本發(fā)明屬于qam信號(hào)初相估計(jì)，尤其涉及一種基于星座圖邊緣檢測和擬合的qam信號(hào)初相估計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、在進(jìn)行qam信號(hào)解調(diào)時(shí)，需要對(duì)信號(hào)星座點(diǎn)的初相進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償，否則將導(dǎo)致信號(hào)解調(diào)出錯(cuò)。在有導(dǎo)頻的系統(tǒng)中，可以利用導(dǎo)頻來進(jìn)行初相的估計(jì)，其性能優(yōu)異；但在沒有導(dǎo)頻的系統(tǒng)中，只能依靠盲估計(jì)方法來進(jìn)行處理，一種常用的方法就是計(jì)算星座點(diǎn)的四次方，如下所述。

2、設(shè)接收信號(hào)的星座圖為x(i)，i＝0，1，...，n-1，則初相計(jì)算公式如下：

3、

4、其中，angle(·)表示計(jì)算復(fù)數(shù)的角度。該方法計(jì)算簡單，只需要計(jì)算信號(hào)x(i)的四次方，且能滿足大部分解調(diào)應(yīng)用場景，對(duì)evm的要求不高；但當(dāng)對(duì)evm的要求很高時(shí)，如在信號(hào)分析領(lǐng)域，該方法則誤差較大，尤其是當(dāng)信號(hào)星座圖上的點(diǎn)不是均勻分布時(shí)，該方法測量的誤差很大。

5、針對(duì)上述測量誤差大的問題，目前的解決方式是在計(jì)算信號(hào)x(i)的四次后，再進(jìn)行最內(nèi)圈的四個(gè)點(diǎn)的初相估計(jì)，理論上，最內(nèi)圈的四個(gè)點(diǎn)類似qpsk調(diào)制，估計(jì)結(jié)果較準(zhǔn)確，但是這種方式容易受星座圖上星座點(diǎn)出現(xiàn)的概率的影響，對(duì)于較高階的調(diào)制甚至有時(shí)候根本就找不到最內(nèi)圈的四個(gè)點(diǎn)。

6、因此，現(xiàn)有的通過計(jì)算星座點(diǎn)的四次方來計(jì)算qam信號(hào)初相存在的如在對(duì)evm的要求很高的信號(hào)分析領(lǐng)域時(shí)，其測量的誤差大，以及在計(jì)算星座點(diǎn)的四次方后再進(jìn)行最內(nèi)圈的四個(gè)點(diǎn)的初相估計(jì)存在的容易受星座圖上星座點(diǎn)出現(xiàn)的概率的影響，是目前亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于星座圖邊緣檢測和擬合的qam信號(hào)初相估計(jì)方法，解決現(xiàn)有的通過計(jì)算星座點(diǎn)的四次方來計(jì)算qam信號(hào)初相存在的如對(duì)evm的要求很高的信號(hào)分析領(lǐng)域，其測量的誤差大，以及在計(jì)算星座點(diǎn)的四次方后再進(jìn)行最內(nèi)圈的四個(gè)點(diǎn)的初相估計(jì)存在的容易受星座圖上星座點(diǎn)出現(xiàn)的概率的影響的技術(shù)問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種基于星座圖邊緣檢測和擬合的qam信號(hào)初相估計(jì)方法，包括以下步驟：

4、s1：基于星座點(diǎn)的四次方計(jì)算qam信號(hào)星座點(diǎn)的初相，具體公式如下

5、

6、其中，angle(·)表示計(jì)算復(fù)數(shù)的角度，x(i)為信號(hào)的星座圖上的序號(hào)為i的點(diǎn)，i表示信號(hào)的星座圖上的點(diǎn)的序號(hào)，i＝0，1，...，n-1，對(duì)星座圖進(jìn)行補(bǔ)償完成大相偏的捕獲；

7、s2：檢測qam星座圖的邊緣，獲得邊緣上的星座圖的點(diǎn)，即邊緣星座圖；

8、s3：對(duì)qam星座圖的上邊緣、下邊緣、左邊緣和右邊緣，通過上、下、左、右四條直線來進(jìn)行擬合；

9、s4：根據(jù)擬合的四條直線的斜率分別計(jì)算四個(gè)初相，并對(duì)四個(gè)初相進(jìn)行平均得到一次迭代的初相

10、s5：對(duì)qam邊緣星座圖進(jìn)行相位補(bǔ)償，即

11、s6：更新上、下、左、右四個(gè)邊緣，重復(fù)步驟s3，迭代直到四個(gè)邊緣不再發(fā)生變化或者達(dá)到最大迭代次數(shù)為止，各次迭代的初相之和即為最終的初相

12、優(yōu)選的，步驟s2包括以下具體過程：

13、s21：建立初始的qam星座圖集合{x(i)，i＝0，1，...，n-1}；

14、s22：以x(i)為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，判斷其它的x(j)，j≠i，分別位于坐標(biāo)系的第幾象限，并記錄，x(j)為qam星座圖集合中的其他點(diǎn)；

15、s23：當(dāng)x(i)的每個(gè)象限都有其它的x(j)，則表示x(i)不可能位于邊緣上，將x(i)從集合中剔除；

16、s24：返回執(zhí)行步驟s22，依次遍歷每一個(gè){x(i)，i＝0，1，...，n-1}；

17、s25：剩下的星座點(diǎn)即為邊緣星座圖。

18、優(yōu)選的，步驟s3中對(duì)qam星座圖的上邊緣進(jìn)行擬合中包括以下具體過程：

19、s311：確定初始上邊緣，初始上邊緣即邊緣星座圖中滿足im(x(i))＞thr的所有點(diǎn)，其中im(·)表示取虛部，thr表示門限，thr的大小與調(diào)制方式相關(guān)；

20、s312：對(duì)上邊緣上的點(diǎn)采用直線擬合，即擬合曲線為y＝a1x+b1，得到斜率為a1，對(duì)a1求反正切值，a1的反正切值即是第一初始相位。

21、優(yōu)選的，步驟s3中對(duì)qam星座圖的下邊緣進(jìn)行擬合中包括以下具體過程：

22、s321：確定初始下邊緣，初始下邊緣即邊緣星座圖中滿足im(x(i))＜-thr的所有點(diǎn)，其中im(·)表示取虛部，thr表示門限；

23、s322：對(duì)下邊緣上的點(diǎn)采用直線擬合，擬合曲線為y＝a2?x+b2，得到斜率為a2，對(duì)a2求反正切值，a2的反正切值即是第二初始相位。

24、優(yōu)選的，步驟s3中對(duì)qam星座圖的左邊緣進(jìn)行擬合中包括以下具體過程：

25、s331：確定初始左邊緣，初始左邊緣即邊緣星座圖中滿足re(x(i))＜-thr的所有點(diǎn)，其中re(·)表示取實(shí)部，thr表示門限；

26、s332：對(duì)左邊緣上的點(diǎn)采用直線擬合，即擬合曲線為y＝a3?x+b3，得到斜率為a3，對(duì)a3求反正切值，a3的反正切值即是第三初始相位。

27、優(yōu)選的，步驟s3中對(duì)qam星座圖的右邊緣進(jìn)行擬合中包括以下具體過程：

28、s341：確定初始右邊緣，初始右邊緣即邊緣星座圖中滿足re(x(i))＞thr的所有點(diǎn)，其中re(·)表示取實(shí)部，thr表示門限；

29、s342：對(duì)右邊緣上的點(diǎn)采用直線擬合，即擬合曲線為y＝a4x+b4，得到斜率為a4，對(duì)a4求反正切值，a4的反正切值即是第四初始相位。

30、優(yōu)選的，計(jì)算第一初始相位、第二初始相位、第三初始相位和第四初始相位的過程是同時(shí)進(jìn)行的，在計(jì)算四個(gè)初始相位后，對(duì)四個(gè)相位進(jìn)行平均得到一次迭代的初相并對(duì)邊緣星座圖進(jìn)行初相補(bǔ)償。然后更新上邊緣、下邊緣、左邊緣和右邊緣，重新擬合計(jì)算新的初相并補(bǔ)償。迭代上述過程，當(dāng)上邊緣、下邊緣、左邊緣和右邊緣均沒有更新或者達(dá)到了設(shè)定的迭代次數(shù)，則結(jié)束，各次迭代的初相之和即為最終的初相。

31、優(yōu)選的，步驟s6中：

32、對(duì)邊緣星座圖進(jìn)行第一初始相位補(bǔ)償?shù)倪^程，即更新上邊緣，即仍然滿足im(x(i))＞thr的所有點(diǎn)，循環(huán)執(zhí)行步驟s312，當(dāng)上邊緣沒有更新或者達(dá)到最大迭代次數(shù)則結(jié)束；

33、對(duì)邊緣星座圖進(jìn)行第二初始相位補(bǔ)償?shù)倪^程，即更新下邊緣，即仍然滿足im(x(i))＜-thr的所有點(diǎn)，循環(huán)執(zhí)行步驟s322，當(dāng)下邊緣沒有更新或者達(dá)到最大迭代次數(shù)則結(jié)束；

34、對(duì)邊緣星座圖進(jìn)行第三初始相位補(bǔ)償?shù)倪^程，即更新左邊緣，即仍然滿足re(x(i))＜-thr的所有點(diǎn)，循環(huán)執(zhí)行步驟s332，當(dāng)左邊緣沒有更新或者達(dá)到最大迭代次數(shù)則結(jié)束；

35、對(duì)邊緣星座圖進(jìn)行第四初始相位補(bǔ)償?shù)倪^程，即更新右邊緣，即仍然滿足re(x(i))＞thr的所有點(diǎn)，循環(huán)執(zhí)行步驟s342，當(dāng)右邊緣沒有更新或者達(dá)到最大迭代次數(shù)則結(jié)束。

36、本發(fā)明的有益效果包括：

37、本發(fā)明提供的基于星座圖邊緣檢測和擬合的qam信號(hào)初相估計(jì)方法，基于星座點(diǎn)的四次方計(jì)算qam信號(hào)星座點(diǎn)的初相，完成大相偏的捕獲。然后檢測qam星座圖的邊緣，獲得邊緣星座圖的點(diǎn)；對(duì)qam邊緣星座圖的上邊緣、下邊緣、左邊緣和右邊緣，通過上、下、左、右四條直線來進(jìn)行擬合；根據(jù)擬合的四條直線的斜率分別計(jì)算四個(gè)初相，并對(duì)四個(gè)初相進(jìn)行平均獲得一次迭代的初相對(duì)qam邊緣星座圖進(jìn)行相位補(bǔ)償。對(duì)補(bǔ)償后的邊緣星座圖再次進(jìn)行四個(gè)邊緣的更新和擬合，計(jì)算新的初相并補(bǔ)償，迭代上述過程直到四個(gè)邊緣不再發(fā)生變化或者達(dá)到最大迭代次數(shù)，各次迭代的初相之和即為最終的初相。通過基于星座圖邊緣檢測和擬合的思想，來計(jì)算qam信號(hào)星座圖的初相，其精度高，計(jì)算結(jié)果方差小，且受信號(hào)星座圖上的點(diǎn)的出現(xiàn)概率影響小，比較適合頻譜儀信號(hào)分析這類對(duì)evm測量精度要求較高的場景。