KR101410249B1 - Ｃｒａｎ에서 ｄｕ와 ｒｕ간 ｉ/ｑ 데이터 압축 및 그 해제 방법 - Google Patents

Ｃｒａｎ에서 ｄｕ와 ｒｕ간 ｉ/ｑ 데이터 압축 및 그 해제 방법 Download PDF

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이희준
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Abstract

본 발명은 압축의 기본 수행 단위를 CPRI 규격에 정의된 기본 프레임의 묶음으로 정의하고 이 단위마다 압축이 되고 남은 데이터량에 대한 정보를 담은 헤더를 정의하여 송수신함으로써 DU와 RU 사이에서 송수신되는 데이터량을 대폭적으로 줄일 수 있고, 이에 따라 기지국 설비 내지는 운용 비용을 절감할 수 있도록 한 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 및 그 해제 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 특징에 따르면, CRAN(Croud Radio Access Network) 구조의 DU(Digital Unit)와 RU(Radio Unit) 사이에서 송수신되는 I/Q 데이터에 대해 적용되되, 압축 단위인 i번째 유닛 블록 중 소정의 해상도를 갖는 j 번째 I/Q 샘플 각각에 대해 의미 없는 상위 비트 자리 수인
Figure 112013041161348-pat00125
중에서 최소치인
Figure 112013041161348-pat00126
를 계산하는 (a) 단계 및 각각의 상기 샘플을 2진수로 변환하고 부호 비트를 제외한 상기
Figure 112013041161348-pat00127
만큼의 상위 비트를 제거한 후에 전송하는 (b) 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

ＣＲＡＮ에서 ＤＵ와 ＲＵ간 Ｉ/Ｑ 데이터 압축 및 그 해제 방법{data compression and decompression method between digital unit and radio unit in cloud radio access network}
본 발명은 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 및 그 해제 방법에 관한 것으로, 특히 압축의 기본 수행 단위를 CPRI 규격에 정의된 기본 프레임의 묶음으로 정의하고 이 단위마다 압축이 되고 남은 데이터량에 대한 정보를 담은 헤더를 정의하여 송수신함으로써 DU와 RU 사이에서 송수신되는 데이터량을 대폭적으로 줄일 수 있도록 한 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 및 그 해제 방법에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 CRAN 구조의 기지국 시스템의 블록 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 최근 기지국 시스템에서는 설비투자 비용(CAPEX; CAPital EXpenditure) 및 운영 비용(OPEX; OPerational expenditure)을 절감함과 더불어 장비 개발의 효율성을 확보하기 위해 기지국 시스템의 디지털신호 처리부(DU; Digital Unit)(10)와 무선신호 처리부(RU; Radio Unit)(20)를 분리하여 구현한 CRAN(Cloud Radio Access Network) 구조를 널리 도입하고 있다. 이러한 CRAN은 클라우드 통신센터(CCC; Cloud Communication Center)의 일종으로서, 기존 시스템에 비해 무선 데이터 용량을 크게 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 운용 비용 및 소비 전력을 줄일 수 있다.
전술한 구성에서, DU(10)는 통상적으로 국사 내에 별도로 마련된 DU 센터에 집중되는 반면에 RU(20)는 이로부터 멀리 떨어진 서비스 대상 지역에 설치된다. 따라서 DU(10)와 RU(20) 사이에서 베이스밴드 I/Q(Baseband I/Q) 신호의 고속 송수신이 필수적이기 때문에 DU(10)와 RU(20)는 물리적으로 광 링크나 UTP(Unshielded Twisted Pair)로 연결되게 된다. 이때, DU(10)와 RU(20) 사이에는 일반적으로 복수의 FA(Frequency Assignment) 및 섹터 신호가 먹싱(muxing)될 수 있기 때문에 이들을 연결하는 광케이블의 개수는 I/Q 데이터 전송량에 따라 결정된다.
이와 같이 DU(10)와 RU(20)가 물리적으로 상당히 떨어져 있어서 광케이블의 시설 비용이 상당히 큰데, DU와 RU 간의 데이터량을 줄일 수 있다면 CAPEX를 절감하는데 큰 도움이 될 수 있다. 현재 DU(10)와 RU(20) 간의 I/Q 데이터 송수신에 가장 많이 사용되는 규격은 CPRI(Common Public Radio Interface)인바, 그 최신 버전(Ver 5.0)의 규격은 line data rate로 9.8304Gbps까지 지원할 수 있다.
다음으로 RU(20)는 주파수 상향 변환 모듈, 주파수 하향 변환 모듈, 파워 증폭기 및 필터 등을 포함할 수 있다. DU(10)는 단말로부터 수신한 신호 또는 단말에게 송신할 신호의 처리를 위한 데이터 처리부를 포함하는데, 네트워크와 연결되어 있어서 단말로부터 수신한 신호를 네트워크로 전달하고 네트워크로부터 수신한 신호를 단말로 전달할 수 있다.
한편, 현재 DU(10)와 RU(20) 간 데이터량을 줄이기 위해 DU(10)와 RU(20) 각각에서 별도로 인터폴레이션/데시메이션(Interplolation/Decimation) 기법을 사용한 비정수배 리샘플링(resampling)을 통해 샘플링 량을 줄이는 방법이 제안되어 있으다. 이 방법은 OFDM 시스템에서 전송하고자 하는 데이터의 부반송파 수보다 FFT/IFFT의 크기를 크게 구현하기 때문에 주파수 상에서 발생하는 리던던시(redundancy)를 저대역 필터(Low-Pass Filter) 및 인터폴레이션/데시메이션(Interplolation/Decimation)을 통하여 감소시킴으로써 데이터량을 줄이는 원리에 기반한다. 그러나 이 방법만으로는 DU와 RU 사이에서 오고 가는 데이터량을 대폭적으로 줄이는데 있어 근본적인 한계가 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 압축의 기본 수행 단위를 CPRI 규격에 정의된 기본 프레임의 묶음으로 정의하고 이 단위마다 압축이 되고 남은 데이터량에 대한 정보를 담은 헤더를 정의하여 송수신함으로써 DU와 RU 사이에서 송수신되는 데이터량을 대폭적으로 줄일 수 있고, 이에 따라 기지국 설비 내지는 운용 비용을 절감할 수 있도록 한 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 및 그 해제 방법을 제공함을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, CRAN(Croud Radio Access Network) 구조의 DU(Digital Unit)와 RU(Radio Unit) 사이에서 송수신되는 I/Q 데이터에 대해 적용되되, 압축 단위인 i번째 유닛 블록 중 소정의 해상도를 갖는 j 번째 I/Q 샘플 각각에 대해 의미 없는 상위 비트 자리 수인
Figure 112013041161348-pat00001
중에서 최소치인
Figure 112013041161348-pat00002
를 계산하는 (a) 단계 및 각각의 상기 샘플을 2진수로 변환하고 부호 비트를 제외한 상기
Figure 112013041161348-pat00003
만큼의 상위 비트를 제거한 후에 전송하는 (b) 단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 상기 (a) 단계에서 각각의 상기 샘플에 대해 의미 있는 하위 자리 비트 수인
Figure 112013041161348-pat00004
중에서 최대치인
Figure 112013041161348-pat00005
를 더 계산하고, 상기 (b) 단계 이전에 최소 압축 비트 수인
Figure 112013041161348-pat00006
에서 상기
Figure 112013041161348-pat00007
를 감해서 제거해야 할 하위 비트 자리 수인
Figure 112013041161348-pat00008
를 계산하며, 상기
Figure 112013041161348-pat00009
가 0 이하인 경우에는 상기 (b) 단계를 수행하는 반면에 상기
Figure 112013041161348-pat00010
가 0보다 큰 경우에는 추가로 상기
Figure 112013041161348-pat00011
만큼의 하위 비트를 더 제거한 후에 전송함으로써 최소 압축률을 보장하는 것을 특징으로 한다.
수신단의 압축해제를 위해
Figure 112013041161348-pat00012
또는
Figure 112013041161348-pat00013
를 소스 코딩한 코드 워드 정보를 헤더 형태로 추가로 전송하는 (c) 단계를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 소스 코딩에는 허프만 코딩을 포함한 손실 없는 코딩 방법이 적용되는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 내지 (c) 단계는 CPRI(Common Public Radio Interface) 규격에서 정의된 기본 프레임(basic frame)을 더 작게 나눈 소 구간인 유닛 블록 단위로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기
Figure 112013041161348-pat00014
는 상기 샘플이 양수인 경우에는 처음으로 1이 나타난 비트보다 상위에 있는 비트 수에 해당하고, 음수인 경우에는 양수 변환 후 처음으로 0이 나타난 비트보다 상위에 있는 비트 수에 해당하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 전술한 특징에 의해 압축되어 수신된 I/Q 데이터에 대해 적용되되, 상기 샘플의 2진 비트 및 상기 헤더를 수신하고, 상기 헤더로부터 확인한 상기
Figure 112013041161348-pat00015
에 의해 상기
Figure 112013041161348-pat00016
및 상기
Figure 112013041161348-pat00017
를 계산하는 (d) 단계 및 상기
Figure 112013041161348-pat00018
가 0 이하인 경우에는 수신된 상기 2진 비트를 상기
Figure 112013041161348-pat00019
비트씩 분리하고 상기 분리된 2진 비트의 첫 번째 비트인 부호 비트 다음에 상기
Figure 112013041161348-pat00020
개의 0 비트를 채우는 반면에 상기
Figure 112013041161348-pat00021
가 0보다 큰 경우에는 수신된 상기 2진 비트를
Figure 112013041161348-pat00022
-
Figure 112013041161348-pat00023
비트씩 분리하고 상기
Figure 112013041161348-pat00024
-
Figure 112013041161348-pat00025
비트씩 분리된 비트의 첫 번째 비트인 부호 비트 및 마지막 비트 다음에 각각 상기
Figure 112013041161348-pat00026
및 상기
Figure 112013041161348-pat00027
개의 0 비트를 채워서 상기 샘플의 원래의 상기 비트 해상도로 복원하는 (e) 단계를 포함하여 이루어진 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 복원 방법이 제공된다.
본 발명의 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 및 그 해제 방법에 따르면, 압축의 기본 수행 단위를 CPRI 규격에 정의된 기본 프레임의 묶음으로 정의하여 이 단위마다 압축을 수행하고 압축 관련 헤더 정보를 추가로 송수신함으로써 DU와 RU 사이에서 압축/해제가 가능하게 하면서 송수신되는 데이터량을 대폭적으로 줄일 수 있고, 결과적으로 여러 섹터나 다수 캐리어 신호도 동일한 광케이블로 전송할 수 있도록 하여 DU와 RU 사이의 네트워크 구성을 위한 설비 내지는 운용 비용을 절감할 수가 있다.
나아가, 본 발명의 방법에 따르면, CPRI 규격상의 압축을 적용함에 있어서는 최소 압축률이 보장되어야 안정적인 시스템 운용이 가능하기 때문에 압축 수행 후 얻어진 결과 샘플들의 비트 해상도(bit resolution)가 사용자가 설정한 최대 비트 해상도를 초과하지 못한다는 제약 조건을 줌으로써 최소한 달성해야 하는 순간 압축률을 지정할 수 있다. 또한 압축/복원을 위해 추가적으로 발생하는 헤더에 관하여 소스 코딩 기법을 적용하여 헤더의 양을 줄일 수 있는바, 본 발명의 방법은 종래의 리샘플링에 의한 압축 기법에 대해 독립적인 개념이기 때문에 기존 방식과 동시에 적용할 수 있어서 기존 방식에 추가하여 압축 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 일반적인 CRAN 구조의 OFDM 기반 시스템에서 DU 및 RU의 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 본 발명의 방법으로 제거되어도 해당 샘플 값에 영향을 주지 않는 비트들을 의미하는
Figure 112013041161348-pat00028
를 예시적으로 보인 도.
도 4는 도 2의 방법에 의해 압축된 데이터의 압축 해제 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 본 발명의 방법에서
Figure 112013041161348-pat00029
인 경우의 데이터 압축 및 압축 해제 과정을 예시적으로 설명하기 위한 도.
도 6은 본 발명의 방법에서
Figure 112013041161348-pat00030
인 경우의 데이터 압축 및 압축 해제 과정을 예시적으로 설명하기 위한 도.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 및 그 해제 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
아래의 표 1은 본 발명의 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 및 그 해제 방법에서 사용되는 각종 파라미터를 정의한 표이다.
Figure 112013041161348-pat00031
Figure 112013041161348-pat00032
도 2는 본 발명의 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 방법에 따르면 먼저 단계 S10에서는 압축의 기본 수행 단위인
Figure 112013041161348-pat00033
단위로 디지털 I/Q 샘플(Digital I/Q sample; 이하 간단히 '샘플'이라고도 한다)을 입력받는다.
다음으로 단계 S20에서는
Figure 112013041161348-pat00034
구간을 더 작게 나눈 소 구간인 유닛 블롯(Unit Block)의 순서를 나타내는 "i"를 1로 세팅하고, 다시 단계 S30에서는 i번째 유닛 블록인
Figure 112013041161348-pat00035
에 속한 샘플들에 대한
Figure 112013041161348-pat00036
, 즉 i번째 유닛 블록의 j번째 샘플에서 무의미한 상위 비트 자리 수를 계산하는데, 이러한
Figure 112013041161348-pat00037
는 제거되어도 해당 샘플 값에 영향을 주지 않는 비트들을 의미한다. 이러한
Figure 112013041161348-pat00038
는 샘플이 양수인 경우에는 처음으로 1이 나타난 비트보다 상위에 있는 비트 수에 해당하고, 음수인 경우에는 양수 변환 후 처음으로 0이 나타난 비트보다 상위에 있는 비트 수에 해당한다.
도 3은 본 발명의 방법으로 제거되어도 해당 샘플 값에 영향을 주지 않는 비트들을 의미하는
Figure 112013041161348-pat00039
를 예시적으로 보인 도인바, 디지털 샘플의 원래의 비트 해상도(original bit resolution) L가 15이고 부호화된 2의 보수(signed 2's complement)를 사용한 예를 보이고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 샘플이 양수인 경우에
Figure 112013041161348-pat00040
는 처음으로 1이 나타난 비트인 b8보다 상위에 있는 비트인 b9~b13의 개수에 해당하는 5가 되고, 음수인 경우에는 양수 변환 후 처음으로 0이 나타난 비트인 b8보다 상위에 있는 비트인 b9~b13의 개수에 해당하는 5가 된다.
다음으로 단계 S40에서는 i번째 유닛 블록의
Figure 112013041161348-pat00041
중에서 최소인
Figure 112013041161348-pat00042
와 i번째 유닛 블록의 j번째 샘플의 의미 있는 하위 비트 자리 수(exponent 값에 해당)인
Figure 112013041161348-pat00043
중에서 최대인
Figure 112013041161348-pat00044
를 계산한다.
Figure 112013041161348-pat00045
및
Figure 112013041161348-pat00046
는 각각 아래의 수학식 1 및 2에 의해 계산될 될 수 있다.
Figure 112013041161348-pat00047
Figure 112013041161348-pat00048
다음으로 단계 S50에서는 최소 압축 비트 수에서 i번째 유닛 블록의 무의미한 상위 비트 수를 뺀 값인
Figure 112013041161348-pat00049
를 계산하는데, 이러한
Figure 112013041161348-pat00050
는 아래의 수학식 3에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112013041161348-pat00051
단계 S60에서는
Figure 112013041161348-pat00052
가 0 이하인지를 판단하는데, 0 이하인 경우에는 단계 S70으로 진행하여
Figure 112013041161348-pat00053
에 속한 샘플들을 2진수로 변환한 후에 부호 비트를 제외한 상위
Figure 112013041161348-pat00054
비트를 제거한 후
Figure 112013041161348-pat00055
비트만 전송하는 반면에 0 보다 큰 경우에는 단계 S80으로 진행하여
Figure 112013041161348-pat00056
에 속한 샘플들을 2진수로 변환한 후에 부호 비트를 제외한 상위
Figure 112013041161348-pat00057
비트 및 하위
Figure 112013041161348-pat00058
비트를 제거한 후
Figure 112013041161348-pat00059
비트만 전송한다.
단계 S70 및 단계 S80 이후에는 단계 S90이 수행되는데, 단계 S90에서는 헤더(Header)를 통해
Figure 112013041161348-pat00060
에 속한 샘플들을 위한
Figure 112013041161348-pat00061
값 혹은 그에 해당하는 코드(Code)를 전송한다. 다음으로 단계 S100에서는 i를 1 만큼 증가시킨 후에 단계 S30으로 복귀한다.
도 4는 도 2의 방법에 의해 압축된 데이터의 압축 해제 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 단계 S110에서는 i를 1로 세팅하고, 다시 단계 S120에서는 i번째 유닛 블록인
Figure 112013041161348-pat00062
에 속한 샘플들의 2진 비트 및 해당 헤더 정보, 즉
Figure 112013041161348-pat00063
를 수신한다.
다음으로 단계 S130에서는
Figure 112013041161348-pat00064
를 계산하는데,
Figure 112013041161348-pat00065
는 위의 수학식 2에 의해 계산될 수 있다. 단계 S140에서는
Figure 112013041161348-pat00066
를 계산하는데,
Figure 112013041161348-pat00067
는 위의 수학식 3에 의해 계산될 수 있다.
다음으로 단계 S150에서는
Figure 112013041161348-pat00068
가 0 이하인지를 판단하는데, 0 이하인 경우에는 단계 S160으로 진행하여 수신된 2진 비트들을
Figure 112013041161348-pat00069
씩 분리한 후에 이렇게 분리된 비트들의 첫 비트, 즉 부호 비트 다음에
Figure 112013041161348-pat00070
만큼의 0 비트를 채우는 반면에 0 보다 큰 경우에는 단계 S170으로 진행하여 수신된 2진 비트들을 (
Figure 112013041161348-pat00071
-
Figure 112013041161348-pat00072
) 씩 분리한 후에 이렇게 분리된 비트들의 첫 비트, 즉 부호 비트 및 마지막 비트 다음에 각각
Figure 112013041161348-pat00073
및
Figure 112013041161348-pat00074
만큼의 0 비트를 채운다.
단계 S160 및 단계 S170 이후에는 단계 S180이 수행되는데, 단계 S180에서는
Figure 112013041161348-pat00075
에 속한 샘플들을 최종적으로 샘플당 L 비트로 복구한다. 다음으로 단계 S190에서는 i를 1 만큼 증가시킨 후에 단계 S120으로 복귀한다.
아래의 표 2는 본 발명의 I/Q 데이터 압축 및 그 해제 방법에서 M=16, K=4, N=4, L=15 및 BMIN=6인 경우의 파라미터 설정 예를 보이고 있다.
Figure 112013041161348-pat00076
위의 표 2의 예에서는 N=4로 4개의 샘플마다
Figure 112013041161348-pat00077
를 산출하고, 설계 파라미터인 최소 압축 비트 수
Figure 112013041161348-pat00078
과 비교하여 N 샘플 단위로 실제 압축할 비트를 결정하고 있다. 이때,
Figure 112013041161348-pat00079
가
Figure 112013041161348-pat00080
보다 크거나 같은 경우(Case Ⅰ)d에는 N 샘플의 MSB(Most Significant Bit)에서부터
Figure 112013041161348-pat00081
비트만큼 제거(부호 비트 제외)하는 방식으로 압축하여 전송한다. 그리고 이 과정에서 헤더를 통해
Figure 112013041161348-pat00082
값 또는 이에 상응하는 코드(예를 들어 허프만 코드 등)를 전송함으로써 수신단에서 복원(압축 해제)을 할 수 있도록 한다.
반면에
Figure 112013041161348-pat00083
가
Figure 112013041161348-pat00084
보다 작은 경우(표 2에서 Case Ⅱ)는 MSB뿐 아니라 LSB(Least Significant Bit)에서도
Figure 112013041161348-pat00085
비트만큼 추가로 비트를 제거해야 비로소 최소 압축 비트 조건을 만족할 수 있다. 이 경우(표 2에서 Case Ⅱ)는 일부 데이터 비트의 손실이 발생하지만 압축에 의한 EVM(Error Vector Magnitude) 열화 조건, 예를 들어 1% 미만을 만족하는 상태에서 압축 파라미터를 설정하면 된다.
도 5는 본 발명의 방법에서
Figure 112013041161348-pat00086
인 경우의 데이터 압축 및 압축 해제 과정을 예시적으로 설명하기 위한 도이다. 도 5의 예는
Figure 112013041161348-pat00087
가 7이고
Figure 112013041161348-pat00088
은 6으로서 위의 표 2에서 Case Ⅰ에 해당하는데, 이에 따라 송신단에서는
Figure 112013041161348-pat00089
에 해당하는 비트인 b7~b13을 제거하여 압축한 채로 데이터를 전송하고 수신단에서는 b7~b13에 0을 채워서 압축을 해제하게 된다.
도 6은 본 발명의 방법에서
Figure 112013041161348-pat00090
인 경우의 데이터 압축 및 압축 해제 과정을 예시적으로 설명하기 위한 도이다. 도 6의 예는
Figure 112013041161348-pat00091
가 5이고
Figure 112013041161348-pat00092
은 6으로서 위의 표 2에서 Case Ⅱ에 해당하는데, 이에 따라 송신단에서는
Figure 112013041161348-pat00093
에 해당하는 비트인 b9~b13을 제거하고 이에 더하여
Figure 112013041161348-pat00094
만큼 LSB쪽 하위 비트, 즉 b0를 제거하여 압축한 채로 데이터를 전송하고 수신단에서는 b9~b13 및 b0 비트에 0을 채워서 압축을 해제하게 된다.
IFFT 이후 발생하는 I/Q 데이터는 멀티캐리어(multicarrier) 신호로 가우시안 노이즈(Gaussian noise)로 근사화될 수 있으며, PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 큰 신호가 된다. IFFT 연산된 신호의 크기가 큰 경우는 샘플의 하위 비트들이 신호 크기에 비해 상대적으로 큰 의미가 없는 경우에 해당하는 반면에 IFFT 연산된 신호의 크기가 작은 경우는 샘플의 상위 비트들은 무의미한 값들로 채워져서 아무런 의미가 없는 경우에 해당한다.
이러한 점을 감안하여 본 발명의 방법에서는 입력 샘플의 값이 상대적으로 큰 경우에는 하위 비트들을 제거하는 반면에 입력 샘플의 값이 상대적으로 작은 경우에는 상위 비트들을 제거함으로써 I/Q 데이터를 손실 없이 효율적으로 압축할 수 있고, 이에 따라 가변하는 비트 제거 정보를 별도의 헤더로 전송하여 송/수신단에서 압축 및 압축 해제가 가능하게 한다.
또한 본 발명의 압축 및 그 해제 방법에서는 최소한의 압축률을 보장함으로 인하여 CPRI등을 통해 전송되는 데이터들의 먹싱을 안정적으로 수행할 수 있다. 입력 샘플은 기본적으로 손실 없이 압축할 수 있으며, 최소 압축 비트 조건을 만족하지 못하는 케이스에 대해서만 추가적으로 하위 비트(LSB)를 제거함으로써 데이터 비트의 손실을 최소화하여 압축한다.
헤더 정보는 별도의 약속된 룩업 테이블(lookup table)을 통해 송신단 및 수신단에서 공유할 수 있으며, 헤더 데이터량을 줄이기 위해 별도의 인코딩/디코딩, 예를 들어 허프만 인코딩/디코딩 알고리즘을 적용할 수 있을 것이다.
한편 압축/압축 해제를 위한 지연(delay)은 압축 유닛의 크기에 따라 달라지는데, 압축률과 지연 사이의 균형(trade-off)을 감안하여 예를 들어 아래의 수학식 4와 같이 정해질 수 있다.
Figure 112013041161348-pat00095
아래의 표 4는 L=15 및
Figure 112013041161348-pat00096
=8로 설정한 경우 LTE(Long Term Evolution) 10㎒ 64QAM(Quadrature Amplitude Modulation ) 신호를 발생시켜 데이터 압축률과 압축에 의한 EVM 열화를 모의 시험한 결과를 보인 표인바, EVM 열화는 0.02% 미만이며, 약 40% 이상의 압축이 가능하였다.
Figure 112013041161348-pat00097
이상, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 및 그 해제 방법의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형과 변경이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: DU(Digital Unit),
20: RU(Radio Unit)

Claims (7)

  1. CRAN(Croud Radio Access Network) 구조의 DU(Digital Unit)와 RU(Radio Unit) 사이에서 송수신되는 I/Q 데이터에 대해 적용되되,
    압축 단위인 i번째 유닛 블록 중 소정의 해상도를 갖는 j 번째 I/Q 샘플 각각에 대해 의미 없는 상위 비트 자리 수인
    Figure 112013041161348-pat00098
    중에서 최소치인
    Figure 112013041161348-pat00099
    를 계산하는 (a) 단계 및
    각각의 상기 샘플을 2진수로 변환하고 부호 비트를 제외한 상기
    Figure 112013041161348-pat00100
    만큼의 상위 비트를 제거한 후에 전송하는 (b) 단계를 포함하여 이루어진 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 각각의 상기 샘플에 대해 의미 있는 하위 자리 비트 수인
    Figure 112013041161348-pat00101
    중에서 최대치인
    Figure 112013041161348-pat00102
    를 더 계산하고,
    상기 (b) 단계 이전에 최소 압축 비트 수인
    Figure 112013041161348-pat00103
    에서 상기
    Figure 112013041161348-pat00104
    를 감해서 제거해야 할 하위 비트 자리 수인
    Figure 112013041161348-pat00105
    를 계산하며,
    상기
    Figure 112013041161348-pat00106
    가 0 이하인 경우에는 상기 (b) 단계를 수행하는 반면에 상기
    Figure 112013041161348-pat00107
    가 0보다 큰 경우에는 추가로 상기
    Figure 112013041161348-pat00108
    만큼의 하위 비트를 더 제거한 후에 전송함으로써 최소 압축률을 보장하는 것을 특징으로 하는 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 방법..
  3. 제 2 항에 있어서,
    수신단의 압축해제를 위해
    Figure 112014020863817-pat00109
    자체 또는
    Figure 112014020863817-pat00110
    를 소스 코딩한 코드 워드 정보를 헤더 형태로 추가로 전송하는 (c) 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 소스 코딩에는 허프만 코딩을 포함한 손실없는 코딩 방법이 적용되는 것을 특징으로 하는 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 (a) 내지 (c) 단계는 CPRI(Common Public Radio Interface) 규격에서 정의된 기본 프레임(basic frame)을 더 작게 나눈 소 구간인 유닛 블록 단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기
    Figure 112013041161348-pat00111
    는 상기 샘플이 양수인 경우에는 처음으로 1이 나타난 비트보다 상위에 있는 비트 수에 해당하고, 음수인 경우에는 양수 변환 후 처음으로 0이 나타난 비트보다 상위에 있는 비트 수에 해당하는 것을 특징으로 하는 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 방법.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 방법으로 압축되어 수신된 I/Q 데이터에 대해 적용되되,
    상기 샘플의 2진 비트 및 상기 헤더를 수신하고, 상기 헤더로부터 확인한 상기
    Figure 112013041161348-pat00112
    에 의해 상기
    Figure 112013041161348-pat00113
    및 상기
    Figure 112013041161348-pat00114
    를 계산하는 (d) 단계 및
    상기
    Figure 112013041161348-pat00115
    가 0 이하인 경우에는 수신된 상기 2진 비트를 상기
    Figure 112013041161348-pat00116
    비트씩 분리하고 상기 분리된 2진 비트의 첫 번째 비트인 부호 비트 다음에 상기
    Figure 112013041161348-pat00117
    개의 0 비트를 채우는 반면에 상기
    Figure 112013041161348-pat00118
    가 0보다 큰 경우에는 수신된 상기 2진 비트를
    Figure 112013041161348-pat00119
    -
    Figure 112013041161348-pat00120
    비트씩 분리하고 상기
    Figure 112013041161348-pat00121
    -
    Figure 112013041161348-pat00122
    비트씩 분리된 비트의 첫 번째 비트인 부호 비트 및 마지막 비트 다음에 각각 상기
    Figure 112013041161348-pat00123
    및 상기
    Figure 112013041161348-pat00124
    개의 0 비트를 채워서 상기 샘플의 원래의 상기 비트 해상도로 복원하는 (e) 단계를 포함하여 이루어진 CRAN에서 DU와 RU간 I/Q 데이터 압축 복원 방법.
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