一种基于波峰间距的MPSK码速率估计方法

赵新明 郝绍杰 何鹏 中国电子科技集团公司第四十一研究所

一种基于波峰间距的MPSK码速率估计方法

赵新明 郝绍杰 何鹏 中国电子科技集团公司第四十一研究所

为实现MPSK信号码速率的快速估计，提出了一种基于波峰间距的码速率估计方法。通过分析MPSK信号的相位跳变本质，提取信号的波峰位置序列，结合线性拟合核平滑算法解算相位跳变点，实现实时解算码速率。该算法原理简单，易于工程实现。仿真实验表明，该算法具有一定的有效性和准确性。

波峰 拟合 调制识别

1 引言

作为一种相位调制、幅度恒定的数字调制信号，相位调制（MPSK）具备抗干扰能力强且可以扩展信号带宽的优点。因而常作为低截获概率信号普遍采用的信号类型，在脉冲压缩雷达中得到广泛应用。码元速率是描述雷达信号脉内特性的核心参数之一，精确获得截获信号的码元速率对于调制方式的识别及对特定信号的搜索等都具有重要的意义。

MPSK的参数估计主要有以下几种方法：基于循环谱包络进行MPSK信号码元速率估计方法，利用循环谱截面包络的最大值进行载频估计，此方法需要较大的采样数据量，实时性较差；基于最大似然估计的MPSK信号参数估计算法，此算法需要多维搜索，运算量较大；其次小波变换的码速率估计算法，以时频变换为基础的求解码速率方法，存在最优尺度和母函数的选取问题。

针对上述方法存在的问题，本文提出了一种计算量小、易于实现且稳健性较好的基于峰值位置的MPSK码速率估计方法。基本原理如下：对于相位调制信号，在相位发生突变时，在相位突变处必然存在波峰或者波谷，经过对峰值序列的线性拟合，相位突变点在拟合序列中得以体现，相邻相位跳变点之间的间隔是码元周期的整数倍，根据解模糊操作得码速率。

2 算法原理

可知若码元发生变化则相邻峰值间距也发生变化。

根据上述分析可知，当相位发生突变时，相邻峰值间距发生相应变化，基于此对码速率进行估计。

算法基本步骤为：

步骤①：通过窗口滑动与突变点修正相结合的方法，求出接收到的相位调制信号峰值所在点，得到信号峰值点序列

3 仿真分析

为了验证所提方法的正确性，在MATLAB中进行相关的仿真分析验证：输入信号的采样频率：。载频：，采样时间：，MPSK信号以BPSK和QPSK信号为例，码速率设置为：。根据算法步骤可得BPSK的拟合差值序列如图1（a）所示，平滑处理后的曲线如图1（b）所示。QPSK的拟合差值序列如图2（a）所示，平滑处理后的曲线如图2（b）所示。在不同信噪比条件下分别做做100次蒙泰卡罗实验，针对BPSK和QPS信号码速率准确度与信噪比关系如图3所示。

图1 BPSK峰值拟合曲线

图2 QPSK峰值拟合曲线

图3 BPSK与QPSK码速率估计准确率

4 结论

本文针对相位编码信号相位跳变的特点，提出一种基于波峰间距的码速率估计方法，不需要先验信息，原理简单，不涉及复杂运算，具有较好的实时性，易于工程实现。以相位编码信号中的BPSK与QPSK信号为例进行相关的仿真试验，验证了该方法的可行性，在信噪比较低时具有较好的估计性能。

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