WO2014136193A1 - Base station device, base station system and iq data compression method - Google Patents

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健史 宮本
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Abstract

The present invention is provided with an IQ compression processing unit (302) that, for post-modulation digital signal IQ data that is transmitted and received between a pair of devices which are an REC (Radio Equipment Controller) (101) and an RE (Remote Equipment) (102), performs compression of data thinned of quantization bits not used in data processing for the RE (102) and transmits the same to the RE (102) via a CPRI (103), which is a transfer route, if the device on the receiving side is the RE (102).

Description

基地局装置、基地局システムおよびIQデータの圧縮方法Base station apparatus, base station system, and IQ data compression method
 本発明は、基地局装置内の信号を圧縮する基地局装置、基地局システムおよびIQデータの圧縮方法に関する。 The present invention relates to a base station apparatus, a base station system, and an IQ data compression method for compressing a signal in the base station apparatus.
 セルラー無線基地局(基地局)は、無線制御部(REC:Radio Equipment Controller)と、無線部(RE:Remote Equipment)とに分けて構成することができる。これらRECとREは、共通公衆無線インタフェース(CPRI:Common Public Radio Interface)という光インタフェースで接続され、信号(IQ Data)を伝送する(例えば、下記非特許文献1参照。)。 The cellular radio base station (base station) can be divided into a radio control unit (REC: Radio Equipment Controller) and a radio unit (RE: Remote Equipment). These REC and RE are connected by an optical interface called a common public radio interface (CPRI: Common Radio Interface), and transmit a signal (IQ Data) (for example, see Non-Patent Document 1 below).
 RECでは、無線通信のベースバンド処理をおこなう。下り方向では、ベースバンド処理後の無線送信電力をIQデータとしてCPRI経由でREに送信する。上り方向では、REが受信した無線電力を量子化してIQデータとしてCPRI経由でRECに送信する。 REC performs baseband processing for wireless communication. In the downlink direction, the radio transmission power after baseband processing is transmitted as IQ data to the RE via the CPRI. In the uplink direction, the radio power received by the RE is quantized and transmitted as IQ data to the REC via the CPRI.
 昨今のスマートフォンの普及によるトラフィック急増に対応するため、基地局のうちRECがおこなうベースバンド処理を一つの中央サーバーに集中させ、複数のホットスポットにそれぞれRE(例えばスモールセル)を配置する等の次世代ネットワーク構成が考えられている。 In order to respond to the rapid increase in traffic due to the recent spread of smartphones, the baseband processing performed by the REC in the base station is concentrated on one central server, and each of the REs (for example, small cells) is arranged in a plurality of hot spots. A generation network configuration is considered.
 一つのRECに対して、複数のREが分岐接続される配置構成、複数のREがカスケード(縦列)接続された配置構成、複数のREがカスケード接続された後、さらに複数のREに分岐接続される配置構成等がある。このような複数のREが接続された配置構成において、RECから各REへのCPRIを用いた送信等では、RECからREへのCPRIの転送容量を増やす必要が生じる。一方、光信号を終端する光モジュールは転送量が増えるほど高価になり、数倍の転送容量を実現しようとしたときにコスト高となるため実現性に乏しくなる。 An arrangement configuration in which a plurality of REs are branched and connected to one REC, an arrangement configuration in which a plurality of REs are cascade-connected, and after a plurality of REs are cascade-connected, they are further branched and connected to a plurality of REs. There are arrangement configurations. In such an arrangement configuration in which a plurality of REs are connected, transmission using the CPRI from the REC to each RE needs to increase the transfer capacity of the CPRI from the REC to the RE. On the other hand, an optical module that terminates an optical signal becomes more expensive as the transfer amount increases, and the cost increases when an attempt is made to realize a transfer capacity that is several times higher.
 このようなCPRIの転送容量の問題を解決するために、ハフマン符号等により信号の圧縮をおこない、転送容量を削減する技術が開示されている(例えば、下記特許文献1参照。)。 In order to solve such a problem of the transfer capacity of the CPRI, a technique for reducing the transfer capacity by compressing a signal using a Huffman code or the like is disclosed (for example, refer to Patent Document 1 below).
特表2011-526095号公報Special table 2011-526095 gazette
 しかしながら、上記特許文献1の技術では、ハフマン符号の具体的な適用方法が記載されていない。ハフマン符号による圧縮は、幾何分散にのみ効果があり、それ以外は悪化するものであり、IQデータの圧縮に対してどのように適用するか考えられていない。さらに、遅延を最小化する具体的な方法が提示されていない。 However, the technique of Patent Document 1 does not describe a specific method for applying the Huffman code. The compression by the Huffman code has an effect only on the geometric dispersion, and the others are deteriorated, and it is not considered how to apply the compression to the IQ data. Furthermore, no specific method for minimizing delay is presented.
 ここで、帯域幅が増加するほど転送レートが増加する。なお、サンプルビット幅(IQ sample width)は、上記非特許文献1(CPRI Specification V5.0)において、下りが8-20bit、上りが4-20bitと定義されているが、変調方式や周波数帯域によって幅が異なる。 Here, the transfer rate increases as the bandwidth increases. The sample bit width (IQ sample width) is defined as 8-20 bits for downlink and 4-20 bits for uplink in Non-Patent Document 1 (CPRI Specification V5.0), but it depends on the modulation method and frequency band. The width is different.
 上述したネットワーク構成の変更により、1台のRECに対し、複数台のREが接続される配置において、REの増設によるRE数の増大、1台のREが扱う周波数帯域の増大、アンテナ数の増大などが生じる。このようなネットワーク変更に応じて、RECとRE間の信号についても、転送レートを変更するとともに、最適な圧縮率に変更する必要が生じる。 As a result of the network configuration change described above, in an arrangement in which a plurality of REs are connected to one REC, the number of REs increases by adding REs, the frequency band handled by one RE increases, and the number of antennas increases. Etc. occur. In response to such a network change, it is necessary to change the transfer rate for the signal between the REC and the RE as well as to the optimum compression rate.
 例えば、通信規格として、LTE(Long Term Evolution)20MHz Bandwidthの運用時には、CPRIのサンプリングビット幅として15bitが送信品質上必要とされる。このとき、CPRI転送レートは最低でも2.4Gbps必要になる。例えば、転送レートが1Gbpsであれば1秒でデータ転送完了させなければならず、特許文献1の圧縮技術では、処理負担が増大する。また、高速な動作速度を満たしデータ転送に遅延を生じさせないためには、インタフェースの回路規模を大きくする必要が生じる。 For example, when operating LTE (Long Term Evolution) 20 MHz Bandwidth as a communication standard, 15 bits are required as the CPRI sampling bit width in terms of transmission quality. At this time, the CPRI transfer rate needs to be at least 2.4 Gbps. For example, if the transfer rate is 1 Gbps, data transfer must be completed in 1 second, and the compression technique of Patent Document 1 increases the processing load. Further, in order to satisfy a high operating speed and not cause a delay in data transfer, it is necessary to increase the circuit scale of the interface.
 このように、上述したカスケード接続等により1台のRECに対して分散配置されるRE数の増大時には、RECとRE間の信号(IQ Data)の圧縮および転送レートの設定を適切におこなう必要が生じる。しかし、REが複数となったとき、システムが許容する遅延の範囲内に収まるようにするデータ転送はおこなえない。 As described above, when the number of REs distributed to one REC increases due to the cascade connection described above, it is necessary to appropriately compress the signal (IQ Data) between the REC and the RE and set the transfer rate. Arise. However, when there are a plurality of REs, data transfer cannot be performed so as to be within the delay range allowed by the system.
 なお、上記の説明では、RECからREへのデータ転送を主に説明したが、REからRECに対するデータ転送についても同様に、データ転送が許容範囲内にでき、各REからRECに対するデータ転送の効率化が求められる。 In the above description, the data transfer from the REC to the RE has been mainly described. Similarly, the data transfer from the RE to the REC can be performed within the allowable range, and the efficiency of the data transfer from each RE to the REC. Is required.
 一つの側面では、本発明は、RECと複数のRE間のデータ転送の遅延を低減でき、かつデータ転送を効率化できることを目的とする。 In one aspect, an object of the present invention is to reduce a data transfer delay between a REC and a plurality of REs and to make data transfer more efficient.
 一つの案では、基地局装置は、一対の装置間であるREC(Radio Equipment Controller)とRE(Remote Equipment)との間において送受信する変調後のデジタル信号のIQデータについて、受信側装置のデータ処理に用いない量子化ビットを間引いたデータ圧縮をおこない、転送路を介して受信側装置に送信する圧縮処理部を有する。 In one proposal, the base station device performs data processing on the receiving side device for IQ data of a modulated digital signal transmitted / received between a pair of devices REC (Radio Equipment Controller) and RE (Remote Equipment). A compression processing unit that performs data compression by thinning out quantization bits that are not used in the transmission, and transmits the compressed data to the reception side apparatus via a transfer path.
 一つの実施形態によれば、RECと複数のRE間のデータ転送の遅延を低減でき、かつデータ転送を効率化できる。 According to one embodiment, the delay in data transfer between the REC and the plurality of REs can be reduced, and the data transfer can be made efficient.
図1は、実施の形態にかかる基地局装置の内部構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an internal configuration of the base station apparatus according to the embodiment. 図2は、RECとRE間のデータのデータ処理の流れを示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a flow of data processing of data between the REC and the RE. 図3は、IQ圧縮処理部の内部構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating an internal configuration example of the IQ compression processing unit. 図4は、IQ圧縮処理とIQ復元処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing the flow of IQ compression processing and IQ decompression processing. 図5は、量子化対象の範囲の絞り込みを説明する図表である。FIG. 5 is a chart for explaining the narrowing down of the range to be quantized. 図6は、下りのベースバンド処理部の一例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a downlink baseband processing unit. 図7は、上りのベースバンド処理部の一例を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of an uplink baseband processing unit. 図8は、電力中心値算出部の構成例を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of the power center value calculation unit. 図9は、マルチプレクサによるIQデータの状態別の出力値を示す真理値表である。FIG. 9 is a truth table showing output values according to the state of IQ data by the multiplexer. 図10は、分散値算出部の構成例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of the variance value calculation unit. 図11は、最適化係数算出部の構成例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of the optimization coefficient calculation unit. 図12は、REの送信電力の変化とダイナミックレンジとを示す図表である。FIG. 12 is a chart showing a change in RE transmission power and a dynamic range. 図13は、最適化係数算出部のパラメータテーブルの一例を示す図表である。FIG. 13 is a chart illustrating an example of a parameter table of the optimization coefficient calculation unit. 図14は、IQサンプル値の一例を時系列で表した図表である。FIG. 14 is a chart showing an example of IQ sample values in time series. 図15は、量子化対象の範囲の絞り込みを説明する図表である。FIG. 15 is a chart for explaining the narrowing down of the range to be quantized. 図16は、IQデータのビット範囲別のサンプル数を示す図表である。FIG. 16 is a chart showing the number of samples for each bit range of IQ data. 図17は、スケーリング処理におけるIQデータの切り出し範囲を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a cut-out range of IQ data in the scaling process. 図18は、スケーリング処理におけるビットシフト状態を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a bit shift state in the scaling process. 図19は、CPRI転送時の復号用パラメータの領域指定を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing the area designation of the decoding parameter at the time of CPRI transfer. 図20は、最適化係数に対するキャリブレーションの構成例を示すブロック図である。FIG. 20 is a block diagram illustrating a configuration example of calibration for the optimization coefficient. 図21は、最適化係数に対するキャリブレーションの他の構成例を示すブロック図である。FIG. 21 is a block diagram illustrating another configuration example of the calibration for the optimization coefficient. 図22は、複数の劣化量別の係数を示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating a plurality of coefficients for each deterioration amount. 図23は、最適化係数に対する劣化量抑制方法の手段としてのキャリブレーション方式の構成例を示すブロック図である。FIG. 23 is a block diagram illustrating a configuration example of a calibration method as a means of a deterioration amount suppression method for an optimization coefficient. 図24は、IQ圧縮処理部における圧縮による劣化量の抑制をおこなう構成例を示す図である。FIG. 24 is a diagram illustrating a configuration example in which the amount of deterioration due to compression is suppressed in the IQ compression processing unit. 図25は、システム帯域別の分散算出用のパラメータを示す図表である。FIG. 25 is a chart showing parameters for calculating dispersion for each system band. 図26は、RECとRE間のデータ圧縮にかかる構成例を示す図である。FIG. 26 is a diagram illustrating a configuration example of data compression between the REC and the RE.
(実施の形態)
 以下に添付図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。この実施の形態の基地局装置は、RECと、REとを有する構成において、各種通信方式(例えば、4G(LTE、WiMax:Worldwide interoperability for Microwave Access)、3G(UMTS:Universal Mobile Telecommunications System、CDMA:Code Division Multiple Access)、2G(GSM:Global System for Mobile communications)(登録商標))に適用することができる。
(Embodiment)
Hereinafter, preferred embodiments of the disclosed technology will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The base station apparatus according to the present embodiment has a REC and an RE, and various communication schemes (for example, 4G (LTE, WiMax: World Wide Interoperability for Microwave Access), 3G (UMTS: Universal Mobile Telecommunications Co., Ltd.). It can be applied to Code Division Multiple Access (2G) (GSM: Global System for Mobile communications (registered trademark)).
(基地局装置の構成例)
 図1は、実施の形態にかかる基地局装置の内部構成を示す図である。基地局装置100は、無線制御部(REC)101と、無線部(RE)102とに分けて構成される。これらREC101とRE102は、共通公衆無線インタフェース(CPRI)103により接続され、信号(IQ Data)を伝送する。1台のREC101に対し、RE102は複数台が並列または縦列接続可能であり、REC101と複数台のRE102との間にそれぞれCPRI103が設けられる。
(Configuration example of base station device)
FIG. 1 is a diagram illustrating an internal configuration of the base station apparatus according to the embodiment. Base station apparatus 100 is divided into a radio control unit (REC) 101 and a radio unit (RE) 102. These REC 101 and RE 102 are connected by a common public radio interface (CPRI) 103 and transmit a signal (IQ Data). A plurality of REs 102 can be connected in parallel or in cascade to one REC 101, and a CPRI 103 is provided between the REC 101 and the plurality of REs 102, respectively.
 REC101では、無線通信のベースバンド処理をおこなう。無線通信の下り方向(Downlink)では、REC101によりベースバンド処理後の無線送信電力をIQデータとしてCPRI103を経由して、RE102に送信する。RE102は、指示された無線送信電力を有してアンテナ104を介して携帯端末(UE)105に無線送信する。無線通信の上り方向(Uplink)では、RE102がアンテナ104を介してUE105から受信した無線電力を量子化し、RE102はIQデータとしてCPRI103を経由してREC101に送信する。 REC101 performs baseband processing for wireless communication. In the downlink direction (downlink) of radio communication, the radio transmission power after baseband processing by the REC 101 is transmitted as IQ data to the RE 102 via the CPRI 103. The RE 102 wirelessly transmits to the mobile terminal (UE) 105 via the antenna 104 with the instructed wireless transmission power. In the radio communication uplink (Uplink), the RE 102 quantizes the radio power received from the UE 105 via the antenna 104, and the RE 102 transmits the IQ data to the REC 101 via the CPRI 103.
 図2は、RECとRE間のデータのデータ処理の流れを示す説明図である。REC101からRE102への下り(Downlink)の処理と、RE102からREC101への上り(Uplink)の処理を示している。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing the flow of data processing of data between the REC and the RE. The figure shows a downlink process from REC 101 to RE 102 and an uplink process from RE 102 to REC 101.
 Downlink処理では、REC101のベースバンド処理部301が信号のベースバンド処理をおこなう。IQ圧縮処理部302は、ベースバンド処理により得られる量子化IQに対する圧縮処理をおこなう。圧縮されたIQデータは、CPRI103を介しRE102に転送される。RE102は、IQ復元処理部311によりIQ復元処理する。復元されたIQに基づいて、D/A変換処理部312は、デジタル-アナログ変換し、増幅処理部313により無線信号を増幅し、UE105に向けて無線送信する。 In Downlink processing, the baseband processing unit 301 of the REC 101 performs baseband processing of signals. The IQ compression processing unit 302 performs compression processing on the quantized IQ obtained by baseband processing. The compressed IQ data is transferred to the RE 102 via the CPRI 103. The RE 102 performs IQ restoration processing by the IQ restoration processing unit 311. Based on the restored IQ, the D / A conversion processing unit 312 performs digital-analog conversion, amplifies the radio signal by the amplification processing unit 313, and transmits the radio signal to the UE 105.
 Uplink処理では、UE105が送信した無線電波を受信処理部321により受信し、A/D変換処理部322によりアナログ-デジタル変換する。IQ圧縮処理部323は、A/D変換後の量子化IQに対する圧縮処理をおこなう。圧縮されたIQデータは、CPRI103を介しREC101に転送される。REC101は、IQ復元処理部331によりIQ復元処理する。ベースバンド処理部332は、IQ復元後のベースバンド処理をおこなう。 In the Uplink processing, the radio wave transmitted by the UE 105 is received by the reception processing unit 321 and is converted from analog to digital by the A / D conversion processing unit 322. The IQ compression processing unit 323 performs compression processing on the quantized IQ after A / D conversion. The compressed IQ data is transferred to the REC 101 via the CPRI 103. The REC 101 performs IQ restoration processing by the IQ restoration processing unit 331. The baseband processing unit 332 performs baseband processing after IQ restoration.
 これらDownlinkとUplinkのIQ圧縮処理、IQ復元処理は、いずれも量子化IQを処理する共通の方式である。この実施の形態では、REC101とRE102間のCPRI103を介してIQデータ(量子化IQ)を受け渡す際に、無線の品質目標値(EVM:Error Vector Magnitude等)を劣化することなく、転送データ量を削減する所定の圧縮方式を用いる。 The Downlink and Uplink IQ compression processing and IQ decompression processing are both common methods for processing the quantized IQ. In this embodiment, when IQ data (quantized IQ) is transferred between the REC 101 and the RE 102 via the CPRI 103, the amount of transfer data is not deteriorated without degrading the wireless quality target value (EVM: Error Vector Magnetode). A predetermined compression method for reducing the above is used.
 図3は、IQ圧縮処理部の内部構成例を示すブロック図である。図2に示したREC101に設けたIQ圧縮処理部302の内部構成に相当する。IQ圧縮処理部323についても同様の構成となる。 FIG. 3 is a block diagram illustrating an internal configuration example of the IQ compression processing unit. This corresponds to the internal configuration of the IQ compression processing unit 302 provided in the REC 101 shown in FIG. The IQ compression processing unit 323 has the same configuration.
 IQ圧縮処理部302は、電力中心値算出部401と、分散値算出部402と、最適化係数算出部403と、スケーリング部404と、劣化量算出部405とを含む。 The IQ compression processing unit 302 includes a power center value calculation unit 401, a variance value calculation unit 402, an optimization coefficient calculation unit 403, a scaling unit 404, and a deterioration amount calculation unit 405.
 電力中心値算出部401には、生成された量子化IQが入力され、REC101が送信しようとする電力の中心値(定格電力に相当)を算出する。IQデータ(量子化IQ)は、時間経過毎に異なる送信電力を示している。分散値算出部402は、量子化IQと、電力中心値算出部401が算出した電力の中心値に基づいて、送信電力の分散値を算出する。最適化係数算出部403は、量子化IQと、分散値算出部402により算出された送信電力の分散値と、係数算出指標に基づいて、圧縮の際の最適化係数を算出する。 The generated quantization IQ is input to the power center value calculation unit 401, and the center value (corresponding to the rated power) of the power that the REC 101 intends to transmit is calculated. IQ data (quantized IQ) indicates transmission power that varies with time. The variance value calculation unit 402 calculates a variance value of transmission power based on the quantization IQ and the center value of power calculated by the power center value calculation unit 401. The optimization coefficient calculation unit 403 calculates an optimization coefficient at the time of compression based on the quantization IQ, the dispersion value of the transmission power calculated by the dispersion value calculation unit 402, and the coefficient calculation index.
 スケーリング部404は、最適化係数算出部403により算出された最適化係数に基づき、量子化IQを圧縮し、圧縮IQデータを出力する。この圧縮は、後述するように、サンプルビット幅を削減することによりおこなう。劣化量算出部405は、圧縮処理によるサンプルビット幅削減による無線品質の劣化量を算出する。この劣化量算出部405により算出した劣化量に基づき、最適化係数算出部403は品質目標値(EVM等)を満たすように最適化係数を変更する。 The scaling unit 404 compresses the quantization IQ based on the optimization coefficient calculated by the optimization coefficient calculation unit 403, and outputs compressed IQ data. As will be described later, this compression is performed by reducing the sample bit width. The degradation amount calculation unit 405 calculates the degradation amount of the wireless quality due to the sample bit width reduction by the compression process. Based on the deterioration amount calculated by the deterioration amount calculation unit 405, the optimization coefficient calculation unit 403 changes the optimization coefficient so as to satisfy the quality target value (EVM or the like).
(IQ圧縮処理とIQ復元処理)
 図4は、IQ圧縮処理とIQ復元処理の流れを示すフローチャートである。DownlinkにおけるIQ圧縮処理と、IQ復元処理を例に説明する。図4の(a)に示すIQ圧縮処理をはじめに説明する。REC101のIQ圧縮処理部302は、REC101からRE102に送信する情報に対してベースバンド処理をおこなった後のRE102における送信空中線電力を時系列で量子化されたデータ(量子化IQ)を受け取る。
(IQ compression processing and IQ decompression processing)
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of IQ compression processing and IQ decompression processing. An example of IQ compression processing and IQ restoration processing in Downlink will be described. The IQ compression process shown in FIG. 4A will be described first. The IQ compression processing unit 302 of the REC 101 receives data (quantized IQ) obtained by time-series quantizing the transmission antenna power in the RE 102 after performing baseband processing on information transmitted from the REC 101 to the RE 102.
 量子化は、例えば、3GPPに基づくベースバンド処理で出力されうる全IQデータのとりうる範囲を量子化する。このときのサンプルビット幅(IQ sample width)は、上記非特許文献1の「3.4.2章 Required U-plane IQ Sample Widths」の記載によれば、Downlink(下り)で8bit~20bit、Uplink(上り)で4bit~20bitと定義されている。ここで、どのようなビット幅を用いるかは、使用する無線の変調方式や帯域幅によって異なる。例えば、LTEの20MHz帯域送信の場合、一般的に最小送信電力と最大送信電力を確保して、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調を実現させるためには、15bit以上のビット幅が用いられる。 Quantization, for example, quantizes a range that can be taken by all IQ data that can be output by baseband processing based on 3GPP. According to the description of “Chapter 3.4.2 Required U-plane IQ Sample Widths” of Non-Patent Document 1 above, the sample bit width (IQ sample width) at this time is 8 bits to 20 bits in Downlink (Uplink), Uplink (Up) is defined as 4 to 20 bits. Here, what bit width is used differs depending on the radio modulation scheme and bandwidth used. For example, in the case of LTE 20 MHz band transmission, a bit width of 15 bits or more is generally used in order to ensure minimum transmission power and maximum transmission power and realize OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation.
 以下、図4の(a)に示す4つの処理内容である「電力中心値算出:ステップS501」、「分散値算出:ステップS502」、「最適化係数算出:ステップS503」、「スケーリング(圧縮):ステップS504」により、少ないサンプルビット幅で等量のデータを送受信するIQ圧縮がおこなえるようになる。 Hereinafter, the four processing contents shown in FIG. 4A are “power center value calculation: step S501”, “dispersion value calculation: step S502”, “optimization coefficient calculation: step S503”, and “scaling (compression)”. : Step S504 "makes it possible to perform IQ compression for transmitting and receiving an equal amount of data with a small sample bit width.
 はじめに、IQ圧縮処理部302は、「電力中心値算出:ステップS501」により、RE102によって送信する空中線電力(送信電力)の平均値Vaを算出する。REC101が平均値期待値をすでにパラメータとして持っている場合は、その値で代用してもよい。 First, the IQ compression processing unit 302 calculates an average value Va of the antenna power (transmission power) transmitted by the RE 102 by “power center value calculation: step S501”. If the REC 101 already has an average expected value as a parameter, that value may be substituted.
 次に、IQ圧縮処理部302は、「分散値算出:ステップS502」により、所定期間における空中線電力の平均値Vaに対する分散値Vσを算出する。 Next, the IQ compression processing unit 302 calculates a dispersion value Vσ with respect to the average value Va of the antenna power in a predetermined period by “dispersion value calculation: step S502”.
 この後、「最適化係数算出:ステップS503」では、RE102の空中線出力ダイナミックレンジVre_maxと、Vre_minを定義する。空中線出力ダイナミックレンジは、RE102等外部(図4の例ではDB500)から取得してもよい。例えば、Vreの値は、RE102の実力値をパラメータとして手動設定するほか、RE102から報告を受けた値を設定してもよい。 Thereafter, in “optimization coefficient calculation: step S503”, the antenna output dynamic range Vre_max and Vre_min of the RE 102 are defined. The antenna output dynamic range may be acquired from the outside such as the RE 102 (DB500 in the example of FIG. 4). For example, the value of Vre may be manually set using the capability value of RE 102 as a parameter, or may be set to a value received from RE 102.
 次に、「スケーリング(圧縮):S504」では、有効サンプルビット長を抽出する。圧縮に必要最低限のIQサンプルビット幅を算出するために、空中線電力値の量子化対象の範囲を絞る。この量子化対象の範囲の絞り込みは、下記1.~4.に基づきおこなう。 Next, in “scaling (compression): S504”, an effective sample bit length is extracted. In order to calculate the minimum IQ sample bit width necessary for compression, the range of antenna power values to be quantized is narrowed down. The narrowing down of the range to be quantized is as follows. ~ 4. Based on.
1.装置送信出力ダイナミックレンジ方式(REのダイナミックレンジに基づく量子化対象の範囲の絞り込み処理)
 分散値Vσのうち、空中線出力ダイナミックレンジVre_max以上、および空中線出力ダイナミックレンジVre_min以下の電力値は対象として排除する。この排除した部分は、実施の形態を適用しない場合の冗長データに相当する。
1. Device transmission output dynamic range method (processing to narrow down the range to be quantized based on the dynamic range of RE)
Among the dispersion values Vσ, power values that are not less than the antenna output dynamic range Vre_max and not more than the antenna output dynamic range Vre_min are excluded as targets. This excluded portion corresponds to redundant data when the embodiment is not applied.
2.電力値正規分布方式(IQデータの分散に基づく量子化対象の範囲の絞り込み処理)
 IQサンプルビット幅の範囲を絞るために、Va-A×Vσ以下と、Va+A×Vσ以上となる電力値を量子化対象から排除する。Aは、最適化係数パラメータである。例えば、A=3とすると、統計学上の3σの理論に則り、量子化する範囲として全体の99.7%をカバーできることになる。Aの値の決定は、システム試験で得られる結果から通信品質(特にEVM)が劣化しない値を選定する。
2. Power value normal distribution method (quantization target range narrowing based on IQ data variance)
In order to narrow the range of the IQ sample bit width, power values equal to or lower than Va−A × Vσ and equal to or higher than Va + A × Vσ are excluded from quantization targets. A is an optimization coefficient parameter. For example, when A = 3, 99.7% of the entire range can be covered as a range to be quantized according to the statistical 3σ theory. In determining the value of A, a value that does not deteriorate the communication quality (particularly EVM) is selected from the results obtained in the system test.
3.ウインドウ方式(ウインドウ方式による量子化対象の範囲の絞り込み処理)
 ウインドウ方式は、上記1.REのダイナミックレンジと、2.IQデータの分散とを組み合わせた方式である。
3. Window method (processing to narrow down the range to be quantized by the window method)
The window method is the same as described in 1. above. 1. RE dynamic range; This method combines IQ data distribution.
4.オフセット係数を用いた量子化対象の範囲の絞り込み処理
 IQデータ(量子化IQ)に対してオフセット係数xを掛けることにより、分散値算出で導出したIQデータの分散を縮小し、有効サンプルビット幅(IQ bit width)を削減する。これに限らず、上記1.~3.により絞り込み後にIQデータに対して適用し、さらに絞り込み範囲を狭めることもできる。
 上記1.~4.の各絞り込み内容の詳細は後述する。
4). Processing for narrowing the range to be quantized using the offset coefficient By multiplying the IQ data (quantization IQ) by the offset coefficient x, the dispersion of the IQ data derived by the dispersion value calculation is reduced, and the effective sample bit width ( IQ bit width) is reduced. However, the present invention is not limited to this. ~ 3. Thus, after narrowing down, it can be applied to IQ data, and the narrowing down range can be further narrowed.
Above 1. ~ 4. Details of each narrowing down will be described later.
 図5は、量子化対象の範囲の絞り込みを説明する図表である。横軸はサンプルビット幅、縦軸はIQデータのサンプル数(例えばN個)である。図5には、REC101がIQデータによりREに伝える送信電力の指定値のN個のサンプルの分布特性曲線と、そのばらつき(分散)を示している。そして、図中W1は、上記「1.REのダイナミックレンジに基づき絞り込んだ量子化対象の範囲」を示す。また、図中W2は、上記「2.IQデータの分散に基づく量子化対象の範囲」を示す。また、図中W3は、スケーリング後(CPRI103に送信する)のIQデータの有効サンプルビット幅を示す。 FIG. 5 is a chart for explaining the narrowing down of the quantization target range. The horizontal axis represents the sample bit width, and the vertical axis represents the number of IQ data samples (for example, N). FIG. 5 shows a distribution characteristic curve of N samples of designated values of transmission power transmitted to the RE by the REC 101 using IQ data, and variations (dispersions) thereof. W1 in the figure indicates the above-mentioned “1. Range of quantization target narrowed down based on the dynamic range of RE”. In the drawing, W2 indicates the above-mentioned “2. Range of quantization target based on distribution of IQ data”. In the figure, W3 indicates the effective sample bit width of IQ data after scaling (transmitted to the CPRI 103).
 有効サンプルビットの下限Wiqw_minと、上限Wiqw_maxは下記で表すことができる。
 Wiqw_min=ceil(MAX(Vre_min,Va-A×Vσ))
 Wiqw_max=floor(MIN(Vre_max,Va+A×Vσ))
 (ceil(x)は天井関数、floor(x)は底関数)
The lower limit Wiqw_min and the upper limit Wiqw_max of the valid sample bits can be expressed as follows.
Wiqw_min = ceil (MAX (Vre_min, Va−A × Vσ))
Wiqw_max = floor (MIN (Vre_max, Va + A × Vσ))
(Ceil (x) is the ceiling function, floor (x) is the bottom function)
 図5に示す例では、0~14までの15ビットのサンプルビット数で表現される送信電力値について、圧縮により7~13までの7ビットだけで表現できることになり、50%のIQデータ圧縮が実現できることになる。 In the example shown in FIG. 5, the transmission power value expressed by the number of sample bits of 15 bits from 0 to 14 can be expressed by only 7 bits from 7 to 13 by compression, and 50% IQ data compression is achieved. It can be realized.
 この後、図4の(a)に示す「CPRI Mapping:ステップS505」では、抽出した有効サンプルビットをCPRIのIQデータ領域へマッピングをおこなう。また、RE102側でデータを復元するのに必要な情報をCPRI layer2のControl Word(参照:上記非特許文献1)内のVendor Specificの領域に格納してRE102に通知する。なお、Vendor Specific領域のビット位置は任意である。 Thereafter, in “CPRI Mapping: Step S505” shown in FIG. 4A, the extracted valid sample bits are mapped to the IQ data area of the CPRI. Further, the information necessary for restoring data on the RE 102 side is stored in the Vendor Specific area in the Control Word of the CPRI layer 2 (see: Non-Patent Document 1 above) and notified to the RE 102. The bit position of the Vendor Specific area is arbitrary.
 RE102に通知する情報は以下の通りである。
1)サンプルビット長Ls(IQ Sample Width)
2)上記1)のうち、最初のビットの示す2のべき乗数B(例えば、B=7なら最初のビットは2^7の電力値を示す。)
3)最適化係数更新インターバルNt(CPRIのBasic Frameを何度処理した後に、最適化係数更新をおこなうかの期間を示す。例えば、LTEであれば、OFDMシンボル毎に最適化係数を更新する。)
The information notified to the RE 102 is as follows.
1) Sample bit length Ls (IQ Sample Width)
2) Among the above 1), a power of 2 indicated by the first bit B (for example, if B = 7, the first bit indicates a power value of 2 ^ 7).
3) Optimization coefficient update interval Nt (a period indicating how many times the basic frame of the CPRI is processed and then updating the optimization coefficient. For example, in the case of LTE, the optimization coefficient is updated for each OFDM symbol. )
 上記のようにしてREC101内にて処理された圧縮後のIQデータがCPRI103を経由してRE102に送られる。 The compressed IQ data processed in the REC 101 as described above is sent to the RE 102 via the CPRI 103.
 次に、図4(b)を用いて圧縮IQデータを受信した際のIQ復元処理について説明する。Downlinkの場合、RE102のIQ復元処理部311は、はじめに、「CPRI DeMapping:ステップS511」をおこない、Ls、B、Ntを受信したCPRI control wordから抽出する。次に、「逆スケーリング処理:ステップS512」では、上記Ls、B、Ntを用いて各圧縮後のIQデータの復元をおこなう。上記により、RE102は、REC101によるベースバンド処理後の量子化IQの復元をおこない、復元された量子化IQが示す空中線電力(送信電力)に基づく送信をおこない、携帯端末(UE)105と通信する。 Next, the IQ decompression process when receiving the compressed IQ data will be described with reference to FIG. In the case of Downlink, the IQ restoration processing unit 311 of the RE 102 first performs “CPRI DeMapping: Step S511” and extracts Ls, B, and Nt from the CPRI control word received. Next, in “inverse scaling process: step S512”, the IQ data after each compression is restored using the Ls, B, and Nt. As described above, the RE 102 restores the quantized IQ after baseband processing by the REC 101, performs transmission based on the antenna power (transmission power) indicated by the restored quantized IQ, and communicates with the mobile terminal (UE) 105. .
 上記によれば、IQデータをRECとRE間で転送(送受信)するにあたり、これまで考慮されていなかったREの送信電力ダイナミックレンジ外のIQデータを冗長データとして削減する。また、IQデータの示す空中線電力の分散状況からとりうる電力値の頻度が一定割合より低い電力のものを冗長データとして削減する。これらにより、CPRIの転送路(光回線)におけるIQデータを効率的に圧縮でき、大きな転送容量を必要とする通信方式にも対応しつつ複数のREの分散配置が可能となる。 According to the above, when transferring (transmitting / receiving) IQ data between the REC and the RE, IQ data outside the RE transmission power dynamic range, which has not been considered before, is reduced as redundant data. In addition, data having a power value frequency that can be taken from the distribution state of the antenna power indicated by the IQ data is reduced as redundant data. As a result, IQ data in the CPRI transfer path (optical line) can be efficiently compressed, and a plurality of REs can be distributed while supporting a communication method requiring a large transfer capacity.
 そして、CPRIのデータ転送容量に対して上記のIQ圧縮を適用することにより、CPRI上にて転送されるIQデータを、30%~70%削減できる。例えば、50%削減により、RECは、既存のCPRI光物理回線を用いながら、2つ(2箇所)分のRE102との間でのデータ転送が可能となる。これにより、既存の光回線インフラの増強を最小限に抑えながら、REの設置数を増やせるようになる。そして、1台のRECに対して複数台のREをCPRIにより接続して通信エリアを拡張する次世代ネットワークに柔軟に対応できるようになる。 And, by applying the above IQ compression to the data transfer capacity of the CPRI, IQ data transferred on the CPRI can be reduced by 30% to 70%. For example, the 50% reduction enables the REC to transfer data to and from two (two locations) REs 102 using an existing CPRI optical physical line. As a result, the number of installed REs can be increased while minimizing the enhancement of the existing optical line infrastructure. Then, it becomes possible to flexibly cope with a next-generation network that extends a communication area by connecting a plurality of REs to one REC by CPRI.
(IQデータ圧縮にかかる各機能部の詳細)
 次に、上記IQデータ圧縮にかかる各機能部の詳細について説明する。
(Details of each functional unit related to IQ data compression)
Next, details of each functional unit relating to the IQ data compression will be described.
(Downlink量子化IQ生成)
 Downlinkのベースバンド処理部301がおこなうIQ圧縮処理部302のインプットデータである量子化IQ生成について説明する。量子化IQは、3GPP標準仕様に基づくベースバンド処理である。
(Downlink quantization IQ generation)
Quantization IQ generation, which is input data of the IQ compression processing unit 302, performed by the Downlink baseband processing unit 301 will be described. Quantization IQ is baseband processing based on 3GPP standard specifications.
 図6は、下りのベースバンド処理部の一例を示すブロック図である。以下の説明順にデータ処理されていく。CRC付加部(CRC attachment)701は、Transport BlockにCRCを付加する。コードブロック分割部/コードブロックCRC付加部(Code block segmentation/Code block CRC attachment)702は、コードブロック(Code block)の分割とCRCを付加する。チャネル符号化部(Channel cording)703は、ターボ符号化(Turbo coding)/テールバイティングたたみ込み符号化(Tail biting convolution coding)をおこなう。 FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a downlink baseband processing unit. Data processing is performed in the following order of explanation. A CRC attachment unit 701 adds a CRC to the transport block. A code block segmentation unit / code block CRC addition unit (Code block segmentation / Code block CRC attachment) 702 adds a code block (Code block) division and a CRC. A channel coding unit (Channel coding) 703 performs turbo coding / tail biting convolutional coding (Tail biting convolution coding).
 レートマッチング部(Rate matching)704は、符号化の際のレートマッチング(Rate matching)をおこなう。コードブロック結合部(Code block concatenation)705は、コードブロック(Code block)を結合する。スクランブル部(Scrambling)706は、コードワード(Codeword)に対してビットスクランブル(bit scrambling)をおこなう。 The rate matching unit (Rate matching) 704 performs rate matching at the time of encoding. The code block concatenation unit (Code block connection) 705 combines the code blocks. A scramble unit (Scramble) 706 performs bit scramble on a codeword.
 モジュレーションマッパー部(Modulation mapper)707は、QPSK、64QAMなどの各種変調をおこなう。レイヤーマッパー部(Layer mapper)708は、トランスミッションレイヤー(Transmission Layer)のマッピングをおこなう。プリコーディング部(Precoding)709は、トランスミッションレイヤー(Transmission Layer)のデータにプリコーディング(Precoding)をおこなう。 A modulation mapper unit 707 performs various modulations such as QPSK and 64QAM. The layer mapper unit (Layer mapper) 708 performs mapping of the transmission layer (Transmission Layer). A precoding unit (Precoding) 709 performs precoding on transmission layer data.
 リソースエレメントマッパー部(Resource element mapper)710は、サブキャリア(Subcarrier)にプリコーディング(Precoding)されたデータをマッピングする。OFDM信号生成部(OFDM Signal Generation)711は、IFFT、Cyclic PrefixをおこないOFDM(直交周波数分割多重方式)信号を生成する。 A resource element mapper unit (Resource element mapper) 710 maps data that has been precoded on a subcarrier. An OFDM signal generation unit (OFDM Signal Generation) 711 performs IFFT and cyclic prefix to generate an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal.
(Uplink量子化IQ生成)
 Uplinkのベースバンド処理部332がおこなう量子化IQ生成について説明する。図7は、上りのベースバンド処理部の一例を示すブロック図である。以下の説明順にデータ処理されていく。
(Uplink quantization IQ generation)
The quantization IQ generation performed by the Uplink baseband processing unit 332 will be described. FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of an uplink baseband processing unit. Data processing is performed in the following order of explanation.
 SC-FDMA信号復号部(SC-FDMA Signal decoding)801は、UE105からの受信電波をSC-FDMA方式により復号する。リソースエレメントデマッピング部(Resource element Demapping)802は、リソースブロックからデータの抽出をおこなう。チャネル推定部(Channel Estimation)803は、周波数推定をおこなう。デモジュレーション部(Demodulation)804は、二次変調の複号処理をおこなう。デスクランブル部(Descramble)805は、スクランブリングコードの解除をおこなう。ビットデコレクション部(Bit Decollection)806は、データのビットデコレクション処理(Bit Decollection)をおこなう。チャネル復号部(Channel Decoding)807は、チャネル毎のデータ複号をおこなう。CRCチェック部(CRC Check)808は、データのCRCの確認をおこなう。 The SC-FDMA signal decoding unit (SC-FDMA Signal decoding) 801 decodes the received radio wave from the UE 105 by the SC-FDMA method. A resource element demapping unit (Resource element Demapping) 802 extracts data from a resource block. A channel estimation unit (Channel Estimation) 803 performs frequency estimation. A demodulation unit (Demodulation) 804 performs decoding processing of secondary modulation. A descrambling section (Descramble) 805 releases the scrambling code. A bit decollection unit (Bit Collection) 806 performs bit decollection processing (Bit Collection) of data. A channel decoding unit (Channel Decoding) 807 performs data decoding for each channel. A CRC check unit (CRC Check) 808 checks the CRC of data.
(量子化IQについて)
 上述した量子化IQは、図6に示すOFDM信号生成部711の出力である。この量子化IQとは、ベースバンドチャネルがアンテナ-搬送波チャネルのうちの一つに対応する信号サンプルのシーケンスである。各信号サンプルは同相(I)サンプルと、直交(Q)サンプルを含む。
(About quantization IQ)
The quantization IQ described above is an output of the OFDM signal generation unit 711 shown in FIG. This quantized IQ is a sequence of signal samples whose baseband channel corresponds to one of the antenna-carrier channels. Each signal sample includes an in-phase (I) sample and a quadrature (Q) sample.
(電力中心値算出)
 図8は、電力中心値算出部の構成例を示すブロック図である。電力中心値算出部401がおこなう電力中心値算出処理の詳細について説明する。電力中心値算出部401は、マルチプレクサ901と、平均値算出部902とを含む。
(Calculation of power center value)
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of the power center value calculation unit. Details of the power center value calculation process performed by the power center value calculation unit 401 will be described. Power center value calculation unit 401 includes a multiplexer 901 and an average value calculation unit 902.
 量子化IQデータの同相(I)、直交(Q)のそれぞれのサンプルは、空中線電力の振幅を表す。電力中心値算出部401では、I,Qそれぞれについてのバイナリ表示における有効桁数の平均値を算出する。図8では便宜上、IQデータを一括して処理する例を示している。実際は、同相(I)サンプル列と直交(Q)サンプル列を並行に処理している。処理するIQデータサンプル数はNとする。マルチプレクサ901では、入力されるIQデータの有効桁数を算出する。IQデータの有効ビット幅をxとする。 The in-phase (I) and quadrature (Q) samples of the quantized IQ data represent the antenna power amplitude. The power center value calculation unit 401 calculates the average value of the effective digits in binary display for each of I and Q. FIG. 8 shows an example in which IQ data is collectively processed for convenience. In practice, the in-phase (I) sample sequence and the quadrature (Q) sample sequence are processed in parallel. The number of IQ data samples to be processed is N. The multiplexer 901 calculates the number of significant digits of the input IQ data. Let x be the effective bit width of IQ data.
 図9は、マルチプレクサによるIQデータの状態別の出力値を示す真理値表である。N個のサンプルそれぞれの出力値がサンプルビット幅(IQ bit width)に相当する。平均値算出部(1/N Σ)902では、Nサンプルのサンプルビット幅の平均値(IQ bit width average)を求め、この平均値を電力中心値とする。 FIG. 9 is a truth table showing output values according to the state of IQ data by the multiplexer. The output value of each of the N samples corresponds to the sample bit width (IQ bit width). An average value calculation unit (1 / NΣ) 902 calculates an average value (IQ bit width average) of sample bit widths of N samples, and uses the average value as a power center value.
(分散値算出)
 図10は、分散値算出部の構成例を示すブロック図である。分散値算出部402がおこなう分散値算出処理の詳細について説明する。分散値算出部402は、IQデータのN個のサンプルが示す分散値σ(標準偏差)を算出する。分散値σは、IQデータのサンプルビット幅(IQ bit width)と、Nサンプルのサンプルビット幅の平均値(IQ bit width average)とに基づき求めることができる。
(Variance calculation)
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of the variance value calculation unit. Details of the variance value calculation processing performed by the variance value calculation unit 402 will be described. The variance value calculation unit 402 calculates the variance value σ (standard deviation) indicated by the N samples of IQ data. The variance value σ can be obtained based on a sample bit width (IQ bit width) of IQ data and an average value (IQ bit width average) of sample bit widths of N samples.
 分散値σの算出は下記式(1)により表すことができる。図10の(a)には、この式(1)に対応する分散値算出部402の構成例である。この例では、加算器1101、乗算器1102,1104、積算部1103、平方根算出部1105とを含む。 The calculation of the dispersion value σ can be expressed by the following formula (1). FIG. 10A shows a configuration example of the variance value calculation unit 402 corresponding to the equation (1). In this example, an adder 1101, multipliers 1102 and 1104, an integrating unit 1103, and a square root calculating unit 1105 are included.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 加算器1101では、サンプルビット幅(IQ bit width)からNサンプルのサンプルビット幅の平均値(IQ bit width average)の差分値を求める。この差分値は、乗算器1102により乗算され、積算部1103によりNサンプル分が積算される。この後、乗算器1104により1/N乗算され、平方根算出部1105により平方根演算されて、分散値σが求められる。 The adder 1101 obtains a difference value of an average value (IQ bit width average) of N sample bit widths from the sample bit width (IQ bit width). This difference value is multiplied by a multiplier 1102, and an accumulation portion 1103 accumulates N samples. Thereafter, the multiplier 1104 multiplies by 1 / N, and the square root calculation unit 1105 performs a square root calculation to obtain a variance value σ.
 上記式(1)および図10の(a)に示す処理では、加算器1101による最初の和演算において、IQデータのサンプルビット幅(IQ bit width)にNサンプルのサンプルビット幅の平均値(IQ bit width average)の値を足し込む必要がある。このため、Nサンプルのサンプルビット幅の平均値(IQ bit width average)を事前に算出しておく必要が生じる。この平均の算出は、N個のデータを取得し一度走査する必要があるため、上記の処理ではN個のデータをシリアルに二回の走査をおこなう必要が生じ、処理遅延が生じる。 In the processing shown in the above equation (1) and FIG. 10A, in the first sum operation by the adder 1101, the sample bit width (IQ bit width) of the IQ data is the average value of the sample bit widths of N samples (IQ bit width average) value needs to be added. For this reason, it is necessary to calculate in advance an average value (IQ bit width average) of sample bit widths of N samples. This average calculation requires N data to be acquired and scanned once. Therefore, in the above processing, it is necessary to scan N data serially twice, and processing delay occurs.
 このような処理遅延の低減化のために、上記式(1)を下記式(2)のように式変換して得ることができる。 In order to reduce such processing delay, the above equation (1) can be obtained by converting the equation into the following equation (2).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  図10の(b)は、下記式(2)に対応する分散値算出部402の他の構成例である。この例では、並列な2つの乗算器1102a,1102bと、積算部1103と、乗算器1104と、加算器1101と、平方根算出部1105とを含む。IQデータのサンプルビット幅(IQ bit width)が入力される処理系と、サンプルビット幅の平均値(IQ bit width average)が入力される処理系とを並列に分けて設けている。 FIG. 10B is another configuration example of the variance value calculation unit 402 corresponding to the following formula (2). In this example, two multipliers 1102 a and 1102 b in parallel, an accumulator 1103, a multiplier 1104, an adder 1101, and a square root calculator 1105 are included. A processing system to which a sample bit width (IQ bit width) of IQ data is input and a processing system to which an average value of sample bit widths (IQ bit width average) is input are provided in parallel.
 一方の処理系では、乗算器1102aにより、サンプルビット幅(IQ bit width)が乗算され、積算部1103による積算値を求め、乗算器1104により1/N乗算される。他方の処理系では、乗算器1102bにより、Nサンプルのサンプルビット幅の平均値(IQ bit width average)を求める。 In one processing system, the multiplier 1102a multiplies the sample bit width (IQ bit width), obtains an integrated value by the integrating unit 1103, and multiplies the multiplier 1104 by 1 / N. In the other processing system, the multiplier 1102b obtains an average value (IQ bit width average) of N sample bit widths.
 加算器1101では、一方の処理系によるサンプルビット幅(IQ bit width)に対する処理結果から、他方の処理系によるNサンプルのサンプルビット幅の平均値(IQ bit width average)の処理結果を減算し、平方根算出部1105により平方根演算されて、分散値σが求められる。 The adder 1101 subtracts the processing result of the average value of the sample bit width of N samples (IQ bit width average) by the other processing system from the processing result for the sample bit width (IQ bit width) by one processing system, The square root is calculated by the square root calculation unit 1105 to obtain the variance value σ.
 上記構成例によれば、Nサンプルのサンプルビット幅(IQ bit width)を入力とする処理系と、Nサンプルのサンプルビット幅の平均値(IQ bit width average)を入力とする処理系が個別に、N個のサンプルに対する並列演算をおこない、結果の合流点である加算器1101における差分算出以降の処理と合わせてN+(定数)の処理数(ステップ)を有して分散値σを求めることができるため、図10(a)の構成に比して遅延を抑制できるようになる。 According to the above configuration example, the processing system that inputs the sample bit width (IQ bit width) of N samples and the processing system that inputs the average value of the sample bit width of N samples (IQ bit width average) individually , Performing parallel operation on N samples, and obtaining the variance value σ with N + (constant) processing numbers (steps) together with the processing after the difference calculation in the adder 1101 which is the result merging point. Therefore, the delay can be suppressed as compared with the configuration of FIG.
(最適化係数算出)
 図11は、最適化係数算出部の構成例を示すブロック図である。最適化係数算出部403は、IQデータを圧縮する際の圧縮調整値(最適化係数)を算出する。最適化の方式は複数あり、用途、装置実力、品質等にしたがって適切な圧縮サンプルビット幅(圧縮IQ bit width)を算出する。
(Calculation of optimization coefficient)
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of the optimization coefficient calculation unit. The optimization coefficient calculation unit 403 calculates a compression adjustment value (optimization coefficient) for compressing IQ data. There are a plurality of optimization methods, and an appropriate compression sample bit width (compression IQ bit width) is calculated according to the application, device capability, quality, and the like.
 品質指標は、圧縮に伴う通信品質のターゲットによって異なる。品質指標パラメータを以下に挙げる。
・通信品質。EVMなどを指標として用いる。
The quality index differs depending on the communication quality target accompanying compression. The quality index parameters are listed below.
・ Communication quality. EVM or the like is used as an index.
 装置指標は、係数算出の入力となるその他のパラメータである。装置指標のパラメータを以下に挙げる。
・装置送信電力(ダイナミックレンジ)
・係数算出に使用するIQデータのサンプル数
・算出した係数値を適用するIQデータのサンプル数(圧縮の単位)
The device index is another parameter that is an input for coefficient calculation. The parameters of the apparatus index are listed below.
・ Device transmission power (dynamic range)
-Number of IQ data samples used for coefficient calculation-Number of IQ data samples to apply the calculated coefficient value (compression unit)
 標準偏差は、分散値算出で求めたσを用いる。
 上記パラメータから、複数の量子化対象の範囲の絞り込み方式について、方式毎の係数と、圧縮サンプルビット幅(圧縮IQ bit width)を導出する。以下、上述した1.~4.の各量子化対象の範囲の絞り込み方式について説明する。
As the standard deviation, σ obtained by calculating the dispersion value is used.
From the above parameters, the coefficients and compression sample bit widths (compression IQ bit width) are derived for a plurality of quantization target narrowing methods. Hereinafter, the above-described 1. ~ 4. A method of narrowing down the range of each quantization target will be described.
1.REのダイナミックレンジに基づく量子化対象の範囲の絞り込み処理
 図12は、REの送信電力の変化とダイナミックレンジとを示す図表である。横軸は時間、縦軸は送信電力である。RE102は、送信する電力のダイナミックレンジを有する。このダイナミックレンジの最大値をPd_pow_max、最小値をPd_pow_minとする。
1. FIG. 12 is a chart showing a change in the transmission power of the RE and the dynamic range. The horizontal axis is time, and the vertical axis is transmission power. The RE 102 has a dynamic range of power to be transmitted. The maximum value of this dynamic range is Pd_pow_max, and the minimum value is Pd_pow_min.
 IQデータサンプルの示す送信電力(電力値:Power)について、P<Pd_pow_minと、Pd_pow_max<Pを満たすサンプルは、前者をP=Pd_pow_min、後者をP=Pd_pow_maxと読み換えが可能である。 Regarding the transmission power (power value: Power) indicated by the IQ data sample, a sample satisfying P <Pd_pow_min and Pd_pow_max <P can be read as P = Pd_pow_min for the former and P = Pd_pow_max for the latter.
 図12のa区間は、Pd_pow_max以上の電力が検出されるが、Pd_pow_max以下、つまりRE102の送信電力のダイナミックレンジの範囲内の電力が検出されないことから、この区間のIQデータはゼロとなる。同様に、b,c区間はダイナミックレンジの範囲内の値をとる。d区間は、Pd_pow_min以下の電力であり、検知されないので電力値はゼロとなる。e,f区間はb,c区間と同様にして扱う。 In section a in FIG. 12, power equal to or higher than Pd_pow_max is detected, but power below Pd_pow_max, that is, power within the dynamic range of the transmission power of RE 102 is not detected, so IQ data in this section is zero. Similarly, the b and c sections take values within the dynamic range. The d section is power below Pd_pow_min and is not detected, so the power value is zero. The e and f sections are handled in the same manner as the b and c sections.
 これにより、IQデータサンプルのとりうる範囲W1がダイナミックレンジに対応して狭まり、範囲W1を超えるサンプルn1,nxを削除して、有効サンプルビット幅(IQ bit width)を削減できる。有効サンプルビット幅(IQ bit width)は整数なので、天井関数と床関数をつかって、以下のように表すことができる。 Thereby, the possible range W1 of the IQ data sample is narrowed corresponding to the dynamic range, and the samples n1 and nx exceeding the range W1 can be deleted to reduce the effective sample bit width (IQ bit width). Since the effective sample bit width (IQ bit width) is an integer, it can be expressed as follows using a ceiling function and a floor function.
 サンプル最大値を表す有効桁数B_drange_max=floor(log2(Pd_pow_max)+1)
 サンプル最小値を表す有効桁数B_drange_min=ceil(log2(Pd_pow_min)+1)
Number of significant digits representing maximum sample value B_range_max = floor (log2 (Pd_pow_max) +1)
Number of significant digits representing minimum sample value B_range_min = ceil (log2 (Pd_pow_min) +1)
 このREのダイナミックレンジによる量子化対象の範囲の絞り込み方式を採用した場合、有効ビット幅(bit width)は、B_drange_max-B_drange_min+1で表される。通常のビット幅(bit width)の最大値、最小値をそれぞれ、B_max,B_minとすると、本方式により有効bit widthをB_max-B_drange_max+B_drange_min-B_minの分だけ削減できる。削減された情報は、もともとRE102が送信出力不可能な範囲であり、本方式採用による品質劣化は生じない。 When the method of narrowing down the range to be quantized by the dynamic range of the RE is employed, the effective bit width (bit width) is represented by B_range_max−B_range_min + 1. If the maximum value and the minimum value of the normal bit width (bit width) are B_max and B_min, respectively, the effective bit width can be reduced by B_max−B_range_max + B_range_min−B_min by this method. The reduced information is originally in a range where the RE 102 cannot transmit and output, and quality degradation does not occur due to the adoption of this method.
 図13は、最適化係数算出部のパラメータテーブルの一例を示す図表である。圧縮率は「圧縮後IQ bit width」/「量子化IQ bit width」とする。小文字アルファベットと、小文字アルファベット添え字のパラメータは定数とする。図13に示すように、目標とする通信品質別に、ダイナミックレンジおよびIQサンプリング数の組み合わせが異なる。また、LTEやCDMAが規定するシンボル単位以外の圧縮単位の選び方としては、サンプリング数指定も可能である。例えば、通信品質A4,A5についてそれぞれIQサンプル数を500,1000と指定してもよい。 FIG. 13 is a chart showing an example of a parameter table of the optimization coefficient calculation unit. The compression rate is “post-compression IQ bit width” / “quantized IQ bit width”. The parameters for lowercase alphabets and lowercase alphabetic subscripts are constants. As shown in FIG. 13, the combination of the dynamic range and the number of IQ sampling differs depending on the target communication quality. In addition, as a method of selecting a compression unit other than a symbol unit defined by LTE or CDMA, a sampling number can be specified. For example, the number of IQ samples may be specified as 500 and 1000 for the communication qualities A4 and A5, respectively.
2.IQデータの分散に基づく量子化対象の範囲の絞り込み処理
 図14は、IQサンプル値の一例を時系列で表した図表である。横軸は時間、縦軸はIQデータが示す送信電力である。また、図15は、量子化対象の範囲の絞り込みを説明する図表である。横軸はサンプルビット幅、縦軸はIQデータのサンプル数(例えばN個)である。これらは、3GPP規格に基づき、LTEのE-TM1.1送信プロファイルで使用された実データである。
2. Processing for narrowing down the range to be quantized based on the dispersion of IQ data FIG. 14 is a chart showing an example of IQ sample values in time series. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents transmission power indicated by IQ data. FIG. 15 is a chart for explaining the narrowing down of the quantization target range. The horizontal axis represents the sample bit width, and the vertical axis represents the number of IQ data samples (for example, N). These are actual data used in the LTE E-TM1.1 transmission profile based on the 3GPP standard.
 図15に示すように、RE102に出力するIQデータ(送信電力のサンプル)の値は正規分布となる。したがって、標準偏差σの定数倍A×σを利用して、一定確率以下の電力値を表すサンプルを削減することで、IQデータのサンプルビット数(IQ bit width)を削減する。 As shown in FIG. 15, the value of IQ data (transmission power sample) output to the RE 102 has a normal distribution. Therefore, the number of sample bits (IQ bit width) of IQ data is reduced by using the constant multiple A × σ of the standard deviation σ to reduce samples that represent power values below a certain probability.
 そして、電力中心値算出部401により、電力中心値Pa(図5のVaに相当)を求めておく。IQデータの各サンプルの電力値(真値)をPとすると、-A×σ<P<A×σの範囲W2を満たすPのみを有効サンプルとし、条件外のサンプルは捨てることで、Pの範囲を絞ることができる。定数Aは、品質指標と圧縮率のターゲットに基づき調整可能なパラメータである。 Then, the power center value calculation unit 401 obtains the power center value Pa (corresponding to Va in FIG. 5). Assuming that the power value (true value) of each sample of IQ data is P, only P satisfying the range W2 of −A × σ <P <A × σ is regarded as an effective sample, and samples other than the condition are discarded. The range can be narrowed down. The constant A is a parameter that can be adjusted based on the quality index and the compression rate target.
3.ウインドウ方式による量子化対象の範囲の絞り込み処理
 ウインドウ方式は、上記1.REのダイナミックレンジと、2.IQデータの分散、との組み合わせである。有効サンプルビット幅(bit width)の最大値と最小値は以下の式で求められる。
 最大値B_drange_max=floor(MIN(log2(Pd_pow_max),Pave+Aσ)+1)
 最小値B_drange_min=ceil(MAX(log2(Pd_pow_min),Pave-Aσ)+1)
3. Processing for narrowing down the range to be quantized by the window method. 1. RE dynamic range; Combination of IQ data distribution. The maximum value and the minimum value of the effective sample bit width (bit width) are obtained by the following equations.
Maximum value B_range_max = floor (MIN (log2 (Pd_pow_max), Pave + Aσ) +1)
Minimum value B_range_min = ceil (MAX (log2 (Pd_pow_min), Pave−Aσ) +1)
4.オフセット係数を用いた量子化対象の範囲の絞り込み処理
 この方式では、分散値算出で導出したIQデータの分散を縮小し、有効サンプルビット幅(IQ bit width)を削減する。
4). Narrowing-down process of quantization target range using offset coefficient In this method, the dispersion of IQ data derived by calculating the dispersion value is reduced, and the effective sample bit width (IQ bit width) is reduced.
 図16は、IQデータのビット範囲別のサンプル数を示す図表である。横軸はサンプルビット幅、縦軸はサンプルビット幅毎のIQデータのサンプル数である。IQデータ(量子化IQ)のばらつき(分散値σ)を示す。この量子化IQをさらに圧縮するために分散値を縮小させる。図において、分散値の縮小は、系列2のサンプル値全体にオフセット係数x(1<x<2)を掛け合わせた結果、系列1(このときの分散をσ’とする)が得られる。 FIG. 16 is a chart showing the number of samples for each bit range of IQ data. The horizontal axis represents the sample bit width, and the vertical axis represents the number of IQ data samples for each sample bit width. The dispersion (dispersion value σ) of IQ data (quantization IQ) is shown. In order to further compress this quantized IQ, the variance value is reduced. In the figure, the variance value is reduced by multiplying the entire sample value of the series 2 by the offset coefficient x (1 <x <2), and as a result, the series 1 (the variance at this time is σ ′) is obtained.
 系列3のばらつきをσ、中心値Paとしたとき、理論上、ばらつきの99.7%をカバーするPa-3σの値が、5<Pa-3σ<6のとき、系列1のばらつきをσ’、中心値をPa’(=Pa×x)とすると、6<Pa’-3σ’<7となった場合、情報の質を劣化することなく、有効サンプルビット幅(bit width)を削減することができる。 When variation of series 3 is σ and center value Pa, theoretically, variation of series 1 is σ ′ when the value of Pa−3σ covering 99.7% of variation is 5 <Pa−3σ <6 If the center value is Pa ′ (= Pa × x), if 6 <Pa′−3σ ′ <7, the effective sample bit width can be reduced without degrading the quality of information. Can do.
 図16に示す例では、1ビット削減するために、1<x<2、かつ6<Pa’-3σ’<7を満たすようなオフセット係数xを用いることとしたが、このオフセット係数xの値は、品質指標目標に応じて決定されるべきパラメータである。例えば、目標圧縮率が明確で有効サンプルビット幅(bit width)が固定値の場合などに、このオフセット方式を利用することができる。 In the example shown in FIG. 16, the offset coefficient x satisfying 1 <x <2 and 6 <Pa′−3σ ′ <7 is used to reduce 1 bit. Is a parameter to be determined according to the quality index target. For example, this offset method can be used when the target compression rate is clear and the effective sample bit width is a fixed value.
 このオフセット方式は、上記例のように量子化IQに対して直接適用することに限らず、最適化係数算出のための絞り込みの他の方法1.,2.もしくは3.による絞り込み後のIQデータに対して組み合わせて適用することにより、さらに有効サンプルビット幅を削減できるようになる。 This offset method is not limited to being applied directly to the quantized IQ as in the above example, but another method of narrowing down for calculating the optimization coefficient. , 2. Or 3. The effective sample bit width can be further reduced by combining and applying to the IQ data after narrowing down.
(スケーリング)
 スケーリング部404がおこなうスケーリングは、IQデータを転送路(CPRI103)に送信する前に、不要ビットを削除して前詰めにデータを整形する処理である。上述したように、最適化係数算出では1.~4.の各方式があったが、このスケーリングは最適値算出の方式によらずに、以下の方式でスケーリング処理する。
(scaling)
The scaling performed by the scaling unit 404 is a process of deleting unnecessary bits and shaping the data to the left before sending IQ data to the transfer path (CPRI 103). As described above, in the optimization coefficient calculation, 1. ~ 4. However, this scaling is performed by the following method, regardless of the optimum value calculation method.
 図17は、スケーリング処理におけるIQデータの切り出し範囲を示す図である。横軸はサンプルビット幅(IQ bit width)、縦軸はIQデータのサンプル数である。スケーリングでは、はじめに最適化係数の算出により導出した最小値をIQ bit width=P_range_min、最大値をIQ bit width=P_range_maxとする。また、量子化IQデータの最大値をPmaxとし、最小値をPminとする。この後、下記1),2)のビット切り捨て処理をおこなう。 FIG. 17 is a diagram showing a cut-out range of IQ data in the scaling process. The horizontal axis represents the sample bit width (IQ bit width), and the vertical axis represents the number of samples of IQ data. In the scaling, first, the minimum value derived by calculating the optimization coefficient is IQ bit width = P_range_min, and the maximum value is IQ bit width = P_range_max. The maximum value of the quantized IQ data is Pmax, and the minimum value is Pmin. Thereafter, the bit truncation processing of the following 1) and 2) is performed.
1)上位ビットの切り捨て処理
 Pmax-P_range_max≧1のとき、上位(Pmax-P_range_max)bitで示されるIQデータは無視する。それ以外の条件の場合は、切り捨て可能なビットはないので、切り捨て処理はおこなわない。
1) Upper bit truncation process When Pmax-P_range_max ≧ 1, IQ data indicated by the upper (Pmax-P_range_max) bit is ignored. For other conditions, there are no bits that can be rounded down, so no rounding down is performed.
2)下位ビットのビットシフト処理
 下位ビットの扱いについても切り捨てる点において上位ビットの切り捨て処理と同等である。しかし、転送路(CPRI103)に圧縮データとして詰めて格納するために、有効サンプルビット幅(IQ bit width)に対して-2^(P_range_min-Pmin)を掛け合わせて、波形全体を図の左に(P_range_min-Pmin)ビットシフトさせる。
2) Bit shift processing of lower bits The lower bit is handled in the same way as truncation processing of upper bits in that the lower bits are discarded. However, in order to pack and store as compressed data in the transfer path (CPRI 103), the effective waveform bit width (IQ bit width) is multiplied by −2 ^ (P_range_min−Pmin), and the entire waveform is moved to the left of the figure. Shift (P_range_min−Pmin) bits.
 図18は、スケーリング処理におけるビットシフト状態を示す図である。図17に対して、上位ビットの切り捨て処理と、下位ビットのビットシフト処理を適用後の状態を示している。図示のように、有効サンプルビット幅は、1~7ビットの計7ビットを用いる。このスケーリング処理により、転送帯域を節約でき、CPRI103上での複数のIQデータの同時転送が可能となる。 FIG. 18 is a diagram showing a bit shift state in the scaling process. FIG. 17 shows a state after applying the upper bit truncation process and the lower bit shift process. As shown in the figure, the effective sample bit width uses 7 bits in total, 1 to 7 bits. By this scaling processing, a transfer band can be saved and a plurality of IQ data can be simultaneously transferred on the CPRI 103.
(圧縮後のIQデータ転送)
 IQ圧縮処理によりIQデータの有効サンプルビット幅(bit width)を削減した圧縮後IQデータは、REC101から圧縮された状態で転送路(例えば、CPRI103)に送信される。転送路通過後、RE102のIQ復元処理部311により復号がおこなわれる。圧縮後IQデータの転送方式について説明する。
(IQ data transfer after compression)
The post-compression IQ data obtained by reducing the effective sample bit width (bit width) of the IQ data by the IQ compression processing is transmitted from the REC 101 to the transfer path (for example, the CPRI 103) in a compressed state. After passing through the transfer path, decoding is performed by the IQ restoration processing unit 311 of the RE 102. A method of transferring IQ data after compression will be described.
 圧縮後のIQデータは、復号に必要な復号用パラメータをIQ復元処理部311に伝える必要がある。上述した最適化係数の各算出方式によらずREC101が転送路を介してRE102に対して転送が必要なパラメータとしては、P1:圧縮後IQのビットシフト数、P2:圧縮後IQの有効ビット幅がある。 Compressed IQ data needs to be transmitted to the IQ restoration processing unit 311 for decoding parameters necessary for decoding. The parameters that the REC 101 needs to transfer to the RE 102 via the transfer path regardless of the above-described optimization coefficient calculation methods are P1: number of bit shifts of the post-compression IQ, P2: effective bit width of the post-compression IQ There is.
 また、上記の圧縮方式(絞り込み方式)のうち、REC101が転送路を介してRE102のIQ復元処理部311に送信する必要があるパラメータは以下の通りである。1.装置送信出力ダイナミックレンジ方式、2.電力値正規分布方式、3.ウインドウ方式においては、パラメータ送信は不要である。4.オフセット方式では、P3:オフセット係数を送信する。 Of the above compression method (squeezing method), parameters that the REC 101 needs to transmit to the IQ restoration processing unit 311 of the RE 102 via the transfer path are as follows. 1. 1. Device transmission output dynamic range method 2. Power value normal distribution method, In the window method, parameter transmission is not necessary. 4). In the offset method, P3: an offset coefficient is transmitted.
(転送路がCPRIの場合の復号用パラメータの送信について)
 転送路がCPRI103である場合における、上記復号用パラメータの送信方法について説明する。CPRI103を用いた場合の復号用パラメータの送信は、Control Wordでおこなう(上記非特許文献1、4.2.7.4 Subchannel Definition,Fig15,p47参照。)。
(Decoding parameter transmission when the transfer path is CPRI)
A method for transmitting the decoding parameter when the transfer path is the CPRI 103 will be described. Transmission of the decoding parameters when the CPRI 103 is used is performed by Control Word (see Non-Patent Document 1, 4.2.7.4 Subchannel Definition, FIG. 15, p47).
 図19は、CPRI転送時の復号用パラメータの領域指定を示す図である。256のControl Wordのうち、復号用パラメータはReserved領域のビットを使用して転送すればよい。 FIG. 19 is a diagram showing the area specification of the decoding parameter at the time of CPRI transfer. Of the 256 Control Words, the decoding parameters may be transferred using bits in the Reserved area.
(キャリブレーション)
 図20は、最適化係数に対するキャリブレーションの構成例を示すブロック図である。最適化係数算出部403により算出された最適化係数は、劣化量算出部405により算出された劣化量に基づき、キャリブレーション(補正)される。最適化係数算出部403は、キャリブレーション後の最適化係数をスケーリング部404に出力する。キャリブレーション処理は、1.高速ループ処理、あるいは、2.低速ループ処理のいずれかを選択できる。
(Calibration)
FIG. 20 is a block diagram illustrating a configuration example of calibration for the optimization coefficient. The optimization coefficient calculated by the optimization coefficient calculation unit 403 is calibrated (corrected) based on the deterioration amount calculated by the deterioration amount calculation unit 405. The optimization coefficient calculation unit 403 outputs the optimized coefficient after calibration to the scaling unit 404. The calibration process is as follows. 1. High-speed loop processing, or Either slow loop processing can be selected.
1.高速ループ
 劣化量算出部405は、ビット削減前のIQデータと、ビット削減後のIQデータを比較し、劣化量を算出する。最適化係数算出部403は、劣化量が所定の閾値を超える劣化となった場合に、劣化量(通信品質)を抑える最適化係数を再度算出する。この高速ループでは、OFDMシンボル単位(約71.4us)でキャリブレーションをおこなう。IFFT/FFT、またはIDFT/DFT単位で補正をおこなう。短区間での補正が可能であり、電力の劣化を瞬時に抑制できる。
1. The high-speed loop degradation amount calculation unit 405 compares the IQ data before bit reduction with the IQ data after bit reduction, and calculates the degradation amount. The optimization coefficient calculation unit 403 calculates again the optimization coefficient that suppresses the deterioration amount (communication quality) when the deterioration amount exceeds the predetermined threshold. In this high-speed loop, calibration is performed in units of OFDM symbols (about 71.4 us). Correction is performed in units of IFFT / FFT or IDFT / DFT. Correction in a short section is possible, and power deterioration can be suppressed instantaneously.
2.低速ループ
 劣化量算出部405は、TTI単位で補正をおこなう。これにより、物理チャネル(Physical Channel)単位で無線品質に即した補正が可能となり、無駄のない(マージンを最小限にする)キャリブレーションをおこなうことができる。1-10msの補正(長区間の補正)が可能である。劣化量算出部405は、ビット削減後のIQデータからEVMを確認し、劣化量を算出する。最適化係数算出部403は、劣化量が所定の閾値を超える劣化となった場合に、劣化量(通信品質)を抑える最適化係数を再度算出する。
2. The low speed loop deterioration amount calculation unit 405 performs correction in units of TTI. As a result, correction according to the radio quality is possible in units of physical channels, and calibration without waste (minimizing margin) can be performed. Correction of 1-10 ms (long section correction) is possible. The deterioration amount calculation unit 405 confirms the EVM from the IQ data after the bit reduction, and calculates the deterioration amount. The optimization coefficient calculation unit 403 calculates again the optimization coefficient that suppresses the deterioration amount (communication quality) when the deterioration amount exceeds the predetermined threshold.
 また、上記1.高速ループと、2.低速ループとを組み合わせて適用することもできる。1.の方式で劣化量が閾値以上の場合に、2.の処理をおこなうことで、最低の通信品質を底上げすることができる。すなわち、1.の結果が良であれば、必ず2.の結果も良である。1.の結果が不良の場合、2.の結果で改善することが可能となる。 Also, the above 1. 1. a fast loop; It can also be applied in combination with a slow loop. 1. When the deterioration amount is equal to or greater than the threshold in the method of 2. By performing this process, the minimum communication quality can be raised. That is: If the result is good, be sure to The result is also good. 1. If the result of is poor, As a result, it becomes possible to improve.
 図21は、最適化係数に対するキャリブレーションの他の構成例を示すブロック図である。この構成例では、最適化係数算出部403は、予め複数の劣化量別のビット削減量を算出しておき、保持しておく。そして、劣化量算出部405が算出した劣化量に対応するビット削減量をセレクタ2201により選択してスケーリング部404に出力する。この構成例によれば、上述した無線の品質目標値(EVM)を算出し、このEVMに基づき劣化量を算出することができる。 FIG. 21 is a block diagram showing another configuration example of calibration for the optimization coefficient. In this configuration example, the optimization coefficient calculation unit 403 calculates and holds a plurality of bit reduction amounts for each deterioration amount in advance. The bit reduction amount corresponding to the deterioration amount calculated by the deterioration amount calculation unit 405 is selected by the selector 2201 and output to the scaling unit 404. According to this configuration example, the above-described wireless quality target value (EVM) can be calculated, and the deterioration amount can be calculated based on the EVM.
 図22は、複数の劣化量別の係数を示す図である。最適化係数算出部403は、各劣化量X1~Xn別の最適化係数1~nを保持している。例えば劣化量X1のとき、1ビット削減する係数1とする。劣化量Xnのとき係数nはnビット削減する。 FIG. 22 is a diagram showing a plurality of degradation amount-specific coefficients. The optimization coefficient calculation unit 403 holds optimization coefficients 1 to n for the respective deterioration amounts X1 to Xn. For example, when the deterioration amount is X1, the coefficient is 1 to reduce 1 bit. When the deterioration amount is Xn, the coefficient n is reduced by n bits.
 図23は、最適化係数に対する劣化量抑制方法の手段としてのキャリブレーション方式の構成例を示すブロック図である。図においてCofは、上述した「量子化対象の範囲の絞り込み1.~4.」のビット削減前IQから削減後IQを算出するそれぞれのオフセット係数である。(1.の分散を利用したbit削減は、0111111000000などのビットマスクが係数となる。)図において劣化量算出部405では、圧縮前後のIQの差などからキャリブレーション値を算出する。REC101側の最適化係数算出部403には、上記同様に品質指標、装置指標、標準偏差σが入力され、これらに基づきオフセット係数Cofを求める。劣化量算出部405は、このオフセット係数Cofに基づきビット削減したIQデータと、ビット削減前のIQデータの差分値の平均値をキャリブレーション値としてRE102に送信する。RE102側には、キャリブレーション復号部2401を設ける。このキャリブレーション復号部2401は、REC101側から送信されたキャリブレーション値と、圧縮後IQデータを受信し、これらに基づき、キャリブレーション復号をおこなう。 FIG. 23 is a block diagram showing a configuration example of a calibration method as a means of a deterioration amount suppression method for the optimization coefficient. In the figure, Cof is an offset coefficient for calculating the post-reduction IQ from the pre-bit-reduction IQ of the “quantization target range narrowing 1. to 4.” described above. (In the bit reduction using the variance of 1., a bit mask such as 0111111000000 becomes a coefficient.) In the figure, a deterioration amount calculation unit 405 calculates a calibration value from a difference in IQ before and after compression. Similarly to the above, the quality index, the apparatus index, and the standard deviation σ are input to the optimization coefficient calculation unit 403 on the REC 101 side, and the offset coefficient Cof is obtained based on these. The deterioration amount calculation unit 405 transmits the average value of the difference values between the IQ data whose bits are reduced based on the offset coefficient Cof and the IQ data before the bits are reduced to the RE 102 as a calibration value. A calibration decoding unit 2401 is provided on the RE 102 side. The calibration decoding unit 2401 receives the calibration value and the compressed IQ data transmitted from the REC 101 side, and performs calibration decoding based on these values.
 図24は、IQ圧縮処理部における圧縮による劣化量の抑制をおこなう構成例を示す図である。キャリブレーション値の算出にかかる構成について記載してある。IQ圧縮処理部302は、乗算器2501,2502,2505と、加算器2503と、積算部2504とを含む。ビット削減前IQデータは、乗算器2501によりオフセット係数Cofが乗算され、スケーリング部404によりビット削減される。この後、乗算器2502により、オフセット係数の逆数1/Cofが乗算され、スケーリング部404に入力される。この後、加算器2503では、再度ビット削減前のIQデータが加算され、積算部2504によりサンプル数N分だけ積算処理された後、乗算器2505により1/N乗算されてキャリブレーション値が出力される。このように、圧縮前後のIQの差の平均をキャリブレーション値として、圧縮後IQに調整値として足しこむオフセット方式を用いることにより、圧縮劣化量を抑制することができる。
 上記のビット削減後IQデータ[N]=ビット削減前IQデータ[N]×Cof
 ビット削減後Ref IQ[N]=ビット削減後IQ[N]/Cof
 キャリブレーション値=1/N×Σ(ビット削減後IQ-ビット削減前IQ)である。
FIG. 24 is a diagram illustrating a configuration example in which the amount of deterioration due to compression is suppressed in the IQ compression processing unit. The configuration related to the calculation of the calibration value is described. The IQ compression processing unit 302 includes multipliers 2501, 2502, and 2505, an adder 2503, and an accumulating unit 2504. The IQ data before bit reduction is multiplied by the offset coefficient Cof by the multiplier 2501 and the bits are reduced by the scaling unit 404. Thereafter, the multiplier 2502 multiplies the reciprocal 1 / Cof of the offset coefficient and inputs the result to the scaling unit 404. Thereafter, IQ data before bit reduction is added again in the adder 2503, and the integration unit 2504 performs integration processing for the number N of samples, and then the multiplier 2505 multiplies 1 / N to output a calibration value. The As described above, the amount of compression deterioration can be suppressed by using an offset method in which the average IQ difference before and after compression is used as a calibration value and the IQ after compression is added as an adjustment value.
IQ data after bit reduction [N] = IQ data before bit reduction [N] × Cof
Ref IQ [N] after bit reduction = IQ [N] / Cof after bit reduction
Calibration value = 1 / N × Σ (IQ after bit reduction−IQ before bit reduction).
(サンプリング数Nについて)
 図25は、システム帯域別の分散算出用のパラメータを示す図表である。上述した出力電力(IQデータ)のサンプリング数Nは、OFDMシンボル単位(例えば、5MHz帯域の場合は7.68M/Sampling、20MHz帯域の場合は30.72M/Sampling)を用いる。これに限らず、システムが保持する所定のサンプリング数としてもよい。サンプリング数が大きくなることに対応して電力変動も大きくなる。つまり、システム帯域と電力変動は密接な関係があり、システム帯域が大きくなるとNの数を小さくした方がロスを小さく(最適化係数演算の処理効率を向上)できる。
(Sampling number N)
FIG. 25 is a chart showing parameters for calculating dispersion for each system band. The sampling number N of the output power (IQ data) described above uses an OFDM symbol unit (for example, 7.68 M / Sampling for the 5 MHz band and 30.72 M / Sampling for the 20 MHz band). Not limited to this, it may be a predetermined sampling number held by the system. As the number of sampling increases, the power fluctuation increases. That is, there is a close relationship between the system bandwidth and the power fluctuation, and when the system bandwidth is increased, the loss can be reduced (the processing efficiency of the optimization coefficient calculation is improved) by reducing the number N.
(RECの構成例)
 図26は、RECとRE間のデータ圧縮にかかる構成例を示す図である。REC101が複数の周波数帯域に応じて複数のベースバンド処理部301を有する場合に、例えばキャリア別の複数のベースバンド処理部301a,301bに対して多重化部2701によりIQデータの多重化をおこなってからIQ圧縮処理部302によりIQデータのビット最適化処理をおこない、RE102側にデータ送信する。また、さらに他の複数のベースバンド処理部301cについて多重化部2702により、上記各ベースバンド処理部301a~301cのIQデータを多重化してRE102に送信しても良い。REC101に対するRE102の配置構成は、上述したように、カスケード(縦列)接続された配置構成や、1台のRE102から複数のRE102に分岐される配置構成等、各種の配置構成がある。
(Structure example of REC)
FIG. 26 is a diagram illustrating a configuration example of data compression between the REC and the RE. When the REC 101 includes a plurality of baseband processing units 301 corresponding to a plurality of frequency bands, for example, the multiplexing unit 2701 multiplexes IQ data with respect to a plurality of baseband processing units 301a and 301b for each carrier. The IQ compression processing unit 302 performs IQ data bit optimization processing and transmits data to the RE 102 side. Furthermore, IQ data of each of the baseband processing units 301a to 301c may be multiplexed by the multiplexing unit 2702 for a plurality of other baseband processing units 301c and transmitted to the RE 102. As described above, the arrangement configuration of the RE 102 with respect to the REC 101 includes various arrangement configurations such as an arrangement configuration in which cascades (columns) are connected and an arrangement configuration in which one RE 102 is branched into a plurality of REs 102.
 また、複数の周波数帯域のベースバンド処理部301dのIQデータをIQ圧縮処理部302によりIQデータのビット最適化処理をおこない、RE102に送信する構成としてもよい。このほか、2台のREC102a,102bがそれぞれ送信するIQデータのうち、REC102a側についてIQ圧縮処理部302によりIQデータのビット最適化処理をおこなう。そして、他のREC102b側のIQデータと併せてIQデータのビット最適化処理をおこないRE102側に送信する構成とすることもできる。 Further, the IQ data of the baseband processing unit 301d of a plurality of frequency bands may be subjected to IQ data bit optimization processing by the IQ compression processing unit 302 and transmitted to the RE 102. In addition, of the IQ data transmitted by the two RECs 102a and 102b, the IQ compression processing unit 302 performs IQ data bit optimization processing on the REC 102a side. Then, it may be configured to perform bit optimization processing of IQ data together with IQ data on the other REC 102b side and transmit it to the RE 102 side.
 そして、1台のREC101に対し、複数台のRE102がCPRI103を介して接続される各種配置構成において、例えば、1台のRECが2台のRE102に対してIQデータを送信する場合、最適な圧縮率は50%となる。同様に、3台のRE102であれば最適な圧縮率は33%となる。なお、この圧縮率は、上述したように無線品質の劣化量に基づき、適宜キャリブレーションしながら運用すればよい。 In various arrangement configurations in which a plurality of REs 102 are connected to one REC 101 via the CPRI 103, for example, when one REC transmits IQ data to two REs 102, optimal compression is performed. The rate is 50%. Similarly, if three REs 102 are used, the optimum compression rate is 33%. Note that the compression rate may be operated while being appropriately calibrated based on the amount of deterioration of the radio quality as described above.
 以上説明した実施の形態では、REC101からRE102へのDownlink(下り)のIQデータ転送の圧縮について説明したが、上記同様の圧縮手法をRE102からREC101へのIQデータのデータ転送の圧縮についても適用することができる。これらDownlinkとUplinkとにおいて圧縮にかかる異なるパラメータとしては、Downlink(下り)では、RE102が有する無線アンプのダイナミックレンジを用いるが、Uplink(上り)では、ベースバンド処理部332のデジタル出力のダイナミックレンジを用いる。 In the embodiment described above, the compression of Downlink IQ data transfer from the REC 101 to the RE 102 has been described. However, the same compression method as described above is also applied to the compression of IQ data transfer from the RE 102 to the REC 101. be able to. As the different parameters for compression between Downlink and Uplink, the dynamic range of the radio amplifier included in RE 102 is used in Downlink (downlink), but the dynamic range of the digital output of baseband processing unit 332 is used in Uplink (uplink). Use.
 以上説明した実施の形態によれば、受信側装置のダイナミックレンジやIQデータの分散等に基づき、受信側装置に対して必要最低限のサンプルビット幅を用いて、必要なデータを送信し、IQデータを圧縮することができる。たとえば、1台のRECに対し、複数台のREが接続される配置構成において、REの増設によるRE数の増大、1台のREが扱う周波数帯域の増大、アンテナ数の増大などが生じる。実施の形態によれば、このようなネットワーク変更に基づくRECとRE間のIQデータの転送レートとサンプルビット幅の変更に対応することができ、IQデータを最適な圧縮率に変更することができる。これにより、転送路上のIQデータの転送レートを確保して、データ転送の遅延を抑制でき、必要なデータ精度を有するデータ転送が可能となる。また、インタフェースの回路規模の増大を抑えることができ、転送路としてCPRIを用いる場合、光モジュールのコストを抑制できる。 According to the embodiment described above, based on the dynamic range of the reception side apparatus, the dispersion of IQ data, etc., the necessary data is transmitted to the reception side apparatus using the minimum necessary sample bit width, and the IQ is transmitted. Data can be compressed. For example, in an arrangement configuration in which a plurality of REs are connected to one REC, an increase in the number of REs due to the addition of REs, an increase in the frequency band handled by one RE, an increase in the number of antennas, and the like occur. According to the embodiment, it is possible to cope with a change in the transfer rate and sample bit width of IQ data between REC and RE based on such a network change, and the IQ data can be changed to an optimal compression rate. . As a result, a transfer rate of IQ data on the transfer path can be secured, a delay in data transfer can be suppressed, and data transfer with necessary data accuracy can be performed. In addition, an increase in the circuit scale of the interface can be suppressed, and when the CPRI is used as the transfer path, the cost of the optical module can be suppressed.
 100 基地局装置(基地局システム)
 101 REC
 102 RE
 103 転送路(CPRI)
 104 アンテナ
 301 ベースバンド処理部
 302 IQ圧縮処理部
 311 IQ復元処理部
 312 D/A変換処理部
 313 増幅処理部
 321 受信処理部
 322 A/D変換処理部
 323 IQ圧縮処理部
 331 IQ復元処理部
 332 ベースバンド処理部
 401 電力中心値算出部
 402 分散値算出部
 403 最適化係数算出部
 404 スケーリング部
 405 劣化量算出部
100 Base station device (base station system)
101 REC
102 RE
103 Transfer path (CPRI)
104 antenna 301 baseband processing unit 302 IQ compression processing unit 311 IQ restoration processing unit 312 D / A conversion processing unit 313 amplification processing unit 321 reception processing unit 322 A / D conversion processing unit 323 IQ compression processing unit 331 IQ restoration processing unit 332 Baseband processing unit 401 Power center value calculation unit 402 Variance value calculation unit 403 Optimization coefficient calculation unit 404 Scaling unit 405 Degradation amount calculation unit

Claims (18)

  1.  一対の装置間であるREC(Radio Equipment Controller)とRE(Remote Equipment)との間において送受信する変調後のデジタル信号のIQデータについて、受信側装置のデータ処理に用いない量子化ビットを間引いたデータ圧縮をおこない、転送路を介して受信側装置に送信する圧縮処理部を備えたことを特徴とする基地局装置。 Data obtained by thinning out quantization bits that are not used for data processing of the receiving side device regarding IQ data of the modulated digital signal transmitted and received between the REC (Radio Equipment Controller) and RE (Remote Equipment) between the pair of devices. A base station apparatus comprising a compression processing unit that performs compression and transmits the data to a receiving apparatus via a transfer path.
  2.  前記圧縮処理部は、
     前記IQデータの中心値と、前記IQデータの分散とに基づき、前記IQデータの量子化ビットを削減することを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。
    The compression processing unit
    The base station apparatus according to claim 1, wherein quantization bits of the IQ data are reduced based on a center value of the IQ data and a variance of the IQ data.
  3.  前記圧縮処理部は、
     前記受信側装置のダイナミックレンジに基づき前記IQデータの量子化ビットを削減することを特徴とする請求項1または2に記載の基地局装置。
    The compression processing unit
    The base station apparatus according to claim 1 or 2, wherein quantization bits of the IQ data are reduced based on a dynamic range of the reception side apparatus.
  4.  前記圧縮処理部は、
     前記IQデータのサンプル値全体に対して所定のオフセット係数を掛けて縮小した分散により量子化ビット数を削減することを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の基地局装置。
    The compression processing unit
    The base station apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the number of quantization bits is reduced by a variance reduced by multiplying a whole sample value of the IQ data by a predetermined offset coefficient.
  5.  前記圧縮処理部は、
     無線の通信品質指標、装置指標、IQデータの標準偏差に基づき、前記IQデータの圧縮係数を算出する最適化係数算出部を有することを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。
    The compression processing unit
    The base station apparatus according to claim 1, further comprising an optimization coefficient calculation unit that calculates a compression coefficient of the IQ data based on a wireless communication quality index, a device index, and a standard deviation of IQ data.
  6.  前記圧縮処理部による量子化ビットの削減後、ビットシフトによるデータ整形をおこなうスケーリング部を有することを特徴する請求項1に記載の基地局装置。 The base station apparatus according to claim 1, further comprising a scaling unit that performs data shaping by bit shift after the quantization bits are reduced by the compression processing unit.
  7.  前記スケーリング部は、
     前記ビットシフト数および圧縮パラメータを受信側装置における復号処理用に転送することを特徴とする請求項6に記載の基地局装置。
    The scaling unit is
    The base station apparatus according to claim 6, wherein the bit shift number and the compression parameter are transferred for decoding processing in the receiving side apparatus.
  8.  前記IQデータの圧縮による無線品質の劣化量を算出する劣化量算出部を有し、
     前記圧縮処理部は、前記劣化量算出部により算出された劣化量に基づき、前記圧縮係数のキャリブレーションをおこなうことを特徴とする請求項5に記載の基地局装置。
    A deterioration amount calculation unit for calculating a deterioration amount of wireless quality due to compression of the IQ data;
    The base station apparatus according to claim 5, wherein the compression processing unit calibrates the compression coefficient based on the deterioration amount calculated by the deterioration amount calculation unit.
  9.  前記劣化量算出部は、
     前記REの通信方式がOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)の場合、OFDMシンボル単位の周期で無線品質の劣化量を算出することを特徴とする請求項8に記載の基地局装置。
    The deterioration amount calculation unit
    9. The base station apparatus according to claim 8, wherein when the RE communication method is OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), the amount of degradation of radio quality is calculated at a period of each OFDM symbol unit.
  10.  前記劣化量算出部は、
     物理チャネル単位の周期で無線品質の劣化量を算出することを特徴とする請求項8に記載の基地局装置。
    The deterioration amount calculation unit
    The base station apparatus according to claim 8, wherein the amount of deterioration of radio quality is calculated in a cycle of physical channel units.
  11.  前記圧縮処理部は、
     前記劣化量算出部により算出された複数の劣化量に対応する前記圧縮係数を保持し、前記劣化量に対応したビット削減量を出力することを特徴とする請求項10に記載の基地局装置。
    The compression processing unit
    11. The base station apparatus according to claim 10, wherein the compression coefficient corresponding to a plurality of deterioration amounts calculated by the deterioration amount calculation unit is held, and a bit reduction amount corresponding to the deterioration amount is output.
  12.  前記劣化量算出部は、
     前記REの通信方式がOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)の場合、OFDMシンボル単位の周期で無線品質の劣化量を算出した結果の劣化量が大きい場合、物理チャネル単位の周期で無線品質の劣化量を算出し、当該物理チャネル単位の周期において算出されたキャリブレーションをおこなうことを特徴とする請求項8に記載の基地局装置。
    The deterioration amount calculation unit
    When the RE communication method is OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), when the degradation amount of the result of calculating the degradation amount of the radio quality in the cycle of the OFDM symbol unit is large, the degradation amount of the radio quality is calculated in the cycle of the physical channel unit. 9. The base station apparatus according to claim 8, wherein the base station apparatus calculates and performs calibration calculated in a cycle of the physical channel unit.
  13.  前記圧縮処理部は、
     圧縮前後のIQデータの差の平均をキャリブレーション値として、圧縮後のIQデータに調整値として足しこむことにより、圧縮劣化量を抑制することを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。
    The compression processing unit
    The base station apparatus according to claim 1, wherein an amount of compression deterioration is suppressed by adding an average difference between IQ data before and after compression as a calibration value and adding the adjusted IQ data as an adjustment value.
  14.  前記転送路は、共通公衆無線インタフェース(CPRI:Common Public Radio Interface)であることを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。 The base station apparatus according to claim 1, wherein the transfer path is a common public radio interface (CPRI: Common Public Interface).
  15.  前記圧縮処理部は、
     前記IQデータの分散に対し所定の定数を用いて、前記IQデータの量子化ビットを削減することを特徴とする請求項2に記載の基地局装置。
    The compression processing unit
    The base station apparatus according to claim 2, wherein a quantization constant of the IQ data is reduced by using a predetermined constant for the distribution of the IQ data.
  16.  前記REC1台につき、複数の前記REがカスケード接続、あるいは分岐接続されたことを特徴とする請求項1~15のいずれか一つに記載の基地局装置。 The base station apparatus according to any one of claims 1 to 15, wherein a plurality of REs are cascade-connected or branch-connected per one REC.
  17.  一対の装置間であるREC(Radio Equipment Controller)とRE(Remote Equipment)とを有する基地局システムにおいて、
     送信側装置は、
     変調後のデジタル信号のIQデータについて、受信側装置のデータ処理に用いない量子化ビットを間引いたデータ圧縮をおこない、転送路を介して受信側装置に送信する圧縮処理部を有し、
     受信側装置は、
     信号変換処理部の前段において、前記送信側装置からの圧縮されたIQデータの復号処理をおこなう復元処理部を有することを特徴とする基地局システム。
    In a base station system having a REC (Radio Equipment Controller) and RE (Remote Equipment) between a pair of devices,
    The sending device is
    For the IQ data of the modulated digital signal, it has a compression processing unit that performs data compression by thinning out quantization bits that are not used for data processing of the receiving side device, and transmits the compressed data to the receiving side device via the transfer path,
    The receiving device
    A base station system comprising a restoration processing unit that performs a decoding process of compressed IQ data from the transmission side device in a previous stage of a signal conversion processing unit.
  18.  一対の装置間であるREC(Radio Equipment Controller)とRE(Remote Equipment)との間において送受信する変調後のデジタル信号のIQデータの圧縮方法において、
     受信側装置のデータ処理に用いない量子化ビットを間引いたデータ圧縮をおこない、転送路を介して受信側装置に送信することを特徴とするIQデータの圧縮方法。
    In a method of compressing IQ data of a modulated digital signal transmitted and received between a pair of devices REC (Radio Equipment Controller) and RE (Remote Equipment),
    A method of compressing IQ data, comprising performing data compression by thinning out quantization bits that are not used for data processing of a receiving apparatus and transmitting the compressed data to a receiving apparatus via a transfer path.
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