基于随机解调的压缩采样与波形重构的实现-测试计量技术及仪器专业论文.docx

万方数据 万方数据 Realization of Compression Sampling and the Waveform Reconstruction Based on the Random Demodulation Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Measuring and Testing Technology and Instrument Author: Wu Hao Advisor: Professor Tian Shulin School: Automation Engineering 万方数据 万方数据 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 摘 要 摘 要 随着电子信息技术的发展，以及人们对数据需求的快速增长，进入数字系统 的信号频率变得越来越高，然而，模拟数字转换器(ADC)的研究受到材料、芯片工 艺等因素的制约，高速高精度的模拟数字转换芯片指标的提高非常困难，以奈奎 斯特采样定理为指导的信号采集与信息处理技术无疑给 ADC 带来了极大的挑战。 按照传统奈奎斯特采样理论为指导进行的信息获取、传输、处理等采样环节已经 成为了限制经典采样理论发展的瓶颈。近年来，学者们提出了一种新的信息采样 理论——压缩采样理论：对于稀疏信号，它能够突破传统奈奎斯特采样理论对两 倍信号带宽的限制。本文针对基于稀疏特性的模拟信号，在压缩采样理论基础上， 对模拟信号压缩采样的关键技术进行了研究，通过硬件电路设计出了适用于稀疏 模拟信号的压缩采样系统，并通过对压缩采样信号的重构验证了所设计系统的可 行性及其性能。论文以信号采样与重构这一主线，研究内容可概括为以下三部分： 第一部分：对基于随机解调技术的压缩采样基本原理进行讨论，并对频域稀 疏表示基的构造原理进行介绍。该部分内容是论文工作的基础，本文所提出的压 缩采样系统均在该采样模型基础上进行设计。 第二部分：对模拟信号压缩采样系统的模型实现方案进行讨论，分别介绍线 谱稀疏信号与频带稀疏信号的信号模型，在此基础上设计针对这两种信号的压缩 采样系统，并对波形恢复矩阵进行了推导。 第三部分：对典型波形重构算法进行介绍，选取了适用于本文采样系统的波 形重构算法。并通过构建的压缩采样平台，对原始信号进行重构，并结合硬件初 步探讨了影响压缩采样理论的信号重构的几个要素。 关键词: 压缩传感，随机解调，波形重构，频域稀疏，模拟信息转换器 I AB ABSTRACT ABSTRACT The data needs are growing rapidly with the development of the electronic science and information technology, the signal frequency in the digital system becomes higher and higher, however, subject to the constraints of chip technology, it is very difficult to improve the indicators of the high speed high accuracy analog-to-digital converter (ADC) chips, the Shannon-Nyquist sampling theorem has undoubtedly brought huge challenges to the ADC as a guiding protocol for signa