基于时间编码抽取的相位和正交分量

时间编码机器（Time encoding machine，简称 TEM）是一种受生物学启发的信号采样方案，采用时间编码进行信号抽取。本文研究了其在带通信号采样中的应用。我们提出了一种集成-发放（integrate-and-fire）TEM方案，通过重构提取相位（I）和正交（Q）分量。TEM的设计依据信号的带宽和幅度，而非传统带限/低通信号的上沿频率和幅度。我们证明，若TEM的最小发射速率等于信号的Landau速率，则可从TEM测量中完美重构I和Q分量。为实现分量重构，我们开发了一种交替投影到凸集（POCS）算法，交替迭代两个POCS算法。对于算法分析，我们定义了向量信号的解空间，并证明在无噪声情况下的重构算法可收敛至正确的唯一解。该提议的TEM不受带通信号中心频率的限制。这与传统带通抽样不同，后者需严格分配中心频率以满足Landau速率及其变动对抽样性能具有负面影响。此外，本文表明该TEM在热噪声下的低发射速率下仍能实现一定的重构信噪比（SNR），而热噪声不可避免地被抽样混叠至奈奎斯特带，导致传统抽样需高采样率才能克服。我们通过仿真实验展示了重构性能并验证了我们的论点。