一种基于非相干积分平均的载噪比估计方法

摘要

本发明提供了一种基于非相干积分平均的载噪比估计方法，可以对扩频体制的星载导航接收机的接收信号载噪比进行估计，具体步骤包括：1、当星载导航接收机信号跟踪稳定后，跟踪环路输出即时支路积分信号Ip(n)和Qp(n)到载噪比估计模块；(2)、分别对即时支路同相积分信号Ip(n)和即时支路正交积分信号Qp(n)进行非相干累加，得到同相累加值SI和正交累加值SQ；(3)、计算信噪比(4)、计算得到接收信号载噪比该方法通过对单次I/Q两路积分结果进行简单处理，实现载噪比估计，计算简单、占用资源少、估计精度高，易于在星载导航接收机中工程实现。

权利要求

1.一种基于非相干积分平均的载噪比估计方法，其特征在于：在扩频体制星载导航接收机的载噪比估计模块中实现，具体实现步骤如下：(1)、当星载导航接收机信号跟踪稳定后，跟踪环路输出即时支路积分信号Ip(n)和Qp(n)到载噪比估计模块，其中：Ip(n)为即时支路同相积分信号，Qp(n)为即时支路正交积分信号，Ip(n)和Qp(n)分别为跟踪环路解扩后的即时支路I路和Q路信号经过相关积分后得到，相关积分周期为T，且每个积分周期后输出一组积分结果，然后进行1次积分清除后再进行下一周期相关积分处理；

(2)、分别对即时支路同相积分信号Ip(n)和即时支路正交积分信号Qp(n)进行非相干累加，得到同相累加值SI和正交累加值SQ，其中：其中，N为设定的非相关累加次数；

(3)、根据步骤(2)计算得到的同相累加值SI和正交累加值SQ计算信噪比SNR，具体计算公式如下：(4)、根据如下公式计算得到接收信号载噪比CN0：

2.根据权利要求1所述的一种基于非相干积分平均的载噪比估计方法，其特征在于：在步骤(1)中，如果接收机环路跟踪达到帧同步，则判断星载导航接收机信号跟踪稳定。

说明书

一种基于非相干积分平均的载噪比估计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及信号处理技术领域，特别涉及一种基于非相干积分平均的载噪比估计方法。

背景技术

[0002] 基于扩频调制的测距系统对于输入信号载噪比的估计是系统不可或缺的功能，通过对接收信号载噪比的估计可复核当前测距随机误差及通信指令的评估，此外，估计值可作为信号处理内部其他状态的判断依据。

[0003] 目前，国内外对于接收信号载噪比估计研究主要包括直接法、增加噪声通道法、宽窄带法、SMM(Summing Mean Method)法和纯非相干型的估计方法，其中，纯非相干型的估计方法包括BM方法、SNV方法、高阶矩方法和RSCN方法。以上这些方法可以进行输入信号的载噪比估计，但是其存在以下问题：

[0004] (1)对载噪比估计输入量进行多次相干累加操作及增加额外的噪声通道或对非相干累加结果进行复杂的处理计算最终CN0，或采用单次I/Q两路积分外额外输入量，使得算法复杂度增加；

[0005] (2)以上算法占用资源量较大，由于星载处理器资源较紧张，无法在星载处理器上应用以上算法进行载噪比估计。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于非相干积分平均的载噪比估计方法，该方法通过对单次I/Q两路积分结果进行简单处理，实现载噪比估计，该估计方法实现简单、占用资源少、估计精度高，易于在星载导航接收机中工程实现。

[0007] 本发明的上述目的通过以下方案实现：

[0008] 一种基于非相干积分平均的载噪比估计方法，在扩频体制星载导航接收机的载噪比估计模块中实现，具体实现步骤如下：

[0009] (1)、当星载导航接收机信号跟踪稳定后，跟踪环路输出即时支路积分信号Ip(n)和Qp(n)到载噪比估计模块，其中：Ip(n)为即时支路同相积分信号，Qp(n)为即时支路正交积分信号，所述积分信号的积分周期为T；

[0010] (2)、分别对即时支路同相积分信号Ip(n)和即时支路正交积分信号Qp(n)进行非相干累加，得到同相累加值SI和正交累加值SQ，其中：

[0011]

[0012] 其中，N为设定的非相关累加次数；

[0013] (3)、根据步骤(2)计算得到的同相累加值SI和正交累加值SQ计算信噪比SNR，具体计算公式如下：

[0014]

[0015] (4)、根据如下公式计算得到接收信号载噪比CN0：

[0016]

[0017] 上述的基于非相干积分平均的载噪比估计方法，在步骤(1)中，即时支路同相积分信号Ip(n)和即时支路正交积分信号Qp(n)，分别为跟踪环路解扩后的即时支路I路和Q路信号经过相关积分后得到，其中，相关积分周期为T；每个积分周期后输出一组积分结果，然后进行1次积分清除后再进行下一周期相关积分处理。

[0018] 上述的基于非相干积分平均的载噪比估计方法，在步骤(1)中，如果接收机环路跟踪达到帧同步，则判断星载导航接收机信号跟踪稳定。

[0019] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：

[0020] (1)、本发明的载噪比估计方法相对于现有估计方法，对于单次相干累加结果未增加额外再次相干累加计算，也未增加用于估计N0的噪声通道，只是对即时支路积分信号进行非相干累加后直接进行载噪比估计，计算量小、占用资源少，易于在信号处理器资源紧张的星载测距接收中实现；

[0021] (2)、本发明的载噪比估计方法对跟踪稳定后的即时支路积分信号进行处理，由于跟踪稳定后信号能量集中在同相支路，而正交支路可视为噪声，从而实现高精度的载噪比估计，满足星载导航接收机的载噪比估计精度要求。

附图说明

[0022] 图1为本发明的基于非相干积分平均的载噪比估计方法的处理流程框图；

[0023] 图2为本发明实施例中进行非相干积分平均的载噪比估计测试试验框图。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

[0025] 本发明提供的一种基于非相干积分平均的载噪比估计方法，可以应用于扩频体制的星载导航接收机，用于实现载噪比估计。该方法可以在扩频体制星载导航接收机的载噪比估计模块中实现，如图1所示的处理流程图，具体实现步骤如下：

[0026] (1)、当接收机环路跟踪达到帧同步时，判断星载导航接收机信号跟踪稳定，则由跟踪环路输出即时支路积分信号Ip(n)和Qp(n)到载噪比估计模块。其中：Ip(n)为即时支路同相积分信号，Qp(n)为即时支路正交积分信号。该即时支路同相积分信号Ip(n)和即时支路正交积分信号Qp(n)，分别为跟踪环路解扩后的即时支路I路和Q路信号经过相关积分后得到，相关积分周期为T，其中每个积分周期后输出一组积分结果，然后进行1次积分清除后再进行下一周期相关积分处理。

[0027] (2)、分别对即时支路同相积分信号Ip(n)和即时支路正交积分信号Qp(n)进行非相干累加，得到同相累加值SI和正交累加值SQ，其中：

[0028]

[0029] 其中，N为设定的非相关累加次数。在实际工程应用中，N越大载噪比估计结果越稳定，但N越小实时性越好，因此该数值N的选取要兼顾估计结果稳定性和计算的实时性，根据实际信号环境中扩频信号载噪比变化频度及任务实时性要求，合理选取N。对于大部分扩频处理器，积分周期T均小于或等于1ms，如果系统要求2s输出一次估计载噪比计算结果，则N设定为2000。

[0030] (3)、由于接收机达到稳定跟踪后，可以视为跟踪环路的即时支路信号的同相支路为信号，而其正交支路为噪声，因此可以根据步骤(2)计算得到的同相累加值SI和正交累加值SQ计算信噪比SNR，具体计算公式如下：

[0031]

[0032] (4)、根据如下公式计算得到接收信号载噪比CN0：

[0033]

[0034] 实施例：

[0035] 在本实施例中，将本发明的载噪比估计方法应用到某型号星载扩频测距接收机，进行载噪比估计试验，具体的测试方法如图2所示。

[0036] 其中，通过它信号模拟生成设备发送射频信号，并通过噪声源发送高斯白噪声，将该信号和噪声合成后输出到扩频测距接收机。在测试前对扩频测距接收机输入信号进行功率标定，即采用频谱仪标定实际信机入口的载噪比，记录该载噪比作为标称值，然后在接收机接收信号入锁收敛后，采用本发明方法对接收机的载噪比进行估计，并通过异步422串口采集估计结果，然后与标定的结果进行对比，统计本发明载噪比估计方法的估计精度，统计结果表1所示。从表1的统计结果可以看出本发明载噪比估计方法的估计误差小于1dB。

[0037] 表1基于非相干积分平均载噪比估计的实际测试结果

[0038]标定载噪比 估计载噪比 偏差
50dBHz 49.2dBHz -0.8
54dBHz 53.6dBHz -0.4
57dBHz 56.8dBHz -0.2
60dBHz 60.4dBHz 0.4
63dBHz 63.5dBHz 0.5
67dBHz 67.7dBHz 0.7

[0039] 以上所述，仅为本发明一个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

[0040] 本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。