一种直接用于中频数据的数字信号符号速率估计方法与流程

本发明属于数字信号处理，涉及无线电中频检前记录数据中窄带数字信号的符号速率估计技术。

背景技术：

1、符号速率是数字信号的重要特征参数，符号速率的快速估计是无线电信号处理和信息对抗的基础环节，是后续进行解调、解码的重要前提。在非协作通信中，无线电侦收系统以中频采样的方式得到未知的无线电宽带信号后，需要对宽带信号进行频谱分析，然后对目标窄带数字信号逐一进行数字下变频，由此得到所需的基带目标数字信号，在得到基带数字信号后，采用合适的方法估算符号速率。

2、上述的符号速率估计方法需要将目标窄带信号数字下变频到基带，具体的，每次只能从宽带信号中抽取一个窄带信号，当中频数据中同时存在多个窄带目标信号需要抽取时，存在计算量大的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种直接用于中频数据的数字信号符号速率估计方法，该方法可用于mpsk(多进制相移键控)、qam(正交幅度调制)等调制类信号，可用于直接从中频无线电检前记录数据中，快速估计目标窄带数字信号的符号速率。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种直接用于中频数据的数字信号符号速率估计方法，所述方法为选取一段中频检前记录数据的时间序列，计算并分析自相关谱，得到中频检前记录数据频谱中包含的一系列窄带信号及其中心频点；对任意一个窄带数字信号，以原始中频数据的频谱为基础，在窄带信号中心频点的局部邻域计算循环谱；搜索二维局部循环谱幅度矩阵的峰值，该峰值对应的循环频率即为该数字信号的符号速率。

3、上述方法具体包括以下步骤：

4、步骤1.对于采样速率为fs的中频检前记录数据，任意选取一段长度为l的采样数据，记为x(n)，其中n为整数且n∈[0，l-1]。

5、步骤2.对x(n)进行快速傅里叶变换，由于中频检前记录数据为实信号，其频谱具有共轭对称性，我们仅取x(n)傅里叶变换后的离散单边谱，记为x(n)，其中n为整数且n∈[0，l/2)，频谱x(n)的频率分辨率f0＝fs/l。

6、步骤3.基于原始信号的离散单边频谱x(n)，进行自相关计算，得到自相关谱：

7、

8、其中m为x(n)在频域上的偏移量，考虑到原始中频数据中的信号均为带限窄带信号，自相关谱的计算可以限制在对应信号中心频点的局部邻域m，m∈m，得到了如下的自相关谱：

9、

10、步骤4.设置信噪比阈值为snr0，对自相关谱xautocorr(n)进行形态学分析，具体的，当某段信号信噪比大于snr0时，将其标注为待分析信号，由此可得到一系列的窄带信号f1、f2、…、fk及其对应的中心频点fc1、fc2、…、fck，此处频点为使用频率分辨率f0归一化后的频率。

11、步骤5.遍历中频数据中包含的带限信号f1、f2、…、fk。任取中心频点为fck的窄带信号fk，记r为循环频率，考虑到窄带数字信号符号速率的有限性，假定r∈r。计算窄带信号fk对应的循环谱：

12、

13、步骤6.考虑到中心频点估计可能产生的偏移，我们在窄带信号fk中心频点的局部邻域计算循环谱。记pk为信号fk以频点fck为中心的局部邻域，由此得到窄带信号fk对应的局部循环谱：

14、

15、其中，p∈pk、m∈m、r∈r，满足p、m、r/2为整数，且均为使用频谱分辨率f0归一化后的量化频率值。

16、步骤7.搜索二维局部循环谱矩阵xcorr(p,i)的最大幅度值：

17、

18、其中：函数abs(.)计算复数的幅度、函数argmax(.)计算目标最大值对应的参数索引。记二维局部循环谱矩阵最大幅度值对应的循环频率为r0，则r0*f0即为窄带信号fk的符号速率估计值。

19、步骤8.完成步骤5中的遍历，可以得到中频信号中包含的所有窄带信号对应的符号速率估计值。

20、本发明与现有技术相比具有如下优点：

21、本发明直接使用中频采样数据时间序列，首先计算自相关谱得到中频数据中包含的一系列窄带数字信号及其频点估计值，然后在该频点的局部邻域计算循环谱，搜索局部循环谱的最大幅度响应值，以该幅度值对应的循环频率作为窄带数字信号的符号速率估计值。相对于常规的在基带进行数字信号符号速率估计，本发明直接在窄带信号的中心频点局部邻域计算循环谱，避免了一系列的数字下变频计算流程；同时，通过对中心频点局部邻域的选取，降低了窄带信号中心频点估计不准确带来的影响；此外，本发明中自相关谱、循环谱的计算直接在频域进行，并考虑了中频数据中窄带信号的带限性，相对于常规的基于时域计算，具有计算量小的优势。

技术特征：

1.一种直接用于中频数据的数字信号符号速率估计方法，其特征在于：所述方法为选取一段中频检前记录数据的时间序列，计算并分析自相关谱，得到中频检前记录数据频谱中包含的一系列窄带信号及其中心频点；对任意一个窄带数字信号，以原始中频数据的频谱为基础，在窄带信号中心频点的局部邻域计算循环谱；搜索二维局部循环谱幅度矩阵的峰值，该峰值对应的循环频率即为该数字信号的符号速率。

2.根据权利要求1所述的一种直接用于中频数据的数字信号符号速率估计方法，其特征在于：所述方法具体包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种直接用于中频数据的数字信号符号速率估计方法。该方法可用于MPSK(多进制相移键控)、QAM(正交幅度调制)等调制类信号。选取一段中频检前记录数据的时间序列，计算并分析自相关谱，得到中频检前记录数据频谱中包含的一系列窄带信号及其中心频点；对任意一个窄带数字信号，在其中心频点的局部邻域计算循环谱；搜索二维局部循环谱幅度矩阵的峰值，该峰值对应的循环频率即为该数字信号的符号速率。本发明可用于直接从中频无线电检前记录数据中，快速估计目标窄带数字信号的符号速率。

技术研发人员：黄为,张龙,胡健,李永刚,汪毅,侯亚威,郭力兵,杨海民,殷超,金浩
受保护的技术使用者：中国卫星海上测控部
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17