MATLAB实现的基于欠采样的多频段信号重构分析系统

资 源 简 介

本MATLAB项目模拟欠采样场景，通过亚奈奎斯特采样率对多频段信号进行采样与重构，结合频谱感知算法恢复原始信号，提供时域/频域可视化对比分析界面，适用于压缩感知与信号处理研究。

详 情 说 明

基于欠采样的多频段信号重构与分析系统

项目介绍

本项目实现了一个基于欠采样技术的多频段信号重构与分析系统。系统通过模拟实际欠采样场景，采用可控的亚奈奎斯特采样率对含有多频带成分的输入信号进行采样，并利用先进的频谱感知与压缩感知重构算法有效恢复原始信号。该系统为信号处理领域学者提供了一个完整的欠采样技术研究与验证平台，支持信号频谱特性对比分析及重构性能评估。

功能特性

• 多频段信号模拟生成：支持自定义基带频率（1kHz-10kHz）、谐波成分数量（1-5个）和信噪比（10dB-30dB）的合成信号生成。
• 可控欠采样机制：允许设置采样率为奈奎斯特频率的10%-80%，采样点数可在512-4096点范围内调整。
• 实际信号导入：兼容.wav音频文件及.mat格式信号数据导入功能。
• 频谱感知与重构算法：集成压缩感知重构核心算法与自适应欠采样率控制策略。
• 多维可视化分析：

- 原始信号与重构信号的时域波形对比 - 频谱分布与频谱泄露分析报告 - 不同欠采样率下的重构质量对比曲线

• 量化性能评估：提供均方误差（MSE）指标计算、算法执行时间统计及重构效率分析。

使用方法

1. 参数配置：在图形界面中设置信号参数（基带频率、谐波数量、信噪比）或选择导入实际信号文件。
2. 采样设置：指定欠采样率（奈奎斯特频率百分比）和采样点数。
3. 执行分析：启动系统进行欠采样、频谱感知和信号重构过程。
4. 结果查看：在可视化面板中观察时域/频域对比图，查阅误差指标和性能统计报告。
5. 对比研究：调整欠采样率参数，系统自动生成重构质量对比曲线用于算法性能分析。

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11，Linux（Ubuntu 16.04+），macOS（10.14+）
• 运行环境：MATLAB R2020a或更高版本
• 必备工具箱：Signal Processing Toolbox，Image Processing Toolbox（部分可视化功能）
• 内存建议：至少4GB RAM（处理4096点采样时推荐8GB）
• 存储空间：至少500MB可用空间

文件说明

主程序文件集中实现了系统的核心工作流程与用户交互功能，具体包括：图形用户界面的初始化与布局生成、信号参数输入与数据导入的逻辑控制、欠采样过程的执行与监控、频谱感知和压缩感知重构算法的调用与计算、重构信号与原始信号的误差分析与性能指标统计，以及所有结果的可视化图表生成与显示。该文件作为系统的主要执行入口，协调各功能模块协同完成信号处理全流程。