多通道稀疏数据的预处理装置及方法

1.本发明涉及集成电路与信息通信领域，具体地，涉及一种多通道稀疏数据的预处理装置及方法。


背景技术：

2.近年来，量子秘钥分发技术快速发展，达到了几百公里的远距离快速通信。当前量子秘钥分发系统由于主要用于科研环境中，所以主要是由主控电路板、探测器电路板和模拟控制电路板等分离的设备组装而成。这种分立设备的系统存在不稳定、不便携和不智能等缺点。随着量子秘钥分发系统向着实用化方向发展，为了将其应用于更多场景，迫切需要采用数字集成电路进行控制，并将这些电路功能集成在一个电路板上，从而将量子秘钥分发系统的发送方电路及接收方电路分别进行小型化、智能化。当前，光子探测器技术快速发展，所发送光子的重复频率从几十或几百兆赫兹增加到了几吉赫兹。数字集成电路迫切需要对接收的光子信息进行高速处理，并实现发送端与接收端的高速通信。然而，当前一般的现场可编程逻辑门电路开发板的工作频率在几百兆赫兹，专用集成电路的工作频率一般在1～2吉赫兹，来不及直接处理大量高速的光子信号。
3.针对在量子通信中面临的苛刻要求，数字集成电路利用其并行性，在同一时钟周期内并行传输多个数据(多通道传输)能够缓解计算压力，但是其内部的存储访问带宽瓶颈仍旧约束着系统速度。幸而，光子信息具有一定的稀疏性，信号存在大量的数值为零或缺省的数据点。这种稀疏性呈现随机性，既非等间距稀疏，也非指定通道稀疏。若直接对原始稀疏数据进行计算，一方面系统将大量的算力与功耗消耗在稀疏数据上，另一方面并行的数据需要并行的计算资源进行等速处理或者转化为串行的方式降速处理。这对硬件要求较高，还会造成系统数据流阻塞、数据丢失等问题。尤其在量子通信系统中，数据不丢失是目的设备与原设备数据核对成功地必要条件，这就需要稀疏数据的传输能够快速且准确。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.针对上述问题，本发明提供了一种多通道稀疏数据的预处理装置及方法，通过提取原始稀疏数据中的有效数据，从而跳过无效数据，只对有效数据进行计算处理的方式，用以解决以光子、量子通信为例的一类稀疏信号在远程快速交互处理过程中的问题。
6.(二)技术方案
7.本发明实施例一个方面提供了一种多通道稀疏数据的预处理装置，包括：输入处理模块，包括有效数据缓存器和有效数据绝对地址获取器，有效数据缓存器用于提取原始稀疏数据中的有效数据；有效数据绝对地址获取器用于获取接收端有效信号和有效数据的绝对地址，其中，有效数据为原始稀疏数据中剔除零或缺省数值的数据；编码处理模块，包括量子信号存储器和编码逻辑运算器；量子信号存储器用于根据绝对地址从光量子信号池中获取发送端有效信号；编码逻辑电路用于根据接收端有效信号和发送端有效信号进行逻
辑运算，得到单通道有效数据；输出处理模块，包括多通道有效数据缓存器，用于将单通道有效数据按照多通道稀疏数据的稀疏轨迹输出。
8.在本发明一实施例中，输入处理模块还包括：有效数据绝对位置缓存器，用于在多通道稀疏数据传输过程中，从预设的绝对位置开始，每个时钟周期内叠加有效数据的相对位置得到有效数据的绝对位置；有效数据通道标签获取器，用于获取有效数据的通道标签，其中，通道标签结合绝对位置，能够得到有效数据的绝对地址。
9.在本发明一实施例中，有效数据绝对地址获取器的计算方式为：
10.t_abs＝t_abs0+t_data(0)+...+t_data(chh)
11.其中，t_abs表示多通道有效数据的绝对时间，t_abs0表示多通道有效数据包的起始绝对时间戳，t_data(0)表示通道0的相对时间，t_data(chn)表示通道chn的相对时间。
12.在本发明一实施例中，输出处理模块还包括：数据流写计数器，用于记录数据在数据包中的相对位置，其中，数据流每传输一拍数据，数据流写计数器的计数值加1；有效数据相对位置缓存器，用于记录数据流写计数器中有效数据的的计数值；单比特稀疏轨迹缓存器，用于识别数据流中的有效数据，其中，对于每一拍数据，若数据流中存在有效数据，则单比特稀疏轨迹缓存器存入1，若数据流中均为零或缺省数值的数据，则单比特稀疏轨迹缓存器存入0。
13.在本发明一实施例中，输出处理模块还包括：数据流读计数器，用于读取单比特稀疏轨迹缓存器的输出值，其中，每读取一次单比特稀疏轨迹缓存器的输出值，数据流读计数器的读数值加1。
14.在本发明一实施例中，输出处理模块还包括：多通道稀疏数据缓存器，用于根据单比特稀疏轨迹缓存器的输出值输出稀疏数据，其中，若单比特稀疏轨迹缓存器的输出值为1，则输出有效数据，若单比特稀疏轨迹缓存器的输出值为0，则输出零或缺省数值的数据。
15.在本发明一实施例中，还包括移位寄存器，用于对有效数据通道标签获取器输出的通道标签进行延迟输出。
16.在本发明一实施例中，单比特稀疏轨迹缓存器的位宽为1。
17.在本发明一实施例中，编码处理模块还包括：单通道有效数据寄存器，用于存储根据编码逻辑电路得到的单通道有效数据。
18.本发明实施例另一个方面提供了一种多通道稀疏数据的预处理方法，包括：对输入的原始稀疏数据进行处理，包括：提取原始稀疏数据中的有效数据；获取接收端有效信号和有效数据的绝对地址，其中，有效数据为原始稀疏数据中剔除零或缺省数值的数据；对处理后的原始稀疏数据进行计算，包括：根据绝对地址从光量子信号池中获取发送端有效信号；根据接收端有效信号和发送端有效信号进行逻辑运算，得到单通道有效数据；对计算后的原始稀疏数据进行输出，包括：将单通道有效数据按照多通道稀疏数据的稀疏轨迹输出。
19.(三)有益效果
20.本发明实施例提供的一种多通道稀疏数据的预处理装置及方法，至少具有以下有益效果：
21.(1)本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置，通过提取原始稀疏数据中的有效数据，从而跳过无效数据，只对有效数据进行计算处理，对于某一时刻所有通道均为零或者缺省数据的情况，只有单比特稀疏轨迹缓存器采用1位信号进行了记录，有效数据
缓存器、有效数据绝对位置缓存器和有效数据相对位置缓存器均无存储记录，大量减少了稀疏数据的存储量及操作时间消耗，适用于稀疏化的光子、量子传输场景。
22.(2)本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置，得益于有效数据通道标签获取器的流水线控制，对于同一时刻多通道存在有效数据的情况，有效数据通道标签获取器能够跳过无效数据通道，连续获取有效数据通道标签，一方面能够对同一时刻并行的多通道内的零或者缺省数据消除操作，相比对非零多通道数据的逐通道操作，可极大地提高传输及操作数据；另一方面有效数据通道标签能够顺序获得，避免了因同时传输多个有效数据而丢失数据的现象，从数据包整体传输角度，对不均匀的稀疏数据，均能够稳定传输。
23.(3)本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置，仅用位宽为1比特的单比特稀疏轨迹缓存器记录了多通道稀疏数据的稀疏轨迹，在输出接口处还原输入数据流的稀疏度，保留了原始数据的稀疏度特征，对量子通信核验系统非常有利。
24.(4)本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置，在量子信号存储器访问带宽固定的情况下，多个缓存器构成的流水线装置能够对密集处的数据流慢速处理，对通道上均为零、缺省数据或者仅有一个通道为有效数据处的数据流可以快速单拍流过，这一技术在整体稀疏度小于等于通道并行度的情况下，能够让不均匀稀疏的数据流在固定的时间段内处理完毕，有利于通信系统的稳定运行。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
26.图1示意性示出了本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置的结构图。
27.图2示意性示出了本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置的第一仿真波形图。
28.图3示意性示出了本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置的第二仿真波形图。
29.图4示意性示出了本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置的第三仿真波形图。
30.图5示意性示出了本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置的第四仿真波形图。
31.图6示意性示出了本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理方法的流程图。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在此使用的术语仅仅是为了描述具
体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“长度”、“周向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的子系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。可能导致本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且图中各部件的形状、尺寸、位置关系不反映真实大小、比例和实际位置关系。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
36.类似地，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分到单个实施例、图或者对其描述中。参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。
37.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
38.图1示意性示出了本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置的结构图。
39.如图1所示，本发明一实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置，可以包括：输入处理模块、编码处理模块和输出处理模块。
40.其中，输入处理模块包括有效数据缓存器和有效数据绝对地址获取器，有效数据缓存器用于提取原始稀疏数据中的有效数据；有效数据绝对地址获取器用于获取接收端有效信号和有效数据的绝对地址，其中，有效数据为原始稀疏数据中剔除零或缺省数值的数据。
41.编码处理模块包括量子信号存储器和编码逻辑运算器，量子信号存储器用于根据绝对地址从光量子信号池中获取发送端有效信号；编码逻辑电路用于根据接收端有效信号和发送端有效信号进行逻辑运算，得到单通道有效数据。
42.输出处理模块包括多通道有效数据缓存器，用于将单通道有效数据按照多通道稀疏数据的稀疏轨迹输出。
43.本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置，通过提取原始稀疏数据中的有效数据，从而跳过无效数据，只对有效数据进行计算处理的方式，用以解决以光子、量子通信为例的一类稀疏信号在远程快速交互处理过程中的问题。
44.在上述实施例的基础上，输入处理模块还包括：有效数据绝对位置缓存器和有效数据通道标签获取器。
45.其中，有效数据绝对位置缓存器用于在多通道稀疏数据传输过程中，从预设的绝对位置开始，每个时钟周期内叠加有效数据的相对位置得到有效数据的绝对位置。
46.有效数据通道标签获取器用于获取有效数据的通道标签，其中，通道标签结合绝对位置，能够得到有效数据的绝对地址。有效数据通道标签获取器的具体流水操作如下：
47.①
第1拍判断有效数据缓存器是否非空，若非空且是第一个数据或者上一个读出数据的状态寄存器值dummy_t＝0，则读使能信号为1；否则，读使能信号为0。
48.②
第2拍将有效数据缓存器输出数据中有效数据所在状态置1，零或缺省位置置0，得到状态寄存器dummy，并赋值给dummy_t，dummy和dummy_t的位宽为并行通道数。
49.③
检索dummy_t的第一个非零通道sel，获得通道标签chn＝chn_pre+sel，chn_pre为本数据的上一个标签值(初始为零)，然后将dummy_t值移位sel。
50.④
第3拍重复第2拍，直到dummy_t＝0；
51.⑤
返回
①
。
52.有效数据绝对地址获取器读取有效数据绝对位置缓存器中的绝对位置与有效数据通道标签chn，得到有效数据的绝对地址，计算方式为：
53.t_abs＝t_abs0+t_data(0)+...+t_data(chn)
54.其中，t_abs表示多通道有效数据的绝对时间，t_abs0表示多通道有效数据包的起始绝对时间戳，t_data(0)表示通道0的相对时间，t_data(chn)表示通道chn的相对时间。
55.本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置，得益于有效数据通道标签获取器的流水线控制，对于同一时刻多通道存在有效数据的情况，有效数据通道标签获取器能够跳过无效数据通道，连续获取有效数据通道标签，一方面能够对同一时刻并行的多通道内的零或者缺省数据消除操作，相比对非零多通道数据的逐通道操作，可极大地提高传输及操作速度；另一方面有效数据通道标签能够顺序获得，避免了因同时传输多个有效数据而丢失数据的现象，从数据包整体传输角度，对不均匀的稀疏数据，均能够稳定传输。
56.在上述实施例的基础上，输出处理模块还包括：数据流写计数器、有效数据相对位置缓存器、单比特稀疏轨迹缓存器、数据流读计数器和多通道稀疏数据缓存器。
57.其中，数据流写计数器用于记录数据在数据包中的相对位置，其中，数据流每传输一拍数据，数据流写计数器的计数值加1。
58.有效数据相对位置缓存器用于记录数据流写计数器中有效数据的的计数值。
59.单比特稀疏轨迹缓存器，用于识别数据流中的有效数据，其中，单比特稀疏轨迹缓存器的位宽为1，对于每一拍数据，若数据流中存在有效数据，则单比特稀疏轨迹缓存器存入1，若数据流中均为零或缺省数值的数据，则单比特稀疏轨迹缓存器存入0。
60.单比特稀疏轨迹缓存器的读控制如下：
61.①
从单比特稀疏轨迹缓存器非空开始计数指定时钟周期。
62.②
若单比特稀疏轨迹缓存器非空且不是读最后一个数：
63.若满足如下三个条件之一，则单比特稀疏轨迹缓存器读信号拉高：
64.i)当前单比特稀疏轨迹值为0。
65.ii)正在读有效数据且单比特稀疏轨迹缓存器读信号为低。
66.iii)正准备读第1个单比特数据。
67.如果上述三个条件都不满足，只要满足以下两个条件之一，则单比特稀疏轨迹缓存器读信号拉高：
68.i)有效数据相对位置缓存器输出值＝数据流读寄存器计数值且多通道有效数据缓存器中有数。
69.ii)有效数据相对位置缓存器输出值》数据流读寄存器计数值。
70.本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置，仅用位宽为1比特的单比特稀疏轨迹缓存器记录了多通道稀疏数据的稀疏轨迹，在输出接口处还原输入数据流的稀疏度，保留了原始数据的稀疏度特征，对量子通信核验系统非常有利。
71.数据流读计数器用于读取单比特稀疏轨迹缓存器的输出值，其中，每读取一次单比特稀疏轨迹缓存器的输出值，数据流读计数器的读数值加1。
72.多通道稀疏数据缓存器用于根据单比特稀疏轨迹缓存器的输出值输出稀疏数据，其中，若单比特稀疏轨迹缓存器的输出值为1，则输出有效数据，若单比特稀疏轨迹缓存器的输出值为0，则输出零或缺省数值的数据。
73.在上述实施例的基础上，多通道稀疏数据的预处理装置还包括移位寄存器，用于对有效数据通道标签获取器输出的通道标签进行延迟输出。
74.在上述实施例的基础上，编码处理模块还包括：单通道有效数据寄存器，用于存储根据编码逻辑电路得到的单通道有效数据。
75.本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置，在量子信号存储器访问带宽固定的情况下，多个缓存器构成的流水线装置能够对密集处的数据流慢速处理，对通道上均为零、缺省数据或者仅有一个通道为有效数据处的数据流可以快速单拍流过，这一技术在整体稀疏度小于等于通道并行度的情况下，能够让不均匀稀疏的数据流在固定的时间段内处理完毕，有利于通信系统的稳定运行。
76.图2示意性示出了本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置的第一仿真波形图。
77.如图2所示，在本实施例中，以8通道输入数据为例，每个数值用8比特表示，低7比特为相对位置值，最高比特位为有效值b0，输入数据流位宽为64比特。输入序列：【0x0000990000000000，0x0000000000000000，0x0000000000000000，0xd900000000000000，0x0000190000000000，0x00d9000000000000，0x00000000000d0000，0x00000000000000a3】。其位置标号分别为【1，2，3，4，5，6，7，8】，其中，位置标号为1,4,5,6,7,8的数据为有效数据，因此，单比特稀疏轨迹缓存器(图2中的dummy_fifo)存储了数值【1，0,0,1，1，1，1，1】；有效数据缓存器(图2中的pkg_vld_fifo)存储了6个数：【0x0000990000000000，0xd900000000000000，0x0000190000000000，0x00d9000000000000，0x00000000000d0000，0x00000000000000a3】。有效数据相对位置缓存器(图2中的pkg_pos_fifo)存储了数值【0，1,4,5,6,7,8】，其中0用于起始位置识别。有效数据绝对位置缓存器(图2中的t_abs_fifo)以首地址0x0000开始，存储了6个有效数值的绝对位置【0x00000000，0x00000b99，
0x00000f72，0x0000130b，0x000016e4，0x00001a71】。
78.以0x00000b99为例计算如下：
79.0x00000b99＝0x00000000+(0x80*7+0x19)+0x80*8+0x80*8
80.其中第1项0x00000000为本数据包的首地址，第2项为第1个数后的首地址，其他项以此类推。数值为0的位置表示相对地址为0x80，0x99的最高位有效值b0＝1，低7位相对位置值为0x19。
81.可以看出，有效数据缓存器、有效数据相对位置缓存器、有效数据绝对位置缓存器和单比特稀疏轨迹缓存器写入同步并行执行。
82.图3示意性示出了本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置的第二仿真波形图。
83.如图3所示，根据有效数据通道标签获取器的部分仿真波形可以看出，有效通道状态值dummy每一位表示有效数据的非零字节，若该字节非零则置1。以0x0000990000000000为例，非零字节在第5位(最低位为第0位)，所以dummy＝0x20。因此，上述实施例的输入序列对应的dummy为【0x20，0x80，0x20，x040，0x04，0x01】。dummy_t为通道检索时dummy的变化寄存器。从波形可以看出，有效数据通道标签获取器跳过了零或缺省数据，仅对有效数据进行了通道识别。
84.图4示意性示出了本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置的第三仿真波形图。
85.如图4所示，为了进一步验证有效数据通道标签获取器的多通道检测技术，输入以两个数据的密集序列【0x0706000400020100，0x0700000403000004】为例。dummy为【0xd5，0x99】，第1个有效数据的通道标号chn分别为1，2，4，5，7；第2个有效数据的通道标号分别为0,3，4，5。第1个数的dummy_t变化为0xd6
→
0x35
→
0x1a
→
0x06
→
0x01；第2个数的dummy_t变化为0x99
→
0x4c
→
0x09
→
0x04从波形可以看出，有效数据通道标签获取器对一个数据上的多个有效数值的通道能够无遗漏识别，而且有效数据通道标号能够高效地连续输出。
86.该输入序列对应的多通道稀疏化数据为【0x3834403240013840，0x0140403434404001】。原始数据中字节为0x00的位置对应的输出值为0x40。单通道有效数值(图4中的t_ret)从低通道到高通道依次为0x38，0x01，0x32,0x34,0x38；0x01，0x34,0x34,01。从图4可以看出，t_ret仅计算处理了有效通道数值。
87.图5示意性示出了本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理装置的第四仿真波形图。
88.如图5所示，为验证输出数据与输入数据的稀疏一致性，输入多通道稀疏化序列：【0x00000000000000cf，0x000000004c000000，0x000000cd00000000，0x0000000000000000，0x0000000a00000000，0x00000000e6000000，0x0000000000000000，0x0000000000000000，0x0000000000000000，0x0000000000000000，0x0000000000000000，0x0000650000000000，0x0000000000000000，0x0000000000000000，0x0000000000000000】。
89.有效数据位置编号(图5中的vls_pos)为1，2,3,5,6，11；对应位置的有效输出数据(图5中的valid_data_fifo的din)为：
90.【0x4040404040404013,0x404040403a404040,0x4040401340404040,0x4040403040404040，0x4040404006404040，0x4040014040404040】。
91.最终多通道稀疏化输出(图5中的txs_tdata_i)为：
92.【0x4040404040404013,0x404040403a404040,0x4040401340404040,0x4040404040404040,0x4040403040404040,0x4040404006404040,0x4040404040404040,0x4040404040404040,0x4040404040404040,0x4040404040404040,0x4040404040404040,0x4040014040404040,0x4040404040404040,0x4040404040404040,0x4040404040404040】。
93.从图5可以看出，多通道有效数据缓存器(图5中的valid_data_fifo)仅存储了存在有效数值的输出数据，极大得减少了存储消耗，并且最终输出按照单比特稀疏轨迹pkg_vld_signal信号，将输出按照原始数据的稀疏度进行了稀疏输出(图5中的txs_tdata_i)。
94.图6示意性示出了本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理方法的流程图。
95.如图6所示，本发明实施例提供的多通道稀疏数据的预处理方法，可以包括：
96.对输入的原始稀疏数据进行处理，包括：
97.s1，提取原始稀疏数据中的有效数据。
98.s2，获取接收端有效信号和有效数据的绝对地址，其中，有效数据为原始稀疏数据中剔除零或缺省数值的数据。
99.对处理后的原始稀疏数据进行计算，包括：
100.s3，根据绝对地址从光量子信号池中获取发送端有效信号。
101.s4，根据接收端有效信号和发送端有效信号进行逻辑运算，得到单通道有效数据。
102.对计算后的原始稀疏数据进行输出，包括：
103.s5，将单通道有效数据按照多通道稀疏数据的稀疏轨迹输出。
104.需要说明的是，本发明的实施例中多通道稀疏数据的预处理方法与本发明的实施例中多通道稀疏数据的预处理装置部分是相对应的，其具体实施细节及带来的技术效果也是相同的，在此不再赘。
105.尽管已经在附图和前面的描述中详细地图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应认为是说明性的或示例性的而非限制性的。
106.本领域技术人员可以理解，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种范围组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。特别地，在不脱离本发明精神和教导的情况下，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本发明的范围。
107.尽管已经参照本发明的特定示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行形式和细节上的多种改变。因此，本发明的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

技术特征：
1.一种多通道稀疏数据的预处理装置，其特征在于，包括：输入处理模块，包括有效数据缓存器和有效数据绝对地址获取器，所述有效数据缓存器用于提取原始稀疏数据中的有效数据；所述有效数据绝对地址获取器用于获取接收端有效信号和所述有效数据的绝对地址，其中，所述有效数据为所述原始稀疏数据中剔除零或缺省数值的数据；编码处理模块，包括量子信号存储器和编码逻辑运算器；所述量子信号存储器用于根据所述绝对地址从光量子信号池中获取发送端有效信号；所述编码逻辑电路用于根据所述接收端有效信号和所述发送端有效信号进行逻辑运算，得到单通道有效数据；输出处理模块，包括多通道有效数据缓存器，用于将所述单通道有效数据按照多通道稀疏数据的稀疏轨迹输出。2.根据权利要求1所述的多通道稀疏数据的预处理装置，其特征在于，所述输入处理模块还包括：有效数据绝对位置缓存器，用于在多通道稀疏数据传输过程中，从预设的绝对位置开始，每个时钟周期内叠加所述有效数据的相对位置得到所述有效数据的绝对位置；有效数据通道标签获取器，用于获取所述有效数据的通道标签，其中，所述通道标签结合所述绝对位置，能够得到所述有效数据的绝对地址。3.根据权利要求2所述的多通道稀疏数据的预处理装置，其特征在于，所述有效数据绝对地址获取器的计算方式为：t_abs＝t_abs0+t_data(0)+...+t_data(chn)其中，t_abs表示多通道有效数据的绝对时间，t_abs0表示多通道有效数据包的起始绝对时间戳，t_data(0)表示通道0的相对时间，t_data(chn)表示通道chn的相对时间。4.根据权利要求1所述的多通道稀疏数据的预处理装置，其特征在于，所述输出处理模块还包括：数据流写计数器，用于记录数据在数据包中的相对位置，其中，数据流每传输一拍数据，所述数据流写计数器的计数值加1；有效数据相对位置缓存器，用于记录所述数据流写计数器中有效数据的计数值；单比特稀疏轨迹缓存器，用于识别所述数据流中的有效数据，其中，对于每一拍数据，若所述数据流中存在有效数据，则所述单比特稀疏轨迹缓存器存入1，若所述数据流中均为零或缺省数值的数据，则所述单比特稀疏轨迹缓存器存入0。5.根据权利要求4所述的多通道稀疏数据的预处理装置，其特征在于，所述输出处理模块还包括：数据流读计数器，用于读取所述单比特稀疏轨迹缓存器的输出值，其中，每读取一次所述单比特稀疏轨迹缓存器的输出值，所述数据流读计数器的读数值加1。6.根据权利要求5所述的多通道稀疏数据的预处理装置，其特征在于，所述输出处理模块还包括：多通道稀疏数据缓存器，用于根据所述单比特稀疏轨迹缓存器的输出值输出稀疏数据，其中，若所述单比特稀疏轨迹缓存器的输出值为1，则输出有效数据，若所述单比特稀疏轨迹缓存器的输出值为0，则输出零或缺省数值的数据。7.根据权利要求6所述的多通道稀疏数据的预处理装置，其特征在于，还包括：
移位寄存器，用于对所述有效数据通道标签获取器输出的通道标签进行延迟输出。8.根据权利要求4所述的多通道稀疏数据的预处理装置，其特征在于，所述单比特稀疏轨迹缓存器的位宽为1。9.根据权利要求1所述的多通道稀疏数据的预处理装置，其特征在于，所述编码处理模块还包括：单通道有效数据寄存器，用于存储根据所述编码逻辑电路得到的单通道有效数据。10.一种多通道稀疏数据的预处理方法，其特征在于，包括：对输入的原始稀疏数据进行处理，包括：提取原始稀疏数据中的有效数据；获取接收端有效信号和所述有效数据的绝对地址，其中，所述有效数据为所述原始稀疏数据中剔除零或缺省数值的数据；对处理后的原始稀疏数据进行计算，包括：根据所述绝对地址从光量子信号池中获取发送端有效信号；根据所述接收端有效信号和所述发送端有效信号进行逻辑运算，得到单通道有效数据；对计算后的原始稀疏数据进行输出，包括：将所述单通道有效数据按照多通道稀疏数据的稀疏轨迹输出。

技术总结
本发明提供了一种多通道稀疏数据的预处理装置及方法，涉及集成电路与信息通信领域，该预处理装置包括：输入处理模块，包括有效数据缓存器和有效数据绝对地址获取器，有效数据缓存器用于提取原始稀疏数据中的有效数据；有效数据绝对地址获取器用于获取接收端有效信号和有效数据的绝对地址；编码处理模块，包括量子信号存储器和编码逻辑运算器；量子信号存储器用于根据绝对地址从光量子信号池中获取发送端有效信号；编码逻辑电路用于根据接收端有效信号和发送端有效信号进行逻辑运算，得到单通道有效数据；输出处理模块，包括多通道有效数据缓存器，用于将单通道有效数据按照多通道稀疏数据的稀疏轨迹输出。道稀疏数据的稀疏轨迹输出。道稀疏数据的稀疏轨迹输出。


技术研发人员：乔瑞秀 陈刚 赵志远 鲁华祥 边昳
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/8/28