CN102790999B

CN102790999B - 一种数据压缩、传输、接收及解压缩方法及相应装置

Info

Publication number: CN102790999B
Application number: CN201110131616.9A
Authority: CN
Inventors: 张攀科; 叶少强
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2016-07-27
Anticipated expiration: 2031-05-19
Also published as: CN102790999A; WO2012155575A1

Abstract

本发明公开了一种数据压缩、传输、接收及解压缩方法及相应装置，能够以较低的复杂度和更小的误差实现IQ数据的压缩，以及能够以较少的资源实现IQ数据压缩因子的传输。该数据压缩方法包括：读取待压缩数据，从一组待压缩数据中查找绝对值最大的I数据和Q数据，确定该绝对值最大的I数据的有效比特数M以及绝对值最大的Q数据的有效比特数N，根据有效比特数M以及压缩后的目标位宽数X生成用于压缩I数据的第一DAGC因子，根据有效比特数N以及压缩后的目标位宽数X生成用于压缩Q数据的第二DAGC因子，采用第一DAGC因子对该组待压缩数据中每个I数据进行压缩，采用第二DAGC因子对该组待压缩数据中每个Q数据进行压缩。

Description

一种数据压缩、传输、接收及解压缩方法及相应装置

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及基于分布式基站的数据压缩、传输、接收及解压缩方法及相应装置。

背景技术

近年来，随着无线通信技术的发展，新式基站逐渐将传统基站的基带单元(BBU)和射频单元(RRU)分离，二者采用光纤或线缆进行连接。与此同时出现了一些基带射频接口标准，其中通用公共无线接口(CommonPublicRadioInterface，CPRI)是无线通信领域广泛应用于基站设备的一种基带射频接口标准。

由于基带单元(BBU)和射频单元(RRU)采用光纤或线缆介质进行连接，数据速率很高，通常达到数Gbps。以E-UTRAN为例，1个20M8天线小区，如果I、Q(实部、虚部)数据位宽为15bit，需要2个4.9152Gbps的光口承载。在满足性能的前提下，可以对数据进行一定的压缩，减小数据位宽，从而能够支持更大的系统容量，降低传输成本。

常见的数据压缩算法通常是采用功率平均方法，即DAGC(DigitalAutomaticGainControl，数字自动增益控制)因子计算是根据输入OFDM符号平均功率P_mean和目标功率P₀比值得到，可表示为其中，为压缩周期内的采样点个数。获得DAGC因子后，IQ采样点功率调整和位宽压缩过程可表示为I＝I’*2^k，Q＝Q’*2^k，其中为I’、Q’分别为调整前的采样点值，I、Q分别为调整后的采样点值，位宽等于压缩后的IQ位宽。

这种数据压缩算法的缺点在于：1、对于压缩周期内仅有少量有效数据时可能出现压缩后数据溢出情况，如附图1所示，因为真正有效的数据的平均功率可能大于目标功率P₀，但和很多无效0数据进行功率平均后总平均功率P_mean可能很小，因此得到的DAGC因子k值反而为正值，特别是在无效0数据较多情况下，k值较大，相当于对于加大的原始数据再进行左移放大，可能会出现压缩后数据溢出情况；2、实现复杂度相对较大，因为需要多位乘法、除法、求对数运算；3、实现引入误差相对较大，因为上述多位乘法、除法、求对数运算在实现时，特别是用FPGA实现时可能引入计算误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种数据压缩方法及装置，能够以较低的复杂度和更小的误差实现IQ数据的压缩。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种数据压缩方法，包括：

读取待压缩数据，从一组待压缩数据中查找绝对值最大的I数据和Q数据，确定该绝对值最大的I数据的有效比特数M以及绝对值最大的Q数据的有效比特数N，根据所述有效比特数M以及I数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中I数据的第一数字自动增益控制(DAGC)因子，根据所述有效比特数N以及Q数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中Q数据的第二DAGC因子，采用所述第一DAGC因子对该组待压缩数据中每个I数据进行压缩，采用所述第二DAGC因子对该组待压缩数据中每个Q数据进行压缩。

进一步地，所述一组待压缩数据是指：压缩周期内，包含一个天线载波上的所有采样点的I数据和Q数据。

进一步地，所述根据有效比特数M以及I数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中I数据的第一DAGC因子的步骤包括：采用下式计算获得所述第一DAGC因子K_I：

进一步地，所述采用第一DAGC因子对该组待压缩数据中每个I数据进行压缩的步骤包括：将该组待压缩数据中每个I数据右移K_I比特，得到压缩后的I数据。

进一步地，所述根据有效比特数N以及Q数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中Q数据的第二DAGC因子的步骤包括：采用下式计算获得所述第二DAGC因子K_Q：

进一步地，所述采用第二DAGC因子对该组待压缩数据中每个Q数据进行压缩的步骤包括：将该组待压缩数据中每个Q数据右移K_Q比特，得到压缩后的Q数据。

进一步地，设I数据和Q数据压缩前位宽为Y比特；所述查找绝对值最大的I数据和Q数据的步骤包括：比较每个I数据的最高Y-X位所表示的数值，将绝对值最大的数值的低位补X位零后作为绝对值最大的I数据；比较每个Q数据的最高Y-X位所表示的数值，将绝对值最大的数值的低位补X位零后作为绝对值最大的Q数据。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种数据压缩装置，包括读取模块、DAGC因子生成模块以及数据压缩模块，其中：

所述读取模块，用于读取待压缩数据，从一组待压缩数据中查找绝对值最大的I数据和Q数据，确定该绝对值最大的I数据的有效比特数M以及绝对值最大的Q数据的有效比特数N；

所述DAGC因子生成模块，用于根据所述有效比特数M以及I数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中I数据的第一DAGC因子，根据所述有效比特数N以及Q数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中Q数据的第二DAGC因子；

所述数据压缩模块，用于采用所述第一DAGC因子对该组待压缩数据中每个I数据进行压缩，采用所述第二DAGC因子对该组待压缩数据中每个Q数据进行压缩。

进一步地，所述DAGC因子生成模块用于采用以下方式根据有效比特数M以及I数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中I数据的第一DAGC因子：采用下式计算获得所述第一DAGC因子K_I：

K_{I} = \{\begin{matrix} 0, & M < X \\ M - X + 1, & M &GreaterEqual; X \end{matrix};

所述DAGC因子生成模块用于采用以下方式根据有效比特数N以及Q数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中Q数据的第二DAGC因子：采用下式计算获得所述第二DAGC因子K_Q：

K_{Q} = \{\begin{matrix} 0, & N < X \\ N - X + 1, & N &GreaterEqual; X \end{matrix} .

进一步地，所述数据压缩模块用于采用以下方式采用第一DAGC因子对该组待压缩数据中每个I数据进行压缩：将该组待压缩数据中每个I数据右移K_I比特，得到压缩后的I数据；所述数据压缩模块用于采用以下方式采用第二DAGC因子对该组待压缩数据中每个Q数据进行压缩：将该组待压缩数据中每个Q数据右移K_Q比特，得到压缩后的Q数据。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种数据传输方法及装置，能够以较少的资源实现IQ数据压缩因子的传输。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种数据传输方法，包括：

采用数字自动增益控制(DAGC)因子对采样点的IQ数据压缩后，在所述DAGC因子前加上前导，生成DAGC压缩因子帧；

在向接收端发送压缩周期内采样点的压缩后数据时，复用压缩周期内起始一个或多个采样点的压缩后数据的低位携带所述DAGC压缩因子帧。

进一步地，所述采用DAGC因子对IQ数据压缩的步骤包括：读取待压缩数据，从一组待压缩数据中查找绝对值最大的I数据和Q数据，确定该绝对值最大的I数据的有效比特数M以及绝对值最大的Q数据的有效比特数N，根据所述有效比特数M以及I数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中I数据的第一DAGC因子K_I，根据所述有效比特数N以及Q数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中Q数据的第二DAGC因子K_Q，采用所述第一DAGC因子K_I对该组待压缩数据中每个I数据进行压缩，采用所述第二DAGC因子K_Q对该组待压缩数据中每个Q数据进行压缩。

进一步地，所述在DAGC因子前加上前导后，所述方法还包括：在DAGC因子后加上循环冗余校验(CRC)码，所述CRC码用于所述接收端验证所接收的DAGC压缩因子帧是否正确。

进一步地，所述DAGC因子包括压缩I数据所使用的第一DAGC因子K_I和压缩Q数据所使用的第二DAGC因子K_Q；所述DAGC压缩因子帧共占用Z比特；所述复用压缩周期内起始一个或多个采样点的压缩后数据的低位携带所述DAGC压缩因子帧的步骤包括：复用压缩周期内起始a个采样点的压缩后I数据的最低b位和压缩后Q数据的最低b位携带所述DAGC压缩因子帧，且a*b＝floor(Z/2)，其中floor函数表示向上取整。

进一步地，接收端接收压缩周期内采样点的压缩后数据，对压缩周期内起始一个或多个采样点的压缩后数据的低位进行盲检，在检测到前导后，根据该前导的位置确定所述DAGC压缩因子帧的位置，获得DAGC因子，采用所述DAGC因子对压缩周期内采样点的压缩后数据进行解压缩。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种数据传输装置，包括压缩因子帧生成模块和传输模块，其中：

所述压缩因子帧生成模块，用于在采用DAGC因子对采样点的IQ数据压缩后，在所述DAGC因子前加上前导，生成DAGC压缩因子帧；

所述传输模块，用于在向接收端传输压缩周期内采样点的压缩后数据时，复用压缩周期内起始一个或多个采样点的压缩后数据的低位携带所述DAGC压缩因子帧。

进一步地，所述装置还包括压缩模块，其包括读取单元、DAGC因子生成单元以及数据压缩单元，其中：

所述读取单元，用于读取待压缩数据，从一组待压缩数据中查找绝对值最大的I数据和Q数据，确定该绝对值最大的I数据的有效比特数M以及绝对值最大的Q数据的有效比特数N；

所述DAGC因子生成单元，用于根据所述有效比特数M以及I数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中I数据的第一DAGC因子，根据所述有效比特数N以及Q数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中Q数据的第二DAGC因子；

所述压缩单元，用于采用所述第一DAGC因子对该组待压缩数据中每个I数据进行压缩，采用所述第二DAGC因子对该组待压缩数据中每个Q数据进行压缩。

进一步地，所述DAGC因子包括压缩I数据所使用的第一DAGC因子K_I和压缩Q数据所使用的第二DAGC因子K_Q；所述DAGC压缩因子帧共占用Z比特；所述传输模块用于采用以下方式复用压缩周期内起始一个或多个采样点的压缩后数据的低位携带所述DAGC压缩因子帧：复用压缩周期内起始a个采样点的压缩后I数据的最低b位和压缩后Q数据的最低b位携带所述DAGC压缩因子帧，a*b＝floor(Z/2)，其中floor函数表示向上取整。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种数据接收及解压缩方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种数据接收及解压缩方法，包括：

接收压缩周期内采样点的压缩后数据，对压缩周期内起始一个或多个采样点的压缩后数据的低位进行盲检，在检测到前导后，根据该前导的位置确定所述DAGC压缩因子帧的位置，获得DAGC因子；采用所述DAGC因子对压缩周期内采样点的压缩后数据进行解压缩。

进一步地，所述DAGC因子包括压缩I数据所使用的第一DAGC因子K_I和压缩Q数据所使用的第二DAGC因子K_Q；所述采用DAGC因子对压缩周期内采样点的压缩后数据进行解压缩的步骤包括：将压缩周期内每个采样点的压缩后I数据左移K_I比特，得到压缩前的I数据；将压缩周期内每个采样点的压缩后Q数据左移K_Q比特，得到压缩前的Q数据。

进一步地，在得到压缩前的I数据和压缩前的Q数据后，所述方法还包括优化压缩前的I数据和Q数据，包括：用得到的压缩前的I数据加T_I，用得到的压缩前的Q数据加T_Q，其中，

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种数据接收及解压缩装置，包括DAGC因子获取模块和解压缩模块，其中：

所述DAGC因子获取模块，用于接收压缩周期内采样点的压缩后数据，对压缩周期内起始一个或多个采样点的压缩后数据的低位进行盲检，在检测到前导后，根据该前导的位置确定所述DAGC压缩因子帧的位置，获得DAGC因子；

所述解压缩模块，用于采用所述DAGC因子对压缩周期内采样点的压缩后数据进行解压缩。

进一步地，所述DAGC因子包括压缩I数据所使用的第一DAGC因子K_I和压缩Q数据所使用的第二DAGC因子K_Q；所述解压缩模块用于采用以下方式采用DAGC因子对压缩周期内采样点的压缩后数据进行解压缩：将压缩周期内每个采样点的压缩后I数据左移K_I比特，得到压缩前的I数据；将压缩周期内每个采样点的压缩后Q数据左移K_Q比特，得到压缩前的Q数据。

进一步地，所述解压缩模块还用于在得到压缩前的I数据和压缩前的Q数据后，采用以下方式优化所述压缩前的I数据和Q数据：用得到的压缩前的I数据加T_I，用得到的压缩前的Q数据加T_Q，其中，

T_{Q} = \{\begin{matrix} 0, & K_{Q} = 0 \\ 2^{K_{Q} - 1}, & K_{Q} &GreaterEqual; 1 \end{matrix} .

与现有技术相比较，本发明采用最大绝对值双因子算法，不同于传统的功率平均方法，能够以较低的复杂度实现IQ数据的压缩和解压缩，同时能够保证在压缩周期内仅有少量有效数据时不会出现压缩后数据溢出情况。

附图说明

图1是传统功率平均方法DAGC压缩因子算法在压缩周期内存在较多无效0数据的情况下，压缩后数据可能溢出的情况示意图；

图2是本发明实施例DAGC压缩因子帧格式示意图；

图3是本发明实施例复用采用点的压缩后数据携带DAGC压缩因子帧的示意图；

图4是本发明实施例数据压缩与解压缩处理过程示意图；

具体实施方式

本发明提供一种压缩方法，包括：

读取待压缩数据，从一组待压缩数据中查找绝对值最大的I数据和Q数据，确定该绝对值最大的I数据的有效比特数M以及绝对值最大的Q数据的有效比特数N，根据所述有效比特数M以及I数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中I数据的第一DAGC因子，根据所述有效比特数N以及Q数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中Q数据的第二DAGC因子，采用第一DAGC因子对该组待压缩数据中每个I数据进行压缩，采用第二DAGC因子对该组待压缩数据中每个Q数据进行压缩。

采用上述方法，对I数据和Q数据分别计算DAGC因子，从仿真结果看，性能优于I数据和Q数据共用一个DAGC因子。

优选地，一组待压缩数据是指：压缩周期内，包含一个天线载波上的所有采样点的I数据和Q数据。

优选地，根据有效比特数M以及I数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中I数据的第一DAGC因子的步骤包括：采用下式计算获得该第一DAGC因子K_I：

K_{I} = \{\begin{matrix} 0, & M < X \\ M - X + 1, & M &GreaterEqual; X \end{matrix}

公式(1)。

优选地，采用第一DAGC因子对该组待压缩数据中每个I数据进行压缩的步骤包括：将该组待压缩数据中每个I数据右移K_I比特，得到压缩后的I数据。压缩后的I数据包括符号位在内共X位。

优选地，根据有效比特数N以及Q数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中Q数据的第二DAGC因子的步骤包括：采用下式计算获得该第二DAGC因子K_Q：

K_{Q} = \{\begin{matrix} 0, & N < X \\ N - X + 1, & N &GreaterEqual; X \end{matrix}

公式(2)。

优选地，采用第二DAGC因子对该组待压缩数据中每个Q数据进行压缩的步骤包括：将该组待压缩数据中每个Q数据右移K_Q比特，得到压缩后的Q数据。压缩后的Q数据包括符号位在内共X位。

由公式(1)和公式(2)可以看出，计算DAGC因子无需复杂的数学计算，FPGA实现简单，计算误差小。

假设IQ数据压缩前位宽均为Ybit，压缩后位宽为Xbit，其中最高1bit为符号位。在压缩周期内，将每个天线载波的采样点分为一组，分别找出组内I和Q的最大绝对值I_max和Q_max，在具体实现时可以只判断每个I数据的最高(Y-X)bit，取(Y-X)bit所表示数值的绝对值的最大值，低位补X位零后作为I_max，判断每个Q数据的最高(Y-X)bit，取(Y-X)bit所表示数值的绝对值的最大值，低位补X位零后作为Q_max。假设I_max的有效比特数为m(即从最高非零位开始的bit数，0≤m≤Y-1)，则I数据的DAGC压缩因子为：假设Q_max的有效比特数为n(即从最高非零位开始的bit数，0≤n≤Y-1)，则Q数据的DAGC压缩因子为：

以I数据为例说明，推算出DAGC压缩因子K_I后，将该组待压缩数据内的I数据除以即右移K_I比特，得到X位I数据，其中符号位占用1bit，具体地：取从K_I+X-2到K_I个bit，加上符号位，得到共X个bit的I数据。

解压缩时，接收侧根据DAGC因子K_I，将压缩周期内每个采样点的压缩后I数据左移K_I比特，得到Y位压缩前的I数据；将压缩周期内每个采样点的压缩后Q数据左移K_Q比特，得到Y位压缩前的Q数据。具体地，将该组内的I数据带符号扩展为Ybit(即在符号位前填充0将I数据扩展到Y位)，然后乘以(即左移K_I位)。优选地，将Y位压缩前的I数据加T_I，将Y位压缩前的Q数据加T_Q，其中，以I数据为例，当K_I≥1时，左移K_Ibit后，低位填1bit‘1’和(K_I-1)bit个‘0’，当K_I＝0时，低位不填补数据。

从上述最大绝对值双因子DAGC算法可以看到，其实现复杂度相对传统功率平均算法较小，因为只有绝对值比较、移位、加法简单操作，特别是在用FPGA实现时有较大优势，并且误差会相对较小。另外，由于本实施例中用于产生DAGC压缩因子的方法和压缩周期内有多少个零完全无关，在压缩周期内假设有较多无效0数据，即仅有少量有效数据时，因为不影响到最大值判断，因此压缩后不会出现数据溢出的可能。例如，将15bit数据压缩到9bit数据时，原始数据(200个采样点)只有1个非零样点值，且值很大，比如为16383，其它199个样点都为0。采用上述压缩方法，得到的Imax＝16383，K_I＝3，数据压缩后值为2047，解压缩后恢复数据为16380。

本发明还提供一种数据传输方法，包括：

在采用DAGC因子对采样点的IQ数据压缩后，为所述DAGC因子加上前导(Preamble)生成DAGC压缩因子帧；

在向接收端传输压缩周期内采样点的压缩后数据时，复用压缩周期内起始一个或多个采样点的压缩后数据的低位携带所述DAGC压缩因子帧。

可采用如前所述的压缩方法对采样点的IQ数据进行压缩，也可以采用现有技术的压缩方法对采样点的IQ数据进行压缩。

优选地，在DAGC因子前加上前导后，还可在DAGC因子后加上循环冗余校验(CRC)码，该CRC码用于接收端验证所接收的DAGC压缩因子帧是否正确。

如果采用如前所述的压缩方法进行压缩，即该DAGC因子包括压缩I数据所使用的第一DAGC因子K_I和压缩Q数据所使用的第二DAGC因子K_Q，则当DAGC压缩因子帧共占用Z个比特时，复用压缩周期内起始a个采样点的压缩后I数据的最低b位和压缩后Q数据的最低b位携带该DAGC压缩因子帧，且a*b＝floor(Z/2)，floor函数表示向上取整。优选地b＝1。

接收端接收压缩周期内采样点的压缩后数据，对压缩周期内起始一个或多个采样点的压缩后数据的低位进行盲检，在检测到前导后，根据该前导的位置确定所述DAGC压缩因子帧的位置，获得DAGC因子，采用所述DAGC因子对压缩周期内采样点的压缩后数据进行解压缩。

如果发送端在生成DAGC压缩因子帧时，为DAGC因子加了CRC码，则接收端在检测到前导后，根据该前导的位置确定所述DAGC压缩因子帧的位置，获得DAGC因子以及CRC码，在用该CRC码确认位置的正确性后，采用获得的DAGC因子对压缩周期内采样点的压缩后数据进行解压缩。如果需要还可以在DAGC压缩因子帧中加入其它信息，例如上行增益因子(UpGain)，如图2所示。

解压缩的步骤包括：将压缩周期内每个采样点的压缩后I数据左移K_I比特，得到压缩前的I数据；将压缩周期内每个采样点的压缩后Q数据左移K_Q比特，得到压缩前的Q数据。得到的压缩前I数据和压缩前Q数据的位宽数均为Y。

优选地，在得到压缩前的I数据和压缩前的Q数据后，还可以对该得到的压缩前I数据和压缩前Q数据进行优化，包括：用得到的压缩前的I数据加T_I，用得到的压缩前的Q数据加T_Q，其中，通过在低位补偿中值电平，避免整体功率会偏小的问题，仿真结果表明，加T后性能更好。

通过将DAGC因子与压缩后的IQ数据复用在一起发送，使DAGC因子的传输无需占用额外的传输链路带宽。

假设DAGC压缩因子帧共占用32比特，设复用压缩周期内起始的16个采样点的压缩后数据的低位携带该DAGC压缩因子帧，则需要占用每个采样点压缩后数据的低两位(包括I数据的1位和Q数据的1位)来携带该DAGC压缩因子帧，如图3所示，接收端接收压缩后数据，从前5个采样点的压缩后数据的低两位读出10bit前导，确定了DAGC压缩因子帧的位置，继续串行接收数据，读取第6-8个采样点的压缩后数据的低两位，获得K_I和K_Q，从第9-12个采样点的压缩后数据的低两位获得上行增益，从第13-16个采样点的压缩后数据的低两位获得CRC校验码，最后得到如图2所示的完整的DAGC压缩因子帧。采用压缩后数据的低位传输DAGC因子不会对压缩后数据产生太大影响。

上述复用方式仅为一种示例，仅复用压缩后I数据和压缩后Q数据的最低1位来携带DAGC压缩因子帧，可以减少对压缩后数据的影响，在其他实施例中，为了尽快获得DAGC因子，也可以复用压缩后I数据和压缩后Q数据的最低2比特或3比特来携带DAGC压缩因子帧。

发送端可以是BBU，接收端可以是RRU；或者，发送端可以是RRU，接收端可以是BBU。

实现上述压缩方法的数据压缩装置包括读取模块、DAGC因子生成模块以及数据压缩模块，其中：

所述数据压缩模块，用于采用该第一DAGC因子对该组待压缩数据中每个I数据进行压缩，采用该第二DAGC因子对该组待压缩数据中每个Q数据进行压缩。

优选地，所述DAGC因子生成模块用于采用以下方式根据有效比特数M以及I数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中I数据的第一DAGC因子：采用下式计算获得该第一DAGC因子K_I：以及，所述DAGC因子生成模块用于采用以下方式根据有效比特数N以及Q数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中Q数据的第二DAGC因子：采用下式计算获得该第二DAGC因子K_Q：

优选地，所述数据压缩模块用于采用以下方式采用第一DAGC因子对该组待压缩数据中每个I数据进行压缩：将该组待压缩数据中每个I数据右移K_I比特，得到压缩后的I数据。所述压缩后的I数据包括符号位在内共X位；以及，所述数据压缩模块用于采用以下方式采用第二DAGC因子对该组待压缩数据中每个Q数据进行压缩：将该组待压缩数据中每个Q数据右移K_Q比特，得到压缩后的Q数据。所述压缩后的Q数据包括符号位在内共X位。

实现上述数据传输方法的数据传输装置包括压缩因子帧生成模块和传输模块，其中：

优选地，所述装置还包括压缩模块，即如前所述的压缩装置。

优选地，所述传输模块用于采用以下方式复用压缩周期内起始一个或多个采样点的压缩后数据的低位携带所述DAGC压缩因子帧：复用压缩周期内起始a个采样点的压缩后I数据的最低b位和压缩后Q数据的最低b位携带所述DAGC压缩因子帧，a*b＝floor(Z/2)，其中floor函数表示向上取整。

对应上述数据传输和压缩装置，本发明还提供一种数据接收及解压缩装置，包括DAGC因子获取模块和解压缩模块，其中：

优选地，该解压缩模块用于采用以下方式采用DAGC因子对压缩周期内采样点的压缩后数据进行解压缩：将压缩周期内每个采样点的压缩后I数据左移K_I比特，得到压缩前的I数据；将压缩周期内每个采样点的压缩后Q数据左移K_Q比特，得到压缩前的Q数据。压缩前I数据和压缩前Q数据的位宽数均为Y。

优选地，所述解压缩模块还用于在得到压缩前的I数据和压缩前的Q数据后，采用以下方式优化所述压缩前的I数据和Q数据：用得到的压缩前的I数据加T_I，用得到的压缩前的Q数据加T_Q，其中，

T_{Q} = \{\begin{matrix} 0, & K_{Q} = 0 \\ 2^{K_{Q} - 1}, & K_{Q} &GreaterEqual; 1 \end{matrix} .

下面结合以下应用示例对上述IQ数据压缩和恢复过程进行说明。

本示例中假设IQ数据压缩前位宽为15bit(包括1bit符号位)，压缩后位宽为12bit，压缩周期内共有384个采样点。

图4为本示例中数据压缩与解压缩处理流程图。发送端，IQ数据(I、Q位宽各15bit，最高位为符号位)经过DAGC因子生成模块生成DAGC因子，数据压缩模块根据DAGC因子将IQ数据进行压缩，并将IQ数据和DAGC因子复用后送到传输模块组帧并传输。

接收端，接收模块进行解帧，将得到的IQ数据(I、Q位宽各12bit，最高位为符号位)先送到DAGC因子获取模块解析出DAGC因子，然后解压缩模块根据DAGC压缩因子将IQ数据进行解压缩，恢复成15bit。

IQ压缩算法采用最大绝对值双因子压缩算法，即I和Q各有一个独立的压缩因子，描述如下：

将每个天线载波384个采样点分为一组，分别找出组内I和Q的最大绝对值I_max和Q_max。以数据I压缩因子为例，假设I_max的有效bit数为m(即从最高非零位开始的bit数，0≤m≤14，)，则I数据的压缩因子为：

K_{I} = \{\begin{matrix} 0, & m < 12 \\ m - 11, & m &GreaterEqual; 12 \end{matrix}

推算出DAGC压缩因子K_I后，将该组数据内的I数据除以即保留符号位(bit14)，取bit[K_I+10：K_I]，共取12个bit。

接收侧根据DAGC因子K_I，将该组内的I数据带符号扩展为15bit，然后乘以再加上T_I，其中K_I≥1时左移K_Ibit后，低位填1bit‘1’和(K_I-1)bit个‘0’，若K_I＝0，低位不填补数据。

为便于理解，举例如表1所示：

表1数据压缩与恢复实例

以“15’H3bce(011_1011_1100_1110)”为例对表中内容进行说明，其中15表示比特数，H3bce为16进制的数据，括号内为2进制的数据。

图2为DAGC压缩因子帧格式示意图。图中DAGC压缩因子帧包括10bit的前导序列(Preamble)、3bitI数据压缩因子(K_I)、3bitQ数据压缩因子(K_Q)、8bit上行链路增益因子(UpGain)、8bit的CRC校验码(CRC8)，共有32bit。因此，只要利用压缩周期内384个样点的前16个样点的最低2bit就可进行DAGC压缩因子的复用传送。

图中Preamble为前导序列，信息为10’b00_0011_1111(低位先传)。RRU上行链路增益因子为RRU上行链路天线口到光口的增益，包括模拟部分和数字部分，是一个慢变的值。CRC8是对I数据压缩因子、Q数据压缩因子和RRU上行链路增益因子的校验。其生成多项式如下：

gCRC8(D)＝[D8+D7+D4+D3+D+1]

初始值为0。对于下行传输，上行链路增益因子内容填0。

接收端对每个天线的数据在最低2bit搜索Preamble，找到并接收完DAGC压缩因子帧后对DAGC压缩因子帧数据进行CRC校验，校验正确即认为DAGC因子已正确接收。在对应周期内的384个样点就使用该DAGC因子对天线载波数据进行恢复，直到搜索获取到新的DAGC因子后再进行DAGC因子更新。

对于图1压缩周期内存在较多无效0数据的情况，采用上述最大绝对值双因子DAGC压缩算法，DAGC压缩因子不会因无效0数据的影响，因为实施例中DAGC压缩因子只和I、Q绝对值最大的那个采样点的值相关，压缩后的I、Q幅度一定不大于原始最大I、Q信号幅度，所以压缩后不会出现数据溢出的可能。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种数据压缩方法，包括：

读取待压缩数据，从一组待压缩数据中查找绝对值最大的I数据和Q数据，确定该绝对值最大的I数据的有效比特数M以及绝对值最大的Q数据的有效比特数N，根据所述有效比特数M以及I数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中I数据的第一数字自动增益控制DAGC因子，根据所述有效比特数N以及Q数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中Q数据的第二DAGC因子，采用所述第一DAGC因子对该组待压缩数据中每个I数据进行压缩，采用所述第二DAGC因子对该组待压缩数据中每个Q数据进行压缩。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述一组待压缩数据是指：压缩周期内，包含一个天线载波上的所有采样点的I数据和Q数据。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述根据有效比特数M以及I数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中I数据的第一DAGC因子的步骤包括：采用下式计算获得所述第一DAGC因子K_I：

K_{I} = \{\begin{matrix} 0, & M < X \\ M - X + 1 & M &GreaterEqual; X \end{matrix} .

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述采用第一DAGC因子对该组待压缩数据中每个I数据进行压缩的步骤包括：将该组待压缩数据中每个I数据右移K_I比特，得到压缩后的I数据。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述根据有效比特数N以及Q数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中Q数据的第二DAGC因子的步骤包括：采用下式计算获得所述第二DAGC因子K_Q：

K_{Q} = \{\begin{matrix} 0, & N < X \\ N - X + 1, & N &GreaterEqual; X \end{matrix} .

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述采用第二DAGC因子对该组待压缩数据中每个Q数据进行压缩的步骤包括：将该组待压缩数据中每个Q数据右移K_Q比特，得到压缩后的Q数据。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

设I数据和Q数据压缩前位宽为Y比特；

所述查找绝对值最大的I数据和Q数据的步骤包括：比较每个I数据的最高Y-X位所表示的数值，将绝对值最大的数值的低位补X位零后作为绝对值最大的I数据；比较每个Q数据的最高Y-X位所表示的数值，将绝对值最大的数值的低位补X位零后作为绝对值最大的Q数据。

8.一种数据传输方法，包括：

采用数字自动增益控制DAGC因子对采样点的IQ数据压缩后，在所述DAGC因子前加上前导，生成DAGC压缩因子帧；

在向接收端发送压缩周期内采样点的压缩后数据时，复用压缩周期内起始一个或多个采样点的压缩后数据的低位携带所述DAGC压缩因子帧；

所述采用DAGC因子对IQ数据压缩的步骤包括：

读取待压缩数据，从一组待压缩数据中查找绝对值最大的I数据和Q数据，确定该绝对值最大的I数据的有效比特数M以及绝对值最大的Q数据的有效比特数N，根据所述有效比特数M以及I数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中I数据的第一DAGC因子K_I，根据所述有效比特数N以及Q数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中Q数据的第二DAGC因子K_Q，采用所述第一DAGC因子K_I对该组待压缩数据中每个I数据进行压缩，采用所述第二DAGC因子K_Q对该组待压缩数据中每个Q数据进行压缩。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述在DAGC因子前加上前导后，所述方法还包括：在DAGC因子后加上循环冗余校验CRC码，所述CRC码用于所述接收端验证所接收的DAGC压缩因子帧是否正确。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述DAGC因子包括压缩I数据所使用的第一DAGC因子K_I和压缩Q数据所使用的第二DAGC因子K_Q；所述DAGC压缩因子帧共占用Z比特；

所述复用压缩周期内起始一个或多个采样点的压缩后数据的低位携带所述DAGC压缩因子帧的步骤包括：

复用压缩周期内起始a个采样点的压缩后I数据的最低b位和压缩后Q数据的最低b位携带所述DAGC压缩因子帧，且a*b＝floor(Z/2)，其中floor函数表示向上取整。

11.如权利要求8-10中任一权利要求所述的方法，其特征在于：

12.一种数据接收及解压缩方法，包括：

接收压缩周期内采样点的压缩后数据，对压缩周期内起始一个或多个采样点的压缩后数据的低位进行盲检，在检测到前导后，根据该前导的位置确定数字自动增益控制DAGC压缩因子帧的位置，获得DAGC因子；采用所述DAGC因子对压缩周期内采样点的压缩后数据进行解压缩；

所述DAGC因子包括压缩I数据所使用的第一DAGC因子K_I和压缩Q数据所使用的第二DAGC因子K_Q。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：

所述采用DAGC因子对压缩周期内采样点的压缩后数据进行解压缩的步骤包括：将压缩周期内每个采样点的压缩后I数据左移K_I比特，得到压缩前的I数据；将压缩周期内每个采样点的压缩后Q数据左移K_Q比特，得到压缩前的Q数据。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：

在得到压缩前的I数据和压缩前的Q数据后，所述方法还包括优化压缩前的I数据和Q数据，包括：

用得到的压缩前的I数据加T_I，用得到的压缩前的Q数据加T_Q，其中，

15.一种数据压缩装置，包括读取模块、DAGC因子生成模块以及数据压缩模块，其中：

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于：

所述DAGC因子生成模块用于采用以下方式根据有效比特数M以及I数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中I数据的第一DAGC因子：

采用下式计算获得所述第一DAGC因子K_I：

所述DAGC因子生成模块用于采用以下方式根据有效比特数N以及Q数据压缩后的目标位宽数X生成用于压缩该组待压缩数据中Q数据的第二DAGC因子：

采用下式计算获得所述第二DAGC因子K_Q：

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于：

所述数据压缩模块用于采用以下方式采用第一DAGC因子对该组待压缩数据中每个I数据进行压缩：将该组待压缩数据中每个I数据右移K_I比特，得到压缩后的I数据；

所述数据压缩模块用于采用以下方式采用第二DAGC因子对该组待压缩数据中每个Q数据进行压缩：将该组待压缩数据中每个Q数据右移K_Q比特，得到压缩后的Q数据。

18.一种数据传输装置，包括压缩因子帧生成模块和传输模块，其中：

所述压缩因子帧生成模块，用于在采用数字自动增益控制DAGC因子对采样点的IQ数据压缩后，在所述DAGC因子前加上前导，生成DAGC压缩因子帧；

所述传输模块，用于在向接收端传输压缩周期内采样点的压缩后数据时，复用压缩周期内起始一个或多个采样点的压缩后数据的低位携带所述DAGC压缩因子帧；

所述装置还包括压缩模块，其包括读取单元、DAGC因子生成单元以及数据压缩单元，其中：

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于：

所述传输模块用于采用以下方式复用压缩周期内起始一个或多个采样点的压缩后数据的低位携带所述DAGC压缩因子帧：

复用压缩周期内起始a个采样点的压缩后I数据的最低b位和压缩后Q数据的最低b位携带所述DAGC压缩因子帧，a*b＝floor(Z/2)，其中floor函数表示向上取整。

20.一种数据接收及解压缩装置，包括数字自动增益控制DAGC因子获取模块和解压缩模块，其中：

所述解压缩模块，用于采用所述DAGC因子对压缩周期内采样点的压缩后数据进行解压缩；

21.如权利要求20所述的装置，其特征在于：

所述解压缩模块用于采用以下方式采用DAGC因子对压缩周期内采样点的压缩后数据进行解压缩：将压缩周期内每个采样点的压缩后I数据左移K_I比特，得到压缩前的I数据；将压缩周期内每个采样点的压缩后Q数据左移K_Q比特，得到压缩前的Q数据。

22.如权利要求21所述的装置，其特征在于：

所述解压缩模块还用于在得到压缩前的I数据和压缩前的Q数据后，采用以下方式优化所述压缩前的I数据和Q数据：用得到的压缩前的I数据加T_I，用得到的压缩前的Q数据加T_Q其中，