[发明专利]一种Alpha稳定分布噪声下PSK信号的码元速率估计方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种非高斯Alpha稳定分布噪声下的PSK信号码元速率的估计方法。可用于低截获概率雷达信号以及噪声环境为具有脉冲尖峰特性的PSK信号的码元速率估计。

背景技术

相位编码(PSK)信号是相位调制、幅度恒定的数字调制信号。由于其具备抗干扰能力强且可以展宽信号的带宽的优势，因而常常作为低截获概率雷达信号(LPI)普遍采用的信号类型，广泛应用于脉冲压缩雷达中。码元速率是描述雷达脉内特性的核心参数之一，精确估计出截获雷达信号的码元速率对于调制方式的识别、特定信号的搜索以及盲解调等都具有重要的意义。在实际雷达系统中，往往存在着大量的具有显著尖峰脉冲特性且概率密度函数拖尾较厚的非高斯分布噪声，比如多路干扰、反向散射回波、大气噪声以及其他自然或人为的电磁脉冲噪声等。Levy于1925年首次提出了Alpha稳定分布的概念，经过80多年的研究和发展，Alpha稳定分布模型已经在经济、工程等领域得到了较好的描述效果。目前，Alpha稳定分布正在大量应用于复杂通信环境下具有脉冲尖峰特性的非高斯噪声的建模。因此，研究非高斯Alpha稳定分布噪声背景下的PSK信号码元速率的参数估计具有很好的使用价值和工程意义。

近年来，已有学者对Alpha稳定分布噪声模型下的数字调制识别进行了一定的研究，但研究成果还是很少。文献[1]提出了通过把循环自相关函数用代价函数的形式表示，并结合M估计器，从而构造出一个健壮性较强的循环自相关函数，一定程度上提高了Alpha稳定分布噪声下PSK信号循环自相关谱的分辨率，进而提高了估计的性能。但该算法在SNR低于-4dB时，性能较差且衰减较快，且复杂度较高(文献[1]Yan Jin,Hongbing Ji.Robust Symbol Rate Estimation of PSK Signals Under the Cyclostationary Framework[J].Circuits Syst Signal Process,2014,33:599-612.)。文献[2]提出了一种基于分数低阶循环谱的PSK信号码元速率估计算法，但是在低信噪比条件下，码速率的估计准确度以及稳定性仍有待提高(文献[2]赵春晖,杨伟超,成宝芝.Alpha稳定分布噪声背景下MPSK信号参数估计[J].沈阳工业大学学报,2013,35(2):194-199)。文献[3]基于离散域累加平均法对高斯噪声环境下的PSK信号的码元速率进行了估计，但该方法只适用于高斯环境，在低信噪比非高斯Alpha稳定分布噪声下的性能较差(文献[3]刘旭波,司锡才.一种实现PSK信号快速码速率估计的新方法[J].沈阳工业大学学报,2011,33(6):691-701)。

发明内容

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，提出了一种Alpha稳定分布噪声下PSK信号的码元速率估计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

S1对接收的含有非高斯Alpha稳定分布噪声的PSK信号的时域离散点分别求同相分量与正交分量；

S2分别对每个时域离散点的同相分量与正交分量作分数低级运算；

S3根据PSK信号的采样速率和信号载频信息，计算离散域累加的累加步长和累加步进；

S4根据步骤S2和步骤S3所求得的离散值、累加步长及累加步进的值构造分数低阶离散域累加平均时域图；

S5通过搜索所述平均时域图距离最近的两个峰值点的距离估计出信号的码元速率值。

在上述技术方案基础上，所述接收信号每个时域离散点的分数低阶运算按以下进行：

所述信号PSK信号，其信号时域表达式为：

其中A为信号幅度，f_c为信号载频。则该信号的时域离散采样值为x(n)＝A·exp(j2πf_cnt_x)，其中t_x＝1/f_x为采样时间间隔，f_x为采样频率。则x(n)的同相I分量和正交Q分量可分别表示为：

当系统接收机接收的PSK信号被非高斯Alpha稳定分布噪声污染时，分别对每个采样点的同相I和正交Q分量做小于α/2的分数低阶运算，即

其中0<p<α/2，是相位调制函数，若只取0，π，则信号为BPSK信号，若取0，π/2，3π/2和π，则信号为QPSK信号。

在上述技术方案的基础上，所述离散域累加的累加步长和累加步进的计算方法包括，