基于谱特征分析的BPSK信号关键参数估计方法

来源：信号处理杂志 2025年第3期北京时间：

作者：朱航, 邹晓鋆, 谭铭, 许旭光, 韩立珣, 宋伟

摘要：针对非合作通信中所截获的根升余弦脉冲成形二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying， BPSK）信号，创新性地将其建模为周期调制信号，并对周期调制信号分段观测矩阵的奇异值分解结果进行了必要分析，明确了单分量及多分量情况下奇异值分解的结构性特点，在此基础上结合信号自身特点提出了对符号速率、载频、滚降系数、延迟量等关键参数进行估计的新方法。首先通过对接收信号的功率谱及其直方图进行分析，利用噪声功率谱恒定的特点，实现对信号符号速率及载频的粗估计，在此基础上通过对信号平方项的Chirp-Z变换谱进行分析实现载频的精确估计，并提出了通过功率谱得到成形脉冲绝对值归一化波形的新方法，有效避免载频对根升余弦脉冲滚降系数估计的影响；其次对其包络谱进行分析，明确了信号包络谱在符号速率整数倍处出现明显谱线，得到符号周期的精确估计值，并结合功率谱分析中对成形脉冲归一化波形的估计，首次引入波形相似度衡量指标对滚降系数实现估计；最后根据周期调制信号模型，创新性地设计并构建了信号的动态延迟分段观测矩阵，分析不同延迟量情况下信号根升余弦脉冲基本波形的分段情况，利用所提出的改进的奇异值比谱实现对信号接收延迟的精确估计。仿真表明，本文方法具备较高的参数估计精度。

关键词：‍‍根升余弦脉冲, 二进制相移键控, 参数估计, 功率谱, 包络谱, 动态延迟分段观测矩阵, 奇异值比谱