無線電頻譜信號的時域壓縮方法
2023-05-12 19:39:01
無線電頻譜信號的時域壓縮方法
【專利摘要】本發明公開了一種無線電頻譜信號的時域壓縮方法，第一步：採集指定頻段的一段時間段內的掃描數據；第二步：針對頻段內的每個頻點在此時間段內採集到的幅度數據部分進行幅度的分布統計，得到此頻點在每個幅度值上出現的次數；第三步：去掉在幅度統計時對應幅度值出現次數為零的數據；第四步：按照一定格式進行數據排列，直到完成所有數據排列；第五步：將排列好的數據採用無損的霍夫曼編碼壓縮技術進行處理。本發明在不損失所有掃描幅度的情況下，損失部分的時間信息，保留統計分析需要用到的儘可能多的信息，並儘量的壓縮數據。從而極大的減小數據的存儲，並為事後統計提供高效的數據源。
【專利說明】無線電頻譜信號的時域壓縮方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及無線電頻譜信號的時域壓縮技術，尤其涉及一種無線電頻譜信號的時域壓縮方法。
【背景技術】
[0002]目前國內在無線電信號實時掃描過程中，數據的存儲主要以全部保存所有實時數據為主，主要作用為事後統計頻段佔用度和信道佔用度。以超短波頻段為例，掃描30MHz到3000MHz的頻段，步進為25KHz時，一幀數據大小250K字節左右，以每秒一幀來算，一天全時數據在20G字節以上。從而造成佔用巨大的存儲空間，並且統計處理需要處理所有數據，這會花費較大的時間和資源。
【發明內容】
[0003]針對現有技術存在的不足之處，本發明的目的在於提供一種無線電頻譜信號的時域壓縮方法，在不損失所有掃描幅度的情況下，損失部分的時間信息，保留統計分析需要用到的儘可能多的信息，並儘量的壓縮數據。從而極大的減小數據的存儲，並為事後統計提供高效的數據源。
[0004]本發明的目的通過下述技術方案實現:
[0005]一種無線電頻譜信號的時域壓縮方法，其時域壓縮方法如下:
[0006]第一步:採集指定頻段的一段時間段內的掃描數據；
[0007]第二步:針對頻段內的每個頻點在此時間段內採集到的幅度數據部分進行幅度的分布統計，得到此頻點在每個幅度值上出現的次數；
[0008]第三步:去掉在幅度統計時對應幅度值出現次數為零的數據；
[0009]第四步:按照下面格式進行數據排列，直到完成所有數據排列:
[0010]頻段總點數，第一點幅度個數，幅值1，幅值I對應次數；第二點點幅度個數，幅值2，幅值I對應次數；並以此類推，得到第i點幅度個數，幅值i，幅值i對應次數；
[0011]第五步:將排列好的數據採用無損的霍夫曼編碼壓縮技術進行處理。
[0012]本發明提供一種具體的第五步計算方法為:所述第五步方法包括如下步驟:
[0013]A、將該段時間端內的掃描數據按照第一步到第四步的方法處理後，對其中的數據進行量化和統計，並分析、計算出各個數據值出現的概率，並按照概率從大到小排列得到Pi ；
[0014]B、將A所述中的最小兩個概率的數據Pm與Pm-1進行掃描數據的合併，並分別用O和I碼符號表示，這樣又形成了 Q_2d的符號縮減信源S2 ；
[0015]B、依次按照步驟A繼續下去，直到減信源S2剩下最後兩個符號為止，將最後兩個概率的掃描數據P1、P2分別用O和I碼符號表示；
[0016]C、從最後一級縮減信源開始，向前返回，就得到各個信源符號對應的碼符序列，即得到對應碼字；[0017]D、根據得到的碼子來替換第四步的所有數值，從而得到最終的二進位數據流，該二進位數據流即為無線電頻譜信號的時域壓縮數據。
[0018]本專利中的算法主要幅度分布統計和無損壓縮相結合的方法。對於一個指定的短時間端內的掃描數據的幅度部分進行幅度分布統計，以此短時間段內的時間信息來處理數據，並對處理完成的數據採用無損的霍夫曼編碼壓縮技術進行處理。從而極大的對無線電頻譜掃描數據進行壓縮，並且不會對事後的數據統計造成影響。
[0019]如圖1所示，其中一個頻點的存儲格式如下:
[0020]該圖中的橫坐標為幅度，縱坐標為次數。幅度根據精度要求可以設置為IdB或
0.1dB間隔。從而統計出一段時間內(時間範圍可以設置，一般為15分鐘)信號在各個幅度上出現的次數。各個幅度上出現次數之和即為總測量次數。通過此方式能夠方便的得到信號的最大、最小、平均值信息、針對設置的不同門限也能夠分析出對應門限的信道佔用度信息。唯一損失的是在此時間段內的各個信號幅度出現的具體時間，但是能夠知道是當前時間段內出現的信號。
[0021]在數據存儲時，丟掉出現次數為O的所有幅度的信息，此方式能夠極大的減小存儲空間，以此方式將所有頻段內的頻點數據都存儲下了後即可得到此時間段內的所以數據。
[0022]再將此時間段內的數據以霍夫曼編碼的方式進行壓縮。霍夫曼樹一即最優二叉樹，帶權路徑長度最小的二叉樹，經常應用於數據壓縮(又稱「熵編碼法」)。具體壓縮方法如下:A、將所述第三步中的最小兩個概率的掃描數據Pm與Pm-1進行掃描數據的合併，並分別用O和I碼符號表示，這樣又形成了 Q_2d的符號縮減信源S2 ；
[0023]B、依次按照步驟A繼續下去，直到減信源S2剩下最後兩個符號為止，將最後兩個概率的掃描數據P1、P2分別用O和I碼符號表示；
[0024]C、從最後一級縮減信源開始，向前返回，就得到各個信源符號對應的碼符序列，即得到對應碼字。
[0025]本發明較現有技術相比，具有以下優點及有益效果:
[0026](I)本發明實際測試30MHz到3000MHz頻段，以25KHz步進進行頻譜掃描，在接收機掃描速度為每秒一幀的情況下，幅度保存到IdB精度，記錄I小時原始數據大小為510M字節；同時通過本技術以15分鐘時間段，幅度間隔IdB來壓縮後的數據為48M字節，壓縮10倍，如果以I小時時間壓縮為12M字節，壓縮為40多倍。
[0027](2)本發明實際測試30MHz到3000MHz頻段，以25KHz步進進行頻譜掃描，在接收機掃描速度為每秒一幀的情況下，幅度保存到0.1dB精度，記錄I小時原始數據大小為
1.15G字節；同時通過本技術以15分鐘時間段，幅度間隔0.1dB來壓縮後的數據為86M字節，壓縮在10倍以上，幅度間隔IdB來壓縮後的數據為48M字節，壓縮20倍以上。
[0028](3)本發明在不損失所有掃描幅度的情況下，損失部分的時間信息，保留統計分析需要用到的儘可能多的信息，並儘量的壓縮數據。從而極大的減小數據的存儲，並為事後統計提供高效的數據源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明其中一個頻點的數據存儲示意圖。【具體實施方式】
[0030]下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明:
[0031]實施例
[0032]如圖1所示，一種無線電頻譜信號的時域壓縮方法，其時域壓縮方法如下:
[0033]第一步:採集指定頻段的一段時間段內的掃描數據；
[0034]第二步:針對頻段內的每個頻點在此時間段內採集到的幅度數據部分進行幅度的分布統計，得到此頻點在每個幅度值上出現的次數；
[0035]第三步:去掉在幅度統計時對應幅度值出現次數為零的數據；
[0036]第四步:按照下面格式進行數據排列，直到完成所有數據排列:
[0037]頻段總點數，第一點幅度個數，幅值1，幅值I對應次數；第二點點幅度個數，幅值2，幅值I對應次數；並以此類推，得到第i點幅度個數，幅值i，幅值i對應次數；
[0038]第五步:將排列好的數據採用無損的霍夫曼編碼壓縮技術進行處理。
[0039]本實施例的第五步方法包括如下步驟:
[0040]A、將該段時間端內的掃描數據按照第一步到第四步的方法處理後，對其中的數據進行量化和統計，並分析、計算出各個數據值出現的概率，並按照概率從大到小排列得到Pi ；
[0041]B、將A所述中的最小兩個概率的數據Pm與Pm-1進行掃描數據的合併，並分別用O和I碼符號表示，這樣又形成了 Q_2d的符號縮減信源S2 ；
[0042]B、依次按照步驟A繼續下去，直到減信源S2剩下最後兩個符號為止，將最後兩個概率的掃描數據P1、P2分別用O和I碼符號表示；
[0043]C、從最後一級縮減信源開始，向前返回，就得到各個信源符號對應的碼符序列，即得到對應碼字；
[0044]D、根據得到的碼子來替換第四步的所有數值，從而得到最終的二進位數據流，該二進位數據流即為無線電頻譜信號的時域壓縮數據。
[0045]本發明實際測試30MHz到3000MHz頻段，以25KHz步進進行頻譜掃描，在接收機掃描速度為每秒一幀的情況下，幅度保存到IdB精度，記錄I小時原始數據大小為510M字節。同時通過本技術以15分鐘時間段，幅度間隔IdB來壓縮後的數據為48M字節，壓縮10倍，如果以I小時時間壓縮為12M字節，壓縮為40多倍。實際測試30MHz到3000MHz頻段，以25KHz步進進行頻譜掃描，在接收機掃描速度為每秒一幀的情況下，幅度保存到0.1dB精度，記錄I小時原始數據大小為1.15G字節；同時通過本技術以15分鐘時間段，幅度間隔
0.1dB來壓縮後的數據為86M字節，壓縮在10倍以上，幅度間隔IdB來壓縮後的數據為48M字節，壓縮20倍以上。
[0046]在本說明書中所談到的「一個實施例」、「另一個實施例」、「實施例」、等，指的是結合該實施例描述的具體特徵、結構或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結合任一實施例描述一個具體特徵、結構或者特點時，所要主張的是結合其他實施例來實現這種特徵、結構或者特點也落在本發明的範圍內。
[0047]儘管這裡參照本發明的多個解釋性實施例對發明進行了描述，但是，應該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則範圍和精神之內。更具體地說，在本申請公開、附圖和權利要求的範圍內，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對於本領域技術人員來說，其他的用途也將是明顯的。
【權利要求】
1.一種無線電頻譜信號的時域壓縮方法，其特徵在於:其時域壓縮方法如下: 第一步:採集指定頻段的一段時間段內的掃描數據； 第二步:針對頻段內的每個頻點在此時間段內採集到的幅度數據部分進行幅度的分布統計，得到此頻點在每個幅度值上出現的次數； 第三步:去掉在幅度統計時對應幅度值出現次數為零的數據； 第四步:按照下面格式進行數據排列，直到完成所有數據排列: 頻段總點數，第一點幅度個數，幅值1，幅值I對應次數；第二點點幅度個數，幅值2，幅值I對應次數；並以此類推，得到第i點幅度個數，幅值i，幅值i對應次數； 第五步:將排列好的數據採用無損的霍夫曼編碼壓縮技術進行處理。
2.按照權利要求1所述的無線電頻譜信號的時域壓縮方法，其特徵在於:所述第五步方法包括如下步驟: A、將該段時間端內的掃描數據按照第一步到第四步的方法處理後，對其中的數據進行量化和統計，並分析、計算出各個數據值出現的概率，並按照概率從大到小排列得到Pi ； B、將A所述中的最小兩個概率的數據Pm與Pm-1進行掃描數據的合併，並分別用O和I碼符號表示，這樣又形成了 Q_2d的符號縮減信源S2 ； B、依次按照步驟A繼續下去，直到減信源S2剩下最後兩個符號為止，將最後兩個概率的掃描數據P1、P2分別用O和I碼符號表示； C、從最後一級縮減信源開始，向前返回，就得到各個信源符號對應的碼符序列，即得到對應碼字； D、根據得到的碼子來替換第四步的所有數值，從而得到最終的二進位數據流，該二進位數據流即為無線電頻譜信號的時域壓縮數據。
【文檔編號】H03M7/30GK103731155SQ201310754447
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】劉春鵬, 李佳玲, 幸石東, 張越 申請人:成都華日通訊技術有限公司