高阶多边峰BOC信号的跟踪方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高阶多边峰BOC信号的跟踪方法及装置，本地锁频环、相位旋转锁相环、副载波锁相环以及码环联合的跟踪环路，并通过四环之间的配合，提出了一个联合优化准则，使得联合环路稳定工作，并且具有优良的动态效应。通过本发明专利技术，能够实现高阶多边峰BOC信号的无模糊跟踪，动态性能较好，能鲁棒地容忍用户的高动态应力，同时相位旋转锁相环也能得到精确的载波相位测量值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，具体而言，涉及一种高阶多边峰BOC信号的跟踪方法及装置。
技术介绍
为了进一步提高伪码跟踪精度及导航系统间的互操作性和兼容性，现代的美国GPS系统、欧盟的Galileo系统以及中国的“北斗二代”导航系统的信号都将采用二进制偏移载波调制方式(BOC调制)，从而最大限度地利用有限的频谱资源。BOC调制虽然解决了信号频谱分离问题，且理论上具有更大的均方根带宽，但是由于BOC信号的相关函数存在多峰值，当采用传统的跟踪环路进行跟踪时会存在多个稳定跟踪点，若锁定到错误的跟踪点将产生严重的测距误差。在BOC无模糊跟踪方面，已经提出来一些方法，主要包括：跳峰法(Bump-jumping)、BPSK-like方法、自相关边锋消除技术(AutocorrelationSide-PeakCancellationTechnique，简称为ASPeCT)，伪相关函数法(Pseudo-CorrelationFunction，简称为PCF)，以及副载波相位消除法(SubCarrierPhaseCancellation，简称为SCPC)等，上述方法都存在一定的缺陷。第一，Bump-jumping方法又称非相干超前-滞后处理方法，通过在本地增加远超前和远滞后两路本地码，进行各个主峰与侧峰的比较，保证了即使码是与自相关函数的主峰而非副峰对准，进而完成BOC调制信号的无模糊跟踪，但是这种算法要以一定的信噪比为前提，否则产生错误跟踪的概率很高。<br>第二，BPSK-like技术是将BOC信号当成两个BPSK调制信号之和，分别对两个BPSK信号进行相关，实现无模糊跟踪，但是这种方法在实现无模糊跟踪的同时BOC信号的跟踪精度却急剧下降，而且BPSK-like技术适合边锋较少的BOC信号。第三，ASPeCT是在接收机内部使用两组信号，其中一组为BOC信号的复现信号，另一组是与具有相同扩频序列的BPSK信号，然后进行平方相减，实现无模糊跟踪，但是这种算法仅仅使用与Sin-BOC(n，n)信号。第四，SCPC方法通过在接收机内部使用相互正交的两路本地辅助信号，然后进行平方相加，得到类似于BPSK信号曲线的无模糊相关函数，但是这种方法处理MBOC信号时复杂度会增加。此外，高阶多边峰BOC信号(如BOC(15，2.5),BOC(6，1))频谱和自相关函数决定了其无法用上述Bump-jumping、BKSK-like、ASPeCT等方法实现无模糊跟踪。针对高阶多变带BOC信号，有一种基于正交BOC的偏移正交BOC互相关法(OffsetQuadraticBOCCross-Correlation，简称为OQCC)，它是通过两路本地sin-BOC和cos-BOC本地支路与接收支路做相关，对cos-BOC支路相关结果以中心为轴，左半边相关峰左移，右半边相关峰右移，用偏移cos-BOC结果值去减sin-BOC路结果值，得到单峰相关结果值，该算法对相关结果值运用了纯数学方式的偏移和相间，只适合matlab仿真，实现起来相当困难。其他方法中，在2010年由北航申请的名为《一种二进制偏移载波信号跟踪环路》专利中，采用锁相环+副载波跟踪环的方式来消除BOC信号模糊性的问题，实现了高阶多边峰BOC信号副载波与扩频码分离跟踪，但是其中所采用的方式没有考虑噪声对鉴相误差的影响。若在信噪比比较低的情况下，会使鉴相误差淹没在噪声中，给鉴相带来很高的模糊度，在高动态情况下，锁相环存在动态应力不足的问题。针对相关技术中如何实现高阶多边峰BOC信号无模糊跟踪的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
针对相关技术中如何实现高阶多边峰BOC信号无模糊跟踪的问题，本专利技术提供了一种高阶多边峰BOC信号的跟踪方法及装置，以至少解决上述问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种高阶多边峰BOC信号的跟踪方法，包括：将高阶多边峰BOC信号与载波数字控制振荡器NCO的输出做相关运算得到第一输出信号，其中，所述第一输出信号包括i、q；将所述第一输出信号与副载波NCO的输出做相关运算得到第二输出信号，其中，所述第二输出信号包括：iI和iQ；将所述第二输出信号与伪码NCO的输出做相关运算得到第三输出信号，其中，所述第三输出信号包括：iIE、iIP、iIL、iQP、qIE、qIP和qIL；对所述第三输出信号进行积分清除处理得到第四输出信号，其中，所述第四输出信号包括：IIE、IIP、IIL、IQP、QIE、QIP和QIL；将IIE、IIL、QIE和QIL作为码环的输入进行码环跟踪处理，将码环跟踪处理的结果作为所述伪码NCO的输入；将IIP和QIP作为本地锁频环的输入进行鉴频和滤波处理，将鉴频和滤波处理的结果作为所述载波NCO的输入；将IIP和QIP作为相位锁频环的输入进行相位旋转、鉴相和滤波处理，将相位旋转、鉴相和滤波处理的结果作为第一NCO的输入，并将所述第一NCO的输出作为相位旋转的输入；将IIP和IQP作为相位旋转副载波锁相环的输入进行相位旋转、鉴相和滤波处理，将相位旋转、鉴相和滤波处理的结果作为第二NCO的输入，并将所述第二NCO的输出作为相位旋转的输入，以及所述副载波NCO的输入。可选地：所述高阶多边峰BOC信号为：其中，P为信号功率，D(tn)为数据调制，N(tn)为伪码调制，fo为基准频率，fd为多普勒频率，为载波相位，φ为副载波相位，n(tn)下为高斯白噪声；所述载波NCO的输出为和其中，是本地锁相环估计的初相；所述副载波NCO的输出为和其中为副载波中心频率，为副载波初相；所述伪码NCO的输出为本地超前码N(t+D/2)、即时码N(t)和滞后码N(t-D/2)，其中，D为码相关器间隔。可选地，将IIP和QIP作为本地锁频环的输入进行鉴频和滤波处理，将鉴频和滤波处理的结果作为所述载波NCO的输入，包括：IIP、QIP作为本地锁频环的鉴别器的输入：其中，Pcross＝IIP(n-1)QIP(n)-QIP(n-1)IIP(n)，Pdot＝IIP(n-1)IIP(n)+QIP(n-1)QIP(n)；将鉴别结果作为滤波器的输入进行环路滤波处理，得到频率估计值，利用频率估计值通过所述载波NCO复现载波信号做下变频处理。可选地，将IIP和QIP作为相位锁频环的输入进行相位旋转、鉴相和滤波处理，将相位旋转、鉴相和滤波处理的结果作为第一NCO的输入，并将所述第一NCO的输出作为相位旋转的输入，包括：将IIP和QIP作为相位锁频环的输入，对IIP、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高阶多边峰BOC信号的跟踪方法，其特征在于，包括：将高阶多边峰BOC信号与载波数字控制振荡器NCO的输出做相关运算得到第一输出信号，其中，所述第一输出信号包括i、q；将所述第一输出信号与副载波NCO的输出做相关运算得到第二输出信号，其中，所述第二输出信号包括：iI和iQ；将所述第二输出信号与伪码NCO的输出做相关运算得到第三输出信号，其中，所述第三输出信号包括：iIE、iIP、iIL、iQP、qIE、qIP和qIL；对所述第三输出信号进行积分清除处理得到第四输出信号，其中，所述第四输出信号包括：IIE、IIP、IIL、IQP、QIE、QIP和QIL；将IIE、IIL、QIE和QIL作为码环的输入进行码环跟踪处理，将码环跟踪处理的结果作为所述伪码NCO的输入；将IIP和QIP作为本地锁频环的输入进行鉴频和滤波处理，将鉴频和滤波处理的结果作为所述载波NCO的输入；将IIP和QIP作为相位锁频环的输入进行相位旋转、鉴相和滤波处理，将相位旋转、鉴相和滤波处理的结果作为第一NCO的输入，并将所述第一NCO的输出作为相位旋转的输入；将IIP和IQP作为相位旋转副载波锁相环的输入进行相位旋转、鉴相和滤波处理，将相位旋转、鉴相和滤波处理的结果作为第二NCO的输入，并将所述第二NCO的输出作为相位旋转的输入，以及所述副载波NCO的输入。...

【技术特征摘要】
1.一种高阶多边峰BOC信号的跟踪方法，其特征在于，包括：
将高阶多边峰BOC信号与载波数字控制振荡器NCO的输出做相关运算得到第一输出信
号，其中，所述第一输出信号包括i、q；
将所述第一输出信号与副载波NCO的输出做相关运算得到第二输出信号，其中，所述
第二输出信号包括：iI和iQ；
将所述第二输出信号与伪码NCO的输出做相关运算得到第三输出信号，其中，所述第
三输出信号包括：iIE、iIP、iIL、iQP、qIE、qIP和qIL；
对所述第三输出信号进行积分清除处理得到第四输出信号，其中，所述第四输出信号包
括：IIE、IIP、IIL、IQP、QIE、QIP和QIL；
将IIE、IIL、QIE和QIL作为码环的输入进行码环跟踪处理，将码环跟踪处理的结果作为
所述伪码NCO的输入；
将IIP和QIP作为本地锁频环的输入进行鉴频和滤波处理，将鉴频和滤波处理的结果作为
所述载波NCO的输入；
将IIP和QIP作为相位锁频环的输入进行相位旋转、鉴相和滤波处理，将相位旋转、鉴相
和滤波处理的结果作为第一NCO的输入，并将所述第一NCO的输出作为相位旋转的输入；
将IIP和IQP作为相位旋转副载波锁相环的输入进行相位旋转、鉴相和滤波处理，将相位
旋转、鉴相和滤波处理的结果作为第二NCO的输入，并将所述第二NCO的输出作为相位旋
转的输入，以及所述副载波NCO的输入。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述高阶多边峰BOC信号为：
其中，P为信号功率，D(tn)为数据调制，N(tn)为伪码调制，fo为基准频率，fd为多普
勒频率，为载波相位，φ为副载波相位，n(tn)下为高斯白噪声；
所述载波NCO的输出为和其中，是本
地锁相环估计的初相；
所述副载波NCO的输出为和其中为副载波中心频率，
为副载波初相；
所述伪码NCO的输出为本地超前码N(t+D/2)、即时码N(t)和滞后码N(t-D/2)，其
中，D为码相关器间隔。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将IIP和QIP作为本地锁频环的输入进行鉴频
和滤波处理，将鉴频和滤波处理的结果作为所述载波NCO的输入，包括：
IIP、QIP作为本地锁频环的鉴别器的输入：其中，
Pcross＝IIP(n-1)QIP(n)-QIP(n-1)IIP(n)，Pdot＝IIP(n-1)IIP(n)+QIP(n-1)QIP(n)；
将鉴别结果作为滤波器的输入进行环路滤波处理，得到频率估计值，利用频率估计值通
过所述载波NCO复现载波信号做下变频处理。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将IIP和QIP作为相位锁频环的输入进行相位
旋转、鉴相和滤波处理，将相位旋转、鉴相和滤波处理的结果作为第一NCO的输入，
并将所述第一NCO的输出作为相位旋转的输入，包括：
将IIP和QIP作为相位锁频环的输入，对IIP、QIP做相位旋转处理；
以相位旋转结果做鉴相处理：将鉴相结果送入滤波器，输出得到第一NCO输入频率控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱静，杨勇，魏婵娟，闻长远，张春水，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11