基于低復雜度濾波器組的頻率估計的應用與研究.pdf

1、頻率估計是現代數字信號處理的重要內容，廣泛應用于軍用雷達探測、生物設別、語音處理、地震監(jiān)測等各個領域，受到眾多學者的關注和重視，成為當下的研究熱門，研究頻率估計具有重要的理論意義和應用價值。本文圍繞基于低復雜濾波器組的頻率估計進行研究，開展了如下工作:
　　本文首先研究了頻率估計的數學模型，這是頻率估計的理論基礎，在此理論基礎上的以DFT為例分析其用于頻率估計產生頻譜泄露問題，并對頻率估計算法的性能作了研究，衡量指標主要包括估計偏

2、差和均方誤差(MSE)，再從概率論的角度對參數估計的理論下限(CRB)進行了推導，給出了實信號和復信號二者的頻率估計CRB，同等條件下復信號能夠得到比實信號更為精準的頻率估計效果，然后從最大似然估計的角度分別對實信號和復信號的頻率估計算法進行了推導，二者等效于周期圖方法。
　　接著，研究了四種經典的頻率估計算法，主要包括基于頻域方法的Rife和SINE-ODD以及基于時域方法的Prony和SVD，其中還包括對Rife頻率細分增加其

3、DFT點數的RF-Rife算法和頻移半根譜線增強抗噪性能的IRife算法，以及對SVD增加全局最小二乘的SVD-TLS算法。給出了上述算法的理論分析、公式推導和性能分析，單頻信號頻率估計中SINE-ODD在超過閡值信噪比后最能夠逼近CRB，基于時域的SVD、SVD-TLS、Prony算法在多頻信號頻率估計中依然保持優(yōu)良性能。
　　然后，對多相結構的余弦調制濾波器組(CMFB)進行了研究，DCT調制比DFT調制的優(yōu)勢在于調制濾波器系

4、數為實系數，可以有效減少運算量，同時CMFB的2M倍降采樣可以使得系統(tǒng)運算量大大降低。對前人提出的三種低復雜度設計原型濾波器方法做了對比研究，主要包括基于FISTA迭代的系數稀疏法(CP)、基于SOCP的二次外插法(EIR)以及基于SOCP優(yōu)化頻罩法(FRM)，對比CP-CMFB、EIR-CMFB、FRM-CMFB三種低復雜度濾波器組的各自對應結構和設計性能，從通帶波紋、阻帶衰減、過渡帶帶寬、設計參數個數和系統(tǒng)復雜度等做出了比較。

5、>　　最后，對基于低復雜濾波器組的頻率估計做了綜合研究，濾波器組能夠運用于802.11ac的多載波通信和數字信道化，引入SDFT技術可以有效改善濾波器組通道輸出信號信噪比惡化問題，基于此可以完成基于濾波器組的頻率粗估計，確定信號頻率的有效范圍。對結合時域算法SVD、SVD-TLS、Prony和CMFB設計方法以及SDFT改進通過仿真給出性能分析，基于CMFB可以有效降低系統(tǒng)復雜度同時提高頻率分辨率。結合低頻和高頻兩種應用場景對本文提出的