KR20230012871A - 압축된 신호 병합 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 양상에 따르는 압축된 상향 신호 처리 방법은 블록 부동소수점 압축 방법 또는 블록 스케일링 압축 방법 또는 μ-Law 압축 방법에 의해 압축된 상향 신호의 IQ 데이터를 압축 해제하지 않고 압축된 상태에서 병합하는 방법이다.
Description
본 발명은 신호 중계 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신호 중계 장치가 프론트홀 구간에서 압축된 상향 신호를 병합하는 기술에 관한 것이다.
세계 각국의 이동통신 사업자들의 속도 및 서비스에 대한 품질 경쟁이 가속화되고 있다. 동영상 서비스 등에 의한 모바일 트래픽이 급격히 증가하고 있어 각 사업자들은 기지국 사이트를 늘릴 수 밖에 없어 비용 및 운영의 문제를 해결하기 C-RAN(Centralized/Cloud RAN) 구조를 도입하였다. C-RAN은 DU(Digital Unit)와 RU(Radio Unit)를 분리하고 DU를 한 곳에 모아서 운영하는 구조이며, LTE 망에서는 DU와 RU간 CPRI(Common Public Radio Interface)의 통신 인터페이스를 사용하고, 5G 망에서는 eCPRI(enhanced CPRI)의 통신 인터페이스를 사용한다.
CPRI의 경우 2x2 MIMO 구조에서 20MHz 대역폭의 신호를 전송할 때 2.5 Gbps가 요구되며, 시스템 증대에 따라 지속적으로 전송량이 증가한다. 이에 따라 CPRI에서 IQ 데이터 압축 기술이 도입되었으며, eCPRI 또한 IQ 데이터를 압축하여 전송하고 있다.
분산 안테나 시스템(Distributed Antenna System) 등과 같은 중계 장치는 다수의 리모트 유닛으로부터 수신된 상향 신호를 병합하여 전송할 필요가 있다. CPRI 또는 eCPRI의 IQ 데이터는 압축되어 사용되는 것이 일반적이므로, 분산 안테나 시스템은 상향 신호 병합을 위하여 압축된 신호들을 압축 해제한 후 합산하고 다시 합산된 신호를 압축하여 상위 노드로 전송한다. 신호를 병합하는 과정에서 압축해제와 압축의 과정이 추가로 발생하게 되어 신호 전송의 지연이 발생하게 되는 문제가 발생한다.
본 발명은 프론트홀 구간에서 상향 신호의 압축된 IQ 데이터를 압축해제 없이 병합하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따르는 압축된 상향 신호 처리 방법은 신호 수신 단계와, 입력 데이터 처리 단계와, 전처리 단계와, 병합 단계와, 후처리 단계를 포함한다.
압축된 상향 신호 처리 방법은 디지털 유닛(DU)와 라디오 유닛(RU) 사이의 프론트홀 구간에서 신호를 중계하는 장치가 압축된 IQ 데이터를 처리하는 방법이다.
신호 수신 단계는 둘 이상의 라디오 유닛으로부터 압축된 상향 신호를 수신하는 단계이고, 입력 데이터 처리 단계는 병합할 압축된 상향 신호들로부터 각각 리소스 블록 단위의 공통 파라미터와, 샘플데이터들을 추출하는 단계이고, 전처리 단계는 각 상향 신호들로부터 추출한 공통 파라미터 중에서 병합 결과에 사용할 공통 파라미터를 결정하고, 결정된 공통 파라미터에 기초하여 샘플데이터들을 변경하는 단계이고, 병합 단계는 각 샘플데이터들을 압축된 상태에서 합산하는 단계이고, 후처리 단계는 병합 단계에서 오버플로우 발생 여부를 확인하고, 발생된 오버플로우를 처리하는 단계이다.
본 발명의 압축된 상향 신호 병합 방법에 의하면, 신호 중계 장치가 프론트홀 구간에서 상향 신호의 압축된 IQ 데이터를 압축해제 없이 병합할 수 있어, 신호 병합에 의한 지연을 최소화할 수 있다.
도 1은 종래기술의 압축된 IQ 데이터 병합 과정의 개념을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 압축된 IQ 데이터 병합 과정의 개념을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 양상에 따른 압축된 IQ 데이터의 병합 방법의 절차도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 양상에 따라 블록 부동소수점 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터를 병합하는 절차를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의해 블록 부동소수점 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터를 병합하는 예시를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 양상에 따라 블록 스케일링 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터를 병합하는 절차를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 양상에 따라 μ-Law 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터를 병합하는 절차를 도시한 것이다.
도 8은 도 7에 도시된 절차에서 가수부의 상위 2 비트 매핑을 처리하는 개념을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 의해 μ-Law 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터를 병합하는 예시를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 압축된 IQ 데이터 병합 과정의 개념을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 양상에 따른 압축된 IQ 데이터의 병합 방법의 절차도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 양상에 따라 블록 부동소수점 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터를 병합하는 절차를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의해 블록 부동소수점 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터를 병합하는 예시를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 양상에 따라 블록 스케일링 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터를 병합하는 절차를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 양상에 따라 μ-Law 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터를 병합하는 절차를 도시한 것이다.
도 8은 도 7에 도시된 절차에서 가수부의 상위 2 비트 매핑을 처리하는 개념을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 의해 μ-Law 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터를 병합하는 예시를 도시한 것이다.
전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시 예들을 통해 구체화된다. 각 실시 예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시 예 내에서 다양한 조합이 가능한 것으로 이해된다. 블록도의 각 블록은 어느 경우에 있어서 물리적인 부품을 표현할 수 있으나 또 다른 경우에 있어서 하나의 물리적인 부품의 기능의 일부 혹은 복수의 물리적인 부품에 걸친 기능의 논리적인 표현일 수 있다. 때로는 블록 혹은 그 일부의 실체는 프로그램 명령어들의 집합(set)일 수 있다. 이러한 블록들은 전부 혹은 일부가 하드웨어, 소프트웨어 혹은 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다.
본 발명의 압축된 상향 신호 병합 처리 방법이 적용되는 신호 중계 장치는 C-RAN 구조의 디지털 유닛과 라디오 유닛 사이의 프론트홀 구간에 위치하여, 디지털 유닛에서 라디오 유닛으로 향하는 하향 신호는 복제하여 복수의 라디오 유닛으로 전달하고, 복수의 라디오 유닛으로부터 수신된 상향 신호는 병합하여 하나의 상향 신호로 만들어 디지털 유닛으로 전달하는 장치이다.
설명의 편의를 위하여 프론트홀 통신 프로토콜은 eCPRI 를 사용하는 것으로 하며 IQ 데이터는 압축되어 전송되는 것으로 설명한다.
도 1은 종래기술의 압축된 IQ 데이터 병합 과정의 개념을 도시한 것이다. eCPRI는 이더넷을 통해 전송되며 패킷 내에 IQ 데이터가 압축되어 전송된다. eCPRI는 높은 전송 요구량으로 인하여 물리적으로 광케이블을 통해 전송된다. 도 1에 도시된 것과 같이 신호 중계 장치는 상향 패킷을 수신하면(S100) O-RAN 규격에 따라 패킷을 파싱한다(S110). 패킷 파싱 결과를 이용하여 압축 방법을 파악한 후 IQ 데이터를 압축 해제하여(S120) 저장한다. 이때 신호 중계 장치에는 버퍼 등의 메모리에 압축 해제된 패킷을 저장하며 다수의 라디오 유닛으로부터 수신된 패킷들을 버퍼 오버플로우 되지 않도록 관리한다(수신 윈도우 관리, S130). 신호 중계 장치는 수신 버퍼에 저장된 패킷으로부터 병합할 신호 데이터를 추출한 후 신호를 합산한다(S140). 신호 중계 장치는 합산 후 합산된 결과의 IQ 데이터를 수신한 원래의 압축 방법 또는 장치에 설정된 압축 방법으로 압축하고(S150) O-RAN 규격의 패킷으로 생성한 후(S160) 디지털 유닛으로 상향 패킷을 전송한다(S170).
도 1에 도시된 것과 같이 종래에는 상향 신호를 병합하여 전송하기 위해서는 압축된 IQ 데이터를 압축해제한 후 IQ 데이터를 합산하고 다시 IQ 데이터를 압축하여 전송합니다. 또한, 신호 중계 장치에 연결된 라디오 유닛이 많을수록 이 과정이 반복하여 발생하게 되므로 압축해제와 재압축으로 인한 지연이 발생하게 되는 문제가 발생한다.
도 2는 본 발명의 압축된 IQ 데이터 병합 과정의 개념을 도시한 것이다. 도 1과 달리 본 발명은 수신된 패킷의 압축된 IQ 데이터를 압축 해제하지 않은 상태에서 바로 병합을 한다. 도 2를 참고하여 설명하면, 신호 중계 장치는 상향 패킷을 수신하면(S200) O-RAN 규격에 따라 패킷을 파싱한다(S210). 이때 신호 중계 장치에는 버퍼 등의 메모리에 수신된 패킷을 저장하되 다수의 라디오 유닛으로부터 수신된 패킷들을 버퍼 오버플로우 되지 않도록 관리한다(수신 윈도우 관리, S220). 신호 중계 장치는 수신 버퍼에 저장된 패킷으로부터 병합할 신호 데이터를 추출한 후 압축해제 하지 않고 압축된 상태에서 신호를 합산한다(S230). 신호 중계 장치는 합산 후 합산된 결과를 O-RAN 규격의 패킷으로 생성한 후(S240) 디지털 유닛으로 상향 패킷을 전송한다(S250).
이처럼 본 발명에 의하면 병합과정에서 IQ 데이터를 압축해제하고 합산 결과를 재압축하는 과정이 생략되어 종래기술에 비하여 병합에 소요되는 지연이 감소하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 양상에 따른 압축된 IQ 데이터의 병합 방법의 절차도이다. 도 3을 참고하여 설명하면, 본 발명의 일 양상에 따르는 압축된 상향 신호 처리 방법은 상향 신호를 수신하는 신호 수신 단계와, 공통 파라미터와 샘플데이터를 추출하는 입력 데이터 처리 단계와, 공통 파라미터 결정과 샘플데이터를 변경하는 전처리 단계와, 샘플데이터를 합산하는 병합 단계와, 오버플로우 발생을 처리하는 후처리 단계를 포함하여 상향 신호에 포함된 압축된 IQ 데이터를 병합한다.
압축된 상향 신호 처리 방법은 C-RAN 구조의 디지털 유닛(DU)와 라디오 유닛(RU) 사이의 프론트홀 구간에서 신호를 중계하는 장치가 압축된 IQ 데이터를 처리하는 방법이다. 신호 중계 장치는 O-RAN 규격의 프론트홀 멀티플렉서 기능을 수행하는 장치로 분산 안테나 시스템의 헤드엔드 유닛일 수 있다.
신호 중계 장치는 복수의 라디오 유닛와 연결될 수 있다. 복수의 라디오 유닛은 하나의 셀에 속할 수도 있고, 다수의 셀에 분산되어 속할 수도 있다. 신호 중계 장치는 상향 신호를 병합할 때 동일 셀에 속한 라디오 유닛으로부터 전송된 상향 신호들을 병합한다.
신호 수신 단계는 신호 중계 장치가 둘 이상의 라디오 유닛으로부터 압축된 상향 신호를 수신하는 단계이다(S3000). 본 발명의 신호 중계 장치는 압축된 상태에서 IQ 데이터를 병합하므로 종래기술과 달리 라디오 유닛으로부터 수신한 패킷을 수신 버퍼에 압축된 상태 그대로 저장한다. 다만, 신호 수신 단계에서 O-RAN에 정의된 U-plane 데이터에 대하여 파싱을 한 후 수신 버퍼에 저장한다.
입력 데이터 처리 단계는 신호 중계 장치가 수신 버퍼에 저장된 패킷에서 동일한 셀에 속한 라디오 유닛으로부터 전송된 병합할 상향 신호들을 선택하고, 병합할 압축된 상향 신호들로부터 각각 리소스 블록 단위의 공통 파라미터와, 샘플데이터들을 추출하는 단계이다(S3010). 공통 파라미터는 IQ 데이터의 압축 방법에 따라 다른 의미를 가질 수 있다. 예를 들어, IQ 데이터의 압축 방법이 블록 부동소수점 압축 방법인 경우 공통 파라미터는 리소스 블록 단위로 전송되는 지수부(Exponent)이며, 이 지수부는 각 샘플 단위의 샘플데이터인 가수부(Mantissa)의 지수를 의미한다. 파싱된 U-plane 데이터의 udCompHdr에 압축 방법(Compression Method) 정보가 포함되어 있다.
전처리 단계는 신호 중계 장치가 각 상향 신호들로부터 추출한 공통 파라미터 중에서 병합 결과에 사용할 공통 파라미터를 결정하고(S3020), 결정된 공통 파라미터에 기초하여 샘플데이터들을 변경(S3030) 즉, 합산할 데이터의 자리수를 맞추는(bit align) 단계이다. 공통 파라미터의 값에 따라 샘플데이터의 값의 자리수가 다르므로 단순하게 샘플데이터를 합산할 수 없다. 전처리 단계는 후술할 병합 단계에서 샘플데이터를 단순 합산할 수 있도록 비트 쉬프트 연산을 수행하여 자리수를 맞추는 단계이다.
병합 단계는 각 샘플데이터들을 압축된 상태에서 합산하는 단계(S3040)로, 단순하게 비트열인 샘플데이터를 더하는 연산을 수행하는 단계이다.
후처리 단계는 병합 단계에서 오버플로우 발생 여부를 확인하고, 발생된 오버플로우를 처리하는 단계이다(S3050).
본 발명의 또 다른 양상에 따르는 압축된 상향 신호 처리 방법은 블록 부동소수점 압축 방법으로 압축된 상향 신호를 수신하는 신호 수신 단계와, 공통 파라미터인 지수부와 샘플데이터인 가수부를 추출하는 입력 데이터 처리 단계와, 지수부 결정과 가수부를 변경하는 전처리 단계와, 샘플데이터를 합산하는 병합 단계와, 오버플로우 발생을 처리하는 후처리 단계를 포함하여 상향 신호에 포함된 블록 부동소수점 압축 방법에 의해 압축된 IQ 데이터를 병합한다.
신호 수신 단계와, 입력 데이터 처리 단계와 합산 단계는 앞서 설명한 신호 수신 단계와 동일하다. 다만, 공통 파라미터는 부동소수점의 지수부 데이터이고, 샘플데이터들은 가수부 데이터이다.
전처리 단계는 신호 중계 장치가 각 상향 신호들로부터 추출한 공통 파라미터 즉, 지수부 데이터 중에서 가장 큰 지수부를 병합 결과에 사용할 지수부로 결정한다. 지수부 데이터가 다르면 샘플데이터 즉, 가수부 데이터를 그대로 합산할 수 없다. 지수부 데이터가 같아지도록 가수부 데이터를 변경하여야 한다. 따라서, 결정된 지수부 데이터에 기초하여 작은 지수부 값을 갖는 가수부들을 결정된 지수부 데이터에 부합되도록 쉬프트 연산을 통해 변경한다.
후처리 단계는 병합 단계에서 오버플로우 발생하였는지 여부를 확인한다. 블록 부동소수점 압축 방법의 경우 합산할 두 데이터의 부호가 다른 경우에는 오버플로우가 발생하지 않는다. 따라서, 신호 중계 장치는 합산할 데이터의 부호가 같은 경우에만 오버플로우 발생 여부를 확인하게 할 수 있다. 신호 중계 장치는 오버플로우 발생 확인 결과 오버플로우가 발생된 경우 병합 결과에 사용할 공통 파라미터 즉, 지수부의 값을 1 증가시키고, 합산된 가수부 데이터를 1비트 우측 쉬프트(산술연산으로 2로 나누기와 동일)한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 양상에 따라 블록 부동소수점 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터를 병합하는 절차를 도시한 것이다. 도 4를 참조하여 설명하면, 신호 중계 장치는 둘 이상의 라디오 유닛으로부터 블록 부동소수점 압축 방법으로 IQ 데이터가 압축된 상향 신호를 수신한다(S4000). 신호 중계 장치는 합산할 2개의 라디오 유닛의 데이터를 선택하고 해당 데이터로부터 리소스 블록 단위로 지수부와 샘플 단위로 가수부들을 추출한다(S4010). 신호 중계 장치는 지수부 중 큰 값을 합산 결과의 지수부로 결정하고(S4020), 합산 결과의 지수부와 다른 지수부의 가수부들을 합산 결과의 지수부에 부합하도록 쉬프트 연산을 통해 변경한다(S4030). 신호 중계 장치는 가수부들을 합산하고(S4040), 합산 과정에서 오버플로우가 발생했는지 확인한다(S4050). 확인결과 오버플로우가 발생한 경우 신호 중계 장치는 합산 결과의 지수부를 1만큼 증가시키고, 가수부를 1비트 우측 쉬프트하여 오버플로우를 처리한다(S4050). 신호 중계 장치는 합산 결과의 지수부와 가수부를 합산 결과로 전달한다(S4070).
도 5는 본 발명에 의해 블록 부동소수점 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터를 병합하는 예시를 도시한 것이다. 도 5의 (a)는 오버플로우가 발생하지 않은 예를 도시하고 있고, (b)는 오버플로우가 발생하여 이를 처리하는 예를 도시하고 있다.
먼저 오버플로우가 발생하지 않은 예인 (a)를 참조하여 설명하면, 신호 중계 장치는 지수부가 6인 가수부와 4인 가수부를 합산하는 예로 지수부가 4인 가수부를 지수부 6인 데이터로 변경하기 위하여 우측으로 2 비트 쉬프트 연산한 후 가수부를 합산한다. 신호 중계 장치는 합산 결과 최상위 비트의 결과가 달라지지 않았으므로 오버플로우가 발생하지 않았으므로 합산 결과의 지수부와 가수부를 출력한다.
오버플로우가 발생한 예인 (b)를 참조하여 설명하면, 신호 중계 장치는 (a)와 동일한 방식으로 가수부를 변경하여 합산한다. 합산 결과 최상위 비트가 1로 합산 전과 달라져 오버플로우가 발생했음을 알 수 있다. 신호 중계 장치는 오버플로우를 처리하기 위하여 지수부를 6에서 7로 1만큼 증가시키고 가수부를 1비트 우측 쉬프트시킨 후 지수부와 가수부를 출력한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르는 압축된 상향 신호 처리 방법은 블록 스케일링 압축 방법으로 압축된 상향 신호를 수신하는 신호 수신 단계와, 공통 파라미터인 블록 스케일러와 샘플데이터인 블록 스케일러에 의해 스케일링된 데이터를 추출하는 입력 데이터 처리 단계와, 블록 스케일러 결정과 스케일링된 데이터를 변경하는 전처리 단계와, 샘플데이터를 합산하는 병합 단계와, 오버플로우 발생을 처리하는 후처리 단계를 포함하여 상향 신호에 포함된 블록 스케일링 압축 방법에 의해 압축된 IQ 데이터를 병합한다.
신호 수신 단계와, 입력 데이터 처리 단계와 합산 단계는 앞서 설명한 신호 수신 단계와 동일하다. 다만, 공통 파라미터는 블록 스케일러이고, 샘플데이터들은 블록 스케일러에 의해 스케일링된 데이터이다.
전처리 단계는 신호 중계 장치가 각 상향 신호들로부터 추출한 공통 파라미터 즉, 블록 스케일러 중에서 가장 큰 블록 스케일러를 병합 결과에 사용할 블록 스케일러로 결정한다. 블록 스케일러가 다르면 샘플데이터를 그대로 합산할 수 없다. 블록 스케일러가 같아지도록 샘플데이터를 변경하여야 한다.
신호 중계 장치는 작은 블록 스케일러의 샘플데이터를 변경하기 위하여 큰 블록 스케일러의 역 블록 스케일러(Inverse Block Scaler) 값을 구한다. 이때, 역 블록 스케일러 값은 블록 스케일러 값이 Q1.7 포맷의 고정소수점으로 정의되면 27을 블록 스케일러 값으로 나눈 값이며, 역 블록 스케일러 값은 계산의 효율을 위하여 테이블에 저장되어 있을 수 있다. 신호 중계 장치는 작은 블록 스케일러 값과 구한 역 블록 스케일러 값을 곱하고 곱셈의 결과에 작은 블록 스케일러의 샘플데이터를 곱하고, 자리수를 맞추기 위하여 우측 쉬프트 연산을 수행한다.
아래 <수학식1>은 블록 스케일링 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터가 압축 해제하여 합산하는 것과 압축 해제하지 않고 합산하는 것의 결과가 같음을 나타내는 수식이다.
X1, X2는 샘플데이터, sblockScaler1과 sblockScaler2는 블록 스케일러, InverseSblockScaler1은 sblockScaler1의 역 블록 스케일러
후처리 단계는 병합 단계에서 오버플로우 발생하였는지 여부를 확인한다. 신호 중계 장치는 오버플로우 발생 확인 결과 오버플로우가 발생된 경우 병합 결과에 사용할 공통 파라미터 즉, 블록 스케일러의 값을 1비트 좌측 쉬프트시키고, 합산된 샘플데이터를 1비트 우측 쉬프트한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 양상에 따라 블록 스케일링 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터를 병합하는 절차를 도시한 것이다. 도 6을 참조하여 설명하면, 신호 중계 장치는 둘 이상의 라디오 유닛으로부터 블록 스케일링 압축 방법으로 IQ 데이터가 압축된 상향 신호를 수신한다(S6000). 신호 중계 장치는 합산할 2개의 라디오 유닛의 데이터를 선택하고 해당 데이터로부터 리소스 블록 단위로 블록 스케일러와 샘플 단위로 샘플데이터들을 추출한다(S6010). 샘플데이터는 블록 스케일러에 의해 스케일링된 데이터이다. 신호 중계 장치는 블록 스케일러 중 큰 값을 합산 결과의 블록 스케일러로 결정하고(S6020), 큰 블록 스케일러에 대한 역 블록 스케일러를 획득하여(S6030) 작은 값의 블록 스케일러에 곱한 후(S6040) 그 결과를 다시 작은 블록 스케일러의 샘플데이터에 곱하고(S6050) 곱셈 결과를 N (블록 스케일러가 Q1.7로 정의되면 N은 7 즉, 블록 스케일러의 고정소수점 표현의 소수점 비트수이다) 비트 우측 쉬프트하고(S6060), 큰 블록 스케일러의 샘플데이터에 합산한다(S6070). 신호 중계 장치는 합산 과정에서 오버플로우가 발생했는지 확인한다(S6080). 확인결과 오버플로우가 발생한 경우 신호 중계 장치는 합산 결과의 블록 스케일러를 1비트 좌측 쉬프트시키고, 샘플데이터 즉, 합산된 스케일링된 데이터를 1비트 우측 쉬프트하여 오버플로우를 처리한다(S6090). 신호 중계 장치는 합산 결과의 블록 스케일러와 샘플데이터를 합산 결과로 전달한다(S6100).
본 발명의 또 다른 양상에 따르는 압축된 상향 신호 처리 방법은 μ-Law 압축 방법으로 압축된 상향 신호를 수신하는 신호 수신 단계와, 공통 파라미터인 압축 쉬프트(compShift)와 샘플데이터인 부호와 가수부를 추출하는 입력 데이터 처리 단계와, 압축 쉬프트 결정과 가수부를 변경하는 전처리 단계와, 가수부를 합산하는 병합 단계와, 오버플로우 발생을 처리하는 후처리 단계를 포함하여 상향 신호에 포함된 μ-Law 압축 방법에 의해 압축된 IQ 데이터를 병합한다.
신호 수신 단계와, 입력 데이터 처리 단계와 합산 단계는 앞서 설명한 신호 수신 단계와 동일하다. 다만, 공통 파라미터는 압축 쉬프트이고, 샘플데이터들은 부호와 가수부이다.
전처리 단계는 신호 중계 장치가 각 상향 신호들로부터 추출한 공통 파라미터 즉, 압축 쉬프트 중에서 가장 작은 압축 쉬프트를 병합 결과에 사용할 압축 쉬프트로 결정한다. 압축 쉬프트가 다르면 샘플데이터를 그대로 합산할 수 없다. 압축 쉬프트가 같아지도록 샘플데이터를 변경하여야 한다.
신호 중계 장치는 압축 쉬프트와 가수부의 상위 2비트에 기초하여 샘플데이터를 각각 변경한다. 샘플데이터 변경 방법은 가수부(U-plane IQ 데이터 포맷의 compBitWidth 크기)를 1비트 더 큰 값으로 변경하며(compBitWidth+1) 상위 2 비트의 값이 3이면 상위 2비트 값을 0으로 변경한 후 비트 1에 상위 2비트를 제외한 나머지 비트를 결합한 후 2 비트 좌측 쉬프트하고, 상위 2 비트의 값이 2이면 상위 2비트 값을 0으로 변경한 후 비트 1에 상위 2비트를 제외한 나머지 비트를 결합한 후 1 비트 좌측 쉬프트하고, 상위 2비트의 값이 0 또는 1이면 상위 2비트 값을 0으로 변경한 후 상위 2비트 값에 해당하는 비트열에 상위 2비트를 제외한 나머지 비트를 결합한다.
후처리 단계는 병합 단계에서 오버플로우 발생하였는지 여부를 확인한다. μ-Law 압축 방법의 경우 합산할 두 데이터의 부호가 다른 경우에는 오버플로우가 발생하지 않는다. 따라서, 신호 중계 장치는 합산할 데이터의 부호가 같은 경우에만 오버플로우 발생 여부를 확인하게 할 수 있다. 신호 중계 장치는 오버플로우 발생 확인 결과 오버플로우가 발생된 경우 병합 결과에 사용할 공통 파라미터 즉, 압축 쉬프트의 값을 1 감소시키고, 합산된 가수부 데이터를 상위 2비트의 값을 3으로 설정하고 나머지 비트는 나머지 상위 비트의 값으로 설정한다(상위 compBitWidth - 2 비트를 가수부의 하위 비트로 설정). 신호 중계 장치는 오버플로우가 발생하지 않은 경우 합산된 가수부의 좌측부터 최초 1이 나오는 비트의 위치에 따라 상위 2비트를 4 - 최초 1이 나오는 비트의 위치의 값으로 설정하며, 최초 1이 나오는 위치가 4 이상인 경우 0의 값으로 상위 2비트를 설정한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 양상에 따라 μ-Law 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터를 병합하는 절차를 도시한 것이다. 도 7을 참조하여 설명하면, 신호 중계 장치는 둘 이상의 라디오 유닛으로부터 μ-Law 압축 방법으로 IQ 데이터가 압축된 상향 신호를 수신한다(S7000). 신호 중계 장치는 합산할 2개의 라디오 유닛의 데이터를 선택하고 해당 데이터로부터 리소스 블록 단위로 압축 쉬프트와 샘플 단위로 부호와 가수부들을 추출한다(S7010). 신호 중계 장치는 압축 쉬프트 중 작은 값을 합산 결과의 압축 쉬프트로 결정하고(S7020), 각 가수부를 압축 쉬프트와 가수부의 상위 2 비트 값에 기초하여 합산을 위한 쉬프트 연산을 수행한다(S7030). 신호 중계 장치는 가수부를 합산하고(S7040), 합산 과정에서 오버플로우가 발생했는지 확인한다(S7050). 확인결과 오버플로우가 발생한 경우 신호 중계 장치는 합산 결과의 압축 쉬프트를 1만큼 감소시키고, 가수부의 상위 2비트에 3을 삽입한다(S7060). 확인 결과 오버플로우가 발생하지 않았으면, 가수부의 상위 2비트를 합산 결과에 기초하여 매핑한다(S7065). 신호 중계 장치는 합산 결과의 압축 쉬프트와 부호 및 가수부를 합산 결과로 전달한다(S7070). 이때, 가수부의 변환 시 1 비트 확장하여 변환하며 및 오버플로우 처리에서 가수부의 비트수를 1 비트 감소시킨다. 데이터의 정밀도를 높이기 위하여 확장시키는 비트의 수는 1비트보다 크게 설정하여 사용할 수도 있다.
도 8은 도 7에 도시된 절차에서 가수부의 상위 2 비트 매핑을 처리하는 개념을 도시한 것이다. 도 8의 (a)는 전처리 단계에서 가수부를 변환하는 개념을 도시하고 있다. (a)에서 가수부가 comBitWidth 비트 크기의 데이터에서 comBitWidth+1 비트 크기의 데이터로 변경된다.
최상위 비트가 11b이면 최상위 비트를 00b로 설정한 후 1b에 원래 가수부의 상위 2비트를 제외한 나머지 비트(비트열 abcdefg)를 결합한 후 2비트 좌측 쉬프트한다(비트열 11abcdefg가 1abcdefg00으로 변경).
최상위 비트가 10b이면 최상위 비트를 00b로 설정한 후 1b에 원래 가수부의 상위 2비트를 제외한 나머지 비트(비트열 abcdefg)를 결합한 후 1비트 좌측 쉬프트한다(비트열 10abcdefg가 01abcdefg0으로 변경).
최상위 비트가 01b이면 최상위 비트를 00b로 설정한 후 최상위 비트에 해당하는 값의 비트열(1b)에 원래 가수부의 상위 2비트를 제외한 나머지 비트(비트열 abcdefg)를 결합한다(비트열 01abcdefg가 001abcdefg으로 변경).
최상위 비트가 00b이면 최상위 비트를 00b로 설정한 후 최상위 비트에 해당하는 값의 비트열(0b)에 원래 가수부의 상위 2비트를 제외한 나머지 비트(비트열 abcdefg)를 결합한다(비트열 00abcdefg가 000abcdefg으로 변경).
도 8의 (b)는 후처리 단계에서 가수부를 변환하는 개념을 도시하고 있다. (b)에서 가수부가 comBitWidth+1 비트 크기의 데이터에서 comBitWidth 비트 크기의 데이터로 변경된다.
최초의 비트 1이 나오는 위치가 좌측에서부터 1번째 비트이면 상위 비트를 11b로 설정하고 최초 1 이후의 나머지 compBitWidth-2 비트(abcdefg)를 가수부의 하위 비트로 설정한다(비트열 1abcdefg00이 11abcdefg으로 변경).
최초의 비트 1이 나오는 위치가 좌측에서부터 2번째 비트이면 상위 비트를 10b로 설정하고 최초 1 이후의 나머지 compBitWidth-2 비트(abcdefg)를 가수부의 하위 비트로 설정한다(비트열 01abcdefg0이 10abcdefg으로 변경).
최초의 비트 1이 나오는 위치가 좌측에서부터 3번째 비트이면 상위 비트를 01b로 설정하고 최초 1 이후의 나머지 compBitWidth-2 비트(abcdefg)를 가수부의 하위 비트로 설정한다(비트열 001abcdefg이 01abcdefg으로 변경).
최초의 비트 1이 나오는 위치가 좌측에서부터 4번째 비트 이상이면 상위 비트를 00b로 설정하고 4번째 비트부터 compBitWidth-2 비트(abcdefg)를 가수부의 하위 비트로 설정한다(비트열 000abcdefg00이 00abcdefg으로 변경).
도 9는 본 발명에 의해 μ-Law 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터를 병합하는 예시를 도시한 것이다. 도 9의 (a)는 오버플로우가 발생하지 않은 예를 도시하고 있고, (b)는 오버플로우가 발생하여 이를 처리하는 예를 도시하고 있다.
먼저 오버플로우가 발생하지 않은 예인 (a)를 참조하여 설명하면, 신호 중계 장치는 compShift가 6인 가수부와 4인 가수부를 합산하는 예로 각 가수부를 도 8의 (a) 도시된 방법으로 변경하고 compShift가 4인 가수부를 compShift 2인 데이터로 변경하기 위하여 우측으로 2 비트 쉬프트 연산한 후 가수부를 합산한다. 신호 중계 장치는 합산 결과를 다시 도 8의 (b)에 도시된 방법으로 매핑하여 합산 결과의 compShift와 부호와 가수부를 출력한다.
오버플로우가 발생한 예인 (b)를 참조하여 설명하면, 신호 중계 장치는 (a)와 동일한 방식으로 가수부를 변경하여 합산한다. 합산 결과 오버플로우가 발생하였으므로 신호 중계 장치는 오버플로우를 처리하기 위하여 compShift를 2에서 1로 1만큼 감소시키고 가수부의 최상위 2비트 11b를 삽입한다.
이상에서 본 발명을 첨부된 도면을 참조하는 실시 예들을 통해 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 이들로부터 당업자라면 자명하게 도출할 수 있는 다양한 변형 예들을 포괄하도록 해석되어야 한다. 특허청구범위는 이러한 변형 예들을 포괄하도록 의도되었다.
Claims (7)
- 프론트홀 구간에서 신호를 중계하는 장치가 압축된 상향 신호를 병합 처리하는 방법에 있어서,
둘 이상의 라디오 유닛으로부터 압축된 상향 신호를 수신하는 신호 수신 단계;
병합할 압축된 상향 신호들로부터 각각 리소스 블록 단위의 공통 파라미터와, 샘플데이터들을 추출하는 입력 데이터 처리 단계;
병합 결과에 사용할 공통 파라미터를 결정하고, 결정된 공통 파라미터에 기초하여 샘플데이터들을 변경하는 전처리 단계;
각 샘플데이터들을 합산하는 병합 단계; 및
병합 단계에서 오버플로우 발생 여부를 확인하고, 발생된 오버플로우를 처리하는 후처리 단계;
를 포함하는 압축된 상향 신호 병합 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,
압축된 상향 신호는 블록 부동소수점 압축 방법으로 압축된 신호이고, 공통 파라미터는 부동소수점의 지수부(Exponent)이며 샘플데이터들은 가수부(Mantissa)이며,
전처리 단계는 병합 결과에 사용할 공통 파라미터를 공통 파라미터 중 큰 값으로 결정하는 압축된 상향 신호 병합 처리 방법.
- 제 2 항에 있어서,
후처리 단계는 병합 단계에서 오버플로우 발생 시 병합 결과에 사용할 공통 파라미터의 값을 1 증가시키고, 합산된 샘플데이터를 1 비트 우측 쉬프트시키는 압축된 상향 신호 병합 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,
압축된 상향 신호는 블록 스케일링 압축 방법으로 압축된 신호이고, 공통 파라미터는 블록 스케일러이며 샘플데이터들은 블록 스케일러에 의해 스케일링된 값이며,
전처리 단계는 병합 결과에 사용할 공통 파라미터를 공통 파라미터 중 큰 값으로 결정하는 압축된 상향 신호 병합 처리 방법.
- 제 4 항에 있어서,
후처리 단계는 병합 단계에서 오버플로우 발생 시 병합 결과에 사용할 공통 파라미터의 값을 1 비트 좌측 쉬프트시키고, 합산된 샘플데이터를 1 비트 우측 쉬프트시키는 압축된 상향 신호 병합 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,
압축된 상향 신호는 μ-Law 압축 방법으로 압축된 신호이고, 공통 파라미터는 압축 쉬프트이며 샘플데이터들은 부호와 압축 쉬프트 값에 의해 좌측 쉬프트된 가수부이며,
전처리 단계는 병합 결과에 사용할 공통 파라미터를 공통 파라미터 중 작은 값으로 결정하고, 공통 파라미터와 샘플데이터의 상위 2 비트에 기초하여 샘플데이터들을 각각 변경하는 압축된 상향 신호 병합 처리 방법.
- 제 6 항에 있어서,
후처리 단계는 병합 단계에서 오버플로우 발생 시 병합 결과에 사용할 공통 파라미터의 값을 1 만큼 감소시키고, 합산된 샘플데이터의 상위 2 비트 위치에 3을 삽입하는 압축된 상향 신호 병합 처리 방법.
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