CN103139129B - 多载波调制信号的压缩/解压方法及压缩器/解压器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种新的多载波调制信号的压缩/解压方法及压缩器/解压器。根据本发明，根据本发明，先对多载波调制信号进行时频域变换，多载波调制信号变换到频域，然后在频域进行低损压缩，压缩后的信号传输所需的带宽大大降低。对应的，经有线网络传输后的信号，必须先进行频域解压，然后再进行常规的基带信号处理。应用本发明可以获得更高的压缩率，从而降低基于集中式处理的接入网中拉远光网的带宽需求。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术，尤其涉及移动通信网络中的多载波调制信号的压缩/解压方法及压缩器/解压器。
背景技术
随着移动互联网业务的迅猛增长，移动运营商为保持竞争优势，部署传统接入网的成本越来越高昂。为了降低建网成本，同时为用户提供优质服务，许多移动运营商和设备供应商开始考虑采用更具吸引力的方案，目前热门的方案都是基于分布式天线和集中式基带处理架构的，例如中国移动的云接入网(C-RAN)和阿尔卡特朗讯的灵云无线(LightRadio)等。采用基于集中式基带处理的接入网架构，基站站址的需求可以大大削减，基带处理设备(或者基带处理单元BBU)也可以在多个虚拟基站间共享。与传统的接入网相比，这种架构可以大大节省运营成本和建设成本。而且，小区间干扰消除、多点协作等先进的调度和信号处理技术更易于实现，从而这种架构可以提供更大的容量、更广的覆盖和更好的用户体验。
这些集中式处理系统中，基带处理单元(BBU)和远端射频头(RRH)在地理上是分离的，可以通过光纤网络或者以太网络等有线网络进行连接，并通过开放基站架构协议(OBSAI)或公共无线接口(CPRI)进行数据交互，在这些有线连接上传输原始的时域基带信号。这种架构给光纤网络或者以太网络的有线传输带宽需求带来了巨大的挑战，例如，带宽20MHz的8天线3Gpp LTE(长期演进项目)系统需要9.8304Gbps的有线传输带宽，正在标准化研究中LTE-A(LTE-Advance)的带宽需求更是激增到49.152Gbps。
针对上述过高带宽需求的问题，目前已经有少量压缩算法可以用来压缩基带信号，两种典型的方案有：阿尔卡特朗讯的灵云无线(LightRadio)中采用的时域信号压缩算法(图1)和Samplify公司的压缩算法(图2)。这些算法可以提供2～3倍的压缩率，而带来很小的性能损失，可以有效地降低有线传输的带宽需求。与无压缩传输相比，采用这些有效的压缩算法，仅需不到一半的光纤资源。
但是，对于无线通信系统中的多载波调制信号，例如LTE/LTE-A系统中采用的正交频分复用(OFDM)或DFT扩频OFDM(DFT-S-OFDM)调制，在频域进行压缩会更为有效。通过针对接收到的上行多载波调制信号特征设计的压缩算法，可以获得更高的压缩比，这些特征有：
1.接收到的上行多载波调制信号在时域动态范围大，而在频域动态范围小，因此在频域压缩会更具优势。
2.接收信号会有噪声损伤，在低信噪比条件下，过高精度的量化不会带来任何增益，可以采用低位宽量化。
3.由于宽带信号经历了频率选择性信道，或者因为发射机与接收机的距离有远有近，都会造成接收信号强度在不同的子载波上的剧烈变化。更为合理的方案应该是对不同子载波上的信号用自适应的位宽进行量化。
另外，当基站同时为多个用户提供服务时，相邻子载波上信号功率会有很大的差异，这是由用户各自的信干噪比工作点或信道衰落造成的。频域压缩可以对不同子载波上的信号独立进行量化，它们互不影响。而采用时域压缩技术，不同子载波上的用户信号会相互混叠，高功率用户信号对量化有更大影响，从而损伤了低功率用户信号。因此，这种情况下频域压缩也比时域压缩更具优势。
发明内容
为解决现有技术中的上述缺点，本发明有效利用了多载波调制信号的特征，如子载波间的独立性、频率选择性信道等，提供了多载波调制信号的压缩/解压方法及压缩器/解压器。根据本发明，先对多载波调制信号进行时频域变换，多载波调制信号变换到频域，然后在频域进行低损压缩，压缩后的信号传输所需的带宽大大降低。对应的，经有线网络传输后的信号，必须先进行频域解压，然后再进行常规的基带信号处理。
具体地，根据本发明的一个实施方式，提供一种多载波调制信号的压缩方法，包括，将时域多载波调制信号通过时频域变换处理，变换到频域；对频域多载波调制信号进行压缩处理；将压缩后的多载波调制信号进行封装并发送。
根据本发明的一个具体实施例，所述对频域多载波调制信号进行压缩处理包括删除空子载波。
根据本发明的一个具体实施例，所述对频域多载波调制信号进行压缩处理包括对频域多载波调制信号进行低位比特和/或高位比特截断。
根据本发明的一个具体实施例，所述对频域多载波调制信号进行压缩处理包括，对频域多载波调制信号分组提取公因子。
根据本发明的一个具体实施例，所述对频域多载波调制信号进行低位比特截断包括，对多载波调制信号进行噪声电平估计；根据噪声电平估计，在保证低位截断所带来的性能损失是可接受的条件下，确定合适的截断比特数，并将所述截断比特数的低位比特截断。
根据本发明的一个具体实施例，所述对频域多载波调制信号进行高位比特截断包括，对多载波调制信号分组进行信号动态范围统计；根据每组信号电平的最大值或者每组信号电平的平均值确定高位比特截断比特数并将所述截断比特数的高位比特截断。
根据本发明的一个具体实施例，对RACH前导信号，所述将时域多载波调制信号通过时频域变换处理，变换到频域的过程包括，频带搬移，将RACH前导信号搬移到频带中央；抽取滤波，过滤所述时域多载波调制信号并抽取样点，时频域变换处理，确定合适的FFT窗口，执行FFT运算，得到频域的RACH序列。
根据本发明的一个具体实施例，所述空子载波包括保护带、直流子载波或者未调用资源块上的信号。
根据本发明的另一个实施方式，提供一种多载波调制信号的解压方法，包括，解析接收到的压缩包，获取压缩后的信号；对压缩后的信号执行频域解压。
根据本发明的一个具体实施例，所述频域解压包括对每个子载波上的压缩后的截断信号进行符号位扩展。
根据本发明的一个具体实施例，所述频域解压包括对每组子载波上的压缩后的信号乘公因子进行放大。
根据本发明的另一个实施方式，提供一种频域压缩器，包括：时频域变换处理单元，用于将时域多载波调制信号通过FFT处理，变换到频域；
压缩处理单元，用于对频域多载波调制信号进行压缩处理；信号封装和发送单元，用于将压缩后的多载波调制信号进行封装并发送。
根据本发明的一个具体实施例，所述压缩处理单元包括空子载波删除处理单元，用于删除所述频域多载波调制信号中的空子载波。
根据本发明的一个具体实施例，所述压缩处理单元包括，比特截断单元，用于对频域多载波调制信号进行低位比特和/或高位比截断。
根据本发明的一个具体实施例，所述压缩处理单元包括，提取公因子单元，用于对频域多载波调制信号分组提取公因子。
根据本发明的一个具体实施例，所述比特截断单元包括，电平估计单元，用于对多载波调制信号进行噪声电平估计；低位截断比特数确定单元，用于根据电平估计单元输出的估计噪声电平，在保证低位截断所带来的性能损失是可接受的条件下，确定合适的低位截断比特数；低位比特截断单元，用于根据确定的低位截断比特数，将所述低位截断比特数的低位比特截断。
根据本发明的一个具体实施例，所述比特截断单元包括，信号动态范围统计单元，用于对多载波调制信号分组进行信号动态范围统计；高位截断比特数确定单元，用于根据每组信号电平的最大值或者每组信号电平的平均值，确定合适的高位截断比特数；高位比特截断单元，用于根据确定的高位截断比特数，将所述高位截断比特数的高位比特截断。
根据本发明的一个具体实施例，所述时频域变换处理单元进一步还包括，频带搬移单元，用于将RACH前导信号搬移到频带中央；抽取滤波单元，用于过滤所述时域多载波调制信号并抽取样点。
根据本发明的一个具体实施例，所述空子载波包括保护带、直流子载波或者未调用资源块上的信号。
根据本发明的一个具体实施例，所述压缩器配置在远端射频头RRH设备上。
根据本发明的另一个实施方式，提供一种频域解压器，包括，解析单元，用于解析接收到的压缩包，获取压缩后的信号；频域解压单元，用于对解析单元输出的压缩后的信号执行频域解压。
根据本发明的一个具体实施例，所述频域解压单元包括分组乘公因子放大单元，用于对每组子载波上的压缩后的信号乘公因子进行放大。
根据本发明的一个具体实施例，所述频域解压单元包括符号位扩展单元，用于对每个子载波上的压缩后的截断信号进行符号位扩展。
根据本发明的一个具体实施例，所述频域解压器配置在基带处理设备上。
根据本发明的另一个实施方式，提供一种上行多载波调制信号的处理系统，包括，远端射频头RRH设备，所述远端射频头RRH设备包括一个频域压缩器；基带处理设备，所述基带处理设备包括一个频域解压器；光纤网络或者以太网络，用以传输远端射频头RRH设备和基带处理设备之间的信号。
附图说明
通过以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面了解，本发明的其他目的和效果将变得更加清楚和易于理解，其中：
图1表示现有技术的灵云无线中的时域信号压缩方法示意图。
图2表示现有技术的Samplify公司的压缩方法示意图。
图3表示根据本发明的实施方式的上行多载波调制信号的处理系统示意图。
图4a，4b，4c，4d，4e，4f分别表示根据本发明的实施方式的不同压缩方案的频域压缩流程示意图。
图5表示根据本发明的实施方式的RACH序列提取示意图。
图6表示提取公因子的原理图。
图7表示根据本发明的实施方式的比特截断的自适应量化原理示意图。
图8a，8b分别表示根据本发明的实施方式的低位比特截断和高位比特截断的示意图。
图9a，9b表示根据本发明的实施方式的压缩信号的封装格式示意图。
图10a，10b表示根据本发明的实施方式的不同解压方案的频域解压流程示意图。
图11a，11b，11c，11d，11e，11f分别表示根据本发明的实施方式的不同压缩方案的频域压缩器结构示意图。
图12a，12b，12c表示根据本发明的实施方式的不同解压方案的频域解压器结构示意图。
在所有的上述附图中，相同的标号表示具有相同、相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
以下结合附图具体描述本发明的实施方式。
图3给出上行多载波调制信号的处理系统示意图，在RRH先由频域压缩器310的时频域变换处理单元311对接收到的上行多载波调制信号进行时频域变换并由压缩处理单元312在频域进行信号压缩，压缩后的信号经有线网络传输到BBU，并在BBU的频域解压器320进行频域解压后进行基带信号处理。
图4a，4b，4c，4d，4e，4f给出了不同压缩方案的频域压缩流程示意图。其中，图4a给出了一个总体流程示意图，本发明首先将时频域变换单元从基带处理单元(BBU)移到远端射频头(RRH)上实现，即在步骤S401，对接收到的时域信号进行时频域信号变换，将时域信号变换到频域。对于多数上行信号，如LTE/LTE-A系统中的PUSCH(物理上行共享信道)、PUCCH(物理上行控制信道)和SRS(SoundingReference Symbol，回声参考符号)，可以通过定时信息确定合适的FFT(快速傅立叶变换)窗口，然后根据系统参数执行相应的FFT运算，将时域信号变换到频域。
对于LTE/LTE-A的RACH(随机接入信道)前导信号，根据本发明的一个实施例，时频域信号变换可以由RACH前端处理实现，包括以下步骤：
(a)频带搬移：将RACH前导信号搬移到频带中央，这是后面抽取滤波器的通带。RACH前导信号所占频带的偏移信息可由BBU通知。
(b)抽取滤波：过滤接收信号并抽取样点，将采样速率降到2.56MHz。表1给出了不同系统带宽条件下的抽样系数。
表1
| 系统带宽 | 采样速率 | 抽样系数 |
| 5MHz | 7.68MHz | 3 |
| 10MHz | 15.36MHz | 6 |
| 20MHz | 30.72MHz | 12 |
(c)2048点FFT：确定合适的FFT窗口，执行2048点FFT运算，变换后得到长度为839的RACH序列。对于RACH前导信号，可以按图5所示提取出长度为839的RACH序列。
接着，在步骤S402，对时频域变换后的频域信号，进行频域压缩，本发明给出频域压缩可采用删除空子载波方法、分组提取公因子方法或者高位和/或低位比特截断方法，或者删除空子载波方法和分组提取公因子方法的结合、或者删除空子载波方法和高位和/或低位比特截断方法的结合。
图4b给出的实施例中采用删除空子载波方法进行频域压缩，具体的，采用删除保护带、直流子载波和未调用资源块上的信号。有些子载波没有承载任何信息：
(a)保护带和直流子载波；
(b)未调用的子载波：基站根据业务需求来调度无线资源，这些子载波没有用到。
它们对BBU端的处理没有帮助，没有必要把这些信号送到BBU端进行处理。
由于BBU和RRH都已知(a)类子载波的位置，对这类子载波的处理不需要额外的信息交互。
对于(b)类子载波，其调用情况可以由BBU根据资源调度信息用简单的位图通知RRH。例如，带宽20MHz的LTE系统将可用子载波分成了100个资源块，所以可以用100比特的位图来指示这些资源块的调用情况。RRH根据所收到的位图指示，删除未调用子载波上的信号，然后对其余有用信号进行进一步压缩。删除未调用子载波信号，可以提高低负载情况下的压缩比。
图4c给出的实施例中采用分组提取公因子方法进行频域压缩，具体的，由于每个资源块内每个子载波上的信号采用了相同的调制方式，它们会有一个公因子，所有信号除以这个公因子，商的实部和虚部都是很小的整数，量化时可以用少量的比特表示；为保证无性能损失，公因子可用全精度(如16比特)表示。提取公因子原理图如图6所示，对16QAM资源块的子载波，每个子载波的公因子是1623，所有子载波信号都除以1623，这样，提取公因子后的子载波的实部和虚部都是很小的整数，可以用少量的比特表示。
图4d给出的实施例中采用高位和/或低位比特截断的方法进行频域压缩，其中，根据系统需求，可以只采用高位比特截断或者低位比特截断或者高位比特截断和低位比特截断都采用来进行频域压缩。具体的，图7给出比特截断的自适应量化原理示意图，根据噪声电平估计和接收信号强度估计，自适应地截断数字信号的低位和高位，可以用少量的比特来表示接收到的信号，仅会带来很小的性能损失。可以根据保护带上的信号来估计噪声电平。
(a)对于所有的数字信号，其低位被加性噪声损伤。截断部分低位比特，只要带来的量化噪声不超过底噪，就不会造成信号的恶化。
(b)由于不同子载波上接收信号功率的巨大差异，各资源块上信号的动态范围也有所不同，但资源块内相邻子载波上信号会有相近的动态范围。本发明统计每个资源块内12个子载波上信号电平的最大值或平均值，据此截断其高位比特。这样，每个资源块分别进行信号电平的估计并分别进行高位比特截断。进行此操作几乎不会造成性能损失。
如图8(a)所示，根据估计的噪声电平截断低位比特。应选取合适的截断比特数(NL)，以保证低位截断所带来的性能损失是可接受的，表2给出了根据不同噪声电平确定低位截断比特数的实施例。
表2
如图8(b)所示，根据接收信号电平的最大值截断高位比特。本发明统计每个资源块内12个子载波上信号的动态范围，即所有复信号实部和虚部的最大值，从而确定有效符号位的位置，截断其余高位比特，因为它们是有效符号位的简单重复。这里列出的只是高位截断的一个实施例，这一步也可以采用其它手段实现，例如根据接收信号的平均电平来截断高位比特。
图4e给出删除空子载波方法和分组提取公因子方法的结合进行频域压缩的流程示意图。在此方案中，先对频域信号进行空子载波删除，然后分组提取公因子。根据通信系统标准中对资源块的定义，对频域信号进行分组，然后计算并提取公因子。空子载波删除和提取公因子的方法如前所述。
图4f给出删除空子载波方法和高位和/或低位比特截断方法结合进行频域压缩的流程示意图。删除空子载波方法和高位和/或低位比特截断方法在前已有详细描述，在此不再赘述，但必须一提的是，在此两种方法结合的时候，必须先进行噪声电平估计和/或接收信号强度估计，然后进行删除空子载波和高位和/或低位比特截断进行频域压缩。
通过上述的频域压缩，有线传输如拉远光网上传输的基带信号可以被大大压缩，而带来可控的性能损失。这样，有线传输如拉远光网的带宽需求就大大降低了，这使得基于集中式处理的接入网部署更方便，成本更低廉。
频域压缩后，在步骤S403，封装压缩后的信号，并将封装后的压缩包发给BBU。
对于删除空子载波后的压缩信号，以一般I/Q信号封装即可。
对于采用分组提取公因子进行频域压缩的方案，为了在解压时正确恢复原始信号，提取公因子后，需要将公因子和提取公因子后的信号一起封装进压缩包。封装格式如图9a所示。其中公因子可采用全精度(如16比特)量化，提取公因子后信号的实部和虚部则根据调制方式选取合适比特数分别进行量化，如QPSK调制采用2比特量化，16QAM采用3比特量化，64QAM采用4比特量化。
对于采用高位比特截断进行频域压缩的方案，由于在高位比特截断过程中，不同资源块内子载波上信号的高位截断比特数不相等，导致最终的量化比特数也不同，因此需要在压缩包中指示量化比特数，封装格式如图9b所示。其中量化比特数最大为15，可以用一个4比特数字表示。
对于采用删除空子载波方法和分组提取公因子方法的结合进行频域压缩的方案，封装方法和格式与分组提取公因子后信号封装(图9a)相似，而对于采用删除空子载波方法和高位和/或低位比特截断方法结合进行频域压缩的方案，封装方法和格式与比特阶段后信号封装(图9b)相似。
从BBU的角度来看，对上行信号的处理不需要精准的定时同步信息。因为RRH拥有源自GPS的精准参考定时信号，它可以控制成帧定时，在准确的时间把压缩后的上行数据发送给BBU。所以，BBU的上行数据处理可以设置成数据驱动模式，收到压缩数据包后立即启动上行数据处理，执行频域解压、信号解调、解码等操作。图10给出了BBU侧进行频域解压的流程示意图，其中，图10a对应分组乘以公因子放大的频域解压的流程示意图，图10b对应符号位扩展的频域解压的流程示意图。
在步骤S1001，进行信号解封装，解析接收到的压缩包，获取压缩后的信号。
图10a所示为对采用包含有分组提取公因子进行频域压缩的解压缩方案，在步骤S1002，对每个分组的信号，分别乘以公因子以恢复原始信号。
图10b所示为对采用包含有比特截断进行频域压缩的解压缩方案，在步骤S1012，对每个资源块内每个子载波上的截断信号，扩展其符号位。扩展后的比特数由BBU的具体实现确定，比如说扩展成16比特数。
对应联合采用删除空子载波和分组提取公因子进行频域压缩的解压缩方案，可参照图10a所示的解压缩方案来实现解压缩。
对应联合采用删除空子载波和比特截断进行频域压缩的解压缩方案，可参照图10b所示的解压缩方案来实现解压缩。
频域解压完成后，对PUSCH、PUCCH、SRS、RACH等上行信号分别执行常规的上行数据处理，如信号解调，解码等。
图11a，11b，11c，11d，11e，11f分别给出了表示根据本发明的实施方式的不同压缩方案的频域压缩器结构示意图。并且，图11所示的各个频域压缩器结构与图4所示的各个频域压缩流程相对应。下面进行具体描述。
图11a给出了一个总体频域压缩器结构示意图，对应图3的310。频域压缩器1100包括时频域变换处理单元1101，压缩处理单元1102，信号封装和发送单元1103。
具体的，时频域变换处理单元1101被配置为用于对接收到的时域信号进行时频域信号变换，将时域信号变换到频域。对一般的上行多载波信号如PUSCH，PUCCH，SRS等，通过定时信息确定合适的FFT(快速傅立叶变换)窗口，然后根据系统参数执行相应的FFT运算，将时域信号变换到频域。进一步地，时频域变换处理单元1101还包括频带搬移单元，和抽取滤波单元，用于对RACH信道的处理。其中，频带搬移单元，被配置为用于将RACH前导信号搬移到频带中央；抽取滤波单元，被配置为用于过滤所述时域多载波调制信号并抽取样点。然后将经抽取滤波后的RACH信号进行FFT变换到频域。时频域变换处理单元1101具体实现结构和功能对应于步骤S401，在此不再赘述。
压缩处理单元1120，被配置为用于对频域多载波调制信号进行压缩处理，对应于步骤S402。对应的，根据本发明的不同实施例，图11b，图11c，图11d，图11e，图11f分别给出包括空子载波删除处理单元1104、分组提取公因子单元1105或者比特截断单元1106，或者空子载波删除处理单元1104和分组提取公因子单元1105的结合、或者空子载波删除处理单元1104和比特截断单元1106的结合以实现频域压缩功能的频域压缩器结构示意图。接下来将进行描述。
信号封装和发送单元1103，被配置为用于将压缩后的多载波调制信号进行封装并将封装后的压缩包发给BBU。该单元实现的功能与步骤S403描述的步骤相对应。对应不同频域压缩方案，信号封装和发送单元1103配置的封装功能也不尽相同，在步骤S403以及图9a，9b已有详细记载，在此不再赘述。
下面分别描述图11b，图11c，图11d，图11e，图11f给出的实施例。
图11b给出的实施例与图4b的实施例对应。根据图11b，频域压缩器1110包括时频域变换处理单元1101，压缩处理单元1121和信号封装和发送单元1103。与图11a给出的实施例相似，时频域变换处理单元1101被配置为用于对接收到的时域信号进行时频域信号变换，将时域信号变换到频域。信号封装和发送单元1103，被配置为用于将压缩后的多载波调制信号进行封装并将封装后的压缩包发给BBU。压缩处理单元1121被配置为用于对频域多载波调制信号进行压缩处理，包括一个空子载波删除处理单元1104，空子载波删除处理单元1104被配置为采用删除保护带、直流子载波和未调用资源块上的信号实现频域压缩功能。空子载波删除处理在前面已有具体描述，在此不再赘述。
图11c给出的实施例与图4c的实施例对应。根据图11c，频域压缩器1120包括时频域变换处理单元1101，压缩处理单元1122和信号封装和发送单元1103。与图11a给出的实施例相似，时频域变换处理单元1101被配置为用于对接收到的时域信号进行时频域信号变换，将时域信号变换到频域。信号封装和发送单元1103，被配置为用于将压缩后的多载波调制信号进行封装并将封装后的压缩包发给BBU。压缩处理单元1122被配置为用于对频域多载波调制信号进行压缩处理，包括一个分组提取公因子单元1105，分组提取公因子单元1105被配置为用于对频域多载波调制信号分组提取公因子以实现频域压缩功能。分组提取公因子的处理在前面已有具体描述，在此不再赘述。
图11d给出的实施例与图4d的实施例对应。根据图11d，频域压缩器1120包括时频域变换处理单元1101，压缩处理单元1123和信号封装和发送单元1103。与图11a给出的实施例相似，时频域变换处理单元1101被配置为用于对接收到的时域信号进行时频域信号变换，将时域信号变换到频域。信号封装和发送单元1103，被配置为用于将压缩后的多载波调制信号进行封装并将封装后的压缩包发给BBU。压缩处理单元1123被配置为用于对频域多载波调制信号进行压缩处理，包括一个比特截断单元1106，比特截断单元1106被配置为用于对频域多载波调制信号进行低位比特和/或高位比截断以实现频域压缩功能。根据系统配置不同，比特截断单元可以实现低位比特截断功能、高位比特截断功能或者同时配置或高位和低位比截断功能。因此，进一步地，当比特截断单元1106被配置为用于实现低位比特截断功能时，还包括电平估计单元，被配置为用于对多载波调制信号进行噪声电平估计；低位截断比特数确定单元，被配置为用于根据电平估计单元输出的估计噪声电平，在保证低位截断所带来的性能损失是可接受的条件下，确定合适的低位截断比特数；低位比特截断单元，被配置为用于根据确定的低位截断比特数，将所述低位截断比特数的低位比特截断。当比特截断单元1106被配置为用于实现高位比特截断功能时，还包括信号动态范围统计单元，被配置为用于对多载波调制信号分组进行信号动态范围统计；高位截断比特数确定单元，被配置为用于根据每组信号电平的最大值或者每组信号电平的平均值，确定合适的高位截断比特数；高位比特截断单元，被配置为用于根据确定的高位截断比特数，将所述高位截断比特数的高位比特截断。具体的高位和/或低位比特截断处理在前面已有具体描述，在此不再赘述。
图11e给出的实施例与图4e的实施例对应。根据图11e，频域压缩器1130包括时频域变换处理单元1101，压缩处理单元1124和信号封装和发送单元1103。与图11a给出的实施例相似，时频域变换处理单元1101被配置为用于对接收到的时域信号进行时频域信号变换，将时域信号变换到频域。信号封装和发送单元1103，被配置为用于将压缩后的多载波调制信号进行封装并将封装后的压缩包发给BBU。压缩处理单元1124被配置为用于对频域多载波调制信号进行压缩处理，包括一个空子载波删除处理单元1104和一个分组提取公因子单元1105。采用空子载波删除处理和分组提取公因子处理结合来实现频域压缩功能。空子载波删除处理单元1104和分组提取公因子单元1105的具体实现前面已有具体描述，在此不再赘述。
图11f给出的实施例与图4f的实施例对应。根据图11f，频域压缩器1130包括时频域变换处理单元1101，压缩处理单元1125和信号封装和发送单元1103。与图11a给出的实施例相似，时频域变换处理单元1101被配置为用于对接收到的时域信号进行时频域信号变换，将时域信号变换到频域。信号封装和发送单元1103，被配置为用于将压缩后的多载波调制信号进行封装并将封装后的压缩包发给BBU。压缩处理单元1125被配置为用于对频域多载波调制信号进行压缩处理，包括一个空子载波删除处理单元1104和一个比特截断单元1106。采用空子载波删除处理和比特截断处理结合来实现频域压缩功能的具体实现可结合前面图11b和图11d给出的实施例，空子载波删除处理单元1104和比特截断单元1106的具体实现前面已有具体描述，在此不再赘述。类似的，在此两种功能结合以实现频域压缩的时候，必须先进行噪声电平估计和/或接收信号强度估计，然后进行删除空子载波和高位和/或低位比特截断进行频域压缩。
图12a，12b，12c分别给出了表示根据本发明的实施方式的不同解压缩方案的频域解压器结构示意图。
图12a中，频域解压器1200包括解析单元1201，频域解压单元1202。解析单元1201，被配置为用于解析接收到的压缩包，获取压缩后的信号；频域解压单元1202，被配置为用于对解析单元输出的压缩后的信号执行频域解压。
图12b中，频域解压器1210包括解析单元1201，频域解压单元1212。解析单元1201，被配置为用于解析接收到的压缩包，获取压缩后的信号；频域解压单元1202，被配置为用于对解析单元输出的压缩后的信号执行频域解压。在本实施例中，对应图10a的实施例，频域解压单元1202包括一个分组乘公因子放大单元1204，分组乘公因子放大单元1204被配置为用于对每组子载波上的压缩后的信号乘公因子进行放大。
图12c中，频域解压器1210包括解析单元1201，频域解压单元1222。解析单元1201，被配置为用于解析接收到的压缩包，获取压缩后的信号；频域解压单元1222，被配置为用于对解析单元输出的压缩后的信号执行频域解压。在本实施例中，对应图10b的实施例，频域解压单元1222包括一个符号位扩展单元1205，符号位扩展单元1205被配置为用于对每个子载波上的压缩后的截断信号进行符号位扩展。扩展后的比特数由BBU的具体实现确定，比如说扩展成16比特数。
对应联合采用删除空子载波和分组提取公因子进行频域压缩的频域解压器，可参照图12b所示的频域解压器结构来实现解压缩。
对应联合采用删除空子载波和比特截断进行频域压缩的频域解压器，可参照图12c所示的频域解压器来实现解压缩。
为验证本发明的多载波调制信号的压缩/解压方法及压缩器/解压器的性能，下面给出通过仿真计算了压缩后的误差向量幅度。作为比较基准，也仿真了无压缩时的误差向量幅度。仿真中，采用了LTE评估方法定义的6径信道。表3表示根据本发明的实施方式的的性能仿真结果。表3列出了仿真结果，采用本发明提供的方案可以获得3.1倍的压缩率，同时得到与无压缩情况下相近的误差向量幅度。
表3
对于RACH前导信号检测，从定时精度、漏检概率和虚警概率性能指标来看，本发明几乎没有任何影响。
在仿真中，假设系统是满负荷工作的。在实际系统中，多数小区承载了不同的负载，考虑到拉远光网中的统计复用，应用本发明可以获得更高的压缩率。例如，在系统半负荷工作条件下，可以获得高达5倍的压缩率，从而降低基于集中式处理的接入网中拉远光网的带宽需求。由于具有高倍的压缩率，本发明使得拉远光网中的信号传输更有效，基于集中式处理的接入网的部署更方便，成本更低廉。对于租用骨干网的移动运营商来说，低数据速率还意味着低租用成本。
本发明可以以硬件、软件、固件以及它们的组合来实现。本领域技术人员应该认识到，也可以在供任何合适数据处理系统使用的信号承载介质上所设置的统计机程序产品中体现本发明。这种信号承载介质可以是传输介质或用于机器可读信息的可记录介质，包括磁介质、光介质或其他合适介质。可记录介质的示例包括：硬盘驱动器中的磁盘或软盘、用于光驱的光盘、磁带，以及本领域技术人员所能想到的其他介质。本领域技术人员应该认识到，具有合适编程装置的任何通信设备都将能够执行如程序产品中体现的本发明方法的步骤。
从上述描述应该理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本发明各实施方式进行修改和变更。例如，本发明的实施方式以上行多载波信号为例进行描述，但是本说明书中的描述仅仅是用于说明性的，而不应被认为是限制性的，本领域的技术人员从本说明书的描述中，理解本发明也可以应用于其它场合的多载波信号。本发明的范围仅受权利要求书的限制。
Claims (23)
1.一种多载波调制信号的压缩方法，包括：
将时域多载波调制信号通过时频域变换处理，变换到频域；
对频域多载波调制信号进行压缩处理，所述压缩处理包括根据接收信号强度估计进行高位比特截断；以及
将压缩后的多载波调制信号进行封装并发送。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对频域多载波调制信号进行压缩处理包括删除空子载波。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对频域多载波调制信号进行压缩处理包括：
对频域多载波调制信号分组提取公因子。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对频域多载波调制信号进行压缩处理还包括：根据噪声电平估计进行低位比特截断。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对频域多载波调制信号进行低位比特截断包括：
对多载波调制信号进行噪声电平估计；以及
根据噪声电平估计，在保证低位截断所带来的性能损失是可接受的条件下，确定合适的截断比特数，并将所述截断比特数的低位比特截断。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对频域多载波调制信号进行高位比特截断包括：
对多载波调制信号分组进行信号动态范围统计；以及
根据每组信号电平的最大值或者每组信号电平的平均值确定高位比特截断比特数并将所述截断比特数的高位比特截断。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对RACH前导信号，所述将时域多载波调制信号通过时频域变换处理，变换到频域的过程包括：
频带搬移，将RACH前导信号搬移到频带中央；
抽取滤波，过滤所述时域多载波调制信号并抽取样点，以及
时频域变换处理，确定合适的FFT窗口，执行FFT运算，得到频域的RACH序列。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述空子载波包括保护带、直流子载波或者未调用资源块上的信号。
9.一种多载波调制信号的解压方法，包括：
解析接收到的压缩包，获取压缩后的信号，所述压缩后的信号是通过对频域多载波调制信号进行压缩处理生成的，所述压缩处理包括根据接收信号强度估计进行高位比特截断；
对压缩后的信号执行频域解压，所述频域解压包括对每个子载波上的压缩后的截断信号进行符号位扩展；以及
对解压后的数据进行数据处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述频域解压还包括对每组子载波上的压缩后的信号乘公因子进行放大。
11.一种频域压缩器，包括：
时频域变换处理单元，用于将时域多载波调制信号通过FFT处理，变换到频域；
压缩处理单元，用于对频域多载波调制信号进行压缩处理，所述压缩处理单元包括比特截断单元，所述比特截断单元用于根据接收信号强度估计对频域多载波调制信号进行高位比截断；以及
信号封装和发送单元，用于将压缩后的多载波调制信号进行封装并发送。
12.根据权利要求11所述的频域压缩器，其特征在于，所述压缩处理单元包括空子载波删除处理单元，用于删除所述频域多载波调制信号中的空子载波。
13.根据权利要求11或12所述的频域压缩器，其特征在于，所述压缩处理单元包括：
提取公因子单元，用于对频域多载波调制信号分组提取公因子。
14.根据权利要求11所述的频域压缩器，其特征在于，所述比特截断单元还用于根据噪声电平估计对频域多载波调制信号进行低位比特截断。
15.根据权利要求14所述的频域压缩器，其特征在于，所述比特截断单元包括：
电平估计单元，用于对多载波调制信号进行噪声电平估计；
低位截断比特数确定单元，用于根据电平估计单元输出的估计噪声电平，在保证低位截断所带来的性能损失是可接受的条件下，确定合适的低位截断比特数；以及
低位比特截断单元，用于根据确定的低位截断比特数，将所述低位截断比特数的低位比特截断。
16.根据权利要求11所述的频域压缩器，其特征在于，所述比特截断单元包括：
信号动态范围统计单元，用于对多载波调制信号分组进行信号动态范围统计；
高位截断比特数确定单元，用于根据每组信号电平的最大值或者每组信号电平的平均值，确定合适的高位截断比特数；以及
高位比特截断单元，用于根据确定的高位截断比特数，将所述高位截断比特数的高位比特截断。
17.根据权利要求11所述的频域压缩器，其特征在于，所述时频域变换处理单元进一步还包括：
频带搬移单元，用于将RACH前导信号搬移到频带中央；以及
抽取滤波单元，用于过滤所述时域多载波调制信号并抽取样点。
18.根据权利要求12所述的频域压缩器，其特征在于，所述空子载波包括保护带、直流子载波或者未调用资源块上的信号。
19.根据权利要求11所述的频域压缩器，所述压缩器配置在远端射频头RRH设备上。
20.一种频域解压器，包括：
解析单元，用于解析接收到的压缩包，获取压缩后的信号，所述压缩后的信号是通过对频域多载波调制信号进行压缩处理生成的，所述压缩处理包括根据接收信号强度估计进行高位比特截断；以及
频域解压单元，用于对解析单元输出的压缩后的信号执行频域解压，其中所述频域解压单元包括符号位扩展单元，用于对每个子载波上的压缩后的截断信号进行符号位扩展。
21.根据权利要求20所述的频域解压器，其特征在于，所述频域解压单元包括分组乘公因子放大单元，用于对每组子载波上的压缩后的信号乘公因子进行放大。
22.根据权利要求20所述的频域解压器，其特征在于，所述频域解压器配置在基带处理设备上。
23.一种上行多载波调制信号的处理系统，包括：
远端射频头RRH设备，所述远端射频头RRH设备包括权利要求11-19中任一项所述的频域压缩器；
基带处理设备，所述基带处理设备包括根据权利要求20-22中任一项所述的频域解压器；以及
光纤网络或者以太网络，用以传输远端射频头RRH设备和基带处理设备之间的信号。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Pudong New Area, Pudong Jinqiao Ning Bridge Road, No. 388, No. Co-patentee after: Alcatel Optical Networks Israe Patentee after: Shanghai NOKIA Baer Limited by Share Ltd Address before: 201206 Shanghai, Pudong Jinqiao Ning Bridge Road, No. 388, No. Co-patentee before: Alcatel Optical Networks Israe Patentee before: Shanghai Alcatel-Lucent Co., Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address |