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【6h】

低信噪比环境下欠采样信号的频率估计

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 课题研究现状

1.3 本文内容安排

第2章 中国余数定理及其改进算法

2.1 引言

2.2 传统中国余数定理重构算法

2.3 基于搜索的CRT重构算法

2.4 闭合解析形式CRT重构算法

2.5 基于CRT的最大似然估计算法

2.6 算法估计模型和余数误差分析

2.7 本章小结

第3章 改进的全相位时移相位差频率估计

3.1 全相位时移相位差频率估计法

3.2 改进的全相位时移相位差频率估计

3.3 卷积窗和频偏对频率估计精度的影响

3.4 本章小结

第4章 基于频偏识别和余数筛选的频率估计

4.1 引言

4.2 基于频偏识别的鲁棒频率估计流程

4.3 频率估计流程步骤分析

4.4 余数筛选措施分析

4.5 本章小结

第5章 实验结果与分析

5.1 改进的全相位时移相位差频率估计

5.2 基于频偏识别的鲁棒频率估计

5.3 改进的时移相位差校正法与基于Tsui校正法性能比较

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢

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摘要

信号频率估计是雷达、通信、地震监测、传感器网络领域中重要的问题。但奈奎斯特定律要求一个信号周期内采样到2个以上样点,在对高频信号测量时,要求以很高的速率进行采样,因此耗费的硬件成本高。另外,对于低信噪比情况,欠采样频率精确估计的难度进一步增大。
  为此,本文提出结合中国余数定理、频偏识别、余数筛选、频谱校正四项措施解决该问题。
  1)中国余数定理:把单频频率估计分解为多个欠采样信号的频率估计,将各通道的频率估计结果做为余数,各采样速率作为模值,代入闭式鲁棒CRT的框架中实现重构。
  2)频偏识别:针对低信噪比环境下DFT谱峰易于被噪声淹没的事实,论文提出用频移和频偏识别措施来使 DFT谱峰信息更为突出,从而减小余数获取时的误差,提高算法抗噪声鲁棒性。
  3)余数筛选:对进行频偏识别和频谱校正后得到的所有含噪余数,采用余数纠错筛选方法,筛除误差过大的余数;从而进一步提升了整个欠采样估计器对噪声的鲁棒性。
  4)频谱校正:提出频移补偿的措施对原有的全相位时移相位差频谱校正器作改进,相比于原有频率校正器,改进的全相位时移相位差频率估计降低了各欠采样通道的阈值门限,并与基于 Tsui频率校正的频率估计器做了性能比较。经过对两种方法做比较,在低信噪比情况下,两种频率校正器在均方根误差性能指标方面表现相当。但在重构阈值方面,基于 Tsui频率校正的欠采样频率估计器重构阈值则更低。
  仿真实验表明:综合以上四个方面的措施,当本文算法DFT点数选取为512时,重构成功为90%概率时的信噪比门限可低至-15dB,为雷达、声纳等相关检测领域提供了参考。

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