基于削峰尾插技术和几何级数压扩变换的有损压缩算法制造技术

本发明专利技术公开了基于削峰尾插技术和几何级数压扩变换的有损压缩算法，一种简单实用的有损压缩算法，首先推导了ADC量化位宽与信噪比直接的关系，据此提出了一种有损压缩模型，接着详细的分析介绍了压缩模型中削峰尾插技术和几何级数压扩变换技术，并且给出了该有损压缩模型的算法复杂度分析，最后在Matlab中进行信噪比、压缩比和误比特率三个方面的仿真测试，结果表明该压缩模型具有良好的压缩性能，实用性强。

【技术实现步骤摘要】
基于削峰尾插技术和几何级数压扩变换的有损压缩算法
本专利技术涉及互联网数据压缩
，特别涉及一种基于削峰尾插技术和几何级数压扩变换的有损压缩算法。
技术介绍
数据压缩技术的研究，正式开始于20世纪30年代末40年代初。1939年，美国Bell实验室的Dudley专利技术了第一个声码器，是一种对语音数据压缩的系统。1943年，Morse基于统计的方法专利技术了莫尔斯电报码，是最早的数据压缩实例。但对数据压缩技术系统的理论研究，仍然是在香农信息论的基础上开始研究的。1952年，霍夫曼(Huffman)专利技术了霍夫曼编码，是一种经典的基于统计方法的数据压缩技术，并给出了变长编码的构造方法，至今仍在广泛使用。Lloyd和Max分别在1957年和1960年独立发表了在知道信号概率分布情况下的最佳标量量化算法，即Lloyd-Max算法。并且Linde、Buzo和Gray在1980年将Lloyd-Max算法推广到了矢量量化，即LBG算法。大多情况下，数据的概率分布是未知的，为了能在此情况下也能对数据进行有效的压缩。以色列两位科学家JacobZiv和AbrahamLempel于1977年最先研本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于削峰尾插技术和几何级数压扩变换的有损压缩算法，其特征在于：第一步，根据OFDM信号的统计特性，首先推导了模数转换ADC的量化位宽与信噪比之间的关系；基于FTTdp+GDSL组网系统在进行IFFT之前先进行共轭反对称变换，使得IFFT输出只有实部信号，虚部全为零，因此IFFT输出的时域信号x统计上服从标准正态分布，其中标准正态分布概率密度公式：

【技术特征摘要】
1.基于削峰尾插技术和几何级数压扩变换的有损压缩算法，其特征在于：第一步，根据OFDM信号的统计特性，首先推导了模数转换ADC的量化位宽与信噪比之间的关系；基于FTTdp+GDSL组网系统在进行IFFT之前先进行共轭反对称变换，使得IFFT输出只有实部信号，虚部全为零，因此IFFT输出的时域信号x统计上服从标准正态分布，其中标准正态分布概率密度公式：其中，σ为标准差，理论上信号x的幅度范围99.99％落在[-4σ,4σ]，极少会出现超过4σ的信号，更不会出现超过5σ的情况，因此在不考虑信号的截断误差情况下对量化误差进行推导，得出数模转换量化位宽与信噪比之间的关系；下面对满足标准正态分布的OFDM信号的量化模型进行分析，设OFDM系统的IFFT输出实信号为x(t)，经过L位ADC的输出为x[k]，ADC的动态范围[-A,A]，均匀量化时等分成2L个区间间隔，每个区间的宽度区间端点mi＝-A+iΔ(i＝0,1,...,2L)，将每个间隔的中点设置为量化电平xi(i＝1,2,…,2L)，则共有2L个量化电平，易得出量化电平与区间端点的关系则x(t)经过ADC转换后产生的误差：ε[k]＝x(t)-x[k](3-2)其中，任意ε[k]的大小都落在之间；设信号x(t)落在区间(mi,mi+1)的概率为Pi(x)，dx为x(t)的一个微小增量，则x(t)落在的概率为pi＝Pi(x)/Δ，量化误差的概率密度pi(ε)＝pi，量化误差的方差为上式中，所有间隔内的概率之和等于1，即对于一个ADC器件，最大动态范围A是确定的，均匀量化时，量化噪声能量与量化位宽有关，其中量化误差的期望值当量化电平数目2L足够大的条件下，量化间隔Δ足够小，则各量化间隔内的概率Pi(x)都近似为一个常数，公式(3.4)可改写为在信号处理中，通常把量化误差当作白噪声来处理，设信号x(t)的平均功率为则输出的平均信号信噪比为用分贝表示上式信噪比，为令信号s(t)的峰值功率与平均功率之比(PAPR)为上式可改写为r(dB)＝4.77+6.02L-10lgP(3-8)第二步，提出了一个有损数据压缩模型；由量化位宽L与信噪比r(dB)之间的关系可见ADC输出的信噪比只与峰均比P、量化位宽L相关，当采用的量化位宽L一定时，影响ADC的输出信噪比只与峰均比P有关，P越大，输出信噪比越小；反之亦然，设任意浮点数x的小数位宽为Bf，整数位宽为Bi，则定点数的总位宽为B＝Bi+Bf(3-9)对于有符号数，采用二进制补码的形式表示，则有符号定点数的范围为精度为分配给小数的位宽Bf越大，则信号能表示的精度越高，从浮点数转到定点数引入的误差也就越小，但处理器的功耗也越大；反之亦然，再对信号离散值x[n]进行定点化时，采用下面公式其中，round(·)表示取整；第三步，从抑制OFDM信号PAPR方面，先提出了一种削峰尾插技术，可以将信号的动态范围降低为原来信号的一半；设信号为x[n]，削峰门限Th，其中CTP原理为(1)削断信号x[n]中所有幅度超过±Th的信号，小于±Th的信号保持不变；(2)用一个增量标识Λ来标识有削断操作的位置，即有削断操作的位置设置为一个固定值sign(x[n])(Th+Λ)，而其他无削断操作的采样点数据不会超过±Th；(3)超出±Th的部分减掉一个常数β，按顺序插入符号序列的末尾。削峰表达式：

【专利技术属性】
技术研发人员：连帅彬，龚克，李国林，张晓丽，郭建涛，刘艳琳，
申请(专利权)人：信阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南,41