KR101960242B1 - 신체 영역 네트워크 또는 저전력 네트워크에서 직류 발란싱을 수행하는 최소 에너지 코딩 방법 및 장치 - Google Patents

신체 영역 네트워크 또는 저전력 네트워크에서 직류 발란싱을 수행하는 최소 에너지 코딩 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 방법은 소스 비트 스트림으로부터 복수의 그룹들을 획득하는 단계; 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 상기 복수의 그룹들 및 상기 매핑되는 코드워드들 사이의 최적의 매핑 룰을 결정하는 단계; 및 최소 에너지 코딩 기법을 이용하여 상기 복수의 그룹들을 상기 결정된 최적의 매핑 룰에 의해 결정된 코드워드들로 매핑하는 단계를 포함한다.

Description

신체 영역 네트워크 또는 저전력 네트워크에서 직류 발란싱을 수행하는 최소 에너지 코딩 방법 및 장치{MINIMUM ENERGY CODING METHOD AND DEVICE OF PERFORMING DC BALACING IN BODY AREA NETWORK OR LOW POWER NETWORK}
아래의 실시예들은 신체 영역 네트워크 또는 저전력 네트워크에서 직류 발란싱을 수행하는 최소 에너지 코딩 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 환자 또는 사용자의 생체 신호를 센싱하고, 센싱된 생체 신호를 수집하는 무선 네트워크에 관한 연구가 진행되고 있다.
이러한 무선 네트워크는 환자 또는 사용자의 생체 신호를 센싱하는 센싱 장치, 그 센싱 장치로부터 데이터를 수신하거나, 그 센싱 장치에 대한 제어 신호를 전송하는 마스터 노드, 여러 센싱 유닛들로부터 수집된 생체 신호들을 관리하는 서버, 상기 서버에 접속하여 원하는 사용자 또는 환자의 생체 신호를 전문적으로 분석하는 전문가 단말 등을 포함한다. 여기서, 마스터 노드 역시 모바일 단말일 수 있다.
이러한 네트워크에서 사용되는 센싱 장치는 낮은 소비 전력을 요구한다. 낮은 소비 전력을 위하여, 센싱 장치는 최소 에너지 코딩 기법을 사용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 방법은 소스 비트 스트림으로부터 복수의 그룹들을 획득하는 단계; 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 상기 복수의 그룹들 및 상기 매핑되는 코드워드들 사이의 최적의 매핑 룰을 결정하는 단계; 및 최소 에너지 코딩 기법을 이용하여 상기 복수의 그룹들을 상기 결정된 최적의 매핑 룰에 의해 결정된 코드워드들로 매핑하는 단계를 포함한다.
상기 최적의 매핑 룰을 결정하는 단계는 상기 복수의 그룹들에 대응하는 상기 매핑되는 코드워드들을 순차적 또는 반복적으로 리오더링함으로써, 상기 최적의 매핑 룰을 결정하는 단계이다.
상기 최적의 매핑 룰을 결정하는 단계는 상기 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 가능한 복수의 매핑 룰들 중 어느 하나를 상기 최적의 매핑 룰로 선택하는 단계를 포함한다.
상기 최적의 매핑 룰을 결정하는 단계는 제1 시간 구간에서 상기 최적의 매핑 룰로 결정된 제1 매핑 룰을 제2 시간 구간에서 상기 제1 매핑 룰과 구별되는 제2 매핑 룰로 변경하는 단계를 포함한다.
상기 최적의 매핑 룰을 결정하는 단계는 상기 매핑되는 코드워드들의 빈도를 예측하는 단계; 및 상기 예측된 빈도를 기초로 상기 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 계산하는 단계를 포함한다.
상기 소스 비트 스트림으로부터 복수의 그룹들을 획득하는 단계는 상기 복수의 그룹들 각각이 미리 설정된 사이즈를 갖도록 상기 소스 비트 스트림으로부터 복수의 그룹들을 획득하는 단계이다.
상기 방법은 상기 최적의 매핑 룰을 지시하는 인디케이터를 생성하는 단계; 및 상기 인디케이터를 마스터 노드로 전송하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법은 상기 매핑된 코드워드들을 마스터 노드로 전송하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 생체 신호 네트워크에서의 저전력 통신 방법은 센서 유닛을 이용하여 생체 신호를 센싱하는 단계; 상기 생체 신호에 대응하는 소스 비트 스트림으로부터 복수의 그룹들을 획득하는 단계; 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 상기 복수의 그룹들 각각에 대하여 최소 에너지 코딩 기법에 대응하는 매핑 룰을 결정하는 단계; 상기 최소 에너지 코딩 기법을 이용하여 상기 복수의 그룹들을 상기 결정된 매핑 룰에 의해 결정된 코드워드들로 매핑하는 단계; 및 상기 매핑된 코드워드들을 마스터 노드로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 장치는 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 소스 비트 스트림으로부터 획득된 복수의 그룹들 및 상기 매핑되는 코드워드들 사이의 최적의 매핑 룰을 결정하는 매핑 룰 결정부; 및 최소 에너지 코딩 기법을 이용하여 상기 복수의 그룹들을 상기 결정된 최적의 매핑 룰에 의해 결정된 코드워드들로 매핑하는 매핑 수행부를 포함한다.
상기 매핑 룰 결정부는 상기 복수의 그룹들에 대응하는 상기 매핑되는 코드워드들을 순차적 또는 반복적으로 리오더링함으로써, 상기 최적의 매핑 룰을 결정한다.
상기 매핑 룰 결정부는 상기 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 가능한 복수의 매핑 룰들 중 어느 하나를 상기 최적의 매핑 룰로 선택한다.
상기 매핑 룰 결정부는 제1 시간 구간에서 상기 최적의 매핑 룰로 결정된 제1 매핑 룰을 제2 시간 구간에서 상기 제1 매핑 룰과 구별되는 제2 매핑 룰로 변경한다.
상기 장치는 생체 신호를 센싱하고, 상기 생체 신호에 대응하는 소스 비트 스트림을 생성하는 센싱 유닛을 더 포함한다.
상기 장치는 상기 최적의 매핑 룰을 지시하는 인디케이터를 생성하는 매핑 룰 인디케이터 생성부; 및 상기 인디케이터를 및 상기 매핑된 코드워드들을 마스터 노드로 전송하는 통신 유닛을 더 포함한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 생체 신호를 수집하는 무선 통신 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 2는 최소 에너지 코딩 기법을 개념적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 여러 매핑 룰들에서 매핑되는 코드워드들의 발생 빈도를 나타낸 도면이다.
도 4는 여러 매핑 룰들에서 매핑되는 코드워드들에 대한 DC BALANCE를 나타낸 도면이다.
도 5는 여러 매핑 룰들에서 매핑되는 코드워드들에 대한 소모 전력을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 직류 발란스를 고려한 최소 에너지 코딩 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 직류 발란스를 고려한 최소 에너지 코딩 장치를 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 생체 신호를 수집하는 무선 통신 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 네트워크는 센싱 장치(110), 마스터 노드(120), 네트워크(130), 서버(140) 및 전문가 단말(150)을 포함한다.
센싱 장치(110)는 환자 등과 같은 사용자로부터 생체 신호를 센싱하고, 센싱된 생체 신호를 마스터 노드(120)로 전송한다. 이 때, 마스터 노드(120)는 억세스 포인트, 게이트웨이, 펨토 기지국, 중계기 또는 스마트폰과 같은 모바일 기기일 수 있다.
마스터 노드(120)는 수집된 사용자의 생체 신호를 네트워크(130)를 통하여 서버(140)로 제공하며, 전문가 단말(150)은 서버(140)에 접속하여 여러 사용자들의 생체 신호를 획득할 수 있다.
센싱 장치(110)는 낮은 소모 전력을 요구한다. 낮은 소비 전력을 위하여, 센싱 장치(110)는 최소 에너지 코딩 기법을 사용할 수 있다.
도 2는 최소 에너지 코딩 기법을 개념적으로 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 소스 비트 스트림은 복수의 그룹들로 분할된다. 여기서, 복수의 그룹들 각각은 미리 설정된 사이즈(k 비트)를 가질 수 있고, 그 사이즈는 고정되거나 적응적으로 조절될 수 있다.
최소 에너지 코딩 기법에 따르면, k 비트의 그룹은 n 비트의 코드워드로 매핑된다. 이 때, k≤n≤2k-1이다. 특히, 최소 에너지 코딩 기법은 매핑되는 코드워드들 각각에 포함된 '1'의 개수를 최소화하거나 줄임으로써 전력 소모를 줄인다. 예를 들어, 3 비트의 그룹 111은 7 비트의 코드워드 1000000로 매핑될 수 있으며, 이러한 과정에서 3 비트의 그룹에 포함된 '1'들의 개수는 3 개에서 1 개로 감소된다.
최소 에너지 코딩 기법은 그룹들의 발생 빈도를 고려하여 전력 소모가 최소가 되도록 매핑 룰을 결정한다. 예를 들어, 3 비트의 그룹 '111'이 가장 높은 발생 빈도를 갖는다면, 3 비트의 그룹 '111'은 '000'으로 매핑될 수 있다. 즉, 최소 에너지 코딩 기법은 소스 비트 스트림 전체에 대응하는 매핑되는 코드워드들에서, '1'의 개수가 최소가 되도록 매핑 룰을 결정한다.
다만, 아래에서 설명하겠지만, 최소 에너지 코딩 기법은 DC 발란싱을 무너뜨릴 수 있다. 극단적인 예를 들어, 소스 비트 스트림에 포함된 모든 비트들이 '1'인 경우, 매핑되는 코드워드들에 포함된 모든 비트들은 '0'일 수 있다. 이것은 소모 전력을 낮출 수는 있는 반면에, DC 발란스에 안좋은 영향을 줄 수 있다. 왜냐 하면, 매핑되는 코드워드들이 적절한 개수의 '1'들을 포함하는 경우에 DC 발란스가 유지될 수 있기 때문이다.
본 발명의 실시예는 매핑되는 코드워드들이 적절한 개수의 '1'을 포함하여 DC 발란스가 유지될 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제공한다.
도 3은 여러 매핑 룰들에서 매핑되는 코드워드들의 발생 빈도를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 매핑 룰 1에 따르면, S0가 가장 자주 발생하고, S4가 가장 적게 발생한다. 이 때, 매핑 룰 1에 따르면, S0를 M0로 매핑할 수 있으며, S4를 M4로 매핑할 수 있다.
매핑 룰 2에 따르면, S4가 가장 자주 발생하고, S0가 가장 적게 발생한다. 이 때, 매핑 룰 2에 따르면, S0를 M1로 매핑할 수 있으며, S4를 M0로 매핑할 수 있다.
또한, 매핑 룰 3에 따르면, S2가 가장 자주 발생하고, S3이 가장 적게 발생한다. 이 때, 매핑 룰 3에 따르면, S2를 M0로 매핑할 수 있으며, S3를 M2로 매핑할 수 있다.
아래에서 설명하겠지만, 세 개의 매핑 룰들은 서로 다른 소모 전력을 요구할 수 있으며, DC 발란스 측면에서도 서로 다른 결과를 야기할 수 있다. 따라서, 그룹들의 발생 빈도들을 고려하여 소모 전력을 낮추면서도 DC 발란스를 유지할 수 있는 매핑 룰을 결정하는 것이 필요하다.
도 4는 여러 매핑 룰들에서 매핑되는 코드워드들에 대한 DC BALANCE를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 상술한 바와 같이, 매핑 룰들은 서로 다른 DC 발란스를 가질 수 있다. 왜냐 하면, 매핑 룰들 각각에 대응하는 코드워드들의 집합은 서로 다른 개수의 1들을 포함하기 때문이다.
본 발명의 실시예는 매핑 룰들 각각에 대응하는 DC 발란스를 평가할 수 있다. 예를 들어, DC 발란스를 심각하게 무너뜨리는 매핑 룰은 선택되지 않을 수 있고, DC 발란스를 무너뜨리지 않는 매핑 룰들이 우선적으로 고려될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예는 매핑 룰들 각각에 대응하는 DC 발란스에 대한 평가를 예측하고, 그 평가에 기초하여 최적의 매핑 룰을 결정할 수 있다.
도 5는 여러 매핑 룰들에서 매핑되는 코드워드들에 대한 소모 전력을 나타낸 도면이다.
상술한 바와 같이, 매핑 룰들은 서로 다른 소모 전력을 가질 수 있다. 왜냐 하면, 매핑 룰들 각각에 대응하는 코드워드들의 집합은 서로 다른 개수의 1들을 포함하기 때문이다.
본 발명의 실시예는 매핑 룰들 각각에 대응하는 소모 전력을 평가할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 매핑 룰들 각각에 대응하는 소모 전력에 대한 평가를 예측하고, 그 평가에 기초하여 최적의 매핑 룰을 결정할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 소모 전력에 대한 평가 및 DC 발란스에 대한 평가 중 어느 하나에 선택적으로 가중치를 적용함으로써, 요구 사항 또는 주변 환경에 알맞는 솔루션을 제공할 수 있다. 예를 들어, 소모 전력을 낮추는 것이 중요한 상황에서는 DC 발란스에 대한 평가보다는 소모 전력에 대한 평가에 가중치가 부여될 수 있으며, 그 반대도 가능하다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 직류 발란스를 고려한 최소 에너지 코딩 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 발란스를 고려한 최소 에너지 코딩을 적용하기 전 소스 비트 스트림을 설정된 사이즈 (k 비트) 단위로 나누어 복수의 그룹을 획득한다(610). k 비트로 나타낼 수 있는 비트 패턴은 총 2k개 이므로 상기 복수의 그룹은 상기 비트 패턴의 조합으로 구성된다. 예를 들어 k가 2라면 상기 복수 그룹은 00, 01, 10, 11 패턴의 조합으로 나타낼 수 있다. 이 때 k 값의 설정에 따라 최소 에너지 코딩의 성능이 결정되므로 단계(610)에서는 최소 에너지 코딩 적용 후 소모 전력이 최소화 되도록 k 값을 정한다. 최소 에너지 코딩의 기본 개념은 빈번하게 나타나는 비트 패턴을 0이 많은 코드워드에 매핑하는 것이므로 특정 비트 패턴이 빈번하게 나타나도록 k 값을 정하는 것이 유리하다. 따라서, 단계(610)에서는 k값을 변화 하면서 2k개의 비트 패턴의 발생 빈도수의 편차가 가장 큰 값으로 k값을 선정할 수 있다. 이 때 편차의 지표로는 가장 자주 나타나는 패턴과 그 다음으로 자주 나타나는 패턴의 발생 빈도수의 차 값이나, 전체 발생 빈도수의 분산 값들이 이용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 직류 발란스를 고려한 최소 에너지 코딩 방법은 소스 비트 스트림에서 획득한 복수 그룹들이 매핑되는 코드워드 그룹을 선정한다(620). 코드워드 그룹은 코드워드 길이 n 값이 정해지면 2n 개의 비트 패턴으로 자동적으로 정해지므로 단계(620)은 소모전력을 최소화 하는 n 값을 찾는다. 이 때 n 값은 소스 비트 패턴 k 보다는 커야 하며, 2k-1보다는 작아야 하는데, 그 이유는 k보다 작을 경우 코드워드수가 소스 비트패턴 보다 작아 매핑 룰을 만들 수 없고, 2k-1보다 크게 되면 1의 전송 횟수를 줄이는데 도움이 되지 않기 때문이다. 따라서 단계(620)에서는 n값을 k부터 2k-1 바꿔 가며 코드그룹을 선정한 후 1의 전송 횟수가 최소가 되도록 복수 그룹과 코드워드를 매핑 했을 때 소모전력이 최소화가 되는 n 값을 찾는다. n 값을 크게 키울수록 1이 전송되는 횟수가 감소되므로 RF 송신 단의 파워앰프 (power amplifier)가 켜지는 시간이 줄여 파워앰프 소모전력을 낮춘다. 그러나, n 값이 증가하면 하나의 소스 비트 패턴을 전송하는데 시간이 오래 걸리므로 파워앰프 이외의 블록이 켜지는 시간이 늘어남에 따라 추가적 소모전력이 발생한다. 따라서, 파워 앰프의 소모전력, 파워앰프 이외 블록의 소모전력 그리고 n 값의 증가에 따라 1의 전송 횟수가 줄어드는 비율에 따라 최적 n 값을 정할 수 있다 (620). 기존 무선 통신 시스템에서는 파워앰프 이외의 블록의 소모전력은 파워앰프의 소모전력에 비해 적어 무시할 수 있었다. 그러나, 근거리 저전력 무선통신 시스템에서는 파워앰프와 파워앰프 이외 블록의 소모전력을 같이 고려해야 최적의 코드워드 그룹을 선정할 수 있다.
단계(630)은 소스비트패턴과 코드워드 사이의 최적 매핑 룰을 선정할 수 있다. 이 과정에서는 평균적으로 전송되는 1의 개수가 가장 적도록 코드워드를 소스 비트 패턴에 매핑 한다. 이 때 제외 그룹에 포함된 매핑 룰은 DC 발란스를 만족 시키지 못하는 매핑 룰이므로 제외 그룹에 포함된 매핑 룰은 선택되지 않을 수 있다.
이 때, 상기 최적의 매핑 룰을 결정하는 단계(630)는 상기 복수의 그룹들에 대응하는 상기 매핑되는 코드워드들을 순차적 또는 반복적으로 리오더링함으로써, 상기 최적의 매핑 룰을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 다시 참조하면, 상기 최적의 매핑 룰을 결정하는 단계(630)는 매핑 룰 1, 매핑 룰 2 및 매핑 룰 3에 따라 순차적으로 또는 반복적으로 그룹들 각각을 코드워드들 각각으로 매핑함으로써, 최적의 매핑 룰을 결정할 수 있다.
이 때, 상기 최적의 매핑 룰을 결정하는 단계(630)는 상기 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 가능한 복수의 매핑 룰들 중 어느 하나를 상기 최적의 매핑 룰로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 최적의 매핑 룰을 결정하는 단계(630)는 제1 시간 구간에서 상기 최적의 매핑 룰로 결정된 제1 매핑 룰을 제2 시간 구간에서 상기 제1 매핑 룰과 구별되는 제2 매핑 룰로 변경하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 매핑 룰은 실시간으로 변경되거나, 주기적으로 변경될 수 있다.
이 때, 상기 최적의 매핑 룰을 결정하는 단계(630)는 상기 매핑되는 코드워드들의 빈도를 예측하는 단계; 및 상기 예측된 빈도를 기초로 상기 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 매핑되는 코드워드들 중 '000..00'이 지나치게 자주 발생한다면, 직류 발란스가 깨질 수 있으므로, 상기 최적의 매핑 룰을 결정하는 단계(630)는 이러한 것을 고려할 수 있다.
또한, 단계(640)서는 상기 단계(630)에서 선정된 매핑 룰로 소스 비트 스트림을 전송했을 때 최소한의 DC 발란싱의 요건을 만족시키는지 검사한다(640). 이 과정에서 DC 발란싱을 만족시키지 못할 경우 해당 매핑 룰을 제외그룹에 포함 시키고 단계(630)을 반복할 수 있다(650). 이 때, 복수 그룹을 코드워드에 매핑한 후 연속적으로 전송되는 0의 개수가 특정 임계 값보다 작은지 여부에 기초하여 최소 DC 발란싱을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 직류 발란스를 고려한 최소 에너지 코딩 방법은 결정된 최적의 매핑 룰을 나타내는 지시자를 생성한다(660). 이러한 지시자는 마스터 노드로 전송되며, 매핑된 코드워드들과 함께 또는 개별적으로 전송될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 직류 발란스를 고려한 최소 에너지 코딩 방법은 최소 에너지 코딩 기법을 이용하여 상기 복수의 그룹들을 상기 결정된 최적의 매핑 룰에 의해 결정된 코드워드들로 매핑한다(670).
상기 매핑된 코드워드들은 마스터 노드로 전송된다.
본 발명의 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 직류 발란스를 고려한 최소 에너지 코딩 장치를 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 장치는 매핑 룰 결정부(710), 매핑 룰 인디케이터 생성부(720), 매핑 수행부(730), 센싱 유닛(740) 및 통신 유닛(750)을 포함한다. 아울러 통신 유닛(760) 은 송신신호 생성부(760) 와 파워앰프(770)으로 구성된다.
매핑 룰 결정부(710)는 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 소스 비트 스트림으로부터 획득된 복수의 그룹들 및 상기 매핑되는 코드워드들 사이의 최적의 매핑 룰을 결정한다.
매핑 룰 인디케이터 생성부(720)는 상기 최적의 매핑 룰을 지시하는 인디케이터를 생성한다.
매핑 수행부(730)는 최소 에너지 코딩 기법을 이용하여 상기 복수의 그룹들을 상기 결정된 최적의 매핑 룰에 의해 결정된 코드워드들로 매핑한다. 이 때 최적의 매핑 룰은 송신신호 생성부(760)과 파워앰프(770)의 소모전력을 통합 최적화 한다.
센싱 유닛(740)은 생체 신호를 센싱하고, 상기 생체 신호에 대응하는 소스 비트 스트림을 생성한다.
통신 유닛(750)은 매핑된 코드워드들 및 지시자를 마스터 노드로 전송한다.
매핑 룰 결정부(710)는 상기 복수의 그룹들에 대응하는 상기 매핑되는 코드워드들을 순차적 또는 반복적으로 리오더링함으로써, 상기 최적의 매핑 룰을 결정할 수 있다.
매핑 룰 결정부(710)는 상기 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 가능한 복수의 매핑 룰들 중 어느 하나를 상기 최적의 매핑 룰로 선택할 수 있다.
매핑 룰 결정부(710)는 제1 시간 구간에서 상기 최적의 매핑 룰로 결정된 제1 매핑 룰을 제2 시간 구간에서 상기 제1 매핑 룰과 구별되는 제2 매핑 룰로 변경할 수 있다.
도 8은 도 6의 소스그룹선정과정(610)의 실시 예를 나타낸 것으로, 인체 심전도 기록파형을 소스 비트 패턴의 길이를 2, 3, 4로 변경하면서 실제 발생빈도 수를 나타낸 그래프이다. 소스 비트 패턴 2와 3에 비해 소스 비트 4의 빈도수의 편차가 크므로, 소스 비트 패턴의 길이를 4로 선택할 때 최소 에너지코딩의 효율을 높일 수 있다.
이 때, 소스 비트 패턴은 센서의 ADC 출력 해상비트의 공약수들을 소스 비트 패턴의 길이의 후보군으로 사용하여 최적 비트패턴 길이를 찾는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
도 9는 도 6의 코드워드 그룹선정 과정(620)의 실시 예를 나타낸 것이다. 보다 구체적으로, 도 9는 도 8에서 선정한 소스패턴 길이 4를 이용하여 전송할 비트 스트림을 소스 패턴의 발생 빈도수에 따라 정렬한 결과이다. 그 후 코드워드의 길이를 4(ME4)에서부터 8(ME8)까지 변경하였을 때, 1의 전송을 최소화 하도록 코드워드를 선정하여 나타내었다. 이 때 코드워드의 길이를 증가할수록 송신하는 1의 개수는 줄어 들지만 전송하는데 소요되는 시간은 증가될 수 있다. 따라서 코드워드 길이가 증가할수록 도 7의 송신신호 생성부(760)의 소모전력은 증가하고 파워앰프(770)의 소모전력은 감소한다. 이 때, 주어진 송신신호 생성부의 소모전력과 파워앰프의 활성화 시 소모전력을 이용하여 코드워드 길이 별로 최소 에너지 코딩 적용 시 통신 유닛이 소모하는 전력을 계산한다. 그 후 소모 전력을 최소화시키는 코드워드 길이를 최적 코드워드 길이로 선정한다.
도 10은 도 6의 DC 발란싱 요건 검사과정(640), 매핑룰 제외 과정(650), 및 매핑룰 재선정 과정(630)을 반복적으로 사용했을 때 DC 발란싱의 개선 정도를 나타낸 그래프이다. 이 때 DC 발란싱 요건으로 연속적으로 전송하게 되는 0의 개수의 최대 값이 사용될 수 있다. 전술한 기법을 적용함에 따라 연속적으로 전송하게 되는 0의 개수의 최대값을 줄여 DC 발란싱을 개선할 수 있음을 확인할 수 있다. 이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (16)

  1. 소스 비트 스트림으로부터 복수의 그룹들을 획득하는 단계;
    매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 상기 복수의 그룹들 및 상기 매핑되는 코드워드들 사이의 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰을 결정하는 단계; 및
    최소 에너지 코딩 기법을 이용하여 상기 복수의 그룹들을 상기 결정된 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰에 의해 결정된 코드워드들로 매핑하는 단계
    를 포함하고,
    상기 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰을 결정하는 단계는
    상기 복수의 그룹들에 대응하는 상기 매핑되는 코드워드들을 리오더링함으로써, 상기 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰을 결정하는 단계인 직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰을 결정하는 단계는
    상기 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 가능한 복수의 매핑 룰들 중 어느 하나를 상기 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰로 선택하는 단계
    를 포함하는 직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 방법.
  4. 소스 비트 스트림으로부터 복수의 그룹들을 획득하는 단계;
    매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 상기 복수의 그룹들 및 상기 매핑되는 코드워드들 사이의 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰을 결정하는 단계; 및
    최소 에너지 코딩 기법을 이용하여 상기 복수의 그룹들을 상기 결정된 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰에 의해 결정된 코드워드들로 매핑하는 단계
    를 포함하고,
    상기 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰을 결정하는 단계는
    제1 시간 구간에서 상기 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰로 결정된 제1 매핑 룰을 제2 시간 구간에서 상기 제1 매핑 룰과 구별되는 제2 매핑 룰로 변경하는 단계
    를 포함하는 직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰을 결정하는 단계는
    상기 매핑되는 코드워드들의 빈도를 예측하는 단계; 및
    상기 예측된 빈도를 기초로 상기 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 계산하는 단계
    를 포함하는 직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 소스 비트 스트림으로부터 복수의 그룹들을 획득하는 단계는
    상기 복수의 그룹들 각각이 미리 설정된 사이즈를 갖도록 상기 소스 비트 스트림으로부터 복수의 그룹들을 획득하는 단계인 직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰을 지시하는 인디케이터를 생성하는 단계; 및
    상기 인디케이터를 마스터 노드로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 매핑된 코드워드들을 마스터 노드로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 방법.
  9. 센서 유닛을 이용하여 생체 신호를 센싱하는 단계;
    상기 생체 신호에 대응하는 소스 비트 스트림으로부터 복수의 그룹들을 획득하는 단계;
    매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 상기 복수의 그룹들 각각에 대하여 최소 에너지 코딩 기법에 대응하는 매핑 룰을 결정하는 단계;
    상기 최소 에너지 코딩 기법을 이용하여 상기 복수의 그룹들을 상기 결정된 매핑 룰에 의해 결정된 코드워드들로 매핑하는 단계; 및
    상기 매핑된 코드워드들을 마스터 노드로 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 최소 에너지 코딩 기법에 대응하는 매핑 룰을 결정하는 단계는
    상기 복수의 그룹들에 대응하는 상기 매핑되는 코드워드들을 리오더링함으로써, 상기 에너지 코딩 기법에 대응하는 매핑 룰을 결정하는 단계인 생체 신호 네트워크에서의 저전력 통신 방법.
  10. 제1항 및 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  11. 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 소스 비트 스트림으로부터 획득된 복수의 그룹들 및 상기 매핑되는 코드워드들 사이의 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰을 결정하는 매핑 룰 결정부; 및
    최소 에너지 코딩 기법을 이용하여 상기 복수의 그룹들을 상기 결정된 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰에 의해 결정된 코드워드들로 매핑하는 매핑 수행부
    를 포함하고,
    상기 매핑 룰 결정부는
    상기 복수의 그룹들에 대응하는 상기 매핑되는 코드워드들을 리오더링함으로써, 상기 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰을 결정하는 직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 장치.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 매핑 룰 결정부는
    상기 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 가능한 복수의 매핑 룰들 중 어느 하나를 상기 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰로 선택하는 직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 장치.
  14. 매핑되는 코드워드들의 직류 발란스를 고려하여 소스 비트 스트림으로부터 획득된 복수의 그룹들 및 상기 매핑되는 코드워드들 사이의 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰을 결정하는 매핑 룰 결정부; 및
    최소 에너지 코딩 기법을 이용하여 상기 복수의 그룹들을 상기 결정된 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰에 의해 결정된 코드워드들로 매핑하는 매핑 수행부
    를 포함하고,상기 매핑 룰 결정부는
    제1 시간 구간에서 상기 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰로 결정된 제1 매핑 룰을 제2 시간 구간에서 상기 제1 매핑 룰과 구별되는 제2 매핑 룰로 변경하는 직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    생체 신호를 센싱하고, 상기 생체 신호에 대응하는 소스 비트 스트림을 생성하는 센싱 유닛
    을 더 포함하는 직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 미리 정해진 요구에 부합하는 매핑 룰을 지시하는 인디케이터를 생성하는 매핑 룰 인디케이터 생성부; 및
    상기 인디케이터를 및 상기 매핑된 코드워드들을 마스터 노드로 전송하는 통신 유닛
    을 더 포함하는 직류 발란스를 고려하는 최소 에너지 코딩 장치.
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