一种CPRI接口数据压缩传输方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种CPRI接口数据压缩传输方法及系统，包括接收输入的基带I/Q数据，找出连续N个样点的最大值，通过最大值确定样本数据的压缩因子K的值；将接收的基带I/Q数据进行缓存并与压缩因子K进行时序对齐；进行压缩操作，包括根据压缩因子K的值，将基带I/Q数据进行相应的截位压缩到6bit；将压缩后的6bitI/Q数据和4bit压缩因子K通过CPRI接口按照协议传输到待解压缩端；根据压缩因子K的值，对压缩所得6bitI/Q数据进行解压缩操作，恢复成15bitI/Q数据。采用本发明专利技术可以在系统性能指标满足的情况下，提高CPRI接口数据传输能力，降低技术实现难度与复杂度，节约成本。

CPRI interface data compression transmission method and system

The invention discloses a CPRI interface for data compression and transmission method and system, including the baseband I/Q data receiving input, find the maximum value for N samples, determine the compression factor K sample data values through the maximum value; the baseband I/Q data receiving cache and the timing is aligned with the compression factor of K; the compression operation, including the compression factor K value, the baseband I/Q data corresponding to a compression section 6bit; the compressed 6bitI/Q data and 4bit compression factor K through the CPRI interface to be transmitted to the decoder in accordance with the agreement; according to the compression factor K value of income 6bitI/Q data compression decompression operation, restore 15bitI/Q data. By adopting the invention, the data transmission capability of the CPRI interface can be improved, the technical difficulty and complexity can be reduced, and the cost can be saved under the condition that the system performance index is satisfied.

【技术实现步骤摘要】
一种CPRI接口数据压缩传输方法及系统
本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及一种CPRI接口数据压缩传输方法及系统。
技术介绍
随着4G通信技术的发展，5G通信需求的日益临近，CPRI(通用公共无线电接口)接口传输带宽受限的问题愈发凸显。5G对CPRI接口传输带宽的需求远远大于4G，在5G通信应用场景中，对CPRI接口传输带宽需求远远超出目前10Gbps的配置。巨大的CPRI接口传输带宽对光口提出了更高的要求，现有的光口速率基本无法满足5G通信应用。CPRI协议规定数据传输的基本帧长为1Tc＝1/3.84MHz＝260.416667ns，一个基本帧包含16个字W=0…15，字长T依赖于线比特率。W=0用于控制字，W=1…15用于用户平台的IQ数据传输。5G基站是在4G基站基础上的演进，也是一种分布式结构，由基带单元BBU和射频拉远设备RRU通过光纤连接。由于基带的IQ数据宽度为15bit，20MHz带宽信号的采样速率是30.72MHz，CPRI协议对数据进行8b/10b编码，因此对于2天线100M带宽的设备来说，光口最大线速率为：30.72M×5×30bit×2×（10/8）=11.52Gbps。而目前基站光口线速率最大只支持10Gbps，则需要2个10G光口才能完成基带数据传输。随着天线的增多，带宽的进一步增大，所需光口的数量将更多，那么设备的复杂度及成本将增加。
技术实现思路
本专利技术针对CPRI接口传输带宽受限问题提供一种CPRI接口数据压缩传输方法及系统，用来降低设备复杂度，节省硬件成本，同时能够兼容现有设备，可以快速软件升级现有设备。本专利技术技术方案提供一种CPRI接口数据压缩传输方法，包括以下步骤，步骤1，接收输入的基带I/Q数据；步骤2，从接收的输入基带I/Q数据中找出连续N个样点的最大值，其中N为所取样本数据的样点数；步骤3，通过连续N个样点的最大值确定样本数据的压缩因子K的值，K的值根据15bit数据的符号位与其他bit位按照由高到低顺序依次进行比较来确定；步骤4，将接收的基带I/Q数据进行缓存并与压缩因子K进行时序对齐；步骤5，进行压缩操作，包括根据压缩因子K的值，将相应基带I/Q数据进行相应的截位压缩到6bit；步骤6，将压缩后的6bitI/Q数据和4bit压缩因子K通过CPRI接口按照协议传输到待解压缩端；步骤7，根据压缩因子K的值，对压缩所得6bitI/Q数据进行解压缩操作，恢复成15bitI/Q数据，所述解压缩操作是步骤5中压缩操作的逆过程。而且，步骤2中，找出连续N个样点的最大值实现方式为，通过初始最大值与一个样点值之间进行比较其绝对值找出它们的最大值再和另一个样点值进行比较，逐个比较下去，最后得到的最大值就是这段样点的最大值。而且，步骤3中，15bit数据的符号位与其他bit位按照由高到低顺序依次进行比较时，不等则结束比较，否则继续取下一位比较，压缩因子K每次比较后减1，最小为5。而且，步骤6中，数据发送时先把I/Q数据和压缩因子K按照协议规定摆放在相应的位置再通过光口Serdes发送出去；另一端数据接收时先接收从光口Serdes传送的数据再按照协议从相应位置提取I/Q数据和压缩因子K。而且，步骤5中，压缩操作采用如下公式，compress_dat=fifo_dat[K:(K-5)]其中，compress_dat为压缩所得6bitI/Q数据，fifo_dat[]表示步骤4中缓存后的结果；步骤7中，解压缩操作采用如下公式，decompress_dat={(14-K){compress_dat[5]},compress_dat,(K-5){1'b0}}其中，'b表示二进制数据，decompress_dat为解压缩恢复所得15bitI/Q数据。本专利技术相应提供一种CPRI接口数据压缩传输系统，包括压缩模块、CPRI接口模块和解压缩模块，所述压缩模块包括以下单元，第一单元，用于接收输入的基带I/Q数据；第二单元，用于从接收的输入基带I/Q数据中找出连续N个样点的最大值，其中N为所取样本数据的样点数；第三单元，用于通过连续N个样点的最大值确定样本数据的压缩因子K的值，K的值根据15bit数据的符号位与其他bit位按照由高到低顺序依次进行比较来确定；第四单元，用于将接收的基带I/Q数据进行缓存并与压缩因子K进行时序对齐；第五单元，用于进行压缩操作，包括根据压缩因子K的值，将相应基带I/Q数据进行相应的截位压缩到6bit；CPRI接口模块，用于将压缩后的6bitI/Q数据和4bit压缩因子K通过CPRI接口按照协议传输到待解压缩端；解压缩模块，用于根据压缩因子K的值，对压缩数据进行解压缩操作，恢复成15bitI/Q数据，所述解压缩操作是压缩模块第五单元中压缩操作的逆过程。而且，第二单元中，找出连续N个样点的最大值实现方式为，通过初始最大值与一个样点值之间进行比较其绝对值找出它们的最大值再和另一个样点值进行比较，逐个比较下去，最后得到的最大值就是这段样点的最大值。而且，第三单元中，15bit数据的符号位与其他bit位按照由高到低顺序依次进行比较时，不等则结束比较，否则继续取下一位比较，压缩因子K每次比较后减1，最小为5。而且，CPRI接口模块中，数据发送时先把I/Q数据和压缩因子K按照协议规定摆放在相应的位置再通过光口Serdes发送出去；另一端数据接收时先接收从光口Serdes传送的数据再按照协议从相应位置提取I/Q数据和压缩因子K。而且，第五单元中，压缩操作采用如下公式，compress_dat=fifo_dat[K:(K-5)]其中，compress_dat为压缩所得6bitI/Q数据，fifo_dat[]表示步骤4中缓存后的结果；解压缩模块中，解压缩操作采用如下公式，decompress_dat={(14-K){compress_dat[5]},compress_dat,(K-5){1'b0}}其中，'b表示二进制数据，decompress_dat为解压缩恢复所得15bitI/Q数据。本专利技术为在无线通信中CPRI接口的传输带宽受限的情况下提高传输能力，提出了一种CPRI接口数据压缩传输方法及系统，将原始15bit数据经过自适应压缩算法进行压缩到6bit后在通过CPRI接口进行数据传输，能够满足系统指标要求。本专利技术具有下列的优点和积极效果：1、本技术方案采用一种自适应量化的压缩算法，量化误差较小，经过压缩解压缩后对系统的性能影响比其他压缩算法小。2、本技术方案将基带数据由15bit压缩到6bit，可以节约一半的光纤及光模块成本，降低设备的复杂度和运维难度。3、本技术方案可以直接利用现有基站设备的FPGA实现，因此能够兼容现有设备，最大程度地保护之前设备投资。附图说明图1是本专利技术实施例的CPRI接口数据压缩传输系统结构图。图2是本专利技术实施例的CPRI接口数据压缩传输方法流程图。图3是本专利技术实施例的CPRI接口6.144Gbps的数据帧结构图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。图1是实施例的CPRI接口数据压缩传输系统结构图。CPRI接口数据压缩传输系统包括压缩模块、CPRI接口模块和解压缩模块三个部分，具体实施时可由FPGA（FieldProgrammableGa本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CPRI接口数据压缩传输方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1，接收输入的基带I/Q数据；步骤2，从接收的输入基带I/Q数据中找出连续N个样点的最大值，其中N为所取样本数据的样点数；步骤3，通过连续N个样点的最大值确定样本数据的压缩因子K的值，K的值根据15bit数据的符号位与其他bit位按照由高到低顺序依次进行比较来确定；步骤4，将接收的基带I/Q数据进行缓存并与压缩因子K进行时序对齐；步骤5，进行压缩操作，包括根据压缩因子K的值，将相应基带I/Q数据进行相应的截位压缩到6bit；步骤6，将压缩后的6bitI/Q数据和4bit压缩因子K通过CPRI接口按照协议传输到待解压缩端；步骤7，根据压缩因子K的值，对压缩所得6bitI/Q数据进行解压缩操作，恢复成15bitI/Q数据，所述解压缩操作是步骤5中压缩操作的逆过程。

【技术特征摘要】
1.一种CPRI接口数据压缩传输方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1，接收输入的基带I/Q数据；步骤2，从接收的输入基带I/Q数据中找出连续N个样点的最大值，其中N为所取样本数据的样点数；步骤3，通过连续N个样点的最大值确定样本数据的压缩因子K的值，K的值根据15bit数据的符号位与其他bit位按照由高到低顺序依次进行比较来确定；步骤4，将接收的基带I/Q数据进行缓存并与压缩因子K进行时序对齐；步骤5，进行压缩操作，包括根据压缩因子K的值，将相应基带I/Q数据进行相应的截位压缩到6bit；步骤6，将压缩后的6bitI/Q数据和4bit压缩因子K通过CPRI接口按照协议传输到待解压缩端；步骤7，根据压缩因子K的值，对压缩所得6bitI/Q数据进行解压缩操作，恢复成15bitI/Q数据，所述解压缩操作是步骤5中压缩操作的逆过程。2.根据权利要求1所述CPRI接口数据压缩传输方法，其特征在于：步骤2中，找出连续N个样点的最大值实现方式为，通过初始最大值与一个样点值之间进行比较其绝对值找出它们的最大值再和另一个样点值进行比较，逐个比较下去，最后得到的最大值就是这段样点的最大值。3.根据权利要求1所述CPRI接口数据压缩传输方法，其特征在于：步骤3中，15bit数据的符号位与其他bit位按照由高到低顺序依次进行比较时，不等则结束比较，否则继续取下一位比较，压缩因子K每次比较后减1，最小为5。4.根据权利要求1所述CPRI接口数据压缩传输方法，其特征在于：步骤6中，数据发送时先把I/Q数据和压缩因子K按照协议规定摆放在相应的位置再通过光口Serdes发送出去；另一端数据接收时先接收从光口Serdes传送的数据再按照协议从相应位置提取I/Q数据和压缩因子K。5.根据权利要求1或2或3或4所述CPRI接口数据压缩传输方法，其特征在于：步骤5中，压缩操作采用如下公式，compress_dat=fifo_dat[K:(K-5)]其中，compress_dat为压缩所得6bitI/Q数据，fifo_dat[]表示步骤4中缓存后的结果；步骤7中，解压缩操作采用如下公式，decompress_dat={(14-K){compress_dat[5]},compress_dat,(K-5){1'b0}}其中，'b表示二进制数据，decompress_dat为解压缩恢复所得15bitI/Q数据。6.一种CPRI接口数据压缩传输系统，其特征在于：包括压缩模...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵雨，李昌元，周世军，杨浩，周博海，王艳欢，
申请(专利权)人：武汉虹信通信技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42