基于调制宽带转换器的倒谱恢复算法

亚奈奎斯特采样主要应用于宽带通信和射频(RF)技术中。目前理论成熟且硬件实现的亚奈奎斯特采样技术有随机解调器和调制宽带转换器。随机解调器主要用于谱线的检测,而调制宽带转换器是用于稀疏多频带信号。调制宽带转换器(MWC)是一种用于获取频域稀疏、时域连续信号的一种亚奈奎斯特采样方法。其平均采样速率要低于奈奎斯特速率。亚奈奎斯特采样是一种全盲采样方法,即在信号采样和信号重构时都是不知道频谱信息和频谱位置。本文提出一种基于调制宽带转换器的时域对偶信号的倒谱恢复算法,能在极小误差(0.0098)范围内完美的恢复出原始信号。     

基于多陪集采样的射电天文信号功率谱密度估计

提出一种利用亚奈奎斯特采样数据估计信号功率谱密度的方法.首先选取适当的多陪集采样(Multi-coset Sampling,MCS)模式对待观测信号采样,然后计算MCS系统各通道输出之间的互相关,最后采用最小二乘法或非负最小二乘法直接估计信号功率谱密度.仿真结果表明算法能在正确估计射电天文信号功率谱密度前提下有效降低采样率,并且对信号稀疏性没有要求.     

基于随机滤波的雷达信号采样和目标重建方法

受奈奎斯特采样定理的约束,传统雷达在提高分辨率和满足实时性要求时,面临高采样率、快处理速度、大存储容量等问题的挑战。压缩传感理论指出,稀疏信号可通过其一组线性测量值重建得到原信号,在获得测量值时,采样率可低于奈奎斯特采样频率。值得注意的是,当测量矩阵的元素具有随机性时,测量矩阵和稀疏化矩阵在较大概率上满足压缩传感理论的测量要求,具很强的适应性。然而,随机测量矩阵在雷达系统中很难实现。本文提出一种基于随机滤波的雷达信号采样和目标重建的方法,该方法计算效率高,只需在传统雷达系统中稍加改动即可实现。计算机仿真验证了该方法的可行性。     

时间交替模数转换器采样时间失配校正方法的研究

时间交替模数转换器（TIADC）是近几年来实现高速数据采集的重要方法,由于能最大限度提高实时采样速率并便于硬件实现,已经普遍用于商业应用中．本文对时M交替模数转换器的采样时间失配误差产生原因及影响进行分析,并对一种双通道的基于相位误差估计的梯度的采样时M失配误差的校正方法进行研究和说明,可以看到该自适应算法是鲁棒的,在不同的奈奎斯特区域中都能收敛于最优值．     

随机采样原理在远程超宽带雷达信号采样中的应用

为实现超高速宽频带信号采样 ,研究了随机采样在宽频带雷达、数字存储示波器、频谱分析仪等现代仪器设计领域的应用方法。首次明确给出了等价采样与随机采样的定义 ,提出了随机采样原理应用于远程超宽带雷达信号采样系统的新思想 ,探索远程超宽带雷达的大时宽带宽积信号的一种新处理方法 ,在信息传送数据量允许的情况下 ,较传统的脉冲数据压缩方法简单且可靠。提出的原理实际应用于高速数字存储示波器系统设计中 ,以 2× 10 8s- 1 的 A - D转换器HI12 76达成了 2× 10 1 0 s- 1 的等价采样速率。     

基于迭代支持检测的分布式压缩频谱感知算法

在宽带认知无线电网络中,为了解决频谱感知所面临的诸如高采样速率、信道衰落以及认知无线电用户硬件资源受限等技术挑战,提出一种基于迭代支持检测的分布式压缩频谱感知算法.通过一跳通信的方式,认知无线电用户能够将各自的检测信息扩散到整个网络,并得到全局一致的支持集;同时,认知无线电用户进行本地稀疏信号重构时,利用一致的支持集信息能够保证不同用户的估计结果具有联合稀疏特性,从而得到更为准确的频谱检测结果.仿真结果表明,文中的分布式频谱感知算法能够以低于奈奎斯特准则的采样速率有效地实现频谱检测,并且在不需要融合中心的前提下获得近似最佳的检测性能.     

基于压缩传感的模拟-信息系统

根据奈奎斯特采样定理,采样频率至少为原始带限信号最高频率的两倍时,信号才能被完好地恢复,这将产生极大的数据量,给信号的获取及传输造成很大压力。压缩传感理论可以有效地解决这些问题,通过对某个基上稀疏的信号在接收端进行有限次随机测量,可获得比奈奎斯特采样小得多的传输数据量,并能够在接收端实现高概率精确重建。模拟-信息系统给出该理论的前端的一个物理实现的过程。     

多频带信号的带通采样方法与实现

研究多频带信号的直接射频采样技术,根据镜像频率和采样频率的对应关系,推导出一种多频带信号的采样频率搜索算法,并结合软件实现中的计算截尾误差问题给出一种编程可实现的算法流程.仿真结果表明,该算法能够有效地找到最小合理采样频率,适合工程实现.     

基于压缩采样信号特征值的信号检测方法

以压缩采样为理论基础,通过调制宽带转换器进行信号采样,利用采样数据协方差矩阵特征值的特性进行信号检测.在多带信号检测研究里,依据传统的信号检测方法需要极高的采样速率和大量的采样点数,对采样系统和存储容量构成了很大的挑战.针对这一问题,提出了一种基于压缩采样信号特征值的信号检测方法.依据最小二乘法的求解原理,应用调制宽带转换器(MWC)结构进行数据采样,求得采样数据协方差矩阵并计算得到其归一化的特征值;根据高斯白噪声协方差矩阵特征值的直线分布特性,利用特征值偏离拟合直线的程度构造信号检测的判定准则.仿真结果表明了在低信噪比情况下依据少量数据进行信号检测的有效性,而且仿真也表明了随着MWC采样路数的增加,检测性能也随之增加.     

软件无线电中的多频段信号带通采样

针对软件无线电(SDR)技术中的多频段信号带通均匀采样技术,提出了一种能够高效、准确地求解最小采样频率的方法。该方法从理论上可能的最小采样频率出发,根据采样后频谱不发生混叠的3种约束条件来确定可变的频率步长,搜索可用的最小频率。在求解过程中同时考虑到采样后频谱之间的保护带宽。具体的工程算例表明采用该方法能够快速准确地计算出最小采样频率。与其他方法相比,该方法计算复杂度较低,能够避免频谱倒置的情况,并且可以兼顾频谱间的保护间隔。     

基于有限新息率(FRI)的激光测距脉冲串信号的采样与重构

为了降低对脉冲串激光测距仪器的采样硬件的要求.应用有限新息率理论(FRI),对模拟脉冲串信号以略高于其新息率的速率进行采样,并应用sinc采样核与谱分析方法对其进行重构.仿真实验表明,本方法能够以远低于脉冲串信号奈奎斯特采样频率对其进行有效采样和重构.这为保证采样精度的同时,降低激光测距脉冲串采样硬件要求提供一种新思路.     

基于随机解调器的射电天文信号的采样与恢复算法

谱线检测技术在射电天文观测中具有举足轻重的地位,可根据谱线诊断天体的基本物理情况,如总粒子数密度、速度、磁感应强度等。射电天文信号有多条谱线,且谱线频率都很高,从几GHz到几十GHz。随机解调器是基于压缩感知理论的均匀亚奈奎斯特采样方法,描述、分析随机解调器系统及正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)恢复算法,并在Matlab上进行采样与恢复算法仿真分析,结果表明了此算法的可行性。     

压缩感知在宽带雷达信号处理中的应用

高分辨雷达成像系统在当今的军事和民用方面都有着广泛的需求,高分辨率成像需要发射宽带的雷达信号,然而根据奈奎斯特采样定理,信号带宽的增加又使得雷达系统面临高采样率、高传输率、大数据量存储以及信号实时快速处理等问题.压缩感知(CS)理论通过构造非相关测量矩阵,以远低于奈奎斯特采样率的速率获得一组测量值,通过重构算法对信号进行精确的重构.压缩感知理论应用的前提是信号的稀疏性,关键是测量矩阵和稀疏度之间的关系,重要支撑是重构算法.本文对压缩感知原理进行了简要介绍并针对雷达常用的线性调频信号提出一种稀疏基构造方案.同时,利用matlab构造了线性调频信号模型并对压缩感知处理线性调频信号的采样重建过程及应用于二维成像的过程进行了仿真.本文也研究了不同重建算法并进行了各个算法间的效果比较.仿真结果表明,在宽带雷达回波信号的处理过程中,压缩感知能通过降低采样率有效缓解回波数据的存储和传输的压力,这一点在宽带雷达目标检测中应用前景广阔.     

紧致麦克风阵列压缩采样与DOA估计方法

针对紧致麦克风阵采样信号大量冗余的问题,提出了一种ΣΔAD压缩采样方法.该方法将软硬件相结合,在ΣΔAD转换器内部进行压缩采样.压缩采样中采用自适应过程,去除信号中的冗余分量,并将压缩后的信号进行稀疏编码.仿真结果表明,使用该方法对紧致麦克风阵接收信号进行压缩编码时,通过选取合适的稀疏化阈值,可使源数据的压缩比达到10%~30%.压缩采样后的信号可以用于DOA估计等应用.针对八元紧致麦克风圆阵和DSP实时系统的DOA估计实验结果表明:这种DOA估计方法在阵元间距低至2 cm时仍能正常工作;当阵列尺寸减小时,相比经典MUSIC算法和PHAT-GCC算法,该方法定位精度更高,噪声鲁棒性更强.     

基于傅立叶分析的非均匀采样信号内插重构方法

针对实际采样过程中出现的采样非均匀性,从随机过程的角度研究非均匀采样信号的谱特性,提出频域均匀抽样傅立叶逆变换的非均匀时域采样信号重构方法。将非均匀采样信号描述为不均匀采样时刻冲激函数代数和的形式,利用傅立叶变换得到非均匀采样信号的频谱曲线,由采样时刻随机均匀分布的特点,得到反应原信号频谱特性的非均匀采样信号频谱数学期望,再由频域抽样理论重构原信号。MATLAB仿真实验验证了这种非均匀采样信号分析与重构方法的正确性,将这一研究成果应用到机械抖动激光陀螺输出信号处理中,得到了可靠的符合实际的机械正弦抖动幅频曲线并重构出激光陀螺正弦抖动机构的输出信号。     

基于ITCSAMP的周期非均匀采样与重构

根据周期非均匀采样的特点,结合联合子空间理论,将信号采样与重构转化为向量运算.并针对自然界中的稀疏信号,结合压缩传感理论,提出采用阈值迭代压缩采样匹配追踪(ITCSAMP)重构算法进行信号重构,并分析了其完整重构条件.最后,借助软件(Matlab)搭建模型,验证该算法可以很好实现稀疏信号的周期非均匀采样与重构.     

宽带多速率通用数字调制器的设计与实现

设计了宽带通用调制器结构,分析了该调制器硬件实现的关键技术,给出了基带脉冲成形数字滤波器、多速率插值的CIC滤波器及时钟信号产生的具体实现方法. 利用矢量信号分析仪对调制器进行了测试. 测试结果表明,该调制器可产生速率为0.5～50.0MS/s的通用数字调制信号,矢量幅度误差和频谱满足通信标准的要求.     

基于零阶保持器的非均匀采样信号恢复方法

在模/数转换过程中由于环境等因素会造成信号采样的非均匀性。非均匀采样信号使得数字控制系统数/模转换过程出现误差,提出了将非均匀采样信号通过零阶保持器进行恢复的信号重构算法,分析并证明了重构信号的频谱保持了原连续信号的谱特征。利用PSPICE仿真软件对非均匀采样信号及通过零阶保持器的连续输出信号进行了仿真验证,实验结果验证了本文提出方法的正确性。     

三通道欠采样频率估计

提出一种基于子空间技术,使用三个通道的欠采样数据估计多个正弦波频率的方法.通过分析欠采样对频率估计的影响,阐明至少需要三个亚奈奎斯特通道才能保证对混叠频率解模糊,前提是三个欠采样比率是互素的.在此基础上,提出代替复杂的频率匹配过程的解模糊算法,从一个通道获得可能的候选频率,再联合使用三个通道的样本来筛选出正确的估计值.数值实验验证了理论分析的正确性,仿真结果表明所提出的方法有效且具有较高精度.     

基于FFT的空间重采样算法的性能分析

空间重采样方法是一种不需要角度预估计的宽带DOA估计方法,它利用相位聚焦的方法实现宽带信号中不同信号子带的信号子空间的一致.而基于FFT变换的空间重采样算法利用傅里叶变换特性实现空间采样频率的变换,但此方法对阵元的选择以及参考频率的选择等都有一定的要求,本文从阵元个数、参考频率、子带划分、信号入射角度以及信号带宽等多个方面对基于FFT空间重采样算法进行了全面细致的性能仿真分析,为该方法的应用推广、工程实现提供了较为有意义的参考.