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正文摘录:

2006年第17期总第232复高斯白噪声下基于多种方法的频率估计邹建彬，张炜(国防科技大学电子科学与工程学院湖南长沙410073)摘要：对常用的几种频率估计方法进行了回顾，简单介绍了其中两种频率估计方法的原理；并应用最大似然、协方差、MUSIC、ESPRIT这几种方法对复高斯白噪声下信号的频率进行估计。给出了计算机仿真结果，并对各种方法估计结果进行了比较。比较结果表明：基于旋转不变的互谱估计方法(ESPRIT)避免了在固有的整个频域搜索.且能有效抑制噪声，具有良好频率估计性能。关键词：Matlab软件；复高斯白噪声；频率估计；功率谱；信噪比中图分类号：TP274.2；’FP301.6文献标识码：B文章编号：1004—373X(2006)17—001一03EstimationofFrequencyBasedonSeveralMethodsinWGNZOUJianbin。ZHANGWei(Srhc)()1ofE[eclronicSclellceandTechnology，NationalUniversity()fDefellceTichn01。gy.【’ha“gsh，1.410073.(、11i11a)Abstract：Severalmethodsoffrequencyestimationarereviewedinthispaper.TwoofthesemethodsaresimplyintrodL1ced，andmethodstoestimatethefrequencyofsignalinWGNwhichincludemaximumlikelihoodmethod，modifiedc()varianfenleth—od’MUSICmethod，ESPRITmethodareshowed.Computersimulationshavebeenmadeinthispaperandtheresultsofthesemethodsarecompared.ThecomparedresultsshowESPRITmethodiseffectiveinprohibitingwhite(；aussnoiseandhasgo()dperformancewithoutsearchingprocedure.Keywords：Matlahsoftware；WGN；frequencyestimation；powerspectrum；signal—to—noiseratio1引言频率是参量估计中的一个重要物理量。要高精度和高速度测量信号频率必须要有好的频率估计方法，在通信对抗侦察中。一种好的频率估计方法，在电子对抗中能占据更大优势。频率估计方法繁多，在实际信号处理中采取何种方法，是经常要遇到的问题，本文就针对复白噪声下的信号，采用4种方法估计其频率，并得出结论.对实际应用提供一定帮助。2原理介绍信号频率估计方法的研究已有多年的历史，一般分为经典法和现代法丽大类。经典法主要有以傅里叶分解为基础的周期图法等，随着FFT的发现，经典法一度得到广泛的应用，但他无法根本解决频率分辨率低和谱估计稳定性之间的矛盾。以随机过程的参数模型为基础的现代谱估计方法，具有更高的频率分辨率和更好的性能，在谱估计方法中，由于信号的频率可由信号的谱峰位置得到。因而现代谱估计方法也广泛地用于频率估计，现代谱估计方法主要有两大类，一类是参数模型法，主要有自回归(AR)收稿日期：2006—03—30模型，滑动平均(MR)模型和自回归滑动平均(，XRMA)模型等；另一类现代谱估计方法是非参数模型法。包括最大似然法，多信号分类(MUSIC)法和子空间旋转不变(ES—PRIT)法等。下面对实际中使用较多且效果较好的频率估计方法进行原理介绍、仿真实现和结果分析。2.1最大似然估计法设复高斯白噪声”(n)中混有复正弦信号为：s(“)一Alexp(jwI”+翰)(1)设z(”)一s(n)+”(”)的一次实现的N个取样值为：z(7“／)一Alexp(jw】”+％)+u(”)，”一0.1，2，…，N一1(2)式中A-，硼，，仍分别是正弦信号的振幅、频率和相位；。(。)为复高斯白噪声。s(”)和z(”)用矢量分别表示为：s—Es(O)，s(1)，…，s(N一】)]’一A，exp(jp，)El，exp(j叫，)，…，exp(j(N一1)“)]，。。’工一[T(o).-，，(i)，…，z(N—i)]’(4)白噪声w(”)的自相关矩阵为：R。一《J(5)其中，《为z，(”)的方差，J是N阶单位矩阵。令：Acl—A】exp(j~I)(6)又令：1