压缩传感信号重建的FPGA实现

发布时间：2017-09-19 07:29

  本文关键词：压缩传感信号重建的FPGA实现

  更多相关文章： 压缩传感 正交匹配追踪 脉动阵列 施密特正交化 Givens变换

【摘要】：传统的信号处理是先逐点采样,后压缩,最后传输、存储及处理。采样频率必须满足香农 奈奎斯特采样定理,否则重建的信号会失真。压缩传感是2006年提出并完善的新的信号采集和处理理论,它允许人们以欠奈奎斯特采样频率对信号进行采样并重建,在相同的硬件水平上获得更高分辨率的重建信号。目前,压缩传感的信号重建主要通过计算机软件完成,重建速度慢,难以满足实时应用需求。FPGA具有高并行性、易裁剪等优点,越来越多的应用在复杂算法的硬件实现中。本文主要针对压缩传感的信号重建进行研究,设计重建算法的硬件实现结构,主要研究工作包括:一、分析不同重建算法的性能,确定正交匹配追踪算法作为硬件实现的目标算法。对正交匹配追踪算法的流程进行研究,针对算法特点设计出基于FPGA的硬件实现框架。二、针对算法中的最小二乘问题,设计规范方程求解方法的硬件实现,矩阵求逆使用施密特正交化。由于矩阵乘法和矩阵求逆是密集运算,运算过程采用浮点数来保证精度。三、对最小二乘问题的规范方程求解方法进行改进,提出基于Givens变换的直接解法,避免矩阵乘法和矩阵求逆,同时引入平方Givens变换消去平方根运算。对两种方法的硬件结构进行仿真和综合,实验结果表明,两种方法都可以获得较好的重建效果。直接解法比规范方程解法具有更快的重建时间,消耗的逻辑资源也更低。
【关键词】：压缩传感 正交匹配追踪 脉动阵列 施密特正交化 Givens变换
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-12
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 压缩传感重建算法硬件实现的研究现状10-11
• 1.3 论文章节安排11-12
• 2 压缩传感基本理论12-24
• 2.1 稀疏模型12-14
• 2.2 测量矩阵14
• 2.3 重构算法14-17
• 2.3.1 凸优化算法15-16
• 2.3.2 贪婪算法16-17
• 2.4 稀疏表示和贪婪算法在信号近似中的应用17-19
• 2.5 基于压缩传感的物体成像19-23
• 2.6 本章小结23-24
• 3 压缩传感信号重建及FPGA概述24-31
• 3.1 算法的分析与比较24-26
• 3.2 FPGA概述26-30
• 3.2.1 Systolic系统27-28
• 3.2.2 数据格式28-30
• 3.3 本章小结30-31
• 4 正交匹配追踪算法的硬件实现31-56
• 4.1 实现框架31-33
• 4.2 寻找最相关列33-36
• 4.3 最小二乘问题36-55
• 4.3.1 规范方程解法37-42
• 4.3.2 直接解法42-54
• 4.3.3 对比分析54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 总结与展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-61
• 个人简介、在学期间发表的学术论文与研究成果61

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 郭志恒;李立华;陶小峰;;快速V-BLAST排序检测方法[J];北京邮电大学学报;2007年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 陈鹏云;压缩传感信号重建的FPGA实现[D];郑州大学;2016年

，

本文编号：880338