基于DFT相位的正弦波频率和初相的高精度估计方法

提出一种新的基于DFT相位的正弦波信号频率和初相的高精度估计方法.利用分段DFT频谱的相位差消除了初相对频率估计的影响且避免了相位测量模糊问题.给出了频率和初相估计的均方根误差计算公式.理论分析和Monte Carlo模拟结果显示频率估计均方根误差接近Cramer-Rao(CR)下限,初相估计均方根误差略高于CR下限的2倍.阈值信噪比远远低于基于时域瞬时相位的频率和初相估计方法.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1%,初相估计均方根误差约为2度.该方法已用于FMCW液位测量雷达并取得1mm距离测量精度.     

基于Bootstrap的正弦波频率估计可信性评估

研究了正弦波频率估计结果的可信性评估问题,提出一种基于Bootstrap非经典统计分析的评估算法。根据频率估计结果构造参考信号,并与观测信号作相关累加。以全长度相关累加模值与半长度相关累加模值的比作为检验统计量,基于Bootstrap方法确定相应的判决门限,完成对单次正弦波频率估计的可信性校验。仿真结果表明,本算法可在较低信噪比条件下对单次正弦波频率估计结果是否可靠性进行评估和判决。     

快速高精度正弦波频率估计综合法

本文分析了正弦波的ＤＦＴ系数的结构,通过ＤＦＴ系数的相位信息,可以对正弦波的频率作为表确的估计。     

一种基于DFT的相位差测量方法及误差分析

阐述了一种利用离散傅里叶变换实现两余弦信号间相位差测量的方法，分析了影响相位差测量精度的因素，给出了仿真结果及结论。     

基于Quinn算法和相位差法的正弦波频率估计综合算法

Quinn算法是正弦波频率估计中应用广泛、计算量小且稳定性较好的算法,但是在低信噪比时当信号频率靠近离散傅立叶变换(DFT)的量化频率时,Quinn算法估计误差较大;而改变窗长相位差法在这种情况下具有较高的估计精度,但当信号频率位于两相邻离散傅立叶变换(DFT)的量化频率中心区域时,其估计误差很大.根据这两者特点,本文提出了一种基于Quinn算法和改进的改变窗长相位差法的正弦波频率估计综合算法,给出理论计算过程及相关误差公式.计算机蒙特卡罗模拟仿真实验和性能分析表明了本文算法在计算量增加不大的情况下,在设定频率范围内能够提高频率估计的精确度和稳定性,其均方误差接近克拉美罗限且具有较低信噪比门限,整体估计性能优于Quinn算法和改变窗长相位差法,具有工程实用价值.     

基于LMP检验的正弦波频率估计可靠性评估

针对正弦波信号频率估计结果的可靠性评估问题,提出了一种基于局部最大势 (LMP, locally most powerful)检验的处理方法。先建立正弦波频率估计可靠性分析的假设检验模型,然后根据某一次特定频率估计值构造参考信号,并将其与观测信号做相关累加。通过分析不同假设下相关累加值概率分布的参数差异,利用LMP构造统计量,并给出了相应的判决门限,以实现可靠性判决。推导了LMP统计量的概率分布特性及其理论检测性能。仿真结果表明,本算法可在较低信噪比条件下实现对单次正弦波频率估计结果的可靠性判决。     

改进的DFT正弦信号频率估计

通过分析Candan算法和2N点DFT算法的性能,本文提出了一种改进的基于DFT的正弦信号频率估计算法。在对原始信号进行必要的离散化预处理后,在粗估计阶段利用Candan算法估计出频率偏差后,利用该频偏对原始信号进行频率修正。然后对修正后的原始信号进行2N点DFT算法精估计。由于增加了原始信号的频率修正步骤,该算法发挥了Candan算法和2N点DFT算法的优点,同时避免了其缺点。仿真结果表明,在相对频偏为任意值时,改进算法频率估计的均方根误差均接近克拉美罗下限,并且估计性能优于现有的频率估计算法。      

正弦波信号频率估计快速高精度递推算法的研究

该文提出了一种正弦波频率估计的频偏校正算法,结合M-Rife算法精度高和频偏校正算法运算量小的特点,研究了一种快速高精度正弦波信号频率估计的递推算法。先对一个较短的截短信号序列用M-Rife算法进行频率初始估计,以此作初始值用频偏校正算法对一个更长的截短信号序列进行估计得到更精确的估计频率,并依此类推,在最后一步递推时,用M-Rife算法得到最终的估计频率。在信号序列较长时,该算法的运算量小于做一次FFT。仿真结果表明,该算法性能稳定,估计方差接近克拉美-罗限(Cramer-Rao Lower Bound,CRLB),与M-Rife算法相仿。该算法便于实时地实现高精度频率估计。     

用于正弦波频率估计的修正Kay算法

Kay算法能够估计出采样点较少的正弦波频率,但低信噪比下估计性能不佳.针对此问题,提出了修正Kay算法.首先基于最大似然估计准则,推导了观测信号模值与相位的条件概率密度函数,进而重建了Kay算法的相位差噪声矢量协方差矩阵与权值矩阵.实验结果表明,修正算法能够有效估计正弦波信号频率,与Kay算法相比,抗噪性更强.     

正弦波频率估计结果的可靠性评估算法研究

针对正弦波频率估计结果的可靠性评估问题,提出了一种基于F统计量的检验算法。首先,根据正弦波频率估计结果构建参考信号;然后,对接收信号和参考信号作相关累加,并对其模值进行线性回归;最后,再利用F统计量检验相关累加模值序列的线性回归是否失拟,以实现对频率估计结果的可靠性评估。仿真结果表明:该算法无需信号的先验信息,且在低信噪比条件下仍具有较好的统计性能。     

一种基于CRS插值的频偏估计方法

针对正交频分复用系统对频率偏移异常敏感导致接收机无法正确解调信号的问题,提出了一种小区特定参考信号(Cell-special Reference Signal,CRS)改进的频偏估计方法。首先,对发送的CRS与接收的CRS进行互相关运算,得到信道估计值;然后,对CRS在频域进行插值,使得每个时隙中不同OFDM符号对应子载波位置的参考信号相同;最后,对两个不同OFDM符号中的参考信号部分进行相关性运算,求出频偏。与基于CRS的频偏估计方法相比,该方法用信道估计值做互相关运算,消除了噪声和多径干扰带来的影响;通过对CRS进行插值,提高了频偏估计精度;通过减小计算相关性的两OFDM符号间的距离,使频偏估计范围由\[-1 kHz,1 kHz\]扩大到\[-1.75 kHz,1.75 kHz\]。     

基于DFT的PSK信号载波频差估计算法

研究在噪声中高精度估计PSK信号载波频差的问题，本算法首先利用非线性变换使PSK信号转化为单频信号，然后用分段DFT频谱的相位差信息，达到精确估计载波频差的目的，仿真表明效果良好，且便于实现。     

基于插值DFT的正弦信号高精度参数估计方法

采用传统的DFT对正弦信号进行参数估计，估计精度会因频谱泄漏而降低。本文分析了基于插值DFT的对单分量正弦信号参数的精确估计方法。仿真试验表明，采用该方法估计单分量正弦信号参数时为近似无偏估计，估计误差方差接近Crammer-Rao界。在此基础上本文提出了对多分量正弦信号参数进行精确估计的插值DFT方法，该方法能很好地抑制噪声和分量信号间的旁瓣干扰，当各分量信号间不发生主瓣重叠时为近似无偏估计，估计误差方差接近Crammer-Rao界。     

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.     

双通道接收的相位差估算方法

分析了双通道接收相位差的时域、频域计算方法，基于DFT的频域估算方法，充分利用了DFT、对信噪比的改善作用，克服了时域方法要求较高信噪比的缺点，能有效地抑制噪声，提高测量精度。但是离散的DFT输出谱限制了信噪比的改善，文中利用截断DFT的输出谱特性来估计信号频率，再用一次最大似然估计得到信号相位估计，减小运算量。分析和仿真表明文中方法可以得到接近最大似然法的测量精度。     

A two-stage autocorrelation method for frequency estimation of sinusoidal signal

A two-stage autocorrelation method is proposed for frequency estimation of a complex sinusoidal signal in complex additive white Gaussian noise. In the first stage, a function about signal frequency is constructed via an autocorrelation procedure. By the Least-Square (LS) principle, the signal frequency is estimated from the function. In the second stage, the estimated error of signal frequency in the first stage is defined. Applying the Taylor series, a function about the estimated error of signal frequency is conducted from the autocorrelation function. Applying the LS estimation once more, the estimate of estimated error of frequency in the first stage is obtained. Then the fine estimate of signal frequency is obtained. Simulation results show that the performance of proposed method can approach the Cramer–Rao lower bound in the whole frequency range.     

一种卫星信号载波频率精确估计算法

针对卫星载波频率高精度估计问题,阐述了现有的频率估计实时处理方法,结合类Rife频率修正算法,并考虑卫星信号特点,给出了适用于数字方法实现的卫星信号载波频率高精度估计算法流程。对其进行了仿真实现,其结果表明,该算法能有效提高卫星信号载频估计精度。     

基于FFT相位差修正的伪码快捕方法

针对大频偏下高动态直扩接收机伪码捕获时间长的问题,提出了一种新的基于FFT相位精确估计频偏的改进方法。利用分段FFT频谱的相位差信息修正估计误差,以达到精确估计频偏的目的。理论分析和仿真结果表明,与传统的方法相比,该算法简单有效,具有较高的估计精度。     

跳频信号的归一化多普勒频差最大似然估计

针对双站定位涉及的跳频信号多普勒频差估计问题,提出了归一化的频差最大似然估计算法,利用两个定位站接收到的跳频脉冲串信号,构建一个关于基准跳频频率多普勒频差的似然函数,通过网格搜索得到使似然函数最大的多普勒频差估计,既解决了跳频信号在不同跳频频率上多普勒频差不一致的问题,又充分利用在不同频率的脉冲串信号提高了多普勒频差估计精度。通过仿真对算法的性能进行了评估,结果表明,与基于子空间的算法比较,在脉冲数达到240个时,所提算法执行效率提升30%以上。     

基于加窗DFT的相位差高精度测量算法

本文提出一种基于加窗离散傅立叶变换(DFT)的相位差微机高精度测量算法，详细论述算法原理及实现步骤。采用该算法，相位差测量值理论上与信号频率无关，从而不需要跟踪测量信号频率，不需要对信号整周期采样。算法实现简单，计算量较小，精度高，对高次谐波和噪声具有较强的抑制能力，仿真计算和工程应用验证了其可行性和有效性。