CN103138868A - Lte系统中数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LTE系统中数据处理方法，包括如下步骤：A、将频域数据进行频域压缩；B、通过IR接口传输或者用随机存取存储器缓存经过频域压缩后的数据；C、从IR接口上接收到频域压缩的数据或者从随机存取存储器缓存中读取频域压缩的数据后，对频域压缩的数据进行频域解压缩还原处理。本发明方案可以提升LTE系统性能。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及长期演进项目(LTE)系统，特别涉及LTE系统中数据处理方法。
背景技术
在移动通信系统中，受到成本、功耗和组网灵活性等客观因素的影响，对网络侧设备单板的处理能力的要求越来越高。单板通常要完成多天线多小区的数据处理，这样就对单板的数据处理能力和数据传输能力提出了很高的要求。
在多天线多小区系统中，基带处理单元(BBU，Base band Unit)与射频拉远单元(RRU，Radio Remote Unit)之间的数据基于IR协议在光纤上传输，BBU与RRU之间的IR接口上传输的数据量与小区数、天线数以及时域数据的位宽、速率成正比。随着单板要处理的天线数和小区数的增加，IR接口上要传输的数据带宽将会很高，这样就对IR的传输能力以及相应的硬件支持提出了要求，如何降低IR上要传输的数据带宽，提高IR的传输效率就是一个急需解决的问题。
同时，由于单板要处理多天线多小区数的数据，这也对BBU的基带处理提出了很高的要求，BBU要处理的数据量将会增加，这样将会带来对单板上的现场可编程门阵列(FPGA)的存储资源和逻辑资源的大量需求，如何以更少的随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)资源和逻辑资源来完成多天线多小区数的处理也是单板处理能力优化的方向之一。
目前，对单板处理能力的优化，出发点主要集中在是如何降低IR接口上传输数据的带宽和单板内的逻辑资源以及存储资源。通常采用的方法通过对BBU与RRU之间的时域数据进行压缩，即通过对要发送时域数据进行量化处理，去除一部分冗余的数据比特，进而完成对时域数据的压缩。
这种方法通过对时域数据的冗余比特压缩来完成降低数据处理量和数据传输带宽，是以牺牲整个系统的信噪比为代价，会对整个系统的性能有很大的影响。
具体地，如果时域数据压缩方式是在一定时间段内对要处理的时域信号进行的固定量化压缩，这样固定量化压缩对这段时间内的时域数据的处理都是一样的，这样就会对原本时域幅度比较小的数据进一步压缩，从而会对这部分数据的信噪比进一步恶化，这部分数据的性能损失更大；
如果时域压缩是按照一定动态因子对一段时间内的数据进行压缩，这样会对这段时间内的不同用户带来性能的很大影响，会急剧恶化小信号的用户的数据，例如在LTE系统中，一个符号内传输的数据可能是多个用户的数据，若采用时域压缩的方法，就会对多个用户带来影响。
发明内容
本发明提供了LTE系统中数据处理方法，可以提升LTE系统性能。
本发明实施例提出一种LTE系统中数据处理方法，包括如下步骤：
A、将频域数据进行频域压缩；
B、通过IR接口传输或者用随机存取存储器缓存经过频域压缩后的数据；
C、从IR接口上接收到频域压缩的数据或者从随机存取存储器缓存中读取频域压缩的数据后，对频域压缩的数据进行频域解压缩还原处理。
较佳地，所述步骤A之前，进一步包括：把将要通过IR接口传输或者单板将要缓存的原始数据转换成频域数据；
所述步骤C之后进一步包括：把频域解压缩恢复出来的频域数据还原为时域数据。
较佳地，步骤A包括：
A1、对所述频域数据按照频域压缩算法进行量化截取得到有效数据；
A2、把截取出来的有效数据和定标因子拼合成频域压缩后的数据。
较佳地，步骤C所述对频域压缩的数据进行频域解压缩还原处理包括：
从频域压缩的数据中提取出有效数据和定标因子；
根据定标因子对有效数据进行符号位扩展和补零操作。
较佳地，所述量化截取为采用四舍五入方式处理、直接截断、均匀量化、μ率量化或A率量化。
较佳地，所述定标因子为固定定标因子、动态定标因子或一段带宽内自动计算的定标因子。
较佳地，所述频域压缩是对频域中特定频点或特定子载波的数据进行频域压缩。
较佳地，步骤A所述频域数据为基站侧上行链路中快速傅立叶变换操作后的频域数据或基站侧下行链路中资源映射后的频域数据。
从以上技术方案可以看出，在通过IR接口传输数据或者单板的动态存取存储器缓存数据之前，将数据转换为频域数据并进行频域压缩，从而实现单板处理能力的提高。较佳地，对不同频点上的频域数据进行动态压缩。此压缩数据压缩方法对各个用户而言是相互独立，互不影响，并且由数据压缩带来的性能损失很少，同时也能降低IR接口以及随机存取存储器的带宽的需求。
附图说明
图1为本发明提出的数据处理方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供了一种对LTE系统中eNodeB侧上行通路的数据进行处理的示意图；
图3为对16bit数据进行12bit频域压缩示意图；
图4为频域数据解压缩示意图。
具体实施方式
本发明提出的数据处理方法的流程如图1所示，包括如下步骤：
步骤101：把将要通过IR接口传输或者单板将要缓存的原始数据转换成频域数据。若原始数据为时域内的数据，则需要把原始数据用快速傅立叶变换(FFT)变换成频域数据；若原始数据为频域数据，则不对原始数据作任何处理。
步骤102：对所述频域数据按照频域压缩算法进行量化截取得到有效数据。
步骤103：把截取出来的有效数据和定标因子拼合成压缩后的新数据。
拼合后新数据的位宽等于截取的有效数据位宽加上存储定标因子的位宽，即频域压缩后的数据位宽。
压缩时截取的有效数据位宽、压缩后的数据位宽、存储定标因子的位宽以及压缩时采用何种定标策略都由频域压缩的算法确定；在对频域数据进行数据压缩时，压缩是对频域数据在频域中不同频点上(也可以是对不同子载波上)进行的压缩，对频域数据的采用压缩策略是由实际使用的算法确定。
步骤104：通过IR接口传输或者用随机存取存储器缓存经过频域压缩后的数据。
步骤105：后续模块从IR接口上接收到频域压缩的数据或者从随机存取存储器缓存中读取频域压缩的数据后，对频域压缩的数据进行数据解压缩还原处理。
解压缩还原处理是按照原压缩算法进行的数据压缩逆过程，即从频域压缩的数据中提取出有效数据和定标因子，然后按照压缩定标策略把频域数据恢复出来，即根据定标因子对有效数据进行符号位扩展和补零操作；频域数据解压缩也是对频域中不同频点上(也可以是对不同子载波上)的数据进行的解压缩。
步骤106：把频域解压缩恢复出来的数据进行还原处理。若原始数据为时域数据，则把解压缩恢复出来的频域数据用IFFT变换成时域数据；若原始数据为频域数据不作任何处理。
本发明还涵盖如下内容：
(1)在量化截取时可以采用四舍五入方式处理，也可以采用直接截断、均匀量化、μ率量化、A率量化等量化处理方式。
(2)在数据压缩时采用的定标策略可以是固定因子定标、动态因子定标、一段带宽内自动因子计算定标以及其他常用数据定标策略，
(3)本发明的频域压缩算法可以采用常用的数据压缩算法、以及特定条件下采用的特定算法。
(4)在LTE系统中，可以对基站(eNodeB)侧上行链路中FFT等操作后的数据进行频域数据压缩操作；也可以对eNodeB侧下行链路中资源映射后的数据进行频域数据压缩操作。
为使本发明方案的特点、技术原理以及效果更加清楚，以下通过具体实施例对本发明进行进一步详细阐述。
本发明实施例提供了一种对LTE系统中eNodeB侧上行通路的数据处理方法，其流程如图2所示，包括如下步骤：
步骤201：天线接收到的数据经变频(模拟下变频、数字下变频)、快速傅立叶变换(FFT)等操作后变为频域数据。这时的频域数据是映射到不同的子载波上的不同用户的数据，假设此时的数据位宽为16bit。
步骤202：不同子载波上(也可认为是对于不同用户)的频域数据按照基于动态定标因子的算法进行量化截取，得到有效数据和定标因子。例如可以把16bit数据进行12bit频域压缩，并将原始16bit数据截取9bit有效数据，并计算3bit定标因子以及有效数据位宽可以根据不同子载波上数据的特点由系统的算法确定。
步骤203：将截取的9bit有效数据和3bit移位因子拼合成压缩后的12bit新数据。
图3为对16bit数据进行12bit频域压缩示意图，例如假设频域压缩前的数据为“0000 1011 0001 0110”，截取中间9bit有效数据，取定标因子为4，压缩后的数据变为“1000 1011 0001”。
步骤204：把12bit新数据通过IR接口传输或者用随机存取存储器缓存。
步骤205：后续模块从IR上接收到频域压缩的数据或者从随机存取存储器缓存中读取频域压缩的数据后，对频域压缩的数据进行数据解压缩还原处理。
解压缩还原处理是按照原压缩算法进行的数据压缩逆过程，即提取出有效数据和定标因子，然后按照压缩定标策略把频域数据恢复出来，即根据定标因子进行符号位扩展和补零操作；频域数据解压缩也是对频域中不同频点上(也可以是对不同子载波上)的数据进行的解压缩，例如后续模块从IR上接收到数据“1000 1011 0001”或者从DDR缓存中读取数据“1000 10110001”后，然后根据压缩时采用的算法取出定标因子“100”，有效数据“0 10110001”，然后对有效数据“0 1011 0001”进行3bit符号位扩展和向后补4bit“0”，完成压缩数据恢复，频域数据解压缩示意图如图4所示。
由于压缩前的原始数据为频域数据，故无须再作任何处理即可供后续模块使用。
同理，此数据压缩方法也适用于对LTE系统下行通路中资源映射后的数据进行频域收据压缩，压缩步骤类似如上描述。
在LTE中，无论是上行通路还是下行通路，压缩后的数据通过IR传输或者用DDR缓存，后续模块从IR上接收到频域压缩的数据或者从DDR缓存中读取频域压缩的数据后进行频域数据解压缩操作，恢复出压缩前的频域数据。
本发明方案具有如下有益效果：
1、数据压缩对各个用户而言是相互独立，互不影响
在频分多址接入系统中，不同用户的数据被分配在不同的资源块上，即分配在不同载波上，各个用户是分开的、相互独立的，故对系统中某一频域信号进行压缩，并不会影响到其他用户的数据，这样就克服了时域压缩时对小信号用户的信噪比急剧恶化的情况。并且本发明针对不同频点上的频域信号进行的压缩，能更好的保护小信号用户的性能。
2、对频域数据进的压缩带来的性能损失很小
假设原始频域数据位宽为16bit，将原始频域数据基于动态定标压缩，将原始16bit频域数据截取9bit有效数据，并计算3bit移位因子，这样压缩后的数据就变为12bit。在这种压缩条件下，压缩后12bit数据与原始16bit数据相比，噪声功率最大只有原始信号的-54.2dBc左右(采用4舍5入方法)，这个影响对性能带来的损失是非常小的。
3、在IR接口上降低线速率，降低数据带宽
在LTE系统中，若把IFFT/FFT处理上移放到RRU上进行，IR上传输频域数据，这样采用频域压缩的方式会有比时域压缩方式更大的带宽降低。例如：假设IR上要传输8天线、6小区的数据(假设数据为32bit)，时域与频域压缩都采用3/4压缩，则当IR传输时域数据且不用压缩方式时的数据量为：30.72MHZ*32bit*8*6*10/8＝58.9824Gbit/s；当IR传输时域数据且采用3/4时域压缩方式时的数据量为：30.72MHZ*32bit*8*6*10/8*3/4＝44.2368Gbit/s；当IR传输频域数据且不用压缩方式时的数据量为：1200RE*14symb*10*100*32bit*8*6*10/8＝32.256Gbit/s；当IR传输频域数据且采用3/4时域压缩方式时的数据量为1200RE*14symb*10*100*32bit*8*6*10/8*3/4＝24.192Gbit/s.显而易见，用频域压缩方式对IR带宽的降低更明显。
4、在相同的存储条件下，能大大降低随机存取存储器缓存带宽的压力
在LTE系统中，在BBU处理板上的随机存取存储器缓存的数据可以是时域数据也可以是频域数据，对于随机存取存储器缓存不同类型的数据，用对频域数据进行压缩方式更能降低随机存取存储器缓存带宽。例如：假设IR上要传输8天线、6小区的数据(假设数据为32bit)，时域与频域压缩都采用3/4压缩，则当DDR缓存时域数据且不用压缩方式时的数据量为：30.72MHZ*32bit*8*6＝1474.56*32Mbit/s；当DDR缓存时域数据且采用3/4时域压缩方式时的数据量为：30.72MHZ*32bit*8*6*3/4＝1474.56*24Mbit/s；当DDR缓存频域数据且不用压缩方式时的数据量为：1200RE*14symb*10*100*32bit*8*6＝806.4*32M bit/s；当DDR缓存频域数据且采用3/4时域压缩方式时的数据量为1200RE*14symb*10*100*32bit*8*6*3/4＝806.4*24Mbit/s。从上面可以看出用频域压缩方式能大大降低随机存取存储器缓存带宽的压力。
5、降低数据缓存存储容量
在单板的数据处理中，采用频域数据压缩方法可以在系统性能损失比较小的情况下降低了各个模块之间要缓存数据的位宽，从而达到降数据缓存存储容量的目的。
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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种LTE系统中数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、将频域数据进行频域压缩；
B、通过IR接口传输或者用随机存取存储器缓存经过频域压缩后的数据；
C、从IR接口上接收到频域压缩的数据或者从随机存取存储器缓存中读取频域压缩的数据后，对频域压缩的数据进行频域解压缩还原处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A之前，进一步包括：把将要通过IR接口传输或者单板将要缓存的原始数据转换成频域数据；
所述步骤C之后进一步包括：把频域解压缩恢复出来的频域数据还原为时域数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A包括：
A1、对所述频域数据按照频域压缩算法进行量化截取得到有效数据；
A2、把截取出来的有效数据和定标因子拼合成频域压缩后的数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤C所述对频域压缩的数据进行频域解压缩还原处理包括：
从频域压缩的数据中提取出有效数据和定标因子；
根据定标因子对有效数据进行符号位扩展和补零操作。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述量化截取为采用四舍五入方式处理、直接截断、均匀量化、μ率量化或A率量化。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述定标因子为固定定标因子、动态定标因子或一段带宽内自动计算的定标因子。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述频域压缩是对频域中特定频点或特定子载波的数据进行频域压缩。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，步骤A所述频域数据为基站侧上行链路中快速傅立叶变换操作后的频域数据或基站侧下行链路中资源映射后的频域数据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: CHINA POTEVIO CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: PUTIAN IT TECH INST CO., LTD. Effective date: 20130909 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20130909 Address after: 100080, No. two, 2 street, Zhongguancun science and Technology Park, Beijing, Haidian District Applicant after: CHINA POTEVIO CO.,LTD. Address before: 100080 Beijing, Haidian, North Street, No. two, No. 6, No. Applicant before: PETEVIO INSTITUTE OF TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: PUTIAN IT TECH INST CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: CHINA POTEVIO CO., LTD. Effective date: 20131129 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20131129 Address after: 100080 Beijing, Haidian, North Street, No. two, No. 6, No. Applicant after: PETEVIO INSTITUTE OF TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 100080, No. two, 2 street, Zhongguancun science and Technology Park, Beijing, Haidian District Applicant before: CHINA POTEVIO CO.,LTD. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 100080 Putian Building, No. 6 North Second Street, Haidian District, Beijing Patentee after: POTEVIO INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 100080 6, two North Street, Haidian District, Beijing, Haidian Patentee before: PETEVIO INSTITUTE OF TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address |