[发明专利]一种改进的适用于非恒包络信号的码元速率估计方法

说明书

本发明涉及一种改进的适用于非恒包络的码元速率估计算法，针对基于包络平方谱的码元速率估计算法在MASK类信号以及低滚降因子成型下的信号中失效的问题，提出改进算法，通过计算信号的包络平方谱，并对其每个频点的幅值计算相对突出度，将相对突出度与原幅值相乘，以修正包络平方谱，再通过提取修正谱的最大值获得粗估计，采用简化的ZoomFFT算法对粗估计值附近窄带范围进行精估计，从而获得码元速率估计值。该改进算法解决了原算法在MASK类信号和低滚降因子成型信号中估计误差大的问题，比原算法具有更广的信号适用范围，且复杂度低，有利于工程实现。

技术领域

本发明涉及一种改进的适用于非恒包络信号的码元速率估计算法，属于数字通讯技术领域。

背景技术

码元速率又称符号速率，是区分模拟信号和数字信号的主要参数之一，同时也是刻画信号的一个重要参数。对其进行准确的估计在无线电频谱管理与监测、信号识别及解调等领域有着很重要的应用价值，从先验知识较少的非协作通信中的调制方式识别方面来看，码元速率的精确估计对数字调制符号的恢复起到了先决作用，故其在信号的预处理中非常重要。此外，在调制方式进行识别之后，对于信号的盲解调也需要高精确度的码元速率。因此，码元速率估计具有很高的研究价值。

目前，码元速率估计的主要方法主要有基于循环谱、小波变换、包络平方谱等，其中，基于循环谱的方法复杂性较高，不利于工程实现；基于小波变换的方法需要高信噪比，且需要选择合适的小波变换才能获得较好的估计效果。而包络平方谱具有原理简单、计算复杂度低、鲁棒性高的优点，适合工程应用。

基于包络平方谱的码元速率估计算法主要应用于MQAM信号，适用于大滚降因子成型下的 MPSK和MQAM类信号，但该算法在MASK类信号中失效，同时通过大量实验可知，该算法对于小滚降因子成型下的MPSK和MQAM信号中估计误差较大，所以该方法存在对滚降因子和调制类型敏感的问题。在实际生活中，尤其是军事领域，常常会采用小滚降因子的成型滤波器进行成型以节省频谱，提高频谱的利用率，且常用的滚降因子范围为[0.15,0.5]。因此，本发明提出一种改进的适用于非恒包络信号的码元速率估计算法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种改进的适用于非恒包络信号的码元速率估计算法，该算法基于包络平方谱，拟对其在MASK类信号以及低滚降因子成型下的信号中失效的问题，提出改进算法，使得改进算法适用于非恒包络信号，扩大适用范围，且兼顾复杂度低的特点，为工程实现提供解决思路。

术语解释：

1.快速傅里叶变换：是离散傅氏变换的快速算法，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。

2.归一化：将数据调整到规定的标准形式。本发明中是指将每个数据点均除以序列的最大值，使数值最大值为1,其他均小于1。

3.去直流：将0附近频谱值置零。

4.滚降因子：又称滚降系数，是在无码间串扰条件下所需带宽和码元传输速率的比值(即奈奎斯特频率)。

5.MASK：multiple amplitude-shift keying的简称，多进制数字振幅调制。

6.MPSK：multiple phase shift keying的简称，多进制数字相位调制。

7.MQAM：Multiple Quadrature Amplitude Modulation的简称，多进制正交幅度调制。

8.归一化均方根误差：Normalized root mean square error，英文简称为NRMSE，是将均方根差化归一化后所得的统计数值，是一种常用的测量数值之间差异的量度，其数值常为模型预测的量或是被观察到的估计量。