KR101740932B1 - Wireless Communication System for Basement Station Baseband Signal Processing based on Multi-core DSP of DU/RU Separated Type Structure - Google Patents
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Abstract
DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템 및 그 통신방법이 개시된다. 본 발명에 따른 DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템은, 디지털신호 처리센터에 집중화되어 설치되는 디지털신호 처리장치; 디지털신호 처리장치와 분리되어 서비스 대상 지역에 원격으로 설치되는 무선신호 처리장치; 및 디지털신호 처리장치 및 무선신호 처리장치를 연결하는 인터페이스;를 포함하며, 디지털신호 처리장치 및 무선신호 처리장치는 인터페이스를 통해 서로 연동하는 것을 특징으로 한다.Disclosed is a wireless communication system and its communication method for multi-core DSP-based base station baseband signal processing of a DU / RU separation structure. A wireless communication system for multi-core DSP-based base station baseband signal processing of a DU / RU separation structure according to the present invention comprises: a digital signal processing device concentratedly installed in a digital signal processing center; A wireless signal processing device remote from the digital signal processing device and installed in a service target area; And an interface for connecting the digital signal processing device and the wireless signal processing device, wherein the digital signal processing device and the wireless signal processing device cooperate with each other through an interface.
Description
본 발명은 DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템 및 그 통신방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 디지털 신호 처리부(DU: Digital Unit)와 무선 신호 처리부(RU: Radio Unit)를 분리함로써 L2/L3와 기저대역 모뎀만으로 기지국을 대체할 수 있는 구조를 적용하여 네트워크 부하에 따라 디지털 신호 처리부 자원을 유연하게 할당 및 증설할 수 있는, DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템 및 그 통신방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a wireless communication system and a communication method thereof for multi-core DSP base station baseband signal processing of a DU / RU separation structure, and more particularly, to a wireless communication system and a communication method therefor, RU: Separate structure of DU / RU that can flexibly allocate and add digital signal processing resources according to network load by applying structure that can replace base station with only L2 / L3 and baseband modem by separating RU: Radio Unit And more particularly, to a wireless communication system and a communication method thereof for multicore DSP-based base station baseband signal processing.
최근, 스마트폰, 태블릿 등의 모바일 단말이 급속도로 확산되면서 기존 기지국 방식의 장비의 경우 폭증하는 무선 데이터 트래픽 양을 처리하기 어렵게 되었다. In recent years, mobile terminals such as smart phones and tablets have spread rapidly, making it difficult to handle the amount of wireless data traffic that is increasing in the case of existing base station type equipment.
기존 기지국 방식으로 무선망 용량을 증설할 경우, 기지국 상면 임대료가 대폭 증가할 뿐만 아니라 기지국사마다 실내 상면과 유지보수를 위한 냉방 및 전력 주변 장치가 필요하므로 운용비가 대폭 증가하게 된다. 이와 같은 운용비의 증가는 사용자의 이동통신 데이터 요금으로 전가되며, 이로 인해 사용자들의 데이터 사용 요금부담 대비 사용자의 만족도에 부응하지 못하는 문제점이 발생한다.When the capacity of the wireless network is increased by the existing base station method, the rent of the top surface of the base station is greatly increased, and the operation cost is greatly increased because the indoor top surface and the cooling and power peripheral devices are required for each base station. Such an increase in the operating cost is transferred to the mobile communication data fee of the user, which causes a problem that the user can not meet the satisfaction of the user with respect to the data usage charge burden.
기존의 기지국 기저대역 모뎀 장치는 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 주로 사용하였으나, 최근에는 저비용과 개발 용이성을 위해 기저대역 모뎀을 멀티 코어 DSP(Digital Signal Processor) 기반으로 개발하는 추세이다. The existing base station baseband modem device mainly uses FPGA (Field Programmable Gate Array), but recently it has been developing a baseband modem based on a multicore DSP (Digital Signal Processor) for low cost and ease of development.
그런데, 이와 같이 기지국 기저대역 모뎀 장치에 있어서 부호기/복호기, 변조기/복조기, 동기부 구현을 값 비싼 수십 개의 FPGA와 싱글 코어 DSP 칩으로 구성하여 개발하는 것은 FPGA 칩가격의 원가 상승의 원인되는 문제점이 있으며, 아울러 기존의 싱글 코어 DSP나 FPGA로는 연산 처리 속도를 감당하기가 어렵기 때문에, 폭발적으로 증가하는 기지국 기저대역 신호 및 프로토콜을 처리하기가 어렵다는 문제점이 있다.
However, the development of a coder / decoder, a modulator / demodulator, and a synchronizer implementation of dozens of expensive FPGAs and single-core DSP chips in a base station baseband modem device causes a problem in cost of the FPGA chip In addition, it is difficult to handle the base station baseband signal and protocol which are explosively increasing because it is difficult to cope with the processing speed of the conventional single-core DSP or FPGA.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 디지털 신호 처리부(DU: Digital Unit)와 무선 신호 처리부(RU: Radio Unit)를 분리함로써 L2/L3와 기저대역 모뎀만으로 기지국을 대체할 수 있는 구조를 적용하여 네트워크 부하에 따라 디지털 신호 처리부 자원을 유연하게 할당 및 증설할 수 있는, DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템 및 그 통신방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Disclosure of the Invention The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a wireless communication system capable of replacing a base station by only L2 / L3 and a baseband modem by separating a digital signal processing unit (DU) and a radio signal processing unit Based DSP base station base band signal processing and its communication method capable of flexibly allocating and expanding digital signal processing unit resources according to the network load by applying the DU / RU separation structure .
또한, 본 발명은 적은 비용으로도 네트워크 증설이 용이하여 투자비용과 운용비용을 대폭 절감할 수 있으며, 그에 따라 폭발적으로 증가하는 모바일 데이터 트래픽에 효율적으로 대응할 수 있는, DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템 및 그 통신방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Further, the present invention can greatly reduce the investment cost and the operation cost by easily expanding the network even with a small cost, and is capable of efficiently coping with explosively increasing mobile data traffic, And a radio communication system for DSP base station baseband signal processing and a communication method therefor.
또한, 본 발명은 DU와 RU의 분리 기술, 멀티 코어 DSP 기반 신호처리 플랫폼 기술, 그리고 주파수 대역에 따른 RU의 유연한 확장을 위한 하드웨어 설계 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.
The present invention also aims at providing a technology for separating DU and RU, a multi-core DSP-based signal processing platform technology, and hardware design technology for flexible extension of RU according to frequency band.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템은, 디지털신호 처리센터에 집중화되어 설치되는 디지털신호 처리장치; 디지털신호 처리장치와 분리되어 서비스 대상 지역에 원격으로 설치되는 무선신호 처리장치; 및 디지털신호 처리장치 및 무선신호 처리장치를 연결하는 인터페이스;를 포함하며, 디지털신호 처리장치 및 무선신호 처리장치는 인터페이스를 통해 서로 연동하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wireless communication system for multi-core DSP-based base station baseband signal processing in a DU / RU separation structure, comprising: a digital signal processing device installed in a digital signal processing center; A wireless signal processing device remote from the digital signal processing device and installed in a service target area; And an interface for connecting the digital signal processing device and the wireless signal processing device, wherein the digital signal processing device and the wireless signal processing device cooperate with each other through an interface.
디지털신호 처리장치는, MAC(Media Access Control) 계층 및 네트워크 계층의 통신을 제어하는 통신제어부; 및 통신 제어부와 무선신호 처리장치 사이의 신호를 중계하는 기저대역 모뎀부를 포함할 수 있다.The digital signal processing apparatus includes a communication controller for controlling communication between a MAC (Media Access Control) layer and a network layer; And a baseband modem unit for relaying signals between the communication control unit and the wireless signal processing device.
통신 제어부는, 핵심망과 기가 비트 이더넷 인터페이스를 가지는 DSP(Digital Signal Processor) 모듈인 L3 제어부; 및 데이터 트래픽에 대한 MAC 계층 제어 소프트웨어를 실행하는 L2 제어부를 포함할 수 있다.The communication control unit includes: an L3 control unit, which is a DSP (Digital Signal Processor) module having a core network and a Gigabit Ethernet interface; And an L2 control unit that executes MAC layer control software for data traffic.
기저대역 모뎀부는, 통신 제어부와 직렬 고속 입출력 스위치인 6.25Gbps 급의 SRIO(Serial Rapid IO) 인터페이스를 사용하여 신호를 송수신하며, 무선신호 처리장치와 공공 무선 접속기의 6.144Gbps 급의 CPRI(Common Public Radio Interface)를 통하여 신호를 송수신한다.The baseband modem unit transmits and receives signals using a 6.25Gbps SRIO (Serial Rapid IO) interface, which is a serial high-speed input / output switch, and a 6.144Gbps CPRI (Common Public Radio Interface).
기저대역 모뎀부는 마스터(Master)로 동작하며, 무선신호 처리장치는 슬레이브(Slave)로 동작한다.The baseband modem unit operates as a master and the radio signal processing unit operates as a slave.
기저대역 모뎀부는, 소프트웨어 형태로 DSP를 처리하며, 하드웨어 가속기인 코프로세서(Coprocessor)에서 기저대역 모뎀 기능을 수행하는 DSP 1 및 DSP 2; DSP 1 및 DSP 2에 PCIe(Peripheral Component Interconnect-express) 고속 통신기능 및 DSP GPIO 포트를 제공하는 FPGA 1; 무선신호 처리장치의 원격 무선부에서 시스템 클록을 제공받아 기저대역 모뎀부 내에 필요한 클록을 분배하는 FPGA 2; 및 DSP 1, DSP 2, FPGA 1 및 FPGA 2 상호 간을 연결하는 SRIO 스위치를 포함할 수 있다.The baseband modem unit includes a
FPGA 1은 FPGA 2와 플래쉬 롬(Flash ROM)을 공유할 수 있다.
SRIO 스위치는 L2/L3 상위 보드 상호간을 연결해 주는 보드-투-보드 통신을 위해 패킷 스위칭할 수 있다.The SRIO switch can switch packets for board-to-board communication that interconnects L2 / L3 top boards.
무선신호 처리장치는, 기저대역 모뎀부로부터 수신되는 신호를 전기신호로 변환하는 광/전기 변환기; 광/전기 변환기에 의해 변환된 신호를 디지털/아날로그 변환하는 디지털/아날로그 변환기; 디지털/아날로그 변환기에 의해 변환된 신호를 중간 주파수로 상향하여 변환하는 중간주파수 상향 변환기; 및 중간주파수 상향 변환기에 의해 상향 변환된 신호를 고주파 캐리어로 변환한 후 전력 증폭하여 안테나를 통해 전송하는 전력 증폭기를 포함할 수 있다.The wireless signal processing apparatus includes an optical-electrical converter for converting a signal received from the baseband modem unit into an electrical signal; A digital / analog converter for digital / analog conversion of the signal converted by the optical / electrical converter; An intermediate frequency up converter for up converting the signal converted by the digital / analog converter to an intermediate frequency; And a power amplifier for converting a signal up-converted by the intermediate-frequency up-converter into a high-frequency carrier, amplifying the power, and transmitting the amplified signal through an antenna.
무선신호 처리장치는, 안테나에서 수신되는 신호에 대하여 노이즈를 필터링하여 증폭하는 저잡음 증폭기; 저잡음 증폭기에 의해 증폭된 신호의 주파수를 중간 주파수로 하향 변환하는 중간주파수 하향 변환기; 및 중간주파수 하향 변환기에 의해 하향 변환된 신호를 아날로그/디지털 변환하는 아날로그/디지털 변환기를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 광/전기 변환기는, 아날로그/디지털 변환기에 의해 변환된 신호를 기저대역 신호로 변환하여 기지국 기저대역 모뎀부로 전송한다.A radio signal processing apparatus includes: a low noise amplifier for filtering and amplifying noise from a signal received from an antenna; An intermediate frequency down converter for down-converting the frequency of the signal amplified by the low noise amplifier to an intermediate frequency; And an analog-to-digital converter for analog-to-digital conversion of the down-converted signal by the intermediate frequency down-converter. In this case, the opto-electric converter converts the signal converted by the analog / digital converter into a baseband signal and transmits it to the baseband baseband modem unit.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 방법은, 디지털신호 처리장치, 디지털신호 처리장치와 분리되어 서비스 대상 지역에 원격으로 설치되는 무선신호 처리장치, 및 디지털신호 처리장치 및 무선신호 처리장치를 연결하는 인터페이스를 포함하며, 디지털신호 처리장치 및 무선신호 처리장치는 인터페이스를 통해 서로 연동하는 DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템의 무선통신 방법에 있어서, 디지털신호 처리장치는, MAC 계층 및 네트워크 계층의 통신을 제어하는 단계; 및 통신 제어단계에 의해 제어되는 신호를 무선신호 처리장치로 중계하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wireless communication method including: a digital signal processing device; a wireless signal processing device remote from the service target area and a digital signal processing device; The digital signal processing device and the wireless signal processing device are interfaces of the wireless signal processing device. The multi-core DSP based base station of the DU / RU separable structure interworking with each other through the interface. A communication method, comprising: controlling communication between a MAC layer and a network layer; And relaying the signal controlled by the communication control step to the wireless signal processing device.
통신 제어단계는, 핵심망과 기가 비트 이더넷 인터페이스를 가지는 DSP 모듈인 L3 제어부, 및 데이터 트래픽에 대한 MAC 계층 제어 소프트웨어를 실행하는 L2 제어부를 이용하여 통신을 제어할 수 있다.The communication control step may control the communication using an L3 control unit, which is a DSP module having a core network and a Gigabit Ethernet interface, and an L2 control unit, which executes MAC layer control software for data traffic.
신호 중계단계는, 통신 제어단계와 직렬 고속 입출력 스위치인 6.25Gbps 급의 SRIO 인터페이스를 사용하여 신호를 송수신하며, 무선신호 처리장치와 공공 무선 접속기의 6.144Gbps 급의 CPRI를 통하여 신호를 송수신할 수 있다.The signal relaying step transmits and receives signals using the communication control step and the 6.25Gbps SRIO interface, which is a serial high-speed input / output switch, and transmits and receives signals through the 6.145Gbps CPRI of the wireless signal processing device and the public wireless interface .
무선신호 처리장치는, 기저대역 모뎀부로부터 수신되는 신호를 전기신호로 변환하는 단계; 변환된 전기신호를 디지털/아날로그 변환하는 단계; 변환된 아날로그 신호를 중간 주파수로 상향하여 변환하는 단계; 및 중간주파수로 상향 변환된 신호를 고주파 캐리어로 변환한 후 전력 증폭하여 안테나를 통해 전송하는 단계를 포함할 수 있다.The wireless signal processing apparatus includes: converting a signal received from the baseband modem unit into an electric signal; Digital-to-analog converting the converted electric signal; Converting the converted analog signal to an intermediate frequency; And converting the up-converted signal to an intermediate frequency into a high-frequency carrier, amplifying the power, and transmitting the amplified signal through the antenna.
또한, 무선신호 처리장치는, 안테나에서 수신되는 신호에 대하여 노이즈를 필터링하여 증폭하는 단계; 증폭된 신호의 주파수를 중간 주파수로 하향 변환하는 단계; 중간주파수로 하향 변환된 신호를 아날로그/디지털 변환하는 단계; 및 변환된 디지털 신호를 기저대역 신호로 변환하여 디지털신호 처리장치의 기지국 기저대역 모뎀부로 전송하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
The wireless signal processing apparatus may further include: filtering and amplifying noise from a signal received by the antenna; Down converting the frequency of the amplified signal to an intermediate frequency; Converting the down-converted signal to an intermediate frequency; And converting the converted digital signal into a baseband signal and transmitting the converted baseband signal to the baseband baseband modem unit of the digital signal processing apparatus.
본 발명에 따른 DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템은, 적은 비용으로도 네트워크 증설이 용이하여 투자비용과 운용비용을 대폭 절감할 수 있도록 한다. The wireless communication system for multi-core DSP base station baseband signal processing of the DU / RU separation structure according to the present invention can greatly reduce the investment cost and the operation cost by facilitating the network expansion with a small cost.
또한, 본 발명에 따르면, 기지국 기저대역 모뎀 장치 구현을 멀티 코어 DSP 기반 신호 처리 플랫폼 기술을 적용함으로써 종래의 기지국 기저대역 모뎀을 구현한 경우 수십 개의 값 비싼 FPGA를 사용하는 것보다는 원가절감의 효과를 얻을 수 있다. In addition, according to the present invention, when a conventional base station baseband modem is implemented by applying a multi-core DSP based signal processing platform technology to a base station baseband modem device, the cost reduction effect can be achieved rather than using dozens of expensive FPGAs Can be obtained.
또한, 본 발명에 따르면, 종래의 싱글 코어 DSP나 FPGA로는 연산 처리 속도를 감당하기 어려웠으나, 멀티 코어 DSP 기반 기술을 기지국 기저대역 모뎀 장치에 적용하는 경우에 폭발적으로 증가하는 기저대역 신호 및 프로토콜을 처리할 수 있다. 따라서 모바일 데이터 트래픽 폭증에 효율적으로 대응하기 위한 최고의 대안이 될 수 있어 효율적인 운용의 편의성 및 비용을 현격히 절감할 수 있게 된다.
Also, according to the present invention, it is difficult to cope with the computation processing speed with the conventional single-core DSP or FPGA. However, when the multi-core DSP based technology is applied to the base station baseband modem apparatus, the baseband signal and protocol, Can be processed. Therefore, it can be a best alternative to efficiently cope with the explosion of mobile data traffic, thereby reducing the convenience and cost of efficient operation.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 디지털신호 처리장치의 기저대역 모뎀부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멀티코어 간 연동구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 나타낸 무선신호 처리장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 기저대역 모뎀부를 구성하는 멀티코어 DSP 블록 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 방법을 나타낸 흐름도로서, 디지털신호 처리장치에 의한 방법을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 방법을 나타낸 흐름도로서, 무선신호 처리장치에 의한 기저대역 모뎀부로부터 수신한 신호의 처리방법을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 방법을 나타낸 흐름도로서, 무선신호 처리장치에 의한 안테나를 통해 수신한 신호의 처리방법을 나타낸다.1 is a schematic diagram illustrating a wireless communication system for baseband signal processing of a multi-core DSP based base station according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically showing a configuration of a baseband modem unit of the digital signal processing apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a multi-core interworking structure according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a configuration of the radio signal processing apparatus shown in Fig.
5 is a diagram schematically showing the configuration of a multicore DSP block constituting a baseband modem unit.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of wireless communication for multicore DSP-based base station baseband signal processing according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a wireless communication method for baseband signal processing based on multicore DSP based on an embodiment of the present invention, and shows a method of processing a signal received from a baseband modem unit by a wireless signal processing apparatus.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a wireless communication method for baseband signal processing based on multicore DSP based on an embodiment of the present invention, and shows a method of processing a signal received through an antenna by a wireless signal processing apparatus.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 모뎀장치 및 그 구동방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a multicore DSP based base station baseband modem apparatus and a driving method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a schematic diagram illustrating a wireless communication system for multi-core DSP based base station baseband signal processing of a DU / RU separation structure according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템은 디지털신호 처리장치(100) 및 무선신호 처리장치(400)를 분리하여 구성하며, 디지털신호 처리장치(100)를 별도의 디지털신호 처리센터에 집중화하고, 무선신호 처리장치(400)는 서비스 대상 지역에 원격으로 설치한다. 이때, 디지털신호 처리장치(100)와 무선신호 처리장치(400)는 인터페이스(600)를 통해 서로 연결되며, 연결된 인터페이스(600)를 통해 서로 연동한다.Referring to FIG. 1, a wireless communication system for multi-core DSP-based base station baseband signal processing according to an embodiment of the present invention includes a digital
이때, 디지털신호 처리장치(100)는, 핵심망과 연결되며 MAC(Media Access Control) 계층 및 네트워크 계층의 통신을 제어하는 통신제어부(200), 및 통신 제어부(200)와 무선신호 처리장치(400) 사이의 신호를 중계하는 기저대역 모뎀부(300)를 포함할 수 있다. The digital
또한, 무선신호 처리장치(400)는, 디지털신호 처리장치(100)의 기저대역 모뎀부(300)와 다른 무선신호 처리장치 사이의 신호를 처리하는 원격 무선부(500)를 포함할 수 있다.The wireless
통신 제어부(200)는, 핵심망과 기가 비트 이더넷 인터페이스를 가지는 DSP(Digital Signal Processor) 모듈인 L3 제어부; 및 데이터 트래픽에 대한 MAC 계층 제어 소프트웨어를 실행하는 L2 제어부를 포함할 수 있다.The
기저대역 모뎀부(300)는, 통신 제어부(200)와 직렬 고속 입출력 스위치인 6.25Gbps 급의 SRIO(Serial Rapid IO) 인터페이스를 사용하여 신호를 송수신하며, 무선신호 처리장치(400)의 원격 무선부(500)와 공공 무선 접속기의 6.144Gbps 급의 CPRI(Common Public Radio Interface)를 통하여 신호를 송수신할 수 있다. 이때, 기저대역 모뎀부(300)의 CPRI는 마스터(Master)로 동작하며, 무선신호 처리장치(400)의 원격 무선부(500) CPRI는 슬레이브(Slave)로 동작한다. 여기서, 기저대역 모뎀부 CPRI 인터페이스는 3개까지 가능하며, 따라서 원격 무선부(500)를 3개까지 접속할 수 있다. 또한, 원격 무선부(500)가 다른 원격 무선부와 신호를 송수신할 경우 원격 무선부(500)가 마스터로 동작하고, 다른 원격 무선부가 슬레이브로 동작하여 신호를 송수신할 수 있다.The
도 2는 도 1에 나타낸 디지털신호 처리장치의 기저대역 모뎀부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a diagram schematically showing a configuration of a baseband modem unit of the digital signal processing apparatus shown in FIG.
기저대역 모뎀부(300)는 도2에 도시된 바와 같이 DSP 1(302) 및 DSP 2(304), FPGA 1(306) 및 FPGA 2(308), 그리고 이들 상호 간을 연결해 주는 SRIO 스위치(310)를 포함할 수 있다.The
DSP 1(302) 및 DSP 2(304)는 소프트웨어 형태로 DSP를 처리하며, 하드웨어 가속기인 코프로세서(Coprocessor)에서 기저대역 모뎀 기능을 수행한다. 기저대역 모뎀부(300)에 포함되는 각각의 DSP 1(302) 및 DSP 2(304)는 최대 1.2GHz의 클록 속도를 가지는 4개의 독립적인 DSP 코어 디바이스로 구성되어 이들 코어들을 효율적으로 이용하여 기지국 기저대역 모뎀의 송신부 및 수신부 기능을 수행한다. 즉, 8개의 DSP 코어 중에 하나는 모든 코어를 기능과 시간적으로 제어할 수 있는 마스터 코어로 사용하고, 다른 하나는 L2/L3 상위계층 및 원격 무선부의 안테나 인터페이스를 위한 코어로 사용한다. 나머지 6개의 코어들은 송신부 및 수신부의 기저대역 모뎀의 세부 기능을 담당하는 운용 코어로 구성된다(도 3 참조). DSP 1 302 and DSP 2 304 process the DSP in software form and perform a baseband modem function in a hardware accelerator coprocessor. Each DSP 1 302 and DSP 2 304 included in the
DDR3 SDRAM(312)은 각각의 DSP 코어에 종속되는 로컬 메모리와 DSP 코어들 간의 공유를 위한 공유 메모리로 사용될 수 있다. DSP 1(302) 및 DSP 2(304), FPGA 1(306) 및 FPGA 2(308) 상호 간은 SRIO Switch(310)로 연결되어 구성된다. 기저대역 모뎀부 송수신 데이터 및 제어 정보는 SRIO 스위치(310)에 연결된 SRIO I/F부(314) 통해서 L2/L3부와 6.25Gbps 의 전송속도로 SRIO 통신을 수행한다. 그리고 DSP 2(304)에서는 CPRI 인터페이스인 CPRI I/F부(316)를 통하여 원격 무선부와 6.144Gbps의 전송속도로 CPRI 고속 인터페이스 통신을 수행한다. CPRI는 원격 무선부를 기저대역 모뎀부(300)와 접속할 수 있는 표준 인터페이스를 제공하므로 사업자가 각기 다른 업체들로부터 공급되는 이러한 장치들을 조합할 수 있다.DDR3 SDRAM 312 may be used as a local memory dependent on each DSP core and as a shared memory for sharing between DSP cores. The DSP 1 302 and the DSP 2 304, the
FPGA 1(306)은 기저대역 모뎀부(300) 내의 Mezzanine 커넥터를 통하여 DSP 1(302) 및 DSP 2(304)에 PCIe(Peripheral Component Interconnect-express) 고속 통신 기능, DSP GPIO 포트 제공한다. 또한, FPGA 2(308)와 Flash ROM(320)을 공유하며, DDR3 SDRAM(312), 그리고 SRIO 스위치(310)와 인터페이스되고, LED 제어 및 FPGA 1 온도 센서 기능을 수행한다.The FPGA 1 306 provides a Peripheral Component Interconnect-express (PCIe) high speed communication function and a DSP GPIO port to the DSP 1 302 and the DSP 2 304 via a Mezzanine connector in the
FPGA 2(308)는 시스템 클록부(318)를 통해 원격 무선부(500)에서 시스템 클록을 제공받아 기저대역 모뎀부(300) 내의 필요한 클록을 분배 발생하는 기능을 수행하며, 아울러 시스템 클록을 L2/L3부로 공급한다. FPGA 2(308)는 FPGA 1(306)과 같이 기저대역 모뎀부(300) 내의 Mezzanine 커넥터를 통하여 DSP 1(302) 및 DSP 2(304)에 DSP 타이머 기능 제공하고, DSP 리세트 신호를 제공하며, SPI(Serial Peripheral Interface) 통신 기능 수행한다. 그리고, FPGA 2(308)는 Flash ROM(320) 및 SRIO 스위치(310)와 인터페이스되며, 모듈 관리 제어부와 연결되어 모듈을 제어하는 기능을 수행한다. 또한, RS232C 직렬 통신 인터페이스를 제공한다. The
SRIO 스위치(310)는 DSP 1(302), DSP 2(304), FPGA 1(306), FPGA 2(308) 상호 간을 연결해주는 칩-투-칩뿐만 아니라 SRIO I/F부(314)에서 백플레인을 통하여 L2/L3 상위 보드 상호간을 연결해주는 보드-투-보드 통신을 위해 증가된 대역폭에서 신뢰성 높은 고성능, 패킷 스위치형 기술을 제공한다.The
도 4는 도 1에 나타낸 무선신호 처리장치의 구성을 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing a configuration of the radio signal processing apparatus shown in Fig.
무선신호 처리장치(400)는 광/전기 및 전기/광 변환기(402), 디지털/아날로그 변환기(404), 중간주파수 상향 변환기(406), 전력 증폭기(408), 안테나(410), 저잡음 증폭기(412), 중간주파수 하향 변환기(414) 및 아날로그/디지털 변환기(416)를 포함할 수 있다.The wireless
광/전기 및 전기/광 변환기(402, 이하 광/전기 변환기라고 한다)는 기지국 디지털신호 처리장치(100)의 기저대역 모뎀부(300)가 송신한 CPRI 고속 광신호를 전기 신호로 변환한다. The optical / electrical and electrical /
광/전기 변환기(402)에 의해 변환된 기지국 기저대역 모뎀 신호는 디지털/아날로그 변환기(404)에 의해 디지털신호가 아날로그 신호로 변환된다. The base-band baseband modem signal converted by the optical-
중간주파수 상향 변환기(406)는 디지털/아날로그 변환기(404)에 변환된 아날로그 신호를 중간주파수로 상향 변환하며, 중간주파수 상향 변환기(406)에서 넘어온 신호는 고주파 캐리어로 변환된 후 높은 전력을 가진 신호를 내보낼 수 있도록 전력 증폭기(408)에 의해 전력 증폭된다. 전력 증폭기(408)에 의해 높은 전력으로 증폭처리된 신호는 안테나(410)를 통해 송신된다. The intermediate frequency up
저잡음 증폭기(412)는 안테나(410)에서 수신되는 신호에 대하여 노이즈를 필터링하여 잡음까지 증폭되는 것을 최대한 억제하면서 신호를 증폭한다. 저잡음 증폭기(412)에 의해 크기가 증폭된 신호는 중간주파수 하향변환기(414)로 전송되어 중간주파수로 하향 변환되며, 아날로그/디지털 변환기(416)는 중간주파수로 하향 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후 기저대역 신호로 변환하여 전기/광 변환기(402)를 통하여 기지국 기저대역 모뎀부(300)로 CPRI 고속 광신호를 전송한다.The
도 5는 기저대역 모뎀부를 구성하는 멀티코어 DSP 블록 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.5 is a diagram schematically showing the configuration of a multicore DSP block constituting a baseband modem unit.
기저대역 모뎀부(300)를 구성하는 DSP는 멀티코어로 구성된 코어팩(330), 멀티 코어가 로컬 메모리에서 처럼 효율적으로 공유 메모리에 접속할 수 있도록 해주는 멀티 코어 공유 메모리 제어부(340), DSP에서 기저대역 모뎀을 구현하기 위해 필요한 모듈 일부를 하드웨어적으로 만든 주변 장치인 BCP(Bit Rate Coprocessor), FFTC(Fast Fourier Transform Coprocessor)로 구성되는 코프로세서(350), L2/L3 상위 계층과 통신 기능을 제공하는 SRIO 인터페이스, 원격 무선부와 전송 기능을 수행하는 CPRI 인터페이스를 지원하는 주변장치(360), 그리고 코어에서 주변장치를 동작 시키기 위하여 큐매니저 및 패킷DMA 기능을 수행하는 멀티코어 네비케이터(370)를 포함한다. DSP 블록 내의 코어팩(330), 멀티 코어 공유 메모리 제어부(340), 코프로세서(350), 주변장치(360), 멀티코어 네비게이터(370) 사이는 초당 1 테라 비트 속도의 비차단 데이터 전송 포트를 제공하는 테라넷(teraNet)으로 연결되어 데이터가 이동한다. The DSP constituting the
DSP의 코어팩(330)은 4개의 코어를 가지는 멀티 코어 DSP 칩 2개를 내장하고 있다. 따라서 여러 개의 코어가 동일한 리소스인 주변장치(CPRI, SRIO)(360) 및 코프로세서(BCP, FFTC)(350) 등을 사용하기 위해서는 코어에서 멀티코어 네비게이터(370)를 통하여 스케줄링을 수행한다. 스케줄링이란, 각각의 모바일 사용자나 디바이스가 매 프레임마다 무선 대역폭을 얼마나 수신하게 할 것인지를 기지국이 결정하는 프로세스이다. The
멀티코어 네비게이터(370)는 패킷 전송, 메모리 할당, 가속기 트리거링, 다중 목적지 등을 처리하며, 이 모든 것을 DSP 코어가 단 한번의 사이클도 소비하지 않게 처리한다. 멀티 코어 네비게이터(370)를 통해 코어 사이의 직접적인 통신 및 메모리 액세스가 가능하다. The
멀티 코어 공유 메모리 제어부(340)는 외부 메모리의 데이터에 접속하거나, 각 코어의 로컬 메모리들 간을 데이터가 이동할 때 성능 손실을 줄이기 위하여 각각의 코어는 공유 메모리에 저장된 데이터에서 바로 효율적으로 동작할 수 있다. 이와 같이 멀티코어 네비게이터(370)를 이용해 개발된 멀티 코어(코어팩)(330), 멀티 코어 공유 메모리 제어부(340), 코프로세서(350), 주변장치(360), 그리고 테라넷을 결합함으로써 고도의 기지국 기저대역 모뎀부(300)의 구현이 가능해진다.The multi-core shared
DSP 블록 구성에서 모바일 데이터 패킷은 안테나 인터페이스인 CPRI에서 멀티코어 네비게이터의 대기열에 대기 한 후, FFTC 코프로세서로 라우팅 된다. 이 패킷은 대기열에서 대기하고 있다가 다음 처리 단계를 위하여 해당 DSP 코어로 라우팅된다. 이 모든 동작이 CPU 개입없이 자동으로 적절히 라우팅된다. 따라서 데이터는 서로 다른 코어들간의 경쟁없이 구성요소들 간에 전송할 수 있다. In the DSP block configuration, the mobile data packets are queued in the multicore navigator at the antenna interface CPRI and then routed to the FFTC coprocessor. This packet waits in the queue and is routed to the DSP core for further processing. All of these actions are properly routed automatically without CPU intervention. Thus, data can be transferred between components without competition between different cores.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 방법을 나타낸 흐름도로서, 디지털신호 처리장치에 의한 방법을 나타낸다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of wireless communication for multicore DSP-based base station baseband signal processing according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 디지털신호 처리장치(100)는 MAC 계층 및 네트워크 계층의 통신을 제어한다(S110). 이때, 통신 제어단계(S110)는, 핵심망과 기가 비트 이더넷 인터페이스를 가지는 DSP 모듈인 L3 제어부, 및 데이터 트래픽에 대한 MAC 계층 제어 소프트웨어를 실행하는 L2 제어부를 이용하여 통신을 제어한다.1 to 6, the digital
또한, 디지털신호 처리장치(300)는, 통신 제어단계(S110)에 의해 제어되는 신호를 무선신호 처리장치(400)로 중계한다. 여기서, 신호 중계단계(S120)는, 통신 제어단계(S110)와 직렬 고속 입출력 스위치인 6.25Gbps 급의 SRIO 인터페이스를 사용하여 신호를 송수신하며, 무선신호 처리장치와 공공 무선 접속기의 6.144Gbps 급의 CPRI를 통하여 신호를 송수신한다.Further, the digital
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 방법을 나타낸 흐름도로서, 무선신호 처리장치에 의한 기저대역 모뎀부로부터 수신한 신호의 처리방법을 나타낸다.FIG. 7 is a flowchart illustrating a wireless communication method for baseband signal processing based on multicore DSP based on an embodiment of the present invention, and shows a method of processing a signal received from a baseband modem unit by a wireless signal processing apparatus.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 무선신호 처리장치(400)는, 기저대역 모뎀부(300)로부터 송신되는 신호를 전기신호로 변환하며(S210), 변환된 전기신호를 디지털/아날로그 변환한다(S220).1 to 7, the radio
또한, 무선신호 처리장치(400)는 변환된 상기 아날로그 신호를 중간 주파수로 상향하여 변환하며(S230), 중간주파수로 상향 변환된 신호를 고주파 캐리어로 변환한 후 전력 증폭하여 안테나를 통해 전송한다(S240).The
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 방법을 나타낸 흐름도로서, 무선신호 처리장치에 의한 안테나를 통해 수신한 신호의 처리방법을 나타낸다.FIG. 8 is a flowchart illustrating a wireless communication method for baseband signal processing based on multicore DSP based on an embodiment of the present invention, and shows a method of processing a signal received through an antenna by a wireless signal processing apparatus.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 무선신호 처리장치(400)는, 안테나에서 수신되는 신호에 대하여 노이즈를 필터링하여 증폭하며(S310), 증폭된 신호의 주파수를 중간 주파수로 하향 변환한다(S320).1 to 8, the wireless
또한, 무선신호 처리장치(400)는 중간주파수로 하향 변환된 신호를 아날로그/디지털 변환하며(S330), 변환된 디지털 신호를 기저대역 신호로 변환하여 디지털신호 처리장치의 기지국 기저대역 모뎀부로 전송한다(S340).In addition, the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이며, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Further, the scope of protection of the present invention should be construed according to the claims, and all technical ideas within the scope of the same should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
Claims (5)
상기 디지털신호 처리장치와 분리되어 서비스 대상 지역에 원격으로 설치되는 무선신호 처리장치; 및
상기 디지털신호 처리장치 및 상기 무선신호 처리장치를 연결하는 인터페이스;
를 포함하며,
상기 디지털신호 처리장치 및 상기 무선신호 처리장치는 상기 인터페이스를 통해 서로 연동하는 것을 특징으로 하며,
상기 디지털신호 처리장치는,
MAC(Media Access Control) 계층 및 네트워크 계층의 통신을 제어하는 통신 제어부; 및
상기 통신 제어부와 상기 무선신호 처리장치 사이의 신호를 중계하는 기저대역 모뎀부;를 포함하며,
상기 기저대역 모뎀부는,
복수의 코어들을 가지는 코어팩;
CPRI(Common Public Radio Interface)을 지원하는 주변장치;
상기 복수의 코어들의 공유 메모리 접속을 지원하는 멀티코어 공유 메모리 제어부;
하드웨어 가속기인 코프로세서; 및
상기 코프로세서 또는 상기 주변장치에 연결되는 상기 복수의 코어들 각각에 대한 스케쥴링을 수행하는 멀티코어 네비게이터;를 포함하는 DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템.A digital signal processing device installed in a centralized manner in a digital signal processing center;
A wireless signal processing device remote from the digital signal processing device and installed in a service target area; And
An interface for connecting the digital signal processing device and the wireless signal processing device;
/ RTI >
The digital signal processing device and the wireless signal processing device are interlocked with each other through the interface,
The digital signal processing apparatus comprising:
A communication controller for controlling communication between a MAC (Media Access Control) layer and a network layer; And
And a baseband modem unit for relaying signals between the communication control unit and the radio signal processing device,
The baseband modem unit,
A core pack having a plurality of cores;
Peripheral devices supporting the Common Public Radio Interface (CPRI);
A multicore shared memory control unit for supporting a shared memory access of the plurality of cores;
A coprocessor that is a hardware accelerator; And
And a multicore navigator for performing scheduling for each of the plurality of cores connected to the coprocessor or the peripheral device. The multi-core DSP based base station baseband signal processing system according to claim 1,
상기 통신 제어부는,
핵심망과 기가 비트 이더넷 인터페이스를 가지는 DSP(Digital Signal Processor) 모듈인 L3 제어부; 및
데이터 트래픽에 대한 MAC 계층 제어 소프트웨어를 실행하는 L2 제어부를 포함하는 DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템.The method according to claim 1,
The communication control unit,
An L3 control unit, which is a DSP (Digital Signal Processor) module having a core network and a Gigabit Ethernet interface; And
Core system baseband signal processing in a DU / RU discrete structure comprising an L2 control unit that executes MAC layer control software for data traffic.
상기 기저대역 모뎀부는,
상기 통신 제어부와 직렬 고속 입출력 스위치인 6.25Gbps 급의 SRIO(Serial Rapid IO) 인터페이스를 사용하여 신호를 송수신하며, 상기 무선신호 처리장치와 공공 무선 접속기의 6.144Gbps 급의 상기 CPRI를 통하여 신호를 송수신하는 DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템.The method according to claim 1,
The baseband modem unit,
The communication control unit transmits and receives signals using a SRIO (Serial Rapid IO) interface of 6.25 Gbps class, which is a serial high-speed input / output switch, and transmits and receives signals through the CPRI of 6.144 Gbps class A Wireless Communication System for Baseband Signal Processing in a Multi - core DSP Base Station with a DU / RU Separated Structure.
상기 기저대역 모뎀부는,
마스터(Master)로 동작하며, 무선신호 처리장치는 슬레이브(Slave)로 동작하는 DU/RU 분리형 구조의 멀티코어 DSP 기반 기지국 기저대역 신호처리를 위한 무선통신 시스템.The method according to claim 1,
The baseband modem unit,
A multi-core DSP based base station baseband signal processing system operating as a master and a wireless signal processing device operating as a slave (DU / RU).
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