一種基于波峰間距的MPSK碼速率估計方法

趙新明 郝紹杰 何鵬 中國電子科技集團公司第四十一研究所

一種基于波峰間距的MPSK碼速率估計方法

趙新明 郝紹杰 何鵬 中國電子科技集團公司第四十一研究所

為實現MPSK信號碼速率的快速估計，提出了一種基于波峰間距的碼速率估計方法。通過分析MPSK信號的相位跳變本質，提取信號的波峰位置序列，結合線性擬合核平滑算法解算相位跳變點，實現實時解算碼速率。該算法原理簡單，易于工程實現。仿真實驗表明，該算法具有一定的有效性和準確性。

波峰 擬合 調制識別

1 引言

作為一種相位調制、幅度恒定的數字調制信號，相位調制（MPSK）具備抗干擾能力強且可以擴展信號帶寬的優點。因而常作為低截獲概率信號普遍采用的信號類型，在脈沖壓縮雷達中得到廣泛應用。碼元速率是描述雷達信號脈內特性的核心參數之一，精確獲得截獲信號的碼元速率對于調制方式的識別及對特定信號的搜索等都具有重要的意義。

MPSK的參數估計主要有以下幾種方法：基于循環譜包絡進行MPSK信號碼元速率估計方法，利用循環譜截面包絡的最大值進行載頻估計，此方法需要較大的采樣數據量，實時性較差；基于最大似然估計的MPSK信號參數估計算法，此算法需要多維搜索，運算量較大；其次小波變換的碼速率估計算法，以時頻變換為基礎的求解碼速率方法，存在最優尺度和母函數的選取問題。

針對上述方法存在的問題，本文提出了一種計算量小、易于實現且穩健性較好的基于峰值位置的MPSK碼速率估計方法。基本原理如下：對于相位調制信號，在相位發生突變時，在相位突變處必然存在波峰或者波谷，經過對峰值序列的線性擬合，相位突變點在擬合序列中得以體現，相鄰相位跳變點之間的間隔是碼元周期的整數倍，根據解模糊操作得碼速率。

2 算法原理

可知若碼元發生變化則相鄰峰值間距也發生變化。

根據上述分析可知，當相位發生突變時，相鄰峰值間距發生相應變化，基于此對碼速率進行估計。

算法基本步驟為：

步驟①：通過窗口滑動與突變點修正相結合的方法，求出接收到的相位調制信號峰值所在點，得到信號峰值點序列

3 仿真分析

為了驗證所提方法的正確性，在MATLAB中進行相關的仿真分析驗證：輸入信號的采樣頻率：。載頻：，采樣時間：，MPSK信號以BPSK和QPSK信號為例，碼速率設置為：。根據算法步驟可得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次蒙泰卡羅實驗，針對BPSK和QPS信號碼速率準確度與信噪比關系如圖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碼速率估計準確率

4 結論

本文針對相位編碼信號相位跳變的特點，提出一種基于波峰間距的碼速率估計方法，不需要先驗信息，原理簡單，不涉及復雜運算，具有較好的實時性，易于工程實現。以相位編碼信號中的BPSK與QPSK信號為例進行相關的仿真試驗，驗證了該方法的可行性，在信噪比較低時具有較好的估計性能。

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