非均匀采样重构的任意慢收敛

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在信号处理领域可以利用离散样本完美重构出某些连续的带限信号.其中以Shannon采样定理最为著名.该定理表明带限信号可以由在Nyuist采样率下得到的样本精确重构.由于信号种类繁多,这种等距采样的Shannon重构过程也并非唯一的可能.在实践中非均匀采样也会频繁地发生,有时会具有更好的重构性质.近几年关于非均匀采样模型的研究取得了许多成果.但由于重构过程的慢收敛使得以上的重构模型都没有得到广泛地应用.因此,研究非均匀采样重构收敛速率在理论上是有一定意义的.本文基于算子序列慢收敛理论对非均匀采样重构速率做了进一步的研究并得到了主要结论:非均匀采样重构过程是任意慢收敛的.具体来说,本文主要内容分为三个部分:(1)分析了非均匀采样重构模型的基本框架,即带限信号f可以由其非均匀采样点{tk}k∈z上的获得的样本通过基本级数f(t)=∑k=-∞+∞f(tk)φk(t),t∈R,精确重构,其中φk是由正弦型函数确定的重构核函数.并且介绍了非均匀采样相关的重要结果和算子序列慢收敛理论.(2)研究了以正弦型函数的零点作为非均匀采样点进行信号重构过程的收敛速率.证明了非均匀采样重构包含一个“任意慢”收敛算子列,具体来说,对于任意的正序列α(n)→0考虑任意的n ∈ N,总存在一个带限信号f,使其基本级数的截断误差比α(n)大,其中截断误差以Lp(1<p<∞)范数衡量.此外,本文还研究了使用加速技术后非均匀采样重构的收敛速率.研究结果表明:过采样和收敛因子不会改善重构算子列的慢收敛,其收敛速率依然是“任意慢”的.(3)刻画了符合本文理论结果的真实信号并绘制了信号图像.在数值算例中利用Plancherel-pólya不等式说明了理论结果的现实意义,即确实可以构造一个真实的信号其重构收敛速度比任意α(n)的收敛速度还要慢.
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