低载噪比高动态信号相位估计方法研究

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1、低载噪比高动态信号相位估计方法研究作者姓名李骥导师姓名、职称任光亮教授一级学科信息与通信工程二级学科通信与信息系统申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1201120146分类TN82号TN91密级公开西安电子科技大学硕士学位论文低载噪比高动态信号相位估计方法研究作者姓名：李骥一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：任光亮教授提交日期：2014年11月AStudyofPhaseEstimationMethodsofHighDynamicSignalUnderStrongNoiseA 

2、thesis submitted toXIDIAN UNIVERSITYin partial fulfillment of the requirementsfor the degree ofMasterin Information and Communication EngineeringByLiJiSupervisor: Prof. RenGuangliangNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标

3、注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保

4、存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要信号的参数估计问题在雷达信号处理、生物医学、测控技术、振动信号分析处理和声纳探测等众多领域中有着极其重要的理论和应用价值。通常情况下，在物理量的计量和测试过程中，物理系统会受到环境和人为因素的干扰，信号均会不同程度被噪声所污染。实际研究中常常要面对低信噪比下对信号的检测和参数估计，故发现一种高效的信号参数估计方法，在低信噪比等环境下对信号的频率、相位和幅值等参数进行估计后对信号恢复是非常有意义而且

5、必要的。在深空测控通信中，通信距离遥远，电磁环境复杂，信号的损耗严重，使得接收信号的信噪比极低，且飞行器与接收机间高速相对移动使得载波产生高达(-300KHz，300KHz)多普勒频偏以及高达(-3KHz/s,3KHz/s)的一次频率变化率，有时甚至会产生很大的二次频率变化率，这对接收机进行有效的信号参数估计提出了很大的挑战。在工程实践中，如通信、仪表、电力、光学应用、故障诊断等领域，存在大量对信号的相位进行高效并且快速估计的需求。在通信系统中，如果采用了QAM或者QPSK等相位调制技术，只有在输出端对信号进行适当的处理，快速准确的估计出各个码元载波的初相位，才能

6、把星座图正确的恢复出来，从而完成正常的解码过程。本文对强噪声高动态背景下信号的瞬时相位估计方法进行了研究，主要工作如下：1.分析了信号瞬时相位估计的一般思路，即将瞬时相位分为相位偏移和初始相位两部分分别进行估计的方法。2.提出了一种新的频率估计方法，即时域匹配周期图捕获算法和多次拟合相结合的频率估计方法。该方法可以在较低载噪比和中心频率高动态变化的环境下对中心频率和多普勒变化率进行较高精度的估计。此外，还提出了基于三次样条插值与数值积分相结合的离散数据积分方法，使得估计出来的频率值可以转化为相位偏移值。3.对传统的相位估计方法进行了仿真，比较了其在高动态和低载噪比

7、环境下的表现，发现在高动态环境下大部分传统的信号相位估计方法都会失效。所以针对这种情况提出了利用频率和多普勒变化率的估计值产生参考信号对信号中心频率的变化率进行削弱的方法。此外还提出了正弦信号放大算法。该算法可以对强噪声环境下正弦信号的相关性进行增强，降低噪声对信号的影响，提高信噪比。最后将这两种方法与互相关法结合，提出了完整的算法。该方法在低载噪比和高动态环境下表现出了对传统方法优越的性能。I西安电子科技大学硕士学位论文关键词：高动态，低载噪比，克拉美罗界，相位估计，相干叠加法论文类型：基础研究类IIABSTRACTABSTRACTParameter estim

8、ation