，a為循環(huán)頻率，巧(r；)稱為