基于相关累加的正弦波频率估计算法

提出了一种新的正弦波频率估计算法.首先用FFT对信号频率进行粗略估计,再对原始信号进行相关累加后提取相位信息,估计出频偏,经过频偏校正得到频率的精确估计.在整个频段内该算法与Rife算法性能互补,因此本文又提出了两者相结合的综合Synthetic correcting rife(SCR)算法.该综合算法计算量略大于FFT,小于修正Rife算法.仿真结果表明.该算法估计性能接近修正Rife算法,将该算法的结果作为牛顿选代的初始值,进行一次迭代后性能逼近CRLB.     

基于EM的导频数据联合辅助频偏估计算法

针对突发通信系统在保证频率估计精度和频谱效率时存在的矛盾,提出了一种基于EM算法结构的导频与数据联合辅助的频偏估计算法,在此基础之上进而提出了改进的递归EM估计算法。理论分析和仿真实验表明,相比于仅使用导频的估计算法,联合使用导频和数据进行频偏估计的性能更加精确,在高信噪比下达到了使用更多导频符号估计的克拉美罗下界,并且在低信噪比条件下,其性能要优于非数据辅助的盲估计算法。     

基于PN序列的频偏估计算法

本文提出了一种基于时域PN序列导频相关性的频偏估计算法,通过计算接收信号和发送信号共轭乘积的自相关函数,将频偏估计问题转化为一个单频谱估计问题,并且给出了简化的谱估计算法,从而避免了频率搜索,具有较低的实现复杂度,另外,此算法使用和符号同步相同的PN序列资源,节省系统频谱资源。在多径信道下也给出了相应的形式,经过理论分析和仿真证明了,在多径信道下,改进算法的获得了频率分集增益,提高了估计性能。     

WLAN中OFDM系统载波频率同步算法研究

针对OFDM技术中的载波频率同步问题,分析了载波频率偏差对OFDM系统造成的影响,总结了基于IEEE802.11标准的三种常见的频偏估计算法:基于循环前缀的最大似然算法、基于训练序列的时域相关算法和基于导频的频域相关算法,提出一种基于训练序列和导频的联合载波频偏估计算法。性能仿真结果表明,该联合估计算法在估计范围和估计精度上具有明显的优势,适合实际工程应用。     

一种新的LTE系统频偏估计算法

相位差分算法是LTE系统中经典的频偏估计算法,受LTE信号结构的限制,其估计范围较小且不能工作于跳频传输模式.针对相位差分算法的缺点,提出了一种基于互相关函数能量比的频偏估计算法.该算法根据LTE上行链路PRACH信道中ZC序列循环移位和频偏之间的关系,利用接收ZC序列与原始序列的互相关函数和接收ZC序列与原始序列的单位循环移位序列的互相关函数的能量比来估计频偏,可增大频偏估计范围,减少信噪比对估计误差的影响,且不受跳频传输的影响.仿真结果表明,相比传统的相位差分算法,该算法频偏估计范围更大,估计精度随信噪比变化较小,可有效改善LTE系统频偏估计性能.     

同步头辅助的MPSK信号高精度频偏估计

针对传统MPSK信号载波频偏估计方法精度差的问题,提出了一种MPSK信号的高精度载波频偏估计算法,该算法采用同步头辅助,在数字传输系统中非常易于实现。将该算法与早期的几种频偏估计算法在性能上进行了对比,对比结果显示,算法估计精度很高,在信噪比低至0dB的情况下可接近于Cramer-Rao界。     

基于数据辅助的CPM信号捕获与频偏估计算法

针对连续相位调制（Continuous phase modulation,CPM）信号同步问题,提出了一种基于给定导频符号的信号捕获和频偏估计算法。首先对由扩频码字组成的导频信号进行复数匹配滤波,将输出值取模,通过搜索峰值实现信号捕获。然后根据相关值对应的辅角利用最小二乘法实现频偏和初相估计,并分析推导了该算法在较低信噪比条件下的频偏估计范围和估计精度。仿真实验结果表明,频偏估计范围可达±0.25倍的符号速率,与传统伪码相关估计频偏算法相比,该算法估计精度高,在SNR为3.3 dB时频偏估计精度接近克拉美罗下界。     

基于快速傅里叶变换的正弦信号频率高精度估计算法

为了进一步提高加性高斯白噪声背景中正弦信号的频率估计精度,提出了一种新的基于插值快速傅里叶变换(FFT)的正弦信号频率估计算法.首先,对N点正弦采样序列进行等长度时域补零延长,再进行 2N 点FFT; 然后, 搜索幅度最大离散谱线位置得到频率粗估计值; 最后, 采用幅度最大谱线以及原信号的离散时间傅里叶变换(DTFT)在幅度最大谱线左右两侧的两点抽样值进行精估计.仿真结果表明,当信号实际频率位于FFT两条离散谱线之间任意位置时,所提算法的频率估计均方根误差均接近克拉美罗下限,具有较好的一致性,估计精度高于Candan算法、Fang算法、三谱线合理结合(RCTSL)算法和Aboutanios算法, 且信噪比阈值较低,估计性能优于现有频率估计算法.     

基于支持向量机的频率估计算法

针对高斯白噪声信道下通信信号的频率估计问题,提出一种基于支持向量机的频率估计算法.利用支持向量机的稳健性和泛化性将频率估计转化为小样本分类问题,使用较少的导频符号提高频率估计性能.该算法不需要接收数据的统计信息,对信号的初始相位不敏感,且不存在门限效应.仿真结果表明,该算法的频率估计性能在低信噪比下优于最大似然估计算法...     

适用于NC-OFDM系统的频偏估计算法

针对非连续正交频分复用(NC-OFDM)系统中频率同步的干扰问题,提出一种利用Zadoff-Chu变换矩阵的频偏估计算法。发送机的Zadoff-Chu矩阵变换模块将信号转换为恒定包络,接收机通过最小化2个相邻接收NC-OFDM符号中相同子载波的能量差获得频偏估 计,将频率补偿接收信号与Zadoff-Chu逆矩阵相乘,恢复出原始发送信号。仿真结果表明,该算法比其他算法有更好的误码率性能。     

基于延时互相关的正弦信号频率估计方法

为提高非整周期采样信号的频率估计精度,提出一种基于延时互相关的正弦信号频率估计方法。首先,截取一段采样信号及其等长度延时信号;其次,对2段信号做互相关运算,并构建不包含误差项的误差校正信号;然后,对误差校正信号进行频率粗估计,并生成参考信号;最后,根据柯西-施瓦兹不等式构造误差函数,通过最小化误差函数得到频率精估计值。仿真实验结果表明：该方法能有效降低非整周期采样的影响,提高频率估计精度,其估计精度优于同等条件下基于自相关的频率估计方法,使得频率估计值的均方误差更接近克拉美罗下限。     

频率估计的一种多段同频等长信号频谱融合法

为提高信号频率估计精度和现有方法的普适性,提出一种基于频谱融合的多段同频等长信号的频率估计算法。设计相位差补偿因子克服分段信号相位不连续问题,以达到相位连续信号的频谱分析效果;建立搜索频率序列修正相位差补偿因子中的未知参数,并对分段信号频谱进行相位差补偿得到修正频谱矩阵;通过累积频谱抽取谱和修正频谱计算频谱相关序列并搜索最大值,其对应搜索频率即为该算法的频率估计值。数值仿真实验表明,基于该算法频率估计的均方根误差约为现有方法的1/4~2/3,较为接近Cramer-Rao下限。     

正弦波频率估计的修正Rife算法

分析了Rife算法的性能，指出当信号频率位于离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT）两个相邻量化频率点的中心区域时，Rife算法精度很高，其均方根误差接近克拉美-罗限（Cramer-Rao Lower Bound，CRLB），但当信号频率位于量化频率点附近时，Rife算法精度降低。本文提出了一种修正Rife（M-Rife）算法，通过对信号进行频移，使新信号的频率位于两个相邻量化频率点的中心区域，然后再利用Rife算法进行频率估计。仿真结果表明本算法性能不随被估计信号的频率分布而产生波动，整体性能优于牛顿迭代法（一次迭代）。接近二次迭代，在低信噪比条件下不存在发散问题，性能比牛顿迭代稳定。本算法易于硬件实现。     

基于三角多项式插值的频率和相位联合估计算法

目前,低信噪比下的通信业务在不断发展,为了使其载波同步系统在低信噪比下能获得运算复杂度和同步精度的双重最佳性能,本文提出了一种新的频率和相位联合估计算法,该算法在FFT运算的基础上,进一步对谱线进行三角多项式插值运算,并通过求解最大值,获得精确的频率和相位估计;通过设计算法的实现方案,减小了运算量。仿真表明,该算法估计误差逼近CRB界,且具有很低的信噪比门限;与Rife、Quinn相比,算法的复杂度与其基本相当,但估计精度显著提高;与三线幅度法相比,算法的运算量仅约为其一半,且性能更好;与迭代类载波估计算法相比,虽然精度基本相当,但运算量和处理延迟要显著减小。     

基于DFT的相位差估计精度与改进方法

相位差是传感器信号处理中重要的检测参数。针对相位差高精度估计要求,在阐述DFT相位差估计原理基础上,分析了影响估计精度的主要因素,推导出估计方差与信噪比、采样长度、频率偏差及对称窗型窗长的具体关系,并给出了满足精度要求的信噪比、采样长度和和频率偏差条件。提出一种校正谱泄漏的相位差估计方法,先通过比值法计算出频率偏差,然后考虑负频率泄漏影响进行相位差估计,校正了短程和长程两类谱泄漏影响,给出了加矩形窗或Hanning窗的估计式和方法步骤。实验结果验证了估计精度分析及本文方法性能,科氏流量计应用实验表明了方法的工程可行性和实用价值。     

三次插值频率估计的改进算法

对正弦信号频率估计的几种插值算法进行了研究,重点介绍了一种精度较高的三次插值算法,针对其估计误差仍然较大,而且在频率接近某一区域时精度下降的情况,提出了一种修正算法,仿真结果证明该算法在只增加少量计算量的情况下性能非常优越。     

多速率STFT超宽带信号瞬时频率估计研究

提出多速率短时傅里叶变换(Multi Rate Short Time Fourier Transform,MR-STFT)瞬时频率估计算法,提高了超宽带信号瞬时频率估计精度;该方法将多速率信号处理算法与短时傅里叶变换(STFT)技术相结合,兼顾采样频率和被测频率,将宽频范围进行分段采样,对分段处理结果进行拟合,构成多速率STFT算法,实现超宽带信号瞬时频率的高精度测量;通过对仿真信号和实测信号进行处理,研究了方法的可行性和频率估计精度,结果表明MR-STFT算法较大提高了超宽带信号瞬时频率估计精度,尤其对低信噪比的超宽带信号效果显著。     

基于粒子群优化算法的LFM信号参数估计

在相同时宽范围内,恒定能量的线性调频信号频谱幅度平方与调频斜率呈反比。基于该特性,将信号解调后幅度平方最大值对应的参考信号调频斜率作为其估计值,进而估计其他参数。但该参数估计算法存在高估计精度与大运算量之间的矛盾,为此,将粒子群优化算法引入信号参数的搜索估计过程中。对搜索区间进行高精度划分以提高参数估计的精度,逐步改变参数值,并利用粒子群优化寻找解调后信号幅度平方的最大值,从而估计出相应参数。仿真实验结果证明,该算法运算量较少,且具有更高的估计精度。     

改进互补滤波在六旋翼飞行器中的应用

针对目前大多数消费级六旋翼飞行器捷联惯性导航姿态解算中,低成本微机电系统(MEMS)器件易发散而导致的姿态漂移问题,提出了一种基于改进一阶互补滤波的姿态解算算法,利用MEMS传感器中加速度计补偿陀螺仪偏差引起的姿态漂移误差,并针对非匀速运动引起的较大误差引入了比例—积分(PI)控制器,用修正后结果代替互补滤波的加速度计输入,从而提高非匀速运动下姿态解算的精度.基于嵌入式处理器STM32,以MPU6050为姿态测量单元的六旋翼飞行器实验平台实验表明:算法计算量小、估计精度高、实时性好,易于在低成本飞行器控制系统中实现.