KR20230012872A - 프론트홀 다중화 장치 - Google Patents

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KR20230012872A
KR20230012872A KR1020210093667A KR20210093667A KR20230012872A KR 20230012872 A KR20230012872 A KR 20230012872A KR 1020210093667 A KR1020210093667 A KR 1020210093667A KR 20210093667 A KR20210093667 A KR 20210093667A KR 20230012872 A KR20230012872 A KR 20230012872A
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fronthaul
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장호식
홍후표
김우재
권동희
강정원
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주식회사 쏠리드
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Abstract

본 발명의 일 양상에 따르는 프론트홀 다중화 장치는 둘 이상의 라디오 유닛으로부터 수신한 상향 패킷을 압축된 상태에 병합하되, 메모리의 사용량을 줄이기 위하여 수신 즉시 누적 병합하거나, 메모리에 저장 시 압축 효율이 높은 압축 방법으로 변환 압축하여 저장한다.

Description

프론트홀 다중화 장치 { FRONTHAUL MULTIPLEXER }
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.
NR(New Radio)를 사용하는 5G 무선통신망에서는 DU와 RU 사이에 하향 프론트홀 트래픽을 복제하여 다수의 RU로 전달하거나 다수의 RU로부터 수신되는 상향 프론트홀 트래픽을 병합(combine)하는 프론트홀 멀티플렉서가 사용된다. 프론트홀 멀티플렉서는 통상적으로 FPGA 또는 ASIC으로 구현되어 메모리 용량이 충분하지 못한 경우가 많으며 용량 확장이 용이하지 않다. 그러나, 높은 전송 대역폭을 요구하는 eCRPI 트랙픽을 처리하는 프론트홀 멀티플렉서는 지연 시간이 다른 다수의 RU로부터 수신되는 패킷을 병합하기 위하여 일정 시간동안 패킷들을 저장하여야 한다. 지연 시간은 RU의 거리와 관련이 있으므로 메모리 용량 또한 지연 시간과도 관련이 있다. 동일한 메모리 용량을 사용하면서도 서비스 가능 거리를 크게 할 수 있는 방법이 요구된다.
프론트홀 멀티플렉서는 다수의 리모트 유닛으로부터 수신된 상향 신호를 병합하여 전송하며 CPRI 또는 eCPRI의 IQ 데이터는 압축되어 사용되는 것이 일반적이므로, 프론트홀 멀티플렉서는 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 네트워크에서 메모리 사용을 최적화하여 서비스 가능 지역을 확장할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 프론트홀 네트워크에서 상향 신호의 압축된 IQ 데이터를 압축해제 없이 병합하는 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따르는 프론트홀 다중화 장치는 프론트홀 네트워크에서 둘 이상의 라디오 유닛으로부터 수신된 상향 패킷을 병합(combine) 처리하며 패킷 수신부와, 버퍼부와, 병합부와 패킷 출력부를 포함한다.
패킷 수신부는 둘 이상의 라디오 유닛으로부터 상향 패킷을 수신하고, 버퍼부는 내부 메모리를 포함하여, 수신된 패킷을 순차적으로 저장한다.
병합부는 연산부와, 병합 제어부를 포함하며, 연산부는 버퍼부에 저장된 패킷들을 압축된 상태에서 병합하고, 병합 제어부는 병합할 패킷들이 전부 수신되면 연산부에 병합을 지시하고 연산부의 병합 결과를 출력한다.
패킷 출력부는 병합된 상향 패킷을 출력한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 연산부는 병합 결과를 누적하여 유지하되, 버퍼부에 저장된 패킷을 압축된 상태에서 이전 병합 결과와 누적하여 병합할 수 있고, 병합 제어부는 버퍼부에 패킷이 저장되면 합산할 패킷인지 판단하여 연산부에 전달하고, 병합 완료 여부를 판단하여 연산부의 병합 결과를 출력하고 병합 결과를 초기화할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 버퍼부는 수신된 패킷의 압축 방법을 확인하고 확인 결과 설정된 제1 압축 방법이 아닌 경우 제1 압축 방법으로 변환 압축하여 저장하는 변환 저장부를 포함할 수 있다. 이때, 제1 압축 방법은 상기 장치가 지원하는 압축 방법 중 압축 효율이 가장 높은 압축 방법이다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 버퍼부는 외부 메모리를 더 포함할 수 있고, 버퍼부는 수신된 패킷을 내부 메모리와 외부 메모리에 분산하여 저장하되, 분배 비율은 장치의 전체 쓰루풋과 외부 메모리의 쓰루풋의 비율에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 병합 제어부는 설정된 대기 시간이 경과하면 병합을 종료하고 현재 저장된 병합 결과를 출력할 수 있다.
본 발명에 의하면 프론트홀 네트워크에서 메모리 사용을 최적화하여 동일한 메모리를 사용하여 서비스 가능 지역을 확장할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 프론트홀 네트워크에서 상향 신호의 압축된 IQ 데이터를 압축해제 없이 병합할 수 있다.
도 1은 본 발명의 프론트홀 다중화 장치가 프론트홀 네트워크에서 적용된 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 프론트폴 다중화 장치가 신호를 처리하는 개념을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 양상에 프론트홀 다중화 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 양상에 따른 프론트홀 다중화 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 프론트홀 다중화 장치가 압축 해제하지 않고 신호를 병합하는 절차를 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.
도 1은 본 발명의 프론트홀 다중화 장치가 프론트홀 네트워크에서 적용된 예를 도시하고 있고, 도 2는 본 발명의 프론트폴 다중화 장치가 신호를 처리하는 개념을 도시하고 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 프론트홀 다중화 장치 (Fronthaul Multiplexer, 100)는 C-RAN 구조의 디지털 유닛과 라디오 유닛 사이의 프론트홀 구간에 위치하여 신호를 처리한다. 도 1 및 도 2에는 별도의 장치로 구현되는 예를 도시하고 있지만, 라디오 유닛이 캐스캐이드 구조로 구성되는 경우 하위 라디오 유닛을 가지는 라디오 유닛의 기능 블록으로 포함될 수도 있다. 프론트홀 다중화 장치(100)와 연결되는 라디오 유닛은 도 1의 (a)에 도시된 것과 같이 하나의 셀에 속한 복수의 라디오 유닛일 수 있고, 도 1의 (b)에 도시된 것과 같이 복수의 셀에 각각 속한 라디오 유닛일 수 있다.
도 2의 (a)에 도시된 것과 같이 프론트홀 다중화 장치(100)는 디지털 유닛에서 라디오 유닛으로 향하는 하향 신호는 복제(copy)하여 복수의 라디오 유닛으로 전달한다. 또한, 도 2의 (b)에 도시된 것과 같이 프론트홀 다중화 장치(100)는 복수의 라디오 유닛으로부터 수신된 상향 신호는 병합(combine)하여 하나의 상향 신호로 만들어 디지털 유닛으로 전달하는 장치이다. 이때, 병합은 동일한 셀에 속한 라디오 유닛의 상향 신호들끼리 병합한다.
설명의 편의를 위하여 프론트홀 통신 프로토콜은 eCPRI 를 사용하는 것으로 하며 IQ 데이터는 압축되어 전송되는 것으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 양상에 프론트홀 다중화 장치의 블록도이다. 본 발명의 일 양상에 따르는 프론트홀 다중화 장치(100)는 프론트홀 네트워크에서 둘 이상의 라디오 유닛으로부터 수신된 상향 패킷을 병합(combine) 처리하며 패킷 수신부(110)와, 버퍼부(130)와, 병합부(150)와 패킷 출력부(170)를 포함한다.
프론트홀 다중화 장치(100)는 도 1의 (a) 예에서는 RU1에서부터 RUN으로부터 수신되는 상향 신호 즉, eCPRI 메시지를를 하나의 eCPRI 메시지로 병합하고, 도 1의 (b)의 예에서는 RU1과 RU2로부터 수신되는 eCPRI 메시지들을 하나의 eCPRI 메시지로 병합하여 디지털 유닛으로 전달하고, RUN-1과 RUN으로부터 수신되는 eCPRI 메시지들을 또 다른 eCPRI 메시지로 병합하여 디지털 유닛으로 전달한다.
프론트홀 다중화 장치(100)는 복수의 라디오 유닛으로부터 eCPRI 메시지를 수신하여 병합하기 때문에 복수의 라디오 유닛으로부터 수신되는 eCPRI 메시지를 일정 시간 동안 저장하여야 한다. 프론트홀 다중화 장치(100)와 라디오 유닛 사이의 물리적인 거리와 각 라디오 유닛의 신호 처리 시간 차이 등으로 각 라디오 유닛이 전송하는 상향 신호 즉, eCPRI 메시지가 프론트홀 다중화 장치(100)에 도착하는 시간이 다르다. 따라서, 프론트홀 다중화 장치(100)는 병합할 모든 상향 eCPRI 메시지가 수신될 때까지 기 수신한 다른 eCPRI 메시지를 저장하고 있어야 한다. 프론트홀 다중화 장치(100)가 처리가능한 시간 차이는 메모리의 크기와 관련이 있다. 프론트홀 다중화 장치(100)가 많은 메모리를 사용하면 더 큰 시간 차이로 메시지가 수신되더라도 병합 처리가 가능해진다. 그러나, 프론트홀 다중화 장치(100)가 FPGA 또는 ASIC으로 구현되는 경우 내부 메모리가 충분하지 못한 문제가 있고, 외부 메모리를 추가적으로 사용하는 경우 외부 메모리의 쓰루풋(throuput)이 프론트홀 다중화 장치(100)가 요구하는 쓰루풋을 만족하기 어려운 문제가 있다.
본 발명의 프론트홀 다중화 장치(100)는 동일한 메모리를 사용하여 각각의 라디오 유닛으로부터 수신되는 eCPRI 메시지의 시간 차이를 더 크게 할 수 있도록 할 수 있다.
패킷 수신부(110)는 동일한 셀에 속하는 둘 이상의 라디오 유닛으로부터 상향 패킷 즉, eCPRI 메시지를 수신한다. 프론트홀 네트워크는 광 네트워크로 구성되므로, 패킷 수신부(110)는 광 인터페이스와, 이더넷 MAC 계층을 포함하며, eCPRI 메시지를 파싱하는 패킷 파서를 포함한다.
버퍼부(130)는 내부 메모리를 포함하여, 수신된 패킷을 순차적으로 저장한다. 버퍼부(130)에 포함되는 내부 메모리의 크기에 따라 프론트홀 다중화 장치(100)의 서비스 가능 거리가 달라질 수 있다. 버퍼부(130)에 저장되는 패킷은 리소스 그리드 상의 심볼(symbol) 단위의 데이터이다.
병합부(150)는 연산부(151)와, 병합 제어부(153)를 포함한다.
연산부(151)는 버퍼부(130)에 저장된 패킷들을 압축된 상태에서 병합한다.
종래기술의 프론트홀 다중화 장치는 상향 패킷을 수신하면 O-RAN 규격에 따라 패킷을 파싱하고, 파싱 결과를 이용하여 압축 방법을 파악한 후 IQ 데이터를 압축 해제하여 저장한다. 종래기술의 프론트홀 다중화 장치는 수신 버퍼에 저장된 패킷으로부터 병합할 신호 데이터를 추출한 후 신호를 합산하고, 합산 후 합산된 결과의 IQ 데이터를 수신한 원래의 압축 방법 또는 장치에 설정된 압축 방법으로 압축하여 O-RAN 규격의 패킷으로 생성한 후 디지털 유닛으로 전송한다. 따라서, 종래기술의 프론트홀 다중화 장치에 연결된 라디오 유닛이 많을수록 이 과정이 반복하여 발생하게 되므로 압축해제와 재압축으로 인한 지연이 발생하게 되는 문제가 발생한다.
본 발명의 연산부(151)는 버퍼부(130)에 저장된 패킷 즉, 압축된 IQ 데이터를 압축 해제하지 않은 상태에서 바로 병합을 한다. 따라서, 본 발명은 병합과정에서 IQ 데이터를 압축해제하고 합산 결과를 재압축하는 과정이 생략되어 종래기술에 비하여 병합에 소요되는 지연이 감소하게 된다.
연산부(151)가 병합할 패킷의 압축 방법에 따라 압축 해제없이 병합하는 방법에 대한 설명은 후술한다.
병합 제어부(153)는 버퍼부(130)에 저장된 패킷을 확인하여 병합할 패킷들을 모든 라디오 유닛으로부터 수신하였는지 확인한다. 병합 제어부(153)는 확인 결과 패킷이 전부 수신된 경우 연산부(151)를 제어하여 병합 연산을 수행하고 연산부(151)의 병합 결과를 출력한다.
패킷 출력부(170)는 병합된 상향 패킷을 출력한다. 패킷 출력부(170)는 병합 결과의 IQ 데이터를 포함하는 O-RAN 패킷을 생성하여 이더넷 맥 계층과, 광 인터페이스를 통해 상위 노드(예, 디지털 유닛, 캐스캐이드 구조에서 상위 라디오 유닛)로 전송한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 프론트홀 다중화 장치(100)의 연산부(151)는 메모리에 병합 결과를 누적하여 유지하는 누적 저장 변수(Accumulator)를 유지할 수 있다. 이때 누적 저장 변수는 프론트홀 다중화 장치(100)가 동시에 병합 연산을 유지해야 하는 개수만큼 마련된다. 즉, 도 1의 (a)의 예에서는 누적 저장 변수는 1개만 유지되어도 되지만 도 1의 (b)의 예에서는 누적 저장 변수는 M개가 유지되어야 한다.
연산부(151)는 버퍼부(130)에 저장된 패킷을 압축된 상태에서 이전 병합 결과 즉, 누적 저장 변수와 누적하여 병합한다.
병합 제어부(153)는 버퍼부(130)에 패킷이 저장되면 즉시 합산할 패킷인지 판단한다. 병합 제어부(153)는 현재 병합이 진행되고 있는 셀에 속한 라디오 유닛으로부터 수신된 패킷인지, 현재 병합이 진행되고 있는 리소스 그리드 내의 심볼에 대한 패킷인지 등을 확인하여 합산할 패킷인지 여부를 판단할 수 있다. 병합 제어부(153)는 판단 결과 합산할 패킷으로 확인되면 연산부(151)에 전달하여 연산부(151)가 병합을 수행하도록 한다. 병합 제어부(153)는 병합 완료 여부를 판단하여 연산부(151)의 병합 결과를 출력한다.
또한, 병합 제어부(153)는 설정된 대기 시간이 경과할 때까지 모든 라디오 유닛으로부터 병합할 패킷을 수신하지 못하더라도 설정된 대기 시간이 경과하면 연산부(151)에 병합을 지시하고 연산부(151)의 병합 결과를 출력한다. 병합 제어부(153)는 설정된 대기 시간이 경과하면 병합을 종료하고 현재 저장된 병합 결과를 출력할 수 있다.
병합 제어부(153)는 병합이 완료되면 병합 결과 즉, 누적 저장 변수를 초기화할 수 있다.
이 양상에 의하면 버퍼부(130)에 저장되는 패킷의 수를 최소화할 수 있다. 이론적으로 버퍼부(130)는 연결된 라디오 유닛의 개수에 1 심볼 데이터의 크기를 곱한 메모리만 사용할 수 있다. 이 양상에서는 버퍼부(130)에 패킷이 저장되는 순간 바로 병합 결과 즉, 누적 저장 변수와 병합을 수행하기 때문이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 양상에 따른 프론트홀 다중화 장치의 블록도이다. 본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 버퍼부(130)는 변환 저장부(131)를 포함할 수 있다.
변환 저장부(131)는 수신된 패킷의 압축 방법을 확인하고 확인 결과 설정된 제1 압축 방법이 아닌 경우 제1 압축 방법으로 변환 압축하여 저장할 수 있다. 이때, 제1 압축 방법은 상기 장치가 지원하는 압축 방법 중 압축 효율이 가장 높은 압축 방법이다.
eCPRI 메시지에 포함된 IQ 데이터는 일반적으로 다양한 압축 방법으로 압축되어 전송되나, 압축이 되지 않은 상태에서 전송이 될 수도 있다.
압축이 되지 않은 상태에서 수신한 데이터를 저장할 때 압축하여 저장하면 메모리 사용량을 크게 줄일 수 있고, 수신한 데이터가 압축이 된 데이터라 하더라도 압축 효율이 더 높은 압축 방법으로 변경하여 저장하면 메모리 사용량을 일부 줄일 수 있다.
변환 저장부(131)는 프론트홀 다중화 장치(100)가 지원하는 IQ 데이터 압축 방법 중 가장 압축 효율이 높은 압축 방법을 제1 압축 방법으로 설정하여, 라디오 유닛으로부터 eCPRI 메시지를 수신하며 IQ 데이터 압축 방법을 확인하여 제1 압축 방법을 사용하여 압축되었으면 그대로 저장하고, 압축하지 않았거나 다른 압축 방법을 사용하여 압축한 경우 제1 압축 방법으로 압축하거나 압축 방법을 변경하여 저장할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 버퍼부(130)는 외부 메모리를 더 포함할 수 있다. 내부 메모리는 저장 용량이 작은 대신에 높은 쓰루풋을 가지며, 외부 메모리는 저장 용량을 크게 할 수 있는 대신에 낮은 쓰루풋을 가진다. 프론트홀 다중화 장치(100)는 지연 시간보다 쓰루풋이 중요한 장치이다. 따라서, 외부 메모리로 인한 처리 지연이 장치의 성능에 크게 영향을 주지 않는다.
버퍼부(130)는 수신된 패킷을 내부 메모리와 외부 메모리에 특정 분배비율로 분산하여 저장할 수 있다.
이때 버퍼부(130)가 내부 메모리와 외부 메모리로 분배하는 특정 분배 비율은 장치의 전체 쓰루풋과 외부 메모리의 쓰루풋의 비율에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 외부 메모리의 쓰루풋이 전체 장치의 쓰루풋의 N % 인 경우, 버퍼부(130)는 N %의 수신 데이터만 외부 메모리에 저장하도록 분배한다. 다만, 분배 방법은 제한이 없다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 병합 제어부(153)는 설정된 대기 시간이 경과하면 병합을 종료하고 현재 저장된 병합 결과를 출력할 수 있다.
즉, 병합 제어부(153)는 설정된 대기 시간이 경과할 때까지 모든 라디오 유닛으로부터 병합할 패킷을 수신하지 못하더라도 설정된 대기 시간이 경과하면 연산부(151)에 현재 버퍼부(130)에 저장된 패킷들에 대하여 병합을 지시하거나 현재 연산부(151)의 병합 결과를 출력하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 프론트홀 다중화 장치가 압축 해제하지 않고 신호를 병합하는 절차를 도시한 것이다. 도 5를 참고하여 설명하면, 패킷 수신부(110)가 둘 이상의 라디오 유닛으로부터 압축된 상향 신호를 수신한다(S5000). 패킷 수신부(110)는 압축된 상태에서 IQ 데이터를 병합하므로 종래기술과 달리 라디오 유닛으로부터 수신한 패킷을 버퍼부(130)에 압축된 상태 그대로 저장한다. 발명의 양상에 따라서는 다른 압축 방법으로 변경하여 저장할 수도 있다. 병합 제어부(153)는 버퍼부(130)에 저장된 패킷에서 동일한 셀에 속한 라디오 유닛으로부터 전송된 병합할 상향 신호들을 선택하고, 병합할 압축된 상향 신호들로부터 각각 리소스 블록 단위의 공통 파라미터와, 샘플데이터들을 추출한다(S5010). 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.
병합 제어부(153)는 각 상향 신호들로부터 추출한 공통 파라미터 중에서 병합 결과에 사용할 공통 파라미터를 결정하고(S5020), 결정된 공통 파라미터에 기초하여 샘플데이터들을 변경(S5030) 즉, 합산할 데이터의 자리수를 맞춘다(bit align). 공통 파라미터의 값에 따라 샘플데이터의 값의 자리수가 다르므로 단순하게 샘플데이터를 합산할 수 없다.
이후 병합 제어부(153)는 연산부(151)에 샘플데이터들을 전달하고, 연산부(151)는 압축된 상태에서 합산한다(S5040). 이때 연산부(151)는 오버플로우 발생 여부를 확인하고, 발생된 오버플로우를 처리한다(S5050).
일 예로, IQ 데이터의 압축 방법이 블록 부동소수점 압축 방법인 경우 공통 파라미터는 부동소수점의 지수부 데이터이고, 샘플데이터들은 가수부 데이터이다.
병합 제어부(153)는 각 상향 신호들로부터 추출한 공통 파라미터 즉, 지수부 데이터 중에서 가장 큰 지수부를 병합 결과에 사용할 지수부로 결정하고, 지수부 데이터가 같아지도록 가수부 데이터를 변경한다. 즉, 결정된 지수부 데이터에 기초하여 작은 지수부 값을 갖는 가수부들을 결정된 지수부 데이터에 부합되도록 쉬프트 연산을 통해 변경한다.
연산부(151)는 병합 연산 후 오버플로우가 발생된 경우 지수부의 값을 1 증가시키고, 합산된 가수부 데이터를 1비트 우측 쉬프트(산술연산으로 2로 나누기와 동일)하여 오버플로우를 처리한다.
또 다른 예로, IQ 데이터의 압축 방법이 블록 스케일링 압축 방법인 경우 공통 파라미터는 블록 스케일러이고, 샘플데이터들은 블록 스케일러에 의해 스케일링된 데이터이다.
병합 제어부(153)는 각 상향 신호들로부터 추출한 공통 파라미터 즉, 블록 스케일러 중에서 가장 큰 블록 스케일러를 병합 결과에 사용할 블록 스케일러로 결정하고, 블록 스케일러가 같아지도록 샘플데이터를 변경한다.
병합 제어부(153)는 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. 병합 제어부(153)는 작은 블록 스케일러 값과 구한 역 블록 스케일러 값을 곱하고 곱셈의 결과에 작은 블록 스케일러의 샘플데이터를 곱하고, 자리수를 맞추기 위하여 우측 쉬프트 연산을 수행한다.
이후 병합 제어부(153)는 연산부(151)에 샘플데이터들을 전달하고, 연산부(151)는 압축된 상태에서 합산한다. 이때 연산부(151)는 오버플로우 발생 여부를 확인하고, 발생된 오버플로우를 처리한다.
아래 <수학식1>은 블록 스케일링 압축 방법으로 압축된 IQ 데이터가 압축 해제하여 합산하는 것과 압축 해제하지 않고 합산하는 것의 결과가 같음을 나타내는 수식이다.
Figure pat00001
X1, X2는 샘플데이터, sblockScaler1과 sblockScaler2는 블록 스케일러, InverseSblockScaler1은 sblockScaler1의 역 블록 스케일러
Figure pat00002
가 작은 블록 스케일러의 샘플데이터를 변경하는 과정을 나타내는 부분식이다.
연산부(151)는 오버플로우 발생하였는지 여부를 확인하고, 오버플로우가 발생된 경우 병합 결과에 사용할 공통 파라미터 즉, 블록 스케일러의 값을 1비트 좌측 쉬프트시키고, 합산된 샘플데이터를 1비트 우측 쉬프트한다.
또 다른 예로 IQ 데이터의 압축 방법이 블록 스케일링 압축 방법인 경우 공통 파라미터는 압축 쉬프트이고, 샘플데이터들은 부호와 가수부이다.
병합 제어부(153)는 각 상향 신호들로부터 추출한 공통 파라미터 즉, 압축 쉬프트 중에서 가장 작은 압축 쉬프트를 병합 결과에 사용할 압축 쉬프트로 결정하고, 압축 쉬프트가 같아지도록 샘플데이터를 변경한다.
병합 제어부(153)는 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.
이후 병합 제어부(153)는 연산부(151)에 샘플데이터들을 전달하고, 연산부(151)는 압축된 상태에서 합산한다. 이때 연산부(151)는 오버플로우 발생 여부를 확인하고, 발생된 오버플로우를 처리한다.
연산부(151)는 오버플로우 발생하였는지 여부를 확인하고, 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). 연산부(151)는 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.
앞서 압축을 해제하지 않은 상태에서 여러 가지 압축 방법으로 압축된 신호를 병합하는 방법의 예를 설명하였다. 각 압축 방법에서 압축을 해제하지 않고 병합하는 방법은 앞서 설명한 방법으로 제한되지 않는다.
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.
100 : 프론트홀 다중화 장치
110 : 패킷 수신부
130 : 버퍼부
131 : 변환 저장부
150 : 병합부
151 : 연산부 153 : 병합 제어부
170 : 패킷 출력부

Claims (5)

  1. 프론트홀 네트워크에서 둘 이상의 라디오 유닛으로부터 수신된 상향 패킷을 병합(combine) 처리하는 프론트홀 다중화 장치(Fronthaul Multiplexer)에 있어서,
    둘 이상의 라디오 유닛으로부터 상향 패킷을 수신하는 패킷 수신부;
    내부 메모리를 포함하여, 수신된 패킷을 순차적으로 저장하는 버퍼부;
    버퍼부에 저장된 패킷들을 압축된 상태에서 병합하는 연산부와, 병합할 패킷들이 전부 수신되면 연산부에 병합을 지시하고 연산부의 병합 결과를 출력하는 병합 제어부를 포함하는 병합부;
    병합된 상향 패킷을 출력하는 패킷 출력부;
    를 포함하는 프론트홀 다중화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    연산부는 병합 결과를 누적하여 유지하되, 버퍼부에 저장된 패킷을 압축된 상태에서 이전 병합 결과와 누적하여 병합하고,
    병합 제어부는 버퍼부에 패킷이 저장되면 합산할 패킷인지 판단하여 연산부에 전달하고, 병합 완료 여부를 판단하여 연산부의 병합 결과를 출력하고 병합 결과를 초기화하는 프론트홀 다중화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    버퍼부는 수신된 패킷의 압축 방법을 확인하고 확인 결과 설정된 제1 압축 방법이 아닌 경우 제1 압축 방법으로 변환 압축하여 저장하는 변환 저장부를 포함하되,
    제1 압축 방법은 상기 장치가 지원하는 압축 방법 중 압축 효율이 가장 높은 압축 방법인 프론트홀 다중화 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    버퍼부는 외부 메모리를 더 포함하고,
    버퍼부는 수신된 패킷을 내부 메모리와 외부 메모리에 분산하여 저장하되, 분배 비율은 장치의 전체 쓰루풋과 외부 메모리의 쓰루풋의 비율에 기초하여 결정되는 프론트홀 다중화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    병합 제어부는 설정된 대기 시간이 경과하면 병합을 종료하고 현재 저장된 병합 결과를 출력하는 프론트홀 다중화 장치.
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