[发明专利]一种基于循环矩特征的Multi-h CPM调制指数估计方法

说明书

本发明提供一种基于循环矩特征的Multi‑h CPM调制指数估计方法，本发明估计调制指数时无需将调制指数调整为1，大大增强了估计精度；本发明选取循环谱截面在g＝16处，不仅增强了估计准确度，更增大了适应范围。对1/h不为整数的调制指数可以应用本方法；本发明实现低信噪比下调制参数的准确估计，与现有的估计方法的性能比较表明，在低信噪比下，所提出的估计方法优于现有技术，在相同估计精度条件下对于h＝0.5、0.25、0.125的Single‑h CPM分别可以降低10dB、6dB、3dB，对于Multi‑h CPM可以降低5dB以上，优化效果十分显著。

技术领域

本发明属于信号参数估计领域，具体涉及一种基于循环矩特征的Multi-h CPM调制指数估计方法。

背景技术

连续相位调制(continuous phase modulation，CPM)信号由于其良好的频谱和功率利用率以及恒包络特性，在现代卫星、移动通信和军事通信系统中获得广泛应用。而在军事通信对抗中对截获的CPM信号解调或干扰的前提，是对其信号参数的精确估计。

多指数连续相位调制(Multi-h CPM)是一种有记忆的、高效的、恒包络的非线性调制技术，因为其具有确定的相位关系，且包络恒定，因此，具有频谐旁瓣分量低、误码性能好等优点，同时具备高效的频谱效率和功率效率且对功放和信道的非线性特性不敏感等性质，在无线通信系统中有着广泛的应用。

CPM类信号最重要的技术参数之一就是控制每符号间隔相位峰值偏移的调制指数。调制指数的精确估计对于实现最佳接收机(即最大似然序列MLSD检测接收机)以及各种次优接收技术，特别是基于Laurent分解的接收机来说至关重要。而Multi-h CPM拥有多个随时间循环变化的调制指数，不仅可以提高抗误码能力，还可以使频谱更加紧凑、带外滚降更快，提高其频谱利用率，在带宽和功率受限的条件下，Multi-h CPM有着比Single-h CPM更加优异的传输性能。

目前关于Multi-h CPM信号的调制指数估计算法的研究比较少。最优算法是最大似然估计，然而该类算法不适合实际应用。次优的基于高阶累积量的算法，最早由Fonollosa和Nikias提出，即四阶累积量的封闭式非数据辅助估计器。该算法必须在已知符号的频偏和符号速率的前提下才能进行估计，且虽然该算法在低信噪比条件下表现出合理的性能，但在高信噪比条件下，由于四阶矩收敛速度较慢，性能没有明显改善。2004年，研究CPFSK信号调制指数估计对定时同步的影响，利用信号瞬时频率间的关系，提出一种基于短时傅里叶变换的调制指数估计算法，该算法仅适用于矩形成形的全响应CPM信号。Bianchi利用信号的循环平稳性提出的非数据辅助的调制指数估计方法是比较常见的算法，但该算法具有一定的应用局限，这主要是因为该类算法需要设定指数搜索区间，数据量要求比较大。

发明内容

本发明的目的在于为了克服Multi-h CPM调制指数估计困难的问题的一种基于循环矩特征的Multi-h CPM调制指数估计方法。

一种基于循环矩特征的Multi-h CPM调制指数估计方法：

(1)CPM信号的功率谱

CPM的等效低通信号表示为：

CPM的平均自相关函数为：

对进行FFT得到功率密度谱函数：

ψ(jh)满足如下条件：

(2)CPM信号的一阶循环矩特征

对于调制指数为h的CPM信号s(t)，有：

当h为非整数时，m_s(t)＝0；