Ngược lại với cỏc phương phỏp được mụ tả trong phần 2.3, cỏc phương phỏp được trỡnh bày trong phần này khụng hạn chế chỉ để ước lượng hướng và được ứng dụng ước lượng cỏc tham số mụ hỡnh đơn giản. Mức độ phức tạp thường cao hơn so với phương phỏp dựa trờn quang phổ nhưng ước lượng thu được cú độ chớnh xỏc cao. Hầu hết cỏc phương phỏp giả định hoặc là một mụ hỡnh dựa trờn tương quan (mục 1.3.1) hoặc là một mụ hỡnh vật tỏn xạ hữu hạn (mục 1.3.2.1). Một ngoại lệ là phương phỏp RIMAX mụ tả tại mục 2.4.3 dựa trờn sự kết hợp của cả hai mụ hỡnh trờn cơ sở tương quan và hữu hạn phõn tỏn.
Được sử dụng phổ biến nhất là phương phỏp ước lượng tham số cho ứng dụng kờnh õm dựa trờn nguyờn tắc hợp lý cực đại (hay một số tài liệu gọi là khả năng tối đa – Maximum Likelihood), và ước lượng tương ứng với cỏc giỏ trị tham số làm tối đa hàm hợp lý (hàm likelihood) hoặc một xấp xỉ của nú. Cỏc phương phỏp mụ tả trong mục 2.4.1, 2.4.2, 2.4.1.1 và 2.4.3 đều thuộc loại này.
Nguyờn tắc cơ bản ước lượng hợp lý cực đại của cỏc tham số:
Để tớnh giỏ trị hợp lý cực đại, cần tạo ra hàm logarit của hàm likelihood thường được gọi tắt là log-likelihood), ký hiệu là L(.). Cỏc giỏ trị của tham số làm cho hàm L(.) đạt cực đại sẽ cho ta giỏ trị của ước lượng cỏc tham số của tổng thể.
Cú hai phương ỏn ước lượng L cực đại. Để tiện mụ tả, giả sử ta cú hai tham số là và .
Phương ỏn 1: Lấy đạo hàm riờng của L theo và cho nú bằng 0. Giải tỡm
sẽ cho ta ước lượng hợp lý cực đại của . Tương tự với . Phương ỏn này thường được dựng khi số lượng tham số nhỏ.
Phương ỏn 2: Khai thỏc một đặc điểm là giỏ trị của làm cực đại hàm hợp lý với là cố định, khụng phụ thuộc vào . Do đú ta cú thể tỡm được . Sau đú thay vào L(.), để cuối cựng thu được giỏ trị của làm cực đại biểu thức tỡm được. Thuật toỏn ước lượng cỏc tham số miền tần số và miền gúc với độ phức tạp giảm được trỡnh bày trong mục 3.2.3 của chương 3 phần tối ưu sử dụng kết hợp cả hai phương ỏn này.