[发明专利]脉冲流的低速采样

说明书

技术领域

本发明总体涉及信号采样，具体涉及用于对脉冲流进行采样的方法和系统。

背景技术

在广泛的应用——包括神经元信号处理、生物成像、图像处理、雷达系统和超宽带(UWB)通信中，执行模拟脉冲序列的接收和重构。在本领域中，已知用于对模拟脉冲序列进行采样和重构的多种方法。例如，Vetterli等人在“Sampling Signals with Finite Rate ofInnovation”，IEEE Transactions on Signal Processing，volume 50，no.6，2002年6月，第1417-1428页中说明了一些示例方案，该文献在此以引用方式纳入本文。Blu等人在“Sparse Sampling of SignalInnovations”，IEEE Signal Processing Magazine，volume 25，no.2，2008年3月，第31-40页中说明了另一些示例方案，该文献在此以引用方式纳入本文。

一些采样方案对有限的脉冲序列进行采样。在下列文献中说明了一些示例方法：上述Vetterli等人的文献；Maravic和Vetterli的“Sampling and Reconstruction of Signals with Finite Rate ofInnovation in the Presence of Noise”，IEEE Transactions onSignal Processing，volume 53，no.8，2005年8月，第2788-2805页；Dragotti等人的“Sampling Moments and Reconstructing Signals ofFinite Rate of Innovation：Shannon Meets Strang-Fix”，IEEETransactions on Signal Processing，volume 55，no.5，2007年5月，第1741-1757页；以及Seelamantule和Unser的“A GeneralizedSampling Method for Finite-Rate-of-Innovation-SignalReconstruction”，IEEE Signal Processing Letters，volume 15，2008，第813-816页，这些文献在此以引用方式纳入本文。

发明内容

本文说明的本发明的一个实施方案提供了一种方法，该方法包括接受包含一脉冲序列的模拟输入信号。该模拟输入信号被滤波器滤波以产生滤波器输出，该滤波器的时域响应局限于有限时间段，并且该滤波器的频域响应在频移Δω的一有限组整数倍处为非零，且在Δω的所有其他整数倍处为零。该滤波器输出被采样以产生数字样本。基于该数字样本来计算该序列中的脉冲的各自振幅和时间位置。

在一些实施方案中，该滤波器的频域响应可表示为一个滤波函数的多个频移副本(replica)的有限和(sum)，其中该滤波函数在频移Δω的所有整数倍n·Δω(除了n＝0)处为零。在一个实施方案中，该滤波函数包括归一化的正弦函数。在一个公开的实施方案中，该有限和中的频移副本以各自的权重系数计权重。所述权重系数可以被选择，以在所述数字样本被噪声扭曲时优化对振幅和时间位置的估计。

在另一个实施方案中，对该输入信号进行滤波以及对滤波器输出进行采样包括：使用包括单个滤波器和单个采样器的单个处理通道来处理输入信号。在又一个实施方案中，计算振幅和时间位置包括将零化滤波器应用至数字样本。在一个公开的实施方案中，对滤波器输出进行采样，包括以均匀隔开的采样间隔对滤波器输出进行数字化。或者，对滤波器输出进行采样包括以非均匀隔开的采样间隔对滤波器输出进行数字化。

在一些实施方案中，该输入信号是无限的和周期性的。在另一些实施方案中，输入信号局限于有限时间区间。在一个示例实施方案中，对该输入信号进行滤波包括：将该滤波器的两个或更多个实例的叠加应用至该输入信号，所述两个或更多个实例在时间上相对于彼此移位了各自倍数的有限时间区间。在又一个实施方案中，该输入信号中的脉冲局限于短时脉冲串(burst)，以使得每个短时脉冲串局限于有限时间区间，并且对该输入信号进行滤波包括分别在每个短时脉冲串中将该滤波器的两个或更多个实例的叠加应用至该输入信号，所述两个或更多个实例在时间上相对于彼此移位了各自倍数的有限时间区间。