基于Lloyd-Max量化器的分数比特率BAQ方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Ｌｌｏｙｄ－Ｍａｘ量化器的分数比特率ＢＡＱ方法，该方法包括：对采样信号进行分块，在块间应用递推方式进行流水处理；求得每一分块采样信号幅度均值；将求得的幅度均值映射为标准差；采用该标准差对分块采样信号进行标准化；采用Ｌｌｏｙｄ－Ｍａｘ量化器对标准化后的分块采样信号进行量化。本发明专利技术提供比传统整数比特率更多的可选分数比特率，利用本发明专利技术，将为星载合成孔径雷达系统设计提供更多的压缩方案选择依据来满足不同用户的应用需求，实现了最大限度的可选数据率和用户不同应用能力下取得良好的折中，进而满足不同用户的应用需求。

Fractional bit rate BAQ method based on Lloyd-Max quantizer

The invention discloses a method for fractional bit Lloyd Max quantizer BAQ rate based on the method includes: the sampling signal is partitioned in blocks using recursive way to obtain water treatment; each block sampling signal amplitude mean; amplitude obtained for mapping mean standard deviation; the standard deviation block sampling signal standardization; using Lloyd Max quantizer to block the normalized sampling signal quantization. The present invention provides optional integer bit rate than the traditional fractional bit more rate, using the invention for spaceborne synthetic aperture radar system design provides the basis for the choice of compression scheme more to meet the application requirements of different users, the optional data maximum rate and user capacity under different application has a good compromise, then to meet the application requirements of different users.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及星载SAR原始数据压縮
，尤其涉及一种基于 Lloyd-Max量化器的分数比特率BAQ方法。
技术介绍
星载SAR原始数据压缩是解决星载SAR获取的海量数据与星上数据 传输带宽难以匹配问题的有效途径。目前，尽管星上压縮算法种类繁多， 但折衷考虑压縮算法的性能与其硬件实现的复杂性，能够实用的只有分块 自适应量化算法(Block Adaptive Quantization, BAQ )。该算法的核心量化 器为Lloyd-Max量化器。传统上，BAQ算法均只能实现整数比特率，如lbit/采样点，2bits/采 样点等等。当系统比特率在可选整数比特率之间时，则只能向下选择较低 的比特率以保证总的数据率小于星上数据传输系统带宽。但是，较小的比 特率导致的量化失真较大，特别是在干涉测量、动目标检测等对相位失真 程度要求较高的应用前提下，需要在可选数据率和用户不同应用能力下取 得良好的折中。因此，有必要研究分数比特率算法,以提供整数比特率之间 的更多选择。
技术实现思路
(一) 要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种基于Lloyd-Max量化器的 分数比特率BAQ方法，以使用户对压縮算法的性能要求与可实现压縮比 之间取得更好的折中，为SAR系统压縮方案设计提供更广泛的选择。(二) 技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种，该方法包括对采样信号进行分块，在块间应用递推方式进行流水处理； 求得每一分块采样信号幅度均值；将求得的幅度均值映射为标准差；采用该标准差对分块采样信号进行标准化；采用Lloyd-Max量化器对标准化后的分块采样信号进行量化。上述方案中，所述分块采样信号的幅度均值与标准差存在一一映射关系。上述方案中，所述采用该标准差对分块采样信号进行标准化，是采用 递推方式将第n+2块数据应用第n+l块数据的标准差进行标准化，将第 n+3块数据应用第n+2块数据的标准差进行标准化，将第n+4块数据应用 第n+3块数据的标准差进行标准化，依此类推，直至第2n块数据应用第 2n-l块数据的标准差进行标准化。上述方案中，所述应用Lloyd-Max量化器对标准化后的分块采样信号 进行量化，区别于传统的以2的整数次幂个量化电平的Lloyd-Max量化器 作为量化器，而是以自然数个量化电平的Lloyd-Max量化器作为量化器， 使比特率为分数比特率。(三)有益效果 从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果 本专利技术提供的这种，， 能够比传统整数比特率更多的可选分数比特率。利用本专利技术，将为星载合 成孔径雷达系统设计提供更多的压縮方案选择依据来满足不同用户的应 用需求，实现了最大限度的可选数据率和用户不同应用能力下取得良好的 折中，进而满足不同用户的应用需求。附图说明图1是本专利技术提供的 的流程图。图2A、 B是现有技术的分块间递推处理原理图。图3是现有技术的分块数据幅度均值和标准差映射关系。图4是本专利技术中分数比特率BAQ算法可选比特率示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术通过选择非2的整数次幂的Lloyd-Max量化器门限电平与量化 电平，实现分数比特率BAQ方法。如图1所示，图1是本专利技术提供的基于LIoyd-Max量化器的分数比特 率BAQ方法的流程图，该方法具体包括对采样信号进行分块，应用递 推方式进行块间流水处理；求得每一分块采样信号幅度均值；将求得的幅 度均值映射为标准差，采用该标准差对分块采样信号进行标准化(或称归 一化)；采用Lloyd-Max量化器对标准化后的分块采样信号进行量化。其中，方位向递推方式流水处理的原理请参考图2A所示。为了简化 块内数据的标准差求解过程，可采用求解块内数据的幅度均值，然后非线 性映射为标准差的方法，映射曲线如图3所示。具体实现时，由于块内数 据的幅度均值与标准差存在一一映射关系，因此仅需要求解块内数据的幅 度均值即可，标准差的映射过程隐含于编码表内，即以块内数据的幅度均 值为地址査找编码表来实现量化与编码，而不必再单独计算标准差。为了说明方便，以方位向分块尺寸是3个脉冲为例。如图2B所示， 分别求取各个子块内数据的幅度均值"Ac，"…，然后将"作为第二个子块 的幅度均值估计，6作为第三个子块的幅度均值估计，并以此顺序递推处 理。以4块数据进行递推流水标准化处理为实施例，该4块数据为8位 AD采样，假设每一块中采样数据个数为8，则该4块数据及幅度均值如 表1所示c<table>table see original document page 6</column></row><table>表1如表1所示，数据块1~4的幅度均值由图3中的映射关系可以映射成 标准差为64.36， 59.7453， 66.5605， 61.4973。然后，采用该标准差对分块采样信号进行标准化。该标准化过程是采 用递推方式将第n+2块数据应用第n+l数据块的标准差进行标准化，将第 n+3块数据应用第n+2数据块的标准差进行标准化，将第n+4块数据应用 第n+3数据块的标准差进行标准化，依此类推，直至第2n块数据应用第 2n-l数据块的标准差进行标准化。艮口，应用递推方式将数据块2、 3、 4依次应用数据块1、 2、 3的标准 差59.7453， 66.5605， 61.4973进行标准化，标准化后的结果列于表2 (这 里，数据块l不必处理)。<table>table see original document page 6</column></row><table>表2标准化后的数据应用Lloyd-Max量化器进行量化。此处，区别于传统 的以2的整数次幂个量化电平的Lloyd-Max量化器作为量化器，而是以自 然数个量化电平的Lloyd-Max量化器作为量化器，使比特率为分数比特率。 这里，Lloyd-Max量化器的量化电平数不仅仅是2的整数次幂，而是选择 自然数取值。以此，构成分数比特率。可选分数比特率示意图如图4所示， 在传统的整数比特率之间加入自然数取值的量化电平数，构成了分数比特 率，显然传统BAQ算法是本专利技术算法的特例，本专利技术算法既包括整数比特率BAQ，又包括分数比特率BAQ。以量化电平个数取自然数2~16为实施例，其可选分数比特率如表3 所示(假设量化电平数为N，贝U2M-N， M即为对应的比特率)。表3第2列给出了在对应比特率下对标准高斯信号进行最优标量量化 的信噪比(Signal to Noise Ratio SNR)，实际应用时，可以根据该表格进行 比特率选择。以1.585比特为实施例，对表2标准化后的采样数据进行量化，1.585 比特对应的门限电平与量化电平如表4所示。bits/采样点SNR(dB)<table>table see original document page 7</column></row><table>表3门限电平量化电平-0.612 0.612-1.224 0 1.224表4则根据表4给出的门限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Ｌｌｏｙｄ－Ｍａｘ量化器的分数比特率ＢＡＱ方法，其特征在于，该方法包括：　对采样信号进行分块，在块间应用递推方式进行流水处理；　求得每一分块采样信号幅度均值；　将求得的幅度均值映射为标准差；　采用该标准差对分 块采样信号进行标准化；　采用Ｌｌｏｙｄ－Ｍａｘ量化器对标准化后的分块采样信号进行量化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祁海明，邓云凯，禹卫东，张志敏，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]