TWI639315B - 資料壓縮及解壓縮方法以及資料壓縮器和解壓縮器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種資料壓縮及解壓縮方法以及資料壓縮器和解壓縮器。其中，所述的資料壓縮方法，包括：對輸入信號進行縮放以產生縮放的信號；傳輸該縮放的信號至差分器和組裝器；區分該縮放的信號和現有的信號以產生差分信號；檢測該差分信號的零比特以產生零區間控制信號和零區間控制字；根據該零區間控制信號改善該差分信號以產生改善的信號；以及根據該零區間控制字確定將該零區間控制字與該縮放的信號組合或將該零區間控制字與該改善的信號組合以產生壓縮信號。本發明提出的資料壓縮方法可有效減少傳輸資料的資料大小並減少傳輸輸送量。

Description

資料壓縮及解壓縮方法以及資料壓縮器和解壓縮器
本發明有關於壓縮和解壓技術，更具體地，有關於根據通過轉換或壓縮輸入信號的零比特產生的零區間控制字來壓縮輸入信號的方法。
無線通訊系統廣泛用於提供各種電信服務，例如通話、視頻、資料、消息及廣播。典型的無線通訊系統可採用多存取技術，該多存取技術可支援通過共用可用系統資源(例如，頻寬，傳輸功率)與多用戶通信。此多存取技術的實例包括碼分多存取(code division multiple access，CDMA)系統、時分多存取(time division multiple access，TDMA)系統、頻分多存取(frequency division multiple access，FDMA)系統、正交頻分多存取(frequency division multiple access，FDMA)系統、單載波頻分多存取(single-carrier frequency divisional multiple access，SC-FDMA)系統以及時分同步碼分多存取(time division synchronous code division multiple access，TD-SCDMA)系統。
然而，在OFDM系統中，寬頻和複雜調製機制的 OFDM信號的資料輸送量如此高，使得當前匯流排機制不能在單一匯流排中傳輸所有資料。此外，由於OFDM信號的峰值平均功率比(PAPR)值不小，OFDM信號需要加上額外比特來擴展信號動態範圍。然而，在許多情形中，該額外比特是零比特，即，該輸入OFDM信號的資料大小由於輸入OFDM信號的零比特而變大。
因此，避免上述問題以減少輸入OFDM信號的資料大小並減少資料傳輸的輸送量是值得討論的主題。
有鑑於此，本發明提供一種資料壓縮及解壓縮方法以及資料壓縮器和解壓縮器。
本發明提供一種資料壓縮方法，包括：對輸入信號進行縮放以產生縮放的信號；傳輸該縮放的信號至差分器和組裝器；區分該縮放的信號和現有的信號以產生差分信號；檢測該差分信號的零比特以產生零區間控制信號和零區間控制字；根據該零區間控制信號改善該差分信號以產生改善的信號；以及根據該零區間控制字確定將該零區間控制字與該縮放的信號組合或將該零區間控制字與該改善的信號組合以產生壓縮信號。
本發明提供又一種資料解壓縮方法，包括：將壓縮信號去組裝以產生零區間控制字和改善的信號；根據該零區間控制字對該改善的信號擴展零比特以產生第一擴展信號；將該第一擴展信號與現有信號累加以產生該第二擴展信號；根據該零區間控制字選擇該第一擴展信號或第二擴展信號作為解 壓縮信號。
本發明提供再一種資料壓縮器，包括：縮放器，用於對輸入信號進行縮放以產生縮放的信號；差分器，用於接收來自該縮放器的該縮放的信號並區分該縮放的信號和存儲暫存器中的現有的信號以產生差分信號；計算器，用於檢測該差分信號的零比特以產生零區間控制信號和零區間控制字；並根據該零區間控制信號改善該差分信號以產生改善的信號；以及組裝器，用於根據該零區間控制字確定將該零區間控制字與該縮放的信號組合或將該零區間控制字與該改善的信號組合以產生壓縮信號。
本發明還提供一種資料解壓縮器，包括：去組裝器，用於將壓縮信號去組裝以產生零區間控制字和改善的信號；擴展單元，用於接收來自該解壓縮器的該零區間控制字和該改善的信號並根據該零區間控制字對該改善的信號擴展零比特以產生第一擴展信號；選擇器，用於根據該零區間控制字選擇該第一擴展信號或第二擴展信號作為解壓縮信號，其中該第二擴展信號是根據該第一擴展信號產生的；以及累加器，將該第一擴展信號與存儲暫存器中的現有信號累加以產生該第二擴展信號。
本發明提出的資料壓縮方法可有效減少傳輸資料的資料大小並減少傳輸輸送量。
100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧壓縮器
120‧‧‧解壓縮器
130‧‧‧存儲暫存器
111‧‧‧縮放器
112‧‧‧差分器
113‧‧‧計算器
114‧‧‧組裝器
310‧‧‧檢測模組
320‧‧‧改善模組
121‧‧‧去組裝器
122‧‧‧擴展單元
123‧‧‧累加器
124‧‧‧選擇器
S500-S560‧‧‧步驟
S600-S640‧‧‧步驟
第1圖為根據本發明一個實施例的電子裝置的模組圖。
第2圖為根據本發明一個實施例的壓縮器的模組圖。
第3圖為根據本發明一個實施例的計算器的模組示意圖。
第4圖為根據本發明一個示例的解壓縮器的模組示意圖。
第5圖是根據本發明一個實施例的資料壓縮方法流程圖。
第6圖是根據本發明一個實施例的資料解壓方法流程圖。
以下描述為本發明實施的較佳實施例。以下實施例僅用來例舉闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明的範疇。本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定的為准。
第1圖為根據本發明一個實施例的電子裝置100的模組圖。。該電子裝置100可為行動電話、智慧手機、平板電腦、筆記型電腦、個人數位助理(personal digital assistant，PDA)等等。如第1圖所示，電子裝置100包括壓縮器110、解壓縮器120及存儲暫存器130。第1圖表示的是簡化模組圖，僅顯示與本發明有關的元件。然而，本發明並不限於第1圖所示。
在本發明的實施例中，暫存器130配置用於存儲資料和信號。在本發明的實施例中，存儲暫存器130也可包括在壓縮器110和解壓縮器120中。
第2圖為根據本發明一個實施例的壓縮器110的模組圖。如第2圖所示，壓縮器110包括縮放器111、差分器112、計算器113以及組裝器114。第2圖表示的是簡化模組圖，僅顯示與本發明有關的元件。然而，本發明並不限於第2圖所 示。在本發明的實施例中，在位址裝置100傳輸信號(例如，OFDM信號)之前，電子裝置100可由處理器110壓縮OFDM信號。
如第2圖所示，當壓縮器110接收輸入OFDM信號S1時，縮放器111將由調整信號A1對該輸入OFDM信號S1進行縮放。在本發明的一個實施例中，縮放器111可為除法器(divider)，且該除法器可通過將該輸入OFDM信號S1除以一個參數(即調整信號)來縮放該輸入OFDM信號S1的大小。
在本發明的一個實施例中，在對該輸入OFDM信號S1進行縮放之後，該縮放器11將產生縮放的信號S2，並傳輸該縮放的信號S2至差分器112、組裝器114以及存儲暫存器130。當該差分器112接收到該縮放的信號S2時，該差分器112將計算該縮放的信號S2與存儲暫存器130中存儲的現有的信號S3之間的差值以產生差分信號D1。然後，差分器112可傳輸差分信號D1至計算器113。
第3圖為根據本發明一個實施例的計算器113的模組示意圖。如第3圖所示，計算器113包括檢測模組310(或檢測電路)和改善模組(refine module)(或改善電路)。第3圖表示的是簡化模組圖，僅顯示與本發明有關的元件。然而，本發明並不限於第3圖所示。
當計算器113從差分器113接收差分信號D1時，檢測模組310將檢測該差分信號D1的零比特以產生零區間控制信號C1，即檢測模組310將檢測差分信號D1中有多少零比 特以產生零區間控制信號C1。然後，檢測單元310可傳輸零區間控制信號C1至改善模組320。當改善模組320從檢測模組310接收到該零區間控制信號C1時，改善模組320將根據該零區間控制信號C1改善該差分信號D1。也就是說，改善模組320將根據零區間控制信號C1移除該差分信號D1的零比特以壓縮該差分信號D1並產生改善的信號。例如，如果零區間控制信號C1指示差分信號D1包括五個零比特，改善模組320將移除差分信號D1的五個零比特以產生改善的信號R1。如果差分信號D1的大小是16比特，在改善該差分信號D1之後，改善的信號的大小將成為11比特。在產生該改善的信號R1之後，改善模組320可將改善的信號R1傳輸至組成器114。
此外，檢測模組310可根據該差分信號D1的零比特數目產生零區間控制字W1，且然後傳輸零區間控制字至組裝器114。例如，如果差分信號D1包括三個零比特，檢測模組310可轉換或壓縮該差分信號D1的三個零比特以產生一個零區間控制字，且如果差分信號D1包括五個零比特，檢測模組310可轉換或壓縮該差分信號D1的五個零比特以產生另一個零區間控制字。在本發明的一個實施例中，零區間控制字W1可由一個比特(例如，1或0)或兩個比特(例如，11,01,10,00)設置，其中，不同零區間控制字可對應從差分信號移除的零比特的不同數目。
在本發明的一個實施例中，根據一或多個閾值設置該零區間控制字W1，其中，該閾值是根據信號的統計屬性(例如，信號的分佈)設置的。例如，如果設置了閾值，檢測 模組310可確定是否差分信號D1的統計屬性大於閾值。當差分信號D1的統計屬性大於閾值時，零區間控制字W1將設置為第一值(例如1)；且當差分信號D1的統計屬性小於閾值時，零區間控制字W1將設置為第二值(例如0)。
在本發明的一個實施例中，組裝器114可根據該零區間控制字W1確定將該零區間控制字W1與該縮放的信號組合S2或將該零區間控制字W1與該改善的信號R1組合以產生壓縮信號M1。例如，如果組裝器114根據零區間控制字W1確定縮放的信號S2不包括任何零比特(即縮放的信號S2沒有被壓縮的空間)，組裝器114將組合零區間控制字W1與該縮放的信號S2以產生壓縮信號M1。如果組裝器114根據零區間控制字W1確定縮放的信號S2包括一或零比特，組裝器114將組合零區間控制字W1與該改善的信號R1以產生壓縮信號M1。
第4圖為根據本發明一個示例的解壓縮器120的模組示意圖。如第4圖所示，解壓縮器120120包括去組裝器121、擴展單元122、累加器123及選擇器124。第4圖表示的是簡化模組圖，僅顯示與本發明有關的元件。然而，本發明並不限於第4圖所示。
如第4圖所示，當去組裝器121從其他電子裝置接收壓縮信號M2(即壓縮的OFDM信號)時，去組裝器121將壓縮信號M2去組裝以產生零區間控制字W2和改善的信號R2。然後，零區間控制字W2將被傳輸至擴展單元122。
當擴展單元122接收零區間控制字W2和改善的信 號R2時，擴展單元122將根據該零區間控制字W2確定需要對該改善的信號擴展多少個零比特以產生第一擴展信號E1。例如，如果零區間控制字W2指示改善的信號S2的原有信號具有五個零比特，則擴展單元122將確定對改善的信號R2擴展五個零比特以產生第一擴展信號E1。在產生第一擴展信號E1之後，擴展單元122可傳輸第一擴展信號E1至累加器123、選擇器124及存儲暫存器130。由於在壓縮操作中第一擴展信號E1可被差分器112處理，第一擴展信號E1可能需要由累加器的操作恢復。當累加器123接收該第一擴展信號E1時，累加器123將該第一擴展信號E1與存儲暫存器130中的現有信號S4累加以產生該第二擴展信號E2，然後傳輸該第二擴展信號E2至選擇器124。
當選擇器124接收零區間控制字W2，第一擴展信號E1和第二擴展信號E2時，選擇器124將根據該零區間控制字W2選擇該第一擴展信號E1或第二擴展信號E2作為解壓縮信號S5。如果零區間控制字W2指示第一擴展信號E1不包括零比特，選擇器124將選擇第一擴展信號E1作為解壓縮信號S5(即原有的OFDM信號)。如果零區間控制字W2指示第一擴展信號E1包括零比特(即第一擴展信號E1需要由累加器123的操作進行回復)，選擇器124將選擇第二擴展信號E2作為解壓縮信號S5。在本發明的一個實施例中，零區間控制字W1，零區間控制字W2是根據一或多個閾值設置的。
第5圖是根據本發明一個實施例的資料壓縮方法流程圖。該資料壓縮方法運用於壓縮器110。首先，在步驟S510 中，壓縮器110對輸入信號進行縮放以產生縮放的信號。在步驟S520中，傳輸該縮放的信號至差分器112和組裝器114。在步驟S530中，壓縮器110區分該縮放的信號和現有的信號以產生差分信號。在步驟S540中，壓縮器110檢測該差分信號的零比特以產生零區間控制信號和零區間控制字。在步驟S550中，壓縮器110根據該零區間控制信號改善該差分信號以產生改善的信號，即，該改善信號是通過移除差分信號的零比特產生的。在步驟S560中，壓縮器110根據該零區間控制字確定將該零區間控制字與該縮放的信號組合或將該零區間控制字與該改善的信號組合以產生壓縮信號。
在本發明的一個實施例中，在資料壓縮方法500中，該零區間控制字是根據該差分信號的零比特的數目及一或多個閾值設定的。
第6圖是根據本發明一個實施例的資料解壓方法流程圖。該資料壓縮方法運用于解壓縮器110。在步驟S610中，解壓縮器120將壓縮信號去組裝以產生零區間控制字和改善的信號。在步驟S620中，解壓縮器120根據該零區間控制字對該改善的信號擴展零比特以產生第一擴展信號。在步驟S630中，解壓縮器120將該第一擴展信號與現有信號累加以產生該第二擴展信號。在步驟S640中，解壓縮器120根據該零區間控制字選擇該第一擴展信號或第二擴展信號作為解壓縮信號。
在本發明的一個實施例中，在資料壓縮方法600中，該零區間控制字是根據一或多個閾值設定的。
在本發明的資料壓縮/解壓方法中，OFDM信號的零比特可被轉換或壓縮為零區間控制字且將零區間控制字與OFDM信號的非零比特組合以產生壓縮的資料以減少傳輸資料的資料大小並減少傳輸輸送量。
本發明所述的方法步驟可以硬體、處理器執行的軟體或兩者結合來實現。軟體模組(包括執行指令和相關資料)或其他資料可位於資料記憶體中，例如RAM記憶體、快閃記憶體、ROM記憶體、EPROM記憶體、EEPROM記憶體、寄存器、硬碟、可移除磁片、CD-ROM或本領域所知的任意其他形式機器可讀記憶體媒介。示例的存儲媒介可耦接於一個機器，例如計算器/處理器(為簡潔，在此可稱為“處理器”)，以使處理器可從中讀取資訊(例如，代碼)並寫入資訊至存儲媒介。示例存儲媒介可位於處理器內部。處理器和存儲媒介可位於ASIC中。該ASIC可位於使用者裝置中。或者，處理器和存儲媒介可位於使用者裝置的離散元件中。此外，在一些方面，任何合適的機器程式產品可包括包含關於所述的一或多個方面的代碼的機器可讀媒介。在一些方面，電腦軟體產品可包括封包材料。
本發明雖為說明目的以某些特定實施例揭露如上，然而本發明並不限於此。相應地，在不脫離本發明範圍的前提下，當可對所描述實施例做些許的改動與修飾，以及各個特徵的組合。因此，本發明的保護範圍以申請專利範圍為准。

Claims (19)

  1. 一種資料壓縮方法，包括：對輸入信號進行縮放以產生縮放的信號；傳輸該縮放的信號至差分器和組裝器；區分該縮放的信號和現有的信號以產生差分信號；檢測該差分信號的多個零比特以產生零區間控制信號和零區間控制字；根據該零區間控制信號改善該差分信號以產生改善的信號；以及根據該零區間控制字確定將該零區間控制字與該縮放的信號組合或將該零區間控制字與該改善的信號組合以產生壓縮信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的資料壓縮方法，其中，該零區間控制信號指示該差分信號的該多個零比特的數目。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的資料壓縮方法，其中，根據該差分信號的該多個零比特的數目設置該零區間控制字。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的資料壓縮方法，其中，根據一或多個閾值設置該零區間控制字。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的資料壓縮方法，其中，通過移除該差分信號的該零比特設置該改善的信號。
  6. 一種資料解壓縮方法，包括：將壓縮信號去組裝以產生零區間控制字和改善的信號；根據該零區間控制字對該改善的信號擴展多個零比特以產生第一擴展信號； 將該第一擴展信號與現有信號累加以產生第二擴展信號；根據該零區間控制字選擇該第一擴展信號或該第二擴展信號作為解壓縮信號。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的資料解壓縮方法，其中，該壓縮信號包括第一部分壓縮信號和第二部分壓縮信號。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的資料解壓縮方法，其中，該方法更包括：根據該第一壓縮信號產生該零區間控制字；以及根據該第二部分壓縮信號產生該改善的信號。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的資料解壓縮方法，其中，根據一或多個閾值設置的該零區間控制字。
  10. 一種資料壓縮器，包括：縮放器，用於對輸入信號進行縮放以產生縮放的信號；差分器，用於接收來自該縮放器的該縮放的信號並區分該縮放的信號和存儲暫存器中的現有的信號以產生差分信號；計算器，用於檢測該差分信號的零比特以產生零區間控制信號和零區間控制字；並根據該零區間控制信號改善該差分信號以產生改善的信號；以及組裝器，用於根據該零區間控制字確定將該零區間控制字與該縮放的信號組合或將該零區間控制字與該改善的信號組合以產生壓縮信號。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的資料壓縮器，其中，該零區間控制信號指示該差分信號的零比特的數目。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的資料壓縮器，其中，該零區間控制字是根據該差分信號的該零比特的數目設置的。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的資料壓縮器，其中，該零區間控制字是根據一或多個閾值設置的。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的資料壓縮器，其中，該改善的信號是通過移除該差分信號的該零比特設置的。
  15. 如申請專利範圍第10項所述的資料壓縮器，其中，該計算器包括：檢測模組，用於檢測該差分信號的零比特；改善模組，用於根據該零區間控制信號改善該差分信號。
  16. 一種資料解壓縮器，包括：去組裝器，用於將壓縮信號去組裝以產生零區間控制字和改善的信號；擴展單元，用於接收來自該去組裝器的該零區間控制字和該改善的信號並根據該零區間控制字對該改善的信號擴展零比特以產生第一擴展信號；累加器，用於將該第一擴展信號與存儲暫存器中的現有信號累加以產生第二擴展信號；選擇器，用於根據該零區間控制字選擇該第一擴展信號或該第二擴展信號作為解壓縮信號。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的資料解壓縮器，其中，該壓縮信號包括第一部分壓縮信號和第二部分壓縮信號。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的資料解壓縮器，其中，該去組裝器根據該第一壓縮信號產生該零區間控制字；以及根 據該第二部分壓縮信號產生該改善的信號。
  19. 如申請專利範圍第16項所述的資料解壓縮器，其中，該零區間控制字是根據一或多個閾值設置的。
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