[发明专利]一种BOC(n;n)调制信号快速捕获方法

摘要

本发明提供了一种BOC(n,n)调制信号快速捕获方法，对带内有用的导航信号进行多级下变频、放大和滤波，得到模拟中频BOC(n,n)信号，以低速时钟CLK1驱动信号预处理模块对中频BOC(n,n)信号进行预处理，以高速时钟CLK2读取I_F、Q_F和C_Loc三者的采样值并进行部分匹配滤波，以高速时钟CLK2驱动，对本轮得到的相关值进行P次L点全相位FFT，以高速时钟CLK2驱动，对捕获结果结合BOC(n,n)信号特征进行是否捕获到信号的判断。本发明通过对三个峰值间关系的特征判定，能够有效判断是否捕获到信号，减小了由于采样数据截断带来的频谱泄露，有效提升信号处理效率。

主权项

1.一种BOC(n,n)调制信号快速捕获方法，其特征在于包括下述步骤：1)接收机通过天线接收导航卫星下发的导航信号，利用天线内置的低噪声放大器滤波以消除带外噪声和干扰信号，射频前端对带内有用的导航信号进行多级下变频、放大和滤波，得到模拟中频BOC(n,n)信号；2)以低速时钟CLK1驱动信号预处理模块对中频BOC(n,n)信号进行预处理：AD采样单元以过采样方式对中频BOC(n,n)信号进行数字采样，得到数字中频信号IF，fs为采样频率，fs在满足奈奎斯特采样定理的基础上还满足窄相关需要；初始化本地载波的NCO，将载波频率设置为零多普勒的中频标准值，产生两路相互正交的本地载波信号，并将该数字中频信号IF分别与两路本地正交载波进行混频，得到基带信号I_m和Q_m；通过FIR多相滤波器对同相I_m、正交Q_m信号进行降采样抽取滤波，分别得到I_F、Q_F信号，其中，降采样频率f_s’＝f_s/M，M为正整数，且保证f_s’满足奈奎斯特采样定律要求，同时，FIR多相滤波器的阶数为先滤波后抽取的FIR滤波器的1/M；初始化本地BOC码生成器的伪码产生单元、副载波产生单元和本地BOC码NCO，得到伪码C(t)和副载波信号X(t)，将伪码与副载波混频后得到本地BOC(n,n)信号C_Loc；同时对I_F、Q_F和本地C_Loc进行N点采样，并将采样值分段缓存入采样存储器，分段数为2L‑1，每段内的分段长度点数为P，有N＝P*(2L‑1)，即组成一个P列2L‑1行的矩阵，L为后续处理中FFT点数，且L是2的整数次幂；3)以高速时钟CLK2读取I_F、Q_F和C_Loc三者的采样值并进行部分匹配滤波：用CLK2从采样存储器中的本轮起始地址StartAddr处循环读取出N点I_F、Q_F和C_Loc数据，并都分成2L‑1段，每段为P点；StartAddr在(2L‑1)*P范围内，初始时StartAddr＝1，利用乒乓交替操作将分段后的所有数据分别读取本地RA、RB两个缓冲区，每个缓冲区交替缓存一段数据，RA、RB两个缓冲区当一个写入时另一个进行读取操作；以乒乓操作方式，分别将每段I_F、Q_F数据和对应的C_Loc送入部分匹配滤波器运算，即数据分别和本地码进行2L‑1次P点的卷积，得到P列2L‑1行的相关值，即每次P点的相关值按矩阵每一行进行排列；4)以高速时钟CLK2驱动，对本轮得到的相关值进行P次L点全相位FFT：进行全相位预处理，按列循环地把每列2L‑1点相关值分别和2L‑1点窗函数W_j进行乘加运算，得到L点全相位预处理后的数据IW_k、QW_k，其中，j＝1～2L‑1，k＝1～L；对P列中每列相关值IW_k、QW_k都进行L点FFT，并求模，得到P列L点频域数值Y_k；每列apFFT结果中的最大值用Y_{k_max1}表示，并将本轮和上一轮中Y_{k_max1}较大的一列Y_k结果更新到捕获结果缓冲区Y_result中去；调整的C_Loc数值的起始地址StartAddr＝StartAddr+P，即等效调整本地BOC(n,n)信号的码相位，并重复步骤3)到4)进行下一轮的捕获，直到StartAddr大于(2L‑1)*P，结束码相位搜索，进入步骤5)进行判定，而I_F、Q_F的读取起始地址一直保持不变；5)以高速时钟CLK2驱动，对捕获结果结合BOC(n,n)信号特征进行是否捕获到信号的判断：对apFFT取模输出结果进行排序；Yresult中存储着apFFT捕获结果Y k_max1最大的一列，并对该列L点频域数值Yresult降序排列，得到L点中的前三大能量值：最大值Y k_max1、次大值Y k_max2和次次大值Y k_max3，若这三个能量值都超过预设捕获门限Tacq，则进入步骤7)进行捕获确认；否则，则说明在采样数据范围内没有捕获到期望信号，本轮捕获失败；通过Y k_max1、Y k_max2和Y k_max3对应点的行、列序号，得到三个能量值相应的码相位和多普勒频率对(CodePhase1,Doppler1)、(CodePhase2,Doppler2)、(CodePhase3,Doppler3)，判断若满足Doppler1＝Doppler2＝Doppler3，且CodePhase1、CodePhase2、CodePhase3满足BOC(n,n)主峰和两个相邻侧峰的相位差值t_s，则本轮捕获成功，并输出捕获结果(CodePhase1,Doppler1)；若不满足，则说明本次在采样数据范围内没有捕获到期望信号，本轮捕获失败；其中t_s表示BOC(n,n)信号的副载波信号周期的一半。