添加循環(huán)前后綴加窗處理數(shù)據(jù)壓縮方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及添加循環(huán)前后綴加窗處理數(shù)據(jù)壓縮方法，屬于信號壓縮處理技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于需要通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，若信息數(shù)據(jù)量較大，直接傳輸有許多弊端。未 經(jīng)壓縮通過專用網(wǎng)絡(luò)傳輸，會增大網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)負荷和傳輸延時，降低網(wǎng)絡(luò)的Q〇S，增加網(wǎng)絡(luò) 中發(fā)送終端和傳輸路由節(jié)點的功耗，極端情況下甚至?xí)?dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。通過第三方運營網(wǎng) 絡(luò)，如GPRS或者3G網(wǎng)絡(luò)，會增加數(shù)據(jù)流量費用，不僅提高了生產(chǎn)運行成本，而且占用了民用 通信資源。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)壓縮方法加零值補充傅里葉變換所需點數(shù)，這樣做會產(chǎn)生截斷效應(yīng)影 響數(shù)據(jù)準確性，同時截取時還存在能量向高頻泄露的問題，也會影響壓縮性能。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)在傳輸功耗和數(shù)據(jù)流量方面，浪費資源，性能不夠理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了壓縮數(shù)據(jù)傳輸量，減少傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)負荷和傳輸延時，節(jié)約 通信資源，提出添加循環(huán)前后綴時域加窗處理數(shù)據(jù)壓縮方法，該方法用以壓縮數(shù)據(jù)冗余，添 加循環(huán)前綴和后綴可降低截斷效應(yīng)，進行時域加窗可抑制能量向高頻泄漏，采用軟件流水 和MC運算單元來實現(xiàn)離散傅立葉變換，進一步降低運算復(fù)雜度。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0006] 本發(fā)明的添加循環(huán)前后綴加窗處理數(shù)據(jù)壓縮方法，步驟為：
[0007] 1)在發(fā)送端，對x(n)前后加 AL1點的循環(huán)前綴和1^2點的循環(huán)后綴，補足到N點，減小 截斷效應(yīng)，即LdI^M=N;
[0008] 所述的添加循環(huán)前后綴處理，表示為
[0009] 2)對步驟1)得到的Xl(n)進行加窗處理得到X2(n);
[0010] 所述的加窗處理，是指將信號與窗函數(shù)相乘，X2(n)=Xl(n)wH(n)，得到有限長序列 Χ2(η)，其長度為N;N為自然數(shù)；
[0011] 所述的窗函數(shù)可為任意漢明窗，優(yōu)選值為
[0012] WH(n)=0.54+0.46cos(2n3r/N)n￡ [0,N-1]；
[0013] 3)對步驟2)得到的Χ2(η)序列進行FFT(Fast Fourier Transformation)快速傅里 葉運算，X2(k)=FFT(x2(n))，得到的序列相當于長度為N的有限長序列；
[0014] 4)傳輸?shù)皖l的L+1點復(fù)數(shù)據(jù)，Xsend(n)=X2(k)ke[0，L]，L為設(shè)置的壓縮后數(shù)據(jù)大 ?。?br>[0015] 5)在接收端，將接收到的步驟4)中L+1點復(fù)數(shù)據(jù)Xrecv(k)ke[0，L]根據(jù)共輒對稱性 質(zhì)還原出完整的N點頻域復(fù)數(shù)據(jù)；
[0016] 所述的共輒對稱性質(zhì)，是指實序列DFT的性質(zhì)，對時域上N點的實序列進行DFT得到 的N點頻域數(shù)據(jù)是共輒對稱的，即:X reCT(N-k) =Xrec/(k)ke [ I，N-1 ];
[0017] 所述的還原，即
)
[0019] 6)對步驟5)得到的N點復(fù)數(shù)據(jù)進行IFFT取實部得到N點時域數(shù)據(jù)；
[0020] 7)對步驟6)得到的數(shù)據(jù)刪除循環(huán)前綴和后綴，抽取中間的M點數(shù)據(jù)，除以對應(yīng)的窗 函數(shù)完成解壓縮過程。
[0021] 有益效果
[0022] 本發(fā)明通過添加循環(huán)前后綴補齊FFT點數(shù)抑制了截斷效應(yīng)，提高壓縮算法性能;通 過加窗處理將信號能量集中在主瓣之內(nèi)，降低頻譜泄露;截取低頻點傳輸有效壓縮了數(shù)據(jù) 量。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明方法的系統(tǒng)實現(xiàn)框圖；
[0024] 圖2是步驟1)中加循環(huán)前后綴效果圖；
[0025]圖3是步驟2)中加窗處理效果圖；
[0026] 圖4是本發(fā)明方法壓縮數(shù)據(jù)效果圖；
[0027] 圖5是本發(fā)明方法與只加循環(huán)前后綴或補零值方法性能對比圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0029]實施例
[0030] 1)如圖1所示，在發(fā)送端，對x(n)前后加 AL1點的循環(huán)前綴和1^2點的循環(huán)后綴，補足 至㈣點，減小截斷效應(yīng)，即!^+LAM = N;如圖2所示，進行循環(huán)前后綴處理后信號截取效應(yīng)明顯 減弱。
[0031] 所述的添加循環(huán)前后綴處理，表示為
一個周 期采樣385點，加入64點循環(huán)前綴和64點循環(huán)后綴。
[0032] 2)對步驟1)得到的X1(n)進行加窗處理，如圖3所示，加窗處理后信號性能好，能量 泄露??；
[0033] 所述的加窗處理，是指將信號與窗函數(shù)相乘，得到有限長序列，其長度為N;N為自 然數(shù);在這里設(shè)定N值1024,采用的漢明窗處理，優(yōu)選值為WH(n) =0.54+0.46cos(2nVN)ne [0，N-1]〇
[0034] 3)對步驟2)得到的χ2(η)序列進行FFT運算，得到的序列相當于長度為N的有限長 序列；
[0035] 4)傳輸?shù)皖l的40點復(fù)數(shù)據(jù)；
[0036]要傳輸?shù)牡皖l數(shù)據(jù)具體表示為Xsend (n)=Xi(k)ke[0，L]
[0037] 5)在接收端，將接收到的步驟4)中L+1點復(fù)數(shù)據(jù)根據(jù)共輒對稱性質(zhì)還原出完整的N 點頻域復(fù)數(shù)據(jù)；
[0038]所述的共輒對稱性質(zhì)，是指實序列DFT的性質(zhì)，對時域上N點的實序列進行DFT得到 的N點頻域數(shù)據(jù)是共輒對稱的，即JKN-k^XAlOkeHl]
[0039] 具體表示為
[0040] 6)對步驟5)得到的N點復(fù)數(shù)據(jù)進行IFFT取實部得到N點時域數(shù)據(jù)；
[0041] 7)對步驟6)得到的數(shù)據(jù)刪除循環(huán)前綴和后綴，抽取中間的M點數(shù)據(jù)，除以對應(yīng)的窗 函數(shù)，至此完成解壓縮過程。原數(shù)據(jù)與經(jīng)過本發(fā)明方法壓縮的信號效果如圖4所示。本方法 壓縮處理效果與只添加循環(huán)前后綴、只補零值進行頻域變換效果對比，直接補零值會導(dǎo)致 數(shù)據(jù)偏差較大，加循環(huán)前后綴后數(shù)據(jù)吻合明顯提高了，特別是偏差大大降低，通過加窗函 數(shù)，恢復(fù)出來的數(shù)據(jù)整體偏差進一步降低，均方誤差也進一步降低，數(shù)據(jù)一致性提高了，這 意味著解壓縮恢復(fù)出來的數(shù)據(jù)結(jié)果提高了。
【主權(quán)項】
1. 添加循環(huán)前后綴加窗處理數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，包含以下步驟： 步驟一:在發(fā)送端，對X(n)前后加入1^點的循環(huán)前綴和1^2點的循環(huán)后綴，補足到N點，減 小截斷效應(yīng)，即Li+L2+M=N; χ( ；/ -Λ,-l·??) /7 t [〇. / '-l] 所述的添加循環(huán)前后綴處理，表示為功0 +-1) η &[/.,!.,+μ - ?] x(n-li-M) η e [λι + μ, Ν -1] 步驟二:對步驟一得到的^(11)進行加窗處理得到Χ2(η); 所述的加窗處理，是指將信號與窗函數(shù)相乘，X2(n)=X1(n)wH(n)，得到有限長序列 Χ2 (η)，其長度為N;N為自然數(shù)； 所述的窗函數(shù)為漢明窗WH(n) = 0· 54+0.46cos(2nJi/N)ne [〇，Ν-1]; 步驟三:對步驟二得到的Χ2 (η)序列進行FFT (Fast Fourier Transformat ion)快速傅里 葉運算，X2(k)=FFT(x2(n))，得到的序列相當于長度為N的有限長序列； 步驟四：傳輸?shù)皖l的L+1點復(fù)數(shù)據(jù)，Xsend(n)=X2(k)ke[〇，L]，L為設(shè)置的壓縮后數(shù)據(jù)大 ??； 步驟五:在接收端，將接收到的步驟4)中L+1點復(fù)數(shù)據(jù)乂^〇〇1^[〇丄]根據(jù)共輒對稱性 質(zhì)還原出完整的N點頻域復(fù)數(shù)據(jù)； 所述的共輒對稱性質(zhì)，是指實序列DFT的性質(zhì)，對時域上N點的實序列進行DFT得到的N 點頻域數(shù)據(jù)是共輒對稱的，即:Xr_(N-k) =Xrec/(k) ke [ 1，N-1 ]; 所述的還原，即 U) k ￡ [°5L\ X (k) =< 0 k €：[L + \,N-L) k^[N-LN-l\ 步驟六:對步驟五得到的N點復(fù)數(shù)據(jù)進行IFFT取實部得到N點時域數(shù)據(jù)； 步驟七:對步驟六得到的數(shù)據(jù)刪除循環(huán)前綴和后綴，抽取中間的Μ點數(shù)據(jù)，除以對應(yīng)的 窗函數(shù)，自此完成解壓縮過程。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述添加循環(huán)前后綴加窗處理數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，步驟一中 對于一個采樣周期385點的數(shù)據(jù)，循環(huán)前綴和循環(huán)后綴的優(yōu)選值為64點。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述添加循環(huán)前后綴加窗處理數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，步驟二中 時域加窗優(yōu)選值為漢明窗wH(n) = 0.54+0.46c〇S(2n3i/N) ne [〇，Ν-1 ]，Ν為數(shù)據(jù)長度。
【專利摘要】本發(fā)明是一種添加循環(huán)前后綴加窗處理數(shù)據(jù)壓縮方法，屬于信號壓縮處理領(lǐng)域。該方法用以壓縮數(shù)據(jù)冗余，進行添加循環(huán)前后綴補齊FFT點數(shù)抑制了截斷效應(yīng)，提高壓縮算法性能，進行時域加窗處理將信號能量集中在主瓣之內(nèi)，降低頻譜泄露，截取低頻點傳輸有效壓縮了數(shù)據(jù)量。在實際數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中，降低了通信資源的占用，緩解了網(wǎng)絡(luò)傳輸延時，節(jié)約了生產(chǎn)運行成本。
【IPC分類】H04L29/08, H04L27/26
【公開號】CN105471797
【申請?zhí)枴緾N201510797051
【發(fā)明人】王衛(wèi)江, 高巍, 史玥婷
【申請人】北京理工大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月18日