KR100942702B1 - 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을사용하는 변복조 방법 및 그 장치 - Google Patents

심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을사용하는 변복조 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 변복조 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 주파수 확산에 사용되는 2N(N은 실수)개의 전체 확산부호 또는 직교부호를 2M(M<N)개의 숫자단위로 나누어 다수의 서브그룹을 생성하는 단계; 상기 생성된 서브그룹 중 사용자로부터 선택되는 P+L(P, L은 실수)개의 서브그룹을 채택하는 단계; 상기 채택된 P개의 각 서브그룹에 M개의 데이터 비트를 입력하여, 상기 각 서브그룹에서 2M개의 확산부호 중 하나의 확산부호가 선택되도록 함으로, 전체 P개의 확산부호를 획득하는 단계; 상기 채택된 P개의 서브그룹으로 입력되는 P*M개의 데이터 비트를 사용하여 심볼 오류정정을 위한 L*M개의 패리티 비트를 생성하는 단계; 상기 L*M개의 패리티 비트를 상기 L개의 서브그룹으로 입력하여, 상기 L개의 서브그룹에서 2M개의 확산부호 중 하나의 확산부호가 선택되도록 하는 단계; 상기 P+L개의 서브그룹으로부터 획득된 P+L개의 확산부호에서 다수값을 선택하여, 상기 다수값으로 이루어진 전송 데이터를 발생하는 단계를 포함하여 구성되며, 이에 의하여 전체 시스템의 프로세싱 이득 개선, 전송 데이터률 증가 및 더욱 안정된 디지털 통신을 저전력으로 구현할 수 있는 효과를 가진다.
주파수 선택적 기저대역, 다중 전송, 통신, 통신 모뎀, 심볼 오류정정

Description

심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 변복조 방법 및 그 장치{Apparatus and Method for Symbol error correctable Modulation and Demodulation using Frequency Selective Baseband}
본 발명은 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 변복조 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 인체 주변의 잡음전력이 다른 대역에 비하여 집중되어 있는 DC 부터 5MHz까지의 주파수 대역을 피하고, 인체가 도파관 역할을 하여 전송되는 신호의 세기가 인체 외부로 방사되는 신호의 세기보다 더욱 큰 주파수 대역까지의 제한된 주파수대역을 사용하여 전송 데이터률을 증가시킴과 더불어, 심볼 오류정정을 적용하여 더욱 안정된 디지털 통신이 저전력으로 수행되도록 하기 위한 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 변복조 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-072-02, 과제명: 인체통신 컨트롤러 SoC].
인체 통신이란 전도성을 갖는 인체를 통신 채널로 이용하여 인체와 연결되어 있는 기기들 간에 신호를 전달하는 기술을 말하는 것으로, 개인 휴대 정보 단말기(PDA, personal digital assistant), 휴대형 퍼스널 컴퓨터(portable personal computer), 디지털 카메라(digital camera), MP3 플레이어(MP3 player), 휴대폰 등의 다양한 휴대 기기간의 통신 및 프린터, TV, 출입 시스템 등 고정된 기기와의 통신이 사용자의 간단한 접촉만으로 네트워크가 구성되는 기술이다.
현재 인체통신 방법으로는 제한된 통과대역(passband)을 사용하는 기술과, 고유의 사용자 ID를 사용한 스크램블링, 채널코딩, 인터리빙, 스프레딩 등을 이용하는 방법이 제안되고 있다.
그러나, 이와 같은 인체통신 방법은 제한된 주파수 대역을 사용하기 위해 대부분의 통신시스템에서 사용하는 중간주파수(fc)를 가지는 통과대역을 사용하여, 이로 인한 디지털-아날로그 변환기, 아날로그-디지털 변환기, 중간주파수 변환기 등의 아날로그 송수신단을 필요로 하고 있어, 저전력화 측면에서 단점을 가진다.
또한 현재의 인체통신 방법은 프로세싱 이득을 위한 시간축/주파수축 확산방법을 제안하여, 제한된 주파수 대역 때문에 전송 데이터률의 증가나 더욱 안정적인 데이터 송수신에 효율적이지 못한 문제점을 가진다.
한편, 데이터를 송신하거나 수신하는 경우, 데이터의 전송 성공률을 확인하기 위한 오류 검출을 수행하게 되며, 오류 검출 및 정정을 위해 패리티 비트(Parity bit)를 이용하게 된다.
현재 디지털 통신에서는 송수신 데이터의 오류 정정을 위한 다양한 선형 블록 부호들이 연구되어 있다.
일반적으로 해밍코드(Hamming Code)를 포함하는 선형 블록 코드는, k비트의 정보비트에 n-k 비트의 패리티 비트가 추가되어 전체 n 비트의 코드워드를 구성한다. 선형 블록 코드의 인코딩은 k x n 차원의 생성 매트릭스 계산에 의해 간단히 구현되며, 선형 블록 코드의 디코딩은 (n-k) x n 차원의 패리티 체크 매트릭스와 수신신호를 사용하여 1 x (n-k) 차원의 신드롬을 계산하고, 이 신드롬으로부터 오류 패턴을 생성한 다음, 해당 오류 패턴과 수신신호를 XOR하여 수신신호에 포함되어 있는 오류를 정정한다.
선형 블록 코드의 한 예로 패리티 비트수를 4로 하는 경우, (15, 11) 해밍코드가 가능하며, 이는 11비트의 정보비트에 4비트의 패리티 비트가 부가되어 전체 15비트가 전송되며, 1비트의 오류정정이 가능하다. 또한 단축비트를 3으로 하는 경우, (12, 8) 단축 해밍 코드가 가능하며, 이는 8비트의 정보비트에 4비트의 패리티 비트가 부가되어 전체 12비트가 전송되며, 1비트의 오류정정이 가능함을 알 수 있다.
이에, 본 발명은 디지털 통신 특히 인체통신에 있어서, 심볼 오류정정이 적용되어 더욱 안정된 인체통신이 저전력으로 구현되도록 하기 위한 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 변복조 방법 및 그 장치를 구현하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 일 측면에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 변조 방법은, 주파수 확산에 사용되는 2N(N은 실수)개의 전체 확산부호 또는 직교부호를 2M(M<N)개의 숫자단위로 나누어 다수의 서브그룹을 생성하는 단계; 상기 생성된 서브그룹 중 사용자로부터 선택되는 P+L(P, L은 실수)개의 서브그룹을 채택하는 단계; 상기 채택된 P개의 각 서브그룹에 M개의 데이터 비트를 입력하여, 상기 각 서브그룹에서 2M개의 확산부호 중 하나의 확산부호가 선택되도록 함으로, 전체 P개의 확산부호를 획득하는 단계; 상기 채택된 P개의 서브그룹으로 입력되는 P*M개의 데이터 비트를 사용하여 심볼 오류정정을 위한 L*M개의 패리티 비트를 생성하는 단계; 상기 L*M개의 패리티 비트를 상기 L개의 서브그룹으로 입력하여, 상기 L개의 서브그룹에서 2M개의 확산부호 중 하나의 확산부호가 선택되도록 하는 단계; 상기 P+L개의 서브그룹으로부터 획득된 P+L개의 확산부호에서 다수값을 선택하여, 상기 다수값으로 이루어진 전송 데이터를 발생하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 변조 방법은, 상단부로부터 제공되는 직렬데이터를 P*M비트의 병렬데이터로 변환하는 단계를 더 포함하여, 상기 채택된 P개의 각 서브그룹으로 상기 M개의 병렬데이터 비트를 입력하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 변조 방법은, 상단부로부터 제공되는 직렬데이터를 P*M+1비트의 병렬데이터로 변환하는 단계; 상기 P+L개의 서브그룹으로부터 획득된 P+L개의 확산부호에서 선택되는 다수값과 상기 P*M+1비트의 1비트를 XOR하여 전송 데이터를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 P+L개의 서브그룹으로부터 획득된 P+L개의 확산부호에서 다수값을 선택하는 단계는, 상기 획득된 각 확산부호를 두개씩 묶어 AND하고 상기 AND된 값들을 OR하여, 상기 다수값을 획득하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 다른 측면에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 복조 방법은, 주파수 확산에 사용되는 2N(N은 실수)개의 전체 확산부호를 2M(M<N)개의 숫자단위로 나누어 다수의 서브그룹을 생성하는 단계; 송신단으로부터 변조된 데이터를 전송받는 경 우, 상기 전송 데이터에서 프레임 동기와 타이밍 동기를 획득하는 단계; 상기 다수의 서브그룹 중에서 상기 전송 데이터의 변조 시에 사용된 것으로 판단되는 P+L개의 서브그룹을 선택하고, 상기 선택된 서브그룹별 확산부호를 상기 획득된 프레임 동기와 타이밍 동기에 맞추는 단계; 상기 P+L개의 서브그룹별 확산부호와 상기 전송 데이터의 상관값을 계산하여, 상기 전송 데이터의 변조 시에 선택된 것으로 판단되는 하나의 확산부호를 상기 P+L개의 각 서브그룹별로 검출하는 단계; 상기 P+L개의 각 서브그룹에서 상기 검출되는 확산부호의 M비트 인덱스값이 발생되도록 하고, 상기 발생에 따른 (P+L)*M의 인덱스값으로부터 패리티 체크 매트릭스를 사용한 L*M개의 신드롬을 생성하는 단계; 상기 L*M개의 신드롬으로부터 M*P개의 오류패턴을 생성하고, 상기 생성된 오류패턴과 상기 P개의 서브그룹으로부터 발생되는 M*P의 인덱스값을 XOR하여 심볼 오류를 정정하는 단계; 상기 심볼 오류가 정정된 병렬데이터의 상기 M*P 인덱스값을 직렬데이터로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 복조 방법은, 상기 P개의 서브그룹별로 발생되는 상기 인덱스값의 상관값들에 따라 1비트의 데이터를 획득하는 단계; 상기 획득된 1비트의 데이터와 상기 심볼 오류가 정정된 M*P의 병렬데이터를 합한 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 또 다른 측면에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 변조 장치는, 주파수 확산에 사용되는 2N(N은 실수)개의 전체 확산부호를 2M(M<N)개의 숫자단위로 나눈 다수의 서브그룹 중 하나의 서브그룹을 포함하고, M개의 데이터 비트가 입력되는 경우 해당 서브그룹의 확산부호들(2M) 중 하나의 확산부호를 선택하여 출력하는 다수의 서브주파수 선택적 스프레더; 상단부로부터 제공되는 직렬데이터를 P*M비트의 병렬데이터로 변환하고, 상기 다수의 서브주파수 선택적 스프레더 중 사용자로부터 선택되는 P개의 서브주파수 선택적 스프레더 각각에 M개의 데이터 비트를 출력하는 직렬-병렬 변환부; 상기 직렬-병렬 변환부로부터 상기 P개의 서브주파수 선택적 스프레더로 출력되는 P*M개의 데이터 비트를 획득하고, 상기 획득된 P*M개의 데이터 비트로부터 심볼 오류정정을 위한 L*M개의 패리티 비트를 생성하여 L개의 상기 서브주파수 선택적 스프레더로 출력하는 패리티 비트 생성부; 상기 P+L개의 서브주파수 선택적 스프레더로부터 출력되는 P+L개의 확산부호에서 다수값을 선택하여, 상기 다수값으로 이루어진 전송 데이터를 발생하는 다수값 선택부을 포함한다.
상기 직렬-병렬 변환부는, 상기 상단부로부터 제공되는 직렬데이터를 P*M+1비트의 병렬데이터로 변환하고, 사용자로부터 선택되는 상기 P개의 서브주파수 선택적 스프레더 각각에 M개의 데이터 비트를 출력하고, 상기 1비트는 상기 P*M 비트와 별도로 출력하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 이용한 주파수 변복조 장치는, 상기 다수값 선택부로부터 선택되는 다수값과 상기 직렬-병렬 데이터부로부터 상기 별도로 출력되는 1비트를 XOR하는 XOR 논리회로를 더 포함하여, 상기 전송 데이터률을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
상기 다수값 선택부는, 상기 선택된 P+L개의 확산부호를 두개씩 묶어 AND하고 상기 AND된 값들을 OR하여, 상기 다수값을 획득하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 또 다른 측면에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 복조 장치는, 주파수 확산에 사용되는 2N(N은 실수)개의 전체 확산부호를 2M(M<N)개의 숫자단위로 나누어 다수의 서브그룹을 생성하고, 송신단으로부터 변조된 데이터가 전송되는 경우 상기 전송 데이터에서 프레임 동기와 타이밍 동기를 획득한 후, 상기 다수의 서브그룹 중에서 상기 전송 데이터의 변조 시에 사용된 것으로 판단되는 P+L개의 서브그룹을 선택하여, 상기 P+L개의 서브그룹별 확산부호들을 상기 획득된 프레임 동기와 타이밍 동기에 일치시켜 출력하는 직교부호 생성기; 상기 송신단으로부터 변조된 전송 데이터가 수신되는 경우, 2M개의 확산부호를 상기 직교부호 생성기로부터 제공받아 상기 제공받은 확산부호들과 상기 전송 데이터의 상관값을 계산하고, 상기 전송 데이터의 상기 변조 시에 선택된 것으로 판단되는 하나의 확산부호를 검출하여, 상기 검출된 확산부호의 M비트 인덱스값을 출력하는 다수의 서브주파수 선택적 디스프레더; 상기 직교부호 생성기로부터 상기 P+L개의 서브그룹별 확산부호들 을 각각 제공받은 P+L개의 상기 서브주파수 선택적 디스프레더로부터 (P+L)*M의 인덱스값을 입력받고, 상기 입력받은 인덱스값으로부터 패리티 체크 매트릭스를 사용한 L*M개의 신드롬을 생성하는 신드롬 생성부; 상기 L*M개의 신드롬으로부터 M*P개의 오류패턴을 생성하는 오류패턴 생성부; 상기 P개의 서브주파수 선택적 디스프레더로부터 출력되는 M*P의 인덱스값과 상기 오류패턴 생성부로부터 생성된 M*P개의 오류패턴을 XOR하여 상기 M*P의 인덱스값의 심볼 오류를 정정하는 오류비트 정정부; 병렬데이터인 상기 심볼 오류가 정정된 M*P 인덱스값을 직렬데이터로 변환하는 병렬-직렬 변환부를 포함한다.
바람직하게 상기 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 복조 장치는, 상기 P+L개의 서브주파수 선택적 디스프레더로부터 상기 출력되는 인덱스값의 상관값들을 제공받고, 상기 제공된 상관값들에 따라 1비트의 데이터를 출력하는 상관값 판별부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 병력-직렬 변환부는, 상기 오류비트 정정부로부터 출력되는 상기 P*M의 인덱스값과 더불어 상기 상관값 판별부로부터 출력되는 1비트의 데이터가 입력되는 경우, 상기 P*M의 인덱스값과 상기 1비트의 데이터를 합한 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 변복조 방법 및 그 장치는, 디지털 통신에서 직렬-병렬변환, 주 파수 선택적 기저대역 전송 및 제한된 수의 확산부호를 사용하여 전체 시스템의 프로세싱 이득을 개선함과 더불어 전송 데이터률을 증가시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 변복조 방법 및 그 장치는, 주파수 선택적 기저대역 전송 방식을 이용하여 아날로그 송수신단의 구성을 최소화하고, 직병렬변환에 의한 심볼 구성시 전송되는 비트의 일부를 대신하여 심볼 오류정정을 위한 패리티비트를 추가함으로써 더욱 안정된 디지털 통신을 저전력으로 구현할 수 있는 효과를 가진다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
본 발명의 디지털 통신 시스템, 특히 인체통신 시스템에서 적용 가능한 것으로서, 이하에서는 편의상 인체통신 시스템을 대상으로 하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인체통신용 주파수 선택적 기 저대역과, 주파수별 인체내 전달 신호전력, 인체주변의 잡음전력과의 관계를 나타낸 도면이다.
이와 같은 도 1은 다양한 측정장소에서 인체에 유기되는 간섭신호를 측정한 결과들을 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인체통신에서는 잡음전력이 가장 큰 구간인 DC ~ 5MHz 구간과 인체외 방사 신호전력이 인체내 전달 신호전력보다 커지는 40MHz이상 구간을 제외한 5MHz에서부터 40MHz까지의 주파수 구간 안에서 주파수 선택적 기저대역(Frequency Selective Baseband)을 사용한다.
여기서, 주파수 선택적 기저대역이란 데이터의 프로세싱 이득을 위해 사용되는 모든 확산부호 중에서 사용자가 원하는 주파수대역에서 가장 우세한 주파수 특성을 가지는 확산부호만을 사용함으로써, 아날로그 송수신부가 간단해지는 기저대역 전송을 수행함과 더불어, 원하는 주파수대역과 프로세싱 이득을 동시에 획득할 수 있는 전송방식 기술이다.
이에, 도 1은 일예로 주파수 선택 방식이 확산부호로 64개의 월시부호(Walsh Code)를 사용하도록 한다. 64개의 월시부호는 0에서 32MHz까지의 주파수대역을 64개로 분할하여 순차적으로 가장 우세한 주파수가 고르게 분포되어 특성을 가진다. 이때 64개의 월시부호를 4개의 서브그룹으로 나누어 잡음전력이 가장 큰 주파수대역 즉, DC ~ 5MHz 주파수 대역을 사용하는 첫번째 서브그룹을 제외하고, 나머지 3개의 주파수대역을 사용하는 서브그룹을 선택함으로써, 원하는 주파수 대역을 사용하는 주파수 선택적 기저대역 전송을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 64비트 월시부호의 서브그룹을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 확산부호는 64개의 월시부호를 사용하고, 이를 4개의 서브그룹으로 나누어 각각의 그룹이 16개의 월시부호를 가지도록 할 수 있다. 이에, 서브그룹 0은 W0 ~ W15, 서브그룹 1은 W16 ~ W31, 서브그룹 2는 W32 ~ W47, 서브그룹 3은 W48 ~ W63의 16개 월시부호들을 각각 포함한다.
한편, W0부터 W63까지의 64개 월시부호는 사용주파수 대역을 정확히 64개로 분할하여 각 월시부호의 가장 우세한 주파수(fd)가 분할된 주파수에 순차적으로 매핑되도록 하는 특징을 가진다.
일예로, 전체 월시부호의 확산 주파수대역을 32MHz로 가정하였을 경우, 한 월시부호의 가장 우세한 주파수(fd) 간격은 32MHz/64로 0.5MHz를 가진다. 따라서, W1의 fd는 1MHz, W48의 fd는 24.5MHz, W63의 fd는 32MHz를 가진다.
그리고, 도 1에 따른 본 발명의 실시예에서는 서브그룹 0을 제외한 서브그룹1(W16 ~ W31), 서브그룹2(W32 ~ W47) 그리고 서브그룹 3(W48 ~ W63)을 선택함으로써, 전체 32MHz의 대역 중 8.5MHz ~ 32 MHz에 가장 우세한 주파수(fd)를 가지는 월시부호를 사용한다.
다음으로, 이와 같은 월시부호를 사용하되, 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 변복조 방법 및 장치에 대해 자세히 살펴보도록 한다.
이하, 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 변복조 방법 및 장치는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 확산부호로 64개의 월시부호를, 주파수 대역으로는 도 1의 인체통신 주파수대역을 사용하고, 도 2에 도시된 4개의 서브그룹 중에서 서브그룹0(W0 ~ W15)을 제외한 서브그룹1(W16 ~ W31), 서브그룹2(W32 ~ W47) 그리고 서브그룹 3(W48 ~ W63)을 선택하여 전체 64개의 월시부호 중에서 48개의 월시부호를 선택적으로 사용하도록 한다.
또한, 이하 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 변복조 방법 및 장치는 심볼 오류정정을 위한 선형 블록 코드로 (12,8) 단축 해밍 코드를 일 실시예로 사용하도록 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 변조장치를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 변조장치(100)는 직렬-병렬 변환부(Serial-Parallel Converter: 이하 ‘S2P’라 칭함)(110), 다수의 서브주파수 선택적 스프레더(121~123), 패리티 비트 생성부(130) 및 다수값 선택부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
주파수 선택적 변조장치(100)에서 S2P(110)는, 입력되는 직렬데이터를 8비트 의 병렬데이터로 변환하고, 변환된 병렬데이터가 4비트씩 서브주파수 선택적 스프레더1(121)과 서브주파수 선택적 스프레더2(122)의 입력으로 출력되도록 하는 기능을 수행한다. 또한, S2P(110)는 상기 변환된 8비트의 병렬데이터(b7 ~ b0)가 패리티 비트 생성부(130)의 입력으로 출력되도록 한다.
일예로, S2P(110)는 전송할 데이터의 비트열을 8Mbps의 전송속도로 입력받는 경우, 이를 b7 ~ b0의 8비트 병렬데이터로 변환하고, 변환된 병렬데이터가 1Mbps의 속도로 출력되도록 할 수 있다.
주파수 선택적 변조장치(100)에서 패리티 비트 생성부(130)는 입력되는 8비트의 병렬데이터로부터 오류 검출 및 정정에 사용될 4비트의 패리티비트 p3~p0을 생성하는 기능을 수행한다.
한편, 주파수 선택적 변조장치(100)는 잡음전력이 강한 주파수 구간의 월시부호(W0 ~ W15)를 사용하지 않는다.
이에, 서브주파수 선택적 스프레더1(121)은 상기 S2P(110)의 출력 중에서 b7 ~ b4의 4비트를 입력받아 W16에서 W31까지의 월시부호 중 하나를 선택하여 64Mcps 속도의 DO1을 출력한다. 그리고, 서브주파수 선택적 스프레더2(122)는 S2P(110)의 출력 중에서 b3 ~ b0의 4비트를 입력받아 W32에서 W47까지의 월시부호 중 하나를 선택하여 64Mcps 속도의 DO2를 출력하며, 서브주파수 선택적 스프레더3(123)은 패리티 비트 생성부(130)로부터 p3~p0의 4비트를 입력받아 W48에서 W63까지의 월시부호 중 하나를 선택하여 64Mcps 속도의 DO3을 출력한다.
다수값 선택부(140)는 상기 각 서브주파수 선택적 스프레더(121~123)로부터 출력되는 DO1, DO2 및 DO3의 3 비트를 각각 A, B 및 Ci(carry in)로 입력받고, 하기 수학식 1에 따라 DO1, DO2 및 DO3 에서 다수값(Co)을 선택하고, 다수값(Co)으로 이루어진 전송 데이터를 발생한다.
예를 들어, 각 서브주파수 선택적 스프레더(121~123)가 W16, W32, W48 를 선택하는 경우, 다수값 선택부(140)는 DO1, DO2 및 DO3의 비트값 중에서 "1"이 많은 경우에는 "1"을 다수값(Co)으로 선택하고, DO1, DO2 및 DO3의 비트값 중에서 "0"을 다수값(Co)으로 선택하면서, 이하와 같이 64개의 다수값(Co)으로 이루어진 전송 데이터를 발생한다.
W16 = "011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100"
W32 = "110011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110"
W48 = "101101001011010010110100101101001011010010110100101101001011010"
Co = "111111001111110011111100111111001111110011111100111111001111110"
[수학식 1]
Co = (A and B) or (B and Ci) or (Ci and A)
상기 수학식 1에서 ‘or’은 OR 게이트를, ‘and’는 AND 게이트를 나타낸다.
따라서, 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 변조장치(100)는 상기와 같은 구성 및 구성 동작에 따라 직렬-병렬 변환, 주파수 선택적 기저대역 전송 방식 및 제한된 수의 확산부호를 사용하여 증가된 전송 데이터률을 발생시킴과 더불어, 주파수 선택적 다중전송을 위한 일부 확산부호그룹에 심볼 오류정정을 위한 패리티 비트를 추가하여 전송함으로, 수신단에서 이를 이용하여 심볼내의 오류를 정정하도록 할 수 있다.
한편, 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 변조장치(100)는 전송 데이터 률을 더욱 높이기 위해 상기 S2P(110)가 1비트 추가된 9비트로 구성되도록 하고, 상기 다수값 선택부(140)로부터 출력되는 값과 상기 추가된 1비트를 XOR한 값을 해당 주파수 선택적 변조장치(100)의 최종 출력값으로 발생시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 변조장치(100)를 나타낸 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 주파수 선택적 변조장치(100)는, S2P(110), 다수의 서브주파수 선택적 스프레더(121~123), 패리티 비트 생성부(130), 다수값 선택부(140) 및 XOR 논리회로(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 주파수 선택적 변조장치(100)는 S2P(110)가 9Mbps 전송속도의 직렬데이터 비트열을 입력받아, 이를 1Mbps 전송속도를 포함하는 b8 ~ b0의 9비트 병렬데이터로 변환하여 출력하도록 한다.
또한, 주파수 선택적 변조장치(100)는 도 3에서와 같이 잡음전력이 강한 주파수 구간의 월시부호를 포함하는 서브그룹0을 사용하지 않고, 서브주파수 선택적 스프레더1과 2(121~122)가 상기 S2P(110)의 출력 중에서 각각 b7 ~ b4와 b3 ~ b0을 입력받도록 한다. 그리고, 주파수 선택적 변조 장치는 패리티 비트 생성부(130)가 S2P(110)의 출력 중에서 b8 ~ b0을 입력받아, 이로부터 오류 검출 및 정정에 사용될 4비트의 패리티비트 p3~p0을 생성하여 서브주파수 선택적 스프레더3(123)으로 출력하도록 한다.
이에, 서브주파수 선택적 스프레더1, 2 및 3(121~123) 각각은 서브그룹1, 2 및 3에 포함된 월시부호 중 하나를 선택하여 각각 64Mcps의 DO1, DO2 및 DO3을 출력한다.
주파수 선택적 변조장치(100)는 상기 DO1, DO2 및 DO3이 다수값 선택부(140)의 입력값인 A, B, Ci로 입력되도록 하고, 상기 수학식 1에 따른 출력값 Co가 다수값 선택부(140)를 통해 산출되어 XOR 논리회로(150)에 입력되도록 한다.
이에, XOR 논리회로(150)는 다수값 선택부(140)의 출력값(Co)에 S2P(110)의 출력 b8을 XOR하고, 해당 XOR된 값을 주파수 선택적 변조장치(100)의 최종 출력값으로 발생시킨다.
다음은, 주파수 선택적 변조장치(100)에 구성되는 서브주파수 선택적 스프레더에 대해 간단히 살펴보도록 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 서브주파수 선택적 스프레더를 나타낸 구성도이다.
도 5를 참조하면, 서브주파수 선택적 스프레더(120)는 64MHz 클록으로 구동되는 6비트 카운터(1200)를 포함하며, 2비트의 주파수 선택 제어비트(fs1, fs0), 하위 4비트의 데이터 입력비트(b3, b2, b1, b0), 그레이(Gray) 인덱싱을 위한 5개의 XOR 논리회로(1201~1205), 6개의 AND 논리회로(1206~1211) 및 상기 AND 논리회로 출력을 XOR하기 위한 XOR 논리회로(1213)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 2비트의 주파수 선택 제어비트(fs1, fs0)는 서브 그룹별로 서로 다 르게 세팅되는데, 서브주파수 선택적 스프레더1(121)(W16~W31)에서는 fs1과 fs0이 각각‘0’과 ‘1’로 세팅되며, 서브주파수 선택적 스프레더2(122)(W32~W47)에서는 ‘1’과 ‘0’으로, 서브주파수 선택적 스프레더3(123)(W48~W63)에서는 ‘1’과 ‘1’로 각각 세팅된다.
그리고, 6개의 AND 논리회로(1206~1211)는 6비트 카운터(1200)의 출력인 C5 ~ C0, 주파수 선택 제어비트의 최상위비트(fs1)의 출력비트 및 5개의 XOR 논리회로(1201~1205)의 출력비트를 각각 입력으로 하여, 이를 AND한 값을 출력한다.
서브주파수 선택적 스프레더(120)는, 이와 같은 구성을 통해 최종적으로 하기 수학식 2에 따른 출력값 DOn을 생성하여 출력한다.
[수학식 2]
DOn = (fs1 and C0) xor [(fs1 xor fs0) and C1] xor[(fs0 xor b3) and C2] xor [(b3 xor b2) and C3] xor[(b2 xor b1) and C4] xor [(b1 xor b0) and C5]
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 복조장치(200)를 나타낸 구성도이다.
도 6을 참조하면, 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 복조장치(200)는 직교부호 생성부(210), 세 개의 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223), 신드롬 생성부(240), 오류패턴 생성부(250), 오류비트 정정부(260) 및 병렬-직렬 변환부(Parallel-Serial Converter: 이하 ‘P2S’라 칭함)(270)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 도 6에서 주파수 선택적 복조장치(200)로의 수신신호는 미도시된 전단의 수신신호 동기부에 의해 프레임 동기와 타이밍동기가 획득된 수신신호로 가정한다.
이에, 직교부호 생성부(210)는 상기 획득된 프레임 동기와 타이밍 동기에 맞춘 48개의 월시부호를 생성하여 각 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)로 출력하는 기능을 수행한다. 특히, 직교부호 생성부(210)는 서브그룹1의 월시부호(W16~W31)를 서브주파수 선택적 디스프레더1(221)로, 서브그룹2의 월시부호(W32~W47)를 서브주파수 선택적 디스프레더2(222)로, 서브그룹3의 월시부호(W48~W63)를 서브주파수 선택적 디스프레더3(223)로 출력할 수 있다.
각 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)는 동기가 일치된 64Mcps 전송속도의 수신신호를 입력받고, 직교부호 생성부(210)로부터 제공되는 월시부호와 수신신호의 상관(correlation)값을 구한다. 그리고, 각 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)는 상기 상관값을 이용하여 변조시 사용된 월시부호를 검출하고, 검출된 월시부호의 4비트 인덱스값을 1Mbps로 출력한다.
각 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)별로 자세히 살펴보면, 먼저 서브주파수 선택적 디스프레더1(221)은 직교부호 생성부(210)로부터 제공되는 16개의 월시부호(W16~W31)와 수신신호의 상관값을 구하고, 해당 상관값을 이용하여 변조시 사용된 월시부호(W16~W31 중 하나)를 검출한 후, 검출된 월시부호의 4비트 병렬 인덱스값(b7 ~ b4)을 1Mbps로 출력한다.
서브주파수 선택적 디스프레더2(222)는 16개의 월시부호(W32~W47)와 수신신호의 상관값을 구하고, 이 값을 이용하여 변조시 사용된 월시부호(W32~W47 중 하나)를 검출한 후, 해당 월시부호의 4비트 병렬 인덱스값(b3 ~ b0)을 출력하며, 서브주파수 선택적 디스프레더3(223)은 16개의 월시부호(W48~W63)와 수신신호의 상관값을 구하고 이 값을 이용하여 변조시 사용된 월시부호(W48~W63 중 하나)를 검출한 후, 해당 월시부호의 4비트 병렬 인덱스값(p3 ~ p0)을 출력한다.
이하에서는 일예를 들어, 각 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.
첫번째 예로, 전송채널에서 잡음에 의한 오류가 없다고 가정하고, 송신단 즉, 도4의 주파수 선택적 변조장치(100)에서 b7~ b4의 값이 "0000"이고, b3~ b0의 값이 "0000"이고, p3~p0의 값이 "0000"인 경우, 서브주파수 선택적 디스프레더1(121)는 W16을, 서브주파수 선택적 디스프레더2(122)는 W32을, 서브주파수 선택적 디스프레더3(123)는 W48을 출력한다. 그러면 다수값선택부(140)의 전송 데이터(Co)는 아래와 같다.
W16 = "011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100"
W32 = "110011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110"
W48 = "101101001011010010110100101101001011010010110100101101001011010"
Co = "111111001111110011111100111111001111110011111100111111001111110"
그러면, 도6의 주파수 선택적 복조장치(200)는 다수값선택부(140)의 전송 데이터(Co)를 수신신호(IN)로 제공받고, 주파수 선택적 디스프레더1(221)은 수신신호(IN)와 윌시부호(W16~W31) 각각 비트를 XOR하고, 이들 64비트 출력의 각 비트값을 모두 더하여 상관값을 계산한다. 이 경우, 수신신호(IN)와 W16과의 XOR 출력값(X16)과 XOR 출력값(X16)의 64비트를 더한 상관값(C16)은 아래와 같이 16이 되며, 나머지 W17~W31의 상관값(C17~C31)은 32로 계산된다. 그러면, 주파수 선택적 디스프레더1(221)는 상관값이 16으로 계산된 W16에 대응되는 인덱스 값인 "0000" 이 주파수 선택적 디스프레더1(221)의 출력 d7~d4로 출력된다.
IN= "111111001111110011111100111111001111110011111100111111001111110"
W16="011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100"
X16="100001001000010010000100100001001000010010000100100001001000010"
C16= 16
IN= "111111001111110011111100111111001111110011111100111111001111110"
W17="011110000111100001111000011110011000011110000111100001111000011"
X17="100001001000010010000100100001010111101101111011011110110111101"
C17 = 32
같은 방법으로 주파수 선택적 디스프레더2(222) 내의 수신신호(IN)와 윌시부호(W32~W47)과의 상관값은 W32와의 상관값(C32)은 16, W33~W47 윌시부호 들과의 상관값(C33~C47)은 32가 되면, W32에 대응되는 인덱스 값인 "0000"을 주파수 선택적 디스프레더2(222)의 출력 d3~d0로 출력된다.
또한, 주파수 선택적 디스프레더3(223) 내의 수신신호(IN)와 윌시부호(W48~W63)과의 상관값은 W48와의 상관값(C48)은 16, W49~W63 윌시부호들과의 상관값(C49~C63)은 32가 되면, W48에 대응되는 인덱스 값인 "0000"을 주파수 선택적 디스프레더3(223)의 출력 p3~p0로 출력된다.
결국, 각 주파수 선택적 디스프레더(221~223)는 주파수 선택적 변조장치(100)내의 b7~b4, b3~b0, p3~p0의 값인 "0000", "0000", "0000", "0000"로 복조하여 출력함을 알 수 있다.
신드롬 생성부(240)는 상기 각각의 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)로부터 출력되는 인덱스값들 즉, d7~d0과 p3~p0의 12비트를 이용하여 패리티 체크 매트릭스를 사용한 신드롬 4비트 s3~s0을 생성하는 기능을 수행한다.
오류패턴 생성부(250)는 신드롬 생성부(240)로부터 생성된 신드롬 4비트를 이용하여 오류패턴 8비트 e7~e0을 생성하는 기능을 수행한다. 여기서, 오류패턴 8비트는 현재 심볼에 포함되어 있는 오류 비트에 ‘1’로 표시되기 위한 값이다.
오류비트 정정부(260)는 서브주파수 선택적 디스프레더1과 2(221~222)로부터 출력되는 8비트 d7~d0과 오류패턴 생성부(250)로부터 출력되는 오류패턴 8비트 e7~e0을 XOR하여, 주파수 선택적 변조장치(100)로부터 전송된 데이터 심볼에 포함 된 오류를 정정하는 기능을 수행한다. 이에, 오류비트 정정부(260)는 심볼 오류가 정정된 8비트의 u7~u0을 출력한다.
P2S(270)는 오류비트 정정부(260)로부터 8비트의 u7~u0을 입력받아, 이를 8Mbps 전송속도를 가지는 1비트의 주파수 선택적 복조장치(200) 출력으로 변환하는 기능을 수행한다.
한편, 주파수 선택적 복조장치(200)는 전송 데이터률을 보다 높이기 위한 상기 도 4의 주파수 선택적 변조장치(100)에 대응하여 복조기능을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 복조장치(200)를 나타낸 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 복조장치(200)는 직교부호 생성부(210), 세 개의 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223), 상관값 판별부(230), 신드롬 생성부(240), 오류패턴 생성부(250), 오류비트 정정부(260) 및 P2S(270)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 도 7의 주파수 선택적 복조장치(200)의 수신신호는 도 6에서와 같이 미도시된 전단의 수신신호 동기부에 의해 프레임 동기와 타이밍동기가 획득된 수신신호로 가정한다.
이에, 직교부호 생성부(210)는 상기 획득된 프레임 동기 및 타이밍 동기에 맞춘 48개의 월시부호를 생성하여 서브주파수 선택적 디스프레더1, 2 및 3(221~223)에 서브그룹1(W16~W31), 서브그룹2(W32~W47) 및 서브그룹3(W48~W63)의 월시부호를 출력한다.
각 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)는 동기가 일치된 64Mcps 전송속도의 수신신호를 입력받고, 직교부호 생성부(210)로부터 제공되는 월시부호와 수신신호의 상관(correlation)값을 구한다. 그리고, 각 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)는 상기 상관값을 이용하여 변조시 사용된 월시부호를 검출하고, 검출된 월시부호의 4비트 인덱스값을 1Mbps로 출력한다.
즉, 서브주파수 선택적 디스프레더1, 2 및 3(221~223)은 각각 서브그룹1, 서브그룹2 및 서브그룹3과 수신신호의 상관값을 구하고, 해당 상관값을 이용하여 변조시에 사용된 월시부호를 검출한 후, 검출된 월시부호의 4비트 병렬 인덱스값인 b7 ~ b4, b3 ~ b0 및 p3 ~ p0 각각을 1Mbps로 출력한다.
그리고, 각 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)는 최종 선택하여 출력하는 인덱스값의 상관값을 상관값 판별부(230)에 제공하는 기능을 수행한다.
이에, 상관값 판별부(230)는 각 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)로부터 제공되는 상관값들에 따라 1Mbps의 u8을 P2S(270)로 출력한다.
전송채널에서 잡음에 의한 오류가 없다고 가정하고 송신단 즉, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 주파수 선택적 변조장치(100)에서 u8이 ‘0’'인 경우, 각 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)에서 최종 선택된 인덱스 값들의 상관값은 모두 16을 가지며, 나머지 인덱스 값의 상관값은 32를 가질 수 있다. 그리고, 송신단에서 u8이 ‘1’인 경우, 각 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)에서 최종 선택된 인덱스 값들의 상관값은 모두 48을 가지며, 나머지 인덱스 값의 상관값은 32를 가질 수 있다.
이하에서는 일예를 들어, 각 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.
첫번째 예로, 전송채널에서 잡음에 의한 오류가 없다고 가정하고, 송신단 즉, 도4의 주파수 선택적 변조장치(100)에서 b8이 "0"이고, b7~ b4의 값이 "0000"이고, b3~ b0의 값이 "0000"이고, p3~p0의 값이 "0000"인 경우, 서브주파수 선택적 디스프레더1(121)는 W16을, 서브주파수 선택적 디스프레더2(122)는 W32을, 서브주파수 선택적 디스프레더3(123)는 W48을 출력한다. 그러면 다수값선택부(140)의 출력(Co)와 XOR 논리회로(150)의 최종 전송데이터(OUT)는 아래와 같다.
W16 = "011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100"
W32 = "110011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110"
W48 = "101101001011010010110100101101001011010010110100101101001011010"
Co = "111111001111110011111100111111001111110011111100111111001111110"
OUT= "111111001111110011111100111111001111110011111100111111001111110"
그러면, 도7의 주파수 선택적 복조장치(200)는 최종전송데이터(OUT)를 수신신호(IN)로 제공받고, 주파수 선택적 디스프레더1(221)은 수신신호(IN)와 윌시부호(W16~W31) 각각 비트를 XOR하고, 이들 64비트 출력의 각 비트값을 모두 더하여 상관값을 계산한다. 이 경우, 수신신호(IN)와 W16과의 XOR 출력값(X16)과 XOR 출력값(X16)의 64비트를 더한 상관값(C16)은 아래와 같이 16이 되며, 나머지 W17~W31의 상관값(C17~C31)은 32로 계산된다. 그러면, 주파수 선택적 디스프레더1(221)는 상관값이 16으로 계산된 W16에 대응되는 인덱스 값인 "0000" 이 주파수 선택적 디스프레더1(221)의 출력 d7~d4로 출력된다.
IN= "111111001111110011111100111111001111110011111100111111001111110"
W16="011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100"
X16="100001001000010010000100100001001000010010000100100001001000010"
C16= 16
IN= "111111001111110011111100111111001111110011111100111111001111110"
W17="011110000111100001111000011110011000011110000111100001111000011"
X17="100001001000010010000100100001010111101101111011011110110111101"
C17 = 32
같은 방법으로 주파수 선택적 디스프레더2(222) 내의 수신신호(IN)와 윌시부호(W32~W47)과의 상관값은 W32와의 상관값(C32)은 16, W33~W47 윌시부호 들과의 상관값(C33~C47)은 32가 되면, W32에 대응되는 인덱스 값인 "0000"을 주파수 선택적 디스프레더2(222)의 출력 d3~d0로 출력된다.
또한, 주파수 선택적 디스프레더3(223) 내의 수신신호(IN)와 윌시부호(W48~W63)과의 상관값은 W48와의 상관값(C48)은 16, W49~W63 윌시부호들과의 상관값(C49~C63)은 32가 되면, W48에 대응되는 인덱스 값인 "0000"을 주파수 선택적 디스프레더3(223)의 출력 p3~p0로 출력된다.
그리고, 각 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)에서 최종 선택된 인덱스 값들의 상관값은 모두 16을 가지므로, 상관값판별기(230)은 u8로 "0"을 선택하여 출력한다. 결국, 주파수 선택적 변조장치(100)내의 b8, b7~b4, b3~b0, p3~p0의 값인 "0", "0000", "0000", "0000", "0000"로 복조되어 출력됨을 알수있다.
다른 예로, 전송채널에서 잡음에 의한 오류가 없다고 가정하고, 도4의 주파수 선택적 변조장치(100)에서 b8이 "1"이고, b7~ b4의 값이 "0000"이고, b3~ b0의 값이 "0000"이고, p3~p0의 값이 "0000"인 경우, 서브주파수 선택적 디스프레더1(121)는 W16을, 서브주파수 선택적 디스프레더2(122)는 W32을, 서브주파수 선택적 디스프레더3(123)는 W48을 출력한다. 그러면 다수값선택부(140)의 출력(Co)와 XOR 논리회로(150)의 최종 전송데이터(OUT)는 아래와 같다.
W16 = "011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100"
W32 = "110011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110"
W48 = "101101001011010010110100101101001011010010110100101101001011010"
Co = "111111001111110011111100111111001111110011111100111111001111110"
OUT= "000000110000001100000011000000110000001100000011000000110000001"
그러면, 도7의 주파수 선택적 복조장치(200)는 최종전송데이터(OUT)를 수신신호(IN)로 제공받고, 주파수 선택적 디스프레더1(221)은 수신신호(IN)와 윌시부호(W16~W31) 각각 비트를 XOR하고, 이들 64비트 출력의 각 비트값을 모두 더하여 상관값을 계산한다. 이 경우, 수신신호(IN)와 W16과의 XOR 출력값(X16)과 XOR 출력값(X16)의 64비트를 더한 상관값(C16)은 아래와 같이 48이 되며, 나머지 W17~W31의 상관값(C17~C31)은 32로 계산된다. 그러면, 주파수 선택적 디스프레더1(221)는 상관값이 48으로 계산된 W16에 대응되는 인덱스 값인 "0000" 이 주파수 선택적 디스프레더
1(221)의 출력 d7~d4로 출력된다.
IN= "111111001111110011111100111111001111110011111100111111001111110"
W16="011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100"
X16="011110110111101101111011011110110111101101111011011110110111101"
C16= 48
IN= "111111001111110011111100111111001111110011111100111111001111110"
W17="011110000111100001111000011110011000011110000111100001111000011"
X17="011110110111101101111011011110101000010010000100100001001000010"
C17 = 32
같은 방법으로 주파수 선택적 디스프레더2(222) 내의 수신신호(IN)와 윌시부호(W32~W47)과의 상관값은 W32와의 상관값(C32)은 48, W33~W47 윌시부호 들과의 상관값(C33~C47)은 32가 되면, W32에 대응되는 인덱스 값인 "0000"을 주파수 선택적 디스프레더2(222)의 출력 d3~d0로 출력된다.
또한, 주파수 선택적 디스프레더3(223) 내의 수신신호(IN)와 윌시부호(W48~W63)과의 상관값은 W48와의 상관값(C48)은 48, W49~W63 윌시부호들과의 상관값(C49~C63)은 32가 되면, W48에 대응되는 인덱스 값인 "0000"을 주파수 선택적 디스프레더3(223)의 출력 p3~p0로 출력된다.
그리고, 각 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)에서 최종 선택된 인덱스 값들의 상관값은 모두 48을 가지므로, 상관값판별기(230)은 u8로 "1"을 선택하여 출력한다. 결국, 주파수 선택적 변조장치(100)내의 b8, b7~b4, b3~b0, p3~p0의 값인 "1", "0000", "0000", "0000", "0000"로 복조되어 출력됨을 알 수 있다.
따라서, 상관값 판별부(230)는 각 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)로부터 16의 상관값이 제공되면 ‘0’의 u8을 P2S(270)로 출력하며, 48의 상관값이 제공되면 ‘1’의 u8을 P2S(270)로 출력하게 된다.
신드롬 생성부(240)는 상기 각각의 서브주파수 선택적 디스프레더(221~223)로부터 출력되는 인덱스값들 즉, d7 ~ d0과 p3 ~ p0의 12비트를 이용하여 패리티 체크 매트릭스를 사용한 신드롬 4비트 s3 ~ s0을 생성하며, 오류패턴 생성부(250)는 신드롬 생성부(240)로부터 생성된 신드롬 4비트를 이용하여 오류패턴 8비트 e7 ~ e0을 생성하는 기능을 수행한다. 여기서, 오류패턴 8비트는 현재 심볼에 포함되어 있는 오류 비트에 ‘1’로 표시되기 위한 값이다.
오류비트 정정부(260)는 서브주파수 선택적 디스프레더1과 2(221~222)로부터 출력되는 8비트 d7 ~ d0과 오류패턴 생성부(250)로부터 출력되는 오류패턴 8비트 e7 ~ e0을 XOR하여, 주파수 선택적 변조장치(100)로부터 전송된 데이터 심볼에 포함된 오류를 정정하는 기능을 수행한다. 이에, 오류비트 정정부(260)는 심볼 오류가 정정된 8비트의 u7~u0을 출력한다.
P2S(270)는 오류비트 정정부(260)로부터 8비트의 u7 ~ u0과 상관값 판별부(230)로부터 1비트의 u8을 입력받아, 이를 9Mbps 전송속도를 가지는 1비트의 주파수 선택적 복조장치(200) 출력으로 변환하는 기능을 수행한다.
다음으로, 이와 같이 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 변복조 장치를 디지털 통신 시스템인 인체통신 시스템에 적용하여 자세히 살펴보도록 한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 인체 통신 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 8을 참조하면, 인체통신 시스템은 MAC 처리부(10), 물리계층 모뎀부(200), 아날로그 처리부(30), 신호 전극(40) 및 접지 전극(50)을 포함하여 구성될 수 있다.
인체통신 시스템에서 인체통신 MAC 처리부(10)는 MAC 송신처리기(11)와 MAC 수신처리기(12)로 구성되어, 상위계층으로부터 받은 전송할 ‘데이터’와 ‘데이터 정보’(전송속도, 변조방식, 사용자 ID, 데이터 길이 등)를 물리계층 모뎀 내의 송신부로 전달하며, 물리계층 모뎀부(200)로부터 수신되는 ‘데이터’와 ‘데이터 정보’를 상위계층으로 전달하는 역할을 수행한다.
물리계층 모뎀부(200)는 송신부와 수신부(22)로 구성되는데, 송신부는 크게 프리앰블/헤더 송신처리부(2110, 2111, 2112, 2113), 데이터 송신처리부(2114, 2115, 100), 다중화기(2216)로 구성된다.
여기서, 프리앰블/헤더 송신처리부(2110, 2111, 2112, 2113)는 프레임 동기용 프리앰블과 헤더정보를 확산시키기는 기능을 수행하는 것으로서, 프리앰블 생성기(2110), 헤더 생성기(2111), HCS 생성기(2112) 및 확산기(Spreader)(2113)를 포 함하며, 데이터 송신처리부(2114, 2115, 100)는 인체통신을 통하여 전송할 데이터를 사용자가 원하는 주파수대역에서 최상의 주파수 특성을 가지는 확산부호 즉, 주파수 선택적 확산부호로 확산시키기는 기능을 수행하는 것으로서, 데이터 생성기(2114), 스크램블러(Scrambler)(2115) 및 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 변조기(100)를 포함하여 이루어진다고 할 수 있다.
특히, 데이터 송신처리부(2114, 2115, 100)에서 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 변조기(100)는 데이터 생성기(2114) 및 스크램블러(2115)를 통해 데이터 스크램블링된 8Mbps 또는 9Mbps의 직렬데이터에 대하여, 그 실시예에 따라 전술된 도 3 또는 도 4의 구성 및 구성 동작으로 직렬-병렬 변환, 주파수 선택적 기저대역 전송 방식 및 제한된 수의 확산부호를 이용한 전송데이터로 변조하는 기능을 수행한다. 여기서, 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 변조기(100)는 일부 확산부호그룹에 오류 검출 및 정정에 사용될 4비트의 패리티비트가 추가되도록 하는 상기 전송데이터의 변조를 수행할 수 있다.
다중화기(2216)는 프리앰블/헤더 송신처리부(2110, 2111, 2112, 2113)에서 확산된 프리앰블 및 헤더와, 데이터 송신처리부(2114, 2115, 100)에서 주파수 선택적으로 변조된 데이터를 다중화하여 디지털 신호로 전송하는 기능을 수행한다.
이에, 송신부의 다중화기(2216)로부터 전송되는 디지털 신호는 주파수 선택적 변조기(100)에 의해 기저대역 전송이 가능하게 되어, 별도의 아날로그 송신처리를 위한 구성없이도 송신/수신 스위치(31)와 신호 전극(40)을 통하여 인체 내로 전송된다. 접지 전극(50)은 기준선 전위를 제공한다.
다음으로, 아날로그 처리부(30)는 송신부의 디지털 신호를 인체 내로 전송하는 송신/수신 스위치(31) 및 신호 전극(40)과, 상기 디지털 신호를 인체로부터 수신하여 물리계층 모뎀부(200)의 수신부(22)로 제공하는 접지 전극(50), 송신/수신 스위치(31), 잡음제거 필터(32), 증폭기(33) 및 클럭복원/데이터 재정렬부(CDR: Clock Recovery & Data Retiming Part)(34)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성으로 아날로그 처리부(30)는 신호 전극(40)을 통하여 입력된 수신신호에 대하여, 송신/수신 스위치(31) 및 잡음제거 필터(32)를 거쳐 인체내 전송으로부터 부가된 잡음이 제거되도록 하고, 증폭기(33)에 의해 원하는 신호 크기로 증폭되도록 한 후, 클럭복원/데이터 재정렬부(34)에 의해 수신단 클록과의 타이밍 동기 및 주파수 옵셋이 보상되도록 한다.
여기서, 타이밍 동기 및 주파수 옵셋이 보상된 수신신호는 물리계층 모뎀부(200)의 수신부(22)로 출력된다.
물리계층 모뎀부(200)의 수신부(22)는 크게 역다중화기(2210), 헤더 수신처리부(2211, 2212, 2213), 데이터 수신처리부(200, 2213, 2215)를 포함하여 이루어진다고 할 수 있다. 그리고, 수신부(22)는 프레임 동기부(2216)와 공통 제어신호 생성부(2217)를 포함하여, 수신신호의 프레임 동기를 획득하고, 물리계층 송신부와 수신부(22)에 필요한 공통제어신호를 생성하는 기능을 수행한다.
물리계층 모뎀부(200)에서 역다중화기(2210)는 인체채널을 통하여 전달된 디지털 신호를 프리앰블, 헤더, 데이터로 분리하는 기능을 수행하며, 헤더 수신처리부(2211, 2212, 2213)는 분리된 헤더를 역확산시켜 원래의 데이터 정보를 복원하는 기능을 수행하는 것으로서, 역확산기(2211), HCS 검사기(2212), 및 헤더 처리기(2213)를 포함하여 이루어진다.
그리고, 데이터 수신처리부(200, 2213, 2215)는 분리된 데이터를 사용자가 원하는 주파수대역에서 최상의 주파수 특성을 가지는 확산부호로 역확산시키는 기능을 수행하는 것으로서, 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 복조기(200), 디스크램블러(2214) 및 데이터 처리기(2215)를 포함하여 이루어진다.
특히, 데이터 수신처리부(200, 2213, 2215)에서 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 복조기(200)는 역다중화기(2210)를 통해 데이터가 입력되는 경우, 그 실시예에 따라 전술된 도 6 또는 7의 구성 및 구성 동작으로 주파수 선택적 기저대역을 이용한 상관값과 송신시에 사용된 확산부호를 획득하고, 최종 선택되는 인덱스값들을 이용하여 입력 데이터 심볼에 포함된 오류를 정정한 후, 해당 오류 정정된 데이터를 8Mbps 또는 9Mbps의 직렬데이터로 복조하는 기능을 수행한다.
요컨대, 상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인체통신 시스템은 주파수 선택적 변조기 및 복조기를 구성하여, 데이터의 직렬-병렬 변환, 주파수 선택적 기저대역 및 제한된 수의 확산부호를 효율적으로 결합하여, 전체 시스템의 프로세싱 이득을 개선하고, 전송 데이터률을 증가시킬 수 있음과 더불어, 송신단에서 일부 확산부호그룹에 심볼 오류정정을 위한 패리티 비트를 추가하여, 수신단에서 이를 사용하여 심볼내의 오류를 정정함으로써 열악한 인체통신 채널 환경하에서도 더욱 안정적으로 통신을 수행할 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.
특히, 본 발명은 주파수 선택을 위해 일 실시예로 확산부호를 사용하는 경우를 나타내고 있으나, 다른 실시예로 직교부호를 사용하는 경우도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인체통신용 주파수 선택적 기저대역과, 주파수별 인체내 전달 신호전력, 인체주변의 잡음전력과의 관계를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 64비트 월시부호의 서브그룹을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 변조장치를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 변조장치를 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 서브주파수 선택적 스프레더를 나타낸 구성도,
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 복조장치를 나타낸 구성도,
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 복조장치를 나타낸 구성도, 그리고
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 인체 통신 시스템을 나타낸 구성도이다.

Claims (13)

  1. 주파수 확산에 사용되는 2N(N은 실수)개의 전체 확산부호 또는 직교부호를 2M(M<N)개의 숫자단위로 나누어 원하는 주파수 대역을 사용하여 주파수 선택적 기저 대역 전송을 수행할 수 있도록 하는 다수의 서브그룹을 생성하는 단계;
    상기 생성된 서브그룹 중 사용자로부터 선택되는 P+L(P, L은 실수)개의 서브그룹을 채택하는 단계;
    상기 채택된 P개의 각 서브그룹에 M개의 데이터 비트를 입력하여, 상기 각 서브그룹에서 2M개의 확산부호 중 하나의 확산부호가 선택되도록 함으로, 전체 P개의 확산부호를 획득하는 단계;
    상기 채택된 P개의 서브그룹으로 입력되는 P*M개의 데이터 비트를 사용하여 심볼 오류정정을 위한 L*M개의 패리티 비트를 생성하는 단계;
    상기 L*M개의 패리티 비트를 상기 L개의 서브그룹으로 입력하여, 상기 L개의 서브그룹에서 2M개의 확산부호 중 하나의 확산부호가 선택되도록 하는 단계; 및
    상기 P+L개의 서브그룹으로부터 획득된 P+L개의 확산부호에서 다수값을 선택하여, 상기 다수값으로 이루어진 전송 데이터를 발생하는 단계를 포함하는 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 변조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상단부로부터 제공되는 직렬데이터를 P*M비트의 병렬데이터로 변환하는 단계를 더 포함하여, 상기 채택된 P개의 각 서브그룹으로 상기 M개의 병렬데이터 비트를 입력하는 것을 특징으로 하는 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 변조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상단부로부터 제공되는 직렬데이터를 P*M+1비트의 병렬데이터로 변환하는 단계; 및
    상기 P+L개의 서브그룹으로부터 획득된 P+L개의 확산부호에서 선택되는 다수값과 상기 P*M+1비트의 1비트를 XOR하여 전송 데이터를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 변조 방법.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 P+L개의 서브그룹으로부터 획득된 P+L개의 확산부호에서 다수값을 선택하는 단계는,
    상기 획득된 각 확산부호를 두개씩 묶어 AND하고 상기 AND된 값들을 OR하여, 상기 다수값을 획득하는 것을 특징으로 하는 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 변조 방법.
  5. 주파수 확산에 사용되는 2N(N은 실수)개의 전체 확산부호를 2M(M<N)개의 숫자단위로 나누어 원하는 주파수 대역을 사용하여 주파수 선택적 기저 대역 전송을 수행할 수 있도록 하는 다수의 서브그룹을 생성하는 단계;
    송신단으로부터 변조된 데이터를 전송받는 경우, 상기 전송 데이터에서 프레임 동기와 타이밍 동기를 획득하는 단계;
    상기 다수의 서브그룹 중에서 상기 전송 데이터의 변조 시에 사용된 것으로 판단되는 P+L개의 서브그룹을 선택하고, 상기 선택된 서브그룹별 확산부호를 상기 획득된 프레임 동기와 타이밍 동기에 맞추는 단계;
    상기 P+L개의 서브그룹별 확산부호와 상기 전송 데이터의 상관값을 계산하여, 상기 전송 데이터의 변조 시에 선택된 것으로 판단되는 하나의 확산부호를 상기 P+L개의 각 서브그룹별로 검출하는 단계;
    상기 P+L개의 각 서브그룹에서 상기 검출되는 확산부호의 M비트 인덱스값이 발생되도록 하고, 상기 발생에 따른 (P+L)*M의 인덱스값으로부터 패리티 체크 매트릭스를 사용한 L*M개의 신드롬을 생성하는 단계;
    상기 L*M개의 신드롬으로부터 M*P개의 오류패턴을 생성하고, 상기 생성된 오류패턴과 상기 P개의 서브그룹으로부터 발생되는 M*P의 인덱스값을 XOR하여 심볼 오류를 정정하는 단계; 및
    상기 심볼 오류가 정정된 병렬데이터의 상기 M*P 인덱스값을 직렬데이터로 변환하는 단계를 포함하는 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 복조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 P개의 서브그룹별로 발생되는 상기 인덱스값의 상관값들에 따라 서로 다른 1비트의 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 1비트의 데이터와 상기 심볼 오류가 정정된 M*P의 병렬데이터를 합한 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 복조 방법.
  7. 주파수 확산에 사용되는 2N(N은 실수)개의 전체 확산부호를 2M(M<N)개의 숫자단위로 나눈 다수의 서브그룹 중 하나의 서브그룹을 포함하고, M개의 데이터 비트가 입력되는 경우 해당 서브그룹의 확산부호들(2M) 중 하나의 확산부호를 선택하여 출력하는 다수의 서브주파수 선택적 스프레더;
    상단부로부터 제공되는 직렬데이터를 P*M비트의 병렬데이터로 변환하고, 상기 다수의 서브주파수 선택적 스프레더 중 사용자로부터 선택되는 P개의 서브주파수 선택적 스프레더 각각에 M개의 데이터 비트를 출력하는 직렬-병렬 변환부;
    상기 직렬-병렬 변환부로부터 상기 P개의 서브주파수 선택적 스프레더로 출력되는 P*M개의 데이터 비트를 획득하고, 상기 획득된 P*M개의 데이터 비트로부터 심볼 오류정정을 위한 L*M개의 패리티 비트를 생성하여 L개의 상기 서브주파수 선택적 스프레더로 출력하는 패리티 비트 생성부; 및
    상기 P+L개의 서브주파수 선택적 스프레더로부터 출력되는 P+L개의 확산부호에서 다수값을 선택하여, 상기 다수값으로 이루어진 전송 데이터를 발생하는 다수값 선택부을 포함하는 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 변조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 직렬-병렬 변환부는,
    상기 상단부로부터 제공되는 직렬데이터를 P*M+1비트의 병렬데이터로 변환하고, 사용자로부터 선택되는 상기 P개의 서브주파수 선택적 스프레더 각각에 M개의 데이터 비트를 출력하고, 상기 1비트는 상기 P*M 비트와 별도로 출력하는 것을 특징으로 하는 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 변조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 다수값 선택부로부터 선택되는 다수값과 상기 직렬-병렬 데이터부로부터 상기 별도로 출력되는 1비트를 XOR하는 XOR 논리회로를 더 포함하여, 상기 전송 데이터률을 증가시키는 것을 특징으로 하는 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 변조 장치.
  10. 제7항 또는 제9항에 있어서,
    상기 다수값 선택부는,
    상기 선택된 P+L개의 확산부호를 두개씩 묶어 AND하고 상기 AND된 값들을 OR하여, 상기 다수값을 획득하는 것을 특징으로 하는 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 변조 장치.
  11. 주파수 확산에 사용되는 2N(N은 실수)개의 전체 확산부호를 2M(M<N)개의 숫자단위로 나누어 원하는 주파수 대역을 사용하여 주파수 선택적 기저 대역 전송을 수행할 수 있도록 하는 다수의 서브그룹을 생성하고, 송신단으로부터 변조된 데이터가 전송되는 경우 상기 전송 데이터에서 프레임 동기와 타이밍 동기를 획득한 후, 상기 다수의 서브그룹 중에서 상기 전송 데이터의 변조 시에 사용된 것으로 판단되는 P+L개의 서브그룹을 선택하여, 상기 P+L개의 서브그룹별 확산부호들을 상기 획득된 프레임 동기와 타이밍 동기에 일치시켜 출력하는 직교부호 생성기;
    상기 송신단으로부터 변조된 전송 데이터가 수신되는 경우, 2M개의 확산부호를 상기 직교부호 생성기로부터 제공받아 상기 제공받은 확산부호들과 상기 전송 데이터의 상관값을 계산하고, 상기 전송 데이터의 상기 변조 시에 선택된 것으로 판단되는 하나의 확산부호를 검출하여, 상기 검출된 확산부호의 M비트 인덱스값을 출력하는 다수의 서브주파수 선택적 디스프레더;
    상기 직교부호 생성기로부터 상기 P+L개의 서브그룹별 확산부호들을 각각 제공받은 P+L개의 상기 서브주파수 선택적 디스프레더로부터 (P+L)*M의 인덱스값을 입력받고, 상기 입력받은 인덱스값으로부터 패리티 체크 매트릭스를 사용한 L*M개의 신드롬을 생성하는 신드롬 생성부;
    상기 L*M개의 신드롬으로부터 M*P개의 오류패턴을 생성하는 오류패턴 생성부;
    상기 P개의 서브주파수 선택적 디스프레더로부터 출력되는 M*P의 인덱스값과 상기 오류패턴 생성부로부터 생성된 M*P개의 오류패턴을 XOR하여 상기 M*P의 인덱스값의 심볼 오류를 정정하는 오류비트 정정부; 및
    병렬데이터인 상기 심볼 오류가 정정된 M*P 인덱스값을 직렬데이터로 변환하는 병렬-직렬 변환부를 포함하는 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 복조 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 P+L개의 서브주파수 선택적 디스프레더로부터 상기 출력되는 인덱스값의 상관값들을 제공받고, 상기 제공된 상관값들에 따라 서로 다른 1비트의 데이터를 출력하는 상관값 판별부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 복조 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 병렬-직렬 변환부는,
    상기 오류비트 정정부로부터 출력되는 상기 P*M의 인덱스값과 더불어 상기 상관값 판별부로부터 출력되는 1비트의 데이터가 입력되는 경우, 상기 P*M의 인덱스값과 상기 1비트의 데이터를 합한 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 심볼 오류정정이 가능한 주파수 선택적 기저대역을 사용하는 주파수 복조 장치.
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