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基于压缩感知的模拟信息转换技术

本书系统介绍了压缩感知理论在信号采样领域的物理实现技术——模拟信息转换技术,是课题组近十年来研究成果的梳理和精炼。包含完整的理论推导、大量的仿真实验、系统的硬件实现及实验分析,达到国内先进水平,具有重要的理论价值及实际意义。作者一直从事信号采样理论及其实现技术相关课题研究,并获得国家自然基金面上项目、国家自然基金青年基金、航天支撑基金等项目的资助。

作者:付宁、张京超
定价:69
印次:1-1
ISBN:9787302557500
出版日期:2020.10.01
印刷日期:2020.08.31

本书在介绍压缩感知基本理论的基础上,着重介绍该理论在信号采样领域的物理实现技术——模拟信息转换技术。 本书是课题组近十年来研究成果的梳理和精炼,包含完整的理论推导、大量的仿真实验、系统的硬件实现及实验分析,可作为通信工程、信号处理及相关领域的研究人员和学生的参考书。

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前言 随着现代通信、雷达等领域信号带宽越来越大,利用传统的奈奎斯特采样定理进行采样会产生巨量的数据,对硬件的采样速度以及存储要求提出了巨大的挑战。压缩感知理论指出,在信号满足稀疏性的条件下,能以远低于奈奎斯特频率的采样速率进行全局观测,将压缩和采样合并进行,然后通过适当的重构算法恢复出原信号。压缩感知理论被提出后,迅速成为信号处理领域的一个研究热点。 然而经典的压缩感知理论针对的是离散信号模型,一般不关注模拟信号的采样方案,仅作为采样之后的信号处理方法使用。将压缩感知理论直接应用到信号采样过程中对于信号处理领域是一个革命性的创新,将从根本上突破奈奎斯特采样定理,这部分研究称为“模拟信息转换”。由于该研究直接面向模拟信号,且涉及数学模型到前端采样通道物理器件的对应与实现以及物理器件的建模与校准,因此研究难度较大。 本书在介绍压缩感知基本理论的基础上,首先系统介绍了该理论在信号采样领域的物理实现技术——模拟信息转换技术,针对其中两种典型物理实现系统——随机解调系统和调制宽带转换系统的原理进行了详细的阐述,介绍了硬件实验平台的设计和搭建,并针对硬件实现时物理器件的非线性问题,给出了详细的系统校准方法和硬件实验结果分析。接着从量化角度降低采样数据量,具体介绍了1比特压缩感知理论及1比特量化模拟信息转换系统。最后将模拟信息转换的一维信号采样扩展到空域,详细阐述了基于阵列式调制宽带转换系统的信号空频域参数联合估计方法。 本书是作者课题组近十年来研究成果的梳理和精炼,包含相关的理论推导、大量的仿真实验、系统的硬件实现及实验分析,达到国内先进水平,具有重要的理论价值及实际意义。本书可作为通信工程、信号处理及相关领域研究人员和学生的参考书。 全书共分5章。第1章介绍了压缩感知基本理论和模拟信息转换技术的国内外研究现状。第2章介绍了随机解调系统的基本原理,并详细阐述了随机解调实验平台的设计和搭建,给出了详细的校准方法和硬件实验结果分析。第3章介绍了调制宽带转换系统的基本原理,给出了调制宽带转换系统实验平台的搭建方法,介绍了校准方法,给出实验结果并分析。第4章在1比特压缩感知理论的基础上,给出了盲重构算法,介绍了基于1比特量化的随机解调系统和调制宽带转换系统。第5章介绍模拟信息转换技术在阵列信号处理方面的拓展及应用,详细阐述了基于阵列式调制宽带转换系统的信号空频域参数联合估计方法。 本书作者的工作获得了国家自然科学基金(编号为61102148、61671177、61701138)、航天支撑基金等项目的资助。本书的撰写受到哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所彭喜元教授和乔立岩教授的特别关心和支持,在此表示衷心的感谢。 另外,感谢作者课题组博士研究生姜思仪同学,以及往届硕士研究生曹离然、宋平凡、姚婷婷、杨柳等为本书研究工作做出的贡献。 由于作者的研究范围和水平有限,书中难免有疏漏与错误,欢迎读者批评指正。 作者 2020年8月于哈尔滨

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  • 付宁:博士,哈尔滨工业大学电子与信息工程学院副教授、博士生导师。主要研究方向为信号采样理论。主持国家自然基金等项目20余项。发表SCI论文近20篇,获发明专利30余项,出版教材2部,获省级科技奖1项。
  • 本书在介绍压缩感知基本理论的基础上,着重介绍该理论在信号采样领域的物理实现技术——模拟信息转换技术。
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  • 目录 第1章绪论 1.1压缩感知理论研究综述 1.2模拟信息转换技术研究综述 1.3本书的研究内容 第2章基于随机解调的模拟信息转换技术 2.1随机解调基本原理 2.1.1概述 2.1.2数学描述 2.1.3仿真实验 2.2随机解调实验平台设计 2.2.1需求分析 2.2.2硬件设计 2.2.3软件设计 2.3系统感知矩阵的构造方法 2.3.1理论计算法 2.3.2基于m序列和FFT的快速构造法 2.4硬件实验和分析 2.4.1评价指标 2.4.2硬件实验 本章小结 第3章基于调制宽带转换器的模拟信息转换技术 3.1MWC基本原理 3.1.1多频带信号模型 3.1.2MWC系统概述 3.1.3MWC频域分析 3.1.4信号重构 3.1.5仿真实验 3.2MWC系统实验平台设计 3.2.1需求分析 3.2.2影响因素分析 3.2.3硬件设计 3.2.4软件设计 3.3系统感知矩阵的校准方法 3.3.1实际MWC系统存在的问题 3.3.2系统感知矩阵校准方法 3.3.3仿真实验 3.4硬件实验和分析 3.4.1评价指标 3.4.2硬件实验 本章小结 第4章基于1比特量化的模拟信息转换技术 4.11比特压缩感知基本理论 4.21比特压缩感知盲重构算法 4.2.1稀疏度自适应二进制迭代硬阈值算法...

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