[发明专利]一种低速率BPSK突发信号码速率估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信中一种BPSK（Binary Phase Shift Keying，二元数字相移键控）信号码速率估计方法，具体是低速率BPSK突发信号码速率的一种估计方法。

技术背景

BPSK调制因其抗噪性能良好而在卫星通信等数字通信系统中得到广泛应用。对数字通信系统来说，发送端所采用的码速率是接收端进行解调的一项必不可少的参数，而在非合作通信信号分析中，码速率只能由接收数据估计得到，因此，如何提高码速率估计的精度对非合作通信具有极其重要的意义。在突发数据通信中，当信号的码速率特别低时，接收数据中的符号个数往往非常少，只有十几个甚至几个，此时，传统的适用于符号个数比较多的场合下的估计方法往往会失效，需要由其他方法缩小码速率估计值的取值范围，以此辅助传统的估计方法，从而提高估计精度。

目前，低速率BPSK突发信号码速率估计中，用于约束码速率取值范围的方法主要有两种：一种是在频域由带宽辅助估计；另一种是在时域将基带信号高、低电平持续时间的最小值作为符号周期来辅助估计。对低码率信号，当符号个数比较少时，带宽估计自身就是一个难点，而基带信号高、低电平持续时间的最小值有可能会是符号周期的某个倍数，从而给出错误的辅助估计范围。

发明内容

本发明旨在提出一种适用于低码率BPSK突发信号的码速率估计方法，基于上述的时域辅助估计方法，采用直线拟合，比上述方法具有更高的稳健性，而且原理简单，不涉及复杂运算，适用于工程应用。

本发明的技术方案如下：

一种低速率BPSK突发信号码速率估计方法，其特征在于：先对接收到的采样频率为                                                的BPSK信号下变频得到基带信号，由迟滞比较器对基带信号波形进行整形，再对经过整形的信号进行差分运算并由此得到高、低电平持续期序列，然后由高、低电平持续期序列进行最小二乘直线拟合，得到拟合误差，由拟合误差的大小选出符号周期的估计值，此处，因为码速率和符号周期呈倒数关系，所以对符号周期取倒数即得到码速率的估计值；其中：n = 0，1，……，N-1。

对所述BPSK信号的载波频率进行估计后进行正交下变频处理，是对接收到的信号BPSK信号分别乘以一个信号和一个信号并进行低通滤波，然后低通滤波输出的两路信号分别称作I路（In-phase，同相）输出信号和Q路（Quadrature，正交）输出信号。其中，是载波频率的估计值，是载波相位的估计值。

在下变频处理时，对载波相位进行扫描指的就是载波相位的估计值获取的过程，也就是载波相位估计过程，具体实施时将等间隔划分为若干份，并进行扫描。因为当=且=时，信号将与发送端载波同频同相，此时的I路输出信号的能量达到最大值，所以，可以通过I路输出信号能量最大化作为准则对载波相位进行估计，实现载波相位的同步。

当发送端基带信号不进行成形处理时，在I路输出的信号是经过信道而产生失真并叠加了噪声的方波信号；其中：n = 0，1，……，N-1。

所述迟滞比较器的正向门限值和反向门限值分别设置如下：

其中：是一个正的经验参数，是一个指示函数，当条件成立时，指示函数，；反之，当条件成立时，指示函数，。这里并没有定义情况下指示函数的取值，因为出现的概率为0，同时，将的情况并入到上述两种情况中的任意一个均可。

对校正后的信号进行差分运算，得到信号；其中：n = 0，1，……， N-2)：

取值为2或者-2的位置是基带信号正负电平的交替处（因为定义指示函数的值等于+1或者-1，也就是经过整形的信号的取值只有+1或-1，而又是相邻两点的差值，所以取值只能是-2或0或者+2。等于0的地方代表没有符号交替，而等于-2或者+2的地方代表有符号交替），也就是符号发生更替的边界处。因此，由可以得到符号更替处的索引值序列 (其中：j = 0， 1， ……， L，这里记的元素个数为L+1)，进而得到高、低电平的持续期序列：

其中：j = 0， 1， ……， L-1。

所述高、低电平的持续期序列中的每一项都近似等于发送符号周期T的某个倍数。

对所述的高、低电平持续期序列进行升序排序，得到排序后的序列 (其中：j = 0， 1， ……， L-1)，则取的中位数为参考长度：

 。