通过新型硬件释放无限感知框架中的动态范围和分辨率
信号处理
2024-10-29 v1
摘要
传统基于香农-纽约-奥取方法的数字化，由模拟-到-数字转换器 (ADC) 实现，面临根本性限制。高动态范围 (HDR) 信号在实际应用中常常被裁切或饱和。给定固定的比特预算，必须在最小化量化噪声或容纳 HDR 输入之间做出选择。无限感知框架 (Unlimited Sensing Framework, USF) 通过在模拟硬件中引入非线性折叠来消除饱和，产生取模信号。对取模信号进行量化或数字化可实现低量化噪声，因为取模表示将 HDR 信号映射到低动态范围 (LDR) 样本中。在 USF 的上下文中，本文的核心创新是一种新型、低成本、基于积分器的高效取模 ADC 硬件实现，其不限制折叠速率，使其能够实现显著的 HDR 捕获。通过硬件实验演示了该设计的可行性，展示了在不同定量性能指标上的显著优势，包括以 60 倍的动态范围捕获 HDR 信号，实现最高 5 位有效位数 (ENOB)，并使信噪比失真 (SINAD) 改善 30 dB。
引用
@article{arxiv.2410.20193,
title = {Unleashing Dynamic Range and Resolution in Unlimited Sensing Framework via Novel Hardware},
author = {Yuliang Zhu and Ayush Bhandari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.20193},
year = {2024}
}
备注
IEEE Sensors (Conference), 2024