[发明专利]一种Alpha稳定分布噪声下PSK信号的载波频率估计方法

说明书

一种Alpha稳定分布噪声下PSK信号的载波频率估计方法，所述方法包括以下步骤：对接收的含有Alpha稳定分布噪声的PSK信号求循环共变函数；通过对循环共变函数进行傅里叶变换，求其循环共变谱；根据所得的循环共变谱提取其中循环频率ε＝0Hz的截面；分别搜索所得截面的正负半轴的峰值，找到峰值对应的正负频率值，并取绝对值后求均值作为载频的估计值。本发明可以对Alpha稳定分布噪声下的PSK信号的载波频率进行估计；在低信噪比环境下具有较好的估计性能。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种Alpha稳定分布噪声下的PSK信号码元速率的估计方法。

背景技术

卫星通信作为通信领域的重要组成部分，在民用、军事领域都占有重要地位，了解和掌握特定频段内卫星信号分布及参数情况(如信号的载频、码元速率、带宽等)，对于实现信号的截获、分析以及信息破译还原具有重要意义。然而，由于空间通信的噪声环境复杂多变以及干扰问题日益严重，信号易受其影响而呈现微弱状态。因此，提高深空通信中低信噪比条件下微弱信号的检测与参数估计是目前亟待解决的问题。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，常常作为卫星通信中普遍采用的信号类型，广泛应用于脉冲压缩雷达中。载频是描述信号脉内特性的核心参数之一，精确估计出卫星通信信号的载频对于调制方式的识别、特定信号的搜索以及解调等都具有重要的意义。在实际卫星通信系统中，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。此外，具有脉冲尖峰特性的非高斯噪声通常以Alpha稳定分布进行建模。因此，研究Alpha稳定分布噪声下PSK信号码元速率的估计具有一定的理论价值和实际的工程意义。

近年来，已有学者对Alpha稳定分布噪声模型下的单载频信号的载频估计进行了一定的研究，但其研究成果较少。孙永梅等人提出基于分数低阶统计量，提出了一种适用于Alpha稳定分布的新的谱分析方法。该方法利用分数低阶协方差谱，对全部取值范围(0<α≤2)的带噪信号进行频率特性分析，并提出了加权交叠平均法估计分数低阶协方差谱。该方法对任何一个α取值都适用，且谱估计的方差较小。但是该文献中并没有对载频估计给出具体算法步骤，仍需对其协方差谱进行深入研究才能估计出载频(孙永梅,邱天爽,李晖,魏梅.α稳定分布过程的谱分析方法[J].大连交通大学学报,2010,31(4):9-12)。赵春晖等人针对基于二阶循环统计量的参数估计方法在Alpha稳定分布噪声中严重退化的问题，提出了一种基于分数低阶循环谱的MPSK信号载频估计方法，对于不同M值下的PSK信号，分析了其载波频率与相应分数低阶循环谱参数的关系，在此基础上给出了适合所有PSK信号的载波频率估计方法。该方法在混合信噪比为-10dB且α为1.5时，BPSK信号的载频估计的归一化均方误差为0.043，QPSK信号载频估计的归一化均方误差为0.041，因此低信噪比下的载频估计性能仍有待提高(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)。

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1、一种Alpha稳定分布噪声下PSK信号的载波频率估计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

S1对接收的含有Alpha稳定分布噪声的PSK信号求循环共变函数；

S2对所述循环共变函数进行傅里叶变换，求其循环共变谱；

S3通过所述循环共变谱提取循环频率ε＝0Hz的截面；

S4搜索所述截面的正负半轴的峰值，找到所述峰值对应的正负频率值，并取绝对值后求均值作为载频的估计值。

在上述技术方案的基础上，所述接收信号的循环共变函数包括：

所述信号含有服从SαS分布噪声的MPSK信号，可以表示为：