《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置：首頁 > 通信與網(wǎng)絡(luò) > 設(shè)計應(yīng)用 > BOC信號中一種新型的無模糊直接捕獲算法
BOC信號中一種新型的無模糊直接捕獲算法
來源：電子技術(shù)應(yīng)用2013年第12期
胡剛毅1， 趙同林1， 陳 適2， 鐘麗輝1
1. 西南林業(yè)大學(xué) 計算機(jī)與信息學(xué)院， 云南 昆明 650224； 2. 重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院， 重慶 400065
摘要： 針對BOC調(diào)制信號自相關(guān)函數(shù)存在多個峰值和零點(diǎn)從而導(dǎo)致偽碼捕獲模糊性的問題，提出了一種重構(gòu)相關(guān)函數(shù)與多普勒頻域補(bǔ)償相結(jié)合的捕獲算法。該方法將信號進(jìn)行頻域內(nèi)的多普勒補(bǔ)償，然后利用BOC信號自相關(guān)函數(shù)的模以及BOC信號和PN序列互相關(guān)函數(shù)的模兩者之和的特性，通過折疊進(jìn)行重構(gòu)，達(dá)到消除相關(guān)零點(diǎn)和提高主副峰值比的目的。不僅提高了檢測概率，也降低了虛警概率。仿真分析表明，該算法與BOC自相關(guān)捕獲算法相比，主副峰分離度有9.5 dB~16 dB的改善，主峰比例均值有1.2 dB~4.5 dB的改善，且捕獲精度較高、易于實(shí)現(xiàn)。
中圖分類號： TP301.6；TP391.9
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
文章編號： 0258-7998(2013)12-0122-04
An unambiguous and direct acquisition algorithm of BOC signal
Hu Gangyi1, Zhao Tonglin1, Chen Shi2, Zhong Lihui1
1. College of Computer and Information, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China; 2. College of Communication and Information Engineering, CQUPT, Chongqing 400065, China
Abstract： For the problem of ambiguous acquisition of BOC signal caused by its auto-correlation has more than one peak and null, a kind of new method which is based on reconstruction of correlation function and Doppler frequency domain compensation is presented. Firstly, the receiving signal make Doppler compensation in frequency domain, and then use the characteristic of the BOC signal autocorrelation function module and the BOC signal and the PN sequences cross-correlation function module, through simple fold reconstruction, to eliminate the zero point and improve the peak ratio of the main and auxiliary, which not only increases the probability of detection, but also reduces the probability of false alarm. The simulation results show that, compared to auto-correlation acquisition algorithm, SAMS in this method has improved 9.5 dB to 16 dB, and MMS has improved 1.2 dB to 4.5 dB, also the precision of capture are good and easy to implement.
Key words : BOC signal; reconstruction of correlation function; doppler frequency domain compensation; unambiguous; capture

    二進(jìn)制偏移載波(BOC)調(diào)制是衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域中一種新型的信號調(diào)制方式,其被提出的初衷是實(shí)現(xiàn)頻段共用，其方法是在擴(kuò)頻基帶信號調(diào)制之前先與一個方波進(jìn)行預(yù)調(diào)制，從而使得信號能量在頻譜上產(chǎn)生分裂，達(dá)到頻譜有效隔離的目的[1]。

    本文研究了一種基于分形理論的相關(guān)函數(shù)重構(gòu)的方法，首先對接收到的信號進(jìn)行FFT處理，并且通過循環(huán)移位達(dá)到頻域內(nèi)多普勒補(bǔ)償?shù)哪康?，然后通過滑動本地BOC信號和本地PN序列，與補(bǔ)償過后的接收信號分別進(jìn)行相關(guān)、取模，再求和，從而得到滑動相關(guān)值，再對滑動相關(guān)值進(jìn)行重構(gòu)，最后進(jìn)行門限判決。通過與現(xiàn)有的無模糊捕獲算法的性能比較，可以發(fā)現(xiàn)重構(gòu)處理之后不僅可以提高檢測性能，也可以使虛警概率減小[2]。




2.2 與現(xiàn)有算法性能比較
    為了進(jìn)一步說明該算法的優(yōu)越性和有效性，在同等條件下將算法與現(xiàn)有BOC自相關(guān)、無偏同步相關(guān)法和Filtered相關(guān)法進(jìn)行比較。
2.2.1 相關(guān)結(jié)果的比較
    將4種算法的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行歸一化比較，得到如圖4所示的仿真圖。
    由圖4可知，本文提出的重構(gòu)相關(guān)算法在調(diào)制階數(shù)大于2的情況下也可以極大地提高主副峰值比，從而為后續(xù)跟蹤提供了條件。

2.2.2 主副峰值比的比較
    取相應(yīng)的算法相關(guān)值中的主瓣峰值與第一副瓣的峰值求比例，得到不同信噪比下主副峰值比(主副峰分離度，SAMS)的仿真圖如圖5所示(為了比較條件更一致，將無偏相關(guān)和Filtered相關(guān)的相關(guān)結(jié)果都進(jìn)行了求開方運(yùn)算)。
    由圖5可以看到改進(jìn)算法與自相關(guān)相比主副峰值比例都增加了，且重構(gòu)相關(guān)增加的最多，這說明新的重構(gòu)相關(guān)算法能夠有效降低捕獲模糊性。
2.2.3 主峰比例峰值的比較
    取算法相關(guān)值中主瓣的峰值與相關(guān)值的平均求比例，得到不同信噪比下主峰比例均值的仿真圖如圖6所示(為了比較條件更一致，將無偏相關(guān)和filtered相關(guān)的相關(guān)結(jié)果都進(jìn)行了求開方運(yùn)算)。
    由圖6可以看到，BOC重構(gòu)相關(guān)捕獲算法可以增加主峰比例均值，這樣就可以有效提高檢測概率，也能減小虛警概率。

 

 

    對于BOC調(diào)制信號捕獲的模糊性問題，本文提出了一種頻域多普勒補(bǔ)償和相關(guān)重構(gòu)的無模糊捕獲算法。對接收信號進(jìn)行并行的頻域多普勒補(bǔ)償,通過對BOC/local-BOC、BOC/local-PN兩路相關(guān)取模、求和的結(jié)果進(jìn)行重構(gòu)，得到的相關(guān)函數(shù)消除了原相關(guān)函數(shù)的副峰和零點(diǎn)，并且新的相關(guān)函數(shù)的主瓣寬度要小于原PN碼自相關(guān)函數(shù)的主瓣寬度，可知該算法有著較高的捕獲精度。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，新的重構(gòu)相關(guān)算法與自相關(guān)相比，主副峰分離度有9.5 dB~16 dB的改善,主峰比例均值有1.2 dB~4.5 dB的改善，并且捕獲速度較快、硬件實(shí)現(xiàn)簡單。
參考文獻(xiàn)
[1] 高輝.BOC調(diào)制信號同步算法的研究及其FPGA實(shí)現(xiàn)[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學(xué), 2009.
[2] 馮永新, 徐美榮, 劉憲濤,等.基于BOC調(diào)制信號的頻域主瓣疊加捕獲算法[J]. 數(shù)據(jù)采集與處理, 2012, 27(1):27-31.
[3] AVELLONE G, FRAZZETTO M, BERBERICH S. On the acquisition ambiguity for Galileo BOC(n,n) modulated signals[C].In Proc. of IEEE ICC, Glasgow, Scotland,June 24-28,2007.
[4] LOHAN E S. Statistical analysis of BPSK-like techniques for the acquisition of Galileo signals[J]. AIAA Journal of Aerospace Computing Information and Communication,2006,3(5):234-243.
[5] 劉燕麗, 張?zhí)祢U, 黃銚,等.基于偽碼子序列分段疊加的快速捕獲算法[J].探測與控制學(xué)報, 2010,32(2):35-40.
[6] JULIEN O,CANNON M E,LACHAPELLE G. A new unambiguous BOC(n,n) signal tracking technique[C].Proceedings of The European Navigation Conference GNSS 2004,Rotterdam, 17-19 May,2004.
 [7] 樊子曄, 陳佳品,李振波. 用于BOC(1,1)信號捕獲的非模糊算法[J]. 電光與控制,2009,16(5):34-38.
[8] 楊力,潘成勝,薄煜明,等.基于相關(guān)重構(gòu)的BOC調(diào)制信號捕獲新方法[J]. 宇航學(xué)報, 2009,30(4):1675-1679.

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng)，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。