KR20080028058A - Apparatus for basestation modem in communication system - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 통신 시스템에서 네 개의 수신 안테나를 사용하는 기지국 모뎀의 블록 구성을 도시하는 도면, 1 is a block diagram of a base station modem using four receive antennas in a communication system according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 통신 시스템에서 두 개의 수신 안테나를 사용하는 기지국 모뎀의 블록 구성을 도시하는 도면,2 is a block diagram of a base station modem using two receive antennas in a communication system according to the present invention;
본 발명은 통신 시스템에서 기지국 모뎀 장치에 관한 것으로서, 특히, 다수의 디지털 신호 처리(Digital Signal Processor; 이하 'DSP'라 칭함)와 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array; 이하 'FPGA'라 칭함)로 구성되어 물리 계층(Physical Layer)과 매체 접근 제어 계층(Media Access Control Layer)에서 송수신 데이터를 처리하는 소프트 모뎀의 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a base station modem apparatus in a communication system, and more particularly, to a plurality of digital signal processors (DSPs) and a field programmable gate array (FPGAs). The present invention relates to a device of a soft modem configured to process transmission / reception data in a physical layer and a media access control layer.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation; 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service; 이하 'QoS'라 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network; 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network; 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 서비스 품질을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 종래의 시스템과는 별도의 새로운 시스템을 연구 개발하고 있다. In the 4th Generation (hereinafter referred to as '4G') communication system, services having various quality of service (hereinafter referred to as 'QoS') having a transmission rate of about 100 Mbps Active research for providing users is in progress. In particular, in 4G communication systems, broadband wireless such as a wireless local area network (hereinafter, referred to as a 'LAN') system and a wireless metropolitan area network (hereinafter, referred to as a 'MAN') system are used. A new system separate from the conventional system for supporting high-speed services in a form of guaranteeing mobility and quality of service in a broadband wireless access communication system is being researched and developed.
상기 종래의 시스템으로 셀룰러 기반의 통신 시스템을 예로 들면, 상기 셀룰러 기반의 통신 시스템은 음성 통화를 목적으로 하는 이동통신 시스템으로써, 기지국 모뎀이 다수의 음성 기반 채널들과 데이터 채널들로 구성된다. 상기 데이터 채널들은 채널당 지원 가능한 데이터 율(data rate)이 약 1Mbps로 낮아 상기 셀룰러 통신 시스템은 저속의 데이터 통신만을 지원할 수 있고, 대역폭이 낮기 때문에 많은 사용자의 수용이 불가능하다. 따라서, 기존의 음성 기반 통신 시스템으로는 고속의 데이터율을 지원하는 휴대인터넷을 구현하기 어려운 문제점이 있다. Taking the cellular-based communication system as an example of the conventional system, the cellular-based communication system is a mobile communication system for a voice call, and a base station modem is composed of a plurality of voice-based channels and data channels. The data channels have a supportable data rate of about 1 Mbps per channel, so that the cellular communication system can support only low-speed data communication, and because of low bandwidth, many users cannot accommodate it. Therefore, there is a problem that it is difficult to implement a portable Internet that supports a high data rate with a conventional voice-based communication system.
이에 따라, 상기 광대역 무선 통신시스템에서는 상기 종래의 시스템과 달리 고속의 데이터 전송을 지원할 수 있는 기지국의 모뎀 장치의 필요성이 제기되고 있다.Accordingly, in the broadband wireless communication system, there is a need for a modem device of a base station capable of supporting high-speed data transmission unlike the conventional system.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 기지국 모뎀 장치를 제공함에 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a base station modem device in a communication system.
본 발명의 다른 목적은 통신 시스템에서 물리 계층과 매체 접근 제어 계층에서 송수신 데이터를 처리하는 기지국의 소프트 모뎀 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a soft modem apparatus of a base station for processing transmission and reception data in a physical layer and a media access control layer in a communication system.
본 발명의 또 다른 목적은 통신 시스템에서 소프트웨어 기능은 DSP로 구현되고, 하드웨어 기능은 FPGA로 구현되는 기지국 모뎀 장치를 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a base station modem apparatus in which a software function is implemented in a DSP and a hardware function is implemented in an FPGA in a communication system.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1견지에 따르면, 통신 시스템에서 기지국 모뎀 장치는, 제 1 및 제 2 수신샘플을 입력받아 데이터 송신 시, 채널 품질 정보 및 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 응답(ACK/NACK) 신호를 복원하고, 데이터 수신 시, 푸리에 변환, 디스크램블링, 채널 추정 및 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio) 추정 절차를 수행하여 소프트 샘플을 생성하는 복조부와, 상기 데이터 송신 시, 상기 채널 품질 정보 및 HARQ 응답 신호를 입력받아 하향링크의 스케줄링 정보를 생성하는 스케줄러와, 상기 데이터 송신 시, 상기 스케줄링 정보를 이용하여 네트워크로부터 입력되는 매체 접속 제어 계층의 데이터 유닛(MAC PDU)을 데이터 버스트로 변환하고, 상기 데이터 수신 시, 해독된(decryptied) PDU를 상기 MAC PDU로 변환하는 L-MAC(Low MAC)부와, 상기 데이터 송신 시, 상기 데이터 버스트를 암호화한 후, 채널 코딩을 수행하여 서브 패킷을 출력하고, 상기 데이터 수신 시, 상기 소프트 샘플을 입력받아 복호화를 수행한 후, 디코딩된 버스트를 해독(decryption)하여 상기 L-MAC부로 출력하는 하드웨어 기능부와, 상기 데이터 송신 시, 상기 서브 패킷을 입력받아 서브채널 매핑, 스 크램블링 및 역 푸리에 변환을 수행하여 OFDMA 샘플을 생성하는 변조부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the first aspect of the present invention for achieving the above objects, the base station modem apparatus in the communication system, when receiving the first and second reception samples, and transmits the data, the channel quality information and HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) response A demodulator for restoring an (ACK / NACK) signal and performing a Fourier transform, descrambling, channel estimation, and carrier to interference and noise ratio (CINR) estimation procedures to generate a soft sample; A scheduler configured to receive the channel quality information and the HARQ response signal to generate downlink scheduling information, and a data unit (MAC PDU) of a media access control layer input from a network using the scheduling information when the data is transmitted. A L-MAC (Low MAC) unit for converting into a data burst and converting a decrypted PDU to the MAC PDU upon receiving the data; In transmission, after encrypting the data burst, channel coding is performed to output a subpacket, and when the data is received, the soft sample is received and decrypted. Then, the decoded burst is decrypted to decode the L packet. And a hardware function unit for outputting to the MAC unit, and a modulation unit for generating OFDMA samples by receiving the subpackets, performing subchannel mapping, scrambling, and inverse Fourier transform.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2견지에 따르면, 통신 시스템에서 기지국 모뎀 장치는, 수신샘플을 입력받아 데이터 송신 시, 채널 품질 정보 및 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 응답(ACK/NACK) 신호를 복원하고, 데이터 수신 시, 푸리에 변환, 디스크램블링, 채널 추정 및 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio) 추정 절차를 수행하는 복조부와, 상기 데이터 수신 시, 상기 복조부에서 출력되는 데이터를 소프트 샘플로 변환하는 코덱과, 상기 데이터 송신 시, 상기 채널 품질 정보 및 HARQ 응답 신호를 입력받아 해당 하향링크의 스케줄링을 수행하여 네트워크로부터 입력되는 매체 접속 제어 계층의 데이터 유닛(MAC PDU)을 데이터 버스트로 변환하고, 상기 데이터 수신 시, 해독된(decrypted) PDU를 상기 MAC PDU로 변환하는 스케줄링 및 데이터 처리부와, 상기 데이터 송신 시, 상기 데이터 버스트를 암호화한 후, 채널 코딩을 수행하여 서브 패킷으로 변경하여 출력하고, 상기 데이터 수신 시, 상기 소프트 샘플을 입력받아 복호화를 수행한 후, 디코딩된 버스트를 해독(decryption)하는 하드웨어 기능부와, 상기 데이터 송신 시, 상기 서브 패킷을 입력받아 서브채널 매핑, 스크램블링 및 역 푸리에 변환을 수행하여 OFDMA 샘플을 생성하는 변조부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention for achieving the above objects, in a communication system, a base station modem apparatus receives channel quality information and a hybrid automatic repeat request (HARQ) response (ACK / NACK) when receiving a received sample and transmitting data. A demodulator for restoring a signal and performing Fourier transform, descrambling, channel estimation and CINR (Carrier to Interference and Noise Ratio) estimation procedures, and data received from the demodulator when the data is received. A codec for converting to a sample, and when the data is transmitted, receives the channel quality information and the HARQ response signal, performs a corresponding downlink scheduling, and converts a data unit (MAC PDU) of a media access control layer input from a network into a data burst. A scheduling and data processing unit for converting and converting a decrypted PDU to the MAC PDU upon receiving the data; Data transmission, encrypts the data burst, performs channel coding, changes the data into sub-packets, outputs the data burst, and receives the soft sample, performs decryption after receiving the soft sample, and decrypts the decoded burst. And a modulator configured to generate an OFDMA sample by performing subchannel mapping, scrambling, and inverse Fourier transform upon receiving the subpacket during the data transmission.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary 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 function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하 본 발명에서는 통신 시스템에서 다수의 DSP와 FPGA로 구성되어 물리 계층과 낮은 매체 접속 제어 계층의 송수신 데이터를 처리하는 기지국의 소프트 모뎀의 장치에 관해 설명할 것이다. Hereinafter, a description will be given of an apparatus of a soft modem of a base station configured with a plurality of DSPs and FPGAs in a communication system to process transmit and receive data of a physical layer and a low medium access control layer.
이하 본 발명의 소프트 모뎀에서는 클러스터 버스(Cluster Bus)와 저전압 차등신호(Low Voltage differential signal; 이하 'LVDS'라 칭함)를 이용하여 상기 DSP와 FPGA 간에 신호를 송수신한다. 다시 말해, 상기 DSP와 DSP간은 공유된 형태의 상기 클러스터 버스로 연결되어 데이터 및 제어 신호를 전송하고, 상기 LVDS로 일대일 연결됨으로써 데이터 신호를 전송하며, 상기 DSP와 FPGA간은 상기 LVDS로 연결되어 상기 데이터 신호를 전송한다.Hereinafter, the soft modem of the present invention transmits and receives signals between the DSP and the FPGA by using a cluster bus and a low voltage differential signal (LVDS). In other words, the DSP and the DSP are connected to the cluster bus in a shared form to transmit data and control signals, and the data signal is transmitted by being connected one-to-one to the LVDS, and the DSP and the FPGA are connected to the LVDS. Transmit the data signal.
또한, 이하 본 발명에서는 상기 기지국 모뎀 장치 내의 각 기능별 동작 특성, 데이터 처리 속도 및 데이터의 전송 용량 등을 고려하여 상기 각 기능을 하드웨어 기능과 소프트웨어 기능으로 분리하고, 상기 소프트웨어 기능을 상기 DSP로 구성하며, 상기 하드웨어 기능을 상기 FPGA로 구성한다. 여기서, 상기 각 기능의 동작 특성은 상기 기능이 하드웨어로 구현되었을 경우 효율적인지 소프트웨어로 구현되었을 경우가 더 효율적인지를 나타낼 수 있는 특성을 의미한다. 상기 소프트웨어 기능은 송신부의 스케줄러, 서브채널 매핑(Subchannel Mapping), 스크램블 링(scrambling)및 푸리에 역변환(Inverse Fast Fourier Transform; IFFT)과 수신부의 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT), 디스크램블링(de-scrambling), 채널 추정 및 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio) 추정 등이 있으며, 상기 하드웨어 기능은 상기 송신부의 암호화(encryption) 및 부호화(Encoding)와 수신부의 해독(decryption), 복호화(decoding) 등이 있다. In addition, in the present invention, the respective functions are divided into hardware functions and software functions in consideration of operating characteristics, data processing speeds, and data transmission capacity of each function in the base station modem apparatus, and the software functions are configured as the DSP. The hardware function is configured as the FPGA. Here, the operation characteristics of each function means a characteristic that can indicate whether the function is more efficient when implemented in hardware or when implemented in software. The software functions include a transmitter scheduler, subchannel mapping, scrambling and Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) and a receiver Fourier Transform (FFT), descrambling (de-). scrambling, channel estimation, and carrier to interference and noise ratio (CINR) estimation, and the hardware functions include encryption and encoding of the transmitter, decryption, and decoding of the receiver. have.
도 1은 본 발명에 따른 통신 시스템에서 네 개의 수신 안테나를 사용하는 기지국 모뎀의 블록 구성을 도시하고 있다. 여기서, 상기 기지국 모뎀은 네트워크 프로세싱 유닛(Network Processing Unit: NPU)(100), 듀얼 포트 램(Dual Port RAM)(102), 동기식 동적 램(Synchronous dynamic RAM)(104), 변조 DSP(106), 복조 및 코덱 DSP(108), 스케줄러(Scheduler) DSP(110), L-MAC(Low MAC) DSP(112), 복조 DSP(114), FPGA(116), 부호 및 복호기(118), 암호 및 해독기(120)를 포함하여 구성된다.1 is a block diagram of a base station modem using four receive antennas in a communication system according to the present invention. The base station modem may include a network processing unit (NPU) 100, a
상기 도 1을 참조하면, 먼저 네트워크 프로세서 유닛(100)은 네트워크와 모뎀을 연결하고, 상기 모뎀을 제어하는 역할을 담당한다. 특히, 상기 네트워크 프로세서 유닛(100)은 송신할 네트워크 데이터를 상기 듀얼 포트 램(102)으로 출력하고, 상기 듀얼 포트 램(102)으로부터 수신 데이터를 입력받아 상기 네트워크로 출력하는 역할을 담당한다.Referring to FIG. 1, first, the
상기 듀얼 포트 램(102)은 상기 네트워크 프로세서 유닛(100)과 모뎀 사이의 데이터 및 제어 신호를 주고 받는 가교 역할을 하여 상기 네트워크 프로세서 유 닛(100)으로부터 입력되는 송신 데이터를 상기 L-MAC DSP(112)로 출력하고, 상기 L-MAC DSP(112)로부터 입력되는 수신 데이터를 상기 네트워크 프로세서 유닛(100)으로 출력하는 역할을 담당한다.The
상기 동기식 동적 램(104)은 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)를 운용할 경우, 복호화에 실패한 수신 데이터를 저장하는 역할을 담당한다.When the synchronous dynamic RAM 104 operates a hybrid automatic repeat request (HARQ), the synchronous dynamic RAM 104 is responsible for storing received data that has failed decoding.
상기 변조 DSP(106)는 데이터 송신모드 시, 상기 FPGA(116)로부터 서브 패킷을 입력받아 서브채널 매핑, 스크램블링 및 역 푸리에 변환, 즉, 변조 절차를 수행하여 상기 서브 패킷을 직교 주파수 분할 다중 엑세스(Orthogonal Frequency Division Multiplex Access) 샘플로 변환한 후, 상기 변환된 OFDMA 샘플을 상기 LVDS를 통해 상기 FPGA(116)로 출력한다. In the data transmission mode, the
상기 복조 및 코덱 DSP(108)는 상기 데이터 송신모드 시, 상기 FPGA(116)로부터 수신 샘플(Sample)을 입력받아 제어 정보인 채널 품질 정보(Channel Quality Information; 이하 'CQI'라 칭함) 및 HARQ-ACK/NACK 신호를 복원하여 상기 복원된 CQI 및 ACK/NACK 신호를 상기 LVDS를 이용하여 상기 스케줄러 DSP(110)로 출력한다. 여기서, 상기 ACK/NACK 신호는 HARQ를 적용할 경우, 이전 송신 패킷의 수신 성공 여부를 나타내는 신호로써, 상기 HARQ 적용 시에만 상기 수신 샘플에 포함된다.The demodulation and codec DSP 108 receives a received sample from the
또한, 상기 복조 및 코덱 DSP(108)는 데이터의 수신모드 시, 상기 FPGA(116)로부터 수신 샘플을 입력받아 푸리에 변환, 디스크램블링, 채널 추정 및 CINR 추정 등의 절차를 수행하여 채널 보상을 해주고, 상기 수신 샘플(14bit)을 소프트 샘플(Soft sample)(6bit)을 생성한 후, 상기 생성된 소프트 샘플을 상기 LVDS를 통해 상기 FPGA(116)로 출력한다. 또한, 상기 복조 및 코덱 DSP(108)는 상기 데이터의 수신모드 시, 상기 변조 DSP(106)를 통해 입력되는 상기 복조 DSP(114)의 데이터를 소프트 샘플로 변환하여 상기 LVDS를 통해 상기 FPGA(116)로 출력한다.In addition, the demodulation and
상기 스케줄러(Scheduler) DSP(110)는 상기 데이터 송신모드 시, 상기 복원된 CQI및 ACK/NACK 신호를 입력받아 하향링크와 상향 링크의 채널 상태를 확인하고, 단말이 하향 데이터 버스트를 제대로 수신했는지 판단할 수 있다. 또한, 상기 하향 및 상향 데이터 버스트의 MCS(modulation and codinf scheme) 레벨을 결정하고, 재송신 여부 등의 스케줄링 작업을 수행한다. 이후, 상기 스케줄링 작업으로 생성된 스케줄링 정보를 상기 LVDS를 이용하여 상기 L-MAC DSP(112)로 출력한다. In the data transmission mode, the
상기 L-MAC DSP(112)는 상기 데이터 송신모드 시, 상기 스케줄러 DSP(110)로부터 상기 스케줄링 정보를 입력받아 상기 듀얼 포트 램(102)을 통해 네트워크로부터 수신된 데이터 유닛, 즉, MAC PDU(Packet Data Unit)들을 처리하여 물리계층의 테이터 형태인 버스트(Burst)를 구성하고, 상기 구성된 버스트들을 상기 LVDS를 이용하여 상기 FPGA(116)로 전송한다. 여기서, 상기 L-MAC DSP(112)는 종래의 코덱에서 수행되는 부호기에 입력될 데이터를 생성해주는 역할을 대신 수행함으로써, 상기 복조 DSP(114)에서 입력되는 수신 샘플이 상기 코덱을 거치지 않아도 상기 FPGA(116)의 부호기(encoder)(118)에 입력되는 데이터를 생성할 수 있다. In the data transmission mode, the L-MAC DSP 112 receives the scheduling information from the
또한, 상기 L-MAC DSP(108)는 상기 데이터의 수신모드 시, 상기 FPGA(116)로부터 입력되는 해독된(decrypted) PDU를 상기 MAC PDU로 복원한 후, 상기 복원된 MAC PDU를 상기 클러스터 버스를 이용하여 상기 듀얼 포트램(102)으로 출력한다.In addition, the L-MAC DSP 108 restores a decrypted PDU input from the
상기 복조 DSP(114)는 상기 데이터 송신모드 시, 상기 FPGA(116)로부터 상기 수신 샘플을 입력받아 제어 정보인 CQI 및 HARQ-ACK/NACK 신호를 복원하여 상기 복원된 CQI와 ACK/NACK를 상기 LVDS를 이용하여 상기 스케줄러 DSP로 출력한다. 여기서, 상기 ACK/NACK 신호는 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)를 적용할 경우, 이전 송신 패킷의 수신 성공 여부를 나타내는 신호로써, 상기 HARQ 적용 시에만 상기 수신 샘플에 포함된다. The
또한, 상기 복조 DSP(114)는 데이터의 수신모드 시, 상기 FPGA(116)로부터 수신 샘플을 입력받아 푸리에 변환, 디스크램블링, 채널 추정 및 CINR 추정 등의 절차를 수행하여 채널 보상을 한 결과를 상기 변조 DSP(106)를 통해 상기 복조 및 코덱 DSP(108)로 출력한다. 여기서, 상기 복조 DSP(114)의 처리 결과를 상기 복조 및 코덱 DSP(108)로 바로 입력하지 않고, 상기 변조 DSP(106)를 거치는 이유는 상기 복조 DSP(114)와 상기 복조 및 코덱 DSP(108)가 상기 LVDS로 직접 연결되지 않기 때문이다.In addition, the
상기 FPGA(116)는 상기 부호 및 복호기(118)와 상기 암호 및 해독기(120)를 포함함으로써, 상기 데이터 송신모드 시, 상기 암호 및 해독기(120)를 이용하여 상기 L-MAC DSP(112)로부터 입력되는 버스트들을 암호화하고, 상기 부호 및 복호기(118)를 통해 채널 코딩을 수행하여 부호화된 버스트(Encoded burst), 즉, 서브 패킷(subpacket)으로 변경한다. 이후, 상기 FPGA(116)는 상기 변경된 서브 패킷을 상기 변조 DSP(106)로 출력하고, 상기 변조 DSP(106)로부터 OFDMA 샘플을 입력받아 상기 FPGA(116)에 연결된 다른 FPGA로 전송한다. The
또한, 상기 FPGA(116)는 데이터의 수신모드 시, 상기 복조 및 코덱 DSP(108)로부터 상기 소프트 샘플을 입력받아 상기 부호 및 복호기(118)를 이용하여 CTC 디코딩 혹은 Viterbi 디코딩을 수행한 후, 상기 암호 및 해독기(120)를 이용하여 상기 디코딩된 버스트를 해독(decryption)하여 상기 해독된 PDU를 상기 L-MAC DSP(112)로 출력한다.In addition, the
도 2는 본 발명에 따른 통신 시스템에서 두 개의 수신 안테나를 사용하는 기지국 모뎀의 블록 구성을 도시하고 있다. 여기서, 상기 기지국 모뎀은 네트워크 프로세싱 유닛(Network Processing Unit: NPU)(200), 듀얼 포트 램(Dual Port RAM)(202), 동기식 동적 램(Synchronous dynamic RAM)(204), 변조 DSP(206), L-MAC(Low MAC) 및 스케줄러(Scheduler) DSP(208), 코덱 DSP(210), 복조 DSP(212), FPGA(214), 부호 및 복호기(216), 암호 및 해독기(218)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 두 개의 수신 안테나를 사용할 경우는 네 개의 안테나를 사용할 경우에 비해 수신 샘플의 수가 절반으로 줄어들기 때문에 상기 수신 샘플이 입력되는 경로가 하나이다.2 is a block diagram of a base station modem using two receive antennas in a communication system according to the present invention. The base station modem may include a network processing unit (NPU) 200, a
상기 도 2를 참조하면, 먼저 네트워크 프로세서 유닛(200)은 네트워크와 모뎀을 연결하고, 상기 모뎀을 제어하는 역할을 담당한다. 특히, 상기 네트워크 프로세서 유닛(200)은 송신할 네트워크 데이터를 상기 듀얼 포트 램(202)으로 출력하고, 상기 듀얼 포트 램(202)으로부터 수신 데이터를 입력받아 상기 네트워크로 출력하는 역할을 담당한다.Referring to FIG. 2, first, the
상기 듀얼 포트 램(202)은 상기 네트워크 프로세서 유닛(200)과 모뎀 사이의 데이터 및 제어 신호를 주고 받는 가교 역할을 하여 상기 네트워크 프로세서 유닛(200)으로부터 입력되는 송신 데이터를 상기 L-MAC 및 스케줄러 DSP(212)로 출력하고, 상기 L-MAC 및 스케줄러 DSP(212)로부터 입력되는 수신 데이터를 상기 네트워크 프로세서 유닛(200)으로 출력하는 역할을 담당한다. The
상기 동기식 동적 램(204)은 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)를 운용할 경우, 복호화에 실패한 수신 데이터를 저장하는 역할을 담당한다.When the synchronous
상기 변조 DSP(206)는 데이터 송신모드 시, 상기 FPGA(214)로부터 부호화된 버스트, 즉, 서브 패킷을 입력받아 서브채널 매핑, 스크램블링 및 역 푸리에 변환 절차를 수행하여 상기 서브 패킷을 OFDMA 샘플로 변환한 후, 상기 변환된 OFDMA 샘플을 상기 LVDS를 통해 상기 FPGA(214)로 출력한다. In the data transmission mode, the
상기 L-MAC 및 스케줄러 DSP(208)는 상기 데이터 송신모드 시, 상기 복원된 CQI및 ACK/NACK 신호를 입력받아 하향링크와 상향링크의 채널 상태를 확인하고, 단말이 하향 데이터 버스트를 제대로 수신했는지 판단한다. 또한, 상기 하향 및 상향 데이터 버스트의 MCS(modulation and codinf scheme) 레벨을 결정하고, 재송신 여부 등의 스케줄링 작업을 수행한다. 이후, 상기 스케줄링 작업으로 생성된 스케줄링 정보를 이용하여 상기 듀얼 포트 램(102)을 통해 네트워크로부터 수신된 데이터 유닛, 즉, MAC PDU(Packet Data Unit)들을 처리하여 물리계층의 테이터 형태인 버스트(Burst)를 구성하고, 상기 구성된 버스트들을 상기 LVDS를 이용하여 상기 FPGA(214)로 전송한다. In the data transmission mode, the L-MAC and the
또한, 상기 L-MAC 및 스케줄러 DSP(208)는 데이터의 수신모드 시, 상기 FPGA(214)로부터 입력되는 해독된(decrypted) PDU를 상기 MAC PDU로 복원한 후, 상기 복원된 MAC PDU를 상기 클러스터 버스를 이용하여 상기 듀얼 포트램(102)으로 출력한다.In addition, the L-MAC and the
상기 코덱 DSP(210)는 상기 데이터 수신모드 시, 상기 복조 DSP(212)로부터 입력되는 데이터를 상기 FPGA(214)내의 복호기(decoder)(216)의 입력 데이터인 소프트 샘플로 변환하여 상기 LVDS를 통해 상기 FPGA(116)로 출력한다.In the data reception mode, the
상기 복조 DSP(212)는 상기 데이터의 송신모드 시, 상기 데이터 송신모드 시, 상기 FPGA(214)로부터 수신 샘플(Sample)을 입력받아 제어 정보인 채널 품질 정보(Channel Quality Information; 이하 'CQI'라 칭함) 및 HARQ-ACK/NACK 신호를 복원하여 상기 복원된 CQI 및 ACK/NACK 신호를 상기 LVDS를 이용하여 상기 L-MAC 및 스케줄러 DSP(208)로 출력한다. 여기서, 상기 ACK/NACK 신호는 HARQ를 적용할 경우, 이전 송신 패킷의 수신 성공 여부를 나타내는 신호로써, 상기 HARQ 적용 시에만 상기 수신 샘플에 포함된다.The
또한, 상기 복조 DSP(212)는 데이터의 수신모드 시, 상기 FPGA(214)로부터 수신 샘플을 입력받아 푸리에 변환, 디스크램블링, 채널 추정 및 CINR 추정 등의 절차를 수행하여 채널 보상을 한 결과를 상기 코덱 DSP(210)로 출력한다. In addition, the
상기 FPGA(214)는 상기 부호 및 복호기(216)와 상기 암호 및 해독기(218)를 포함함으로써, 상기 데이터 송신모드 시, 상기 암호 및 해독기(218)를 이용하여 상기 L-MAC 및 스케줄러 DSP(218)로부터 입력되는 버스트들을 암호화하고, 상기 부호 및 복호기(216)를 통해 채널 코딩을 수행하여 부호화된 버스트(Encoded burst), 즉, 서브 패킷(subpacket)으로 변경한다. 이후, 상기 FPGA(214)는 상기 변경된 서브 패킷을 상기 변조 DSP(206)로 출력하고, 상기 변조 DSP(206)로부터 OFDMA 샘플을 입력받아 상기 FPGA(214)에 연결된 다른 FPGA로 전송한다. The
또한, 상기 FPGA(214)는 데이터의 수신모드 시, 상기 코덱 DSP(212)로부터 상기 소프트 샘플을 입력받아 상기 부호 및 복호기(216)를 이용하여 CTC 디코딩 혹은 Viterbi 디코딩을 수행한 후, 상기 암호 및 해독기(218)를 이용하여 상기 디코딩된 버스트를 해독(decryption)하여 상기 해독된 PDU를 상기 L-MAC DSP(112)로 출력한다.In addition, the
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.
상술한 바와 같이 본 발명은 통신 시스템의 기지국 모뎀에서 물리 계층과 매체 접속 제어 계층의 데이터 전송 시 필요한 각 기능들을 소프트웨어 기능과 하드웨어 기능으로 구분하여 상기 소프트웨어 기능은 DSP로, 상기 하드웨어 기능은 FPGA로 수행하는 기지국 모뎀 장치를 설계함으로써, 고속의 데이터 전송이 가능하며, 스펙 변경이나 성능 향상을 위한 업그레이드 및 수정이 가능한 효과가 있다.As described above, the present invention divides each function necessary for data transmission between the physical layer and the media access control layer into a software function and a hardware function in a base station modem of a communication system, and performs the software function as a DSP and the hardware function as an FPGA. By designing a base station modem device, high-speed data transmission is possible, and there is an effect that upgrades and modifications for specification changes or performance improvements are possible.
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WO2020186993A1 (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | 华为技术有限公司 | Method and device for data transmission |
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