概述
基于Burg 算法的最大熵谱估计
一、 实验目的
使用Matlab 平台实现基于Burg 算法的最大熵谱估计
二、 Burg 算法原理
现代谱估计是针对经典谱估计方差性能较差、分辨率较低的缺点提出并逐渐发展起来的,其分为参数模型谱估计和非参数模型谱估计。而参数模型谱估计主要有AR 模型、MA 模型、ARMA 模型等,其中AR 模型应用最多。
ARMA 模型功率谱的数学表达式为:
2
12121/1)(∑∑=-=-++=p i i j i q i i j i j e a e b e P ωωωσ
其中,P(e j ω
)为功率谱密度;s 2是激励白噪声的方差;a i 和b i 为模型参数。 若ARMA 模型中b i 全为0,就变成了AR 模型,又称线性自回归模型,其是一个全极点模型:
2
121/)(∑=-+=p i i j i j e a e P ωωσ
研究表明,ARMA 模型和MA 模型均可用无限阶的AR 模型来表示。且AR 模型的参数估计计算相对简单。同时,实际的物理系统通常是全极点系统。
要利用AR 模型进行功率谱估计,必须由Yule - Walker 方程求得AR 模型的参数。而目前求解Yule - Walker 方程主要有三种方法: Levinson-Durbin 递推算法、Burg 算法和协方差方法。其中Burg 算法计算结果较为准确,且对于短的时间序列仍能得到较正确的估计,因此应用广泛。
研究最大熵谱估计时,Levinson 递推一直受制于反射系数K m 的求出。而Burg 算法秉着使前、后向预测误差平均功率最小的基本思想,不直接估计AR 模型的参数,而是先估计反射系数K m ,再利用Levinson 关系式求得AR 模型的参数,继而得到功率谱估计。 Burg 定义m 阶前、后向预测误差为:
∑=-=m
i m m i n x i a n f 0)()()( (1)
最后
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