收稿日期:20101103;修回日期:20101207基金项目:国家重大专项基金资助项目(2009ZX0300300201作者简介:谢然(1983,男,云南玉溪人,助理工程师,硕士,主要研究方向通信信号处理(xieran_2008@163;张效义(1966,男,教授,硕导,主要研究方向为无线通信技术、通信信号处理、无线传感器网络等;田鹏武(1983,男,博士研究生,主要研究方向为通信信号处理.一种基于循环谱的MPSK信号符号速率估计方法*谢然,张效义,田鹏武(解放军信息工程大学信息工程学院,郑州450002摘要:针对频谱感知的实际应用,在循环平稳理论的基础上,研究了经过脉冲成形滤波器滤波后的MPSK信号的循环谱特性,通过分析有限数据条件下剩余带宽对循环谱估计的影响,提出一种恒包络处理与频域平滑循环周期图结合的符号速率估计算法。仿真表明该方法在有限数据条件下具有良好的性能,而且在剩余带宽较小时,也能有效地估计MPSK信号的符号速率。关键词:MPSK信号;符号速率估计;循环谱;剩余带宽:TP3931文献标志码:A:10013695(201106229403do:i10.3969/.jissn.10013695.2011.06.079SymbolrateestimationmethodofMPSKsignalsbasedoncyclicspectrumXIERan,ZHANGXiaoy,iTIANPengwu(InstituteofInformationEngineering,PLAInformationEngineeringUniversity,Zhengzhou450002,ChinaAbstract:Amiingatthepracticalapplicationofspectrumsensing,thispaperstudiedthecyclicspectrumcharacteristicsofMPSKsignalswhichfilteredbypulseshapingfilterbasedoncyclicstationarytheory.Byanalyzingtheaffectofexcessbandwidthtocyclicspectrumestmiation,providedasymbolrateestmiationalgorithmwhichcombinesconstantamplitudeprocessingwithspectrallysmoothedcyclicperiodogram.Smiulationresultshowsthattheproposedalgorithmcanachievegoodperformanceforlmiiteddatalength,andevenwhenexcessbandwidthissmal,lthealgorithmcanestmiatethesymbolrateefficiently.Keywords:MPSKsignals;symbolrateestmiation;cyclicspectrum;excessbandwidth信号符号速率估计是频谱感知的重要内容,多元相移键控调制(MPSK信号在实际的数字通信系统中运用非常广泛。符号速率是MPSK信号的参数之一。在电磁频谱监测、认知无线电系统中对接收到的MPSK信号进行准确的符号速率估计是后续进行调制方式识别、解调的重要前提。MPSK信号经过编码和采样等处理后具有循环平稳特性[1,2]。循环谱是分析循环平稳信号的有力工具,利用循环谱可以有效地估计MPSK信号的符号速率。在基于循环谱的MSPK信号符号速率估计的方法[3~5]中,文献[3,4]针对BPSK信号进行研究,文献[5]研究了MPSK信号的检测和参数估计问题,这些文献通过对MPSK信号循环谱的特定截面进行谱峰搜索完成信号的符号速率估计,取得了良好的估计效果。但是以上研究均假设信号基带脉冲为矩形脉冲,没有考虑脉冲成形滤波器的影响。在实际的通信系统中通信带宽是有限的,发送端需要通过脉冲成形技术来降低信号的码间干扰和减小发射带宽。研究脉冲成形滤波后的MPSK信号的符号速率估计具有更高的现实意义。1信号模型及循环谱特性MPSK信号模型可表示为x(t=Re{xl(tej(2fct+0},xl(t=k=-qrc(t-nTbejk(1其中:xl(t为x(t的复包络;fc为信号载频;n为调制相位信息;k{2(k-1/M},k=1,,M;0tT;0为初始相位;Tb为符号周期;qrc(t为成形脉冲。信号经过脉冲成形后qrc(t=g(thr(t。其中g(t是宽度为Tb的门函数,hr(t为满足奈奎斯特准则的脉冲成形滤波器的冲激响应。实际中常用升余弦脉冲成形滤波器[6],其冲激响应和傅里叶变换分别为hr(t=sin(t/Tbt/Tbcos(t/Tb1-42t2/T2b(2aHr(f=1,0|f|<1-2Tb12{1+cos[(2Tb|f|-1+2]},1-2Tb|f|<1+2Tb0,|f|1+2Tb(2b为滚降系数01,则qrc(t的傅里叶变换为Qrc(f=sin(fTbfHr(f(3文献[7,8]给出了MPSK信号循环谱的一般形式,由此可推导得出脉冲成形滤波后MPSK信号的循环谱表达式:当M=2时,BPSK信号的循环谱为Sx(f=14Tb[Qrc(f+fc+/2Q*rc(f+fc-/2+Qrc(f-fc+/2Q*rc(f-fc-/2],=0,1/Tb;|f-fc|(1+/2Tb14TbQrc(f-fc+/2Q*rc(f+fc-/2ej0,=0,2fc1/Tb;|f|(1+/2Tb14TbQrc(f+fc+/2Q*rc(f-fc-/2e-j0=0,-2fc1/Tb;|f|(1+/2Tb0,=else,f=else(4当时,MPSK信号的循环谱...