[发明专利]基于全泄漏抑制的频谱校正方法及装置

说明书

本发明公开一种基于全泄漏抑制的频谱校正方法及装置。本发明涉及通信技术领域，解决现有技术在泄漏量级较大下频谱校正失准的问题。本发明提供的一种基于全泄漏抑制的频谱校正方法及装置，通过基于最大旁瓣衰减窗频谱的线性比例递推特性，利用泰勒多项式扩展对谐波泄漏干扰分量进行参数化近似，结合对称共轭负频率频谱形成全泄漏等效模型，进而通过构建多谱线方程组，解析得到高精度多谱线插值的频率校正公式，突破了单频解析信号模型这一先决限制条件，有效解决了在泄漏量级较大下频谱校正失准的问题，从而达到在含谐波干扰的短时数据记录情况下信号参数的高精度估计。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于全泄漏抑制的频谱校正方法及装置。

背景技术

在通信领域中，易于实现调制和解调的正弦波多用作其他基带信号的载波，其参数的准确估计和测量是实现准确调制载波通信的前提和关键，在有关数字示波器和模数转换器的领域中起着至关重要的作用。常用的基于离散傅里叶变换(英文：Discrete FourierTransform，简称：DFT)的正弦信号频谱分析方法，因其具有快速准确的计算方式，在实际通信工程应用得到了大量应用。但因有限时间记录及非同步采样所导致的频谱泄漏和栅栏效应是其分析误差的主要来源。常用解决方法是采用时域窗函数信号加权和插值离散傅里叶变换(英文：Interpolated DFT，简称：IpDFT)谱线校正来抑制频谱泄漏及消除栅栏效应。

目前大量基于离散谱线幅值比值的IpDFT方法，必须在对应于待测频率附近的离散峰值谱线近似满足单频解析信号这一先决条件下，根据不同时间窗函数采用非线性拟合方式对频率偏移量进行估计。然而，当被测频率较低时(特别是其对应离散频率接近Nyquist频率)，DFT频谱共轭对称特性使得负频率频谱短泄漏分量量级急剧增大；另一方面，在含谐波的短时波动周期数(英文：Cycles in Record，简称：CiR)情况下，各频次对应的DFT离散谱线间隔变小，也使得近邻谐波分量正频率所对应的窗函数加权旁瓣长泄漏干扰不可忽略。由此，来自负频率和谐波的频谱泄漏干扰导致基于单频解析信号模型的非线性拟合方法失准，插值校正误差已无法满足精度要求。因此，在含有谐波的短时CiR情况下，有效计及上述两方面的频谱泄漏分量干扰影响，是提高基于谱线插值方法参数估计精度的关键。

而针对仅含单一频率的实信号，在短时CiR情况下计及负频率频谱泄漏干扰的IpDFT及其解析方法已取得了有效进展，包括基于精确相位谱模型的两点迭代IpDFT、基于谱线方程组解析的加Hanning窗三点IpDFT及其扩展应用于在任意H阶最小旁瓣衰减窗下的多点加权IpDFT。上述方法考虑了负频率频谱泄漏干扰，能够有效提高在短时CiR情况下单一频率实信号的校正精度，但并未就来自于谐波干扰进行更为深入的分析和改进。原因在于离散采样信号经窗函数加权DFT后对应离散频率分布的不确定，以及窗函数频谱旁瓣衰减的非线性特性，使得完全消除其它频率分量所带来的谱泄漏干扰(特别是短时CiR的情况)尤为困难。因此，有必要提出一种基于全泄漏抑制的频谱校正方法及装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种基于全泄漏抑制的频谱校正方法及装置，以解决现有技术在泄漏量级较大下频谱校正失准的问题。

第一方面，本发明提供一种基于全泄漏抑制的频谱校正方法，所述方法包括：

获取短时CiR离散采样信号；

对所述短时CiR离散采样信号进行信号加窗截断处理和离散傅里叶变换计算，建立与所述短时CiR离散采样信号的谐波频谱泄漏分量对应的泰勒级数多项式近似等效模型；

根据所述泰勒级数多项式近似等效模型，以及所述短时CiR离散采样信号的被测频率分量对应的正负频谱，生成所述短时CiR离散采样信号的主瓣内及附近局部峰值谱线的全泄漏频谱等效模型；

根据所述泰勒级数多项式近似等效模型的阶数，确立所述短时CiR离散采样信号的峰值谱线数量并建立方程组；