CN102238628B - Iq数据传输方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种IQ数据传输方法和对应的装置，该方法包括：为待传输的IQ数据中的k个样点确定目标样点值，k为大于等于2的整数；根据所述目标样点值确定所述k个样点的公共部分的指数和公共部分，确定所述k个样点中各个样点的值相对于所述公共部分的尾数部分；通过通用公共无线接口CPRI帧发送所述公共部分的指数和所述各个样点的尾数部分。为多个样点确定共同的公共部分，并根据该公共部分计算出各个样点的尾数部分，可以减少样点的比特位，提高了IQ数据的传输效率。

Description

IQ数据传输方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种IQ数据传输方法和装置。

背景技术

CPRI(Common Public Radio Interface，通用公共无线接口)是几个通信设备制造商制定的无线基站设备中REC(Radio Equipment Controller，无线设备控制器)和RE(Radio Equipment，无线设备)之间的接口标准。

以GSM系统为例，现有CPRI的IQ数据传输格式如下图，每一个采样点由I和Q表示，根据量化位宽I和Q直接交织传输。

发明人发现，现有技术存在如下不足：在带宽或载波增加的情况下，直接传输IQ数据会导致CPRI接口流量激增，需要在物理上增加CPRI传输接口个数或者提高CPRI的线速率，以便能够适应更大IQ数据流量的需求。这导致硬件成本大大增加。

发明内容

有鉴于此，本发明的一方面提供了一种IQ数据传输方法，包括：

为待传输的IQ数据中的k个样点确定目标样点值，k为大于等于2的整数；

根据所述目标样点值确定所述k个样点的公共部分的指数和公共部分，确定所述k个样点中各个样点的值相对于所述公共部分的尾数部分；

通过通用公共无线接口CPRI帧发送所述公共部分的指数和所述各个样点的尾数部分。

本发明的又一方面，提供了一种IQ数据传输装置，包括：

选择模块，用于为待传输的IQ数据中的k个样点确定目标样点值，所述k为2的整数倍；

压缩模块，用于根据所述目标样点值确定所述k个样点的公共部分的指数和公共部分，确定所述k个样点中各个样点的值相对于所述公共部分的尾数部分；

发送模块，用于通过通用公共无线接口CPRI帧发送所述公共部分的指数和所述各个样点的尾数部分。

上述的方法和装置，为多个样点确定共同的公共部分，并根据该公共部分计算出各个样点的尾数部分，因而可以减少样点所需占用的比特位，提高IQ数据的传输效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。

图1为现有技术中CPRI的IQ数据交织图；

图2为本发明另一实施例提供的方法流程示意图；

图3为上述实施例对IQ数据压缩的对比图；

图4为上述实施例对IQ数据压缩的另一对比图；

图5为本发明的另一实施例提供的方法流程示意图；

图6为本发明的又一实施例提供的装置示意图。

具体实施方式

使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

请参见图2，为本发明一实施例提供的方法，包括：

S101：为待传输的IQ数据中的k个样点确定目标样点值。

这里的k个样点为连续传输的IQ数据，可以看作是一个帧或者是一个块。

k个样点，可以是指I数据和Q数据的总数，例如，如果k等于8，则表示样点中有4个I数据和4个Q数据，由于I和Q数据总是成对出现，因此k是2的整数倍。

或者k个样点也可以是仅仅k个I数据或者是k个Q数据。k为大于等于2的整数。

例如，k可以取2，4，6，8，10等，k个样点可以是连续k个I数据，或者连续k个Q数据，或者是连续k/2个I数据和连续k/2个Q数据。

目标样点值用于归一化处理，可以是k个样点中绝对值最大的样点的绝对值，也可以比绝对值最大的样点的值还要大。

S102：根据所述目标样点值确定所述k个样点的公共部分的指数，确定所述k个样点中各个样点的值相对于所述公共部分的尾数部分。

各个样点值可以采用科学计数法表示，例如，可以表示成这种形式，I(Q)＝I′(Q′)·2^p(公式Ⅰ)，其中p为公共部分，可以利用目标样点值求出一个合适的值作为p，在利用各个样点的实际值除以2^p，就可以得到各个样点值的尾数部分。

其中p可以根据一个和样点位宽相关的函数计算出来。

例如，p＝(exp+1)·W+M-L-2^N·W  (公式Ⅱ)

其中，w可以取1，05或者0.25等。w取不同的值，可以轻微改善信号的信噪比SNR性能。

而exp为公共部分的指数，以log2求T的对数即可得到exp。例如，可以用如下公式可以计算出来：

$\exp =\mathrm{ceil}({\log }_2\left(\frac{T}{2^{M-1-2^N\·W}}\right)/W)-1;$ (公式Ⅲ)

其中，T为目标样点值，用于对各个样点进行归一化处理；M为所述k个样点中单个样点的实际比特位宽，N为公共部分的指数exp的比特位宽，ceil表示向上取整。

为了更好的理解上述公式，这里令w取1，则上述的公式可以演变为：

$\exp =\mathrm{ceil}\left({\log }_2\left(\frac{T}{2^{M-1-2^N}}\right)\right)-1,$

$I^{\′}\left(Q^{\′}\right)=I\left(Q\right)/2^{\exp +1+M-L-2^N};$

所述I(Q)为所述k个样点中单个样点的值，I’(Q’)为所述k个样点中单个样点相对于所述公共部分的尾数部分，所述L为所述尾数部分的比特位宽，N是exp的比特位宽。

本实施例提供的的公式仅用于理解如何计算公共部分的指数，公共部分以及尾数部分。

根据对数函数的性质，上述的公式最终可以表述为：

exp＝ceil(log₂ T)-t

其中，t是一个调整系数，用于调整exp大小，其值可以和各样点值的压缩后的位宽相关，可以根据实际的性能需要设置。

而公共部分实际上也为exp加上或者减去一个调整系数，该调整系数也和压缩后样点的实际位宽相关。

而w等于其它值的情况下，可以根据上述的公式进行下相应的变换即可得到，此处不再赘述。

S103：通过通用公共无线接口CPRI帧发送所述公共部分和所述尾数部分。

可以由CPRI发送端执行，如REC，或者RE，通过CPRI帧将公共部分和尾数部分发送到对端，CPRI对端可以通过公共部分和尾数部分，结合相应的算法恢复相应数据。

示例性的，该算法可以预先设置再CPRI发送端和CPRI接收端，也可以进行协商确定。

本实施例提供的方法，为多个样点确定一个公共部分，并根据该公共部分计算出各个样点的尾数部分。由于各个样点共用一个公共部分，因而可以提高IQ数据压缩效率，进而提高传输效率，并减少硬件消耗。

以下为本发明提供的另一实施例，其基本步骤如下：

将2n(n＝1、2、3...)个采样点组成一个帧，帧里面包括n个I数据，n个Q数据，采用对数函数和指数函数进行数据压缩，组成新的帧进行传输，从而减少了IQ数据流的传输数据量。

每个帧的各个采样点可以利用对数函数提取所有样点的公共部分，利用指数函数提取各个样点的尾数部分，在发送端分别进行传输，公共部分、公共部分的指数和尾数部分的计算公式分别如下：

$\exp =\mathrm{ceil}\left({\log }_2\left(\frac{\max }{2^{M-1-2^N}}\right)\right)-1;$

$I\left(Q\right)=I^{\′}\left(Q^{\′}\right)\·2^{\exp +1+M-L-2^N}.$

在上述的公式中，各个字符的含义如下：

I(Q)表示样点实际的值；I’(Q’)表示样点压缩后的尾数部分，而exp则表示各个样点的公共部分的指数，exp+1+M-L-2^N表示公共部分；max表示在所形成的帧中的各个样点，绝对值最大的样点的绝对值；M表示样点实际位宽，即压缩之前样点的比特位宽；L表示压缩之后样点的比特位宽。

在压缩后的帧中，包括两个部分，一个是公共部分的指数exp，另外一个就是尾数部分；而每个样点，则包括两个部分，公共部分和尾数部分，其中公共部分只有一个，可以根据公共部分的指数增加一个系数得到，公共部分为各个样点所共用，而尾数部分则各不相同。

请参见图3，图3为一个利用本实施例提供的方法压缩的对比图。

其中，图301为实际样点，每个帧共有K个样点(IQ数据成对出现，因此I样点的个数为K/2，Q样点个数为K/2)。至于I^j(0：M-1)，则表示第j个I数据，j＝1，2...k/2-1，(0：M-1)表示第j位的I数据的比特位为0至M-1位；Qⁱ(0：M-1)，则表示第j个Q数据，j＝1，2...k/2-1，其比特位为0至M-1位。

经过压缩后，形成302所示的帧。其中，exp(0：N-1)表示压缩后的公共部分，(0：N-1)表示压缩后的比特位宽；而I’^j(0：L-1)，则表示压缩后第j个I数据的尾数部分，j＝1，2...k/2-1，(0：L-1)表示其占据的比特位宽为0至L-1尾；Q’^j(0：L-1)怎表示第j个Q数据的尾数部分。由于帧经过压缩，因此L的取值可能和M的取值不一致。

请参见图4，图4为另一利用本实施例提供的方法压缩的对比图。

图4字母的含义和上述图3的含义一致，其中，exp用两行来表示，(0：N/2-1)表示公共部分的指数exp的0到N/2-1比特位的值，而(N/2-1：N-1)则表示公共部分的指数N/2-1到N-1位的比特位的值。

在接收端对数据IQ数据解压缩，恢复的信号可能会有一些失真，信号性能损失少部分，另外，由于按照新的数据帧传输，会产生一些计算延迟，因此，可根据实际传输带宽的需要以及延迟、性能损失的容忍程度，选取公式中的参数K、N、L。

由上述的描述可知，通过为待传输的I数据和Q数据，确定一个共同的公共部分，因而可以最大化的压缩IQ数据所占的位宽，提高传输效率。进一步的，通过科学计数法的转换，可以用较小的数据表达较大的数据，因而可以进一步的节省IQ数据所实际占据的位宽。并且，压缩之后，EVM/SNR性能变化很小，可以提高数据传输速率。

请参见图5，为另一实施例提供的方法，包括：

S401，CPRI发送端从k个样点中获取绝对值最大的样点的绝对值。

S403，CPRI发送端获取k个样点的公共部分的指数、公共部分和各个样点的尾数部分。

可以利用上述的公式Ⅲ计算公共部分的指数exp；再利用公式Ⅱ，代入exp计算出公共部分p，代入公式Ⅰ计算各个样点的尾数部分。

可以理解的是，本实施例中，公共部分exp为各个样点的公共指数部分。

S405，CPRI发送端利用CPRI帧发送公共部分的指数和尾数部分。

CPRI接收端根据公共部分的指数和尾数部分，利用公式Ⅰ和公式Ⅱ，就可以还原出各个样点的值。

本实施例提供的方案，通过为I样点和Q样点设置共同的公共部分，并利用尾数部分表示各个样点，可以节省各个样点占据的位宽，提高传输效率。

本发明的另一实施例还提供了一种IQ传输装置，可以用于执行上述方法实施例，包括：选择模块601、压缩模块603以及发送模块605。

上述的各个模块，用于执行上述方法实施例对应的步骤。

例如，选择模块601用于选择目标样点值；压缩模块603用于压缩，产生公共部分的指数、公共部分和尾数部分；而发送模块605，则通过CPRI帧将公共部分的指数和尾数部分发送到对端。

作为一个示例，本实施例提供的装置中，

选择模块601，用于为待传输的IQ数据中的k个样点确定目标样点值，所述k大于等于2的整数；

压缩模块603，用于根据所述目标样点值确定所述k个样点的公共部分的指数和公共部分，确定所述k个样点中各个样点的值相对于所述公共部分的尾数部分；

发送模块605，用于通过通用公共无线接口CPRI帧发送所述公共部分和所述尾数部分。

其中，压缩模块603，具体上述的公式Ⅰ，公式Ⅱ和公式Ⅲ，计算除公共部分的指数exp，公共部分p以及尾数部分。公式中各个参数的含义以及取值，可以参见上述方法实施例的描述，不再赘述。

在接收端对数据IQ数据解压缩，恢复的信号可能会有一些失真，信号性能损失少部分，另外，由于按照新的数据帧传输，会产生一些计算延迟，因此，可根据实际传输带宽的需要以及延迟、性能损失的容忍程度，选取公式中的参数K、N、L。

本实施例提供的装置，通过为I数据和Q数据确定共同的公共部分，并根据该公共部分计算出各个样点的尾数部分。因而可以极大的减少I数据或者Q数据占用的比特位，提高IQ数据的传输效率。

进一步的，可以通过上述的公式Ⅰ或者公式Ⅱ计算公共部分和尾数部分，通过对数函数计算公共部分，通过指数函数计算尾数部分，可以用较小的数据表达较大的数据，可以进一步的节省IQ数据所实际占据的位宽。

以上所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种IQ数据传输方法，其特征在于，包括：

为待传输的IQ数据中的k个样点确定目标样点值，k为大于等于2的整数；

根据所述目标样点值确定所述k个样点的公共部分的指数和公共部分，确定所述k个样点中各个样点的值相对于所述公共部分的尾数部分；

通过通用公共无线接口CPRI帧发送所述公共部分的指数和所述各个样点的尾数部分；

其中，所述公共部分和所述尾数部分满足如下条件：

I(Q)=I′(Q′)·2^p，

其中，所述I(Q)为所述k个样点中I样点或者Q样点的值，所述I’(Q’)表示所述I样点或者Q样点的尾数部分，p为所述公共部分；所述p＝(exp+1)·W+M-L-2^N·W，

所述 $\exp =\mathrm{ceil}({\log }_2\left(\frac{T}{2^{M-1-2^N\·W}}\right)/W)-1,$ 所述exp为公共部分的指数，

所述T为所述目标样点值，所述M为所述k个样点中单个样点的实际比特位宽，所述N为所述exp的比特位宽，ceil表示向上取整，1为调整系数，所述L为所述尾数部分的比特位宽，所述w为权重值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标样点值大于或者等于所述k个样点中任一样点的绝对值。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述k个样点包括k个I点，或者k个Q点，或者k/2个I点和k/2个Q点。

4.一种IQ数据传输装置，其特征在于，包括：

选择模块，用于为待传输的IQ数据中的k个样点确定目标样点值，所述k为2的整数倍；

压缩模块，用于根据所述目标样点值确定所述k个样点的公共部分的指数和公共部分，确定所述k个样点中各个样点的值相对于所述公共部分的尾数部分；

发送模块，用于通过通用公共无线接口CPRI帧发送所述公共部分的指数和所述各个样点的尾数部分；

其中，所述公共部分和所述尾数部分满足如下条件：

I(Q)=I′(Q′)·2^p，

其中，所述I(Q)为所述k个样点中I样点或者Q样点的值，所述I’(Q’)表示所述I样点或者Q样点的尾数部分，p为所述公共部分，所述p＝(exp+1)·W+M-L-2^N·W，

所述 $\exp =\mathrm{ceil}({\log }_2\left(\frac{T}{2^{M-1-2^N\·W}}\right)/W)-1,$ 所述exp为公共部分的指数，

所述T为所述目标样点值，所述M为所述k个样点中单个样点的实际比特位宽，所述N为所述exp的比特位宽，ceil表示向上取整，1为调整系数，所述L为所述尾数部分的比特位宽，所述w为权重值。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述目标样点值大于或者等于所述k个样点中任一样点的绝对值。

6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述k个样点包括k个I点，或者k个Q点，或者k/2个I点和k/2个Q点。

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