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基于压缩感知的模拟信息转换技术
作者：付宁，张京超 著
出版社：清华大学出版社
出版时间：2020-10-01
ISBN：9787302557500
定价：¥69.00
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内容简介
本书在介绍压缩感知基本理论的基础上，系统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，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1-Bit压缩感知理论及1-Bit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。
作者简介
付宁，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：信息域采样理论及技术、稀疏信号处理及压缩感知、智能信号处理、虚拟仪器技术、自动测试技术等。近几年，作为项目主要负责人，承担各类科研项目20余项，包括国家自然科学基金2项、航天支撑基金1项、863项目2项、部级预研项目2项、博士后基金1项、企业合作项目10余项等。发表论文50余篇，其中SCI检索20余篇，EI检索20余篇；作为副主编出版教材2部。获授权发明专利30余项；获省部级科学技术奖1项。主要学术兼职为：黑龙江省仪器仪表学会理事、IEEE会员、中国电子学会会员，担任IEEE Transactions on Signal Processing、IET Signal Processing、IEEE Access、电子学报、物理学报等期刊审稿人。
目录
第1章 绪论 ………… 1
1.1 压缩感知理论研究综述 ……… 2
1.2 模拟信息转换技术研究综述 … 6
1.3 本书的研究内容 ……………… 10
第2章 基于随机解调的模拟信息转换技术 ……………… 11
2.1 随机解调基本原理 …………… 11
2.1.1 概述 ………………… 11
2.1.2 数学描述 …………… 14
2.1.3 仿真实验 …………… 17
2.2 随机解调实验平台设计 ……… 23
2.2.1 需求分析 …………… 23
2.2.2 硬件设计 …………… 23
2.2.3 软件设计 …………… 28
2.3 系统感知矩阵的构造方法 …… 31
2.3.1 理论计算法 ………… 31
2.3.2 基于 m 序列和 FFT 的快速构造法 …… 33
2.4 硬件实验和分析 ……………… 46
2.4.1 评价指标 …………… 46
2.4.2 硬件实验 …………… 46
本章小结 ……… 53
第3章 基于调制宽带转换器的模拟信息转换技术 ……… 54
3.1 MWC基本原理 ……………… 54
3.1.1 多频带信号模型 …… 54
3.1.2 MWC系统概述 …… 55
3.1.3 MWC频域分析 …… 56
3.1.4 信号重构 …………… 60
3.1.5 仿真实验 …………… 62
3.2 MWC系统实验平台设计 …… 70
3.2.1 需求分析 …………… 70
3.2.2 影响因素分析 ……… 70
3.2.3 硬件设计 …………… 76
3.2.4 软件设计 …………… 82
3.3 系统感知矩阵的校准方法 …… 84
3.3.1 实际 MWC系统存在的问题 …………… 84
3.3.2 系统感知矩阵校准方法 ………………… 86
3.3.3 仿真实验 …………… 90
3.4 硬件实验和分析 ……………… 92
3.4.1 评价指标 …………… 92
3.4.2 硬件实验 …………… 92
本章小结 ……… 100
第4章 基于1-Bit量化的模拟信息转换技术 …………… 101
4.1 1-Bit压缩感知基本理论 …… 102
4.2 1-Bit压缩感知盲重构算法 … 108
4.2.1 稀疏度自适应二进制迭代硬阈值算法 … 108
4.2.2 SABIHT 算法与 BIHT 算法比较 …… 111
4.2.3 算法的计算复杂度实验及分析 ………… 114
4.3 基于1-Bit量化的随机解调系统………………… 115
4.3.1 信号模型 …………… 115
4.3.2 基于1-Bit量化的随机解调系统框架 … 116
4.3.3 硬件平台搭建及实验结果分析 ………… 118
4.4 基于1-Bit量化的 MWC系统 130
4.4.1 信号模型 …………… 131
4.4.2 基于1-Bit量化的 MWC系统框架 …… 132
4.4.3 仿真实验 …………… 135
本章小结 ……… 138
第5章 基于模拟信息转换的阵列信号空频域参数联合估计 ………………… 139
5.1 相关研究综述 ……………… 139
5.1.1 阵列信号空频域参数联合估计研究现状 139
5.1.2 基于模拟信息转换的阵列信号参数联合估计研究现状 …… 141
5.2 基于双 L型阵列 MWC的二维 DOA 和载频联合估计方法 ……… 142
5.2.1 阵列多频带信号模型 142
5.2.2 双 L型阵列 MWC系统 ……………… 144
5.2.3 基于 ESPRIT 的参数估计方法………… 148
5.2.4 基于 CP分解的参数估计方法 ………… 152
5.2.5 仿真实验 …………… 159
5.3 基于 L型延迟阵列 MWC的二维 DOA 和载频联合估计方法 …… 167
5.3.1 L型延迟阵列 MWC系统 ……………… 167
5.3.2 基于 ESPRIT 的参数估计方法………… 169
5.3.3 基于 CP分解的参数估计方法 ………… 171
5.3.4 仿真实验 …………… 173
5.3.5 双 L型阵列与 L型延迟阵列结构仿真对比 ……………… 178
本章小结 ……… 182
参考文献 …………… 183
1.1 压缩感知理论研究综述 ……… 2
1.2 模拟信息转换技术研究综述 … 6
1.3 本书的研究内容 ……………… 10
第2章 基于随机解调的模拟信息转换技术 ……………… 11
2.1 随机解调基本原理 …………… 11
2.1.1 概述 ………………… 11
2.1.2 数学描述 …………… 14
2.1.3 仿真实验 …………… 17
2.2 随机解调实验平台设计 ……… 23
2.2.1 需求分析 …………… 23
2.2.2 硬件设计 …………… 23
2.2.3 软件设计 …………… 28
2.3 系统感知矩阵的构造方法 …… 31
2.3.1 理论计算法 ………… 31
2.3.2 基于 m 序列和 FFT 的快速构造法 …… 33
2.4 硬件实验和分析 ……………… 46
2.4.1 评价指标 …………… 46
2.4.2 硬件实验 …………… 46
本章小结 ……… 53
第3章 基于调制宽带转换器的模拟信息转换技术 ……… 54
3.1 MWC基本原理 ……………… 54
3.1.1 多频带信号模型 …… 54
3.1.2 MWC系统概述 …… 55
3.1.3 MWC频域分析 …… 56
3.1.4 信号重构 …………… 60
3.1.5 仿真实验 …………… 62
3.2 MWC系统实验平台设计 …… 70
3.2.1 需求分析 …………… 70
3.2.2 影响因素分析 ……… 70
3.2.3 硬件设计 …………… 76
3.2.4 软件设计 …………… 82
3.3 系统感知矩阵的校准方法 …… 84
3.3.1 实际 MWC系统存在的问题 …………… 84
3.3.2 系统感知矩阵校准方法 ………………… 86
3.3.3 仿真实验 …………… 90
3.4 硬件实验和分析 ……………… 92
3.4.1 评价指标 …………… 92
3.4.2 硬件实验 …………… 92
本章小结 ……… 100
第4章 基于1-Bit量化的模拟信息转换技术 …………… 101
4.1 1-Bit压缩感知基本理论 …… 102
4.2 1-Bit压缩感知盲重构算法 … 108
4.2.1 稀疏度自适应二进制迭代硬阈值算法 … 108
4.2.2 SABIHT 算法与 BIHT 算法比较 …… 111
4.2.3 算法的计算复杂度实验及分析 ………… 114
4.3 基于1-Bit量化的随机解调系统………………… 115
4.3.1 信号模型 …………… 115
4.3.2 基于1-Bit量化的随机解调系统框架 … 116
4.3.3 硬件平台搭建及实验结果分析 ………… 118
4.4 基于1-Bit量化的 MWC系统 130
4.4.1 信号模型 …………… 131
4.4.2 基于1-Bit量化的 MWC系统框架 …… 132
4.4.3 仿真实验 …………… 135
本章小结 ……… 138
第5章 基于模拟信息转换的阵列信号空频域参数联合估计 ………………… 139
5.1 相关研究综述 ……………… 139
5.1.1 阵列信号空频域参数联合估计研究现状 139
5.1.2 基于模拟信息转换的阵列信号参数联合估计研究现状 …… 141
5.2 基于双 L型阵列 MWC的二维 DOA 和载频联合估计方法 ……… 142
5.2.1 阵列多频带信号模型 142
5.2.2 双 L型阵列 MWC系统 ……………… 144
5.2.3 基于 ESPRIT 的参数估计方法………… 148
5.2.4 基于 CP分解的参数估计方法 ………… 152
5.2.5 仿真实验 …………… 159
5.3 基于 L型延迟阵列 MWC的二维 DOA 和载频联合估计方法 …… 167
5.3.1 L型延迟阵列 MWC系统 ……………… 167
5.3.2 基于 ESPRIT 的参数估计方法………… 169
5.3.3 基于 CP分解的参数估计方法 ………… 171
5.3.4 仿真实验 …………… 173
5.3.5 双 L型阵列与 L型延迟阵列结构仿真对比 ……………… 178
本章小结 ……… 182
参考文献 …………… 183
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