[发明专利]一种基于迭代的补零信号频率估计方法

说明书

本发明涉及一种基于迭代的补零信号频率估计方法，其包括以下步骤：对正弦波信号s(n)进行补零得到补零之后的信号原信号s(n)信号长度为M，补零之后的信号长度为N；对补零之后的信号进行FFT，得到信号利用的幅度最大值以及估计出待测信号频率关频点于k₀处的频率偏移值x₀；利用频率偏移值x₀，计算出移动后的频点k₁＝k₀+x₀，并分别计算出k₁‑1、k₁、k₁+1频点对应的离散时间傅里叶变换幅度值根据的值，再一次估计待测信号频率关于频点k₁处的频率偏移值x₁，令x₀＝x₁，进行多次迭代得到频率的估计值本发明对每次估计结果进行移频，使得频移后的峰值频率逐步靠近量化频率点，通过多次迭代，获得更好的估计性能。

技术领域

本发明涉及信号处理领域，具体涉及一种基于迭代的补零信号频率估计方法。

背景技术

在通信、雷达信号处理领域中，对淹没在噪声的正弦波频率估计是一个经典问题。这是因为多数目标参数估计问题可以转化为单频信号的频率估计问题。频率估计算法的优劣很大程度上直接决定了参数估计的最终性能。由于FFT的栅栏效应，使得当采样序列的频率不是FFT频率分辨率的整数倍时，正弦信号的能量频谱发生泄漏，信号的实频率落在主瓣内离散FFT谱线之间，导致频率估计精度与FFT的频率分辨率处于同一水平，无法满足精度要求。传统算法大多都是基于原始信号的频域进行频谱插值以得到更精确的频率估计。

然而，在实际应用中，在执行FFT之前，通常需要进行补零操作。例如，在大多数硬件平台(如FPGA或DSP)上的FFT操作是基于2L的信号长度来实现的，其中L是一个整数。然而，由于模数转换器(ADC)的采样率，实际信号长度将不等于2L。因此，应该对原始时域信号进行零填充。由于信号模型的不同，导致了传统频率估计算法的性能大大下降。

TF方法(利用频谱主峰和相邻两次峰的幅度值进行任意长度的频率估计)虽然能用于估计任意补零的信号，但是由于理论的限制，原信号长度M越接近补零后的信号长度N，其估计值的有偏性越来越大,估计精度越来越低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于迭代的补零信号频率估计方法，以解决原信号长度M越接近补零后的信号长度N，其估计值的有偏性越来越大,估计精度越来越低的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于迭代的补零信号频率估计方法，其包括以下步骤：

步骤1、对正弦波信号s(n)进行补零得到补零之后的信号原信号s(n)信号长度为M，补零之后的信号长度为N；

步骤2、对补零之后的信号进行FFT，得到信号

步骤3、利用的幅度最大值以及估计出待测信号在k₀频点处的频率的偏移值

步骤4、利用频率偏移值x₀，计算出移动后的频点k₁＝k₀+x₀，并分别计算出k₁-1、k₁、k₁+1频点对应的离散时间傅里叶变换幅度值

步骤5、根据的值，再一次估计待测信号在k₁频点处的频率偏移值x₁，令x₀＝x₁，重复执行步骤4-5，直到重复次数达到设定次数；

步骤6、得到频率的估计值