[發明專利]一種改進的適用于非恒包絡信號的碼元速率估計方法

有效

• 申請號: 202110253843.2
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113037663B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 王洪君;胡燕南;王娜;李洋;張艷艷;徐紅玉;劉東杰;張學林;范玉奇;程野
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;G06F17/14
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 趙龍群

本發明涉及一種改進的適用于非恒包絡的碼元速率估計算法，針對基于包絡平方譜的碼元速率估計算法在MASK類信號以及低滾降因子成型下的信號中失效的問題，提出改進算法，通過計算信號的包絡平方譜，并對其每個頻點的幅值計算相對突出度，將相對突出度與原幅值相乘，以修正包絡平方譜，再通過提取修正譜的最大值獲得粗估計，采用簡化的ZoomFFT算法對粗估計值附近窄帶范圍進行精估計，從而獲得碼元速率估計值。該改進算法解決了原算法在MASK類信號和低滾降因子成型信號中估計誤差大的問題，比原算法具有更廣的信號適用范圍，且復雜度低，有利于工程實現。

技術領域

本發明涉及一種改進的適用于非恒包絡信號的碼元速率估計算法，屬于數字通訊技術領域。

背景技術

碼元速率又稱符號速率，是區分模擬信號和數字信號的主要參數之一，同時也是刻畫信號的一個重要參數。對其進行準確的估計在無線電頻譜管理與監測、信號識別及解調等領域有著很重要的應用價值，從先驗知識較少的非協作通信中的調制方式識別方面來看，碼元速率的精確估計對數字調制符號的恢復起到了先決作用，故其在信號的預處理中非常重要。此外，在調制方式進行識別之后，對于信號的盲解調也需要高精確度的碼元速率。因此，碼元速率估計具有很高的研究價值。

目前，碼元速率估計的主要方法主要有基于循環譜、小波變換、包絡平方譜等，其中，基于循環譜的方法復雜性較高，不利于工程實現；基于小波變換的方法需要高信噪比，且需要選擇合適的小波變換才能獲得較好的估計效果。而包絡平方譜具有原理簡單、計算復雜度低、魯棒性高的優點，適合工程應用。

基于包絡平方譜的碼元速率估計算法主要應用于MQAM信號，適用于大滾降因子成型下的 MPSK和MQAM類信號，但該算法在MASK類信號中失效，同時通過大量實驗可知，該算法對于小滾降因子成型下的MPSK和MQAM信號中估計誤差較大，所以該方法存在對滾降因子和調制類型敏感的問題。在實際生活中，尤其是軍事領域，常常會采用小滾降因子的成型濾波器進行成型以節省頻譜，提高頻譜的利用率，且常用的滾降因子范圍為[0.15,0.5]。因此，本發明提出一種改進的適用于非恒包絡信號的碼元速率估計算法。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種改進的適用于非恒包絡信號的碼元速率估計算法，該算法基于包絡平方譜，擬對其在MASK類信號以及低滾降因子成型下的信號中失效的問題，提出改進算法，使得改進算法適用于非恒包絡信號，擴大適用范圍，且兼顧復雜度低的特點，為工程實現提供解決思路。

術語解釋：

1.快速傅里葉變換：是離散傅氏變換的快速算法，它是根據離散傅氏變換的奇、偶、虛、實等特性，對離散傅立葉變換的算法進行改進獲得的。

2.歸一化：將數據調整到規定的標準形式。本發明中是指將每個數據點均除以序列的最大值，使數值最大值為1,其他均小于1。

3.去直流：將0附近頻譜值置零。

4.滾降因子：又稱滾降系數，是在無碼間串擾條件下所需帶寬和碼元傳輸速率的比值(即奈奎斯特頻率)。

5.MASK：multiple amplitude-shift keying的簡稱，多進制數字振幅調制。

6.MPSK：multiple phase shift keying的簡稱，多進制數字相位調制。

7.MQAM：Multiple Quadrature Amplitude Modulation的簡稱，多進制正交幅度調制。

8.歸一化均方根誤差：Normalized root mean square error，英文簡稱為NRMSE，是將均方根差化歸一化后所得的統計數值，是一種常用的測量數值之間差異的量度，其數值常為模型預測的量或是被觀察到的估計量。