跳频信号互模糊函数相参积累时差和速度差估计方法

在运动多站定位场景下，宽带跳频通信信号的载频跳变会产生变化的多普勒频移，因此无法直接利用跳频信号的多个不同脉冲估计多普勒频率差，若仅估计单个跳频脉冲的时频差，则精度低而无法满足定位要求。针对此问题，提出了一种基于互模糊函数相参积累的宽带跳频信号时差和多普勒速度差估计方法。首先将宽带跳频信号的多普勒效应差建模为多普勒速度差，从而无需对多普勒频差进行估计，避免载频跳变对多普勒效应差估计造成影响，并建立了时变时差的时差和速度差信号模型。然后对各单跳信号的互模糊函数进行相位补偿以实现相位对齐，通过对相参积累后的互模糊函数进行时差和速度差的二维峰值搜索，可以得到多跳频脉冲信号初始时刻时差和速度差的相参估计结果。最后以Link16数据链信号为例对算法进行了仿真实验，验证了算法的正确性与精度优势。     

基于柯西分布的跳频信号参数最大似然估计方法

该文针对传统的跳频信号参数估计方法在alpha稳定分布噪声下性能严重退化的问题,引入基于柯西分布的最大似然估计方法。将跳频信号分解到由信号包络参数和频率参数构成的2维平面,基于柯西分布建立最大似然函数,在抑制alpha稳定分布噪声的同时,直接对信号的频率参数进行估计。在构建的最大似然函数基础上,该方法依据跳频信号的短时平稳性,对信号进行加窗,有效获得信号的跳频频率及其跳变次序,进而实现对信号的跳变时刻和跳频周期等参数的估计。仿真结果表明,在alpha稳定分布噪声环境中,相比基于分数低阶统计量及基于Myriad滤波的时频分析方法,该文所提方法提高了跳频信号的参数估计精度,具有良好的稳健性。     

基于相参积累的宽带跳频信号时差和速度差联合估计方法

运动多站无源定位场景下,宽带跳频通信信号载频跳变会产生变化的多普勒频移,从而导致无法直接估计多脉冲跳频观测信号的多普勒频差,而单跳信号的时频差估计精度又不能满足定位要求。针对该问题,本文提出了一种跳频信号多脉冲相参积累的时差和多普勒速度差联合估计算法。首先对宽带跳频观测信号建立时差-多普勒速度差模型,然后对脉冲对的频域共轭积补偿相位后累加求和,最后通过代价函数的二维峰值搜索求得跳频信号时差和多普勒速度差估计值。仿真结果表明,本文所提方法相比于单跳方法和多脉冲非相参积累方法,估计精度提升显著且在中高信噪比条件下能够贴近CRLB,验证了所提方法的正确性与精度优势。     

基于马尔科夫键蒙特卡洛抽样的最大似然时差-频差联合估计算法

该文针对无源定位中参考信号真实值未知的时差-频差联合估计问题,构建了一种新的时差-频差最大似然估计模型,并采用马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)方法求解似然函数的全局极大值,得到时差-频差联合估计。算法通过生成时差-频差样本,并统计样本均值得到估计值,克服了传统互模糊函数(CAF)算法只能得到时域和频域采样间隔整数倍估计值的问题,且不存在期望最大化(EM)等迭代算法的初值依赖和收敛问题。推导了时差-频差联合估计的克拉美罗界,并通过仿真实验表明,算法在不同信噪比条件下的估计精度优于CAF算法和EM算法,且计算复杂度较低。     

基于多通道数据融合的跳频信号频率跳变时刻估计算法

针对低信噪比条件下宽带高速跳频信号的参数估计问题,提出一种多通道数据融合跳频信号频率跳变时刻估计算法。该算法利用无盲区数字信道化预处理实现宽带跳频信号的全概率、全盲接收,通过数据融合得到一路包含全部频率跳变信息的参考信号,并利用该参考信号进行最大似然估计得到频率跳变时刻精确估计值。给出了所提出跳变时刻估计算法的Cramer-Rao下界并进行实验仿真。理论推导和仿真结果表明:针对一定的输入信噪比,适当选择信道化数和估计时间可实现较高的估计精度。在0dB信噪比条件下,采用16通道数字信道化处理,估计方差小于10-3。      

基于CORDIC算法的最大似然频差估计

针对频率偏移对低速散射通信中相干检测性能的影响,提出了基于CORDIC算法的最大似然频差估计;详细推导了最大似然频差估计的原理和CORDIC算法的基本原理;提出了具体的设计过程以及试验结果。     

一种新的跳频信号参数盲估计算法

本文针对通信对抗中的跳频信号参数盲估计问题,提出了一种基于原子分解算法的跳频信号参数盲估计方法.根据跳频信号内部结构的特点,以加窗正弦函数为基函数构造了一种与跳频信号匹配的3-参数时频原子字典,将跳频信号分解为有限个3-参数时频原子的组合,最终根据这些时频原子的参数值来估计跳频信号的参数.仿真实验表明,该方法能够在未知任何先验知识的情况下,对跳频信号的跳周期、跳变时刻和跳频频率进行有效估计.     

跳频信号的时差直接定位

针对跳频信号,提出了两种时差直接定位方法--最大似然直接定位法与最大相关累积直接定位法.第一种算法利用跳频信号频域有限分布特性,通过频域构造互相关函数（Cross Correlation Function,CCF）矩阵,在二维网格中搜索CCF矩阵的最大特征值得到目标的位置估计.第二种算法以各站与参考站的CCF之和为目标函数,直接在二维网格中搜索得到目标位置估计.两种算法进行了对比,第一种方法在性能上优于第二种,但计算量更大.蒙特卡洛仿真表明,提出的最大似然直接定位方法的性能是最优的,最大相关累积方法性能也优于传统的两步法.     

压缩域宽带跳频信号跳变时刻估计算法

为了在非协作情况下,对跳频信号的频率跳变时刻进行精确快速估计,提出一种基于压缩采样值的跳频信号跳变时刻快速估计算法。该算法首先通过压缩感知技术以远低于奈奎斯特采样定理要求的速率对跳频信号进行整周期滑动采样,然后根据不同时刻相邻两跳信号窗函数的特点,重构信号在傅里叶正交基上的2个权值最大的稀疏系数,并由此对前后两跳持续时间进行判断,从而对跳频信号的跳变时刻进行参数估计。仿真结果显示,该算法能有效地估计跳频信号的跳频转换时刻,且实时性优于现有时频估计类算法。     

基于导频信号和最大似然估计算法的离散小波包调制的研究

目前,紧张的无线频谱资源已经使频谱利用率成为无线通信系统面临的重要问题。多载波调制技术能有效解决上述问题并以其高效的频谱利用率和良好的抗多径衰落性能成为4G的核心传输技术之一。本文提出一种基于导频信号和最大似然估计算法的离散小波包多载波调制系统。通过对导频信号的设计,获得信道状态信息,利用最大似然估计算出最优信道状态信息,最后利用基于迫零算法消除由多径衰落引起的码间干扰。通过理论分析和仿真验证,基于导频信号和最大似然估计的算法的离散小波包调制是值得考虑的多载波调制技术。     

频率估计的时频分析方法研究

时间和频率是信号处理与分析中最重要的两个变量,时频分析技术力求在计算复杂性和时频分辨率之间找到最佳平衡点,利用时频分析研究瞬时频率估计及各种方法的性能具有重要意义。本文阐述了瞬时频率时频分析理论研究和应用发展概况,并给出了几种典型的瞬时频率估计算法及其性能评价。     

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.     

一种波达方向、频率联合估计快速算法

首先提出了基于PM(propagator method)方法的波达方向(DOA)、频率联合估计快速算法，给出了PM算子的一个估计，由PM算子构造出一特殊的低维矩阵，其特征值给出频率的估计，进而由估计的频率和相应的特征矢量得到DOA的估计。该算法具有参数自动配对，计算量小的优点，易于在工程应用中实时处理。计算机仿真结果证实了算法的有效性。     

基于时频分布迭代的跳频信号参数估计

提出了一种基于时频分布迭代的跳频信号参数估计新算法,利用时频平面最大值,通过计算跳频信号与最优原子时频分布的残差逐次迭代获取匹配于跳频信号分量的时频参数,进而实现跳频信号参数估计.理论分析和仿真结果表明,与基于匹配追踪和粒子群优化的跳频信号参数估计相比,基于时频分布迭代的参数估计算法在保证算法精度的情况下,有效地降低了算法的计算复杂度,为跳频信号盲接收的实时实现提供了一种新方法.     

MPSK信号载频盲估计

研究了相位编码信号（MPSK）的载频盲估计算法。在没有接收信号先验知识的情况下，首先对MPSK信号载频进行粗估计，然后进行相关运算把信号，接着估计码速率，得到载频和码速率的估计值，就把载频估计问题转化为频偏估计问题。利用基带MPSK信号的相位函数是分段线性函数且每一段直线的斜率均正比于频偏的性质，对接收信号的相位函数进行处理，把分段直线变成一条直线，最后运用最小二乘拟合法得到直线的斜率从而得到频偏估计。仿真表明本算法在没有先验知识的情况下可以对MPSK信号载频进行精确估计。     

Low complexity estimation of carrier and sampling frequency offsets in burst‐mode OFDM systems

We study communications under slowly varying channels, and consider three cases of knowledge of the channel impulse response (CIR): full knowledge, no knowledge, and partial knowledge of the CIR. By partial knowledge, we refer to knowing only either the CIR magnitudes or the CIR phases. It is known that obtaining the exact joint maximum‐likelihood estimate (MLE) of the CFO and the SFO requires a two‐dimensional search. Here, we present a new estimation method which uses the Taylor expansion of the MLE cost function, combined with the best linear unbiased estimator, to obtain a method which does not require such a search. The computational complexity of the new method is evaluated. Numerical simulations demonstrate that the new method approaches the corresponding Cramér‐Rao bound for a wide range of signal‐to‐noise ratios, and has superior performance compared to all other existing methods for approximating the solution for the joint MLE, while maintaining a low computational complexity. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种改进的Fitz频偏估计算法

针对通信接收中的载波同步问题,提出一种基于Fitz算法的改进载波频偏估计算法.分析了Fitz算法频偏估计方法中估计范围受限的原因,针对性地提出了改进方法,利用离散傅里叶变换(DFT)算法得到基准频偏,以此修正大间隔自相关函数估计频偏,保持了Fitz算法的估计精度优势,极大地扩展频偏估计范围,同时具有低的信噪比门限.最后给出了改进算法的实现步骤,并通过MATLAB仿真实验证明了算法的有效性.     

频率估计综述

频率估计是信息科学在信号处理领域的一个重要组成部分,在许多实际信号处理应用中具有非常重要的地位,且已广泛应用于雷达、地震、生物医学、语音处理和故障诊断等领域。文中归纳了频率估计的分析方法,并对主要的频率估计方法进行介绍和评述,最后对频率估计的发展方向进行了展望。     

Statistical properties of the instantaneous frequency for a noisy signal

In this paper a comprehensive study of the statistical properties of the instantaneous frequency is presented. A rather crude estimate is given in the both situation where the signal to noise ratio tends respectively towards zero or infinity. For an intermediate state a more refined and exact computation, which recovers the asymptotic situations, has been performed. Two main results must be emphasized; the first deals with the bias of the instantaneous frequency and the second with the good immunity of this frequency against the noise.     

基于欠采样的宽频段信号频率估计技术

对基于欠采样的单阵元输出宽频段多信号频率估计提出了一种算法。为正确解由于欠采样所导致的频率混迭,需要对单阵元输出的信号延时延成构成通道。求解频率所用的子空间类算法PRO－ESPRIT,保证了算法只需要较小的运算时,计算机模拟结果,频率估计离差接近CRB。