二通道重构算法研究与实现

基于传统的多通道采样技术,以二通道为例,对二通道采样和信号重构算法进行了分析,对传统理论算法进行了改进和提高,通过信号重构算法,实现了宽带信号的高速高精度采样,计算机仿真结果表明,改进后的二通道采样及重构方法可有效地减小频谱失真,实现信号的高精度采样和实时重构。同时,本文给出了基于美国德州仪器公司(TI公司)最新的高速DSP芯片DM8168的硬件系统,从硬件上实现了本文所提出的二通道重构算法。     

二通道重构算法研究与实现北大核心CSCD

基于传统的多通道采样技术,以二通道为例,对二通道采样和信号重构算法进行了分析,对传统理论算法进行了改进和提高,通过信号重构算法,实现了宽带信号的高速高精度采样,计算机仿真结果表明,改进后的二通道采样及重构方法可有效地减小频谱失真,实现信号的高精度采样和实时重构。同时,本文给出了基于美国德州仪器公司(TI公司)最新的高速DSP芯片DM8168的硬件系统,从硬件上实现了本文所提出的二通道重构算法。     

激光雷达窄脉冲回波信号采集系统设计

激光雷达发射出窄脉冲激光信号,在照射到目标物体后产生回波,由雪崩型光电传感器将其转换为电脉冲信号。针对该ns级电脉冲,提出8GSPS高速并行采样方案与通道校正方案。仿真与实验结果表明：雪崩型光电传感器具备良好的窄脉冲响应能力,高速并行采样可以实现窄脉冲信号采集重构,通道校正方案减少了通道失配对系统的影响。系统完成对4 ns窄脉冲回波信号的实时采样。     

基于信号重构的并行ADC定时误差校准

多通道时间交叠式AD会引入定时误差，而这种定时误差会导致镜频杂散。本文基于非均匀采样信号的重构理论，提出了一种利用内插滤波器组对定时误差进行消除的方法。其设计思想是将时间交叠式AD问题转化为周期性重复的非均匀采样，并结合两通道并行ADC，给出了详细的内插滤波器设计方法。仿真实验结果表明，本文提出的算法对校准定时误差非常有效，并行AD输出的镜频信号得到很好的抑制。     

频谱无混叠采样和信号完全可重构采样

通过对采样定理的分析,指出频谱无混叠采样和信号可完全重构采样并不等同,并给出和证明了实现这两个采样的条件,从而全面地回答了在何种条件下,经典采样定理中的最低采样频率可以等于信号最高频率的二倍.作为最低采样频率问题的最典型例子,本文对正弦信号的采样和重构问题作了进一步的分析,揭示了二倍信号频率的采样导致正弦信号相位信息丢失的原因.本文对如何在应用中正确地确定最低采样频率,提供了有益的参考.     

基于数字后处理算法的并行交替采样ADC系统

为了在现有的模/数转换(ADC)芯片的技术条件下提高模/数转换系统的性能,在并行交替采样系统失配误差修正算法的基础上,研制了8-bit 4-Gsps并行交替采样ADC系统.该系统中4个1-Gsps ADC通道并行采样同一模拟信号;以锁相环和可调延迟线芯片为核心,组成低jitter,低skew的多相时钟产生电路,为各ADC逼连提供交替采样时钟;在FPGA芯片双倍速I/O和内部集成锁相环的支持下,使用单片FPGA芯片接收ADc系统产生的高速并行数据,并完成数据同步、重排和缓存,通过USB接口读出.基于模拟数字混合滤波嚣组的数字后处理算法修正了各ADC通道间的增益、偏置和采样间隔三种失配误差.测试结果表明,该并行交瞽采样ADC系统在4-Gsps采样率下,对200 MHz与803 MHz正弦波信号分别达到6.89 b与5.81 b的ENOB以及51.81 dB和S1.13 dB的SFDR,接近ADC芯片手册给出的性能.     

一种基于压缩感知的无线传感信号重构算法

压缩感知(Compressed Sensing,CS)是一种基于稀疏信号的获取和恢复的新理论,能以较小的采样代价获得完整的信号.这一理论符合无线传感网络在带宽和采集能力局限下需要低代价采样的需求.但由于无线传感网络的开放性,其容易受到环境噪声的影响,特别是采用压缩感知方法进行欠采样,虽然可以减小获取数据的开销,但这种“不完整”的欠采样数据对噪声更加敏感.因此抗噪声的健壮的重构算法能有效保证信号重构的精度.文中提出了一种近似梯度下降算法(Proximal Gradient Algorithm,PRG)对噪声下的压缩采样信号进行恢复.该算法通过逐步迭代逼近的方式,求得约束方程最优解,进而还原出原信号.通过与OMP、SP、BP算法比较,PRG算法在噪声环境下表现出较好的重构性能.     

非下采样图滤波器组的设计方法

针对图滤波器组中难以准确定义一般图信号下采样运算的问题,提出了非下采样图滤波器组的设计方法。首先,采用样条滤波器作为分析滤波器组。然后,通过两种不同的方法设计综合滤波器组,其中,算法一利用顶点域的完全重构条件,构造出综合滤波器组;算法二从子带滤波器的频谱特性考虑,采用带约束优化算法设计综合滤波器组。两种方法可设计得到完全重构的两通道非下采样图滤波器组。最后,在两通道非下采样图滤波器组的基础上,采用级联的方式构造出具有多分辨分析特性的多通道非下采样图滤波器组。仿真结果表明,所提出的非下采样图滤波器组具备完全重构特性。并且,与已有的图滤波器组相比,设计所得的多通道非下采样图滤波器组具有更好的去噪性能。     

一种基于随机解调结构的心电信号压缩采样方法

针对可穿戴装备实时监测心电信号中的大数据量、高功耗问题,提出了一种随机解调结构压缩采样心电信号方法.从压缩率和重构精度角度,分析了随机解调结构的采样相位、滤波器模块参数、单次采样时间及稀疏度阈值对心电信号重构的影响,完成了基于正交匹配追踪(OMP)、广义正交匹配追踪(GOMP)、稀疏度自适应匹配追踪(SAMP)、分段正交匹配追踪(StOMP)、正则化正交匹配追踪(ROMP)、压缩采样匹配追踪(CoSaMP)、子空间追踪(SP)等不同重构算法的最优结果分析,实现了心电信号的亚奈奎斯特频率采样.基于MIT-BIH数据库的仿真实验结果表明:提出的随机解调结构压缩采样方法,可以以亚奈奎斯特频率采样心电信号,通过重构算法达到奈奎斯特频率采样的效果,在可穿戴健康监护装备领域具有显著的低功耗低数据量应用优势.     

基于DCFT的Chirp矩阵采样重构算法

在Chirp矩阵的压缩采样中,针对离散傅里叶变换(DFT)相关检测算法重构精度较差、可用信号稀疏度有限的问题,提出一种基于离散Chirp-Fourier变换(DCFT)的重构算法。根据信号稀疏度k增加采样数,使采样矩阵具有对k值大的信号有准确重构的能力;选择采样信号k个最大的DCFT幅值所对应的原子索引来击中信号非零元的位置,以减少DFT相关算法中交调干扰造成的最佳原子误检测;利用最小二乘法估计各非零元的幅值,进一步减小重构误差。对长度为1 681的一维信号进行采样和重构实验,结果表明,该算法重构的信号稀疏度增大至DFT相关检测算法的4倍,并且时间复杂度仍为O(kN)。