MPSK信号调制方式识别与参数估计

一直以来,通信信号调制方式的识别和参数估计都是通信领域的研究热点。信号的识别与估计在军用、民用领域具有重要意义,比如在电子对抗、情报侦察、无线电资源管理、防灾减灾和地质勘探等方面都有广泛应用。数字信号具有抗干扰、易于加密、安全性高等优点,如今已经广泛应用,发展出了许多种数字调制方式,因此对数字调制信号的估计更有意义。相位调制信号(MPSK)作为一种重要的数字调制信号,应用也十分广泛,本文就几种常用的相位调制信号展开研究,针对这类信号的参数盲估计和盲识别进行了较为深入的探讨。 本文开篇交代了信号参数估计和调制识别的研究背景和意义,简要梳理了针对该课题研究的发展过程,介绍了相关的理论知识和算法。 论文随后阐述了MPSK信号的调制产生过程,具体分析了BPSK.QPSK、 OQPSK、UQPSK和8PSK信号的基本特征,并借助星座图对这几种信号做了对比讨论。 第三章详细讨论了MPSK信号的参数估计,包括带宽、载频、符号速率和信噪比。对于带宽估计,采用基于Welch变换的功率谱估计法,估计误差可达1%以下,高信噪比情况下误差能够达到3%。左右。对于载频估计,采用M次方谱估计法,当信噪比大于7.5dB时,估计误差可达10-5以下,最小误差可达3×10-6。符号速率估计采用延迟相乘法,在较大信噪比范围内能够得到准确估计值,且对噪声不敏感。对于信噪比的估计,分析了功率谱估计法、二阶矩四阶矩估计法,对二者的局限性做了说明。针对自相关矩阵奇异值分解估计法进行了详细阐述,指出了该算法的适用条件,并对不符合条件的带通滤波信号提出了一种改造方案。该方案能够有效估计接收端经过带通滤波之后的信号信噪比,信噪比低于20dB时估计误差在1dB以内,当信噪比高于20dB,低于30dB时误差在2dB以内。 论文最后研究了MPSK信号调制方式的识别方法。针对相位调制信号的特点,介绍了谱线特征法、星座图法、相位直方图法等算法的特点和局限性。阐述了高阶统计量的基础知识,由于高斯白噪声的高阶累积量均为零,所以高阶累积量算法理论上能够消除白噪声对信号识别的影响。以此为基础构造了用于MPSK信号识别的特征参数,设计了信号识别流程,分别针对BPSK与UQPSK、QPSK与8PSK、QPSK与OQPSK三组信号做了对比仿真,仿真结果表明能够达到较好的识别效果：取符号长度为1024,当信噪比大于15dB时,BPSK和UQPSK信号的识别准确率可达95%以上；当信噪比大于10dB时,QPSK和8PSK信号的识别准确率可达95%以上；当信噪比大于5dB时,QPSK和OQPSK信号的识别准确率可达90%以上,当信噪比高于15dB时,识别准确率可达100%。