基于相關函數(shù)線性預測和泰勒分解的雙階段頻率估計方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種基于相關函數(shù)線性預測和泰勒分解的雙階段頻率估計方法。該方法將頻率估計分成兩個階段來完成：基于相關函數(shù)線性預測的頻率粗估計階段和基于泰勒分解的頻率精估計階段。在頻率粗估計階段，利用線性預測的方法對信號的相關函數(shù)進行預測，之后根據(jù)線性預測的相關函數(shù)來估計信號的頻率，得到了頻率粗估計值。在頻率精估計階段，定義頻率粗估計的估計偏差，將粗估計的偏差帶入到相關函數(shù)中，再利用泰勒公式分解相關函數(shù)，分離出偏差項。根據(jù)最小均方誤差準則估計該偏差，最終得到信號頻率的精確估計。本發(fā)明具有頻率估計范圍廣、性能穩(wěn)定和精度高的優(yōu)點。
【專利說明】基于相關函數(shù)線性預測和泰勒分解的雙階段頻率估計方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種信號處理的參數(shù)估計方法，本發(fā)明還涉及無線通信系統(tǒng)的信號檢測領域。
【背景技術】
[0002]在信號處理領域和無線通信系統(tǒng)中，接收信號的頻率估計問題已經(jīng)引起了人們的廣泛注意。在無線信號的傳輸過程中，信號會受到反射、散射、干擾、多徑和多普勒效應的影響，使得在信號接收機終端接收的信號已經(jīng)和發(fā)射機發(fā)射的原始信號有很大的不同，因此只有從未知的信號中正確的估計出信號頻率，才能從混合接收信號中解調(diào)出需要的有用信號。
[0003]頻率估計算法可以分為頻域的估計算法和時域的估計算法。頻域的估計算法主要是以傅里葉變換(DFT)為基礎，通過傅里葉變換將時域信號變成頻域信號，進而根據(jù)頻域信號的頻譜特性估計信號的頻率。由于DFT估計存在“柵欄效應”、“能量泄露”的問題，一些基于DFT的改進方法被人們提出，其中主要包括有DFT插值法、DFT比值法和DFT迭代算法。DFT插值法和DFT比值法，其主要思想是在離真實信號頻率最近的兩個頻譜線之間插入新的譜線，或根據(jù)這兩個譜線的值的比值對估計值進行修正。但是由于干擾噪聲的影響，在信噪比較低的情況下這些方法可能會導致錯誤的插值區(qū)間判斷和錯誤的譜線比值計算，因此不但不能降低原始的估計誤差，反而會引入更大的修正誤差。DFT迭代算法是采用迭代逼近的思想，通過多次的DFT估計以 不斷提高估計精度，雖然該方法的估計精度較高，但是其迭代運算的復雜度也是非常高，因此不適合于實際應用。
[0004]時域的頻率估計方法主要包括基于線性預測的頻率估計和基于信號相關性的頻率估計。基于線性預測的基本思想是利用過去的信號信息來預測當前的信號信息。由于采用的預測長度較短和受噪聲影響較大的原因，線性預測的精度不是很高?；谛盘栂嚓P性的頻率估計需要大量的數(shù)據(jù)來計算信號的相關性，在提高精度的同時帶來了更高的復雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種頻率估計范圍廣、性能穩(wěn)定和精度聞的基于相關函數(shù)線性預測和泰勒分解的雙階段頻率估計方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0007]階段一:頻率粗估計
[0008](1.1)信號相關性的估計
[0009]接受信號為
[0010]X (n) =Aexp [ j ( Φ 0+wnTs) ] +ν (η) n=l, 2, 3,..., N
[0011]其中:A是信號的幅度，Φ(!是信號的初始相位，w是信號的角頻率,Ts是米樣周期，N是信號長度，ν (η)是服從復高斯分布的加性噪聲；[0012]選取長度為N的接收信號來估計信號的相關函數(shù)
[0013]
【權利要求】
1.一種基于相關函數(shù)線性預測和泰勒分解的雙階段頻率估計方法，其特征是: 階段一:頻率粗估計 (1.1)信號相關性的估計 接受信號為
X (n) =Aexp [j ( Φ 0+wnTs) ] +v (n) n=l, 2, 3,..., N 其中:A是信號的幅度，cK是信號的初始相位，w是信號的角頻率，Ts是采樣周期，N是信號長度，V (η)是服從復高斯分布的加性噪聲； 選取長度為N的接收信號來估計信號的相關函數(shù)
【文檔編號】H04L27/26GK103905348SQ201410075483
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權日:2014年3月4日
【發(fā)明者】徐定杰, 殷波, 祁艷杰, 王偉, 馬躍華 申請人:哈爾濱工程大學