文献标识码: A
文章编号: 0258-7998(2013)12-0122-04
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.