[发明专利]基于相关波动的BOC信号参数盲估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及导航通信信号处理，具体为一种基于相关波动的二进制偏置载波调制(Binary-Offset-Carrier，BOC)信号的伪码周期及其副载波速率盲估计问题。

背景技术

随着卫星导航技术的普及和发展，新一代卫星导航系统中广泛采用了BOC调制技术，例如最新一代的Galileo和GPS导航系统以及我国的北斗卫星导航系统。根据最新Galileo空间信号接口控制文档，10种Galileo导航信号中就有8种采用了BOC调制或者改进的BOC调制。与伽利略系统的设计类似，美国的GPS导航系统中新增加的M码军用信号也采用了BOC调制方式，军用信号与民用信号分离传输，提高了军用信号的安全性。一般的直扩信号的大多数能量都集中在载波频率附近，而BOC信号经过伪码扩频后又与方波副载波进行调制，使得信号呈现裂谱特性，即频谱分布在载波频率两侧，可以有效解决频段共用信号之间的相互干扰。同时BOC信号的自相关函数存在多个副瓣峰值，因此它具有较强的抗多路径效应能力和良好的跟踪性能，并且副瓣峰值的个数与伪码速率和副载波速率的比值有关。

由于导航频段越来越拥挤，军用信号和民用信号在频谱上需要分离以减小相互干扰，而BOC调制方式可以实现频谱分离的特性，可以有效地解决频段共用信号之间的相互干扰。并且BOC调制良好的自相关特性对于导航用相关特性来测量延时和距离有很重要的意义。正是由于其独特的频谱分裂特性以及自相关多峰特性，使得各国现代化发展中的导航系统中使用BOC调制方式。不仅如此，随着通信频段信号的逐渐拥挤，在未来的移动通信领域，将同样需要用到BOC调制技术。

综上所述，BOC调制是未来通信中非常重要的一种调制方式，因此对BOC调制信号的研究成为了非常重要的研究课题，对BOC调制直扩信号的研究主要包括副载波速率，伪码速率，伪码周期以及伪码的提取，这对于用于信号解调、信息安全、电子对抗以及对信号进行捕获和跟踪都具有重要作用。

针对二进制偏置载波调制(Binary-Offset-Carrier，BOC)信号参数估计方法正处在研究阶段，由于BOC信号是在原有的直扩信号基础上，再加上一个二进制副载波(以正弦或余弦信号为参数的符号函数)，使得其扩频波形发生改变，因此这种信号的参数检测和估计变得更复杂困难。目前还没有文献对BOC信号的伪码周期和副载波速率进行有效估计，因此研究BOC信号伪码周期和副载波速率盲估计具有重要的意义。

目前针对BOC信号的分裂频谱特性及信号的同步和捕获有较多的研究，而对该信号的参数估计研究比较少。文献(张天骐.基于谱相关的BOC调制信号参数估计.华中科技大学学报(自然科学版),2013,41)公开一种利用了循环平稳信号的谱相关理论对BOC信号进行研究，实现了该信号的参数估计，虽然该方法的估计性能优异，但其计算量较大，不适合实际应用并且该方法未能估计信号的伪码周期。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术估计信号的伪码周期时计算量大等方面的缺陷，提出一种相关波动的方法，解决BOC信号伪码周期及副载波速率估计的难题，克服了谱相关方法运算复杂的问题，同时利用对多组信号进行波动相关后累加平均降低噪声对伪码周期及副载波速率估计的影响，进而使得相关波动法能在较低信噪比下完成对BOC信号的伪码周期以及副载波速率盲估计。

本发明利用BOC信号s_B(t)是一个平稳过程，如果平稳过程s_B(t)是一个周期函数，那么该平稳过程的自相关函数也为周期函数，且两者周期相同；若平稳过程s_B(t)含有一个周期分量，那么其自相关函数含有一个相同的周期分量。当自相关积分时间较大时，V_s(τ)可能会在伪码周期整数倍的位置出现尖脉冲，通过检测各个脉冲之间的距离就可以对伪码周期进行估计，且出现的尖脉冲较大，即该方法的伪码周期的估计性能较好。当自相关积分时间较小时，V_s(τ)可能会在副载波码片宽度整数倍的位置出现尖脉冲，通过检测第一个脉冲对应的频率就可以对副载波码片宽度进行估计，当在检测副载波码片宽度时，因为T_s较小，其时域处理性能不是很好，因此可通过将时域变换到频率的方法提高估计性能，即对自相关二阶矩进行傅立叶变换。由于T_s较小，因此其傅立叶变换后的频谱中的脉冲幅度会增大，其脉冲间的间隔也会增大，此时傅立叶变换的起到了信号能量聚焦的作用。最后通过谱线的位置可以估计出副载波码片宽度进而估计出副载波速率。