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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。

關(guān)鍵詞： BOC信号相关重构多普勒频域补偿无模糊捕获

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現(xiàn)頻段共用，其方法是在擴頻基帶信號調(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)多普勒補償?shù)哪康模缓笸ㄟ^滑動本地BOC信號和本地PN序列，與補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，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。仿真實驗結(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、硬件實現(xiàn)簡單。
參考文獻(xiàn)
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