JP5965372B2 - Communication system and optical signal transmission method - Google Patents

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Description

本発明は、BBU−RRU間で伝送されるデジタルRoF信号の圧縮技術に関する。   The present invention relates to a technique for compressing a digital RoF signal transmitted between BBU and RRU.

セルラーシステムにおいて、セル構成の自由度を向上するため、基地局の機能を信号処理部(BBU:Base Band Unit)とRF部(RRU:Remote Radio Unit)に分割して物理的に離れた構成とする事が検討されている。この時BBU−RRU間において無線信号はRoF技術により伝送される。RoF技術は光伝送方法によりアナログRoF技術とデジタルRoF技術に大別できるが、近年は伝送品質に優れたデジタルRoF技術の検討が盛んであり、CPRI(Common Public Radio Interface)[1]等の標準化団体の下、仕様策定が進められている。またBBU−RRU間の接続媒体として、同軸ケーブルや光ファイバ等が用いられるが、特に光ファイバによって接続する事により、伝送距離を拡大する事ができる。 In a cellular system, in order to improve the degree of freedom of cell configuration, a base station function is physically separated by dividing it into a signal processing unit (BBU: Base Band Unit) and an RF unit (RRU: Remote Radio Unit). It is considered to do. At this time, the radio signal is transmitted between the BBU and the RRU by the RoF technology. RoF technology can be broadly divided into analog RoF technology and digital RoF technology depending on the optical transmission method. Recently, digital RoF technology with excellent transmission quality has been actively studied, and standardization such as CPRI (Common Public Radio Interface) [1]. The specification is being developed under the organization. As a connection medium between BBU and RRU, a coaxial cable, an optical fiber, or the like is used. In particular, the transmission distance can be increased by connecting with an optical fiber.

一つのBBUが複数のRRUを収容する事もできる。これにより、各RRUに必要なBBUを一つに集約する事ができ、運用コスト及び設置コストを削減することが可能となる。このような形態の一例として、BBU−RRU間をPON(Passive Optical Network)システムで接続する形態が提案されている。PONの信号多重方法としては、TDM(Time Division Multiplex)、WDM(Wavelength Division Multiplex),FDM(Frequency Division Multiplex)等が選択できる。   One BBU can accommodate a plurality of RRUs. Thereby, BBU required for each RRU can be collected into one, and it becomes possible to reduce an operation cost and an installation cost. As an example of such a form, a form in which BBU-RRU is connected by a PON (Passive Optical Network) system has been proposed. As a PON signal multiplexing method, TDM (Time Division Multiplex), WDM (Wavelength Division Multiplex), FDM (Frequency Division Multiplex), or the like can be selected.

以後、BBU−RRU間のデジタルRoF伝送技術を関連技術と呼ぶ。また、BBUで作成した無線信号のI軸Q軸ごとのデジタル信号(IQデータ)を光信号に変換してRRUへ伝送し、RRUで受信した光信号を無線信号に変換して、無線端末へと送信するリンクを下りリンクと呼ぶ。一方、無線端末が送信した無線信号をRRUで受信し、受信した無線信号を光信号に変換してBBUへ伝送し、BBUで受信した光信号をIQデータに変換して信号の復調を行うリンクを上りリンクと呼ぶ。   Hereinafter, the digital RoF transmission technology between BBU and RRU is referred to as related technology. Also, a digital signal (IQ data) for each of the I-axis and Q-axis of the radio signal created by the BBU is converted to an optical signal and transmitted to the RRU, and the optical signal received by the RRU is converted to a radio signal and transmitted to the radio terminal. The link to transmit is called a downlink. On the other hand, a link that receives a radio signal transmitted by a radio terminal by RRU, converts the received radio signal to an optical signal and transmits it to the BBU, converts the optical signal received by the BBU to IQ data, and demodulates the signal Is called uplink.

本発明に関連するRRUの装置構成例を図10に示す。RRU91は上りリンクの信号処理のため、無線信号の送/受信を行うアンテナ11と、送信/受信を切り替える送受切替部12と、受信した無線信号の信号電力を信号処理ができるレベルまで増幅する増幅器13と、無線信号をベースバンドにダウンコンバートするダウンコンバート部14と、ダウンコンバートされたアナログ信号をIQデータに変換するA/D変換部15と、IQデータに対してフィルタリング処理を行うベースバンドフィルタ部(上り)16と、IQデータとBBU93−RRU91間の制御信号を多重するフレーム変換部17と、電気信号を光信号に変換して送信する電気−光(E/O)変換部18を有する。送受切替部12は、FDD(Frequency Division Duplex)と、TDD(Time Division Duplex)のどちらにも対応できる。   FIG. 10 shows an example of the RRU apparatus configuration related to the present invention. For uplink signal processing, the RRU 91 includes an antenna 11 that transmits / receives a radio signal, a transmission / reception switching unit 12 that switches transmission / reception, and an amplifier that amplifies the signal power of the received radio signal to a level that allows signal processing. 13, a down-conversion unit 14 that down-converts a radio signal to baseband, an A / D conversion unit 15 that converts the down-converted analog signal into IQ data, and a baseband filter that performs filtering processing on the IQ data Unit (upstream) 16, a frame conversion unit 17 that multiplexes IQ data and a control signal between BBU 93 and RRU 91, and an electro-optical (E / O) conversion unit 18 that converts an electrical signal into an optical signal and transmits it. . The transmission / reception switching unit 12 is compatible with both FDD (Frequency Division Duplex) and TDD (Time Division Duplex).

またRRU91は下りリンクの信号処理のため、BBU93から受信した光信号を電気信号に変換する光−電気(O/E)変換部28と、信信号からBBU93−RRU91間の制御信号及びIQデータを取り出すフレーム変換部27と、IQデータに対してフィルタリング処理を行うベースバンドフィルタ部(下り)26と、IQデータをアナログ信号に変換するD/A変換部25と、アナログ信号をアップコンバートするアップコンバート部24と、電力を決められた送信電力まで増幅する増幅器23と、送受切替部12と、アンテナ11を有する。   Further, the RRU 91 performs an optical signal received from the BBU 93 to an electrical signal for the downlink signal processing, and an optical-electrical (O / E) conversion unit 28 for converting the optical signal received from the BBU 93 into a control signal and IQ data between the BBU 93 and the RRU 91 from the received signal. A frame conversion unit 27 to be extracted, a baseband filter unit (downlink) 26 that performs filtering processing on IQ data, a D / A conversion unit 25 that converts IQ data into an analog signal, and an up-conversion that upconverts the analog signal Unit 24, amplifier 23 that amplifies the power to a predetermined transmission power, transmission / reception switching unit 12, and antenna 11.

本発明に関連するBBUの装置構成例を図11に示す。BBU93は上りリンクの信号処理のため、光信号を電気信号に変換するO/E変換部31と、受信信号から制御信号及びIQデータを取り出すフレーム変換部32と、IQデータに対して復調を行う変復調部33を有する。またBBU93は下りリンクの信号処理のため、無線信号のIQデータを出力する変復調部33と、IQデータと制御信号を多重するフレーム変換部34と、電気信号を光信号に変換して送信するE/O変換部35を有する。   FIG. 11 shows a device configuration example of BBU related to the present invention. For uplink signal processing, the BBU 93 demodulates the IQ data, an O / E converter 31 that converts an optical signal into an electrical signal, a frame converter 32 that extracts a control signal and IQ data from a received signal, and the IQ data. A modem unit 33 is included. Further, for downlink signal processing, the BBU 93 is a modem 33 that outputs IQ data of a radio signal, a frame converter 34 that multiplexes IQ data and a control signal, and an electrical signal that is converted into an optical signal and transmitted. / O converter 35 is provided.

CPRIでLTE(Long Term Evolution)信号を伝送する場合を例に取ると、システム帯域幅20MHzのシステムに対しては30.72MHzのサンプリング周波数が用いられ、またI軸とQ軸のそれぞれに対するデジタルサンプリングにおいて上り信号は4〜20ビット、下り信号は8〜20ビットの量子化ビット数が適用される。またフレーム変換部34ではフレーム全体の1/16に制御信号が挿入され、さらに信号は8B/10B符号化した後に伝送される。したがって、デジタルRoF伝送のためには光ファイバ区間で非常に広帯域が必要となる。   Taking an example of transmitting a Long Term Evolution (LTE) signal using CPRI, a sampling frequency of 30.72 MHz is used for a system with a system bandwidth of 20 MHz, and digital sampling for each of the I axis and the Q axis. The number of quantization bits of 4 to 20 bits for the upstream signal and 8 to 20 bits for the downstream signal is applied. The frame converter 34 inserts a control signal into 1/16 of the entire frame, and further transmits the signal after 8B / 10B encoding. Therefore, a very wide bandwidth is required in the optical fiber section for digital RoF transmission.

デジタルRoF伝送の所要帯域を削減する手法として、予測符号化を用いて量子化ビット数を削減する手法がある。該手法では、無線信号の数サンプル点から次サンプル点の振幅値を予測する。図12に、予測の動作例を示す。図12では、過去3つのサンプル点の値から次のサンプル点の値を予測している。予測手法の一つである線形予測法では、過去の数サンプル点にそれぞれ係数を乗算して加算した値を次のサンプル点の予測値とする。この時の係数を、以後予測係数と呼ぶ。予測係数は、実際のサンプル点の値と予測値の差である誤差信号が小さくなるよう設定される。予測の精度が高いほど、誤差信号の振幅値はほとんど0に近くなる。   As a technique for reducing the required bandwidth for digital RoF transmission, there is a technique for reducing the number of quantization bits using predictive coding. In this method, the amplitude value of the next sample point is predicted from several sample points of the radio signal. FIG. 12 shows an example of prediction operation. In FIG. 12, the value of the next sample point is predicted from the values of the past three sample points. In the linear prediction method, which is one of the prediction methods, a value obtained by multiplying and pasting several past sample points by a coefficient is used as a predicted value of the next sample point. The coefficient at this time is hereinafter referred to as a prediction coefficient. The prediction coefficient is set so that an error signal, which is the difference between the actual sample point value and the prediction value, becomes small. The higher the prediction accuracy, the closer the amplitude value of the error signal is to zero.

図13に、誤差信号の確率密度関数の一例を示す。図13では、LTE PHY層のパラメータに基づくOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)無線信号に対して、過去32サンプル点で次のサンプル点の予測値を算出している。予測係数は、512サンプル点ごとに誤差信号のユークリッドノルムが最小となるよう決定した。図13より、誤差信号の振幅値は0付近ほど確率密度が高いとわかる。そこで、この誤差信号をハフマン符号化などのエントロピー符号化により符号化すれば、出現確率の高い振幅値ほど少ないビット数で伝送できるため、デジタルRoF伝送の所要帯域を減少できる。   FIG. 13 shows an example of the probability density function of the error signal. In FIG. 13, for the OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) radio signal based on the parameters of the LTE PHY layer, the predicted value of the next sample point is calculated at the past 32 sample points. The prediction coefficient was determined so that the Euclidean norm of the error signal was minimized every 512 sample points. From FIG. 13, it can be seen that the probability value of the amplitude value of the error signal is higher near zero. Therefore, if this error signal is encoded by entropy encoding such as Huffman encoding, an amplitude value having a higher appearance probability can be transmitted with a smaller number of bits, so that the required bandwidth for digital RoF transmission can be reduced.

CPRI,“CPRI Specification V5.0”,Sep.,2011,http://www.cpri.info/spec.htmlCPRI, “CPRI Specification V5.0”, Sep. , 2011, http: // www. cpri. info / spec. html

関連する誤差信号をエントロピー符号化して伝送する方式では、符号化後のビット数が一定ではないため、デジタルRoF伝送の所要帯域が一定でない。このため光ファイバ区間の通信容量を、デジタルRoF伝送の最大所要帯域や、デジタルRoF伝送の平均所要帯域にマージンを持たせた値とする必要があり、所要通信容量の増大につながる。   In the method of entropy encoding and transmitting the related error signal, the number of bits after encoding is not constant, so the required bandwidth for digital RoF transmission is not constant. For this reason, it is necessary to set the communication capacity in the optical fiber section to a value with a margin for the maximum required band for digital RoF transmission and the average required band for digital RoF transmission, leading to an increase in the required communication capacity.

本発明は、BBU−RRU間で伝送されるデジタルRoF信号の量子化ビット数を削減し、所要通信容量の増大を抑制することを目的とする。   An object of the present invention is to reduce the number of quantization bits of a digital RoF signal transmitted between BBU and RRU, and to suppress an increase in required communication capacity.

上記目的を達成するために、本発明では、誤差信号を非線形量子化して伝送することにより、固定の量子化ステップを用いる場合と比べて量子化ビット数を削減し、またデジタルRoF伝送の所要帯域を一定に保つ。   In order to achieve the above object, in the present invention, the error signal is nonlinearly quantized and transmitted, thereby reducing the number of quantization bits compared to the case of using a fixed quantization step, and the required bandwidth for digital RoF transmission. Keep constant.

具体的には、本発明に係る通信システムは、
無線信号を送受信するアンテナ部と前記アンテナ部の制御を行う信号処理部とが光伝送路を用いて接続されている通信システムであって、
前記アンテナ部及び前記信号処理部は、
伝送データの複数のサンプル点を用いて予測係数を算出する予測係数決定部と、
前記予測係数を用いて算出した次のサンプル点の値と伝送データの次のサンプル点の実際の値との差分から誤差信号を生成する誤差予測部と、
前記誤差信号を非線形の量子化ステップサイズで量子化する非線形量子化部と、
前記非線形量子化部の量子化した誤差信号を前記光伝送路に送信する誤差信号伝送部と、
前記誤差信号伝送部の伝送した誤差信号の量子化ステップサイズを一様な量子化ステップサイズに変換する量子化ステップ復元部と、
前記量子化ステップ復元部にて量子化ステップサイズの復元された誤差信号を、前記予測係数決定部の算出した予測係数を用いて伝送データのサンプル点に復元する信号復元部と、
を備え
前記非線形量子化部は、誤差信号の量子化の際に発生する量子化誤差を算出して前記誤差予測部へ出力し、
前記誤差予測部は、前記量子化誤差を前記伝送データのサンプル点に加算した値及び前記予測係数を用いて、次のサンプル点の値を予測して誤差信号を算出すること、
を特徴とする。
Specifically, the communication system according to the present invention is:
A communication system in which an antenna unit that transmits and receives radio signals and a signal processing unit that controls the antenna unit are connected using an optical transmission line,
The antenna unit and the signal processing unit are
A prediction coefficient determination unit that calculates a prediction coefficient using a plurality of sample points of transmission data;
An error prediction unit that generates an error signal from the difference between the value of the next sample point calculated using the prediction coefficient and the actual value of the next sample point of the transmission data;
A non-linear quantization unit that quantizes the error signal with a non-linear quantization step size;
An error signal transmission unit that transmits the error signal quantized by the nonlinear quantization unit to the optical transmission line;
A quantization step restoring unit that converts the quantization step size of the error signal transmitted by the error signal transmission unit into a uniform quantization step size;
A signal restoration unit that restores the error signal whose quantization step size has been restored by the quantization step restoration unit to a sample point of transmission data using the prediction coefficient calculated by the prediction coefficient determination unit;
Equipped with a,
The nonlinear quantization unit calculates a quantization error that occurs when the error signal is quantized and outputs the quantization error to the error prediction unit,
The error prediction unit predicts the value of the next sample point using the value obtained by adding the quantization error to the sample point of the transmission data and the prediction coefficient, and calculates an error signal;
The shall be the feature.

本発明に係る通信システムでは、前記非線形量子化部は、前記無線信号の平均振幅に応じて量子化ステップサイズを変更してもよい。   In the communication system according to the present invention, the nonlinear quantization unit may change a quantization step size according to an average amplitude of the radio signal.

本発明に係る通信システムでは、前記非線形量子化部は、無線帯域割り当て情報から前記無線信号の特性を推定し、推定した該無線信号の特性に応じて量子化ステップサイズを変更してもよい。   In the communication system according to the present invention, the nonlinear quantization unit may estimate the characteristics of the radio signal from radio band allocation information and change the quantization step size according to the estimated characteristics of the radio signal.

本発明に係る通信システムでは、前記無線信号の特性は、無線信号の使用サブキャリア数であってもよい。   In the communication system according to the present invention, the characteristic of the radio signal may be the number of subcarriers used in the radio signal.

本発明に係る通信システムでは、前記無線信号の特性は、前記無線信号を送受信して通信している無線端末の数であってもよい。   In the communication system according to the present invention, the characteristic of the wireless signal may be the number of wireless terminals that are communicating by transmitting and receiving the wireless signal.

具体的には、本発明に係る光信号伝送方法は、
無線信号を送受信するアンテナ部と前記アンテナ部の制御を行う信号処理部とが光伝送路を用いて接続されている通信システムの光信号伝送方法であって、
前記アンテナ部及び前記信号処理部において、
伝送データの複数のサンプル点を用いて予測係数を算出する予測係数決定手順と、
誤差信号の量子化の際に発生する量子化誤差を算出する量子化誤差決定手順と、
前記量子化誤差を前記伝送データのサンプル点に加算した値及び前記予測係数を用いて次のサンプル点の値を予測して誤差信号を生成する誤差予測手順と、
前記誤差信号を非線形の量子化ステップサイズで量子化する非線形量子化手順と、
前記非線形量子化手順で量子化した誤差信号を前記光伝送路に送信する誤差信号伝送手順と、
を有する。
Specifically, the optical signal transmission method according to the present invention includes:
An optical signal transmission method of a communication system in which an antenna unit that transmits and receives a radio signal and a signal processing unit that controls the antenna unit are connected using an optical transmission line,
In the antenna unit and the signal processing unit,
A prediction coefficient determination procedure for calculating a prediction coefficient using a plurality of sample points of transmission data;
A quantization error determination procedure for calculating a quantization error generated when the error signal is quantized;
The quantization error using the value and the prediction coefficients by adding the sample points of the transmitted data, an error prediction step of generating an error signal to predict the value of the next sample point,
A non-linear quantization procedure for quantizing the error signal with a non-linear quantization step size;
An error signal transmission procedure for transmitting the error signal quantized by the nonlinear quantization procedure to the optical transmission line;
Have

具体的には、本発明に係る光信号伝送方法は、
無線信号を送受信するアンテナ部と前記アンテナ部の制御を行う信号処理部とが光伝送路を用いて接続されている通信システムの光信号伝送方法であって、
前記アンテナ部及び前記信号処理部において、
前記伝送路を伝送された誤差信号の量子化ステップサイズを一様な量子化ステップサイズに戻す量子化ステップ復元手順と、
前記量子化ステップ復元手順で量子化ステップサイズの復元された誤差信号を、前記伝送路を伝送された誤差信号とともに受信した予測係数を用いて伝送データのサンプル点に復元する信号復元手順と、
を有し、
前記誤差信号は、前記誤差信号の量子化の際に発生する量子化誤差を前記伝送データのサンプル点に加算した値及び前記予測係数を用いて、次のサンプル点の値を予測して算出されていること、
を特徴とする。
Specifically, the optical signal transmission method according to the present invention includes:
An optical signal transmission method of a communication system in which an antenna unit that transmits and receives a radio signal and a signal processing unit that controls the antenna unit are connected using an optical transmission line,
In the antenna unit and the signal processing unit,
A quantization step restoration procedure for returning the quantization step size of the error signal transmitted through the transmission line to a uniform quantization step size;
A signal restoration procedure for restoring the error signal whose quantization step size is restored in the quantization step restoration procedure to a sample point of transmission data using a prediction coefficient received together with the error signal transmitted through the transmission path;
I have a,
The error signal is calculated by predicting the value of the next sample point using the value obtained by adding the quantization error generated when the error signal is quantized to the sample point of the transmission data and the prediction coefficient. That
It is characterized by.

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。   The above inventions can be combined as much as possible.

本発明によれば、固定の量子化ステップを用いる場合と比べて量子化ビット数を削減できる。またデジタルRoF伝送の所要帯域が一定となるため、関連技術と比べて光ファイバ区間の所要通信容量が低減する。   According to the present invention, the number of quantization bits can be reduced as compared with the case where a fixed quantization step is used. Also, since the required bandwidth for digital RoF transmission is constant, the required communication capacity in the optical fiber section is reduced as compared with the related art.

本発明に係る非線形量子化の一例を示す。2 shows an example of nonlinear quantization according to the present invention. 実施形態1のRRU91の装置構成例を示す。2 shows a device configuration example of an RRU 91 according to the first embodiment. 実施形態1のRRU91の装置構成例を示す。2 shows a device configuration example of an RRU 91 according to the first embodiment. 実施形態2のRRU91の装置構成例を示す。The apparatus structural example of RRU91 of Embodiment 2 is shown. 実施形態2のRRU91の装置構成例を示す。The apparatus structural example of RRU91 of Embodiment 2 is shown. 実施形態3のRRU91の装置構成例を示す。The apparatus structural example of RRU91 of Embodiment 3 is shown. 実施形態3のBBU93の装置構成例を示す。The apparatus structural example of BBU93 of Embodiment 3 is shown. 実施形態4のRRU91の装置構成例を示す。The apparatus structural example of RRU91 of Embodiment 4 is shown. 実施形態4のBBU93の装置構成例を示す。The apparatus structural example of BBU93 of Embodiment 4 is shown. 本発明に関連するRRU91の装置構成例を示す。The apparatus structural example of RRU91 relevant to this invention is shown. 本発明に関連するBBU93の装置構成例を示す。The apparatus structural example of BBU93 relevant to this invention is shown. 予測の動作例を示す。An example of prediction operation is shown. 誤差信号の確率密度関数の一例を示す。An example of the probability density function of an error signal is shown.

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.

本実施形態に係る発明は、送信側に非線形量子化部を備え、受信側に量子化ステップ復元部を備える。非線形量子化部は、誤差信号を非線形量子化する。図1に、本発明に係る非線形量子化の一例を示す。本実施形態では、非線形量子化とは、誤差信号の振幅に応じた量子化ステップサイズで、誤差信号を量子化することをいう。量子化ステップサイズは振幅誤差によって異なり、振幅誤差の小さなデータは量子化ステップサイズを小さくし、振幅誤差の大きなデータは量子化ステップサイズを大きくする。そして、受信側の量子化ステップ復元部は、受信した誤差信号のステップサイズを線形量子化のステップサイズに復元する。すなわち、非線形のステップサイズを、誤差信号の振幅によらず量子化ステップが一定である線形量子化のステップサイズに変換する。   The invention according to the present embodiment includes a nonlinear quantization unit on the transmission side and a quantization step restoration unit on the reception side. The nonlinear quantization unit nonlinearly quantizes the error signal. FIG. 1 shows an example of nonlinear quantization according to the present invention. In the present embodiment, nonlinear quantization means that the error signal is quantized with a quantization step size corresponding to the amplitude of the error signal. The quantization step size varies depending on the amplitude error. Data with a small amplitude error reduces the quantization step size, and data with a large amplitude error increases the quantization step size. Then, the quantization step restoration unit on the reception side restores the step size of the received error signal to the linear quantization step size. That is, the nonlinear step size is converted into a linear quantization step size in which the quantization step is constant regardless of the amplitude of the error signal.

(実施形態1)
実施形態1のRRU91の装置構成例を図2に示す。RRU91は、下りリンクの信号処理のため、関連技術と異なり、誤差信号に多重された予測係数を抽出する予測係数抽出部43と、BBU93側で非線形量子化されたデータを元の線形量子化に戻す量子化ステップ復元部41と、通知された予測係数を基に次のサンプル点の予測値を算出して誤差信号を加算することで元のIQデータを復元する信号復元部42を有する。
(Embodiment 1)
FIG. 2 shows a device configuration example of the RRU 91 according to the first embodiment. Unlike the related technology, the RRU 91 uses a prediction coefficient extraction unit 43 that extracts a prediction coefficient multiplexed on an error signal, and linearly quantizes the data quantized nonlinearly on the BBU 93 side, unlike the related art. A quantization step restoration unit 41 to be returned and a signal restoration unit 42 to restore the original IQ data by calculating a prediction value of the next sample point based on the notified prediction coefficient and adding an error signal.

RRU91は、上りリンクの信号処理のため、関連技術と異なり、IQデータを基に予測係数を作成して該予測係数に基づき誤差信号を算出して、予測係数及び誤差信号を出力する予測係数決定及び誤差予測部44と、誤差信号を非線形量子化する非線形量子化部45を有する。予測係数決定及び誤差予測部44は、予測係数を決定する予測係数決定部と、誤差信号を出力する誤差予測部とに分離されていてもよいが、本実施形態では一つの構成である例について説明する。予測係数決定及び誤差予測部44で決定した予測係数はフレーム変換部17に出力される。フレーム変換部17は、予測係数を誤差信号と多重する。これにより、予測係数はBBU93側へ通知される。   Unlike the related art, the RRU 91 generates a prediction coefficient based on IQ data, calculates an error signal based on the prediction coefficient, and outputs a prediction coefficient and an error signal for uplink signal processing. And an error prediction unit 44 and a nonlinear quantization unit 45 for nonlinearly quantizing the error signal. The prediction coefficient determination and error prediction unit 44 may be separated into a prediction coefficient determination unit that determines a prediction coefficient and an error prediction unit that outputs an error signal. However, in this embodiment, an example of one configuration is used. explain. The prediction coefficient determined by the prediction coefficient determination and error prediction unit 44 is output to the frame conversion unit 17. The frame conversion unit 17 multiplexes the prediction coefficient with the error signal. Thereby, the prediction coefficient is notified to the BBU 93 side.

実施形態1のBBU93の装置構成例を図3に示す。BBU93は、下りリンクの信号処理のため、関連技術と異なり、IQデータを基に予測係数を作成して該予測係数に基づき誤差信号を算出して、予測係数及び誤差信号を出力する予測係数決定及び誤差予測部54と、誤差信号を非線形量子化する非線形量子化部55を有する。予測係数決定及び誤差予測部54で決定した予測係数はフレーム変換部34に出力される。フレーム変換部34は、予測係数を誤差信号と多重する。これにより、予測係数はRRU91側へ通知される。   An example of the apparatus configuration of the BBU 93 of the first embodiment is shown in FIG. Unlike the related art, the BBU 93 generates a prediction coefficient based on IQ data, calculates an error signal based on the prediction coefficient, and outputs a prediction coefficient and an error signal for downlink signal processing. And an error prediction unit 54 and a nonlinear quantization unit 55 that nonlinearly quantizes the error signal. The prediction coefficient determined by the prediction coefficient determination and error prediction unit 54 is output to the frame conversion unit 34. The frame conversion unit 34 multiplexes the prediction coefficient with the error signal. Thereby, the prediction coefficient is notified to the RRU 91 side.

BBU93は、上りリンクの信号処理のため、関連技術と異なり、誤差信号に多重された予測係数を抽出する予測係数抽出部53と、RRU91側で非線形量子化されたデータを元の線形量子化に戻す量子化ステップ復元部51と、通知された予測係数を基に次のサンプル点の予測値を算出して誤差信号を加算することで元のIQデータを復元する信号復元部52を有する。   The BBU 93 is different from the related art in that it performs uplink signal processing, and a prediction coefficient extraction unit 53 that extracts a prediction coefficient multiplexed on an error signal, and linearly quantizes the data quantized nonlinearly on the RRU 91 side. A quantization step restoration unit 51 to be returned and a signal restoration unit 52 to calculate the predicted value of the next sample point based on the notified prediction coefficient and add the error signal to restore the original IQ data.

RRU91はアンテナ部として機能し、BBU93は信号処理部として機能する。下りリンクにおいては、フレーム変換部34、E/O変換部35、O/E変換部28及びフレーム変換部27が誤差信号伝送部として機能する。上りリンクにおいては、フレーム変換部17、E/O変換部18、O/E変換部31及びフレーム変換部32が誤差信号伝送部として機能する。   The RRU 91 functions as an antenna unit, and the BBU 93 functions as a signal processing unit. In the downlink, the frame conversion unit 34, the E / O conversion unit 35, the O / E conversion unit 28, and the frame conversion unit 27 function as an error signal transmission unit. In the uplink, the frame conversion unit 17, the E / O conversion unit 18, the O / E conversion unit 31, and the frame conversion unit 32 function as an error signal transmission unit.

本実施形態に係る光信号伝送方法は、下りリンクの信号処理のときに、BBU93が予測係数決定手順と、誤差予測手順と、非線形量子化手順と、誤差信号伝送手順と、を順に実行した後に、RRU91が量子化ステップ復元手順と、信号復元手順と、を順に実行する。
予測係数決定手順では、予測係数決定及び誤差予測部54が、IQデータの複数のサンプル点を用いて予測係数を算出する。
誤差予測手順では、予測係数決定及び誤差予測部54が、予測係数を用いて算出した次のサンプル点の値と次のサンプル点の実際の値との差分から誤差信号を生成する。
非線形量子化手順では、非線形量子化部55が、誤差信号の振幅に応じた非線形の量子化ステップサイズで、誤差信号を量子化する。
誤差信号伝送手順では、フレーム変換部34が誤差信号を光ファイバへ送信し、フレーム変換部27が誤差信号を受信する。このとき、予測係数抽出部43は、フレーム変換部27の受信した信号から、予測係数を抽出して信号復元部42へ出力する。
量子化ステップ復元手順では、量子化ステップ復元部41が、誤差信号のステップサイズを、誤差信号の振幅によらず量子化ステップが一定である線形量子化のステップサイズに変換する。
信号復元手順では、信号復元部42が、ステップサイズの復元された誤差信号を、予測係数決定及び誤差予測部54の算出した予測係数を用いてIQデータのサンプル点に復元する。
In the optical signal transmission method according to the present embodiment, after downlink signal processing, the BBU 93 sequentially executes a prediction coefficient determination procedure, an error prediction procedure, a nonlinear quantization procedure, and an error signal transmission procedure. , RRU 91 sequentially executes a quantization step restoration procedure and a signal restoration procedure.
In the prediction coefficient determination procedure, the prediction coefficient determination and error prediction unit 54 calculates a prediction coefficient using a plurality of sample points of IQ data.
In the error prediction procedure, the prediction coefficient determination and error prediction unit 54 generates an error signal from the difference between the value of the next sample point calculated using the prediction coefficient and the actual value of the next sample point.
In the nonlinear quantization procedure, the nonlinear quantization unit 55 quantizes the error signal with a nonlinear quantization step size corresponding to the amplitude of the error signal.
In the error signal transmission procedure, the frame converter 34 transmits an error signal to the optical fiber, and the frame converter 27 receives the error signal. At this time, the prediction coefficient extraction unit 43 extracts a prediction coefficient from the signal received by the frame conversion unit 27 and outputs the prediction coefficient to the signal restoration unit 42.
In the quantization step restoration procedure, the quantization step restoration unit 41 converts the step size of the error signal into a linear quantization step size in which the quantization step is constant regardless of the amplitude of the error signal.
In the signal restoration procedure, the signal restoration unit 42 restores the error signal whose step size has been restored to the sample point of IQ data using the prediction coefficient calculated by the prediction coefficient determination and error prediction unit 54.

本実施形態に係る光信号伝送方法は、上りリンクの信号処理のときに、RRU91が予測係数決定手順と、誤差予測手順と、非線形量子化手順と、誤差信号伝送手順と、を順に実行した後に、BBU93が量子化ステップ復元手順と、信号復元手順と、を順に実行する。
予測係数決定手順では、予測係数決定及び誤差予測部44が、IQデータの複数のサンプル点を用いて予測係数を算出する。
誤差予測手順では、予測係数決定及び誤差予測部44が、予測係数を用いて算出した次のサンプル点の値と次のサンプル点の実際の値との差分から誤差信号を生成する。
非線形量子化手順では、非線形量子化部45が、誤差信号の振幅に応じた非線形の量子化ステップサイズで、誤差信号を量子化する。
誤差信号伝送手順では、フレーム変換部17が誤差信号を光ファイバへ送信し、フレーム変換部32が誤差信号を受信する。このとき、予測係数抽出部53は、フレーム変換部32の受信した信号から、予測係数を抽出して信号復元部52へ出力する。
量子化ステップ復元手順では、量子化ステップ復元部51が、誤差信号のステップサイズを、誤差信号の振幅によらず量子化ステップが一定である線形量子化のステップサイズに変換する。
信号復元手順では、信号復元部52が、ステップサイズの復元された誤差信号を、予測係数決定及び誤差予測部44の算出した予測係数を用いてIQデータのサンプル点に復元する。
In the optical signal transmission method according to the present embodiment, after uplink signal processing, the RRU 91 sequentially executes a prediction coefficient determination procedure, an error prediction procedure, a nonlinear quantization procedure, and an error signal transmission procedure. , BBU 93 sequentially executes a quantization step restoration procedure and a signal restoration procedure.
In the prediction coefficient determination procedure, the prediction coefficient determination and error prediction unit 44 calculates a prediction coefficient using a plurality of sample points of IQ data.
In the error prediction procedure, the prediction coefficient determination and error prediction unit 44 generates an error signal from the difference between the value of the next sample point calculated using the prediction coefficient and the actual value of the next sample point.
In the nonlinear quantization procedure, the nonlinear quantization unit 45 quantizes the error signal with a nonlinear quantization step size corresponding to the amplitude of the error signal.
In the error signal transmission procedure, the frame conversion unit 17 transmits an error signal to the optical fiber, and the frame conversion unit 32 receives the error signal. At this time, the prediction coefficient extraction unit 53 extracts a prediction coefficient from the signal received by the frame conversion unit 32 and outputs the prediction coefficient to the signal restoration unit 52.
In the quantization step restoration procedure, the quantization step restoration unit 51 converts the step size of the error signal into a linear quantization step size in which the quantization step is constant regardless of the amplitude of the error signal.
In the signal restoration procedure, the signal restoration unit 52 restores the error signal whose step size has been restored to the sample point of the IQ data using the prediction coefficient determined by the prediction coefficient determination and error prediction unit 44.

ここで、予測係数決定及び誤差予測部44及び54における予測係数の算出方法は限定しない。例えば、最小二乗法等により予測係数を求めることができる。   Here, the calculation method of the prediction coefficient in the prediction coefficient determination and error prediction units 44 and 54 is not limited. For example, the prediction coefficient can be obtained by the least square method or the like.

非線形量子化に用いるビット数を一定にしておけば、デジタルRoF伝送の所要帯域は常に一定である。予測係数決定及び誤差予測部44及び54で、一番目のサンプル点の予測値を算出することはできない。一番目のサンプル点の予測値は、サンプル値をそのまま誤差信号として送信しても良いし、一番目のサンプル値だけを別の量子化ステップ/量子化ビット数で量子化して送信しても良い。   If the number of bits used for nonlinear quantization is kept constant, the required bandwidth for digital RoF transmission is always constant. The prediction coefficient determination and error prediction units 44 and 54 cannot calculate the predicted value of the first sample point. The predicted value of the first sample point may be transmitted as an error signal as it is, or may be transmitted by quantizing only the first sample value with another quantization step / number of quantization bits. .

予測係数がaであり、過去1サンプル点に予測係数aをかけて次のサンプル点の予測値を算出する場合を例に、信号復元部42及び52における動作の具体例を述べる。
予測係数決定及び誤差予測部44及び54は、i番目のサンプル点Sに予測係数aを乗算したaをSi+1の予測値として、誤差信号(Si+1−a)を出力する。この誤差信号に非線形量子化を行うことで、Si+1−aが送信される。
Prediction coefficients is a 1, the last sample point over prediction coefficients a 1 as an example the case of calculating a predicted value of the next sample point is described a specific example of an operation of the signal restorer 42 and 52.
Predictive coefficient determination and error prediction unit 44 and 54, the a 1 S i as a prediction value of S i + 1 multiplied by the prediction coefficient a 1 in the i th sample point S i, the error signal (S i + 1 -a 1 S i) Is output. By performing non-linear quantization on the error signal, S i + 1 −a 1 S i is transmitted.

量子化ステップ復元部41は、誤差信号(Si+1−a)の量子化ステップを線形量子化に変換する。信号復元部42及び52は、これまでに復元したi番目のサンプル点S’に予測係数aをかけて誤差信号を加算し、a’+Si+1−aを出力する。i番目のサンプル点を正確に復元できていると仮定すると、S=S’なので、Si+1がi+1番目のサンプル値となり、サンプル値を復元することができる。 The quantization step restoration unit 41 converts the quantization step of the error signal (S i + 1 −a 1 S i ) into linear quantization. The signal restoration units 42 and 52 add the error signal by applying the prediction coefficient a 1 to the i-th sample point S i ′ restored so far, and output a 1 S i ′ + S i + 1 −a 1 S i . . Assuming that the i-th sample point can be accurately restored, since S i = S i ′, S i + 1 becomes the i + 1-th sample value, and the sample value can be restored.

以上説明したように、本実施形態に係る発明は、誤差信号を非線形量子化して伝送する。これにより、固定の量子化ステップを用いる場合と比べて量子化ビット数を削減し、デジタルRoF伝送の所要帯域を一定に保つことができる。   As described above, the invention according to this embodiment transmits an error signal after nonlinear quantization. As a result, the number of quantization bits can be reduced compared to the case where a fixed quantization step is used, and the required bandwidth for digital RoF transmission can be kept constant.

(実施形態2)
非線形量子化後のビット数が小さいほど、デジタルRoF伝送の所要帯域を削減できるが、誤差信号の量子化誤差が増大する。この時、予測係数決定及び誤差予測部44及び54では量子化誤差の載っていない無線信号のサンプル値を基に誤差を予測するのに対し、信号復元部42及び52では量子化誤差の載った入力信号を基に誤差を予測している。実施形態2では、予測係数決定及び誤差予測部44及び54において非線形量子化誤差を含んで誤差を予測し、信号復元の精度を向上する。
(Embodiment 2)
The smaller the number of bits after nonlinear quantization, the more the required bandwidth for digital RoF transmission can be reduced, but the quantization error of the error signal increases. At this time, the prediction coefficient determination and error prediction units 44 and 54 predict the error based on the sample value of the radio signal not including the quantization error, whereas the signal restoration units 42 and 52 include the quantization error. The error is predicted based on the input signal. In the second embodiment, the prediction coefficient determination and error prediction units 44 and 54 predict errors including nonlinear quantization errors to improve the accuracy of signal restoration.

実施形態2のRRU91の装置構成例を図4に示す。本実施形態では、予測係数決定及び誤差予測部44に代えて予測係数決定部441及び誤差予測部442を備える。実施形態2のBBU93の装置構成例を図5に示す。本実施形態では、予測係数決定及び誤差予測部54に代えて予測係数決定部541及び誤差予測部542を備える。どちらにおいても、予測係数決定部441及び541で予測係数を決定した後、誤差予測部442及び542で該予測係数を基に誤差信号を算出する。   FIG. 4 shows a device configuration example of the RRU 91 of the second embodiment. In the present embodiment, a prediction coefficient determination unit 441 and an error prediction unit 442 are provided instead of the prediction coefficient determination and error prediction unit 44. FIG. 5 shows a device configuration example of the BBU 93 of the second embodiment. In the present embodiment, a prediction coefficient determination unit 541 and an error prediction unit 542 are provided instead of the prediction coefficient determination and error prediction unit 54. In either case, after the prediction coefficient is determined by the prediction coefficient determination units 441 and 541, the error prediction unit 442 and 542 calculates an error signal based on the prediction coefficient.

誤差予測部442及び542で、過去Nサンプル点を基に次サンプル点の値を予測すると仮定する。この時、非線形量子化部45及び55でi+1〜i+N番目(i=0,1,2…)のサンプル点の誤差信号に載る量子化誤差を算出して誤差予測部442及び542へフィードバックし、誤差予測部442及び542ではi+1〜i+N番目のサンプル点の信号に該量子化誤差をそれぞれ加算した値を用いて、i+N+1番目以降のサンプル点の誤差を予測する。   It is assumed that the error prediction units 442 and 542 predict the value of the next sample point based on the past N sample points. At this time, the non-linear quantization units 45 and 55 calculate the quantization error included in the error signal at the i + 1 to i + Nth (i = 0, 1, 2,...) Sample points and feed back to the error prediction units 442 and 542. The error prediction units 442 and 542 predict errors of the (i + N + 1) th and subsequent sample points using values obtained by adding the quantization errors to the signals of the (i + 1) to i + Nth sample points.

予測係数がaであり、過去1サンプル点の値に係数aをかけて次のサンプル値を予測する場合を例に、実施形態2の動作例を述べる。
実施形態1の誤差予測部442及び542では、i番目のサンプル点Sに係数を乗算したaをSi+1の予測値として、誤差信号(Si+1−a)を出力する。この誤差信号に非線形量子化を行う。このとき、量子化誤差qが発生している場合、誤差信号としてSi+1−a+qが送信される。信号復元部42及び52では、これまでに復元したi番目のサンプル値S’に係数をかけて誤差信号を加算し、Si+1−a+a’+qを出力する。i番目のサンプル値を正確に復元できていると仮定すると、S=S’なので、Si+1+qがi+1番目のサンプル値となる。
Prediction coefficients is a 1, by multiplying the coefficients a 1 to a value of the past sampling point as an example a case of predicting a next sample value, describing the operation of the second embodiment.
The error prediction unit 442 and 542 of the first embodiment, the i-th a 1 sample points obtained by multiplying the coefficient S i of S i as a prediction value of S i + 1, and outputs an error signal (S i + 1 -a 1 S i) . Nonlinear quantization is performed on the error signal. At this time, when a quantization error q i has occurred, S i + 1 −a 1 S i + q i is transmitted as an error signal. The signal restoration units 42 and 52 add the error signal by multiplying the i-th sample value S i ′ restored so far by a coefficient, and output S i + 1 −a 1 S i + a 1 S i ′ + q i . Assuming that the i-th sample value can be accurately restored, S i = S i ′, so that S i + 1 + q i becomes the i + 1-th sample value.

また、i+2番目のサンプル点の誤差信号を非線形量子化した際に量子化誤差qi+1が発生している場合、Si+2−ai+1+qi+1が出力されて伝送される。信号復元部42及び52は、i+2番目のサンプル値として、Si+2−ai+1+a(Si+1+q)+qi+1=Si+2+q+qi+1を出力する。 In addition, when a quantization error q i + 1 occurs when the error signal of the i + 2nd sample point is nonlinearly quantized, S i + 2 −a 1 S i + 1 + q i + 1 is output and transmitted. The signal restoration units 42 and 52 output S i + 2 −a 1 S i + 1 + a 1 (S i + 1 + q i ) + q i + 1 = S i + 2 + q i + q i + 1 as the i + 2nd sample value.

したがって、量子化誤差qが発生している場合、実施形態1の信号復元部42及び52で復元された信号には、過去のサンプル点の誤差信号を非線形量子化した際の量子化誤差も載っている。つまり非線形量子化の際の各量子化誤差が、その後信号復元部42及び52で復元された信号に全て加算される。 Therefore, when the quantization error q i occurs, the signal restored by the signal restoration units 42 and 52 of the first embodiment also includes a quantization error when the error signal of the past sample point is nonlinearly quantized. It is listed. That is, each quantization error in nonlinear quantization is added to the signals restored by the signal restoration units 42 and 52 thereafter.

一方実施形態2に関して述べる。先ほどと同様に、i番目のサンプル点の誤差信号に非線形量子化を行ったSi+1−a+qが送信され、信号復元部42及び52でSi+1+qがi+1番目のサンプル値として出力されたと仮定する。この場合、非線形量子化部45及び55は、量子化誤差qを誤差予測部442及び542に出力する。誤差予測部442及び542では、i+2番目のサンプル点の誤差信号を予測する際、i+1番目のサンプル点の誤差信号を非線形量子化した際の量子化誤差qがi+1番目のサンプル値に加算して用いられ、Si+2−a(S+q)が出力される。そして非線形量子化が行われ、Si+2−a(Si+1+q)+qi+1’が伝送される。信号復元部42及び52は、i+2番目のサンプル点として、Si+2−a(Si+1+q)+a(Si+1+q)+qi+1’=Si+2+qi+1’を出力する。したがって、信号復元部42及び52で復元された信号には、過去のサンプル点の誤差を非線形量子化した際の量子化誤差が載っていない。 On the other hand, the second embodiment will be described. As before, i-th S i + 1 was nonlinear quantization error signal sample point -a 1 S i + q i is transmitted, the signal restoration unit 42 and 52 S i + 1 + q i is i + 1-th sample value Is output as In this case, the nonlinear quantization units 45 and 55 output the quantization error q i to the error prediction units 442 and 542. In the error prediction units 442 and 542, when the error signal of the i + 2 sample point is predicted, the quantization error q i when the error signal of the i + 1 sample point is nonlinearly quantized is added to the i + 1 sample value. And S i + 2 −a 1 (S i + q i ) is output. Then, nonlinear quantization is performed, and S i + 2 −a 1 (S i + 1 + q i ) + q i + 1 ′ is transmitted. The signal restoration units 42 and 52 output S i + 2 −a 1 (S i + 1 + q i ) + a 1 (S i + 1 + q i ) + q i + 1 ′ = S i + 2 + q i + 1 ′ as the i + 2th sample point. Therefore, the signal restored by the signal restoration units 42 and 52 does not include a quantization error when the error of the past sample point is nonlinearly quantized.

したがって、本実施形態に係る通信システムは、量子化誤差が発生した場合であっても、信号復元部42及び52で復元された信号への過去のサンプル点の誤差を非線形量子化した際の量子化誤差の影響を排除することができる。   Therefore, in the communication system according to the present embodiment, even when a quantization error occurs, the quantization when the error of the past sample points to the signal restored by the signal restoration units 42 and 52 is nonlinearly quantized. The influence of the conversion error can be eliminated.

(実施形態3)
IQデータの平均電力または平均振幅値に応じて、誤差信号の平均振幅値が変動する。したがって、非線形量子化の際の量子化ステップサイズを無線信号の平均電力または平均振幅値に応じて変えることで、非線形量子化後のビット数を削減できる。そこで実施形態3では、IQデータの信号電力を推定して、推定された信号電力に応じて非線形量子化の際の量子化ステップサイズを変更する。
(Embodiment 3)
The average amplitude value of the error signal varies according to the average power or average amplitude value of the IQ data. Therefore, the number of bits after nonlinear quantization can be reduced by changing the quantization step size at the time of nonlinear quantization according to the average power or average amplitude value of the radio signal. Thus, in the third embodiment, the signal power of IQ data is estimated, and the quantization step size at the time of nonlinear quantization is changed according to the estimated signal power.

実施形態3のRRU91の装置構成例を図6に示す。実施形態1と比べ、RRU91は下りリンクの信号処理のため、BBU93から送信される量子化パラメータを抽出する量子化パラメータ情報抽出部(下り)46を有する。量子化パラメータ情報抽出部(下り)46で得られた量子化パラメータを量子化ステップ復元部41に入力して、量子化パラメータを変更する。量子化パラメータとは、ここでは量子化ステップサイズを指す。RRU91の上りリンクの装置構成は、実施形態1と同じである。   FIG. 6 shows a device configuration example of the RRU 91 according to the third embodiment. Compared to the first embodiment, the RRU 91 includes a quantization parameter information extraction unit (downlink) 46 that extracts a quantization parameter transmitted from the BBU 93 for downlink signal processing. The quantization parameter obtained by the quantization parameter information extraction unit (downlink) 46 is input to the quantization step restoration unit 41 to change the quantization parameter. Here, the quantization parameter refers to the quantization step size. The uplink apparatus configuration of the RRU 91 is the same as that of the first embodiment.

実施形態3のBBU93の装置構成例を図7に示す。実施形態1と比べ、BBU93は下りリンクの信号処理のため、IQデータの平均振幅値または平均電力値より量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定部(下り)56を有する。量子化パラメータ決定部(下り)56で得られた量子化パラメータを非線形量子化部55に入力し、非線形量子化部55の量子化ステップサイズを変更する。量子化パラメータ決定部56で決定された量子化パラメータは、RRU91側へ送信される。BBU93の上りリンクの装置構成は、実施形態1と同じである。   FIG. 7 shows a device configuration example of the BBU 93 of the third embodiment. Compared to the first embodiment, the BBU 93 includes a quantization parameter determination unit (downlink) 56 that determines a quantization parameter from the average amplitude value or average power value of IQ data for downlink signal processing. The quantization parameter obtained by the quantization parameter determination unit (downlink) 56 is input to the nonlinear quantization unit 55, and the quantization step size of the nonlinear quantization unit 55 is changed. The quantization parameter determined by the quantization parameter determination unit 56 is transmitted to the RRU 91 side. The uplink apparatus configuration of the BBU 93 is the same as that of the first embodiment.

本実施形態に係る通信システムは、実施形態2の発明を組み合わせて動作可能である。   The communication system according to the present embodiment can operate in combination with the invention of the second embodiment.

RRU91で受信された無線信号の電力値が一定になるよう増幅器13で制御される場合、実施形態3は上りリンクに適用できない。RRU91で受信された無線信号の電力値が一定にならない場合、実施形態3は上りリンクにも適用できる。   When the amplifier 13 controls the power value of the radio signal received by the RRU 91 to be constant, the third embodiment cannot be applied to the uplink. If the power value of the radio signal received by the RRU 91 is not constant, the third embodiment can also be applied to the uplink.

(実施形態4)
実施形態3では、IQデータから無線信号の平均電力または平均振幅値を推定した。実施形態4では、無線帯域割り当て情報から無線信号の特性を推定し、推定した無線信号の特性に応じて非線形量子化の際の量子化ステップサイズを変更する。
(Embodiment 4)
In the third embodiment, the average power or average amplitude value of the radio signal is estimated from the IQ data. In the fourth embodiment, the characteristics of a radio signal are estimated from the radio band allocation information, and the quantization step size at the time of nonlinear quantization is changed according to the estimated characteristics of the radio signal.

実施形態4のRRUの装置構成例を図8に示す。実施形態1と比べ、RRU91は下りリンクの信号処理のため、BBU93から送信される量子化パラメータを抽出する量子化パラメータ情報抽出部(下り)46を有する。量子化パラメータ情報抽出部(下り)46で得られた量子化パラメータを量子化ステップ復元部41に入力して、量子化ステップサイズを調整する。   FIG. 8 shows a device configuration example of the RRU of the fourth embodiment. Compared to the first embodiment, the RRU 91 includes a quantization parameter information extraction unit (downlink) 46 that extracts a quantization parameter transmitted from the BBU 93 for downlink signal processing. The quantization parameter obtained by the quantization parameter information extraction unit (downlink) 46 is input to the quantization step restoration unit 41 to adjust the quantization step size.

実施形態1と比べ、RRU93は上りリンクの信号処理のため、BBU93から送信される量子化パラメータを抽出する量子化パラメータ情報抽出部(上り)47を有する。量子化パラメータ情報抽出部(上り)47で得られた量子化パラメータを非線形量子化部45に入力し、非線形量子化部の量子化ステップサイズを変更する。   Compared to the first embodiment, the RRU 93 includes a quantization parameter information extraction unit (uplink) 47 that extracts a quantization parameter transmitted from the BBU 93 for uplink signal processing. The quantization parameter obtained by the quantization parameter information extraction unit (upstream) 47 is input to the nonlinear quantization unit 45 to change the quantization step size of the nonlinear quantization unit.

実施形態4のBBU93の装置構成例を図9に示す。実施形態1と比べ、BBU93は下りリンクの信号処理のため、無線帯域割当情報(下り)からIQデータの電力を推定して量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定部(下り)56を有する。量子化パラメータ決定部(下り)56で得られた量子化パラメータを非線形量子化部55に入力し、非線形量子化部55の量子化ステップサイズを変更する。量子化パラメータ決定部(下り)56で決定された量子化パラメータは、RRU91側へ送信される。OFDMセルラーシステムでは、下りリンクのIQデータでは、使用サブキャリア数に応じてIQデータの平均電力が異なる。したがって、無線帯域割当情報(下り)から使用サブキャリア数を算出して、使用サブキャリア数に応じて量子化パラメータを変更する。   FIG. 9 shows a device configuration example of the BBU 93 of the fourth embodiment. Compared to the first embodiment, the BBU 93 includes a quantization parameter determination unit (downlink) 56 that estimates IQ data power from radio band allocation information (downlink) and determines a quantization parameter for downlink signal processing. The quantization parameter obtained by the quantization parameter determination unit (downlink) 56 is input to the nonlinear quantization unit 55, and the quantization step size of the nonlinear quantization unit 55 is changed. The quantization parameter determined by the quantization parameter determination unit (downlink) 56 is transmitted to the RRU 91 side. In the OFDM cellular system, the average power of IQ data varies depending on the number of subcarriers used in downlink IQ data. Therefore, the number of used subcarriers is calculated from the radio band allocation information (downlink), and the quantization parameter is changed according to the number of used subcarriers.

実施形態1と比べ、BBU93は上りリンクの信号処理のため、無線帯域割当情報(上り)からIQデータの分散を推定して量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定部(上り)57を有する。量子化パラメータ決定部(上り)57で決定された量子化パラメータを量子化ステップ復元部51に入力して、量子化ステップサイズを調整する。また、フレーム変換部34は、量子化パラメータ決定部(上り)57で決定された量子化パラメータをRRU91側へ送信する。上りリンクのIQデータは、増幅器13により振幅値がほぼ一定に制御される。しかし、OFDMAセルラーシステムでは、無線信号の使用サブキャリア数が異なれば、無線信号のPAPR(Peak to Average Power Ratio)が異なる。また、SC−FDMA(Single−Carrier Frequency−Division Multiple Access)セルラーシステムでも、無線端末の数に応じて多重される無線信号数が異なれば、無線信号のPAPRが異なる。PAPRにより、非線形量子化の際のダイナミックレンジをいくつに設定すれば良いかが異なる。そこで、無線帯域割当情報(上り)に応じて、無線信号のPAPRを推定し、量子化ステップサイズを変更する。   Compared with the first embodiment, the BBU 93 includes a quantization parameter determination unit (uplink) 57 that estimates the dispersion of IQ data from the radio band allocation information (uplink) and determines the quantization parameter for uplink signal processing. The quantization parameter determined by the quantization parameter determination unit (upstream) 57 is input to the quantization step restoration unit 51 to adjust the quantization step size. Further, the frame conversion unit 34 transmits the quantization parameter determined by the quantization parameter determination unit (upstream) 57 to the RRU 91 side. The amplitude value of the uplink IQ data is controlled to be substantially constant by the amplifier 13. However, in the OFDMA cellular system, if the number of subcarriers used for a radio signal is different, the PAPR (Peak to Average Power Ratio) of the radio signal is different. Further, even in an SC-FDMA (Single-Carrier Frequency-Multiple Access) cellular system, if the number of radio signals multiplexed differs according to the number of radio terminals, the PAPR of the radio signal differs. Depending on the PAPR, what is necessary is to set the dynamic range for nonlinear quantization. Therefore, PAPR of the radio signal is estimated and the quantization step size is changed according to the radio band allocation information (uplink).

本実施形態に係る通信システムは、実施形態2の発明と組み合わせて動作可能である。   The communication system according to the present embodiment can operate in combination with the invention of the second embodiment.

本発明は情報通信産業に適用することができる。   The present invention can be applied to the information communication industry.

11:アンテナ
12:送受切替部
13:増幅部
14:ダウンコンバート部
15:A/D変換部
16:ベースバンドフィルタ部(上り)
17:フレーム変換部
18:電気−光(E/O)変換部
23:増幅器
24:アップコンバート部
25:D/A変換部
26:ベースバンドフィルタ部(下り)
27:フレーム変換部
28:光−電気(O/E)変換部
31:O/E変換部
32:フレーム変換部
33:変復調部
34:フレーム変換部
35:E/O変換部
41:量子化ステップ復元部
42:信号復元部
43:予測係数抽出部
44:予測係数決定及び誤差予測部
441:予測係数決定部
442:誤差予測部
45:非線形量子化部
46:量子化パラメータ情報抽出部(下り)
47:量子化パラメータ情報抽出部(上り)
51:量子化ステップ復元部
52:信号復元部
53:予測係数抽出部
54:予測係数決定及び誤差予測部
541:予測係数決定部
542:誤差予測部
55:非線形量子化部
56:量子化パラメータ決定部(下り)
57:量子化パラメータ決定部(上り)
91:RRU
93:BBU
11: Antenna 12: Transmission / reception switching unit 13: Amplification unit 14: Down-conversion unit 15: A / D conversion unit 16: Baseband filter unit (upstream)
17: Frame conversion unit 18: Electro-optical (E / O) conversion unit 23: Amplifier 24: Up-conversion unit 25: D / A conversion unit 26: Baseband filter unit (downlink)
27: Frame converter 28: Optical-electrical (O / E) converter 31: O / E converter 32: Frame converter 33: Modulator / demodulator 34: Frame converter 35: E / O converter 41: Quantization step Restoration unit 42: signal restoration unit 43: prediction coefficient extraction unit 44: prediction coefficient determination and error prediction unit 441: prediction coefficient determination unit 442: error prediction unit 45: nonlinear quantization unit 46: quantization parameter information extraction unit (downlink)
47: Quantization parameter information extraction unit (upstream)
51: quantization step restoration unit 52: signal restoration unit 53: prediction coefficient extraction unit 54: prediction coefficient determination and error prediction unit 541: prediction coefficient determination unit 542: error prediction unit 55: nonlinear quantization unit 56: quantization parameter determination Department (down)
57: Quantization parameter determination unit (upstream)
91: RRU
93: BBU

Claims (7)

無線信号を送受信するアンテナ部と前記アンテナ部の制御を行う信号処理部とが光伝送路を用いて接続されている通信システムであって、
前記アンテナ部及び前記信号処理部は、
伝送データの複数のサンプル点を用いて予測係数を算出する予測係数決定部と、
前記予測係数を用いて算出した次のサンプル点の値と伝送データの次のサンプル点の実際の値との差分から誤差信号を生成する誤差予測部と、
前記誤差信号を非線形の量子化ステップサイズで量子化する非線形量子化部と、
前記非線形量子化部の量子化した誤差信号を前記光伝送路に送信する誤差信号伝送部と、
前記誤差信号伝送部の伝送した誤差信号の量子化ステップサイズを一様な量子化ステップサイズに変換する量子化ステップ復元部と、
前記量子化ステップ復元部にて量子化ステップサイズの復元された誤差信号を、前記予測係数決定部の算出した予測係数を用いて伝送データのサンプル点に復元する信号復元部と、
を備え
前記非線形量子化部は、誤差信号の量子化の際に発生する量子化誤差を算出して前記誤差予測部へ出力し、
前記誤差予測部は、前記量子化誤差を前記伝送データのサンプル点に加算した値及び前記予測係数を用いて、次のサンプル点の値を予測して誤差信号を算出すること、
を特徴とする通信システム。
A communication system in which an antenna unit that transmits and receives radio signals and a signal processing unit that controls the antenna unit are connected using an optical transmission line,
The antenna unit and the signal processing unit are
A prediction coefficient determination unit that calculates a prediction coefficient using a plurality of sample points of transmission data;
An error prediction unit that generates an error signal from the difference between the value of the next sample point calculated using the prediction coefficient and the actual value of the next sample point of the transmission data;
A non-linear quantization unit that quantizes the error signal with a non-linear quantization step size;
An error signal transmission unit that transmits the error signal quantized by the nonlinear quantization unit to the optical transmission line;
A quantization step restoring unit that converts the quantization step size of the error signal transmitted by the error signal transmission unit into a uniform quantization step size;
A signal restoration unit that restores the error signal whose quantization step size has been restored by the quantization step restoration unit to a sample point of transmission data using the prediction coefficient calculated by the prediction coefficient determination unit;
Equipped with a,
The nonlinear quantization unit calculates a quantization error that occurs when the error signal is quantized and outputs the quantization error to the error prediction unit,
The error prediction unit predicts the value of the next sample point using the value obtained by adding the quantization error to the sample point of the transmission data and the prediction coefficient, and calculates an error signal;
Communication system that characterized the.
前記非線形量子化部は、前記無線信号の平均振幅に応じて量子化ステップサイズを変更することを特徴とする、請求項に記載の通信システム。 The communication system according to claim 1 , wherein the nonlinear quantization unit changes a quantization step size according to an average amplitude of the radio signal. 前記非線形量子化部は、無線帯域割り当て情報から前記無線信号の特性を推定し、推定した該無線信号の特性に応じて量子化ステップサイズを変更することを特徴とする、請求項に記載の通信システム。 The nonlinear quantization unit estimates the characteristics of the radio signal from the radio band allocation information, and changes the quantization step size according to the characteristics of the estimated wireless signals, according to claim 1 Communications system. 前記無線信号の特性は、無線信号の使用サブキャリア数であることを特徴とする、請求項に記載の通信システム。 The communication system according to claim 3 , wherein the characteristic of the radio signal is the number of subcarriers used for the radio signal. 前記無線信号の特性は、前記無線信号を送受信して通信している無線端末の数であることを特徴とする請求項に記載の通信システム。 The communication system according to claim 3 , wherein the characteristic of the wireless signal is the number of wireless terminals that are communicating by transmitting and receiving the wireless signal. 無線信号を送受信するアンテナ部と前記アンテナ部の制御を行う信号処理部とが光伝送路を用いて接続されている通信システムの光信号伝送方法であって、
前記アンテナ部及び前記信号処理部において、
伝送データの複数のサンプル点を用いて予測係数を算出する予測係数決定手順と、
誤差信号の量子化の際に発生する量子化誤差を算出する量子化誤差決定手順と、
前記量子化誤差を前記伝送データのサンプル点に加算した値及び前記予測係数を用いて次のサンプル点の値を予測して誤差信号を生成する誤差予測手順と、
前記誤差信号を非線形の量子化ステップサイズで量子化する非線形量子化手順と、
前記非線形量子化手順で量子化した誤差信号を前記光伝送路に送信する誤差信号伝送手順と、
を有する光信号伝送方法。
An optical signal transmission method of a communication system in which an antenna unit that transmits and receives a radio signal and a signal processing unit that controls the antenna unit are connected using an optical transmission line,
In the antenna unit and the signal processing unit,
A prediction coefficient determination procedure for calculating a prediction coefficient using a plurality of sample points of transmission data;
A quantization error determination procedure for calculating a quantization error generated when the error signal is quantized;
The quantization error using the value and the prediction coefficients by adding the sample points of the transmitted data, an error prediction step of generating an error signal to predict the value of the next sample point,
A non-linear quantization procedure for quantizing the error signal with a non-linear quantization step size;
An error signal transmission procedure for transmitting the error signal quantized by the nonlinear quantization procedure to the optical transmission line;
An optical signal transmission method comprising:
無線信号を送受信するアンテナ部と前記アンテナ部の制御を行う信号処理部とが光伝送路を用いて接続されている通信システムの光信号伝送方法であって、
前記アンテナ部及び前記信号処理部において、
前記伝送路を伝送された誤差信号の量子化ステップサイズを一様な量子化ステップサイズに戻す量子化ステップ復元手順と、
前記量子化ステップ復元手順で量子化ステップサイズの復元された誤差信号を、前記伝送路を伝送された誤差信号とともに受信した予測係数を用いて伝送データのサンプル点に復元する信号復元手順と、
を有し、
前記誤差信号は、前記誤差信号の量子化の際に発生する量子化誤差を前記伝送データのサンプル点に加算した値及び前記予測係数を用いて、次のサンプル点の値を予測して算出されていること、
を特徴とする光信号伝送方法。
An optical signal transmission method of a communication system in which an antenna unit that transmits and receives a radio signal and a signal processing unit that controls the antenna unit are connected using an optical transmission line,
In the antenna unit and the signal processing unit,
A quantization step restoration procedure for returning the quantization step size of the error signal transmitted through the transmission line to a uniform quantization step size;
A signal restoration procedure for restoring the error signal whose quantization step size is restored in the quantization step restoration procedure to a sample point of transmission data using a prediction coefficient received together with the error signal transmitted through the transmission path;
I have a,
The error signal is calculated by predicting the value of the next sample point using the value obtained by adding the quantization error generated when the error signal is quantized to the sample point of the transmission data and the prediction coefficient. That
An optical signal transmission method characterized by the above.
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JP6407191B2 (en) * 2016-03-31 2018-10-17 古河電気工業株式会社 Signal compression apparatus and signal compression method
CN116582183B (en) * 2023-07-03 2024-01-26 北京红山信息科技研究院有限公司 Digital modulation optical fiber radio method
CN116582182B (en) * 2023-07-03 2023-12-08 北京红山信息科技研究院有限公司 digital-DSM-optical fiber radio DD-RoF method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3844030B2 (en) * 1996-12-26 2006-11-08 ソニー株式会社 Image signal encoding apparatus, image signal encoding method, image signal decoding apparatus, and image signal decoding method
JP4486560B2 (en) * 2005-07-14 2010-06-23 日本電信電話株式会社 Scalable encoding method and apparatus, scalable decoding method and apparatus, program thereof, and recording medium thereof
JP5057334B2 (en) * 2008-02-29 2012-10-24 日本電信電話株式会社 Linear prediction coefficient calculation device, linear prediction coefficient calculation method, linear prediction coefficient calculation program, and storage medium
US8174428B2 (en) * 2008-05-21 2012-05-08 Integrated Device Technology, Inc. Compression of signals in base transceiver systems
JP2012065081A (en) * 2010-09-15 2012-03-29 Hitachi Ltd Image encoding method, image decoding method, image encoding apparatus, and image decoding apparatus
US8923386B2 (en) * 2011-02-11 2014-12-30 Alcatel Lucent Method and apparatus for signal compression and decompression
JP5982569B2 (en) * 2013-05-29 2016-08-31 Kddi株式会社 Base station system and communication apparatus

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