基于壓縮感知的寬帶信號采集研究及硬件實現(xiàn).pdf

1、受模數(shù)轉換器(Analog-to-digital, ADC)采樣能力的限制，以奈奎斯特-香農采樣定理為理論基礎的傳統(tǒng)信息采集方式在處理寬帶稀疏信號時遇到了技術瓶頸。而對ADC采樣能力要求較低的欠奈奎斯特采樣(sub-Nyquist sampling)方式，往往需要提供待處理模擬信號的頻譜先驗信息，才能完成采樣后的信號重構(Signal Reconstruction)過程。
　　近年來在信息領域興起的壓縮感知理論，為解決寬帶稀疏信號

2、采集的難題帶來了新的思路。與傳統(tǒng)的信息采集流程不同，基于壓縮感知理論的信息采集方式將信號采樣與數(shù)據(jù)壓縮過程合二為一，既獲取了輸入信號中的關鍵成分又簡化了操作步驟。采樣后小數(shù)據(jù)量的信息不僅方便傳輸與存儲，而且通過精確的算法能夠完美重構原始信號。
　　本文的研究工作包括基于壓縮感知理論的信息采集系統(tǒng)的框架搭建及其硬件實現(xiàn)研究。結合課題的技術指標，信息采集系統(tǒng)處理的信號類型是符合多頻帶模型的寬帶稀疏模擬信號。該信息采集系統(tǒng)能處理未知先驗

3、頻譜信息的模擬輸入信號，屬于欠奈奎斯特盲采樣，稱為壓縮采樣系統(tǒng)。
　　壓縮采樣系統(tǒng)包括信號采樣模塊和信號重構模塊兩個部分。在信號采樣階段，符合多頻帶模型的模擬信號首先與高速率的符號交替波形相乘，乘積通過合適截止頻率的低通濾波器之后，以遠低于原信號奈奎斯特率(Nyquist rate)的采樣率進行采樣。信號重構階段，原始信號的支撐集(support set)能否恢復決定著信號重構的成敗。在接收采樣樣本后，首先使用相關算法計算出信號的