時域積分抽樣方法及抽樣電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及信號采集【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種實現(xiàn)AIC的時域積分抽樣方法及抽樣電路。本發(fā)明的時域積分抽樣方法的采樣周期是隨機的，這樣隨機的采樣時間為滿足壓縮采樣理論中的受限等距特征準(zhǔn)則提供了隨機性，無需構(gòu)建測量矩陣，降低了硬件實現(xiàn)難度；本發(fā)明的抽樣方法能夠?qū)崿F(xiàn)異步變頻采樣、且無量化誤差，具有一定的自適應(yīng)性，大大減少采樣數(shù)據(jù)。
【專利說明】時域積分抽樣方法及抽樣電路 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本發(fā)明涉及信號采集【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種實現(xiàn)AIC的時域積分抽樣方法及抽 樣電路。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 根據(jù)香農(nóng)采樣定理，當(dāng)模擬限帶信號的采樣率不低于奈奎斯特采樣率時，可以根 據(jù)離散時間采樣值恢復(fù)該模擬信號。壓縮采樣理論（compressedsampling,CS)指出，當(dāng)模 擬信號稀疏或者在某個基上稀疏時，通過采集少量的信號投影值就可以實現(xiàn)信號的準(zhǔn)確或 近似重構(gòu)。目前，壓縮采樣理論在圖像獲取、傳感網(wǎng)絡(luò)、信道估計及認(rèn)知無線電等方面均有 廣泛的應(yīng)用。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，利用壓縮采樣理論進行采樣的過程為：第一步，按照奈奎斯特采樣率 對模擬信號進行采樣；第二步，用測量矩陣和時域采樣信號相乘，得到壓縮采樣值。以上的 采樣方法存在采樣率較高的問題。
[0004] 為了解決上述方法采樣率高的問題，出現(xiàn)了AIC(Analog-to-Information Converter)結(jié)構(gòu)，直接得到壓縮后的采樣值，如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中實現(xiàn)AIC結(jié)構(gòu)的方法 為將模擬信號x(t)經(jīng)過一個偽隨機序列Pc;(t)進行調(diào)制，調(diào)制后的信號經(jīng)過一個模擬低通 濾波器h(t)解調(diào)，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)化器進行欠奈奎斯特壓縮采樣，實現(xiàn)采用模擬信息轉(zhuǎn)換器 AIC對的采樣，得到模擬信號x(t)的低維度測量值y(m)。以上方法在進行壓縮信號時需要 根據(jù)y(m)構(gòu)建滿足受限等距特征（RIP)準(zhǔn)則的測量矩陣，才能保證準(zhǔn)確的恢復(fù)稀疏信號， 增加了硬件實現(xiàn)的難度。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種實現(xiàn)AIC的時域積分抽樣方法及抽樣電路，解決上述 技術(shù)問題，進行信號壓縮時無需構(gòu)建測量矩陣，降低硬件實現(xiàn)難度，同時實現(xiàn)變頻異步采 樣，信號的自適應(yīng)性增加，無量化誤差。
[0006] 本發(fā)明的目的可通過以下的技術(shù)措施來實現(xiàn)：
[0007] -種時域積分抽樣方法，對模擬信號進行壓縮抽樣，包括如下步驟：
[0008] 步驟1 :對待抽樣的模擬信號進行時域積分，直到積分計算所得的結(jié)果達(dá)到預(yù)設(shè) 的閾值；
[0009] 步驟2 :將計數(shù)值遞增1，并輸出步驟1所得積分信號，將積分計算結(jié)果清零；所述 計數(shù)值的初始值為〇,所述計數(shù)值的最大值為L;
[0010] 步驟3 :將步驟2中所得計數(shù)值與所述的最大值L進行比較，若所述計數(shù)值小于L， 則返回步驟1;若所述計數(shù)值等于L，執(zhí)行步驟4;
[0011] 步驟4 :將計數(shù)值為n時輸出的積分信號作為一個抽樣，其中n為大于等于1、小于 等于L的整數(shù)；將計數(shù)值重置為0,返回步驟1。
[0012] 優(yōu)選地，所述步驟1具體包括：
[0013] 步驟a:預(yù)設(shè)積分閾值；
[0014] 步驟b:對對待抽樣的模擬信號進行時域積分；
[0015] 步驟c:將步驟b中積分計算結(jié)果與所述閾值比較，若小于閾值則返回步驟b;若 等于閾值則執(zhí)行步驟2。
[0016] 優(yōu)選地，所述積分信號為一個脈沖。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟4之后還包括如下步驟：對連續(xù)生成的M個抽樣形成的抽樣信號 進行信號重構(gòu)，其中，所述的抽樣信號為脈沖信號。
[0018] 優(yōu)選地，所述計數(shù)器的最大值L為偶數(shù)。
[0019] 優(yōu)選地，所述模擬信號為x(t)，在tG[0,T]內(nèi)可以表示為N個基本函數(shù) 的線性組合，
[0020]
【權(quán)利要求】
1. 一種時域積分抽樣方法，對模擬信號進行壓縮抽樣，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1 :對待抽樣的模擬信號進行時域積分，直到積分計算所得的結(jié)果達(dá)到預(yù)設(shè)的閾 值； 步驟2 :將計數(shù)值遞增1，并輸出步驟1所得積分信號，將積分計算結(jié)果清零；所述計數(shù) 值的初始值為〇,所述計數(shù)值的最大值為L; 步驟3 :將步驟2中所得計數(shù)值與所述的最大值L進行比較，若所述計數(shù)值小于L，則返 回步驟1 ;若所述計數(shù)值等于L，執(zhí)行步驟4 ; 步驟4 :將計數(shù)值為η時輸出的積分信號作為一個抽樣，其中η為大于等于1、小于等于L的整數(shù)；將計數(shù)值重置為0,返回步驟1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的時域積分抽樣方法，其特征在于，所述步驟1具體包括： 步驟a:預(yù)設(shè)積分閾值； 步驟b:對對待抽樣的模擬信號進行時域積分； 步驟c:將步驟b中積分計算結(jié)果與所述閾值比較，若小于閾值則返回步驟b;若等于 閾值則執(zhí)行步驟2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的時域積分抽樣方法，其特征在于，所述積分信號為一個脈沖。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的時域積分抽樣方法，其特征在于，所述步驟4之后還包括如下 步驟：對連續(xù)生成的M個抽樣形成的抽樣信號進行信號重構(gòu)，其中，所述的抽樣信號為脈沖 信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的時域積分抽樣方法，其特征在于，所述計數(shù)器的最大值L為偶 數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的時域積分抽樣方法，其特征在于，所述模擬信號為X(t)，在 te[〇，T]內(nèi)可以表示為N個基本函數(shù){化⑴}；^的線性組合， 其中，=(X1，…，Xn)1是系數(shù)向量；且X只有
S個非零元素且S〈〈N，即x(t)為稀疏信 號，稀疏基為OPn(0]?=1。
7. -種時域積分抽樣電路，用于模擬信號進行壓縮抽樣，其特征在于，所述抽樣電路包 括： 積分單元，所述積分單元接收待抽樣的模擬信號，積分運算后輸出一積分信號； 與所述積分單元連接的比較器，所述比較器內(nèi)設(shè)有一基準(zhǔn)值，所述比較器接收所述積 分單元輸出的積分信號，將所述積分信號與所述基準(zhǔn)值進行比較，比較結(jié)果為相等時在輸 出端輸出所述積分信號，并產(chǎn)生標(biāo)識信號； 與所述比較器連接的計數(shù)器，所述計數(shù)器接收所述比較器輸出的所述標(biāo)識信號，所述 計數(shù)器內(nèi)預(yù)設(shè)有一參考值，當(dāng)所接收的標(biāo)識信號的數(shù)量與所述參考值相等時，產(chǎn)生命中信 號，并進行重置；以及 分別與所述比較器和所述計數(shù)器連接的D觸發(fā)器，所述D觸發(fā)器用于接收并存儲所述 比較器輸出的所述積分信號，通過接收所述計數(shù)器產(chǎn)生的所述命中信號而被觸發(fā)，根據(jù)數(shù) 據(jù)輸入，從存儲的多個積分信號中選擇一個進行輸出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的抽樣電路，其特征在于，所述積分單元為帶清零功能的積分 單元，所述積分單元包括一個積分器，當(dāng)所述積分器輸出的積分信號達(dá)到比較器的基準(zhǔn)值 時，積分器被清零。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的抽樣電路，其特征在于，所述抽樣電路還包括一或邏輯電路， 所述或邏輯電路包括兩個輸入端和一個輸出端，所述兩個輸入端分別與所述比較器和所述 計數(shù)器連接，所述輸出端與所述積分單元連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的抽樣電路，其特征在于，所述計數(shù)器的命中信號發(fā)送端通過 一延遲電路與所述計數(shù)器的復(fù)位端連接。
【文檔編號】H03M1/52GK104467858SQ201310442753
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】董子剛, 李嚴(yán), 張元亭 申請人:中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院