《电子技术应用》
您所在的位置:首页 > 通信与网络 > 设计应用 > BOC信号中一种新型的无模糊直接捕获算法
BOC信号中一种新型的无模糊直接捕获算法
来源:电子技术应用2013年第12期
胡刚毅1, 赵同林1, 陈 适2, 钟丽辉1
1. 西南林业大学 计算机与信息学院, 云南 昆明 650224; 2. 重庆邮电大学 通信与信息工程学院, 重庆 400065
摘要: 针对BOC调制信号自相关函数存在多个峰值和零点从而导致伪码捕获模糊性的问题,提出了一种重构相关函数与多普勒频域补偿相结合的捕获算法。该方法将信号进行频域内的多普勒补偿,然后利用BOC信号自相关函数的模以及BOC信号和PN序列互相关函数的模两者之和的特性,通过折叠进行重构,达到消除相关零点和提高主副峰值比的目的。不仅提高了检测概率,也降低了虚警概率。仿真分析表明,该算法与BOC自相关捕获算法相比,主副峰分离度有9.5 dB~16 dB的改善,主峰比例均值有1.2 dB~4.5 dB的改善,且捕获精度较高、易于实现。
中图分类号: TP301.6;TP391.9
文献标识码: A
文章编号: 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

    二进制偏移载波(BOC)调制是卫星导航领域中一种新型的信号调制方式,其被提出的初衷是实现频段共用,其方法是在扩频基带信号调制之前先与一个方波进行预调制,从而使得信号能量在频谱上产生分裂,达到频谱有效隔离的目的[1]。

    本文研究了一种基于分形理论的相关函数重构的方法,首先对接收到的信号进行FFT处理,并且通过循环移位达到频域内多普勒补偿的目的,然后通过滑动本地BOC信号和本地PN序列,与补偿过后的接收信号分别进行相关、取模,再求和,从而得到滑动相关值,再对滑动相关值进行重构,最后进行门限判决。通过与现有的无模糊捕获算法的性能比较,可以发现重构处理之后不仅可以提高检测性能,也可以使虚警概率减小[2]。




2.2 与现有算法性能比较
    为了进一步说明该算法的优越性和有效性,在同等条件下将算法与现有BOC自相关、无偏同步相关法和Filtered相关法进行比较。
2.2.1 相关结果的比较
    将4种算法的相关结果进行归一化比较,得到如图4所示的仿真图。
    由图4可知,本文提出的重构相关算法在调制阶数大于2的情况下也可以极大地提高主副峰值比,从而为后续跟踪提供了条件。

2.2.2 主副峰值比的比较
    取相应的算法相关值中的主瓣峰值与第一副瓣的峰值求比例,得到不同信噪比下主副峰值比(主副峰分离度,SAMS)的仿真图如图5所示(为了比较条件更一致,将无偏相关和Filtered相关的相关结果都进行了求开方运算)。
    由图5可以看到改进算法与自相关相比主副峰值比例都增加了,且重构相关增加的最多,这说明新的重构相关算法能够有效降低捕获模糊性。
2.2.3 主峰比例峰值的比较
    取算法相关值中主瓣的峰值与相关值的平均求比例,得到不同信噪比下主峰比例均值的仿真图如图6所示(为了比较条件更一致,将无偏相关和filtered相关的相关结果都进行了求开方运算)。
    由图6可以看到,BOC重构相关捕获算法可以增加主峰比例均值,这样就可以有效提高检测概率,也能减小虚警概率。

 

 

    对于BOC调制信号捕获的模糊性问题,本文提出了一种频域多普勒补偿和相关重构的无模糊捕获算法。对接收信号进行并行的频域多普勒补偿,通过对BOC/local-BOC、BOC/local-PN两路相关取模、求和的结果进行重构,得到的相关函数消除了原相关函数的副峰和零点,并且新的相关函数的主瓣宽度要小于原PN码自相关函数的主瓣宽度,可知该算法有着较高的捕获精度。仿真实验结果表明,新的重构相关算法与自相关相比,主副峰分离度有9.5 dB~16 dB的改善,主峰比例均值有1.2 dB~4.5 dB的改善,并且捕获速度较快、硬件实现简单。
参考文献
[1] 高辉.BOC调制信号同步算法的研究及其FPGA实现[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2009.
[2] 冯永新, 徐美荣, 刘宪涛,等.基于BOC调制信号的频域主瓣叠加捕获算法[J]. 数据采集与处理, 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] 刘燕丽, 张天骐, 黄铫,等.基于伪码子序列分段叠加的快速捕获算法[J].探测与控制学报, 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] 樊子晔, 陈佳品,李振波. 用于BOC(1,1)信号捕获的非模糊算法[J]. 电光与控制,2009,16(5):34-38.
[8] 杨力,潘成胜,薄煜明,等.基于相关重构的BOC调制信号捕获新方法[J]. 宇航学报, 2009,30(4):1675-1679.

此内容为AET网站原创,未经授权禁止转载。