KR102009989B1

KR102009989B1 - 부동소수점 방식을 이용한 데이터 압축 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR102009989B1
Application number: KR1020160000667A
Authority: KR
Inventors: 홍동훈; 장호식; 김영인
Original assignee: 주식회사 쏠리드
Priority date: 2016-01-04
Filing date: 2016-01-04
Publication date: 2019-10-21
Also published as: US20170194986A1; US10056917B2; KR20170081530A

Abstract

본 발명은 부동소수점 방식을 이용한 데이터 압축 장치 및 그 방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 손실되는 데이터를 최소화할 수 있는 데이터 압축 장치 및 그 방법에 대한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 압축 장치는 아날로그 신호를 동상 성분 및 직교 성분을 포함하는 디지털신호로 변환하는 AD 변환부 및 동상 성분과 직교 성분의 각 비트가 교차적으로 배열된 28비트 고정소수점 디지털신호를 생성하고, 고정소수점 디지털신호에서 부호비트를 제외한 데이터비트열의 최상위 n개의 비트열과 미리 설정된 매핑데이터를 비교하여 4비트 지수비트열를 생성하고, n개의 비트열의 다음 비트로부터 미리 설정된 개수의 비트열을 가수비트열로 생성하며, 부호비트, 지수비트열 및 가수비트열을 조합하여 20비트 부동소수점 디지털신호를 생성하는 압축부를 포함한다.

Description

부동소수점 방식을 이용한 데이터 압축 장치 및 그 방법{METHOD AND DEVICE FOR COMPRESSING DATA BY USING FLOATING POINT TECHNIQUE}

본 발명은 부동소수점 방식을 이용한 데이터 압축 장치 및 그 방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 손실되는 데이터를 최소화할 수 있는 데이터 압축 장치 및 그 방법에 대한 것이다.

일반적으로, 기지국에서 단말기로 신호를 전달하고 음영지역을 해소하기 위하여 중계기를 이용한다. 이런 중계기의 하나인 디지털 광 중계기는 기지국으로부터 신호를 받는 메인 허브 유닛(Main Hub Unit; MHU)과, 그 하위단에서 중계 기능을 담당하는 원격 광 유닛(Remote Optic Unit; ROU)을 구비하여 디지털 광을 통해 음영지역까지 데이터를 전송하는 통신 서비스를 수행한다.

디지털 광 중계기 중 일부는 데이터를 전송할 때 전송 효율을 높이기 위하여 부동소수점 방식으로 데이터를 압축 전송하고 있다. 부동소수점 방식은 부호, 지수부, 가수부로 나누어 데이터를 표현할 수 있다. 부동소수점 방식을 통해 데이터가 압축될 때 데이터의 손실을 최소화하기 위해 압축기 입력의 크기를 충분히 표현할 수 있는 지수부의 비트수 가 충분해야 한다. 만약, 지수부의 비트수가 충분하지 않으면, 데이터에 심각한 왜곡이 발생될 수 있으므로 데이터의 압축 효율을 높이기 위해서는 가수부의 비트수를 줄이는 것이 일반적이다. 하지만, 가수부의 비트수를 줄이는 경우 유효숫자가 적어지는 만큼 부정확한 데이터가 전송된다. 따라서 데이터의 손실을 줄일 수 있는 방법이 필요하다.

본 발명은 데이터의 손실을 줄일 수 있는 데이터 압축 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 아날로그 신호를 동상 성분 및 직교 성분을 포함하는 디지털신호로 변환하는 AD 변환부; 및 상기 동상 성분과 상기 직교 성분의 각 비트가 교차적으로 배열된 28비트 고정소수점 디지털신호를 생성하고, 상기 고정소수점 디지털신호에서 부호비트를 제외한 데이터비트열의 최상위 n개의 비트열과 미리 설정된 매핑데이터를 비교하여 4비트 지수비트열를 생성하고, 상기 n개의 비트열의 다음 비트로부터 14개의 비트열을 가수비트열로 생성하며, 상기 부호비트, 상기 지수비트열 및 상기 가수비트열을 조합하여 20비트 부동소수점 디지털신호를 생성하는 압축부;를 포함하되, 상기 n은 2 이상이고 12 이하의 자연수인 데이터 압축 장치가 개시된다.

실시예에 따라서, 상기 압축부는 상기 메핑데이터 중 상기 n개의 비트열에 상응하는 매핑비트열이 존재하지 않으면 n+1개의 비트열에 상응하는 상기 매핑비트열이 존재하는지를 판단하여 상기 지수비트열을 생성할 수 있다.

실시예에 따라서, 상기 매핑데이터에는 2비트에 상응하는 매핑비트열이 2개 포함될 수 있다.

실시예에 따라서, 상기 매핑데이터에는 3비트에 상응하는 매핑비트열이 2개 포함될 수 있다.

실시예에 따라서, 상기 매핑데이터에는 4비트에 상응하는 매핑비트열이 2개 포함될 수 있다.

실시예에 따라서, 상기 매핑데이터에는 5비트에 상응하는 매핑비트열이 3개 포함될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 2비트의 부호비트, 4비트의 지수비트열 및 14비트의 가수비트열로 구성된 20비트의 부동소수점 디지털신호가 입력되면, 상기 지수비트열과 미리 설정된 매핑데이터를 비교하여 n개의 최상위비트열을 생성하고, 상기 부호비트, 상기 가수비트열 및 상기 최상위비트열을 조합하여 동상 성분 및 직교 성분의 각 비트가 교차적으로 배열된 28비트 고정소수점 디지털신호를 생성하여 출력하는 압축해제부; 및 상기 고정소수점 디지털신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA 변환부;를 포함하되, 상기 n은 2 이상이고 12 이하의 자연수인 데이터 압축 해제 장치가 개시된다.

실시예에 따라서, 상기 압축해제부는, 상기 부호비트, 상기 가수비트열 및 상기 최상위비트열만을 조합하여 28비트가 되지 않으면 부족 개수에 상응하는 손실비트열을 생성하고, 상기 부호비트, 상기 가수비트열, 상기 최상위비트열 및 상기 손실비트열을 조합하여 상기 고정소수점 디지털신호를 생성하되, 상기 손실비트열을 구성하는 동상 성분 또는 직교 성분의 최상위 비트는 하이(HIGH)에 상응할 수 있다.

실시예에 따라서, 상기 손실비트열을 구성하는 동상 성분 및 직교 성분의 차상위 비트부터 최하위 비트까지는 로우(LOW)에 상응할 수 있다.

본 발명에 따르면, 데이터의 손실을 줄일 수 있는 데이터 압축 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 압축 시스템에 대한 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 압축 장치에 대한 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 압축 장치에서 아날로그 신호가 샘플링되는 경우를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매핑데이터에 대한 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 고정소수점 디지털 신호가 부동소수점 디지털 신호로 압축되는 경우를 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 고정소수점 디지털 신호가 부동소수점 디지털 신호로 압축되는 경우를 예시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 부동소수점 디지털 신호가 고정소수점 디지털 신호로 압축 해제되는 경우를 예시한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다. 또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에 기재된 "~부(유닛)", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 분산 안테나 시스템은 음성 통신과 데이터 통신을 높은 품질과 무결절(seamless access)하게 전달하는 인 빌딩 서비스를 위한 커버리지 시스템이다. 또한, 다수의 대역 내에서 서비스하고 있는 아날로그 및 디지털 전화 시스템을 하나의 안테나로 서비스하기 위한 시스템이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 안테나 시스템은 주로 쇼핑몰, 호텔, 캠퍼스, 공항, 병원, 지하철, 종합 운동장, 컨벤션 센터 등 일반적인 공공기관 및 사설 설비 등에 설치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 안테나 시스템은 건물 내의 열악한 전파환경을 개선하고, 약한(poor) 수신 신호강도(Received Signal Strength Indication, RSSI) 및 이동 단말기의 총체적 수신감도인 Ec/Io(chip energy/others interference)를 개선하며, 건물의 구석까지 이동통신을 서비스하여, 통신 서비스 이용자가 건물 내의 어느 곳에서도 자유롭게 통화할 수 있게 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 안테나 시스템은, 전 세계적으로 사용하는 이동통신 규격을 지원할 수 있다.

예를 들면, 상기 분산 안테나 시스템은 초단파(Very High Frequency, VHF), 극초단파(Ultra High Frequency, UHF), 700MHz, 800MHz, 850MHz, 900MHz, 1900MHz, 2100MHz 대역, 2600MHz 대역 등의 주파수와 FDD 방식의 서비스 뿐만 아니라 TDD 방식의 서비스를 지원할 수 있다. 그리고, 상기 분산 안테나 시스템은 아날로그의 대표적인 이동통신서비스(Advanced Mobile Phone Service, AMPS)와 디지털의 시분할다중접속(Time-Division Multiplexing Access, TDMA), 코드분할다중접속(Code Division Multiple Access, CDMA), 비동기식 CDMA(Wideband Code Division Multiple Access, WCDMA), 고속하향패킷접속(High Speed Downlink Packet Access, HSDPA), 롱텀에볼루션(Long Term Evolution, LTE), 롱텀에볼루션 어드밴스드(Long Term Evolution Advanced, LTE-A) 등 다수의 이동통신 규격을 지원할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 압축 시스템에 대한 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 데이터 압축 시스템(100)은, 분산 안테나 시스템(DAS)로 구현될 수 있다. 이 경우 데이터 압축 시스템(100)은 헤드엔드 노드(headend node)를 구성하는 베이스 스테이션 인터페이스 유닛(Base station Interface Unit, 110)과 마스터유닛(Master Unit, 130), 확장 노드(extension node)를 구성하는 허브유닛(Hub Unit, 150), 원격의 각 서비스 위치에 배치되며 리모트 노드(remote node)를 구성하는 복수의 리모트유닛(Remote Unit, 140-1, 140-2, ... 140-n)(단, n은 자연수임)(경우에 따라 140-n으로 통칭하여 설명함)을 포함한다. 이러한 분산 안테나 시스템은 아날로그 DAS 또는 디지털 DAS로 구현될 수 있으며, 경우에 따라서는 이의 혼합형(예를 들어, 일부 노드는 아날로그 처리, 나머지 노드는 디지털 처리를 수행함)으로 구현될 수도 있다.

도 1은 분산 안테나 시스템으로 구현된 데이터 압축 시스템(100)의 토폴로지의 일 예를 도시한 것이며, 데이터 압축 시스템(100)은 설치 영역 및 적용 분야(예를 들어, 인빌딩(In-Building), 지하철(Subway), 병원(Hospital), 경기장(Stadium) 등)의 특수성을 고려하여 다양한 토폴로지 변형이 가능하다. 이와 같은 취지에서, BIU(120), MU(130), HUB(150), RU(140-n)의 개수 및 상호 간의 상/하위 단의 연결 관계도 도 1과 상이해질 수 있다. 또한, 데이터 압축 시스템(100)에서 HUB(150)는 설치 필요한 RU(140-n)의 개수에 비해 MU(130)로부터 스타(star) 구조로 브랜치(branch)될 브랜치 수가 제한적인 경우 활용된다. 따라서, 단일의 MU(130)만으로도 설치 필요한 RU(140-n)의 개수를 충분히 감당할 수 있는 경우 또는 복수의 MU(130)가 설치되는 경우 등에는 HUB(150)는 생략될 수도 있다. 이하, 도 1의 토폴로지를 중심으로, 본 발명에 적용될 수 있는 분산 안테나 시스템 내의 각 구성요소 및 그 기능에 대하여 차례로 설명하기로 한다.

BIU(Base station Interface Unit, 120)는 기지국 등의 BTS(Base station Transceiver System)(110)와 데이터 압축 시스템(100) 내의 MU(130) 간의 인터페이스 역할을 수행한다. 도 1에서는 단일의 BTS(110)가 단일의 BIU(120)와 연결되는 케이스를 도시하였지만, BIU(120)는 각 사업자 별, 각 주파수 대역 별, 각 섹터 별로 별도로 구비될 수도 있다.

일반적으로 BTS(110)로부터 전송되는 RF 신호(Radio Frequency signal)는 고전력(High Power)의 신호이므로, BIU(120)는 이와 같은 고전력의 RF 신호를 MU(130)에서 처리하기에 적당한 전력의 신호로 변환시켜 이를 MU(130)로 전달하는 기능을 수행한다. 또한 BIU(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 각 주파수 대역 별(또는 각 사업자 별, 섹터 별) 이동통신서비스의 신호를 수신하고 이를 병합(combine)한 후 MU(130)로 전달하는 기능도 수행할 수 있다.

만일 BIU(120)가 BTS(110)의 고전력 신호를 저전력으로 낮춘 후, 각 이동통신서비스 신호를 병합하여 MU(130)로 전달하는 경우, MU(130)는 병합되어 전달된 이동통신서비스 신호를 브랜치 별로 분배하는 역할을 수행한다. 이때, 데이터 압축 시스템(100)이 디지털 DAS로 구현되는 경우, BIU(120)는 BTS(110)의 고전력 RF 신호를 저전력 RF 신호로 변환하는 기능을 수행하는 구성요소와, 저전력 RF 신호에 대해 IF 신호(Intermediate Frequency signal)로 변환한 후 디지털 신호 처리를 하여 이를 병합하는 구성요소로 분리 구성될 수 있다(물론 IF신호로 변환하지 않고 RF신호를 직접 디지털 신호 처리할 수도 있음). 위와 달리, 만일 BIU(120)가 BTS(110)의 고전력 신호를 저전력으로 낮추는 기능만을 수행하는 경우, MU(130)는 전달된 각 이동통신 서비스 신호를 병합하고 이를 브랜치 별로 분배하는 역할을 수행할 수 있다.

MU(130)로부터 분배된 이동통신 서비스신호는 브랜치 별(도 1의 Branch #1, Branch #2 ... Branch #k 참조)(단, k는 자연수임)로 HUB(150)를 통해서 또는 RU(140-n)로 직접 전달되며, 각 RU(140-n)는 전달받은 병합 중계 신호를 주파수 대역 별로 분리하고 신호 처리(아날로그 DAS의 경우에는 아날로그 신호 처리, 디지털 DAS의 경우에는 디지털 신호 처리)를 수행한다. 이에 따라 각 RU(140-n)에서는 서비스 안테나를 통해서 자신의 서비스 커버리지 내의 이동통신 단말기로 중계 신호를 전송한다.

도 1의 경우, BTS(110)와 BIU(120) 사이, 그리고 BIU(120)와 MU(130) 사이가 RF 케이블로 연결되고, MU(130)로부터 그 하위단까지는 모두 광 케이블로 연결되는 경우를 도시하고 있으나, 각 노드 간의 신호 전송 매체(signal transport medium)도 이와 다른 다양한 변형이 가능하다. 일 예로, BIU(120)와 MU(130) 간은 RF 케이블을 통해서 연결될 수도 있지만, 광 케이블 또는 디지털 인터페이스를 통해서 연결될 수도 있다. 다른 예로, MU(130)와 HUB(150) 그리고 MU(130)와 직접 연결되는 RU(140-n) 간에는 광 케이블로 연결되고, 케스케이드(cascade) 연결된 RU(140-n) 상호 간에는 RF 케이블, 트위스트 케이블, UTP 케이블 등을 통해서 연결되는 방식으로도 구현될 수 있다. 또 다른 예로, MU(130)와 직접 연결되는 RU(140-n)도 RF 케이블, 트위스트 케이블, UTP 케이블 등을 통해서 연결되는 방식으로도 구현될 수 있다.

또한, 도 1에서는 BIU(120)가 BTS(110)와 MU(130) 간에 위치되는 경우가 예시되었으나, BIU(120)는 MU(130)의 한 기능으로 형성될 수도 있다. BIU(120)는 BTS(110)에서 입력되는 신호가 고전력이 아닌 경우에는 생략될 수도 있다. 또한, BIU(120)는 도 1에서와 같이 별도의 장치로 구현되지 않고 MU(130) 내의 한 기능 파트로 구현될 수도 있다. 이 경우 MU(130)는 BTS(110)에서 입력되는 고전력의 RF신호를 저전력으로 변환한 후 저전력으로 변환된 각 주파수 대역 별(또는 각 사업자 별, 섹터 별) RF 신호를 병합 처리할 수 있다.

다만, 이하에서는 도 1에 예시된 바와 같이 MU(130), HUB(150), RU(140-n)는 전광변환/광전변환을 위한 광 트랜시버 모듈을 포함할 수 있고, 단일의 광 케이블로 노드 간 연결되는 경우에는 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 소자를 포함할 수도 있다.

한편, MU(130), HUB(150), RU(140-n) 사이에 송수신되는 이동통신 서비스 신호는 압축될 수 있다. 즉, MU(130)는 HUB(150) 및/또는 RU(140-n)에 (순방향) 이동통신 서비스 신호를 분배할 때 미리 설정된 방법에 따라 이동통신 서비스 신호를 압축하여 전송할 수 있다. 따라서 RU(140-n)은 압축된 이동통신 서비스 신호(이하, '압축 신호'라 칭함)를 미리 설정된 방법에 따라 압축 해제한 후 신호를 처리할 수 있다. HUB(150)도 필요한 경우 수신된 압축 신호를 압축 해제할 수 있을 것이다. 반대로 RU(140-n)는 HUB(150) 및/또는 MU(130)에 (역방향) 이동통신 서비스 신호를 분배할 때 미리 설정된 방법에 따라 이동통신 서비스 신호를 압축하여 전송할 수 있다. 따라서 MU(130)은 압축된 압축 신호를 미리 설정된 방법에 따라 압축 해제한 후 신호를 처리할 수 있다. HUB(150)도 필요한 경우 수신된 압축 신호를 압축 해제할 수 있을 것이다. 이하 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터 압축 시스템(100)의 각 구성요소들이 압축신호를 생성하는 방법 및 압축신호의 압축을 해제하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 압축 장치에 대한 블록 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 압축 장치(200)는 ADC(210), 압축부(ENCODER, 220), 광모듈(OPTICAL MODULE, 230), 압축해제부(DECODER, 240) 및 DAC(250)를 포함한다. 여기서 데이터 압축 장치(200)는 도 1에서 설명한 MU(130), RU(140-n) 및/또는 HUB(150) 중 어느 하나일 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 압축 장치(200)가 통신 장치로 구현된 경우 다른 장치로부터 이동통신 서비스 신호를 수신하기 위한 신호수신부(미도시), 아날로그 신호인 이동통신 서비스 신호를 처리하기 위한 아날로그 신호처리부(미도시), 디지털 신호로 변환된 이동통신 서비스 신호를 처리하기 위한 디지털 신호처리부(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. 이하 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 압축 장치(200)가 MU(130)로 구현된 경우를 가정하여 설명한다. 또한, 데이터 압축 장치(200)가 입력된 신호를 압축하는 동작 및 압축을 해제하는 동작을 중심으로 설명한다.

먼저 ADC(210)는 입력된 아날로그 신호를 동상 성분(Inphase) 및 직교 성분(Quadrature)을 포함하는 디지털 신호로 변환한다. 예를 들어 ADC(210)는 기지국(110)으로부터 수신된 아날로그 신호를 디지털 샘플링하여 동상 성분 및 직교 성분을 포함하는 디지털 신호로 변환할 수 있다. ADC(210)에서 변환된 디지털 신호는 14비트(bit)의 동상 성분과 14비트(bit)의 직교 성분으로 구성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 압축 장치에서 아날로그 신호가 샘플링되는 경우를 나타낸 도면이다. 도 3은 ADC(210)가 입력된 아날로그 신호를 Fs를 샘플링 주파수로 하여 디지털 신호로 변환하는 경우를 나타낸 것이다. 예를 들어 입력된 아날로그 신호가 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM)의 신호인 경우 ADC(210)는 동상 성분 및 직교 성분을 포함하는 디지털 신호로 변환할 수 있다. 또한, ADC(210)는 변환된 디지털 신호를 압축부(220)로 출력할 수 있다.

압축부(220)는 I/Q(Inphase/ Quadrature) 성분의 28 비트의 고정소수점 디지털신호를 20 비트의 부동소수점 디지털신호로 압축할 수 있다. 예를 들어, 압축부(220)는 14 비트의 동상 성분과 14비트의 직교 성분의 각 비트를 교차적으로 배열하여 28비트 고정소수점 디지털 신호를 생성할 수 있다. 여기서 14 비트의 동상 성분 중 1 비트는 당해 비트열이 동상 성분임을 표시하는 부호비트일 수 있다. 또한, 14 비트의 직교 성분 중 1 비트는 당해 비트열이 직교 성분임을 표시하는 부호비트일 수 있다. 부호 비트는 비트 압축에 관여하지 않으므로 이하에서는 부호 비트를 제외한 26 비트만 고려하여 설명한다.

압축부(220)는 26 비트의 고정소수점 디지털신호의 최상위 n개의 비트열과 미리 설정된 매핑데이터를 비교하여 4비트 지수(Exponetnt) 비트열을 생성할 수 있다(단, n은 2 이상이고 12이하의 자연수임). 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매핑데이터에 대한 예시도이다. 도 4를 참조하면 매핑데이터는 16개의 매핑비트(Mapping 비트)를 포함한다.

이 경우 압축부(220)는 26 비트의 고정소수점 디지털신호의 최상위 2개의 비트열이 'HIGH LOW(10)'에 상응하는 경우 'LOW LOW LOW LOW(0000)'을 지수비트열로 생성할 수 있다. 또한 압축부(220)는 26 비트의 고정소수점 디지털신호의 최상위 2개의 비트열이 'HIGH HIGH(11)'에 상응하는 경우 'LOW LOW LOW HIGH(0001)'을 지수비트열로 생성할 수 있다.

또한 26 비트의 고정소수점 디지털신호의 최상위 2개의 비트열이 'LOW HIGH(01)'에 상응하는 경우 기저장된 매핑데이터에 상응하는 매핑비트열이 존재하지 않는다. 이때 압축부(220)는 26 비트의 고정소수점 디지털신호의 최상위 3개의 비트열에 상응하는 매핑비트열이 존재하는지 판단할 수 있다. 최상위 3개의 비트열이 비트열이 'LOW HIGH LOW (010)'에 상응하는 경우, 압축부(220)는 'LOW LOW HIGH LOW(0010)'을 지수비트열로 생성할 수 있다. 또한 압축부(220)는 26 비트의 고정소수점 디지털신호의 최상위 3개의 비트열이 'LOW HIGH HIGH(011)'에 상응하는 경우 'LOW LOW HIGH HIGH(0011)'을 지수비트열로 생성할 수 있다.

상술한 방법으로 26 비트의 고정소수점 디지털신호의 최상위 11개의 비트열까지 매핑데이터에 상응하는 매핑비트열이 존재하지 않으면 압축부(220)는 26 비트의 고정소수점 디지털신호의 최상위 12개의 비트열에 상응하는 매핑비트열이 매핑데이터에 포함되어 있는지 판단할 수 있다. 압축부(220)는 26 비트의 고정소수점 디지털신호의 최상위 12개의 비트열이 'LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW HIGH(000000000001)'에 상응하는 경우 'HIGH HIGH HIGH HIGH (1111)'을 지수비트열로 생성할 수 있다.

도 4의 매핑데이터에는 'LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW(000000000000)'에 상응하는 매핑비트열이 설정되어 있지 않다. 지수비트열은 4개의 비트로 구성되어 있으므로 지수비트열에 의해서 16개의 최상위 비트열이 표현될 수 있다. 따라서 실시예에 따라서는 도 4에 예시된 매핑비트열 중 임의의 한 개가 삭제되고 'LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW(000000000000)'에 상응하는 매핑비트열이 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 예시된 매핑비트열 중 'HIGH HIGH(11)'에 상응하는 매핑비트열이 삭제되고, 'LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW(000000000000)'에 상응하는 매핑비트열이 매핑데이터에 포함될 수도 있다. 이 경우 압축부(220)는 26 비트의 고정소수점 디지털신호의 최상위 12개의 비트열이 'LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW(000000000000)'에 상응하면 'LOW LOW LOW HIGH(0001)'에 상응하는 지수비트열을 생성할 수 있을 것이다. 상술한 바와 같이 도 4의 매핑데이터는 예시에 불과하므로 매핑데이터에 설정된 매핑비트열의 종류는 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.

한편 압축부(220)에서 생성되는 부동소수점 디지털신호는 20 비트의 부동소수점 디지털신호이다. 생성되는 20 비트의 부동소수점 신호 중 2 비트는 부호 비트에 상응하므로 실제 압축과 관련된 부분은 18 비트다. 당해 18 비트 중 4 비트는 지수비트열이므로, 가수 비트열(Mantissa)은 14 비트에 상응할 것이다. 따라서 미리 저장된 매핑데이터에는 12개의 비트열에 상응하는 매핑비트까지만 포함되어 있을 수 있다. 26 비트의 고정소수점 디지털신호의 최상위 12개의 비트열이 'LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW LOW HIGH(000000000001)'에 상응하는 경우 손실 비트(Loss 비트)가 없기 때문이다. 반면 26 비트의 고정소수점 디지털신호의 최상위 2개의 비트열이 'HIGH LOW(10)'에 상응하는 경우 손실 비트는 동상 성분 5 비트 및 직교 성분 5 비트, 총 10 비트의 손실 비트가 발생될 수 있다. 여기서 매핑데이터는 구비된 저장공간에 미리 저장되어 있을 수 있다.

또한, 도 4에 예시된 바와 같이, 기저장된 매핑데이터에는 2 비트에 상응하는 매핑비트열이 2개 포함될 수 있다. 또한, 기저장된 매핑데이터에는 3 비트에 상응하는 매핑비트열이 2개 포함될 수 있다. 기저장된 매핑데이터에는 4 비트에 상응하는 매핑비트열이 2개 포함될 수 있다. 기저장된 매핑데이터에는 5 비트에 상응하는 매핑비트열이 3개 포함될 수 있다. 종래 기술에 따르면 고정소수점 디지털신호가 부동소수점 디지털신호로 압축되는 경우 최상위 비트열 중 HIGH에 상응하는 비트가 최초로 독출되는 비트열을 검출(이하, '종래의방법'이라 칭함)하여 지수비트열이 생성된다. 즉 종래의방법은 26 비트의 고정소수점 디지털신호의 최상위 비트가 'HIGH'에 상응하면 'LOW LOW LOW'에 상응하는 지수비트열이 생성되고, 두번째 비트가 'HIGH'에 상응하면 'LOW LOW HIGH'에 상응하는 지수비트열이 생성되며, 여덟번째 비트가 'HIGH'에 상응하면 ' HIGH HIGH HIGH'에 상응하는 지수비트열이 생성되는 방식이다.

본 발명의 일 실시예에서는 가수비트열이 14로 미리 설정되어 있기 때문에 총 12개의 최상위 비트열까지만 지수비트열로 표현하면 26 비트의 고정소수점 디지털신호에서 손실 비트가 없게 된다. 지수비트열이 4로 설정되었으므로 16개의 최상위 비트열까지 표현이 가능한데 12개의 최상위 비트열까지만 표현하면 손실 비트가 없게 되는 것이다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서는 최상위 2개의 비트열에 상응하는 매핑비트열을 2개 포함시켰다. 종래의방법에 따르면 최상위 비트가 'HIGH'인 경우 'HIGH LOW'인 경우와 'HIGH HIGH'인 경우를 구분하지 않고 두번째 비트를 가수 비트열에 포함시켰으나, 본 발명의 일 실시예에서는 최상위 2개의 비트열이 'HIGH LOW'인 경우와 'HIGH HIGH'인 경우를 구분할 수 있게 된 것이다. 이에 의하여 손실 비트가 최소화될 수 있다. 가수 비트열에 포함될 비트가 지수 비트열에 포함될 수 있기 때문이다.

동일한 이유로 인하여, 본 발명의 일 실시예에서는 최상위 3개의 비트열에 상응하는 매핑비트열을 2개 포함시켰고(LOW HIGH HIGH 와 LOW HIGH LOW을 구분하기 위함), 최상위 4개의 비트열에 상응하는 매핑비트열을 2개 포함시켰으며(LOW LOW HIGH LOW 와 LOW LOW HIGH HIGH 를 구분하기 위함), 최상위 5개의 비트열이 상응하는 매핑비트열을 3개 포함시켰다(LOW LOW LOW HIGH LOW 와 LOW LOW LOW HIGH HIGH 를 구분하기 위함).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 고정소수점 디지털 신호가 부동소수점 디지털 신호로 압축되는 경우를 예시한 도면이다. 이하 HIGH는 '1'로 표시하고, LOW는 '0'으로 표시한다.

도 5를 참조하면, 압축부(220)는 부호 비트를 제외한 동상 성분의 디지털 신호 '1100000001111'이 입력되고, 직교 성분의 디지털 신호 '0100000001111'가 입력된 경우를 가정한다. 이 경우 압축부(220)는 동상 성분과 직교 성분의 각 비트를 교차적으로 배열하여 '10110000000000000011111111'에 상응하는 고정소수점 디지털 신호를 생성할 수 있다. 또한 압축부(220)는 당해 고정소수점 디지털 신호의 최상위 2개의 비트열이 '10'에 상응하므로 매핑데이터 중 '10'에 상응하는 '0000'을 독출하여 지수비트열을 생성할 수 있다. 또한 압축부(220)는 최상위 2개의 비트열의 다음 비트로부터 14개의 비트열인 '11000000000000'을 독출하여 가수비트열을 생성할 수 있다. 또한 압축부(220)는 부호비트, 지수비트열 및 가수비트열을 조합하여 20 비트의 부동소수점 디지털신호를 생성할 수 있다. 도 5의 예시에서 생성된 20 비트의 부동소수점 디지털신호는 부호비트(2 비트)를 제외하면 '000011000000000000'에 상응할 것이다. 가수비트열 다음 비트 부터는 압축시 누설되는 손실 비트일 수 있다. 따라서 도 5의 예시에서는 '0011111111'에 상응하는 10개의 비트(동상 성분 5 비트 및 직교 성분 5 비트)의 데이터가 손실될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 고정소수점 디지털 신호가 부동소수점 디지털 신호로 압축되는 경우를 예시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 압축부(220)는 부호 비트를 제외한 동상 성분의 디지털 신호 '0000001111111'이 입력되고, 직교 성분의 디지털 신호 '0000010000000'가 입력된 경우를 가정한다. 이 경우 압축부(220)는 동상 성분과 직교 성분의 각 비트를 교차적으로 배열하여 '00000000000110101010101010'에 상응하는 고정소수점 디지털 신호를 생성할 수 있다. 또한 압축부(220)는 당해 고정소수점 디지털 신호의 최상위 12개의 비트열이 '000000000001'에 상응하므로 매핑데이터 중 '000000000001'에 상응하는 '1111'을 독출하여 지수비트열을 생성할 수 있다. 또한 압축부(220)는 최상위 12개의 비트열의 다음 비트로부터 14개의 비트열인 '10101010101010'을 독출하여 가수비트열을 생성할 수 있다. 또한 압축부(220)는 부호비트, 지수비트열 및 가수비트열을 조합하여 20 비트의 부동소수점 디지털신호를 생성할 수 있다. 도 6의 예시에서 생성된 20 비트의 부동소수점 디지털신호는 부호비트(2 비트)를 제외하면 '111110101010101010'에 상응할 것이다. 가수비트열 다음 비트부터는 압축시 누설되는 손실 비트일 수 있으나, 도 6의 경우에는 누설되는 손실 비트가 없다.

상술한 방법에 의하여 종래의 방식보다 손실 비트를 줄일 수 있음은 자명하다. 종래에는 지수 비트열이 3개의 비트열로 설정되었고, 가수 비트열이 15 비트열로 설정된 20 비트의 부동소수점 디지털 신호로 압축되는 것이 일반적이었다. 이 경우 지수 비트열로 11개의 비트열까지 표현이 가능하여야 손실 비트가 없을 수 있다. 하지만 지수 비트열이 3개로 설정되어 지수 비트열로 표현할 수 있는 최대의 최상위 비트열의 종류가 8개(000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111)까지 가능했기 때문에 최소 3 비트의 손실 비트는 발생될 수 밖에 없었다. 하지만 본 발명의 일 실시예의 경우 도 6에 예시된 바와 같이 손실 비트가 없을 수 있기 때문에 종래의 방식보다 손실 비트를 줄일 수 있는 것이다.

이후 광모듈(230)는 20 비트의 부동소수점 디지털신호로 압축된 신호를 광신호로 변환하여 연결된 하위단의 RU(140-n) 및/또는 HUB(150)로 전송할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 압축 장치(200)가 28 비트의 고정소수점 디지털신호를 20 비트의 부동소수점 디지털신호로 압축하는 방법에 대하여 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 압축 장치(200)가 하위단의 RU(140-n) 및/또는 HUB(150)로부터 수신된 20 비트의 부동소수점 디지털신호를 28 비트의 고정소수점 디지털신호로 압축 해제하는 방법에 대하여 설명한다. 이하에서 데이터 압축 장치(200)가 수행하는 동작은 '압축을 해제하는 동작'이므로 압축하는 동작을 수행하는 경우와 구분하기 위하여 데이터 압축 장치(200)는 데이터 압축 해제 장치(200)로 바꾸어 호칭된다.

데이터 압축 해제 장치(200)의 광모듈(230)은 RU(140-n) 및/또는 HUB(150)로부터 수신된 20 비트의 부동소수점 디지털신호를 디지털신호로 변환하여 압축해제부(240)로 출력할 수 있다.

압축해제부(240)는 입력된 20 비트의 부동소수점 디지털신호에서 지수비트열을 독출할 수 있다. 입력된 20 비트의 부동소수점 디지털신호 중 2 비트는 부호 비트에 상응할 수 있다. 따라서 압축해제부(240)는 부호 비트를 제외한 18 비트의 부동소수점 신호에서 지수비트열에 상응하는 비트열을 독출할 수 있다. 압축해제부(240)는 독출된 지수비트열과 기저장된 매핑데이터를 비교하여 n개의 최상위 비트열을 생성할 수 있다. 이때 기저장된 매핑데이터는 압축부(220)가 20 비트의 부동소수점 디지털신호를 생성할 때 사용한 매핑데이터와 동일한 데이터일 수 있다. 또한, 압축해제부(240)는 부호 비트, 생성된 n개의 최상위 비트열 및 가수 비트열(부호 비트 및 지수 비트열을 제외한 나머지 비트열)을 조합하여 28 비트의 고정소수점 디지털신호를 생성할 수 있다. 이때 압축해제부(240)는 부호 비트, 생성된 n개의 최상위 비트열 및 가수 비트열을 모두 조합해도 28 비트가 되지 않을 경우 미리 설정된 방법에 따라 손실 비트를 복원할 수 있다. 이하, 도 7을 참조하여 압축해제부(240)가 수신된 20 비트 부동소수점 디지털신호를 28 비트 고정소수점 디지털신호로 압축 해제하는 동작에 대하여 예를 들어 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 부동소수점 디지털 신호가 고정소수점 디지털 신호로 압축 해제되는 경우를 예시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 압축해제부(240)가 부호 비트 2 비트를 제외한 18개의 비트열이 '000011000000000000'에 상응하는 20 비트의 부동소수점 디지털신호를 수신한 경우가 예시된다. 압축해제부(240)는 당해 디지털신호에서 최상위 4개의 비트열을 지수비트열로 독출할 수 있다. 도 7의 경우 부호 비트를 제외한 최상위 비트열인 '0000'이 지수비트열로 독출될 수 있다. 압축해제부(240)는 기저장된 매핑데이터에서 독출된 지수비트열에 상응하는 매핑비트열을 독출할 수 있다. 도 7의 경우 '0000'에 상응하는 매핑비트열 '10'이 최상위 비트열로 독출될 수 있다.

또한 압축해제부(240)는 수신된 20비트 부동소수점 디지털 신호 중 부호 비트와 지수 비트열을 제외한 나머지 비트열을 가수 비트열로 독출할 수 있다. 도 7에서는 '11000000000000'에 상응하는 가수 비트열이 독출될 수 있다. 압축해제부(240)는 부호비트, 최상위 비트열 및 가수 비트열을 조합하여 28 비트 고정소수점 디지털신호를 생성할 수 있다. 도 7에서 압축해제부(240)는 최상위 비트열과 가수 비트열을 조합하여 '1011000000000000'에 상응하는 비트열을 생성할 수 있는데, 이는 부호 비트 2 비트를 추가해도 10 비트의 손실 비트가 발생된 상황이다.

이 경우 압축해제부(240)는 미리 설정된 방법에 따라 손실 비트열을 생성할 수 있다. 압축해제부(240)는 손실 비트열 중 동상 성분의 최상위 비트를 '1'로 복원할 수 있다. 또한, 압축해제부(240)는 손실 비트열 중 직교 성분의 최상위 비트를 '1'로 복원할 수 있다. 또한 압축해제부(240)는 손실 비트열 중 동상 성분의 차상위 비트부터 최하위비트를 '0'으로 복원할 수 있다. 또한, 압축해제부(240)는 손실 비트열 중 직교 성분의 차상위 비트부터 최하위비트를 '0'으로 복원할 수 있다. 압축해제부(240)는 손실 비트열의 원래 데이터가 무엇인지 알 수 없다. 다만, 손실 비트열의 최대값은 모든 비트열이 '1'인 경우이고, 최소값은 모든 비트열이 '0'인 경우이다. 따라서 압축해제부(240)는 손실 비트열의 최대값과 최소값의 평균값에 상응하는 값을 손실 비트열로 복원하기 위하여 손실 비트열 중 동상 성분의 최상위 비트를 '1'로 복원하고 나머지 비트를 '0'으로 복원하고, 직교 성분의 최상위 비트를 '1'로 복원하고 나머지 비트를 '0'으로 복원할 수 있는 것이다.

도 7의 경우 압축해제부(240)는 10개의 비트에 상응하는 손실 비트열을 생성할 수 있다. 따라서, 압축해제부(240)는 손실비트열 중 동상 성분의 최상위 비트(710)를 '1'로 복원하고, 직교 성분의 최상위 비트(720)를 '1'로 복원한 뒤 나머지 8개의 비트열을 '0'으로 복원할 수 있다. 도 7의 경우에서 압축해제부(240)는 '1100000000'에 상응하는 손실 비트열을 생성할 수 있다. 이후 압축해제부(240)는 부호 비트, 최상위 비트열, 가수 비트열 및 손실 비트열을 조합하여 28 비트의 고정소수점 디지털신호를 생성할 수 있다. 도 7에서는 압축해제부(240)는 부호 비트를 제외하고 '10110000000000001100000000'에 상응하는 고정소수점 디지털신호를 생성할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

110 : BTS
120 : BIU
130 : MU
140 : RU(140-n)
150 : HUB
210 : ADC
220 : 압축부
230 : 광모듈
240 : 압축해제부
250 : DAC

Claims

아날로그 신호를 동상 성분 및 직교 성분을 포함하는 디지털신호로 변환하는 AD 변환부; 및
상기 동상 성분과 상기 직교 성분의 각 비트가 교차적으로 배열된 28비트 고정소수점 디지털신호를 생성하고, 상기 고정소수점 디지털신호에서 동상 성분의 부호비트 및 직교 성분의 부호비트를 제외한 데이터비트열의 최상위 n개의 비트열과 미리 설정된 매핑데이터를 비교하여 4비트 지수비트열를 생성하고, 상기 n개의 비트열의 다음 비트로부터 14개의 비트열을 가수비트열로 생성하며, 상기 동상 성분의 부호비트, 상기 직교 성분의 부호비트, 상기 지수비트열 및 상기 가수비트열을 조합하여 20비트 부동소수점 디지털신호를 생성하는 압축부;
를 포함하되,
상기 n은 2 이상이고 12 이하의 자연수인 데이터 압축 장치.
제1항에 있어서,
상기 압축부는 상기 매핑데이터 중 상기 n개의 비트열에 상응하는 매핑비트열이 존재하지 않으면 n+1개의 비트열에 상응하는 상기 매핑비트열이 존재하는지를 판단하여 상기 지수비트열을 생성하는 데이터 압축 장치.
제2항에 있어서,
상기 매핑데이터에는 미리 설정된 개수의 매핑비트열이 포함되되, 상기 매핑데이터에는 2비트로 구성된 매핑비트열이 2개 포함되는, 데이터 압축 장치.
제2항에 있어서,
상기 매핑데이터에는 미리 설정된 개수의 매핑비트열이 포함되되, 상기 매핑데이터에는 3비트로 구성된 매핑비트열이 2개 포함되는, 데이터 압축 장치.
제2항에 있어서,
상기 매핑데이터에는 미리 설정된 개수의 매핑비트열이 포함되되, 상기 매핑데이터에는 4비트로 구성된 매핑비트열이 2개 포함되는, 데이터 압축 장치.
제2항에 있어서,
상기 매핑데이터에는 미리 설정된 개수의 매핑비트열이 포함되되, 상기 매핑데이터에는 5비트로 구성된 매핑비트열이 3개 포함되는, 데이터 압축 장치.
동상 성분의 부호비트, 직교 성분의 부호비트, 4비트의 지수비트열 및 14비트의 가수비트열로 구성된 20비트의 부동소수점 디지털신호가 입력되면, 상기 지수비트열과 미리 설정된 매핑데이터를 비교하여 n개의 최상위비트열을 생성하고, 상기 부호비트들, 상기 가수비트열 및 상기 최상위비트열을 이용하여 동상 성분 및 직교 성분의 각 비트가 교차적으로 배열된 28비트 고정소수점 디지털신호를 생성하여 출력하는 압축해제부; 및
상기 고정소수점 디지털신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA 변환부;
를 포함하되,
상기 n은 2 이상이고 12 이하의 자연수인 데이터 압축 해제 장치.
제7항에 있어서,
상기 매핑데이터에는 미리 설정된 개수의 매핑비트열이 포함되되, 상기 매핑데이터에는 2비트로 구성된 매핑비트열이 2개 포함되는, 데이터 압축 해제 장치.
제7항에 있어서,
상기 매핑데이터에는 미리 설정된 개수의 매핑비트열이 포함되되, 상기 매핑데이터에는 3비트로 구성된 매핑비트열이 2개 포함되는, 데이터 압축 해제 장치.
제7항에 있어서,
상기 매핑데이터에는 미리 설정된 개수의 매핑비트열이 포함되되, 상기 매핑데이터에는 4비트로 구성된 매핑비트열이 2개 포함되는, 데이터 압축 해제 장치.
제7항에 있어서,
상기 매핑데이터에는 미리 설정된 개수의 매핑비트열이 포함되되, 상기 매핑데이터에는 5비트로 구성된 매핑비트열이 3개 포함되는, 데이터 압축 해제 장치.
제7항에 있어서,
상기 압축해제부는, 상기 동상 성분의 부호비트, 상기 직교 성분의 부호비트, 상기 가수비트열 및 상기 최상위비트열만을 조합하여 28비트가 되지 않으면 부족 개수에 상응하는 손실비트열을 생성하고, 상기 동상 성분의 부호비트, 상기 직교성분의 부호비트, 상기 가수비트열, 상기 최상위비트열 및 상기 손실비트열을 조합하여 상기 고정소수점 디지털신호를 생성하되,
상기 손실비트열을 구성하는 동상 성분 또는 직교 성분의 최상위 비트는 하이(HIGH)에 상응하는 데이터 압축 해제 장치.
제12항에 있어서,
상기 손실비트열을 구성하는 동상 성분 및 직교 성분의 차상위 비트부터 최하위 비트까지는 로우(LOW)에 상응하는 데이터 압축 해제 장치.