基于循环自相关的BOC信号参数盲估计方法技术

本发明专利技术请求保护一种基于循环自相关函数的BOC信号参数盲估计方法，属于信号处理技术领域。通过求取BOC信号的循环自相关函数，然后提取平均循环自相关函数延时τ＝0的切面，搜索该切面的最大谱峰，最大谱峰所对应的循环频率即为所要估计的载频；提取平均循环自相关函数延时τ≠0的切面，搜索该切面距离零频最近的两个幅值大小不同的谱峰，根据它们所对应的循环频率可以实现伪码速率及副载波速率的估计。同时通过对多段信号的循环自相关函数进行累加平均，可以实现降低噪声和精确估计的目的。本方法可以在低信噪比下较准确地估计BOC信号的载频、副载波速率和伪码速率，从而对该信号的后续处理以及细微特征分析具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导航通信信号处理，具体为一种基于循环自相关的BinaryOffsetCarrier(BOC)信号参数盲估计问题。
技术介绍
BinaryOffsetCarrier(BOC)信号将原有的PSK(相位键控)调制信号的功率谱位于中心频率处的峰值搬移到中心频率两侧，使得原来一个中心主峰变成后来的位于两侧的两个主峰，从而消除了共频带信号之间的干扰，正是由于BOC信号的这种良好的频谱分裂特性，使得BOC信号广泛应用于各国的导航系统中，同时由于该技术可以使系统有更好的捕获跟踪性能以及更高的定位导航精度，因此受到各个导航大国的青睐。根据最新Galileo空间信号接口控制文档显示，10种Galileo导航信号中就有8种采用了BOC信号或者衍生型的BOC信号。与伽利略系统的设计类似，美国的GPS导航系统和我国的“北斗”导航系统也采用了BOC调制方式，使得军用信号与民用信号分离传输，提高了军用信号的安全性。随着BOC调制信号在导航系统中的逐渐应用，对其检测技术的研究也更加深入。综上所述，BOC信号将会是未来导航通信甚至移动通信领域中非常重要的一种调制信号，因此对BOC信号的研究也越来越重要，BOC信号的研究主要包括伪码速率，副载波速率，伪码周期以及伪码的提取，这些研究对于信号解调、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。目前针对BOC信号的研究文献比较少，且集中在BOC信号的捕获与跟踪上，针对该信号的盲估计问题研究很少；文献“钱博.TDDM-BOC信号参数估计方法.信息与控制，2011”利用平方倍频法和自相关函数的多峰特性提出一种相关检测算法，但该方法中伪码速率和副载波速率的估计受解调性能的影响，且各参数的估计存在传递误差，估计效果不明显，尤其是在低信噪比情况下，估计性能不理想。文献“张天骐.基于谱相关的BOC信号参数估计.华中科技大学学报,2013”利用了循环平稳信号的谱相关理论对BOC信号进行了研究，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，很难适用于实际应用中。因此本专利技术提出基于循环自相关的BOC信号参数盲估计方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，针对现有技术存在的BOC信号参数估计中传递误差大，低信噪比下估计性能差等缺陷，提出一种基于循环自相关的估计方法，解决了BOC信号参数盲估计的难题。该方法能够较精确的估计出BOC信号的伪码速率，副载波速率及载频。在信号循环自相关实现的过程中，采用累加平均的方法可以达到降低噪声和精确估计的目的。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：一种基于循环自相关的BOC信号参数盲估计方法，其步骤在于，以采样频率fs对接收到的BOC信号进行采样，并将采样后的信号以一定长度L(一般L至少包含两个伪码周期的采样点数)进行分段；分别计算每段信号的循环自相关函数；将得到的循环自相关函数进行累加平均求取BOC信号的平均循环自相关函数；提取平均循环自相关函数延时τ＝0的切面，搜索该切面的最大谱峰，最大谱峰所对应的循环频率即为所要估计的载频；提取平均循环自相关函数延时τ≠0的切面，搜索该切面距离零频最近的两个幅值大小不同的谱峰，根据它们所对应的循环频率可以实现伪码速率及副载波速率的估计。BOC信号模型可以表示为：其中SB(t)为基带BOC信号，f0为载波频率，为载波初始相位，根据公式RSα(τ)≈<S(t+τ/2)S*(t-τ/2)e-j2παt>t]]>可以求出BOC信号的循环自相关函数通过对BOC信号进行循环自相关处理，可以发现在其循环自相关切面上，载频、副载波码片速率和伪码速率等参数会表现出较强的信号分量，从而可以实现BOC信号的载频，副载波速率和伪码速率的联合估计。本专利技术运用循环自相关函数法对BOC信号的参数进行盲估计，分析推导了BOC信号的平均自相关函数，实现了载频、副载波速率和伪码速率的联合估计，克服了相关检测算法中存在的传递误差大，低信噪比下估计性能差等问题，同时循环自相关函数具有叠加特性，可以通过累加平均的方法提高该算法的抗噪声性能。附图说明图1本专利技术BOC信号参数盲估计方法流程图；图2本专利技术BOC信号产生框图；图3本专利技术BOC信号的循环自相关函数三维图；图4本专利技术BOC信号的循环自相关τ＝0的切面图；图5本专利技术BOC信号的循环自相关τ≠0的切面图；图6本专利技术载频估计的性能图；图7本专利技术副载波速率估计的性能图；图8本专利技术伪码速率估计的性能图；具体实施方式以下结合附图和具体实例，对本专利技术的实施作进一步的描述。图1所示为本专利技术伪码速率估计方法流程图，具体步骤：对接收到的BOC信号进行采样，并将采样后的信号以一定长度(一般至少包含两个伪码周期的采样点数)进行分段；分别计算每段信号的循环自相关函数并取绝对值；将循环自相关函数进行累加平均求取BOC信号的平均循环自相关函数；提取平均循环自相关函数延时τ＝0的切面，搜索该切面的最大谱峰，最大谱峰所对应的循环频率即为所要估计的载频；提取平均循环自相关函数延时τ≠0的切面，搜索该切面距离零频最近的两个幅值大小不同的谱峰，根据它们所对应的循环频率可以实现伪码速率及副载波速率的估计。图2所示为BOC信号产生框图。信息数据先经伪码数据调制产生已扩序列，然后将已扩序列调制到方波副载波上，最后调制到载波上实现。参照BOC信号产生框图，分析可得BOC信号的表达式为式中，S(t)表示BOC信号；f0为载波频率；为载波初始相位；SB(t)为基带BOC信号，可表示为SB(t)=Σn=-∞∞anuTc(t-nTc)Sc(t)---(2)]]>其中，Sc(t)为正弦相位产生的方波副载波；{an本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于循环自相关的BOC信号参数盲估计方法，其步骤在于，以采样频率fs对接收到的BOC信号进行采样，并将采样后的信号以一定长度L(一般L至少包含两个伪码周期的采样点数)进行分段；分别计算每段信号的循环自相关函数；将得到的循环自相关函数进行累加平均求取BOC信号的平均循环自相关函数；提取平均循环自相关函数延时τ＝0的切面，搜索该切面的最大谱峰，最大谱峰所对应的循环频率即为所要估计的载频；提取平均循环自相关函数延时τ≠0的切面，搜索该切面距离零频最近的两个幅值大小不同的谱峰，根据它们所对应的循环频率可以实现伪码速率及副载波速率的估计。

【技术特征摘要】
1.一种基于循环自相关的BOC信号参数盲估计方法，其步骤在于，以采样
频率fs对接收到的BOC信号进行采样，并将采样后的信号以一定长度L(一般L
至少包含两个伪码周期的采样点数)进行分段；分别计算每段信号的循环自相关
函数；将得到的循环自相关函数进行累加平均求取BOC信号的平均循环自相关
函数；提取平均循环自相关函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天骐，周杨，叶飞，张刚，罗忠涛，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85