KR102602476B1 - 웨어러블 디바이스에서 데이터 압축을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

웨어러블 디바이스에서 데이터 압축을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

웨어러블 디바이스에서 압축 센싱 기술을 사용한 데이터 압축을 위한 장치 및 방법이 기술된다. 실행시, 하나 이상의 프로세서로 하여금 동작을 수행하게 하는 명령어를 저장한 머신 판독가능 저장 매체가 또한 기술되며, 이 동작은 센서로부터 입력 신호를 수신하는 것과, 상기 입력 신호를 디지털 스트림으로 변환하는 것과, 상기 디지털 스트림의 양 단부 상에 상기 디지털 스트림의 일부를 대칭으로 패딩하여 패딩된 디지털 스트림을 형성하는 것을 포함한다.

Description

웨어러블 디바이스에서 데이터 압축을 위한 장치 및 방법
우선권 주장
본 출원은 "APPARATUS AND METHOD FOR DATA COMPRESSION IN A WEARABLE DEVICE"란 명칭으로 2015년 7월 3일 출원된 인도 특허 출원 제 3411/CHE/2015호에 대해 우선권을 주장하며, 이 인도 출원은 그 전체가 참조로 포함된다.
심전도(Electrocardiogram; ECG) 및 심박수(Photoplethysmogram; PPG) 신호는 인증에서부터 헬쓰(health) 및 웰니스(wellness)까지에 이르는 웨어러블 애플리케이션에서 사용되고 있다. 비록 ECG 및 PPG 신호가 요구시에 측정될 수 있지만, 보디 센서 네트워크(Body Sensor Network; BSN)에서의 ECG/PPG의 연속적인 감지는 난제로 되고 있다. 바이오 신호의 연속적인 활동 모니터링(ambulatory monitoring)은 헬스케어 및 스포츠에서 생체 인증까지의 범위의 웨어러블 애플리케이션에서 중요하다. 가령, 연속적인 실시간 ECG 모니터링은 확장된 기간(가령, 수 일) 동안의 심장 활동의 모니터링을 가능하게 하며, 잠재적인 리스크를 확인하여 경감시키는 데 도움을 주며 환자의 웰니스를 개선시킨다. 스포츠 모니터링 시스템은 실시간 성능 개선을 위해 생리적 신호(physiological signals)의 연속적인 추적에 의존하기 시작하였다.
그러나, 자유롭게 움직이는 상태에서 (가령, 달리고 있는 사람에 연결된 무선 센서 노드 상에서) 장기간 동안 바이오 전기 신호에 대한 실시간 모니터링은 엄격한 제약사항들, 가령, 개선된 배터리 수명, 무선 센서 노드 상에서의 효율적인 메모리 사용, 노이즈에 대한 탄력성, 및 연속적으로 샘플링되는 신호의 비 고정적인 특성에 대한 적응력을 도입하게 한다. 가령, 500 바이트/초의 레이트의 ECG 신호의 연속적인 샘플링은 수 시간의 기간에 수 메가바이트의 데이터를 발생시키게 한다.
본 개시의 실시예는 아래에 제공되는 상세한 설명과 본 개시의 다양한 실시예의 첨부 도면으로부터 보다 완벽하게 이해될 것이지만, 본 개시를 특정의 실시예로 국한시키는 것이 아니고 오직 설명 및 이해를 목적으로만 사용된다.
도 1a는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 신호들의 연속적인 압축 감지(Compressive Sensing;CS)를 위한 장치를 갖는 하나 이상의 센서 노드를 포함한 웨어러블 디바이스들의 앙상블(ensemble)을 도시하고 있다.
도 1b는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 신호들의 연속적인 CS를 위한 장치를 갖는 복수의 센서 노드를 가진 보디 센서 네트워크(BSN)를 도시하고 있다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 신호들의 연속적인 CS를 위한 장치를 갖는 하나의 센서 노드를 가진 시스템을 도시하고 있다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예에 따른 패딩된 디지털 스트림(padded digital stream)을 도시하고 있다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 신호들의 연속적인 CS를 위한 장치에 의해 사용되는 이진 치환형 블럭 대각선(binary permuted block diagonal; BPBD) 매트릭스를 도시하고 있다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 신호들의 연속적인 CS를 위한 방법의 플로우차트를 도시하고 있다.
도 6은 본 개시의 일부 실시예에 따른, 신호들의 연속적인 CS를 위한 하나 이상의 구성 파라미터(configuration parameters)의 동적 및/또는 주기적 업데이트를 위한 방법의 플로우챠트를 도시하고 있다.
도 7은 본 개시의 일부 실시예에 따른, 신호들의 효율적이고 연속적인 CS를 위한 센서 데이터를 통합(aggregating)시키기 위한 시스템을 도시하고 있다.
도 8a는 입력 클린 PPG 신호를 나타내는 플롯을 도시하고 있다.
도 8b는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 센서 노드에 의해 도 8a의 클린 PPG 신호를 인코딩한 효과를 나타내는 플롯을 도시하고 있다.
도 8c는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 컴퓨팅 디바이스에 의해 PPG 신호의 재구성을 나타내는 플롯을 도시하고 있다.
도 9a는 불연속적인 압축 곡선을 제공하는 전형적인 BPBD 기반 인코딩 매트릭스를 사용하여 데이터의 압축을 나타내는 플롯을 도시하고 있다.
도 9b는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 연속적인 압축 곡선을 제공하는 BPBD 기반 인코딩 매트릭스를 사용하여 데이터의 압축을 나타내는 플롯을 도시하고 있다.
도 10a 및 도 10b는 두 개의 상이한 압축 비율을 가진 백분율 평균 제곱근 차이(Percentage Root Mean Square Difference: PRD)를 사용하여 신호들의 노이즈 재구성(noisy reconstruction)을 나타내는 플롯을 도시하고 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 개시의 일부 실시예에 따른, ECG 및 PPG 신호에 대한 심박동수 정확도에 대한 압축 비율의 효과를 나타내는 플롯을 도시하고 있다.
도 12a 및 도 12b는 다양한 실시예의 장치 및/또는 방법에 의해 생성되는 BPBD 기반 인코딩 매트릭스를 사용하여 ECG 및 PPG 신호를 재구성할 경우에 종래 기술에 대한 개선점을 나타내는 플롯을 도시하고 있다.
도 13은 본 개시의 일부 실시예에 따른, 신호들의 연속적인 CS를 수행하는 명령어를 가진 머신 판독가능 저장 매체를 구비한 센서 노드를 도시하고 있다.
도 14는 일부 실시예에 따른, 신호들의 연속적인 CS를 재구성하는 장치 및 머신 실행가능 명령어를 구비한 스마트 디바이스 또는 컴퓨터 시스템 또는 SoC(시스템 온 칩)를 도시하고 있다.
종래에 있어서, 압축 감지(CS)의 프로세서는 입력 바이오 전기 신호(가령, ECG 신호)를 인코딩하기 위해 랜덤 가우션 감지 매트릭스(random Gaussian sensing matrix)를 적용했다. 그러나, 랜덤 가우션 감지 매트릭스는 고밀도이며, 고 컴퓨팅 기능을 가진 비교적 대용량의 온보드 메모리(onboard memory)를 필요로 하며, 리소스 제약형 무선 감지 노드 내에 내장하기는 곤란하다. 따라서, 상이한 분포 및 컴팩트 구조를 가진 대안의 감지 매트릭스 타입이 제안되었다.
가령, ECG 신호의 CS를 위한 테플리츠 감지 매트릭스(Toeplitz sensing matrix), 써큘런트(circulant) 감지 매트릭스 및 트라이앵귤러(triangular) 감지 매트릭스가 효능 및 절전을 위해 연구되어 왔다. 그러나, 이러한 매트릭스들을 리소스 제약형 무선 감지 노드에 내장하는 것은 난제로 되고 있는데, 그 이유는 서브 매트릭스의 랜덤 엘리먼트들이 상기 센서 노드 상에서 생성될 필요가 있기 때문이다. 이러한 매트릭스의 사전 계산 및 저장은 비현실적인 것이며 사용상의 제한이 있는데, 그 이유는 인코딩 로직 및 매트릭스 구조가 샘플링된 신호의 변동에 적응될 필요가 있고 바이오 신호(가령, ECG, PPG, EEG(electroencephalography; 뇌전도) 신호)의 상이한 타입으로 스케일링될 필요가 있기 때문이다.
이진 치환형 블럭 대각선(binary permuted block diagonal; BPBD) 감지 매트릭스를 사용하게 되면 인코딩 알고리즘의 하드웨어 구현이 단순화된다. 동시에, BPBD 매트릭스는 정확한 재구성과 함께 고감지 효율을 제공한다. BPBD 매트릭스를 사용하는 종래의 연구에서의 한 가지 제한사항은, 압축 곡선이 이용가능한 압축 비율(compression ratio: CR)에 관한 제약과 함께 매우 불연속적이라는 것이다. 가령, 종래의 BPBD 매트릭스를 사용한 압축 비율은 512개의 샘플의 입력 신호에 대해 단지 2, 4, 8, 16 등등 일 수 있다. 이와 같이, 종래 기술의 BPBD 매트릭스를 사용한 압축 비율은 불연속 압축 곡선을 형성한다. 압축 비율은 출력 비트에 대한 입력 비트의 비율로서 다음과 같이 표현될 수 있다.
압축 비율(CR)=입력 비트/(송신된)출력 비트
그러나, 신호들이 수 개의 센서들로부터 연속적으로 샘플링되는 보디 센서 네트워크(BSN)에서, 제한된 세트의 실행가능 압축 디자인 포인트들에 의한 제약없이 최적의 성능을 위해 연속적인 압축 비율 곡선 상의 임의의 포인트에서 동작할 융통성의 필요가 있다.
압축을 위한 하나의 메카니즘은 이산 웨이브렛 변환(Discrete Wavelet Transform; DWT) 알고리즘이다. DWT 알고리즘은 낮은 신호 손실과 함께 높은 압축을 제공한다. 그러나, DWT 알고리즘은 계산 집약적인 메모리를 필요로 하며 상당한 양의 에너지를 소모한다. 또한, DWT 기반 메카니즘을 리소스 제약형 무선 센서 노드(가령, SoC) 상에 내장하기 위해, 다른 제약들, 가령, 저전력을 위한 고정 포인트 구현, 유한 메모리 내의 내장된 코드, 계산상의 정확도를 위한 적합한 데이터 타입의 사용, 전력 및 실행 시간 등을 위한 알고리즘의 최적화 등이 극복될 필요가 있다. 이러한 난제로 인해 DWT 압축 메카니즘은 그러한 애플리케이션에 대해 덜 매력적이다.
시스템 구현의 관점에서, 정확한 압축 파라미터를 동적으로 선택하는 것(즉, 고려 중에 있는 특정의 신호 및 애플리케이션에 대한 타겟 압축 비율을 동적으로 선택하는 것)이 난제이다. 웰니스 및 게이밍(wellness and gaming)과 같은 중요하지 않는 애플리케이션은 보다 높은 재구성 손실을 견딜 수 있으며, 따라서, 허용가능한 낮은 압축 비율과 함께 낮은 압축 손실을 필요로 하는 의료 애플리케이션에 비해 보다 높은 압축 비율을 가능하게 한다. 재구성 손실은 입력 신호(즉, 압축되지 않은 신호)와 재구성된 출력 신호 간의 차이로 지칭되는 메트릭(metric)이다. 재구성 손실은 입력 신호와 출력 신호의 백분율 차이로서 표현될 수 있다.
웨어러블 시스템에서, 센서 노드들은 복수의 바이오 신호 채널들을 동시에 샘플링하며, 각각은 압축을 필요로 하며, 디자이너는 각각의 채널에 대한 압축 파라미터를 실시간으로 자동 설정해야 한다. 따라서, 압축 알고리즘은 연속적인 활동 모니터링에서의 신호 변동에 적응하고, BSN 상에서 상이한 타입의 바이오 신호를 처리하고, 게이트웨이 디바이스 상에서 상이한 애플리케이션에 대한 신호 품질 요건을 충족할 것이 요구된다.
자유롭게 활동하는 상태에서의 실시간 진단 및 연속적인 인증은 센서 노드 배터리 수명을 급속히 감소시키는 대용량의 스트리밍 데이터를 생성하며, 무선 대역폭을 포화시키며, 대용량 데이터 스토리지를 필요로 한다. 증가된 배터리 수명은 가령 실시간 압축을 통해 센서 노드로부터 데이터 트래픽을 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 랜덤 가우션 기반 압축 감지 알고리즘과 같은 압축 기법은 BSN 내의 애플리케이션용으로는 적합하지 않을 수 있으며, 동시에 전력 및 메모리 제약형 엣지 SoC에 내장가능한 것이 아닐 수 있다. 또한, DWT 알고리즘은 전력을 너무 많이 소모하여 배터리 수명의 장기 지속성에 문제를 일으킨다.
일부 실시예는, 데이터 트래픽을 감소시키기 위해 신호 충실도를 유지하면서 연속적으로 감지되는 입력 신호들(가령, ECG/PPG 신호와 같은 바이오 신호들)의 고압축을 매우 낮은 전력 소모량으로 동시에 센서 노드에 실시간으로 전달하는 전력 효율 기법을 기술하고 있다. 일부 실시예에서, CS의 효율적인 실시예는 내장된 센서 노드 상의 입력 신호를 전력 효율적인 방식으로 연속적으로 압축하도록 적용된다. 이러한 연속적으로 압축되는 입력 신호는 일부 실시예에 따라 게이트웨이 디바이스에 무선으로 전송되어 재구성된다. 다양한 실시예는 바이오 신호(즉, 생체와 관련된 신호)가 되는 입력 신호를 참조하여 기술된다. 그러나, 이 실시예들은 그러한 것에 국한되지 않으며 임의의 타입의 신호의 감지에 적용될 수 있다.
일부 실시예에서, 입력 바이오 신호의 대칭적인 패딩과 더불어 연속적인 감지 BPBD 매트릭스를 사용하여 입력 바이오 신호에 대한 고 압축 비율을 달성하는 인코딩 방안이 기술된다. 일부 실시예에서, 이 인코딩 방안은 쉽게 내장가능하며, 높은 전력 효율을 가지며 웨어러블 애플리케이션에 잘 적응된다. 또한, BPBD 인코딩 매트릭스는 일부 실시예에 따라 신호가 스파스(sparse)인 임의의 토대로 바이오 신호를 복원하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예는 압축 알고리즘에 대한 제어 파라미터(가령, 압축 비율)를 최초에 설정하고 이 제어 정보를 상기 센서 노드에 전송하는 게이트웨이 로직(또는 컴퓨팅 디바이스)을 포함하는 시스템 아키텍처를 기술하고 있다. 일부 실시예에서, 상기 센서 노드는 BPBD 인코더를 사용하여 상기 바이오 신호를 매우 낮은 차원으로 인코딩하여 상기 센서 노드 상에서 높은 압축을 달성한다. 일부 실시예에서, 이러한 압축되거나 인코딩된 신호는 다음에 또 다른 컴퓨팅 디바이스(가령, 게이트웨이 디바이스)로 전송되며, 이 컴퓨팅 디바이스에서 오리지날 신호는 이후 선형 최적화 기법을 사용하여 고 충실도로 복원된다. 일부 실시예에서, 연속적인 활동 모니터링의 경우, 상기 제어 파라미터(가령, 압축 비율)는 샘플링된 신호의 비 고정적인 상태에 따라 주기적으로 업데이트될 수 있다. 다른 기술적 효과들은 다양한 실시예들로부터 입증될 것이다.
아래의 설명에서, 본 개시물의 실시예의 보다 철저한 설명을 제공하기 위한 다양한 세부사항이 논의된다. 그러나, 당업자에게 분명한 것은, 본 개시물의 실시예가 이러한 특정의 세부사항 없이도 실시될 수 있다는 것이다. 다른 구현예에서, 본 개시물의 실시예의 모호성을 피하기 위해, 널리 알려진 구조 및 디바이스가 세부사항으로보다는 블럭도 형태로 도시된다.
주목할 것은 실시예들의 대응하는 도면에서 신호들이 라인들로 표현된다는 것이다. 일부 라인은 많은 구성성분 신호 경로들을 나타내기 위해 더 굵을 수 있고/있거나 주요 정보 흐름 방향을 나타내기 위해 하나 이상의 단부에서 화살표를 가질 수 있다. 이러한 표시자들은 제한적인 요소가 되도록 의도하는 것은 아니다. 오히려, 라인들은 회로 또는 로지컬 유닛의 보다 용이한 이해를 위해 하나 이상의 실시예와 관련하여 사용된다. 디자인 요구 또는 선호에 의해 지시되는 바와 같은 임의의 표현된 신호는, 실제로 임의의 방향으로 진행할 수 있고 임의의 적합한 타입의 신호 체계로 구현될 수 있는 하나 이상의 신호를 포함할 수 있다.
본 명세서의 전체와 특허청구범위에서, 용어 "접속된"은 임의의 중간의 디바이스없이 접속된 사물들 간의 전기적 접속, 기계적 접속, 또는 자기적 접속과 같은 직접적인 접속을 의미한다. 용어 "결합된"은 직접적 접속, 또는 간접적 접속, 가령 하나 이상의 수동적이거나 능동적인 중간 디바이스들을 통해 접속되거나 간접으로 접속된 사물들 간의 간접적인 전기적, 기계적, 또는 자기적 접속을 의미한다. 용어 "회로" 또는 "모듈"은 원하는 기능을 제공하기 위해 서로 협력하도록 배열되는 하나 이상의 수동 및/또는 능동 컴포넌트를 지칭할 수 있다. 용어 "신호"는 적어도 하나의 전류 신호, 전압 신호, 자기 신호, 또는 클럭 신호를 지칭할 수 있다. 단수의 표현의 의미는 복수의 요소를 포함한다. "내"의 의미는 "내" 및 "상"을 포함한다.
용어 "실질적으로", "인접한", "대략", "근처" 및 "약"은 일반적으로 (달리 특정되지 않는한) 목표 값의 +/- 10% 내에 존재하는 것으로 지칭된다. 달리 특정되지 않는 한, 공통의 물체를 기술하기 위해 "제1", "제2" 및 "제3" 등의 서수 형용사의 사용은 단순히 유사한 물체의 상이한 사례를 지칭하는 것을 나타내며 그렇게 기술된 물체들이 소정의 순서로 존재하거나, 일시적인 공간적 순위로 존재하거나 또는 임의의 다른 방식으로 존재한다는 것을 의미하도록 의도되는 것은 아니다.
본 개시의 목적 상, 문구 "A 및/또는 B" 및 "A 또는 B"는 (A), (B), 또는 (A 및 B)를 의미한다. 본 개시의 목적 상, 문구 "A, B, 및/또는 C"는 (A), (B), (C), (A 및 B), (A 및 C), (B 및 C), 또는 (A, B, 및 C)를 의미한다.
실시예의 목적 상, 다양한 회로, 모듈, 및 로직 블럭 내의 트랜지스터들은, 드레인, 소스, 게이트 및 벌크 단자들을 포함한 금속 산화물 반도체(MOS) 트랜지스터들이다. 이 트랜지스터들은 또한 Tri-Gate 및 FinFET 트랜지스터, 게이트 올 어라운드 실린드리컬(Gate All Around Cylindrical) 트랜지스터, 터널링 FET (TFET), 정방형 와이어 또는 직사각형 리본 트랜지스터, 또는 카본 나노 튜브(carbon nano tubes) 또는 스핀트로닉 디바이스(spintronic device)와 같은 트랜지스터 기능을 구현하는 다른 디바이스를 포함한다. MOSFET의 대칭적인 소스 및 드레인 단자는 동일한 단자이며 본 명세서에서는 상호변경가능하게 사용된다. TFET 디바이스는 반면에 비대칭적인 소스 및 드레인 단자를 갖는다. 당업자는 다른 트랜지스터, 가령 바이폴라 접합 트랜지스터 - BJT PNP/NPN, BiCMOS, CMOS, eFET 등 - 는 본 개시의 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 1a는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 신호들의 연속적인 CS를 위한 장치를 갖는 하나 이상의 센서 노드를 포함한 웨어러블 디바이스의 앙상블(100)을 도시하고 있다. 이 실시예에서, 앙상블(100)은 인체 및 인체의 탈 것(여기서는 자전거) 상에 존재한다. 그러나, 이 실시예들은 그러한 것에 국한되는 것은 아니다. 웨어러블 디바이스 및 그 사용의 다른 시나리오는 다른 실시예와 함께 작동할 수 있다.
가령, 센서 노드는 일부 다른 제품(가령, 집의 벽, 차량, 의류, 인체 등)에 내장될 수 있으며 컨트롤러, 게이트웨이 디바이스, 또는 컴퓨팅 디바이스를 사용하여 제어될 수 있다. 일부 실시예의 센서 노드는 또한 웨어러블 디바이스의 일부일 수 있다. 용어 "웨어러블 디바이스"(또는 웨어러블 컴퓨팅 디바이스)는 일반적으로 사람에게 접속된 디바이스를 지칭한다. 가령, 사람이나 사람의 의류에 직접 부착된 디바이스(가령, 센서, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 스마트폰, 스마트워치 등)는 웨어러블 디바이스의 범주 내에 있다.
일부 실시예에서, 웨어러블 컴퓨팅 디바이스는 AC/DC 전력 아울렛과 같은 메인 전력 공급원에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 일부 실시예에서, 웨어러블 컴퓨팅 디바이스는 배터리에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 일부 실시예에서, 웨어러블 컴퓨팅 디바이스는 근거리 통신(NFC)에 기반하여 특수 외부 소스에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 특수 외부 소스는 웨어러블 컴퓨팅 디바이스에서의 회로에 의해 생성될 수 있는 전자기 필드를 제공할 수 있다. 웨어러블 디바이스에 전력을 공급하는 또다른 수단은 무선 통신, 가령 WLAN 송신과 관련되는 전자기 필드이다. WLAN 송신은 NFC 송신보다도 웨어러블 컴퓨팅 디바이스에 전력을 공급하는 보다 큰 범위를 갖는 원거리 무선 통신을 사용한다. WLAN 송신은 통상적으로 대부분의 타입의 터미널 컴퓨팅 디바이스와의 무선 통신용으로 사용된다.
가령, WLAN 송신은 IEEE에 의해 공표된 것과 같은 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection(CSMA/CD)에 기반한 하나 이상의 WLAN 표준에 따라 사용될 수 있다. 이러한 WLAN 표준은 와이파이(Wi-Fi™)와 같은 CSMA/CD 무선 기술에 기반할 수 있으며, 정보 기술, 즉 시스템들(로컬 및 메트로폴리탄 에리어 네트워크들) 간의 원격통신 및 정보 교환(특정 요건 Part 11: WLAN 미디어 액세스 컨트롤러(MAC) 및 물리 계층(PHY)의 세부사항은 2012년 3월에 공표됨)용 IEEE 802.11-2012 표준 및/또는 이 표준("IEEE 802.11")의 후속 버전과 관련된 (후속 버전 및 변형 버전을 구비한) 이더넷 무선 표준을 포함할 수 있다.
도 1의 실시예로부터 지속해서, 웨어러블 디바이스의 앙상블(100)은 헬멧 상의 디바이스(101)(가령, 카메라, 마이크로폰 등), 사람의 팔 상에 위치한 디바이스(102)(가령, 혈압 센서, 혈당 센서, 온도 센서, 펄스 센서 등), 디바이스(103)(가령, 터미널 컨트롤러 또는 제어될 디바이스로서 기능할 수 있는 스마트워치), 디바이스(104)(가령, 사람의 의류의 포켓 내의 스마트폰 및/또는 태블릿), 디바이스(105)(가령, 타이어의 압력을 감지 또는 측정하는 압력 센서, 또는 타이어로부터 누설되는 질소 공기를 감지하는 가스 센서), 디바이스(106)(가령, 패들 속도를 측정하는 가속도계), 디바이스(107)(가령, 다른 타이어에 대한 또 다른 압력 센서)를 포함한다. 일부 실시예에서, 웨어러블 디바이스의 앙상블(100)은 무선 에너지 생성 메카니즘 또는 다른 타입의 무선 송신 메카니즘에 의해 통신하는 기능을 갖는다.
일부 실시예에서, 디바이스(102)는 데이터 트래픽을 감소시키기 위해 신호 충실도를 유지하면서 연속적으로 감지되는 바이오 신호들(가령, ECG/PPG 신호들)의 고압축을 매우 낮은 전력 소모량으로 동시에 센서 노드에 실시간으로 전달하는 전력 효율 기법을 제공하는 센서 노드를 포함한다. 일부 실시예에서, 내장된 센서 노드 상에 바이오 신호를 연속적으로 압축하고 압축된 바이오 신호의 전력을 효율적으로 무선 전송하기 위해 디바이스(102)의 센서 노드에 의해 효율적인 CS 방법이 적용된다. 일부 실시예에서, 게이트웨이 디바이스(가령, 컨트롤러, 터미널 디바이스, 클라우드 서버)는 수신된 압축된 바이오 신호 데이터로부터 오리지날 감지된 바이오 신호를 재구성한다. 일부 실시예에서, 입력 신호의 대칭적인 패딩과 함께 BPBD 매트릭스를 사용하여 바이오 신호들(가령, ECG 및 PPG 신호들)에 대한 고압축 비율을 달성하는 인코딩 방안이 기술된다.
일부 실시예에서, 디바이스(102)의 센서 노드는 입력 바이오 신호(가령, ECG 또는 PPG 신호)를 처리하는 수신기, 상기 처리된 입력 신호를 디지털 스트림으로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC), 상기 디지털 스트림의 양 단부 상에 상기 디지털 스트림의 일부를 대칭적으로 패딩하여 패딩된 디지털 스트림을 형성하도록 동작가능한 로직을 포함한다. 일부 실시예에서, 디바이스(102)의 센서 노드는 상기 디지털 스트림의 일부를 선택하며, 상기 디지털 스트림의 선택된 부분을 다른 디바이스(가령, 게이트웨이 디바이스)에 송신하며, 상기 디지털 스트림의 송신된 선택된 부분에 응답하여 상기 다른 디바이스로부터 하나 이상의 구성 파라미터를 수신한다. 일부 실시예에서, 디바이스(102)의 센서 노드는 원시 바이오 신호의 일부를 선택하며, 상기 원시 바이오 신호의 선택된 부분을 다른 디바이스(가령, 게이트웨이 디바이스)에 송신하며, 상기 원시 바이오 신호의 송신된 선택된 부분에 응답하여 상기 다른 디바이스로부터 하나 이상의 구성 파라미터를 수신한다.
일부 실시예에서, 상기 디지털 스트림의 양 단부 상에 대칭적으로 패딩하기 전에, 디바이스(102)의 센서 노드는 하나 이상의 구성 파라미터를 사용하여 패딩될 엘리먼트들의 개수를 컴퓨팅한다. 일부 실시예에서, 엘리먼트들의 개수는 패딩용으로 사용되는 디지털 스트림의 부분을 결정한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 구성 파라미터 중 적어도 하나는 다른 디바이스(가령, 게이트웨이 디바이스)에 의해 디바이스(102)의 센서 노드에 동적으로(가령, 임의의 시간에) 제공된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 구성 파라미터 중 적어도 하나는 다른 디바이스(가령, 게이트웨이 디바이스)에 의해 디바이스(102)의 센서 노드에 주기적으로(가령, 일정한 간격으로) 제공된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 구성 파라미터 중 적어도 하나는 압축 비율이다.
일부 실시예에서, 디바이스(102)의 센서 노드는 하나 이상의 구성 파라미터를 사용하여 인코딩 매트릭스를 구성하며, 상기 인코딩 매트릭스를 사용하여 상기 패딩된 디지털 스트림을 인코딩하여 압축된 패딩된 데이터를 생성한다. 일부 실시예에서, 인코딩 매트릭스는 BPBD 매트릭스이다. 일부 실시예에서, 디바이스(102)의 센서 노드는 압축된 패딩된 데이터를 처리를 위해(가령, 입력 신호의 디코딩 및 재구성을 위해) 다른 디바이스에 송신한다.
일부 실시예에서, 디바이스(102)의 센서 노드는 상기 센서 노드의 센서를 포함한 적어도 두 개의 센서의 타입을 식별한다. 가령, 디바이스(102)의 센서 노드는 감지하는 노드가 ECG 신호를 수신하는 것인지 또는 PPG 신호의 특정의 타입을 수신하는 것인지를 결정한다. 일부 실시예에서, 디바이스(102)의 센서 노드는 상기 적어도 두 개의 센서의 타입에 관한 정보를 통합하며, 그 통합된 정보를 게이트웨이 디바이스에 송신한다. 일부 실시예에서, 디바이스(102)의 센서 노드는 상기 적어도 두 개의 센서의 각각에 대한 구성 파라미터를 게이트웨이 디바이스로부터 수신한다. 이와 같이, 상기 적어도 두 개의 센서의 인코딩 메카니즘은 독립적으로 구성되고 최적화된다.
일부 실시예에서, 최적화된 하나 이상의 구성 파라미터를 수신하기 위해 디지털 스트림의 선택된 부분을 게이트웨이 디바이스에 전송하는 대신에, 디바이스(102)의 센서 노드는 센서의 타입(가령, ECG 센서, PPG 센서 등) 또는 입력 신호(가령, ECG 신호, PPG 신호 등)의 타입을 나타내는 신호를 게이트웨이 디바이스로 송신한다. 일부 실시예에서, 디바이스(102)의 센서 노드는 송신된 신호에 응답하여 게이트웨이 디바이스로부터 하나 이상의 구성 파라미터를 수신하며, 하나 이상의 구성 파라미터는 센서의 타입 또는 입력 신호의 타입에 의존한다.
일부 실시예에서, 센서는 안테나와, 인코딩된 패딩된 디지털 스트림을 상기 안테나를 통해 처리를 위한(가령, 인코딩된 신호로부터 오리지날 감지된 신호의 재구성을 위한) 컴퓨팅 디바이스(또는 게이트웨이 디바이스)로 송신하는 송신기를 포함한다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스는 감지된 신호 및/또는 센서 노드 타입에 따라 센서 노드가 소정의 압축 비율을 사용하도록 동적으로 또는 주기적으로 명령한다.
도 1b는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 신호들의 연속적인 CS를 위한 장치를 갖는 다수의 센서 노드를 사용하는 BSN을 갖는 시스템(120)을 도시하고 있다. 임의의 다른 도면의 엘리먼트와 동일한 참조 부호(또는 명)을 갖는 도 1b의 엘리먼트들이 기술된 것과 유사한 임의의 방식으로 작동 또는 기능할 수 있다는 것이 지적되지만, 그에 국한되는 것은 아니다.
BSN은 웨어러블 컴퓨팅 디바이스의 무선 네트워크이다. BSN 디바이스는 임플란트로서 보디 내로 내장될 수 있으며, 고정된 위치의 보디 상에 표면 탑재될 수 있다. BSN은 또한 사람이 상이한 위치에 가지고 있을 수 있는 디바이스를 포함할 수 있다. 가령, 의류의 포켓 내에서, 손에 의해, 또는 다양한 백 내에서 전달될 수 있는 디바이스는 BSN의 일부일 수 있다. 이 실시예에서, BSN은 EEG 및/또는 안구 움직임 센서(121), 혈압(BP) 센서(122), 펄스, 혈액, 호기 가스(exhaled gases) 및 목 움직임 센서(123), 온도, 열 플럭스, 및/또는 ECG 센서(124), 신체 활동 자세 센서(125), 펄스, 혈액, 및/또는 산소 센서(126), 혈당 센서(127), EMG(electromyography) 스트레인, 무릎 운동 센서(128), 보행 센서(129), 중량 압력 센서(130)를 포함한다.
EEG 센서(121)는 뇌(brain)의 신경 세포(neurons) 내의 이온 전류(ionic current)로부터 발생하는 전압 변동을 측정하는 데 사용될 수 있다. BP 센서(122)는 혈류를 제한하고 제한된 혈류에 의해 야기되는 압력을 측정하는 하드웨어를 포함할 수 있다. BP 센서(122)는 (가령, 압전 압력 센서를 사용하는) 진동(oscillometric) 검출 메카니즘을 사용하여 수축 및 팽창 압력을 추출할 수 있다. ECG 센서(124)는 인체의 다양한 부분에 배치된 복수의 전극(가령, 10 내지 12개의 전극)을 사용하여 심장의 탈분극(depolarization)을 검출할 수 있다. EMG 센서(128)는 근육 세포들이 전기적으로 또는 신경학적으로 활성화될 경우, 근육 세포들에 의해 생성되는 전위를 검출할 수 있다. 보행 센서(129)는 가령, 인체의 사지의 움직임의 패턴을 측정하도록 동작가능하다. BSN 내의 센서들은 포괄적인 센서들의 리스트인 것으로 의미되는 것은 아니다. 예시된 것보다 적거나 많은 센서들이 BSN을 형성하는 데에 사용될 수 있다.
대용량의 데이터가 BSN 내의 각각의 센서 노드(가령, 센서(121-130)에 의해 생성된다. 아래의 표 1은 BSN 내의 상이한 센서들에 대한 샘플 데이터 레이트를 도시하고 있다.
[표 1]
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일부 실시예에서, 시스템(120)은 상기 BSN 및 게이트웨이 디바이스(131)(가령, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 랩탑, 클라우드 컴퓨터 등)를 포함한다. 일부 실시예에서, CS 기술은 BSN에서 바이오 신호의 실시간 전력 효율 데이터 압축을 위해 사용된다. 일부 실시예에서, CS를 위한 인코딩 로직은 센서 노드 상에(가령, 센서(121-130) 상에) 존재한다. 일부 실시예에서, 인코딩 로직은 게이트웨이 디바이스(131)에 전송하기 전에 수신된 바이오 신호를 압축한다. 일부 실시예에서, 게이트웨이 디바이스(131)는 선형 최적화 알고리즘을 사용하여 오리지날 바이오 신호를 복원한다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 신호들의 연속적인 CS를 위한 장치를 갖는 센서 노드를 가진 시스템(200)을 도시하고 있다. 지적되는 것은 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 부호(또는 명)를 갖는 도 2의 엘리먼트들이 예시된 것과 유사한 임의의 방식으로 작동 또는 기능할 수 있지만 이에 국한되는 것이 아니라는 것이다.
일부 실시예에서, 시스템(200)은 센서 노드(201)와 컴퓨팅 디바이스(210)(게이트웨이 디바이스(131)와 동일)를 포함한다. 일부 실시예에서, 센서 노드(201)는 제1 안테나(202)(가령, 수신 안테나), 수신기/센서(203), ADC(204), 패딩 로직(205), 인코더(206), 송신기(207), 제2 안테나(208)(송신 안테나) 및 유선 인터페이스(209)를 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 안테나(202) 및 제2 안테나(208)의 각각의 기능은 단일 안테나로 조합될 수 있다.
일부 실시예에서, 안테나(202)/(208)는 다른 디바이스들과 통신하는 센서 노드(201)의 일부로서 제공된다. 일부 실시예에서, 안테나(202)/(208)는, 모노폴 안테나, 다이폴 안테나, 루프 안테나, 패치 안테나, 마이크로스트립 안테나, 코플래너 웨이브 안테나, 또는 무선 주파수(RF) 신호의 송신을 위해 적합한 다른 타입의 안테나를 포함한 하나 이상의 지향성 또는 전방향성 안테나를 포함할 수 있다. 일부의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 실시예에서, 안테나(202)/(208)는 공간 다이버시티를 이용하도록 분리되어 있다.
일부 실시예에서, 수신기/센서(203)는 관심 대상의 바이오 신호를 감지하기 위한 적당한 감지 메카니즘을 포함한다. 가령, 수신기/센서(203)는 인체의 부분/장기로부터 반사되는 광을 검출하고 그 검출된 광을 전류로 변환하는 광검출기를 포함한다. 일부 실시예에서, 수신기/센서(203)는 검출된 전류를 전압 신호로 변환하는 증폭기(가령, 트랜스임피던스 증폭기)를 포함한다. 일부 실시예에서, 수신기/센서(203)는 컴퓨팅 디바이스(210)로부터 하나 이상의 구성 파라미터(가령, 압축 비율)를 수신한다. 일부 실시예에서, 수신기/센서(203)의 출력은 아날로그 신호(또한 원시 데이터로 지칭됨)이다. 아날로그 신호는 시간 및 진폭 모두에서 연속적인 임의의 연속 신호이며, 그 결과, 아날로그 신호의 시변 특징(변수)는 일부의 다른 시변 수량의 표현이다.
일부 실시예에서, 아날로그 신호는 ADC(204)에 의해 디지털 스트림으로 변환된다. 디지털 신호 또는 스트림은 가령, 임의의 비트 스트림의 이산 값들의 시퀀스로 표현되는 물리적 신호(가령, 수치화된 이산 시간 신호)이다. 일부 실시예에서, ADC(204)의 출력은 또한 디지털화된 하나 이상의 구성 파라미터를 포함하며, 이 구성 파라미터는 이후 인코더(206)에 제공된다. 임의의 적당한 ADC는 ADC(204)를 구현하는 데 사용될 수 있다. 가령, ADC(204)는 (플래시 ADC용의) 다이렉트-변환 ADC, 연속-근사화 ADC, 램프-비교 ADC, Wilkinson ADC, 통합 ADC, 델타-인코딩된 ADC 또는 카운터-램프의 파이프라인 ADC(또한 서브레인징(subranging) 양자화기로 지칭됨), 시그마-델타 ADC(또한 델타-시그마 ADC로 지칭되기도 함), 시간-인터리빙된 ADC, 중간 FM 스테이지를 가진 ADC, 또는 시간-스트레치 ADC 중의 하나이다.
일부 실시예에서, 디지털 스트림은 패딩 로직(205)에 의해 수신되며, 이 패딩 로직(205)은 상기 디지털 스트림을 조작하여 인코더(206)에 패딩된 디지털 스트림을 제공한다. 일부 실시예에서, 패딩 로직(205)은 상기 디지털 스트림의 양 단부 상에 상기 디지털 스트림의 일부를 대칭적으로 패딩하여 패딩된 디지털 스트림을 형성하도록 동작한다. 상기 디지털 스트림의 일부는 가령, 상기 디지털 스트림 중의 사전결정되거나 프로그램가능한 개수의 최초의 비트 또는 종료하는 비트일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 디지털 스트림의 양 단부 상에 대칭적으로 패딩하기 전에, 센서 노드(201)는 하나 이상의 구성 파라미터를 사용하여 패딩될 엘리먼트들의 개수를 컴퓨팅한다. 일부 실시예에서, 엘리먼트들의 개수는 상기 디지털 스트림의 일부를 결정한다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예에 따른, 패딩된 디지털 스트림(300)을 도시하고 있다. 일부 실시예에서, 디지털 스트림(301)(가령, 0들 및 1들의 비트들을 갖는 센서 데이터 스트림)은 디지털 스트림(301)의 양 단부 상에서 부분(302 및 303)(가령, 디지털 스트림(301)의 3 내지 5개의 비트)에 의해 패딩된다. 다시 도 2를 참조하면, 일부 실시예에서, 센서 노드(201)는 상기 디지털 스트림의 일부를 선택하고, 상기 디지털 스트림의 그 선택된 일부를 컴퓨팅 디바이스(210)에 송신하고, 상기 디지털 스트림의 상기 송신된 선택된 일부에 응답하여 컴퓨팅 디바이스(210)로부터 하나 이상의 구성 파라미터를 수신한다.
일부 실시예에서, 인코더(206)는 상기 패딩된 디지털 스트림을 수신하고 상기 패딩된 디지털 스트림을 압축하거나 인코딩한다. 일부 실시예에서, 인코더(206)는 상기 하나 이상의 구성 파라미터를 사용하여 인코딩 매트릭스를 구성하고, 이후 상기 인코딩 매트릭스를 사용하여 상기 패딩된 디지털 스트림을 인코딩하여 압축되고 패딩된 데이터를 생성한다. 일부 실시예에서, 인코딩 매트릭스는 다수의 엄격한 제약사항을 동시에 충족한다.
가령, 인코딩 매트릭스는 컴팩트한 형태로 내장가능한 기준, 낮은 재구성 에러로 고 압축 성능을 전달하는 기준, ECG 및 PPG와 같은 중요한 바이오 신호들이 스파스(sparse)인 것으로 알려진 경우 그 바이오 신호들 상에서 원활하게 수행하는 기준, 및 높은 효율의 전력 배터리 수명을 제공하는 기준을 충족시킨다. 일부 실시예에서, 상기 인코딩 매트릭스는 BPBD 매트릭스이다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 신호들의 연속적인 CS를 위한 인코더(206)에 의해 사용되는 샘플 BPBD 매트릭스(400)를 도시하고 있다. BPBD 매트릭스(400)는, 블럭으로서 대각선을 따라 배열된 1들의 서브매트릭스와 함께 비대각선 엘리먼트들에 설정된 0으로 구성된다. BPBD 매트릭스(400) 내의 엘리먼트들의 개수 또는 서브매트릭스의 사이즈는 N/M이며, 여기서 N은 열들의 개수이며, M은 행들의 개수이다. 일부 실시예에서, N은 윈도우 내의 샘플들의 개수이다. 이와 같이, 서브매트릭스의 사이즈는 본질적으로 압축 비율이 된다.
일부 실시예에서, BPBD 매트릭스(400)는 컴퓨팅 디바이스(210)로부터 수신된 목표 압축 비율 제어 설정을 사용하여 구성된다. 통상적으로, 전통적인 BPBD 방법을 사용하는 실현가능한 압축 포인트는 윈도우 내의 샘플들의 개수가 서브매트릭스 사이즈 또는 압축 비율에 의해 정확히 분할될 수 있는 것이 된다. 이는 단지 압축 비율들의 분연속적인 세트가 고정된 샘플링 윈도우 사이즈(즉, ADC(204)로부터의 디지털 스트림의 비트들의 개수의 단위의 사이즈)에 대해 실현가능한 것이라는 것을 의미한다.
일부 실시예에서, BPBD 매트릭스(400)를 사용하여 (불연속성을 갖지 않는) 임의의 원하는 정수 압축 비율을 가능하게 하는 세련된 방법(refined method)이 사용된다. 일부 실시예에서, 신호 윈도우의 최종 엘리먼트로부터의 샘플들은 패딩 로직(205)에 의해 상기 디지털 스트림의 입력에 패딩(즉, 대칭적인 패딩)되어 각각의 압축 비율에 대한 BPBD 매트릭스(400)의 차원을 매칭시켜 매트릭스의 내적을 가능하게 한다. 다른 실시예에서, 본 명세서에서 논의되는 제약사항을 충족시키는 다른 타입의 인코딩 매트릭스들이 사용될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 일부 실시예에서, 송신기(207)는 압축되고 패딩된 데이터를 처리(가령, 입력 신호의 디코딩 및 재구성)를 위해 컴퓨팅 디바이스(210)에 송신한다. 송신기(207)는 임의의 알려진 송신 방안을 사용할 수 있다. 가령, 송신기(207)는 IEEE에 의해 공표된 것과 같은 CSMA/CD에 기반한 하나 이상의 WLAN 표준에 따른 WLAN 송신을 사용하여 상기 압축된 데이터를 컴퓨팅 디바이스(210)에 송신한다. 이러한 WLAN 표준은 와이파이와 같은 CSMA/CD 무선 기술에 기반할 수 있으며, IEEE 802.11과 관련된 (후속 버전 및 변형 버전을 포함한) 이더넷 무선 표준을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 송신기(207)는 LTE 호환 송신 메카니즘을 사용할 수 있다.
임의의 적당한 저전력 송신기는 송신기(207)(가령, 저전력 증폭기 드라이버를 갖는 송신기)를 구현하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 송신기(207)는 압축되고 패딩된 데이터를 아날로그 무선 주파수(RF) 신호로 변환하며, 이 RF 신호는 안테나(208)에 의해 컴퓨팅 디바이스(210)로 송신된다. 다른 실시예에서, 다른 형태의 무선 송신이 송신기(207)에 의해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 송신기(207)는 상기 압축되고 패딩된 디지털 데이터를 송신을 위한 아날로그 신호로 변환하는 DAC(미도시)를 포함한다. 일부 실시예에서, DAC는 펄스폭 변조기(PCM)이다. 일부 실시예에서, DAC는 시그마 델타 DAC와 같은 보간 DAC 또는 오버샘플링 DAC이다. 다른 실시예에서, 다른 타입의 DAC가 사용될 수 있다. 가령, 송신기(207)의 DAC는 스위치형 저항기 DAC, 스위치형 전류 소스 DAC, 스위치형 캐패시터 DAC, R-2R 이진 가중화 DAC, 연속-근사화 또는 사이클릭 DAC, 써모미터-코드화 DAC 등 중의 하나이다. DAC의 출력은 아날로그 신호이며, 이 아날로그 신호는 일부 실시예에 따라, 증폭된 후 유선 채널(209)을 통해 안테나(208)로 다시 컴퓨팅 디바이스(210)로 송신된다.
일부 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(210)는 대량의 데이터를 처리하도록 동작가능한 임의의 게이트웨이 디바이스(가령, 스마트폰, 태블릿, 랩탑, 클라우드 컴퓨팅 리소스 등)이다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(210)는 센서 노드(201)로부터 압축된 데이터를 수신하는 수신기를 포함한다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(210)는 수신기/센서(203)에 의해 시간 경과에 따라 감지된 신호를 복원하기 위해 인코딩되고 압축된 데이터를 디코딩하는 디코더를 포함한다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 신호들의 연속적인 CS를 위한 방법의 플로우챠트(500)를 도시하고 있다. 지적되는 것은, 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 부호(또는 명)를 갖는 도 5의 엘리먼트들이 기술된 것과 유사한 임의의 방식으로 동작 또는 기능할 수 있지만 이에 국한되는 것이 아니라는 것이다.
비록 도 5를 참조하여 플로우챠트에 도시된 블럭들이 특정의 순서로 도시되고 있지만, 그 행위들의 순서는 수정될 수 있다. 따라서, 개시된 실시예들은 상이한 순서로 수행될 수 있으며 일부의 행위들/블럭들은 동시에 수행될 수 있다. 도 5에 열거된 블럭들 및/또는 동작들의 일부는 소정의 실시예에 따른 선택사항일 수 있다. 제시된 블럭들의 넘버링은 명확성을 위한 것이며 다양한 블럭들이 발생해야 하는 동작들의 순서를 기술하려고 하는 의도는 아니다. 또한, 다양한 플로우들로부터의 동작들은 다양한 조합으로 이용될 수 있다.
블럭(501)에서, 수신기/센서(2030는 안테나(202) 또는 유선 수단(가령, 가슴 또는 사람에게 부착된 케이블)을 통해 바이오 신호를 획득한다. 일부 실시예에서, 바이오 신호는 전류, 광, 자기 신호 등일 수 있으며 아날로그 신호(가령, 아날로그 전압 신호)로 변환된다. 블럭(502)에서, ADC(204)는 아날로그 신호를 디지털 스트림으로 변환한다.
블럭(503)에서, 디지털 스트림의 부분 또는 샘플은 송신기(207)로 제공되고 송신기는 그 부분 또는 샘플을 다른 처리 디바이스(즉, 안테나(208) 또는 유선 수단(209)을 통해 컴퓨팅 디바이스(210))로 송신한다. 일부 실시예에서, 센서 노드(201)로부터의 센서 타입(가령, 센서 노드(201)가 ECG 센서인지, BP 센서인지 등)이 컴퓨팅 디바이스(201)로 송신된다. 블럭(504)에서, 컴퓨팅 디바이스(210)는 획득된 신호의 샘플 또는 센서의 타입을 수신한다. 블럭(505)에서, 컴퓨팅 디바이스(210)는 수신된 샘플 및/또는 센서의 타입에 따라 하나 이상의 구성 파라미터(가령, 압축 비율)를 결정한다. 블럭(506)에서, 컴퓨팅 디바이스는 하나 이상의 구성 파라미터(가령, 압축 비율)를 센서 노드(201)로 송신한다. 일부 실시예에서, 아날로그 신호는 송신기(207)로 제공되며, 이 송신기는 이 신호를 컴퓨팅 디바이스(210)로 송신한다. 그 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(210)는 아날로그 신호를 사용하여 센서 노드(201)에 대한 하나 이상의 구성 파라미터를 결정한다.
일부 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(210)는 (인코더(206)에 의해 구현되는) 압축 알고리즘을 위한 압축 비율을 동적으로 설정하며, 재구성 손실 백분율을 복원된 신호로부터 추출되는 특징들의 정확도에 대해 트레이드 오프(trade off)한다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(210)는 목표 압축 비율 설정을 센서 노드(201)로 주기적으로 송신한다.
블럭(507)에서, 센서 노드(201)는 하나 이상의 구성 파라미터를 수신한다. 가령, 센서 노드(201)는 안테나(202)를 통해 하나 이상의 구성 파라미터를 수신한다. 블럭(508)에서, 패딩 로직(205)은 디지털 스트림을 그 단부 상에서 디지털 스트림의 일부를 사용하여 패딩한다. 일부 실시예에서, 패딩 로직(205)은 디지털 스트림을 그 단부 상에서 사전결정된 비트 패턴을 사용하여 대칭적으로 패딩한다. 블럭(509)에서, 인코더(206)는 목표 압축 비율을 적용하며 바이오 신호를 나타내는 디지털 스트림을 CS 인코딩 매트릭스를 사용하여 보다 낮은 차원으로 압축한다. 일부 실시예에서, CS 인코딩 매트릭스는 센서 노드(201) 상에서 전력 효율적인 압축을 달성하는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 블럭(509)에서, 인코더(206)는 하나 이상의 구성 파라미터를 사용하여 인코딩 매트릭스를 구성하며, 이 인코딩 매트릭스를 사용하여 패딩된 디지털 스트림을 인코딩하여 압축되고 패딩된 데이터를 생성한다. 일부 실시예에서, 인코딩 매트릭스는 BPBD 매트릭스이다.
블럭(510)에서, 센서 노드(201)의 송신기(207)는 압축되고 패딩된 데이터를 (가령, 입력 신호의 디코딩 및 재구성을 위해) 컴퓨팅 디바이스(210)로 송신한다. 블럭(511)에서, 컴퓨팅 디바이스(210)는 압축되고 패딩된 데이터를 수신한다. 블럭(512)에서, 컴퓨팅 디바이스(210)는 수신되고 압축되고 패딩된 데이터를 디코딩한다. 블럭(513)에서, 컴퓨팅 디바이스(210)는 이어서 선형 최적화 기법(가령, L1-Norm 기반 최적화기)을 사용하여 오리지날 바이오 신호를 고충실도로 복원한다.
일부 실시예에서, 바이오 신호(가령, ECG 및 PPG 신호)에 대한 인코딩 매트릭스는 센서 노드(201) 상에 내장될 수 있다. 이와 같이, 센서 노드 상에서 메모리 요건 및 계산력 요건이 감소되지만, 컴퓨팅 디바이스(210) 상에서 ECG 및 PPG 신호의 빠르고 정확한 재구성을 제공한다.
도 6은 본 개시의 일부 실시예에 따른, 신호들의 연속적인 CS를 위한 하나 이상의 구성 파라미터의 동적 및/또는 주기적 업데이트를 위한 방법의 플로우챠트(600)를 도시하고 있다. 지적되는 것은 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 부호(또는 명)을 갖는 도 6의 엘리먼트들은 기술된 것과 유사한 방식으로 동작 또는 기능할 수 있지만 이에 국한되는 것은 아니라는 것이다.
비록 도 6를 참조하여 플로우챠트에 도시된 블럭들이 특정의 순서로 도시되고 있지만, 그 행위들의 순서는 수정될 수 있다. 따라서, 개시된 실시예들은 상이한 순서로 수행될 수 있으며 일부의 행위들/블럭들은 동시에 수행될 수 있다. 도 6에 열거된 블럭들 및/또는 동작들의 일부는 소정의 실시예에 따른 선택사항일 수 있다. 제시된 블럭들의 넘버링은 명확성을 위한 것이며 다양한 블럭들이 발생해야 하는 동작들의 순서를 기술할려고 하는 의도는 아니다. 또한, 다양한 플로우들로부터의 동작들은 다양한 조합으로 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, 샘플링된 신호가 인체 형태학, 노이즈, 신호 품질 등에서 중대한 변동성을 나타낼 가능성이 있는 연속적인 활동 모니터링에서, 압축 비율은 컴퓨팅 디바이스(210)에 의해 주기적으로 업데이트되어 인코더(206)에 대한 입력으로서 센서 노드(201)에 송신된다. 이는 일부 실시예에 따라 압축 로직의 튜닝을 실시간으로 가능케 하여 애플리케이션 의존성 품질 제약을 충족시킬 수 있다. 플로우챠트(600)는 일부 실시예에 따라 신호들의 연속적인 CS를 위한 하나 이상의 구성 파라미터의 동적 및/또는 주기적인 업데이트를 위한 하나의 방법을 기술하고 있다.
블럭(601)에서, 원시 센서 데이터(가령, 패딩되지 않은 디지털 스트림의 일부)는 센서 노드(201)의 송신기(207)에 의해 컴퓨팅 노드(210)로 송신된다. 블럭(602)에서, 컴퓨팅 디바이스(210)는 허용가능 재구성 손실 백분율, 요구된 정확도 등과 같은 제약사항을 사용하여 압축 파라미터들을 컴퓨팅한다. 일부 실시예에서, BSN으로부터 수신되는 신호를 정확하게 보장(cover)하기 위해서는 보다 높은 입도(granular)의 압축 비율이 요구된다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(201)는 센서 노드의 전력 소모 요건 및 재구성 손실과 같은 경쟁 파라미터들(competing parameters)을 밸런싱함으로써 압축 비율을 결정한다.
가령, 선택된 압축 비율(가령, 2)이 너무 낮다면, 센서 노드(201)는 많은 송신기/무선기 전력을 소비할 것이다. 마찬가지로, 만약 컴퓨팅 디바이스(210)에 의해 선택된 압축 비율(가령, 32)이 너무 높다면, 재구성 손실은 허용될 수 없는 것일 수 있다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(210)는 BSN 내의 각각의 센서 노드에 대한 경쟁 기준의 올바른 밸런스를 찾는다. 블럭(603)에서, 컴퓨팅 디바이스(210)는 압축 파라미터들을 다시 센서 노드(201)로 전송한다. 이러한 프로세스는 주기적으로 또는 동적으로 수행되어 센서 노드(201)에서 재구성 손실 백분율을 감소 및/또는 전력 사용을 밸런싱할 수 있다.
도 7은 본 개시의 일부 실시예에 따른 센서 데이터를 통합하기 위한 시스템(700)을 도시하고 있다. 지적되는 것은 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 부호(또는 명)을 갖는 도 7의 엘리먼트들은 기술된 것과 유사한 방식으로 동작 또는 기능할 수 있지만 이에 국한되는 것은 아니라는 것이다.
일부 실시예에서, 시스템(700)은 복수의 센서 노드(가령, 센서 노드 1 내지 N, 여기서, N은 1보다 큰 정수임), 센서 통합기(701), 및 컴퓨팅 디바이스(210)를 포함한다. 일부 실시예에서, 센서 통합기(701)는 압축 데이터를 복수의 센서 노드로부터 수집하며 그 데이터를 처리를 위해 컴퓨팅 디바이스(210)로 전송하는 중간의 노드 또는 디바이스로서 기능한다. 일부 실시예에서, 센서 통합기(701)는 또한 컴퓨팅 디바이스(210)로부터 복수의 센서 노드로 하나 이상의 구성 파라미터를 (주기적으로 또는 동적으로) 제공한다. 일부 실시예에서, 센서 통합기(701)는 복수의 센서 노드가 컴퓨팅 디바이스(210)로부터 떨어진 거리보다 복수의 센서 노드에 더 인접하게 위치한다. 이와 같이, 센서 노드들의 복잡도 및 전력 소비는 추가로 감소될 수 있는데, 그 이유는 센서 노드들이 장거리를 통신할 필요가 없기 때문이다.
도 8 내지 도 12는 다양한 플롯들을 도시하며, 이 플롯들의 일부는 전통적인 압축 기법과 비교되는 다양한 실시예의 기술적 효과를 나타내고 있다. ECG 및 PPG에 대한 BPBD-CS 모델링 및 내장된 전력 측정의 결과가 도시되고 있다. 지적되는 것은 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 부호(또는 명)을 갖는 도 8 내지 도 12의 엘리먼트들은 기술된 것과 유사한 방식으로 동작 또는 기능할 수 있지만 이에 국한되는 것은 아니라는 것이다.
다양한 실시예들은 알려진 압축 기법에 비해 보다 높은 압축, 정확도와 보다 낮은 전력 소비를 제공한다. 일부 실시예는 신호 재구성에서 사용되는 두 개의 상이한 제약사항, 즉 백분율 평균 제곱근 차이(Percentage Root Mean Square Difference: PRD) 및 심장박동수 정확도 하에서 평가되고 있다. 여기서, PRD는 상기 심장박동수 정확도를 측정하여 디지털 스트림에 의해 지원되는 전체 신호(즉, 윈도우)를 재구성한다. PRD는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112018011809866-pct00002
여기서, x1은 오리지날 신호이며, x2는 재구성된 신호이며, N은 상기 신호들(즉, x1 및 x2 신호) 모두의 길이(즉, 차원 수)이다.
여기서, 심장박동수 정확도는 압축되지 않은 오리지날 신호로부터 계산되는 심장 박동수(즉, 디지털 스트림으로부터 관련된 신호 특징만을 재구성할 경우의 정확도의 측정치)와 비교되는 복원된 신호로부터 계산되는 심장박동수에서의 차이를 지칭한다. 이러한 두 가지 상이한 제약사항(즉, PRD 및 심장 박동수) 하에서의 신호 재구성을 평가하는 방법은 설계자로 하여금 압축 파라미터를 사용 및 설정하기 위해 임의의 제약사항을 결정하게 한다. 일부 실시예는 압축 비율이 PRD 제약사항을 충촉하기 위해 획득되는 것을 훨씬 넘어서게 푸시하기 위해 특징 정확도(feature accuracy)의 제약사항을 적용한다.
용어 "특징 정확도"는 기준 표준(reference standard)으로서 압축되지 않은 오리지날 원시 신호로부터 추출되는 특징 값을 사용하는 것을 일반적으로 지칭한다. 가령, 원시 ECG의 심장 박동수가 72bpm이고 재구성된 신호로부터 추출되는 것이 가령 75bpm이라면, 특징 오차는 3bpm이며 특징 정확도는 대략 96%가 된다.
표 2는 일부 실시예의 BPBD 매트릭스가 퓨리에 기반에 관련하여 CS에 대한 우수한 비일관성을 갖는다는 것을 나타내고 있다.
[표 2]
Figure 112018011809866-pct00003
용어 "비일관성"은 이산 퓨리에 변환(DFT) 매트릭스의 역인 'Φ'(감지 매트릭스)와 'Ψ'(스파스 기초(sparse basis)) 간의 최대 상관을 일반적으로 지칭하며, 최대 상관은 다음과 같이 표현된다.
Figure 112018011809866-pct00004
여기서, "Φi"는 'Φ'의 행들이며, "Ψj"는 'Ψ'의 열들이며, 'Φ'는 BPBD 매트릭스의 사이즈 M×N이며, 'Ψ'는 스파스 기초의 사이즈 N×N이며, N은 일부 실시예에 따라 대칭적인 패딩에 의해 오리지날 입력 윈도우에 샘플들이 인공적으로 부가된 후에 획득되는 패딩된 윈도우 사이즈이다.
일부 실시예에서, 디지털 스트림에 부가된 특정 개수의 샘플들은 오리지날 윈도우 사이즈와 오리지날 윈도우 사이즈보다 큰 CR의 최근접 배수의 차이에 의해 제공된다. 가령, CR이 512 개의 샘플들의 오리지날 윈도우 사이즈에 대해 표 2에서와 같이 5인 경우, 패딩된 엘리먼트들의 개수는 3이며, BPBD 매트릭스 사이즈는 103×515이며, 스파스 기초 'Ψ'의 사이즈는 515×515이다.
도 8a는 입력 클린 PPG 신호를 나타내는 플롯(800)을 도시하고 있다. 여기서, x 축은 샘플 개수이며, y 축은 밀리볼트(mV)의 PPG 신호의 진폭(가령, 수신기/센서(203)의 아날로그 출력)이다. 이 실시예에서, 입력 클린 PPG 신호는 512개의 샘플을 갖는다.
도 8b는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 도 8a의 입력 클린 PPG 신호를 센서 노드(201)에 의해 인코딩한 효과를 나타내는 플롯(820)을 도시하고 있다. 여기서, x 축은 샘플 개수이며, y 축은 인코딩된 클린 PPG 신호의 진폭(가령, 10의 CR에서의 BPBD 인코딩 매트릭스를 사용한 인코더(206)의 출력)이다. 이 실시예에서, (입력 클린 PPG 신호로부터 획득되는) 패딩된 디지털 스트림을 10의 CR에서의 BPBD 인코딩 매트릭스를 사용하여 인코딩하면 차원 수는 (512개의 샘플들에서) 52개의 샘플로 감소된다. 일부 실시예에서, 인코딩 서브 매트릭스(encoding sub-matrix)의 사이즈는 애플리케이션에 의해 회득되는 목표 신호 복원 품질 및 특징 정확도와 같은 제약사항들에 의해 설정되는 최초 샘플을 사용하여 컴퓨팅 디바이스(210)에서 동적으로 결정된다.
도 8c는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 컴퓨팅 디바이스(210)에 의한 PPG 신호의 재구성을 나타내는 플롯(830)을 도시하고 있다. 여기서, x 축은 샘플 개수이며, y 축은 mV의 PPG 신호의 진폭이다.
도 9a는 불연속 압축 곡선을 발생시키는 전형적인 BPBD 기반 인코딩 매트릭스를 사용한 데이터의 압축을 나타내는 플롯(900)을 도시하고 있다. 도 9b는 일부 실시예에 따른, 연속적 압축 곡선을 제공하는 BPBD 기반 인코딩 매트릭스를 사용한 데이터의 압축을 나타내는 플롯(920)을 도시하고 있다.
도 10a 및 도 10b는 일부 실시예에 따른 두 개의 상이한 압축 비율을 가진 PRD를 사용하여 신호들의 노이즈 재구성을 나타내는 플롯(1000) 및 플롯(1020)을 도시하고 있다.
다양한 실시예들은 (도 10a에 도시된 바와 같은) 베이스라인 원더(baseline wander)를 가진 노이즈 ECG 신호와 (도 10b에 도시된 바와 같은) 모션 아티팩트(motion artefacts)를 가진 노이즈 PPG 신호에 대해서도 작 작동한다. 이와 같이, 다양한 실시예의 BPBD 인코딩 방안은 클린 또는 노이즈 ECG 또는 PPG 신호를 컴퓨팅 디바이스(210)에 전력 효율적인 방식으로 송신하여 그 신호를 그 컴퓨팅 디바이스(이 컴퓨팅 디바이스에서는 비교적 충분한 계산력 및 에너지가 존재함)에서 재구성하는 데 사용될 수 있다. 이와 같이, 연속적인 모니터링은 센서 노드(201)와 컴퓨팅 디바이스(210) 간의 계산력(computational power)의 비대칭성을 이용함으로써 인에이블된다.
일부 실시예에서, 달성가능한 압축의 정도는 애플리케이션에 의해 설정되는 트정의 제약사항에 따라 달라진다. 표 3은 달성가능한 최대 CR에 대한 PRD 및 심장 박동수 정확도 제약사항의 영향력의 예를 도시하고 있다.
[표 3]
Figure 112018011809866-pct00005
도 11a 및 도 11b는 본 개시의 일부 실시예에 따른, ECG 신호 및 PPG 신호의 심장 박동수 정확도에 대한 CR의 효과를 나타내는 플롯(1100) 및 플롯(1120)을 도시하고 있다. 여기서, x 축은 압축 비율이며, y 축은 심장 박동수이다. 대략 10%의 PRD의 경우, PPG에 대해 CR=14가 달성될 수 있다. 심장 박동수만이 관심 대상이 되고 전체 신호 품질은 부수적인 관심 대상인 일부의 경우에, 23의 계수에 의해 데이터 송신 트래픽을 커팅하는 동일한 PPG 신호에 대해 CR=23이 달성될 수 있다. 일부 실시예의 경우, 재구성된 신호 품질이 빈약(PRD가 대략 20%임)한 경우에도, 정확한 추출물의 심장 박동수가 여전히 추출될 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 다양한 실시예의 장치 및/또는 방법에 의해 생성되는 BPBD 인코딩 매트릭스를 사용한 ECG 및 PPG 신호의 재구성에서 종래 기술의 기법을 능가하는 개선점을 나타내는 플롯들을 도시하고 있다.
여기서, x 축은 CR이며, y 축은 재구성 손실의 백분율이다. 플롯(1200) 및 플롯(1220)은 다양한 실시예의 패딩된 BPBD-CS 방안이 랜덤 가우션(Random Gaussian) 기반 CS 및 DWT와 같은 종래 기술의 기법에 비해 우수하다는 것을 도시하고 있다. 비록 랜덤 가우션 기반 CS가 쉽게 내장가능한 것이 아니라 할지라도, 그 랜덤 가우션 기반 CS는 데이터 패딩을 통해 BPBD-CS를 사용하여 또한 달성하는 연속 압축 곡선을 전달할 수 있다. 플롯(1200) 및 플롯(1220)은 다양한 실시예의 BPBD-CS 방안이 ECG 및 PPG 신호에 대한 압축 비율들의 범위에 걸쳐 랜덤 가우션 알고리즘을 능가하는 것(즉, 동일한 압축 비율의 경우, 다양한 실시예는 매우 낮은 재구성 손실 %를 달성함)을 도시하고 있다.
다양한 실시예의 BPBD-CS 방안은 또한 종래 기술의 DWT 압축 알고리즘에 비해 상기 CS 구현예를 사용함으로써 동일한 재구성 품질에 대해 보다 전력 효율적인 것이 된다. 일부 실시예에서, 내장된 BPBD 방안은 DWT 방안보다 대략 100배 더 빠르며, 에너지 소비량은 동일한 재구성 손실에서 DWT 방안의 것보다 1% 적다.
표 4 및 표 5는 ECG 및 PPG 신호에 대한 DWT 방안에 비해 다양한 실시예의 BPBD-CS에 대한 전력 소비가 무시할만 것이라는 것을 도시하고 있다.
[표 4]
Figure 112018011809866-pct00006
[표 5]
Figure 112018011809866-pct00007
도 13은 본 개시의 일부 실시예에 따른, 신호들의 연속적인 압축 감지를 수행하는 명령어를 갖는 머신 판독가능 저장 매체(1302)를 갖는 센서 노드(1300)(가령, 201의 부분)을 도시하고 있다. 지적되는 것은 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 부호(또는 명)을 갖는 도 13의 엘리먼트들은 기술된 것과 유사한 방식으로 동작 또는 기능할 수 있지만 이에 국한되는 것은 아니라는 것이다.
일부 실시예에서, 센서 노드(1300/201)는 저전력 프로세서(1301)(가령, 디지털 신호 프로세서(DSP)), 주문형 집적 회로(ASIC), 범용 중앙 처리 장치(CPU), 머신 판독가능 저장 매체(1302)(이는 유형의 머신 판독가능 매체로 지칭되기도 함), 안테나(1305)(가령, 안테나(202/208)) 및 네트워크 버스(1306)를 포함한다. 일부 실시예에서, 센서 노드(1300/201)의 다양한 로직 블럭은 네트워크 버스(1306)를 통해 함께 연결된다. 네트워크 버스(1306)를 구현하는 데 임의의 적당한 프로토콜이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 머신 판독가능 저장 매체(1302)는 다양한 실시예 및 플로우챠트를 참조하여 기술되는 패딩된 디지털 스트림을 인코딩하기 위한 인코딩 명령어(1302a)(이는 프로그램 소프트웨어 코드/명령어로 지칭되기도 함)를 포함한다.
플로우챠트(500)와 관련되며 개시된 발명의 대상의 실시예를 구현하도록 실행되는 프로그램 소프트웨어 코드/명령어(1302a)는 운영 체제 또는 특정 애플리케이션의 일부, 컴포넌트, 프로그램, 객체, 모듈, 루틴, 또는 다른 명령어들의 시퀀스 또는 명령어들의 시퀀스들의 조직체로서 구현될 수 있으며, 이 명령어들은 "프로그램 소프트웨어 코드/명령어", "운영 체제 프로그램 소프트웨어 코드/명령어", "애플리케이션 프로그램 소프트웨어 코드/명령어", 또는 간단히 "소프트웨어" 또는 프로세서 내에 내장된 펌웨어로 지칭된다. 일부 실시예에서, 플로우챠트(500)와 관련된 프로그램 소프트웨어 코드/명령어는 센서 노드(1300)(가령, 도 2에 도시된 것과 같은 센서 노드)에 의해 실행된다.
다시 도 13을 참조하면, 일부 실시예에서, 플로우챠트(500)와 관련된 프로그램 소프트웨어 코드/명령어(1302a)는 컴퓨터 실행가능 저장 매체(1302) 내에 저장되며 프로세서(1301)에 실행된다. 여기서, 컴퓨터 실행가능 저장 매체(1302)는 유형의 머신 판독가능 매체이며 이 머신 판독가능 매체는 컴퓨팅 디바이스에 의한 실행시 하나 이상의 프로세서(가령, 프로세서(1301))로 하여금 개시된 발명의 대상이 되는 하나 이상의 첨부된 청구범위에서 열거될 수 있는 방법(들)을 수행하게 하는 프로그램 소프트웨어 코드/명령어 및 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있다.
유형의 머신 판독가능 매체(1302)는, 가령 ROM, 휘발성 RAM, 비휘발성 메모리 및/또는 캐시 및/또는 본 출원에서 참조되는 다른 유형의 메모리를 포함하여, 다양한 유형의 위치들에서의 실행가능 소프트웨어 프로그램 코드/명령어(1302a) 및 데이터의 스토리지를 포함할 수 있다. 이 프로그램 소프트웨어 코드/명령어(1302a) 및/또는 데이터의 부분들은 이러한 스토리지 및 메모리 디바이스들 중의 임의의 하나 내에 저장될 수 있다. 또한, 프로그램 소프트웨어 코드/명령어는, 가령 중앙집중식 서버 또는 피어 투 피어 네트워크 등(인터넷을 포함함)을 통해 다른 스토리지로부터 획득될 수 있다. 소프트웨어 프로그램 코드/명령어 및 데이터의 상이한 부분들은 상이한 시간 및 상이한 통신 세션 또는 동일한 통신 세션에 획득될 수 있다.
(플로우챠트(500) 및 다른 실시예와 관련된) 소프트웨어 프로그램 코드/명령어(1302a) 및 데이터는 그 전체가 컴퓨팅 디바이스에 의한 제각기의 소프트웨어 프로그램 또는 애플리케이션의 실행 전에 획득될 수 있다. 대안으로서, 소프트웨어 프로그램 코드/명령어(1302a) 및 데이터의 부분은 동적으로, 가령 제시간에(just in time), 실행에 필요한 경우에 획득될 수 있다. 대안으로서, 소프트웨어 프로그램 코드/명령어(1302a) 및 데이터를 획득하는 방식들의 일부 조합은, 일 예로서 가령, 상이한 애플리케이션들, 컴포넌트들, 프로그램들, 객체들, 모듈들, 루틴들, 또는 다른 명령어들의 시퀀스들 또는 명령어들의 시퀀스들의 조직체를 위해 발생할 수 있다. 따라서, 데이터 및 명령어들이 그 전체가 특정의 시점에 유형의 머신 판독가능 매체 상에 존재하도록 요구되지는 않는다.
유형의 컴퓨터 판독가능 매체(1302)의 예는 무엇보다도, 휘발성 및 비휘발성 메모리 디바이스, 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 플래시 메모리 디바이스, 플로피 및 다른 이동 디스크, 자기 저장 매체, 광 저장 매체(가령, CD ROM, DVD, 등)와 같은 기록가능 및 기록불가능 타입의 매체를 포함하지만 이에 국한되는 것은 아니다. 소프트웨어 프로그램 코드/명령어는 디지털 유형의 통신 링크에 일시적으로 저장될 수 있으며 그러한 유형의 통신 링크를 통해 신호(가령, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호, 등)를 전파하는 전기, 광, 음향 또는 다른 형태를 구현할 수 있다.
일반적으로, 유형의 머신 판독가능 매체(1302)는 머신(즉, 컴퓨팅 디바이스)에 의해 액세스가능한 형태의 정보를 제공(즉, 데이터 패킷을 디지털 형태로 저장 및/또는 송신)하는 임의의 유형의 메카니즘을 포함하며, 상기 머신은 가령, 인터넷과 같은 통신 네트워크로부터 애플리케이션 및 보조 애플리케이션을 다운로드 및 실행할 수 있든 아니든, 통신 디바이스, 컴퓨팅 디바이스, 네트워크 디바이스, PDA, 제조 툴, 모바일 통신 디바이스 내에 포함될 수 있는 것으로,가령, iPhone®, Galaxy®, Blackberry®, Droid®, 등 또는 컴퓨팅 디바이스를 구비한 다른 디바이스이다. 일 실시예에서, 프로세서 기반 시스템은 PDA, 셀룰러폰, 노트북 컴퓨터, 태블릿, 게임 콘솔, 셋탑박스, 내장된 시스템, TV, 퍼스널 데스크탑 컴퓨터, 등의 형태이거나 이들 내에 포함된다. 대안으로서, 전통적인 통신 애플리케이션 및 보조 애플리케이션은 개시된 본 발명의 대상의 일부 실시예에서 사용될 수 있다.
도 14는 일부 실시예에 따른 연속적으로 압축된 신호를 재구성하는 장치 및/또는 머신 실행가능한 명령어를 가진 스마트 디바이스 또는 컴퓨터 시스템 또는 SoC(시스템 온 칩)(2100)를 도시하고 있다. 지적되는 것은 임의의 다른 도면의 엘리먼트들과 동일한 참조 부호(또는 명)을 갖는 도 14의 엘리먼트들은 기술된 것과 유사한 방식으로 동작 또는 기능할 수 있지만 이에 국한되는 것은 아니라는 것이다.
도 14는 평판 표면 인터페이스 커넥터가 사용될 수 있는 모바일 디바이스의 실시예의 블럭도를 도시하고 있다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(2100)는 컴퓨팅 태블릿, 모바일폰 또는 스마트폰, 무선 인에이블형 e-판독기, 또는 다른 무선 모바일 디바이스와 같은 모바일 컴퓨팅 디바이스를 나타낸다. 컴퓨팅 디바이스 내의 소정의 컴포넌트들이 일반적으로 도시되며 그 컴퓨팅 디바이스의 모든 컴포넌트들이 도시되는 것은 아니라는 것이 이해될 것이다.
일부 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(2100)는 논의된 일부 실시예에 따른 연속적으로 압축된 신호를 재구성하는 장치 및/또는 머신 실행가능한 명령어를 가진 제1 프로세서(2110)를 포함한다. 컴퓨팅 디바이스(2100)의 다른 블럭들은 또한 일부 실시예에 따른 연속적으로 압축된 신호들을 재구성하는 장치 및/또는 머신 실행가능한 명령어를 포함할 수 있다. 본 개시물의 다양한 실시예는 또한 무선 인터페이스와 같은 2170 내의 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있으며, 그에 따라 시스템 실시예는 무선 디바이스, 가령 셀 폰 또는 PDA 내로 포함될 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(2110)(및/또는 프로세서(2190))는 하나 이상의 물리적 디바이스, 가령, 마이크로프로세서, 애플리케이션 프로세서, 마이크로컨트롤러, 프로그램가능 로직 디바이스, 또는 다른 프로세싱 수단을 포함할 수 있다. 프로세서(2110)에 의해 수행되는 프로세싱 동작은 운영 플랫폼 또는 운영 체제의 실행을 포함하며, 이 운영 체제 상에서 애플리케이션 및/또는 디바이스 기능이 실행된다. 이 프로세싱 동작은 인간 사용자 또는 다른 디바이스들에 의한 I/O(입력/출력)와 관련된 동작, 전력 관리와 관련된 동작, 및/또는 컴퓨팅 디바이스(2100)를 또다른 디바이스에 연결하는 것과 관련된 동작을 포함한다. 프로세싱 동작은 또한 오디오 I/O 및/또는 디스플레이 I/O에 관련된 동작을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(2100)는 컴퓨팅 디바이스에 오디오 기능을 제공하는 것과 관련된 하드웨어(가령, 오디오 하드웨어 오디오 회로) 및 소프트웨어(가령, 드라이버, 코덱) 컴포넌트를 나타내는 오디오 서브시스템(2120)을 포함한다. 오디오 기능은 스피커 및/또는 헤드폰 출력과, 마이크로폰 입력을 포함할 수 있다. 이러한 오디오 기능을 위한 디바이스는 컴퓨팅 디바이스(2100) 내로 통합될 수 있거나 컴퓨팅 디바이스(2100)에 접속될 수 있다. 일 실시예에서, 사용자는 프로세서(2110)에 의해 수신되고 프로세싱되는 오디오 커맨드를 제공함으로써 컴퓨팅 디바이스(2100)와 상호작용한다.
디스플레이 서브시스템(2130)은 사용자가 컴퓨팅 디바이스(2100)와 상호작용하기 위해 시각 및/또는 촉각 디스플레이를 제공하는 하드웨어(가령, 디스플레이 디바이스) 및 소프트웨어(가령, 드라이버) 컴포넌트를 나타낸다. 디스플레이 서브시스템(2130)은 디스플레이 인터페이스(2132)를 포함하며, 이 디스플레이 인터페이스는 사용자에게 디스플레이를 제공하는 데 사용되는 특정의 스크린 또는 하드웨어 디바이스를 포함한다. 일 실시예에서, 디스플레이 인터페이스(2132)는 디스플레이와 관련된 적어도 일부의 프로세싱을 수행하는 프로세서(2110)로부터 분리된 로직을 포함한다. 일 실시예에서, 디스플레이 서브시스템(2130)은 사용자에게 출력 및 입력을 제공하는 터치 스크린(또는 터치 패드)을 포함한다.
I/O 컨트롤러(2140)는 사용자와의 상호작용과 관련되는 하드웨어 디바이스 및 소프트웨어 컴포넌트를 나타낸다. I/O 컨트롤러(2140)는 오디오 서브시스템(2120) 및/또는 디스플레이 서브시스템(2130)의 일부인 하드웨어를 관리하도록 동작가능하다. 추가적으로, I/O 컨트롤러(2140)는 컴퓨팅 디바이스(2100)에 접속하는 추가적인 디바이스들에 대한 커넥션 포인트를 도시하고 있으며, 컴퓨팅 디바이스(2100)를 통해 사용자는 시스템과 상호작용할 수 있다. 가령, 컴퓨팅 디바이스(2100)에 부착될 수 있는 디바이스들은 마이크로폰 디바이스, 스피커 또는 스테레오 시스템, 비디오 시스템 또는 다른 디스플레이 디바이스, 키보드 또는 키패드 디바이스, 또는 카드 리더 또는 다른 디바이스와 같은 특정 애플리케이션과 함께 사용하기 위한 다른 I/O 디바이스를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, I/O 컨트롤러(2140)는 오디오 서브시스템(2120) 및/또는 디스플레이 서브시스템(2130)과 상호작용할 수 있다. 가령, 마이크로폰 또는 다른 오디오 디바이스를 통하는 입력은 컴퓨팅 디바이스(2100)의 하나 이상의 애플리케이션 또는 기능을 위한 입력 또는 커맨드를 제공할 수 있다. 대안으로서, 오디오 출력은 디스플레이 출력 대신에 또는 이에 추가하여 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 디스플레이 서브시스템(2130)이 터치 스크린을 포함한다면, 디스플레이 디바이스는 또한 입력 디바이스로서 기능하며, 입력 디바이스는 적어도 부분적으로는 I/O 컨트롤러(2140)에 의해 관리될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(2100) 상에는 또한 I/O 컨트롤러(2140)에 의해 관리되는 I/O 기능을 제공하기 위한 추가적인 버튼 또는 스위치가 존재할 수 있다.
일 실시예에서, I/O 컨트롤러(2140)는 컴퓨팅 디바이스(2100) 내에 포함될 수 있는 디바이스들, 가령, 가속도계, 카메라, 광 센서 또는 다른 환경 센서, 또는 다른 하드웨어를 관리한다. 입력은 다이렉트 사용자 상호작용의 일부일 뿐만 아니라 시스템의 동작(가령, 노이즈에 대한 필터링, 휘도 검출을 위한 디스플레이 조정, 카메라에 대한 플래시 적용, 또는 다른 특징)에 영향을 미치는 시스템에 대한 환경적 입력을 제공하는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(2100)는 배터리 전력 사용, 배터리의 충전, 및 절전 동작과 관련된 특징들을 관리하는 전력 관리자(2150)를 포함한다. 메모리 서브시스템(2160)은 컴퓨팅 디바이스(2160) 내의 정보를 저장하기 위한 메모리 디바이스를 포함한다. 메모리는 비휘발성 메모리 디바이스(메모리 디바이스에 대한 전력이 차단되는 경우에 상태는 변경되지 않음) 및/또는 휘발성 메모리 디바이스(메모리 디바이스에 대한 전력이 차단되는 경우 상태가 결정되지 않음)를 포함할 수 있다. 메모리 서브시스템(2160)은 애플리케이션 데이터, 사용자 데이터, 뮤직, 포토, 또는 다른 데이터 뿐만 아니라, 컴퓨팅 디바이스(2160)의 애플리케이션 및 기능의 실행과 관련된 (장기든 일시적이건 간에) 시스템 데이터를 저장할 수 있다.
실시예의 엘리먼트들은 또한 컴퓨터 실행가능 명령어(가령, 본 명세서에서 논의되는 임의의 다른 프로세스를 구현하는 명령어)를 저장하기 위한 머신 판독가능 매체(가령, 메모리(2160))로서 제공될 수도 있다. 머신 판독가능 매체(가령, 메모리(2160))는 플래시 메모리, 광 디스크, CD-ROM, DVD ROM, RAM, EPROM, EEPROM, 자기 또는 광 카드, 상변화 메모리(PCM), 또는 전자 또는 컴퓨터 실행가능 명령어를 저장하기에 적합한 다른 타입의 머신 판독가능 매체를 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 가령, 본 개시의 실시예는 원격 컴퓨터(가령, 서버)로부터 요청 컴퓨터(가령, 클라이언트)로 통신 링크(가령, 모뎀 또는 네트워크 접속)를 통한 데이터 신호를 통해 전송될 수 있는 컴퓨터 프로그램(가령, BIOS)으로서 다운로드될 수 있다.
접속 컴포넌트(2170)는 컴퓨팅 디바이스(2100)가 외부 디바이스와 통신할 수 있게 하는 하드웨어 디바이스(가령, 무선 및/또는 유선 커넥터 및 통신 하드웨어) 및 소프트웨어 컴포넌트(가령, 드라이버, 프로토콜 스택)를 포함한다. 컴퓨팅 디바이스(2100)는 분리된 디바이스들, 가령, 다른 컴퓨팅 디바이스, 무선 액세스 포인트 또는 기지국 뿐만 아니라, 헤드셋, 프린터, 또는 다른 디바이스와 같은 주변장치일 수 있다.
접속 컴포넌트(2170)는 다수의 상이한 타입의 접속 컴포넌트를 포함할 수 있다. 일반화하기 위해, 컴퓨팅 디바이스(2100)는 셀룰러 접속(2172) 및 무선 접속(2174)을 통해 예시된다. 셀룰러 접속(2172)은 일반적으로 무선 캐리어, 가령, GSM(글로벌 모바일 통신 시스템) 또는 그 변형물 또는 도출물, CDMA(코드 분할 다중 액세스) 또는 그 변형물 또는 도출물, TDM(시분할 다중화) 또는 그 변형물 또는 도출물, 또는 다른 셀룰러 서비스 표준을 통해 제공되는 것과 셀룰러 네트워크 접속을 지칭한다. 무선 접속(또는 무선 인터페이스)(2174)은 셀룰러 접속이 아닌 무선 접속을 지칭하며, 개인 영역 네트워크(가령, 블루투스, 근거리, 등), LAN(가령, Wi-Fi), 및/또는 WAN(,가령, WiMax), 또는 다른 무선 통신을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 주변 커넥션(2180)은 주변장치를 접속하기 위한, 하드웨어 인터페이스 및 커넥터 뿐만 아니라, 소프트웨어 컴포넌트(가령, 드라이버, 프로토콜 스택)를 포함한다. 컴퓨팅 디바이스(2100)는 다른 컴퓨팅 디바이스에 대한 주변장치("TO"(2182))일 뿐만 아니라, 그 자체에 접속된 주변장치("FROM"(2184))를 가질 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(2100)는 통상적으로 컴퓨팅 디바이스(2100) 상의 컨텐츠를 관리(가령, 다운로딩 및/또는 업로딩, 변경, 동기화)하는 것과 같은 목적을 위해 다른 컴퓨팅 디바이스에 접속하기 위한 "도킹"(docking) 커넥터를 갖는다. 또한, 도킹 커넥터는 컴퓨팅 디바이스(2100)가 소정의 주변장치에 접속하는 것을 가능하게 하며, 이 주변장치는 컴퓨팅 디바이스(2100)가 가령 오디오시각 또는 다른 시스템으로의 컨텐츠 출력을 제어하는 것을 가능하게 한다.
등록 도킹 커넥터(proprietary docking connector) 또는 다른 등록 도킹 커넥션 하드웨어에 부가적으로, 컴퓨팅 디바이스(2100)는 주변 커넥션(2180)이 공통 또는 표준 기반 커넥터를 통해 거치게 할 수 있다. 공통 타입은 USB 커넥터(이는 다수의 상이한 하드웨어 인터페이스 중의 임의의 인터페이스를 포함할 수 있음), MiniDislayPort(MDP)를 구비한 디스플레이포트(DisplayPort), 고선명 멀티미디어 인터페이스(HDMI), 파이어와이어(Firewire), 또는 다른 타입을 포함할 수 있다.
본 명세서에서의 "실시예", "일 실시예", "일부 실시예", 또는 "다른 실시예"에 대한 언급은 그 실시예와 관련하여 기술되는 특정의 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 일부의 실시예에 포함되지만 반드시 모든 실시예에 포함되는 것은 아니라는 것을 의미한다. "실시예", "일 실시예", 또는 "일부 실시예"의 다양한 모습은 모두가 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 본 명세서에서 어떠한 컴포넌트, 특징, 구조, 또는 특성이 포함될 수 있다고 언급되더라도, 그 특정의 컴포넌트, 특징, 구조, 또는 특성이 포함될 것을 요구하는 것은 아니다. 본 명세서 또는 청구범위에서 단수 개념의 엘리먼트를 언급하더라도 그것은 오직 단수의 엘리먼트만이 존재한다는 것을 의미하는 것은 아니다. 본 명세서 또는 청구범위에서 "하나의 추가적인" 엘리먼트가 언급되더라도 그것은 복수의 추가의 엘리먼트가 존재한다는 것을 배제하는 것은 아니다.
또한, 특정의 특징, 구조, 기능, 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적당한 방식으로 조합될 수 있다. 가령, 제1 실시예는 제2 실시예와 임의로 조합될 수 있으며 그 조합에서 그 두 개의 실시예와 관련된 특정의 특징, 구조, 기능, 또는 특성은 상호 배타적인 것은 아니다.
본 개시물이 특정의 실시예와 관련하여 기술되었지만, 그 실시예의 여러 대체, 수정 및 변형이 전술한 측면에서 당업자에게는 자명한 것일 것이다. 본 개시물의 실시예는 첨부된 청구범위의 넓은 범주 내에 속하는 것과 같은 모든 대체, 수정, 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
또한, 집적 회로(IC) 칩 및 다른 컴포넌트에 대한 널리 알려진 전력/접지 커넥션은 예시 및 논의를 간단히 하고 본 개시의 모호성을 제거하기 위해 제시된 도면에서 도시될 수도 있거나 도시되지 않을 수도 있다. 또한, 본 개시의 모호성을 방지하기 위해 구성들이 블럭도의 형태로 도시될 수 있으며, 그것은 또한 그러한 블럭도 구성의 구현과 관련한 세부사항들이 본 개시물이 구현되는 플랫폼에 많이 의존한다는 사실 때문이기도 하다(즉, 그 세부사항은 당업자의 이해의 범위 내에 있어야 한다). 특성의 세부사항(가령, 회로)이 본 개시물의 실시예를 기술하기 위해 열거되지만, 본 개시물이 그러한 특정의 세부사항이나 그 변형물을 갖지 않고도 실시될 수 있다는 것이 당업자에게는 자명하다. 따라서, 본 설명은 제한적인 것이라기 보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
아래의 실시예들은 추가의 실시예에 속한다. 일 실시예에서, 명령어가 저장된 머신 판독가능 저장 매체가 제공되며, 이 명령어는 실행시, 하나 이상의 프로세서로 하여금 센서로부터 입력 신호를 수신하는 것과, 상기 입력 신호를 디지털 스트림으로 변환하는 것과, 상기 디지털 스트림의 양 단부 상에 상기 디지털 스트림의 일부를 대칭으로 패딩하여 패딩된 디지털 스트림을 형성하는 것을 포함한 동작을 수행하게 한다. 일부 실시예에서, 머신 판독가능 저장 매체는 저장된 추가의 명령어를 가지며, 이 명령어는 실행시 하나 이상의 프로세서로 하여금 디지털 스트림의 일부를 선택하는 것과, 디지털 스트림의 선택된 부분을 다른 디바이스로 송신하는 것과, 디지털 스트림의 송신된 선택된 부분에 응답하여 다른 디바이스로부터 하나 이상의 구성 파라미터를 수신하는 것을 포함한 추가의 동작을 수행하게 한다.
일부 실시예에서, 머신 판독가능 저장 매체는 저장된 추가의 명령어를 가지며, 이 명령어는 실행시 하나 이상의 프로세서로 하여금 디지털 스트림의 양 단부 상에 대칭적으로 패딩하기 전에, 하나 이상의 구성 파라미터를 사용하여 패딩될 엘리먼트들의 개수를 컴퓨팅하는 것을 포함한 추가의 동작을 수행하게 한다. 일부 실시예에서, 그 엘리먼트들의 개수는 디지털 스트림의 일부를 결정한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 구성 파라미터 중 적어도 하나는 다른 디바이스로부터 동적으로 수신된다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 구성 파라미터 중 적어도 하나는 다른 디바이스로부터 주기적으로 수신된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 구성 파라미터 중 적어도 하나는 압축 비율이다. 일부 실시예에서, 머신 판독가능 저장 매체는 저장된 추가의 명령어를 가지며, 이 명령어는 실행시 하나 이상의 프로세서로 하여금 하나 이상의 구성 파라미터를 사용하여 인코딩 매트릭스를 구성하는 것과, 인코딩 매트릭스를 사용하여 패딩된 디지털 스트림을 인코딩하여 압축된 패딩된 데이터를 생성하는 것을 포함한 추가의 동작을 수행하게 한다. 일부 실시예에서, 인코딩 매트릭스는 BPBD 매트릭스이다.
일부 실시예에서, 머신 판독가능 저장 매체는 저장된 추가의 명령어를 가지며, 이 명령어는 실행시 하나 이상의 프로세서로 하여금 압축되고 패딩된 데이터를 프로세싱을 위해 다른 디바이스로 송신하는 것을 포함한 추가의 동작을 수행하게 한다. 일부 실시예에서, 머신 판독가능 저장 매체는 저장된 추가의 명령어를 가지며, 이 명령어는 실행시 하나 이상의 프로세서로 하여금 센서를 포함한 적어도 두 개의 센서의 타입을 식별하는 것과, 상기 적어도 두 개의 센서의 타입에 관한 정보를 통합하는 것과, 통합된 정보를 다른 디바이스로 송신하는 것과, 상기 적어도 두 개의 센서의 각각에 대한 구성 파라미터를 상기 다른 디바이스로부터 수신하는 것을 포함한 추가의 동작을 수행하게 한다.
일부 실시예에서, 머신 판독가능 저장 매체는 저장된 추가의 명령어를 가지며, 이 명령어는 실행시 하나 이상의 프로세서로 하여금 센서의 타입 또는 입력 신호의 타입을 표시하는 신호를 다른 디바이스로 송신하는 것과, 송신된 신호에 응답하여 상기 다른 디바이스로부터 하나 이상의 구성 파라미터를 수신하는 것을 포함한 추가의 동작을 수행하게 하며, 상기 하나 이상의 구성 파라미터는 상기 센서의 타입 또는 상기 입력 신호의 타입에 의존한다. 일부 실시예에서, 상기 하나 이상의 구성 파라미터 중 적어도 하나의 구성 파라미터는 패딩된 디지털 스트림의 매트릭스를 인코딩하는 압축 비율이다.
다른 실시예에서, 센서가 제공되며, 이 센서는 입력 신호를 프로세싱하는 수신기와, 프로세싱된 입력 신호를 디지털 스트림으로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터와, 디지털 스트림의 양 단부 상에서 디지털 스트림의 일부를 대칭적으로 패딩하여 패딩된 디지털 스트림을 형성하도록 동작가능한 로직과, 하나 이상의 구성 파라미터를 적용하여 인코딩 매트릭스를 구성하도록 동작가능한 로직과, 인코딩된 매트릭스를 적용하여 패딩된 디지털 스트림을 인코딩하는 인코더를 포함한다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 구성 파라미터 중 적어도 하나의 구성 파라미터는 압축 비율이다. 일부 실시예에서, 인코딩 매트릭스는 BPBD 매트릭스이다. 일부 실시예에서, 센서는 안테나와, 상기 안테나를 통해 프로세싱을 위한 다른 디바이스로 인코딩되고 패딩된 디지털 스트림을 송신하는 송신기를 포함한다.
일부 실시예에서, 센서는 디지털 스트림의 선택된 부분을 다른 디바이스로 송신하는 안테나를 포함한다. 일부 실시예에서, 안테나는 디지털 스트림의 선택된 부분의 송신에 응답하여 상기 다른 디바이스에 대한 하나 이상의 구성 파라미터를 수신한다. 일부 실시예에서, 수신기는 입력 신호를 수신하고 대응하는 전류를 생성하는 광다이오드와, 대응하는 전류를 프로세싱된 입력 신호로 변환하는 회로를 포함한다.
다른 실시예에서, 방법이 제공되며, 이 방법은 센서로부터 입력 신호를 수신하는 단계와, 입력 신호를 디지털 스트림으로 변환하는 단계와, 디지털 스트림의 양 단부 상에서 디지털 스트림의 일부를 대칭적으로 패딩하여 패딩된 디지털 스트림을 형성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 이 방법은 디지털 스트림의 일부를 선택하는 단계와, 디지털 스트림의 선택된 부분을 다른 디바이스로 송신하는 단계와, 디지털 스트림의 송신된 선택된 부분에 응답하여 상기 다른 디바이스로부터 하나 이상의 구성 파라미터를 수신하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 이 방법은 디지털 스트림의 양 단부 상에 대칭적으로 패딩하기 전에, 하나 이상의 구성 파라미터를 사용하여 패딩될 엘리먼트들의 개수를 컴퓨팅하는 단계를 포함하며, 그 엘리먼트들의 개수는 디지털 스트림의 일부를 결정한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 구성 파라미터 중 적어도 하나는 압축 비율이다. 일부 실시예에서, 이 방법은 하나 이상의 구성 파라미터를 사용하여 인코딩 매트릭스를 구성하는 단계와, 인코딩 매트릭스를 사용하여 패딩된 디지털 스트림을 인코딩하여 압축된 패딩된 데이터를 생성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 인코딩 매트릭스는 BPBD 매트릭스이다.
다른 실시예에서, 장치가 제공되며, 이 장치는 센서로부터 입력 신호를 수신하는 수단과, 입력 신호를 디지털 스트림으로 변환하는 수단과, 디지털 스트림의 양 단부 상에서 디지털 스트림의 일부를 대칭적으로 패딩하여 패딩된 디지털 스트림을 형성하는 수단을 포함한다. 일부 실시예에서, 장치는 디지털 스트림의 일부를 선택하는 수단과, 디지털 스트림의 선택된 부분을 다른 디바이스로 송신하는 수단과, 디지털 스트림의 송신된 선택된 부분에 응답하여 상기 다른 디바이스로부터 하나 이상의 구성 파라미터를 수신하는 수단을 더 포함한다.
일부 실시예에서, 장치는 디지털 스트림의 양 단부 상에 대칭적으로 패딩하기 전에, 하나 이상의 구성 파라미터를 사용하여 패딩될 엘리먼트들의 개수를 컴퓨팅하는 수단을 포함하며, 그 엘리먼트들의 개수는 디지털 스트림의 일부를 결정한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 구성 파라미터 중 적어도 하나는 압축 비율이다. 일부 실시예에서, 상기 장치는 하나 이상의 구성 파라미터를 사용하여 인코딩 매트릭스를 구성하는 수단과, 인코딩 매트릭스를 사용하여 패딩된 디지털 스트림을 인코딩하여 압축된 패딩된 데이터를 생성하는 수단을 포함한다. 일부 실시예에서, 인코딩 매트릭스는 BPBD 매트릭스이다.
전술한 실시예들에서의 세부사항은 하나 이상의 실시예의 임의의 곳에 사용될 수 있다. 본 명세서에 기술되는 장치의 모든 선택적인 특징들은 또한 방법 또는 프로세서와 관련하여 구현될 수 있다.
독자가 본 기술적 개시물의 특성 및 요지를 확인하게 할 요약서가 제공된다. 요약서는 청구범위의 범주 또는 의미를 제한하는 데 사용되지 않을 것이다. 아래의 청구범위는 본 명세서의 상세한 설명과 통합되며 각각의 청구항은 개별 실시예가 된다.

Claims (26)

  1. 방법으로서,
    센서로부터 입력 신호를 수신하는 단계와,
    상기 입력 신호를 디지털 스트림으로 변환하는 단계와,
    상기 디지털 스트림의 부분을 선택하는 단계와,
    상기 디지털 스트림의 선택된 부분을 다른 디바이스로 송신하는 단계와,
    상기 디지털 스트림의 상기 송신된 선택된 부분에 응답하여 상기 다른 디바이스로부터 하나 이상의 구성 파라미터를 수신하는 단계와,
    상기 디지털 스트림의 양 단부 상에 상기 디지털 스트림의 일부를 대칭적으로 패딩하여 패딩된 디지털 스트림을 형성하는 단계와,
    상기 패딩된 디지털 스트림을 인코딩하여 압축된 패딩된 데이터를 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 하나 이상의 구성 파라미터 중 적어도 하나는 상기 압축된 패딩된 데이터와 관련된 압축 비율인
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 보디 센서 네트워크에서 사용되는 센서 노드를 포함하는
    방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 스트림의 양 단부 상에 대칭적으로 패딩하기 전에, 상기 하나 이상의 구성 파라미터를 사용하여 패딩될 엘리먼트들의 개수를 컴퓨팅하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 엘리먼트들의 개수는 상기 디지털 스트림의 상기 일부를 결정하는
    방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 구성 파라미터 중 적어도 하나는 상기 다른 디바이스로부터 동적으로 수신되는
    방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 구성 파라미터 중 적어도 하나는 상기 다른 디바이스로부터 주기적으로 수신되는
    방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 패딩된 디지털 스트림을 인코딩하여 압축된 패딩된 데이터를 생성하는 단계는,
    상기 하나 이상의 구성 파라미터를 사용하여 인코딩 매트릭스를 구성하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 인코딩 매트릭스는 BPBD(binary permuted block diagonal) 매트릭스인
    방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 방법은 상기 압축된 패딩된 데이터를 프로세싱을 위해 상기 다른 디바이스로 송신하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 센서를 포함한 적어도 두 개의 센서의 타입을 식별하는 단계와,
    상기 적어도 두 개의 센서의 타입에 관한 정보를 통합하는 단계와,
    상기 통합된 정보를 상기 다른 디바이스로 송신하는 단계와,
    상기 다른 디바이스로부터 상기 적어도 두 개의 센서의 각각에 대한 구성 파라미터를 수신하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 센서의 타입 또는 상기 입력 신호의 타입을 표시하는 신호를 상기 다른 디바이스로 송신하는 단계와,
    상기 송신된 신호에 응답하여 상기 다른 디바이스로부터 하나 이상의 구성 파라미터를 수신하는 단계 - 상기 하나 이상의 구성 파라미터는 상기 센서의 타입 또는 상기 입력 신호의 타입에 의존함 - 를 더 포함하는
    방법.
  12. 센서로서,
    입력 신호를 프로세싱하는 수신기와,
    상기 프로세싱된 입력 신호를 디지털 스트림으로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터와,
    상기 디지털 스트림의 선택된 부분을 다른 디바이스로 송신하고, 상기 디지털 스트림의 상기 선택된 부분을 송신하는 것에 응답하여 상기 다른 디바이스로부터 하나 이상의 구성 파라미터를 수신하는 안테나와,
    상기 디지털 스트림의 양 단부 상에 상기 디지털 스트림의 일부를 대칭적으로 패딩하여 패딩된 디지털 스트림을 형성하도록 동작가능한 로직과,
    상기 하나 이상의 구성 파라미터를 적용하여 인코딩 매트릭스를 구성하도록 동작가능한 로직과,
    상기 인코딩 매트릭스를 적용하여 상기 패딩된 디지털 스트림을 인코딩하여 압축된 패딩된 데이터를 생성하는 인코더를 포함하되,
    상기 하나 이상의 구성 파라미터 중 적어도 하나는 상기 압축된 패딩된 데이터와 관련된 압축 비율인
    센서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인코딩 매트릭스는 BPBD 매트릭스인
    센서.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 센서는,
    상기 압축된 패딩된 디지털 스트림을 상기 안테나를 통해 프로세싱을 위한 상기 다른 디바이스로 송신하는 송신기를 포함하는
    센서.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 수신기는,
    상기 입력 신호를 수신하고 대응하는 전류를 생성하는 광다이오드와,
    상기 대응하는 전류를 상기 프로세싱된 입력 신호로 변환하는 회로를 포함하는
    센서.
  16. 실행시 하나 이상의 프로세서로 하여금 청구항 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법의 동작을 수행하게 하는 명령어를 저장한 머신 판독가능 저장 매체.
  17. 장치로서,
    입력 신호를 수신하는 수단과,
    상기 입력 신호를 디지털 스트림으로 변환하는 수단과,
    상기 디지털 스트림의 부분을 선택하는 수단과,
    상기 디지털 스트림의 선택된 부분을 다른 디바이스로 송신하는 수단과,
    상기 디지털 스트림의 상기 송신된 선택된 부분에 응답하여 상기 다른 디바이스로부터 하나 이상의 구성 파라미터를 수신하는 수단과,
    상기 디지털 스트림의 양 단부 상에 상기 디지털 스트림의 일부를 대칭적으로 패딩하여 패딩된 디지털 스트림을 형성하는 수단과,
    상기 패딩된 디지털 스트림을 인코딩하여 압축된 패딩된 데이터를 생성하는 수단을 포함하되,
    상기 하나 이상의 구성 파라미터 중 적어도 하나는 상기 압축된 패딩된 데이터와 관련된 압축 비율인
    장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 장치는 상기 디지털 스트림의 양 단부 상에 대칭적으로 패딩하기 전에, 상기 하나 이상의 구성 파라미터를 사용하여 패딩될 엘리먼트들의 개수를 컴퓨팅하는 수단 - 상기 엘리먼트들의 개수는 상기 디지털 스트림의 상기 일부를 결정함 - 을 포함하는
    장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 패딩된 디지털 스트림을 인코딩하여 압축된 패딩된 데이터를 생성하는 수단은,
    상기 하나 이상의 구성 파라미터를 사용하여 인코딩 매트릭스를 구성하는 수단을 포함하고,
    상기 매트릭스는 BPBD 매트릭스인
    장치.
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