基于压缩感知的宽带信号采集系统性能分析与算法实现.pdfVIP

第 12卷第 3期 V01．12NO．3 2011年 6月 Jun．2011 基于压缩感知的宽带信号采集系统 性能分析与算法实现 焦松鹤 ，彭 华 (信息工程大学 信息丁程学院，河南 郑州 450002) 摘要：为 了解决 目前超宽带信号采集过程 中面临的采集困难 、数据量大 的难题，文章从基于压 缩感知的信号采集理论出发，提 出了基于 GPU平 台的超宽带信号采集系统实现方法，重点分 析了采集系统 的重构性能。分析表 明该方法对于宽带稀疏信号的采集 能够有效降低采样速 率，提高采集效率。 关键词 ：超宽带；信号采集；压缩感知；GPU 中图分类号 ：TP911．7 文献标识码 ：A 文章编号：1671—0673(2011)03—0352—06 PerformanceAnalysisandAlgorithm Implementation ofW ideband Signal SamplingSystem Based on CompressedSensing JIA0 Songhe．PENG HHa (InstituteofInformationEngineering，InformationEngineeringUniversity，Zhengzhou450002，China) Abstract：Samplinguhra—widebandsignalisachallengingproblem becauseofhigh sampling rate andhugedatastream．ToSOlVetheproblem ，thispaperpresentsanultra—widebandsignalsampling system developedonGPU platform basedoncompressedsensing．Theperformanceofsignalrecon— struction isanalyzedasanemphasis，andtheresearchshowsthatthesystem canconsiderablyreduce samplingrateandimprovesamplingefficiencyofwidebandsparsesignalsampling． Keywords：ultra—wideband；signalsampling；compressedsensing；GPU 目前，Nyquist采样定理支配着几乎所有信号 、图像 的获取 、处理、存储 、传输等技术 ，但在许多实际应 用中，例如超宽带通信 、超宽带信号处理 中，Nyquist采样硬件成本昂贵、数据获取效率低下 ，在某些情况下 甚至无法实现。为突破 Nyquist采样定理的限制 ，已发展了一些理论 ，其中典型的例子为 Landau理论 ，Pa— poulis等人提出的非均匀采样理论 ，M．Vetterli等人提出的finiterateofinnovation信号采样理论等。 近几年 ，信号处理领域提出了压缩感知 (CompressedSensing，CS)理论。压缩感知理论与传统 Nyquist 采样定理不同，在该理论框架下 ，采样速率取决于信息在信号中的结构和内容。很多学者致力于将压缩感 知理论应用于模拟信号的采集 ，提高信号采集效率 ，提 出并深入研究了一些新颖 的信号采集方案 一。Mi— shali和 Eldar。在 2010年较为系统地提出了一种基于压缩感知理论的宽带稀疏信号采集系统 ，称为MWC (modulatedwidebandconverter)系统 ，并对系统的基本框架、系统设计的参数选择进行了分析。 本文从基于压缩感知的信号采集理论出发，提出了基于 GPU平台的超宽带信号采集系统实现方法， 重点分析了采集系统的重构性能，并研究其算法实现。 收稿