一种信号压缩传输的方法、模块、装置及其存储装置与流程

本发明涉及通信领域，具体涉及一种信号压缩传输的方法、模块、装置及其存储装置。

背景技术：

信号的压缩传输是现在通信技术领域常用的一种技术手段，其核心思想是将原始信号的重要信息保存下来，在大量数据中筛选少量有用的信息，达到压缩的目的。然而，现有技术中作为技术核心的测量矩阵却存在着种种不足。如，不利于硬件实现、低维度下效果不明显以及权重分配难以设定等。这些不足导致的最终结果是原始信号的重建质量降低。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种信号压缩传输的方法、模块、装置及其存储装置，本发明的技术方案不但可以满足信号压缩的要求，而且能够重建出比现有技术质量更高的原始信号，从而有效解决上述问题。

本发明的技术方案是：一种信号压缩传输的方法,所述方法包括信号采集装置采集原始信号；信号压缩装置压缩所述原始信号得到压缩信号；信号发射装置发射所述压缩信号；信号接收装置接收所述压缩信号，并将接收到的所述压缩信号传输给信号重建装置；信号重建装置逆向解压所述压缩信号得到所述原始信号。

一种信号压缩传输的模块，所述模块包括信号采集模块、信号压缩模块、信号发射模块、信号接收模块及信号重建模块；所述信号采集模块、信号压缩模块、信号发射模块、信号接收模块及信号重建模块一起实现所述的一种信号压缩传输的方法。

一种信号压缩传输的装置，所述装置包括信号采集装置、信号压缩装置、信号发射装置、信号接收装置及信号重建装置；所述信号采集装置、信号压缩装置、信号发射装置、信号接收装置及信号重建装置一起实现所述的一种信号压缩传输的方法。

一种存储装置，所述存储装置用来存储所有需要存储的数据及程序代码；所述存储装置用来实现所述的一种信号压缩传输的方法。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种信号压缩传输的方法、模块、装置及其存储装置，本发明的技术方案有效压缩了原始信号，从而大大缩减了采样时间和采集数据量。同时与现有技术相比，本发明能够以更高的质量在终端重建原始信号。

附图说明

图1是本发明第一实施例的整体步骤流程图；

图2是本发明第一实施例的软件模块工作示意图；

图3是本发明第一实施例的硬件装置工作示意图；

图4是本发明第二实施例峰值信噪比psnr示意图；

图5是本发明第二实施例能量恢复系数erp示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述，下文中提到的具体技术细节，如：方法，设备等，仅为使读者更好的理解技术方案，并不代表本发明仅局限于以下技术细节。

本发明的第一实施例提供了一种信号压缩传输的方法、模块、装置及其存储装置，通过引入m-b测量矩阵，有效压缩了原始信号，从而大大缩减了采样时间和采集数据量。同时，与现有技术相比，本发明能够以更高的质量在终端重建原始信号。请参阅图1,图1是本发明第一实施例的整体步骤流程图,包括:

s101：信号采集装置采集原始信号，具体包括：所述原始信号为ad转换的数字信号。

s102：信号压缩装置压缩所述原始信号得到压缩信号，具体包括：信号压缩装置采用m-b测量矩阵对所述原始信号进行压缩；所述m-b测量矩阵为序列化测量矩阵原型的二值化规范正交基；所述信号压缩装置为具有可编程功能的逻辑器件，如：fpga或单片机；其中，所述m-b测量矩阵的构造方法如下：

设置一组n个元素(即n列)的种子序列s1＝[c1,c2,…,cn]。其中ci(i＝1,2,…,n)为随机的二值化数据0或1。种子序列s1元素左移一位，末尾元素添加种子序列元素前两个元素的异或值，由此形成第二行向量s2＝[c2,c3,…,c1⊕c2]。用相同的方法形成m行n列矩阵s如下：

矩阵s称之为序列化测量矩阵原型，其中m远远小于n。对矩阵s进行gram-schmidt正交化得到规范正交基η＝[η1,η2,…,ηm-1,ηm]。对所述规范正交基η＝[η1,η2,…,ηm-1,ηm]进行二值化处理，处理规则为当所述规范正交基η中的元素小于等于零，则该元素记为0，当所述规范正交基η中的元素大于零，则该元素记为1。二值化处理后的η即为m-b测量矩阵。如果需要处理的原始信号为x，则y＝ηx即为压缩信号。

s103：信号发射装置发射所述压缩信号，所述信号发射装置为wifi发射装置。

s104：信号接收装置接收所述压缩信号，并将接收到的所述压缩信号传输给信号重建装置，所述信号接收装置为wifi接收装置。

s105：信号重建装置逆向解压所述压缩信号得到所述原始信号，所述信号重建装置为计算机。

参见图2，图2是本发明第一实施例的软件模块工作示意图，包括：

信号采集模块201、信号压缩模块202、信号发射模块203、信号接收模块204及信号重建模块205。

信号采集模块201：信号采集模块201采集装置采集原始信号，具体包括：所述原始信号为ad转换的数字信号。

信号压缩模块202：信号压缩模块202压缩所述原始信号得到压缩信号，具体包括：信号压缩模块202采用m-b测量矩阵对所述原始信号进行压缩；所述m-b测量矩阵为序列化测量矩阵原型的二值化规范正交基。

信号发射模块203：信号发射模块203发射所述压缩信号。

信号接收模块204：信号接收模块204接收所述压缩信号，并将接收到的所述压缩信号传输给信号重建模块205。

信号重建模块205：信号重建模块205逆向解压所述压缩信号得到所述原始信号。

参见图3，图3是本发明第一实施例的硬件装置工作示意图，包括：

信号采集装置301、信号压缩装置302、信号发射装置303、信号接收装置304、信号重建装置305及存储装置306。

信号采集装置301：信号采集装置301采集装置采集原始信号，具体包括：所述原始信号为ad转换的数字信号。

信号压缩装置302：信号压缩装置302压缩所述原始信号得到压缩信号，具体包括：信号压缩装置302采用m-b测量矩阵对所述原始信号进行压缩；所述m-b测量矩阵为序列化测量矩阵原型的二值化规范正交基；所述信号压缩装置302为具有可编程功能的逻辑器件，如：fpga或单片机。

信号发射装置303：信号发射装置303发射所述压缩信号，所述信号发射装置303为wifi发射装置。

信号接收装置304：信号接收装置304接收所述压缩信号，并将接收到的所述压缩信号传输给信号重建装置305，所述信号接收装置304为wifi接收装置。

信号重建装置305：信号重建装置305逆向解压所述压缩信号得到所述原始信号，所述信号重建装置305为计算机。

存储装置306：所述存储装置306用来存储所有需要存储的数据及程序代码；所述存储装置306用来实现所述的一种信号压缩传输的方法。

通过执行本发明的第一实施例，本发明权利要求里的所有技术特征都得到了详尽阐述。

区别于现有技术，本发明的第一实施例提供了一种信号压缩传输的方法、模块、装置及其存储装置，通过引入m-b测量矩阵，有效压缩了原始信号，从而大大缩减了采样时间和采集数据量。同时与现有技术相比，本发明能够以更高的质量在终端重建原始信号。

本发明的第二实施例的方法、模块、装置及所使用的存储装置与第一实施例相同，但是加入了具体的信号cos(2π*i/4)+3*cos(2π*i/64+π/5)。然后，将本发明的技术方案的信号重建效果与现有技术的信号重建效果做比较。所述现有技术的测量矩阵为高斯矩阵和伯努利矩阵。其中，信号重建质量的评价是基于以下公式：

其中，m、n分别表示图像矩阵的行数和列数，n表示重建信号次数，x′i,j表示重建信号，xi,j表示原始信号，mse是类方差，能量恢复系数erp(energyrecoverycoefficient)表示重建信号与原始信号的差距，能量恢复系数方差erpv(energyrecoverycoefficientvariance)表示多次重建信号的可靠性，峰值信噪比psnr(peaksignaltonoiseratio)表示重建后的信号峰值与噪声的比值。

参见图4，图4是本发明第二实施例峰值信噪比psnr示意图，包括：

采样压缩比轴405、psnr值轴404、伯努利矩阵重建信号的psnr401、高斯矩阵重建信号的psnr402以及m-b测量矩阵重建信号的psnr403。可见，所述m-b测量矩阵重建信号的psnr403效果最好。

参见图5，图5是本发明第二实施例能量恢复系数erp示意图，包括：

重建次数轴502、erp值轴503、伯努利矩阵重建信号的erp501、高斯矩阵重建信号的erp505以及m-b测量矩阵重建信号的erp504。可见，在一百次重建中m-b测量矩阵重建信号的erp504质量最高，始终接近1。即，使用m-b测量矩阵重建的信号与原始信号的差距最小。此外，在一百次重建中，使用m-b测量矩阵重建信号的erpv是0.0018，使用高斯矩阵重建信号的erpv是0.0155，使用伯努利矩阵重建信号的erpv是0.1186。可见，使用m-b测量矩阵重建信号的可靠性更高。

区别于上述实施例，本发明的第二实施例引入了具体信号cos(2π*i/4)+3*cos(2π*i/64+π/5)，并且将本发明的在所述具体信号cos(2π*i/4)+3*cos(2π*i/64+π/5)上的应用效果与现有技术在所述具体信号cos(2π*i/4)+3*cos(2π*i/64+π/5)上的应用效果做了对比，验证了本发明技术方案的优越性和实用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。