一种underlay频谱共享时频重叠信号码速率估计方法技术

本发明专利技术属于时频重叠信号技术领域，公开了一种underlay频谱共享时频重叠信号码速率估计方法，包括：接收到的时频重叠MPSK信号计算能量算子；求得的信号的能量算子取绝对值并作FFT得到能量算子谱；能量算子谱再求一次能量算子；根据重叠信号分量的个数提取能量算子谱的峰值，得到各分量信号的码元速率。本发明专利技术在较低信噪比环境下具有良好的估计性能；重叠信号个数为2个或3个时，不同SNR下的码速率估计仿真结果。对于任意两个信号重叠或三个信号重叠的情况，当信噪大于0dB时，码元速率的估计性能较好。

A code rate estimation method for underlay spectrum sharing time-frequency overlapped signals

The invention belongs to the field of time-frequency overlapped signal technology, discloses a underlay spectrum sharing time frequency overlapped signal decoding method, including: receiving rate estimation of time-frequency overlapping MPSK signals to calculate the energy operator; energy operator obtained signal absolute value and FFT energy operator spectrum; spectrum for an energy energy operator operator; according to the number of overlapped signal components of the peak energy extraction operator spectrum, the symbol rate of each component signal obtained. The proposed method has good estimation performance in the lower SNR environment; the simulation results of code rate estimation under different SNR are obtained when the number of overlapping signals is 2 or 3. For any two signals overlapped or three signals overlapped, the estimation performance of symbol rate is better when SNR is greater than 0dB.

【技术实现步骤摘要】
一种underlay频谱共享时频重叠信号码速率估计方法
本专利技术属于时频重叠信号技术和盲信号处理
，尤其涉及一种underlay频谱共享时频重叠信号码速率估计方法。
技术介绍
在underlay频谱共享方式下，主用户和多个次用户共享频谱，提高频谱利用率。主用户和次用户在时域上完全重叠，频域上部分重叠，且信号之间相互独立。在underlay认知无线电中，次用户在不超过干扰温度的前提下，可以与主用户共用频谱，干扰温度受带宽等参数的影响，而码元速率与带宽直接相关，因此测量干扰温度需要进行码元速率的估计。现有的估计时频重叠信号码速率方法大都利用信号的循环平稳特征，如循环累积量、循环谱等。郭黎利等把不同循环频率的四阶循环累积量值组成一组脉冲，并对该脉冲作谱分析。最后通过提取谱的周期，计算时频重叠信号中分量信号的符号速率。该方法可以估计BPSK、QPSK和16QAM的码元速率；不足之处是四阶循环累积量作为统计特征量，需要大量数据点计算。(郭黎利,李旷代,石荣等.单信道时频重叠双信号的码速率估计方法[J].电子信息对抗技术,2009,24(1):1-4)。徐闻求解了时频重叠信号的循环谱，根据循环谱估计出分量信号的载频后，在截面，含有与码速率相关的谱线信息，根据这个性质分别估计出各个重叠分量的码元速率。该问题解决了不同信号间载频和码速率的配对问题，可以进行载频和码速率的联合估计。循环谱估计计算复杂度较大，并且码速率估计精度直接受载频估计精度的影响。(徐闻,王斌.一种基于循环谱的时频混叠信号参数估计方法[J].数据采集与处理,2014,29(3):456-464).张洋改进了循环谱的频域平滑算法，改进后的算法可以对循环谱进行快速估计，并提取MPSK的符号速率。该方法与传统循环谱估计算法相比，复杂度有所降低，但计算量仍较大。(张洋,彭华.比特谱相关改进循环谱的单通道混合信号参数估计快速算法[J].信号处理,2016,32(4):404-416)。LiuK等针对单通道重叠信号做两次小波变换，然后对小波变换系数求解FFT，从该频谱中提取符号速率。该方法虽然不需要已知或提前估计出载频信息，但是只能针对于两个重叠信号的载频和码速率都相同的特殊情况。同时小波变换对噪声极其敏感，SNR大于6dB时才会取得较好的估计效果。(LiuK,ZuoZY,HuangQ.Asymbolrateestimationalgorithmforlinearlymixeddigitalmodulationsignals[C].IetInternationalCommunicationConferenceonWirelessMobileandComputing.IEEEXplore,2009:233-236.)综上所述，现有技术存在的问题是：现有的估计时频重叠信号码速率方法存在计算复杂度较大，并且仅适用于两个重叠信号的载频和码速率都相同的特殊情况，低信噪比条件下估计性能较差的问题。
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underlay频谱共享时频重叠信号码速率估计方法。本专利技术是这样实现的，一种underlay频谱共享时频重叠信号码速率估计方法，所述underlay频谱共享时频重叠信号码速率估计方法包括以下步骤：步骤一，接收到的时频重叠MPSK信号计算能量算子；步骤二，求得的信号的能量算子取绝对值并作FFT得到能量算子谱；步骤三，能量算子谱再求一次能量算子；步骤四，根据重叠信号分量的个数提取能量算子谱的峰值，得到各分量信号的码元速率。进一步，所述步骤二中对接收到的时频重叠MPSK信号能量算子取绝对值并作FFT得到能量算子谱的实施按以下进行：时频重叠MPSK的信号模型表示为：si(t)＝Aiexp[j(wcit+φi(t))]；其中，N为时频重叠信号的信号分量个数，n(t)是加性高斯白噪声，si(t)为时频重叠信号的信号分量，式中Ai表示信号分量的幅度，an表示信号分量的第n个符号，p(t)表示成型滤波函数，Tbi表示信号分量的码元周期，wci表示信号分量的载波频率。进一步，所述步骤二中对时频重叠MPSK信号的能量算子取绝对值：z(n)＝|x(n)2-x(n-1)x(n+1)|；其中，z(n)表示接收到的时频重叠MPSK信号的能量算子取绝对值，x(n)表示接收到的时频重叠MPSK信号的第n个取样点。对z(n)做FFT，得到时频重叠信号的能量算子谱S(f)：S(f)＝FFT(z(n))。进一步，所述步骤三中对能量算子谱再求一次能量算子具体包括：V(f)＝S(f)2-S(f-1)S(f+1)；其中，f表示能量算子谱S(f)中谱线对应的频率，V(f)表示能量算子谱的量算子，此处理可以消噪并且能够便于谱线提取。本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述认知无线电中underlay频谱共享方式时频重叠信号的码速率估计方法。本专利技术的优点及积极效果为：在较低信噪比环境下具有良好的估计性能；图2和图3分别给出了重叠信号个数为2个或3个时，不同SNR下的码速率估计仿真结果；对于任意两个信号重叠或三个信号重叠的情况，当信噪大于0dB时，码元速率的估计性能较好。附图说明图1是本专利技术实施例提供的underlay频谱共享时频重叠信号码速率估计方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的时频重叠双信号在不同信噪比下码速率估计的归一化均方误差(NMSE)示意图。图3是本专利技术实施例提供的时频重叠三信号在不同信噪比下码速率估计的归一化均方误差(NMSE)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。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underlay频谱共享时频重叠信号码速率估计方法包括以下步骤：S101：接收到的时频重叠MPSK信号计算能量算子；S102：求得的信号的能量算子取绝对值并作FFT得到能量算子谱；S103：能量算子谱再求一次能量算子；S104：根据重叠信号分量的个数提取能量算子谱的峰值，得到各分量信号的码元速率。步骤S102中对接收到的时频重叠MPSK信号能量算子取绝对值并作FFT得到能量算子谱的实施按以下进行：时频重叠MPSK的信号模型表示为：si(t)＝Aiexp[j(wcit+φi(t))]；其中，N为时频重叠信号的信号分量个数，n(t)是加性高斯白噪声，si(t)为时频重叠信号的信号分量，式中Ai表示信号分量的幅度，an表示信号分量的第n个符号，p(t)表示成型滤波函数，Tbi表示信号分量的码元周期，wci表示信号分量的载波频率。对时频重叠MPSK信号的能量算子取绝对值：z(n)＝|x(n)2-x(n-1)x(n+1)|；其中，z(n)表示接收到的时频重叠MPSK信号的能量算子取绝对值，x(n)表示接收到的时频重叠MPSK信号的第n个取样点。对z(n)做FFT，得到时频重叠信号的能量算子谱S(f)：S(f)＝FFT(z(n))；步骤S103中对能量算子谱再求一次能量算子的实施按以下进行：V(f)＝S(f)2-S(f-1)S(f+1)；其中，f表示能量算子谱S(f)中谱线对应的频率，V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种underlay频谱共享时频重叠信号码速率估计方法，其特征在于，所述underlay频谱共享时频重叠信号码速率估计方法包括以下步骤：步骤一，接收到的时频重叠MPSK信号计算能量算子；步骤二，求得的信号的能量算子取绝对值并作FFT得到能量算子谱；步骤三，能量算子谱再求一次能量算子；步骤四，根据重叠信号分量的个数提取能量算子谱的峰值，得到各分量信号的码元速率。

【技术特征摘要】
1.一种underlay频谱共享时频重叠信号码速率估计方法，其特征在于，所述underlay频谱共享时频重叠信号码速率估计方法包括以下步骤：步骤一，接收到的时频重叠MPSK信号计算能量算子；步骤二，求得的信号的能量算子取绝对值并作FFT得到能量算子谱；步骤三，能量算子谱再求一次能量算子；步骤四，根据重叠信号分量的个数提取能量算子谱的峰值，得到各分量信号的码元速率。2.如权利要求1所述的underlay频谱共享时频重叠信号码速率估计方法，其特征在于，所述步骤二中对时频重叠MPSK信号的能量算子取绝对值并作FFT得到能量算子谱具体...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兵兵，刘明骞，吴真，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61