带限信号时延估计快速算法研究

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1、第8卷笫1期2007年3月信息工程大学学报Vol18NollJournalofInformationEngineeringUniversityMar12007带限信号时延估计快速算法研究沈彩耀，李红波，张濒，曾繁景(信息工程大学信息工程学院，河南郑州450002)摘要：针对信号一般有带限的特性，本文利用线性调频Z变换(CZT)的方法对频谱进行细化,提出一种可以满足实际需要的相关峰插值快速算法IBCZTo仿真结果表明该算法可以大大提高时延估计精度和速度，对于宽带相关噪声有一定的抑制作用，更具有实时性。吴键词:时延估计；谱分析；线性调频Z变换；带限信号中图分类号:TN9

2、11文献标识码：A文章编号:1671-0673(2007)01・0077・04FastAIgorithmStudyonTiineDelayEstimationofBand2LimitedSignalSHENCai2yao,LIHong2bo,ZHANGTing,ZENGFan2jing(InstituteofliifonnationEngineering,InfbnnationEngineeringUniversity,Zhengzhou450002,China)Abstract:Becauseofband21imitedcharacteristicofsignal

3、sincommunication,thispapercalculatesband21imitedsignal'sfinespectnimwithChirp2Ztransfbmi,andpresentsanewwayofcomputingcorrelationpeakaccurately,whichiscalledIBZCT.SimulationresultsprovethatthealgorithmcanincreasetheaccuracyofTDE,reduceaffectioncausedbycorrelatedBroadBandgaussnoisebyu2s

4、ingbandlimitedspectrumofsignal,andmeetrc

5、所接收到的目标信号，准确、快速地估计出空间屮不同位置阵元所接收信号的时间延迟。吋延估计基本方法是相关法，对长度为N的Xi(〃丿和也(n),其相关函数为R(m)=EIX(n)•x2(n-m)相关函数的主峰対应的时间就是信号易(⑵和x2(n丿之间的时延量o根据频谱分析的基本理论,R)的频谱R(灯与x(n)＞忑("丿的频谱K(k)、X2(I存在以下关系:R(k)=后(k)X2(k)。因此，频谱计算的精度将直接影响到相关函数的精度。传统的算法以FFT-1FFT为基础，但是，对于实数序列FFT的计算存在显著问题八。产生栅栏效应，另外相关函数序列的点跟点时间间隔与采样周期一

6、致，当信号采样率很低时，计算出的相关函数的分辨率也低。为提高时延估计精度，常用的是插值方法••①对相关峰进行插值计算寻找峰值⑵,但是会带来新的误差，而且插值结果不能完全反映相关峰的形状，所以时延估计精度的提高受到限制；②在低采样率信号序列的采样点间进行插值，然后用适当的低通滤波器对插值后的序列进行滤波获得所需的信号⑶，此方法虽然提高采样率，但是计算量较大。因此，既要计算精度高,又要求计算量小,就必须寻求新的方法,本文采用的是频谱细化算法提高时延估计精度。1带限信号的谱细化频谱的细化计算方法有ZOOM算法、频率抽取法、ZFFT和CFFT等/4/,这几种方法的一个共同特

7、点是针对频率为0〜/二信号，对其中〜£频带的谱细化计算量大。文献【5】提出了用修正的线性78信息工程大学学报2007年调频Z变换(MCZT丿的方法细化频谱，方法如下:N・I”X(k)=MCZT/x(n)J=Vx(n)eN',n=0k=0,1.,N-1。[N・1j^-nk9X(n)=1MCZT/X(灯]=~^X(k)eN{,Nia=()n=0,,N・1。可以看出，该算法的谱计算范围是0〜必用“所计算的谱点数和信号点数相同,对于低频信号能很好地细化频谱，但是若要对较高频率信号的谱进行细化，计-算量也会增加。而在实际的通信中，信号是带限的,且绝大多数是窄带的•本文根据