CN113114686A - 用于5g的光纤传输方法及其传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于5G的光纤传输方法及其传输系统。光纤传输方法包括以下步骤:分别采集N个连续的I路数据和Q路数据;将所述I路数据和Q路数据分别进行数据压缩并获取I路压缩数据和Q路压缩数据;所述I路压缩数据和Q路压缩数据之间通过协议进行传输;将I路压缩数据和Q路压缩数据进行解压缩。传输系统,包括数据采集单元、数据压缩单元、数据传输单元以及数据解压单元。本方法主要采用光纤作为本方法的传输介质。本发明在满足各性能的前提下,对IQ数据进行压缩,减少数据的位宽,从而能够支持更大的系统容量,降低传输成本;而且,本方法中对压缩数据的损伤较小,本方法的数据压缩算法简单,对芯片资源的消耗小。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种用于5G的光纤传输方法和一种用于5G的传输系统。
背景技术
通用公共无线接口(Common PublicRadio Interface,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。基带单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)采用光纤或线缆介质进行连接,数据速率很高。随着无线通信技术的发展,基带单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)之间通过光纤传输的数据量不断增大导致传输的速率不断提高,从而对硬件的性能要求不断提升,导致成本的上升。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。
在现有的数据压缩算法中,存在着对压缩数据位的损伤较大或者截位位宽的传输不够合理问题,从而对压缩数据带来了的损伤。此外,一些压缩算法也存在着过于复杂的计算,导致算法的实现对芯片资源的消耗太大(比如利用FPGA芯片实现)。
因此,本发明阐述了一种对数据压缩损伤小,实现比较简单的IQ数据压缩的算法。
发明内容
根据本发明的一个方面,提供了用于5G的光纤传输方法,包括以下步骤:
分别采集N个连续的I路数据和Q路数据;
将所述I路数据和Q路数据分别进行数据压缩并获取I路压缩数据和Q路压缩数据;
所述I路压缩数据和Q路压缩数据之间通过协议进行传输;
将I路压缩数据和Q路压缩数据进行解压缩,
其中,
所述I路数据和Q路数据的压缩方法包括:
将N个连续的I路数据和Q路数据分别各自独立分成一组数据;
求出每组数据的绝对值的最大值Dmax;
根据绝对值的最大值Dmax求出该组数据的截位位宽MI;
根据截位位宽MI对该组数据进行截位处理;
在该组数据的固定位置插入所述截位位宽MI,并设置标识序列K。
本发明提供一种用于5G的光纤传输的发明,本方法主要采用光纤作为本方法的传输介质。本发明在满足各性能的前提下,对数据进行压缩,减少数据的位宽,从而能够支持更大的系统容量,降低传输成本;本方法的数据压缩算法简单,对芯片资源的消耗小。
在一些实施方式中,所述的N个连续的I路数据和Q路数据中的N≥4且为偶数。
由此,主要考虑的是CPRI组帧。
在一些实施方式中,所述根据绝对值的最大值Dmax求出该组数据的截位位宽MI的方法包括:
Wi为输入的数据位宽,Wo为压缩之后的数据位宽,其中,1≤n≤Wi-Wo
通过上述公式得到该组数据的截位位宽MI。
由此,通过一个简单的方法得到截位位宽M,减少资源占用。
在一些实施方式中,所述根据截位位宽MI对该组数据进行截位处理的方法包括:
根据MI值对该组数据进行四舍五入截位处理,其中第4至第(N-1)个数据四舍五入截MI位,其余数据四舍五入截MI+1位再左移1位;
由此,能够避免四舍五入截位数据的溢出。
在一些实施方式中,在该组数据的固定位置插入所述截位位宽MI的方法包括:
所述截位位宽放在压缩数据中进行传输,其中每组数据的截位位宽MI放置于该组压缩之后的数据的第1-3个数据的bit0。
由此,能够在解压缩端能够提取出每组数据的截位位宽。
在一些实施方式中,所述设置标识序列K的方法包括标识序列K配置为自定义的一个bit序列,位宽为Kwidth;将K的其中每个bit位依次放置在每一组压缩数据的第N个数据的bit0位。
由此,能够在解压缩端提取每一组数据,需要在压缩段插入标识序列K。
在一些实施方式中,所述将I路压缩数据和Q路压缩数据进行解压缩包括:
实时检测I路压缩数据和Q路压缩压缩数据的标识序列,确认每组数据的边界;
根据标识序列的位置求出每组数据的截位位宽;
根据每组数据的截位位宽对压缩数据进行左移。
由此,通过上述步骤进行解压,能够确保得到解压缩之后的数据。
在一些实施方式中,所述实时检测I路压缩数据和Q路压缩数据的标识序列的方法均分别包括:
随机将连续的N个数据为一组;
每隔N个数据对压缩数据的bit0位进行移位拼接数据,并依次记录为:Kt1、Kt2.......KtN;
Kt1、Kt2.......KtN数据的位宽为Kwidth,当检测到Kt1、Kt2.......KtN其中的一个为标识序列K时,并且在每隔N*Kwidth数据能够连续M次检测到该表示序列K,则认为成功检测到了标识序列K,若否,则重新开始检测标识序列。
由此,数据的标识序列需要实时成功检测到累计的次数超过一定的数目才能确认为检测到了标识序列K。
在一些实施方式中,成功检测到标识序列K之后,但在该位置连续P次未检测到标识序列,则需要从新开始检测标识序列。
由此,通过以上方法重新检测标识序列,能够保证标识序列的检测正确率。
在一些实施方式中,M、P均配置为自定义的次数。
由此,用户能够对检测次数进行自定义。
在一些实施方式中,所述根据标识序列的位置求出每组数据的截位位宽的方法包括:
根据压缩端之前的截位位宽MI放置的位置,即每组数据的前三个数据的bit0,得出该组数据的截位位宽MI。
由此,通过上述方法得出该组数据的截位位宽MI。
在一些实施方式中,所述根据每组数据的截位位宽对压缩数据进行左移的方法包括:
提取出每组数据的截位位宽MI之后,将每组数据的第1、2、3.......N个数据的bit0置0,之后将该组所有的左移MI位得到解压缩之后的数据。
由此,通过上述方法得到解压缩之后的数据。
根据本发明的另一个方面,还提供了一种用于5G的传输系统,能够实现权利要求1至12任一项所述的方法,包括
数据采集单元,配置为采集N个连续的I路数据和Q路数据;
数据压缩单元,配置为对N个连续的I路数据和Q路数据进行压缩;
数据传输单元,配置为压缩后的I路数据和Q路数据之间的传输;
数据解压单元,配置为压缩后的I路数据和Q路数据的解压。
本发明的有益效果的具体体现为:本发明的数据传输,能够支持更大的系统容量,降低传输成本;本方法的数据压缩算法简单,对芯片资源的消耗小。而且,本方法设有检测和补救措施,根据用户的自定义次数保证标识序列的检测正确率。
附图说明
图1为本发明一实施方式的用于5G的光纤传输方法的流程图。
图2为图1所示用于5G的光纤传输方法中步骤S1的流程图。
图3为图1所示用于5G的光纤传输方法中步骤S3的流程图。
图4为图3所示步骤S3中步骤S3.1的流程图。
图5为本发明一实施方式的IQ压缩数据的传输的平面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
图1-3示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的用于5G的光纤传输方法,包括I路数据与Q路数据,I路数据与Q路数据的压缩解压缩流程相同,I路数据与Q路数据分别通过以下步骤进行分别处理,“I路数据”或“Q路数据”的压缩、传输、解压均为同时进行(以下的“IQ数据”为“I路数据”或“Q路数据”):
S0、分别采集N个连续的I路数据和Q路数据;
S1、压缩端将数据压缩,数据压缩包括步骤S1.1-S1.6,结合图2。
S1.1、将连续的N个IQ数据分为一组;
将连续的N个IQ数据分为一组,下一组数据也是连续N个IQ数据,依次连续将实时的IQ数据进行分组,形成连续分组;N≥4,N为一般偶数,主要考虑的是CPRI组帧。
S1.2、求出该组数据的绝对值的最大值Dmax;
将每组数据取绝对值后再求出该组数据绝对值的最大值Dmax。
S1.3、根据绝对值的最大值Dmax求出该组数据的截位位宽MI,如下公式,Wi为输入的数据位宽,Wo为压缩之后的数据位宽,其中,1≤n≤Wi-Wo;
比如,需要将一个14位的I数据压缩到10位,则Wi=14,Wo=10;若绝对值最大值Dmax处于212到213之间则截取位宽MI=4;绝对值最大值处于211到212-1之间则MI=3;绝对值最大值处于210到211-1之间则MI=2;绝对值最大值处于29到210-1之间则MI=1;绝对值最大值处于0到29-1之间则MI=0。
S1.4、根据截位位宽MI对该组数据进行四舍五入截位;
根据MI值对该组数据进行四舍五入截位处理,其中第4至第(N-1)个数据四舍五入截MI位,其余数据四舍五入截MI+1位再左移1位;
S1.5、在第1-3个数据的bit0位插入截位位宽MI,将标识序列K的一个bit位放在该组第N个数据的bit0;
为了在解压缩端能够提取出每组数据的截位位宽,需要将截位位宽放在压缩数据中进行传输,其中每组数据的截位位宽MI放置于该组压缩之后的数据的第1-3个数据的bit0。为了能够在解压缩端提取每一组数据,需要在压缩段插入标识序列K,K可以是用户自己定义的一个bit序列,位宽为Kwidth。将K的每个bit位依次放置在每一组压缩数据的第N个数据的bit0位。
比如,第一组压缩数据的第N个数据的bit0位放置标识序列K的bit0;第二组压缩数据的第N个数据的bit0位放置标识序列K的bit1;依次类推,第Kwidth组压缩数据的第N个数据的bit0位放置标识序列K的bit(Kwidth-1);则第Kwidth+1组压缩数据的第N个数据的bit0位放置标识序列K的bit0,依次循环。
S1.6、完成数据压缩,得到压缩数据,结合图3;
S2、将根据S1步骤得到的压缩数据通过CPRI协议进行传输;根据S1步骤的过程得到的I路压缩数据与Q路压缩数据组帧,并通过CPRI协议从压缩端传输至解压缩端。
S3、数据解压,解压端收到通过CPRI协议进行传输的压缩数据后,解压端对数据进行解压;包括以下步骤:
S3.1、实时检测IQ压缩数据的标识序列,确认每组数据的边界;实时检测标识序列采用盲检方式,具体检测步骤为步骤S3.1.1-S3.1.2,结合图4;
S3.1.1、随机将连续的N个数据为一组;
S3.1.2、每隔N个数据对压缩数据的bit0位进行移位拼接数据,其中每组中的第1个数据的bit0依次移位拼接数据为Kt1;第2个数据的bit0依次移位拼接数据为Kt2;以此类推第N个数据的bit0依次移位拼接数据为KtN;
(可以理解为:每组数据存在N个数据,将每组数据的第1个数据的bit0依次移位拼接得到Kt1,将每组数据的第2个数据的bit0依次移位拼接得到Kt2,以此类推,得到Kt3、Kt4.....,直至将每组数据的第N个数据的bit0依次移位拼接得到KtN)
Kt1、Kt2.......KtN数据的位宽为Kwidth,当检测到Kt1、Kt2.......KtN其中的一个为标识序列K时,并且在每隔N*Kwidth数据能够连续M次检测到该表示序列,则认为成功检测到了标识序列K;成功检测到标识序列K之后,但在该位置连续P次未检测到标识序列,则需要重新开始检测标识序列K。其中,M、P均配置用户自定义的次数。
即,连续地在同一位置检测到M次之后才视为成功,这时候进入了检测成功状态,此时认为此刻的数据边界是有效的。在检测成功状态下,连续P次在该位置未检测到标识序列,则进入了检测失败状态,此时的数据边界是无效的,需要重新开始检测。需要注意的是检测标识序列K是一直在检测的,即使检测成功之后还是需要继续检测标识序列K。还需要注意的是连续检测M次K序列,才算检测成功,才能进入检测成功状态,若小于M不能算检测成功,需要重新检测。在检测成功状态下,连续未检测到P次K序列才能进入检测失败状态,重新开始检测,若小于P则不能算检测失败,还处于检测成功状态。
S3.2、根据标识序列的位置求出每组数据的截位位宽;
根据标识序列的位置,可以得出分组的数据;根据压缩端之前的截位位宽MI放置的位置,即每组数据的前三个数据的bit0得出该组数据的截位位宽MI。
S3.3、根据每组数据的截位位宽对压缩数据进行左移;
在提取出每组数据的截位位宽MI之后,将每组数据的第1、2、3和N个数据的bit0置0,然后将该组所有的左移MI位得到解压缩之后的数据。
S3.4、得到解压缩数据。
结合图5,用于实现上述方的法用于5G的传输系统,包括以下单元:
数据采集单元,配置为采集N个连续的I路数据和Q路数据;
数据压缩单元,配置为对N个连续的I路数据和Q路数据进行压缩;
数据传输单元,配置为压缩后的I路数据和Q路数据之间的传输;
数据解压单元,配置为压缩后的I路数据和Q路数据的解压。
以上为本发明用于5G的光纤传输的发明的一种实施例,主要采用光纤作为本方法的传输介质。本发明在满足各性能的前提下,对数据进行简单压缩,减少数据的位宽,从而能够支持更大的系统容量,降低传输成本;而且,本方法中对压缩数据的损伤较小,数据压缩算法简单,对芯片资源的消耗小。
以上的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (13)
1.用于5G的光纤传输方法,其特征在于,包括以下步骤:
分别采集N个连续的I路数据和Q路数据;
将所述I路数据和Q路数据分别进行数据压缩并获取I路压缩数据和Q路压缩数据;
所述I路压缩数据和Q路压缩数据之间通过协议进行传输;
将I路压缩数据和Q路压缩数据进行解压缩,
其中,
所述I路数据和Q路数据的压缩方法包括:
将N个连续的I路数据和Q路数据分别各自独立分成一组数据;
求出每组数据的绝对值的最大值Dmax;
根据绝对值的最大值Dmax求出该组数据的截位位宽MI;
根据截位位宽MI对该组数据进行截位处理;
在该组数据的固定位置插入所述截位位宽MI,并设置标识序列K。
2.根据权利要求1所述的用于5G的光纤传输方法,其特征在于,所述的N个连续的I路数据和Q路数据中的N≥4且为偶数。
5.根据权利要求3所述的用于5G的光纤传输方法,其特征在于:在该组数据的固定位置插入所述截位位宽MI的方法包括:
所述截位位宽放在压缩数据中进行传输,其中每组数据的截位位宽MI放置于该组压缩之后的数据的第1-3个数据的bit0。
6.根据权利要求1所述的用于5G的光纤传输方法,其特征在于,所述设置标识序列K的方法包括标识序列K配置为自定义的一个bit序列,位宽为Kwidth;将K的其中一个bit位依次放置在每一组压缩数据的第N个数据的bit0位。
7.根据权利要求1-6任一所述的用于5G的光纤传输方法,其特征在于,所述将I路压缩数据和Q路压缩数据进行解压缩包括:
实时检测I路压缩数据和Q路压缩压缩数据的标识序列,确认每组数据的边界;
根据标识序列的位置求出每组数据的截位位宽;
根据每组数据的截位位宽对压缩数据进行左移。
8.根据权利要求7所述的用于5G的光纤传输方法,其特征在于,所述实时检测I路压缩数据和Q路压缩数据的标识序列的方法均分别包括:
随机将连续的N个数据为一组;
每隔N个数据对压缩数据的bit0位进行移位拼接数据,并依次记录为:Kt1、Kt2.......KtN;
Kt1、Kt2.......KtN数据的位宽为Kwidth,当检测到Kt1、Kt2.......KtN其中的一个为标识序列K时,并且在每隔N*Kwidth数据能够连续M次检测到该表示序列K,则认为成功检测到了标识序列K,若否,则重新开始检测标识序列。
9.根据权利要求8所述的用于5G的光纤传输方法,其特征在于,成功检测到标识序列K之后,但在该位置连续P次未检测到标识序列,则需要从新开始检测标识序列。
10.根据权利要求9所述的用于5G的光纤传输方法,其特征在于,M、P均配置为自定义的次数。
11.根据权利要求7所述的用于5G的光纤传输方法,其特征在于,所述根据标识序列的位置求出每组数据的截位位宽的方法包括:
根据压缩端之前的截位位宽MI放置的位置,即每组数据的前三个数据的bit0,得出该组数据的截位位宽MI。
12.根据权利要求7所述的用于5G的光纤传输方法,其特征在于,所述根据每组数据的截位位宽对压缩数据进行左移的方法包括:
提取出每组数据的截位位宽MI之后,将每组数据的第1、2、3.......N个数据的bit0置0,之后将该组所有的左移MI位得到解压缩之后的数据。
13.一种用于5G的传输系统,其特征在于,能够实现权利要求1至12任一项所述的方法,包括
数据采集单元,配置为采集N个连续的I路数据和Q路数据;
数据压缩单元,配置为对N个连续的I路数据和Q路数据进行压缩;
数据传输单元,配置为压缩后的I路数据和Q路数据之间的传输;
数据解压单元,配置为压缩后的I路数据和Q路数据的解压。
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