基于压缩感知理论的信号自适应重构系统设计与实现

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1、Ｉ，４各种成＊著ＹＯＦＣＨＩＭＡＩＥＮＣＥＴＥＣＮＯＬＯ田ＵＭ巨ＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＡＮＤＨＩＶ专业学位硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ旅戸．。戶―论文题目基于压缩感知理论的信号自适应幽系统设计与实现三■＇专业学位类别工程硕壬学号２０１３２２１９０３７５作者姓名尚文军指营教师李志强副教授琴＾．独创性声明本人声明所

2、呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加ｙ■标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名＝知刖月：＞／《年＾月＾Ｕ译论义使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，，有权保留并向国家有关部口或化构送交论文的复印件和撼盘允许论文被查阅和

3、借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全、部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印缩印或扫描、汇学位论文。等复制手段保存编此规定）（保密的学位论文在解密后应遵守１签：芯Ａ者签；名导师作名＾知年矣曰：如月曰期＾分类号密级注1UDC学位论文基于压缩感知理论的信号自适应重构系统设计与实现（题名和副题名）肖文军（作者姓名）指导教师李志强副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2016.3.1论文答辩日期2016.5.23

4、学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。TheDesignandImplementationofAdaptiveSignalReconfigurationSystemBaseonCompressiveSensingTheoryAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:XiaoWenJunSupe

5、rvisor:Prof.LiZhiQiangschool:SchoolofAeronauticsandAstronautics摘要摘要随着人们对信息获取的需求不断增长，承载信息的信号也变得更复杂，其带宽也越来越大，所需系统采样频率也越来越高；如果仍然利用基本的香农采样定理所设计的采集系统来获取信息，势必面临很多难以克服的问题。一直以来，科研工作者们为解决这一系列问题，分别提出了时间交替采样结构和周期非均匀采样结构，以及近十年来基于压缩感知理论提出的MWC（调制宽带转换器）采样系统和AIC（模拟信息转换器）采样系统。然而，以上

6、采样结构的硬件设计过于复杂，精度要求比较高以及制作成本相对较高，给科研工作者的研究工作带来了一定的阻碍。因此，本文所做的主要工作分别如下：1.基于压缩感知理论和空间采样结构模型，构建出本文所要应用的自适应重构模型，在此基础上设计了一种信号自适应重构系统，直接以低采样率采集高频信号，并给出整个系统的总体方案设计，主要包括欠采样采集通道，信号自适应跟踪，信号重构。2.欠采样采集通道设计及误差校准，结合系统性能需求，选取合适的ADC（模数转换器）芯片，搭建采集通道；为减少硬件电路设计的复杂度，采用目前较常用的数字后台校准技术对通道

7、误差进行校准；同时结合相应的时间差估计算法，估计出两路信号之间的时间差，然后不断调整时钟电路中设置采样时钟的参数，使两路采样时钟达到准确的相对延时，为构建整个系统的采样矩阵做好前提准备。3.信号的自适应跟踪，根据空间采样理论的指引，将信号空间划分为多个子空间，并将各子空间对应的信号用相应子空间信号函数表示；在采样空间中，结合设计的一组采样函数，推导出了本系统的常数采样矩阵以及子空间信号对应的重构函数；借助压缩感知中正交匹配跟踪算法的思想，并结合推导出的采样矩阵以及所采集的信号，跟踪出所采集子空间信号所对应频段。4.信号重构，

8、在基本的插值重构模型基础上，利用子空间信号对应的重构函数和多相插值滤波器结构，在PC端的上层软件中实现子空间信号的完整重构，并使重构后的信号其采样率等效到10GSPS。依托ARM+FPGA硬件平台和PC软件平台，实现了整个信号自适应重构系统，接入真实信号源，分别对采集通道，信号跟踪模块，信