基于广义循环相关熵的改进MSK载波估计方法研究

来源：信号处理杂志 2024年第12期北京时间：

作者：孔垚, 付天晖

摘要：针对甚低频通信中常用的最小频移键控（Minimum shift keying，MSK）信号在传输过程中由于雷击引起的强脉冲性的噪声干扰，原有的基于广义循环相关熵的估计算法对这种强脉冲噪声的抑制性能下降，导致载波参数估计能力的退化甚至失效的问题，本文算法通过引入非线性函数Sigmoid，提出一种基于广义循环相关熵的改进的载波估计（Sigmoid generalized cyclic correntropy，SGCCE）方法。首先，指出广义循环相关熵算法在脉冲噪声背景下实现载波估计的特性，以及算法退化甚至失效的原因。然后根据Sigmoid函数可以有效抑制强脉冲噪声且保持MSK信号特征不变的特性，利用Sigmoid函数改进广义循环相关熵算法中的广义高斯核函数，再通过数学建模推导出MSK信号的SGCCE函数，并由此推出MSK信号的广义循环相关熵谱（Sigmoid generalized cyclic correntropy spectrum，SGCCES），在SGCCES的基础上验证谱截面上循环频率和载波频率的关系，并检索正半轴中最大谱峰位置实现载波频率估计。本文算法使用有界非线性函数对原信号中的强脉冲噪声进行幅度抑制，实现对原算法载波估计性能的改进，通过与不同的谱函数对比，计算机仿真结果表明，本文改进的载波估计算法相比原有算法在Alpha稳定分布噪声特征指数较小，信号的广义信噪比（Generalized signal-to-noise ratio，GSNR）较低时具有较高的估计准确度，能保持良好的估计性能，并能够实现对载波频率的有效估计，验证了该算法对强脉冲环境下载波频率估计的性能的影响。

关键词：‍‍脉冲噪声, 广义循环相关熵, Alpha稳定分布, Sigmoid, 载波估计