【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及頻譜感知及數(shù)據(jù)壓縮領域，具體地，涉及一種fpga片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、在以5g、6g、物聯(lián)網(wǎng)、天地一體化通信為代表的信息化時代背景下，雷達、通信、導航等領域出現(xiàn)各種新型智能設備接入，業(yè)務層出不窮，致使電磁頻譜環(huán)境日趨復雜，可用頻譜資源愈發(fā)稀缺。
2、頻譜感知通過對電磁空間中的信號在不同的域進行各種檢測和處理，以獲取電磁空間中的頻譜占用信息，是解決當下解決日益稀缺的頻譜資源與已分配頻譜資源利用不足之間的尖銳矛盾的率先手段。
3、在頻譜感知系統(tǒng)中，其需要使用的adc、fpga、dsp等器件性能指標隨著集成電路的發(fā)展大幅提升。頻譜感知系統(tǒng)在長時間工作過程中，會產(chǎn)生海量電磁頻譜數(shù)據(jù)，大量的待傳輸數(shù)據(jù)導致傳感器和數(shù)據(jù)處理中心間的硬件資源分配、大容量數(shù)據(jù)存儲和下行數(shù)據(jù)傳輸困難，對整個頻譜感知系統(tǒng)帶來了負面影響。
4、而申請?zhí)枮?02311739105.4的中國專利技術(shù)申請公開了《一種基于fpga的lz4壓縮與解壓縮系統(tǒng)與介質(zhì)》，其技術(shù)方案為：種基于fpga的lz4壓縮與解壓縮系統(tǒng)與介質(zhì)，包括：編碼器單元和解碼器單元；編碼器單元，包括：輸入緩存器、前向緩沖區(qū)、哈希字典和編碼電路；輸入緩存器，分組緩存待壓縮的原始數(shù)據(jù)；前向緩沖區(qū)，對分組后字符串數(shù)據(jù)進行滑動窗口遍歷；哈希字典，判斷遍歷數(shù)據(jù)是首次出現(xiàn)的字符串還是重復字符串，將首次出現(xiàn)的字符串作為非匹配項存入字典并得到非匹配項信息，將重復字符串作為匹配項得到匹配項信息；編碼電路，根據(jù)設定的壓縮數(shù)據(jù)幀格式將非匹配項信息和匹配項
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮存在壓縮效率偏低的技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種fpga片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法及系統(tǒng)，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：
2、本專利技術(shù)第一方面提供了一種fpga片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法，所述方法包括：
3、獲取數(shù)字采集板采集的頻譜感知數(shù)據(jù)；
4、對所述頻譜感知數(shù)據(jù)進行信號檢測獲取長段序列并寫入fifo緩存；
5、根據(jù)fifo緩存讀取的數(shù)據(jù)構(gòu)建哈希字典，然后對數(shù)據(jù)進行初步壓縮，得到初步壓縮結(jié)果；
6、根據(jù)所述初步壓縮結(jié)果構(gòu)建huffman樹，然后對所述初步壓縮結(jié)果進行二次壓縮，得到二次壓縮結(jié)果并寫入fifo緩存；
7、將fifo緩存中的二次壓縮結(jié)果通過pcie接口輸出gzip數(shù)據(jù)流。
8、作為一種優(yōu)選方案，根據(jù)fifo緩存讀取的數(shù)據(jù)構(gòu)建哈希字典，然后對數(shù)據(jù)進行初步壓縮，得到初步壓縮結(jié)果的方法包括：
9、通過前級fifo連續(xù)讀出數(shù)據(jù)并輸入lz77編碼器，將讀出的數(shù)據(jù)分為多個待壓縮數(shù)據(jù)塊，其中，長度不超過一定字節(jié)的連續(xù)讀出數(shù)據(jù)會被分為一個待壓縮塊，否則會被分為多個待壓縮塊；同時，當一次連續(xù)輸入長度不小于一定字節(jié)時，該段輸入會被壓縮，否則會被丟棄；
10、對待壓縮數(shù)據(jù)進行滑窗遍歷，并構(gòu)建哈希表匹配搜索，將匹配得到的長度和距離，與剩余字段一同構(gòu)成初步壓縮結(jié)果。
11、作為一種優(yōu)選方案，根據(jù)fifo緩存讀取的數(shù)據(jù)構(gòu)建哈希字典，然后對數(shù)據(jù)進行初步壓縮，得到初步壓縮結(jié)果的方法還包括：
12、通過預設的流水線控制器對fifo緩存讀取的數(shù)據(jù)進行延時并輸入到預設的校驗字生成器；
13、所述校驗字生成器根據(jù)fifo緩存讀取的數(shù)據(jù)和crc碼表計算得到crc校驗碼；
14、通過所述crc校驗碼，保證壓縮數(shù)據(jù)解壓縮時完成低置信度的數(shù)據(jù)糾錯。
15、作為一種優(yōu)選方案，根據(jù)所述初步壓縮結(jié)果構(gòu)建huffman樹，然后對所述初步壓縮結(jié)果進行二次壓縮，得到二次壓縮結(jié)果并寫入fifo緩存的方法包括：
16、將所述初步壓縮結(jié)果轉(zhuǎn)換為區(qū)間碼；
17、通過計數(shù)寄存器數(shù)組對剩余字、區(qū)間碼碼流進行計數(shù)統(tǒng)計；
18、重復遍歷計數(shù)寄存器數(shù)組并找出該次遍歷時統(tǒng)計計數(shù)最小的兩個碼元，合并計數(shù)值并增加對應碼元的樹深度計數(shù)；
19、根據(jù)所述樹深度計數(shù)獲取hufman樹的碼字長度列；
20、遍歷樹深度寄存器數(shù)組，計算各個區(qū)間碼對應的hufman碼字及拓展位碼元；
21、對碼字長度列進行huffman編碼并獲得其碼字長度列；通過狀態(tài)機控制按gzip格式輸出塊首部、各組比特流及其對應的項數(shù)，并將crc校驗碼放于gzip的末尾，用于解壓時校驗；
22、將gzip數(shù)據(jù)流作為二次壓縮結(jié)果，寫入fifo緩存。
23、作為一種優(yōu)選方案，將fifo緩存中的二次壓縮結(jié)果通過pcie接口輸出gzip數(shù)據(jù)流的方法包括：
24、計算機發(fā)出讀請求，數(shù)據(jù)輸出模塊向fifo緩存釋放讀使能；fifo輸出緩存的gzip數(shù)據(jù)流并通過pcie接口傳輸給計算機；讀取一個壓縮包數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)輸出模塊釋放pcie中斷信號，告知計算機中斷操作，完成一個壓縮包數(shù)據(jù)讀取。
25、本專利技術(shù)第二方面提供了一種fpga片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)，包括集成于fpga且依次連接的頻譜感知數(shù)據(jù)獲取模塊、信號檢測模塊、lz77模塊、huffman編碼器模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊；
26、所述頻譜感知數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取數(shù)字采集板采集的頻譜感知數(shù)據(jù)；
27、所述信號檢測模塊用于對所述頻譜感知數(shù)據(jù)進行信號檢測獲取長段序列并寫入fifo緩存；
28、所述lz77模塊用于根據(jù)fifo緩存讀取的數(shù)據(jù)構(gòu)建哈希字典，然后對數(shù)據(jù)進行初步壓縮，得到初步壓縮結(jié)果；
29、所述huffman編碼器模塊用于根據(jù)所述初步壓縮結(jié)果構(gòu)建huffman樹，然后對所述初步壓縮結(jié)果進行二次壓縮，得到二次壓縮結(jié)果并寫入fifo緩存；
30、所述數(shù)據(jù)輸出模塊用于將fifo緩存中的二次壓縮結(jié)果通過pcie接口輸出gzip數(shù)據(jù)流。
31、作為一種優(yōu)選方案，所述fpga采用amd的virtex?ultrascale+器件進行基帶信號數(shù)據(jù)的傳輸。
32、作為一種優(yōu)選方案，所述lz77模塊使用基于axi4-stream協(xié)議作為輸入接口設計，輸入數(shù)據(jù)位寬為8bit，每個時鐘周期處理1字節(jié)的輸入數(shù)據(jù)。
33、本專利技術(shù)第三方面提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上儲存有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)前述的一種fpga片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法的步驟。
34、本專利技術(shù)第四方面提供了一種計算機設備，包括存儲介質(zhì)、處理器以及儲存在所述存儲介質(zhì)中并可被所述處理器執(zhí)行的計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)前述的一種fpga片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法的步驟。
35、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)具有的有益效果是：
36、本專利技術(shù)通過lz77編碼模塊對頻譜感知數(shù)據(jù)流實現(xiàn)了哈希動態(tài)字典壓縮。
37、本專利技術(shù)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種FPGA片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種FPGA片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，根據(jù)FIFO緩存讀取的數(shù)據(jù)構(gòu)建哈希字典，然后對數(shù)據(jù)進行初步壓縮，得到初步壓縮結(jié)果的方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種FPGA片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，根據(jù)FIFO緩存讀取的數(shù)據(jù)構(gòu)建哈希字典，然后對數(shù)據(jù)進行初步壓縮，得到初步壓縮結(jié)果的方法還包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種FPGA片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，根據(jù)所述初步壓縮結(jié)果構(gòu)建Huffman樹，然后對所述初步壓縮結(jié)果進行二次壓縮，得到二次壓縮結(jié)果并寫入FIFO緩存的方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種FPGA片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，將FIFO緩存中的二次壓縮結(jié)果通過PCIE接口輸出Gzip數(shù)據(jù)流的方法包括：
6.一種FPGA片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)，其特征在于，包括集成于FPGA且依次連接的頻譜感知數(shù)據(jù)獲取模塊、信號檢測模塊、LZ77模塊、Huffman編碼器模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種FPGA片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述FPGA采用AMD的Virtex?Ultrascale+器件進行基帶信號數(shù)據(jù)的傳輸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種FPGA片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述LZ77模塊使用基于AXI4-Stream協(xié)議作為輸入接口設計，輸入數(shù)據(jù)位寬為8bit，每個時鐘周期處理1字節(jié)的輸入數(shù)據(jù)。
9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上儲存有計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至5任一項所述的一種FPGA片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法的步驟。
10.一種計算機設備，其特征在于：包括存儲介質(zhì)、處理器以及儲存在所述存儲介質(zhì)中并可被所述處理器執(zhí)行的計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至5任一項所述的一種FPGA片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種fpga片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種fpga片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，根據(jù)fifo緩存讀取的數(shù)據(jù)構(gòu)建哈希字典，然后對數(shù)據(jù)進行初步壓縮，得到初步壓縮結(jié)果的方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種fpga片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，根據(jù)fifo緩存讀取的數(shù)據(jù)構(gòu)建哈希字典，然后對數(shù)據(jù)進行初步壓縮，得到初步壓縮結(jié)果的方法還包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種fpga片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，根據(jù)所述初步壓縮結(jié)果構(gòu)建huffman樹，然后對所述初步壓縮結(jié)果進行二次壓縮，得到二次壓縮結(jié)果并寫入fifo緩存的方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種fpga片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，將fifo緩存中的二次壓縮結(jié)果通過pcie接口輸出gzip數(shù)據(jù)流的方法包括：
6.一種fpga片上頻譜感知數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)，其特征在于，包括集成于fpga且依次...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳曾平，陳子斌，胡俊，徐世友，
申請(專利權(quán))人：中山大學·深圳，
類型：發(fā)明
國別省市：
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