频率估计的差频等长信号加权融合算法

鉴于差频等长信号具有重要研究价值,而其现有频率估计方法存在严重不足,提出一种新型加权融合算法。首先,根据频率差关系生成差频修正矩阵,对差频等长信号频谱进行同频化处理,使之达到同频等长信号频谱的分析效果。然后,针对差频等长信号中各段信号的相位不连续的问题,设计具有相位连续特性和噪声对消特性的相位补偿矩阵,对同频化的差频等长信号频谱进行加权融合,使之基本达到相位连续同频正弦信号频谱的分析效果。最后,通过谱峰搜索加权融合后的频谱获得高精度的频率估计值。算法分析与仿真实验表明:本算法精度较高,计算量较小,适用于任意类型的差频等长信号,具有重要的理论意义和实用价值。      

DFT相位估计算法及噪声敏感频率问题分析

该文利用参数估计方差最小为优化准则,计算出多频正弦信号分段WDFT(Windowed-DFT)相位加权平均相位估计算法的最优加权系数,并给出算法相位估计的方差公式。另外,该文对DFT噪声敏感频率区域问题进行了详细的理论分析。计算机仿真证明了算法的有效性和理论分析的正确性。     

率估计的一种多段分频等长信号融合算法

在低信噪比、被测频率持续时间短的情况下,为提高频率估计精度并适用于多段分频等长信号,本文提出一种分频等长融合算法.因各段信号的被测频率不等,故生成频域分析参数矩阵以实现同频化效果;因同频化后各段信号之间仍然相位不连续,故设计相位差补偿因子矩阵以达到相位连续信号的效果;生成搜索频率序列并得到具有特定形式的功率谱矩阵.为验证算法的正确性,给出了详细的数学证明.仿真表明本文算法适用于任意类型的多段分频等长信号,抗噪性好,频率估计精度比现有方法有较大提高.     

基于FFT滑动平均极大似然法的正弦信号频率估计

该文基于正弦信号采样序列的FFT频谱,利用谱图上多条显著谱线与峰值谱线实部之间的关系,推导建立了一用于信号频率估计的滑动平均模型,基于此模型得出的极大似然频率估计器结合传统的Quinn方法后得到一种新的基于FFT谱滑动平均极大似然估计算法。仿真实验表明该算法精确有效,估计性能优于Rife,Quinn法,十分接近CRLB下限,计算量不大且信噪比门限要求可降至-9dB左右。     

频率估计的一种多段分频等长信号融合算法

 在低信噪比、被测频率持续时间短的情况下,为提高频率估计精度并适用于多段分频等长信号,本文提出一种分频等长融合算法.因各段信号的被测频率不等,故生成频域分析参数矩阵以实现同频化效果;因同频化后各段信号之间仍然相位不连续,故设计相位差补偿因子矩阵以达到相位连续信号的效果;生成搜索频率序列并得到具有特定形式的功率谱矩阵.为验证算法的正确性,给出了详细的数学证明.仿真表明本文算法适用于任意类型的多段分频等长信号,抗噪性好,频率估计精度比现有方法有较大提高.     

迟延相位差结合FFT多信号频率估计

提出了一种针对多信号频率估计的欠采样无模糊测频算法。该算法通过迟延相位差求出频率大致取值区间,利用欠采样频谱图得到的混叠频率与欠采样频率求出高精度频率估计值,并重点解决了当不同信号在欠采样频谱图中出现谱峰重叠时测频不准确的难题。仿真表明,该算法降低了高估计精度对信噪比的要求,且稳定性好,具有实用价值。     

离散频谱梯形窗幅度比值校正法的频率估计

用FFT对正弦信号进行频率估计时,经常会遇到栅栏效应和频谱泄露的问题,为了提高正弦信号的频率估计精度,提出了一种离散频谱梯形窗幅度比值校正法。通过建立梯形窗的信号估计模型,并结合主瓣内最高谱线和次高谱线两条谱线的幅度比值关系,得到了加梯形窗的离散频谱校正公式。利用该算法对单频正弦信号的频谱校正误差进行了仿真,并且与加矩形窗时的频谱校正误差进行了比较。仿真结果表明,在信噪比较低时,该方法的频谱校正误差小,其性能明显优于加矩形窗的频谱校正精度。     

利用功率谱最大最小平均比的频谱感知算法

由于载波频偏未知和噪声不确定性影响,信号功率谱的最大值和最小值不能根据单个频点来准确估计。该文提出利用功率谱最大最小平均比的频谱感知算法。利用基频附近一段功率谱的平均值作为功率谱最大值估计,利用功率谱中点频率附近一段的平均值作为功率谱最小值估计,将此二者之比作为检测统计量。推导了算法的虚警概率,得到了判决门限。加性高斯白噪声信道和瑞利衰落信道下的仿真结果表明:该算法性能优于基于功率谱分段对消频谱感知算法（PSC）和基于功率谱的平均比值算法（PSRA）,降低了载波频偏未知和噪声不确定性对频谱感知算法性能的影响。      

一种新的正弦信号频率和初相估计方法

提出了一种新的正弦信号频率和初相估计方法——频谱遍历法.该方法通过改变理想正弦信号频谱峰值实现对采样信号频谱峰值的遍历.分析了噪声对信号频谱幅度的影响,并以此给出了谱线遍历范围的选取准则.先估计频率,采用移频操作达到了良好的频域稳定性;再估计相位,避免了相位测量模糊的问题.在信噪比为6dB、采样点数为1024的情况下,频率估计均方根误差约为DFT频率分辨率的0.8％,初相估计均方根误差约为1.5°.Monte Carlo仿真表明,在达到一定信噪比或采样长度时,该方法的频率估计精度可突破CR下限,初相估计精度基本达到CR下限.     

基于二维幅值谱的正弦信号频率估计

信号中含有噪声或非整周期截断时发生的频谱泄漏是导致正弦信号频率估计精度不高的主要原因。针对这一问题,从扩展信号频谱表征方式出发,将经典幅值谱扩展至不受频谱泄漏制约、表现力更强、可读性更好的二维幅值谱。与经典幅值谱相比,二维幅值谱除包含信号的频率个数、幅值信息外还包含了易于获取的周期信息,且具有一定的抗噪性,在信噪比低至-10dB时仍有较好表现力。提出一种估计方法,先从二维幅值谱中估计出信号的周期T,然后根据信号采样频率、信号频率、以及信号周期T之间的定量关系完成信号的频率估计。实验结果证明了该方法的有效性。基于二雏幅值谱的正弦信号频率估计方法为正弦信号的频谱估计提供了一种新思路。     

LFM信号参数估计的DAF插值算法

为实现LFM信号起始频率和调频斜率的高精度参数估计,对基于离散模糊函数的DAF算法进行了研究。该算法具有计算量小的优点但估计精度受到采样频率和采样点数的限制。针对此问题,提出了一种可提高参数估计精度的DAF插值方法:首先利用DAF将LFM信号转换为正弦信号,分别通过两次FFT并进行峰值搜索得到起始频率和调频斜率的粗估计值,然后基于Rife插值利用最大谱线和次大谱线进行修正得到预估计值,再利用两次单点DFT的频谱细化技术得到该值两侧相邻0.5个量化频率点处的谱线,最后重新进行插值计算。该算法突破了频谱离散化带来的频率分辨率限制,在增加运算量较少的情况下,提高了参数估计的精度。仿真实验结果验证了算法的有效性。      

低复杂度高动态低信噪比环境下的GPS信号捕获算法

针对高动态低信噪比环境下的GPS信号捕获问题,提出一种频域分段移位平均周期图算法。首先,对接收信号进行频率斜升和码相位二维并行粗补偿并对各补偿支路进行分段快速傅里叶变换;其次,根据参与捕获的有效数据段长度将频域补偿间隔扩展为更为精细的估计间隔;然后,找到与各参数估计值最接近的补偿支路,根据估计值与实际补偿值之间差值对各数据段的频谱进行旋转移位,并将移位之后的频谱进行非相干累加以得到各估计值所对应的相关峰;最后,对相关峰的峰值进行恒虚警检测以确定捕获是否成功。仿真结果表明,与平均周期图算法相比,所提算法捕获性能略有下降,但计算复杂度大幅降低。     

调频遥测信号载波频率的精确估计

传统调频遥测信号载波频率估计算法对输入信号降采样后直接进行快速傅里叶变换，实现方法虽然简单，但测量精度较差，无法适应高动态、低信噪比等复杂场景。为此，提出了一种调频遥测信号载波频率的精确估计算法。两并联补偿支路先分别采用正、负调频频率对输入信号进行频率预先补偿，低通滤波后完成降采样处理，削弱调频频率的频谱影响；频率搜索状态对采样数据进行载波多普勒变化率的频率补偿，经过快速傅里叶变换、非相干积分和频谱重心搜索完成频率解算，提高载波频率的检测性能。试验与分析表明，所提算法在高动态、低信噪比等复杂场景下可显著提高调频遥测信号载波频率的估测性能。     

A frequency offset estimation algorithm for OFDM systems

A new fine carrier frequency offset estimation algorithm in Orthogonal Frequency Division Multiplexing （OFDM） system is proposed. The correlation item is the training sequence instead of the received signal in the new algorithm. Simulation results show that the performance of the new algorithm is 4dB-9dB better than that of Schmidl＇s algorithm. Coarse frequency offset estimation is also discussed in this paper, which is the improvement of Zhang＇s method. The estimation range using the improvement method is twice as that using the Zhang＇s method. Based on the hardware of the receiver and the improved algorithm, a method using Fast Fourier Transform （FFT） is proposed to implement the coarse frequency estimation. The chip area of OFDM system can be reduced by using the proposed method.     

A fast spectral estimation algorithm based on the FFT

A simple FFT-based algorithm for spectrum estimation is presented. The major difference between this and spectrum estimation using a single pass through the FFT is that the proposed algorithm is iterative and the FFT is used many times in a systematic may to search for individual spectral lines. Using simulated data, the proposed algorithm is able to detect mulitple sinusoids in additive noise. The algorithm is certainly better than the single pass FFT in separating closely spaced sinusoids. Finally the algorithm is applied to some experimental measurements to illustrate its properties     

LFM信号参数估计的最大似然改进算法

为实现含噪声LFM信号参数的快速检测和精确估计,提出了一种基于延时相关解线调的最大似然估计改进算法,即首先在时域内进行延时相关解线调,然后对解线调后含噪声信号进行经典功率谱估计,得到调频斜率的粗略估计,将此估计值作为初始值,再进行最大似然估计,得到调频斜率的精确估计值,用此精确估计值对原LFM信号进行解线调,再以同样的思路可以得到LFM信号初始频率的最大似然精确估计值。仿真实验证明了该算法的有效性。     

宽带独立信号和相干信号的DOA估计

当独立信号和相干信号共存时,传统四阶累积量方法无法估计出宽带相干信号的来波方向(DOA),针对这个问题提出了一种新方法。该方法首先通过离散傅里叶变换,将宽带阵列接收数据分解为若干个窄带信号,构造出各个窄带频率处的自相关矩阵,再通过MUSIC(Multiple Signal Classification)算法估计出各个窄带信号的DOA,将各个窄带信号的空间谱相加求平均,通过谱峰搜索得到宽带独立信号的DOA;然后分离出独立信号的信息,构造出一个只包含宽带相干信号信息的矩阵,最后通过稀疏重构的方法估计出相干信号的DOA。计算机仿真结果证明该算法的正确性和有效性。     

短码、周期长码直扩信号伪码序列盲估计

针对短码、周期长码直扩信号在不同的时延下伪码序列估计问题,提出了一种基于奇异值分解的盲解扩算法.在已知信息码元速率和伪码周期条件的前提下,算法首先把接收到的直扩信号按照一定长度进行分段构成相关矩阵并对此矩阵进行奇异值分解得出信号子空间,然后根据信号子空间和伪码序列的模糊关系,利用求解的模糊酉矩阵和特定约束条件(如m序列)去其模糊性,最终估计出伪码序列.仿真结果表明,该算法不仅解决了在不同的时延下估计伪码序列带来的问题,而且具有稳定性高、在低信噪比条件下有良好的估计性能等优点.     

一种改进的CPFSK信号频率估计方法

针对突发信号解调中多普勒频偏大的问题,提出了一种改进的连续相位移频键控信号(CPFSK)频率估计方法.首先接收信号平方运算使信号的调制指数加倍,再通过一次离散傅里叶变换(DFT),用搜索信号平方谱谱峰的方法实现突发信号频率估计.仿真实验表明,在低信噪比条件下,该算法的频率估计精度比经典的相位差频率估计算法提高了20%;该算法与广泛用于高动态突发信号的频率插值估计算法相比,同道干扰信道下信干比改善可达4 dB,DFT长度缩短约1/3.     

非合作水声低载噪比直接序列扩频信号的载频估计方法

在非合作条件下,该文针对水声直接序列二相调制扩频信号的载频估计,提出了一种在载噪比较低和信号产生较大畸变情况下仍保持一定估计准确度的方法。分析了该类信号的功率谱特性,利用其载频处的谱包络下凹特性,提出功率谱包络局部极小值载频估计方法。论文采用重心法获得载频初值,再通过初值附近的局部最小值搜索以获得载频的精确估计。该算法复杂度低,低载噪比和信号失真情况下鲁棒性好,具有一定的实用价值。采用蒙特卡洛方法进行了仿真验证与性能评估,仿真结果与理论分析一致。海试结果也验证了该方法的可行性与实用性。