脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法技术

本发明专利技术属于非高斯噪声环境下通信信号调制分析技术领域，公开了一种脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法；对接收到的MSK信号做非线性变换，并计算广义二阶循环统计量；提取广义二阶循环统计量特定时延截面，并通过自适应双阈值进行循环频率检测，得到循环频率集合；利用循环频率集合中相邻循环频率的间距完成调制频率间隔估计，根据MSK信号调制指数实现符号周期估计。本发明专利技术在脉冲噪声环境下，当混合信噪比高于‑1dB时，本发明专利技术的MSK信号的调制频率间隔和符号周期估计的均方根误差接近0。

MSK signal modulation parameter estimation method under impulse noise environment

The invention belongs to the technical field of communication signal modulation and non Gauss noise environment analysis, discloses a method for estimation of modulation parameters of MSK pulse noise; nonlinear transform of received MSK signal, and calculate the generalized two order cyclic statistics; generalized two order cyclic statistics to extract specific delay section, and cycle frequency detection the adaptive dual threshold, get the cycle frequency set; using the cyclic frequency spacing between adjacent cycle frequency in the set of complete modulation frequency interval estimation, according to the MSK signal modulation index symbol period estimation. The present invention in the impulsive noise environment, when the signal-to-noise ratio is higher than mixed 1dB, root mean square error estimation of modulation frequency interval and symbol period MSK signal of the invention of the close to 0.

【技术实现步骤摘要】
脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法
本专利技术属于非高斯噪声环境下通信信号调制分析
，尤其涉及一种脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法。
技术介绍
最小频移键控(Minimum-ShiftKeying,MSK)信号是一种包络恒定、相位连续，且调制指数等于1/2的频移键控信号。MSK信号具有频带利用率高、带外辐射小、抗码间串扰和信道噪声干扰性能等特点，因而广泛应用于军事通信和民用通信领域。随着MSK信号的广泛应用，其参数估计问题也越来越受到重视。符号速率和调制频率间隔作为MSK信号的两个重要参数，对于这两个参数的盲估计问题一直是信号处理领域的研究热点。针对MSK信号的参数估计问题，已经提出了多种有效的处理方法。其中，基于循环谱的MSK信号参数盲估计方法，在中低信噪比条件下有着良好的参数估计性能，但该方法需要估计循环谱密度，使得算法计算复杂度高(郑鹏,张鑫,刘锋,等.基于循环谱的MSK信号盲检测与参数估计[J].太赫兹科学与电子信息学报,2012,10(3):350-354.)。基于小波变换的MSK信号符号速率盲估计方法，无需获取信号先验信息即可进行码速率估计，但该方法存在最优小波变换尺度不易选取的缺陷，导致算法普适性差，且在低信噪比下估计性能退化(郜宪锦,基于小波变换的MSK信号码速率盲估计[J].电子科技,2015,28(1):140-142.)。基于延迟相乘和小波变换的带通MSK信号符号速率估计方法，以及基于平方律和一阶循环矩子集的频率估计方法，虽然可以获得较好的估计性能，但该方法需要进行联合处理导致算法整体计算量较大(郑文秀.MSK信号的参数估计[J].电路与系统学报,2011,16(2):23-27.)。上述方法均假设信道环境噪声服从高斯分布，但在工程应用中，实际噪声通常具有明显的脉冲特性，如水下冲击噪声、大气噪声等，由于这类脉冲噪声的影响，高斯噪声环境下的MSK信号参数估计方法性能严重退化。综上所述，现有技术存在的问题是：现有的高斯噪声假设下的MSK信号调制参数估计方法在脉冲噪声环境下性能严重退化。此外，从现有的公开文献来看，鲜有文献提及脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法。本专利技术是这样实现的，一种脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法，所述脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法对接收到的MSK信号做非线性压缩，并计算广义二阶循环统计量；提取广义二阶循环统计量特定时延截面，通过自适应双阈值进行循环频率检测，得到循环频率集合；利用循环频率集合中相邻循环频率的间距完成调制频率间隔估计，根据MSK信号调制指数实现符号周期估计。进一步，所述脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法包括以下步骤：步骤一，对接收到的MSK信号进行采样，进行非线性变换，计算广义二阶循环统计量；步骤二，提取广义二阶循环统计量的特定时延截面Gr(0,ε)，利用自适应双阈值方法对Gr(0,ε)进行循环频率检测，得到循环频率集合Υ；步骤三，利用循环频率集合Υ计算载波频率间隔fΔ，并根据调制指数h＝1/2计算符号周期Tb。进一步，所述广义二阶循环统计量Gr(τ,ε)定义为：其中Nr表示信号长度，f[r(n)]为非线性变换，表达式为：其中，r(n)为接收信号。进一步，所述提取广义二阶循环统计量的特定时延截面Gr(0,ε)，并利用自适应双阈值进行循环频率检测，得到循环频率集合Υ具体包括：提取广义二阶循环统计量截面Gr(0,ε)，对|Gr(0,ε)|进行差分得到D(υ)，设置阈值为若D(υi)＞γ且D(υi+1)＜-γ，则υi为循环频率，检测所有可能的循环频率υ，得到循环频率集合υ∈Υ。进一步，所述利用循环频率集合Υ计算载波频率间隔fΔ，并根据调制指数h＝1/2计算符号周期Tb具体包括：根据相邻循环频率之间的最小距离来估计调制频率间隔fΔ，MSK信号的调制指数为1/2，h＝fΔ·Tb＝1/2，本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法的卫星通信系统。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法的浅海水声通信系统。本专利技术的优点及积极效果为：基于广义二阶循环统计量的MSK信号参数估计方法可以有效抑制脉冲噪声影响，实现脉冲噪声环境下MSK信号的调制频率间隔和符号周期估计，并且对于α较小的强脉冲噪声环境也具有一定的稳健性。当混合信噪比高于-1dB时，MSK信号调制频率间隔和符号周期估计的均方根误差接近0，且对噪声特征指数为2的高斯噪声环境下本专利技术同样适用，可见，本专利技术提出的MSK信号调制参数估计方法效果较好。附图说明图1是本专利技术实施例提供的脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的脉冲噪声环境中不同广义信噪比下MSK信号的调制参数估计性能示意图。图3是本专利技术实施例提供的脉冲噪声环境中不同噪声特征噪声下MSK信号的调制参数估计性能示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。最小频移键控信号具有频带利用率高、带外辐射小、抗码间串扰和信道噪声干扰性能等特点，广泛应用于军事通信和民用通信领域。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法包括以下步骤：S101：接收到的MSK信号做非线性变换，并计算广义二阶循环统计量；S102：提取广义二阶循环统计量特定时延截面，并通过自适应双阈值进行循环频率检测，得到循环频率集合；S103：利用循环频率集合中相邻循环频率的间距完成调制频率间隔估计，根据MSK信号调制指数实现符号周期估计。下面结合具体实施例对本专利技术的应用原理作进一步的描述。本专利技术实施例提供的脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法包括以下步骤：S1对接收到的MSK信号r(t)进行采样r(n)，并计算r(n)广义二阶循环统计量Gr(τ,ε)；接收信号r(t)经过采样后信号r(n)表达式为：r(n)＝s(n)+w(n)；其中，s(n)和w(n)分别表示采样后发送信号和脉冲噪声。由于Alpha稳定分布不存在有限的二阶矩，使得噪声的方差没有意义，通常用广义信噪比来表征信号和噪声的功率关系，其中表示信号的方差、γ表示Alpha稳定分布噪声的分散系数。发送信号s(n)的表达式为：其中A表示MSK信号振幅，θ表示相位，g(·)为成型滤波器,Tb＝Nsfs-1是MSK信号的符号周期，Δfc为载波频偏，fΔ为调制频率间隔，si是第i周期内的调制符号，且si∈{-1,1},调制指数为h＝fΔ·Tb＝1/2。对接收信号r(n)定义如下非线性变换：非线性变换后保持了接收信号r(n)的频率信息，压缩了接收信号的幅度信息，有效抑制脉冲噪声幅度。广义二阶循环统计量为：其中Nr表示信号长度，f[r(n)]为非线性变换。S2提取S1步骤得到的广义二阶循环统计量Gr(τ,ε)的特定时延截面Gr(0,ε)截面，并利用自适应双阈值方法检测循环频率，得到循环频率集合Υ；提取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法，其特征在于，所述脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法对接收到的MSK信号做非线性变换，并计算广义二阶循环统计量；提取广义二阶循环统计量特定时延截面，通过自适应双阈值进行循环频率检测，得到循环频率集合；利用循环频率集合中相邻循环频率的间距完成调制频率间隔估计，根据MSK信号调制指数实现符号周期估计。

【技术特征摘要】
1.一种脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法，其特征在于，所述脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法对接收到的MSK信号做非线性变换，并计算广义二阶循环统计量；提取广义二阶循环统计量特定时延截面，通过自适应双阈值进行循环频率检测，得到循环频率集合；利用循环频率集合中相邻循环频率的间距完成调制频率间隔估计，根据MSK信号调制指数实现符号周期估计。2.如权利要求1所述的脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法，其特征在于，所述脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法包括以下步骤：步骤一，对接收到的MSK信号进行采样，进行非线性变换，计算广义二阶循环统计量；步骤二，提取广义二阶循环统计量的特定时延截面Gr(0,ε)，利用自适应双阈值方法对Gr(0,ε)进行循环频率检测，得到循环频率集合Υ；步骤三，利用循环频率集合Υ计算载波频率间隔fΔ，并根据调制指数h＝1/2计算符号周期Tb。3.如权利要求2所述的脉冲噪声环境下MSK信号调制参数估计方法，其特征在于，所述广义二阶循环统计量Gr(τ,ε)定义为：

【专利技术属性】
技术研发人员：李兵兵，张俊林，刘明骞，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，西安中电科西电科大雷达技术协同创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61