基于循环自相关的boc信号参数盲估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及导航通信信号处理，具体为一种基于循环自相关的Bina巧Offset 化rrier(BOC)信号参数盲估计问题。
【背景技术】
[0002] Binary Offset Carrier(BOC)信号将原有的PSK(相位键控)调制信号的功率谱位 于中屯、频率处的峰值搬移到中屯、频率两侧，使得原来一个中屯、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信号的运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W使系统有更好的捕获 跟踪性能W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。
[0003] 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W及伪码的提取，运些研究对于信号解调、信息安全、电子对抗W及对信号进 行捕获和跟踪都具有重要作用。
[0004] 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，201 r 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"张天洪.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。因此本发明提出基于循环自相关的BOC信号参数盲估计方法。
【发明内容】
[0005] 本发明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W达到降低噪声和精确估计的目 的。
[0006] 本发明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，W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W 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T = O的切面，捜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T辛0的切面，捜索该切面距离 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W实现伪码速率及副 载波速率的估计。
[0007] BOC信号模型可W表示为：S的=馬似园(2兀赫+ :妍），其中SB(t)为基带BOC信号， f 0为载波频率，稱为载波初始相位，根据公式巧（r) C〈5' (f + r/2)义' (/ - r/2)。心"〉,可W求 出BOC信号的循环自相关函数/?;'(0。通过对BOC信号进行循环自相关处理，可W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W实现BOC信号的载频，副载波速率和伪码速率的联合估计。
[000引本发明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W通过累加平均的方法提高该算法的抗噪声性能。
【附图说明】
[0009] 图1本发明BOC信号参数盲估计方法流程图；
[0010] 图2本发明BOC信号产生框图；
[ocm]图3本发明BOC信号的循环自相关函数；维图；
[0012]图4本发明BOC信号的循环自相关T = O的切面图；
[OOU]图5本发明BOC信号的循环自相关T辛0的切面图；
[0014] 图6本发明载频估计的性能图；
[0015] 图7本发明副载波速率估计的性能图；
[0016] 图8本发明伪码速率估计的性能图；
【具体实施方式】
[0017] W下结合附图和具体实例，对本发明的实施作进一步的描述。
[001引图1所示为本发明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W-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T = O的切面，捜索该切面的 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T辛0的切面，捜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W实现伪码速率及副载波速率的估计。
[0019] 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。
[0020] 参照BOC信号产生框图，分析可得BOC信号的表达式为
[002" S(f) = 5',:（/)cos(2;r'/"'f +机) （I)
[0022] 式中，S(t)表示BOC信号;fo为载波频率；狗为载波初始相位;Sb(t)为基带BOC信号， 可表示为
[0023] &的軒-巧)馬树 傑 炸=_。
[0024] 其中，Se(t)为正弦相位产生的方波副载波；{an}为经数据调制后的扩频序列;Tc为 伪码码元宽度；1?的是持续时间为T。且幅度为1的矩形脉冲河将基带BOC信号进一步表示 为
獄
[0026] 其中，化（O = XH)X (>-"刮为扩频符号;Ts为副载波码片宽度，(0是持 续时间为Ts且幅度为1的矩形脉冲。
[0027] 综上所述，BOC信号可W表示为
(4)
[0029] 式中，调制阶数为N=2Rs/Rc，伪码速率为Rc = l/Tc，副载波速率为Rs = l/(2Ts)。
[0030] 对于循环平稳信号，可W通过延迟积的同步平均方法来提取运种周期性。假设X (t)为一周期平稳过程，其时变自相关函数定义为：
(5)
[0032]令W (消除随机性），则有
辦）
[0034]其中，Rx(t，T)是关于时间t且周期为T日的周期函数，将其做化urier级数分解有 [003引 /?，(/，0:= X 化:/'"(小口崩属 巧) 机--呢
[0036] Fourier系数由下式给出
[0037] 。7妨》， 微
[003引式中，a为循环频率，巧(r；)称为