Cuantificación adaptativa de bloques.

Método para la cuantificación adaptativa de bloques de datos, que comprende:

procesar un bloque de muestras de datos de entrada para derivar un valor agregado o promedio del bloque demuestras de datos de entrada,

usar dicho valor agregado o promedio para derivar un valor de exponente (E) para la codificación de coma flotantede las muestras en el bloque,

caracterizado por:

determinar valores comprimidos de dichas muestras de datos aplicando una pluralidad de tablas de consulta dedivisión y una operación de desplazamiento de bits variable a las muestras de datos de entrada,

seleccionándose la tabla de consulta y la operación de desplazamiento de bits cada una según el valor deexponente (E) seleccionado, y

emitir dichos datos comprimidos.

Cuantificación adaptativa de bloques

Esta invención se refiere a métodos y aparato de bloques para la cuantificación adaptativa de datos y en particular pero no exclusivamente a tales métodos y aparato para la cuantificación adaptativa de bloques de datos de radar.

En un sistema de radar de compresión de impulsos típico, se capturan datos de radar, se convierten a forma digital, se comprimen y se descargan a una estación terrestre para reconstrucción y análisis de los datos. Los datos desde un radar de compresión de impulsos están caracterizados por tener una distribución similar al ruido gaussiano y por ello las técnicas de compresión normales tales como el formato JPEG no son adecuadas. Por consiguiente, se requiere una forma diferente de compresión y la cuantificación de potencia flotante de bloques (BFPQ) o la cuantificación adaptativa de bloques (BAQ) se usa a menudo. Se usa para comprimir los datos generados por las cadenas de recepción de modo que la tasa de transmisión de datos es lo suficientemente baja para manipularse por los circuitos lógicos posteriores.

En un radar de apertura sintética típico que usa compresión de BAQ, los pares de muestra se comprimen usando un algoritmo de cuantificación adaptativa de bloques. El algoritmo de BAQ opera en bloques sucesivos de datos, de longitud conocida. El exponente para cada bloque de datos se calcula sumando el total de ambas muestras del bloque y determinando un valor de exponente. Los datos de muestra se dividen por el valor de exponente y esto se realiza usando tablas de consulta. Sin embargo, en una aplicación típica para el radar de apertura sintética avanzado (ASAR, Advanced Synthetic Aperture Radar) desarrollado por la agencia espacial europea, un dispositivo de BAQ tuvo un tamaño de bloque de 63 pares de muestra, y requirió un gran número de tablas de consulta (256) para producir el exponente y los valores digitales comprimidos. Además la velocidad operativa del dispositivo fue lenta en vista del gran número de tablas de consulta requeridas.

La solicitud de patente del Reino Unido 2.278.520A da a conocer un método y aparato de compresión de datos que usa codificación de magnitud adaptativa uniforme para reducir el volumen de datos sin procesar producidos por un radar de apertura sintética.

La patente estadounidense 5.666.121 da a conocer una cuantificación adaptativa de bloques y un procesador VLSI asociado para proporcionar compresión de datos en tiempo real para sistemas de radar de imágenes de alta resolución.

“VLSI processor design of real time data compression for high resolution imaging radar” por Wai-Chi Fang, ASIC conference and exhibit, 1990/94, Proceedings, (Seventh Annual IEEEE International ASIC Conference and Exhibit Rochester, NY, EE.UU. 19-23 de septiembre de 1994) Nueva York, EE.UU., IEEEE (, páginas 441-444) da a conocer, para sistemas de radar de imágenes de alta resolución y compresión de datos en tiempo real de datos de imágenes sin procesar, un algoritmo de cuantificador adaptativo de bloques y su diseño de procesador VLSI asociado para proporcionar un compresor de datos en tiempo real.

Se ha desarrollado un método y aparato de BAQ que emplea una combinación novedosa de tablas de consulta y desplazamiento de bits para procesar las muestras I y Q, lo cual reduce el número de tablas de consulta requeridas y da como resultado una operación más rápida. Además, en un proceso de BAQ convencional las tablas de códigos se separan linealmente. Esto significa que, en una curva de error de cuantificación fraccional, las curvas se agrupan en conjunto en el extremo superior de la gráfica. En una realización preferida se proporciona una distribución logarítmica de las curvas y las tablas de códigos, proporcionando así un error fraccional más uniforme.

Por consiguiente en un aspecto esta invención proporciona un método para la cuantificación adaptativa de bloques de datos, que comprende procesar un bloque de muestras de datos de entrada para derivar un valor agregado o promedio, usar dicho valor agregado o promedio para derivar un valor de exponente (E) , determinar valores comprimidos de dichas muestras de datos desde una pluralidad de tablas de consulta de división y aplicar una operación de desplazamiento de bits, seleccionándose la tabla de consulta y desplazamiento de bits cada una según el valor de exponente (E) seleccionado, y emitir dichos datos comprimidos.

Preferiblemente dicho valor agregado o promedio se aplica a una tabla de consulta del exponente para determinar dicho valor de exponente.

Cuando se requiere que el sistema aplique diferentes grados de compresión, el valor de exponente (E) puede obtenerse de una de varias tablas de consulta, seleccionándose la tabla de consulta a la que se aplica el valor agregado o promedio según el grado de compresión requerido.

Preferiblemente el valor de exponente (E) se procesa para proporcionar un valor de resto (R) que se usa para seleccionar una de dichas tablas de consulta de división, y un valor de desplazamiento (S) que se usa para aplicar una operación de desplazamiento de bits variable a la muestra de datos.

La operación de desplazamiento de bits puede aplicarse al valor de datos emitido por dicha tabla de consulta de división seleccionada (tras la operación de división) , o puede aplicarse a la muestra de datos antes de la aplicación a la tabla de consulta de división seleccionada.

Ventajosamente, las tablas de consulta de división y los valores de desplazamiento de bits en conjunto definen una serie de tablas de códigos que abarca al menos parte del rango dinámico de las muestras de entrada, estando constituida la serie de tablas de códigos por un número preestablecido de grupos repetidos de tablas de códigos, y usándose el valor de desplazamiento (S) del valor de exponente (E) para seleccionar uno de dichos grupos de tablas de códigos y usándose el valor de resto (R) para seleccionar una de dichas tablas de códigos en el grupo.

Las tablas de códigos dentro de cada grupo y los propios grupos de tablas de códigos están preferiblemente separados logarítmicamente con respecto al rango dinámico de las muestras de datos de entrada.

En la realización ilustrada, los grupos de tablas de códigos están separados sustancialmente a 6 dB, y cada grupo 15 comprime cuatro tablas de códigos separadas sustancialmente a 1, 5 dB.

En una realización particular que tiene cuatro tablas de consulta de división, el valor de exponente tiene 5 bits de ancho y es de la forma (S2, S1, S0, R1, R0) , en donde (S2, S1, S0) representa el valor de desplazamiento (S) y (R1, R0) representa el valor de resto R.

Cuando los datos de entrada se suministran en forma de muestras en fase y en cuadratura (In, Qn) respectivamente, y el valor de exponente (E) puede calcularse según las siguientes fórmulas, según el nivel de compresión requerido:

(i) en el que se requiere la compresión a 2, 3 ó 4 bits 25

donde k es una constante, LBAQ es el número de pares de muestra en un bloque, y C es una constante respectiva dependiente de la medida de compresión requerida, o

(ii) en el que se requiere la compresión a 1 bit

con In, Qn y LBAQ según se definió anteriormente.

En otro aspecto, esta invención proporciona un método para la cuantificación adaptativa de bloques de datos, que comprende: procesar un bloque de muestras de datos para obtener un valor agregado o promedio de dicho bloque; usar dicho valor agregado o promedio para obtener un valor de exponente; derivar de dicho valor de exponente un primer parámetro y un segundo parámetro;

45 aplicar a dichas muestras de datos una operación de división seleccionada basándose en uno de dichos parámetros, y una operación de desplazamiento de bits variable basándose en el otro de dichos parámetros, para obtener valores de datos comprimidos, y emitir dichos valores de datos comprimidos y dicho valor de exponente.

Sin embargo, en otro aspecto esta invención proporciona un aparato para aplicar la cuantificación adaptativa de bloques a un bloque de muestras de datos, incluyendo dicho aparato: medios para procesar un bloque de muestras de datos de entrada para determinar un valor agregado o promedio; 55 medios para derivar de dicho valor agregado o promedio un valor de exponente; medios de compresión para aplicar a dichas muestras de... [Seguir leyendo]

1. Método para la cuantificación adaptativa de bloques de datos, que comprende:

procesar un bloque de muestras de datos de entrada para derivar un valor agregado o promedio del bloque de muestras de datos de entrada,

usar dicho valor agregado o promedio para derivar un valor de exponente (E) para la codificación de coma flotante de las muestras en el bloque,

caracterizado por:

determinar valores comprimidos de dichas muestras de datos aplicando una pluralidad de tablas de consulta de división y una operación de desplazamiento de bits variable a las muestras de datos de entrada,

seleccionándose la tabla de consulta y la operación de desplazamiento de bits cada una según el valor de exponente (E) seleccionado, y

emitir dichos datos comprimidos.

2. Método según la reivindicación 1, en el que dicho valor agregado o promedio se aplica a una tabla de consulta del exponente para determinar dicho valor de exponente.

3. Método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, y para aplicar diferentes grados de compresión, en el que el valor de exponente (E) se obtiene de una de varias tablas de consulta, y la tabla de consulta a la que se aplica el valor agregado o promedio se selecciona según el grado de compresión requerido.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el valor de exponente (E) se procesa para proporcionar un valor de resto (R) que se usa para seleccionar una de dichas tablas de consulta de división, y un valor de desplazamiento (S) que se usa para aplicar una operación de desplazamiento de bits variable a la muestra de datos.

5. Método según la reivindicación 4, en el que dicha operación de desplazamiento de bits se aplica al valor de datos emitido por dicha tabla de consulta de división seleccionada.

6. Método según la reivindicación 4, en el que dicha operación de desplazamiento de bits se aplica a la muestra de datos antes de la aplicación a la tabla de consulta de división seleccionada.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que las tablas de consulta de división y los valores de desplazamiento de bits en conjunto definen una serie de tablas de códigos que abarca al menos parte del rango dinámico de las muestras de entrada, estando constituida la serie de tablas de códigos por un número preestablecido de grupos repetidos de tablas de códigos, y en el que el valor de desplazamiento (S) del valor de exponente (E) se usa para seleccionar uno de dichos grupos de tablas de códigos y el valor de resto (R) se usa para seleccionar una de dichas tablas de códigos en el grupo.

8. Método según la reivindicación 7, en el que los valores de datos de las tablas de códigos dentro de cada grupo están separados logarítmicamente con respecto al rango dinámico de las muestras de datos de entrada.

9. Método según la reivindicación 7 y la reivindicación 8, en el que los valores de datos de los grupos de tablas de códigos están separados logarítmicamente con respecto al rango dinámico de las muestras de datos de entrada.

10. Método según la reivindicación 9, en el que los grupos de tablas de códigos están separados sustancialmente a 6 dB.

11. Método según la reivindicación 10, en el que cada grupo comprende cuatro tablas de códigos separadas sustancialmente a 1, 5 dB.

12. Método según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que hay cuatro tablas de consulta de división y el valor de exponente tiene 5 bits de ancho y es de la forma (S2, S1, S0, R1, R0) , y en el que (S2, S1, S0) representa el valor de desplazamiento (S) y (R1, R0) representa el valor de resto R.

13. Método según la reivindicación 11, en el que los datos de entrada se suministran en forma de muestras en fase y en cuadratura (In, Qn) respectivamente y el valor de exponente (E) se calcula según las siguientes fórmulas según el nivel de compresión requerido:

(i) en el que se requiere la compresión a 2, 3 ó 4 bits

donde k es una constante, LBAQ es el número de pares de muestras en un bloque, y C es una constante respectiva dependiente de la medida de compresión requerida, o

(ii) en el que se requiere la compresión a 1 bit

con In, Qn y LBAQ según se definió anteriormente.

14. Aparato para aplicar la cuantificación adaptativa de bloques a un bloque de muestras de datos, incluyendo 15 dicho aparato:

medios (18) para procesar un bloque de muestras de datos de entrada para determinar un valor agregado o promedio del bloque de muestras de datos de entrada;

medios (22-26) para derivar de dicho valor agregado o promedio un valor de exponente para la codificación de coma flotante de las muestras en el bloque;

caracterizado por:

medios de compresión para aplicar a dichas muestras de datos una operación de división desde una pluralidad de tablas (42-48) de consulta y una operación de desplazamiento de bits variable seleccionada cada una según dicho valor de exponente, para obtener datos comprimidos, y

medios de salida para emitir dichos datos comprimidos. 30

15. Aparato según la reivindicación 14, en el que dichos medios de compresión incluyen;

medios para procesar dicho valor de exponente para obtener un primer valor de parámetro y un segundo valor de parámetro,

una pluralidad de tablas de consulta de división,

medios de división para aplicar dichas muestras de datos a una tabla de consulta de división seleccionada según uno de dichos parámetros, y

medios de desplazamiento de bits para aplicar una operación de desplazamiento de bits variable a dichos datos según el otro de dichos parámetros.

16. Aparato según la reivindicación 15, en el que dichos medios de desplazamiento de bits operan en los datos 45 emitidos desde dichas tablas de consulta de división.

17. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, que comprende además medios para pasar muestras de datos sin compresión.