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《基于修正Rife算法的正弦波频率估计及FPGA实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第30卷第4期系统工程与电子技术Vol.30No.42008年4月SystemsEngineeringandElectronicsApr.2008文章编号:10012506X(2008)0420621204基于修正Rife算法的正弦波频率估计及FPGA实现王旭东,刘渝,邓振淼(南京航空航天大学信息科学与技术学院,江苏南京210016)摘要:Rife算法的基础上,通过对输入信号进行频谱搬移,给出了一种修正Rife(MRife)算法。该算法易于并行实现。MonteCaro仿真表明,MRife算法具有频率估计精度高、整个量化频率范围内性能平稳等优点。当SNR(信噪比)大于0dB时,
2、MRife算法频率估计均方根误差接近克拉美-罗限(CRB,Cramer2Raobound)。为了提高算法FPGA实现时的系统运行速度,提出使用FFT运算后的实/虚部代替FFT模进行插值,仿真表明对MRife算法性能影响不大。最后,将MRife算法在单片FPGA芯片内进行了硬件设计。布局布线后的时序仿真结果表明,该设计能够对输入数据速率为200MHz的信号进行实时频率估计,数据不堆积。关键词:修正Rife算法;频率估计;FPGA;FFT中图分类号:TN911文献标志码:AModifiedRifealgorithmforfrequencyestimationofsinusoida
3、ndimplementationinFPGAWANGXu2dong,LIUYu,DENGZhen2miao(Coll.ofInformationScience&Technology,NanjingUniv.ofAeronautics&Astronautics,Nanjing210016,China)Abstract:BasedonRife’smethod,amodified2Rife(MRife)algorithmisproposedwhichisderivedfrommovingthefrequencyofinputsignal.Thisalgorithmiseasytob
4、erealizedwithaparallelstructure.MonteCarosimulationresultsindicatethatMRifealgorithmhasgoodandsteadyfrequencyestimationcapacityinthewholefrequencyrange.WhentheinputSNR(signal2to2noiseratio)exceeds0dB,theRMSerrorofMRifealgorithmcanapproachCRB(Cramer2Raobound).Inordertoimprovesystemspeed,only
5、realorimagepartoftheFFTcoefficientsisusedwhenimplementingMRifealgorithminFPGA.Simulationresultsshowthatthissimplifica2tiondoesn’tmodifytheefficiencyofMRifealgorithmtoomuch.Finally,theMRifealgorithmisimplementedinasingleFPGAIC.Accordingtotheafter2place2and2routesimulationresults,thisdesignca
6、nachievereal2timefrequencyestimationeventhoughtheinputdatarateisasfastas200MHz.Thereisnodatadeposit.Keywords:modifiedRifealgorithm;frequencyestimation;fieldprogrammablegatearray;FFT文献[5]给出的频率估计算法是对ML算法的一种近似解,0引言性能接近CRB,但在较低信噪比时会出现解的发散现象,计正弦波频率估计是电子侦察、雷达、通信等领域研究的算量也较大,不易硬件实现。[2]文献[1]给出的频率估计算
7、法,在对输入信号进行一次一个热门问题,也是工程实践中一个重要问题。在不同的信噪比条件下,不同算法所得到的频率估计精度各不相FFT运算后,利用最大谱线及其相邻的一根次大谱线进行同,但是,无论采用哪种频率估计算法,其频率估计的均方插值来确定真实频率位置,即Rife算法。该算法只需要一根误差(rootmeansquareerror,RMSE)都不会小于一个下次FFT运算,因此,运算量小,容易硬件实现。当信号的真[3]实频率处于两相邻量化频率之间的中心区域时,Rife算法限:克拉美-罗界(CRB)。文献[3]给
