同相正交信號iq數據壓縮方法及裝置的製作方法
2023-09-21 00:39:25 2
專利名稱：同相正交信號iq數據壓縮方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動通訊領域，特別是涉及一種同相正交信號an-phase Quadrature，簡稱為IQ)數據壓縮方法及裝置。
背景技術：
在長期演進(Long Term Evolution，簡稱為LTE)無線通訊系統中，無線接入網 由eNodeB(Evolved NodeB，簡稱為eNodeB)構成。圖1是現有技術中分布式基站中射頻 拉遠結構的示意圖，如圖1所示，eNodeB由演進型室內基帶處理單元(Evolved Building Base band Unit，簡稱為eBBU)和演進型射頻拉遠單元(Evolved Radio Remote Unit，簡稱 為eRRU)構成，eBBU和eRRU之間通過光纖或者電纜連接，採用通用公共射頻接口(Common Public Radio hterface，簡稱為 CPRI)或者開放的無線接口(Open Radio hterface，簡 稱為0RI)等協議進行數據交互。在CPRI協議中，射頻設備控制器(Radio Equipment Contro，簡稱為REC)對應於 eBBU，射頻設備(Radio Equipment，簡稱為RE)對應於eRRU。CPRI協議規定了 REC與RE之 間接口規範，屬於基站內部接口，可以使用光纖或者電纜方式連接。目前，業界廣泛使用此 標準開發分布式基站系統。圖2是現有技術中CPRI基本幀的結構示意圖，如圖2所示，CPRI定義了 eBBU和 eRRU接口的層一、層二內容。物理層採用8B/10B編碼，速率支持614. 4/1228. 8/2457. 6/30 72/4915. 2/6144Mbps等一系列等級。在數據鏈路層規定每個基本幀的周期是1/3. 84M，大 約為沈0. 42ns,由1個控制字加15個字的IQ區域構成；圖3是現有技術中CPRI無線幀的 結構示意圖，如圖3所示，在CPRI協議中，每256個基本幀構成1個超幀，150個超幀構成1 個IOms無線幀。LTE無線通訊系統相對2G、3G無線系統，吞吐率有很大的提高，同時eBBU和eRRU 之間的數據流量也有大幅度的提高。eRRU和eBBU之間的光口速率可以根據公式1進行計 算，在帶寬為20M、4天線接收的LTE無線通訊系統，假設I信號和Q信號位寬都為15bit，那 麼光口速率如公式1所示(在公式1中，10/8是8B10B編碼帶來的光口冗餘，16/15是控制 字帶來的冗餘)光口速率=(I信號位寬+Q信號位寬)X採樣速率X天線數X 10/8X16/15= 30bit X 30. 72m/s X 4X 10/8 X 16/15= 4. 9152Gbps公式 1隨著LTE帶寬或者天線數的增加，光口速率將按照正比例增加，將極大的增加設 備的硬體成本，並且，隨著光口速率的繼續增加，將沒有能夠滿足對應光口速率的硬體設 備。因此，目前急需一種數據壓縮方法，以降低數據速率。
發明內容
本發明提供一種IQ數據壓縮方法及裝置，以解決現有技術中光口速率過大而導
3致的設備硬體成本增加的問題。本發明提供一種IQ數據壓縮方法，包括將連續m個IQ數據劃分為一組，並獲取各組數據中的數值最大數據；截取本組數據中數值最大數據的連續η比特高位有效數據以及符號位，並刪除數 值最大數據中剩餘的低比特位數據；截取本組數據中其他m-1個數據的連續η比特高位有效數據以及符號位，並刪除 其他m-1個數據中剩餘的低比特位數據；根據刪除的低比特位數據的位數確定本組的壓縮因子，並發送壓縮因子和壓縮後 的IQ數據。本發明還提供了一種IQ數據壓縮裝置，包括劃分模塊，用於將連續m個IQ數據劃分為一組，並獲取各組數據中的數值最大數 據；第一截取模塊，用於截取當前數據組中數值最大數據的連續η比特高位有效數據 以及符號位，並刪除數值最大數據中剩餘的低比特位數據；第二截取模塊，用於截取當前數據組中其他m-1個數據的連續η比特高位有效數 據以及符號位，並刪除其他m-1個數據中剩餘的低比特位數據；第一確定模塊，用於根據刪除的低比特位數據的位數確定當前數據組的壓縮因 子；發送模塊，用於發送發送壓縮因子和壓縮後的IQ數據。本發明有益效果如下通過對IQ數據進行壓縮，解決了現有技術中光口速率過大而導致的設備硬體成 本增加的問題，能夠有效降低eNodeB無線設備對光模塊和光纖的需求，並降低基站設備的 成本。
圖1是現有技術中分布式基站中射頻拉遠結構的示意圖；圖2是現有技術中CPRI基本幀的結構示意圖；圖3是現有技術中CPRI無線幀的結構示意圖；圖4是本發明實施例的IQ數據壓縮方法的流程圖；圖5是本發明實施例的上行IQ數據壓縮處理示意圖；圖6是本發明實施例的實例1的示意圖；圖7是本發明實施例的實例2的示意圖；圖8是本發明實施例的IQ數據壓縮裝置的結構示意圖。
具體實施例方式為了解決現有技術中光口速率過大而導致的設備硬體成本增加的問題，本發明提 供了一種IQ數據壓縮方法及裝置，在下述實施例中，主要對LTE系統中頻分雙工制式下， eBBU與eRRU接口的上行IQ數據位寬的壓縮進行具體說明，以下結合附圖以及實施例，對本 發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不
4限定本發明。方法實施例根據本發明的實施例，提供了一種IQ數據壓縮方法，圖4是本發明實施例的IQ數 據壓縮方法的流程圖，如圖4所示，根據本發明實施例的IQ數據壓縮方法包括如下處理步驟401，將連續m個IQ數據劃分為一組，並獲取各組數據中的數值最大數據；其 中，優選地，IQ數據可以為經過下變頻後的IQ數據。此外，在實際應用中，進行IQ數據壓縮時每組中的m值，可以根據信號功率變化的 速度進行確定。步驟402，截取本組數據中數值最大數據的連續η比特高位有效數據以及符號位， 並刪除數值最大數據中剩餘的低比特位數據；通過上述處理，對數值最大的IQ數據進行了 壓縮。優選地，步驟402中，在長期演進系統的頻分雙工制式下，η可以取值為8，連續8 比特高位有效數據加上最高比特位上的1比特的符號位，得到壓縮後的IQ數據為9比特。 也就是說，eBBU與eRRU接口上行IQ數據位寬壓縮為9bit，其中包括最高比特位上1比特 的符號位。需要說明的是，在實際應用中，η的取值要根據系統上行指標的要求確定，需要要 滿足系統要求的基站接收機參考靈敏度、接收機動態範圍、接收機鄰道選擇性指標、基站窄 帶阻塞指標、接收機阻塞特性指標、以及接收機互調特性指標等。步驟403，截取本組數據中其他m-1個數據的連續η比特高位有效數據以及符號 位，並刪除其他m-1個數據中剩餘的低比特位數據；通過上述處理，對剩餘的m-1個數據分 別進行了壓縮。至此，完成了對該組m個數據的壓縮。步驟404，根據刪除的低比特位數據的位數確定本組的壓縮因子，並發送壓縮因子 和壓縮後的IQ數據。優選地，在本發明實施例中，可以每32碼片(chip)進行一次IQ數據壓縮。需 要說明的是，在本發明實施例中，chip是指通用公共無線接口(Common Public Radio Interface，簡稱為 CPRI)中的 chip，其中，lchip = 1/3. 84MHz，在 LTE FDD 下，按照每 32chip進行一次IQ數據壓縮，其他制式可以選擇不同的周期。在本發明實施例中，如果對上行數據進行壓縮，則IQ數據的壓縮由RRU完成，解壓 縮由BBU完成；在LTE FDD下，如果對上行數據進行壓縮，IQ數據的壓縮由eRRU完成，壓縮 後的IQ數據和壓縮因子需要傳遞到eBBU，由eBBU進行還原(解壓縮)。即，在執行了步驟 404之後，對端(eBBU)根據壓縮因子將壓縮後的IQ數據進行還原。圖5是本發明實施例的 上行IQ數據壓縮處理示意圖，如圖5所示，由RE對16比特的IQ數據進行壓縮，得到壓縮 後的9比特的IQ數據，並將壓縮因子和9比特的IQ數據發送到REC，REC根據壓縮因子將 9比特的IQ數據恢復為壓縮前16比特的IQ數據。在實際應用中，如果對下行數據進行壓 縮，則IQ數據的壓縮由BBU完成，解壓縮由RRU完成；在LTE FDD下，如果對下行數據進行 壓縮，IQ數據的壓縮由eBBU完成，壓縮後的IQ數據和壓縮因子需要傳遞到eRRU，由eRRU 進行還原(解壓縮)。假設將連續m個IQ數據劃分為一組，且IQ數據都是正數，如果為負數，可以按照 絕對值大小進行壓縮。根據本發明實施例的IQ數據壓縮方法就是將連續的數據碼流每m個
5數據分為一組，找出每組數據中數值最大的一個數據，截取出該最大數值數據的連續8bit 高位有效數據，相當於將剩餘的低比特位刪除掉。然後按照同樣的方式去處理其他(m-1) 個數據，隨後，用壓縮因子標識刪除的低比特位。例如，壓縮因子為1，表示把bitO刪除， 壓縮因子為2，表示把bitO、bitl都刪除，依次類推；特殊地，壓縮因子為0，表示保留了低 Sbit的數據，刪除的是bU8 bitl4的數據。eBBU側根據eRRU上報的壓縮因子，重新將 數據還原為16bit的IQ數據，在還原時，刪除掉的低比特位數據可以用0填補。以下結合附圖，對本發明上述技術方案進行舉例說明。實例 1圖6是本發明實施例的實例1的示意圖，如圖6所示，包括如下處理步驟1，假設每4個採樣點進行一次數據壓縮，同時假設IQ數據都是正數，首先將 連續的數據碼流每4個分為一組，需要說明的是，IQ數據為負數時，可以按照絕對值大小進 行壓縮；步驟2，找出這4數據中最大的一個數據為WORDO ；步驟3，找出WORDO的高^it有效數據bit6 bitl3 ；步驟4，刪除WORDO的bitO bit5以及bitl4，得到WORDO壓縮後的數據；步驟5，對W0RD1，W0RD2和W0RD3，同樣刪除相應的bitO bit5以及bitl4，得到 相應的壓縮後的數據；步驟6，根據刪除的低bit位為bitO bit5，確定壓縮因子為6 ；步驟7，eBBU側根據壓縮因子在低位bit5 bitO填6個0，最高位bitl4填1個 0，重新將數據還原為16bit的IQ數據。實例2圖7是本發明實施例的實例2的示意圖，如圖7所示，包括如下處理步驟1，假設每4個採樣點進行一次數據壓縮，同時假設IQ數據都是正數，首先將 連續的數據碼流每4個分為一組，需要說明的是，IQ數據為負數時，可以按照絕對值大小進 行壓縮；步驟2，找出這4個數據中最大的一個數據W0RD0 ；步驟3，找出W0RD0的高^it有效數據bitO bit7 ；步驟4，刪除W0RD0的bU8 bitl4，得到W0RD0壓縮後的數據；步驟5，對W0RD1，W0RD2和W0RD3，同樣刪除相應的bit8 bitl4，得到相應的壓 縮後的數據；步驟6，根據保留的是低8bit，確定壓縮因子為0 ；步驟7，BBU側根據壓縮因子在bU8 bitl4位置填7個0，重新將數據還原為 16bit的IQ數據。需要說明的是，本發明實施例的技術方案不限於使用在CPRI和ORI協議中，也不 限於應用在eBBU和eRRU接口之間。通過上述處理，根據本發明實施例的技術方案能夠降低eBBU與eRRU接口間上行 IQ數據傳輸速率，從而有效降低eNodeB無線設備對光模塊和光纖的需求，進一步降低基站 設備的成本。裝置實施例
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根據本發明的實施例，提供了一種IQ數據壓縮裝置，圖8是本發明實施例的IQ數 據壓縮裝置的結構示意圖，如圖8所示，根據本發明實施例的IQ數據壓縮裝置包括劃分模 塊80、第一截取模塊82、第二截取模塊84、第一確定模塊86、發送模塊88。以下對本發明實 施例的各個模塊進行詳細的說明。劃分模塊80用於將連續m個IQ數據劃分為一組，並獲取各組數據中的數值最大 數據；其中，優選地，IQ數據可以為經過下變頻後的IQ數據。此外，在實際應用中，進行IQ數據壓縮時每組中的m值，可以根據信號功率變化的 速度進行確定。第一截取模塊82用於截取本組數據中數值最大數據的連續η比特高位有效數據 以及符號位，並刪除數值最大數據中剩餘的低比特位數據；通過上述處理，第一截取模塊 82對數值最大的IQ數據進行了壓縮。優選地，，在長期演進系統的頻分雙工制式下，η可以取值為8，連續8比特高位有 效數據加上最高比特位上的1比特的符號位，得到壓縮後的IQ數據為9比特。也就是說， eBBU與eRRU接口上行IQ數據位寬壓縮為9bit，其中包括最高比特位上1比特的符號位。需要說明的是，在實際應用中，η的取值要根據系統上行指標的要求確定，需要要 滿足系統要求的基站接收機參考靈敏度、接收機動態範圍、接收機鄰道選擇性指標、基站窄 帶阻塞指標、接收機阻塞特性指標、以及接收機互調特性指標等。第二截取模塊84用於截取本組數據中其他m-1個數據的連續η比特高位有效數 據以及符號位，並刪除其他m-1個數據中剩餘的低比特位數據；通過上述處理，對剩餘的 m-Ι個數據分別進行了壓縮。至此，完成了對該組m個數據的壓縮。第一確定模塊86用於根據刪除的低比特位數據的位數確定本組的壓縮因子；發送模塊88用於發送壓縮因子和壓縮後的IQ數據。優選地，在本發明實施例中，裝置中的啟動模塊可以每32碼片(chip)啟動一次 該IQ數據壓縮裝置，進行IQ數據壓縮。需要說明的是，在本發明實施例中，chip是指通用 公共無線接口 (Common Public Radio Interface，簡稱為 CPRI)中的 chip，其中，lchip = 1/3. 84MHz，在LTE FDD下，按照每32chip進行一次IQ數據壓縮，其他制式可以選擇不同的周期。在本發明實施例中，IQ數據的壓縮由RRU完成；在LTE FDD下，該裝置可以位於 eRRU，也就是說，IQ數據的壓縮由eRRU完成。壓縮後的IQ數據和壓縮因子需要傳遞到 eBBU,由eBBU進行還原。假設將連續m個IQ數據劃分為一組，且IQ數據都是正數，如果為負數，可以按照 絕對值大小進行壓縮。根據本發明實施例的IQ數據壓縮裝置中，劃分模塊80將連續的數據 碼流每m個分為一組，找出每組數據中數值最大的一個數據；第一截取模塊82截取出該最 大數值數據的連續8bit高位有效數據，相當於將剩餘的低比特位刪除掉。然後第二截取模 塊84按照同樣的方式去處理其他(m-Ι)個數據，隨後，第一確定模塊86用壓縮因子標識刪 除的低比特位。例如，壓縮因子為1，表示把bitO刪除，壓縮因子為2，表示把bit0、bitl都 刪除，依次類推；特殊地，壓縮因子為0，表示保留了低Sbit的數據，刪除的是bU8 bitl4 的數據。發送模塊88向eBBU側發送壓縮因子和壓縮後的IQ數據。需要說明的是，本發明實施例的技術方案不限於使用在CPRI和ORI協議中，也不限於應用在eBBU和eRRU接口之間。綜上所述，本發明實施例通過對IQ數據進行壓縮，解決了現有技術中光口速率過 大而導致的設備硬體成本增加的問題，能夠有效降低eNodeB無線設備對光模塊和光纖的 需求，並降低基站設備的成本。儘管為示例目的，已經公開了本發明的優選實施例，本領域的技術人員將意識到 各種改進、增加和取代也是可能的，因此，本發明的範圍應當不限於上述實施例。
權利要求
1.一種同相正交信號IQ數據壓縮方法，其特徵在於，包括 將連續m個IQ數據劃分為一組，並獲取各組數據中的數值最大數據；截取本組數據中所述數值最大數據的連續η比特高位有效數據以及符號位，並刪除所 述數值最大數據中剩餘的低比特位數據；截取本組數據中其他m-1個數據的所述連續η比特高位有效數據以及符號位，並刪除 所述其他m-1個數據中所述剩餘的低比特位數據；根據刪除的低比特位數據的位數確定本組的壓縮因子，並發送所述壓縮因子和壓縮後 的IQ數據。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括根據無線系統接收功率變 化的速度確定m值。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在長期演進系統的頻分雙工制式下，所述η 為8，所述壓縮後的IQ數據為9比特，其中，所述壓縮後的IQ數據的最高比特位為符號位。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述IQ數據為經過下變頻後的IQ數據。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括每32碼片進行一次所述 IQ數據壓縮。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括根據所述壓縮因子將所述 壓縮後的IQ數據進行還原。
7.—種IQ數據壓縮裝置，其特徵在於，包括劃分模塊，用於將連續m個IQ數據劃分為一組，並獲取各組數據中的數值最大數據； 第一截取模塊，用於截取當前數據組中所述數值最大數據的連續η比特高位有效數據 以及符號位，並刪除所述數值最大數據中剩餘的低比特位數據；第二截取模塊，用於截取當前數據組中其他m-Ι個數據的所述連續η比特高位有效數 據以及符號位，並刪除所述其他m-1個數據中所述剩餘的低比特位數據；第一確定模塊，用於根據刪除的低比特位數據的位數確定當前數據組的壓縮因子； 發送模塊，用於發送發送所述壓縮因子和壓縮後的IQ數據。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括 第二確定模塊，用於根據無線系統接收功率變化的速度確定m值；啟動模塊，用於每32碼片啟動一次所述IQ數據壓縮裝置，進行IQ數據壓縮。
9.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，在長期演進系統的頻分雙工制式下，所述η為8，所述壓縮後的IQ數據為9比特，其中， 所述壓縮後的IQ數據的最高比特位為符號位； 所述IQ數據為經過下變頻後的IQ數據。
10.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述裝置位於射頻拉遠單元RRU或演進型 射頻拉遠單元eRRU。
全文摘要
本發明公開了一種IQ數據壓縮方法及裝置。該方法包括將連續m個IQ數據劃分為一組，並獲取各組數據中的數值最大數據；截取本組數據中數值最大數據的連續n比特高位有效數據以及符號位，並刪除數值最大數據中剩餘的低比特位數據；截取本組數據中其他m-1個數據的連續n比特高位有效數據以及符號位，並刪除其他m-1個數據中剩餘的低比特位數據；根據刪除的低比特位數據的位數確定本組的壓縮因子，並發送壓縮因子和壓縮後的IQ數據。藉助於本發明的技術方案，能夠有效降低eNodeB無線設備對光模塊和光纖的需求，並降低基站設備的成本。
文檔編號H04L25/03GK102075467SQ20101059349
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者林樹功, 董耀榮, 賈昊男, 閆鵬周 申請人:中興通訊股份有限公司