微弱boc信号的捕获算法研究

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1、微弱BOC信号的捕获算法研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：梁杜娟指导教师：谭晓衡教授专业：通信与信息系统学科门类：工学重庆大学通信工程学院二O一六年四月ResearchonAcquisitionAlgorithmforWeakBOCSignalAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByLiangDujuanSupervisor:Prof.TanXiaohengSpecialty:Communicationan

2、dInformationSystemCollegeofCommunicationEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2016重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要近年来，全球卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)不仅仅在农业、工业得到了广泛的应用，它还以卫星导航产品的形式进入人们的日常生活。但是，随着GNSS的现代化和发展，出现了频谱重叠，导航信号之间干扰严重等问题。为了解决现有的问题，二进制偏移载波(Binary-Offset-Carrier,BOC)调制应运而生。捕获是GN

3、SS系统的一个重要环节，由于BOC调制信号具有模糊性特点，现有的BPSK捕获技术很难适用于BOC信号捕获。并且，在高楼、树阴遮挡、室内、大峡谷等环境中，GPS信号非常微弱，常规的BOC捕获算法性能较差。因此，为了满足用户不同环境的需求，增强GPS接收机实用性，开展微弱BOC信号的捕获已成为当前迫切需要解决的问题。为了达到无模糊捕获微弱BOC信号的目的，本文的工作包括：BOC调制信号的无模糊捕获算法研究，信噪比累积算法研究，微弱BOC信号无模糊捕获算法研究三方面。深入分析和研究了BOC信号调制原理，并通过仿真分析了BOC信号功率谱密度和自相关函数特性。在分析了主要的GPS接收机二维捕获算法的基

4、础上，对两类BOC调制信号的无模糊捕获算法进行了研究和仿真，通过性能比较，选取了自相关边峰对消技术(ASPeCT)作为改进算法的基础。在微弱信号的捕获算法研究中，累积算法是提高信噪比增益的关键技术。为提高捕获灵敏度，本文首先分析了相干累积算法，再采用相干累积与非相干累积结合的方法消除了数据位跳变对相干累积算法的影响，然后采用差分相干累积减小了非相干累积的平方损耗。最后，为了提高捕获速度和效率，本文将差分相干累积算法中的幅度包络用能量包络来代替，经过简化得到了改进的差分相干累积算法。针对微弱BOC信号的特性，将ASPeCT算法利用FFT转换到频域，减少捕获时间，提高捕获效率，为信噪比累积算法奠

5、定基础，依然能够消除边峰和模糊性问题。把改进的捕获技术与改进的信噪比累积算法相结合，提出一种微弱BOC调制信号的无模糊捕获算法。仿真结果表明，该算法能够捕获到信噪比低于-19dB的微弱BOC信号，并且降低了平均捕获时间，相比ASPeCT-非相干累积该算法拥有更高的检测概率。关键词：二进制偏移载波调制，无模糊捕获，低信噪比，信噪比累积算法I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTNowtheGlobalNavigationSatelliteSystem(GNSS)hasbeenusedinagriculture、industry,andGPSreceiverhasbeenwidelyuse

6、d.However,astheGNSS’smodernizationanddevelopment，someproblemshaveemerged:signalspectrumoverlappingandseriousinterferencebetweensignals.Inordertosolvetheproblems,anewmodulation—Binary-Offset-Carriercomesintobeing.AcquisitionisanimportantpartoftheGNSSsignalprocessing.BecauseoftheambiguityissueoftheBO

7、Cmodulationsignals,theexistingBPSKmodulationsignals’acquisitionalgorithmsarenotapplicablefortheBOCmodulationsignals.Besides,signals’SNRsuffersfromhigh-risebuildings、shelters、indoorsandgrandcanyonsothatGPSsi