一种多分量BPSK干扰参数估计方法

摘要

本发明提供一种多分量BPSK干扰参数估计方法，首先对输入的多分量BPSK干扰信号进行平方，将信号转化为单频干扰。接着，利用FFT模块获得最强单频干扰的载波估计频率估计误差小于锁相环的捕捉带宽。将作为锁相环的初始本振，启动锁相环跟踪最强干扰的载波相位。当锁相环成功锁定最强干扰的载波相位后，将其二分频送入伪码估计模块。将锁相环输出的二分频后的载波相位通过查找表生成本地载波，与输入信号x(n)进行相位旋转获得基带信号。对基带信号进行符号判决即可获得最强BPSK干扰的伪码估计。将伪码估计和本地载波相乘，恢复最强干扰，利用恢复的最强干扰对消掉x(n)中的最强干扰，输出残余干扰。本方法能够有效分离多分量BPSK干扰，从而完成多分量BPSK的参数估计。

权利要求

1.一种多分量BPSK干扰参数估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：对输入的多分量BPSK干扰x(n)进行平方处理，得到多分量单频干扰xd(n)＝x2(n)；

第二步：对xd(n)作N点快速傅里叶变换获得Xd(k)；在超过阈值Th的Xd(k)中找出最大值对应的序号kmax，则多分量单频干扰中最强单频干扰的载波估计 fs为信号采样频率；

第三步：在锁相环中，以 作为锁相环的初始本振，首先对输入信号xd(n)进行相位旋转，得到相位旋转后信号xrem(n)＝xd(n)xloc(n)，xloc(n)为载波数控振荡器产生的本地信号；对信号xrem(n)进行积分清零 l＝0,1,2...为积分区间序号，NT为积分点数；将积分清零之后的信号送入FIR低通滤波器，滤除频率 以外的其他信号，然后将滤波后的信号xREM(n)送入鉴相器进行鉴相 鉴相结果θe送入环路滤波器滤波；将环路滤波器输出结果乘以Nτ作为载波相位生成的相位调整量，锁相环中的载波数控振荡器输出载波相位θ(n)；其中Nτ为FIR低通滤波器时延对应采样点数；

第四步：对锁相环输出载波相位θ(n)除以2，查找COS查找表生成 查找SIN查找表生成 取x(n)的实部和虚部，生成信号获取u(n)的正负号，得到x(n)中最强BPSK干扰的伪码估计c(n)＝sign[u(n)]，sign[·]指取符号；对u(n)进行90°移相得到u90(n)，获取绝对值 并求|u(n)|的均值，获得最强BPSK干扰的幅度估计

第五步：将伪码估计c(n)，本振信号slocal(n)和 相乘，恢复最强干扰利用恢复的最强干扰对消掉x(n)中的最强干扰，输出残余干扰srem(n)＝x(n)-S′1(n)；

第六步：对残余干扰srem(n)重复第一步至第五步，直到所有BPSK干扰分离完毕。

说明书

一种多分量BPSK干扰参数估计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及卫星导航战中的干扰监测领域，具体的说是一种导航信号干扰的参数估计方法。其可运用在导航信号的干扰监测设备中。

背景技术

[0002] BPSK干扰又称作匹配谱干扰。因干扰样式和干扰频率高度对准导航信号，BPSK干扰是干扰效率很高的宽带干扰，严重威胁着导航系统的安全运行。为此，需要展开BPSK干扰监测和干扰抑制的技术研究。而作为BPSK干扰监测和干扰抑制技术研究的基础，BPSK干扰参数估计研究具有重要意义。

[0003] 由于缺乏伪码信息，BPSK干扰的参数估计属于盲估计即无码估计。目前，单分量BPSK干扰参数估计有一定的研究，相关文献主要研究基于无码或半无码估计。然而，导航系统实际环境往往面临多个BPSK的混合干扰，单分量BPSK参数估计方法往往失效。相关研究主要集中在导航多址干扰的抑制和通信多址信号的盲源分离上。导航信号多址干扰抑制技术主要有SIC和PIC法。而通信多址信号盲源分离典型算法的有Bell的infomax算法，Hyvnriven的Fast ICA(独立分量分析，Independent Component Analysis)算法和Cardoso的JADE算法。但上述算法的前提是已知多址干扰/信号的伪码，不适用于无码估计。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种多分量BPSK干扰参数估计方法。本发明首先，将多分量BPSK干扰参数估计转化为单分量BPSK干扰参数估计。然后利用单分量BPSK干扰参数估计方法完成所有BPSK干扰的参数估计。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

[0006] 一种多分量BPSK干扰参数估计方法，具体包括以下步骤：

[0007] 第一步：对输入的多分量BPSK干扰x(n)进行平方处理，得到多分量单频干扰xd(n)＝x2(n)；

[0008] 第二步：对xd(n)作N点快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)获得Xd(k)；在超过阈值Th的Xd(k)中找出最大值对应的序号kmax，则多分量单频干扰中最强单频干扰的载波估计 fs为信号采样频率；

[0009] 第三步：在锁相环中，以 作为锁相环的初始本振，首先对输入信号xd(n)进行相位旋转，得到相位旋转后信号xrem(n)＝xd(n)xloc(n)，xloc(n)为载波数控振荡器(Numerically Controlled Oscillator,NCO)产生的本地信号。对信号xrem(n)进行积分清零 为积分区间序号，NT为积分点数。将积分清零之后的信号送入FIR低通滤波器，滤除频率 以外的其他信号，然后将滤波后的信号xREM(n)送入鉴相器进行鉴相 鉴相结果θe送入环路滤波器滤波。将环路滤波器输出结
果乘以Nτ(FIR低通滤波器时延对应采样点数)作为载波相位生成的相位调整量。锁相环载波NCO输出载波相位θ(n)。

[0010] 本发明对现有的锁相环进行改进，本发明改进后的锁相环在积分清零后加入有限长冲击响应(Finite Impulse Response,FIR)滤波器，滤除频率 以外的其他信号，避免鉴相器受到其他信号的干扰。以 作为改进后锁相环的初始本振，锁相环载波NCO输出载波相位θ(n)。

[0011] 第四步：对锁相环输出载波相位θ(n)除以2，查找COS查找表生成 查找SIN查找表生成 取x(n)的实部和虚部，生成信号 获取u(n)的正负号，得到x(n)中最强BPSK干扰的伪码估计c(n)＝sign[u(n)]，sign[·]指取符号。对u(n)进行90°移相得到u90(n)，获取绝对值 并求|u(n)|的均值，获得最强BPSK干扰的幅度估计

[0012] 第五步：将伪码估计c(n)，本振信号slocal(n)和 相乘，恢复最强干扰利用恢复的最强干扰对消掉x(n)中的最强干扰，输出残余干扰srem(n)＝x(n)-S′1(n)。

[0013] 第六步：对残余干扰srem(n)重复第一步至第五步，直到所有BPSK干扰分离完毕。

[0014] 本发明的有益效果是：

[0015] 与传统的单分量BPSK干扰参数估计方法相比，本方法能够有效分离多分量BPSK干扰，从而完成多分量BPSK的参数估计。

附图说明

[0016] 图1图解说明多分量BPSK干扰参数估计的总流程；

[0017] 图2图解说明单分量BPSK干扰参数估计的流程；

[0018] 图3图解说明伪码估计的工作流程；

[0019] 图4图解说明本发明中改进的锁相环结构；

[0020] 图5为仿真实验中锁相环载波跟踪结果。

具体实施方式

[0021] 以下将结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。

[0022] 下面结合附图对多分量BPSK干扰参数估计方法进行详细说明。

[0023] 图1是多分量BPSK干扰参数估计的总流程图。首先，根据预期处理的BPSK干扰的数目设置处理级数。多分量BPSK干扰首先进入第一级处理模块，获得最强干扰的参数估计，并将对消最强干扰的残余干扰送入第二级处理模块。重复上述步骤直到所有BPSK干扰的参数均被成功估计。

[0024] 图2是单分量BPSK处理模块的流程图，以该图为例具体说明单分量BSPK的处理流程。首先对信号进行平方，将信号转化为单频干扰。接着，利用FFT模块获得最强单频干扰的载波粗估计 频率估计误差小于锁相环的捕捉带宽。将 作为锁相环的初始本振，启动锁相环跟踪最强干扰的载波相位。当锁相环成功锁定最强干扰的载波相位后，将其二分频送入伪码估计模块。图3为伪码估计的处理流程，将锁相环输出的二分频后的载波相位通过查找表生成本地载波，与输入信号x(n)进行相位旋转获得基带信号。对基带信号进行符号判决即可获得最强BPSK干扰的伪码估计。将伪码估计和本地载波相乘获得最强BPSK干扰估计S′1(n)。用S′1(n)对消掉SIF(n)中的最强干扰，输出残余干扰。

[0025] 图4是改进的锁相环流程图。下面详细说明改进锁相环的工作流程：首先，待跟踪信号与NCO生成的本地载波进行混频。然后，对相位旋转后的信号进行积分清零处理。将积分清零后的信号送入低通滤波器中，其目的在于滤除其他干扰。将滤波后的信号送入鉴相器和环路滤波器，将环路滤波器输出结果乘以Nτ(FIR低通滤波器时延对应采样点数)作为载波相位生成的相位调整量。

[0026] 图5为传统锁相环与改进锁相环的仿真对比实验结果，图的横轴为时间，纵轴为锁相环的载波跟踪结果。仿真实验条件设置如下：待跟踪信号为两分量正弦信号其中f1＝1Hz，f2＝30Hz，fs＝1kHz，信号的信噪比均为30dB，锁相环初始本振为1Hz。传统锁相环和改进锁相环的环路滤波器参数设置相同。图5的结果表明，相同条件下，改进后的锁相环能够成功锁定功率相同的两分量正弦信号中的载波为1Hz的正弦信号，为进一步分离信号提供基础。

[0027] 综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书界定的范围为准。