[發明專利]一種采用有限長隨機序列混頻的隨機采樣器

有效

• 申請號: 201110077421.0
• 申請日: 2011-03-29
• 公開（公告）號: CN102223150A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 張超
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H03M7/40
• 分類號: H03M7/40
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及信號處理領域，特別涉及一種采用有限長隨機序列混頻的隨機采樣器。

背景技術

傳統采樣采用周期采樣，遵循奈奎斯特(Nyquist)采樣定理，采樣率的最小值為信號帶寬的兩倍。隨著信號帶寬不斷加大，傳統采樣方法已經難以適應帶寬增長的需求，采樣數據兩巨大，硬件負擔不斷加重。壓縮感知則不采用傳統周期采樣，轉而采用隨機采樣的方法。隨機采樣器(AIC，Analog?to?Information?Converter)的設計是壓縮感知算法得以實現的最關鍵的技術之一。

目前的隨機采樣器主要分為兩類：第一類，采用偽隨機序列混頻的隨機采樣器。該隨機采樣器先利用偽隨機序列對輸入的稀疏信號進行混頻，然后再采用傳統周期采樣的積分采樣器對信號進行低頻率采樣，輸出信號送給后續的壓縮感知算法。這類采樣器包括單頻帶和多頻帶兩種。但由于偽隨機序列采用1和-1為其元素，只是對輸入信號起混疊作用，并沒有隨機抽取的功能，因此并不能真正達到隨機采樣的目的，其性能也受到限制。

第二類為采用傳統低采樣率ADC構成陣列，ADC之間延遲采樣，通過隨機選擇各個ADC的輸出，完成等效的隨機采樣，該方法雖然可以完成隨機采樣，但是選則電路最高工作頻率仍然為奈奎斯特采樣率，而且組成ADC陣列和所需的存儲器陣列，所需硬件的復雜度急劇升高。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別提出了一種隨機采樣性能高且硬件復雜度低的采用有限長隨機序列混頻的隨機采樣器。

為達到上述目的，本發明的實施例提出了一種采用有限長隨機序列混頻的隨機采樣器，包括：有限長隨機序列生成單元，所述有限長隨機序列生成單元用于生成并周期性地輸出有限長隨機序列信號；混頻單元，所述混頻單元與所述有限長隨機序列生成單元相連，用于將原始信號和所述有限長隨機序列信號進行混頻以得到混頻信號；積分單元，所述積分單元與所述混頻單元相連，所述積分單元包括一個或多個積分器，用于將所述混頻信號進行積分運算以得到積分信號；和信號轉換單元，所述信號轉換單元與所述積分單元相連，所述信號轉換單元包括一個或多個信號轉換器，用于將所述積分信號轉換為數字信號以得到隨機采樣信號，其中，所述有限長隨機序列生成單元、所述積分單元和所述信號轉換單元保持同步。

根據本發明實施例的采用有限長隨機序列混頻的隨機采樣器，具有以下優點：

1)隨機采樣在保證采樣性能的前提下采樣率低；

2)隨機采樣器的硬件復雜度低，易于實現；

3)由本發明的隨機采樣器生成的隨機采樣信號便于后續壓縮感知算法處理。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據本發明實施例的采用有限長隨機序列混頻的隨機采樣器的結構示意圖；

圖2為根據本發明實施例的有限長隨機序列生成單元生成有限長隨機序列信號的示意圖；

圖3為根據本發明實施例的有限長隨機序列信號的示意圖；

圖4為積分單元帶清零功能的隨機采樣器的結構示意圖；

圖5為積分單元無清零功能的隨機采樣器的結構示意圖；

圖6為兩路無清零功能積分單元的隨機采樣器的結構示意圖；

圖7(a)至圖7(e)分別為圖6中隨機采樣器的各個信號點的信號示意圖；

圖8為根據本發明實施例的壓縮感知算法的流程圖；

圖9為對隨機采樣點采用壓縮感知算法重構信號的示意圖；

圖10(a)為有限長隨機采樣的SFDR示意圖；

圖10(b)為純隨機采樣的SFDR的示意圖；以及

圖10(c)為擾碼調制的SFDR的示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。

下面參考圖1至圖6描述根據本發明實施例的采用有限長隨機序列混頻的隨機采樣器100。

如圖1所示，根據本發明實施例的采用有限長隨機序列混頻的隨機采樣器100包括：有限長隨機序列生成單元110、混頻單元120、積分單元130和信號轉換單元140，其中有限長隨機序列生成單元110、積分單元130和信號轉換單元140保持同步，以便能對特定的序列混頻結果進行采樣。