KR102229893B1 - Method for RF over IP Linear Predictive coding and Nonlinear Quantization Fused Compression Transmission - Google Patents
Method for RF over IP Linear Predictive coding and Nonlinear Quantization Fused Compression Transmission Download PDFInfo
- Publication number
- KR102229893B1 KR102229893B1 KR1020190030733A KR20190030733A KR102229893B1 KR 102229893 B1 KR102229893 B1 KR 102229893B1 KR 1020190030733 A KR1020190030733 A KR 1020190030733A KR 20190030733 A KR20190030733 A KR 20190030733A KR 102229893 B1 KR102229893 B1 KR 102229893B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- linear prediction
- signal sample
- block
- signal
- quantization
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B14/00—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B14/02—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation
- H04B14/04—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using pulse code modulation
- H04B14/046—Systems or methods for reducing noise or bandwidth
- H04B14/048—Non linear compression or expansion
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B15/00—Suppression or limitation of noise or interference
- H04B15/005—Reducing noise, e.g. humm, from the supply
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
- H04L69/04—Protocols for data compression, e.g. ROHC
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 방법 및 장치가 제시된다. 본 발명에서 제안하는 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 장치는 데이터 전송 과정 중 과거의 신호 샘플 값을 통해 미래의 신호 샘플 값을 예측하여 예측한 결과의 오차 값을 전송하는 방식으로 압축을 실현하는 선형 예측부, 선형 예측부에서 출력되는 오차 값을 시간 축에 따라 복수의 신호 샘플 값들을 포함하는 블록들로 묶어주고 데이터를 상기 블록 형태로 비선형 양자화부에 입력하는 블록 스케일링부 및 각 블록 내의 신호 샘플 값의 양자화 레벨을 결정하고 신호 샘플 값을 이진 형태로 변환하는 비선형 양자화부를 포함한다.A method and apparatus for RoIP linear prediction encoding and nonlinear quantization fusion compression transmission are provided. The RoIP linear prediction encoding and nonlinear quantization fusion compression transmission apparatus proposed in the present invention realizes compression by predicting the future signal sample value through the past signal sample value during the data transmission process and transmitting the error value of the predicted result. A block scaling unit that binds the error value output from the linear prediction unit to the blocks including a plurality of signal sample values along the time axis and inputs the data to the nonlinear quantization unit in the form of the block, and And a nonlinear quantization unit that determines a quantization level of a signal sample value and converts the signal sample value into a binary form.
Description
본 발명은 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for transmitting RoIP linear prediction encoding and nonlinear quantization fusion compression.
이동통신용 기지국에는 음성 신호 혹은 인터넷과 같은 데이터 신호를 디지털 변조하여 단말기에 전송하거나 혹은 수신하여 복조하는 RF 모듈이 있는 것이 보통이다. 최근에는 기지국 비용을 절감하기 위하여, 이동통신 기지국에 무선 변복조 시설을 갖추는 것보다, BSC(Base Station Controller)나 MSC(Mobile Switching Center) 등에 무선 변복조 시설을 두는 경우가 많이 생긴다. 기지국은 단진 RF신호를 전송하거나 수신하는 기본적 기능만을 수행하게 하여 가격을 절감한다. 기지국은 단말기로부터 수신된 RF 신호를 수신하거나 단말기로 RF신호를 전송하는 기능만을 가지는 것이다. In a mobile communication base station, it is common to have an RF module that digitally modulates a voice signal or a data signal such as the Internet and transmits or receives it to a terminal and demodulates it. In recent years, in order to reduce the cost of a base station, wireless modem facilities are often installed in a base station controller (BSC) or a mobile switching center (MSC), rather than a wireless modem in a mobile communication base station. The base station reduces the price by allowing only the basic function of transmitting or receiving a simple RF signal. The base station has only a function of receiving an RF signal received from a terminal or transmitting an RF signal to the terminal.
단말기로부터 기지국이 RF신호를 수신하고, 이 신호를 충분한 속도로 샘플링, 양자화, 및 압축 과정을 거치고 난 후 생성된 이진 데이터는 광통신과 같은 고속 IP(Internet Protocol) 데이터 통신으로 BSC 혹은 MSC에 전달하게 된다. 여기서 데이터를 압축하는 이유는 RF신호를 이진 신호로 변환하여 다시 복원해서 오류가 기준치보다 낮아야 하는데, 이 경우, 데이터 전송률이 높기 때문에 가능한 한 낮은 속도로 낮추기 위한 것이다. BSC나 MSC가 이를 수신하여 다시 역 과정을 거쳐 RF 신호를 복원하여 이를 복조하여 이동전화 시스템의 유선 시스템으로 전달한다. 반대로 단말기에 RF신호를 전송할 때, BSC나 MSC에서 변조된 신호를 샘플링, 양자화, 및 압축 과정을 거쳐 이진데이터를 IP체계로 기지국에 전달하고 기지국에서 다시 이들 역 과정을 수행하여 RF신호를 생성하여 기지국이 이를 단말기에 전송한다. The base station receives the RF signal from the terminal, and the binary data generated after sampling, quantizing, and compressing the signal at a sufficient rate are transmitted to the BSC or MSC through high-speed Internet Protocol (IP) data communication such as optical communication. do. Here, the reason for compressing the data is to convert the RF signal into a binary signal and restore it again so that the error should be lower than the reference value. The BSC or MSC receives it, restores the RF signal through the reverse process, demodulates it, and delivers it to the wired system of the mobile phone system. Conversely, when transmitting an RF signal to a terminal, the signal modulated by the BSC or MSC is sampled, quantized, and compressed, and then the binary data is transferred to the base station through the IP system, and the base station performs these reverse processes again to generate the RF signal. The base station transmits this to the terminal.
이렇게 하면, 기지국 장치가 간소화하게 되어 기지국 장치의 비용을 감소시키는 효과 있다. 기지국 장치의 수가 BSC나 MSC의 장치의 수보다 훨씬 많기 때문에 그 전체적 이동통신 설치비용이 낮아지게 되는 것이다. 이러한 시스템을 총칭하여 RoIP(RF over Internet Protocol)이라고 한다. RF 신호를 IP 데이터로 전환하여 전송하는 것이다. This simplifies the base station device, thereby reducing the cost of the base station device. Since the number of base station devices is much larger than that of BSC or MSC, the overall mobile communication installation cost is lowered. These systems are collectively referred to as RoIP (RF over Internet Protocol). It converts RF signals into IP data and transmits them.
최근에 RoIP 시스템을 케이블 방송시스템에도 적용하려고 한다. ITU-T에서 관련하여 표준화 노력도 진행 중이다. 케이블 방송시스템은 일반적으로 HFC(Hybrid Fiber Coax) 기반의 케이블 방송망을 통하여 RF신호를 사용하여 거의 1GHz의 광대역으로 하향 방송신호를 전송하고, 가입자로부터 발생한 데이터는 디지털 변조과정을 거쳐 보통 낮은 대역 5~54MHz을 활용하여 상향 RF 신호를 전송하고 있다. 일반적으로 하향 방송 서비스 전송에는 잡음 문제가 심각하게 대두되지 않는다. 그러나 상향 데이터 전송에서는 가정 내 혹은 산업체에서 발생한 다양한 잡음 특히 임펄스(Impulse) 혹은 버스트(Burst) 잡음이 상향 데이터 전송에 커다란 방해 요소로 작용한다. 따라서 5~54MHz 대역을 전부 가용한 것이 아니라, 잡음으로 인하여 상당히 넓은 저주파수 대역을 사용하지 못하는 것이 현실이다. 최근에 ITU-T에서 표준화되고 있는 케이블방송시스템에서 하향 통신은 기존 HFC망을 그대로 사용하고 상향 통신에 RoIP를 적용하고 있다. 상향 IP 데이터통신은 공동주택이나 단독주택에 설치되어 있는 FTTH(Fiber To The Home)를 사용한다. Recently, the RoIP system is going to be applied to the cable broadcasting system as well. Standardization efforts are also underway in ITU-T. In general, cable broadcasting systems transmit downlink broadcasting signals in a broadband of almost 1GHz using RF signals through HFC (Hybrid Fiber Coax)-based cable broadcasting networks, and data generated from subscribers undergo digital modulation. Upstream RF signals are transmitted using 54MHz. In general, the noise problem does not appear seriously in downlink broadcast service transmission. However, in upstream data transmission, various noises, especially impulse or burst noises, generated in homes or industries, act as a great obstacle to upstream data transmission. Therefore, not all of the 5~54MHz band is available, but it is a reality that a fairly wide low frequency band cannot be used due to noise. In the cable broadcasting system that has been standardized in ITU-T recently, the existing HFC network is used for downlink communication and RoIP is applied to uplink communication. Upstream IP data communication uses FTTH (Fiber To The Home) installed in apartment houses or detached houses.
RoIP기술은 디지털 신호 감쇄로 인한 거리에 따른 RF 신호의 단점인 신호 품질 저하문제를 개선하며 노이즈 내성을 향상시킨다. 또한 이동통신과 같은 기지국에 적용할 경우, 기지국 장치에서 RF 변복조 부분을 간소화하여 비용절감을 기대할 수 있다. 그러나, RF 신호를 디지털화하여 이전 데이터로 전송하기 위해서 데이터 전송률이 변조전 데이터 전송률보다 높아지고 그에 따라 광대역 데이터 전송이 필요하게 된다. 예를 들자면 10Mbps급 데이터 전송을 하기 위하여 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식을 사용할 경우, RF신호를 이진 부호로 변경하면, 적어도 4배이상의 비트율(Bit Rate)이 소요된다. RoIP technology improves noise immunity and improves noise immunity by improving the signal quality deterioration problem, which is a disadvantage of RF signals according to distance due to digital signal attenuation. In addition, when applied to a base station such as mobile communication, cost reduction can be expected by simplifying the RF modulation and demodulation part in the base station device. However, in order to digitize the RF signal and transmit it as previous data, the data rate is higher than the pre-modulation data rate, and accordingly, wideband data transmission is required. For example, in the case of using the Quadrature Amplitude Modulation (QAM) method to transmit 10Mbps data, changing the RF signal to a binary code requires at least 4 times the bit rate.
이러한 광대역 데이터 전송 문제를 개선하기 위해서는 디지털 신호의 비트율을 줄이기 위한 효과적인 데이터 압축 방식이 필요하다. 특히 가정에서 발생하는 생활잡음 즉 세탁기, 모발건조기, 믹서 등에서 발생하는 버스트 노이즈나 버스트 데이터가 발생하는 환경에서는 이미 제시된 기술을 사용할 경우, 압축효율이 크게 나빠짐을 알 수 있다. 본 발명에서는 이러한 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 방법 및 알고리즘을 제시한다.In order to improve the wideband data transmission problem, an effective data compression method for reducing the bit rate of a digital signal is required. In particular, it can be seen that the compression efficiency is greatly deteriorated when the proposed technology is used in an environment in which burst noise or burst data generated by household noises such as washing machines, hair dryers, mixers, etc. are generated. The present invention proposes a method and an algorithm for improving the problems of the prior art.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 RF 신호를 바이너리 형태 디지털 신호로 변환 될 때 높은 압축률을 달성하고, 가정 또는 산업 환경에서 발생될 수 있는 임펄스(Impulse) 또는 버스트(Burst) 잡음이 업 링크 데이터 전송 프로세스 동안 통신 품질에 미치는 영향을 개선하여, 높은 신호대 잡음비를 유지하면서 이러한 잡음 환경에서 데이터를 충분히 압축할 수 있는 방법 및 장치를 제안하고자 한다. The technical problem to be achieved by the present invention is to achieve a high compression rate when converting an RF signal into a binary digital signal, and impulse or burst noise that may occur in a home or industrial environment is an uplink data transmission process. To improve the effect on the communication quality during communication, to propose a method and apparatus capable of sufficiently compressing data in such a noisy environment while maintaining a high signal-to-noise ratio.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 장치는 데이터 전송 과정 중 과거의 신호 샘플 값을 통해 미래의 신호 샘플 값을 예측하여 예측한 결과의 오차 값을 전송하는 방식으로 압축을 실현하는 선형 예측부, 선형 예측부에서 출력되는 오차 값을 시간 축에 따라 복수의 신호 샘플 값들을 포함하는 블록들로 묶어주고 데이터를 상기 블록 형태로 비선형 양자화부에 입력하는 블록 스케일링부 및 각 블록 내의 신호 샘플 값의 양자화 레벨을 결정하고 신호 샘플 값을 이진 형태로 변환하는 비선형 양자화부를 포함한다. In one aspect, the RoIP linear prediction encoding and nonlinear quantization fusion compression transmission apparatus proposed in the present invention predicts a future signal sample value through a past signal sample value during a data transmission process and transmits an error value of the predicted result. Block scaling that combines the error values output from the linear prediction unit and the linear prediction unit into blocks including a plurality of signal sample values along the time axis and inputs the data to the nonlinear quantization unit in the form of the block. And a nonlinear quantization unit that determines a quantization level of a signal sample value in each block and converts the signal sample value into a binary form.
선형 예측부는 예측할 신호의 선형 예측 계수를 계산하여 선형 예측 필터 안에 저장하고, 선형 예측 필터는 미리 저장 되어 있는 선형 예측 계수를 통하여 가장 먼저 필터에 들어간 앞 단부터 순서대로 신호 샘플 값과 합산하여 신호 샘플 값을 예측하며, 순환적으로 선형 예측 필터 안에 버퍼된 신호 샘플 값을 갱신하면서 미래의 신호 샘플값을 예측하는 방식으로 예측된 결과의 오차 값을 출력한다. The linear prediction unit calculates the linear prediction coefficient of the signal to be predicted and stores it in the linear prediction filter, and the linear prediction filter adds the signal sample values in order from the front end of the filter through the pre-stored linear prediction coefficients to sample the signal. The value is predicted, and the error value of the predicted result is output by cyclically updating the signal sample value buffered in the linear prediction filter and predicting the future signal sample value.
블록 스케일링부는 각 블록 내의 신호 샘플 값의 특성에 따라 적합한 양자화 과정을 진행하여 오차를 감소시키기 위해, 선형 예측부에서 출력되는 오차 값을 미리 정해진 시간 간격에 따라 블록 형태로 분할하고 각 블록 내의 신호 샘플의 진폭 범위를 스케일링 하여 양자화 레벨을 지정한다. The block scaling unit divides the error value output from the linear prediction unit into blocks according to predetermined time intervals in order to reduce the error by performing an appropriate quantization process according to the characteristics of the signal sample values in each block, and the signal samples in each block Specify the quantization level by scaling the amplitude range of.
블록 스케일링부는 시간 축에 따라 연속적인 신호들을 블록들로 나누어 데이터 전송 과정 중의 임펄스 또는 버스트 잡음으로 인해 발생하는 신호 왜곡을 감소시키도록 제어한다. The block scaling unit divides successive signals into blocks along the time axis and controls to reduce signal distortion caused by impulse or burst noise during a data transmission process.
비선형 양자화부는 블록 스케일링부를 통해 양자화 레벨에 매칭된 원신호를 각 블록 내의 신호 샘플 값에 가장 가까운 양자화 레벨의 값을 취하여 해당되는 레벨 수치를 이진 형태로 변환하여 출력한다. The nonlinear quantization unit takes the value of the quantization level closest to the signal sample value in each block of the original signal matched to the quantization level through the block scaling unit, converts the corresponding level value into a binary form, and outputs it.
RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 장치는 RoIP 시스템을 케이블 방송 시스템에 적용되어 상향 데이터 전송 또는 하양 데이터 전송에서 데이터 압축을 수행하고, 모바일 통신 시스템에 적용되어 기지국으로부터 신호 발송 및 수신하도록 한다. The RoIP linear prediction encoding and nonlinear quantization fusion compression transmission apparatus applies a RoIP system to a cable broadcasting system to perform data compression in uplink data transmission or white data transmission, and is applied to a mobile communication system to transmit and receive signals from a base station.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 방법은 선형 예측부를 통해 데이터 전송 과정 중 과거의 신호 샘플 값을 통해 미래의 신호 샘플 값을 예측하여 예측한 결과의 오차 값을 전송하는 방식으로 압축을 실현하는 단계, 블록 스케일링부를 통해 선형 예측부에서 출력되는 오차 값을 시간 축에 따라 복수의 신호 샘플 값들을 포함하는 블록들로 묶어주고 데이터를 상기 블록 형태로 비선형 양자화부에 입력하는 단계 및 비선형 양자화부를 통해 각 블록 내의 신호 샘플 값의 양자화 레벨을 결정하고 신호 샘플 값을 이진 형태로 변환하는 단계를 포함한다.In another aspect, the RoIP linear prediction encoding and nonlinear quantization fusion compression transmission method proposed by the present invention predicts and predicts a future signal sample value using a past signal sample value during a data transmission process through a linear prediction unit. A step of realizing compression by transmitting an error value of .The error value output from the linear prediction unit through the block scaling unit is grouped into blocks including a plurality of signal sample values along a time axis, and the data is grouped into the block form. Inputting to a nonlinear quantization unit and determining a quantization level of a signal sample value in each block through the nonlinear quantization unit, and converting the signal sample value into a binary form.
본 발명의 실시예들에 따르면 RF 신호를 바이너리 형태 디지털 신호로 변환 될 때 높은 압축률를 달성하고, 가정 또는 산업 환경에서 발생될 수 있는 임펄스(Impulse) 또는 버스트(Burst) 잡음이 업 링크 데이터 전송 프로세스 동안 통신 품질에 미치는 영향을 개선하여, 높은 신호대 잡음비를 유지하면서 이러한 잡음 환경에서 데이터를 충분히 압축할 수 있다. 또한, 신호 전송 프로세스의 모든 단계에서 효율적이고 고품질의 통신을 제공하는 데 사용될 수 있고, 선형 예측 코딩(Linear Predictive Coding), 블록 스케일링(Block Scaling) 및 비선형 양자화(Non-linear Quantization)를 사용하여 신뢰성 있고 효율적인 압축 방식을 구현하여, 전통적인 이동 통신 및 RoIP 시스템의 상향 혹은 하향 데이터 링크와 같은 유사한 통신 환경에 적용 가능하다. According to embodiments of the present invention, when converting an RF signal into a binary digital signal, a high compression rate is achieved, and impulse or burst noise that may be generated in a home or industrial environment is prevented during the uplink data transmission process. By improving the effect on communication quality, data can be sufficiently compressed in such a noisy environment while maintaining a high signal-to-noise ratio. In addition, it can be used to provide efficient and high-quality communication at all stages of the signal transmission process, and is reliable using Linear Predictive Coding, Block Scaling, and Non-linear Quantization. By implementing an efficient compression method, it can be applied to a similar communication environment such as an uplink or downlink data link of a traditional mobile communication and RoIP system.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 예측 코딩 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 장치의 출력 파형을 종래기술과 비교하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비선형 양자화된 샘플의 양자화 매칭 값을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자화된 샘플의 값을 이진 형태로 변환하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for transmitting RoIP linear prediction encoding and nonlinear quantization fusion compression according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a linear predictive coding algorithm according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of transmitting RoIP linear prediction encoding and nonlinear quantization fusion compression according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for comparing output waveforms of an apparatus for transmitting RoIP linear prediction encoding and nonlinear quantization fusion compression according to an embodiment of the present invention with the prior art.
5 is a diagram illustrating quantization matching values of nonlinear quantized samples according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a process of converting a quantized sample value into a binary form according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서는 최근에 RoIP(RF over Internet Protocol) 시스템을 케이블 방송시스템에도 적용하려고 한다. RoIP시스템은 RF 신호를 IP 데이터로 전환하여 전송하는 것이다. 본 발명의 실시예에 따르면, RF 신호를 바이너리 형태 디지털 신호로 변환될 때 높은 압축률를 달성하고, 가정 또는 산업 환경에서 발생될 수 있는 임펄스(Impulse) 또는 버스트(Burst) 잡음이 업 링크 데이터 전송 프로세스 동안 통신 품질에 미치는 영향을 개선할 수 있다. 높은 신호대 잡음비를 유지하면서 이러한 잡음 환경에서 데이터를 충분히 압축할 수 있는 방법이 제안된다. 신호 전송 프로세스의 모든 단계에서 효율적이고 고품질의 통신을 제공하는 데 사용된다. 본 발명은 선형 예측 코딩(Linear Predictive Coding), 블록 스케일링(Block Scaling) 및 비선형 양자화(Non-linear Quantization)를 사용하여 신뢰성 있고 효율적인 압축 방식을 구현한다. 이 방식은 전통적인 이동 통신 및 RoIP 시스템의 상향 혹은 하향 데이터 링크와 같은 유사한 통신 환경에 적용 가능하다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. In the present invention, recently, an RF over Internet Protocol (RoIP) system is also intended to be applied to a cable broadcasting system. The RoIP system converts RF signals into IP data and transmits them. According to an embodiment of the present invention, a high compression rate is achieved when converting an RF signal into a binary digital signal, and impulse or burst noise that may be generated in a home or industrial environment is prevented during the uplink data transmission process. The impact on communication quality can be improved. A method capable of sufficiently compressing data in such a noisy environment while maintaining a high signal-to-noise ratio is proposed. It is used to provide efficient and high-quality communication at all stages of the signal transmission process. The present invention implements a reliable and efficient compression method using Linear Predictive Coding, Block Scaling, and Non-linear Quantization. This method is applicable to traditional mobile communication and similar communication environments such as uplink or downlink data links of RoIP systems. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for transmitting RoIP linear prediction encoding and nonlinear quantization fusion compression according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 버스트 신호 혹은 잡음 환경에서 충분한 압축과 동시에 신호대 잡음비를 높은 상태로 유지하는 방법에 관한 것이다. 신호 전송 프로세스의 모든 단계에서 효율적이고 고품질의 통신 기능을 제공하기 위한 신호 압축 알고리즘에 대한 것이다. The present invention relates to a method of maintaining a high signal-to-noise ratio with sufficient compression in a burst signal or noise environment. It is about a signal compression algorithm for providing efficient and high-quality communication functions at all stages of the signal transmission process.
본 발명에서 제안된 알고리즘의 최종적인 목표는 데이터 압축 및 잡음 내성의 두 가지 목표를 달성하는 것이다. 압축 방법은 세 단계로 구분되며, 첫 번째 단계는 선형 예측 코딩(Linear Predictive Coding)이다. 선형 예측 코딩은 데이터를 전송하는 과정 중의 과거의 신호 샘플 값을 통해서 미래의 신호 샘플 값을 예측하여 예측한 결과의 오차 값을 전송하는 방식으로 압축을 실현하는 과정이다. The ultimate goal of the algorithm proposed in the present invention is to achieve two goals: data compression and noise immunity. The compression method is divided into three steps, and the first step is Linear Predictive Coding. Linear prediction coding is a process of realizing compression by predicting a future signal sample value through a signal sample value in the past during a data transmission process and transmitting an error value of the predicted result.
두 번째 단계는 블록 스케일링(Block Scaling)이다. 블록 스케일링은 선형 예측부의 출력인 오차 값을 시간 축에 따라 여러 샘플들을 한 블록으로 묶어주고, 데이터를 이러한 블록 형태로 비선형 양자화부(Non-linear Quantizer)에 입력하는 과정이다. 블록 스케일링 단계에서 원래 연속적인 신호 샘플 값들을 블록 단위로 나눠주기 때문에 데이터 전송 과정 중의 임펄스 또는 버스트 잡음으로 인해서 발생할 수 있는 신호 왜곡을 최소한으로 제어한다. The second step is block scaling. Block scaling is a process in which an error value, which is an output of a linear prediction unit, is grouped into one block along a time axis, and data is input to a non-linear quantizer in the form of such a block. Since the original continuous signal sample values are divided into blocks in the block scaling step, signal distortion that may occur due to impulse or burst noise during the data transmission process is controlled to a minimum.
마지막 단계는 비선형 양자화(Non-linear Quantization)이다. 이 단계에서 비선형 양자화부는 각 블록들을 개별적으로 처리하여 각 블록 내의 신호 샘플 값에 적합한 양자화 레벨을 결정하고 신호 샘플 값을 이진 수치로 변환하는 과정이다. The final step is non-linear quantization. In this step, the nonlinear quantization unit processes each block individually, determines a quantization level suitable for a signal sample value in each block, and converts the signal sample value into a binary number.
제안하는 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 장치(100)는 선형 예측부(110), 블록 스케일링부(120) 및 비선형 양자화부(130)를 포함한다. The proposed RoIP linear prediction encoding and nonlinear quantization fusion
선형 예측부(110)는 데이터 전송 과정 중 과거의 신호 샘플 값을 통해 미래의 신호 샘플 값을 예측하여 예측한 결과의 오차 값을 전송하는 방식으로 압축을 실현한다. The linear prediction unit 110 predicts future signal sample values using past signal sample values during the data transmission process, and performs compression by transmitting an error value of the predicted result.
선형 예측부(110)는 RF 샘플 신호(111)를 입력 받아, 예측할 신호의 선형 예측 계수를 계산하여 선형 예측 필터 안에 저장하고, 선형 예측 필터는 미리 저장 되어 있는 선형 예측 계수를 통하여 가장 먼저 필터에 들어간 앞 단부터 순서대로 신호 샘플 값과 합산하여 신호 샘플 값을 예측하며, 순환적으로 선형 예측 필터 안에 버퍼된 신호 샘플 값을 갱신하면서 미래의 신호 샘플값을 예측하는 방식으로 예측된 결과의 오차 값을 출력(112)한다. The linear prediction unit 110 receives the RF sample signal 111, calculates a linear prediction coefficient of the signal to be predicted, and stores it in the linear prediction filter, and the linear prediction filter is first applied to the filter through the linear prediction coefficient stored in advance. The error value of the predicted result by predicting the signal sample value by summing the signal sample value sequentially from the first step into which the signal sample value is entered, and cyclically updating the signal sample value buffered in the linear prediction filter to predict the future signal sample value. Output (112).
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 예측 코딩 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a linear predictive coding algorithm according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 선형 예측부(110)의 선형 예측 코딩 프로세스에서 총 N 개 신호 샘플을 전송하고자 한다. 먼저, 선형 예측 과정을 시작하기 전에 예측할 신호의 특징인 선형 예측 계수를 계산하여 선형 예측 필터(210) 안에 저장한다. 선형예측 코딩 대표 함수는 하기식과 같이 나타낸다: In an embodiment of the present invention, a total of N signal samples are to be transmitted in the linear prediction coding process of the linear prediction unit 110. First, before starting the linear prediction process, a linear prediction coefficient, which is a characteristic of a signal to be predicted, is calculated and stored in the
은 선형 예측부(110)에서 출력한 예측오차 값이고, 은 선형 예측 필터에 입력한 오리지널 신호이다. 선형 예측 계수를 계산하는 방법은 일반적으로 수식 1에 입력 신호 값을 대입하여 행렬식을 만든 다음, 레빈슨-더빈(Levinson-Durbin) 알고리즘 등을 통하여 이러한 행렬식의 해인 선형 예측 계수()를 구한다. 는 선형 예측 필터 안에 저장되어 있는 선형 예측 계수이며, 이와 필터에 입력한 0 번째부터 p-1 번째까지 신호 샘플을 곱하여 결과값을 합산하여 후속 입력한 p 번째 오리지널 신호간의 차이값을 오차신호로 출력한다. Is the prediction error value output from the linear prediction unit 110, Is the original signal input to the linear prediction filter. In general, the method of calculating the linear prediction coefficient is to create a determinant by substituting the input signal value into
선형 예측 필터(210)는 미리 저장 되어 있는 선형 예측 계수를 통하여 가장 먼저 선형 예측 필터(210)에 들어간 앞단 0 번째부터 p-1 번째까지 신호 샘플 값과 합산하여 p 번째 신호 샘플 값을 예측하며 샘플 예측과정 시작한다. p 번째 신호 샘플 값의 예측 결과값을 실제로 수집된 p 번째 신호 샘플 값과 비교하여 오차 값을 출력하며 선형 예측 필터(210) 안에서 0 번째 신호 샘플 값을 제거하고 p 번째 신호 샘플 값을 수신한다. 이제부터 순환적으로 선형 예측 필터(210) 안에 버퍼된 신호 샘플 값을 갱신하면서 미래의 신호 샘플 값을 예측하는 방식으로 전체 신호의 예측 오차 값을 출력한다. 신호의 출력 단계에서, 수신단에서 동일한 방식으로 p 번째부터 N번째까지 신호 샘플 값들을 예측할 수 있도록 0 번째부터 p-1 번째 신호 샘플 값까지는 원래 값대로 전송하고 p 번째부터 예측오차로 출력결과를 표현한다. The
다시 도 1을 참조하면, 블록 스케일링부(120)는 선형 예측부(110)에서 출력되는 오차 값을 시간 축에 따라 복수의 신호 샘플 값들을 포함하는 블록들로 묶어주고 데이터를 상기 블록 형태로, 다시 말해 분할한 샘플 신호 블록 형태로 출력(121)하여 비선형 양자화(130)부에 입력한다. Referring back to FIG. 1, the
블록 스케일링부(120)는 각 블록 내의 신호 샘플 값의 특성에 따라 적합한 양자화 과정을 진행하여 오차를 감소시키기 위해, 선형 예측부에서 출력되는 오차 값을 미리 정해진 시간 간격에 따라 블록 형태로 분할하고 각 블록 내의 신호 샘플의 진폭 범위를 스케일링 하여 양자화 레벨을 지정한다. 시간 축에 따라 연속적인 신호들을 블록들로 나누어 데이터 전송 과정 중의 임펄스 또는 버스트 잡음으로 인해 발생하는 신호 왜곡을 감소시키도록 제어할 수 있다. The
블록 스케일링부(120)는 선형 예측부(110)의 출력을 시간축에서 일정한 시간 간격으로 분할하고 각 블록 내의 신호 샘플의 진폭 범위를 스케일링하여 양자화 레벨을 지정한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 각 블록은 하드웨어 버퍼 능력에 따라 32, 64, 128개 또는 더 많은 수의 시간 샘플을 포함할 수 있다. 입력 신호를 블록 형태로 분할한 후, 각 블록에 포함된 샘플링된 신호를 분석하여 각 블록의 최대 신호 값을 비선형 양자화부의 최대 양자화 레벨과 일치시킨다. The
비선형 양자화부(130)는 각 블록 내의 신호 샘플 값의 양자화 레벨을 결정하고 신호 샘플 값을 이진 형태로 변환한다. 비선형 양자화부(130)는 블록 스케일링부를 통해 양자화 레벨에 매칭된 원신호를 각 블록 내의 신호 샘플 값에 가장 가까운 양자화 레벨의 값을 취하여 해당되는 레벨 수치를 이진 형태로 변환하여 출력한다. 다시 말해, 양자화된 신호를 바이너리 형태로 출력(131)한다. The nonlinear quantization unit 130 determines a quantization level of a signal sample value in each block and converts the signal sample value into a binary form. The nonlinear quantization unit 130 takes the original signal matched to the quantization level through the block scaling unit, takes a quantization level value closest to the signal sample value in each block, converts the corresponding level value into a binary form, and outputs it. In other words, the quantized signal is output 131 in a binary form.
양자화 단계에서는 비선형 양자화를 사용한다. 신호 진폭의 확률 분포가 일반적으로 불균일하기 때문에, 작은 신호의 발생 확률은 큰 신호의 확률보다 훨씬 크다. 비선형 양자화는 작은 신호 범위에서 더 많은 양자화 레벨을 제공하고 큰 신호 범위에서 적은 양자화 레벨을 제공한다. 그러므로, 선형 양자화와 비교하여, 비선형 양자화 시스템은 원 신호를 보다 정확하게 복원할 수 있으므로, 부호화된 신호는 가장 큰 정보를 운반한다. 블록 스케일링을 통해서 원신호를 대응하는 양자화 레벨에 매칭하고 블록 내의 샘플들에 가장 가까운 양자화 레벨의 값을 취하여 레벨 수치를 이진 형태로 변환하여 출력한다. In the quantization step, nonlinear quantization is used. Since the probability distribution of the signal amplitude is generally non-uniform, the probability of occurrence of a small signal is much greater than that of a large signal. Nonlinear quantization provides more quantization levels in a small signal range and less quantization levels in a large signal range. Therefore, compared to linear quantization, the nonlinear quantization system can more accurately reconstruct the original signal, so the coded signal carries the largest information. The original signal is matched to the corresponding quantization level through block scaling, and the value of the quantization level closest to the samples in the block is taken, and the level value is converted into binary form and output.
앞서 설명한 바와 같이 제안하는 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 장치는 RoIP 시스템을 케이블 방송 시스템에 적용되어 상향 데이터 전송 또는 하양 데이터 전송에서 데이터 압축을 수행할 수 있고, 모바일 통신 시스템에 적용되어 기지국으로부터 신호 발송 및 수신할 수 있다. As described above, the proposed RoIP linear prediction coding and nonlinear quantization fusion compression transmission device can perform data compression in uplink data transmission or white data transmission by applying the RoIP system to a cable broadcasting system, and is applied to a mobile communication system to provide a base station. It can send and receive signals from.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a method of transmitting RoIP linear prediction encoding and nonlinear quantization fusion compression according to an embodiment of the present invention.
RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 방법은 선형 예측부를 통해 데이터 전송 과정 중 과거의 신호 샘플 값을 통해 미래의 신호 샘플 값을 예측하여 예측한 결과의 오차 값을 전송하는 방식으로 압축을 실현하는 단계(310), 블록 스케일링부를 통해 선형 예측부에서 출력되는 오차 값을 시간 축에 따라 복수의 신호 샘플 값들을 포함하는 블록들로 묶어주고 데이터를 상기 블록 형태로 비선형 양자화부에 입력하는 단계(320) 및 비선형 양자화부를 통해 각 블록 내의 신호 샘플 값의 양자화 레벨을 결정하고 신호 샘플 값을 이진 형태로 변환하는 단계(330)를 포함한다. The RoIP linear prediction encoding and nonlinear quantization fusion compression transmission method realizes compression by predicting the future signal sample value through the past signal sample value during the data transmission process and transmitting the error value of the predicted result through a linear prediction unit.
단계(310)에서, 선형 예측부를 통해 데이터 전송 과정 중 과거의 신호 샘플 값을 통해 미래의 신호 샘플 값을 예측하여 예측한 결과의 오차 값을 전송하는 방식으로 압축을 실현한다. In
단계(310)에서, 선형 예측부는 RF 샘플 신호를 입력 받아, 예측할 신호의 선형 예측 계수를 계산하여 선형 예측 필터 안에 저장하고, 선형 예측 필터는 미리 저장 되어 있는 선형 예측 계수를 통하여 가장 먼저 필터에 들어간 앞 단부터 순서대로 신호 샘플 값과 합산하여 신호 샘플 값을 예측하며, 순환적으로 선형 예측 필터 안에 버퍼된 신호 샘플 값을 갱신하면서 미래의 신호 샘플값을 예측하는 방식으로 예측된 결과의 오차 값을 출력한다. In
단계(320)에서, 블록 스케일링부를 통해 선형 예측부에서 출력되는 오차 값을 시간 축에 따라 복수의 신호 샘플 값들을 포함하는 블록들로 묶어주고 데이터를 상기 블록 형태로 비선형 양자화부에 입력한다. In
단계(320)에서, 블록 스케일링부는 각 블록 내의 신호 샘플 값의 특성에 따라 적합한 양자화 과정을 진행하여 오차를 감소시키기 위해, 선형 예측부에서 출력되는 오차 값을 미리 정해진 시간 간격에 따라 블록 형태로 분할하고 각 블록 내의 신호 샘플의 진폭 범위를 스케일링 하여 양자화 레벨을 지정한다. 시간 축에 따라 연속적인 신호들을 블록들로 나누어 데이터 전송 과정 중의 임펄스 또는 버스트 잡음으로 인해 발생하는 신호 왜곡을 감소시키도록 제어할 수 있다. In
블록 스케일링부는 선형 예측부의 출력을 시간축에서 일정한 시간 간격으로 분할하고 각 블록 내의 신호 샘플의 진폭 범위를 스케일링하여 양자화 레벨을 지정한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 각 블록은 하드웨어 버퍼 능력에 따라 32, 64, 128개 또는 더 많은 수의 시간 샘플을 포함할 수 있다. 입력 신호를 블록 형태로 분할한 후, 각 블록에 포함된 샘플링된 신호를 분석하여 각 블록의 최대 신호 값을 비선형 양자화부의 최대 양자화 레벨과 일치시킨다. The block scaling unit divides the output of the linear prediction unit at regular time intervals on the time axis and scales the amplitude range of signal samples in each block to designate a quantization level. According to an embodiment of the present invention, each block may include 32, 64, 128 or more time samples depending on the hardware buffer capability. After dividing the input signal into a block shape, the sampled signal included in each block is analyzed to match the maximum signal value of each block with the maximum quantization level of the nonlinear quantization unit.
단계(330)에서, 비선형 양자화부를 통해 각 블록 내의 신호 샘플 값의 양자화 레벨을 결정하고 신호 샘플 값을 이진 형태로 변환한다. In
블록 스케일링부를 통해 양자화 레벨에 매칭된 원신호를 단계(330)에서, 각 블록 내의 신호 샘플 값에 가장 가까운 양자화 레벨의 값을 취하여 해당되는 레벨 수치를 이진 형태로 변환하여 출력한다. 다시 말해, 양자화된 신호를 바이너리 형태로 출력한다.In
양자화 단계에서는 비선형 양자화를 사용한다. 신호 진폭의 확률 분포가 일반적으로 불균일하기 때문에, 작은 신호의 발생 확률은 큰 신호의 확률보다 훨씬 크다. 비선형 양자화는 작은 신호 범위에서 더 많은 양자화 레벨을 제공하고 큰 신호 범위에서 적은 양자화 레벨을 제공한다. 그러므로, 선형 양자화와 비교하여, 비선형 양자화 시스템은 원 신호를 보다 정확하게 복원할 수 있으므로, 부호화된 신호는 가장 큰 정보를 운반한다. 블록 스케일링을 통해서 원신호를 대응하는 양자화 레벨에 매칭하고 블록 내의 샘플들에 가장 가까운 양자화 레벨의 값을 취하여 레벨 수치를 이진 형태로 변환하여 출력한다.In the quantization step, nonlinear quantization is used. Since the probability distribution of the signal amplitude is generally non-uniform, the probability of occurrence of a small signal is much greater than that of a large signal. Nonlinear quantization provides more quantization levels in a small signal range and less quantization levels in a large signal range. Therefore, compared to linear quantization, the nonlinear quantization system can more accurately reconstruct the original signal, so the coded signal carries the largest information. The original signal is matched to the corresponding quantization level through block scaling, and the value of the quantization level closest to the samples in the block is taken, and the level value is converted into binary form and output.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 장치의 출력 파형을 종래기술과 비교하기 위한 도면이다. FIG. 4 is a diagram for comparing output waveforms of an apparatus for transmitting RoIP linear prediction encoding and nonlinear quantization fusion compression according to an embodiment of the present invention with the prior art.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 4a는 64 개 신호 샘플을 포함한 시간 영역 데이터 블록이다. 정상적인 원본 신호 진폭은 -0.6에서 0.6사이고 50번째 샘플부터 임펄스 잡음의 영향으로 인하여 -3~3 범위로 격증한다. In an embodiment of the present invention, FIG. 4A is a time domain data block including 64 signal samples. The normal original signal amplitude is between -0.6 and 0.6 and increases from the 50th sample to a range of -3 to 3 due to the influence of impulse noise.
도 4b와 같이 블록스케일링 없이 일반적인 방식으로 신호 샘플을 양자화 레벨을 분할하면 모든 64개 샘플들이 도 4b 상의 가로선으로 표시된 하나의 양자화 레벨을 사용한다. When the quantization level of the signal samples is divided in a general manner without block scaling as shown in FIG. 4B, all 64 samples use one quantization level indicated by a horizontal line in FIG. 4B.
이와 달리, 본 발명에서 제안하는 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 방법을 이용하는 경우, 도 4c와 같이 1~32 번째 샘플을 한 블록으로 묶고 33~64 번째 샘플을 또한 블록으로 묶어 두 블록이 서로 다른 양자화 레벨을 사용한다. 왼쪽 32개 신호 샘플의 진폭이 작기 때문에 이들은 더 좁은 범위 내에서 오른쪽의 경우보다 더 많은 양자화 레벨을 사용할 수 있다. 도 4b의 모든 샘플들이 유일한 양자화 레벨을 사용하는 방식보다 신호 레벨 낮은 구간에서 샘플 특성에 맞게 최대 양자화 레벨을 낮춰줘서 양자화 과정 일어나는 오차를 감소시킬 수 있다.In contrast, when using the RoIP linear prediction coding and nonlinear quantization fusion compression transmission method proposed in the present invention, as shown in FIG. Different quantization levels are used. Because the amplitude of the 32 signal samples on the left is small, they can use more quantization levels than the case on the right within a narrower range. An error occurring in the quantization process may be reduced by lowering the maximum quantization level according to the characteristics of the sample in a section with a signal level lower than that of a method in which all samples of FIG. 4B use a unique quantization level.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비선형 양자화된 샘플의 양자화 매칭 값을 나타내는 도면이다. 5 is a diagram illustrating quantization matching values of nonlinear quantized samples according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자화된 샘플의 값을 이진 형태로 변환하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram illustrating a process of converting a quantized sample value into a binary form according to an embodiment of the present invention.
도 5는 32 개 신호 샘플에 대한 양자화 레벨 분포 예시이다. 이 예시에서는 이미 블록 스케일링을 통해서 원신호를 128 개 양자화 레벨에 매칭하고, 블록 내의 샘플들이 가장 가까운 양자화 레벨의 값을 취하도록 하여 도 6과 같이 해당되는 레벨 수치를 이진 형태로 변환하여 출력한다. 5 is an example of quantization level distribution for 32 signal samples. In this example, the original signal is already matched to 128 quantization levels through block scaling, and samples in the block take values of the nearest quantization level, and the corresponding level values as shown in FIG. 6 are converted into binary form and output.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 효과적인 데이터 압축 방식을 통해 버스트 신호 혹은 잡음 환경에서 충분한 압축과 동시에 신호대 잡음비를 높은 상태로 유지하는 방법을 제공한다. As described above, there is provided a method of maintaining a high signal-to-noise ratio while sufficiently compressing in a burst signal or noise environment through an effective data compression method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 모의 실험에서 RoIP 시스템의 상향 신호에 SNR이 0으로 매우 심한 임펄스 잡음을 추가하여 제안하는 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 방법의 효과를 테스트했다. 실험 결과에 따르면, 이러한 환경에서 50% 이상 압축률을 달성하고 원본 신호를 복원했을 때 오류 벡터값을 약 3%(블록 스케일링 적용 안 하는 경우 약 7%) 이하로 통제할 수 있는 것을 확인하였다. 본 발명은 RoIP 시스템 상, 하향 데이터 전송뿐만 아니라 이동통신 기지국, 케이블 방송 송수신 등 유사한 통신 장치에 대해 적용 가능성도 보인다. 특히 RoIP기술에서 RF 신호의 디지털화로 인하여 일어나는 높은 비트율의 요구조건을 극복하며 가정환경에서 발생하는 생활잡음, 다시 말해 세탁기, 모발건조기, 믹서 등에서 발생하는 버스트 노이즈로 인한 신호 왜곡 문제를 최소한으로 제어할 수 있다. In the simulation of the present invention, the effects of the proposed RoIP linear prediction coding and nonlinear quantization fusion compression transmission method were tested by adding very severe impulse noise with zero SNR to the upstream signal of the RoIP system. According to the experimental results, it was confirmed that when a compression ratio of 50% or more was achieved in this environment and the original signal was restored, the error vector value can be controlled to less than about 3% (about 7% when block scaling is not applied). The present invention can be applied to similar communication devices such as mobile communication base stations and cable broadcasting transmission/reception as well as downlink data transmission on the RoIP system. In particular, RoIP technology overcomes the requirement of high bit rate caused by the digitization of RF signals, and minimizes signal distortion problems caused by burst noise that occurs in household environments, that is, burst noise generated by washing machines, hair dryers, and mixers. I can.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications executed on the operating system. Further, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For the convenience of understanding, although it is sometimes described that one processing device is used, one of ordinary skill in the art, the processing device is a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as a parallel processor.
소프트웨어는 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 장치에 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.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, configuring the processing unit to operate as desired or processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or, to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. Can be embodyed. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.
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. The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
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.As described above, although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as systems, structures, devices, circuits, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and those equivalent to the claims also fall within the scope of the claims to be described later.
Claims (11)
선형 예측부에서 출력되는 오차 값을 시간 축에 따라 복수의 신호 샘플 값들을 포함하는 블록들로 묶어주고 데이터를 상기 블록 형태로 비선형 양자화부에 입력하는 블록 스케일링부; 및
각 블록 내의 신호 샘플 값의 양자화 레벨을 결정하고 신호 샘플 값을 이진 형태로 변환하는 비선형 양자화부
를 포함하는 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 장치. A linear prediction unit for realizing compression by predicting a future signal sample value through a signal sample value in the past during a data transmission process and transmitting an error value of the predicted result;
A block scaling unit for grouping an error value output from the linear prediction unit into blocks including a plurality of signal sample values along a time axis and inputting data to the nonlinear quantization unit in the form of the block; And
A nonlinear quantization unit that determines the quantization level of signal sample values in each block and converts the signal sample values into binary form.
RoIP linear prediction encoding and nonlinear quantization fusion compression transmission device comprising a.
선형 예측부는,
예측할 신호의 선형 예측 계수를 계산하여 선형 예측 필터 안에 저장하고, 선형 예측 필터는 미리 저장 되어 있는 선형 예측 계수를 통하여 가장 먼저 필터에 들어간 앞 단부터 순서대로 신호 샘플 값과 합산하여 신호 샘플 값을 예측하며, 순환적으로 선형 예측 필터 안에 버퍼된 신호 샘플 값을 갱신하면서 미래의 신호 샘플값을 예측하는 방식으로 예측된 결과의 오차 값을 출력하는
RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 장치. The method of claim 1,
The linear prediction unit,
The linear prediction coefficient of the signal to be predicted is calculated and stored in the linear prediction filter, and the linear prediction filter predicts the signal sample value by summing the signal sample values in order from the front end of the filter through the pre-stored linear prediction coefficients. The error value of the predicted result is output by cyclically updating the signal sample value buffered in the linear prediction filter and predicting the future signal sample value.
RoIP linear prediction coding and nonlinear quantization fusion compression transmission device.
블록 스케일링부는,
각 블록 내의 신호 샘플 값의 특성에 따라 적합한 양자화 과정을 진행하여 오차를 감소시키기 위해, 선형 예측부에서 출력되는 오차 값을 미리 정해진 시간 간격에 따라 블록 형태로 분할하고 각 블록 내의 신호 샘플의 진폭 범위를 스케일링 하여 양자화 레벨을 지정하는
RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 장치. The method of claim 1,
The block scaling unit,
In order to reduce the error by performing an appropriate quantization process according to the characteristics of the signal sample values in each block, the error value output from the linear prediction unit is divided into blocks according to predetermined time intervals, and the amplitude range of the signal samples in each block To specify the quantization level by scaling
RoIP linear prediction coding and nonlinear quantization fusion compression transmission device.
블록 스케일링부는,
시간 축에 따라 연속적인 신호들을 블록들로 나누어 데이터 전송 과정 중의 임펄스 또는 버스트 잡음으로 인해 발생하는 신호 왜곡을 감소시키도록 제어하는
RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 장치. The method of claim 1,
The block scaling unit,
Controls to reduce signal distortion caused by impulse or burst noise during data transmission by dividing successive signals into blocks along the time axis.
RoIP linear prediction coding and nonlinear quantization fusion compression transmission device.
비선형 양자화부는,
블록 스케일링부를 통해 양자화 레벨에 매칭된 원신호를 각 블록 내의 신호 샘플 값에 가장 가까운 양자화 레벨의 값을 취하여 해당되는 레벨 수치를 이진 형태로 변환하여 출력하는
RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 장치. The method of claim 1,
The nonlinear quantization unit,
The original signal matched to the quantization level through the block scaling unit takes the value of the quantization level closest to the signal sample value in each block, converts the corresponding level value into binary form, and outputs it.
RoIP linear prediction coding and nonlinear quantization fusion compression transmission device.
블록 스케일링부를 통해 선형 예측부에서 출력되는 오차 값을 시간 축에 따라 복수의 신호 샘플 값들을 포함하는 블록들로 묶어주고 데이터를 상기 블록 형태로 비선형 양자화부에 입력하는 단계; 및
비선형 양자화부를 통해 각 블록 내의 신호 샘플 값의 양자화 레벨을 결정하고 신호 샘플 값을 이진 형태로 변환하는 단계
를 포함하는 RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 방법. Performing compression by predicting a future signal sample value using a past signal sample value during a data transmission process through a linear prediction unit and transmitting an error value of the predicted result;
Grouping an error value output from the linear prediction unit through a block scaling unit into blocks including a plurality of signal sample values along a time axis and inputting data to a nonlinear quantization unit in the form of the block; And
Determining a quantization level of a signal sample value in each block through a nonlinear quantization unit and converting the signal sample value into a binary form
RoIP linear prediction coding and nonlinear quantization fusion compression transmission method comprising a.
선형 예측부를 통해 데이터 전송 과정 중 과거의 신호 샘플 값을 통해 미래의 신호 샘플 값을 예측하여 예측한 결과의 오차 값을 전송하는 방식으로 압축을 실현하는 단계는,
예측할 신호의 선형 예측 계수를 계산하여 선형 예측 필터 안에 저장하고, 선형 예측 필터는 미리 저장 되어 있는 선형 예측 계수를 통하여 가장 먼저 필터에 들어간 앞 단부터 순서대로 신호 샘플 값과 합산하여 신호 샘플 값을 예측하며, 순환적으로 선형 예측 필터 안에 버퍼된 신호 샘플 값을 갱신하면서 미래의 신호 샘플값을 예측하는 방식으로 예측된 결과의 오차 값을 출력하는
RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 방법. The method of claim 7,
The step of realizing compression by predicting a future signal sample value using a past signal sample value during the data transmission process through a linear prediction unit and transmitting an error value of the predicted result,
The linear prediction coefficient of the signal to be predicted is calculated and stored in the linear prediction filter, and the linear prediction filter predicts the signal sample value by summing the signal sample values in order from the front end of the filter through the pre-stored linear prediction coefficients. The error value of the predicted result is output by cyclically updating the signal sample value buffered in the linear prediction filter and predicting the future signal sample value.
RoIP linear prediction coding and nonlinear quantization fusion compression transmission method.
블록 스케일링부를 통해 선형 예측부에서 출력되는 오차 값을 시간 축에 따라 복수의 신호 샘플 값들을 포함하는 블록들로 묶어주고 데이터를 상기 블록 형태로 비선형 양자화부에 입력하는 단계는,
각 블록 내의 신호 샘플 값의 특성에 따라 적합한 양자화 과정을 진행하여 오차를 감소시키기 위해, 선형 예측부에서 출력되는 오차 값을 미리 정해진 시간 간격에 따라 블록 형태로 분할하고 각 블록 내의 신호 샘플의 진폭 범위를 스케일링 하여 양자화 레벨을 지정하는
RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 방법. The method of claim 7,
Grouping the error value output from the linear prediction unit through the block scaling unit into blocks including a plurality of signal sample values along a time axis and inputting data to the nonlinear quantization unit in the form of the block,
In order to reduce the error by performing an appropriate quantization process according to the characteristics of the signal sample values in each block, the error value output from the linear prediction unit is divided into blocks according to predetermined time intervals, and the amplitude range of the signal samples in each block To specify the quantization level by scaling
RoIP linear prediction coding and nonlinear quantization fusion compression transmission method.
블록 스케일링부를 통해 선형 예측부에서 출력되는 오차 값을 시간 축에 따라 복수의 신호 샘플 값들을 포함하는 블록들로 묶어주고 데이터를 상기 블록 형태로 비선형 양자화부에 입력하는 단계는,
시간 축에 따라 연속적인 신호들을 블록들로 나누어 데이터 전송 과정 중의 임펄스 또는 버스트 잡음으로 인해 발생하는 신호 왜곡을 감소시키도록 제어하는
RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 방법. The method of claim 7,
Grouping the error value output from the linear prediction unit through the block scaling unit into blocks including a plurality of signal sample values along a time axis and inputting data to the nonlinear quantization unit in the form of the block,
Controls to reduce signal distortion caused by impulse or burst noise during data transmission by dividing successive signals into blocks along the time axis.
RoIP linear prediction coding and nonlinear quantization fusion compression transmission method.
비선형 양자화부를 통해 각 블록 내의 신호 샘플 값의 양자화 레벨을 결정하고 신호 샘플 값을 이진 형태로 변환하는 단계는,
블록 스케일링부를 통해 양자화 레벨에 매칭된 원신호를 각 블록 내의 신호 샘플 값에 가장 가까운 양자화 레벨의 값을 취하여 해당되는 레벨 수치를 이진 형태로 변환하여 출력하는
RoIP 선형 예측 부호화 및 비선형 양자화 융합 압축 송신 방법.The method of claim 7,
Determining a quantization level of a signal sample value in each block through a nonlinear quantization unit and converting the signal sample value into a binary form,
The original signal matched to the quantization level through the block scaling unit takes the value of the quantization level closest to the signal sample value in each block, converts the corresponding level value into binary form, and outputs it.
RoIP linear prediction coding and nonlinear quantization fusion compression transmission method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190030733A KR102229893B1 (en) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | Method for RF over IP Linear Predictive coding and Nonlinear Quantization Fused Compression Transmission |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190030733A KR102229893B1 (en) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | Method for RF over IP Linear Predictive coding and Nonlinear Quantization Fused Compression Transmission |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200111027A KR20200111027A (en) | 2020-09-28 |
KR102229893B1 true KR102229893B1 (en) | 2021-03-19 |
Family
ID=72801112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190030733A KR102229893B1 (en) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | Method for RF over IP Linear Predictive coding and Nonlinear Quantization Fused Compression Transmission |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102229893B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009050766A1 (en) | 2007-10-18 | 2009-04-23 | Fujitsu Limited | Video compression encoding/decompression device, video compression encoding/decompression program, and video generating/output device |
WO2010140591A1 (en) | 2009-06-03 | 2010-12-09 | 日本電信電話株式会社 | Prediction order determining method, prediction order determining device, program, and recording medium |
JP5303074B2 (en) | 2008-12-22 | 2013-10-02 | 日本電信電話株式会社 | Encoding method, decoding method, apparatus thereof, program, and recording medium |
JP5337235B2 (en) | 2009-03-10 | 2013-11-06 | 日本電信電話株式会社 | Encoding method, decoding method, encoding device, decoding device, program, and recording medium |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS533074B1 (en) * | 1967-06-03 | 1978-02-02 | ||
JPS5337235B2 (en) * | 1974-09-25 | 1978-10-07 | ||
KR20200086573A (en) * | 2019-01-09 | 2020-07-17 | 한국전자통신연구원 | Method and apparatus for data compression |
-
2019
- 2019-03-18 KR KR1020190030733A patent/KR102229893B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009050766A1 (en) | 2007-10-18 | 2009-04-23 | Fujitsu Limited | Video compression encoding/decompression device, video compression encoding/decompression program, and video generating/output device |
JP5303074B2 (en) | 2008-12-22 | 2013-10-02 | 日本電信電話株式会社 | Encoding method, decoding method, apparatus thereof, program, and recording medium |
JP5337235B2 (en) | 2009-03-10 | 2013-11-06 | 日本電信電話株式会社 | Encoding method, decoding method, encoding device, decoding device, program, and recording medium |
WO2010140591A1 (en) | 2009-06-03 | 2010-12-09 | 日本電信電話株式会社 | Prediction order determining method, prediction order determining device, program, and recording medium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20200111027A (en) | 2020-09-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4426483B2 (en) | Method for improving encoding efficiency of audio signal | |
US10757450B2 (en) | System and methods for data compression and nonuniform quantizers | |
KR101553226B1 (en) | Method and apparatus for signal compression and decompression | |
US9215297B2 (en) | Efficient signal compression format schemes | |
Noll | A comparative study of various quantization schemes for speech encoding | |
US5034965A (en) | Efficient coding method and its decoding method | |
KR20160019041A (en) | System for encoding and decoding of data with channel polarization mechanism | |
JPH0519331B2 (en) | ||
CN104662853A (en) | Soft metrics compressing method | |
JP2001036413A (en) | Method for encoding signal | |
KR101527114B1 (en) | Apparatus and method for detecting signal based on lattice reduction capable to support different encoding scheme by stream in a multiple input multiple output wireless communication system | |
KR102229893B1 (en) | Method for RF over IP Linear Predictive coding and Nonlinear Quantization Fused Compression Transmission | |
KR20090122390A (en) | A method and a device for processing bit symbols generated by a data source, a computer readable medium, a computer program element | |
Kuo et al. | Robust coding technique--transform encryption coding for noisy communications | |
CN1914670B (en) | Method and device for predictive coding and decoding predictive coding | |
KR100273980B1 (en) | A subset averaged median predictors for differential pulse code modulation coding | |
CA2231343A1 (en) | Method and device for error masking in digital transmission systems | |
KR102481008B1 (en) | Apparatus for and method of channel estimation buffer compression via decimation, prediction, and error encoding | |
Chen et al. | A linear predictive coding based compression algorithm for fronthaul link in C-RAN | |
CN106357358B (en) | Attenuation simulator and attenuation signal generation method | |
WO2018054071A1 (en) | Systems and methods for reducing bandwidth overhead | |
Blochberger et al. | Adaptive Coding in Wireless Acoustic Sensor Networks for Distributed Blind System Identification | |
Cui et al. | RoIP Compression Method in Burst Noise Upstream Environment for CATV Network | |
JP6170216B2 (en) | Base station system and communication apparatus | |
Karim et al. | Study on performance analysis of HQAM for DCT and DWT based compressed image transmission over AWGN channel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |