KR102185918B1 - Method and Apparatus for Processing Data Compression and Decompression for Optical Communication - Google Patents

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송명훈
박재서
신희성
정호두
박준우
이광열
이명수
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주식회사 크로스웍스
주식회사 에치에프알
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Abstract

Disclosed is a data compression and decompression processing method for optical communication, and an apparatus therefor. According to an embodiment of the present invention, an optical communication apparatus may divide input data into blocks, perform data compression based on block scaling, and transmit a data signal mapped to a common public radio interface (CPRI). In addition, according to the embodiment of the present invention, the optical communication apparatus may obtain a better signal-to-noise ratio (SNR) improvement than when block scaling is performed with only the maximum value by simultaneously applying the average value and the maximum value to the block scale function.

Description

광 통신을 위한 데이터 압축 및 복원 처리 방법 및 그를 위한 장치{Method and Apparatus for Processing Data Compression and Decompression for Optical Communication}TECHNICAL FIELD [Method and Apparatus for Processing Data Compression and Decompression for Optical Communication]

본 발명은 광 통신을 위하여 데이터를 압축 및 복원 처리 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for compressing and decompressing data for optical communication.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on the embodiments of the present invention and does not constitute the prior art.

유럽 표준화 기구인 ETSI 산하의 ISG(Industry Specification Group)는 향후 차세대 이동통신 무선망의 구조가 소형화 및 분산화된 형태의 기지국 시스템으로 발전할 것을 대비하여 기존 무선기지국의 제어부(REC: Radio Equipment Control)와 무선부(RE: Radio Equipment) 간의 인터페이스를 규정하는 ORI(Open Radio equipment Interface) 표준을 진행하고 있다. ORI는 기존의 CPRI(Common Public Radio Interface) 표준을 근간으로 하여 장비 간의 호환성의 문제를 해결하도록 하는 표준이며, I, Q데이터 압축에 대한 표준화를 진행 중에 있다. The Industry Specification Group (ISG) under ETSI, a European standardization organization, is working with the control unit (REC: Radio Equipment Control) of the existing wireless base station in preparation for the future development of the next-generation mobile communication wireless network structure into a miniaturized and decentralized base station system. An open radio equipment interface (ORI) standard is in progress that defines an interface between radio equipment (RE). ORI is a standard that solves the problem of compatibility between devices based on the existing CPRI (Common Public Radio Interface) standard, and standardization for I and Q data compression is in progress.

현재 통신사업자들과 장비업체들의 경우 LTE-TDD, MHN(Mobile Hotspot Network) 등의 시스템 구축을 위해서 보다 많은 분리형 기지국을 필요로 한다. 또한, 이미 CPRI 표준화를 통하여 제공되고 있는 Option 8의 10.1376 Gbps의 대역을 넘어서 수십 Gbps의 대역이 요구되고 있는 실정이어서, 압축 기술의 적용을 통하여 시스템의 구축 및 유지 비용을 줄이려는 노력이 진행되고 있다.Currently, telecommunications carriers and equipment makers require more separate base stations to build systems such as LTE-TDD and Mobile Hotspot Network (MHN). In addition, since a band of several tens of Gbps is required beyond the 10.1376 Gbps of Option 8, which is already provided through CPRI standardization, efforts are being made to reduce the cost of building and maintaining the system through the application of compression technology. .

광 통신 시스템에서 CPRI 링크는 제한적이지만, 망이 고도화 됨에 따라 사용자의 사용 대역폭은 기하급수적으로 늘어나고 이를 개선하기 위하여 데이터 압축 기술은 필수적으로 적용되어야만 한다. 이에, 본 발명은 분리된 기지국(Digital Unit- Radio Unit) 망에서 데이터 속도를 조절하는 압축 전송 기술 채용하여, 대역폭 증가로 인해 발생되는 많은 문제점들을 해결하고자 한다.In the optical communication system, the CPRI link is limited, but as the network is advanced, the bandwidth used by the user increases exponentially, and data compression technology must be applied to improve this. Accordingly, the present invention is to solve a number of problems caused by an increase in bandwidth by employing a compression transmission technology for controlling a data rate in a separate base station (Digital Unit-Radio Unit) network.

본 발명은 블록 스케일링(Block Scaling) 기반으로 데이터 압축 및 복원을 수행하는 광 통신을 위한 데이터 압축 및 복원 처리 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a data compression and restoration processing method for optical communication that performs data compression and restoration based on block scaling, and an apparatus therefor.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 광 통신 장치는 입력 데이터를 블록 단위로 구분하여 블록 스케일링(Block Scaling) 기반으로 데이터 압축을 수행하고, CPRI(Common Public Radio Interface)에 매핑되는 데이터 신호를 전송할 수 있다.According to an aspect of the present invention, an optical communication device for achieving the above object divides input data into blocks, performs data compression based on block scaling, and is mapped to a Common Public Radio Interface (CPRI). Can transmit data signals.

또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 광 통신 장치는 CPRI(Common Public Radio Interface)에 매핑된 신호를 획득하고, 블록 스케일링(Block Scaling) 기반으로 데이터 복원을 수행할 수 있다.In addition, according to another aspect of the present invention, an optical communication device for achieving the above object may acquire a signal mapped to a Common Public Radio Interface (CPRI) and perform data restoration based on block scaling. .

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 CPRI 계위에 100 MHz 대역폭의 4개 데이터를 CPRI Option 8에 넣을 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention has the effect of being able to put four data of 100 MHz bandwidth in the CPRI level into CPRI Option 8.

또한, 본 발명은 향후 전송 데이터 증가 시 압축을 하지 않게 되어 더 높은 CPRI 계위를 사용하게 되더라도, 광 케이블 링크의 속도를 낮출 수 있고, 광 케이블 링크당 가격 절감 및 소비전력을 개선할 수 있어 광 통신 시스템의 구축 투자 비용을 획기적으로 개선할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention does not compress when transmission data increases in the future, so that even if a higher CPRI level is used, the speed of the optical cable link can be reduced, and the cost per optical cable link can be reduced and power consumption can be improved. There is an effect that can dramatically improve the investment cost of building the system.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 통신 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RU 장치에 대한 기능별 블록도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압축 및 복원 처리장치의 압축 처리부에 대한 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압축 및 복원 처리장치의 압축 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 압축 처리 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 압축 및 복원 처리장치의 복원 처리부에 대한 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 압축 및 복원 처리장치의 복원 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 1 is a block diagram schematically showing an optical communication system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a functional block diagram of an RU device according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating an operation of a compression processing unit of a compression and decompression processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a compression processing method of a compression and decompression processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
5A to 5C are exemplary diagrams for explaining a compression processing operation according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram illustrating an operation of a restoration processing unit of a compression and restoration processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a flow chart illustrating a method of performing a restoration process in a compression and restoration processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. 이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명에서 제안하는 광 통신을 위한 데이터 압축 및 복원 처리 방법 및 그를 위한 장치에 대해 자세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, a preferred embodiment of the present invention will be described below, but the technical idea of the present invention is not limited thereto or is not limited thereto, and may be modified and variously implemented by a person skilled in the art. Hereinafter, a data compression and decompression processing method for optical communication and an apparatus therefor proposed by the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 통신 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다. 1 is a block diagram schematically showing an optical communication system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광 통신 시스템(100)은 분산형 기지국에 사용되는 시스템이며, RU(Radio Unit) 장치(110) 및 DU(Digital Unit) 장치(120)를 포함한다. 1, the optical communication system 100 according to the present embodiment is a system used in a distributed base station, and includes a radio unit (RU) device 110 and a digital unit (DU) device 120 do.

광 통신 시스템(100)에서 RU 장치(110) 및 DU 장치(120) 사이의 광 구간은 광 통신을 수행하기 위한 디지털 접속 인터페이스 규격으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 광 통신 시스템(100)에서 RU 장치(110) 및 DU 장치(120) 사이의 광 구간은 CPRI(Common Public Radio Interface) 규격의 인터페이스로 연결될 수 있으며, CPRI 인터페이스를 통해 I, Q 심볼 데이터가 전달된다. 여기서, 광 구간은 약 20 Km를 기준으로 설치하여 운영될 수 있게 설계하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In the optical communication system 100, an optical section between the RU device 110 and the DU device 120 may be connected by a digital access interface standard for performing optical communication. For example, in the optical communication system 100, an optical section between the RU device 110 and the DU device 120 may be connected through an interface of the Common Public Radio Interface (CPRI) standard, and I, Q symbols through the CPRI interface. Data is delivered. Here, the optical section is preferably designed to be installed and operated based on about 20 Km, but is not limited thereto.

RU 장치(110)는 DU 장치(120)와 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치에 설치되며, 광 케이블(Optic)으로 연결되어 전원 효율을 극대화 할 수 있다. 또한, RU 장치(110)는 기지국의 신호가 닿을 수 없는 음영지역에 복수 개 설치되어 통신 셀 반경을 넓힐 수 있다. The RU device 110 is installed at a location separated from the DU device 120 by a predetermined distance, and is connected with an optical cable to maximize power efficiency. In addition, a plurality of RU devices 110 may be installed in shaded areas where signals from the base station cannot reach, thereby increasing a communication cell radius.

광 통신 시스템(100)에서 CPRI 링크는 제한적이지만, 망이 고도화 됨에 따라 사용자의 사용 대역폭은 기하급수적으로 늘어나고 이를 개선하기 위하여 데이터 압축 기술은 필수적으로 적용되어야만 한다. In the optical communication system 100, the CPRI link is limited, but as the network is advanced, the bandwidth used by the user increases exponentially, and in order to improve this, a data compression technique must be applied.

광 통신 시스템(100)에 데이터 압축 기술을 적용하기 위해서는 기술의 용이성과 이해도를 높여 사용자 관점에서 선형 통신 시스템에 문제가 없음을 판단하는 것이 필수적이다. In order to apply the data compression technology to the optical communication system 100, it is essential to determine that there is no problem in the linear communication system from the user's point of view by enhancing the ease and understanding of the technology.

만약, 데이터의 압축 단계부터 비선형 장비가 들어간 기술을 적용하여 데이터 압축 기술을 운영한다면, 문제가 생겼을 경우 문제를 분석하기 어렵고, 현장에서 문제를 해결하기 위해 많은 시행착오를 경험해야만 한다. 이에, 본 발명에서는 망 안정성을 고려하여 선형 블록 스케일링(Block Scaling) 기술을 CPRI 기반의 광 통신망에 도입하여 데이터를 압축 또는 복원하는 기술을 제안한다. 본 발명은 분산형 기지국 장비 연동시 사용하는 CPRI(Common Public Radio Interface)에 매핑되는 신호를 어떻게 실어 보내는지에 대한 기술에 관한 것으로서, 특히 중계기의 관점에서 설명이 이루어 진다.If the data compression technology is operated by applying a technology containing nonlinear equipment from the data compression stage, it is difficult to analyze the problem when a problem occurs, and a lot of trial and error must be experienced to solve the problem in the field. Accordingly, the present invention proposes a technique for compressing or restoring data by introducing a linear block scaling technique into a CPRI-based optical communication network in consideration of network stability. The present invention relates to a technique for transmitting a signal mapped to a Common Public Radio Interface (CPRI) used when interworking with a distributed base station equipment, and in particular, it is described in terms of a repeater.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RU 장치에 대한 기능별 블록도를 나타낸 도면이다. 2 is a diagram showing a functional block diagram of an RU device according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 RU 장치(110)는 업링크 신호 처리부(210) 및 다운링크 신호 처리부(220)를 포함한다. 업링크 신호 처리부(210) 및 다운링크 신호 처리부(220)는 RU 장치(110) 내에 구비된 RF 통신부(도 1의 RF 블록)와 연결된다. The RU device 110 according to the present embodiment includes an uplink signal processing unit 210 and a downlink signal processing unit 220. The uplink signal processing unit 210 and the downlink signal processing unit 220 are connected to an RF communication unit (RF block of FIG. 1) provided in the RU device 110.

업링크 신호 처리부(210)는 RF 통신부를 통해서 신호를 획득하고, 획득된 신호를 업링크 신호 처리하여 광 케이블(Optic Line)을 통해 DU 장치(120)로 전송한다. The uplink signal processing unit 210 acquires a signal through an RF communication unit, processes the uplink signal on the obtained signal, and transmits it to the DU device 120 through an optical line.

업링크 신호 처리부(210)는 RF 통신부를 통해 들어오는 신호를 ADC를 통해 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 리샘플링(Resampling) 처리 및 데시메이션 필터(Decimation filter) 처리를 한 다음 압축 처리부(212)에서 압축(Compress) 과정을 통해 데이터를 압축하게 된다. The uplink signal processing unit 210 converts a signal received through the RF communication unit into a digital signal through an ADC, resampling the converted digital signal, and performs a decimation filter, and then a compression processing unit 212 ), the data is compressed through a compression process.

업링크 신호 처리부(210)는 압축 처리부(212)에서 압축된 데이터를 매퍼(Mapper)를 통해 변조한 후 CPRI 계위에 맞게 신호 처리가 된 다음 광 케이블(Optic Line)을 통해 DU 장치(120)로 전송되도록 한다. The uplink signal processing unit 210 modulates the data compressed by the compression processing unit 212 through a mapper, then processes the signal according to the CPRI level, and then transfers the data to the DU device 120 through an optical cable. To be transmitted.

다운링크 신호 처리부(220)는 DU 장치(120)로부터 광 케이블(Optic Line)을 통해 데이터를 획득한다. The downlink signal processing unit 220 acquires data from the DU device 120 through an optical line.

다운링크 신호 처리부(220)에서, 광 케이블(Optic Line)을 통해 획득한 데이터는 먼저 CPRI 링크를 거쳐 CPRI 계위에 맞게 신호 처리가 된 다음 디매퍼(Demapper)로 인입된다. 여기서, Block Scale Factor(이하, SF로 기재)와 I, Q 데이터를 분리하여 복원 처리부(222)에서 복원(Decompress) 과정을 거치게 된다. 그리고, RF 블록(Block)에서 처리하는 신호 속도에 맞추어 I, Q 데이터를 리샘플링(Resampling)하는 과정을 거치게 된다. 여기서, 리샘플링(Resampling)을 하려면 보간 필터(Interpolation Filter)를 거치는 것이 필수적이다. 보간 필터(Interpolation Filter)는 샘플링 주파수에 따라 발생되는 신호의 에일리어싱(Aliasing)을 없애기 위해서 필수적으로 사용되어야 한다. 이렇게 처리된 신호는 DAC을 거쳐서 RF 통신부로 전달된다. In the downlink signal processing unit 220, the data acquired through an optical line is first processed through a CPRI link to conform to the CPRI level, and is then introduced into a demapper. Here, the block scale factor (hereinafter referred to as SF) and I and Q data are separated and decompressed in the restoration processing unit 222. In addition, a process of resampling I and Q data according to the signal speed processed by the RF block is performed. Here, it is essential to pass through an interpolation filter to perform resampling. An interpolation filter must be used indispensably to eliminate aliasing of a signal generated according to a sampling frequency. The processed signal is transmitted to the RF communication unit through the DAC.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압축 및 복원 처리장치의 압축 처리부에 대한 동작을 설명하기 위한 블록도이다. 3 is a block diagram illustrating an operation of a compression processing unit of a compression and decompression processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

CPRI 인터페이스는 계위에 따라 속도가 정해지며, 이렇게 정해진 속도에 I, Q 심볼 데이터를 실어 보내는데 있어 압축을 하면 좀 더 많은 데이터를 정해진 CPRI 계위에 맞춰 실어 보낼 수 있다. 본 발명에서 데이터 압축을 위한 압축 처리부(212)는 압축율, EVM(Error Vector Magnitude) 열화, 지연시간 등의 사항을 고려하여 설계되어야 한다. The speed of the CPRI interface is determined according to the hierarchy, and when I and Q symbol data is transmitted at the specified speed, compression can be used to send more data according to the specified CPRI hierarchy. In the present invention, the compression processing unit 212 for data compression should be designed in consideration of factors such as compression rate, EVM (Error Vector Magnitude) deterioration, and delay time.

또한, 압축율을 높이기 위해서는 Resampling을 하여 데이터의 심볼 속도를 줄이는 방법과 데이터의 비트(Bit) 수를 제한하고 SF와 같이 보내는 방법이 있다. 본 발명에서는 비트 수 제한에 대한 내용을 위주로 설명하도록 한다. In addition, to increase the compression rate, there are a method of reducing the symbol rate of data by performing resampling, and a method of limiting the number of bits of data and sending it together with SF. In the present invention, the content on the limit of the number of bits will be mainly described.

본 발명에 따른 압축 처리부(212)는 I, Q 심볼 15 비트 데이터가 입력되면 먼저 입력 데이터 심볼을 N(N은 4 내지 1024의 자연수) 개의 블록으로 나누게 된다(310 블록). 압축 처리부(212)는 각 블록 내에서 가장 큰 수를 찾아서 그 수를 Scale Factor Max(이하 SF_max)로 선정하고, 그 블록 내에서 평균값을 계산하여 Scale Factor Average(이하 SF_avr)를 정한다. When 15-bit data of the I and Q symbols are input, the compression processing unit 212 according to the present invention first divides the input data symbol into N (N is a natural number of 4 to 1024) blocks (block 310). The compression processing unit 212 finds the largest number in each block, selects the number as Scale Factor Max (hereinafter, SF_max), calculates an average value within the block, and determines a Scale Factor Average (hereinafter, SF_avr).

압축 처리부(212)는 SF_max, SF_avr를 가지고 블록내의 모든 수를 나누어 Nomalize화 한다(320 블록). 이렇게 기존과 달리 평균값을 이용하는 이유는 단순히 SF_max만으로 압축을 수행할 때보다 평균값을 이용하면 같은 비트 수로 작은값을 표현할 때 좀 더 상세히 표현할 수 있다. 여기서, 상세히 표현된다는 것은 신호의 SNR을 기존 방식보다 더 개선할 수 있다는 것을 의미한다. The compression processing unit 212 divides all the numbers in the block with SF_max and SF_avr to normalize (block 320). The reason for using the average value, unlike in the past, can be expressed in more detail when the average value is used to express a small value with the same number of bits than when compression is performed with only SF_max. Here, being expressed in detail means that the SNR of the signal can be improved more than the conventional method.

그리고 압축 처리부(212)는 이렇게 계산된 수를 출력 비트수 n 비트 또는 이보다 더 작은 비트 수로 압축(Compress)할 수 있다(330 블록). 이 때 입력 비트 수와 입력 주파수를 곱하면 입력 데이터 속도가 되고 출력 비트 수와 출력 주파수를 곱하면 출력속도가 된다. 여기서, 압축률은 [수학식 1]에 의해 산출될 수 있다. 한편, 압축률을 산출하기 위해 필요한 입력 데이터 속도 및 출력 데이터는 [수학식 2] 및 [수학식 3]을 통해 산출될 수 있다. In addition, the compression processing unit 212 may compress the calculated number into n bits of output bits or a smaller number of bits (block 330). At this time, multiplying the number of input bits and the input frequency gives the input data rate, and multiplying the number of output bits and the output frequency gives the output speed. Here, the compression rate can be calculated by [Equation 1]. Meanwhile, the input data rate and output data required to calculate the compression rate may be calculated through [Equation 2] and [Equation 3].

Figure 112019098330850-pat00001
Figure 112019098330850-pat00001

Figure 112019098330850-pat00002
Figure 112019098330850-pat00002

Figure 112019098330850-pat00003
Figure 112019098330850-pat00003

출력 주파수를 결정할 때에는 샘플링 주파수에 따른 에일리어싱(Aliasing)이 생기지 않도록 결정되고, 출력 비트 수를 결정할 경우에는 신호의 EVM(Error Vector Magnitude) 열화가 최소화 되는 조건으로 설계가 되어야 한다. When determining the output frequency, it is determined not to cause aliasing according to the sampling frequency, and when determining the number of output bits, it must be designed under conditions that minimize the degradation of the EVM (Error Vector Magnitude) of the signal.

SF의 비트는 16비트로서 I, Q 데이터 심볼과 함께 CPRI 링크에 실어 보내어 복원(Decompress)할 때 SF로 사용하게 된다. 블록 수 N 값은 4 ~ 1024로 설정이 되며 값이 커질수록 지연이 커지게 되고 압축율은 높아진다. 그리고 CPRI 계위에 넣을 수 있도록 N 값을 2n 단위로 설정을 하면 좀 더 쉽게 맵퍼(Mapper) 또는 디매퍼(Demapper)를 설계할 수 있다.The bits of the SF are 16 bits, which are sent to the CPRI link along with the I and Q data symbols to be used as SF when decompressing. The number of blocks N is set to 4 ~ 1024, and as the value increases, the delay increases and the compression rate increases. And if the value of N is set in units of 2 n so that it can be put into the CPRI level, it is possible to design a mapper or demapper more easily.

도 3의 압축 처리부(212)에서는, 블록 스케일링 기능을 기반으로 수행된 압축(Compress) 동작은 데이터 102.4 Msps의 심볼 속도와 15 비트 데이터가 입력되고, 102.4 Msps의 속도로 11 비트의 데이터와 16 비트의 SF_max, SF_aver가 각각 출력된다.In the compression processing unit 212 of FIG. 3, in the compression operation performed based on the block scaling function, a symbol rate of 102.4 Msps of data and 15-bit data are input, and 11 bits of data and 16 bits of data are input at a rate of 102.4 Msps. SF_max and SF_aver of are respectively output.

본 실시예에 따른 압축 처리부(212)는 블록 처리부(310), 데이터 동기화부(320) 및 데이터 압축부(330)를 포함한다. 이하, 압축 처리부(212)에 포함된 구성 각각에 대해 설명하도록 한다. The compression processing unit 212 according to the present embodiment includes a block processing unit 310, a data synchronization unit 320, and a data compression unit 330. Hereinafter, each of the components included in the compression processing unit 212 will be described.

블록 처리부(310)는 기지국 장비에서 I, Q 데이터가 들어오면 이 신호를 I, Q 데이터 각각을 기 설정된 단위의 N 개의 블록으로 구분하고, 블록 각각의 평균값(Average)를 산출한다. 이후, 블록 처리부(310)는 입력되는 I, Q 신호에서 계산된 각각의 평균값(Average)을 차감한다. 여기서, 블록 처리부(310)에 입력되는 15비트의 I, Q 데이터는 I[0..N-1]=[ I0, I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7, I8, I9, … , IN-1], Q[0..N-1]=[ Q0, Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7, Q8, Q9, … , QN-1]와 같이 표현될 수 있다. 또한, N 개의 블록 각각의 평균값(Average)은 I_average= avr[I], Q_average= avr[Q]와 같이 표현될 수 있다. 또한, 평균값(Average)이 차감된 I, Q 신호는 I_sub[0..N-1]= I - avr[I], Q_sub[0..N-1]= Q - avr[Q]와 같이 표현될 수 있다. When the I and Q data are received from the base station equipment, the block processing unit 310 divides the signal into N blocks of a preset unit, and calculates an average value of each block. Thereafter, the block processing unit 310 subtracts each average value calculated from the input I and Q signals. Here, the 15-bit I and Q data input to the block processing unit 310 is I[ 0..N-1 ]=[ I 0 , I 1 , I 2 , I 3 , I 4 , I 5 , I 6 , I 7 , I 8 , I 9 ,… , I N-1 ], Q[ 0..N-1 ]=[ Q 0 , Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 , Q 5 , Q 6 , Q 7 , Q 8 , Q 9 ,… , Q N-1 ]. In addition, the average value of each of the N blocks may be expressed as I_average = avr[I] and Q_average = avr[Q]. In addition, the I and Q signals from which the average value is subtracted are expressed as I_sub[ 0..N-1 ]= I-avr[I], Q_sub[ 0..N-1 ]= Q-avr[Q] Can be.

데이터 동기화부(320)는 N 개의 블록 각각의 평균값(Average)과 피크값(Peak)을 매퍼(Mapper)에 실어 보내기 위한 데이터와 동기를 시키는 동작을 수행한다. The data synchronization unit 320 performs an operation of synchronizing with data for transmitting the average value and the peak value of each of the N blocks to a mapper.

데이터 압축부(330)는 입력되는 데이터를 압축하는 블록으로 먼저 입력되는 신호에서 블록 단위의 평균값(Average)이 차감된 I, Q 신호의 N 개 블록 각각에서 피크값(Peak)을 검출한다. 데이터 압축부(330)는 검출된 피크값(Peak)을 기반으로 차감된 I, Q 신호를 11 비트로 정규화하고, 정규화된 I, Q 신호를 매퍼(Mapper)로 전달한다. 여기서, N 개 블록 각각에서 검출된 피크값(Peak)은 I_max= Peak[I_sub[0..N-1]], Q_max= peak[Q_sub[0..N-1]]로 표현될 수 있다. 또한, 11 비트로 정규화된 I, Q 신호는 I_nor[0..N-1]= I_sub[0..N-1]/ I_peak, Q_nor[0..N-1]= Q_sub[0..N-1]/ Q_peak와 같이 표현될 수 있다. The data compression unit 330 is a block for compressing input data and detects a peak value in each of N blocks of I and Q signals in which the average value of each block is subtracted from the input signal. The data compression unit 330 normalizes the subtracted I and Q signals to 11 bits based on the detected peak values, and transfers the normalized I and Q signals to a mapper. Here, the peak value (Peak) detected in each of the N blocks may be expressed as I_max= Peak[I_sub[ 0..N-1 ]], Q_max= peak[Q_sub[ 0..N-1 ]]. In addition, the I and Q signals normalized to 11 bits are I_nor[ 0..N-1 ]= I_sub[ 0..N-1 ]/ I_peak, Q_nor[ 0..N-1 ]= Q_sub[ 0..N- 1 ]/ Can be expressed as Q_peak.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압축 및 복원 처리장치의 압축 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a compression processing method of a compression and decompression processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

압축 처리부(212)는 I, Q 데이터를 입력받고(S410), I, Q 데이터를 N 개의 블록으로 구분한다(S420).The compression processing unit 212 receives I and Q data (S410) and divides the I and Q data into N blocks (S420).

압축 처리부(212)는 N 개의 블록 각각의 평균값(Average)를 산출한다(S430).The compression processing unit 212 calculates an average value of each of the N blocks (S430).

압축 처리부(212)는 기 입력된 I, Q 신호에서 계산된 각각의 평균값(Average)을 차감한다(S440).The compression processing unit 212 subtracts each average value calculated from the previously input I and Q signals (S440).

압축 처리부(212)는 차감된 I, Q 신호의 N 개 블록 각각에서 피크값(Peak)을 검출하고(S460), 검출된 피크값(Peak)을 기반으로 차감된 I, Q 신호를 소정의 비트로 정규화하여(S450) 매퍼(Mapper)로 전달한다(S470).The compression processing unit 212 detects a peak value (Peak) in each of the N blocks of the subtracted I and Q signals (S460), and converts the subtracted I and Q signals into predetermined bits based on the detected peak values (Peak). It is normalized (S450) and transferred to a mapper (S470).

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 압축 처리 동작을 설명하기 위한 예시도이다. 5A to 5C are exemplary diagrams for explaining a compression processing operation according to an embodiment of the present invention.

도 5a는 입력된 I, Q 데이터를 기 설정된 단위의 N 개의 블록으로 구분하고, N 개의 블록 각각에서 평균값(Average)를 산출하는 압축 처리부(212)의 동작을 나타낸다. 5A illustrates an operation of the compression processing unit 212 for dividing input I and Q data into N blocks of a preset unit and calculating an average value from each of the N blocks.

도 5b는 기 입력된 I, Q 데이터에서 블록 각각에 대한 평균값(Average)을 차감하고, 차감된 I, Q 데이터의 N 개 블록 각각에서 피크값(Peak)을 검출하는 압축 처리부(212)의 동작을 나타낸다. 5B is an operation of the compression processing unit 212 for subtracting an average value for each block from input I and Q data and detecting a peak value for each of N blocks of subtracted I and Q data Represents.

도 5c는 차감된 I, Q 데이터의 N 개 블록 각각에서 검출된 피크값(Peak)으로 정규화하는 압축 처리부(212)의 동작을 나타낸다.5C shows an operation of the compression processing unit 212 normalizing to peak values detected in each of N blocks of subtracted I and Q data.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 압축 및 복원 처리장치의 복원 처리부에 대한 동작을 설명하기 위한 블록도이다. 6 is a block diagram illustrating an operation of a restoration processing unit of a compression and restoration processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 복원 처리부(222)는 CPRI 인터페이스를 통해 실려온 데이터의 압축을 해제하는 동작을 수행한다. The restoration processing unit 222 according to the present invention performs an operation of decompressing data carried through the CPRI interface.

복원 처리부(222)는 디매퍼(Demapper)에서 Scale Factor과 블록 심볼이 내려오면 SF 및 블록 심볼을 이용하여 압축을 해제한다. 예를 들어, 복원 처리부(222)는 11 비트 I, Q 심볼이 입력되면 16 비트의 SF와 곱을 하여 15 비트의 데이터로 복원을 수행한다. 이렇게 하였을 때 EVM에 대한 열화가 0.5% 미만이어야 한다. 여기서, 복원 처리부(222)는 예측 가능한 선형 블록 스케일링(Linear Block Scaling)을 사용함으로써 선형 시스템에서 생기는 비선형성을 최소화 한다. 복원 처리부(222)에서 선형 블록 스케일링(Linear Block Scaling)을 사용하면 비선형 블록 스케일링(Non-linear Block Scaling)에 비하여 압축율은 떨어지지만 예측이 가능하기에 유용하다.When the scale factor and the block symbol are lowered from the demapper, the reconstruction processing unit 222 decompresses the SF and the block symbol using the SF. For example, when 11-bit I and Q symbols are input, the restoration processing unit 222 performs restoration into 15-bit data by multiplying it with 16-bit SF. When doing this, the deterioration of the EVM should be less than 0.5%. Here, the restoration processing unit 222 minimizes nonlinearity occurring in a linear system by using predictable linear block scaling. When linear block scaling is used in the reconstruction processing unit 222, the compression rate is lower than that of non-linear block scaling, but it is useful for predicting.

복원 처리부(222)에서 블록 스케일링 기능을 기반으로 수행된 복원(Decompress) 동작은 102.4 Msps의 심볼 속도를 가진 32 개의 압축된 11 비트 심볼(Symbol)과 16 비트의 SF_max, SF_aver가 입력(410 블록)되어 15 비트 심볼(Symbol)로 압축이 해제되어 102.4 Msps 속도로 출력된다(420 블록). 이렇게 수행된 압축과 압축해제를 거치면 이 블록으로 인한 지연은 380 nsec이하로 설계되고 EVM의 열화는 0.5 %미만으로 설계될 수 있다.The decompress operation performed by the restoration processing unit 222 based on the block scaling function includes 32 compressed 11-bit symbols with a symbol rate of 102.4 Msps and 16 bits of SF_max and SF_aver (410 blocks). As a result, the compression is decompressed into a 15-bit symbol and output at a rate of 102.4 Msps (420 blocks). After the compression and decompression performed in this way, the delay due to this block can be designed to be less than 380 nsec, and the EVM degradation can be designed to be less than 0.5%.

본 실시예에 따른 복원 처리부(222)는 데이터 동기화부(410) 및 복원부(420)를 포함한다. 이하, 복원 처리부(222)에 포함된 구성 각각에 대해 설명하도록 한다. The restoration processing unit 222 according to the present embodiment includes a data synchronization unit 410 and a restoration unit 420. Hereinafter, each of the components included in the restoration processing unit 222 will be described.

데이터 동기화부(410)는 디매퍼(Demapper)에서 I_max, I_avr, Q_max, Q_avr이 출력되면, 이 값으로 N 개의 블록으로 나누어진 데이터 블록과 동기를 맞추는 동작을 수행한다. 여기서, Scale Factor로 구현되는 I, Q의 Max, Avr값은 16 비트의 해상도를 가진다. When I_max, I_avr, Q_max, and Q_avr are output from the demapper, the data synchronization unit 410 performs an operation of synchronizing with a data block divided into N blocks by this value. Here, the Max and Avr values of I and Q implemented as a scale factor have a resolution of 16 bits.

복원부(420)는 디매퍼(Demapper)에서 출력된 11 비트의 I, Q 데이터가 출력되면 11 비트의 I, Q 데이터와 16 비트의 I, Q Max, Avr 값을 이용하여 15 비트의 데이터로 복원 처리한다. 복원부(420)는 11 비트의 I, Q 데이터와 Max 값으로 15 비트의 I, Q 데이터를 만든 후 15 비트의 I, Q 데이터에 평균값(Average)을 더하여 복원을 수행한다. 평균값(Average)을 더하여 복원을 수행하는 경우, Max 값만으로 압축/복원을 수행한 것보다 우수한 신호 품질을 얻을 수 있다.When the 11-bit I and Q data output from the demapper is output, the restoration unit 420 uses 11-bit I and Q data and 16-bit I, Q Max, and Avr values to convert 15-bit data. Restore processing. The restoration unit 420 creates 15-bit I and Q data using 11-bit I and Q data and a Max value, and then performs restoration by adding an average value to the 15-bit I and Q data. When the restoration is performed by adding the average value, it is possible to obtain a signal quality superior to that of performing compression/reconstruction using only the Max value.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 압축 및 복원 처리장치의 복원 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 7 is a flow chart illustrating a method of performing a restoration process in a compression and restoration processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

복원 처리부(222)는 디매퍼(Demapper)로부터 출력된 I_max, I_avr, Q_max, Q_avr를 획득하고(S710), N 개의 블록으로 나누어진 데이터 블록과 동기를 수행한다.The restoration processing unit 222 acquires I_max, I_avr, Q_max, and Q_avr output from a demapper (S710), and synchronizes with a data block divided into N blocks.

복원 처리부(222)는 디매퍼(Demapper)로부터 출력된 15 비트의 I, Q 데이터에 평균값(Average)을 검출한다(S720). 복원 처리부(222)는 11 비트의 I, Q 데이터와 Max 값으로 15 비트의 I, Q 데이터를 만든 후 15 비트의 I, Q 데이터에 평균값(Average)을 더한 후 정규화하여 복원을 수행한다(S730, S740).The restoration processing unit 222 detects an average value of 15-bit I and Q data output from a demapper (S720). The restoration processing unit 222 generates 15-bit I and Q data using 11-bit I and Q data and a Max value, adds an average value to the 15-bit I and Q data, and performs restoration by normalizing (S730). , S740).

복원 처리부(222)는 정규활르 통해 복원된 I, Q 데이터를 출력한다(SS750).The restoration processing unit 222 outputs the restored I and Q data through the normal activity (SS750).

이상의 설명은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the embodiments of the present invention, and those of ordinary skill in the technical field to which the embodiments of the present invention belong to, various modifications and modifications without departing from the essential characteristics of the embodiments of the present invention Transformation will be possible. Accordingly, the embodiments of the present invention are not intended to limit the technical idea of the embodiments of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the embodiments of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the embodiments of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the rights of the embodiments of the present invention.

100: 광 통신 시스템
110: RU 장치 120: DU 장치
210: 업링크 신호 처리부 212: 압축 처리부
220: 다운링크 신호 처리부 222: 복원 처리부
310: 블록 처리부 320: 데이터 동기화부
330: 데이터 압축부 610: 동기화부
620: 데이터 복원부100: optical communication system
110: RU unit 120: DU unit
210: uplink signal processing unit 212: compression processing unit
220: downlink signal processing unit 222: restoration processing unit
310: block processing unit 320: data synchronization unit
330: data compression unit 610: synchronization unit
620: data restoration unit

Claims (11)

광 통신을 위한 데이터를 압축하는 광 통신 장치에 있어서,
입력 데이터 심볼을 기 설정된 단위의 블록으로 구분하고, 적어도 하나의 블록 각각의 값을 연산하여 정규화 처리하여 데이터 압축을 수행하고, 광 통신을 수행하기 위한 디지털 접속 인터페이스 규격에 매핑되는 데이터 신호를 전송하되,
상기 광 통신 장치는,
상기 입력 데이터 심볼의 I, Q 데이터 각각을 기 설정된 단위의 N 개의 블록으로 구분하고, N 개의 I 데이터 블록 각각에 대한 I 블록 평균값(Iaverage)과 N 개의 Q 데이터 블록 각각에 대한 Q 블록 평균값(Qaverage)을 산출하고,
상기 입력 데이터 심볼의 I 신호에서 블록 단위로 상기 I 블록 평균값(Iaverage)을 차감하고, 상기 입력 데이터 심볼의 Q 신호에서 블록 단위로 상기 Q 블록 평균값(Qaverage)을 차감하여 I 차감 신호(Isub[0..N-1]) 및 Q 차감 신호(Qsub[0..N-1])를 산출하며,
상기 I 차감 신호(Isub[0..N-1]) 및 상기 Q 차감 신호(Qsub[0..N-1]) 각각의 N 개 블록 각각에서 I 블록 피크값(Imax)과 Q 블록 피크값(Qmax)을 검출하고, 상기 I 블록 피크값(Imax) 및 상기 Q 블록 피크값(Qmax)을 기반으로 상기 I 차감 신호(Isub[0..N-1]) 및 상기 Q 차감 신호(Qsub[0..N-1])를 기 설정된 비트로 정규화 처리하여 데이터 압축을 수행하는 것을 특징으로 하는 광 통신 장치.In the optical communication device for compressing data for optical communication,
The input data symbol is divided into blocks of a predetermined unit, and data compression is performed by calculating and normalizing each value of at least one block, and a data signal mapped to a digital access interface standard for performing optical communication is transmitted. ,
The optical communication device,
Separating the I, Q data, each of the input data symbol group to the N blocks of a predetermined unit, and, the N I data block I block mean value (I average) and N Q data block Q block mean value for each for each of the ( Q average ) is calculated,
The I-block average value (I average ) is subtracted in block units from the I signal of the input data symbol, and the Q block average value (Q average ) is subtracted in block units from the Q signal of the input data symbol. sub[0..N-1] ) and Q subtraction signal (Q sub[0..N-1] ) are calculated,
I block peak value (I max ) and Q in each of the N blocks of the I subtraction signal (I sub[0..N-1] ) and the Q subtraction signal (Q sub[0..N-1] ) A block peak value (Q max ) is detected, and the I subtraction signal (I sub[0..N-1] ) and the I subtraction signal (I sub[0..N-1] ) based on the I block peak value (I max ) and the Q block peak value (Q max ) And performing data compression by normalizing the Q subtraction signal (Q sub[0..N-1] ) to a preset bit. 제1항에 있어서,
상기 광 통신 장치는,
적어도 하나의 블록 각각의 블록 평균값 및 블록 피크값을 기반으로 상기 정규화 처리를 수행하는 블록 스케일링(Block Scaling) 통해 상기 데이터 압축을 수행하는 것을 특징으로 하는 광 통신 장치.The method of claim 1,
The optical communication device,
And performing the data compression through block scaling performing the normalization process based on a block average value and a block peak value of each of at least one block. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 광 통신을 위한 데이터를 압축하는 장치와 연동하며, 광 통신을 위한 데이터를 복원하는 광 통신 장치에 있어서,
광 통신을 수행하기 위한 디지털 접속 인터페이스 규격에 매핑된 신호를 획득하고, 적어도 하나의 블록 각각의 값을 연산하여 데이터 복원을 수행하되,
상기 광 통신 장치는, 상기 신호 내에 포함된 데이터 심볼, I 블록 피크값(Imax)과 Q 블록 피크값(Qmax), I 블록 평균값(Iaverage) 및 Q 블록 평균값(Qaverage)을 기반으로 상기 데이터 복원을 수행하되,
상기 광 통신 장치는, 상기 신호에 포함된 압축된 I, Q 데이터 각각에 상기 I 블록 피크값(Imax)과 상기 Q 블록 피크값(Qmax)을 적용하여 변환하고, 변환된 I, Q 데이터 각각에 상기 I 블록 평균값(Iaverage) 및 상기 Q 블록 평균값(Qaverage)을 더한 후 정규화하여 데이터 복원을 수행하는 것을 특징으로 하는 광 통신 장치.In an optical communication device that works with a device for compressing data for optical communication and restores data for optical communication,
Obtaining a signal mapped to a digital access interface standard for performing optical communication, and performing data restoration by calculating a value of each of at least one block,
The optical communication device is based on a data symbol included in the signal, an I block peak value (I max ) and a Q block peak value (Q max ), an I block average value (I average ), and a Q block average value (Q average ). Perform the data restoration,
The optical communication device applies the I block peak value (I max ) and the Q block peak value (Q max ) to each of the compressed I and Q data included in the signal and converts the converted I and Q data. the block mean value to each I (I average) and an optical communication device, characterized in that for performing data decompression by normalizing after adding the block mean value Q (Q average). 제7항에 있어서,
상기 광 통신 장치는,
상기 신호 내에 포함된 데이터 심볼, 블록 평균값 및 블록 피크값을 동시에 적용한 블록 스케일링(Block Scaling) 통해 상기 데이터 복원을 수행하는 것을 특징으로 하는 광 통신 장치.The method of claim 7,
The optical communication device,
And performing the data restoration through block scaling in which a data symbol, a block average value, and a block peak value included in the signal are simultaneously applied. 제7항에 있어서,
상기 광 통신 장치는,
상기 매핑된 신호를 기 설정된 단위의 블록으로 구분하여 동기를 맞추는 것을 특징으로 하는 광 통신 장치.The method of claim 7,
The optical communication device,
The optical communication device, characterized in that synchronizing by dividing the mapped signal into blocks of a predetermined unit. 삭제delete 삭제delete
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