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压缩传感信号重建的FPGA实现

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【英文题名】	FPGA Implementation of Compressed Sensing Signal Reconstruction
【作者】	陈鹏云;
【导师】	赵元黎;
【学位授予单位】	郑州大学;
【学科专业名称】	测试计量技术及仪器
【学位年度】	2016
【论文级别】	硕士
【网络出版投稿人】	郑州大学
【网络出版投稿时间】	2016-07-21
【关键词】	压缩传感; 正交匹配追踪; 脉动阵列; 施密特正交化; Givens变换;
【英文关键词】	Compressed sensing; orthogonal matching pursuit; systolic array; Schmidt orthogonal transform; Givens rotation;
【中文摘要】	传统的信号处理是先逐点采样,后压缩,最后传输、存储及处理。采样频率必须满足香农‐奈奎斯特采样定理,否则重建的信号会失真。压缩传感是2006年提出并完善的新的信号采集和处理理论,它允许人们以欠奈奎斯特采样频率对信号进行采样并重建,在相同的硬件水平上获得更高分辨率的重建信号。目前,压缩传感的信号重建主要通过计算机软件完成,重建速度慢,难以满足实时应用需求。FPGA具有高并行性、易裁剪等优点,越来越多的应用在复杂算法的硬件实现中。本文主要针对压缩传感的信号重建进行研究,设计重建算法的硬件实现结构,主要研究工作包括:一、分析不同重建算法的性能,确定正交匹配追踪算法作为硬件实现的目标算法。对正交匹配追踪算法的流程进行研究,针对算法特点设计出基于FPGA的硬件实现框架。二、针对算法中的最小二乘问题,设计规范方程求解方法的硬件实现,矩阵求逆使用施密特正交化。由于矩阵乘法和矩阵求逆是密集运算,运算过程采用浮点数来保证精度。三、对最小二乘问题的规范方程求解方法进行改进,提出基于Givens变换的直接解法,避免矩阵乘法和矩阵求逆,同时引入平方Givens变换消去平方根运算。对两种方法的硬件结构进行仿真和综合,实验结果表明,两种方...
【英文摘要】	The traditional signal processing method is the first sampling, after compression, and finally transmitted to the terminal processor. The sampling frequency must satisfy the Nyquist Shannon sampling theorem, otherwise the reconstructed signal will be distorted. As a new signal acquisition and processing method, compressed sensing was first proposed in 2006, it allows people to lower the frequency of the signal sampling, obtain higher resolution at the same level of hardware. At present, the signal reconstru...
【更新日期】	2017-01-07

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