[發明專利]一種Alpha穩定分布噪聲下PSK信號的碼元速率估計方法

有效

• 申請號: 201410234516.2
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN103997471B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 李兵兵;劉明騫;任曉楠
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及一種非高斯Alpha穩定分布噪聲下的PSK信號碼元速率的估計方法。可用于低截獲概率雷達信號以及噪聲環境為具有脈沖尖峰特性的PSK信號的碼元速率估計。

背景技術

相位編碼(PSK)信號是相位調制、幅度恒定的數字調制信號。由于其具備抗干擾能力強且可以展寬信號的帶寬的優勢，因而常常作為低截獲概率雷達信號(LPI)普遍采用的信號類型，廣泛應用于脈沖壓縮雷達中。碼元速率是描述雷達脈內特性的核心參數之一，精確估計出截獲雷達信號的碼元速率對于調制方式的識別、特定信號的搜索以及盲解調等都具有重要的意義。在實際雷達系統中，往往存在著大量的具有顯著尖峰脈沖特性且概率密度函數拖尾較厚的非高斯分布噪聲，比如多路干擾、反向散射回波、大氣噪聲以及其他自然或人為的電磁脈沖噪聲等。Levy于1925年首次提出了Alpha穩定分布的概念，經過80多年的研究和發展，Alpha穩定分布模型已經在經濟、工程等領域得到了較好的描述效果。目前，Alpha穩定分布正在大量應用于復雜通信環境下具有脈沖尖峰特性的非高斯噪聲的建模。因此，研究非高斯Alpha穩定分布噪聲背景下的PSK信號碼元速率的參數估計具有很好的使用價值和工程意義。

近年來，已有學者對Alpha穩定分布噪聲模型下的數字調制識別進行了一定的研究，但研究成果還是很少。文獻[1]提出了通過把循環自相關函數用代價函數的形式表示，并結合M估計器，從而構造出一個健壯性較強的循環自相關函數，一定程度上提高了Alpha穩定分布噪聲下PSK信號循環自相關譜的分辨率，進而提高了估計的性能。但該算法在SNR低于-4dB時，性能較差且衰減較快，且復雜度較高(文獻[1]Yan Jin,Hongbing Ji.Robust Symbol Rate Estimation of PSK Signals Under the Cyclostationary Framework[J].Circuits Syst Signal Process,2014,33:599-612.)。文獻[2]提出了一種基于分數低階循環譜的PSK信號碼元速率估計算法，但是在低信噪比條件下，碼速率的估計準確度以及穩定性仍有待提高(文獻[2]趙春暉,楊偉超,成寶芝.Alpha穩定分布噪聲背景下MPSK信號參數估計[J].沈陽工業大學學報,2013,35(2):194-199)。文獻[3]基于離散域累加平均法對高斯噪聲環境下的PSK信號的碼元速率進行了估計，但該方法只適用于高斯環境，在低信噪比非高斯Alpha穩定分布噪聲下的性能較差(文獻[3]劉旭波,司錫才.一種實現PSK信號快速碼速率估計的新方法[J].沈陽工業大學學報,2011,33(6):691-701)。

發明內容

本發明的目的是克服上述已有技術的不足，提出了一種Alpha穩定分布噪聲下PSK信號的碼元速率估計方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

S1對接收的含有非高斯Alpha穩定分布噪聲的PSK信號的時域離散點分別求同相分量與正交分量；

S2分別對每個時域離散點的同相分量與正交分量作分數低級運算；

S3根據PSK信號的采樣速率和信號載頻信息，計算離散域累加的累加步長和累加步進；

S4根據步驟S2和步驟S3所求得的離散值、累加步長及累加步進的值構造分數低階離散域累加平均時域圖；

S5通過搜索所述平均時域圖距離最近的兩個峰值點的距離估計出信號的碼元速率值。

在上述技術方案基礎上，所述接收信號每個時域離散點的分數低階運算按以下進行：

所述信號PSK信號，其信號時域表達式為：

其中A為信號幅度，f_c為信號載頻。則該信號的時域離散采樣值為x(n)＝A·exp(j2πf_cnt_x)，其中t_x＝1/f_x為采樣時間間隔，f_x為采樣頻率。則x(n)的同相I分量和正交Q分量可分別表示為：

當系統接收機接收的PSK信號被非高斯Alpha穩定分布噪聲污染時，分別對每個采樣點的同相I和正交Q分量做小于α/2的分數低階運算，即

其中0<p<α/2，是相位調制函數，若只取0，π，則信號為BPSK信號，若取0，π/2，3π/2和π，則信號為QPSK信號。

在上述技術方案的基礎上，所述離散域累加的累加步長和累加步進的計算方法包括，