Elektrod-serv.ru

Передача данных по радиоканалу

Методы сжатия цифровой информации для передачи по виртуальной магистрали

Алгоритм: Последовательности отсчетов сигнала ставится в соответствие набор из трех выходных символов: байт префикса, длина входной последовательности, собственно входной символ.

Алгоритм в отношении биологических сигналов относительно эффективен в случае, если сигнал уже обработан (не имеет шумовой составляющей) и получен с высокой частотой дискретизации (велика вероятность повторения символов).

Унарное кодирование (VLI)

Алгоритм: Значениям кода ставится в соответствие код, соответствующий частоте повторения данного отсчета в последовательности.

Алгоритм относится к разряду очевидных. Недостаток метода состоит в непредсказуемом объеме выходной последовательности и малой эффективности при использовании для кодирования биологических сигналов, для которых характерна шумовая форма с равномерным частотным распределением.

Коды Хаффмена

Алгоритм: Пусть I1, … IK - положительные целые числа (какими и являются отсчеты сигнала). Для того, чтобы существовал префиксный код, длины слов которого равны I1, … IK, необходимо и достаточно выполнение неравенства Крафта:

Все префиксные коды являются кодами со свойством однозначного декодирования, но не наоборот. Избыточность дешифрируемого кодирования неотрицательна. Для кода Хаффмена избыточность не превышает 1. Чем больше длина символом входного алфавита, тем меньше избыточность.

Для кода Хаффмена значительными являются требования к памяти данных для расчета алфавита. Недостатком можно назвать непредсказуемый коэффициент компрессии для каждой конкретной последовательности (имеется ввиду его вариабельность).

Вероятностное кодирование

Алгоритм: Кодирование осуществляется с построением модели Маркова 2. Осуществляется предсказание очередного кода по известным двух последним. Если предсказание осуществлено верно, то вместо кода передается логическая единица, а приемная сторона по той же модели вычисляет предсказанный код. Если предсказание неверно, то передается логический ноль и собственно код. Для некоторых видов сигналов, например, значение давления в манжете или узкополосные сигналы вроде импедансной пневмограммы или плетизмограммы, модель Маркова 2 может дать неплохие результаты. Однако, унификация протокола магистрали и построение строгой модели информационных потоков требует выбора метода компрессии для всех сигналов. Недостаток метода - непредсказуемость выходного потока в смысле объема информации и неработоспособность для сигналов всплескового характера.

Алгоритм LZ77

Алгоритм: Имеется скользящий словарь V объемом 2-32 кБ. Если очередная входная строка совпадает со строкой словаря, то она заменяется на указатель на эту строку вида ptr={prefix, distance, length}. Понятие словаря и строки несколько отличается от обыденного - под строкой подразумевается любая непрерывная последовательность отсчетов кода. Длина кода обычно выбирается из диапазона 16 - 256 байт. Алгоритм адаптирующийся, то есть подразумевается составление словаря по составу поступающей информации. Таким образом, в первый момент сжатия информации не происходит. Значительные возможности по эквивалентной компрессии сигнала могут быть получены при существенной предсказуемости сигнала, то есть повторении его последовательностей кода. Код, отсутствующий в словаре транслируется без изменения. Реализация алгоритма построения словаря и поиска по словарю - достаточно сложные и медленные процедуры. Объем выходного кода имеет не предсказуемую величину в известном смысле и не представляется возможным транслировать словарь на приемную сторону.

Алгоритмы LZ78 - LZW84

Модификация метода LZ77, также требующая управления словарем и передачи его на приемную сторону.

Результаты обзора классических методов компрессии сигналов в реальном времени сведены в таблицу 2. Величины степени сжатия, скорости, объема требуемой памяти указаны в условных единицах.

Таблица 2. Методы компрессии сигналов в реальном масштабе времени.

Алгоритм

Степень сжатия

Скорость

Память

Сжатие без потерь

Проходы

Распространение ошибки

Возрастание избыточности

RLE

2-3

10

10

Да

1

Нет

Возм.

VLI

2-3

9

10

Да

1

Да

Возм.

Хаффмен

5-6

8

8

Да

2

Да

Редко

Вероят- ностное

5-6

9

6

Да

1

Да

Возм.

LZ77

8-9

3

2

Да

1

Да

Редко

Перейти на страницу: 1 2

Советуем почитать:

Проектирование управляемого привода в электромеханических системах Управляемый электропривод получил широкое применение во всех сферах жизни и деятельности общества от промышленного производства до бытовой техники. Широта применения определяет исключит ...

Проект лабораторного стенда по исследованию приемника АМ сигнала Целью данной работы является моделирование на ЭВМ части радиоприемника и создание пакета лабораторных работ по исследованию отдельных его узлов, а также создание макета лабораторно ...

Прием почтовых отправлений с описью вложения С каменного века начинается история обмена известиями. Тогда информация передавалась дымом костров, ударами в сигнальный барабан, звуками труб. Позже стали посылать гонцов с устными сооб ...