[发明专利]基于平均模糊函数的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，具体为一种基于平均模糊函数的二进制偏置载波调制(Binary-Offset-Carrier，BOC)信号的载频，副载波速率，伪码速率和伪码周期参数盲估计问题。

背景技术

新一代卫星导航系统Galileo和GPS以及我国的北斗卫星中，广泛采用了BOC以及衍生型BOC信号技术。由于该技术可以使得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，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。BOC信号将原来PSK(相位键控信号)调制的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，原来的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。BOC信号技术中涉及2个重要参数，一个是副载波速率，另外一个是伪码速率。BOC信号的表示方式为BOC(n,m)，其中n表示副载波的频率是基准速率的n倍；m表示伪码速率是基准速率的m倍。可以实际需要选择不同的n,m值，来获得不同波形和不同频谱的BOC信号。通过对BOC信号的码跟踪精度和多经效应的性能分析，结果表明BOC信号的性能远高于PSK调制信号。

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方式，因此对BOC信号的研究成为了非常重要的研究课题，对BOC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。

目前针对BOC信号的参数估计盲研究比较少。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。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，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，针对现有技术中对BOC信号参数估计中传递误差大，计算量较大等缺陷，提出一种基于平均模糊函数的方法，解决了BOC信号参数盲估计的难题。该方法能够同时估计BOC信号的载频，副载波速率，伪码速率和伪码周期多个参数，并且克服了谱相关方法运算复杂以及不能同时估计伪码周期的问题。采用对平均模糊函数频谱进行累加平均的方法，可以进一步提高处理增益。进而使得该方法能在较低信噪比下对BOC信号的多个参数进行精确估计。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种基于平均模糊函数的BOC信号估计方法，其特征在于，将BOC信号分为一系列相同长度的信号段，每个信号段至少包含两个周期的伪码；分别对每个信号段进行模糊函数处理；对获得的所有模糊函数进行累加平均获得BOC信号的平均模糊函数；提取平均模糊函数延时τ＝0的切面，搜索该切面零频附近的最大峰值，该最大峰值对应的频率即为估计的载频；提取平均模糊函数延时0＜τ＜T_s之间的切面，搜索该切面零频附近的最大峰值和次大峰值，最大峰值对应的频率为要估计的副载波码片速率，次大峰值对应的频率为要估计的伪码速率；提取平均模糊函数频率为两倍载频处的切面，搜索该切面中心轴右侧的最大峰值和次大峰值，求出两峰值之间的间隔，该间隔即为所要估计的伪码周期。

所述建立的BOC信号的模糊函数为：

，

其中，M为BOC信号长度，n为自然数，j为虚数单位，t表示采样时间，k表示延迟的码片数且k＝0,1,...,M-1，d_n,d_n+k分别代表n,n+k时刻信息码，伪码，副载波三者的乘积，f表示频率且-∞＜f＜∞，T_s表示副载波码片宽度。当信息码，伪码，副载波都是等概率的取值±1，并且它们之间相互独立时，所述平均模糊函数为：

，