KR20000073291A

KR20000073291A - 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환을 이용한 데이터 코딩

Info

Publication number: KR20000073291A
Application number: KR1019990016502A
Authority: KR
Inventors: 장진혁
Original assignee: 장진혁
Priority date: 1999-05-08
Filing date: 1999-05-08
Publication date: 2000-12-05

Abstract

본 발명은 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환을 이용한 데이터 코딩 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진폭, 위상 그리고 주파수의 개별적인 패턴 변환으로 데이터를 압축 및 복원할 때 각 블록의 압축 및 복원율을 올리기 위해 정규화 과정에서 규정되어지는 변수 패턴 테이블 및 패턴 파라미터의 개수가 너무 많아 지는 단점과, 패턴 변환을 이용해 데이터를 전송할 경우 압축율이 증가하면 할수록 유클리드 거리가 조밀해져 심볼 오차 확률이 증가해지는 단점을 해결하기 위해 입력되는 소스 데이터를 상위 비트와 하위 비트로 나누고 각각 독립적으로 진폭이나 위상 그리고 주파수의 조합 패턴으로 변환시킨 후 이의 합성 전이 패턴에 의해 데이터를 코딩함으로써 압축율을 올리면서도 데이터의 송수신시의 오차확률을 낮추어 경제적이면서도 효율적인 데이터 압축 및 복원 및 데이터 송수신을 할 수 있는 것이 장점이며 또한 알고리즘이 간단하기 때문에 기존 압축 기법들이 고비용 저효율의 비경제성을 지양할 수 있는 전혀 새로운 압축 및 복원 그리고 데이터 전송 알고리즘이므로 데이터 저장 장치 및 데이터 처리 장치, 유선 및 무선 통신 등 전 산업 분야에 걸쳐 사용이 가능하며 기존 압축 기법과 비교하여 경쟁이 되지 않을 만큼의 경제성 및 고효율을 올릴 수 있다는 이점이 있다.

Description

진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환을 이용한 데이터 코딩 방법{A data coding method by converting shift pattern with combination of amplitude, phase and frequency}

본 발명은 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환을 이용한 데이터 코딩 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진폭, 위상 그리고 주파수의 개별적인 패턴 변환으로 데이터를 압축 및 복원할 때 각 블록의 압축 및 복원율을 올리려고 정규화 과정에서 규정되어지는 변수 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터의 개수가 너무 많아 지는 단점과, 패턴 변환을 이용해 데이터를 전송할 경우 압축율이 증가하면 할수록 유클리드 거리가 조밀해져 심볼 오차 확률이 증가해지는 단점을 해결하기 위해 입력되는 소스 데이터를 상위 비트와 하위 비트로 나누고 각각 독립적으로 진폭이나 위상 그리고 주파수의 조합 패턴에 전이시켜 변환시킨 후 이의 합성 전이 패턴으로 코딩하는 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환을 이용한 디지털 데이터 코딩 방법에 관한 것이다.

요즈음은 정보 통신의 발달로 인해 세계가 하나의 통신으로 연결되어 서로 각종 정보를 온라인으로 주고받고 있다. 이와 같이 각종 정보를 온라인으로 주고받기 위해 가장 중요한 문제가 한정된 통신 선로를 통해 많은 데이터를 짧은 시간에 손실없이 어떻게 전송하느냐가 가장 큰 문제로 대두되고 있다.

따라서, 데이터 전송속도를 향상 및 통신 선로를 확충과 아울러 전송되는 많은 양의 데이터를 압축하여 적은 량으로 변환하여 전송하는 기술들이 연구되고 있다.

일반적인 압축 알고리즘이 데이터의 확률을 추출하거나 데이터의 상관을 이용하는 등의 비 대칭성 및 비 선형성에 토대를 압축과 복원을 하게 된다.

위와 같이 비 대칭성 및 비 선형성의 압축 알고리즘에는 전체 데이터를 특정의 압축상수에 입각한 압축을 수행하기 때문에 단위시간당 압축 상수의 정수배가 되지 않기 때문에 물리적인 소스에 의해 생성되는 신호의 일반 특성이 본래의 형식에서 상당한 양의 리던던시를 가지고 있게 되는데 이를 사전에 제거하기 위하여 소스 출력에 많은 빈도의 결과에 대해서는 짧은 표현을 할당하고 적은 빈도의 결과에 대해서는 긴 표현을 할당하여 심볼당 평균 비트수를 줄여 나가는 것이 일반적인 압축 방법이다.

이러한 데이터 압축 방법은 소스의 확률적 모델 지식을 부호책이나 할당 시퀸스를 통하여 단위 시간당 표현되어지는 비트수를 줄여 나가는 방법은 소스 심볼에 대해서 이것이 발생한 확률에 근거하여 부호책이나 시퀀스를 할당하여 데이터 압축을 시도하고 있으므로 긍극적으로는 같은 비트 할당으로 포화되어 버림으로 압축 알고리즘이 확률적으로 한계가 있다.

그리고 데이터의 상관성을 이용하는 압축기법은 소스 부호화 이론에 입각하여 평균 부호 길이는 완전 부호화를 위해서 소스 엔트로피 만큼이나 커야하므로 소스의 형태와는 상관없이 단지 소스의 엔트로피가 감소되어지는 상관성을 이용한 데이터 압축기법은 정보의 손실을 가져온다는 문제점이 있다.

그래서, 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 오리지널 디지털 신호원의 패턴을 미리 준비된 패턴 변환 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기에 따라 의사 패턴을 발생시켜 데이터를 압축하고 복원하여 방대한 계산량 및 데이터의 손실을 줄일 수 있도록 하기 위해 구형파 형태로 입력되는 소스 데이터를 정현파 또는 이의 2원 신호로 변환한 형태로 위상이나 진폭 또는 주파수 패턴에 전이시켜 원 소스 데이터가 가지고 있는 데이터 파라미터를 패턴 전이시켜 위상이나 진폭 또는 주파수 패턴에 1:1 대응시켜 원 소스 데이터의 파라미터를 간결화하여 데이터의 비트와 대역을 줄여 압축하고 압축된 데이터를 패턴 변환시의 독립성에 따라 하나의 블록으로 이를 순차적 또는 병렬적 그리고 이들의 조합에 의한 블록을 연결시켜 압축하고, 상기에서 압축된 위상이나 진폭 또는 주파수 전이 패턴 변환 데이터를 상기 압축 과정에서 이미 규정된 패턴 시이퀀스 또는 프로그래머블 패턴 파라미터 발생기에 의해 원 소스 입력에 1:1 대응된 데이터를 개별적으로 감지하여 각각의 위상이나 진폭 또는 주파수 패턴에 1:1 대응되어진 원 소스 데이터를 상기 압축시 규정에 입각하여 복원하고 복원된 데이터를 상기 압축시와 마찬가지로 패턴 변환시의 독립성에 따라 하나의 블록으로 이를 상기 압축 과정에서 순차적 또는 병렬적 그리고 이들의 조합에 의해서 연결된 블록의 개수 및 형태에 맞추어 복원하여 방대한 계산량 및 데이터의 손실을 줄이고, 신호의 열화 없이 무한대의 디지털 데이터를 코딩하였다.

그런데, 위와 같은 패턴 변환시 각 블록이 지니는 압축 및 복원율을 올리거나 데이터의 오차 확률을 내리기 위해서 진폭이나 위상 그리고 주파수 등을 조합한 전이 패턴 변환을 이용해 데이터를 압축 복원할 수 있는 방법 및 기존의 진폭, 위상 그리고 주파수의 개별적인 패턴 변환으로 데이터를 압축/복원할 수 있는 장치가 가지는 한계성 즉, 각 블록의 압축 및 복원율을 올리려고 정규화 과정에서 규정되어지는 변수 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터의 개수를 2^k만큼 올리지 않으면 않되는데 이것은 준비되어야 할 변수 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터의 개수가 너무 많아지는 단점이 있었다. 또한, 패턴 변환을 이용해 데이터를 전송할 경우에는에 따라서 각 블록이 지니는 압축율이 증가하면 할수록 유클리드 거리가 조밀해져 심볼 오차 확률이 증가해지는 단점이 있었다.

특히, 기존의 패턴 변환에 의한 압축이 정현파 신호를 이산적인 데이터 신호의 집합으로 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기가 구성되어 있기 때문에 반드시 정현파를 이산적인 신호 형태로 변환하기 위하여 나이퀴스트율에 근거한 표본화 과정을 거쳐야만 하므로 압축율 및 복원율이 최소 1/2배 만큼 줄어들에 된다. 그러므로 경제성을 감안하여 각 블록이 지니는 압축율을 올리기 위해서는 앞에서도 언급한 것처럼 정규화 과정에 입력되어지는 원 소스 신호 입력의 개수를 늘려야만 하는데 이렇게 되면 당연히 준비되어져야만 하는 패턴 데이블의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터의 개수도 2^k으로 늘어나게 된다.

도 1은 단일 패턴 변환 블록을 나타낸 블록구성도이다.

여기에 도시된 바와 같이 정규화 과정으로 예를 들어 입력되는 소스가 8비트가 들어오게 된다면 준비되어야 할 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기 내의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터의 개수가 2^k의 수식에 근거하여 256개의 패턴 데이터가 필요하게 되며 각 블록이 지니게 되는 압축율은 1/8이 되나 이것은 정현파 신호로 출력될때에만 가능한 압축율이므로 이를 이산적 형태로 변환하기 위한 표본화를 시키게 되면 앞에서도 언급된 것처럼 나이퀴스트율이 적용되어져 실질적인 압출율은 최대 1/4가 된다. 그러므로 각 블록이 지니는 압축율을 의도적으로 위에서 언급된 압축율의 2배가 되도록 하기 위해서는 정규화 과정으로 입력되는 소스의 개수가 2배가 되어야 하므로 정규화 과정으로 입력되는 소스의 개수는 16개가 된다. 그러므로 준비되어야 할 패턴 데이블 또는 패턴 파라미터 발생기 내의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터의 개수는 2^K으로서 65,536개가 된다.

그러나 이러한 패턴 데이블의 개수는 현실적으로 구현할 수 있으나 비경제적일 수밖에 없다. 그러므로 단순히 압축율을 올리기 위해서 과도하게 정규화 과정으로 입력되는 소스의 개수를 늘이는 것은 준비되어야할 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기 내의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터의 개수를 과도하게 늘이게 되므로 상당히 비경제적이라 아니 할 수 없다. 또한, 패턴 변환을 이용해 데이터를 전송할 경우에는 문제는 더욱더 심각해지는데 이는 패턴 변환에 의한 열화없는 신호의 압축이 수행되었음에도 불구하고 전송의 과정에서 신호의 열화를 가져올 수가 있으므로 애써 패턴 변환한 신호가 소실되어 치명적인 데이터의 열화를 가져올 수가 있게 된다. 최악의 경우에는 압축된 패턴 변환 신호가 소실되어 명확한 데이터의 재현이 불가능해 지는 단점이 있게 된다. 이것은 패턴 변환에 의해 데이터 압축이 정현파의 이산적인 표현에 근거해서 이루어지기 때문이며 또한 기존의 통신환경이 아날로그 망이 월등히 많기 때문에 최종적으로 출력되어지는 패턴 데이터를 다시 아날로그 망에 맞추어 정현파 신호로 재변환하여 주어야 하기 때문이다. 그러므로 데이터의 손실은 디지털망에서 보다 아날로그 망이 더욱더 높다고 단정 지을 수 있는데 특히, 위에서도 언급한 것처럼 아날로그 망의 비율이 디지털망보다도 훨씬 높기 때문에 반드시 아날로그 신호 형태로 변환해주어야만 한다. 그런데 이러한 아날로그 망에서의 패턴 데이터의 신호 전송은 패턴 변환의 특성 즉, 진폭이나 위상 또는 주파수 전이를 이용한 패턴을 이용하는데 이는 위에서도 언급되었다 시피 이 패턴들은 정규화 과정에서 입력되는 소스 신호의 개수에 따라서 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기내의 패턴 데이터 패턴 파라미터의 개수가 2^k만큼 결정되는데 이것은 진폭이나 위상 또는 주파수를 2^k만큼 분주한 것과 같다. 그러므로 최종적으로 출력되는 패턴 데이터들은 이러한 진폭이나 위상 또는 주파수가 2^k로 분주된

위상과 진폭 조합 전이 패턴 파형

(단,), O≤t≤T

위상과 주파수 조합 전이 패턴 파형

(단,),

O≤t≤T

진폭과 주파수 조합 전이 패턴 파형

(단,) O≤t≤T

위상 및 진폭 그리고 주파수 조합 전이 패턴 파형

(단,) O≤t≤T

에 근거한 연속된 정현파 형태로 전송이 이루어지게 된다. 따라서 심볼 오차는 신호 벡터가 M-1(단, M=2^k)개의 영역에 존재하게 된다.

도 2는 결합한계에 대해 나타낸 그래프이고, 도 3은 상호상관기를 나타낸 블록구성도이다.

도 1에서 보는 바와 같이 관측공간 z가 최적 결정 규칙에 따라 M개의 영역 { B_ili=1,2,……,M}으로 나누어져 있으며 심볼 Si가 전송되었고 수식 신호 백터 r이 도 2에서 보는 바와 같은 구조의 상호 상과 수신기를 이용하여 전파하게 된다고 가정하면 상호 상관 수신기의 N개의 출력은 신호 공간상의 O 각각의 축에 대한 수신 신호의 성분을 나타내게 된다. 이때 상호 상관 수신기의 출력으로 구성되는 N×1 관측 벡터를 z라고 가정하면 관측 벡터 z는 N차원 신호 공간 상에서의 수신 신호의 위치를 나타내게 된다. 이때 Z로 표현되는 수신 신호에 대한 표본점이 S_i로 표현되는 신호점을 표함하는 영역인 Bi의 외부 영역에 위치할 경우 모든 전송 심볼에 대해 조건부 오차 확률의 평균을 취하면 다음과 같은 심볼 오차 확률 P_s는

가 된다. 그런데, 관측 벡터 Z는 수신 신호 벡터 r의 표본값으로 확률 밀도를 이용하여 위의 식을 다시 고쳐 쓰면이 된다.

이와 같이 심볼 오차가 발생되는데 부가 백색 가우시안 채널에 대한 평균 심볼 오차 확률 P_s는 백색 가우시안 채널에서 동일한 확률을 가지는 M개의 신호에 대한 평균 심볼의 근사로서 심볼 S_i가 전송되었을 경우 심볼의 근사로서 심볼 S_i가 전송되었을 경우 관측 벡터 z가 백터 S_i보다 다른 신호 백터 S_k에 더 가까운 사건을 A_ik, i,k=1,2,……M으로 표시하기 하면 심볼 S_i가 전송되었을 경우의 조건부 심볼 오차 확률 P()는 사건 A_i1, A₂, …,A_ik-1, A_ik+1, …A_ik들의 합 사건의 확률과 같다.

이때 다음과 같은 공리를 이용하게 되면 P(A+b)≤P(A)+P(B) 사건들의 유한 합에 한 확률적이 각각의 사건들의 확률의 합보다 같거나 작다는 것이 된다.

그러면, i=1,2,……,M 에서 보는 바와 같은 결합 한계를 이용한 N자원의 적분 영역을 간소화 시킬 수가 있게 된다. 이것은 앞에서도 언급한 가우시안 조건부 확률 밀도 함수를에 대입함으로써 N차원의 닫혀진 해를 구해야만 하지만 이는 거의 불가능에 가깝기 때문에 어떤 제한된 오차율을 유지하기 위해 요구되는 신호대 잡음비를 예측에 한계치 즉, 적분을 간소화 하거나 적분 영역을 간소화 하는 방법을 간구해야 하기 때문에 결합한계를 이용해 적분 영역을 간소화 시키고 있다.

예를 들어, 도 1에서 보는 바와 같이의 관계를 M=4로 잡았을 때 도 1의 (a)는 4개의 신호점과 s₁전송 되었을 경우의 결정 영역을 나타내고 있으며 도 1의 (b)는 전송된 신호점 s_i와 다른 나머지 3개의 신호점 중의 하나 사이에 결정 영역을 보여주고 있다. 그런데 각각의 그림들은 신호점 s₁과 다른 한 개의 신호점들이 포함되어 있는 것을 볼 수가 있는데 도 1의 (a)로 부터 조건부 심볼 오차 확률 P()는 관측 벡터 z와 2차원 신호 공간상의 빗금친 영역에 존재할 확률과 같다는 것을 보여주고 있으며 이 확률은 도 1의 (b)에서 3개의 신호 공간 각각에서 z가 빗금친 영역에 존재할 확률을 모두 합친 것보다 작다는 것을 명백히 알 수가 있다. 여기에서 확률 P(A_ik)는 확률 P()와 다르므로 위의 식을 다시 쓰면, i=1,2,……,M으로 이때 P₂(S_i,S_k)는 PCS_i가 전송되었을 경우, Z가 S_i보다 S_k에 가깝다. 따라서,, (단 d_ik는 S_i와 S_k간의 유클리디안 거리) 처럼 P()는 S_i가 전송되었을 경우 관측 벡터z가 다른 어느 신호 벡터보다 신호 벡터 S_k에 더 가까울 확률을 나타내며 P(A_ik)는 두 개의 신호 벡터 S_i와 S_k에만 관계되는 확률이다. 이때 벡터 S_i와 S_k로 표현되는 발생확률이 동일한 두 개의 메시지를 사용하는 간단한 디지털 통신 시스템을 예로들어 설명하여 보면 백색 가우시안 잡음은 모든 직교축을 따라 이상적으로 분포되어 있으므로 일단 직교축들 중 점 S_i와 S_k사이를 통과하는 하나의 축을 고려해보면 결정 결계선은 점 S_i와 S_k를 잇는 수직 이등분 선이 된다. 따라서 심볼 S₁이 전송되었다고 할 때 관측 벡터 z가 이등분 선의 S_i쪽에 위치하게 되면 오차가 발생된다. 이 사건의 확률이에 나타나 있는데 여기에서 d_ik는 S_i와 S_k간의 유클리디안 거리가 된다. 그러므로 dik=∥S_i-S_k∥으로 정의되며 여기에서 상보 오차 함수의 정의로부터를 이끌어 낼수 있으며 여기서 z를로 놓으면를으로 간결화시킬수가 있게 된다.

그런데 상보 오차 함수는 함수의 독립 변수에 대해 단조 함수이므로 신호점 S_i와 S_k사이의 거리가 증가할수록 오차 확률은 감소함을 알수가 있다. 그러므로 발생확률이 동일한 M개의 전송 메시지에 대해

과 같이 평균 심볼 오차 확률에 대한 상한을 얻을 수가 있다. 여기에서 조건부 오차 확률 P()는 모든 i에 대해 동일하며 식의 두 번째 쭐은 부가 백색 가우시안 잡음 채널에서 발생 확률이 동일한 M개의 심볼들로 이루어진 심볼 결합에 대한 평균 심볼 오차 확률의 결합 한계(union bound)를 정의한다. 또한 위에서 언급된 조건부 오차 확률이 i에 대해 동일하다면처럼 간소화되어질 수 있으며 이때의 상보 오차 함수는와 같은 상한을 가진다. 그러므로의 상보 오차 함수를에 대힙하여 적용하여 보면과 같이 표현 되어 질 수 있다.

그러므로 전송 신호 에너지가 잡음 스펙트럼 밀도 N에 비해 충분히 크다면 최소거리 d를 가지는 지수항이의 합산항을 결정지을 것이므로과 같이 근사화 될 수 있게 된다. 이때 M_min은 각각의 S_i에 대해 최소의 유클리디안 거리를 가지는 전송 신호들의 수가 된다.

그러므로 전송메시지의 개수 M이 증가되면 될 수록 신호점 S_i와 S_k사이의 거리가 좁아지게 되므로 오차 확률이 증가되어짐을 알수가 있으며 패턴 변환후 출력되어지는 패턴 데이터가 많아지면 질수록 오차 확률이 증가되어 신호의 전파가 어려워질 수밖에 없으므로 패턴 변환을 이용한 신호의 전송에는 현실적으로 한계가 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 패턴 변환시 진폭, 위상 그리고 주파수의 개별적인 패턴 변환으로 데이터를 압축 및 복원할 때 각 블록의 압축 및 복원율을 올리려고 정규화 과정에서 규정되어지는 변수 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터의 개수가 너무 많아지는 단점과, 패턴 변환을 이용해 데이터를 전송할 경우 압축율이 증가하면 할수록 유클리드 거리가 조밀해져 심볼 오차 확률이 증가해지는 단점을 해결하기 위해 입력되는 소스 데이터를 상위 비트와 하위 비트로 나누고 각각 독립적으로 개별적인 진폭이나 위상 그리고 주파수의 조합 패턴에 전이시켜 변환시킨 후 이의 합성 패턴으로 변환하여 데이터를 코딩하는 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환을 이용한 디지털 데이터 코딩 방법을 제공함에 있다.

도 1은 단일 패턴 변환 블록을 나타낸 블록구성도이다.

도 2는 결합한계에 대해 나타낸 그래프이다.

도 3은 상호상관기를 나타낸 블록구성도이다.

도 4는 본 발명에 의한 위상, 진폭 조합 패턴 블록의 정규화 과정을 나타낸 블록 구성도이다.

도 5는 본 발명에 의한 위상, 진폭 조합 패턴 블록의 압축과 복원시의 정규화 과정을 나타낸 블록 구성도이다.

도 6은 본 발명에 의한 위상, 진폭 조합 전이 패턴 블록을 나타낸 블록 구성도이다.

도 7은 본 발명에 의한 위상 진폭 전이 패턴 변환의 신호공간도를 나타낸 도면이다.

도 8은 은 위상, 주파수, 진폭 전이 단일 및 조합 변환 형상도 및 신호공간도를 나타낸 도면이다.

도 9는 위상 진폭 주파수 전이 패턴 블록을 나타낸 블록구성도이다.

도 10은 위상 주파수 조합 전이 패턴 블록의 압축 과정 및 복원 과정을 나타낸 블록구성도이다.

도 11은 위상전이 패턴 테이블이 16개의 베이스 밴드로 샘플링되어 각각 하나의 블록으로 독립된 위상, 주파수 조합 전이 패턴 블록을 나타낸 블록구성도이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 구형파 형태로 입력되는 소스데이터를 상위 비트와 하위 비트로 나누어 각각 독립적으로 정현파 또는 이의 2원 신호로 변환한 형태로 위상, 진폭, 주파수로 이루어진 적어도 하나 이상의 조합 패턴에 전이시켜 원 소스 데이터가 가지고 있는 데이터 파라미터를 패턴 전이시켜 위상, 진폭, 주파수로 이루어진 적어도 하나 이상의 조합 패턴에 1:1 대응시켜 원 소스 데이터의 파라미터를 간결화하여 데이터의 비트와 대역을 줄여 압축하고 압축된 데이터를 패턴 변환시의 독립성에 따라 하나의 블록으로 이를 순차적 또는 병렬적 그리고 이들의 조합에 의한 블록을 연결시켜 압축하고, 상기에서 압축된 위상, 진폭, 주파수로 이루어진 적어도 하나 이상의 조합 전이 패턴 변환 데이터를 상기 압축 과정에서 이미 규정된 패턴 시이퀀스 또는 프로그래머블 패턴 파라미터 발생기에 의해 원 소스 입력에 1:1 대응된 데이터를 개별적으로 감지하여 각각의 위상, 진폭, 주파수로 이루어진 적어도 하나 이상의 조합 전이 패턴에 1:1 대응되어진 원 소스 데이터를 상기 압축시 규정에 입각하여 복원하고 복원된 데이터를 상기 압축시와 마찬가지로 패턴 변환시의 독립성에 따라 하나의 블록으로 이를 상기 압축 과정에서 순차적 또는 병렬적 그리고 이들의 조합에 의해서 연결된 블록의 개수 및 형태에 맞추어 복원하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.

도 4는 본 발명에 의한 위상, 진폭 조합 패턴 블록의 정규화 과정을 나타낸 블록 구성도이고, 도 5는 본 발명에 의한 위상, 진폭 조합 패턴 블록의 압축과 복원시의 정규화 과정을 나타낸 블록 구성도이고, 도 6은 본 발명에 의한 위상, 진폭 조합 전이 패턴 블록을 나타낸 블록 구성도이다.

도 4에서 보는 바와 같이 위상과 진폭 2계통의 독립적인 조합 패턴 변환으로 정규화 과정으로 입력되는 소스 데이터의 개수가 8비트라고 가정한다면 서브 정규화 과정에서 4비트씩 나누어 정규화하고 이를 다시 메인 정규화 과정에서 서브 정규화시 나뉘어진 원 소스 데이터개수의 1/2의 소스 데이터가 각각 진폭과 위상에 대응된 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기에 각각 독립적으로 대응되게 되어있다.

소스 데이터의 개수가 8비트의 1/2 즉, 4비트씩 나뉘어져 각각 독립적인 진폭과 위상에 대응된 패턴 변환을 하고 있으므로 준비되어야 할 변환 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기의 패턴 데이터 또는 패턴파라미터의 개수는 독립적인 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기내의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터가 M=2^N(N=1,2,……,M)에 근거하여 16 개가되므로 최종적으로 준비되어야 할 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기 내의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터는 16×2가 된다. 이와 같은 조합 변환은 입력되는 소스 데이터를 1/2로 나누어 상위 비트와 하위 비트로 나누어 각각 독립적인 개별 변환을 하고 있는 것이다. 그러므로 이러한 독립적인 개별 변환후의 데이터는 진폭 전이 패턴 변환과 위상 전이 패턴 변환의 합성 조합전이 패턴 변환과 위상 전이 패턴 변환의 합성 조합전이 패턴 변환을(단,), 0≤t≤T 에 근거한 이산적 형태의 정현파 신호로 최종 출력하게 된다. 그러므로 실제적인 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기내의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터의 개수는 정규화 과정에서 요구되어지는 32개의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터가 필요하게 된다. 그러므로 이러한 위상과 진폭 조합에 의한 패턴 변환을 이용한 데이터 전송시에는 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기 자체가 최종적으로 출력되어지는 정현파를 표본화시킨 이산적 형태의 데이터값이므로 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기는 이러한 정현파를 이산적 형태로 표본화한 의사 사인파 데이터의 집합으로 구성된 일종의 메모리 또는 패턴 파라미터 합성기이기 때문에 별개로 구성되어져야만 하는 합성 조합 전이 패턴 테이블이 실질적으로는 필요가 없게 된다. 이유는 어차피 최종적으로 출력되어지는 파형이 정현파이기 때문에 미리 합성된 정현파를 표본화하여 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 구성해 놓을 수가 있기 때문이다.

도 5에서 보는 바와 같이 진폭 전이 변환 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기도 불필요하게 된다. 이유는 어차피 진폭 전이 패턴 변환은 최종적으로 출력되어지는 정현파의 진폭 즉, 레벨이 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기에 따라 변화하게 되어 있으므로 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 구성하는 것보다는 이러한 레벨 변환에 따라 최종적으로 출력되어지는 정현파의 레벨 변환을 가져올 수 있는 VCA(voltage controlled amplifier)와 이러한 변환을 통해 출력된 정현파의 레벨을 감지해 이산적 형태로 부호화 할 수 있는 리미터 또는 디텍트를 장착해 이를 대신하고 있으므로 실제적인 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터의 개수는 위상 전이 패턴 데이터의 개수인 16개만이 필요하게 된다. 그러나 위상 전이 패턴 데이터만 취급하여 표본화를 하게 되면 나머지 진폭 변화에 따른 정보의 표현 즉, 데이터 간결화는 제대로 표현이 불가능하므로 분해능을 올려 8비트의 분해능을 가지게 된다. 이유는 연속적인 파형인 정현파를 불연속적인 파형인 이산적 형태로 변환하기 위해서는 표본화라는 과정을 거쳐야만 하는데 이는 각 샘플의 진폭 레벨에 따라 이산적 신호원으로 대입하여 이산적 신호 형상으로 변환을 하고 있기 때문에 만약 4비트의 분해능으로 표본화했을 경우엔 위상 변환에 따른 신호 파형만이 표본화되고 나머지 진폭 변화에 대한 파형의 이산적 표현은 불가능해 지므로 분해능을 8비트로 하고 있는 것이다.

그러므로 이의 실제적인 작동 과정을 다시한번 설명하면 다음과 같다.

우선 도 4에서 보는 바와 같이 예를 들어 8비트의 소스 데이터가 입력되면 서브 정규화 과정에서 상위와 하위 비트로 1/2로 데이터를 나눈다. 그러면 상위비트(MSB) 4비트와 하위비트(LSB) 4비트로 나뉘어지는데 이는 다음의 메인 정규화 과정으로 인가돼 상위 4비트의 데이터를 위상 전이 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기로 할당하기 위한 정규화 즉, 2^N에 근거한 16개의 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기 내의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터를 1:1로 대응시키기 위한 것이다. 이러한 정규화 과정을 거친 후 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기 내의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터와 1:1로 대응되어진 상위 비트는 16개의 개별적인 360/16등분한 위상으로 출력되어 도 4와 같은 패턴 파라미터 발생기에서 이루어진다.

이 패턴 파라미터 발생기는 앞에서 언급된 상위 4비트의 로직에 따라서 아래와 같은 정현파를 출력하게 된다.

이와 같이 정현파를 출력하게 되어 있다.

또한, 하위비트(LSB)는 서브 정규화 과정을 거친 후 다음단의 VCA 블록으로 인가되어 상위비트(MSB)의 위상 전이 패턴 데이터의 로직에 1:1로 대응되어져 나온 최종 출력된 신호의 레벨을 16단계로 변화시켜 출력하게 되어있다. 그러나 실제적인 시스템에서는 이러한 하위 비트의 VCA 및 리미터를 없애고 바로 진폭과 위상을 합성하여 전이시킨 정현파 형태의 데이터를 이산적 신호로 표본화한 256개의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터로 출력하여 하나의 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 구성할 수가 있다. 이것은 위상과 진폭의 조합에 의한 패턴 변환은 위의 정현파의 형상이 되므로 이것을 이원 부호로 표본화할 경우 진폭의 레벨 변화도 고려하여야 하므로 단순히 16개의 위상 전이 패턴 데이터에 의한 4비트의 분해능은 한계가 있게 된다.

그러므로 실제적인 시스템은 도 6에서 보는 바와 같이 기존의 패턴 변환 과정과 비슷해지게 된다. 단지 신호의 분해능만 8비트로 하여 출력하게 되는 것이다. 이것은 위상 전이 패턴 변환의 변수가 16개이며 진폭 전이 패턴 변환의 변수도 16개이므로 총 변수도 16개이므로 총 변수는 16×16이 되므로 256개의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터의 개수가 있어야 한다. 그러므로 본 조합 전이 패턴 변환에서는 위상 패턴에 4비트의 분해능을 할당하고 진폭 패턴에 4비트를 할당해야만 하는데 실제적인 시스템에서는 이를 조합한 패턴을 8비트의 분해능을 가진 256개의 패턴 데이터로 표본화한다. 이는 진폭과 위상을 조합한 패턴 변환을 이용하여 데이터의 전송을 꽤하는 경우에 효과적이다. 이것은 기존의 패턴 변환에 비해서 뛰어난 오차 확률을 가진다는 말과 일맥 상통한다.

도 7은 본 발명에 의한 위상 진폭 전이 패턴 변환의 신호공간도를 나타낸 도면이고, 도 8은 은 위상, 주파수, 진폭 전이 단일 및 조합 변환 형상도 및 신호공간도를 나타낸 도면이다.

여기에서 보는 바와 같이 위상과 진폭 조합 전이 패턴 변환의 신호 공간도를 가지게 된다. 이것은 분명히 위상과 진폭이 독립적인 패턴 변환을 이루고 있음을 보여 주고 있으며 각 진폭에 따라서 위상 전이 패턴 변환에 의한 벡터가 공존하고 있다.

예를 들어, 위상전이 패턴 변환과 비교해 보면 앞의 예에서 보다시피 소스가 8비트의 입력이 들어올 경우 위상 전이 패턴 변환에서는 신호공간도와 같은 256개의 각각의 패턴들이 360/256 의 간격으로 조밀하게 분포되어 있으므로 앞에서 언급한 바대로 유클리디안 거리가 매우 가까워 이것의 전송시에 많은 오차 확률이 있게 된다. 그러므로 수신시에 정확한 신호를 수신하기 위한 수신기가 복잡해지거나 압축율을 올리기 위해서 무리한 소스 비트를 받아들일 경우엔 궁극적으로 정확한 신호를 복원 할 수 없다. 그러므로 단일 패턴 변환에서의 신호의 전송은 현실적으로 많은 애로 사항이 있으므로 조합 패턴 변환을 통해 위에서 언급한 유클리디안 거리를 늘려 신호의 복원력을 증강시켜야만 한다.

그래서 본 조합 전이 패턴 변환은 이러한 전송시 신호의 복원 문제를 입력소스의 1/2로 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 나누어 각각 독립적인 단일 패턴 변환을 시켜 이러한 문제를 해결하고 있다. 16개의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터를 가지고 있는 16개의 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 가지게 되며

여기에서 보는 바와 같이 하위 비트는 16개의 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 결정하는 변수로 작용하며 각 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기는 16개의 위상이 개별적인 16개의 진폭에 조합된 정현파의 이산적 신호 형태로 표본화한 16개의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터로 구성이 되어 있다. 또한 이의 표본화시 16개의 위상 전이된 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터를 표본화하므로 실질적인 분해능은 4비트만으로 충분하나 앞에서도 언급하였다시피 진폭 변화에 대응된 정보를 얻기 위해서는 분해능을 8비트로 올려 표현하고 있다. 그러므로 비트감소에 의한 압축율은 기대할 수가 없으므로 진폭과 위상 조합 전이 패턴 변환은 기존 단일 패턴 변환 압축율의 2 배가되므로 실제적인 데이터 압축율은 기존 단일 패턴 변환 압축율의 2 배가되어 최종 변환된 데이터 형상은 신호 공간도에서 보는 바와 같이 16개의 위상 전이 변환된 신호와 16개의 진폭 전이 변환된 신호가 하나의 신호 파형으로 합성되어 있는 형상이 되므로 대역 효율면에서 보면 기존 단일 패턴 변환의 파형과 비교하여 2배가 더 높은 스펙트럼 효율을 가진다. 이것은 패턴 변환을 이용한 데이터의 전송시 앞에서 언급한 유클리디안 거리를 신호공간도에서 보는 바와 같이 단일 위상 전이 패턴 변환 보다 크게 할 수 있으므로 수신시의 오차 확률을 개선시켜 데이터의 전송과 수신을 용이하게 만든다. 이러한 진폭과 위상 조합에 의한 합성 파형은,(단,), 0≤t≤T 과 같은 신호 파형으로서 진폭과 위상이 독립적으로 변환되고 있으며 신호공간도에서 보는 바와 같이 위상과 진폭 모두 변환되고 있음을 보여주고 있다.

또한, 앞에서도 언급하였지만 이러한 조합 전이 패턴 변환에 의해서 데이터를 분산시켜 전송 및 수신시의 오차 확률을 낮추어 데이터의 전송과 수신을 용이하게 함과 아울러 각 블록이 가지는 압축율도 기존의 단일 패턴 변환에서 보다 2배 더 늘어나게 된다. 이것은 앞에서 언급한 바대로 입력되는 소스의 입력을 1/2로 나누어 각각 독립적으로 패턴 변환하여 이를 조합하고 있기 때문이다. 즉, 기존 단일 패턴 변환에서 보다 스펙트럼 효율을 올릴 수 있다는 것이다.

하지만 이러한 압축율의 상승은 필연적인 전력 손실을 가져오게 되므로 압축율과 전력 손실 양자간에 타협이 필요하게 되므로 양자를 동시에 만족시키지는 못한다. 그러므로 지금부터는 이러한 조합 전이 패턴 변환을 이용해 오차 확률을 올리지 않고 압축율을 올릴 수 있는 방안을 서술하기로 하겠다.

앞에서 언급한 위상과 진폭 조합 패턴 변환은 진폭 변화에 따른 정보 표현을 위해서 진폭 레벨 변화를 표현하기 위한 별도의 분해능을 할당시키고 있으므로 비트 감소에 따른 압축율을 올리지 못하고 있다. 이것은 표본화 과정이 연속적인 신호의 진폭 레벨에 따라서 이산적 형태의 신호를 할당하여 표현하고 있으므로 진폭 레벨의 변화를 이용한 진폭 전이 패턴 변환은 별도의 비트를 할당하여야만 하는 단점이 있게 된다.

그러므로 이러한 진폭 레벨변화를 하고 있지 않은 패턴 변환과의 조합을 통해 각 블록의 압축 비율을 올릴 수가 있게 되는데 이의 예가 도 8에 도시되어 있다. 도 8을 참고하면 진폭이나 위상 그리고 주파수 조합 전이 패턴 변환 중에서 진폭 레벨의 변화를 이용한 패턴 변환은 진폭 전이 패턴 변환이다. 따라서, 이것을 제외한 위상 전이 패턴 변환과 주파수 전이 패턴 변환을 조합하면 진폭 레벨 변화가 없기 때문에 블록의 압축율을 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기 내의 패턴 데이터 패턴 파라미터 데이터의 개수를 늘리지 않고서도 올릴 수가 있게 된다.

여기에서 보는바와 같이 조합 패턴을 이용한 패턴 테이블의 구성은 위상과 주파수 2계통의 독립적인 조합 패턴 변환을 예로 들 때 정규화 과정으로 입력되는 소스 데이터의 개수가 8비트라고 가정한다면 서브 정규화 과정에서 N개의 들어오는 입력 소스를 N/2개로 나누어 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분할하여 4비트씩 나누어 정규화하고 이를 다시 메인 정규화 과정에서 서브 정규화시 나뉘어진 원 소스 데이터 개수의 1/2인 소스 데이터가 각각 진폭과 주파수에 대응된 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기에 각각 독립적으로 대응되게 되어 있다. 이것은 기존의 패턴 변환에서는 준비되어야 할 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기 내의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터의 개수가 2^N에 근거하여 256 개가 되어야 하나 조합 패턴 변환에서는 소스 데이터의 개수가 8비트의 1/2 즉, 4비트씩 나뉘어져 각각 독립적인 위상과 주파수에 대응된 패턴 변환을 하고 있으므로 준비되어야 할 변환 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터의 개수는 독립적인 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기 내의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터가 2^N에 근거하여 16 개가 되기 때문에 최종적으로 준비되어야 할 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기 내의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터는 위상 전이 패턴 변환의 개수 16개가 주파수 전이 패턴 변환의 개수가 16개이므로 이것들의 조합 패턴 변환 개수는 16×16이 된다.

이와 같은 조합 변환은 입력되는 소스 데이터를 1/2로 나누어 상위 비트와 하위 비트로 나누어 각각 독립적인 개별 변환을 하고 있는 것이다. 그러므로 이러한 독립적인 개별 변환후의 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터는 위상 전이 패턴 변환과 주파수 전이 패턴 변환의 합성 조합 전이 패턴 변환을(단,), 0≤t≤T 에 근거한 이산적 형태의 정현파 신호로 최종 출력된다. 그러므로 실제적인 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기 내의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터의 개수는 정규화 과정에서 요구되어지는 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터의 개수인 16×16이 된다.

여기에서 보는 바와 같이 실제적인 시스템에서는 위상과 주파수 조합에 의한 패턴 변환을 이용한 데이터 전송시 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기 자체가 최종적으로 출력되어지는 정현파를 표본화시킨 이산적 형태의 데이터 값이므로 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기는 이러한 정현파를 이산적 형태로 표본화한 의사 사인파 데이터의 집합으로 구성된 일종의 메모리 또는 패턴 파라미터 합성기이기 때문에 도 9에서 보는 바와 같은 별개의 패턴 테이블들이 실질적으로는 필요가 없게 된다.

이유는 어차피 최종적으로 출력되어지는 파형이 정현파이기 때문에 미리 합성된 정현파를 표본화하여 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 구성해 놓을 수가 있기 때문이다. 그러므로 위상과 주파수 조합 전이 패턴 변환에서는 4비트로 표본화되어진 16개의 패턴 데이터들의 집합인 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기가 16개가 필요해진다. 그러므로 위상과 주파수 조합 전이에 필요한 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터의 개수는 16×16 이 되어 256개의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터가 필요하다.

그러나 이것은 기존의 단일 패턴 변환과 비교하여 보면 정확히 1/2개의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터가 된다. 이유는 기존의 단일 패턴 변환은 입력되는 입력 소스의 비트에 맞춰진 비트로 출력하게 되어 있으나 위상 주파수 조합 전이에서는 입력 소스의 N/2 비트로 출력되어 지므로 단일 패턴 변환과 비교하여 보면 정확히 1/2의 개수가 된다. 이러한 조합 전이에 의한 개별적인 변환은 단일 패턴 변환에서의 압축율 보다 2배 더 높은 압축율을 가지는 것을 앞에서 살펴보았다.

그러나, 위상과 주파수의 조합 전이 패턴 변환은 이러한 조합 전이 압축율과 함께 비트 감소에 따른 압축율이 더해지게 되어 단일 패턴 변환에서보다 4배나 더 뛰어나 압축 효율을 얻을 수가 있게 된다. 이것은 조합 전이에 의한 압축율과 N/2로 감소된 비트 감소율이 함께 더해져 이러한 결과를 얻을 수가 있게 된다.

이것은 조합 전이 패턴 변환 각각의 변환 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 구성하는 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터들이 입력되는 베이스 밴드 주파수의 1/8의 주파수를 16등분한 각각의 주파수에 맞춰진 16개의 위상 변환 데이터들이 샘플링한 16개의 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 준비함으로써 입력되는 소스를 N/2의 개수로 비트를 줄일 수 있게 된다. 또한 이 신호 즉, 하위 비트의 신호에 따라 16개의 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 선택하고 선택된 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 통하여 소스 데이터를 대응시켜 데이터를 압축하고 이러한 비트 축소에 따라서 단일 패턴 변환에서보다 4배의 압축율을 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기 내의 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터 데이터의 개수를 늘이지 않고서도 올릴 수가 있게 된다.

이러한 블록을 거친 후 다음 블록으로 인가되어 압축과정을 반복하게 되지만 각 블록이 지니는 단일 패턴 변환보다 4배 더 높은 압축율을 올리기 위해서는 다음 블록으로 인가되는 입력 소스들이 N개의 비트를 가져야 하는데 앞에서 보았다시피 출력되는 비트의 수가 N/2로 입력 소스의 1/2로 줄여져 있다. 그러므로 2사이클 기간을 임시로 기억하여 한 사이클에 N개의 입력 소스를 가지게 하는 레지스터를 통하여 2사이클 기간의 N/2개의 데이터를 분배하여 한 사이클 에 N개의 비트를 최종적으로 출력하게 하여 각 블록이 단일 패턴 변환에 비해서 4배의 압축율을 가질 수 있도록 하였다. 따라서, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환에서는 앞에서 살펴보았듯이 N개의 입력 소스를 N/2개의 상위 비트(MSB)와 하위 비트(LSB)로 분리 시켜서 하위 비트를 1/8의 베이스 밴드의 주파수를 16등분한 각각의 주파수에 위상 변화한 신호를 표본화한 16개의 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 준비하고 이 신호 즉, 하위 비트 신호에 따라 16개의 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 선택하고 선택된 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 통하여 소스 데이터를 대응시켜 입력되는 소스를 N/2의 개수로 비트를 줄일 수 있게 된다. 이것은 하위 비트를 16등분한 각각의 주파수에 배당하고 있으며 이렇게 배당된 개별적인 주파수들은 위상 변화한 신호와 합성되어 16개의 패턴 데이터의 집합으로 구성된 16개의 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 구성함으로 해서 N개의 입력 소스를 N/2개로 줄여 한 블록이 지니는 전체적인 압축율을 4배로 올리고 있다.

그러나 출력되는 데이터가 앞에서 언급한 것처럼 단순히 압축율을 올리기 위해서 위상 패턴을 늘여 각 신호 지점의 거리를 도 7의 신호공간도에서 보는 바와 같이 좁아지게 하는 것이 아니라 입력되는 소스를 분산시켜 독립적으로 패턴 변환을 실시하고 있으므로 전력이 감소되는 현상을 줄이고 있는데 이는 조합 패턴 변환의 특징으로 상호 독립적인 패턴 변환을 조합하여 하나의 파형에 합성하고 있기 때문이다. 그러므로 16개의 위상과 16개의 주파수의 합성 패턴을 표본화한 16개의 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 준비하므로 해서 유클리디안 거리를 넓혀 전송 및 수신 시 발생하는 오차 확률을 줄여 데이터 전송 및 수신을 용이하게 하고 있다.

다음으로 진폭과 주파수 조합 전이 패턴 변환은 앞서 설명한 진폭 위상 조합 패턴 변환과 같지만 단지, 변화되는 패턴이 앞서 설명한 16개의 진폭 변화 패턴과 16개의 주파수 변화 패턴과의 조합 변환으로서 진폭 성분이 변화하므로 한 블록이 지니는 최종 출력 비트는 N개가 된다는 것만 다를 뿐, 변환 과정은 위에서 든 예와 같으므로 생략하도록 한다.

도 11은 본 발명에 의한 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 블록을 나타낸 블록구성도이다.

여기에서 보는 바와 같이 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환은 우선, 들어오는 입력소스(M)는 위상과 진폭 조합 패턴 변환이 먼저 이루어지고, 여기에서 출력된 M개의 데이터는 최종적으로 주파수 전이 패턴 변환 데이터로 출력된다. 따라서, 준비되어야 할 패턴 데이터 또는 패턴 파라미터는 진폭과 위상조합 전이 패턴 변환에 필요한 8비트×256개의 데이터와 주파수 전이 패턴 변환에 필요한 8비트×4096개의 데이터 도합 4352개의 데이터가 필요해 진다. 이것은 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환이 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환의 조합으로 되어 있는 것이기에 최종 압축율은 진폭과 위상 조합 전이 패턴 변환의 압축율인 1/8과 주파수 전이 패턴 변환의 압축율 1/4을 곱한 1/32이 된다. 이것은 하나의 위상, 진폭, 주파수 조합 전이 패턴 변환 블록이 하나의 조합 전이 패턴 변환과 또 하나의 단일 패턴 변환의 조합 패턴 변환이라는 것을 알 수 있다. 그러므로 압축율과 전력 효율의 측면에서는 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환이 최고의 성능을 나타내며 다음으로 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환과 진폭, 위상 조합 전이 패턴 변환의 수순으로 효율이 나온다.

다음으로 도 4 내지 도 11을 참보하여 복원 과정을 설명하면 다음과 같다.

복원은 위의 도면에서 보는 바와 같이 최종적으로 출력되어지는 조합 패턴 변환 데이터는 우선 진폭과 위상 조합 전이 패턴 변환일 경우, 단일 패턴 변환에서 출력되는 데이터의 개수와 같으며 압축율은 단일 패턴 변환에 비해서 2배가 더 높다. 또한 패턴 변환을 이용해 데이터를 전송할 경우의 데이터 오차 확률을 단일 패턴 변환과 비교하여 줄일 수 있다는 것이며 위상과 주파수 조합 전이 패턴 변환은 입력되는 소스 데이터를 N/2 으로 줄여 출력시켜 각 블록이 지니는 압축율을 데이터 오차 확률을 올리지 않고서도 4배로 올릴 수 있으며 끝으로, 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환에 의한 압축율은 32배가 되는 특성을 가지게 된다.

그러므로 이것을 상세하게 살펴보면, 우선 진폭과 위상 조합 전이 패턴 변환의 복원 과정은 도 6에서 보는 바와 같이 단일 패턴 변환의 복원과정과 같은데 단지, 준비되어야 하는 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기가 진폭의 레벨 변화에 대응해 16개씩 따로따로 준비되어져야 한다는 것이다. 이것은 16개의 패턴 데이터가 개별적으로 독립된 16개의 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기가 있는 것과 같다. 그러므로 각 블록이 지니는 최종 압축율은 단일 패턴 변환의 압축율에 비해서 2배가 더 높은데 이는 조합 전이 패턴 변환이 단일 패턴 변환에 비해 스펙트럼 효율이 2배이기 때문이므로 복원 과정도 이와 같다.

다음으로 위상과 주파수 조합 전이 패턴 변환의 복원 과정은 N/2로 줄여진 소스 비트의 입력이 들어오면 도 10의 (b)에서 보는 바와 같이 압축의 과정에서 규정된 16개의 주파수에 할당된 4비트의 정보를 복원하기 위하여 전단부에 주파수 카운터를 설치하여 16개의 주파수에 표본화된 데이터에 따라 각 주파수에 대응된 4비트의 이산신호를 추출함과 동시에 이 신호에 따라 16개의 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 선택하고 선택된 패턴 테이블 또는 패턴 파라미터 발생기를 통하여 소스 데이터를 대응시켜 원 데이터를 복원하고 압축의 과정에서 다음 블록으로 인가되는 입력 비트의 수가 N/2로 입력 소스의 1/2로 줄여져 있으므로 2사이클 기간을 임시로 기억하여 한 사이클에 N개의 입력 소스를 가지게 하는 레지스터를 통하여 2사이클 기간의 N/2개의 데이터를 분해하여 한 사이클에 M개의 비트를 최종적으로 출력하게 하여 비트를 압축하게 한 것을 다시 복원하기 위하여 입력 소스를 패턴 테이블에 대응시켜 복원한 상위 4비트와 주파수 카운터에 의해서 복원된 하위 4비트의 복원 데이터를 다음 블록으로 인가되는 입력 소스들이 N개의 비트를 가져야 하는데 복원된 데이터는 2N으로 되어 있다. 그러므로 도 10의 (c)에서 보는 바와 같이 멀티플렉스를 이용하여 복원된 2N개의 데이터를 N개의 데이터로 줄이고 있다. 이것은 소스 데이터가 가지고 있는 사이클의 2배로 데이터를 보내고 있는 것이므로 압축 과정에서 2사이클 기간을 임시로 기억하여 한 사이클에 N/2개의 입력 소스를 가지게 하는 레지스터를 통하여 2사이클 기간에 N/2개의 데이터를 분배하여 한 사이클에 N개의 비트를 최종적으로 출력하게 하여 다음 블록으로 인가하게 되는 것과는 정반대로 되어 있다. 그러므로 다음 블록으로 인가시켜 앞에서 언급된 복원 과정을 반복하게 하여 최종적으로 압축의 과정에서 줄여진 N/2개의 비트를 M개로 복원하게 된다. 이때 복원의 과정에서는 소스 입력으로 들어오므로 N개가 되고 복원과정에서는 소스입력이 N개이므로 2N이 된다.

끝으로 진폭과 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환 과정의 복원 과정을 서술하면 다음과 같다.

도 11에서 보는 바와 같이 일차적으로는 주파수 전이 패턴 변환을 거쳐 부 소스 데이터를 복원하고 이어서 진폭과 위상 조합 전이 패턴 변환을 거쳐 최종적인 주 소스 데이터를 복원하고 있는데 이는 압축의 과정에서도 서술되었다시피 하나의 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환 블록의 과정은 2번의 기존 단일 패턴 변환 과정을 거치는 것과 같으며 이것의 복원도 이러한 2번의 기존 단일 패턴 변환의 과정과 같으므로 생략하도록 하겠다.

이상으로 진폭과 위상, 진폭과 주파수, 주파수와 위상 그리고 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환을 통한 압축 및 복원 과정을 살펴보았는데 무엇보다도 중요한 점이 바로 패턴 변환을 이용한 데이터의 송신 및 수신시의 오차 확률을 단일 패턴 변환에 비해서 훨씬 낮게 잡을 수 가 있음을 살펴보았다.

그러므로 본 조합 전이 패턴 변환은 기존 단일 패턴 변환이 경제적으로 압축율을 올릴 수가 없으며 또한 압축율을 올려서 데이터를 전송할 경우 오차 확률이 높아 정확한 데이터의 송수신이 문제시되는 단점을 극복하기 위한 대안으로서 압축율을 올리면서도 데이터의 송수신 시의 오차 확률을 낮추어 경제적이면서도 효율적인 데이터 압축 및 복원 및 데이터 전송 및 수신을 할 수 있는 것이 장점이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환에 의한 데이터 압축 및 복원은 신호의 열화 없이 무한대의 디지털 데이터를 압축 및 복원할 수 있으며 특히, 기존 단일 패턴 변환이 경제적으로 압축율을 올릴수가 없을 뿐만 아니라 압축율을 올려서 데이터를 전송할 경우 오차 확률이 높아 정확한 데이터의 송수신이 문제시되는 단점을 극복하기 위한 대안으로서 압축율을 올리면서도 데이터의 송수신시의 오차확률을 낮추어 경제적이면서도 효율적인 데이터 압축 및 복원 및 데이터 송수신을 할 수 있는 것이 장점이며 또한 알고리즘이 간단하기 때문에 기존 압축 기법들이 고비용 저효율의 비경제성을 지양할 수 있는 전혀 새로운 압축 및 복원 그리고 데이터 전송 알고리즘이므로 데이터 저장 장치 및 데이터 처리 장치, 유선 및 무선 통신 등 전 산업 분야에 걸쳐 사용이 가능하며 기존 압축 기법과 비교하여 경쟁이 되지 않을 만큼의 경제성 및 고효율을 올릴 수 있다는 이점이 있다

Claims

구형파 형태로 입력되는 소스 데이터를 상위 비트와 하위 비트로 나누어 각각 독립적으로 정현파 또는 이의 2원 신호로 변환한 형태로 위상, 진폭, 주파수로 이루어진 적어도 하나 이상의 조합 패턴에 전이시켜 원 소스 데이터가 가지고 있는 데이터 파라미터를 패턴 전이시켜 위상, 진폭, 주파수로 이루어진 적어도 하나 이상의 조합 패턴에 1:1 대응시켜 원 소스 데이터의 파라미터를 간결화하여 데이터의 비트와 대역을 줄여 압축하고 압축된 데이터를 패턴 변환시의 독립성에 따라 하나의 블록으로 이를 순차적 또는 병렬적 그리고 이들의 조합에 의한 블록을 연결시켜 압축하고,

상기에서 압축된 위상, 진폭, 주파수로 이루어진 적어도 하나 이상의 조합 전이 패턴 변환 데이터를 상기 압축 과정에서 이미 규정된 패턴 시이퀀스 또는 프로그래머블 패턴 파라미터 발생기에 의해 원 소스 입력에 1:1 대응된 데이터를 개별적으로 감지하여 각각의 위상, 진폭, 주파수로 이루어진 적어도 하나 이상의 조합 전이 패턴에 1:1 대응되어진 원 소스 데이터를 상기 압축시 규정에 입각하여 복원하고 복원된 데이터를 상기 압축시와 마찬가지로 패턴 변환시의 독립성에 따라 하나의 블록으로 이를 상기 압축 과정에서 순차적 또는 병렬적 그리고 이들의 조합에 의해서 연결된 블록의 개수 및 형태에 맞추어 복원하는 것을 특징으로 하는 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환을 이용한 데이터 코딩 방법.
제 1항에 있어서, 상기 위상과 진폭 조합 전이 패턴 변환시 구형파 형태로 입력되는 소스 데이터를 상위 비트와 하위 비트로 나누어 각각 독립적으로 위상 전이 패턴과 진폭 전이 패턴으로 전이시켜 압축 및 복원을 행하고, 위상 전이 패턴과 진폭 전이 패턴에 전이된 각각의 상위 비트와 하위 비트를 정규화를 통해 압축 및 복원하는 것을 특징으로 하는 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환을 이용한 데이터 코딩 방법.
제 2항에 있어서, 상기 위상과 진폭 조합 패턴에 대응되는 파형은 아래식에 의한 것임을 특징으로 하는 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환을 이용한 데이터 코딩 방법.

단,, i=1,2,……,M, 0≤t≤T
제 2항에 있어서, 상기 진폭 전이 패턴을 압축시 정현파의 레벨의 변환을 가져오는 VCA로 구성하고 복원시 정현파의 레벨을 감지해 이산적 형태로 부호화하는 리미터 또는 디지털 레벨 디텍터로 구성된 것을 특징으로 하는 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환을 이용한 데이터 코딩 방법.
제 1항에 있어서, 상기 위상과 주파수 조합 전이 패턴 변환시 구형파 형태로 입력되는 소스 데이터를 상위 비트와 하위 비트로 나누어 각각 독립적으로 위상 전이 패턴과 주파수 전이 패턴으로 전이시켜 압축 및 복원을 행하고, 위상 전이 패턴과 진폭 전이 패턴에 전이된 각각의 상위 비트와 하위 비트를 정규화를 통해 압축 및 복원하는 것을 특징으로 하는 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환을 이용한 데이터 코딩 방법.
제 5항에 있어서, 상기 위상과 주파수 조합 패턴에 대응되는 파형은 아래식에 의한 것임을 특징으로 하는 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환을 이용한 데이터 코딩 방법.

단,, i=1,2,……,M, 0≤t≤T
제 1항에 있어서, 상기 위상, 진폭, 주파수 조합 전이 패턴 변환시 구형파 형태로 입력되는 소스 데이터를 상위 비트와 하위 비트로 나누어 각각 독립적으로 위상, 진폭 조합 전이 패턴으로 전이시켜 압축 및 복원을 행하고, 위상, 진폭 조합 전이 패턴에 전이된 출력을 주파수 전이 패턴에 전이시켜 압축 및 복원하는 것을 특징으로 하는 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환을 이용한 데이터 코딩 방법.
제 7항에 있어서, 상기 위상 및 진폭 그리고 주파수 조합 패턴에 대응되는 파형은 아래식에 의한 것임을 특징으로 하는 진폭, 위상, 주파수 조합 전이 패턴 변환을 이용한 데이터 코딩 방법.

단,, i=1,2,……,M, 0≤t≤T