基于平均模糊函数的boc信号参数盲估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及导航通信信号处理，具体为一种基于平均模糊函数的二进制偏置载波 调制度inary-Offset-Carrier，B0C)信号的载频，副载波速率，伪码速率和伪码周期参数 盲估计问题。
【背景技术】
[000引新一代卫星导航系统Galileo和GPSW及我国的北斗卫星中，广泛采用了B0CW及衍生型B0C信号技术。由于该技术可W使得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，10 种Galileo导航信号中就有8种采用了B0C信号或者衍生型的B0C信号。B0C信号将原来 PSK(相位键控信号）调制的信号的功率谱位于中必频率处的峰值搬移到中必频率两侧，原 来的一个中必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。 B0C信号技术中涉及2个重要参数，一个是副载波速率，另外一个是伪码速率。B0C信号的 表示方式为B0C(η,m)，其中η表示副载波的频率是基准速率的η倍；m表示伪码速率是基 准速率的m倍。可W实际需要选择不同的η,m值，来获得不同波形和不同频谱的B0C信号。 通过对B0C信号的码跟踪精度和多经效应的性能分析，结果表明B0C信号的性能远高于PSK 调制信号。
[0003] 综上所述，B0C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 制方式，因此对B0C信号的研究成为了非常重要的研究课题，对B0C信号的研究主要包括副 载波速率，伪码速率，伪码周期W及伪码的提取，送对于用于信号解调、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B0C信号的参数估计盲研究比较少。文献"钱博.TODM-B0C信号参数估 计方法.信息与控制，2011"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。文献"张天琪.基于谱相关的B0C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B0C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，不适合实际应用并且该方法未能估计信号的伪 码周期。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题，针对现有技术中对B0C信号参数估计中传递误差 大，计算量较大等缺陷，提出一种基于平均模糊函数的方法，解决了B0C信号参数盲估计的 难题。该方法能够同时估计B0C信号的载频，副载波速率，伪码速率和伪码周期多个参数， 并且克服了谱相关方法运算复杂W及不能同时估计伪码周期的问题。采用对平均模糊函数 频谱进行累加平均的方法，可W进一步提高处理增益。进而使得该方法能在较低信噪比下 对B0C信号的多个参数进行精确估计。
[0006] 本发明解决上述技术问题的技术方案是；一种基于平均模糊函数的BOC信号估计 方法，其特征在于，将B0C信号分为一系列相同长度的信号段，每个信号段至少包含两个周 期的伪码；分别对每个信号段进行模糊函数处理；对获得的所有模糊函数进行累加平均获 得B0C信号的平均模糊函数；提取平均模糊函数延时τ= 0的切面，搜索该切面零频附近 的最大峰值，该最大峰值对应的频率即为估计的载频；提取平均模糊函数延时〇<τ<L 之间的切面，搜索该切面零频附近的最大峰值和次大峰值，最大峰值对应的频率为要估计 的副载波码片速率，次大峰值对应的频率为要估计的伪码速率；提取平均模糊函数频率为 两倍载频处的切面，搜索该切面中必轴右侧的最大峰值和次大峰值，求出两峰值之间的间 隔，该间隔即为所要估计的伪码周期。
[0007] 所述建立的B0C信号的模糊函数为：
，其中，
Μ为B0C信号长度，η为自然数，j为虚数单位，t表 示采样时间，k表示延迟的码片数且k= 0, 1，. . .，M-1，屯，cU分别代表η,n+k时刻信息码， 伪码，副载波Η者的乘积，f表示频率且--<f<c?，L表示副载波码片宽度。当信息码， 伪码，副载波都是等概率的取值±1，并且它们之间相互独立时，所述平均模糊函数为：
[0008]
, 其 中，E表示求期望值，exp表示W自然常数e为底的指数函数，*表示该参数的共辆，
Μ为信号长度，m,η为自然数， j为虚数单位，t表示采样时间，k表示延迟的码片数且k= 0, 1，. . .，Μ-1，屯，cU分别代表η,n+k时刻信息码，伪码，副载波Η者的乘积，《，式分别代表η,n+k时刻信息码，伪码，畐U 载波Η者乘积的共辆，f表示频率，L表示副载波码片宽度。当k= 0,0<τ<L，f=L 时，零频附近最大峰值的大小为
对应的频 率即为要估计的副载波码片速率；当k= 0, 0 <τ<L，f= 1/T。= 1/2L时，零频附近次 大峰值的大小义
，对应的频率 即为要估计的伪码速率，其中，Sa为辛格函数，Μ为信号长度，L表示副载波码片宽度，j为 虚数单位，f表示信号延时。
[0009] 通过对B0C信号平均模糊函数处理，在载频，副载波码片速率，伪码速率和伪码周 期等参数上表现出较强的信号分量，从而可W对B0C信号的载频，副载波速率，伪码速率和 伪码周期同时进行估计。
[0010] 本发明从时间-频域角度对B0C信号进行了分析，推导分析了B0C信号的平均模 糊函数，实现了载频，副载波速率，伪码速率和伪码周期联合估计。该方法计算量相对较小， 克服了谱相关方法运算复杂W及不能同时估计伪码周期的问题。同时为该信号的后续处理 W及细微特征分析（副载波类型识别，伪码序列估计）打下基础，具有广泛的应用前景。对 B0C信号的载频，副载波速率，伪码速率，伪码周期多个参数进行联合估计，从而对该信号的 后续处理W及细微特征分析（副载波类型识别，伪码序列估计）打下基础。并且通过对多 段信号的平均模糊函数进行累加平均，可W进一步提高该算法的处理增益。
【附图说明】
[0011] 图1本发明B0C信号参数估计方法法流程框图；
[0012] 图2本发明载频估计的样本图；
[0013] 图3本发明副载波速率及伪码速率估计的样本图；
[0014] 图4本发明伪码周期估计的样本图；
[0015] 图5本发明载频估计的性能图；
[0016] 图6本发副载波速率估计的性能图；
[0017] 图7本发伪码速率估计的性能图；
[0018] 图8本发伪码周期估计的性能图。
【具体实施方式】
[0019]W下结合附图和具体实例对本发明的实施作进一步说明。
[0020] 建立B0C信号模型为：
（1 )
[0021 ] 其中， ，am为信息码，取值为± 1，T。为符号周期，JD、是持 '.I。 续时间为T。的矩形脉冲。
bi是按周期L重复的伪码，Tb为伪码片宽 度，％是持续时间为Tb的矩形脉冲，为由正弦相位产生的方波副载波，其周期为2L， 伪码速率为R。= 1/Tb，副载波速率为Rs= 1/(2Ts)，N为调制阶数，可表示为N= 2Rs/R。，它 是一个伪码码元宽度内副载波的半周期个数，f。为载波频率。因此B0C基带信号可W表示 为：
[0022]
巧）
[002引其中，d。为信息码，伪码，副载波立者的乘积，也可W表示为
[0024]
(3)
[00巧]其中，a"/(c表示信息码，Ci表示伪码与副载波的乘积，η/化表示整除，η%化表示 求余数，t为当前采样时间，L表示副载波码片宽度，是持续时间为Τ。的矩形脉冲。
[0026] 对B0C信号的平均模糊函数进行分析，在特定延时和频率的时候，发现其平均模 糊函数在载频，副载波码片速率，伪码速率和伪码周期等参数上表现出较强的信号分量，从 该特征可W对B0C信号的载频，副载波速率，伪码速率和伪码周期同时进行估计。
[0027] 如图1所示为本发明B0C信号参数估计方法流程框图，该方法包括如下步骤：
[0028] 1)对B0C信号按相同长度进行分段，该长度应确保每段至少包含两个周期的伪 码；
[0029] 2)对每段信号进行模糊函数处理；
[0030] 3)并对每次获得的模糊函数值进行累加平均，直到平均模糊函数的值趋于稳定， 此时的累加次数为K;
[0031] 4)提取累加平均后的平均模糊函数中延时τ=0的切面，搜索该切面零频附近的 最大峰值，该峰值对应的频率即为所要估计的载频；
[0032] 5)提取累加平均后的平均模糊函数中延时0<τ<L的切面，搜索该切面零频 附近的最大峰值和次大峰值，最大峰值对