[發明專利]一種基于隨機解調的寬帶壓縮采樣系統

有效

• 申請號: 201611224853.9
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106850473B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 趙貽玖;王厚軍;王起;楊西;劉晶晶
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明提供了一種基于隨機解調的寬帶壓縮采樣系統，對被測信號x(t)在比較器中與觸發門限進行比較，產生觸發脈沖，并通過控制電路隨機觸發產生偽隨機序列發生器，這樣采用多次隨機觸發采樣替代并行采樣通道的方案，并在系統結構改進的基礎上，在頻域，根據采樣序列值y_m[n]、時間間隔Δt_m以及壓縮測量矩陣Φ與被測信號的關系，重構出被測信號的頻譜向量，最后通過傅立葉反變換得到被測信號的采樣序列，在不影響系統性能的基礎上，降低了壓縮采樣系統的結構復雜度，便于電路實現，具有系統結構簡單，對被測信號壓縮采樣與重構性能好的特點。

技術領域

本發明屬于具有稀疏頻帶的寬帶信號亞奈奎斯特采樣技術領域，更為具體地講，涉及一種基于隨機解調的寬帶壓縮采樣系統，實現低采樣現對高頻信號的采樣。

背景技術

寬帶信號亞奈奎斯特采樣是一種基于隨機解調的壓縮(欠)采樣，該采樣方式適用于周期信號和能夠重復產生的稀疏頻帶寬帶信號，這類信號占用很寬的頻帶范圍，但信號頻譜呈稀疏特性，信號的能量僅集中在少量的子帶上。

基于隨機解調的壓縮采樣采用具有信號奈奎斯特頻率的偽隨機序列對被測信號進行隨機解調，解調后的信號在整個頻帶上都將攜帶被測信號的頻譜信息，然后通過低通濾波器截取解調輸出的基帶信號，再以工作在信號亞奈奎斯特頻率的模擬數字轉換器(ADC)對基帶信號進行采樣，這樣能夠有效降低對ADC的工作速率要求，同時還能夠解決ADC輸入帶寬限制的問題。

為了能夠通過壓縮感知信號處理算法對信號的頻譜進行估計和波形重構，采樣值中需要獲取足夠多的被測信號信息。傳統的基于隨機解調的壓縮采樣系統的原理框圖如圖1所示，采用M路偽隨機序列p_m(t)，m＝1,2,…,M對被測信號x(t)的頻譜進行隨機解調(在混頻器1中混頻)，得M路基帶信號然后分別采用相同的低通濾波器LPF 2對m路基帶信號進行濾波后，送入ADC 3采樣，得到的m路采樣信號y_m[n]在重構模塊4中通過最優化算法(重構算法)，對被測信號進行重構，得到重構的被測信號序列x^*[n]。

如圖1所示，傳統的基于隨機解調的壓縮采樣系統包括M個采樣通道，每個通道均包括隨機解調(混頻器)、低通濾波(低通濾波器)和采樣(ADC)等三個部分，系統利用多個即M個采集通道對被測信號x(t)同時進行采樣，系統采集通道的數量與被測信號中子帶的數量成正比，系統一旦電路設計完成以后，子帶數量就會受到限制，通常系統采集通道的數量多，電路結構復雜，實現成本高，多個ADC之間實現同步采集困難，通道間存在相位誤差，以此系統獲取的采樣值進行重構時將導致重構信號失真。

發明內容

為了解決寬帶壓縮采樣系統結構復雜，難以硬件電路實現，信號重構性能低等問題，本發明了提供一種基于隨機解調的寬帶壓縮采樣系統，以簡化電路結構，降低成本，同時提高信號重構性能。

為實現以上目的，本發明基于隨機解調的寬帶壓縮采樣系統，包括：

一偽隨機序列發生器，用于產生偽隨機序列，并輸入到混頻器中；

一混頻器，用于將輸入的被測信號x(t)與來自偽隨機序列發生器的第m次隨機觸發產生的偽隨機序列p_m(t)進行混頻，對輸入的被測信號x(t)進行隨機解調，得到基帶信號

一低通濾波器，用于對混頻器輸出的基帶信號進行濾波，得到截取的基帶信號y_m(t)；

一ADC(模數轉換器)，用于在采樣時鐘的控制下，對基帶信號y_m(t)進行采樣，得到采樣序列值y_m[n]，n為采樣點序列號；

一重構模塊，用于根據采樣序列值y_m[n]，重構出被測信號的采樣序列x^*[n]；

其特征在于，還包括：