KR101699548B1 - 인코더, 디코더, 인코딩 및 디코딩 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인코더에 있어서, 미리 설정된 부호화 방식에 따라 입력된 정보 객체를 부호화하여 프리코더버퍼에 저장하는 프리코더와; 각 샘플의 샘플 번호 및 각 샘플의 각 비트에 대응되며 상기 프리코더버퍼의 주소에 해당하는 주소를 생성하기 위한 샘플번호/주소생성모듈과; 상기 샘플번호/주소생성모듈에서 생성된 상기 주소에 대응되는 상기 프리코더버퍼의 비트를 선택하는 다중화기와; 상기 다중화기에서 출력되는 각 샘플의 비트를 저장하는 샘플버퍼와; 상기 샘플번호/주소생성모듈에서 생성된 상기 샘플 번호에 대한 정보를 포함하는 제어 패킷을 형성하는 제어패킷형성모듈과; 상기 샘플버퍼에 저장되는 샘플과 상기 제어데이터형성모듈에서 형성된 제어패킷을 서로 조립하는 패킷조립부와; 상기 패킷조립부에서 출력되는 패킷을 미리 설정된 방식으로 음향신호로 변조하는 변조모듈을 포함한다.

Description

인코더, 디코더, 인코딩 및 디코딩 방법{ENCODER, DECODER AND METHOD FOR ENCODING AND DECODING}

본 발명은 무선 통신 시스템에서의 인코딩 및 디코딩 방식과 데이터 송신 및 수신 장치에 관한 것으로서, 특히 단거리에서의 데이터 전송을 위해 음향 통신 채널을 이용하여 고정 또는 이동 장치와 이동 장치(휴대 장치를 포함)간의 단거리 통신 시스템 기술에 관한 것이다.

상이한 타입의 통신 채널들에 사용되는 인코더 및 데이터 전송 장치들은 널리 알려져 있으며, 이는 정보 객체를 분해하여 데이터 패킷으로 구성하는 분해기(disassembler)를 포함한다. 여기에서 각 패킷은 에러정정 코딩부, 인터리버, 제어 데이터 부가부 등으로 특정 절차에 따라 전달된다.

코딩된 패킷은 변조기, 동기 시퀀스 부가부, 및 또한 통신 채널을 통한 송신을 위해 인코더 출력으로 전달된다(J. Proakis, "Digital Communication" 4th Ed., McGraw-Hill, 2000, p. 469). 데이터 전송에서의 높은 잡음 내성은 통상적으로 높은 수준의 리던던시를 갖는 인코딩에 의해 달성되며, 이러한 인코딩은 상당한 간섭을 가진 통신 채널에서도 무(無)-에러 수신 확률의 증가에 의한 정보 객체 송신을 가능하게 하지만, 반면에 정보 객체 송신 속도가 크게 떨어진다.

수신측과 송신측 모두에서 (송신 장치를 구비한) 트랜시버(T)를 포함하는 가청음 수단에 의한 정보 객체 전송 시스템이 있다. 그렇지만, 송신 동안에 송신측 트랜시버(T1)는 데이터 패킷으로 정보 객체를 분해하는 분해기를 포함하며, 각 패킷은 이에 따라 인코더 및 인터리버로 전달된다. 또한, 송신측 트랜시버(T1)는 변조기를 포함하며, 여기에서 변환된 패킷은 오디오 신호에 의해 변조되어 디지털-대-아날로그 변환기(DAC)와 확성기를 통해 수신측 트랜시버(T2)로 전달된다. 수신측 트랜시버(T2)의 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)에서 수신 동안에, 마이크로폰을 통해 수신되는 아날로그 신호는 디지털화되며, 이후 계속하여 동기화 유닛, 복조기, 디인터리버, 디코더 및 데이터 저장소로 전송된다. 각 인입 데이터 패킷이 복원됨과 동시에, 송신된 정보 객체는 점진적으로 수신되며 그 품질/무결성이 결정된다. 손실의 경우에, 수신측 트랜시버(T2)는 송신측 트랜시버(T1)에게 대응 신호를 송신한다. 상기 신호의 전달 이후에, 음향 통신 채널을 통한 송신의 새로운 파라미터가 설정되며(예를 들어, 음향 톤의 전력이 증가되며), 정보 객체는 수신측 트랜시버(T2)로 반복적으로 송신된다. 그런데, 이러한 시스템의 결점은 송신측과 수신측에서의 장치의 복잡도인데, 이는 송신측과 수신측의 장치 간에서 피드백 메커니즘이 의무적이기 때문이며(이들 각각이 트랜시버를 포함해야 함), 이에 의해 가변 잡음 환경에서 느린 응답을 가져오며 결과적으로 정보 객체의 느린 전송 속도를 초래한다.

또한 음향 송신 시스템(참조문헌 [1] 및 [2])이 존재하는데, 이 시스템에 의할 때에 정보 객체 송신 속도는 일정하며, 간섭 (음향) 환경(음향 채널의 잡음 정도)을 고려하지 않는다. 게다가, 여기서는 에러-정정 코드의 속도 또는 변조 타입을 조정하는 피드백 통신 채널이 사용된다.

본 발명에서 제안하는 기술과 가장 유사한 기술 중 하나가 피드백 없는 음향 데이터 송신 시스템인데(미국특허 제7349481호, 2008년 3월 25일, "가청음을 이용한 통신"), 여기서 송신 장치는 정보 객체를 일괄적으로 코딩하며, 순환적으로 송신을 반복한다. 수신 모드의 수신 장치는 무-에러 수신을 얻을 때까지 부호화된 정보 객체의 수신을 시도한다.

이 시스템의 결점은 그 비효율성인데, 수신 중 적어도 하나의 에러가 발생한 경우 반복 송신이 예상되며, 이와 동시에 송신 코드 및 가청음 파라미터는 변경되지 않고 그대로 유지된다. 따라서, 특히 큰 객체의 송신 동안에 오류 수신의 확률은 크게 증가하며, 또한 송신 속도가 감소하며 통신 채널의 임의의 신호-대-잡음비에서 최적이 될 수 없다. 따라서, 1회-2회 반복에 의한 무-에러 수신이 제공되도록 높은 잡음 내성을 갖는(정보 객체 부호화 동안에 많은 리던던시(체크) 데이터를 가진) 정보 객체 송신이 필요하지만, 이는 속도 또는 증가된 송신 속도에 대해 영향을 미치며, 통신 채널에서 잡음 증가의 경우에 잡음 내성에 악영향을 끼치며 정보 객체가 전혀 수신되지 않을 수도 있다.

본 발명에서 제안된 기술은 무선 통신 시스템에서의 코딩 및 정보 송신 장치와 관련된다.

본 발명에서 제안하는 기술적 해결책의 목적은 인코더, 송신 장치 및 정보 객체 송신 시스템을 생성함으로써 종래 장치 및 시스템에 비하여 정보 객체의 송신 속도를 크게 증가시키며, 또한 선택된 통신 채널에서 최적의 송신 정보량과 최적의 에러정정 코드 리던던시를 이용하게 한다. 이러한 장치 및 시스템의 생성은 임의의 크기의 정보 객체의 송신을 가능하게 하며, 이에 따라 이러한 응용의 범주를 상당히 증가시킨다.

이러한 목적은 인코더, 정보 객체 송신 장치에서 메인 채널과 제어 채널을 통해 송신 데이터(정보 객체 및 그 크기)를 부호화함으로써 달성된다. 동시에, 정보 객체는 임의의 공지된 방법에 의해 사전에 부호화되며, 부호화된 결과적인 데이터 블록으로부터 특정 크기의 의사난수 샘플이 형성된다.

객체 크기 및 현재 샘플 번호를 포함하는 제어 데이터는 높은 리던던시로 부호화된다. 이후 최적 크기의 제어 패킷은 송신을 위해 데이터 패킷과 결합되며, 이는 통신 채널을 통해 송신을 위한 신호로 변환된다. 정보 객체는 통신 채널을 통해 의사난수 데이터 패킷의 연속적인 송신에 의해 송신되며, 이는 반복적인 복호화 동안에 높은 속도로 큰 정보 객체의 무-에러 수신을 가능하게 한다.

상기 목적은 인코더로 달성되는데, 상기 인코더는 본발명에서 프리코더 및 변조기를 포함하며, 상기 프리코더의 제1입력 및 제2입력은 상기 인코더의 각 데이터 입력이 되며, 상기 변조기는 동기화 시퀀스 부가부를 통해 상기 인코더의 출력과 연결된다.

동시에 상기 프리코더의 적어도 하나의 출력은 다중화기의 각 입력에 결합되며, 샘플링 버퍼를 통해 패킷 조립부의 제1입력과 연결되어 인코더 메인 채널을 형성하며, 인코더의 제2입력은 연속하여 연결된 제어 데이터 형성부와 제어 데이터 인코더를 통해 상기 패킷 조립부의 제2입력과 연결됨으로써 제어 채널을 형성한다.

샘플 번호 생성기는 제어 데이터 형성부와 연결되며, 또한 인코더 주소 생성기를 통해 다중화기에 결합된다. 패킷 조립부의 출력은 변조기와 연결된다. 인코더는 샘플 번호 생성기의 시작을 인에이블하도록 구성된다.

바람직하게도, 프리코더는 연속하여 연결된 컨테이너 컴팩트부, 반복/인터리빙부, 컨볼루션 인코더, 및 프리코더 버퍼(PB)를 포함하며, 인코더의 제1입력과 제2 입력은 상기 프리코더의 각 입력으로서의 기능을 한다.

바람직하게도, 인코더의 제2입력은 반복/인터리빙부과 결합한다.

또한 바람직하게도, 상기 변조기는 다수의 반송파를 갖는 변조기이다.

또한 바람직하게도, 패킷 조립부의 출력은 스펙트럼 형성부를 통해 변조기와 결합된다.

바람직하게도, 인코더는 적어도 하나의 추가적인 입력 및/또는 출력을 포함한다.

바람직하게도, 인코더의 추가적인 입력은 연속하여 연결된 통신 채널 분석기와 스펙트럼 추정기를 통해 스펙트럼 형성부와 결합된다. 이는 통신 채널에서의 가변 간섭 환경에 대한 동적 응답을 제공하게 한다.

상기 목적은 인코더, 디지털-대-아날로그 변환기(DAC) 및 확성기를 포함하는 송신 장치에 의해 달성된다. 이때 인코더는 전술한 실시예들 중 하나로 구현된다.

바람직하게도, 송신 장치 및/또는 인코더는 적어도 하나의 추가적인 입력 및/또는 출력을 포함한다.

바람직하게도, 송신 장치의 마이크로폰은 인코더의 추가적인 입력과 연결되며, 이는 인코더의 추가적인 입력이 되며, 송신 장치의 아날로그-대-디지털 변환기를 통해, 연속하여 연결된 통신 채널 분석기와 스펙트럼 추정기를 통해 스펙트럼 형성부와 결합된다. 따라서, 통신 채널에서의 가변 간섭 환경에 대한 동적 응답을 제공함과 아울러, 동시에 인간에 의한 음향 잡음에 대한 청각 감지 특성을 이용한다.

상기 목적은 또한 정보 객체 송수신 시스템에 의해 달성되는데, 상기 시스템은 송신 및 수신 장치를 포함하며, 모든 회로 요소에 대응하는 전력 공급을 제공하도록 구성되며, 전력 공급기를 필요로 한다. 송신 장치는 인코더, 디지털-대-아날로그 변환기 및 확성기를 포함한다. 인코더는 전술한 실시예들 중 하나로 구현된다. 송신 장치는 부가적으로 마이크로폰과 아날로그-대-디지털 변환기를 포함하는데, 이는 각 패킷의 송신 동안에 송신 장치와 수신 장치 간의 음향 채널 조건에 의존하여 송신된 가청음 특성을 변경시키며 인간에 의한 가청 잡음 청각 감지 특성을 적용 및 고려하기 위함이다.

시스템의 수신 장치는 수신 장치 마이크로폰을 포함하며, 이는 수신 장치의 아날로그-대-디지털 변환기를 통해 디코더 입력과 연결된다. 디코더는 디코더의 입력단과 연속하여 연결된 동기화기와 복조기를 포함하며, 또한 디코더의 출력과 연속하여 연결된 컨테이너 개봉/복원부와 데이터 무결성 체크부를 포함하는데, 디코더의 출력은 수신 장치의 데이터 출력이 된다.

뿐만 아니라, 디코더에서 수신 패킷은 메인 채널(샘플) 데이터와 제어 채널 데이터로 나누어진다. 이러한 목적을 위해, 복조기는 제1역다중화기와 결합되며, 제1역다중화기의 제1출력은 제2역다중화기의 제1입력과 연결되며, 제2역다중화기의 출력은 각각 합산부를 통해 저장 버퍼의 대응하는 입력과 연결된다. 제1역다중화기의 제2출력은 제어 채널 디코더와 연결되며, 제어 채널 디코더의 제1출력 및 제2출력은 디코더 주소 생성기의 대응 입력과 연결되며, 디코더 주소 생성기의 출력은 제2역다중화기의 제2입력과 연결된다. 저장 버퍼는 반복 디코더를 통해 데이터 무결성 체크부와 연결된다.

권장사항으로서, 복조기는 통신 채널 평가/보상부를 통해 제1역다중화기와 연결된다.

바람직하게도, 수신 장치 및 디코더는 적어도 하나의 추가적인 입력 및/또는 출력을 포함한다.

권장사항으로서, 데이터 무결성 체크부는 디코더의 추가적인 출력단과 연결되어 수신 장치의 부가적인 출력이 된다.

바람직하게도, 데이터 무결성 체크부의 구성은 반복 디코더로의 반복 종결 명령의 발행을 가능하게 한다.

제안된 기술적 결정의 구현은 예를 들어, 하기의 장치에 기반하여 프로그램에 의해 달성된다.

장치는 확성기 및 처리기(송신 장치용)를 포함하고, 마이크로폰과 마이크로프로세서(수신 장치용)를 포함한다.

장치에 내장된 기본 소프트웨어의 업그레이드에 의해, 이러한 기본적인 소프트웨어 외의 장치의 추가적인 소프트웨어는 블록화 구조를 가지며, 이는 상기 유닛들 상호간 및 외부와 내부에서 프로세싱, 조립, 송신, 명령 및 정보 교환을 위해 사용된다.

이동 전화기, 포켓 디지털 어시스턴트, 노트북, 딕터폰 레코더(dictaphone recorder), 오디오 재생기 및 기타 유사한 장치들이 이러한 장치로서 사용될 수 있다.

인코더, 송신 장치 및 정보 객체 송신 시스템(이하 시스템으로 불려짐)의 보다 상세한 구성 및 동작은 가청음에 의한 정보 객체 송신 시스템의 예에 의해 설명되며, 이는 바람직한 버전으로서의 인코더를 갖는 송신 장치와 바람직한 버전으로서의 디코더를 갖는 수신 장치를 포함한다.

본 발명은 인코더, 송신 장치 및 정보 객체 송신 시스템을 생성함으로써 종래 장치 및 시스템에 비하여 정보 객체의 송신 속도를 크게 증가시킴과 아울러 선택된 통신 채널에서 최적의 송신 정보량과 최적의 에러-정정 코드 리던던시를 이용하게 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 송신 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 (a) 균일한 음향 잡음 스펙트럼의 경우의 및 (b) 협대역에 초점을 둔 음향 잡음이 존재하는 경우의 송신 신호의 진폭 스펙트럼의 분포 예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수신 장치의 블록도이다.
도 4는 (정보 객체 송신시에 요구되는, 통신 채널에서의 신호-대-잡음비에 관한 시간 의존 형태의) 일반적인 방식과 대비하여 본 발명에서 제안된 시스템의 파라미터를 도시한다.

도 1에 제시된 본 발명에 따른 시스템의 송신 장치는 인코더(1)를 포함하며, 그 제1입력(In1)과 제2입력(In2)을 통해 정보가 제공된다. 디지털-대-아날로그 변환기(DAC; Digital to Analog Converter, 102)와 확성기(loudspeaker)(103)는 인코더(1)의 출력과 연속하여 연결된다. 이외에도 통신 채널 진단을 위해 인코더(1)의 추가 입력(AddIn)이 있을 수 있는데, 이는 송신 장치의 아날로그-대-디지털 변환기(ADC1; Analog to Digital Convertor, 104)를 통해 송신 장치의 마이크로폰(M1)(105)과 연결된다.

인코더(1)는 미리 설정된 부호화 방식에 따라 입력된 정보 객체를 부호화하여 프리코더버퍼에 저장하는 프리코더(10)와; 각 샘플의 샘플 번호 및 각 샘플의 각 비트에 대응되며 상기 프리코더버퍼의 주소에 해당하는 주소를 생성하기 위한 샘플번호/주소생성모듈(12)과; 상기 샘플번호/주소생성모듈(12)에서 생성된 상기 주소에 대응되는 상기 프리코더버퍼의 비트를 선택하는 다중화기(110)와; 상기 다중화기(110)에서 출력되는 각 샘플의 비트를 저장하는 샘플버퍼(111)와; 상기 샘플번호/주소생성모듈(12)에서 생성된 상기 샘플 번호에 대한 정보를 포함하는 제어 패킷을 형성하는 제어패킷형성모듈(14)과; 상기 샘플버퍼(111)에 저장되는 샘플과 상기 제어데이터형성모듈(14)에서 형성된 제어패킷을 서로 조립하는 패킷조립부(112)와; 패킷조립부(112)에서 출력되는 패킷을 미리 설정된 방식으로 음향신호로 변조하는 변조모듈(16)을 구비한다.

또한 추가로 외부 음향 통신 채널에 대한 정보를 제공받아 통신 채널의 음향 스펙트럼을 산출하는 스펙트럼산출모듈(121)을 구비할 수 있으며, 상기 변조모듈(16)은 상기 스펙트럼산출모듈(121)에서 제공되는 정보에 따라 음향신호의 스펙트럼을 보정하는 구성을 추가로 더 구비할 수 있다.

상기 샘플번호/주소생성모듈(12)은 샘플번호생성기(115)와 인코더주소생성기(116)로 구성될 수 있으며, 상기 제어채널형성모듈(14)은 제어데이터형성부(113)와 제어데이터인코더(114)로 구성될 수 있다. 또한 상기 변조모듈(16)은 스펙트럼형성부(117)과, 변조기(118), 동기시퀀스부가부(119)로 구성될 수 있으며, 상기 스펙트럼산출모듈(121)은 통신채널분석기(120)와 스펙트럼추정기(121)로 구성될 수 있다.

이하 상기와 같은 본 발명의 인코더(1) 및 송신 장치의 구성 및 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1의 예에서는 인코더(1)는 연속하여 연결되어 프리코더(precoder)(10)를 형성하는 장치들을 포함하며, 이러한 프리코더(10)를 형성하는 장치는 연속적으로 연결된 컨테이너컴팩트부(CCU; Container Compact Unit, 106), 반복/인터리빙부(RIU; Repeating and Interleaving Unit, 107), 컨볼루션인코더(CE; Convloution Encoder, 108) 및 프리코더버퍼(PB; Precoder Buffer, 109)를 포함한다. 컨테이터컴팩트부(107)의 입력은 동시에 프리코더(10), 인코더(1) 및 송신 장치의 상기 제1입력(In1)과 제2입력(In2)이 된다. 프리코더버퍼(109)의 출력은 프리코더(10)의 출력이며 다중화기(110)의 각 입력과 결합된다. 다중화기(110)의 출력은 샘플(SB; Sampling Buffer, 111)를 통해 패킷조립부(PAU; Packet Assembly Unit, 112)의 제1입력(In1)과 연결된다. 이러한 방식으로, 메인 인코더 데이터의 준비 채널(메인 채널)이 형성된다.

인코더(1)의 제2입력(In2)은 제어데이터형성부(CDSU; Control Data Shaping Unit, 113)의 제1입력(In1)과 연결되며, 또한 제어데이터인코더(CDE; Control Data Encoder, 114)를 통해 상기 패킷조립부(114)의 제2입력(In2)과 연결된다. 이와 동시에, 인코더 제어 데이터 준비 채널(제어 채널)이 형성된다.

샘플번호생성기(SNG; Sample Number Generator, 115)의 출력은 상기 제어데이터형성부(CDSU)(113)의 제2입력(In2)과 결합하며 또한 인코더주소생성기(EAG; Encoder Address Generator, 116)를 통해 다중화기(110)와 결합한다. 인코더주소생성기(116)는 또한 인코더(1)의 제2입력(In2)과 연결된다. 인코더(1)의 제2입력(In2)은 반복/인터리빙부(107)의 추가적인 입력과 결합된다.

패킷조립부(PAU)(112)의 출력은 연속하여 연결된 스펙트럼형성부(117), 변조기(118) 및 동기화시퀀스부가부(SSAU; Synchronization Sequence Addition Unit, 119)를 통해 인코더(1)의 출력(Out)과 연결된다.

인코더(1)의 추가 입력(AddIn)은 연속하여 연결된 통신채널분석기(CCA; Communication Channel Analyzer, 120)와 스펙트럼추정기(SE; Spectrum Estimator, 121)를 통해 스펙트럼형성부(117)의 추가적인 입력과 연결되는데, 이는 전송 신호의 최적 진폭 스펙트럼을 계산하기 위함이다.

이외에도 도 1에서는 도시하지 않았지만, 인코더(1) 및/또는 송신 장치에 다른 추가적인 입력이 예상될 수 있다. 예를 들어, 특정 인코더 유닛에게 입력 데이터 전송의 필요를 시그널링하기 위한 시작 입력 및 또한 인코더에게 입력 데이터 전송 종료를 명령하기 위한 대안적인 통신 채널의 입력이다.

송신 장치 회로는 요구되는 모든 회로 요소에게 전력 공급이 가능하도록 구현된다.

본 발명에 따른 시스템의 송신측은 상기한 송신 장치를 포함하며, 그 기능은 하기와 같다.

인코더(1), 디지털-대-아날로그 변환기(102), 아날로그-대-디지털 변환기(104), 확성기(103), 마이크로폰(105)이 활성화되어 대기 상태에 있는 때에 송신 장치는 스위치 온된다.

인코딩의 예비 단계에서, 송신 장치의 제1입력(In1)(정보 객체(Information Object) - 파일, 메시지, 애플리케이션 등)이 입력되는 동안, 동시에 송시 장치의 제2입력(In2)(정보 개체 사이즈에 대한 데이터)은 인코더주소생성기(116) 및 제어데이터형성부(113)로 입력된다. 컨테이너컴팩트부(106)에서의 정보 객체는 표준 컨테이너로 패킹된다. 이를 위해 헤더 라벨(header label)이 정보 객체에 부가되며, 무결성 체크(예를 들어, 체크섬, CRC 및 해쉬-코드 등)를 위한 바이트가 설정된다.

더욱이, 컨테이너컴팩트부(106)에서 컨테이너는 에러정정 코드(예를 들어, 리드-솔로몬 코드)에 의해 부호화될 수 있다. (컨테이너컴팩트부로부터의) 컨테이너 및 (컨테이너컴팩트부 또는 인코더의 제2입력으로부터의) 정보 객체의 크기는 반복/인터리빙부(107)으로 전달되며, 여기서 컨테이너의 데이터 비트는 정해진 횟수로 반복되며 혼합된다. 이러한 재배열(rearrangement)의 의사난수 기능은 정보 객체 사이즈에 의존한다.

이후 컨볼루션 코드 부호화가 컨볼루션인코더(108)에서 수행된다. 상기한 방식으로의 부호화된 비트를 형성하는 것(즉, 인터리빙의 반복 및 이후의 컨볼루션 부호화)은 수신측에서의 반복 복호화의 경우에 코드의 높은 잡음-내성을 달성하게 하는 것으로 알려져 있다(예를 들어 참조문헌[3]). 하지만, 본 발명에서는 이러한 방식으로 부호화된 정보 객체(송신용 데이터 블록)가 직접적으로 변조기 및 통신 채널로 송신되지 않는다. 이는 컨볼루션인코더(108)로부터 프리코더버퍼(109)로 전송된다.

상기 송신용 데이터 블록은 부호화의 메인 단계를 위해 프리코더버퍼(109)에 저장된다. 예비 단계는 통신 채널(본 실시예에서는 음향)을 통한 전송의 시작 이전에 한번만 수행되며, 이에 따라 가변 통신 채널에 따른 송신 특성의 추가적인 조정이 필요한 경우에도 프리코더버퍼(109)의 콘텐츠는 변경되지 않고 그대로 남아있게 된다.

상기 제시한 기술적 구현들의 다른 실시예에서 상기 프리코더는 임의의 공지된 방법에 의해 형성될 수 있음을 유의하여야 한다. 이 경우에 임의의 리던던시를 갖는 에러정정 코드가 사용될 수 있다.

이후 부호화의 기본(메인) 단계가 수행된다. 송신 장치가 스위치 온 된 때에 샘플번호생성기(115)의 시작은 임의의 공지된 방법(즉, 시작 입력 또는 반복/인터리빙부로부터의 명령)에 의해 수행된다. 샘플번호생성기(115)는 프리코더버퍼(109)로부터의 비트 샘플링을 위해 정해진 주기로(무작위 값 또는 순차적인 값) 식별 번호를 생성하며, 이를 인코더주소생성기(116) 및 제어데이터형성부(113)의 제2입력으로 전달한다.

인코더(1)의 제2입력으로부터의 데이터가 인코더주소생성기(116)로 입력되는 때에(이는 정보 객체가 인코더(1)에 입력됨을 의미함), 샘플번호생성기(115)로부터의 샘플 번호의 수신 값은 의사난수 인코더주소생성기(116)를 초기화하며, k개의 주소 세트를 형성하며 이는 연속적으로 다중화기(110)로 전달된다. 다중화기(110)의 입력/출력을 통해서 주소들의 세트에 따라, 프리코더버퍼(109)로부터의 k 비트들의 의사-난수 샘플링이 수행되며 이들은 샘플(111)에 저장된다. 인코더주소생성기(116)는 1 내지 N 범위의 k개의 주소를 생성하며, 여기서 N은 미리 설정된 컨테이너 사이즈를 위한 프리코더버퍼(109)에서의 비트수이다. 또한 k는 인코더의 제2입력(In2)의 값 즉, 정보 객체 사이즈에 따라 적절히 정해진다.

이 경우에, 주소들은 일 세트에서 및 이후의 주소 세트에서의 의사-난수 생성 동안에 1회 이상 다시 발생할 수 있다. 바람직한 변형례에서, 인코더주소생성기(116)의 의사-난수 기능이 할당되며, 따라서 생성된 주소들의 반복 간격은 최대가 된다. 동시에 주목할 사항으로서, 상기 샘플 반복은 도 3에서 제시된 바와 같은 수신 장치에서 최적화된 디코딩의 제공을 고려하는 경우에는 송신 시스템의 상당한 속도 감소 및 잡음 내성 감소를 발생시키지 않는다.

샘플(111)로부터의 샘플링 비트는 추가적인 에러정정 코드의 응용 없이 패킷조립부(112)의 제1입력으로 전달된다. 이에 따라, 정보 객체 부분 전송에 대한 준비가 일명 "메인 채널"에서 종료된다.

인코더(1)의 제2입력으로부터 제어데이터형성부(113)의 제1입력으로 정보 입력시에, 샘플번호생성기(115)로부터 제어데이터형성부(113)의 제2입력으로 입력되는 샘플 번호 값은 제어데이터형성부(113)의 동작을 초기화한다. 제어데이터형성부(113)는 제어 데이터를 조립하는데, 제어 데이터는 (컨테이너컴팩트부의 동작을 고려하여) 컨테이너 크기 및/또는 객체 크기, 샘플 번호 및 또한 기타 보조 정보를 포함한다. 제어데이터인코더(114)에서 제어 데이터는 에러정정 코드에 의해 코드화되며, 특정한 체크 심벌이 부가됨으로써 제어 패킷 무결성(예를 들어, 체크섬, CRC 등)을 체크한다. 제어데이터인코더(114)에서 수신된 제어 패킷은 패킷조립부(112)의 제2입력으로 송신된다. 이에 따라 상기 "메인 채널"에서의 각 샘플 형성과 동시에, 이에 대응하는 제어 패킷이 일명 "제어 채널"로서 형성된다.

대체적으로 제어 채널에서의 코드화는 높은 리던던시 코드와 결과적인 높은 잡음 내성을 갖도록 수행되며, 이에 따라 제어 채널은 통신 채널의 심각한 잡음 및 간섭 조건에서도 수신될 수 있다. 이때, 제어 채널은 메인 채널의 정보량과 비교하여 소량의 정보만을 포함하는데, 이는 제어 채널의 조건에서는 누적되는 리던던시가 비교적으로 작을 수 있게 한다.

이러한 두 채널 코드화의 구조(메인 채널의 리던던시는 제어 채널 리던던시에 비해 작다)는 정보 객체 전송 속도를 크게 증가시키며 또한 큰 정보 객체를 전송할 가능성을 제공한다(메인 채널의 데이터 리던던시가 낮으면, 의사-난수 샘플에 의해 정보 객체 전송 속도는 높아진다). 메인 채널과 제어 채널에서 동일한 잡음 내성 정도에 의해, 정보 객체 전송 속도는 개별 샘플들의 높은 반복 수신률 및 정보 객체의 성공적인 복구로 인해 상당히 증가한다.

메인 채널과 제어 채널은 서로 다른 보안 메커니즘을 가지고, 서로 다른 물리적 포맷을 가질 수 있다. 제어 채널은 메인 채널을 디코딩하는 것이 가능하게 하는 정보를 운반하고, 이 정보는 메인 채널로 전송되는 정보 객체의 길이, 현재 샘플 번호를 포함한다. 샘플 번호는 메인 채널의 데이터 배열에 관해 수신 장치에게 알려주는 고유한 실별자 역할을 한다.

메인 채널의 인코딩 동작은 크게 두 단계로 구분할 수 있는데, 첫째, 원래의 정보 객체는 수회 반복되며, 인터리빙되고, 이후 그 결과물은 예를 들어 1/(R+1)의 비율을 갖는 컨볼루션 코드를 사용하여 복호화될 수 있고(즉 정보 객체의 각각의 원래의 비트를 위해 R 패리티 비트들이 발생됨), 컨볼루션인코더(106)에서 모든 복호화된 비트들은 프리코더 버퍼에 저장된다. 둘째, 각 패킷 발생 인터벌시, 인코더주소발생기(116)에서 발생된 주소에 따라 프리코더버퍼(109)로부터 미리 설정된 비트들의 세트를 선택하며, 이 비트들은 이후 제어 채널 데이터와 함께 전송된다.

제어 패킷 비트 및 샘플 비트는 최적의 크기의 데이터 패킷을 형성한다. 최적 패킷 크기는 2가지 고려사항에 근거하여 선택된다. 한편으로는, 주목된 바와 같이 메인 채널을 통해 전송되는 데이터량은 제어 채널에서의 데이터량보다 상당히 커야 하므로, 이에 따라 제어 채널에서 코드의 높은 리던던시는 송신 시스템의 누적적인 효율성에 크게 영향을 끼치지 않는다. 한편, 과도하게 긴 패킷은 정보 객체 수신 중에 원치 않은 지연을 초래할 수 있으므로, 많은 애플리케이션에서 패킷 송신 시간은 비교적 짧아야 한다(예를 들어, 1 초). 따라서, 이들은 특정한 애플리케이션에 따라 트래이드오프 되어진다.

데이터 패킷은 하나 이상의 변조 방식(예를 들어, BPSK, QPSK, n-QAM)에 의해 패킷조립부(112)에서 변조되는데, 수신 장치에서의 채널 추정 및 채널 등화 절차를 단순화하기 위해 특정한 파일럿 심벌을 부가한다. 상기 시스템에서는 예를 들어, 하나 또는 다수의 반송파를 갖는 광대역 변조(예를 들어, OFDM, CDMA 등)가 사용될 수 있다. 사용자에 대한 가청음의 감지성을 줄이고 동시에 음의 광대역 특성 및 평균 전력을 보존하기 위해, 톤 스펙트럼(tone spectrum)이 변조기(118)로의 송신 이전에 스펙트럼형성부(117)에서 정정되는데, 그러한 성능을 구현하기 위해 예를 들어, 필터가 사용된다. 스펙트럼 정정은 적응적으로 수행될 수 있다.

이러한 정정은 상기 장치가 마이크로폰(M1)(105)과 아날로그-대-디지털 변환기(ADC1)(104)를 포함하는 경우에 가능하다. 이 경우에, 마이크로폰(M1)(105)으로부터 아날로그-대-디지털 변환기(ADC1)(104)를 통해 전달된 가청음은 통신채널분석기(CCA, 120)에서 정해진 주기로 분석된다. 여기서는 통신 채널에서의 음향 잡음의 레벨 및 스펙트럼 구성(spectral composition)을 평가한다. 이 경우에, 본 발명의 시스템의 예에서는 음향 잡음은 송신 장치 자체에서 방출되는 신호를 제외한 모든 가청음(음성, 음악, 통지의 가청음 등)을 의미한다. 이후, 스펙트럼추정기(SE, 121)에서 구현된 음향 감지의 음향심리(psycho-acoustic) 모델에 의거하여 최적 신호 스펙트럼의 계산이 수행된다. 여기서, 음향 감지성이 변경되지 않으면서 신호 전력은 최대로 제공된다.

특히, 스펙트럼추정기(SE, 121)에서, 도 2에서 도시된 바와 같이 주파수 숨김 효과가 적용되는데, 여기서 (점선으로 된) 음향 잡음을 갖는 통신 채널에서 바람직한 신호 스펙트럼은 실선으로 표시된다. 따라서, 음향 잡음 레벨이 균일에 가까운 경우(도 2의 (a)), 진폭 스펙트럼의 분포는 잡음 신호에 대한 인간의 귀의 평균 감도와 반비례한다(예를 들어, 이러한 감도 특성은 ITU-R 468 표준에서 결정된다).

일정한 주파수에서 표시된 피크를 갖는 심각한 음향 간섭의 경우, 최적 분포는 주파수 숨김 효과를 고려하는 때에 잡음 신호에 대한 귀의 감도에 의해 결정된다. 이러한 분포 예는 도 2의 (b)에서 제공된다. 심한 원치 않은 가청음은 인접 주파수 구간들에 위치한 신호 성분들을 마스크하는데, 이에 따라 인접 주파수에서의 전송 신호의 세기는 전송된 신호의 음향 용량의 자각적인 증가 없이 증가하게 된다.

스펙트럼추정기(121)로부터 추정된 데이터는 스펙트럼형성부(117)로 전송되는데, 여기서 신호의 스펙트럼 보정은 각 데이터 패킷에 대한 가변 통신 채널에 따라 수행되며, 이는 또한 수신 장치에 의한 무-에러 데이터 수신 가능성을 추가적으로 증가시키며(따라서, 또한 전송 속도를 증가시키며), 아울러 송신 신호는 사용자에게 거의 주목되지 않게 된다.

또한 변조기(118)에서 상기 보정된 심벌이 변조되며 정보 신호가 얻어진다. 동기화시퀀스부가부(119)에서 동기 신호가 시간 도메인에서 정보 신호에 부가됨으로써 수신 장치에서의 동기화 및 채널 정렬 과정의 단순화를 가져오도록 한다. 이러한 방식으로 얻어진 송신 신호는 디지털-대-아날로그 변환기(102) 및 확성기(103) - 통신 채널로 전달된다.

따라서, 정보 객체로부터의 의사난수 샘플은 통신 채널로 연속적으로 전송된다.

도 3에서 제시된 본 발명에 따른 시스템의 수신 장치는 디코더(2)를 포함하며, 디코더(2)의 입력(In)은 수신 장치의 아날로그-대-디지털 변환기(ADC2, 202)를 통해 수신장치의 마이크로폰(M2, 203)과 연결된다.

디코더(2)는 미리 설정된 복조 방식에 따라 입력된 음향신호를 복조하는 복조모듈(20)과; 복조모듈(20)에서 출력된 각 수신 비트의 소프트 값을 판정하며 샘플 비트들과 해당 샘플의 정보를 담고 있는 제어 패킷의 비트들을 분리하는 제1역다중화기(207)와; 상기 제어 패킷에 따라 해당 샘플의 각 비트에 대응되는 주소를 생성하기 위한 주소생성모듈(22)과; 상기 샘플 비트의 소프트 판정을 입력받아 상기 주소생성모듈(22)에 의해 생성된 주소 정보에 따라 역다중화하여 출력하는 제2역다중화기(208)와; 상기 제2역다중화기(208)의 각 출력별로 소프트 판정을 누산하는 합산부(209)와; 상기 합산부(209)의 누적된 소프트 판정을 저장하는 저장버퍼(210)와; 상기 저장버퍼(210)에 저장된 샘플의 디코딩을 수행하는 디코딩모듈(24)을 포함한다.

상기 복조모듈(20)은 동기화기(204)와, 복조기(205), 통신채널평가/보상부(206)로 구성되며, 상기 주소생성모듈(22)은 제어채널디코더(211)와, 디코더주소생성기(212)로 구성될 수 있다. 또한 상기 디코딩모듈(24)은 반복디코더(213)와, 데이터무결성체크부(214)와, 컨테이너개봉/복원부(215)로 구성될 수 있다.

이하 상기와 같은 본 발명의 디코더(2) 및 수신 장치의 구성 및 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3의 예에서는, 디코더(2)에서 디코더 입력 동기화기(204), 복조기(205), 통신채널평가/보상부(CCECU; Communication Channel Evaluation and Compensation Unit, 206) 및 제1역다중화기(DeMux1, 207)와 연속하여 연결된다.

제1역다중화기(207)의 제1출력(Out1)은 제2역다중화기(DeMux2, 208)의 제1입력(In1)과 결합되며, 그 출력들은 각각 합산부(Σ, 209)를 통해 대응되는 저장버퍼(SB; Storage Buffer, 210)의 입력들과 연결된다. 합산부(209)의 개수는 도 1에 도시된 인코더(1)의 프리코더버퍼(109)의 비트 개수와 대응한다.

제1역다중화기(207)의 제2출력(Out2)은 제어채널디코더(211)와 연결되며, 제어채널디코더(211)의 제1출력과 제2출력은 디코더주소생성기(212)의 각 입력과 연결되며, 디코더주소생성기(212)의 출력은 상기 제2역다중화기(208)의 제2입력(In2)과 결합된다.

저장버퍼(210)는 연속하여 연결된 반복디코더(ID; Iterative Decoder, 213), 데이터무결성체크부(DICU; Data Integrity Checking Unit, 214), 컨테이너개봉/복원부(215)를 통해 디코더(2)의 출력과 연결되며, 디코더(2)의 출력은 수신 장치의 데이터 출력(Out)이 된다. 동시에, 데이터무결성체크부(214)의 추가적인 출력은 반복디코더(213)의 추가적인 입력과 연결되며, 또한 디코더(2)의 추가적인 출력이 되어 수신 장치의 추가적인 출력(AddOut)이 된다.

수신 장치 회로는 모든 회로 요소 각각에 대한 전력 공급을 가능하게 하도록 구성되며, 이러한 전력 공급기를 필요로 한다.

상기한 수신 장치를 포함하는 본 발명에 따른 시스템의 수신측은 하기의 방식으로 동작한다.

디코더(2), 아날로그-대-디지털 변환기(ADC2, 202), 마이크로폰(M2, 203)이 활성화되어 대기 모드로 되는 때에, 수신 장치는 스위치 온된다.

마이크로폰(M2, 203)을 통한 통신 채널로부터의 신호는 아날로그-대-디지털 변환기(ADC2, 202)로 전달되며, 여기서 신호는 디지털화되고 디코더(2)의 입력(In)으로 전송된다. 동기화기(204)에서는, 동기 신호에 의한 송신 신호를 검출한 후, 신호의 경계를 복원하고 샘플링 주파수의 정확한 조정이 수행되고 인입 신호가 수신된다. 이후, 수신 신호가 하나 또는 다수의 반송파를 갖는 복조기(205)로 전달되는데, 복조기(205)는 (필터 뱅크 또는 고속 푸리에 변환에 기반한(예를 들어, 참조문헌[1])) 상기 도 1에 도시된 인코더(1)의 변조기(118)에 대응되게 구현된다. 통신채널평가/보상부(CCECU, 206)에서는, 파일럿 심벌을 이용하여 통신 채널과 잡음 성분의 평가가 수행되며 왜곡 스펙트럼이 적응적으로 평가된다. 제1역다중화기(207)에서는, 수신 비트의 "소프트(soft)" 값이 판정되며, 메인 채널을 위한 샘플 비트와 제어 채널을 위한 제어 패킷 비트를 분리시킨다.

제어 패킷의 "소프트 판정(soft decision)"은 도 1에 도시된 인코더(1)의 제어데이터인코더(114)에 순응하여 설계된 제어채널디코더(211)로 전달된다. 제어 패킷의 성공적인 복호화의 경우에, 제어채널디코더(211)의 제1출력을 통한 컨테이너 사이즈 데이터와 제어채널디코더(211)의 제2출력을 통한 샘플 번호는 도 1에 도시된 송신 장치의 인코더주소생성기(116)와 유사한 의사난수 디코더주소생성기(212)의 각 입력으로 전송된다. 동시에 디코더주소생성기(212)에서 비트 주소가 생성되는데, 이는 송신 장치 인코더(1)의 프리코더버퍼(109)의 주소와 대응한다.

샘플에 대응하는 "소프트 판정"은 디코더주소생성기(212)에 의해 생성된 주소 정보에 따라 제2역다중화기(208)에 의해 역다중화된다. 이후, 각각의 수신 샘플에서의 "소프트 판정"은 대응하는 합산부(Σ, 209)에서 점차적으로 누산된다(각각의 합산부는 도 1에 도시된 프리코더버퍼(109)의 일 비트와 대응한다). 따라서, 일정한 개수의 수신 샘플 이후의 누적된 "소프트 판정"은 저장버퍼(210)에 저장된다. 미리 설정된 요구되는 최소 수의 "소프트 판정"이 프리코더버퍼(109)로부터 데이터 패키지 비트에 대응하는 저장버퍼(210)로 전달되면(이는 반복디코더(213)에 의해 결정됨), 동시에, 프리코더버퍼(109)로부터 수신된 데이터 패키지의 "소프트 판정"에 대한 디코딩 절차는 반복디코더(213)에서 시작된다.

이러한 절차의 예는 널리 알려져 있으며(유사한 과정이 예를 들어, 참조문헌[3]에서 설명됨), 본 발명에서 제안하는 주제와 관련되지 않으며 이에 따라 상세히 고려되지 않는다. 주목할 사항으로서, 각각의 합산부(209)의 중 일부가 채워지지 않은 때에도 반복디코더(213)에서 디코딩이 시작된다. 동시에, 이러한 반복 복호화가 유사한 천공 코드(punctured code) 특성들(참조문헌 [4, 5])과 동일하면 코드 특성은 즉 최적에 가깝게 된다.

각각의 복호화 시도 이후에 데이터무결성체크부(214)이 반복 디코더로부터 대응하는 반복(경판정)을 요청한 이후에, 수신 데이터 패키지의 무결성은 이러한 경판정을 이용하여 (인코더에 의해 제공된 것에 따라) 체크된다. 상기 체크가 성공적인 경우, 수신된 데이터 패키지는 컨테이너개봉/복원부(CURU; Container Unpacking and Restoring Unit, 215)로 전송되어 컨테이너 추출 및 정보 객체 복원을 위해 개봉된다. 이와 더불어, 반복 종료 명령이 데이터무결성체크부(214)에서 형성되어 반복디코더(213)로 전달된다. 이후, 정보 객체는 수신 장치의 출력을 통해 사용자 장치로(상위 처리 계층으로) 전송된다. 동시에, 수신 확인 신호는 수신 장치의 추가적인 출력(AddOut)을 통해 선택적으로 설치될 수 있는 보조 (역방향) 통신 채널(예를 들어, 무선 채널 또는 비주얼 채널)을 통해 발행된다.

저장버퍼(210)로부터의 추가적인 데이터 디코딩은 정해진 주기로 수행되는데, 이는 디코딩 사이클 완료 동안에(예를 들어, 수십번의 반복에 의해 결정됨) 데이터 패키지가 복원되지 않았으며 제1역다중화기(207)를 통해 새로운 샘플이 도달한 경우에(즉, 저장버퍼 콘텐츠가 갱신된 때에) 수행된다. 반복디코더(213)에서, 디코딩 절차는 저장버퍼(210)로부터 새로운 데이터를 이용하여 반복적으로 시작된다. 이러한 반복된 디코딩 절차는 디코더(2)가 프리코더버퍼(109)로부터의 송신된 데이터 패키지를 무-에러 복원할 수 있을 때까지 수행된다.

상기한 본 발명에 따른 시스템은 하기의 특성을 갖는다.

- 첫째, 역방향 통신 채널의 응용 없이 통신 채널에서 일정한 신호-대-잡음비의 경우에 상기 시스템은 최소 시간 간격 내에서 송신 장치로부터 수신 장치로 정보 객체를 전송할 수 있다. 컨볼루션인코더(108) 및 반복/인터리빙부(107)에서의 인터리빙 알고리즘을 적절히 선택한 경우, 임의의 통신 채널과 통신 시스템을 통한 정보 객체 전송에서 사용되는 인코더는 광범위의 신호-대-잡음비에서 통신 채널의 정보 처리율에 가까운 송신 속도를 보장한다.

신호-대-잡음비에 관한 송신 속도의 의존성은 도 4에서 도시된다. 도 4에서는 비교 목적으로 상기 본 발명의 시스템의 특성이 제공되는데, 소거에 의한 이상적인 코드와 결합한 터보 코드를 이용하였다(예를 들어, 랩터 코드, 참조문헌[6]). 도 4의 그래프 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 고정된 코드율을 갖는 터보 코드를 이용한 통상적인 시스템이 정해진 신호-대-잡음비로(주어진 예에서는 -6dB로) 제공되며, 이 시점에서 통신 채널의 정보 처리율에 가까운 송신 속도를 보증한다. 하지만, 신호-대-잡음비가 증가한 경우에, 송신 속도는 변경되지 않고 유지되며 채널의 정보 처리율과 상당히 달라지게 된다. 또한 -6 dB이하의 신호-대-잡음비 감소의 경우에, 송신 속도는 극적으로 떨어지는데, 이러한 신호-대-잡음비에 다다르면 고정된 비율의 터보 코드의 정확한 성능은 낮은 에러 확률로 정보 객체를 수신하는 것을 허용하지 않기 때문이다.

반면에, 일 시점(-6dB)에서 고정된 코드를 갖는 시스템에게 약간 뒤지는 본 발명에 따른 시스템은 넓은 범위의 신호-대-잡음비에서 채널의 정보 처리율에 가까운 송신 속도를 달성할 수 있다. 한편, 주어진 예에서, 리던던시를 고려한 실제 송신 시스템이 이용되는데, 제어 채널 송신 및 수신 장치에서 채널 등화기 동작을 위한 파일롯 신호 전송의 필요성과 관계된다. 이는 실제 송신 속도가 채널의 이론적인 정보 처리율에 근접하게 접근할 수 없는 이유이다. 또한, 낮은 신호-대-잡음비에 다다르면 동기화 에러 및 제어 채널 수신 동안의 에러와 관련되어 문제가 발생되며, 매우 낮은 신호-대-잡음비(-8dB이하)에서는 시스템 동작에 영향을 준게 된다.

- 둘째, 송신 신호에 대한 적응적인 스펙트럼 조정으로 인해, 최대 송신 신호 전력이 최소 음향 감지성에 의해 달성되며 동시에 신호의 광대역 특성을 보존하게 된다.

본 발명이 그 실시예의 특정 변형례를 참조하여 도시되고 설명되었지만은, 하기의 청구범위에서 정의된 바와 같이 본 발명의 본질과 경계를 벗어남이 없이 형태와 내용의 관점에서의 다양한 변화가 이루어질 수 있음은 기술분야의 당업자에게 자명하다.

[참조 문헌]

[1] V. Gerasimov, W. Bender, "Things that talk: Using sound for device-to-device and device-to-human communication," IBM Systems Journal, Volume 39, Numbers 3 & 4, 2000.

[2] USA Patent, US7349481, Communication using audible tones

[3] D. Divsalar, H. Jin, and R. J. McEliece. "Coding theorems for 'turbo-like' codes." Proc. 36th Allerton Conf. on Communication, Control and Computing, Allerton, Illinois, Sept. 1998, pp. 201??210.

[4] J. Hagenauer, "Rate-compatible punctured convolutional codes (RCPC codes) and their applications," IEEE Trans. Commun., vol. 36, no. 4, pp. 389??400, 1988.

[5] A. S. Barbulescu and S. S. Pietrobon, "Rate compatible turbo codes," IEE - Electronics Letters, vol. 31, no. 7, pp. 535??536, 1995.

[6] A. Shokrollahi, Raptor Codes, IEEE Trans. Information theory, vol. 52, no. 6, pp. 2551-2567, 2006

Claims (26)

1. 인코더에 있어서,
   미리 설정된 부호화 방식에 따라 입력된 정보 객체를 부호화하여 프리코더버퍼에 저장하는 프리코더와;
   각 샘플의 샘플 번호 및 각 샘플의 각 비트에 대응되며 상기 프리코더버퍼의 주소에 해당하는 주소를 생성하기 위한 샘플번호/주소생성모듈과;
   상기 샘플번호/주소생성모듈에서 생성된 상기 주소에 대응되는 상기 프리코더버퍼의 비트를 선택하는 다중화기와;
   상기 다중화기에서 출력되는 각 샘플의 비트를 저장하는 샘플버퍼와;
   상기 샘플번호/주소생성모듈에서 생성된 상기 샘플 번호에 대한 정보를 포함하는 제어 패킷을 형성하는 제어패킷형성모듈과;
   상기 샘플버퍼에 저장되는 샘플과 상기 제어패킷형성모듈에서 형성된 제어패킷을 서로 조립하는 패킷조립부와;
   상기 패킷조립부에서 출력되는 패킷을 미리 설정된 방식으로 음향신호로 변조함으로써, 스피커를 통해 상기 변조된 음향신호가 출력되도록 하는 변조모듈을 포함함을 특징으로 하는 인코더.
   
2. 제1항에 있어서, 외부 음향 통신 채널에 대한 정보를 제공받아 통신 채널의 음향 스펙트럼을 산출하는 스펙트럼산출모듈을 더 포함하며, 상기 변조모듈은 상기 스펙트럼산출모듈에서 제공되는 정보에 따라 음향신호의 스펙트럼을 보정하는 구성을 포함함을 특징으로 하는 인코더.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 스펙트럼산출모듈은
   외부의 마이크로폰 및 아날로그-대-디지털 변환기를 통해 외부의 가청음을 제공받아 통신 채널에서의 음향 잡음의 레벨 및 스펙트럼 구성을 평가하는 통신채널분석기와,
   상기 통신채널분석기의 출력을 제공받아 음향 감지의 음향심리(psycho-acoustic) 모델에 의거하여 신호 스펙트럼의 계산을 수행하는 스펙트럼추정기를 포함함을 특징으로 하는 인코더.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 변조모듈은
   상기 패킷조립부에서 출력되는 패킷의 스펙트럼을 보정하는 스펙트럼형성부와,
   미리 설정된 하나 이상의 변조 방식에 의해 상기 스펙트럼형성부에서 출력되는 패킷을 변조하는 변조기와,
   상기 변조기의 출력 신호에 동기 신호를 시간 도메인에서 부가하는 동기시퀀스부가부를 포함함을 특징으로 하는 인코더.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프리코더는
   상기 정보 객체에 헤더 라벨을 부가하며, 무결성 체크를 위한 바이트를 설정하여 표준 컨테이너로 패킹하는 컨테이너컴팩트부와,
   상기 컨테이너컴팩트부의 출력 데이터를 제공받아 상기 정보 객체의 사이즈를 고려한 횟수로 반복하며, 인터리빙하는 반복/인터리빙부를 포함함을 특징으로 하는 인코더.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 프리코더는 상기 반복/인터리빙부에서 출력된 데이터를 제공받아 컨볼루션 코드 부호화를 수행하여, 수행 결과를 상기 프리코더버퍼에 저장하는 컨볼루션인코더를 포함함을 특징으로 하는 인코더.
   
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플번호/주소생성모듈은
   미리 설정된 주기로 샘플 식별을 위한 상기 샘플 번호를 생성하는 샘플번호생성기와,
   상기 샘플 번호 생성시 상기 정보 객체의 사이즈를 고려한 갯수의 의사난수의 상기 주소를 생성하는 인코더주소생성기를 포함함을 특징으로 하는 인코더.
   
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어패킷형성모듈은
   상기 샘플 번호 및 상기 정보 객체의 사이즈에 관련된 정보를 포함하는 제어 데이터를 생성하는 제어데이터형성부와,
   상기 제어 데이터를 상기 샘플의 부호화 방식보다 높은 잡음 내성을 갖는 미리 설정된 부호화 방식으로 부호화하여 상기 제어 패킷을 생성하는 제어데이터인코더를 포함함을 특징으로 하는 인코더.
   
9. 디코더에 있어서,
   미리 설정된 복조 방식에 따라, 마이크로폰을 통해 입력된 음향신호를 복조하는 복조모듈과;
   상기 복조모듈에서 출력된 각 수신 비트로부터 샘플 비트들과 해당 샘플의 정보를 담고 있는 제어 패킷의 비트들을 분리하는 제1역다중화기와;
   상기 제어 패킷에 따라 해당 샘플의 각 비트에 대응되는 주소를 생성하기 위한 주소생성모듈과;
   상기 샘플 비트의 소프트 판정을 입력받아 상기 주소생성모듈에 의해 생성된 주소 정보에 따라 역다중화하여 출력하는 제2역다중화기와;
   상기 제2역다중화기의 각 출력별로 소프트 판정을 누산하는 합산부와;
   상기 합산부의 누적된 소프트 판정을 저장하는 저장버퍼와;
   상기 저장버퍼에 저장된 샘플의 디코딩을 수행하는 디코딩모듈을 포함함을 특징으로 하는 디코더.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 복조모듈은
    상기 입력된 음향신호에서 동기 신호에 의한 수신 신호를 검출하고, 신호의 경계를 복원하고 샘플링 주파수의 조정을 수행하는 동기화기와,
    상기 동기화기에서 수신된 신호를 하나 또는 다수의 복조 방식에 의해 복조하는 복조기를 포함함을 특징으로 하는 디코더.
    
11. 제10항에 있어서, 상기 복조모듈은
    상기 복조기에서 복조된 신호에서 통신 채널과 잡음 성분의 및 왜곡 스펙트럼의 평가 및 보상을 수행하는 통신채널평가/보상부를 포함함을 특징으로 하는 디코더.
    
12. 제9항에 있어서, 상기 주소생성모듈은
    제어 패킷의 비트들 수신하여 송신된 신호의 정보 객체의 사이즈 및 샘플 번호에 관련된 정보를 포함하는 제어 패킷을 복호화하는 제어채널디코더와,
    상기 정보 객체의 사이즈를 고려한 갯수의 의사난수의 상기 주소를 생성하는 디코더주소생성기를 포함함을 특징으로 하는 디코더.
    
13. 제9항에 있어서, 상기 디코딩모듈은
    상기 저장버퍼에 저장된 정보의 반복 디코딩을 수행하는 반복디코더와,
    상기 반복디코더로부터 반복 디코딩된 정보의 무결성을 체크하여 체크가 성공적인 경우 이를 출력하는 데이터무결성체크부와,
    상기 데이터무결성체크부에서 출력된 정보를 개봉하여 전송된 정보 객체의 컨테이너 추출 및 상기 정보 객체를 복원하는 수행하는 컨테이너개봉/복원부를 포함함을 특징으로 하는 디코더.
    
14. 인코딩 방법에 있어서,
    미리 설정된 부호화 방식에 따라 입력된 정보 객체를 부호화하는 과정과;
    상기 부호화된 데이터에서 미리 설정된 비트들의 세트를 선택하여 샘플로서 출력하는 과정과;
    상기 샘플을 식별하기 위한 샘플 번호에 대한 정보를 포함하는 제어 패킷을 형성하는 과정과;
    상기 출력되는 샘플과 상기 제어패킷을 서로 조립하는 과정과;
    상기 조립된 패킷을 미리 설정된 방식으로 음향신호로 변조하여 스피커를 통해 출력하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 인코딩 방법.
    
15. 제14항에 있어서, 외부 음향 통신 채널에 대한 정보를 제공받아 통신 채널의 음향 스펙트럼을 산출하는 과정을 더 포함하며, 상기 음향신호 변조시 음향신호의 스펙트럼을 보정하는 동작을 더 수행함을 특징으로 하는 인코딩 방법.
    
16. 제15항에 있어서, 상기 음향 스펙트럼을 산출하는 과정은 외부의 마이크로폰 및 아날로그-대-디지털 변환기를 통해 외부의 가청음을 제공받아 통신 채널에서의 음향 잡음의 레벨 및 스펙트럼 구성을 평가하는 단계와,
    음향 감지의 음향심리(psycho-acoustic) 모델에 의거하여 신호 스펙트럼의 계산을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 인코딩 방법.
    
17. 제16항에 있어서, 상기 조립된 패킷을 음향신호로 변조하는 과정은
    상기 계산된 신호 스펙트럼에 따라 상기 조립된 패킷의 스펙트럼을 보정하여 스펙트럼 보정된 패킷을 생성하는 단계와,
    미리 설정된 하나 이상의 변조 방식에 의해 상기 스펙트럼 보정된 패킷을 변조하는 단계와,
    상기 변조된 신호에 동기 신호를 시간 도메인에서 부가하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 인코딩 방법.
    
18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력된 정보 객체를 부호화하는 과정은
    상기 정보 객체에 헤더 라벨을 부가하며, 무결성 체크를 위한 바이트를 설정하여 표준 컨테이너로 패킹하는 단계와,
    상기 패킹된 데이터를 제공받아 상기 정보 객체의 사이즈를 고려한 횟수로 반복하며, 인터리빙하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 인코딩 방법.
    
19. 제18항에 있어서, 상기 입력된 정보 객체를 부호화하는 과정은
    상기 반복, 인터리빙된 데이터를 제공받아 컨볼루션 코드 부호화를 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 인코딩 방법.
    
20. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부호화된 데이터에서 미리 설정된 비트들의 세트를 선택하는 것은
    미리 설정된 주기로 상기 샘플 식별을 위한 상기 샘플 번호를 생성하는 단계와,
    상기 샘플 번호 생성시, 상기 비트들의 세트를 선택하기 위한 상기 정보 객체의 사이즈를 고려한 갯수의 의사난수의 주소를 생성하여 단계를 포함함을 특징으로하는 인코딩 방법.
    
21. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 패킷을 형성하는 과정은
    
    상기 샘플 번호 및 상기 정보 객체의 사이즈에 관련된 정보를 포함하는 제어 데이터를 생성하는 단계와,
    상기 제어 데이터를 미리 설정된 방식으로 부호화하여 상기 제어 패킷을 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 인코딩 방법.
    
22. 디코딩 방법에 있어서,
    미리 설정된 복조 방식에 따라, 마이크로폰을 통해 입력된 음향신호를 복조하는 과정과;
    상기 복조된 각 수신 비트로부터 샘플 비트들과 해당 샘플의 정보를 담고 있는 제어 패킷의 비트들을 분리하는 과정과;
    상기 제어 패킷에 따라 해당 샘플의 각 비트에 대응되는 주소를 생성하는 과정과;
    상기 샘플 비트의 소프트 판정을 상기 생성된 주소 정보별로 누산하는 과정과;
    상기 누산된 정보에 샘플 디코딩을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 디코딩 방법.
    
23. 제22항에 있어서, 상기 음향신호를 복조하는 과정은
    상기 입력된 음향신호에서 동기 신호에 의한 수신 신호를 검출하고, 신호의 경계를 복원하고 샘플링 주파수의 조정을 수행하는 단계와,
    상기 수신 신호를 하나 또는 다수의 복조 방식에 의해 복조하는 단계와,
    상기 복조된 신호에서 통신 채널과 잡음 성분 및 왜곡 스펙트럼의 평가 및 보상을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 디코딩 방법.
    
24. 제22항에 있어서, 상기 주소를 생성하는 과정은
    상기 제어 패킷의 비트들 수신하여 송신된 신호의 정보 객체의 사이즈 및 샘플 번호에 관련된 정보를 포함하는 제어 패킷을 복호화하는 단계와,
    상기 정보 객체의 사이즈를 고려한 갯수의 의사난수의 상기 주소를 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 디코딩 방법.
    
25. 제22항에 있어서, 상기 샘플 디코딩을 수행하는 과정은
    상기 누산된 정보의 반복 디코딩을 수행하는 단계와,
    상기 반복 디코딩된 정보의 무결성을 체크하여 체크가 성공적인 경우 이를 출력하는 단계와,
    상기 무결성 체크되어 출력된 정보를 개봉하여 전송된 정보 객체의 컨테이너 추출 및 상기 정보 객체를 복원하는 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 디코딩 방법.
    
26. 삭제

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