基于快速傅里叶变换的正弦信号频率高精度估计算法

来源：计算机应用杂志2015年第11期北京时间：

作者：樊磊, 齐国清

单位：1. 大连海事大学 信息科学技术学院, 辽宁 大连 116026;2. 大连工业大学 信息科学与工程学院, 辽宁 大连 116034

摘要：为了进一步提高加性高斯白噪声背景中正弦信号的频率估计精度,提出了一种新的基于插值快速傅里叶变换(FFT)的正弦信号频率估计算法.首先,对N点正弦采样序列进行等长度时域补零延长,再进行 2N 点FFT; 然后, 搜索幅度最大离散谱线位置得到频率粗估计值; 最后, 采用幅度最大谱线以及原信号的离散时间傅里叶变换(DTFT)在幅度最大谱线左右两侧的两点抽样值进行精估计.仿真结果表明,当信号实际频率位于FFT两条离散谱线之间任意位置时,所提算法的频率估计均方根误差均接近克拉美罗下限,具有较好的一致性,估计精度高于Candan算法、Fang算法、三谱线合理结合(RCTSL)算法和Aboutanios算法, 且信噪比阈值较低,估计性能优于现有频率估计算法.

关键词：频率估计,快速傅里叶变换,正弦信号,离散时间傅里叶变换,数字信号处理

基金资助：国家863计划项目(2011AA110201).