KR100259472B1 - 동기식 데이터 압축 시스템의 데이터 흐름 제어방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버퍼가 오버플로우되거나 언더플로우되는 것을 방지하기 위해 버퍼를 통해 전송되는 데이터의 흐름을 제어하는 장치에 관한 것으로, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 장치는 버퍼에 포함된 데이터의 양을 계속적으로 검출하여 버퍼에 저장된 데이터의 양에 따라 가변하는 가변 주파수를 갖는 동기신호를 생성한다. 즉, 버퍼에 과도한 양의 데이터가 저장되면, 보다 낮은 주파수를 갖는 동기 신호를 생성하여 버퍼로 인가되는 데이터의 양을 줄이고, 반대로 버퍼에 저장된 데이터의 양이 너무 적은 경우에는 보다 높은 주파수의 동기 신호를 생성하여 버퍼로 인가되는 데이터의 양을 증가시키도록 한다. 상기한 바와 같이 데이터 흐름을 제어하게 되면 데이터 압축 및 복원이 연속적으로 실행되고 이로인해 부호화 시스템, 전송채널, 그리고 복호화 시스템 간의 데이터 처리속도가 향상되는 이점이 있다.

Description

동기식 데이터 압축 시스템의 데이터 흐름 제어방법 및 장치

본 발명은 동기식 데이터 압축 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 데이터 처리량을 향상시키기 위하여 동기식 데이터 압축 시스템에서의 데이터 흐름을 효과적으로 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 통상의 전송 채널에서 이용 가능한 주파수 대역폭은 제한되어 있으므로, 많은 양의 데이터를 전송하기 위해서 모뎀과 같은 다양한 전송 시스템은 전송 데이터의 양을 압축하거나 줄일 수 있는 효과적인 데이터 압축 기법을 이용해 왔다.

다양한 압축기법 중의 하나는 비동기식 데이터 압축 알고리즘을 포함하고 있는 CCITT V.42 bis 표준으로서 국제 전기 통신 동맹(ITU : International Telecommunication Union)에 의해 표준화되었다. 비동기식 데이터 압축 알고리즘을 사용함으로써, 디지털 데이터 예를들어 데이터 공급장치로부터 입력된 일련의 부호는 부호들 사이에 확실한 상관성이나 중복성이 있으므로 심각한 부호 손실없이 압축될 수 있다. 압축된 데이터 즉, 부호어들은 버퍼로 인가되어 일정한 데이터 비율로 제한된 대역폭 을 갖는 전송 채널로 출력된다.

그러나 버퍼의 입력 데이터 전송 비율과 출력데이터 전송 비율이 상이하고 버퍼의 데이터 저장용량이 제한되어 있으므로, 버퍼에 데이터 오버플로우(overflow)나 언더플로우(underflow)가 발생할 수 있다. 따라서, 버퍼가 오버플로우되거나 언더플로우되는 것을 방지하기 위하여 데이터 전송 시스템 내에서의 데이터 흐름을 버퍼에 저장된 데이터의 양에 따라 조절한다.

도 1과 도 2에는 각각 예시적인 데이터 부호화 시스템과 데이터 복호화 시스템이 도시되어 있다. 이하에서, 각 시스템의 동작을 부호화 및 복호화 시스템에서 사용된 제어신호의 예시적인 파형을 도시한 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

비동기식 데이터 압축에서는, 데이터 공급 유니트로부터 공급된 입력 데이터는 데이터 저장블록(10)으로 순차적으로 인가된 후 임시적으로 저장된다. 이어서 입력 데이터는 제어기(16)로부터 생성된 비동기 신호 ASYN에 반응하여 부호화기(12)로 공급된다. 부호화기(12)는 데이터 저장블록(10)으로부터 전달된 입력 데이터를 이산 여현 변환(discrete cosine transform : DCT)과 가변장 부호화(variable length coding) 기법과 같은 잘 알려진 데이터 압축 기법을 이용하여 압축한 후, 부호화된 데이터 즉, 부호어들을 버퍼(14)를 통해 전송채널로 공급한다.

상기 부호화 시스템에서 데이터 저장블록(10)의 데이터 출력 동작을 제어하는 비동기 신호 ASYN을 생성하기 위해, 제어기(16)는 버퍼(14)에 저장된 부호어의 양이 기결정된 높은 문턱치를 초과하는 지, 또는 기결정된 낮은 문턱치 미만인 지를 검출하여 상기 검출결과에 대응하는 인에이블(enable) 신호 ENABLE을 생성한다. 상기에서 높은 문턱치는 버퍼(14)에 데이터 오버플로우가 발생하지 않는 최대 부호어 저장량을 나타내고, 낮은 문턱치는 데이터 언더플로우가 발생하지 않는 최소 부호어 저장량을 나타낸다. 즉, 데이터 오버플로우를 방지하기 위해서는 버퍼(14)의 부호어 저장량이 높은 문턱치에 도달하면 즉시 이를 감지하여 부호어 저장량을 줄일 수 있도록 시스템을 제어하고, 반대로 버퍼(14)의 부호어 저장량이 낮은 문턱치 이하로 떨어지게 되면 이를 감지하여 부호어 저장량을 높이도록 시스템을 제어하여 데이터 언더플로우가 발생하는 것을 방지한다. 따라서, 인에이블 신호 ENABLE 은 버퍼(14)에 저장된 부호어의 양이 높은 문턱치 보다 많거나 같아지면 로직하이에서 로직로우로 레벨변환하고, 한편, 부호어 저장량이 낮은 문턱치 보다 적어지거나 같아지면 로직로우에서 로직하이로 레벨변환한다.

인에이블 신호 ENABLE 가 도 3에 도시된 바왁 같이 생성되면, 다수개의 신호영역 예를들면, A1, B1, A2, 그리고 B2를 갖는 비동기 신호 ASYN은 인에이블 신호 ENABLE 과 클럭 생성기(18)에서 만들어진 일정한 주파수를 갖는 클럭신호 CLOCK에 의해 생성된다. 즉, 인에이블 신호 ENABLE이 하이레벨인 경우는 인에이블된 클럭신호를 갖는 비동기 신호 ASYN이 생성되고 그렇지 않은 경우에는 디스에이블(disable)된다. 그러므로, 비동기 신호 ASYN가 신호영역 A1과 A2에 있는 경우는 데이터 저장블록(10)에 저장된 입력 데이터는 부호화기(12)로 입력될 수 있다. 한편, 비동기 신호 ASYN가 신호영역 B1과 B2에 있는 경우는 데이터 저장블록(10)에 저장된 입력 데이터는 부호화기(12)로 입력될 수 없고 이때의 신호영역 B1과 B2는 유휴시간(idle time)으로 간주되며, 유휴시간에는 부호화기(12)에서의 데이터 압축과정은 실행되지 않는다. 따라서, 부호화기(12)에서의 데이터 압축과정은 버퍼(14)의 데이터 저장상태에 따라 실행, 실행중지를 반복한다는 것을 알 수 있다. 그러나, 상기와 같은 반복적인 데이터 압축의 실행중지는 데이터 처리량을 감소시키는 문제점이 있다.

한편, 데이터 부호화 시스템에서와 마찬가지로, 도 2에 도시된 데이터 복호화 시스템에서는 전송채널을 통해 전송된 부호어가 부호어 저장블록(20)에 연속적으로 인가된다. 이어서, 부호어 저장블록(20)은 저장되어 있는 부호어를 제어기(26)로부터 생성된 비동기 신호 ASYN 에 반응하여 버퍼(22)로 전달한다. 이때, 상기 비동기 신호 ASYN는 부호화 시스템과 관련하여 상술한 바와 동일한 방법을 통해 생성된다. 즉, 부호화 시스템에서와 마찬가지로, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 제어기(26)는 버퍼(22)에 저장된 부호어의 양을 검출하고, 검출된 결과를 이용하여 인에이블 신호 ENABLE을 발생시키며, 생성된 인에이블 신호 ENABLE 과 클럭 발생기(28)로부터 공급된 일정 주파수의 클럭 신호 CLOCK 을 이용하여 상기 비동기 신호 ASYN를 생성한다.

도 2를 재차 참조하면, 버퍼(22)는 인가된 부호어를 복호화기(24)로 전송하고 복호화기(24)는 전송된 부호어를 역이산 여현 변환(IDCT), 가변장 복호화 기법 등과 같은 기존의 데이터 복원기법을 이용하여 복호화된 데이터로 변환한다.

상기 데이터 복원과정이 진행되는 동안에, 부호어 저장블록(20), 버퍼(22), 그리고 복호화기(24) 간의 데이터 흐름은 비동기 신호 ASYN에 의해 연속적으로 조절된다. 그러나, 도 3에서 알 수 있듯이, 복호화 시스템에 사용된 제어신호 또한 부호화 시스템에서의 제어신호와 동일한 데이터 패턴을 가지고 있으므로 복호화 시스템에서의 데이터 흐름도 버퍼(22)의 데이터 저장상태에 따라 반복적으로 흐름이 끊어져서 부호화 저장블록(20)과 버퍼(22)의 효과적인 이용이 어려울 수도 있다는 것을 쉽게 알 수 있다.

그러므로, 상기한 비동기식 데이터 압축에서의 문제점을 극복하기 위하여, 동기식 데이터 압축이 제안되었다. 그러나, 비동기식 데이터 압축에 대해서는 CCITT V.42 bis 표준이 존재하는 반면, 동기식 데이터 압축에 대해서는 아직까지 표준화가 이루어지지 않았다.

또한, 종래의 데이터 압축 예를 들어, 비동기식 데이터 압축에서는, 데이터 오버플로우나 데이터 언더플로우가 버퍼에 발생하면 데이터 압축이나 복원과정은 문제 해결이 이루어질 때까지 동작이 중지되고 문제 해결이 이루어진 후에 속개되었다. 그러므로, 연속적인 데이터 압축이 요구되는 동기식 데이터 압축에서는 상기 한 데이터 흐름 제어기법을 그대로 적용할 수 없는 단점이 있다.

따라서 본 발명에서는 동기식 데이터 압축 및 복원에 적절히 적용될 수 있는 데이터 흐름 제어 방법 및 장치를 제공하여 데이터 처리량을 향상시키는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 우선, 입력 데이터를 처리하는 동기식 데이터 압축 시스템에서의 데이터 흐름을 제어하도록, (a) 입력 데이터를 받아들이고 가변 주파수를 갖는 동기 신호에 반응하여 인가된 데이터를 순차적으로 출력하는 단계와; (b) 출력된 데이터를 저장한 후, 기결정된 데이터 전송 비율로 제공하는 단계와; (c) 상기 저장된 데이터의 양을 검출하여 문턱치와 비교하는 단계와; (d) 비교결과에 기초해서 새로운 동기 신호를 생성하고, 상기 단계 (가)에서의 동기 신호를 새로 생성된 동기 신호로 대체하는 단계와; (e) 상기 단계 (a) 내지 (d)를 모든 입력 데이터가 처리될 때까지 반복하는 과정을 포함하는 동기식 데이터 압축 시스템의 데이터 흐름 제어방법을 제공하고 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 입력 데이터를 처리하는 동기식 데이터 압축 시스템에서의 데이터 흐름을 제어하도록, 입력 데이터를 받아들이고 가변 주파수를 갖는 동기 신호에 반응하여 인가된 데이터를 순차적으로 출력하는 데이터 공급블록과; 출력된 데이터를 저장한 후, 기결정된 데이터 전송 비율로 재출력하는 버퍼링 블록과; 상기 저장된 데이터의 양을 검출하고, 저장된 데이터의 양을 문턱치와 비교함으로써 주파수 제어신호를 생성하는 제어신호 생성블록과; 상기 주파수 제어신호에 반응하여 새로운 동기 신호를 발생시키고, 새로운 동기 신호를 상기 데이터 공급블록으로 출력하는 동기 신호 생성블록을 포함하는 동기식 데이터 압축 시스템의 데이터 흐름 제어장치를 제공하고 있다.

도 1은 비동기식 데이터 압축에 대한 부호화 시스템의 블록도,

도 2는 비동기식 데이터 압축에 대한 복호화 시스템의 블록도,

도 3은 비동기식 데이터 압축에 사용된 제어신호의 파형도,

도 4는 본 발명에 의한 부호화 시스템의 블록도,

도 5는 본 발명에 의한 복호화 시스템의 블록도,

도 6은 본 발명의 실시예에 사용된 제어신호의 파형도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10, 30 : 데이터 저장블록 12, 32 : 부호화기

14, 22, 34, 42 : 버퍼 16, 26, 36, 46 : 제어기

18, 28, 38, 48 : 클럭 발생기 20, 40 : 부호어 저장블록

24, 44 : 복호화기

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4에는 본 발명에 의한 부호화 시스템의 블록도가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 종래기술에서와 같이, 입력 데이터는 데이터 저장블록(30)으로 입력되어 일시 저장된 후, 클럭 발생기(38)에서 생성된 동기 신호 SYN에 반응하여 부호화기(32)로 공급된다.

부호화기(32)는 데이터 저장브록(30)으로부터 공급된 입력데이터를 기존의 데이터 압축기법을 이용하여 부호화함으로써 부호화된 데이터 즉, 부호어를 생성한다. 생성된 부호어는 전송채널을 통해 전송될 수 있도록 우선 버퍼(34)로 인가된다.

버퍼(34)는 인가된 부호어를 적절한 데이터 전송비율로 전송채널에 공급한다.

그러나, 부호화기(32)로 인가된 입력 데이터는 다양한 길이의 부호어로 부호화되기 때문에 부호화기(32)의 출력데이터 전송 비율은 항상 일정할 수 없고 그로인해 버퍼(34)에 오버플로우나 언더플로우가 발생할 수 있다.

따라서, 버퍼(34)가 오버플로우되거나 언더플로우되는 것을 방지하기 위하여, 버퍼(34)에 연결된 제어기(36)는 버퍼(34)에 저장된 부호어의 양을 검출하여 주파수 제어신호 S_FC를 생성한다. 예를들어, 버퍼(34)에 저장된 부호어의 양이 높은 주파수보다 크거나 같은 경우에는 로직 하이에서 로직로우로 레벨변환하는 주파수 제어신호 S_FC가 생성되고, 부호어의 양이 낮은 주파수 보다 적거나 같은 경우에는 로직로우에서 로직하이로 레벨변환하는 주파수 제어신호 S_FC가 발생된다. 버퍼(34)의 데이터 저장상태를 검출함으로써 결정된 상기 주파수 제어신호 S_FC는 클럭 발생기(38)로 전달된다.

클럭 발생기(38)는 인가된 주파수 제어신호 S_FC를 사용하여 가변 주파수를 갖는 동기 신호 SYN을 생성한다.

본 발명에서 사용된 제어신호의 파형도를 도시한 도 6에 도시된 바와 같이, 동기 신호 SYN는 주파수 제어신호 S_FC에 기초해서 결정된다. 만약에 주파수 제어신호 S_FC가 로직하이 레벨 즉, 신호영역 C1 또는 C2에 있으면, 동기 신호 SYN은 버퍼(34)를 보다 효율적으로 이용하고 데이터 처리량을 향상시킬 수 있도록 보다 높은 주파수를 갖게 되고, 이로인해 데이터 저장블록(30)으로부터 부호화기(32)로 많은 양의 데이터가 공급된다. 그에 따라, 부호화기(32)에서의 빠른 데이터 압축에 의해 버퍼(34)에 저장된 부호어의 양은 높은 문턱치에 접근하게 되어 부호어의 양이 높은 문턱치 보다 크거나 같아지면, 주파수 제어신호 S_FC는 로직하이 상태에서 로직로우로 레벨 전환한다. 그 결과, 주파수 제어신호 S_FC가 로직로우 레벨 즉, 신호영역 D1 또는 D2를 갖게 되면 동기 신호 SYN는 버퍼(34)에 저장된 부호어의 양을 줄일 수 있도록 보다 낮은 주파수를 갖도록 생성된다. 상기와 같이 생성된 동기 신호 SYN는 데이터 저장블록(30)으로 전달되어 데이터 출력동작을 제어하는데 이용된다.

상술한 바와 같이, 동기 신호 SYN의 제어하에, 데이터 저장블록(30)은 부호화기(32)로 입력 데이터를 출력한다. 데이터 전송특성에 따르면, 데이터 저장블록(30)에서 부호화기(32)로 전달되는 데이터의 양은 동기 신호 SYN의 주파수에 비례한다. 그러므로, 동기 신호 SYN가 보다 높은 주파수를 가질 때, 전송될 데이터의 양은 증가하게 되는 것이다.

이와 같이, 데이터 압축과정 동안에, 데이터 저장블록(30)과 부호화기(32) 간의 데이터 흐름은 버퍼(34)에 저장된 부호어의 양에 기초해서 동기 신호 SYN에 의해 연속적으로 조절됨으로써, 버퍼(34)에 포함된 부호어의 양을 제어하여 버퍼(34)가 오버플로우되거나 언더플로우되는 것을 방지하게 된다.

한편, 도 5에는 본 발명에 의한 복호화 시스템이 도시되어 있으며 그 동작은 도 6을 재차 참조하여 설명하기로 한다.

전송채널을 통해 전송된 부호어는 부호어 저장블록(40)으로 순차적으로 인가되며, 부호어들은 클럭 발생기(48)로부터 생성된 동기 신호 SYN에 반응하여 부호어 저장블록(40)으로부터 버퍼(42)로 공급된다.

버퍼(42)는 인가된 부호어를 복호화기(44)로 출력하며, 복호화기(44)는 각 부호어를 복호화하여 복호화된 데이터를 출력한다. 그러나, 복호화기(44)에서 데이터 복원시에 처리되는 부호어의 양은 일정하지 않기 때문에, 버퍼는 도 4에 도시된 부호화 시스템에서의 버퍼(34)와 유사하게 오버플로우되거나 언더플로우될 수도 있다. 그러므로, 부호화 시스템에서와 유사하게 버퍼(42)에 연결된 제어기(46)는 도 4의 부호화 시스템에서와 동일한 방법을 통해 주파수 제어신호 S_FC를 생성하고, 클럭 생성기(48)은 도 6에 도시된 바와 같이 주파수 제어신호 S_FC를 이용하여 동기 신호 SYN을 출력한다.

따라서, 버퍼(42)에 포함된 부호어의 양도 상술한 데이터 흐름과정을 통해 적절히 제어되어 버퍼(42)가 오버플로우되거나 언더플로우되는 것을 방지하게 된다. 데이터 복원과정이 진행되는 동안, 부호어 저장블록(40), 버퍼(42), 그리고 복호화기(44) 간의 데이터 흐름은 상기한 궤환 제어과정에 의해 계속적으로 조절된다.

도 6에서, 주파수 제어신호 S_FC는 비록 두 개의 로직레벨을 가지지만, 본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 버퍼에 저장된 부호어의 양에 따라 주파수 제어신호 S_FC는 다수개의 레벨을 가질 수 있고, 다수개의 레벨을 갖는 주파수 제어신호 S_FC에 반응하여 동기 신호 SYN도 두 개 이상으로 가변하는 주파수를 갖도록 생성될 수 있다.

상술한 궤환 제어과정을 사용하여 데이터 흐름을 제어함으로써, 데이터 압축 및 복원은 계속적으로 실행되고, 그 결과, 부호화 시스템, 전송채널, 그리고 복호화 시스템을 통해 처리되는 데이터의 양도 증가하게 된다. 더욱이, 부호화 시스템과 복호화 시스템의 효과적인 사용도 가능해진다.

상기에 있어서 본발명의 특정의 실시예에 대하여 설명했지만, 본 명세서에 기재한 특허청구의 범위를 일탈하지 않고 당업자는 여러 가지의 변경을 가할 수 있음은 물론이다.

Claims (6)

1. 입력 데이터를 처리하는 동기식 데이터 압축 시스템에서의 데이터 흐름을 제어하는 방법에 관한 것으로,

   (a) 입력 데이터를 받아들이고 가변 주파수를 갖는 동기 신호에 반응하여 인가된 데이터를 순차적으로 출력하는 단계와;

   (b) 출력된 데이터를 저장한 후, 기결정된 데이터 전송 비율로 제공하는 단계와;

   (c) 상기 저장된 데이터의 양을 검출하여 문턱치와 비교하는 단계와;

   (d) 비교결과에 기초해서 새로운 동기 신호를 생성하고, 상기 단계 (가)에서의 동기 신호를 새로 생성된 동기 신호로 대체하는 단계와;

   (e) 상기 단계 (a) 내지 (d)를 모든 입력 데이터가 처리될 때까지 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 데이터 압축 시스템의 데이터 흐름 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 동기 신호는 낮은 주파수와 높은 주파수의 서로 다른 두 개의 주파수 중의 하나를 갖도록 생성되며, 상기 단계 (d)는,

   (d1) 저장된 데이터의 양이 높은 문턱치 보다 크거나 같으면 낮은 주파수를 갖는 동기 신호를 생성하는 단계와;

   (d2) 저장된 데이터의 양이 낮은 문턱치 보다 적거나 같으면 높은 주파수를 갖는 동기 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 데이터 압축 시스템의 데이터 흐름 제어방법.
3. 입력 데이터를 처리하는 동기식 데이터 압축 시스템에서의 데이터 흐름을 제어하는 장치에 관한 것으로,

   입력 데이터를 받아들이고 가변 주파수를 갖는 동기 신호에 반응하여 인가된 데이터를 순차적으로 출력하는 데이터 공급수단과;

   출력된 데이터를 저장한 후, 기결정된 데이터 전송 비율로 재출력하는 버퍼링수단과;

   상기 저장된 데이터의 양을 검출하고, 저장된 데이터의 양을 문턱치와 비교함으로써 주파수 제어신호를 생성하는 제어신호 생성수단과;

   상기 주파수 제어신호에 반응하여 새로운 동기 신호를 발생시키고, 새로운 동기 신호를 상기 데이터 공급 수단으로 출력하는 동기 신호 생성수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 데이터 압축 시스템의 데이터 흐름 제어장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 주파수 제어신호는 비교결과에 따라 레벨이 변화하며, 동기 신호의 주파수는 주파수 제어신호의 레벨 변화를 검출하여 변화하는 것을 특징으로 하는 동기식 데이터 압축 시스템의 데이터 흐름 제어장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 주파수 제어신호는,

   (p1) 상기 저장된 데이터의 양이 낮은 문턱치 보다 적거나 같은 경우에는 로직로우에서 로직로우로 레벨 변환하고,

   (p2) 상기 저장된 데이터의 양이 높은 문턱치 보다 크거나 같은 경우에는 로직하이에서 로직로우로 레벨 변환하며,

   (p3) 상기 저장된 데이터의 양이 높은 문턱치와 낮은 문턱치 사이 값인 경우는 이전의 로직 레벨을 유지하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 동기식 데이터 압축 시스템의 데이터 흐름 제어장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 동기 신호는 낮은 주파수와 높은 주파수의 서로 다른 두 개의 주파수 중의 하나를 갖도록 생성되며, 상기 동기 신호는,

   (q1) 상기 주파수 제어신호가 로직하이에서 로직로우로 변환하면 낮은 주파수를 갖도록 생성되고,

   (q2) 상기 주파수 제어신호가 로직로우에서 로직하이로 변환하면 높은 주파수를 갖도록 생성되는 것을 특징으로 하는 동기식 데이터 압축 시스템의 데이터 흐름 제어장치.

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