趙新明 郝紹杰 何鵬 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所

一種基于波峰間距的MPSK碼速率估計(jì)方法

趙新明 郝紹杰 何鵬 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所

為實(shí)現(xiàn)MPSK信號(hào)碼速率的快速估計(jì)，提出了一種基于波峰間距的碼速率估計(jì)方法。通過(guò)分析MPSK信號(hào)的相位跳變本質(zhì)，提取信號(hào)的波峰位置序列，結(jié)合線性擬合核平滑算法解算相位跳變點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)解算碼速率。該算法原理簡(jiǎn)單，易于工程實(shí)現(xiàn)。仿真實(shí)驗(yàn)表明，該算法具有一定的有效性和準(zhǔn)確性。

波峰 擬合 調(diào)制識(shí)別

1 引言

作為一種相位調(diào)制、幅度恒定的數(shù)字調(diào)制信號(hào)，相位調(diào)制（MPSK）具備抗干擾能力強(qiáng)且可以擴(kuò)展信號(hào)帶寬的優(yōu)點(diǎn)。因而常作為低截獲概率信號(hào)普遍采用的信號(hào)類型，在脈沖壓縮雷達(dá)中得到廣泛應(yīng)用。碼元速率是描述雷達(dá)信號(hào)脈內(nèi)特性的核心參數(shù)之一，精確獲得截獲信號(hào)的碼元速率對(duì)于調(diào)制方式的識(shí)別及對(duì)特定信號(hào)的搜索等都具有重要的意義。

MPSK的參數(shù)估計(jì)主要有以下幾種方法：基于循環(huán)譜包絡(luò)進(jìn)行MPSK信號(hào)碼元速率估計(jì)方法，利用循環(huán)譜截面包絡(luò)的最大值進(jìn)行載頻估計(jì)，此方法需要較大的采樣數(shù)據(jù)量，實(shí)時(shí)性較差；基于最大似然估計(jì)的MPSK信號(hào)參數(shù)估計(jì)算法，此算法需要多維搜索，運(yùn)算量較大；其次小波變換的碼速率估計(jì)算法，以時(shí)頻變換為基礎(chǔ)的求解碼速率方法，存在最優(yōu)尺度和母函數(shù)的選取問(wèn)題。

針對(duì)上述方法存在的問(wèn)題，本文提出了一種計(jì)算量小、易于實(shí)現(xiàn)且穩(wěn)健性較好的基于峰值位置的MPSK碼速率估計(jì)方法。基本原理如下：對(duì)于相位調(diào)制信號(hào)，在相位發(fā)生突變時(shí)，在相位突變處必然存在波峰或者波谷，經(jīng)過(guò)對(duì)峰值序列的線性擬合，相位突變點(diǎn)在擬合序列中得以體現(xiàn)，相鄰相位跳變點(diǎn)之間的間隔是碼元周期的整數(shù)倍，根據(jù)解模糊操作得碼速率。

2 算法原理

可知若碼元發(fā)生變化則相鄰峰值間距也發(fā)生變化。

根據(jù)上述分析可知，當(dāng)相位發(fā)生突變時(shí)，相鄰峰值間距發(fā)生相應(yīng)變化，基于此對(duì)碼速率進(jìn)行估計(jì)。

算法基本步驟為：

步驟①：通過(guò)窗口滑動(dòng)與突變點(diǎn)修正相結(jié)合的方法，求出接收到的相位調(diào)制信號(hào)峰值所在點(diǎn)，得到信號(hào)峰值點(diǎn)序列

3 仿真分析

為了驗(yàn)證所提方法的正確性，在MATLAB中進(jìn)行相關(guān)的仿真分析驗(yàn)證：輸入信號(hào)的采樣頻率：。載頻：，采樣時(shí)間：，MPSK信號(hào)以BPSK和QPSK信號(hào)為例，碼速率設(shè)置為：。根據(jù)算法步驟可得BPSK的擬合差值序列如圖1（a）所示，平滑處理后的曲線如圖1（b）所示。QPSK的擬合差值序列如圖2（a）所示，平滑處理后的曲線如圖2（b）所示。在不同信噪比條件下分別做做100次蒙泰卡羅實(shí)驗(yàn)，針對(duì)BPSK和QPS信號(hào)碼速率準(zhǔn)確度與信噪比關(guān)系如圖3所示。

圖1 BPSK峰值擬合曲線

圖2 QPSK峰值擬合曲線

圖3 BPSK與QPSK碼速率估計(jì)準(zhǔn)確率

4 結(jié)論

本文針對(duì)相位編碼信號(hào)相位跳變的特點(diǎn)，提出一種基于波峰間距的碼速率估計(jì)方法，不需要先驗(yàn)信息，原理簡(jiǎn)單，不涉及復(fù)雜運(yùn)算，具有較好的實(shí)時(shí)性，易于工程實(shí)現(xiàn)。以相位編碼信號(hào)中的BPSK與QPSK信號(hào)為例進(jìn)行相關(guān)的仿真試驗(yàn)，驗(yàn)證了該方法的可行性，在信噪比較低時(shí)具有較好的估計(jì)性能。

[1]趙冰,羅豐,吳順君.相位編碼信號(hào)的譜相關(guān)分析與調(diào)制參數(shù)估計(jì)[J].雷達(dá)與對(duì)抗,2005,3:34－37

[2]金艷.低截獲概率信號(hào)的循環(huán)平穩(wěn)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)研究[D].西安電子科技大學(xué),2008

[3]張煒,楊虎,張爾揚(yáng).多進(jìn)制相移鍵控信號(hào)的譜相關(guān)特性分析[J]．電子與信息學(xué)報(bào)，2008,30(2):392-396

[4]RezeanuSC, Ziemer RE, Wickert MA. Joint maximumlikelihood parameter estimation for burst DS spreadspectrumtransmission[J].IEEE transactions onCommunicatio ns,1997,45(2):227-238

[5]胡建偉,湯建龍,楊邵全.使用小波變換的MPSK信號(hào)調(diào)制類型識(shí)別[J]，電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào),2006,11(3):130-134

[6]吳江標(biāo),萬(wàn)方,郁春來(lái).基于小波變換法的相位編碼信號(hào)脈內(nèi)特征提取[J].航天電子對(duì)抗,2005,21(3):38-40