一种基于峰值位置的相位调制码速率估计方法

摘要

本发明公开了一种基于峰值位置的相位调制码速率估计方法，涉及码速率技术领域。该基于峰值位置的相位调制码速率估计方法，具体按照如下顺序进行：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；对信号峰值点序列做线性拟合得拟合序列；对上述信号峰值点序列和拟合序列做差，得到拟合差值序列；对拟合差值序列进行分析可知，当相位发生突变时，对应的拟合差值序列的差值序列值也会发生突变，求出相邻突变点之间的距离，得到间距最小值即为码元周期，对码元周期取倒数即得出码元速率。

说明书

技术领域

本发明涉及码速率技术领域，具体涉及一种基于峰值位置的相位调制码速率估计方法。

背景技术

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，继而进行码片时宽估计,码速率估计受载频估计和噪声影响较大，且运算复杂；基于循环自相关进行MPSK参数估计方法，此方法存在载频估计计算量大，码速率估计精度不高的问题；二次小波变换的码速率估计算法，信号进行二次小波变换后求其系数模值的傅里叶变换，通过寻找第一非零谱线所对应的频率即可获取码元速率，此方法实际是以时频变换为基础的求解码速率方法，存在计算量大的问题。

小波分析法是时频分析法的一种，它是由傅立叶分析发展而来的，其效果比傅里叶分析要好。对于小波变换，窗的宽度可调，使得它在时频两域都具有很好的表征信号局部特征的能力。

使用小波变换，可以精确定位相位突变的时刻，而突变时刻之间的时间差实际上与码元周期具有整数倍的关系。所以小波变换求取码速率的基本思路是：首先对不同尺度下小波变换模求平方和，然后对其做线性调频Z变换，提取所得信号频谱的周期性。所得的周期即为所估计的PSK信号码速率，此方法可较为精确的测得码速率，但由其思路可知其中涉及到大量的运算，对于工程实现具有一定的难度。

现有技术方案中存在的不足：

1、运算复杂，计算量大，硬件成本高。

2、有些方法的实现需要一定的先验信息，在非协作信号环境中性能下降。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提出了一种计算量小、易于实现且稳健性好的基于峰值位置的相位调制码速率估计方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种基于峰值位置的相位调制码速率估计方法，具体按照如下顺序进行：

步骤一：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(通过窗口滑动与突变点修正相结合的方法，可减少相位突变时峰值位置的误判)；

步骤二：通过直线拟合方法对信号峰值点序列做线性拟合得出拟合斜率和拟合截断，并得出拟合样本数据。

步骤三：对上述信号峰值点序列和拟合样本数据做差，得到拟合差值序列；

步骤四：对拟合差值序列进行分析，当拟合差值序列的相位发生突变时，对应的拟合差值序列的差值序列值也会发生突变，对拟合差值序列进行平滑处理，求出相邻突变点之间的距离，得到间距最小值即为码元周期，对码元周期取倒数即得出码元速率。

优选地，所述平滑处理为均值平滑处理。

优选地，所述步骤四中，依据相位调制原理得出相邻突变点之间的间距最小值即为码元周期。

本发明具有的有益效果是：原理简单，计算量小，易于实现，线性拟合采用的是直线拟合，稳健性好且原理简单不涉及复杂运算，对相位跳变点提取修正根据不同的平滑方式选则精度可相应的提高，易于工程实现。可以实现对相位调制信号的码速率的提取，明显提高系统的性能。

附图说明

图1为该基于峰值位置的相位调制码速率估计方法的流程图；

图2为BPSK差值图；

图3为平滑后的BPSK差值图；

图4为QPSK差值图；

图5为平滑后的QPSK差值图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

如图1所示，一种基于峰值位置的相位调制码速率估计方法，具体按照如下顺序进行：

步骤一：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；

步骤二：通过直线拟合方法对信号峰值点序列做线性拟合得出拟合斜率和拟合截断，并得出拟合样本数据。

步骤三：对上述信号峰值点序列和拟合样本数据做差，得到拟合差值序列；

步骤四：对拟合差值序列进行分析，当拟合差值序列的相位发生突变时，对应的拟合差值序列的差值序列值也会发生突变，对拟合差值序列进行平滑处理，平滑处理为均值平滑处理，依据相位调制原理，求出相邻突变点之间的距离，得到间距最小值即为码元周期，对码元周期取倒数即得出码元速率。

该估算方法的作原理是：根据信号的调制方式所得出的算法，对于相位调制信号，在相位发生突变时，从IQ数据看出，其在相位突变处必然存在波峰，波谷，且间距很近，可反映到峰值序列中，经过线性拟合得拟合序列，可知相位突变点必然偏离拟合序列，将峰值序列与拟合序列做差后，相位突变点在拟合差值序列中得以反映。根据相位调制原理可知，对于相邻相位跳变之间的时间是码元周期的整数倍，若得到相邻相位跳变点间时间的最小值，即可认为码元周期。

相位调制包含了BPSK，QPSK等形式，图2-5分别对相位调制中两种常见的BPSK，QPSK进行分析，从中可看出，原理上的分析即在相位发生突变时，对应的拟合插值序列也会发生突变，可从附图2，附图4看出。经过对拟合插值序列的平滑处理，有利于对突变点的提取，可有附图3，附图5看出。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。