本文關(guān)鍵詞：基于MWC的模擬信息轉(zhuǎn)換技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傳統(tǒng)的信號采樣方法必須遵循奈奎斯特采樣定理,即信號的采樣頻率必須高于待采集信號最高頻率的二倍。隨著通訊技術(shù)的不斷發(fā)展,這就對信號的采集設(shè)備和處理設(shè)備帶來了越來越大的壓力。近些年來隨著壓縮感知(Compressive Sensing,CS)理論的提出,針對稀疏信號,能夠以遠(yuǎn)低于其奈奎斯特采樣頻率的速率對信號進(jìn)行采樣以及精確重構(gòu),極大的降低了系統(tǒng)的采樣速率以及信號處理設(shè)備的存儲及傳輸壓力。針對模擬信號,這種基于壓縮感知理論的采樣方法被稱為模擬信息轉(zhuǎn)換(Analog to Information Conversion,AIC)技術(shù)。AIC技術(shù)通過構(gòu)造合適的模擬采樣前端結(jié)構(gòu)對模擬稀疏信號進(jìn)行欠采樣。近些年來所提出的AIC結(jié)構(gòu)中,適用于多頻帶信號欠采樣的調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器(Modulated Wideband Converter,MWC)具有較廣闊的應(yīng)用前景。本文圍繞MWC系統(tǒng),主要針對以下內(nèi)容展開了研究:1、研究MWC原理。由于MWC基于壓縮感知理論,首先針對壓縮感知的基本理論進(jìn)行了介紹,其次介紹了MWC的系統(tǒng)構(gòu)成及其工作原理,并且在頻域上進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析,得到了理想條件下,為保證精確恢復(fù),系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中各參數(shù)所需滿足的條件。介紹了基于壓縮感知理論的信號重構(gòu)算法并且給出了SOMP(Simultaneous Orthogonal Matching Pursuit)算法的詳細(xì)重構(gòu)過程。通過MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了MWC系統(tǒng)的性能。2、仿真分析MWC系統(tǒng)各因素的影響,設(shè)計(jì)MWC系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺。探究了系統(tǒng)采樣通道數(shù)、擴(kuò)展因數(shù)以及模擬低通濾波器等因素對于MWC系統(tǒng)的影響,確定了MWC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最優(yōu)參數(shù)。設(shè)計(jì)了包含硬件與軟件兩部分的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺。硬件部分根據(jù)信號特性選取設(shè)計(jì)了相應(yīng)的模擬乘法電路、無源高階模擬低通濾波電路和放大電路等并搭建混頻濾波模塊;利用FPGA產(chǎn)生四路周期m序列,設(shè)計(jì)了對其輸出的數(shù)字序列進(jìn)行調(diào)整的減法電路;同時(shí)利用PXIe總線儀器實(shí)現(xiàn)了信號的采集、傳輸、保存及處理等。最后對軟件部分的各層次關(guān)系以及程序流程進(jìn)行了相應(yīng)介紹。軟件部分基于Lab VIEW平臺,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)波形顯示、數(shù)據(jù)存儲、參數(shù)設(shè)定和算法調(diào)整等功能,具有良好的人機(jī)交互界面。3、MWC系統(tǒng)感知矩陣校準(zhǔn)方法研究。在實(shí)際的MWC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中,由于實(shí)際物理元件與其理想仿真模型存在一定的差異,例如模擬乘法器的非線性特性、低通濾波器的非理想特性等,這些實(shí)際器件的非理想特性將會影響系統(tǒng)的重構(gòu)效果。本課題首先對實(shí)際MWC系統(tǒng)可能存在的非理想特性進(jìn)行了分析,然后提出了一種基于正弦信號的MWC系統(tǒng)的感知矩陣校準(zhǔn)方法,通過該方法可以準(zhǔn)確的求解實(shí)際系統(tǒng)的感知矩陣,從而利用所獲得的感知矩陣來恢復(fù)信號的頻帶位置及頻帶寬度。4、基于MWC平臺的硬件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證�；谏鲜龃罱ǖ南到y(tǒng)平臺及非理想特性的校準(zhǔn)方法,進(jìn)行了硬件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)證明所設(shè)計(jì)的MWC系統(tǒng)及相應(yīng)信號重構(gòu)方法能夠以12.8%的信號壓縮比對多頻帶信號進(jìn)行欠采樣,同時(shí)保證準(zhǔn)確找到多頻帶信號頻譜所在位置及各頻帶寬度。
【關(guān)鍵詞】：壓縮感知(Compressive Sensing CS) 調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器(Modulated Wideband Converter MWC) 模擬信息轉(zhuǎn)換(Analog to Information Conversion AIC) 感知矩陣 信號重構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題背景、目的和意義10-11
• 1.2 本課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 CS理論發(fā)展概述11-12
• 1.2.2 AIC系統(tǒng)發(fā)展概述12-14
• 1.2.3 MWC系統(tǒng)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本文的研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)16-18
• 第2章 MWC原理研究18-40
• 2.1 壓縮感知理論簡介18-22
• 2.2 MWC原理22-31
• 2.2.1 多頻帶信號模型22-23
• 2.2.2 MWC系統(tǒng)概述23-24
• 2.2.3 MWC頻域分析24-28
• 2.2.4 信號重構(gòu)28-31
• 2.3 仿真實(shí)驗(yàn)31-39
• 2.3.1 被測多頻帶信號的產(chǎn)生31-33
• 2.3.2 非擴(kuò)展MWC系統(tǒng)的仿真33-36
• 2.3.3 擴(kuò)展MWC系統(tǒng)的仿真36-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第3章 MWC系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)40-61
• 3.1 需求分析40
• 3.2 影響因素分析40-47
• 3.2.1 采樣通道數(shù)的影響41-42
• 3.2.2 擴(kuò)展因數(shù)的影響42-44
• 3.2.3 模擬低通濾波器的影響44-47
• 3.3 硬件設(shè)計(jì)47-55
• 3.3.1 PXIe板卡互聯(lián)49
• 3.3.2 周期序列產(chǎn)生模塊49-52
• 3.3.3 混頻濾波模塊設(shè)計(jì)52-55
• 3.4 軟件設(shè)計(jì)55-60
• 3.4.1 上位機(jī)軟件的操作流程56
• 3.4.2 程序框圖56-60
• 3.5 本章小結(jié)60-61
• 第4章 系統(tǒng)感知矩陣的校準(zhǔn)方法61-71
• 4.1 實(shí)際MWC系統(tǒng)存在問題61-62
• 4.2 系統(tǒng)感知矩陣校準(zhǔn)方法62-68
• 4.2.1 非擴(kuò)展MWC系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法63-66
• 4.2.2 擴(kuò)展MWC系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法66-67
• 4.2.3 實(shí)現(xiàn)過程67-68
• 4.3 仿真驗(yàn)證68-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 第5章 硬件實(shí)驗(yàn)和分析71-84
• 5.1 評價(jià)指標(biāo)71
• 5.2 硬件實(shí)驗(yàn)71-83
• 5.2.1 MWC系統(tǒng)感知矩陣校準(zhǔn)72-78
• 5.2.2 實(shí)際系統(tǒng)多頻帶信號欠采樣實(shí)驗(yàn)78-83
• 5.3 本章小結(jié)83-84
• 結(jié)論84-85
• 參考文獻(xiàn)85-90
• 附錄90-92
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文、專利92-94
• 致謝94

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周瑞;;基于壓縮傳感的隨機(jī)濾波器設(shè)計(jì)[J];科技信息;2011年06期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 岳峰巍;跳頻通信網(wǎng)臺分選方法的研究與仿真實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：基于MWC的模擬信息轉(zhuǎn)換技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：364048