CN103439718B - 一种高阶boc调制信号的无模糊跟踪单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高阶BOC调制信号的无模糊跟踪单元，包括载波数控振荡器、码数控振荡器、参考波形发生器、第一移位寄存器、第二移位寄存器、10个乘法器、积分清零器、码鉴别器、环路滤波器和第一加法器。本发明提供了一种有效的适用于各类高阶BOC信号的无模糊跟踪单元，针对四类不同的BOC信号类型，设计了独特的本地参考波形，与接收到的BOC信号进行相关，通过两个互相关函数的相乘，得到一个类三角形的组合相关函数，实现BOC信号的无模糊跟踪，并设计了相应的鉴别器处理方法。对于两类正弦BOC信号，还设计了另一组本地参考波形，与接收到的BOC信号进行相关，通过两个互相关函数相减，也能得到一个类三角形的组合相关函数，实现正弦BOC信号的无模糊跟踪。

Description

一种高阶BOC调制信号的无模糊跟踪单元

技术领域

本发明属于卫星导航领域，更具体地，涉及一种高阶BOC调制信号的无模糊跟踪单元。

背景技术

二进制偏移载波调制（Binary Offset Carrier，BOC）调制信号具有独特的分裂谱性质，能与二进制相移键控（Binary Phase Shift Key，BPSK）信号共用频谱资源，在全球导航卫星系统中得到广泛应用。BOC信号可看作是一个BPSK信号与一个方波子载波相乘得到的，因此BOC信号由BPSK信号的码速率与方波子载波的频率决定，在全球导航卫星系统（GlobalNavigation Satellite System,GNSS）中，码速率一般为1.023Mcps（每秒钟发1.023兆个码片）的整数倍。对于码速率为n*1.023Mcps，方波子载波频率为m*1.023MHz的BOC信号，记为BOC（m，n），m一般是一个正整数，k=2m/n称为调制指数，表示每个码片中方波子载波半周期的个数，也称为BOC信号的阶数。根据方波子载波的相位不同，BOC信号分为正弦相位BOC信号和余弦相位BOC信号，每种BOC信号根据k为偶数还是奇数又分为两类，因此一共有四类BOC信号。对于正弦BOC（m，n），k=2m/n为偶数时的情况，称为第一类BOC信号；对于正弦BOC（m，n），k=2m/n为奇数时的情况，称为第二类BOC信号；对于余弦BOC（m，n），k=2m/n为偶数时的情况，称为第三类BOC信号；对于余弦BOC（m，n），k=2m/n为奇数时的情况，称为第四类BOC信号。

接收机在跟踪BPSK信号时，一般采用延时锁定环（Delay Lock Loop，DLL），其跟踪的原理是：接收机生成三个具有不同延迟的BPSK信号，称为本地复现波形，该BPSK信号采用与跟踪的信号相同的伪随机码（PseudoRandom Code，PRN），三个本地复现信号分别称为超前（Early）、即时（Prompt）与滞后（Late）信号，接收到的信号与本地复现信号进行相关操作（即经乘法器后，进行积分清零，乘法器和积分清零器合称为相关器），相关器的输出经鉴别器，再经环路滤波器后，控制码数控振荡器（Numerically Controlled Oscillator，NCO）调整产生的本地复现信号的延时，直到跟踪上信号。

BOC信号的自相关函数具有多个峰（如图1（a）所示），图1（a）中横坐标是相关的信号间的相对延迟，单位是码片，纵坐标是归一化自相关函数值，可以看到，正弦BOC（14，2）信号的自相关函数存在多个副峰，如果采用传统的DLL进行跟踪，鉴别曲线存在多个过零点（如图1（b）所示），图1（b）中横坐标是本地复现信号与接收的信号间的真实误差，单位是码片，纵坐标是鉴别器的输出，从图中可知，该鉴别曲线除原点处，还存在多个过零点，称为误锁点，跟踪环路可能锁定这些误锁点，从而引入大的跟踪偏差，这就是BOC信号存在跟踪模糊问题的原因。对于高阶BOC信号这一问题尤为严重，因为高阶BOC信号潜在的误锁点更多，相关峰之间的差异较小，跟踪到副峰的可能性更大。

为了说明方便，定义两个术语。本地复现波形：指的是在接收机端产生的，与卫星发射的信号相同的信号波形，其中“本地”指的是接收机端，“复现”指的是该波形与卫星发射的波形相同。本地参考波形：指的是在接收机端产生的，与卫星发射的信号不同的信号波形，其中“本地”也指的是接收机端，“参考波形”指的是该波形作为一个参考信号，与接收到的信号进行相关。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高阶BOC调制信号的无模糊跟踪单元，其目的在于实现高阶BOC调制信号的无模糊跟踪，由此解决现有技术中误锁点多，容易引入大跟踪偏差的技术问题。

本发明提供了高阶BOC调制信号的无模糊跟踪单元，包括载波数控振荡器、码数控振荡器、参考波形发生器、第一移位寄存器、第二移位寄存器、10个乘法器、积分清零器、码鉴别器、环路滤波器和第一加法器；第一乘法器的第一输入端用于接收BOC信号，第一乘法器的第二输入端与相移器的输出端连接；相移器的输入端连接至载波数控振荡器的第一输出端；第二乘法器的第一输入端用于接收BOC信号，第二乘法器的第二输入端连接至所述载波数控振荡器的所述第一输出端；码数控振荡器的第一输入端用于接收时钟控制信号CLK1；参考波形发生器的输入端连接至所述码数控振荡器的第二输出端CLK3；第一移位寄存器的第一输入端连接至参考波形发生器的第一输出端，第一移位寄存器的第二输入端连接至码数控振荡器的第一输出端CLK2；第二移位寄存器的第一输入端连接至参考波形发生器的第二输出端，第二移位寄存器的第二输入端连接至码数控振荡器的第一输出端CLK2；第三乘法器的第一输入端连接至第二乘法器的输出端，第三乘法器的第二输入端连接至所述第二移位寄存器的第一输出端P2；第四乘法器的第一输入端连接至第一乘法器的输出端，第四乘法器的第二输入端连接至所述第二移位寄存器的第一输出端P2；第五乘法器的第一输入端连接至第二乘法器的输出端，第五乘法器的第二输入端连接至参考波形发生器的第一输出端；第六乘法器的第一输入端连接至所述第二乘法器的输出端，第六乘法器的第二输入端连接至所述第一移位寄存器的第一输出端P1；第七乘法器的第一输入端连接至所述第二乘法器的输出端，第七乘法器的第二输入端连接至所述第一移位寄存器的第二输出端L1；第八乘法器的第一输入端连接至所述第一乘法器的输出端，第八乘法器的第二输入端连接至所述参考波形发生器的第一输出端；第九乘法器的第一输入端连接至所述第一乘法器的输出端，第九乘法器的第二输入端连接至所述第一移位寄存器的第一输出端P1；第十乘法器的第一输入端连接至所述第一乘法器的输出端，第十乘法器的第二输入端连接至所述第一移位寄存器的第二输出端L1；积分清零器的输入端分别连接所述第三乘法器的输出端、第四乘法器的输出端、第五乘法器的输出端、第六乘法器的输出端、第七乘法器的输出端、第八乘法器的输出端、第九乘法器的输出端、第十乘法器的输出端；码鉴别器的输入端连接至所述积分清零器的输出端；环路滤波器的输入端连接至所述码鉴别器的输出端，第一加法器的第一输入端连接至载波数控振荡器的第二输出端，第一加法器的第二输入端连接至所述环路滤波器的输出端，第一加法器的输出端连接至所述码数控振荡器的第二输入端。

本发明提供了一种有效的适用于各类高阶BOC信号的无模糊跟踪单元，针对四类不同的BOC信号类型，设计了独特的本地参考波形，与接收到的BOC信号进行相关，通过两个互相关函数的相乘，得到一个类三角形的组合相关函数，实现BOC信号的无模糊跟踪，并设计了相应的鉴别器处理方法。对于两类正弦BOC信号，还设计了另一组本地参考波形，与接收到的BOC信号进行相关，通过两个互相关函数相减，也能得到一个类三角形的组合相关函数，实现正弦BOC信号的无模糊跟踪。

附图说明

图1（a）为现有技术中正弦BOC（14，2）信号的归一化自相关函数；

图1（b）为现有技术中正弦BOC（14，2）信号采用传统超前滞后DLL的鉴别曲线示意图；

图2是本发明第一实施例提供的高阶BOC调制信号的无模糊跟踪单元的原理框图；

图3是本发明第二实施例提供的高阶BOC调制信号的无模糊跟踪单元的原理框图；

图4是本发明实施例提供的第一组本地参考波形，应用于第一类BOC信号；

图5是本发明实施例提供的第一组本地参考波形，应用于第二类BOC信号；

图6是本发明实施例提供的第一组本地参考波形，应用于第三类BOC信号；

图7是本发明实施例提供的第一组本地参考波形，应用于第四类BOC信号；

图8是本发明实施例提供的第二组本地参考波形，应用于第一类BOC信号；

图9是本发明实施例提供的第二组本地参考波形，应用于第二类BOC信号；

图10是本发明实施例提供的生成图4所示本地参考波形的参考波形发生器原理框图；

图11是本发明实施例提供的生成图5所示本地参考波形的参考波形发生器原理框图；

图12是本发明实施例提供的生成图6所示本地参考波形的参考波形发生器原理框图；

图13是本发明实施例提供的生成图7所示本地参考波形的参考波形发生器原理框图；

图14是针对第一组参考波形，应用于图2所示的跟踪单元，采用鉴别函数4的鉴别器原理框图；

图15是针对第二组参考波形，应用于图2所示的跟踪单元，采用鉴别函数7的鉴别器原理框图；

图16是采用图4所示的本地参考波形，跟踪正弦BOC（14，2）信号，得到的组合无模糊相关函数；

图17是采用图4所示的本地参考波形，跟踪正弦BOC（14，2）信号，得到的鉴别曲线；

图18是采用图4所示的本地参考波形，跟踪正弦BOC（14，2）信号，得到的多径误差包络曲线；

图19是采用图4所示的本地参考波形，跟踪正弦BOC（14，2）信号，得到的码跟踪误差曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供了一种有效的适用于各类高阶BOC信号的无模糊跟踪方法，核心是针对四类不同的BOC信号类型，设计了独特的本地参考波形，与接收到的BOC信号进行相关，通过两个互相关函数的相乘，得到一个类三角形的组合相关函数，实现BOC信号的无模糊跟踪，并针对本发明的特征，设计了相应的鉴别器处理方法。对于两类正弦BOC信号，还设计了另一组本地参考波形，与接收到的BOC信号进行相关，通过两个互相关函数相减，也能得到一个类三角形的组合相关函数，实现正弦BOC信号的无模糊跟踪。

本发明的关注点是实现BOC信号的无模糊跟踪，因此，接收机的射频前端（天线、低噪声放大器、滤波器、模/数转发器等）未包括在跟踪单元中，载波跟踪环路也未过多讨论，这些必要的结构与本发明的跟踪单元一起工作，接收机才能实现BOC信号的接收（捕获、跟踪、解调、定位解算等操作）。

本发明的第一实施例见图2所示，包括载波数控振荡器101、码数控振荡器102、参考波形发生器2、第一移位寄存器301、第二移位寄存器302、10个乘法器、积分清零器5、码鉴别器6、环路滤波器7和第一加法器8；第一乘法器401的第一输入端用于接收BOC信号，第一乘法器401的第二输入端与相移器的输出端连接；相移器的输入端连接至载波数控振荡器101的第一输出端；第二乘法器402的第一输入端用于接收BOC信号，第二乘法器402的第二输入端连接至所述载波数控振荡器101的所述第一输出端；码数控振荡器102的第一输入端用于接收时钟控制信号CLK1；参考波形发生器2的输入端连接至所述码数控振荡器102的第二输出端CLK3；第一移位寄存器301的第一输入端连接至参考波形发生器2的第一输出端，第一移位寄存器301的第二输入端连接至码数控振荡器102的第一输出端CLK2；第二移位寄存器302的第一输入端连接至参考波形发生器2的第二输出端，第二移位寄存器302的第二输入端连接至码数控振荡器102的第一输出端CLK2；第三乘法器404的第一输入端连接至第二乘法器402的输出端，第三乘法器404的第二输入端连接至所述第二移位寄存器302的第一输出端P2；第四乘法器407的第一输入端连接至第一乘法器401的输出端，第四乘法器407的第二输入端连接至所述第二移位寄存器302的第一输出端P2；第五乘法器409的第一输入端连接至第二乘法器402的输出端，第五乘法器409的第二输入端连接至参考波形发生器2的第一输出端；第六乘法器410的第一输入端连接至第二乘法器402的输出端，第六乘法器410的第二输入端连接至第一移位寄存器301的第一输出端P1；第七乘法器411的第一输入端连接至第二乘法器402的输出端，第七乘法器411的第二输入端连接至第一移位寄存器301的第二输出端L1；第八乘法器412的第一输入端连接至第一乘法器401的输出端，第八乘法器412的第二输入端连接至参考波形发生器2的第一输出端；第九乘法器413的第一输入端连接至第一乘法器401的输出端，第九乘法器413的第二输入端连接至第一移位寄存器301的第一输出端P1；第十乘法器414的第一输入端连接至第一乘法器401的输出端，第十乘法器414的第二输入端连接至第一移位寄存器301的第二输出端L1；积分清零器5的输入端分别连接第三乘法器404的输出端、第四乘法器407的输出端、第五乘法器409的输出端、第六乘法器410的输出端、第七乘法器411的输出端、第八乘法器412的输出端、第九乘法器413的输出端、第十乘法器414的输出端；码鉴别器6的输入端连接至积分清零器5的输出端；环路滤波器7的输入端连接至码鉴别器6的输出端，第一加法器8的第一输入端连接至载波数控振荡器101的第二输出端，第一加法器8的第二输入端连接至环路滤波器7的输出端，第一加法器8的输出端连接至码数控振荡器102的第二输入端。

本发明的第二实施例见图3，与第一实施例相比，还包括第十一乘法器403、第十二乘法器406、第十三乘法器405和第十四乘法器408；其中第十一乘法器403的第一输入端连接至第二乘法器402的输出端，第十一乘法器403的第二输入端连接至参考波形发生器2的第二输出端；第十二乘法器406的第一输入端连接至第一乘法器401的输出端，第十二乘法器406的第二输入端连接至参考波形发生器2的第二输出端；第十三乘法器405的第一输入端连接至第二乘法器402的输出端，第十三乘法器405的第二输入端连接至第二移位寄存器302的第二输出端L2；第十四乘法器408的第一输入端连接至第一乘法器401的输出端，第十四乘法器408的第二输入端连接至第二移位寄存器302的第二输出端L2；第十一乘法器403的输出端、第十二乘法器406的输出端、第十三乘法器405的输出端和第十四乘法器408的输出端均连接至积分清零器5的输入端。

在本发明实施例中，共考虑有四类BOC信号。不考虑导航电文时，BPSK信号由PRN码（又称扩频码）序列和码片波形表示，用{c_i,i=0,1,2,3,…,N-1}表示BPSK信号的PRN码序列，N是PRN码序列长度，c_i取值是1或-1。对于BPSK（n）信号，码速率R_c为n*1.023Mcps，表示为：式中，|i|_N表示i对N取模，t表示时间，T_c=1/R_c是码速率的倒数，表示码片宽度，p_BPSK(t)表示BPSK（n）信号的码片波形，即BOC（m，n）信号可看成是BPSK（n）信号与方波子载波的乘积，对于四类BOC信号，本发明分别设计了本地参考波形，称为第一组本地参考波形；针对两类正弦型BOC信号，附加设计了第二组本地参考波形。为了给出本地参考波形的一般表达式，首先定义一个辅助函数f(t)，下文中，若无特别说明，则R_c表示码速率，T_c=1/R_c表示码片宽度，f_s表示方波子载波频率，T_s=1/(2f_s)表示方波子载波半周期，k=2f_s/R_c表示BOC信号的调制指数，t表示时间，S_ref1(t)表示第一个本地参考波形，S_ref2(t)表示第二个本地参考波形，τ表示本地参考波形相对于接收到的BOC信号的延时，表示第一个本地参考波形与接收到的BOC信号的互相关函数，表示第二个本地参考波形与接收到的BOC信号的互相关函数，R(τ)表示无模糊的组合相关函数，T_P表示相干积分时间，d表示相关器间隔。

在本发明实施例中，第一组参考波形如下：

（1）对于第一类BOC信号，BOC能表示为：

$S_{\mathrm{BOC}1}\left(t\right)=\underset{i=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{p}_{\mathrm{BPSK}}(t-i\·T_c)\·\mathrm{sign}\left[\sin \left(2\mathrm{\π}{f}_{s}t\right)\right]=\underset{i=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{p}_{\mathrm{BOC}1}(t-i\·T_c)---\left(4\right)$

式中，|i|_N和T_c与式(1)定义相同，p_BOC1(t)是第一类BOC信号的码片波形，定义为：

针对第一类BOC信号，设计的两个参考波形为：

$s_{\mathrm{ref}1}\left(t\right)=\underset{i=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{g}_{\mathrm{ref}1}(t-i{T}_c);$ $s_{\mathrm{ref}12}\left(t\right)=\underset{i=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{g}_{\mathrm{ref}2}(t-i{T}_c)$

式中，T_s=1/(2f_s)，接收机产生的两个本地参考波形实际上应S_ref1(t)和S_ref2(t)，这两个本地参考信号使用的PRN码与接收的BOC信号是一样的，g_ref1(t)和g_ref2(t)是两个参考波形等效的码片波形，可以看到，g_ref1(t)和g_ref2(t)突破了一个码片的限制，即在0≤t<T_c外电平值（幅度值）不为零。

（2）对于第二类BOC信号，BOC能表示为：

$S_{\mathrm{BOC}2}\left(t\right)=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{p}_{\mathrm{BPSK}}(t-i\&CenterDot;T_c)\&CenterDot;\mathrm{sign}\left[\sin \left(2\mathrm{\&pi;}{f}_{s}t\right)\right]=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{(-1)}^i{p}_{\mathrm{BOC}2}(t-i\&CenterDot;T_c)---\left(7\right)$

式中，p_BOC2(t)是第二类BOC信号的码片波形，定义为：

针对第二类BOC信号，设计的两个参考波形为：

$s_{\mathrm{ref}1}\left(t\right)=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{(-1)}^i{g}_{\mathrm{ref}1}(t-i{T}_c);$ $s_{\mathrm{ref}2}\left(t\right)=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{{(-1)}^{i}g}_{\mathrm{ref}2}(t-i{T}_c)$

（3）对于第三类BOC信号，BOC能表示为：

$S_{\mathrm{BOC}3}\left(t\right)=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{p}_{\mathrm{BPSK}}(t-i\&CenterDot;T_c)\&CenterDot;\mathrm{sign}\left[\cos \left(2\mathrm{\&pi;}{f}_{s}t\right)\right]=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{p}_{\mathrm{BOC}3}(t-i\&CenterDot;T_c)---\left(10\right)$

式中，p_BOC3(t)是第三类BOC信号的码片波形，定义为：

为得到本地参考波形，辅助函数f(t)还需满足：

此时，针对第三类BOC信号，设计的两个参考波形为：

$s_{\mathrm{ref}1}\left(t\right)=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{g}_{\mathrm{ref}1}(t-i{T}_c);$ $s_{\mathrm{ref}12}\left(t\right)=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{g}_{\mathrm{ref}2}(t-i{T}_c),$

（4）对于第四类BOC信号，BOC能表示为：

$S_{\mathrm{BOC}4}\left(t\right)=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{p}_{\mathrm{BPSK}}(t-i\&CenterDot;T_c)\&CenterDot;\mathrm{sign}\left[\cos \left(2\mathrm{\&pi;}{f}_{s}t\right)\right]=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{{(-1)}^{i}p}_{\mathrm{BOC}4}(t-i\&CenterDot;T_c)---\left(13\right)$

式中，p_BOC4(t)是第四类BOC信号的码片波形，定义为：

为得到本地参考波形，辅助函数f(t)也需满足：

此时，针对第四类BOC信号，设计的两个参考波形为：

$s_{\mathrm{ref}1}\left(t\right)=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{(-1)}^i{g}_{\mathrm{ref}1}(t-i{T}_c);$ $s_{\mathrm{ref}2}\left(t\right)=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{{(-1)}^{i}g}_{\mathrm{ref}2}(t-i{T}_c)$

为得到一个无模糊的组合相关函数，BOC信号与两个本地参考波形相关，然后两个互相关函数相乘，即可得到无模糊的组合相关函数。以第一类BOC信号为例，BOC信号与第一个本地参考波形的互相关函数定义为：

$R_{s,s_{\mathrm{ref}1}}\left(\mathrm{\&tau;}\right)=\frac{1}{T_p}{\&Integral;}_0^{T_p}{s}_{\mathrm{BOC}1}\left(t\right)s_{\mathrm{ref}1}^{*}(t-\mathrm{\&tau;})\mathrm{dt}---\left(16\right)$

式中，τ是本地参考波形相对于接收的BOC信号的延迟，T_P称为相干积分时间，[·]^*表示取共轭，BOC信号与第二个本地参考波形的互相关函数定义为：

$R_{s,s_{\mathrm{ref}2}}\left(\mathrm{\&tau;}\right)=\frac{1}{T_p}{\&Integral;}_0^{T_p}{s}_{\mathrm{BOC}1}\left(t\right)s_{\mathrm{ref}2}^{*}(t-\mathrm{\&tau;})\mathrm{dt}---\left(17\right)$

则无模糊的组合相关函数为：

$R\left(\mathrm{\&tau;}\right)=R_{s,s_{\mathrm{ref}1}}\left(\mathrm{\&tau;}\right)\&CenterDot;R_{s,s_{\mathrm{ref}2}}\left(\mathrm{\&tau;}\right)$ 或 $R\left(\mathrm{\&tau;}\right)=\left|R_{s,s_{\mathrm{ref}1}}\left(\mathrm{\&tau;}\right)\right|+\left|R_{s,s_{\mathrm{ref}2}}\left(\mathrm{\&tau;}\right)\right|-|R_{s,s_{\mathrm{ref}1}}\left(\mathrm{\&tau;}\right)-R_{s,s_{\mathrm{ref}2}}\left(\mathrm{\&tau;}\right)|---\left(18\right)$

当f(t)是一个偶函数，即f(t)=f(-t)时，更具有实用性，能够简化本地参考波形的生成。

本发明实施例中，第二组本地参考波形：用于正弦BOC信号的本地参考波形：

（1）对于第一类BOC信号，设计的两个参考波形为：

$s_{\mathrm{ref}1}\left(t\right)=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{g}_{\mathrm{ref}1}(t-i{T}_c);$ $s_{\mathrm{ref}2}\left(t\right)=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{g}_{\mathrm{ref}2}(t-i{T}_c)$

（2）对于第二类BOC信号，设计的两个参考波形为：

$s_{\mathrm{ref}1}\left(t\right)=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{(-1)}^i{g}_{\mathrm{ref}1}(t-i{T}_c);$ $s_{\mathrm{ref}2}\left(t\right)=\underset{i=-\&infin;}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{{\left|i\right|}_N}{{(-1)}^{i}g}_{\mathrm{ref}2}(t-i{T}_c)$

实际的接收机中采用的是数字信号，在介绍原理时，采用模拟信号，不影响分析的结果。下面以一个简单的实例，说明本方法的基本原理。即

其中，k=2m/n是对应的BOC信号的调制指数。将式(21)分别代入前面的一般参考波形的表达式(6)、式(9)、式(12)、式(15)、式(19)和式(20)中，得到相应对的本地参考波形实例。参考波形示意图见图4至图9，图4至图9都有6个波形，具有相同的含义：第一个PRN码波形可看作BPSK信号，电平值为1与-1；第二个是组成BOC信号的方波子载波，电平值为1与-1；第三个是对应的BOC信号，由PRN码波形与方波子载波相乘得到，电平值为1与-1；第四个称为参考脉冲波形，用来辅助本地参考波形的产生；第五和第六个信号是满足设计要求的两个本地参考波形，是接收机实际产生的信号，用来跟踪BOC信号；图8中的两个本地参考波形可由图4中的两个本地参考波形相加、相减获得，图9中的两个本地参考波形可由图5中的两个本地参考波形相加、相减获得。

以第一组参考波形用于第一类BOC信号的两个参考波形为例，两个参考波形表示为：式中，k=2f_s/R_c=2m/n，T_s=1/(2f_s)，f_s=m*1.023MHz为子载波频率，R_c=n*1.023Mcps为码速率，g_ref1(t)是第一个参考波形等价的码片波形，g_ref2(t)是第二个参考波形等价的码片波形。

考虑到PRN码近似为理想的随机码，则第一类BOC信号s_BOC1(t)与对应的两个本地参考信号的互功率谱为：

式中，表示取傅里叶变换，[·]^*表示取共轭，是虚数单位。

s_BOC1(t)与两个本地参考波形的互相关函数为：

式中，τ表示本地参考波形相对于BOC信号的延时。

最终组合的无模糊相关函数为：

当考虑传播信道及滤波器影响时，传递函数为H(f)，单位冲激响应为h(t)，对于第一组参考波形，无模糊的相关函数变为：

$\hat{R}\left(\mathrm{\&tau;}\right)={\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}1}}\left(\mathrm{\&tau;}\right)\&CenterDot;{\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}2}}\left(\mathrm{\&tau;}\right)$

${\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}1}}\left(\mathrm{\&tau;}\right)={\&Integral;}_{-\&infin;}^{\&infin;}H\left(f\right)G_{s,s_{\mathrm{ref}1}}\left(f\right)e^{j2\mathrm{\&pi;f\&tau;}}\mathrm{df}---\left(26\right)$

${\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}2}}\left(\mathrm{\&tau;}\right)={\&Integral;}_{-\&infin;}^{\&infin;}H\left(f\right)G_{s,s_{\mathrm{ref}2}}\left(f\right)e^{j2\mathrm{\&pi;f\&tau;}}\mathrm{df}$

式中，是考虑传播信道及滤波器影响后BOC信号与第一个参考信号的互相关函数，是考虑传播信道及滤波器影响后BOC信号与第二个参考信号的互相关函数。

假设载波跟踪环频率已正确跟踪，载波跟踪的相位差为Δθ，不考虑噪声与干扰，则接收信号s_r(t)的基带形式为：P_r为接收功率，t₀为传播时延， 为卷积运算。令是估计的传播时延，d是相关器间隔，表示滞后信号相对于超前信号的延时，单位为码片。即为传播时延估计误差。在第K次（K是一个正整数）积分周期，超前、即时、滞后相关器（乘法器和积分清零器一起称为相关器）的输出为：

${\mathrm{IE}}_1\left(K\right)=\sqrt{2P_r}{\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}1}}(\mathrm{\&epsiv;}-\frac{d}{2}{T}_c)\cos \left(\mathrm{\&Delta;\&theta;}\right);$ ${\mathrm{IE}}_2\left(K\right)=\sqrt{2P_r}{\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}2}}(\mathrm{\&epsiv;}-\frac{d}{2}{T}_c)\cos \left(\mathrm{\&Delta;\&theta;}\right)$

${\mathrm{QE}}_1\left(K\right)=\sqrt{2P_r}{\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}1}}(\mathrm{\&epsiv;}-\frac{d}{2}{T}_c)\sin \left(\mathrm{\&Delta;\&theta;}\right);$ ${\mathrm{QE}}_2\left(K\right)=\sqrt{2P_r}{\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}2}}(\mathrm{\&epsiv;}-\frac{d}{2}{T}_c)\sin \left(\mathrm{\&Delta;\&theta;}\right)$

$\begin{array}{cc}{\mathrm{IP}}_1\left(K\right)=\sqrt{2P_r}{\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}1}}\left(\mathrm{\&epsiv;}\right)\cos \left(\mathrm{\&Delta;\&theta;}\right);& {\mathrm{IP}}_2\left(K\right)=\sqrt{2P_r}{\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}2}}\left(\mathrm{\&epsiv;}\right)\cos \left(\mathrm{\&Delta;\&theta;}\right)\\ {\mathrm{QP}}_1\left(K\right)=\sqrt{2P_r}{\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}1}}\left(\mathrm{\&epsiv;}\right)\sin \left(\mathrm{\&Delta;\&theta;}\right);& {\mathrm{QP}}_2\left(K\right)=\sqrt{2P_r}{\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}2}}\left(\mathrm{\&epsiv;}\right)\sin \left(\mathrm{\&Delta;\&theta;}\right)\end{array}---\left(27\right)$

${\mathrm{IL}}_1\left(K\right)=\sqrt{2P_r}{\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}1}}(\mathrm{\&epsiv;}+\frac{d}{2}{T}_c)\cos \left(\mathrm{\&Delta;\&theta;}\right);$ ${\mathrm{IL}}_2\left(K\right)=\sqrt{2P_r}{\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}2}}(\mathrm{\&epsiv;}+\frac{d}{2}{T}_c)\cos \left(\mathrm{\&Delta;\&theta;}\right)$

${\mathrm{QL}}_1\left(k\right)=\sqrt{2P_r}{\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}1}}(\mathrm{\&epsiv;}+\frac{d}{2}{T}_c)\sin \left(\mathrm{\&Delta;\&theta;}\right);$ ${\mathrm{QL}}_2\left(k\right)=\sqrt{2P_r}{\hat{R}}_{s,s_{\mathrm{ref}2}}(\mathrm{\&epsiv;}+\frac{d}{2}{T}_c)\sin \left(\mathrm{\&Delta;\&theta;}\right)$

实际上，由于热噪声的存在，相关器的输出除了式(27)中的信号部分外，还包含了噪声项，噪声会带来跟踪误差。

图10至图13给出了参考波形发生器的原理框图，以码NCO2的输出CLK3作为参考波形发生器的统一控制时钟信号。

对于第一组参考波形，图10产生用于第一类BOC信号的本地参考波形，其特征在于，所述参考波形发生器2包括：PRN码发生器211、矩形码片赋形器231、第一延迟器241、参考脉冲发生器221、第十五乘法器251和第十六乘法器252；

PRN码发生器211的输入端作为所述参考波形发生器2的输入端，矩形码片赋形器231的输入端连接至PRN码发生器211的输出端；延迟器241的输入端连接至231的输出端，第一延迟器241功能是延迟2T_s；参考脉冲发生器221的输入端连接至PRN码发生器211的输入端；第十五乘法器251的第一输入端连接至矩形码片赋形器231的输出端，第十五乘法器251的第二输入端连接至参考脉冲发生器221的输出端，第十五乘法器251的输出端作为参考波形发生器2的第一输出端；第十六乘法器252的第一输入端连接至第一延迟器241的输出端，第十六乘法器252的第二输入端连接至参考脉冲发生器221的输出端，第十六乘法器252的第三输入端接收-1，第十六乘法器252的输出端作为参考波形发生器2的第二输出端。

对于第一组参考波形，图11产生用于第二类BOC信号的本地参考波形，其特征在于，所述参考波形发生器2包括：1比特计数器261、非归零编码器271、PRN码发生器211、矩形码片赋形器231、第十七乘法器253、第一延迟器241、参考脉冲发生器221、第十五乘法器251和第十六乘法器252；

PRN码发生器211的输入端作为所述参考波形发生器2的输入端，矩形码片赋形器231的输入端连接至PRN码发生器211的输出端；1比特计数器261的输入端连接至所述PRN码发生器211的输入端，所述非归零编码器271的输入端连接至所述1比特计数器261的输出端；所述第十七乘法器253的第一输入端连接至矩形码片赋形器231的输出端，所述第十七乘法器253的第二输入端连接至所述非归零编码器271的输出端；所述第一延迟器241的输入端连接至所述第十七乘法器253的输出端，第一延时器241功能是延迟2T_s；参考脉冲发生器221的输入端连接至PRN码发生器211的输入端；第十五乘法器251的第一输入端连接至第十七乘法器253的输出端，第十五乘法器251的第二输入端连接至参考脉冲发生器221的输出端，第十五乘法器251的输出端作为参考波形发生器2的第一输出端；第十六乘法器252的第一输入端连接至第一延迟器241的输出端，第十六乘法器252的第二输入端连接至参考脉冲发生器221的输出端，第十六乘法器252的输出端作为参考波形发生器2的第二输出端。

对于第一组参考波形，图12产生用于第三类BOC信号的本地参考波形，其特征在于，所述参考波形发生器2包括：PRN码发生器211、矩形码片赋形器231、第二延迟器242、第三延迟器243、第四延迟器244、参考脉冲发生器221、第十五乘法器251和第十六乘法器252；

PRN码发生器211的输入端作为所述参考波形发生器2的输入端，矩形码片赋形器231的输入端连接至PRN码发生器211的输出端；第二延迟器242的输入端连接至矩形码片赋形器231的输出端，第二延迟器242功能是延迟3T_s；参考脉冲发生器221的输入端连接至PRN码发生器211的输入端；第三延迟器243的输入端连接至所述参考脉冲发生器221的输出端，第三延迟器243功能是延迟T_c-0.5T_s；第四延迟器244的输入端连接至所述参考脉冲发生器221的输出端，第四延迟器244功能是延迟0.5T_s；第十五乘法器251的第一输入端连接至所述矩形码片赋形器231的输出端，第十五乘法器251的第二输入端连接至第三延迟器243的输出端，第十五乘法器251的输出端作为参考波形发生器2的第一输出端；第十六乘法器252的第一输入端连接至第二延迟器242的输出端，第十六乘法器252的第二输入端连接至第四延迟器244的输出端，第十六乘法器252的输出端作为参考波形发生器2的第二输出端。

对于第一组参考波形，图13产生用于第四类BOC信号的本地参考波形，其特征在于，所述参考波形发生器2包括：1比特计数器261、非归零编码器271、PRN码发生器211、矩形码片赋形器231、第二延迟器242、第三延迟器243、第四延迟器244、参考脉冲发生器221、第十五乘法器251、第十六乘法器252和第十七乘法器253；

PRN码发生器211的输入端作为所述参考波形发生器2的输入端，矩形码片赋形器231的输入端连接至PRN码发生器211的输出端；1比特计数器261的输入端连接至所述PRN码发生器211的输入端，所述非归零编码器271的输入端连接至所述1比特计数器261的输出端；所述第十七乘法器253的第一输入端连接至矩形码片赋形器231的输出端，所述第十七乘法器253的第二输入端连接至所述非归零编码器271的输出端；所述第二延迟器242的输入端连接至所述第十七乘法器253的输出端；参考脉冲发生器221的输入端连接至PRN码发生器211的输入端；第三延迟器243的输入端连接至所述参考脉冲发生器221的输出端；第四延迟器244的输入端连接至所述参考脉冲发生器221的输出端；第十五乘法器251的第一输入端连接至第十七乘法器253的输出端，第十五乘法器251的第二输入端连接至第三延迟器243的输出端，第十五乘法器251的输出端作为参考波形发生器2的第一输出端；第十六乘法器252的第一输入端连接至第二延迟器242的输出端，第十六乘法器252的第二输入端连接至第四延迟器244的输出端，第十六乘法器252的第三输入端接收-1，第十六乘法器252的输出端作为参考波形发生器2的第二输出端。

在本发明实施例中，码鉴别器的作用是根据相关器的输出结果，进行相应的处理，输出本地参考波形相对于接收的信号的延迟的估计值。为实现BOC信号的无模糊跟踪，鉴别曲线应只存在一个过零点，即仅当本地参考波形相对于接收的信号的延迟为0时，鉴别器输出为0。

针对第一组参考波形，采用图3所示的跟踪单元，可选择但不限于如下的鉴别函数：

鉴别函数1，码鉴别器输出为：V_e(K)=IE₁(K)IE₂(k)-IL₁(K)IL₂(K)    (28)

鉴别函数2，码鉴别器输出为：

V_e(K)=[IE₁(K)IE₂(K)+QE₁(K)QE₂(K)]-[IL₁(K)IL₂(K)+QL₁(K)QL₂(K)]    (29)

鉴别函数3，码鉴别器输出为：

$V_e\left(K\right)=[{\mathrm{IE}}_1^2\left(K\right)+{\mathrm{QE}}_1^2\left(K\right)][{\mathrm{IE}}_2^2\left(K\right)+{\mathrm{QE}}_2^2\left(K\right)]-[{\mathrm{IL}}_1^2\left(K\right)+{\mathrm{QL}}_1^2\left(K\right)][{\mathrm{IL}}_2^2\left(K\right)+{\mathrm{QL}}_2^2\left(K\right)]---\left(30\right)$

采用图2所示的跟踪单元，可选择但不限于如下的鉴别函数：

鉴别函数4，码鉴别器输出为：

$V_e\left(K\right)=({\mathrm{IE}}_1^2\left(K\right)+{\mathrm{QE}}_1^2\left(K\right))-({\mathrm{IL}}_1^2\left(K\right)+{\mathrm{QL}}_1^2\left(K\right))---\left(31\right)$

本发明实施例提供的鉴别算法如下：首先利用下式判断是否锁定主峰，即

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{IP}}_1^2\left(K\right)+{\mathrm{QP}}_1^2\left(K\right)>{\mathrm{TH}}_1\\ |({\mathrm{IP}}_1^2\left(K\right)+{\mathrm{QP}1}^2\left(K\right))-({\mathrm{IP}}_2^2\left(K\right)+{\mathrm{QP}}_2^2\left(K\right))|<{\mathrm{TH}}_2\end{array}\right.---\left(32\right)$

式中，TH₁,TH₂是两个预设的门限值，与信号接收功率有关。如果式(32)满足，则判断环路正确锁定主峰，鉴别器根据式(31)输出结果；如果式(32)不满足，则判断环路未能锁定主峰，跟踪环路失锁，转到捕获阶段；

采用鉴别函数1时，码跟踪精度最高，采用鉴别函数3，虽然能实现无模糊跟踪，但跟踪精度最差，只在载噪比较高情况下实用，采用鉴别函数四时，跟踪精度略差与鉴别函数一，但码跟踪环更稳定。

图14的鉴别器采用鉴别函数4，针对第一组本地参考波形，应用于图2所示的跟踪单元，其特征在于，所述码鉴别器6包括：8个平方器、4个加法器，2个减法器，两个比较器、一个与门和一个选择开关；

第一平方器610的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，第二加法器620的第一输入端连接至所述第一平方器610的输出端，第一减法器640的第一输入端连接至所述第二加法器620的输出端；第二平方器611的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，第三加法器621的第一输入端连接至所述第二平方器611的输出端；第三平方器612的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，第四加法器622的第一输入端连接至所述第三平方器612的输出端；所述第四加法器622的输出端连接至所述第一减法器640的第二输入端；第四平方器613的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，所述第四平方器613的输出端连接至所述第二加法器620的第二输入端；第五平方器614的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，所述第五平方器614的输出端连接至所述第三加法器621的第二输入端；第六平方器615的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，所述第六平方器615的输出端连接至所述第四加法器622的第二输入端；第七平方器616的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，第八平方器617的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，第五加法器623的第一输入端连接至所述第七平方器616的输出端，所述第五加法器623的第二输入端连接至所述第八平方器617的输出端；第二减法器641的第一输入端连接至所述第三加法器621的输出端，所述第二减法器641的第二输入端连接至所述第五加法器623的输出端；第一比较器630的第一输入端连接至所述第三加法器621的输出端，所述第一比较器630的第二输入端连接第一阈值TH1；第二比较器631的第一输入端连接第二阈值TH2，所述第二比较器631的第二输入端连接至所述第二减法器641的输出端；与门650的第一输入端连接至所述第一比较器630的输出端，所述与门650的第二输入端连接至所述第二比较器631的输出端；选择开关的一端连接至所述第一减法器640的输出端，选择开关的另一端连接至所述与门650的输出端。

本发明实施例还针对第二组参考波形，采用图3所示的跟踪单元，可选择但不限于如下的鉴别函数：

鉴别函数5，码鉴别器输出为：

$V_e\left(K\right)=((I_{E1}^2\left(K\right)+Q_{E1}^2\left(K\right))-(I_{E2}^2\left(K\right)+Q_{E2}^2\left(K\right)))-((I_{L1}^2\left(K\right)+Q_{L1}^2\left(K\right))-(I_{L2}^2\left(K\right)+Q_{L2}^2\left(K\right)))---\left(33\right)$

鉴别函数6，码鉴别器输出为：

$V_e\left(K\right)=(I_{E1}^2\left(K\right)-I_{E2}^2\left(K\right))-(I_{L1}^2\left(K\right)-I_{L2}^2\left(K\right))---\left(34\right)$

采用图2所示的跟踪单元，可选择但不限于如下的鉴别函数：

鉴别函数7，码鉴别器输出为：

$V_e\left(K\right)=(I_{E1}^2\left(K\right)+Q_{E1}^2\left(K\right))-(I_{L1}^2\left(K\right)+Q_{L1}^2\left(K\right))---\left(35\right)$

本发明实施例提供的鉴别算法是：首先利用下式判断是否锁定主峰，即

$(I_{P1}^2\left(K\right)+Q_{P1}^2\left(K\right))-(I_{P2}^2\left(K\right)+Q_{P2}^2\left(K\right))>{\mathrm{TH}}_3---\left(36\right)$

式中，TH₃是预设的门限值，与信号接收功率有关。如果式(36)满足，则判断环路正确锁定主峰，鉴别器根据式(35)输出结果；如果式(36)不满足，则判断环路未能锁定主峰，跟踪环路失锁，转到捕获阶段；

在此情况下，采用鉴别函数7时，码跟踪精度最高；采用鉴别函数5，虽然能实现无模糊跟踪，但码跟踪精度最差；采用鉴别函数6，码跟踪精度介于两者之间。

图15的鉴别器采用鉴别函数7，针对第二组本地参考波形，应用于图2所示的跟踪单元，其特征在于，所述码鉴别器6包括：8个平方器、4个加法器，2个减法器，一个比较器和一个选择开关；

第一平方器610的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，第二加法器620的第一输入端连接至所述第一平方器610的输出端，第一减法器640的第一输入端连接至所述第二加法器620的输出端；第二平方器611的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，第三加法器621的第一输入端连接至所述第二平方器611的输出端；第三平方器612的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，第四加法器622的第一输入端连接至所述第三平方器612的输出端；所述第四加法器622的输出端连接至所述第一减法器640的第二输入端；第四平方器613的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，所述第四平方器613的输出端连接至所述第二加法器620的第二输入端；第五平方器614的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，所述第五平方器614的输出端连接至所述第三加法器621的第二输入端；第六平方器615的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，所述第六平方器615的输出端连接至所述第四加法器622的第二输入端；第七平方器616的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，第八平方器617的输入端与所述积分清零器5的输出端连接，第五加法器623的第一输入端连接至所述第七平方器616的输出端，所述第五加法器623的第二输入端连接至所述第八平方器617的输出端；第二减法器641的第一输入端连接至所述第三加法器621的输出端，所述第二减法器641的第二输入端连接至所述第五加法器623的输出端；比较器632的第一输入端连接至所述第二减法器641的输出端，第二输入端连接第三阈值TH3；选择开关的一端连接至所述第一减法器640的输出端，另一端连接至所述比较器632的输出端。

为了更进一步的说明本发明实施例提供的无模糊跟踪单元，现以正弦BOC（14，2）信号的无模糊跟踪为例，具体包括下述步骤：

（1）接收机射频前端接收卫星发射的正弦BOC（14，2）信号，并进行放大、下变频、A/D转换；

（2）载波NCO在时钟控制下，生成余弦相位载波（称为同相载波）和正弦相位载波（正交载波）；

（3）码NCO在时钟控制下，生成两个不同频率的控制信号，分别作为参考波形发生器和移位寄存器的控制信号；

（4）在码NCO输出的控制下，参考波形发生器产生对应于正弦BOC（14，2）信号的两个本地参考波形；

（5）两个本地参考波形经移位寄存器后，分别产生三个不同延迟的本地参考波形：超前信号、即时信号和滞后信号；

（6）将同相载波和正交载波与接收到的正弦BOC（14，2）信号进行相乘，称为载波剥离过程；与同相载波相乘的输出称为I支路输出，与正交载波相乘的输出称为Q支路输出

（7）将I支路输出与Q支路输出分别与步骤（5）中的本地参考波形相乘，结果给积分清零器；

（8）积分清零器在每一个积分周期内，对输入的数据进行积分，并每隔一个积分周期，将积分的结果输出，然后将积分结果清零；

（9）鉴别器按照设计的鉴别算法，对积分清零器的输出进行处理，鉴别器的输出能够表示本地参考波形相对于接收到的正弦BOC（14，2）信号的延迟；

（10）鉴别器的输出再经码环滤波器进行滤波，降低热噪声对跟踪结果的影响，码环滤波器每隔一个积分周期更新一次；

（11）载波NCO根据载波环滤波器的输出，调整输出载波的频率与相位；码NCO根据码环滤波器的输出，调整输出控制信号的频率与相位，从而形成一个闭环的码跟踪单元；

（12）跟踪单元进入下一个积分周期，返回到步骤（1）。

图16是采用图4所示的本地参考波形，跟踪正弦BOC（14，2）信号，得到的组合无模糊相关函数，图中横坐标为本地参考波形相对于接收的BOC信号的延迟，单位为码片，图中虚线是第一个本地参考波形与接收的BOC信号的互相关函数与式(24)相符，图中点画线是第二个本地参考波形与接收的BOC信号的互相关函数与式(24)相符，图中实线是得到的组合无模糊相关函数R(τ)，与式(25)中的第二式相符。

图17是采用图4所示的本地参考波形，跟踪正弦BOC（14，2）信号，得到的鉴别曲线，图中横坐标是本地复现信号与接收的信号间的真实误差，单位是码片，纵坐标是鉴别器的输出，四条曲线对应鉴别函数1-4，该图表明，鉴别曲线只在原点处存在一个过零点；

图18是采用图4所示的本地参考波形，跟踪正弦BOC（14，2）信号，得到的多径误差包络曲线。多径误差包络反映了一条多径，在不同路径延迟时，对信号跟踪造成的最大跟踪误差；图中，横坐标是多径信号相对直达信号的延迟，单位为米，纵坐标是对跟踪造成的最大误差，仿真条件是相干积分时间T_p=1ms，相关器间隔d=1/20T_c，多径信号功率比直达信号功率为-6dB。

图19是采用图4所示的本地参考波形，跟踪正弦BOC（14，2）信号，得到的码跟踪误差曲线，图中，横坐标是载噪比，单位为dB-Hz，纵坐标是码跟踪误差，单位是米，码跟踪误差反映热噪声条件下的码跟踪精度，仿真条件是相干积分时间T_p=1ms，相关器间隔d=1/20T_c，图中表明，采用鉴别函数1有最佳的跟踪性能。

为了解决BOC信号的跟踪模糊问题，一些无模糊跟踪方法被提出，包括BOC/PRN相关器法、BOC-Gated-PRN鉴别器法、自相关边锋消除技术（ASPeCT）、多相关器法，伪相关函数方法（Pseudo-Correlation-Function），Bump-Jump法。BOC/PRN法、BOC-Gated-PRN法和ASPeCT都只能应用于正弦BOC（n，n）这一类信号，应用范围受限，且ASPeCT未能完全实现无模糊跟踪；多相关器法将多组相关器的输出进行加权组合，虽然能实现无模糊跟踪，但是需要更多的相关器资源，且在热噪声条件下，将多组相关器的输出进行加权可能会导致跟踪精度明显下降；伪相关函数方法也仅适用于正弦BOC信号；Bump-Jump法易受多径环境的影响。

与现有方法相比，则本发明的主要优点与技术效果在于：

（1）与已存在的BOC/PRN法、BOC-Gated-PRN法、ASPeCT和伪相关函数方法相比，本发明适用范围广，能用于所有四类BOC信号无模糊跟踪；

（2）与多相关器法相比，需要更少的相关器硬件资源；

（3）与多相关器法和伪相关函数方法相比，构成无模糊的组合相关函数更简单，仅需将两个互相关函数相乘就能得到（见式(18)）；

（4）与伪相关函数方法和传统的DLL方法相比，突破了一个码片内设计参考波形的局限，因此组合的无模糊相关函数的主峰更宽，鉴别曲线有更大的牵引范围，能容忍更大的跟踪偏差；

（5）对于不同的BOC信号类型，跟踪单元的实现方式统一、灵活，鉴别器实现方式多样，针对不同BOC信号类型，仅需调整参考波形生成器和鉴别器，就能完全实现无模糊跟踪；

（6）与伪相关函数方法和传统的DLL相比，本发明能实现更高的抗多径性能。

（7）两个本地参考波形可互换，即可任选一个作为第一个本地参考波形，另一个作为第二个本地参考波形，不影响无模糊跟踪的结果；

（8）能够灵活的与其他方法（如峰跳法）配合使用，这时仅需一个本地参考波形，因为BOC信号与本发明的一个本地参考波形的互相关函数，只在一个码片延迟处存在一个副峰，用其他方法能够进行检测，两者配合使用也能实现无模糊跟踪。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高阶BOC调制信号的无模糊跟踪单元，其特征在于，包括：载波数控振荡器(101)、码数控振荡器(102)、参考波形发生器(2)、第一移位寄存器(301)、第二移位寄存器(302)、10个乘法器、积分清零器(5)、码鉴别器(6)、环路滤波器(7)和第一加法器(8)；

第一乘法器(401)的第一输入端用于接收BOC信号，第一乘法器(401)的第二输入端与相移器的输出端连接；相移器的输入端连接至载波数控振荡器(101)的第一输出端；

第二乘法器(402)的第一输入端用于接收BOC信号，第二乘法器(402)的第二输入端连接至所述载波数控振荡器(101)的所述第一输出端；

码数控振荡器(102)的第一输入端用于接收时钟控制信号CLK1；

参考波形发生器(2)的输入端连接至所述码数控振荡器(102)的第二输出端CLK3；

第一移位寄存器(301)的第一输入端连接至参考波形发生器(2)的第一输出端，第一移位寄存器(301)的第二输入端连接至码数控振荡器(102)的第一输出端CLK2；

第二移位寄存器(302)的第一输入端连接至参考波形发生器(2)的第二输出端，第二移位寄存器(302)的第二输入端连接至码数控振荡器(102)的第一输出端CLK2；

第三乘法器(404)的第一输入端连接至第二乘法器(402)的输出端，第三乘法器(404)的第二输入端连接至所述第二移位寄存器(302)的第一输出端P2；

第四乘法器(407)的第一输入端连接至第一乘法器(401)的输出端，第四乘法器(407)的第二输入端连接至所述第二移位寄存器(302)的第一输出端P2；

第五乘法器(409)的第一输入端连接至第二乘法器(402)的输出端，第五乘法器(409)的第二输入端连接至参考波形发生器(2)的第一输出端；

第六乘法器(410)的第一输入端连接至所述第二乘法器(402)的输出端，第六乘法器(410)的第二输入端连接至所述第一移位寄存器(301)的第一输出端P1；

第七乘法器(411)的第一输入端连接至所述第二乘法器(402)的输出端，第七乘法器(411)的第二输入端连接至所述第一移位寄存器(301)的第二输出端L1；

第八乘法器(412)的第一输入端连接至所述第一乘法器(401)的输出端，第八乘法器(412)的第二输入端连接至所述参考波形发生器(2)的第一输出端；

第九乘法器(413)的第一输入端连接至所述第一乘法器(401)的输出端，第九乘法器(413)的第二输入端连接至所述第一移位寄存器(301)的第一输出端P1；

第十乘法器(414)的第一输入端连接至所述第一乘法器(401)的输出端，第十乘法器(414)的第二输入端连接至所述第一移位寄存器(301)的第二输出端L1；

积分清零器(5)的输入端分别连接所述第三乘法器(404)的输出端、第四乘法器(407)的输出端、第五乘法器(409)的输出端、第六乘法器(410)的输出端、第七乘法器(411)的输出端、第八乘法器(412)的输出端、第九乘法器(413)的输出端、第十乘法器(414)的输出端；

码鉴别器(6)的输入端连接至所述积分清零器(5)的输出端；

环路滤波器(7)的输入端连接至所述码鉴别器(6)的输出端，

第一加法器(8)的第一输入端连接至载波数控振荡器(101)的第二输出端，第一加法器(8)的第二输入端连接至所述环路滤波器(7)的输出端，第一加法器(8)的输出端连接至所述码数控振荡器(102)的第二输入端。

2.如权利要求1所述的无模糊跟踪单元，其特征在于，还包括：

第十一乘法器(403)，其第一输入端连接至第二乘法器(402)的输出端，所述第十一乘法器(403)的第二输入端连接至参考波形发生器(2)的第二输出端；

第十二乘法器(406)，其第一输入端连接至第一乘法器(401)的输出端，所述第十二乘法器(406)的第二输入端连接至参考波形发生器(2)的第二输出端；

第十三乘法器(405)，其第一输入端连接至第二乘法器(402)的输出端，所述第十三乘法器(405)的第二输入端连接至所述第二移位寄存器(302)的第二输出端L2；

第十四乘法器(408)，其第一输入端连接至第一乘法器(401)的输出端，所述第十四乘法器(408)的第二输入端连接至所述第二移位寄存器(302)的第二输出端L2；

所述第十一乘法器(403)的输出端、所述第十二乘法器(406)的输出端、所述第十三乘法器(405)的输出端和所述第十四乘法器(408)的输出端均连接至所述积分清零器(5)的输入端。

3.如权利要求1或2所述的无模糊跟踪单元，其特征在于，所述参考波形发生器(2)包括：

PRN码发生器(211)、矩形码片赋形器(231)、第一延迟器(241)、参考脉冲发生器(221)、第十五乘法器(251)和第十六乘法器(252)；

PRN码发生器(211)的输入端作为所述参考波形发生器(2)的输入端，矩形码片赋形器(231)的输入端连接至PRN码发生器(211)的输出端；

第一延迟器(241)的输入端连接至(231)的输出端；

参考脉冲发生器(221)的输入端连接至PRN码发生器(211)的输入端；

第十五乘法器(251)的第一输入端连接至矩形码片赋形器(231)的输出端，第十五乘法器(251)的第二输入端连接至参考脉冲发生器(221)的输出端，第十五乘法器(251)的输出端作为参考波形发生器(2)的第一输出端；

第十六乘法器(252)的第一输入端连接至第一延迟器(241)的输出端，第十六乘法器(252)的第二输入端连接至参考脉冲发生器(221)的输出端，第十六乘法器(252)的第三输入端接收-1，第十六乘法器(252)的输出端作为参考波形发生器(2)的第二输出端。

4.如权利要求1或2所述的无模糊跟踪单元，其特征在于，所述参考波形发生器(2)包括：1比特计数器(261)、非归零编码器(271)、PRN码发生器(211)、矩形码片赋形器(231)、第十七乘法器(253)、第一延迟器(241)、参考脉冲发生器(221)、第十五乘法器(251)和第十六乘法器(252)；

PRN码发生器(211)的输入端作为所述参考波形发生器(2)的输入端，矩形码片赋形器(231)的输入端连接至PRN码发生器(211)的输出端；

1比特计数器(261)的输入端连接至所述PRN码发生器(211)的输入端，所述非归零编码器(271)的输入端连接至所述1比特计数器(261)的输出端；

所述第十七乘法器(253)的第一输入端连接至矩形码片赋形器(231)的输出端，所述第十七乘法器(253)的第二输入端连接至所述非归零编码器(271)的输出端；

所述第一延迟器(241)的输入端连接至所述第十七乘法器(253)的输出端；

参考脉冲发生器(221)的输入端连接至PRN码发生器(211)的输入端；

第十五乘法器(251)的第一输入端连接至第十七乘法器(253)的输出端，第十五乘法器(251)的第二输入端连接至参考脉冲发生器(221)的输出端，第十五乘法器(251)的输出端作为参考波形发生器(2)的第一输出端；

第十六乘法器(252)的第一输入端连接至第一延迟器(241)的输出端，第十六乘法器(252)的第二输入端连接至参考脉冲发生器(221)的输出端，第十六乘法器(252)的输出端作为参考波形发生器(2)的第二输出端。

5.如权利要求1或2所述的无模糊跟踪单元，其特征在于，所述参考波形发生器(2)包括：PRN码发生器(211)、矩形码片赋形器(231)、第二延迟器(242)、第三延迟器(243)、第四延迟器(244)、参考脉冲发生器(221)、第十五乘法器(251)和第十六乘法器(252)；

PRN码发生器(211)的输入端作为所述参考波形发生器(2)的输入端，矩形码片赋形器(231)的输入端连接至PRN码发生器(211)的输出端；

第二延迟器(242)的输入端连接至矩形码片赋形器(231)的输出端；

参考脉冲发生器(221)的输入端连接至PRN码发生器(211)的输入端；

第三延迟器(243)的输入端连接至所述参考脉冲发生器(221)的输出端；

第四延迟器(244)的输入端连接至所述参考脉冲发生器(221)的输出端；

第十五乘法器(251)的第一输入端连接至所述矩形码片赋形器(231)的输出端，第十五乘法器(251)的第二输入端连接至第三延迟器(243)的输出端，第十五乘法器(251)的输出端作为参考波形发生器(2)的第一输出端；

第十六乘法器(252)的第一输入端连接至第二延迟器(242)的输出端，第十六乘法器(252)的第二输入端连接至第四延迟器(244)的输出端，第十六乘法器(252)的输出端作为参考波形发生器(2)的第二输出端。

6.如权利要求1或2所述的无模糊跟踪单元，其特征在于，所述参考波形发生器(2)包括：1比特计数器(261)、非归零编码器(271)、PRN码发生器(211)、矩形码片赋形器(231)、第二延迟器(242)、第三延迟器(243)、第四延迟器(244)、参考脉冲发生器(221)、第十五乘法器(251)、第十六乘法器(252)和第十七乘法器(253)；

PRN码发生器(211)的输入端作为所述参考波形发生器(2)的输入端，矩形码片赋形器(231)的输入端连接至PRN码发生器(211)的输出端；

1比特计数器(261)的输入端连接至所述PRN码发生器(211)的输入端，所述非归零编码器(271)的输入端连接至所述1比特计数器(261)的输出端；

所述第十七乘法器(253)的第一输入端连接至矩形码片赋形器(231)的输出端，所述第十七乘法器(253)的第二输入端连接至所述非归零编码器(271)的输出端；

所述第二延迟器(242)的输入端连接至所述第十七乘法器(253)的输出端；

参考脉冲发生器(221)的输入端连接至PRN码发生器(211)的输入端；

第三延迟器(243)的输入端连接至所述参考脉冲发生器(221)的输出端；

第四延迟器(244)的输入端连接至所述参考脉冲发生器(221)的输出端；

第十五乘法器(251)的第一输入端连接至第十七乘法器(253)的输出端，第十五乘法器(251)的第二输入端连接至第三延迟器(243)的输出端，第十五乘法器(251)的输出端作为参考波形发生器(2)的第一输出端；

第十六乘法器(252)的第一输入端连接至第二延迟器(242)的输出端，第十六乘法器(252)的第二输入端连接至第四延迟器(244)的输出端，第十六乘法器(252)的第三输入端接收-1，第十六乘法器(252)的输出端作为参考波形发生器(2)的第二输出端。

7.如权利要求1或2所述的无模糊跟踪单元，其特征在于，所述码鉴别器(6)包括：8个平方器、4个加法器，2个减法器，两个比较器、一个与门和一个选择开关；

第一平方器(610)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，第二加法器(620)的第一输入端连接至所述第一平方器(610)的输出端，第一减法器(640)的第一输入端连接至所述第二加法器(620)的输出端；

第二平方器(611)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，第三加法器(621)的第一输入端连接至所述第二平方器(611)的输出端；

第三平方器(612)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，第四加法器(622)的第一输入端连接至所述第三平方器(612)的输出端；所述第四加法器(622)的输出端连接至所述第一减法器(640)的第二输入端；

第四平方器(613)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，所述第四平方器(613)的输出端连接至所述第二加法器(620)的第二输入端；

第五平方器(614)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，所述第五平方器(614)的输出端连接至所述第三加法器(621)的第二输入端；

第六平方器(615)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，所述第六平方器(615)的输出端连接至所述第四加法器(622)的第二输入端；

第七平方器(616)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，第八平方器(617)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，第五加法器(623)的第一输入端连接至所述第七平方器(616)的输出端，所述第五加法器(623)的第二输入端连接至所述第八平方器(617)的输出端；

第二减法器(641)的第一输入端连接至所述第三加法器(621)的输出端，所述第二减法器(641)的第二输入端连接至所述第五加法器(623)的输出端；

第一比较器(630)的第一输入端连接至所述第三加法器(621)的输出端，所述第一比较器(630)的第二输入端连接第一阈值TH1；

第二比较器(631)的第一输入端连接第二阈值TH2，所述第二比较器(631)的第二输入端连接至所述第二减法器(641)的输出端；

与门(650)的第一输入端连接至所述第一比较器(630)的输出端，所述与门(650)的第二输入端连接至所述第二比较器(631)的输出端；

选择开关的一端连接至所述第一减法器(640)的输出端，选择开关的另一端连接至所述与门(650)的输出端。

8.如权利要求1或2所述的无模糊跟踪单元，其特征在于，所述码鉴别器(6)包括：8个平方器、4个加法器，2个减法器，一个比较器和一个选择开关；

第一平方器(610)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，第二加法器(620)的第一输入端连接至所述第一平方器(610)的输出端，第一减法器(640)的第一输入端连接至所述第二加法器(620)的输出端；

第二平方器(611)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，第三加法器(621)的第一输入端连接至所述第二平方器(611)的输出端；

第三平方器(612)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，第四加法器(622)的第一输入端连接至所述第三平方器(612)的输出端；所述第四加法器(622)的输出端连接至所述第一减法器(640)的第二输入端；

第四平方器(613)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，所述第四平方器(613)的输出端连接至所述第二加法器(620)的第二输入端；

第五平方器(614)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，所述第五平方器(614)的输出端连接至所述第三加法器(621)的第二输入端；

第六平方器(615)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，所述第六平方器(615)的输出端连接至所述第四加法器(622)的第二输入端；

第七平方器(616)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，第八平方器(617)的输入端与所述积分清零器(5)的输出端连接，第五加法器(623)的第一输入端连接至所述第七平方器(616)的输出端，所述第五加法器(623)的第二输入端连接至所述第八平方器(617)的输出端；

第二减法器(641)的第一输入端连接至所述第三加法器(621)的输出端，所述第二减法器(641)的第二输入端连接至所述第五加法器(623)的输出端；

比较器(632)的第一输入端连接至所述第二减法器(641)的输出端，第二输入端连接第三阈值TH3；

选择开关的一端连接至所述第一减法器(640)的输出端，另一端连接至所述比较器(632)的输出端。