發(fā)布時(shí)間：2017-06-30 07:05

  本文關(guān)鍵詞：基于壓縮采樣的信號(hào)接收方法及其實(shí)現(xiàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,電磁空間日益擁擠,為了滿足更多業(yè)務(wù)需求,無(wú)線射頻信號(hào)傳輸?shù)念l率也越來(lái)越高。在認(rèn)知無(wú)線電和寬帶偵察接收機(jī)等領(lǐng)域,高頻傳輸導(dǎo)致傳統(tǒng)的奈奎斯特采樣系統(tǒng)需要極高的采樣頻率,商用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器件已經(jīng)難以滿足要求。針對(duì)此問(wèn)題,本文基于調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器的理論框架,研究并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于壓縮采樣的信號(hào)接收系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以較低的采樣率無(wú)失真采樣稀疏多頻帶信號(hào),并且在FPGA芯片內(nèi)實(shí)時(shí)重構(gòu)子頻帶信號(hào),對(duì)壓縮采樣技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。首先,本文調(diào)研了目前壓縮采樣技術(shù)的研究進(jìn)展,選擇了硬件實(shí)現(xiàn)度較高的調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器作為研究對(duì)象。在研究了調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器的相關(guān)原理之后,本文研究了調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器框架下多種重構(gòu)算法,提出了一種改進(jìn)的MMV-MOMP算法,針對(duì)3種實(shí)現(xiàn)度較高的重構(gòu)算法進(jìn)行了性能仿真和對(duì)比分析。同時(shí),本文還對(duì)基于壓縮采樣的波形恢復(fù)原理和載波估計(jì)算法進(jìn)行了相關(guān)的研究和仿真。然后,在理論研究和仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,本文提出了壓縮采樣硬件系統(tǒng)的整體實(shí)現(xiàn)方案和關(guān)鍵指標(biāo),研制了一個(gè)8通道的壓縮采樣硬件系統(tǒng),主要包含一個(gè)CPCI機(jī)箱、8通道高速隨機(jī)序列產(chǎn)生模塊、8通道高速混頻模塊、8通道基帶數(shù)據(jù)處理模塊、主機(jī)板。本文選擇了MMV-OMP算法來(lái)作為硬件系統(tǒng)的實(shí)時(shí)重構(gòu)算法�；赬linx的Xc6vlx475t FPGA芯片,本文提出了整個(gè)壓縮采樣系統(tǒng)后端數(shù)字信號(hào)處理過(guò)程的定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)方案,并給出了每個(gè)模塊設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。除此之外,本文還開(kāi)發(fā)了上位機(jī)軟件,可以對(duì)原始稀疏多頻帶信號(hào)進(jìn)行波形恢復(fù)并跟蹤顯示其波形和頻譜。最后,本文對(duì)硬件系統(tǒng)的每個(gè)模塊做了詳細(xì)的測(cè)試分析以及功能驗(yàn)證,保證了系統(tǒng)每個(gè)模塊的功能正確性。整個(gè)壓縮采樣硬件系統(tǒng)調(diào)試完成后,該系統(tǒng)可以處理稀疏多頻帶信號(hào)的模擬帶寬為2GHz,包含3個(gè)子頻帶信號(hào),并且可以在上位機(jī)軟件上跟蹤顯示時(shí)變的稀疏多頻帶信號(hào)的波形和頻譜。本系統(tǒng)的處理帶寬在原有系統(tǒng)的1GHz處理帶寬基礎(chǔ)上有所提高,而且系統(tǒng)參數(shù)配置更加靈活。
【關(guān)鍵詞】：壓縮采樣 調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器 重構(gòu)算法 載波估計(jì) MMV-OMP
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN911.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 課題研究背景和意義15-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)16-19
• 1.2.1 模擬信息轉(zhuǎn)換器研究動(dòng)態(tài)16-18
• 1.2.2 壓縮采樣中信號(hào)重構(gòu)算法的VLSI實(shí)現(xiàn)研究動(dòng)態(tài)18-19
• 1.3 作者主要研究工作19-20
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排20-21
• 第二章 MWC壓縮采樣原理介紹21-30
• 2.1 壓縮采樣及信號(hào)重構(gòu)原理21-26
• 2.1.1 稀疏多頻帶信號(hào)模型21-22
• 2.1.2 MWC采樣電路22-24
• 2.1.3 通道擴(kuò)展原理24-25
• 2.1.4 信號(hào)重構(gòu)原理25-26
• 2.2 經(jīng)典的壓縮采樣信號(hào)重構(gòu)算法分類介紹26-29
• 2.2.1 最小l_1范數(shù)算法26-27
• 2.2.2 匹配追蹤類算法27-28
• 2.2.3 迭代閾值類算法28-29
• 2.2.4 梯度類算法29
• 2.2.5 其他類算法29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第三章 MWC中信號(hào)重構(gòu)算法和載波估計(jì)算法研究30-47
• 3.1 MWC系統(tǒng)中適用的信號(hào)重構(gòu)算法30-34
• 3.1.1 MMV-正交匹配追蹤算法30-31
• 3.1.2 MMV-共軛梯度追蹤算法31-33
• 3.1.3 MMV-改進(jìn)的正交匹配追蹤算法33-34
• 3.1.4 三種算法復(fù)雜度對(duì)比分析34
• 3.2 MWC系統(tǒng)中核心重構(gòu)算法性能仿真實(shí)驗(yàn)34-40
• 3.2.1 理想Sinc波形信號(hào)環(huán)境下重構(gòu)算法性能比較34-36
• 3.2.2 QPSK信號(hào)信號(hào)環(huán)境下重構(gòu)算法性能比較36-38
• 3.2.3 線性調(diào)頻脈沖信號(hào)環(huán)境下重構(gòu)算法性能比較38-39
• 3.2.4 重構(gòu)算法與信噪比關(guān)系仿真39-40
• 3.3 波形恢復(fù)原理及仿真實(shí)驗(yàn)40-43
• 3.4 MWC系統(tǒng)中子頻帶載波估計(jì)算法研究及實(shí)驗(yàn)仿真43-46
• 3.4.1 MWC系統(tǒng)中子頻帶載波估計(jì)算法43-45
• 3.4.2 MWC系統(tǒng)中載波估計(jì)算法仿真實(shí)驗(yàn)45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 MWC壓縮采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)47-68
• 4.1 MWC壓縮采樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)47-49
• 4.1.1 MWC系統(tǒng)參數(shù)選取47
• 4.1.2 MWC壓縮采樣系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)47-49
• 4.2 壓縮采樣中信號(hào)重構(gòu)的FPGA實(shí)現(xiàn)49-64
• 4.2.1 通道擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)49-52
• 4.2.2 框架矩陣構(gòu)造模塊實(shí)現(xiàn)52-53
• 4.2.3 殘差矩陣更新模塊實(shí)現(xiàn)53-55
• 4.2.4 矩陣相關(guān)模塊實(shí)現(xiàn)55-57
• 4.2.5 支撐集匹配模塊實(shí)現(xiàn)57-59
• 4.2.6 矩陣偽逆模塊實(shí)現(xiàn)59-62
• 4.2.7 信號(hào)重構(gòu)模塊實(shí)現(xiàn)62-64
• 4.3 CPCI接口時(shí)序設(shè)計(jì)64-66
• 4.4 上位機(jī)頻譜顯示軟件設(shè)計(jì)66-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 第五章 壓縮采樣硬件系統(tǒng)的調(diào)試與分析68-86
• 5.1 壓縮采樣硬件系統(tǒng)整體測(cè)試環(huán)境68-69
• 5.2 高速隨機(jī)序列產(chǎn)生模塊測(cè)試69-71
• 5.3 高速混頻模塊測(cè)試71-75
• 5.3.1 輸入信號(hào)為單音信號(hào)時(shí)混頻功能測(cè)試71-73
• 5.3.2 輸入信號(hào)為寬帶信號(hào)時(shí)混頻功能測(cè)試73-75
• 5.4 多通道基帶數(shù)據(jù)處理模塊測(cè)試75-79
• 5.5 感知矩陣測(cè)定79-81
• 5.6 實(shí)時(shí)信號(hào)重構(gòu)測(cè)試81-85
• 5.6.1 稀疏多頻帶信號(hào)包含2個(gè)信號(hào)時(shí)信號(hào)重構(gòu)測(cè)試81-84
• 5.6.2 稀疏多頻帶信號(hào)包含3個(gè)信號(hào)時(shí)信號(hào)重構(gòu)測(cè)試84-85
• 5.7 本章小結(jié)85-86
• 第六章 總結(jié)與展望86-88
• 6.1 主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)86-87
• 6.1.1 主要工作86
• 6.1.2 創(chuàng)新點(diǎn)86-87
• 6.2 研究展望87-88
• 致謝88-89
• 參考文獻(xiàn)89-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果95

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4 王田川;宋建新;;壓縮感知重構(gòu)算法研究[J];電視技術(shù);2013年11期

5 李福建,陳廷槐,田梅,周六丁;一種新的環(huán)網(wǎng)故障診斷與重構(gòu)算法[J];計(jì)算機(jī)工程;1992年06期

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本文編號(hào)：500955