KR100822633B1 - 광정보의 모듈레이션 방법 및 그 장치 - Google Patents

광정보의 모듈레이션 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광정보의 모듈레이션 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 입력되는 데이터 블록의 n 비트 데이터를 m 픽셀로 n:m(n<m, n 및 m 은 자연수) 모듈레이션하는 장치에 있어서, 입력되는 n 비트의 데이터를 m 픽셀로 변조하는 n:m 변조부를 포함하되, 상기 n:m 변조부는 n비트로 생성되는 데이터에 대한 경우의 수와 m 픽셀로 생성되는 이미지 데이터에 대한 경우의 수가 서로 동일하게 생성되도록 m 픽셀의 온 픽셀:오프 픽셀의 비율을 모드 단위로 구분하여 획득하고, 상기 모드 단위로 구분하여 온 픽셀:오프 픽셀 비율이 획득되면, n 비트의 데이터를 m 픽셀로 변조하는 것을 특징으로 하며, 디모듈레이션을 위해 n:m 복조부는 m 개의 픽셀 중 온 픽셀의 개수가 몇이었는지를 확인하기 위하여, m 개의 픽셀 밀도순으로 정렬하여 정렬된 픽셀 밀도 순서에 따라 각 픽셀의 위치를 임계값과 비교하여 모드를 구분하고, 온 픽셀의 개수와 오프 픽셀의 개수가 획득되면 코드 워드로부터 원 데이터값으로 복조하도록 구성된 특징이 있다.
코드율, 코드 레이트, 모듈레이션, 부호화, 홀로그래픽

Description

광정보의 모듈레이션 방법 및 그 장치 {Optical information processing apparatus and optical information processing method}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 5:6 모듈레이션을 처리하는 구성에 대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 5:6 디모듈레이션을 처리하는 구성에 대한 도면이다.
도 4는 6:8 변조 코드와 5:6 변조 코드의 BER 성능을 비교하기 위한 도면이다.
도 5는 6:8 변조 코드와 5:6 변조 코드의 코드 레이트를 동일 비율로 가정한 상태에서의 성능을 비교하기 위한 도면이다.
본 발명은 광정보 저장매체의 n:m 코드 변환에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 n 비트의 데이터 경우의 수와 m 픽셀의 경우의 수가 동일해 지도록 하여 코드 레이트를 높이기 위한 광정보의 모듈레이션 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
홀로그래픽 기술은 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등에 응용되고 있는 기술이다. 이 중에서 대용량 데이터를 저장하는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템은 대상 물체로부터의 신호광과 기준광을 서로 간섭시킬때 발생하는 간섭무늬를 간섭 무늬의 강도에 민감하게 반응하는 저장매체, 예를 들면 광 굴절성 크리스탈 등의 저장매체에 기록하는 것으로, 물체의 3차원 상을 표시할 수 있고 또한 2진 데이터로 된 페이지 단위로 구성되는 수백에서 수천개의 홀로그램 데이터를 동일 장소에 저장할 수 있다.
홀로그래픽 디지털 데이터 시스템은 홀로그래픽 디지털 데이터를 저장 매체에 기록하는 기록 모드시, 광원에서 발생한 레이저광을 기준광과 신호광으로 분리시키고, 신호광을 외부 입력 데이터에 따라 픽셀들의 명암을 이루는 2진 데이터로 코딩하며, 코딩된 신호광과 기설정된 편향각으로 반사된 기준광을 서로 간섭시켜 얻어지는 간섭무늬를 저장매체에 기록한다.
또한 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템은, 재생모드시 광원에서 분리된 신호광을 차단하고, 분리된 기준광만을 기록시 동일한 각도로 편향시켜 저장매체에 조사하고, 이러한 조사를 통해 저장 매체에 기록된 간섭무늬가 재생용 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터를 재생한다.
한편, 저장매체로부터 홀로그래픽 디지털 데이터를 재생하는 경우 광원인 레이저 광의 세기, 렌즈에 의한 왜곡, 시스템 내부의 스캐터링 및 여러 가지 요인에 의해 재상되는 신호는 전체적으로 세기의 분포 차이를 가지게 된다.
더욱이, 가우시안 분포 특성을 갖는 기준광은 재생된 데이터 페이지의 중심 영역에서 일정 레벨 이상의 광 세기를 나타내기 때문에 재생 에러율이 거의 없으나, 데이터 페이지의 모서리 영역에서 광 시기가 일정 레벨 이하로 되어 재생 에러율이 급격하게 증가하는 문제점이 있어 왔다.
그리고 저장매체에서 재생된 데이터로부터 홀로그래픽 디지털 데이터를 디코딩하는 가장 일반적인 방법은 임계값을 이용하는 방식이 있는데, 이 방식은 각 픽셀의 평균이나 0.5값을 이용하는 방식과 국부적인 페이지의 임계값을 이용하는 방식으로 구분된다.
전자(임계값 이용)의 경우, 픽셀의 평균이나 0.5값보다 크면 1로 판독하고, 그보다 작으면 0으로 판독하는 방법이다. 그러나 이 경우 코드율(code rate)은 높으나 재생 에러율(특히, 페이지의 모서리 부분에서의 재생 에러율)이 매우 높게 나타나기 때문에 현실적으로 적용하는데 어려움이 있다.
반면 후자(국부 임계값 이용)의 경우, 한 페이지의 재생신호를 여러 개의 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역에 대해 서로 다른 임계값을 적용, 즉 페이지의 중심에 가까울수록 상대적으로 높은 임계값을 적용하고 페이지의 중심으로부터 멀어질수록(모서리에 근접할 수록) 상대적으로 낮은 임계값을 적용하여 1 과 0을 판정하는 방식이다. 그러나, 이 방법은 코드율이 높고 재생 에러율이 낮은 장점을 갖지만 노이즈 패턴의 양상이 다른 경우 여러 시스템간의 호환성이 떨어진다는 문제를 갖는다.
이에 따라 재생 에러율을 감소시키기 위한 방안들이 개발되고 있는데, 한 예로 IBM 사에서 제안한 밸런스드 블록 코드 방법은 하나의 블록을 설정하고 이 블록 내의 1의 개수와 0의 개수가 동일하도록 코딩한 후에 저장 매체에 기록하고 재생 후에는 하나의 블록 내에서 각 픽셀의 세기를 비교하여 디코딩을 수행하는 것이다. 예를 들면 6:8 코딩의 경우 8비트 중 1과 0의 개수가 같은 64개의 조합을 64개의 데이터와 연관시키고, 재생시에는 재생된 신호 중(8비트 신호) 세기가 큰 것 4개를 1로, 나머지는 0으로 한 조합을 만들고 이를 6비트로 전환하여 디코딩하는 방식이다. 이러한 방식은 4:6 코딩의 경우 대략 67% 정도의 코드 레이트를 갖으며 6:8의 코딩의 경우에는 대략 75 % 정도의 코드 레이트를 갖으며, 8:12의 경우에는 대략 67% 정도의 코드 레이트를 갖는다.
K:N 값에 따라 가능한 코드워드 수와 코드 레이트는 표 1과 같다.
Figure 112006085328769-pat00001
표 1을 보면, N이 클수록 높은 코드레이트를 가지는 밸런스드 블록 코드의 설계가 가능함을 알 수 있다. 그러나 경우의 수가 많아지면 인코더와 디코더가 복잡해지는 문제점이 있다.
현재까지는 여러 변조 방식 중 짧은 길이에 비해 비교적 높은 코드 레이트를 가지는 홀로그래픽 시스템의 변조 코드로는 6:8 밸런스드 블록 코드가 적당한 것으로 알려져 있다.
6:8 밸런스드 코드는 6비트의 데이터를 8 픽셀 중 4개의 온-픽셀과 4개의 오프-픽셀을 가지는 70가지의 경우 중 하나에 매핑시킨다.
그러나, 6:8 밸런스드 코드는 여전히 낮은 코드 레이트로 인해 저장용량의 낭비가 있는 문제점을 안고 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, n 비트의 데이터 경우의 수와 m 픽셀의 경우의 수가 동일해 지도록 하여 코드 레이트를 높이기 위한 광정보의 모듈레이션 방법 및 그 장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 따른 광정보의 모듈레이션 방법은 n:m(n<m, n 및 m 은 자연수) 모듈레이션 방법에 있어서, n 비트로 생성되는 데이터에 대한 경우의 수를 획득하는 단계; m 픽셀로 생성되는 이미지 데이터에 대한 경우의 수를 획득하는 단계; 상기 n 비트로 생성되는 경우의 수와 동일하게 경우의 수가 생성되도록 m 픽셀의 온 픽셀:오프 픽셀의 비율을 모드 단위로 구분하여 획득하는 단계; 및 상기 모드 단위로 구분하여 온 픽셀:오프 픽셀 비율이 획득되면, n 비트의 데이터를 m 픽셀로 변조하는 것을 특징으로 한다.
상기 n:m 모듈레이션 코드는 5:6인 것을 특징으로 한다.
상기 n 비트로 생성되는 데이터에 대한 경우의 수는 n이 5 이므로 32개이고, 상기 m 픽셀로 생성되는 이미지 데이터에 대한 경우의 수는 32개의 경우의 수를 맞 추기 위해 온 픽셀의 수가 3 인 경우와 1인 경우, 그리고 5 인 경우를 추가하는 것을 특징으로 한다.
상기 온 픽셀의 수가 3 인 경우는 순열 공식 6C3에 의해 20개의 경우의 수가 획득되고,상기 온 픽셀의 수가 1인 경우는 6C1에 의해 6개의 경우의 수가 획득되고,상기 온 픽셀의 수가 5인 경우는 6C5에 의해 6개의 경우의 수가 획득된다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광정보의 디모듈레이션 방법은, 광정보를 디모듈레이션할 경우 m 개의 픽셀 중 온 픽셀의 개수가 몇이었는지를 확인하기 위하여, m 개의 픽셀 밀도순으로 정렬하는 단계; 상기 정렬단계에서 픽셀 밀도 크기순으로 정렬되면, 정렬된 픽셀 밀도 순서에 따라 각 픽셀의 위치를 임계값과 비교하여 모드를 구분하는 단계; 모드가 구분되면, 온 픽셀의 개수와 오프 픽셀의 개수가 획득되어 코드 워드로부터 원 데이터값으로 복조하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 광정보를 5:6 디모듈레이션할 경우 6 개의 픽셀 중 온 픽셀의 개수가 몇이었는지를 확인하기 위하여, 6 개의 픽셀 밀도 크기순으로 m1,m2,m3,.m4,m5,m6으로 정렬하는 단계; 상기 정렬단계에서 m1은 온 픽셀이고, m6은 오프 픽셀로 간주하는 단계; m2,m3,m4,m5의 임계값 비교에 의해 모드를 구분하는 단계; 및 모드가 구분되면 모드에 따라 온 픽셀의 개수와 오프 픽셀의 개수가 획득되어 코드 워드로부터 원 데이터값으로 복조하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 m2,m3,m4,m5의 임계값 비교에 의해 모드를 구분하는 단계에서, m2,m3,m4,m5 픽셀이 모두 오프 픽셀이면 모드 1로 설정하는 단계; m2,m3이 온픽셀이고 m4,m5가 오프 픽셀이면 모드 2로 설정하는 단계; 및 m2,m3,m4,m5 픽셀이 모두 온 픽셀이면 모드 3으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 모드 1은 (m2+m3)/2가 임계값보다 작은 경우이고, 상기 모드 2는 (m2+m3)/2가 임계값보다 크면서 (m4+m5)/2가 임계값보다 작은 경우이고, 상기 모드 3은 (m4+m5)/2가 임계값보다 큰 경우 인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광정보의 모듈레이션 장치는 입력되는 데이터 블록의 n 비트 데이터를 m 픽셀로 n:m(n<m, n 및 m 은 자연수) 모듈레이션하는 장치에 있어서, 입력되는 n 비트의 데이터를 m 픽셀로 변조하는 n:m 변조부를 포함하되, 상기 n:m 변조부는 n비트로 생성되는 데이터에 대한 경우의 수와 m 픽셀로 생성되는 이미지 데이터에 대한 경우의 수가 서로 동일하게 생성되도록 m 픽셀의 온 픽셀:오프 픽셀의 비율을 모드 단위로 구분하여 획득하고, 상기 모드 단위로 구분하여 온 픽셀:오프 픽셀 비율이 획득되면, n 비트의 데이터를 m 픽셀로 변조하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광정보의 디모듈레이션 장치는 입력되는 데이터 블록의 n 비트 데이터를 m 픽셀로 n:m(n<m, n 및 m 은 자연수) 디모듈레이션하는 장치에 있어서, m 픽셀로 제공되는 이미지 데이터를 n 비트의 데이터로 복조하는 n:m 복조부를 포함하되, 상기 n:m 복조부는 m 개의 픽셀 중 온 픽셀의 개수가 몇이었는지를 확인하기 위하여, m 개의 픽셀 밀도순으로 정렬하여 정렬된 픽셀 밀도 순서에 따라 각 픽셀의 위치를 임계값과 비교하여 모드를 구 분하고, 온 픽셀의 개수와 오프 픽셀의 개수가 획득되면 코드 워드로부터 원 데이터값으로 복조하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
본 발명은 홀로그래픽 저장 장치의 모드의 워드의 길이가 6인 경우에 모드 구분을 통해 밸런스드 블록 코드에 비해 정보 비트 수를 1 비트 늘려 코드 레이트를 0.8333으로 높인 5:6 변조 코드를 제안한다.
N이 6이면 온 픽셀의 수가 3인 경우의 수는 20이다. 이 경우 4 비트의 정보를 할당할 수 있는데, 여기에 온 픽셀의 수가 1인 경우와 5인 경우를 추가하면 다음 수학식 1과 같다.
Figure 112006085328769-pat00002
5:6 변조 코드의 디코딩 규칙은 다음과 같다.
온 픽셀의 수가 1인 경우를 모드 1, 3인 경우를 모드 2, 5인 경우를 모드 3이라 정의한다.
6개의 픽셀 밀도를 정렬한다.
픽셀 밀도 크기 순으로 m1, m2, m3, m4, m5, m6 이라 하면, m2,m3,m4,m5의 값에 의해 모드를 결정한다. 세 모드 공통적으로 m1은 온 픽셀이고 m6은 오프 픽셀일 확률이 매우 크다. 따라서 m2,m3,m4,m5 픽셀이 모두 오프 픽셀이면 모드 1이 된다. 그리고 m2,m3이 온픽셀이고 m4,m5가 오프 픽셀이면 모드 2가 된다. m2,m3,m4,m5 픽셀이 모두 온 픽셀이면 모드 3 일 확률이 가장 높게 된다.
4 픽셀의 값을 m2와 m3,m4,m5로 묶어서 채널의 임계값과 크기를 비교하면 다음 수학식 2와 같은 형태로 구분된다.
Figure 112006085328769-pat00003
상기 수학식 2를 풀이하면 다음과 같다.
(m2+m3)/2가 임계값보다 작으면 m1만 온 픽셀이고 나머지 픽셀은 오프 픽셀이므로 모드 1이 된다.
(m2+m3)/2가 임계값보다 크면서 (m4+m5)/2가 임계값보다 작으면 m1,m2,m3는 온 픽셀이고 나머지 픽셀은 오프 픽셀이므로 모드 2가 된다.
(m4+m5)/2가 임계값보다 크면 m1,m2,m3,m4,m5는 온 픽셀이고 m6만 오프 픽셀이므로 모드 3이 된다.
상기와 같이 결정한 모드에 따라 인코딩시 할당한 정보 5 비트를 결정할 수 있게 되어 5비트의 데이터를 6픽셀로 모두 표현할 수있어 낭비되는 경우의 수가 없으므로 코드 레이트가 향상되는 것이다.
상기와 같이 5:6 변조 및 복조를 수행하는 과정을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치를 도시한 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 광정보 처리장치(100)는, 광원(110), 광분할기(beam splitter)(120), 다중화기(130), 공간 광변조기(spatial light modulator)(140), 광정보 검출기(150), 데이터 디코딩부(160) 및 데이터 인코딩부(170)를 포함한다.
광원(110)에서 조사된 광은 광분할기(120)를 통하여 기준광(R) 및 신호광(S)으로 분리된다. 기준광(R)은 제 1셔터(190a)를 지나 다중화기(130)에 의하여 반사되어 광정보 기록매체(D)로 소정 각도로 입사된다.
신호광(S)은 제 2셔터(190b)를 지나, 반사경에 의하여 경로가 바뀌어 공간 광변조기(140)로 입사된다. 이때, 공간 광변조기(140)에는 데이터 인코딩부(170)에 의하여 제공되는 인코딩된 페이지 단위의 2진 데이터 즉, 데이터페이지 정보가 입력된다. 데이터 인코딩부(170)는 입력된 데이터를 5:6모듈레이션 코드 변환에 따른 부호화에 의해 2진 데이터를 부호화하여, 페이지 단위로 공간 광변조기(140)에 제공한다.
공간 광변조기(140)는 데이터 인코딩부(170)로부터 입력된 데이터페이지 정보를 광학적으로 변조하여 2차원 이미지화된 된 데이터페이지를 생성하고, 이를 상기 입사된 신호광(S)에 투영시켜 광정보 기록매체(D)로 입사시킨다.
광정보 기록매체(D)에 기준광(R)과 신호광(S)이 입사되면, 광정보 기록매체(D)의 내부에서는 입사된 기준광(R)과 신호광(S) 간의 간섭에 의하여 발생된 간섭패턴의 강도에 따라 내부 운동 전하의 광유도 현상(light induced generation of mobile charge)이 발생하여 그 간섭패턴이 기록되게 된다.
다중화기(130)는 기준광(R)이 광정보 기록매체(D)로 입사되는 각도를 조절하 여, 각도 다중화를 구현한다. 다중화기(130)는 갈바노 미러와 같은 회전미러로 마련되는 것이 바람직하다.
한편, 기록된 데이터의 재생을 위해서는 기준광(R) 만을 광정보 기록매체(D)에 조사하면 된다. 재생시에 제 1셔터(190a)는 광분할기(120)에 의하여 분리된 기준광(R)을 통과시키나, 제 2셔터(190b)는 신호광(S)을 차단한다.
이때, 제 1셔터(190a)를 통과하여 다중화기(130)로부터 조사되는 기준광(R)은 광정보 기록매체(D)에 기록되어 있는 간섭패턴에 의하여 회절되어 데이터페이지의 이미지를 갖는 재생광이 발생된다. 재생광은 광정보 검출기(150)에 의하여 데이터페이지의 이미지로 검출된다. 검출된 데이터페이지의 이미지는 데이터 디코딩부(160)에 의해 복호된다.
광정보 검출기(150)는 CMOS 또는 CCD와 같은 수광배열소자로 구성된다.
광원(110)과 저장매체(D) 사이에는 다수의 광학계를 포함하는 두 개의 경로, 즉 기준광 처리 경로(RPR)와 신호광 처리 경로(SPR)가 형성된다.
먼저, 광 분리기(120)에서는 광원(110)으로부터 입사되는 레이저광을 기준광과 신호광으로 분기하는 데, 여기에서 분기된 수직 편광의 기준광은 기준광 처리 경로(RPR)로 제공되고 분기된 신호광은 신호광 처리 경로(SPR)로 제공된다.
기준광 처리 경로(RPR) 상에는 기준광 처리를 위한 다수의 광학 렌즈(예를 들면, 웨이스트 구성 렌즈, 빔 확장기 등)가 구비된다.
여기에서, 기록 또는 재생 시에 이용되는 기준광은 각 페이지 단위의 2진 데이터를 저장매체(D)에 기록할 때마다 액츄에이터를 이용해 다중화기(130)를 회전시 켜 그 편향각도(θ)를 변화시키는 방법으로 제어되는 데, 이러한 기준광 편향 기법을 통해 수백 내지 수천 개의 홀로그래픽 데이터를 저장매체(D)에 저장하거나 혹은 저장된 홀로그래픽 데이터를 재생 할 수 있다.
한편, 신호광 처리 경로(SPR)상에는 셔터(190b)는 제어수단으로부터의 제어 신호에 따라, 기록모드 시에는 개방 상태를 유지하고, 재생모드 시에는 차단 상태를 유지한다.
신호광 처리 경로(SPR) 상에는 신호광 처리를 위한 다수의 광학 렌즈(예를 들면, 리이미징 렌즈, 빔 확장기, 필드 렌즈 등)가 구비된다.
이어서, 공간 광 변조기(140)에서는 다중화기로부터 전달되는 신호광을 데이터 인코딩부(170)로부터 제공되는 입력 데이터(즉, 본 발명에 따라 코딩된 입력 데이터)에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조, 즉 일 예로서 입력 데이터가 영상의 한 프레임 단위로 된 화상 데이터일 때 공간 광 변조기(140)로 입사되는 신호광은 한 프레임 단위의 신호광으로 변조된 후, 기준광 처리 경로(RPR)의 다중화기(130)에서 입사되는 기준광과 동기를 맞추어 저장매체(D)로 입사된다.
따라서, 저장매체(D)에서는 기록모드 시에 공간 광 변조기(140)로부터 제공되는 2진 데이터의 페이지 단위로 변조된 신호광과 이에 대응하는 편향각도(θ)를 가지고 다중화기(130)으로부터 입사되는 기록용 기준광간의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 무늬가 기록된다. 즉, 변조된 신호광과 기준광간의 간섭에 의해 얻어지는 간섭 무늬의 강도에 따라 저장매체(D) 내부에서 운동 전하의 광 유도 현상이 발생하 는 데, 이러한 과정을 통해 저장매체(D)에 홀로그래픽 데이터의 간섭 무늬가 기록된다.
이후, 공간 광 변조기(140)가 다중화기로부터 입사되는 신호광을 코드 워드 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하여 생성한 신호광을 저장매체(D)로 조사함으로써, 저장매체(D)에는 본 발명에 따라 코딩된 홀로그래픽 데이터가 저장된다.
한편, 본 발명에 따라 코딩되어 저장매체(D)에 기록(저장)된 홀로그래픽 데이터를 재생하는 경우, 시스템 제어 수단(미도시)으로부터의 제어에 따라 신호광 처리 경로(SPR)측의 셔터(190b)는 차단 상태로 되고 기준광 처리 경로(RPR)측이 셔터(190a)는 개방 상태로 된다.
따라서, 광 분리기(120)로부터 분기된 기준광(재생용 기준광)은 다중화기(130)을 통해 반사되어 저장매체(D)로 조사되며, 그 결과 저장매체(D)에서는 판독용 기준광에 의해 기록된 간섭 무늬가 입사된 판독용 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터(즉, 바둑판 형상 무늬)로 복조되며, 여기에서 복조된 재생 신호는 광정보검출기(150)로 조사된다.
이어서, 광정보검출기(150)에서는 저장매체(D)로부터 조사되는 재생 출력을 원래의 데이터, 즉 전기신호로 복원하며, 여기에서 복원된 재생 신호는 데이터 디코딩부(160)로 전달된다.
데이터 디코딩부(160)는 저장매체(D)로부터 재생되어 광정보검출기(150)를 통해 출력되는 코딩된 재생신호를 코딩 전의 원신호로 디코딩한다.
한편 상술한 과정에서 데이터 인코딩부(170)와 데이터 디코딩부(160)에 의한 데이터의 부호화 및 이미지의 복호화를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 5:6 모듈레이션을 처리하는 구성에 대한 도면이다. 도 2를 참조하면, 비트 단위로 제공되는 데이터는 데이터 인코딩부(170)에서 광정보 저장장치에서 인식할 수 있는 신호 형태로 코딩된 후, 5:6 변조부(M)에 의해 6픽셀 단위의 코드 워드로 변환되어 공간 광변조기(140)에서 광학적으로 변조되어 2차원 이미지화된 된 데이터페이지가 생성된다. 이 이미지 데이터는 상기 입사된 신호광(S)에 투영시켜 광정보 기록매체(D)로 입사시킨다.
상기 5:6 변조는 필요에 따라 공간 광변조기(140)에서 수행할 수 있다. 본 발명에서는 이해의 편의를 돕기 위해 별도의 블록으로 제시한다.
상기와 같이 5:6 형태로 변조된 이미지 데이터는 다음과 같이 복조된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 5:6 디모듈레이션을 처리하는 구성에 대한 도면이다. 도 3을 참조하면, 광정보 기록매체(D)에 저장된 이미지 데이터는 광정보 검출기(150)에 의해 데이터 페이지의 이미지가 검출되고, 검출된 데이터패이지의 이미지는 5:6 형태 복조 형태에 따라 비트 단위로 복조된 후 데이터 디코딩부(160)에 의해 디코딩되어 데이터로 출력된다.
상기 5:6 복조 과정은 필요에 따라 광정보 검출기(150)에서 수행할 수 있다. 본 발명에서는 이해의 편의를 돕기 위해 별도의 블록으로 제시한다.
상기와 같이 블록을 5:6 형태로 변조 및 복조하게되면 6:8 형태로 변복조시보다 높은 0.8333의 코드 레이트를 가지기 때문에 저장용량을 크게 증가시킬 수 있 고, 코드워드의 길이는 6으로 더 짧기 때문에 인코더 및 디코더를 더 간단하게 구현할 수 있다.
도 4는 6:8 변조 코드와 5:6 변조 코드의 BER 성능을 비교하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 5:6 변조 코드의 코드 레이트가 훨씬 높음면서 성능면에서 6:8 변조 코드와 차이가 없음을 알 수 있다.
두 변조 코드의 코드 레이트가 서로 다르기 때문에 보다 공정한 비교를 위해 다음 수학식 3과 같이 정의된 Eb/No로 성능 그래프를 제시하면 다음과 같다.
Figure 112006085328769-pat00004
도 5는 6:8 변조 코드와 5:6 변조 코드의 코드 레이트를 동일 비율로 가정한 상태에서의 성능을 비교하기 위한 도면이다.
도 5에서는 6:8 변조 코드와 5:6 변조 코드의 코드 레이트를 같은 비율로 처리한 상태에서 성능을 비교한 것이므로, 각 코드별로 성능을 객관적으로 비교할 수 있다. 도 5에서는 5:6 변조 코드의 에러가 더 낮은 것으로 나타나므로 5:6 변조 코드가 코드 레이트가 높으면서 성능도 더 좋다는 것을 알 수 있다.
이상과 같은 본 발명에서는 코드 레이트를 높이기 위해, 온 픽셀 및 오프 픽셀의 개수를 다양하게 하여 코드 워드의 경우의 수를 비트 데이터 경우의 수와 일치하므로 저장 공간의 낭비가 없다. 온 픽셀 및 오프 픽셀의 개수는 모드 구분을 통해 구분하므로 데이터 재생시 에러율을 낮출수 있는 효과가 있다.
특히 5:6 변조 및 복조에서는 코드워드의 길이가 짧으면서도 높은 코드 레이트를 갖게 하므로 저장공간의 낭비가 없으면서 성능 또한 좋아지는 장점이 있다.

Claims (18)

  1. n:m(n<m, n 및 m 은 자연수) 모듈레이션 방법에 있어서,
    n 비트로 생성되는 데이터에 대한 경우의 수를 획득하는 단계;
    m 픽셀로 생성되는 이미지 데이터에 대한 경우의 수를 획득하는 단계;
    상기 n 비트로 생성되는 경우의 수와 동일하게 경우의 수가 생성되도록 m 픽셀의 온 픽셀:오프 픽셀의 비율을 모드 단위로 구분하여 획득하는 단계; 및
    상기 모드 단위로 구분하여 온 픽셀:오프 픽셀 비율이 획득되면, n 비트의 데이터를 m 픽셀로 변조하는 것을 특징으로 하는 광정보의 모듈레이션 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 n:m 모듈레이션 코드는 5:6인 것을 특징으로 하는 광정보의 모듈레이션 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 n 비트로 생성되는 데이터에 대한 경우의 수는 n이 5 이므로 32개 인 것을 특징으로 하는 광정보의 모듈레이션 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 m 픽셀로 생성되는 이미지 데이터에 대한 경우의 수는 32개의 경우의 수를 맞추기 위해 온 픽셀의 수가 3 인 경우와 1인 경우, 그리고 5 인 경우를 추가하는 것을 특징으로 하는 광정보의 모듈레이션 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 온 픽셀의 수가 3 인 경우는 순열 공식 6C3에 의해 20개의 경우의 수가 획득되고,
    상기 온 픽셀의 수가 1인 경우는 6C1에 의해 6개의 경우의 수가 획득되고,
    상기 온 픽셀의 수가 5인 경우는 6C5에 의해 6개의 경우의 수가 획득되는 것을 특징으로 하는 광정보의 모듈레이션 방법.
  6. 광정보를 디모듈레이션할 경우 m 개의 픽셀 중 온 픽셀의 개수가 몇이었는지를 확인하기 위하여,
    m 개의 픽셀 밀도순으로 정렬하는 단계;
    상기 정렬단계에서 픽셀 밀도 크기순으로 정렬되면, 정렬된 픽셀 밀도 순서에 따라 각 픽셀의 위치를 임계값과 비교하여 모드를 구분하는 단계; 및
    모드가 구분되면, 온 픽셀의 개수와 오프 픽셀의 개수가 획득되어 코드 워드로부터 원 데이터값으로 복조하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 광정보의 디모듈레이션 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 광정보를 5:6 디모듈레이션할 경우 6 개의 픽셀 중 온 픽셀의 개수가 몇이었는지를 확인하기 위하여,
    6 개의 픽셀 밀도 크기순으로 m1,m2,m3,.m4,m5,m6으로 정렬하는 단계;
    상기 정렬단계에서 m1은 온 픽셀이고, m6은 오프 픽셀로 간주하는 단계;
    m2,m3,m4,m5의 임계값 비교에 의해 모드를 구분하는 단계; 및
    모드가 구분되면 모드에 따라 온 픽셀의 개수와 오프 픽셀의 개수가 획득되어 코드 워드로부터 원 데이터값으로 복조하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 광정보의 디모듈레이션 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 m2,m3,m4,m5의 임계값 비교에 의해 모드를 구분하는 단계에서,
    m2,m3,m4,m5 픽셀이 모두 오프 픽셀이면 모드 1로 설정하는 단계;
    m2,m3이 온픽셀이고 m4,m5가 오프 픽셀이면 모드 2로 설정하는 단계; 및
    m2,m3,m4,m5 픽셀이 모두 온 픽셀이면 모드 3으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광정보의 디모듈레이션 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 모드 1은 (m2+m3)/2가 임계값보다 작은 경우이고,
    상기 모드 2는 (m2+m3)/2가 임계값보다 크면서 (m4+m5)/2가 임계값보다 작은 경우이고,
    상기 모드 3은 (m4+m5)/2가 임계값보다 큰 경우 인 것을 특징으로 하는 광정보의 디모듈레이션 방법.
  10. 입력되는 데이터 블록의 n 비트 데이터를 m 픽셀로 n:m(n<m, n 및 m 은 자연수) 모듈레이션하는 장치에 있어서,
    입력되는 n 비트의 데이터를 m 픽셀로 변조하는 n:m 변조부를 포함하되,
    상기 n:m 변조부는 n비트로 생성되는 데이터에 대한 경우의 수와 m 픽셀로 생성되는 이미지 데이터에 대한 경우의 수가 서로 동일하게 생성되도록 m 픽셀의 온 픽셀:오프 픽셀의 비율을 모드 단위로 구분하여 획득하고, 상기 모드 단위로 구분하여 온 픽셀:오프 픽셀 비율이 획득되면, n 비트의 데이터를 m 픽셀로 변조하는 것을 특징으로 하는 광정보의 모듈레이션 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 n:m 모듈레이션 코드는 5:6인 것을 특징으로 하는 광정보의 모듈레이션 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 n 비트로 생성되는 데이터에 대한 경우의 수는 n이 5 이므로 32개 인 것을 특징으로 하는 광정보의 모듈레이션 장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 m 픽셀로 생성되는 이미지 데이터에 대한 경우의 수는 32개의 경우의 수를 맞추기 위해 온 픽셀의 수가 3 인 경우와 1인 경우, 그리고 5 인 경우를 추가하는 것을 특징으로 하는 광정보의 모듈레이션 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 온 픽셀의 수가 3 인 경우는 순열 공식 6C3에 의해 20개의 경우의 수가 획득되고, 상기 온 픽셀의 수가 1인 경우는 6C1에 의해 6개의 경우의 수가 획득되고, 상기 온 픽셀의 수가 5인 경우는 6C5에 의해 6개의 경우의 수가 획득되는 것을 특징으로 하는 광정보의 모듈레이션 장치.
  15. 입력되는 데이터 블록의 n 비트 데이터를 m 픽셀로 n:m(n<m, n 및 m 은 자연수) 디모듈레이션하는 장치에 있어서,
    m 픽셀로 제공되는 이미지 데이터를 n 비트의 데이터로 복조하는 n:m 복조부를 포함하되,
    상기 n:m 복조부는 m 개의 픽셀 중 온 픽셀의 개수가 몇이었는지를 확인하기 위하여, m 개의 픽셀 밀도순으로 정렬하여 정렬된 픽셀 밀도 순서에 따라 각 픽셀의 위치를 임계값과 비교하여 모드를 구분하고, 온 픽셀의 개수와 오프 픽셀의 개수가 획득되면 코드 워드로부터 원 데이터값으로 복조하는 것을 특징으로 하는 광정보의 디모듈레이션 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 광정보를 5:6 디모듈레이션할 경우 6 개의 픽셀 중 온 픽셀의 개수가 몇이었는지를 확인하기 위하여,
    6 개의 픽셀 밀도 크기순으로 m1,m2,m3,.m4,m5,m6으로 정렬하여, m1은 온 픽셀로, m6은 오프 픽셀로 간주하며, m2,m3,m4,m5의 임계값 비교에 의해 모드를 구분하고, 모드가 구분되면 모드에 따라 온 픽셀의 개수와 오프 픽셀의 개수가 획득되어 코드 워드로부터 원 데이터값으로 복조하는 것를 수행하는 것을 특징으로 하는 광정보의 디모듈레이션 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 m2,m3,m4,m5의 임계값 비교에 의해 모드를 구분하는 것은,
    m2,m3,m4,m5 픽셀이 모두 오프 픽셀이면 모드 1로 설정하고,
    m2,m3이 온픽셀이고 m4,m5가 오프 픽셀이면 모드 2로 설정하며,
    m2,m3,m4,m5 픽셀이 모두 온 픽셀이면 모드 3으로 설정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 광정보의 디모듈레이션 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 모드 1은 (m2+m3)/2가 임계값보다 작은 경우이고,
    상기 모드 2는 (m2+m3)/2가 임계값보다 크면서 (m4+m5)/2가 임계값보다 작은 경우이고,
    상기 모드 3은 (m4+m5)/2가 임계값보다 큰 경우 인 것을 특징으로 하는 광정 보의 디모듈레이션 장치.
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