CN102291398A - 无线通讯系统中数据压缩与解压缩方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据压缩方法，包括：确定当前准备发送的数据流是否需要压缩，如果不需要，则设置压缩标志位为不进行压缩处理，并将压缩标志位与原始数据流依次发送；如果需要，则设置压缩标志位为进行压缩处理，并设置压缩算法标志位为指定压缩算法，采用指定压缩算法对原始数据流进行压缩，先发送压缩标志位，再将压缩后数据流与设置好的压缩算法标志位一起封装发送。本发明还同时公开了一种数据解压缩方法、以及相应装置和系统，采用本发明能在不增加设备成本的基础上，提高数据压缩效率，从而满足更高光口速率的需求。

Description

无线通讯系统中数据压缩与解压缩方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及数据压缩与解压缩技术，尤其涉及一种无线通讯系统中数据压缩与解压缩方法、装置及系统。

背景技术

在长期演进(LTE，Long Term Evolution)无线通讯系统中，无线接入网由演进型节点B(eNodeB，Evolved NodeB)构成。eNodeB又进一步由演进型室内基带处理单元(eBBU，Evolved Building Base band Unit)和演进型射频拉远单元(eRRU，Evolved Radio Remote Unit)构成，eBBU和eRRU之间通过光纤或者电缆连接，并采用通用公共射频接口(CPRI，Common Public RadioInterface)或者开放的无线接口(ORI，Open Radio Interface)等协议进行数据交互。

在CPRI协议中，射频设备控制器(REC，Radio Equipment Contro)对应于eBBU，射频设备(RE，Radio Equipment)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CPRI协议规定的标准开发分布式基站系统。

具体的，CPRI协议定义了eBBU和eRRU接口的层一、层二内容，其中，物理层(层一)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；数据链路层(层二)规定每个基本帧的周期是1/3.84M，大约为260.42ns，由一个控制字加15个字的IQ区域构成；在CPRI协议中，每256个基本帧构成一个超帧，150个超帧构成一个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之间的数据量也有大幅度的提高。通常，eRRU和eBBU之间的光口速率可以通过公式(1)进行计算，对于宽带为20M、四天线接收的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：

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(1)

公式(1)中，10/8表示8B10B编码带来的光口冗余，16/15表示控制字带来的冗余。

随着LTE带宽或天线数的增加，光口速率将按照正比例增加，这样，会极大增加设备的硬件成本；并且，随着光口速率的继续增加，目前的硬件设备将不能满足对应的光口速率需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无线通讯系统中数据压缩与解压缩方法、装置及系统，能在不增加设备成本的基础上，提高数据压缩效率，从而满足更高光口速率的需求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种数据压缩方法，该方法包括：确定当前准备发送的数据流是否需要压缩，如果不需要，则设置压缩标志位为不进行压缩处理，并将压缩标志位与原始数据流依次发送；如果需要，则设置压缩标志位为进行压缩处理，并设置压缩算法标志位为指定压缩算法，采用指定压缩算法对原始数据流进行压缩，先发送压缩标志位，再将压缩后数据流与设置好的压缩算法标志位一起封装发送。

上述方案中，所述压缩算法标志位由一个以上比特组成，且设置于封装发送数据流首位。

上述方案中，所述确定当前准备发送的数据流是否需要压缩包括：

确定准备发送数据流中连续0比特和1比特的位数符号的位宽；将连续的0比特作为压缩符号0，连续的1比特作为压缩符号1，其余的非0、1符号作为非压缩符号；

采用一个窗函数在规定的时间范围T内对所有非压缩符号进行扫描，并设定抖动区间M，当两个非压缩符号之间的抖动小于或等于M时，判定两个非压缩符号相同；当两个非压缩符号间抖动大于M时，判定两个非压缩符号不同；

设定非压缩符号种类门限值K，将非压缩符号种类数与门限值K进行比较，非压缩符号的种类大于或等于K，则不进行数据流压缩处理，设置压缩标志位为不进行压缩处理，之后将输入的原始数据流依次输出；非压缩符号的种类小于K，则进行数据流压缩处理，设置压缩标志位为进行压缩处理。

上述方案中，所述对原始数据流进行压缩为：确定原始数据流中压缩符号0、压缩符号1和非压缩符号的个数信息及位置信息，并将个数信息和位置信息写入待发送数据流中，所述位置信息和个数信息写在压缩算法标志位与压缩后数据流之间。

本发明还提供了一种数据解压缩的方法，该方法包括：获取压缩标志位，根据获取的压缩标志位确定当前收到的数据流是否需要解压缩，如果需要，则直接解析获取所收到数据流中的原始数据流；如果不需要，则解析获取所收到数据流中的压缩算法标志位和压缩数据流，确定压缩算法标志位对应的解压缩算法，并采用所确定的解压缩算法对压缩数据流进行解压缩，获得原始数据流。

上述方案中，对压缩数据流进行解压缩包括：

根据所收到数据流中压缩符号0、压缩符号1和非压缩符号的个数信息，确定需要还原压缩符号0、压缩符号1和非压缩符号的个数；

根据所收到数据流中压缩符号0、压缩符号1和非压缩符号的位置信息，确定需要还原的压缩符号0、压缩符号1和非压缩符号的位置。

本发明还提供了一种数据压缩装置，该装置包括压缩判定模块、压缩模块以及发送模块；其中，

所述压缩判定模块，用于确定当前要发送的数据流是否需要压缩，需要压缩时，设置压缩标志位为进行压缩处理，并设置压缩算法标志位为指定压缩算法；不需要压缩时，设置压缩标志位为不进行压缩处理；还用于将压缩标志位和原始数据流发送给发送模块，将压缩算法标志位和原始数据流发送给压缩模块；

所述压缩模块，用于根据压缩算法标志位对应的压缩算法对原始数据流进行压缩，并将压缩算法标志位和压缩后的数据流发送给发送模块；

所述发送模块，用于先发送压缩标志位，再发送原始数据流或将压缩算法标志位和压缩后数据流一起封装发送。

本发明还提供了一种数据解压缩装置，该装置包括接收模块、以及解压缩模块；其中，

所述接收模块，用于获取压缩标志位，根据获取的压缩标志位确定当前收到的数据流是否需要解压缩，不需要解压缩时，直接解析获取原始数据流；需要解压缩时，解析获取压缩算法标志位和压缩数据流，并将压缩算法标志位和数据流发送给解压缩模块；

所述解压缩模块，用于确定压缩算法标志位对应的解压缩算法，并采用所确定的解压缩算法对压缩数据流进行解压缩，获得原始数据流。

本发明还提供了一种数据压缩与解压缩系统，其特征在于，该系统包括数据压缩装置、以及数据解压缩装置。

本发明所提供的无线通讯系统中数据压缩与解压缩方法、装置及系统，设置用于标识准备发送数据流是否压缩的压缩标志位，并在需要压缩时设置压缩算法标志位；发送时先发送压缩标志位，再发送原始数据流或将压缩算法标志位与要发送数据流一起封装发送，这样，就可以使接收方很容易根据压缩标志位获知收到的数据流是否需要解压缩，需要解压缩时采用哪种压缩算法解压缩，从而能够在不增加设备成本的基础上，方便、灵活地实现对数据的压缩和解压缩，以此来降低光口速率，满足传输过程中对更高光口速率的需求。

附图说明

图1为本发明数据压缩方法的实现流程示意图；

图2为本发明数据解压缩方法的实现流程示意图；

图3为本发明数据压缩与解压缩系统的组成结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：设置压缩标志位；需要压缩时设置压缩算法标志位为指定压缩算法；发送时先发送压缩标志位，再发送原始数据流、或将压缩算法标志位与压缩处理的数据流一起封装发送；接收数据流时，通过获取的压缩标志位确定数据流是否需要解压缩，进而直接获取原始数据流、或先根据压缩算法标志位的指定压缩算法解压缩，之后获得原始数据流。

这里，所述压缩标志位，用于标识原始数据流是否进行压缩处理，压缩标志位在发送数据流之前单独发送。压缩标志位可采用一个比特位实现，比如：0表示原始数据流未进行压缩处理，1表示对原始数据流进行压缩处理。该压缩标志位的设置，可使接收方获知所收到的数据流是否为压缩数据流。

所述压缩算法标志位根据需要由一个以上比特位构成，不同的值代表不同的含义，比如：压缩算法标志位由两个比特组成，00表示对原始数据流进行压缩处理且采用压缩算法0进行压缩；01表示对原始数据流进行压缩处理且采用压缩算法1进行压缩；10表示对原始数据流进行压缩处理且采用压缩算法2进行压缩；11表示对原始数据流进行压缩处理且采用压缩算法3进行压缩，即：这种情况下，可采用的压缩算法最多有四种。当然，也可以采用一比特位，表示可采用的压缩算法有两种；还可以采用三比特位，如000、001、010、011等等表示可采用的压缩算法最多有八种；或可以采用更多比特位。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明的数据压缩方法如图1所示，包括以下步骤：

步骤101：确定当前准备发送的数据流是否需要压缩，如果需要，则设置压缩标志位为进行压缩处理，执行步骤103；否则，设置压缩标志位为不进行压缩处理，执行步骤102；

本步骤中，确定当前准备发送的数据流是否需要压缩具体包括：

确定准备发送数据流中连续0比特和1比特的位数符号的位宽；将连续的0比特作为压缩符号0，连续的1比特作为压缩符号1，其余的非0、1符号作为非压缩符号。

采用一个窗函数在规定的时间范围T内对所有非压缩符号进行扫描，并设定抖动区间M，当两个非压缩符号之间的抖动小于或等于M时，判定两个非压缩符号相同，即：属于同一种类的非压缩符号；当两个非压缩符号间抖动大于M时，判定两个非压缩符号不同，即：属于不同种类的非压缩符号。

为能更好的实现对数据的压缩，设定非压缩符号种类门限值K，将非压缩符号种类数与门限值K进行比较，非压缩符号的种类大于或等于K，则不进行数据流压缩处理，设置压缩标志位为不进行压缩处理，之后将输入的原始数据流依次输出；非压缩符号的种类小于K，则进行数据流压缩处理，设置压缩标志位为进行压缩处理。

其中，所述抖动区间M的大小与数据的结构相关；所述抖动区间M的取值范围与数据的具体类型相关。M的取值会直接影响K的选取，如果抖动区间M选取不合适，会造成非压缩符号个数的增加，从而造成非压缩符号个数＞门限值K，因此，需根据数据的具体类型设置合适的抖动区间M。

这里，设置压缩标志位为不进行压缩处理是：将压缩标志位的值设置为不进行压缩处理对应的值，如：将压缩标志位设为0；设置压缩标志位为进行压缩处理是：将压缩标志位的值设置为进行压缩处理对应的值，如：将压缩标志位设为1。

步骤102：将压缩标志位与原始数据流依次发送，结束当前处理流程；

步骤103：设置压缩算法标志位为指定压缩算法，采用指定压缩算法对原始数据流进行压缩；

这里，所述设置压缩算法标志位为所指定压缩算法为：将压缩算法标志位的值设置为进行压缩处理时所采用压缩算法对应的值。

对原始数据流进行压缩时，具体是：根据指定压缩算法，确定原始数据流中压缩符号0、压缩符号1和非压缩符号的个数信息及位置信息，并将个数信息和位置信息写入待发送数据流中，上述位置信息和个数信息写在压缩算法标志位与压缩后数据流之间。

步骤104：先发送压缩标志位，之后将压缩后数据流与设置好的压缩算法标志位一起封装发送。

本发明中，发送一起封装的压缩算法标志位和要发送数据流时，所述压缩算法标志位设置于封装发送数据流的首位，可以由一个以上比特位组成。

本发明的数据解压缩方法如图2所示，包括以下步骤：

步骤201：获取压缩标志位，根据获取的压缩标志位确定当前收到的数据流是否需要解压缩，如果需要，则执行步骤203；否则执行步骤202；

步骤202：直接解析获取所收到数据流中的原始数据流，结束当前处理流程；

步骤203：解析获取所收到数据流中的压缩算法标志位和压缩数据流，确定压缩算法标志位对应的解压缩算法，并采用所确定的解压缩算法对压缩数据流进行解压缩，获得原始数据流。

本步骤中，基于所确定的解压缩算法，对压缩数据流进行解压缩的方法具体包括：

根据所收到数据流中压缩符号0、压缩符号1和非压缩符号的个数信息，确定需要还原压缩符号0、压缩符号1和非压缩符号的个数；

根据所收到数据流中压缩符号0、压缩符号1和非压缩符号的位置信息，确定需要还原的压缩符号0、压缩符号1和非压缩符号的位置。

为实现上述方法，本发明还提供了一种数据压缩装置，参见图3所示，该数据压缩装置包括压缩判定模块31、压缩模块32以及发送模块33；其中，

所述压缩判定模块31，用于确定当前要发送的数据流是否需要压缩，需要压缩时，设置压缩标志位为进行压缩处理，并设置压缩算法标志位为指定压缩算法；不需要压缩时，设置压缩标志位为不进行压缩处理；还用于将压缩标志位和原始数据流发送给发送模块33，将压缩算法标志位和原始数据流发送给压缩模块32；

所述压缩模块32，用于根据压缩算法标志位对应的压缩算法对原始数据流进行压缩，并将压缩算法标志位和压缩后的数据流发送给发送模块32；

所述发送模块33，用于先发送压缩标志位，再发送原始数据流或将压缩算法标志位和压缩后数据流一起封装发送。

本发明还提供了一种数据解压缩装置，参见图3所示，该数据解压缩装置包括接收模块34、以及解压缩模块35；其中，

所述接收模块34，用于获取压缩标志位，根据获取的压缩标志位确定当前收到的数据流是否需要解压缩，不需要解压缩时，直接解析获取原始数据流；需要解压缩时，解析获取压缩算法标志位和压缩数据流，并将压缩算法标志位和数据流发送给解压缩模块35；

所述解压缩模块35，用于确定压缩算法标志位对应的解压缩算法，并采用所确定的解压缩算法对压缩数据流进行解压缩，获得原始数据流。

上述数据压缩装置和数据解压缩装置还可以共同构成一种数据压缩与解压缩系统，如图3所示。

举个具体例子来说，本实施例中，压缩标志位为0时表示不进行压缩处理，为1时表示进行压缩处理；压缩算法标志位由两比特位组成，00表示对原始数据流进行压缩处理且采用压缩算法0进行压缩，01表示对原始数据流进行压缩且采用压缩算法1进行压缩，10表示对原始数据流进行压缩且采用压缩算法2进行压缩，11表示对原始数据流进行压缩且采用压缩算法3进行压缩。

判断原始数据流是否进行数据流压缩时，通过原始数据流中连续的0和1比特出现最多的情况，确定组成一个符号所需要的N比特的大小，当连续符号组成的数据流的大小超过原始数据流时，用0比特进行填充，将连续的0比特作为压缩符号0，连续的1比特作为压缩符号1，其余的非0、1符号作为非压缩符号，对非压缩符号的个数与K进行比较；当非压缩符号的个数大于或等于K时，确定原始数据流不进行压缩处理，设置压缩标志位为不进行压缩处理，输出压缩标志位为0，之后将输入的原始数据流依次输出；当非压缩符号的个数小于K时，确定原始数据流进行压缩处理，设置压缩标志位为进行压缩处理，输出压缩标志位为1；进一步的，设置压缩算法标志位为指定压缩算法，并采用指定压缩算法对原始数据流进行压缩，即：根据指定压缩算法，确定压缩符号0、压缩符号1、以及非压缩符号的位置信息和个数信息。

发送压缩数据流时，在首位写入压缩算法标志位为01，随后写入压缩符号0的位置信息和个数信息，压缩符号1的位置信息和个数信息，最后依次写入非压缩符号的位置信息和个数信息。

接收方根据所收到数据流中压缩符号0的位置信息和个数信息，还原压缩符号0在原始数据流的位置及个数；根据所收到数据流中压缩符号1的位置信息和个数信息，还原压缩符号1在原始数据流的位置及个数；根据所收到数据流中非压缩符号的位置信息和个数信息，还原非压缩符号在原始数据流的位置和个数；最后，在还原的压缩符号0、压缩符号1、以及各个非压缩符号的位置及个数，与数据流中的位置信息和个数信息相符后，即完成了对原始数据流的解压缩过程。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种数据压缩方法，其特征在于，该方法包括：

确定当前准备发送的数据流是否需要压缩，如果不需要，则设置压缩标志位为不进行压缩处理，并将压缩标志位与原始数据流依次发送；如果需要，则设置压缩标志位为进行压缩处理，并设置压缩算法标志位为指定压缩算法，采用指定压缩算法对原始数据流进行压缩，先发送压缩标志位，再将压缩后数据流与设置好的压缩算法标志位一起封装发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压缩算法标志位由一个以上比特组成，且设置于封装发送数据流首位。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述确定当前准备发送的数据流是否需要压缩包括：

确定准备发送数据流中连续0比特和1比特的位数符号的位宽；将连续的0比特作为压缩符号0，连续的1比特作为压缩符号1，其余的非0、1符号作为非压缩符号；

采用一个窗函数在规定的时间范围T内对所有非压缩符号进行扫描，并设定抖动区间M，当两个非压缩符号之间的抖动小于或等于M时，判定两个非压缩符号相同；当两个非压缩符号间抖动大于M时，判定两个非压缩符号不同；

设定非压缩符号种类门限值K，将非压缩符号种类数与门限值K进行比较，非压缩符号的种类大于或等于K，则不进行数据流压缩处理，设置压缩标志位为不进行压缩处理，之后将输入的原始数据流依次输出；非压缩符号的种类小于K，则进行数据流压缩处理，设置压缩标志位为进行压缩处理。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对原始数据流进行压缩为：确定原始数据流中压缩符号0、压缩符号1和非压缩符号的个数信息及位置信息，并将个数信息和位置信息写入待发送数据流中，所述位置信息和个数信息写在压缩算法标志位与压缩后数据流之间。

5.一种数据解压缩的方法，其特征在于，该方法包括：

获取压缩标志位，根据获取的压缩标志位确定当前收到的数据流是否需要解压缩，如果需要，则直接解析获取所收到数据流中的原始数据流；如果不需要，则解析获取所收到数据流中的压缩算法标志位和压缩数据流，确定压缩算法标志位对应的解压缩算法，并采用所确定的解压缩算法对压缩数据流进行解压缩，获得原始数据流。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对压缩数据流进行解压缩包括：

根据所收到数据流中压缩符号0、压缩符号1和非压缩符号的个数信息，确定需要还原压缩符号0、压缩符号1和非压缩符号的个数；

根据所收到数据流中压缩符号0、压缩符号1和非压缩符号的位置信息，确定需要还原的压缩符号0、压缩符号1和非压缩符号的位置。

7.一种数据压缩装置，其特征在于，该装置包括压缩判定模块、压缩模块以及发送模块；其中，

所述压缩判定模块，用于确定当前要发送的数据流是否需要压缩，需要压缩时，设置压缩标志位为进行压缩处理，并设置压缩算法标志位为指定压缩算法；不需要压缩时，设置压缩标志位为不进行压缩处理；还用于将压缩标志位和原始数据流发送给发送模块，将压缩算法标志位和原始数据流发送给压缩模块；

所述压缩模块，用于根据压缩算法标志位对应的压缩算法对原始数据流进行压缩，并将压缩算法标志位和压缩后的数据流发送给发送模块；

所述发送模块，用于先发送压缩标志位，再发送原始数据流或将压缩算法标志位和压缩后数据流一起封装发送。

8.一种数据解压缩装置，其特征在于，该装置包括接收模块、以及解压缩模块；其中，

所述接收模块，用于获取压缩标志位，根据获取的压缩标志位确定当前收到的数据流是否需要解压缩，不需要解压缩时，直接解析获取原始数据流；需要解压缩时，解析获取压缩算法标志位和压缩数据流，并将压缩算法标志位和数据流发送给解压缩模块；

所述解压缩模块，用于确定压缩算法标志位对应的解压缩算法，并采用所确定的解压缩算法对压缩数据流进行解压缩，获得原始数据流。

9.一种数据压缩与解压缩系统，其特征在于，该系统包括权利要求7所述的数据压缩装置、以及权利要求8所述的数据解压缩装置。

Images