非平稳信号压缩采样与重构算法研究

发布时间：2021-06-06 07:58

　　传统的Shannon-Nyquist采样定理要求采样频率必须大于信号最高频率的二倍,在面对超宽带非平稳信号时,需求的采样率极高,难以实现,导致该定理不再适用。如何对超宽带非平稳信号进行实时采样与重构成为了一个亟待解决的问题。压缩采样可利用信号的稀疏性以低速率完成超宽带实时采样,并能通过非线性算法从非完备的样本中重构原始信号,是突破采样定理局限的前沿理论。本文深入研究了超宽带非平稳信号的压缩采样与重构问题,提出了基于调制宽带转换器（Modulated Wideband Converter,MWC）的超宽带压缩采样方法,设计了适用于非平稳信号的高精度盲重构算法,分析了保证信号可重构的理论约束条件,并将压缩采样方法与重构算法运用于跳频和线性调频这两种超宽带非平稳信号。论文主要贡献和创新如下:1.针对超宽带非平稳信号的实时采样问题,基于游程受限序列（Run Length Limited,RLL）与MWC,提出了压缩采样模型RLL-MWC与相应的超宽带采样方法。该方法利用RLL序列的各次谐波将信号的所有频率成分搬移至基带,从而在基带范围内实现低速采样。因RLL序列拥有丰富的高次谐波,在相同参数配... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 子空间集采样与压缩采样概述
    1.3 国内外研究现状与发展动态
        1.3.1 压缩采样研究现状与发展动态
            1.3.1.1 随机解调模拟信息转换器
            1.3.1.2 调制宽带转换器
            1.3.1.3 非平稳信号压缩采样方法
        1.3.2 重构算法研究现状与发展动态
            1.3.2.1 常规稀疏信号重构算法
            1.3.2.2 块稀疏信号重构算法
    1.4 本文的主要研究内容与贡献
    1.5 本论文的结构安排
第二章 超宽带压缩采样方法与迭代停止条件自适应生成方法
    2.1 引言
    2.2 基于MWC的超宽带压缩采样方法
        2.2.1 MWC原理
        2.2.2 RLL-MWC与超宽带压缩采样方法
        2.2.3 仿真验证
    2.3 基于CTF转换器的迭代停止条件自适应生成方法
        2.3.1 CTF原理
        2.3.2 迭代停止条件自适应生成方法
        2.3.3 仿真验证
    2.4 本章小结
第三章 “块”稀疏化非平稳信号重构算法
    3.1 引言
    3.2 非平稳信号“块”稀疏化的原因
    3.3 块稀疏信号重构算法
        3.3.1 块匹配追踪算法原理
        3.3.2 算法估计步长选择
    3.4 块匹配追踪算法的理论约束条件
        3.4.1 无噪环境下采样矩阵约束条件
            3.4.1.1 不同Stage间采样值残差的关系
            3.4.1.2 同一Stage中采样值残差之间的关系
        3.4.2 有噪环境下采样矩阵约束条件
            3.4.2.1 不同Stage间采样值残差的关系
            3.4.2.2 同一Stage中采样值残差之间的关系
        3.4.3 算法计算复杂度分析
    3.5 仿真验证
    3.6 本章小结
第四章 跳频信号压缩采样与重构算法
    4.1 引言
    4.2 基于短时傅里叶变换的跳频信号压缩采样方法
        4.2.1 STFT简介
        4.2.2 SMWC与跳频信号压缩采样方法
    4.3 基于块匹配追踪的跳频信号重构算法
        4.3.1 跳频电台数未知情况下的重构算法
            4.3.1.1 算法原理
            4.3.1.2 仿真验证
        4.3.2 跳频电台数已知情况下的重构算法
            4.3.2.1 算法原理
            4.3.2.2 仿真验证
    4.4 跳频信号跳频周期估计方法
        4.4.1 跳频周期估计原理与约束条件
        4.4.2 仿真验证
    4.5 本章小结
第五章 线性调频信号压缩采样与重构算法
    5.1 引言
    5.2 低调频率信号压缩采样与重构算法
        5.2.1 压缩采样方法与信号重构算法
        5.2.2 仿真验证
    5.3 高调频率信号调频率估计算法
        5.3.1 估计算法原理
        5.3.2 估计算法约束条件
        5.3.3 仿真验证
    5.4 高调频率信号压缩采样方法
        5.4.1 CEDMWC与压缩采样方法
        5.4.2 CEDMWC采样矩阵约束条件
            5.4.2.1 ExRIP条件
            5.4.2.2 block-ExRIP条件
    5.5 高调频率信号重构算法
        5.5.1 算法原理
        5.5.2 仿真验证
    5.6 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]稀疏信号重构的迭代平滑l0范数最小化算法[J]. 王军华,黄知涛,周一宇.  宇航学报. 2012(05)
[2]基于压缩感知的频率步进探地雷达成像算法[J]. 屈乐乐,黄琼,方广有.  系统工程与电子技术. 2010(02)
[3]A-线性Bregman迭代算法[J]. 张慧,成礼智.  计算数学. 2010(01)
[4]OFDM系统中基于压缩传感理论的信道估计算法[J]. 陈书贞,张亚静,练秋生.  信号处理. 2010(01)
[5]压缩感知理论在探地雷达三维成像中的应用[J]. 余慧敏,方广有.  电子与信息学报. 2010(01)
[6]压缩传感综述[J]. 李树涛,魏丹.  自动化学报. 2009(11)
[7]分块可压缩传感的图像重构模型[J]. 范晓维,刘哲,刘灿.  计算机工程与应用. 2009(29)
[8]压缩感知理论及其研究进展[J]. 石光明,刘丹华,高大化,刘哲,林杰,王良君.  电子学报. 2009(05)
[9]压缩感知理论简介[J]. 喻玲娟,谢晓春.  电视技术. 2008(12)
[10]可压缩传感重构算法与近似QR分解[J]. 傅迎华.  计算机应用. 2008(09)

博士论文
[1]稀疏模拟信号压缩采样与重构算法研究[D]. 赵贻玖.电子科技大学 2012
[2]多通道时间交织模数转换器的校正与集成电路实现方法研究[D]. 叶凡.复旦大学 2010



本文编号：3213951