信号参数估计
数字通信信号调制方式识别与参数估计

数字通信信号调制方式识别与参数估计数字通信信号调制方式识别与参数估计1. 背景介绍在数字通信中,信号调制方式的识别和参数估计是至关重要的环节。
通过识别和估计调制方式和参数,可以有效地解调信号,从而实现可靠的数据传输和通信。
本文将深入探讨数字通信信号调制方式的识别与参数估计,并提供相关的个人观点和理解。
2. 信号调制方式的分类和特点数字通信中常见的信号调制方式包括调幅调制(AM)、调频调制(FM)、调相调制(PM)、正交振幅调制(QAM)等。
每种调制方式都有其独特的特点和应用场景。
在进行信号调制方式识别时,需要结合信号的频谱特征、相位特征、幅度特征等进行综合分析,以确定信号所采用的调制方式。
3. 信号调制方式的识别方法为了准确识别信号的调制方式,可以采用自相关函数、功率谱密度、频谱特性等方法进行分析。
其中,自相关函数可以用于判断信号的周期性特征,进而推断出可能的调制方式;功率谱密度则可以反映信号的频谱特性,帮助确定信号所采用的调制方式。
还可以结合机器学习算法,如支持向量机(SVM)、深度学习等方法,提高对信号调制方式的准确识别率。
4. 参数估计的重要性及方法对于已识别出调制方式的信号,还需要进行参数估计,包括载波频率、信号相位、调制指数等参数的估计。
参数估计的准确性直接影响到信号的解调效果和通信性能。
常用的参数估计方法有最大似然估计法、最小均方误差估计法等,通过对信号进行模型拟合和参数优化,得到准确的参数估计结果。
5. 个人观点和理解在进行数字通信信号调制方式识别与参数估计时,我认为除了理论知识的掌握外,还需要结合实际场景进行分析和应用。
对于复杂多变的通信环境,传统的识别与估计方法可能存在局限性,因此需要不断探索创新的方法和技术,以提高对信号调制方式的准确识别和参数估计能力。
总结通过对数字通信信号调制方式识别与参数估计的探讨,我们深入了解了其在数字通信中的重要性和方法。
在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的识别与估计方法,不断优化和改进算法,以实现更可靠、高效的数字通信系统。
数字通信信号调制方式识别与参数估计

数字通信信号调制方式识别与参数估计摘要:一、引言二、数字通信信号调制方式识别的重要性三、数字通信信号调制方式识别的方法四、数字通信信号调制参数估计的方法五、数字通信信号调制方式识别与参数估计的应用领域六、未来研究方向与展望正文:随着通信技术的飞速发展,数字通信信号的调制方式越来越多样化和复杂化,如何准确地识别数字通信信号的调制方式以及估计其调制参数,已经成为通信领域中一个重要的研究课题。
本文将介绍数字通信信号调制方式识别与参数估计的重要性、方法及其应用领域,并展望未来的研究方向。
一、引言数字通信信号的调制方式是指在数字通信系统中,将数字信号转换成模拟信号的过程。
调制方式的选择直接影响到通信系统的性能和可靠性。
因此,对于未知调制信息的内容的前提下,识别出通信信号的调制方式并估计其调制参数,具有重要的实际意义。
二、数字通信信号调制方式识别的重要性数字通信信号调制方式识别的重要性体现在以下几个方面:1.提高通信系统的性能:准确的调制方式识别有助于优化通信系统的参数设置,从而提高通信质量和可靠性。
2.提高信号处理效率:在接收端,准确的调制方式识别有助于实现快速有效的信号解调,降低误码率,提高信号处理效率。
3.有助于信号分析与监测:对于非合作通信系统,准确的调制方式识别有助于截获、分析和监测通信信号,提高通信安全性能。
三、数字通信信号调制方式识别的方法数字通信信号调制方式识别的方法主要包括以下几种:1.基于特征参数的方法:通过分析信号的时域、频域等特征参数,实现调制方式的识别。
2.基于统计学习的方法:通过训练已知的调制方式样本,建立调制方式分类器,实现对新信号的调制方式识别。
3.基于深度学习的方法:利用深度神经网络对信号特征进行学习与提取,实现调制方式的识别。
四、数字通信信号调制参数估计的方法数字通信信号调制参数估计的方法主要包括以下几种:1.基于最小均方误差的方法:通过最小化信号与估计参数之间的均方误差,实现调制参数的估计。
信号参数估计范文

信号参数估计范文信号参数估计(Signal Parameter Estimation)是指通过对接收到的信号进行分析和处理,估计信号的各种参数,如幅度、频率、相位等,以获得对原始信号的更深入的了解和描述。
信号参数估计在信号处理、通信、雷达、声音处理等领域都有广泛的应用。
下面将对信号参数估计的基本概念、方法和应用进行详细介绍。
一、信号参数估计的基本概念信号参数估计的目标是通过对信号进行分析和处理,得到信号的各种参数估计值。
主要涉及的信号参数包括幅度、频率、相位、时间延迟等。
通过对信号参数的估计,可以获得对信号的更准确的描述,有助于对信号进行后续的分析和处理。
在信号参数估计中,通常将信号表示为包络和载波的乘积形式,即s(t) = A(t) × cos(2πf(t) + φ(t))。
其中,A(t)表示信号的幅度,f(t)表示信号的频率,φ(t)表示信号的相位。
信号参数估计的目标是根据接收到的信号数据,通过一系列的算法和方法,对A(t)、f(t)和φ(t)进行估计。
二、信号参数估计的方法通常情况下,信号参数估计的方法可以分为两类:非参数方法和参数方法。
1.非参数方法非参数方法不对信号的具体形式做出假设,直接对接收到的信号数据进行分析和处理。
常用的非参数方法包括傅里叶变换、自相关分析、功率谱估计、最小二乘法等。
这些方法适用于信号的幅度、频率和相位等参数估计。
傅里叶变换是一种常用的信号分析方法,可以将信号从时域转换到频域。
通过对信号的频谱进行分析,可以估计信号的频率成分。
自相关分析利用信号的自相关函数,对信号的周期性进行估计。
功率谱估计可以对信号的频率能量分布进行估计,常用的方法有周期图法、Welch法和Burg 法等。
最小二乘法通过最小化信号与估计模型之间的误差,对信号的参数进行估计。
2.参数方法参数方法对信号的具体形式做出一定的假设,通过拟合信号模型和最大似然估计等方法,对信号的参数进行估计。
现代信号分析与处理技术_第1讲_参数估计方法

一、估计子的偏差和无偏估计
ˆ ˆ 1、θ 是θ 的无偏估计子:θ 满足
ˆ E (θ ) = θ ˆ ˆ ˆ 否则θ 是有偏估计子,估计的偏差为: b(θ ) = E (θ ) − θ
ˆ ˆ 2、θ 是θ 的渐近无偏估计子:若对所有θ , N → ∞ 时, b(θ ) → 0 .
1 N −1 ˆ 例 1、样本均值估计的无偏性: m x = ∑ xn N n =0 1 N −1 1 N −1 ˆ E [ m x ] == ∑ E[ xn ] = ∑ m x = m x 无偏估计 N n =0 N n =0
2
一般将式子右边的分母记着 I (θ ) ,称为 Fisher 信息量:
⎡ ∂ ⎤ I (θ ) = E ⎢ ln f ( x;θ ) ⎥ ⎣ ∂θ ⎦
2
Cramer-Rao不等式(对矢量参数的情况):(介绍)
若估计的参数是矢量 θ , 并将似然函数的对数表示为 L=lnf(x;θ), 则构造Fisher信息矩阵(p×p):
p列
⎡ r (0) r (1) ˆ = ⎢ r (1) r (0) Rx ⎢ ⎢ r (2) ( p) r (2) ( p − 1) x ⎣x
r ( p) ⎤ r ( p − 1) ⎥ = 1 XX T ⎥ N ⎥ (2) rx (0) ⎦
对r(1)(l)构造的自相关阵,没有上式的分解,所以不能保证半正定性.
例 2、样本方差估计的无偏性:
1 N −1 2 ˆ x = ∑ ( xn − m x ) 2 1) 均值 m x 已知时: σ N n=0 1 N −1 1 N −1 2 2 2 2 ˆ E [σ x ] = ∑ E [( xn − m x ) ] = ∑ σ x = σ x 无偏 N n=0 N n=0 1 N −1 2 2 ˆ ˆ ˆ 2) 均值取估计 m x 时: σ x = ∑ ( xn − m x ) N n =0 ˆ 记 m x = x 。由于各样本 xi 是独立同分布的,故有:
4_信号检测与参数估计

4_信号检测与参数估计信号检测与参数估计是数字信号处理领域的一个重要概念,主要用于从一组接收到的信号中检测出所需的信号,并估计信号的相关参数。
在通信系统、雷达系统、生物医学信号处理等领域都有广泛的应用。
信号检测涉及到检测信号是否存在、信号的起止时间、信号在时间和频率域的波形特征等问题。
检测信号的方式主要有匹配滤波、功率谱估计和相关性分析等方法。
参数估计则是通过对信号的观测结果进行分析,估计信号的相关参数,如信噪比、频率、相位等。
在数字通信系统中,信号检测与参数估计是非常重要的,它们直接影响到通信系统的性能。
例如,在数字调制解调器中,接收端需要根据接收到的信号恢复出发送端发送的信号,这就需要进行信号检测与参数估计。
另外,在雷达系统中,对于远距离目标的检测也需要信号检测与参数估计。
信号检测与参数估计的核心问题是如何从一堆噪声干扰中准确地检测出目标信号,并且正确地估计出目标信号的参数。
这是一个典型的统计推断问题。
在实际应用中,通常采用最大似然估计、最小二乘估计等方法来解决这个问题。
最大似然估计是参数估计的一种常用方法,它假设观测到的数据服从其中一种已知的概率分布,然后通过最大化似然函数来估计参数。
最大似然估计常用于信号检测与参数估计中对信号的频率、幅度等参数进行估计。
最小二乘估计则是另一种常用的参数估计方法,它是一种在回归分析中常用的方法,通过最小化残差平方和来估计参数。
最小二乘估计在信号处理中也有广泛的应用,例如用于估计信号的频率、相位等参数。
除了最大似然估计和最小二乘估计,还有许多其他参数估计方法,如贝叶斯估计、卡尔曼滤波等方法,这些方法在不同场合下有着各自的优缺点。
总的来说,信号检测与参数估计是数字信号处理中非常重要的一部分,它们直接影响到通信系统、雷达系统等系统的性能。
在实际应用中,需要根据具体的系统要求和环境条件选择合适的方法来进行信号检测与参数估计,以获得最佳的性能。
阵列信号参数估计算法与优化

阵列信号参数估计算法与优化一、引言阵列信号参数估计是无线通信领域中的重要研究方向之一,其目的是通过对收到的信号进行处理,以估计出信号源的空间位置、角度、信号强度等参数。
准确的参数估计对于无线通信系统的性能优化和无线定位等应用具有重要意义。
本文将介绍阵列信号参数估计的基本原理和常用算法,并探讨如何优化参数估计的性能。
二、阵列信号参数估计的基本原理阵列信号参数估计的基本原理是利用阵列天线接收到的多个信号之间的时延差、相位差等信息,通过数学模型和信号处理算法来估计信号源的空间位置和角度等参数。
常见的阵列信号参数估计算法包括最小二乘法(Least Squares, LS)、最大似然法(Maximum Likelihood, ML)和单信号波达角估计等。
三、阵列信号参数估计算法1. 最小二乘法最小二乘法是一种常用的阵列信号参数估计算法。
它通过最小化观测信号与模型信号之间的均方误差来得到参数估计值。
最小二乘法需要先建立数学模型,然后通过求解最小二乘问题得到参数估计值。
最小二乘法具有计算简单、易于实现的优点,但对于噪声干扰较大的情况下准确度较低。
2. 最大似然法最大似然法是一种常用的统计估计方法,也常用于阵列信号参数估计。
最大似然法通过选择使得观测信号概率密度函数达到最大的参数值来进行参数估计。
最大似然法需要先建立观测信号的概率密度函数,然后通过求解最大似然函数的最优化问题得到参数估计值。
最大似然法具有较好的准确度,但对于计算复杂度较高。
3. 单信号波达角估计单信号波达角估计是一种常用的阵列信号参数估计算法,适用于只有一个信号源的情况。
该算法利用阵列天线接收到的信号的相位差来估计信号源的波达角。
单信号波达角估计需要先进行时延对齐和相位差计算,然后通过反三角函数计算出波达角的估计值。
单信号波达角估计具有计算简单、实时性强的优点,但对信号源数量和噪声干扰较敏感。
四、参数估计算法的优化为了提高阵列信号参数估计的性能,需要针对具体的应用场景进行算法优化。
通信系统中的信号检测与估计技术

通信系统中的信号检测与估计技术通信系统中的信号检测与估计技术在现代通信领域中起着至关重要的作用。
随着通信技术的不断发展和进步,人们对信号检测与估计技术的需求也变得越来越迫切。
本文将着重介绍通信系统中的信号检测与估计技术的相关知识,包括其基本概念、原理、算法以及应用等方面。
一、信号检测技术信号检测技术是指在接收端对信道传输而来的信号进行检测和判决的过程。
其主要任务是根据接收到的信号样本,判断出信号的存在与否。
在通信系统中,信号通常会受到多种干扰和噪声的影响,因此准确的信号检测技术对于提高通信系统的性能至关重要。
在信号检测技术中,常用的算法包括最大似然检测、贝叶斯检测、信号能量检测等。
这些算法根据不同的假设条件和约束条件,对接收到的信号进行处理和判决,以实现准确的信号检测。
二、信号估计技术信号估计技术是指在接收端根据接收到的信号样本,对信号的参数进行估计和推断的过程。
其主要任务是通过对信号样本的处理和分析,恢复出信号的原始信息。
在通信系统中,信号估计技术可以用于信号的解调、解调和信号分析等应用。
常用的信号估计算法包括最小均方误差估计、最大后验概率估计、最大似然估计等。
这些算法通过对接收到的信号样本进行处理和优化,得到对信号参数的最优估计结果。
三、应用领域信号检测与估计技术在通信系统中应用广泛,涉及到数字通信、无线通信、雷达、生物医学工程等多个领域。
在数字通信系统中,信号检测与估计技术可以用于解调和信道估计;在无线通信系统中,可以用于信号检测和信道估计;在雷达系统中,可以用于目标检测和跟踪;在生物医学工程中,可以用于生物信号的检测和分析。
总之,信号检测与估计技术是通信系统中的重要组成部分,对于提高通信系统的性能和可靠性具有重要意义。
随着通信技术的不断发展,我们相信信号检测与估计技术将会在未来得到进一步的完善和应用。
信号调试方式识别与参数估计装置

信号调试方式识别与参数估计装置摘要:一、信号调制基本方法概述1.调幅2.调频3.调相二、信号调试方式识别与参数估计装置原理1.信号调制类型识别2.参数估计方法三、装置应用领域及优势1.通信系统2.无线电监测3.航空航天、军事领域四、我国在信号调制识别与参数估计方面的研究进展1.技术发展水平2.研究成果与应用五、未来发展趋势与展望1.技术创新2.更加智能化和集成化3.广泛应用于各个领域正文:一、信号调制基本方法概述信号调制是无线通信中的关键技术,它使得信号在传输过程中能够携带信息。
常用的三种基本方法如下:1.调幅(AM):通过改变输出信号的振幅,来实现传送信息。
特点是信号传输距离较短,抗干扰能力较差。
2.调频(FM):通过改变信号的频率来实现传送信息。
特点是信号传输距离较远,抗干扰能力较强。
3.调相(PM):通过改变信号的相位来实现传送信息。
特点是传输效率高,但抗干扰能力一般。
二、信号调试方式识别与参数估计装置原理信号调试方式识别与参数估计装置主要通过以下两个方面实现:1.信号调制类型识别:通过分析接收到的信号特征,如振幅、频率、相位等,判断出信号所采用的调制方式。
2.参数估计:根据识别出的调制方式,采用相应的算法估计出信号的调制参数,如幅度、频率偏移、相位差等。
三、装置应用领域及优势信号调试方式识别与参数估计装置在以下领域具有广泛应用:1.通信系统:实现对不同调制信号的识别和参数估计,为通信系统提供可靠的数据传输。
2.无线电监测:用于监测无线电频段内的信号活动,保障无线电频谱资源的合理利用。
3.航空航天、军事领域:对复杂环境中的信号进行识别与参数估计,提高通信质量和安全性。
四、我国在信号调制识别与参数估计方面的研究进展我国在信号调制识别与参数估计方面取得了显著的研究成果:1.技术发展水平:与国际先进水平相当,部分技术处于领先地位。
2.研究成果与应用:发表了大量相关论文,研究成果在通信、无线电监测等领域得到广泛应用。
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摘要:信号参数估计是现代信号处理的重要研究内容之一,在频域中进行傅里叶变换研究信号,是研究确定性信号最简单且有效的手段,但在现代信号分析中,对于常见的随机信号,不可能用清楚的数学关系式来描述,其傅里叶变换更不存在,转而可以利用给定的若干个样本数据估计来估计信号的参数。
本学期在导师的指导下我学习了这门课程,了解到相关的知识,深刻体会了信号参数估计的理论基础。
本文主要介绍我对信号参数估计中的现代谱估计的理解和有关体会。
关键字:参数估计;随机信号;谱估计引言:功率谱估计是随机信号处理的重要内容,其技术渊源很长,而且在过去的40余年中获得了飞速的发展。
涉及到信号与系统、随机信号分析、概率统计、矩阵代数等一系列的基础学科,广泛应用于人民的日常生活及军事、工业、农业活动中,是一个具有强大生命力的研究领域。
现代谱估计的方法又大致可分为参数模型谱估计和非参数模型谱估计,前者有AR模型、MA模型、ARMA模型、PRONY模型等,后者有最小方差方法、多分量的MUSIC方法等。
一现代谱估计方法的发展1.1功率谱研究的发展过程功率谱估计是数字信号处理的主要内容之一,主要研究信号在频域中的各种特征,目的是根据有限数据在频域内提取被淹没在噪声中的有用信号。
现代谱估计的提出主要是针对经典谱估计(周期图和自相关法)的分辨率和方差性能不好的问题。
1967 年,Burg 提出的最大嫡谱估计,即是朝着高分辨率谱估计所作的最有意义的努力。
虽然,Bartlett 在 1948年,Parzem 于 1957 年都曾经建议用自回归模型做谱估计,但在 Burg 的论文发表之前,都没有引起注意。
现代谱估计的内容极其丰富,涉及的学科及应用领域也相当广泛,至今,每年都有大量的论文出现。
非参数模型谱估计的特点是其模型不是用有限参数来描述,而直接由相关函数序列得到,这种方法能提高低信噪比时的谱分辨率。
参数模型谱估计是先根据过程的先验信息或者一些假定,建立一个数学模型来表示所给定采样数据的过程,或者选择一个较好的近似实际模型,而后利用采样数据序列或者自相关序列,估计该模型的参数,最后把参数代入到该模型对应的理论功率谱表达式,得到所需要的谱估计。
1.2 功率谱估计应用及用途功率谱估计有着极其广泛的应用,不仅在认识一个随机信号时,需要估计它的功率谱。
它还被广泛地应用于各种信号处理中。
在信号处理的许多场所,要求预先知道信号的功率谱密度(或自相关函数)。
功率谱估计就是通过信号的相关性估计出接受到信号的功率随频率的变化关系,实际用途有滤波,信号识别(分析出信号的频率),信号分离,系统辨识等。
谱估计技术是现代信号处理的一个重要部分,还包括空间谱估计,高阶谱估计等。
维纳滤波、卡尔曼滤波,可用于自适应滤波,信号波形预测等(火控系统中的飞机航迹预判)。
二.现代谱估计现代功率谱估计即参数谱估计方法是通过观测数据估计参数模型再按照求参数模型输出功率的方法估计信号功率谱,主要是针对经典谱估计的分辨率低和方差性能不好等问题提出的。
常用模型有 ARMA 模型、 AR 模型、 MA 模型,AR 模型的正则方程是一组线性方程,而MA 和ARMA 模型是非线性方程。
由于AR 模型具有一系列良好的性能,因此被研究最多也得到最广泛的应用。
2.1 AR 模型AR 模型又称为自回归模型,是一个全极点的模型,可用如下差分方程来表示:)()()(1n w k n x n x pk k a +--=∑= (2-1)其中,p 是 A R 模型的阶数, {a k }=l , 2 , …, p 是p 阶 A R 模型的参数.将该模型记为AR( p) ,它的系统转移函数为∑=-+==pk kk za z W z X z H 111)()()( (2-2)在功率谱估计中,若观测的数据 x(n) 是平稳随机过程,则该系统的输入w( n ) 也可认为是平稳的,因 而根据线性系统对平稳随机信号的响应理论可得观测数据的功率谱为21222|1||)(|)(ea e Pjkw pk k wjww xH w -=∑+==σσ (2-3)由式可知,利用A R 模型进行功率谱估计的实质是求解模型系数 {a k } 和σ2w 的问 题.将式 ( 1 )两端乘以x ( n-m ) 求平均 ( 数学期望) ,可以求得观测数据的A R( p) 模型参数与自相关函数的关系式为000)()()()(211<=>⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-+----=∑∑==m m m m k m k m m R R a R a R xxwxx p k k xx pk k xx σ (2-4)可见, 阶 AR 模型输出的相关函数具有递推的性质, 因而选用 AR 模型进行谱估计只需较少的观测数据将式 ( 4 )写成矩阵形式得⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--001)0()1()()1()0()1()()1()0(21 σw p a a R p R p R p R R R p R R R (2-5) 上式就是著名的Yule-Walker( Y —W)方程.它表明,只要已知观测数据的自相关数,就能求出AR 模型参数{a k } 和σ2w ,进而按式 ( 3 )求得信号功率谱的估值。
另外,从 AR 模型的差分方程式可知,该模型的现在输出值是它本身过去值的回归,这与预测器存在着一定的相似性,它们之间有着非常密切的关系,即它们的系统函数互为倒数,也就是说预测误差滤波器)(z A p就是 AR 信号模型H(z)的逆滤波器.因此通过预测误差滤波器优化设计使预测均方误差最小就可求得A R 信号模型的最优参数,即P 阶线性预测器的预测系数{)(k a p }等于p 阶A R 模型的系数{a k },其最小均方预测误差E p 等于自噪声方差σ2w 。
因此, 根据上述的Y-W 方程以及 AR 模型与预测误差滤波器之间的关系,就可提取 A R 模型参数.目前主要有三种:Levinson-Durbin 算法、Burg 算法和Marple 算法。
这三种方法都可以用时间平均代替集合平均的最小平方准则推导得到。
在本文中,我们主要采用TBurg 法来估计信号的模型参数,因此主要介绍一下Burg 法。
Levinson-Durbin 算法L -D 递推算法是在满足前向预测均方误差最小的前提下,先求得观测数据的自相关函数,然后利用Y - W 方程的递推性质求得模型参数,进而根据式 ( 3 )求得功率谱的估值.它是模型阶次逐次加大的一种算法,即先计算阶次m=l 时的预测系数{)(k a m }=)1(1a 和σ21w ,再计算m= 2 时的)1(2a ,)2(2a 和σ22w 按此依次计算到 阶次m=p 时的)1(a p ,)2(a p , …)(p a p 及σ2wp 当σ2p 满足精度要求时即可停止递推.递推公式为:Ea a m m k k m m k m R k m R m 111)()()()(--=--+-=∑ (2-6))()()()(11k m m k k aa a a m mm m-+=-- k=1,2,……m-1 (2-7)其中∏=-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==mk k m m wm m k R m a E a E 12122)(1)0()(1σ (2-8) Burg 算法Burg 算法的基本思想是直接从观测的数据利用线性预测器的前向和后向预测的总均方误差之和为最小的准则来估计反射系数,进而通过 L -D 算法的递推公式求出 AR 模型优化参数.设观察到的N 个数据为x( 0 ),x(1), …, x ( N —1 ) ,则具体算法如下: (1)取m=1,初始化:)(0n e f=)(0n e b=x(n), n=0,1……N-1∑-===1220)(1)0(N n w n x NR σ (2)计算反射系数:[][]{}∑∑-=----=-+--=1212111)()()1()(2N mn b m f m bm tN m n f m mn n n n eee e ρ(3)计算滤波器系数及预测误差功率:ρmm m a =)()()()(11k m k k aa am mm m-+=--ρk=1,2,……m-1E E m mwm m 122)1(--==ρσ(4)递推高一阶前、后向预测误差:)1()()(11-+=--n n n ee e b m mfm fm ρ)()1()(11n n n ee ef m mbm bm --+-=ρ把m 更新为m+1 ,重复②~④直到σ2p 满足要求。
Marple 算法Marple 算法又称为不受约束的最小二乘法,它的主要思路是为了摆脱因采用递推运算对确定预测系数的约束,让每一预测系数 ( 模型参数)的确定直接与前、后向预测的总的平方误差最小 ( 最小二乘法)联系起来.即令总的平方误差[][]{}∑-=--+=12121)()(N pn bm fm pn n e e ε210210)()()()(∑∑∑∑-==-==⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=N p n p k p N p n p k p p k n x k k n x k a a1)0(=ap最小.由上式可见,总的平方误差εp 是系数)(k a p 的函数.若把εp 对各预测系数)(k a p 而非单一地对)(p a p = p求导数,并令其为零,就可以得到一组线性方程. 解此方程组所得的)(k a p 就是在最小平方误差准则下的最优预测系数.但由于方程组系数矩阵不是Toeplitz 型,所以不能利用 L — D 算法求解.为了减少运算量,Ma r p l e 提出一种格型结构的高效递推算法。
2.1.1 AR 模型的稳定性及阶的确定AR(p)模型稳定的充分必要条件是H(z)的极点(即A(z)的根)都在单位圆内。
稳定的AR(p)模型将具有以下的性质:(1)H(z)的全部极点或A(z)的所有根都在单位圆内。
(2)自相关矩阵是正定的。
(3)激励信号的方差(能量)随阶次的增加而递。
(4)反射系数的模恒小于1。
但是在实际应用中,levinson 算法的已知数据(自相关值)是由 来估计的,有限字长效应有可能造成大的误差,致使估计出来的AR(p)参数所构成的A(z)的根跑到单圆上或单位圆外,从而使模型失去稳定。
在递推计算的过程中如果出现这种情况,将致,或|即停止递推计算。
通常事先并不知道AR 模型的阶。
阶选得太低,功率谱受到的平滑太厉害,平滑后的谱已经分辨不出真实谱中的两个峰了。
阶选的太高,固然会提高谱估计的分辨率,但同时会产生虚假的谱峰或谱的细节。
一种简单而直观的确定AR 模型的阶的方法,是不断增加模型的阶,同时观察预测误差功率,当其下降到最小时,对应的阶便可选定为模型的阶。