CN102075467A - 同相正交信号iq数据压缩方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IQ数据压缩方法及装置。该方法包括：将连续m个IQ数据划分为一组，并获取各组数据中的数值最大数据；截取本组数据中数值最大数据的连续n比特高位有效数据以及符号位，并删除数值最大数据中剩余的低比特位数据；截取本组数据中其他m-1个数据的连续n比特高位有效数据以及符号位，并删除其他m-1个数据中剩余的低比特位数据；根据删除的低比特位数据的位数确定本组的压缩因子，并发送压缩因子和压缩后的IQ数据。借助于本发明的技术方案，能够有效降低eNodeB无线设备对光模块和光纤的需求，并降低基站设备的成本。

Description

同相正交信号IQ数据压缩方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通讯领域，特别是涉及一种同相正交信号(In-phase Quadrature，简称为IQ)数据压缩方法及装置。

背景技术

在长期演进(Long Term Evolution，简称为LTE)无线通讯系统中，无线接入网由eNodeB(Evolved NodeB，简称为eNodeB)构成。图1是现有技术中分布式基站中射频拉远结构的示意图，如图1所示，eNodeB由演进型室内基带处理单元(Evolved Building Base band Unit，简称为eBBU)和演进型射频拉远单元(Evolved Radio Remote Unit，简称为eRRU)构成，eBBU和eRRU之间通过光纤或者电缆连接，采用通用公共射频接口(Common Public Radio Interface，简称为CPRI)或者开放的无线接口(Open Radio Interface，简称为ORI)等协议进行数据交互。

在CPRI协议中，射频设备控制器(Radio Equipment Contro，简称为REC)对应于eBBU，射频设备(Radio Equipment，简称为RE)对应于eRRU。CPRI协议规定了REC与RE之间接口规范，属于基站内部接口，可以使用光纤或者电缆方式连接。目前，业界广泛使用此标准开发分布式基站系统。

图2是现有技术中CPRI基本帧的结构示意图，如图2所示，CPRI定义了eBBU和eRRU接口的层一、层二内容。物理层采用8B/10B编码，速率支持614.4/1228.8/2457.6/3072/4915.2/6144Mbps等一系列等级。在数据链路层规定每个基本帧的周期是1/3.84M，大约为260.42ns，由1个控制字加15个字的IQ区域构成；图3是现有技术中CPRI无线帧的结构示意图，如图3所示，在CPRI协议中，每256个基本帧构成1个超帧，150个超帧构成1个10ms无线帧。

LTE无线通讯系统相对2G、3G无线系统，吞吐率有很大的提高，同时eBBU和eRRU之间的数据流量也有大幅度的提高。eRRU和eBBU之间的光口速率可以根据公式1进行计算，在带宽为20M、4天线接收的LTE无线通讯系统，假设I信号和Q信号位宽都为15bit，那么光口速率如公式1所示(在公式1中，10/8是8B10B编码带来的光口冗余，16/15是控制字带来的冗余)：

光口速率＝(I信号位宽+Q信号位宽)×采样速率×天线数×10/8×16/15

        ＝30bit×30.72m/s×4×10/8×16/15

        ＝4.9152Gbps                                    公式1

随着LTE带宽或者天线数的增加，光口速率将按照正比例增加，将极大的增加设备的硬件成本，并且，随着光口速率的继续增加，将没有能够满足对应光口速率的硬件设备。因此，目前急需一种数据压缩方法，以降低数据速率。

发明内容

本发明提供一种IQ数据压缩方法及装置，以解决现有技术中光口速率过大而导致的设备硬件成本增加的问题。

本发明提供一种IQ数据压缩方法，包括：

将连续m个IQ数据划分为一组，并获取各组数据中的数值最大数据；

截取本组数据中数值最大数据的连续n比特高位有效数据以及符号位，并删除数值最大数据中剩余的低比特位数据；

截取本组数据中其他m-1个数据的连续n比特高位有效数据以及符号位，并删除其他m-1个数据中剩余的低比特位数据；

根据删除的低比特位数据的位数确定本组的压缩因子，并发送压缩因子和压缩后的IQ数据。

本发明还提供了一种IQ数据压缩装置，包括：

划分模块，用于将连续m个IQ数据划分为一组，并获取各组数据中的数值最大数据；

第一截取模块，用于截取当前数据组中数值最大数据的连续n比特高位有效数据以及符号位，并删除数值最大数据中剩余的低比特位数据；

第二截取模块，用于截取当前数据组中其他m-1个数据的连续n比特高位有效数据以及符号位，并删除其他m-1个数据中剩余的低比特位数据；

第一确定模块，用于根据删除的低比特位数据的位数确定当前数据组的压缩因子；

发送模块，用于发送发送压缩因子和压缩后的IQ数据。

本发明有益效果如下：

通过对IQ数据进行压缩，解决了现有技术中光口速率过大而导致的设备硬件成本增加的问题，能够有效降低eNodeB无线设备对光模块和光纤的需求，并降低基站设备的成本。

附图说明

图1是现有技术中分布式基站中射频拉远结构的示意图；

图2是现有技术中CPRI基本帧的结构示意图；

图3是现有技术中CPRI无线帧的结构示意图；

图4是本发明实施例的IQ数据压缩方法的流程图；

图5是本发明实施例的上行IQ数据压缩处理示意图；

图6是本发明实施例的实例1的示意图；

图7是本发明实施例的实例2的示意图；

图8是本发明实施例的IQ数据压缩装置的结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中光口速率过大而导致的设备硬件成本增加的问题，本发明提供了一种IQ数据压缩方法及装置，在下述实施例中，主要对LTE系统中频分双工制式下，eBBU与eRRU接口的上行IQ数据位宽的压缩进行具体说明，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

方法实施例

根据本发明的实施例，提供了一种IQ数据压缩方法，图4是本发明实施例的IQ数据压缩方法的流程图，如图4所示，根据本发明实施例的IQ数据压缩方法包括如下处理：

步骤401，将连续m个IQ数据划分为一组，并获取各组数据中的数值最大数据；其中，优选地，IQ数据可以为经过下变频后的IQ数据。

此外，在实际应用中，进行IQ数据压缩时每组中的m值，可以根据信号功率变化的速度进行确定。

步骤402，截取本组数据中数值最大数据的连续n比特高位有效数据以及符号位，并删除数值最大数据中剩余的低比特位数据；通过上述处理，对数值最大的IQ数据进行了压缩。

优选地，步骤402中，在长期演进系统的频分双工制式下，n可以取值为8，连续8比特高位有效数据加上最高比特位上的1比特的符号位，得到压缩后的IQ数据为9比特。也就是说，eBBU与eRRU接口上行IQ数据位宽压缩为9bit，其中包括最高比特位上1比特的符号位。

需要说明的是，在实际应用中，n的取值要根据系统上行指标的要求确定，需要要满足系统要求的基站接收机参考灵敏度、接收机动态范围、接收机邻道选择性指标、基站窄带阻塞指标、接收机阻塞特性指标、以及接收机互调特性指标等。

步骤403，截取本组数据中其他m-1个数据的连续n比特高位有效数据以及符号位，并删除其他m-1个数据中剩余的低比特位数据；通过上述处理，对剩余的m-1个数据分别进行了压缩。至此，完成了对该组m个数据的压缩。

步骤404，根据删除的低比特位数据的位数确定本组的压缩因子，并发送压缩因子和压缩后的IQ数据。

优选地，在本发明实施例中，可以每32码片(chip)进行一次IQ数据压缩。需要说明的是，在本发明实施例中，chip是指通用公共无线接口(Common Public Radio Interface，简称为CPRI)中的chip，其中，1chip＝1/3.84MHz，在LTE FDD下，按照每32chip进行一次IQ数据压缩，其他制式可以选择不同的周期。

在本发明实施例中，如果对上行数据进行压缩，则IQ数据的压缩由RRU完成，解压缩由BBU完成；在LTE FDD下，如果对上行数据进行压缩，IQ数据的压缩由eRRU完成，压缩后的IQ数据和压缩因子需要传递到eBBU，由eBBU进行还原(解压缩)。即，在执行了步骤404之后，对端(eBBU)根据压缩因子将压缩后的IQ数据进行还原。图5是本发明实施例的上行IQ数据压缩处理示意图，如图5所示，由RE对16比特的IQ数据进行压缩，得到压缩后的9比特的IQ数据，并将压缩因子和9比特的IQ数据发送到REC，REC根据压缩因子将9比特的IQ数据恢复为压缩前16比特的IQ数据。在实际应用中，如果对下行数据进行压缩，则IQ数据的压缩由BBU完成，解压缩由RRU完成；在LTE FDD下，如果对下行数据进行压缩，IQ数据的压缩由eBBU完成，压缩后的IQ数据和压缩因子需要传递到eRRU，由eRRU进行还原(解压缩)。

假设将连续m个IQ数据划分为一组，且IQ数据都是正数，如果为负数，可以按照绝对值大小进行压缩。根据本发明实施例的IQ数据压缩方法就是将连续的数据码流每m个数据分为一组，找出每组数据中数值最大的一个数据，截取出该最大数值数据的连续8bit高位有效数据，相当于将剩余的低比特位删除掉。然后按照同样的方式去处理其他(m-1)个数据，随后，用压缩因子标识删除的低比特位。例如，压缩因子为1，表示把bit0删除，压缩因子为2，表示把bit0、bit1都删除，依次类推；特殊地，压缩因子为0，表示保留了低8bit的数据，删除的是bit8～bit14的数据。eBBU侧根据eRRU上报的压缩因子，重新将数据还原为16bit的IQ数据，在还原时，删除掉的低比特位数据可以用0填补。

以下结合附图，对本发明上述技术方案进行举例说明。

实例1

图6是本发明实施例的实例1的示意图，如图6所示，包括如下处理：

步骤1，假设每4个采样点进行一次数据压缩，同时假设IQ数据都是正数，首先将连续的数据码流每4个分为一组，需要说明的是，IQ数据为负数时，可以按照绝对值大小进行压缩；

步骤2，找出这4数据中最大的一个数据为WORD0；

步骤3，找出WORD0的高8bit有效数据bit6～bit13；

步骤4，删除WORD0的bit0～bit5以及bit14，得到WORD0压缩后的数据；

步骤5，对WORD1，WORD2和WORD3，同样删除相应的bit0～bit5以及bit14，得到相应的压缩后的数据；

步骤6，根据删除的低bit位为bit0～bit5，确定压缩因子为6；

步骤7，eBBU侧根据压缩因子在低位bit5～bit0填6个0，最高位bit14填1个0，重新将数据还原为16bit的IQ数据。

实例2

图7是本发明实施例的实例2的示意图，如图7所示，包括如下处理：

步骤1，假设每4个采样点进行一次数据压缩，同时假设IQ数据都是正数，首先将连续的数据码流每4个分为一组，需要说明的是，IQ数据为负数时，可以按照绝对值大小进行压缩；

步骤2，找出这4个数据中最大的一个数据WORD0；

步骤3，找出WORD0的高8bit有效数据bit0～bit7；

步骤4，删除WORD0的bit8～bit14，得到WORD0压缩后的数据；

步骤5，对WORD1，WORD2和WORD3，同样删除相应的bit8～bit14，得到相应的压缩后的数据；

步骤6，根据保留的是低8bit，确定压缩因子为0；

步骤7，BBU侧根据压缩因子在bit8～bit14位置填7个0，重新将数据还原为16bit的IQ数据。

需要说明的是，本发明实施例的技术方案不限于使用在CPRI和ORI协议中，也不限于应用在eBBU和eRRU接口之间。

通过上述处理，根据本发明实施例的技术方案能够降低eBBU与eRRU接口间上行IQ数据传输速率，从而有效降低eNodeB无线设备对光模块和光纤的需求，进一步降低基站设备的成本。

装置实施例

根据本发明的实施例，提供了一种IQ数据压缩装置，图8是本发明实施例的IQ数据压缩装置的结构示意图，如图8所示，根据本发明实施例的IQ数据压缩装置包括：划分模块80、第一截取模块82、第二截取模块84、第一确定模块86、发送模块88。以下对本发明实施例的各个模块进行详细的说明。

划分模块80用于将连续m个IQ数据划分为一组，并获取各组数据中的数值最大数据；其中，优选地，IQ数据可以为经过下变频后的IQ数据。

此外，在实际应用中，进行IQ数据压缩时每组中的m值，可以根据信号功率变化的速度进行确定。

第一截取模块82用于截取本组数据中数值最大数据的连续n比特高位有效数据以及符号位，并删除数值最大数据中剩余的低比特位数据；通过上述处理，第一截取模块82对数值最大的IQ数据进行了压缩。

优选地，，在长期演进系统的频分双工制式下，n可以取值为8，连续8比特高位有效数据加上最高比特位上的1比特的符号位，得到压缩后的IQ数据为9比特。也就是说，eBBU与eRRU接口上行IQ数据位宽压缩为9bit，其中包括最高比特位上1比特的符号位。

需要说明的是，在实际应用中，n的取值要根据系统上行指标的要求确定，需要要满足系统要求的基站接收机参考灵敏度、接收机动态范围、接收机邻道选择性指标、基站窄带阻塞指标、接收机阻塞特性指标、以及接收机互调特性指标等。

第二截取模块84用于截取本组数据中其他m-1个数据的连续n比特高位有效数据以及符号位，并删除其他m-1个数据中剩余的低比特位数据；通过上述处理，对剩余的m-1个数据分别进行了压缩。至此，完成了对该组m个数据的压缩。

第一确定模块86用于根据删除的低比特位数据的位数确定本组的压缩因子；

发送模块88用于发送压缩因子和压缩后的IQ数据。

优选地，在本发明实施例中，装置中的启动模块可以每32码片(chip)启动一次该IQ数据压缩装置，进行IQ数据压缩。需要说明的是，在本发明实施例中，chip是指通用公共无线接口(Common Public Radio Interface，简称为CPRI)中的chip，其中，1chip＝1/3.84MHz，在LTE FDD下，按照每32chip进行一次IQ数据压缩，其他制式可以选择不同的周期。

在本发明实施例中，IQ数据的压缩由RRU完成；在LTE FDD下，该装置可以位于eRRU，也就是说，IQ数据的压缩由eRRU完成。压缩后的IQ数据和压缩因子需要传递到eBBU，由eBBU进行还原。

假设将连续m个IQ数据划分为一组，且IQ数据都是正数，如果为负数，可以按照绝对值大小进行压缩。根据本发明实施例的IQ数据压缩装置中，划分模块80将连续的数据码流每m个分为一组，找出每组数据中数值最大的一个数据；第一截取模块82截取出该最大数值数据的连续8bit高位有效数据，相当于将剩余的低比特位删除掉。然后第二截取模块84按照同样的方式去处理其他(m-1)个数据，随后，第一确定模块86用压缩因子标识删除的低比特位。例如，压缩因子为1，表示把bit0删除，压缩因子为2，表示把bit0、bit1都删除，依次类推；特殊地，压缩因子为0，表示保留了低8bit的数据，删除的是bit8～bit14的数据。发送模块88向eBBU侧发送压缩因子和压缩后的1Q数据。

需要说明的是，本发明实施例的技术方案不限于使用在CPRI和ORI协议中，也不限于应用在eBBU和eRRU接口之间。

综上所述，本发明实施例通过对IQ数据进行压缩，解决了现有技术中光口速率过大而导致的设备硬件成本增加的问题，能够有效降低eNodeB无线设备对光模块和光纤的需求，并降低基站设备的成本。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种同相正交信号IQ数据压缩方法，其特征在于，包括：

将连续m个IQ数据划分为一组，并获取各组数据中的数值最大数据；

截取本组数据中所述数值最大数据的连续n比特高位有效数据以及符号位，并删除所述数值最大数据中剩余的低比特位数据；

截取本组数据中其他m-1个数据的所述连续n比特高位有效数据以及符号位，并删除所述其他m-1个数据中所述剩余的低比特位数据；

根据删除的低比特位数据的位数确定本组的压缩因子，并发送所述压缩因子和压缩后的IQ数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据无线系统接收功率变化的速度确定m值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在长期演进系统的频分双工制式下，所述n为8，所述压缩后的IQ数据为9比特，其中，所述压缩后的IQ数据的最高比特位为符号位。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述IQ数据为经过下变频后的IQ数据。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：每32码片进行一次所述IQ数据压缩。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述压缩因子将所述压缩后的IQ数据进行还原。

7.一种IQ数据压缩装置，其特征在于，包括：

划分模块，用于将连续m个IQ数据划分为一组，并获取各组数据中的数值最大数据；

第一截取模块，用于截取当前数据组中所述数值最大数据的连续n比特高位有效数据以及符号位，并删除所述数值最大数据中剩余的低比特位数据；

第二截取模块，用于截取当前数据组中其他m-1个数据的所述连续n比特高位有效数据以及符号位，并删除所述其他m-1个数据中所述剩余的低比特位数据；

第一确定模块，用于根据删除的低比特位数据的位数确定当前数据组的压缩因子；

发送模块，用于发送发送所述压缩因子和压缩后的IQ数据。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二确定模块，用于根据无线系统接收功率变化的速度确定m值；

启动模块，用于每32码片启动一次所述IQ数据压缩装置，进行IQ数据压缩。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，

在长期演进系统的频分双工制式下，所述n为8，所述压缩后的IQ数据为9比特，其中，所述压缩后的IQ数据的最高比特位为符号位；

所述IQ数据为经过下变频后的IQ数据。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置位于射频拉远单元RRU或演进型射频拉远单元eRRU。

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