KR20010089278A - 패킷 전송 프로토콜용의 손상된 패킷을 복구하는 방법 - Google Patents

Abstract

손상된 전송 패킷은 패리티 기호를 사용하여 복구되고 있다. 엔코더는 데이터의 입력 파일을 사용하고, 키 I는 예를 들어 전체 전송 패킷을 구성할 수 있는 출력 기호를 제공하기 위해 상기 입력 파일 내의 입력 기호의 수보다 많은 키 알파벳으로부터 선택된다. 키 I를 갖는 출력 기호는, 발생될 출력 기호에 대해 중량 W(I)를 결정하고, 키 I의 함수에 따라 상기 출력 기호와 결합된 출력 기호의 수 W(I)를 선택하며, 입력 기호를 블록으로 분류함이 없이 소거가 복구될 수 있도록 선택된 W(I) 입력 기호의 소정의 함수 값 F(I)로부터 출력 기호 값 B(I)를 발생시키는 것에 의해 생성된다. 엔코더는 다중 출력 기호를 생성하기 위해 반복적으로 호출될 수 있다. 출력 기호는 일반적으로 서로 독립적이고, 필요한 경우에는 한정되지 않은 수(I의 해상도를 받아야 함)가 발생될 수 있다. 디코더는 발생된 출력 기호 중의 일부 또는 모든 출력 기호를 수신한다. 입력 파일을 복호하는데 필요한 출력 기호의 수는, 입력 기호 및 출력 기호가 동일한 데이터 비트 수를 표시하는 것으로 가정하면, 그 입력 파일을 포함하는 입력 기호의 수와 동일하거나 또는 다소 크게 된다.

Description

패킷 전송 프로토콜용의 손상된 패킷을 복구하는 방법{LOST PACKET RECOVERY METHOD FOR PACKET TRANSMISSION PROTOCOLS}

통신 채널을 통해서 송신기와 수신기 간의 파일의 전송은 많은 연구 또는 학술 보고서의 주제가 되고 있다. 바람직하게, 수신기는 확신을 가지고 있는 일부 레벨로 송신기에 의해 채널을 통해서 전송된 데이터의 정확한 사본(copy)을 수신하는 것을 희망한다. 통신 채널이 물리적으로 실현 가능한 대부분의 모든 시스템을 커버하는 완전한 충실도를 가지고 있지 않은 경우에는, 전송시에 데이터가 손상되거나 또는 잘못 전달(誤傳)되는 것을 어떻게 처리할지의 여부가 주요 관심사가 되고 있다. 잘못 전달된 데이터가 오류 내에서 수신된 데이터인 경우, 수신기가 이러한 잘못 전달된 데이터를 항상 구별할 수 없기 때문에, 손상된 데이터(소거)는 종종 잘못 전달된 데이터(오류)의 경우보다 처리가 보다 용이하다. 소거("소거부호(erasure codes)"라고 칭함) 및/또는 오류["오류 정정 부호(error-correcting codes)" 또는 "ECC"]를 정정하기 위해서 많은 오류 정정 부호들이 개발되고 있다. 통상적으로, 사용되는 특정 부호는 데이터가 전송되고 이 데이터의 특성이 전송되는 채널의 인피델러티(infidelity)에 관한 일부의 정보에 기초하여 선택되고 있다. 예를 들어, 채널이 긴 기간의 인피델러티를 갖는 것으로 공지된 경우에는, 버스트 오류 부호가 그 적용을 위해서 가장 적합할 수 있다. 짧은 기간의 인피델러티인 경우, 때때로 이러한 오류는 간단한 패리티 부호가 가장 적합한 것으로 예상되고 있다.

통신 채널을 통한 다중 송신기 및/또는 다중 수신기간의 파일 전송도 많은 연구 또는 학술 보고서의 주제가 되고 있다. 통상적으로, 다중 송신기로부터의 파일 전송은 이 송신기로 하여금 중복된 노력을 최소화하기 위해서 상기 다중 송신기들 사이에서 조정이 필요하게 된다. 통상적인 다중 송신기 시스템에 있어서, 하나의 파일을 수신기로 송신하는 경우, 송신기에 의해 데이터를 전송하거나 전송중일 때 상기 다중 송신기들이 조정되지 않은 경우에는 파일의 세그먼트를 정확히 송신하지 않고서는 수신기가 많은 무익한 이중의 세그먼트를 수신할 가능성이 있다. 이와 유사하게, 서로 다른 수신기들이 서로 상이한 지점에서 송신기로부터의 전송을 정확히 결합하는 경우, 송신기로부터 송신된 데이터를 수신기에 의해 수신하는 모든 데이터들이 유용한 데이터임을 보장하도록 하는 것이 하나의 관심사가 되고 있다. 예를 들어, 송신기는 동일한 파일에 대한 데이터를 연속적으로 전송하는 것으로 가정한다. 송신기가 원래의 파일의 세그먼트를 정확히 송신하고 일부 세그먼트가 손상된 경우에는 파일 내의 각 세그먼트의 하나의 사본을 수신하기 전에 수신기가 많은 무익한 이중의 세그먼트를 수신할 가능성이 있다.

부호의 선택시에 다른 고려 사항으로는 전송을 위해 사용되는 프로토콜이다. "인터넷(Internet)"(이하, 머리글자로서 "I"라고 칭함)으로서 공지된 네트워크의 광역 인터넷워크(global Internetwork)의 경우, 패킷 프로토콜(packet Protocol)은 데이터 전송을 위해 사용되고 있다. 그 프로코콜은 인터넷 프로토콜(Internet Protocol) 또는 간단히 "IP"라고 칭한다. 데이터 파일 또는 데이터의 다른 블록이 IP 네트워크를 통해 전송되는 경우, 그것은 동일 크기의 입력 기호로 분할되고, 입력 기호는 연속적인 패킷 내에 배치된다. 패킷에 기초해서 존재하면, 패킷 지향식 부호화 체계가 적합할 수 있다. 입력 기호의 "크기"는 비트 내에서 측정될 수 있는데, 입력 기호가 존재하는지의 여부는 실제로 비트 스트림으로 분할되고, 입력 기호가 2^M기호의 알파벳으로부터 선택될 때 M 비트의 크기를 갖는다.

전송 제어 프로토콜("TCP")은 수령 통지 메카니즘(acknowledgement mechanism)을 갖는 공통의 사용시에 포인트 투 포인트[point-to-point; 2 지점간 단말용 기구(PTP)] 패킷 제어 구조이다. TCP는 1 대 1 통신용으로 적합하고, 송신기 및 수신기의 양자는 전송이 발생될 때에 그 전송과 일치하여 수신되며, 송신기에 부합하여 수신기가 사용될 수 있다. 그러나, TCP는 종종 1 대 다중 통신 및 다중 대 다중 통신용으로는 적합하지 않으며, 또한 송신기 및 수신기는 이들이 데이터를 송신하거나 또는 수신할 때 및 데이터를 송신하거나 또는 수신하는 장소를 독립적으로 결정한다.

TCP를 사용하면, 송신기는 정열된 패킷을 송신하고, 수신기는 각 패킷의 수신을 통지한다. 패킷이 손상되면, 송신기로 어떠한 수령 통지도 송신할 수 없으며, 송신기는 패킷을 다시 송신할 수 있다. 패킷 손상은 소정의 번호를 갖는다. 인터넷 상에서, 그 용량에 도달하기 위해 노선(router) 내의 버퍼링 기구에서 산발성 밀집을 초래하기 때문에 패킷 손상이 종종 발생하며, 패킷의 입력을 중지시키게 된다. TCP/IP와 같은 프로토콜로서, 수령 통지의 결함에 응답하거나 또는 수신기로부터의 명백한 요구에 응답하여 손상된 패킷을 다시 송신할 수 있기 때문에, 상기 수령 통지의 활용예는 전체적인 고장이 없이 패킷만을 손상시킬 수 있다. 어느 하나의 방식으로도, 수령 통지 프로토콜은 수신기로부터 송신기로의 이면 채널(back channel)을 필요로 한다.

비록 수령 통지에 기초한 프로토콜이 일반적으로 다수의 용도로 적합하고, 또한 실제로 현재 인터넷을 통해서 폭넓게 사용되고 있을지라도, 이러한 프로토콜들은 비효율적이고, 때때로 특정의 응용 분야에 대해서는 완전하게 수행할 수 없는 경우가 있다. 특히, 수령 통지에 기초한 프로토콜은 높은 대기 시간, 높은 패킷 손상 비율, 비조정된 수신기 결합 및 분리 및/또는 과도한 비대칭적 대역폭에 따라서 네트워크 내에서의 실행 동작이 불량하다. 높은 대기 시간은 수령 통지가 수신기로부터 이동해서 송신기로 복귀하는 데에 긴 시간이 걸린다. 또한, 높은 대기 시간은 재전송이 과도하게 길기 전에 전체적인 시간 내에서 발생될 수 있다. 높은 패킷 손상 비율도 동일한 패킷의 다양한 재전송이 도달에 실패할 수 있는 문제를 초래할 수 있고, 최종적으로 하나 또는 최종적으로 몇 개의 불운한 패킷을 얻기 위해서 긴지연을 초래한다.

"비조정된 수신기 결합 및 분리"는 각 수신기가 자체적인 판단력에 의해 진행하는 전송 세션을 결합 및 분리할 수 있는 환경을 의미한다. 이러한 환경은 인터넷, "비디오 온 서비스(video on demand)"와 같은 차세대 서비스 및 장래의 네트워크 공급자에 의해 서비스 제공될 기타의 서비스에 대해서 통상적인 것이다. 통상의 시스템에 있어서, 만일 수신기가 송신기의 조정없이 진행하는 전송을 결합 및 분리하면, 수신기는 서로 상이한 수신기에 의해 감지된 서로 상이하게 폭넓게 손상된 패턴으로 다수의 패킷 손상을 감지할 수 있다.

비대칭적 대역폭은 수신기로부터 송신기로의 반전 데이터 경로(이면 채널)가 순방향 경로보다 이용 가능성이 적고 보다 고비용인 경우의 상황을 의미한다. 이러한 비대칭적 대역폭은 종종 패킷을 통지하기 위해서 수신기에 대해서 과도하게 지연되고 및/또는 비용이 많이 소요될 수 있으며, 때때로 수령 통지는 지연이 다시 나타날 수 있다.

또한, 수령 통지에 기초한 프로토콜은 하나의 송신기가 다중 사용자에게 파일을 동시에 전송하는 방송을 위해 일정 비율로 정해지지는 않는다. 예컨대, 송신기는 위성 채널을 통해 다중 수신기로 파일을 전송하는 것을 가정한다. 파일의 확실한 전송을 위해 수령 통지 데이터(양 또는 음의 값 중 하나)에 의존하는 프로토콜은 각 수신기로부터 송신기로의 이면 채널을 필요로 하고, 이것은 설치를 위해 엄청난 비용이 소용될 수 있다. 또한, 이것은 수신기에서 송신되는 수령 통지의 모든 데이터를 적절히 처리할 수 있는 복잡하고 강력한 송신기를 필요로 한다. 서로다른 수신기가 상이한 세트의 패킷을 손상시키면, 다른 수신기에 의해서 무익한 이중 패킷의 수신을 초래하는 소수의 수신기에 의해서만 패킷의 전송을 누락시키는 다른 결점도 있다. 수령 통지에 기초한 통신 시스템 내에서 적절히 처리할 수 없는 또 다른 상황은 수신기가 비동기적으로 세션의 수신을 개시할 수 있는 경우, 즉 수신기가 전송 세션의 중간부에서 데이터의 수신을 개시할 수 있는 경우이다.

다수의 복잡한 설계에 있어서는 다중 방송 및 방송용 TCP/IP와 같은 수령 통지에 기초한 설계의 성능을 향상시키는 것이 제안되고 있다. 그러나, 각종의 이유에 의해서, 현 시점에서 명확하게 채택되고 있는 설계는 아무것도 없다. 일 예로서, 수령 통지에 기초한 프로토콜은 하나의 수신기가 저지구 주회 궤도("LEO")의 위성 통신 네트워크와 같은 다중 송신기로부터 정보를 얻는 경우에 일정한 비율에 따라 정해지지는 않는다. LEO 네트워크에 있어서, LEO 위성은 그 궤도로 인하여 상공을 신속하게 통과하여, 수신기가 짧은 시간 동안 임의의 특정 위성으로부터 보이는 곳에서만 존재하게 된다. 이에 적합한 네트워크를 구성하기 위해서, LEO 네트워크는 많은 위성을 포함하고, 수신기는 하나의 위성이 지평선 아래로 진행하고 다른 위성이 지평선 위로 상승함에 따라서 위성들 사이에서 간섭되지 않는다. 수령 통지에 기초한 프로토콜이 신뢰성을 확보하기 위해서 사용되는 경우, 복잡한 핸드 오프(hand-off) 프로토콜은 수신기가 하나의 위성으로부터 패킷을 수신하여 다른 위성으로 그 패킷의 수신을 통지함으로서 적합한 위성으로 복귀하는 수령 통지를 조정하기 위해서 필요할 수 있다.

수령 통지에 기초한 프로토콜에 대한 대체 방법으로서 실제로 종종 사용되는것은 캐루젤(carousel)에 기초한 프로토콜이 사용되고 있다. 캐루젤 프로토콜은 입력 파일을 동일한 길이의 입력 기호로 분할하고, 각 입력 기호를 패킷 내에 배치하며, 모든 패킷을 통해 연속적으로 순환해서 전송한다. 이 캐루젤 프로토콜에 있어서는 수신기가 하나의 패킷이라도 누락되면, 수신기는 이 누락된 패킷을 수신할 기회를 갖기 전에 전체적인 다른 사이클을 대기해야만 하는 주요한 단점이 있다. 다른 대체 방법에 있어서는 캐루젤에 기초한 프로토콜이 많은 양의 무익한 이중 데이터의 수신을 초래할 수 있다. 예컨대, 수신기가 캐루젤의 개시 시점에서 패킷을 수신하면, 잠시동안 수신을 정지시키고, 캐루젤의 개시 시점에서 다시 패킷의 수신을 시작하여, 다수의 무익한 이중의 패킷을 수신한다.

전술한 문제들을 해결하기 위해서 제안되고 있는 한 가지 해결 방법으로는 수령 통지에 기초한 프로토콜의 사용을 방지하고, 그 대신에 리드 솔로몬 부호(Reed-Solomon Code)와 같은 소거 부호를 사용하여, 신뢰성을 증가시키는 방법이 있다. 각종 소거 부호의 하나의 특성은 파일이 수신기에 대해 패킷으로 송신되는 입력 기호로 분할될 때, 일반적으로 패킷이 도달되는 것과 무관하게 충분히 많은 패킷이 수신되면 수신기로 하여금 전체적인 파일을 재구성하도록 복호화할 수 있도록 하는 것이다. 이와 같은 특성은 패킷이 손상되더라도 파일을 복구할 수 있기 때문에, 패킷 레벨에서 수령 통지를 위한 필요성을 제거한다. 그러나, 많은 소거 부호에 의한 해결 방법은 수령 통지에 기초한 프로토콜의 문제를 해결할 수 없거나 또는 새로운 문제를 일으킬 수 있다.

많은 소거 부호에 있어서의 하나의 문제점으로는 동작을 위해 과도한 전력소비 및 메모리를 필요로 한다. 소비 전력의 사용에 다소 효율적이고 메모리가 토네이도 부호화(tornado coding) 체계인 통신 용도로서 하나의 부호화 체계가 최근 개발되고 있다. 토네이도 부호는 입력 파일이 K 입력 기호로 표시되고 N 출력 기호(여기서, N의 값은 부호화 처리를 개시하기 전에 고정된다)를 결정하기 위해 사용되는 리드 솔로몬 부호와 유사하다. 토네이도 부호에 의한 부호화는 N 토네이도 출력 기호를 생성하는데 필요한 산술 연산의 평균 횟수가 N 배(어셈블리 부호 연산의 10과 거의 비슷하여 N 배)에 비례하고 전체 파일을 복호하는데 필요한 산술 연산의 전체 횟수도 N 배에 비례함으로써 리드 솔로몬 부호에 의해 부호화하는 것 보다도 일반적으로 더 빠르다.

토네이도 부호는 리드 솔로몬 부호를 능가하여 속도면에서 이점이 있지만, 여거 가지의 단점도 있다. 먼저, 출력 기호(N)의 수는 부호화 처리에 앞서 결정되어야 한다. 이것은 패킷의 손실 비율이 과대 평가되면 비능률적이 되고, 패킷의 손실 비율이 과소 평가되면 고장을 일으킬 수 있다. 이것은 토네이도 디코더가 복호화하여 원래의 파일을 복원하기 위해서 특정 수의 출력 기호[특히, K + A 패킷(여기서, A는 K보다 작다)]를 필요로 하기 때문이며, 만일 손실된 패킷의 수가 N - (K + A)보다 크면 원래의 파일은 복원될 수 없게 된다. 이러한 제한은 N이 적어도 실제의 패킷 손실에 의해 K + A보다 크게 선택되기만 하면 많은 통신 문제점들에 대해서 일반적으로 수용 가능하지만, 이것은 패킷 손실의 사전 추정을 필요로 한다.

토네이도 부호에 있어서는 그래프 구조 상의 일부의 방식으로 일치시키기 위해서 엔코더 및 디코더를 필요로 하는 또 다른 단점이 있다. 토네이도 부호는 이그래프가 구성되는 디코더에서 사전 처리단을 필요로 하고, 그 처리는 실질적으로 복호화를 지연시킨다. 또한, 사용되는 각 파일 크기에 대해 새로운 그래프가 생성될 필요가 있도록 파일 크기에 대해 그래프가 특정된다. 또, 토네이도 부호에 의해 필요하게 되는 그래프는 구성하는 데에 복잡하고, 최상의 성능을 얻기 위해서 서로 상이한 크기의 파일에 대한 매개 변수의 상이한 통상의 설정이 필요하다. 이들 그래프는 상당한 크기이고, 송신기 및 수신기의 양자 모두에서 데이터를 저장하기 위해 대용량의 메모리를 필요로 한다.

또한, 토네이도 부호는 고정된 그래프 및 입력 파일에 대하여 동일한 출력 기호 값을 정확히 발생시킨다. 이들 출력 기호는 K의 원래의 입력 기호와 N - K의 용장성 기호로 구성된다. 또, N은 1.5 또는 2 배의 K와 같이 K의 최소 배수인 경우에만 실시될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 송신기로부터 동일한 그래프를 사용하는 동일한 입력 파일로부터 생성된 출력 기호를 얻는 수신기가 다수의 무익한 이중 출력 기호를 수신할 가능성이 매우 크다. 이와 같은 가능성의 이유는, N 출력 기호가 시간에 앞서 고정되고, 그 기호가 송신되는 각 시간에 맞추어 각 송신기로부터 동일한 N 출력 기호가 송신되며, 동일한 N 출력 기호가 수신기에 의해 수신되기 때문이다. 예컨대, N = 1500, K = 1000을 가정하면, 수신기는 위성이 지평선 상에서 급강하하기 전에 하나의 위성으로부터 900 개의 기호를 수신한다. 위성이 조정되지 않고 정확히 동기되지 않으면, 다음 위성으로부터 수신기에 의해 수신된 토네이도 부호 기호는 다음 위성이 동일한 N 기호를 송신하기 때문에 부가되지 않을 수 있고, 상기 N 기호는 입력 파일을 복구하는데 필요한 100 개의 새로운 기호를 수신하기 전에 이미 수신된 900 개의 기호의 대부분의 사본을 수신기 내에서 수신할 가능성이 있다.

따라서, 송신기 또는 수신기에서 실행을 위해 과도한 소비 전력 또는 메모리를 필요로 하지 않는 간단한 소거 부호의 필요성이 제기되고 있고, 본 발명에 의하면 송신기와 수신기 사이에서 반드시 조정을 필요로 하지 않고 하나 이상의 송신기 및/또는 하나 이상의 수신기를 갖는 시스템 내에서 파일을 효율적으로 분배하는 데에 사용될 수 있다.

본 발명은 통신 시스템에서 데이터를 부호화(encoding) 및 복호화(decoding)하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 통신 데이터의 오류(errors) 및 간극(gaps)을 고려하여 데이터를 부호화 및 복호화하여 하나 이상의 데이터 공급원(source)으로부터 송출되는 통신 데이터를 효율적으로 이용하기 위한 통신 시스템에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템을 도시하는 블록도이다.

도 2는 도 1의 엔코더를 보다 상세히 도시하는 블록도이다.

도 3은 출력 기호가 관련된 입력 기호의 세트로부터 발생될 수 있는 방법을 예시하는 도면이다.

도 4는 도 1에 도시된 통신 시스템에 사용될 수 있는 기본 디코더의 블록도이다.

도 5는 또 다른 디코더의 블록도이다.

도 6은 출력 기호의 세트로부터 입력 기호를 복구하기 위해 도 5에 도시된 디코더와 같은 디코더에 의해 사용될 수 있는 처리 과정의 플로우챠트이다.

도 7은 수신된 출력 기호를 구성하기 위해 도 5에 도시된 수신 구조체와 같은 수신 구조체에 의해 사용될 수 있는 처리 과정의 플로우챠트이다.

도 8a는 수신된 출력 기호를 처리하기 위해 도 5에 도시된 복구 프로세서와 같은 복구 프로세서에 의해 사용될 수 있는 처리 과정의 플로우챠트이다.

도 8b 및 도 8c는 도 8a의 처리 과정의 변화 부분의 플로우챠트로서, 도 8b는 지연된 처리 과정을 포함한 복구 처리에서 실행되는 단계를 도시하며, 도 8c는 그 지연된 처리 과정을 도시하는 도면이다.

도 9는 도 2의 결합기를 보다 상세히 도시하는 블록도이다.

도 10은 입력 기호와 출력 기호와의 결합 관계를 신속하게 결정하기 위해 도 9에 도시된 결합기와 같은 결합기에 의해 사용될 수 있는 하나의 처리 과정의 플로우챠트이다.

도 11은 도 2의 중량 선택기를 보다 상세히 도시하는 블록도이다.

도 12는 소정의 출력 기호에 대한 중량을 결정하기 위해 도 11에 도시된 중량 선택기와 같은 중량 선택기에 의해 사용될 수 있는 처리 과정의 플로우챠트이다.

도 13은 특히 유효하지 않은 디코더에 대한 복호화 처리 과정의 플로우챠트이다.

도 14는 보다 유효한 디코더의 블록도이다.

도 15는 도 12 및 도 13을 참조하여 개시된 복호화 처리보다 효율적으로 복호화하기 위해 도 14의 디코더를 사용하여 실행될 수 있는 복호화 처리 과정의 플로우챠트이다.

도 16은 도 15의 복호화 처리를 위해 문서 및 수신된 출력 기호의 일예를 예시하는 도면이다.

도 17은 도 15에 도시된 복호화 처리 중에 디코더 테이블의 내용을 예시하는 도면이다.

도 18은 도 15에 도시된 복호화 처리 중에 사용될 수 있는 중량 선별 테이블의 내용을 예시하는 도면이다.

도 19는 도 15에 도시된 복호화 처리 중에 형성될 수 있는 실행 목록을 예시하는 도면이다.

도 20은 이상적인 분포를 위해 복구된 입력 기호의 수 대 복호화 가능한 세트의 크기를 나타내는 형태로 복구 처리의 진행 과정을 예시하는 도면이다.

도 21은 강한 중량 분포를 위해 복구된 입력 기호의 수 대 복호화 가능한 세트의 크기를 나타내는 형태로 복구 처리의 진행 과정을 예시하는 도면이다.

도 22는 이전의 도면에 예시된 엔코더 및 디코더를 사용하여 하나의 송신기와 하나의 수신기간의 포인트 투 포인트(point-to-point; 2 지점간 단말용 기구)통신 시스템을 예시하는 도면이다.

도 23은 이전의 도면에 예시된 엔코더 및 디코더를 사용하여 하나의 송신기와 다중 수신기(도면에는 하나의 수신기만 도시됨)간의 방송 통신 시스템을 예시하는 도면이다.

도 24는 하나의 수신기가 통상 독립된 다중 송신기로부터 출력 기호를 수신하는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템을 예시하는 도면이다.

도 25는 하나의 수신기 및/또는 하나의 송신기만이 사용되는 경우보다 적은 시간 내에 입력 파일을 수신하기 위해서 가능한 독립된 다중 수신기가 통상 독립된 다중 송신기로부터 출력 기호를 수신하는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템을 예시하는 도면이다.

부록 A는 중량 배분을 실행하기 위한 소스 부호 일람표를 나타내고 있다.

본 발명에 따른 통신 시스템의 일 실시예에 있어서, 데이터의 입력 파일을 이용하는 엔코더와, 출력 기호를 생성하는 키를 포함하고, 상기 입력 파일은 일력 알파벳으로부터 각각 선택되는 정렬된 복수 개의 입력 기호이며, 상기 키는 키 알파벳으로부터 선택되고, 출력 기호는 출력 알파벳으로부터 선택된다. 키 I를 갖는 출력 기호는 생성될 출력 기호에 대한 중량[W(I)](여기에서, 중량(W)은 복수 개의 키를 통해 적어도 2 개의 값들 사이에서 변화하는 양의 정수임)을 결정하고, I의 함수에 따라서 출력 기호와 관련된 입력 기호의 W(I)를 선택하며, 상기 선택된 W(I) 입력 기호의 소정의 값 함수[F(I)]로부터 출력 기호의 값[B(I)]을 생성함으로써 발생된다. 상기 엔코더는 한번 이상 호출될 수 있고, 다른 키를 갖는 각 시간 및 이러한 각 시간은 출력 기호를 제공한다. 출력 기호는 일반적으로 서로 독립적이고, 필요하면 한정되지 않은 번호(I의 해상도를 받아야 함)가 발생될 수 있다.

본 발명에 따른 디코더에 있어서, 수신기에 의해 수신된 출력 기호는 송신기로부터 송신된 출력 기호이고, 상기 송신기는 입력 파일의 부호화에 기초한 출력 기호를 발생시킨다. 출력 기호가 전송 중에 손실될 수 있기 때문에, 디코더는 송신된 출력 기호의 임의의 부분을 수신하는 경우에만 적절히 동작시킨다. 입력 파일을 복호하는데 필요한 출력 기호의 수는, 입력 기호 및 출력 기호가 동일한 데이터 비트 수를 표시하는 것으로 가정하면, 그 입력 파일을 포함하는 입력 기호의 수와 동일하거나 또는 다소 크게 된다.

본 발명에 따른 하나의 복호화 처리에 있어서, 각각의 수신된 출력 기호에 대해서는 1) 수신된 출력 기호의 키 I를 식별하는 단계; 2) 출력 기호에 대해 수신된 출력 기호 값 B(I)를 식별하는 단계; 3) 출력 기호의 중량 W(I)를 결정하는 단계; 4) 출력 기호와 관련된 입력 기호의 중량 W(I)에 대한 위치를 결정하는 단계; 5) 중량 W(I) 및 관련된 입력 기호의 위치를 따라서 출력 기호 테이블 내에 B(I)를 저장하는 단계에 의해 실행된다. 중량 1의 미사용된 많은 출력 기호가 존재하지 않을 때까지 이하의 처리를 반복해서 수행한다. 즉, 1) 1의 중량을 가지며 "써서 낡은(used up)" 출력 기호로서 표시되지 않은 각 저장된 출력 기호에 대해서, 키 I에 기초해서 출력 기호와 관련된 유일하게 잔류하는 복구되지 않는 입력 기호의 위치 J를 계산하고, 2) 그 출력 기호로부터 입력 기호 J에 대한 값을 계산하며, 3) 입력 기호 J를 갖는 관련된 출력 기호 테이블 내에서 출력 기호를 식별하고, 4) 입력 기호 J와 독립적이 되도록 식별된 출력 기호에 대한 값 B를 재계산하며, 5) 식별된 출력 기호의 중량을 1 씩 감소시키고, 6) 입력 기호 J를 복구하는 것으로서 표시하며 키 I를 갖는 출력 기호를 써서 낡은 것으로 표시하는 동작을 반복 수행한다. 이러한 처리 과정은 정렬된 세트의 입력 기호가 복구될 때까지, 즉 전체 입력 파일이 완전하게 복구될 때까지 반복해서 수행된다.

본 발명의 하나의 이점은, 송신기가 임의의 소정의 입력 파일에 대해 효율적으로 한정되지 않은 세트의 출력 기호를 송신할 수 있기 때문에, 수신기가 임의의 소정의 전송 지점에서 수신을 개시할 필요가 없고, 출력 기호의 세트 번호가 발생된 후에 송신기를 중지시킬 필요가 없는 이점이 있다. 그 대신에 수신기는 수신이 준비되었을 때, 그리고 수신을 할 수 있을 때마다 수신을 개시할 수 있고, 랜덤 패턴 내에서 패킷이 손실될 수 있으며, 수신된 대부분의 데이터가 "정보 부가" 데이터, 즉 이미 사용 가능한 정보가 이중 정보이기 보다 복구 처리에 도움을 주는 데이터인 양호한 가능성을 갖는 것이 정지된다. 독립적으로 발생된(종종 랜덤하게 관련되지 않은) 데이터 스트림이, 다중 소스 발생 및 수신이 가능하도록 다수의 이점이 유도되는 정보 부가 방법 내에서 부호화되는 사실에 의해 견고함 및 조정되지 않은 결합 및 분리를 소거한다.

본원 명세서에 개시된 본 발명의 추가의 특성 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명으로부터 보다 명확히 이해할 수 있을 것이다.

본원 명세서에 개시된 실시예에서는, "연쇄 반응 부호화(chain reaction coding)"로서 나타낸 부호화 체계(coding scheme)가 설명되어 있고, 이 설명에서 사용되는 각종 용어의 의미 및 범위의 설명에 의해 진행된다.

연쇄 반응 부호화에 의해, 출력 기호는 필요에 따라 입력 파일로부터 송신기에 의해 생성된다. 각 출력 기호는 다른 출력 기호가 생성되는 방법과 상관없이 생성될 수 있다. 임의의 시점에서, 송신기는 출력 기호를 생성하는 것을 중지시킬 수 있고, 송신기가 출력 기호를 생성하는 것을 중지시키거나 또는 그 생성을 다시 개시할 때 임의적으로 제한할 필요는 없다. 한번 생성되면, 각 패킷에 하나 이상의출력 기호가 포함됨에 따라서, 이들 출력 기호들이 각 패킷 내부에 배치되어, 그들 목적지로 송신될 수 있다.

본원 명세서에서 사용되는 바와 같이, "파일"이라고 하는 용어는 하나 이상의 소스에 저장되어, 하나의 유닛으로서 하나 이상의 목적지로 전달될 수 있는 임의의 데이터를 의미한다. 따라서, 문서, 이미지 및 파일 서버 또는 컴퓨터 기억 장치로부터의 파일은 전달될 수 있는 "파일"의 모든 예이다. 파일은 공지된 크기(하드 디스크 상에 저장된 1 메가바이트(MB) 이미지 등)일 수 있거나 또는 공지되지 않은 크기(스트리밍 소스의 출력으로부터 취할 수 있는 파일 등)일 수 있다. 어느 경우에도, 파일은 입력 기호의 시퀀스이고, 각 입력 기호는 파일의 위치 및 값을 가지고 있다.

전송은 파일을 전달하기 위해서 채널을 통해 하나 이상의 송신기로부터 하나 이상의 수신기로 데이터를 전송하는 처리이다. 하나의 송신기가 완전한 채널에 의해 임의의 수의 수신기에 접속되면, 그 수신된 데이터는 모든 데이터가 정확히 수신됨에 따라서 입력 파일의 정확한 사본이 될 수 있다. 여기에서, 가장 실질적인 채널에 대한 경우에 있을 때 그 채널을 완전하지 않은 것으로 가정하거나 또는 일부 시스템에 대한 경우에 있을 때 데이터가 하나 이상의 송신기로부터 전송되어 오는 것으로 가정한다. 많은 채널 결함 중에서, 관심이 되고 있는 2 가지 결함은 데이터 소거 및 데이터 불완전(데이터 소거의 특정 경우로서 취급될 수 있는 것)이다. 데이터 불완전은 수신기가 전송 종료 전에 데이터의 수신을 정지시키거나 또는 수신기가 데이터의 수신을 간헐적으로 정지시키고 다시 데이터의 수신을 개시하는것에 의해 일부의 데이터가 이미 통과되고 있을 때까지 수신기가 데이터의 수신을 개시하지 않는 경우에 발생한다. 불완전 데이터의 일례로서, 이동 위성 송신기가 입력 파일을 표시하는 데이터를 전송할 수 있고, 수신기가 도달 거리 내에 유지되기 전에 전송을 개시할 수 있다. 수신기가 도달 거리 내에 유지되면, 수신기가 위성 접시형 안테나를 재지향시킬 수 있는 지점(데이터를 수신할 수 없는 시간 동안)에서 도달 거리 이내로 이동된 다른 위성에 의해 전송되고 있는 동일 입력 파일과 관련된 데이터의 수신을 개시하기 위해서, 위성이 도달 거리 외부로 이동될 때까지 데이터를 수신할 수 있다. 이와 같은 설명으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 수신기가 전체 시간의 도달 거리 내에 있지만 수신기가 데이터 수신을 개시하는 지점까지의 모든 데이터가 채널 내에서 손실되는 경우와 같이 상기 수신기가 데이터 불완전함(및 수신기가 동일한 문제를 갖는 상태)을 처리할 수 있기 때문에, 데이터 불완전은 데이터 소거와 같은 특정의 경우이다. 또한, 통신 시스템 설계시에 알 수 있는 바와 같이, 검출 가능한 오류는 이 검출 가능한 오류를 갖는 모든 데이터 블록 또는 기호를 간단히 중지시키는 것에 의한 소거와 등가일 수 있다.

일부 통신 시스템에 있어서, 수신기는 다중 송신기에 의해 발생되거나 또는 다중 접속을 사용하는 하나의 송신기에 의해 발생된 데이터를 수신한다. 예를 들어, 다운로드의 속도를 증가시키기 위해서, 수신기는 동일한 파일과 관련된 데이터를 전송하기 위해 하나 이상의 송신기에 동시에 접속될 수 있다. 다른 예로서, 송신기에 접속하는 채널의 대역폭과 전체 전송 속도를 정합하기 위해 이들 하나 이상의 스트림에 수신기를 접속 가능하도록 다중 방송 전송, 다중 방송 데이터 스트림이 전송될 수 있다. 이와 같은 모든 경우에, 전송 속도가 서로 상이한른 스트림에 대해 크게 상이하고 손실이 있는 임의의 패턴이 존재하는 경우에도, 전송된 모든 데이터가 수신기와 독립적으로 사용되는, 즉 다중 소스 데이터가 스트림들 중에서 용장성이 없는 것을 보장하는 것이 고려되고 있다.

일반적으로, 전송은 송신기와 수신기를 접속하는 채널을 통해서 송신기로부터 수신기로 데이터를 이동시키는 동작이다. 채널은 실시간 채널일 수 있으며, 상기 채널은 데이터를 얻기 위해 송신기로부터 수신기로 데이터를 이동시기거나 또는 송신기로부터 수신기로의 이동중에 일부 데이터 또는 모든 데이터를 저장시킬 수 있다. 후자의 예는 디스크 기억 소자 또는 기타의 다른 기억 소자이다. 그 예로서, 데이터를 발생시키는 프로그램 또는 소자는 송신기를 경유해서 기억 소자로 데이터를 전송할 수 있다. 수신기는 기억 소자로부터 데이터를 판독하는 프로그램 또는 소자이다. 송신기가 데이터를 기억 소자 상에서 구하기 위해 사용되는 메카니즘, 상기 기억 소자 자체 및 수신기가 데이터를 기억 소자로부터 구하기 위해 사용되는 메카니즘은 채널로부터 공동으로 형성된다. 만일 이들 메카니즘 또는 기억 소자가 데이터를 손상시킬 가능성이 있다면, 채널 내에서 데이터 소거로서 처리될 수 있다.

송신기 및 수신기가 데이터 소거 채널에 의해 분리되면, 입력 파일의 정확한 사본을 전송할 수 없는 것이 바람직하지만, 그 대신에 소거의 복구에 도움을 주는 입력 파일로부터 생성된 데이터를 전송한다. 엔코더는 작업을 처리하는 회로, 소자, 모듈 또는 부호 세그먼트이다. 엔코더의 동작을 조사하는 한 가지 방법은 엔코더가 입력 기호로부터 출력 기호를 발생시키는 방법이고, 입력 기호 값의 시퀀스는 입력 파일을 나타낸다. 따라서, 각 입력 기호는 입력 파일 내의 위치 및 값을 가질 수 있다. 디코더는 입력 기호를 수신기에 의해 수신된 출력 기호로부터 재구성하는 회로, 소자, 모듈 또는 부호 세그먼트이다.

연쇄 반응 부호화는 입력 기호의 임의의 특정 형태로 제한하는 것은 아니지만, 입력 기호의 형태는 이 분야에 의해 종종 지시된다. 통상적으로, 입력 기호에 대한 값은 일부 양의 정수 M에 대한 2^M기호의 알파벳으로부터 선택된다. 이 경우에, 입력 기호는 입력 파일로부터 M 비트의 데이터 시퀀스에 의해 표시될 수 있다. M의 값은 이 용도의 사용 및 채널에 기초하여 종종 결정된다. 예컨대, 패킷에 기초한 인터넷 채널에 대하여, 1024 바이트 크기(1 바이트는 8 비트)의 페이로드를 갖는 패킷이 적절할 수 있다. 이 예에서, 각 패킷은 하나의 출력 기호 및 8 바이트의 보조 정보를 포함하는 것을 가정하면, M = (1024 - 8)·8 또는 8128 비트의 입력 기호 크기가 적합할 수 있다. 다른 예에서, 일부 위성 시스템은 각 패킷의 페이로드가 188 바이트를 포함하는 MPEG 패킷 규격을 사용한다. 그 예에서, 각 패킷이 하나의 출력 기호 및 4 바이트의 보조 정보를 포함하는 것을 가정하면, M = (188 - 4)·8 또는 1472 비트의 입력 기호 크기가 적당할 수 있다. 연쇄 반응 부호화를 사용하는 다용도의 통신 시스템에 있어서, 입력 기호 크기(즉, M: 입력 기호에 의해 부호화된 비트 수를 나타냄)와 같은 특수 용도의 매개 변수는 그 용도에 따라 가변적으로 설정될 수 있다.

각 출력 기호는 일정한 값을 갖는다. 하나의 양호한 실시예에서는 이하에 설명하는 사항이 고려되고 있는데, 각 출력 기호는 "키"라고 칭하는 식별자를 가지고 있다. 바람직하게, 각 출력 기호의 키는 수신기가 하나의 출력 기호를 다른 출력 기호로부터 구별할 수 있도록 수신기에 의해 용이하게 결정할 수 있다. 바람직하게, 출력 기호의 키는 다른 모든 출력 기호의 키와는 상이하다. 또한, 수신된 출력 기호의 키를 결정하기 위해서, 가능한 적은 데이터가 수신기에 의한 수신 순서에 따라 전송시에 포함되는 것이 바람직하다.

간단한 형태의 키 입력(keying)에 있어서, 엔코더에 의해 발생된 연속 출력 기호에 대한 키의 시퀀스는 연속적인 정수의 시퀀스이다. 이 경우에, 각 키는 "시퀀스 번호"라고 칭한다. 각각의 전송 패킷 내에 하나의 출력 기호 값이 존재하는 경우에는, 시퀀스 번호가 패킷 내에 포함될 수 있다. 시퀀스 수가 최소 수의 바이트(예컨대, 4 바이트)와 통상 일치할 수 있기 때문에, 일부 시스템 내의 출력 기호 값에 따라 시퀀스 수가 포함되는 것이 경제적이다. 예를 들어, 1024 바이트의 UDP 인터넷 패킷을 각각 사용하여 시퀀스 수에 대한 각 패킷 내에 4 바이트를 할당하는 것은 0.4%의 작은 오버헤드에서만 발생한다.

다른 시스템에 있어서, 1 매 이상의 데이터로부터 키를 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 하나 이상의 송신기로부터의 동일 입력 파일에서 발생된 하나 이상의 데이터 스트림을 수신하는 수신기를 포함하는 시스템이 고려되고, 전송된 데이터는 하나의 출력 기호를 각각 포함하는 패킷의 스트림이다. 이와 같은 모든 스트림이 동일한 세트의 시퀀스 번호를 키로서 사용하면, 수신기가 동일한 시퀀스 번호를 가진 출력 기호를 수신할 가능성이 있다. 동일한 키를 갖는 출력 기호 또는동일한 시퀀스 번호를 갖는 경우에 있어서 입력 파일에 대한 동일한 정보를 포함하기 때문에, 수신기에 의해 이중의 데이터의 무익한 수신을 초래하게 된다. 따라서, 그와 같은 상황에서, 키의 내부에는 시퀀스 번호로 쌍을 이루는 유일한 스트림 식별자를 포함하는 것이 바람직하다.

예컨대, UDP 인터넷 패킷의 스트림에 대해서, 데이터 스트림의 유일한 식별자는 송신기의 IP 어드레스 및 패킷을 전송하기 위해 송신기가 사용되는 포트 번호를 포함할 수 있다. 송신기의 IP 어드레스 및 스트림의 포트 번호가 각 UDP 패킷의 헤더의 일 부분이기 때문에, 이들 키의 부분이 수신기에 사용 가능하게 하는 것을 보장하기 위해서 각 패킷 내에서는 추가의 공간을 필요로 하지 않는다. 송신기는 대응하는 출력 기호와 함께 각 패킷의 내부로 시퀀스 번호만을 삽입할 필요가 있고, 수신기는 시퀀스 번호 및 패킷 헤더로부터 수신된 출력 기호의 전체 키를 재구성할 수 있다. 다른 예로서, IP 다중 방송 패킷의 스트림에 대해서, 데이터 스트림의 유일한 식별자는 IP 다중 방송 어드레스를 포함할 수 있다. IP 다중 방송 어드레스가 각 IP 다중 방송 패킷의 헤더의 일 부분이기 때문에, 이러한 상황에 적용되는 UDP 패킷을 주목할 필요가 있다.

출력 기호의 위치에 의한 키 입력은 그 입력이 가능할 때가 바람직하다. 위치 키 입력은 CD-ROM(Compact Disk Read-Only-Memory)과 같은 기억 장치로부터 출력 기호를 판독하기 위해 동작할 수 있는데, 출력 기호의 키는 CD-ROM 상의 그들의 위치(즉, 트랙, 펄스 섹터, 섹터 내의 펄스 위치 등)이다. 위치 키 입력은 ATM(비동기식 전송 모드) 등의 회로에 기초한 전송 시스템을 위해 동작할 수도 있는데,정렬된 데이터 셀은 타이트한 타이밍 구속하에서 전송된다. 이와 같은 형태의 키 입력으로, 수신기는 키를 명백히 전송하는데 필요한 공간이 없이 출력 기호의 키를 다시 구성할 수 있다. 물론, 위치 키 입력은 그와 같은 위치 정보가 사용 가능하고 신뢰 가능하도록 할 필요가 있다.

위치에 따라서 키 입력은 다른 키 입력 방법과 조합될 수도 있다. 예컨대, 각 패킷이 하나 이상의 출력 기호를 포함하는 패킷 전송 시스템을 고려한다. 이 경우에, 출력 기호의 키는 유일한 스트림 식별자, 시퀀스 번호 및 패킷 내의 출력 기호의 위치로부터 구성될 수 있다. 데이터 소거가 일반적으로 전체 패킷의 손실이 발생되기 때문에, 수신기는 일반적으로 전체 패킷을 수신한다. 이 경우에, 수신기는 패킷(이 패킷에는 유일한 스트림 식별자를 포함한다)의 헤더, 패킷 내의 시퀀스 번호 및 패킷 내의 출력 기호의 위치로부터 출력 기호의 키를 다시 구성할 수 있다.

일부 시스템 내에서 바람직한 키 입력의 다른 형태는 랜덤 키 입력이다. 이들 시스템에 있어서, 랜덤(또는 의사 랜덤) 번호가 발생되면, 각 출력 기호에 대한 키로서 사용되고, 출력 기호로서 명백히 전송된다. 랜덤 키 입력의 하나의 특성은 상이한 물리적 위치(가능한 키의 범위가 충분히 긴 것으로 가정한다)에서 상이한 송신기에 의해 발생된 키에 대해서 조차도, 동일한 값을 갖는 키의 부분이 작게 될 가능성이 있는 것이다. 이러한 키 입력의 형태는 그 실행의 간소화로 인하여 일부 시스템에서 다른 형태에 걸쳐서 이점을 가질 수 있다.

전술한 바와 같이, 연쇄 반응 부호화는 데이터 소거의 기대값이 존재하거나전송이 개시 및 종료될 때 수신기가 수신을 정확히 개시 및 종료할 수 없는 것에 유용하다. 후자의 조건은 본원 명세서에서 "데이터 불완전"이라고 칭한다. 이들 조건은 연쇄 반응 부호화가 사용될 때, 그 연쇄 반응 부호화 데이터가 정보 부가물이 있도록 크게 독립적으로 수신되기 때문에 통신 처리에 악영향을 주지는 않는다. 출력 기호의 가장 랜덤한 보정이 본원 명세서에 개시된 연쇄 반응 부호화 시스템에 대한 경우가 있는 크게 정보 부가되는데 충분히 독립적인 경우에, 임의의 적절한 수의 패킷은 입력 파일을 복구시키기 위해 사용될 수 있다. 100 개의 패킷이 데이터 소거를 야기시키는 노이즈의 버스트에 의해 손실되는 경우, 소거된 패킷의 손실을 대체하기 위해 버스트 후에 별도의 100 개의 패킷을 픽업할 수 있다. 전송을 개시할 때 수신기가 송신기의 내부에서 조정되지 않기 때문에 1000 개의 패킷이 손실되는 경우, 수신기는 송신의 임의의 다른 기간 또는 다른 송신기로부터 이들 1000 개의 패킷을 정확히 픽업할 수 있게 된다. 연쇄 반응 부호화에 따라서, 수신기는 임의의 특정 세트의 패킷을 픽업하기 위해서 한정되지 않으며, 그에 따라서 하나의 송신기로부터 일부 패킷을 수신하여, 다른 송신기로 전환하며, 일부 패킷이 손실되고, 주어진 전송의 개시 또는 종료를 생략하며, 입력 파일의 복구를 정지시킬 수 있다. 수신기와 송신기의 조정없이 전송을 결합 및 분리시키기 위한 능력은 통신 처리를 크게 단순화시킨다.

기본적인 실행

연쇄 반응 부호화를 사용하여 파일을 전송하는 방법은, 입력 파일로부터 입력 기호를 발생하는 단계, 형성하는 단계 또는 추출하는 단계, 입력 기호를 하나이상의 출력 기호로 부호화하는 단계, 및 출력 기호를 채널을 통해 하나 이상의 수신기로 전송하는 단계를 포함하며, 각 출력 기호는 다른 모든 출력 기호의 키에 기초하여 독립적으로 발생시킨다. 연쇄 반응 부호화를 사용하여 입력 파일의 사본을 수신(및 재구성)하는 방법은, 하나 이상의 데이터 스트림으로부터 출력 기호의 일부 세트 또는 서브세트를 수신하는 단계, 및 수신된 출력 기호의 값 및 키로부터 입력 기호를 복호화하는 단계를 포함한다.

전술한 바와 같이, 디코더는 하나 이상의 출력 기호의 값 및 이미 복구된 다른 입력 기호의 값에 대한 정보로부터 가능한 입력 기호를 복구시킬 수 있다. 따라서, 상기 디코더는 일부 출력 기호로부터 일부 입력 기호를 복구할 수 있고, 이것은 디코더가 이들 복호화된 입력 기호 및 이전에 수신된 출력 기호 등으로부터 다른 입력 기호를 차례로 복호 가능하며, 그에 따라서 수신기에서 재구성되는 파일의 입력 기호의 복구의 "연쇄 반응"을 발생시킨다.

본 발명의 특징은 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명할 것이다.

도 1은 연쇄 반응 부호화를 사용하는 통신 시스템(100)의 블록도이다. 통신 시스템(100)에서는 입력 파일(101) 또는 입력 파일 스트림(105)을 입력 기호 발생기(110)로 제공한다. 입력 기호 발생기(110)는 입력 파일 또는 스트림으로부터 하나 이상의 입력 기호[IS(0), IS(1), IS(2), ‥‥]의 시퀀스를 발생시키는데, 각 입력 기호는 도 1에서 괄호속에 넣어진 정수로서 표시된 값 및 위치를 갖는다. 전술한 바와 같이, 입력 기호에 대해 가능한 값(즉, 그 알파벳)은 각 입력 기호가 입력 파일의 M 비트에 대해 부호화하도록 통상 2^M기호의 알파벳이다. M의 값은 통신 시스템의 사용에 의해 일반적으로 결정되지만, 다용도 시스템은 M이 사용중에 변화될 수 있도록 입력 기호 발생기(110)에 대해 입력되는 기호 크기를 포함할 수 있다. 입력 기호 발생기(110)의 출력은 엔코더(115)로 공급된다.

키 발생기(120)는 엔코더(115)에 의해 생성될 각 출력 기호를 위한 키를 발생시킨다. 각 키는 이전에 설명된 방법 또는 동일한 입력 파일을 위해 생성된 키의 큰 부분이 유일하게 되는 것을 보장하는 임의의 비교 가능한 방법 중 하나에 따라서 생성되는데, 이들 방법은 키 발생기 또는 다른 키 발생기에 의해 생성된다. 예컨대, 키 발생기(120)는 각 키를 제공하기 위해서 카운터(125)의 출력, 스트림 식별자(130)의 출력 및/또는 난수 발생기(135)의 출력의 조합을 사용할 수 있다. 키 발생기(120)의 출력은 엔코더(115)로 공급된다.

키 발생기(120)에 의해 공급된 각 키 I로부터 엔코더(115)는 입력 기호 발생기에 의해 제공된 입력 기호로부터 값 B(I)인 출력 기호를 발생시킨다. 각 출력 기호의 값은 그 키 및 하나 이상의 입력 기호의 일부 부분에 기초하여 생성되고, 본원 명세서에서는 출력 기호의 "결합된 입력 기호" 또는 그들의 "결합"이라고 칭한다. 함수("값 함수")의 선택 및 그 결합은 이하에서 상세히 설명하는 처리에 따라 실행된다. 통상적으로, 항상이라고는 할 수 없지만, M은 입력 기호 및 출력 기호에 대해 동일, 즉 동일한 비트 번호에 대한 양자의 부호 모두에 대해 동일하다.

일부의 실시예에 있어서, 입력 기호의 번호 K는 그 결합을 선택하기 위해 엔코더에 의해 사용된다. 만일 K가 입력이 스트리밍 파일(streaming file)인 경우와 같이 사전에 공지되지 않은 경우, K는 정확히 평가될 수 있다. K 값은 입력 기호에대한 저장을 할당하기 위해 엔코더(115)에 의해 사용될 수도 있다.

엔코더(115)는 전송 모듈(140)로 출력 기호를 공급한다. 전송 모듈(140)은 키 발생기(120)로부터 각 출력 기호의 키를 공급할 수도 있다. 전송 모듈(140)은 출력 기호를 전송하고, 사용된 키 입력 방법에 의존하며, 전송 모듈(140)은 전송된 출력 기호의 키에 관한 일부 데이터를 채널(145)에 걸쳐서 수신 모듈(150)로 전송할 수 있다. 채널(145)은 소거 채널인 것으로 가정하고 있지만, 통신 시스템(100)의 고유 동작을 위한 필요 조건은 아니다.

모듈(140, 145, 150)은, 전송 모듈(140)이 출력 기호 및 그들 키에 대해 필요한 임의의 데이터를 채널(145)로 송신하는 데 적합하고, 수신 모듈(150)이 출력 기호 및 그들 키에 대해 잠재적으로 일부 데이터를 채널(145)로부터 수신하는 데 적합하기만 하다면, 임의의 적합한 하드웨어 구성, 소프트웨어 구성, 물리적 매체, 또는 이들의 임의의 조합품이 될 수 있다. 결합을 결정하기 위해 사용되는 경우, K의 값은 채널(145)을 통해 송신될 있거나 또는 엔코더(115) 및 디코더(155)의 일치에 의해 시간에 앞서 설정될 수 있다.

전술한 바와 같이, 채널(145)은 텔레비젼 송신기로부터 텔레비젼 수신기로의 인터넷 또는 방송 연결 또는 한 지점에서 다른 지점으로의 전화 접속을 통한 경로와 같은 실시간 채널이 될 수 있거나, 또는 채널(145)은 CD-ROM, 디스크 드라이브, 웹 사이트 등과 같은 기억 채널이 될 수 있다. 채널(145)은 사용자가 퍼스널 컴퓨터로부터 전화선을 통하여 인터넷 서비스 공급자(ISP)에게로 입력 파일을 송신할 때 형성되는 채널과 같은 실시간 채널 및 저장 채널의 조합에 의해 이루어질 수도있고, 상기 입력 파일은 웹 서버 상에 저장되고 인터넷을 통해 수신기로 연속적으로 송신된다.

채널(145)이 소거 채널로 가정되기 때문에, 통신 시스템(100)은 수신 모듈(150)을 빠져 나오는 출력 기호와 전송 모듈(140)로 진행하는 출력 기호의 사이에서 1대 1 통신을 가정할 수는 없다. 실제로, 채널(145)이 패킷 네트워크를 포함하는 경우, 통신 시스템(100)은 채널(145)을 통한 전송시에 임의의 2 이상의 패킷의 상대 순서가 유지되는 것을 가정할 수는 없다. 따라서, 출력 기호의 키는 전술한 하나 이상의 키 입력 체계를 사용하여 결정되고, 그 출력 기호가 수신 모듈(150)을 빠져 나오는 순서에 의해 반드시 결정되지는 않는다.

수신 모듈(150)은 출력 기호를 디코더(155)로 공급하고, 임의의 데이터 수신 모듈(150)은 키 재발생기(160)로 공급되는 출력 기호의 키에 대한 정보를 수신한다. 키 재발생기(160)는 수신된 출력 기호에 대한 키를 재발생시키고 이들 키를 디코더(155)로 공급한다. 디코더(155)는 입력 기호[IS(0), IS(1), IS(2), ‥‥]를 복구시키기 위해서 대응하는 출력 기호와 함께 키 재발생기(160)에 의해 공급된 키를 사용한다. 디코더(155)는 복구된 입력 기호를 입력 파일(101) 또는 입력 파일 스트림(105)의 사본(170)을 발생시키는 입력 파일 리어셈블러(165)로 공급한다.

기본적인 엔코더

도 2는 도 1에 도시된 엔코더(115)의 일 실시예의 블록도이다. 도 2의 블록도는 이 도 2에 도시된 엔코더에 의해 실행되는 일부의 처리 과정의 논리적 등가물을 나타내는 도면인 도 3을 참조하여 본원 명세서에서 설명한다.

엔코더(115)에는 입력 기호와 발생될 각 출력 기호에 대한 키가 공급된다. 도시된 바와 같이, K 입력 기호는 입력 기호 버퍼(205) 내에 저장된다. 키 I[도 1에 도시된 키 발생기(120)에 의해 제공된다]는 값 함수 선택기(210), 중량 선택기(215) 및 결합기(220)로 입력된다. 입력 기호 K의 번호도 이들 3 개의 구성 소자(210, 215, 220)로 제공된다. 계산기(225)는 값 함수 선택기(210), 중량 선택기(215) 및 결합기(220) 및 입력 기호 버퍼(205)로부터의 출력을 수신하기 위해 결합되고, 출력 기호 값에 대한 출력을 갖는다. 도 2에 도시된 소자에 대해 다른 등가의 장치가 사용될 수 있고, 본 발명에 따른 엔코더의 일예임을 이해할 수 있을 것이다.

그 동작에 있어서, K 입력 기호는 수신되어 입력 기호 버퍼(205)에 저장된다. 전술한 바와 같이, 각 입력 기호는 위치(즉, 입력 파일의 원래의 위치) 및 값을 갖는다. 입력 기호는 저장된 입력 기호의 위치가 결정될 수 있는 한 각각의 순서대로 입력 기호 버퍼(205) 내에 저장될 필요는 없다.

키 I 및 입력 기호 K의 번호를 사용하여, 중량 선택기(215)는 키 I를 갖는 출력 기호와 결합될 입력 기호의 중량 번호 W(I)를 결정한다. 키 I, 중량 W(I) 및 입력 기호 K의 번호를 사용하여, 결합기(220)는 출력 기호와 결합된 입력 기호의 위치의 목록 AL(I)를 결정한다. 결합기(220)가 시간에 앞서 중량 W(I)를 알 수 없이 목록 AL(I)를 발생시킬 수 있다. 목록 AL(I)가 발생되면, 중량 W(I)는 목록 AL(I)에 다수개 결합될 수 있기 때문에 용이하게 결정될 수 있다.

키 I, 중량 W(I) 및 목록 AL(I)이 공지되면, 출력 기호의 값 B(I)는 값 함수F(I)에 기초하여 계산기(225)에 의해 계산된다. 적절한 값 함수의 하나의 특성은 AL(I)에 결합하기 위한 값이 출력 기호 값 B(I) 및 AL(I)에 결합하는 다른 W(I)-1에 대한 값으로부터 결정될 수 있는 것이다. 이 특성을 충족시킬 수 있는 것이 용이하게 계산되고 용이하게 반전될 수 있기 때문에, 이 단계에 사용되는 하나의 바람직한 값 함수는 XOR 값 함수이다. 그러나, 다른 적절한 값 함수가 전술한 값 함수 대신에 사용될 수도 있다.

만일 다른 값 함수가 사용되면, 값 함수 선택기(210)는 키 I 및 입력 기호 K로부터 값 함수 F(I)를 결정한다. 하나의 변형예로서, 값 함수 F(I)는 모든 I에 대해 동일한 값 함수 F이다. 그 변형예에서는 값 함수 선택기(210)가 필요하지 않으며, 계산기(225)는 값 함수 F로 구성될 수 있다. 예를 들어, 값 함수는 모든 키 I에 대해 XOR이 될 수 있고, 출력 기호 값은 그들 모든 결합의 값의 XOR(배타적 논리합; exclusive OR)이 될 수 있다.

각 키 I에 대해서, 중량 선택기(215)는 키 I 및 입력 기호 K로부터 중량 W(I)를 결정한다. 하나의 변형예에 있어서, 중량 선택기(215)는 먼저 랜덤 관찰 번호를 생성하기 위해 키 I를 사용하여 W(I)를 선택하고, 중량 선택기(215) 내에 저장된 분포 테이블 내의 W(I)의 값을 조사하기 위해 이 번호를 사용한다. 이와 같은 분포 테이블이 형성되어 근접될 수 있는 방법과 관련해서는 이하에서 보다 상세한 설명한다. 중량 선택기(215)가 W(I)를 결정하면, 이 값을 결합기(220) 및 계산기(225)로 제공한다.

결합기(220)는 현재의 출력 기호와 결합된 W(I) 입력 기호의 위치의 목록AL(I)을 결정한다. I의 값, W(I)의 값 및 K(사용 가능한 경우)의 값에 기초하여 그 결합이 이루어진다. 결합기(220)에 의해 AL(I)을 결정하면, AL(I)은 계산기(225)로 제공된다. 목록 AL(I), 중량 W(I) 및 값 함수 선택기(210) 또는 사전 선택된 값 함수 F에 의해 제공된 값 함수 F(I)를 사용하여, 계산기(225)는 입력 기호 버퍼(205)에서 AL(I)에 의해 참조되는 W(I) 입력 기호에 근접하여 현재의 출력 기호에 대해 값 B(I)를 계산한다. AL(I)를 계산하기 위한 절차의 일예를 이하에서 설명하고 있지만, 이 절차 대신에 다른 적절한 절차가 사용될 수도 있다. 바람직하게, 그 절차는 소정의 출력 기호에 대한 결합으로서 선택될 가능성이 있는 각 입력 기호를 제공하고, 디코더가 그것에 사용 가능한 AL(I)를 이미 갖지 않는 경우에 디코더가 반복될 수 있는 방식으로 선택을 실행한다.

엔코더(115)는 B(I)를 출력한다. 엔코더(115)는 도 3에 예시된 동작을 실행하는데, 즉 선택된 입력 기호의 일부 값 함수로서 출력 기호 값 B(I)를 발생시킨다. 도시된 예에서, 값 함수는 XOR이고, 출력 기호의 중량 W(I)는 3이며, 결합된 입력 기호는 위치 0, 2 및 3에 배치되고, 각각의 값 IS(0), IS(2) 및 IS(3)를 갖는다. 따라서, 출력 기호는 키 I의 값에 대해서 다음과 같이 계산된다.

B(I) = IS(0) XOR IS(2) XOR IS(3)

발생된 출력 기호는 전술한 바와 같이 송신 및 수신된다. 본원 명세서에서는, 일부 출력 기호가 순서를 벗어나서 손실되거나 또는 얻을 수 있거나, 또는 하나 이상의 엔코더에 의해 발생되는 것을 가정한다. 그러나, 그들 키의 표시로 수신되고, 일부가 그들 값 B(I)를 보장하도록 수신된 출력 기호는 정확하다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이들 수신된 출력 기호는 키 재발생기(160)에 의해 그 표시로부터 재구성된 대응하는 키와 함께 수신된 출력 기호는 디코더(155)로 입력된다.

입력 기호(즉, 그 크기)로 부호화된 비트 M의 번호는 그 응용 분야에 의존한다. 출력 기호의 크기도 그 응용 분야에 따라 좌우되지만, 채널에도 좌우될 수 있다. 예컨대, 통상의 입력 파일은 다중 메가바이트 파일인 경우, 입력 파일은 각 입력 기호가 수 바이트, 수십 바이트, 수백 바이트 또는 수천 바이트를 부호화함에 따라서 수천, 수만, 수십만 입력 파일로 나누어질 수 있다.

일부의 경우에 있어서, 부호화 처리는 출력 기호의 값 및 입력 기호의 값이 동일한 크기(즉, 동일 수의 비트로 표시 가능하거나 동일한 알파벳으로부터 선택됨)라면 간소화될 수 있다. 만일 그와 같은 경우라면, 입력 기호 값의 크기는 패킷 내에 출력 기호가 배치되는 것이 바람직할 때 및 각 출력 기호가 제한된 크기의 패킷으로 조립되어야 하는 경우와 같이 그 출력 기호 값의 크기가 제한되는 경우에는 그 입력 기호 값 크기를 제한한다. 키에 대한 일부 데이터가 수신기에서 키를 복구하기 위해서 송신될 수 있는 경우, 출력 기호는 하나의 패킷 내의 키에 대한 값 및 데이터를 수용하는데 충분히 적은 것이 바람직할 수 있다.

전술한 바와 같이, 비록 입력 기호의 위치가 다수의 실시예에 있어서 통상적으로 연속적일지라도, 각 키들은 연속적으로 이격된다. 예컨대, 입력 파일이 60,000 개의 입력 기호로 분할되면, 각 입력 기호에 대한 위치는 0∼59,999 개의 범위에 있게 되고, 전술한 실시예 중 하나에서 각각의 키는 무작위 32 비트 수로서 독립적으로 선택될 수 있으며, 송신기가 중지될 때까지 출력 기호가 연속적으로 발생되어 송신될 수 있다. 본원 명세서에 도시된 바와 같이, 연쇄 반응 부호화는 그 출력 기호를 출력 시퀀스 내에서 취할 수 있는 것과 무관하게 출력 기호의 충분하게 큰 보정(60,000 + 약간의 증가량 A)으로부터 60,000 개의 기호 입력 파일이 재구성될 수 있다.

기본적인 디코더

도 4는 도 2에 도시된 엔코더(115)와 공통의 많은 부품을 갖는 디코더(155)의 일 실시예를 상세하게 도시하는 도면이다. 디코더(155)는 값 함수 선택기(210), 중량 선택기(215), 결합기(220), 출력 기호 버퍼(405), 저감기(415), 재구성기(420) 및 재구성 버퍼(425)를 포함한다. 전술한 엔코더에서의 설명과 같이, 값 함수 선택기(210) 및 값 함수의 설명을 저장하기 위해 할당된 출력 기호 버퍼(405) 내의 공간은 선택 사항이고, 값 함수가 모든 출력 기호에 대해 동일한 경우에는 사용될 수 없다. 재구성 버퍼(425)의 다수의 엔트리는 일부 입력 기호가 재구성된 것으로 도시되어 있고, 나머지 입력 기호에 대해서는 아직 알려지지 않은 기호이다. 예컨대, 도 4에서 위치 0, 2, 5 및 6에서의 입력 기호는 복구되어 있고, 위치 1, 3, 4에서의 입력 기호는 아직 복구되어 있지 않은 것이다.

동작 설명에 있어서, 키 I 및 값 B(I)로서 수신된 각 출력 기호에 대해서, 디코더(155)는 이하와 같이 실행된다. 키 I는 값 함수 선택기(210), 중량 선택기(215) 및 결합기(220)로 제공된다. K 및 키 I를 사용해서, 중량 선택기(215)는 중량 W(I)를 결정한다. K, 키 I 및 W(I)를 사용해서, 결합기(220)는 출력 기호와 결합된 입력 기호의 W(I) 위치의 목록 AL(I)를 제공한다. 선택적으로, K 및 I를사용해서, 값 함수 선택기(210)는 값 함수 F(I)를 선택한다. 이어서, I, B(I), W(I), AL(I) 및 선택적으로 F(I)는 출력 기호 버퍼(405)의 열 내에 저장된다. 값 함수 선택기(210), 중량 선택기(215) 및 결합기(220)는 엔코더(115)에 대해 설명된 바와 같이 디코더(155)에 대해서도 동일한 동작을 수행한다. 특히, 도 5에서 값 함수 선택기(210), 중량 선택기(215) 및 결합기(220)에 의해 제공된 값 함수 F(I), 중량 W(I) 및 목록 AL(I)은 도 4에 도시된 대응하는 부품에서와 같이 동일한 키 I에 대해서 동일하다. 만일 K 값이 입력 파일로부터 입력 파일로 변화되면, 메시지 헤더 내에 입력 파일을 내장시키는 등의 종래의 방법에 의해 엔코더로부터 디코더로 통신을 수행할 수 있다.

재구성기(420)는 중량 1[즉, W(I) = 1] 및 목록 AL(I)의 위치가 1이 되는 곳을 저장된 출력 기호를 관찰하기 위해 출력 기호 버퍼(405)를 주사한다. 이들 기호는 "복호 가능한 세트"의 번호로서 본원 명세서에서 언급된다. 전술한 특성을 갖는 값 함수에 대해, 중량 1의 출력 기호는 입력 기호의 값이 그 출력 기호로부터 결정될 수 있기 때문에 상기 복호 가능한 세트 내에 존재한다. 물론, 입력 기호가 중량 1을 갖는 것 이외의 조건하에서 복호화될 수 있도록 값 함수가 사용되면, 그 조건은 출력 기호가 상기 복호 가능한 세트 내에 있는지의 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 보다 명확히 하기 위해서, 본원 명세서에서 설명된 실시예는 복호 가능한 세트가 중량 1인 출력 기호이고, 다른 값 함수의 복호 가능한 조건에 대한 이들 실시예의 확장이 상세한 설명으로부터 자명한 것으로 가정한다.

재구성기(420)가 복호 가능한 세트 내에 있는 출력 기호를 인지하고 선택적으로 값 함수 F(I)가 AL(I) 내에 목록된 입력 기호를 재구성하기 위해 사용되면, 재구성된 입력 기호는 그 입력 기호에 대해 적절한 위치에서 재구성 버퍼(425)의 내부에 배치된다. 표시된 입력 기호가 이미 재구성된 상태이면, 재구성기(420)는 새롭게 재구성된 입력 기호를 누락하고 기존의 재구성된 입력 기호를 오버라이트하거나 또는 이들 2 가지 입력 기호를 비교하여 서로 상이하면 오류를 발행한다. 값 함수가 모든 값을 결합하는 XOR이면, 입력 기호 값은 출력 기호의 값을 단순화시킨다. 따라서, 재구성기(420)는 입력 기호를 재구성하지만, 복호 가능한 세트 내의 출력 기호로부터만 재구성한다. 복호 가능한 세트로부터의 출력 기호가 입력 기호를 재구성하기 위해 사용되면, 출력 기호 버퍼(405) 내의 공간을 절약하기 위해 삭제될 수 있다. "써서 낡은" 출력 기호를 삭제하는 것은 재구성기(420)가 그 출력 기호를 연속적으로 되돌아오지 않는 것을 소거한다.

초기에, 재구성기(420)는 적어도 하나의 출력 기호가 복호 가능한 세트의 요소인 것을 수신할 때까지 대기한다. 하나의 출력 기호가 사용되면, 복호 가능한 세트는 일부 다른 출력 기호가 하나의 재구성된 입력 기호 및 하나의 다른 입력 기호만의 함수가 될 수 있는 사실을 제외하고 다시 비어 있는 상태가 될 수 있다. 따라서, 복호 가능한 세트의 요소로부터 하나의 입력 기호를 재구성하는 것은 다른 출력 기호를 상기 복호 가능한 세트에 부가시킬 수 있다. 그들을 복호 가능한 세트에 부가하기 위해 출력 기호를 저감하는 처리 과정은 저감기(415)에 의해 실행된다.

저감기(415)는 출력 기호 버퍼(405)를 주사하여, 입력 기호의 목록 위치인 목록 AL(I)를 갖는 출력 기호를 인지하기 위한 재구성 버퍼(425)는 복구된다. 저감기(415)가 그와 같은 "저감할 수 있는" 출력 기호를 키 I에 의해 인지하면, 저감기(415)는 위치 R에서 복구된 입력 기호의 값 IS(R)을 구하여, B(I), W(I) 및 AL(I)를 다음과 같이 변경한다.

B(I)는 B(I) XOR IS(R)로 설정한다.

W(I)는 W(I) - 1로 설정한다.

AL(I)는 R을 제외하고 AL(I)로 설정한다.

전술한 식에서, 값 함수가 모든 결합 값의 XOR인 것을 가정한다. XOR은 그 자신을 역으로 하고, 만일 역이 아니고 다른 값 함수가 출력 기호를 계산하기 위해 원래대로 사용되면, 그 값 함수의 역은 저감기(415)에 의해 여기에서 사용될 수 있다. 명백히 알 수 있는 바와 같이, 하나 이상의 결합을 위한 값이 공지되면, 전술한 방정식의 등가물은 임의의 공지되지 않은 결합 값에만 의존하는 B(I)를 구성하기 위해 계산될 수 있다[따라서, W(I) 및 L(I)를 조정한다].

저감기(415)의 동작은 출력 기호 버퍼(405) 내의 출력 기호의 중량을 저감한다. 출력 기호의 중량이 1(또는 다른 복호 가능한 조건이 다른 값 함수에 대해 발생한다)로 저감될 때, 재구성기(420)에 의해 동작될 수 있는 복호 가능한 세트의 요소가 된다. 사실상, 충분한 수의 출력 기호가 수신되면, 저감기(415) 및 재구성기(420)는 연쇄 반응 복호화를 작성하는데, 상기 재구성기(420)는 보다 많은 입력 기호를 복구하기 위해 복호 가능한 세트를 복호시키며, 저감기(415)는 입력 파일로부터 모든 입력 기호가 복구될 때까지 복호 가능한 세트 등에 부가되도록 보다 많은 출력 기호를 저감하기 위해 생생하게 복구된 입력 기호를 사용한다.

도 4에 도시된 디코더는 메모리 저장, 계산 사이클 또는 전송 시간에 대한 많은 고려가 없이 간단한 방법으로 입력 기호를 재구성한다. 상기 디코더 메모리, 복호화 시간 또는 전송 시간(이 시간은 수신되는 출력 기호의 수를 제한한다)이 제한되면, 디코더는 이 제한된 리소스를 사용해서 최적화할 수 있다.

보다 효율적인 디코더

도 5는 보다 효율적인 디코더(500)의 실행의 양호한 실시예를 상세히 설명하는 도면이다. 여기에서, 값 함수는 XOR로 가정한다. 이와 유시한 실시예를 XOR 이외의 다른 값 함수에 대해서도 적용한다. 도 5를 참조하면, 디코더(500)는 출력 기호 데이터 구조(505)[이하, OSDS(505)라고 칭한다], 입력 기호 데이터 구조(510)[이하, ISDS(510)라고 칭한다], 복호 가능한 세트 스택(515)[이하, DSS(515)라고 칭한다], 수신 구조체(520) 및 복구 프로세서(525)를 포함한다.

OSDS(505)는 출력 기호에 대한 정보를 저장하는 테이블로서, 여기에서 OSDS(505)의 열 R은 수신되는 R 번째 출력 기호에 대한 정보를 저장한다. 변수 R은 수신된 출력 기호의 번호의 트랙을 유지하고, 0으로 초기화된다. OSDS(505)는 각각의 열에 대해서 행으로 구성되어 도시된 키(KEY), 값(VALUE), 중량(WEIGHT) 및 XOR POS의 난(欄)을 저장한다. KEY 난은 출력 기호의 키를 저장한다. VALUE 난은 처리 과정 중에 갱신되는 출력 기호 값을 저장한다. 입력 기호를 복구하기 위해 궁극적으로 사용되는 모든 출력 기호는 복구된 입력 기호 값으로 변경된 VALUE를 궁극적으로 갖는다. WEIGHT 난은 출력 기호의 초기 중량을 저장한다. 출력 기호의 WEIGHT는 1이 될 때까지 시간에 걸쳐서 저감되고, 입력 기호를 복구시키기 위해 사용될수 있다. XOR POS 난은 출력 기호의 결합의 모든 위치의 XOR을 초기에 저장한다. 출력 기호의 WEIGHT가 1이 되면, 출력 기호의 XOR POS는 하나의 잔류 결합의 위치가 된다.

ISDS(510)는 입력 기호에 대한 정보를 저장하는 테이블로서, 여기에서 열 P는 위치 P에서 입력 기호에 대한 정보를 저장한다. 각각의 열에 대해서, ISDS(510)에는 입력 기호를 복구하기 위해 사용되는 출력 기호의 OSDS(505) 내에 궁극적으로 열 번호가 되는 REC ROW 난, 모든 값을 "no"로 초기화하고 입력 기호가 복구되는지의 여부를 표시하는 REC IND 난, 및 RL 난을 저장한다. 입력 기호가 복구되면, 입력 기호의 REC IND는 "yes"로 변경된다. RL 행은 "비어 있는 목록" 값으로 초기화된다. 출력 기호가 결합으로서 입력 기호를 갖는 것을 수신함에 따라 출력 기호의 OSDS(505) 내의 열 번호는 입력 기호에 대한 RL 목록에 부가된다.

DSS(515)는 복호 가능한 세트에 관한 정보를 저장하는 스택이다. 변수 S는 복호 가능한 세트의 크기의 트랙을 유지하며, 0으로 초기화된다. DSS(515)에서, 행 OUT ROW는 출력 기호의 OSDS(505) 내의 열 번호를 저장하고, 행 IN POS는 복구 가능한 입력 기호의 ISDS(510) 내의 위치를 저장한다.

일 실시예에 있어서, 디코더(500)는 이하의 설명 및 그 처리의 설명 내에 부가적으로 나타낸 도 6의 대응하는 단계로서 도 6의 플로우챠트에 도시된 바와 같이 동작한다. 먼저, ISDS(510)는 전술한 바와 같이 초기화되고, R 및 S는 모두 0으로 초기화된다(단계 605). 새로운 출력 값[즉, 키 I 및 출력 기호 값 B(I)]이 수신(단계 610)되면, OSDS(505) 내에서 KEY(R)는 I로 설정되고, VALUE(R)는 B(I)로 설정된다(단계 615). 이어서, 수신 구조체(520)는 OSDS(505)의 열 R에 저장된 키 I로 수신된 출력 기호를 처리하도록 호출된다(단계 620). 이 단계는 도 7의 플로우챠트에 도시된 바와 같이, ISDS(510) 내에 저장된 정보를 적당히 사용하여 정보를 OSDS(505) 및 DSS(515)에 부가하는 단계를 포함한다. 이어서, R은 다음 출력 기호가 OSDS(505)의 다음 열에 저장되도록 1 씩 증가시킨다(단계 625). 다음에, 복구 프로세서(525)는 복호 가능한 세트 내에서 출력 기호를 처리하기 위해서 호출되어, 복호 가능한 세트로 새로운 출력 기호를 부가시킨다(단계 630). 이 단계는 DSS(515) 내에 저장된 복호 가능한 세트에 부가하고 이 복호 가능한 세트로부터 삭제하는 단계와, 도 8a 및/또는 도 8b의 플로우챠트에 도시된 바와 같이, ISDS(510) 및 OSDS(505)의 일부분을 사용하여 변경하는 단계를 포함한다. 디코더(500)는 복구되는 입력 기호의 번호의 트랙을 유지하고, 이 번호가 K에 도달(즉, 모든 입력 기호가 복구되면)될 때, 디코더(500)는 성공적으로 종료하고, 그렇지 않으면, 단계 635 및 640에 도시된 바와 같이 다음 출력 기호를 수신하기 위해 단계 610으로 복귀된다.

수신 구조체(520)의 동작을 설명하는 플로우챠트를 도 9 내지 도12를 참조하여 도 7에 도시하고 있다. 값 B(I) 및 키 I를 갖는 출력 기호가 도달되면, 수신 구조체(520)는 도 7을 참조하여 이하의 동작을 실행한다. I 및 K로부터 중량 W(I)를 계산(단계 705)하고, I, W(I) 및 K로부터 결합 위치의 목록 AL(I)를 계산(단계 710)한다. 도 11 및 도 12는 W(I)의 일 계산의 세부를 도시하고, 도 9 및 도 10은 AL(I)의 일 계산의 세부를 도시하고 있다.

도 7을 다시 참조하면, XL(I)의 값은 AL(I) 내의 모든 위치의 XOR로서 계산(단계 715)된다. 다음에, 목록 AL(I) 상의 각 위치 P에 대해서, 입력 기호 P가 복구되지 않으면, 즉 ISDS(510)에서 REC IND(P) = "no"이면, ISDS(510)내의 목록 RL(P)에 R이 부가되고, 그렇지는 않고 입력 기호 P가 복구되면, 즉 ISDS(510)에서 REC IND(P) = "yes"이면, W(I)는 1씩 감소되고, XL(I)는 XL(I) XOR P로 리셋(단계 720)된다. 다음에, XOR POS(R)은 XL(I)로 설정되고 WEIGHT(R)이 OSDS(505)에서 W(I)로 설정(단계 725)된다. 다음에, WEIGHT(R)이 1인지의 여부를 비교(단계 730)한다. 만일 WEIGHT(R)이 1이면, 복호 가능한 세트에 출력 기호를 부가하는데, 즉 OUT ROW(S)가 R로 설정되고, IN POS(S)가 DSS(515)에서 XOR POS(R)로 설정되며, S의 값은 1씩 증가(단계 735)된다. 최종적으로 수신 구조체(520)를 복귀시킨다(단계 740).

복구 프로세서(525)의 하나의 동작을 설명하는 플로우챠트를 도 9 내지 도12를 참조하여 도 8a에 도시하고 있다. 그 동작에 있어서, 복구 프로세서(525)는 먼저 복호 가능한 세트가 비어있는 상태, 즉 S = 0 인지의 여부를 확인(단계 805)하고, 만일 S = 0인 경우라면, 즉시 복귀시킨다(단계 810). 만일 복호 가능한 세트가 비어 있지 않은 경우라면, S는 1씩 감소시키고(단계 815), 출력 기호의 행 번호 R' 및 결합된 입력 기호의 위치 P는 DSS(515)로부터 로딩된다. 위치 P에서의 입력 기호가 이미 복구되면, 즉 REC IND(P) = "yes"이면, 복구 프로세서(525)는 이러한 복호 가능한 세트 소자의 처리를 중지시키고, 다음 처리를 위해 연속해서 수행된다. 그렇지 않으면, OSDS(505) 내의 행 번호 R'에 저장된 출력 기호는 ISDS(510) 내의위치 P에서 입력 기호를 복구시키기 위해 사용되며, 이것은 REC IND(P)를 "yes"로 설정하고 REC ROW(P)를 ISDS(510)에서 R'로 설정하는 것으로서 표시한다(단계 830). 다음에, OSDS(505)로부터 출력 기호의 원래의 키 KEY(R')는 원래의 중량 W(I) 및 키의 결합의 원래의 목록 AL(I)를 계산하기 위해서(단계 840, 845) I로 로딩된다(단계 835).

도 8a를 참조하면, 위치 P에서 입력 기호의 복구된 값은 출력 기호의 XOR로서 계산되고, 입력 기호를 배제한 출력 기호를 모두 결합한다. 이것은 P와는 다른 AL(I)상의 모든 위치 P'를 고려함으로써 계산된다. ISDS(510)에서 REC ROW(P')가 위치 P'의 입력 기호에 대해 복구된 값의 행 번호를 저장하고, OSDS(505)에서 VALUE[(REC ROW(P')]는 이 복구된 값인 것에 주목한다. 이러한 계산은 도 8a의 단계 850에 도시하고 있고, 위치 P내의 입력 기호에 대한 복구된 값은 이러한 계산 목적으로 VALUE(R') = VALUE[(REC ROW(P)] 내에 저장된다.

도 8a에 도시된 처리의 변형예를 도 8b에 도시한다. 각 출력 기호에 대해 단계 830, 835, 840, 845 및 850을 실행하는 대신에 도 8b를 처리하는 것으로서, R' 및 P의 값은 추후의 처리(단계 865)를 위한 실행 스케줄 내에 저장될 수 있다. 지연 실행 처리의 실시예를 도 8c에 도시한다. 이 변형예에 있어서, 도 6에 도시된 플로우챠트는 단계 605에서 E를 0으로 초기화하는 것에 의해 변경된다. 실행 스케줄의 지연 처리는 수신된 기호가 전체 파일을 복호하는데 충분한 것을 디코더에 의해 결정한 이후, 예컨대 단계 640에서 모든 입력 기호가 복구 가능한 것이 공지된 후에 발생될 수 있다. 일부의 경우, 특히 입력 기호가 큰 경우에, 상기 실행 스케줄의 실행은 입력 파일, 즉 그 입력 파일의 일부가 수신기에서 필요로 될 때까지 지연될 수 있다.

다른 변형예, 즉 도 8a 또는 도 8b중 어느 하나에 있어서, 단계 855에서 하나의 결합으로서 입력 기호 P를 가진 출력 기호는 입력 기호가 복구되는 것을 반영하기 위해 변경된다. OSDS(505)에서 이들 출력 기호의 행 번호는 RL(P)에 저장되어 있다. RL(P) 내의 각 행 번호 R"에 대해서, WEIGHT(R")는 1 씩 감소되고, P는 OSDS(505)의 행 R" 내의 출력 기호의 결합으로서 위치 P의 입력 기호의 제거를 반영하기 위해 XOR POS(R")로 배타적 논리합된다. OSDS(505)의 행 R" 내의 출력 기호가 중량 1이 되도록 변경, 즉 WEIGHT(R") = 1이 되면, 이 출력 기호는 OUT ROW(S)가 R"로, IN POS(S)가 XOR POS(R")로 설정하는 것에 의해 복호 가능한 세트로 부가되고, S를 1 씩 증가시킨다. 최종적으로, 목록 RL(P) 상의 출력 기호의 행 번호를 저장하기 위해 사용된 공간은 자유 공간으로 복귀시키고(단계 860), 단계 805에서 처리를 연속적으로 수행한다.

결합기 실행

출력 기호 키로부터 결합된 입력 기호로의 매핑[즉, 중량 W(I) 및 키 I에 대한 결합 위치의 목록 AL(I)의 결정]은 다양한 형태를 취할 수 있다. W(I)는 동일 키 I에 대한 엔코더 및 디코더의 양자 모두에 의해 동일한 값이 되도록 선택(각각의 송신기 및 수신기 내에서)될 수 있다. 이와 유사하게, AL(I)는 동일 키 I에 대한 엔코더 및 디코더의 양자 모두에 의해 동일한 위치의 목록을 포함하도록 선택될 수 있다. 결합기는 I로부터 AL(I), 통상 W(I) 및 K를 계산 또는 발생하기 위한 목적이다.

하나의 실시예에 있어서, W(I) 및 AL(I)는 무작위 처리를 모방하기 위해 설계된 방법으로 결정된다. 엔코더 및 디코더가 동일한 키에 대하여 동일한 결과를 제공하는 조건을 충족하기 위하여, 의사 랜덤 시퀀스는 키에 의해 공급되는 엔코더 및 디코더의 양자 모두에 의해 발생될 수 있다. 의사 랜덤 시퀀스의 대신에, 정확한 랜덤 시퀀스는 W(I) 및/또는 AL(I)의 발생을 위해 사용될 수 있지만, 유용한 것에 대하여 W(I) 및 AL(I)를 발생하기 위해 사용되는 랜덤 시퀀스는 수신기로 통신될 필요가 있다.

도 4에 도시된 디코더에 있어서, 출력 기호 버퍼(405)는 결합 위치의 각 출력 기호의 목록에 대한 저장[즉, AL(I)로서 명칭이 붙여진 열 내에 저장]을 필요로 한다. 도 5에 도시된 보다 유효한 디코더는 결합 목록이 필요하다면, 예컨대 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 재계산되기 때문에 이러한 저장을 필요로 하지 않는다. 이러한 계산을 필요에 따라서 신속하게 행할 수 있을 경우에만 저장을 세이브하기 위해 각 시간 동안 결합 목록의 재계산시에 이점이 있다.

결합기(220)의 양호한 실시예를 도 9에 도시하고 있고, 도 10에 도시된 처리 과정에 따라서 동작한다. 이 결합기는 엔코더 뿐만 아니라 디코더에서도 사용될 수 있다. 엔코더에서 AL(I)에 대한 메모리 저장이 다수의 경우와 관련되지 않을지라도, 그 엔코더가 시간에서 하나의 AL(I) 이상으로 통상 저장할 필요가 없기 때문에, 동일한 처리에 있어서 AL(I)에 대한 값이 양자의 배치시에 동일한 것을 보장하도록 상기 엔코더 및 디코더의 양자 모두에 사용될 수 있다.

결합기(220)에 대한 입력은 키 I, 입력 기호 K의 번호 및 중량 W(I)이다. 그 출력은 키 I를 갖는 출력 기호의 결합의 W(I) 위치의 목록 AL(I)이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 결합기(220)는 무작위 비트의 테이블 ASSOC RBITS(905)와, 계산기 ASSOC CALC(910)을 포함한다. 특정 AL(I)가 발생되기 전에, 입력 파일의 크기는 입력 기호의 번호를 프라임하도록 조정된다. 따라서, 입력 파일이 K 입력 기호로 개시되면, K보다 크거나 또는 동일한 가장 작은 프라임 번호 P가 식별된다. 만일 P가 K보다 크면, P-K 블랭크(예컨대, 0으로 설정) 입력 기호는 입력 파일에 부가되고, K는 P로 리셋된다. 이 변형된 입력 파일에 대해, 결합 위치의 목록 AL(I)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 계산된다.

이 실시예에 있어서, ASSOC CALC(910)는 이하의 설명 및 도 10에 도시된 바와 같이 동작한다. 제1 단계는 X가 최소 1 최대 K-1이고, Y가 최소 0 최대 K-1인 특성을 갖는 2 개의 정수 값 X 및 Y를 생성하기 위해서, 키 I, 입력 기호 K의 번호 및 무작위 비트 테이블 ASSOC RBITS(905)를 사용하는 것이다. 바람직하게, X 및 Y는 각각의 범위 내에 독립적이고 균일하게 분포된다. 다음에, W(I) 엔트리를 갖는 어레이 Ⅴ[]는 그 요소가 계산됨에 따라서 AL(I)의 저장을 위해 초기화된다(단계 1010). Ⅴ[]가 하나의 목록을 위해 임시 기억되기 때문에, 출력 기호 버퍼(405)(도 4 참조)의 AL(I) 열보다 적은 메모리를 점유할 수 있다. Ⅴ[0][이것은 목록 AL(I)의 제1 요소임]는 Y로 설정된다(단계 1015). 다음에, J의 모든 값이 1에서 개시하고 W(I)-1에서 종료하는 것에 대해서, V[J]의 값은 단계 1020 내지 1050에 도시된 바와 같이 (V[J-1] + X) mod K로 설정된다. K가 프라임이고 W(I)가 최대 K이기 때문에, 모든 V[]의 값은 유일한 값일 수 있다. 도시된 바와 같이, "mod K" 동작은 간단하게 비교되어 동작을 감산할 수 있다(단계 1035 및 1040). 따라서, 소정의 출력 기호의 결합 위치의 목록을 제공하는 방법은 매우 효과적이다.

전술한 계산 AL(I) 방법의 하나의 이점은 W(I)를 선택하기 위한 양호한 절차로 결합될 때 복호화 알고리즘이 최소 수신 오버헤드에 의해 높은 확률로서 동작하는 것(즉, 입력 기호 및 출력 기호가 동일한 길이임을 가정하여, K 출력 기호보다 다소 큰 경우에만 수신한 후에 입력 파일이 복구된다)이 가능하도록 그 결합 위치 상의 분포 내의 충분한 변화를 제공하는 것이다.

중량 선택기 실행

엔코더/디코더의 실행 및 효율은 중량 분호에 좌우되고, 일부 분포는 다른 것보다 양호하다. 중량 선택의 동작 특징은 일부 중요한 중량 분포의 설명에 후속해서 이하에서 논의되고 있다. 도 11의 블록도 및 도 12의 플로우챠트는 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 사용된다.

도 11에 도시된 바와 같이, 중량 선택기는 2 개의 처리단 WT INIT(1105) 및 WT CALC(1110)와, 2개의 테이블 WT RBITS(1115) 및 WT DISTRIB(1120)를 포함한다. 처리단 WT INIT(1105)는 제1 키가 테이블 WT DISTRIB(1120)를 초기화시키기 위해 통과되는 경우에만 인용된다. 테이블 WT DISTRIB(1120)의 설계는 시스템의 중요한 특징이고, 이하에서 보다 상세히 논의된다. 처리단 WT CALC(1110)는 키 I에 기초하여 중량 W(I)를 제공하기 위해 각 호출에 따라 인용된다. 도 12의 플로우챠트에 도시된 바와 같이, 처리단 WT CALC(1110)는 무작위 번호 R을 발생시키기 위해 키 및테이블 WT RBITS에 저장된 무작위 비트를 사용한다. 테이블 WT DISTRIB(1120) 내의 행 번호 L을 선택하기 위해서 R의 값이 사용된다.

도 11에 도시된 바와 같이, WT DISTRIB(1120)의 RANGE 열 내의 엔트리는 MAX VAL 값으로 종료하는 양의 정수의 증가 시퀀스이다. R에 대해 가능한 값의 세트는 0과 MAX VAL-1 사이의 정수이다. 양호한 특성은 R이 가능한 범위의 값 내의 임의의 값이 되는 것이 동일하게 적합한 것이다. L의 값은 L이 RANGE(L-1) ≤R ＜ RANGE(L)을 만족하는 것을 인지할 때까지 RANGE 열을 조사하는 것에 의해 결정된다(단계 1210). L이 인지되면, W(I)의 값은 WT(L)로 설정되고, 이것은 복귀된 중량이다(단계 1215, 1220). 도 11에서 도시된 테이블의 예에 대해서, 만일 R이 38,500과 동일하면, L은 4로 인지되고, 그에 따라서 W(I)는 WT(4) = 8로 설정된다.

중량 선택기 및 결합기를 실행하는 다른 변형예는 의사 랜덤식으로 I를 발생시키고, W(I) 및 AL(I)를 I로부터 직접 발생시킨다. 명백히 알 수 있는 바와 같이, W(I)가 AL(I) 내의 결합 번호와 동일하기 때문에, W(I)는 AL(I)를 조사함으로써 결정될 수 있다. W(I)를 발생하는 다수의 다른 방법이 WT DISTRIB에 의해 정의된 분포를 갖는 W(I) 값의 세트를 발생시키기 위해 전술한 시스템과 등가인 것을 본 발명의 설명으로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.

다른 디코더

이와 같은 설명을 판독함에 따라서, 본 발명의 수신기는 전술한 실시예보다 더욱 효율적으로 동작할 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 수신기는 버퍼링된 패킷이고, 패킷 그룹이 도달되자마자 그 복구 규칙으로만 적용하면 보다 효율적이 될 수 있다. 이러한 변형예는 실질적으로 필요한 동작의 실행시에 소비되는 시간 소비를 저감하고, 문맥의 전환에 의해 오버헤드를 저감한다. 특히, 적어도 K 출력 기호(동일한 크기의 입력 기호 및 출력 기호를 가정한다)가 K 패킷(패킷당 하나의 기호를 가정한다)에 도달되기 전에 디코더가 K 입력 기호의 원래의 파일을 복구하는 것을 희망하지 않기 때문에, 복호화 처리를 개시하기 전에 적어도 K 패킷을 도달할 때까지 대기시키는 이점이 있다.

도 13은 전술한 특징을 포함하며, 도 6의 디코더에 의해 사용되는 처리 과정의 변형예인 복호화 처리 과정의 상이한 방법을 도시하는 도면이다. 2 가지 방법간의 주요 차이점은 도 13에 도시된 방법이 단계 1315에 도시된 바와 같이 배치(batch) 내에 출력 기호를 수신하는 점에 있다. 제1 배치의 크기는 K + A로 설정되는데, 여기서 A는 입력 기호 K의 번호의 작은 부분이다(단계 1310). 출력 기호의 제1 배치가 수신된 후에, 복구 프로세서(520)를 사용(단계 1350)하여 혼합된 출력 기호를 처리하고 복호 가능한 세트를 처리하여 감소된 중량 1의 출력 기호로부터 입력 기호를 복구하도록 및 수신 구조체(520)(단계 1340)를 사용하기 전에 출력 기호는 처리된다. 모든 K 입력 기호의 복구가 K + A 출력 기호의 제1 배치를 사용하여 실현되지 않는 경우, G 출력 기호의 추가의 배치는 수신되고, 모든 입력 기호가 복구될 때까지 처리된다.

가능한 많은 디코더의 보조 데이터 구조에 대해 요구되는 기억 소자를 최소화하는 이점이 있다. 이미 전술한 바와 같이, 각 출력 기호에 대한 결합 목록에 대한 기억 소자는 결합기(220)가 필요한 목록을 신속하게 계산하기 위해 사용될 수있기 때문에, 필요하지는 않는다. 아직 복구되지 않은 입력 기호의 각각에 대해서 기억 소자가 필요한 다른 기억 소자에 의해 출력 기호의 OSDS(505) 내의 행 번호는 도 5의 테이블 ISDS(510) 내의 RL 열에 도시된 목록에 대한 공간을 결합함으로서 입력 기호를 갖는다. 도 8의 단계 855에서 이미 설명한 바와 같이, 이와 같은 기억 소자의 사용에 의해 소정의 입력 기호가 재구성될 때 출력 기호가 저감할 수 있음을 신속하게 식별할 수 있다. 이 과정을 효과적으로 실행하지 않으면, 이들 목록에 필요한 기억 소자는 모든 입력 기호를 복구하기 위해 사용된 모든 출력 기호의 전체 결합수에 비례할 수 있다.

사전 분류 디코더

이하, 도 14 및 도 15를 참조하여, 디코더의 보다 양호한 실시예에 대하여 설명한다. 도 14는 도 8b에서 설명된 바와 같이 형성된 실행 스케줄을 저장하기 위해 사용된 테이블인 중량 선별(WEIGHT SORT)(1405) 및 실행 목록(EXECUTION LIST)(1420)을 부가한 점을 제외하면 도 5에 도시된 것과 동일한 디코더를 포함하는 부품을 도시하고 있다. 테이블 중량 선별은 중량을 증가시키기 위해 수신되어 선별된 출력 기호의 OSDS(505) 내의 행 번호의 배치를 저장하기 위해 사용된다. WT VAL 열은 중량을 저장하기 위해 사용되고, ROW LIST 열은 OSDS(505) 내의 출력 기호의 행 번호를 저장하기 위해 사용된다. 일반적으로, 중량 WT VAL(L)을 갖는 모든 출력 기호의 행 번호는 ROW LIST(L) 내에 저장된다. 이 테이블은 도 15의 단계 1520에 도시된 바와 같이 중량을 증가시키기 위하여 출력 기호의 배치를 처리하기 위해 사용된다. 낮은 중량 출력 기호는 입력 기호를 복구하는 데에 연산적으로 적은 세기를 가지며, 그들의 대부분의 결합이 이미 복구될 수 있는 것에 따라서 보다 큰 중량 출력 기호가 될 수 있는 가능성이 있으며 , 그에 따라서, 링크 저장 공간 상으로 실질적으로 세이브(디코더는 복구된 입력 링크에 의해 사용된 공간을 복구시킬 수 있고, 처리되는 출력 기호는 아직 복구되지 않은 소수의 결합을 가질 수 있다)된다.

중량을 증가시키기 위하여 적절한 크기의 배치 내의 출력 기호를 처리하는 것은 메모리의 필요 조건 뿐만 아니라 처리 조건을 낮출 수 있다.

도 15에 도시된 바와 같이, K 출력 기호(도면에서는 K + A 출력 기호로 나타냄)보다 다소 큰 것이 임의의 처리를 개시하기 전에 도달하는 것이 가능하게 된다(단계 1515). 여기에서, 패킷당 하나의 출력 기호, 동일한 크기의 입력 기호와 출력 기호 및 입력 파일 내의 K 입력 기호를 가정한다. 초기에, 디코더가 어떻게 해서든 K + A 출력 기호보다 낮은 출력 파일로부터 입력 파일을 복구 가능한 것을 예상할 수 없기 때문에, 디코더는 K + A 출력 기호의 수신에 대해 간단하게 대기시키며, K 출력 기호보다 낮은 출력 기호로부터 임의의 입력 파일을 가능한 복구시킬 수 없다. 실제로, 5·√K 는 A에 대해 양호한 값이 될 수 있음을 알 수 있다.

수신된 출력 기호의 OSDS(505) 내의 행 번호는 도 15의 단계 1515에 도시된 바와 같이, 중량을 증가시키기 위해서 도 14의 테이블 중량 선별(1405) 내에 저장된다. 만일 T가 1과 T 사이의 L의 값에 대해 가능한 출력 기호 중량의 번호이면, 목록 ROW LIST(L)는 중량 WT VAL(L)의 모든 수신된 출력 기호를 포함하는데, 여기에서 1 = WT VAL(1) ＜ WT VAL(2) ＜ WT VAL(3) ＜ ‥‥ ＜ WT VAL(T)이고, WT VAL(T)는 임의의 출력 기호의 최대 중량이다. 이어서, 도 15에 도시된 디코더 동작의 나머지는 출력 기호가 단계 1520에 도시된 바와 같이 중량을 증가시키기 위하여 처리되는 점을 제외하고 도 13에 도시된 디코더와 정확하게 동일하다.

통상적으로, K + A 출력 기호는 모든 입력 기호를 복구시키는 데에 충분할 수 있다. 그러나, 일부 세트의 K + A 패킷에 대해서는 모든 입력 기호를 복구시키는 데에 충분하기 않을 수 있다. 그와 같은 경우에, G 추가의 패킷의 배치가 수신되고, 모든 입력 기호가 복구될 때까지 처리된다. G에 대한 양호한 설정은 √K 이다.

도 16 내지 도 19는 도 15에 설명된 처리 과정의 실시예의 스냅숏(snapshort)을 도시하고 있다. 이 실시예에 있어서, 6 개의 출력 기호는 도 16에서 화살표로 표시된 라인에 의해 도시된 바와 같이 표시된 결합에 따라 수신되고 있다. 초기에, 값 A, D, ABDF, C, EF 및 AB[여기서, "" 동작은 XOR(배타작 논리합) 동작을 의미한다]을 갖는 출력 기호는 도 17에 도시된 바와 같이 OSDS(505) 내에 수신되어 저장된다. OSDS(505) 내의 행 번호는 도 18에 도시된 바와 같이, 출력 기호의 중량에 대응하는 행의 ROW LIST에 저장된다. 중량 1의 출력 기호는 OSDS(505)의 행 0, 행 1 및 행 3 내에 존재한다. 따라서, 중량 WT VAL(0) = 1의 출력 기호에 대응하는 ROW LIST(0)는 도 18에 도시된 바와 같이 행 번호 0, 1 및 3을 포함한다. 이와 유사하게, ROW LIST(0)는 4와 5를 포함하고, ROW LIST(3)은 2를 포함한다.

이러한 처리의 점에서, 먼저 중량을 증가시키기 위하여 5 개의 출력 기호가처리되고 있고, OSDS(505)의 행 2의 6 개의 출력 기호는 수신 구조체(520)에 의해 처리되며, 이러한 6 개의 출력 기호는 복구 프로세서(525)에 의해 처리되고 있다. 행 0, 1, 3 및 5 내의 출력 기호는 각각의 위치 0, 3, 2 및 1에 궁극적으로 복구 입력 기호로 스케줄하는데 이미 부가되고 있다. OSDS(505)의 행 4 내의 출력 기호는 아직 복구되지 않은 위치 4 및 5에서 2 개가 결합되고, 그에 따라서 OSDS(505)의 위치 4 및 5로부터 OSDS(505)의 행 4로 복귀하는 링크가 존재한다. OSDS(505)의 행 2 내의 출력 기호는 위치 0, 1, 3 및 5 내에 4 개가 결합되어 있다. 위치 0, 1 및 3 내의 3 개의 결합은 복구됨에 따라서 이미 표시되어 있고, 따라서 그들이 행 2로 복귀하는 링크가 존재하지 않는다(출력 기호의 중량이 복구 프로세서(525)가 실행되자마자 위치 4 및 5의 나머지 입력 기호의 복구를 트리거할 수 있는 4로부터 1로 저감될 수 있다). 위치 5 에서의 결합은 복구되지 않으며, 그에 따라서 수신 구조체(520)는 0SDS(505) 내의 위치 5로부터 OSDS(505)의 행 2 로 링크가 부가된다. 이것은 도 17에 모두 도시되고 있다. 따라서, 이러한 처리 점에서, 입력 기호로부터 출력 기호로 복귀하는 전체 3 개의 링크만이 사용시에 결합되고 있다. 이것은 모든 입력 기호로부터 그 입력 기호를 결합하는 모든 출력 기호로 링크를 사용하는 간단한 실행으로 호의적으로 비교한다. 이 실시예에서, 이와 같은 링크를 가능한 11 개가 존재한다.

일반적으로, 도 13에 설명된 처리 과정을 통해서 도 14 및 도 15에 설명된 처리 과정을 사용하면 링크에 대한 저장 공간의 절약을 크게 저감하는데, 예컨대 입력 파일의 수가 50,000 개 이면 공간 내의 절약은 통상 링크 공간 내에서 10 내지 15의 비율로 저감한다. 이러한 저감을 위한 이유는 보다 작은 중량 출력 기호가 처리의 개시에서 그 종료시까지 입력 기호를 복구하기 위한 가능성이 보다 크며, 보다 무거운 중량 출력 기호는 처리의 종료시에서 그 개시시까지 출력 기호를 복구시키기 위한 가능성이 보다 크게 된다. 따라서, 중량을 증가시키기 위하여 출력 기호를 처리하는 것을 감지할 수 있다. 도 13을 통해서 도 14 및 도 15에 개시된 처리의 추가의 이점은 복호화 동작이 통상 30% 내지 40% 정도 고속이다. 이것은 보다 작은 중량 출력 기호가 보다 무거운 중량 출력 기호(보다 작은 중량 출력 기호가 먼저 고려되기 때문에)보다 입력 기호를 복구시키는데 사용될 가능성이 크기 때문이고, 특정 입력 기호를 복구시키는 비용은 그것을 복구시키는데 사용된 출력 기호의 중량에 좌우된다.

중량 분포를 선택

입력 파일이 가능한 한 적은 출력 기호로서 충분히 재구성될 수 있도록 부호화 처리의 설계시에 최적화하는 데에 중요하다. 이러한 설계의 최적화에 의하면, 전송 시간 및 대역폭이 비용이 많이 들거나 제한되는 것에 대해서 유용하고, 또한 입력 파일이 추가의 출력 기호를 위한 대기 시간이 없이 신속하게 복호해야만 하는 것에 대해서 유용하다. 통상적으로, 입력 파일을 재구성하는데 필요한 충분한 수의 출력 기호는 원래의 입력 파일 내의 입력 기호의 수보다 다소 크다(동일한 크기의 입력 기호 및 출력 기호를 가정할 때). 입력 파일 내에 있는 비트수보다 적은 수의 비트가 수신되면, 임의의 입력 파일을 복구시킬 수 없는 것을 도시할 수 있다. 따라서, 완전한 부호화 체계는 입력 파일로서 동일한 수의 비트를 부호화하는 임의의세트의 출력 기호로부터 입력 파일의 복구를 가능하게 할 수 있고, 부호화 효율의 하나의 측정은 예상 조건하에서 별도의 비트를 필요로 한다.

도 5에 도시된 디코더에 있어서, 디코더가 K 출력 기호를 정확하게 수신한 후에, 복구 프로세서(525)가 최종적으로 알려되지 않은 입력 기호를 복구시킬 때 최대 효율을 얻는다. K 출력 기호보다 많은 출력 기호가 모든 입력 기호가 복구될 수 있는 시간에 대해 디코더에 의해 수신되면, 수신되는 출력 기호는 입력 파일의 복구를 위해 필요하지 않거나 또는 그 입력 파일의 복구를 위해 사용된다. 최대 효율성이 양호하지만, 입력 파일의 복구를 위한 목적은 재구성을 완성하기 전에 DSS(515)가 비어있는 상태가 될 수 있는 위험성에 의해 경감될 수 있다. 즉, 최대 효율성에서 복호 가능한 세트의 크기가 재구성 목적으로서 정확히 0으로 맞추면 G 출력 기호의 추가의 세트가 필요하지 않도록 K + A 출력 기호를 사용하는 재구성의 종료 전에 복호 가능한 세트의 크기를 0으로 맞출 수 있는 가능성이 작게 되도록 부호화/복호화가 배치될 수 있다.

도 20에는 이러한 사항들이 예시되고 있다. 도 20은 디코더가 이하에서 설명하는 이상적인 분포를 위해 K + A 출력 기호에 의해 동작하는 재구성된 입력 기호의 수 대 복호화 가능한 세트의 크기를 나타내는 형태로 복구 처리의 과정을 예시하는 도면이다. 이 실시예에서, A = 0, 즉 모든 K 입력 기호를 복호하기 위해 수신된 출력 기호의 수는 가능한 최소 수이다(입력 기호 및 출력 기호는 동일한 크기로 가정한다). 당업자라면 이 도면에서 중량 및 결합을 결정하기 위한 임의의 소정의 함수를 변화시킬 수 있음을 이해할 수 있고, 특정 출력 기호가 수신되는 것에 좌우되어 변화될 수도 있다. 도면 중에서, 복호 가능한 세트 크기의 예상 크기는 최초에는 1로 설정되고, 복구 처리하는 동안 내내 1로 유지시킨다. 따라서, 예상 동작에 있어서, 다음 입력 기호를 복구시키는데 사용될 수 있는 복호 가능한 세트 내에서 1 출력 기호를 항상 유지시킨다. 도 20은 이상적인 분포의 실제 동작의 일예를 도시한다. 이와 같은 실제의 실행에 있어서 복호 가능한 세트가 복구를 완성하기 전에 비어있는 상태에 있음에 주목한다. 이와 같은 이상적인 분포의 실제 동작이 통상적인 경우, 즉 이상적인 분포에 대해서 모든 입력 기호가 복구되기 전에 무작위 변동은 복호 가능한 세트를 거의 언제나 비어 있는 상태가 되고, 이것은 이하에 설명하는 바와 같이 보다 강한 분포가 필요로 되는 이유이다.

복호 가능한 세트 요소의 수를 제한함으로써 효율성이 개선되고, 이것은 XOR 값 함수의 경우에 하나의 결합된 입력 기호를 갖지만, 그 결합으로 이미 재구성된 입력 기호를 갖는다. 이것은 W(i)를 생성하기 위한 함수의 적합한 선택에 의해 달성될 수 있다.

따라서, 임의의 소망하는 정도의 확실성이 있는 입력 파일을 충분한 출력 기호를 수신함으로써 완전하게 복구할 가능성이 있기는 하지만, 일부 작은 값 A에 대한 K + A 출력 기호(입력 기호 및 출력 기호에 대해 동일한 크기를 가정할 때)만큼의 소수의 출력 기호로 완전한 입력 파일을 포함한 K 입력 기호를 복구하는 높은 확률이 있도록 연쇄 반응 부호화 통신 시스템을 설계하는 것이 바람직하다. A에 대한 최소값은 0이고, 리드 솔로몬 부호화와 같은 일부 부호화 체계 내에서 실현될 수 있지만, A에 대한 일부 작은 비제로 값을 수용하여 개선된 통신 시스템을 얻을수 있다.

A의 작은 값은 출력 기호에 대한 중량 분포, 즉 모든 I에 걸쳐서 W(I)의 분포와, 상기 출력 기호에 걸친 결합 분포, 즉 모든 I에 걸쳐서 AL(I)의 분포를 결정하는 적절한 분포를 사용함으로써 연쇄 반응 부호화 내에서 실현될 수 있다. 복호화 처리가 중량 분포 및 결합 선택의 분포와 무관하게 적용될 수 있기는 하지만, 바람직한 실시예가 중량 분포 및 거의 최적의 실행을 위해 명확하게 선택된 결합 선택에 따른 분포르 사용할 수 있는 것이 강조될 수 있다. 사실상, 많은 분포는 선택된 분포 내에서의 작은 변화가 실행시의 작은 변화만으로도 유도될 수 있는 것과 같이 실행될 수 있다.

이하에서는 하나의 양호한 실시예의 분포를 결정하는 방법과 관련해서 설명할 것이다. 사용되는 실제의 중량 분포는 이상적인 수학적 분포에 기초하고 있다. 이 이상적인 중량 분포에 있어서, 중량 W(I)는 "이상적" 확률 분포에 따라서 선택된다. 가장 작은 중량은 1이고, 가장 큰 중량은 K(여기서, K는 입력 기호의 수임)이다. 이상적인 분포에서, i의 값과 동일한 중량은 이하의 확률 p에 의해 선택된다.

i = 1의 경우: p = 1/K.

i = 2, ‥‥, K의 경우: p = 1/(i(i-1)).

중량 W(I)가 선택되면, W(I) 결합된 입력 기호의 목록 AL(I)는 독립적으로 선택되고, 모든 선택된 결합이 서로 다르게 구성하는 랜덤(필요하다면, 의사 랜덤식으로)식으로 균일하게 된다. 따라서, 제1 결합은 K 입력 기호 중에서 랜덤하게선택되고, 각각은 선택되는 1/K의 확률을 갖는다. 제2 결합(W ＞ 1인 경우)은 나머지 K-1 기호 중에서 랜덤하게 선택된다. 위에서 도시된 중량 확률 분포는 시스템이 예상된 것과 정확하게 동작하는 경우 정확하게 K 출력 기호는 복호하는데 충분하며 모든 입력 기호를 복구할 수 있는 특성을 갖는다. 이와 같은 이상적인 분포에 대한 예상된 동작은 도 20에 실선으로 나타내고 있다. 그러나, 중량 및 결합의 선택의 랜덤 특성 및 출력 기호의 임의의 세트가 복호화 처리시에 사용되기 때문에, 그 처리는 그 방식으로 항상 동작하지 않을 수 있다. 이상적인 분포에 대한 실제의 동작의 예는 도 20에 점선으로 나타내고 있다. 그러므로, 이상적인 중량 분포는 실제로 다소 변경될 수 있다.

일반적으로, 소정의 설정을 위한 최상의 매개 변수는 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 조사될 수 있다. 그러나, 이상적인 중량 분포 상의 간단한 변화는 유효 선택 사항이다. 이러한 간단한 변화 내에서, K + A 출력 기호가 처리되기 전에 비어있는 복호 가능한 세트의 가능성을 감소시키기 위해서, 중량 1의 출력 기호 및 높은 중량 출력 기호의 확률을 증가시킴으로써, 이상적인 중량 분포는 다소 변형된다. 중량 1의 출력 기호의 별도의 공급은 복구 처리가 입력 기호의 복구의 종료 시점에근접할 때까지 그 처리가 중량 1 출력 기호(즉, 비어있는 복호 가능한 세트)로부터 실행될 수 있는 가능성을 감소시킨다. 높은 중량 출력 기호의 별도의 공급은 각각의 아직 복구되지 않은 입력 기호에 대해 유일한 유지 결합으로서 이벽 기호를 가질 수 있는 적어도 하나의 출력 기호가 존재할 수 있는 복구 처리의 종료 시점 부근에 있는 가능성을 증가시킨다.

특히, 변경된 중량 분포는 다음과 같다.

i = 1의 경우: p = n·R1/K.

i = 2, ‥‥, (K/R2-1)의 경우: p = n/(i(i-1)(1-iR2/K)).

i = K/R2, ‥‥, K의 경우: p = n·HW(i).

여기에서, K는 입력 기호의 수이고, R1 및 R2는 동조 가능한 매개 변수이며, n은 p값의 모든 합이 1이 되도록 사용되는 표준화 계수이다.

HW(i) 및 R1 및 R2에 대한 샘플 값의 계산은 부록 A에서 상세히 나타내고 있다. 이 부록 A에서, C++ 기호인 nStartRippleSize, nRippleTargetSize 및 nSegment는 전술한 식에서 각각 R1, R2 및 K와 대응한다.

이러한 변형된 분포는 중량 1의 보다 많은 출력 기호가 있는 이상적인 수학적 중량 분포와 유사하며, 그에 따라서 보다 많은 중량 및 분포가 일정한 비율로 재설정된다. 변형된 분포로 나타낸 바와 같이, R1은 중량 1 출력 기호의 초기 부분을 결정함과 동시에 중량 1 출력 기호의 증가된 확률의 배수를 결정하며, R2는 "보다 높은" 중량과 "그렇게 높지 않은" 중량 사이의 경계를 결정한다.

R1 및 R2에 대해 양호한 선택은 일반적으로 K에 좌우되며, 경험적으로 결정될 수 있다. 예컨대, R1은 K의 제곱근의 1.4배와 동일하다. 따라서, K = 4000에 대해서 R1 = 89 및 R2 = 18로 설정되면 잘 행할 수 있고, K가 64000일 때, R1 = 354 및 R2 = 34로 설정되면 잘 행할 수 있다. R1 및 R2의 보다 상세한 계산은 부록 A에 도시되고 있다. 도 21은 이와 같은 분포의 예상 동작이 실제의 실행 상태하에서 상기 예상 동작으로부터의 랜덤 변동을 모든 입력 기호가 복구되기 전에 복호 가능한세트를 비어있는 상태로 할 가능성이 있도록 복구 처리를 통하여 적당하게 큰 복호 가능한 세트를 중지시킬 수 있는 상태를 도시하고 있다.

비록 전술한 재구성 처리가 토네이도 부호에 사용되는 것과 유사할지라도, 매우 상이한 효과를 갖는 부호를 구성하기 위해서 서로 상이한 처리가 사용된다. 특히, 전술한 바와 같이, 연쇄 반응 부호화하는데 필요한 메모리는 토네이도 부호의 경우보다 크게 작고, 여러가지 상황에서 연쇄 반응 부호의 사용상 용이성은 일부 속도에 대한 가능한 비용에서 토네이토 부호의 경우보다 훨씬 초과한다. 이와 같은 처리의 기초가 되는 수학적인 세부 사항에 대해서는 이하에서 상세히 설명하고 있다.

일부 연쇄 반응 부호의 특성

채널을 통해 발생되어 전송되는 출력 기호의 수는, 키가 입력 기호와의 1대 1 대응이 필요하지 않고 I의 다수의 상이한 값이 입력 기호의 일부 비율로 제한되지 않기 때문에, 다른 부호 체계로서 연쇄 반응 부호화로 한정되지는 않는다. 따라서, 비록 입력 파일이 재구성되기 전에 복호 가능한 세트가 비어있는 상태라고 하더라도, 중량 1의 적어도 하나 이상의 출력 기호를 얻기 위해 필요하게 됨에 따라서 디코더가 보다 많은 출력 기호로서 증가시킬 수 있기 때문에, 복호화 처리를 실패할 수 없게 될 수 있는 가능성이 있다. 중량 1의 출력 기호가 수신되는 경우에는, 복호 가능한 세트를 상주시키고, 연쇄 반응 효과에 의해 출력 기호가 입력 기호를 재구성하기 위해 차례로 사용될 수 있도록 사전에 수신된 출력 기호의 저감을 중량 1로 낮출 수 있다.

전술한 대부분의 싱시예에 있어서, 입력 기호 및 출력 기호는 동일한 수의 비트에 대해 부호화하고, 각 출력 기호는 하나의 패킷(패킷은 완전히 수신되거나 완전히 손실되는 전송 유닛이다)내에 배치된다. 몇 몇 실시예에 있어서, 통신 시스템은 각 패킷이 각종 출력 기호를 포함하도록 변형된다. 출력 기호값의 크기는 다수의 비율에 따라서 입력 파일을 초기 기호로 초기 분할시에 입력 기호 값의 크기에 의해 크기가 결정되도록 설정된다. 복호화 처리는 각각의 패킷이 수신됨에 따라서 출력 기호가 일단 내에 도달될 수 있는 점을 제외하고는 실질적으로 불변인 상태로 유지할 수 있다.

입력 기호 및 출력 기호의 크기 설정은 통상 파일의 크기에 의해 통상 유도되고, 통신 시스템에 의해서 출력 기호의 전송이 이루어진다. 예를 들어, 통신 시스템이 테이터의 비트를 규정된 크기의 패킷으로 분류하거나 다른 방식으로 분류하면, 기호 크기의 설계는 패킷 또는 분류 크기로 개시한다. 이것에 의해, 설계자는 많은 출력 기호를 어떻게 하나의 패킷 또는 그룹 내에서 실행시킬지에 대한 방법을 결정하고, 또한 출력 기호의 크기를 결정한다. 설명의 편의상, 설계자는 출력 기호의 크기와 동일한 입력 기호의 크기를 설정할 수 있지만, 입력 기호가 보다 편리하게 서로 다른 입력 기호를 구성할 수 있다면, 그 방법이 사용될 수 있다.

입력 기호의 수 K가 오버헤드의 수신을 최소로 유지시키기 위해 충분히 크도록 입력 기호의 크기를 그 입력 기호의 크기를 결정하는 다른 비율로서 선택된다. 예컨대, K = 10,000은 적당한 변동에 의해 5%∼10%의 평균 수신 오버헤드로 유도되고, K = 80,000은 매우 작은 변동에 의해 1%∼2%의 평균 수신 오버헤드로 유도된다. 이 예와 같이, K = 80,000에서 1,000,000회의 시험을 포함하는 하나의 실험에 있어서, 수신 오버헤드는 4%를 초과하지는 않는다.

전술한 부호화 처리는 원래의 파일에 기초하여 출력 기호를 포함한 패킷의 스트림을 제공한다. 출력 기호는 파일의 부호화된 형태를 유지하거나 또는 부호화된 파일을 보다 간결하게 유지한다. 스트림 내의 각 출력 기호는 모든 출력 기호를 독립적으로 발생되고, 작성될 수 있는 다수의 출력 기호 상의 하부 또는 상부 경계가 존재하지 않는다. 키는 각 출력 기호와 결합된다. 그 키와 입력 파일의 일부 내용은 출력 기호의 값을 결정한다. 연속적으로 발생된 출력 기호는 연속적인 키를 가질 필요가 없고, 몇 몇 응용예에서 키의 시퀀스를 랜덤하게 발생시키거나 또는 그 시퀀스를 의사 랜덤식으로 발생시키는 것이 바람직할 수 있다.

연쇄 반응 복호화는 원래의 파일이 동일한 크기의 입력 기호 K로 분할될 수 있고 각 출력 기호의 값이 입력 기호 값과 동일한 길이가 되면, 파일은 평균적으로 K + A 출력 기호(여기에서, A는 K에 비해 작다)로부터 복구될 수 있는 특성을 갖는다. 예컨대, K = 10,000에 대해 500이 될 수 있다. 특정 출력 기호가 랜덤 또는 의사 랜덤 순서로 발생되고 전송시의 특정 출력 기호의 손실이 임의적이기 때문에, 입력 파일을 복구하는데 필요한 실제의 출력 기호의 수에는 약간의 작은 변화가 존재한다. K + A 패킷의 특정 보정이 전체 입력 파일을 복호하는데 충분하지 않은 일부의 경우에, 수신기가 하나 이상의 출력 패킷의 소스로부터 보다 많은 패킷을 입수할 수 있다면, 입력 파일은 여전히 복구 가능하게 된다.

다수의 출력 기호가 I의 분할에 의해서만 제한되기 때문에, K + A 이상의 출력 기호가 생성될 가능성이 있다. 예컨대, I를 32 비트 수로 하면, 40억의 상이한 출력 기호가 생성될 수 있는데, 여기에서, 파일은 K = 50,000 개의 입력 기호로 구성될 수 있다. 실제로, 이러한 40억의 출력 기호 중의 적은 수만이 생성되어 전송될 수 있는 경우에는, 입력 파일이 가능한 출력 기호 중의 매우 적은 부분으로 복구될 수 있는 확실성 및 입력 파일이 K 출력 기호(입력 기호의 크기가 출력 기호의 크기와 동일한 것으로 가정할 때)보다 다소 많은 출력 기호로 복구될 수 있는 우수한 확률에 근접하게 된다.

각 출력 기호를 제공하는데 필요한 연산 동작의 평균 횟수는 로그 K에 비례하고, 입력 파일을 복호하여 복구하는데 필요한 연산 동작의 전체 횟수는 K 로그 K에 비례한다. 전술한 바와 같이, 유효한 복호화 처리에는 입력 파일을 저장하는데 필요한 메모리보다 다소 많은(통상 약 15% 이상) 메모리만 사용하는 것이 존재한다. 전술한 동작의 횟수는 사전에 공지된 부호화 기술과 비교해서 그 동작 횟수 및 기억 소자의 큰 저감을 도시한다.

예컨대, 리드 솔로몬 부호는 통신 분야에 있어서 표준 부호이다. 리드 솔로몬 부호에 의해 입력 파일은 연쇄 반응 부호화에 의해 K 입력 기호로 분할되지만, 리드 솔로몬 부호 내의 K 입력 기호는 N 출력 기호(여기서, N는 부호화 처리를 개시하기 전에 통상 고정됨)로 부호화된다. 이것은 미확정된 수의 출력 기호에 대해서 가능한 본 발명과 대비한다.

미확정된 수의 출력 기호를 갖는 하나의 이점은, 불량된 채널에 의하거나 또는 일부 출력 기호가 이미 통과된 후에 수신을 개시하는 것에 의해 수신기가 예상된 것보다 많은 출력 기호를 누락시킨 경우에, 수신기는 적은 길이동안 수신할 수 있으며, 보다 많은 출력 기호를 픽업할 수 있는 점에 있다. 다른 이점은 수신기가 다중 엔코더로부터 제공되는 출력 기호를 수집할 수 있기 때문에 각 엔코더는 K 출력 기호의 작은 부분에만 제공할 수 있고, 하나의 엔코더로부터 다수의 기호가 많은 엔코더가 출력 기호에 의해 수신기를 제공하는 것에 좌우된다.

리드 솔로몬 부호는 부호화 및 복호화의 양자 모두에 대해 연쇄 반응 부호보다 실질적으로 많은 시간을 필요로 한다. 예컨대, 리드 솔로몬 부호에 의해 각 출력 기호를 제공하는데 필요한 다수의 연산 동작은 K에 비례한다. 리드 솔로몬 부호를 복호화하는데 필요한 다수의 연산 동작은 출력 기호가 수신기에 도달하는 것에 의해 좌우되지만, 일반적으로 이와 같은 다수의 동작은 K²에 비례한다. 그러므로, 실제로, K 및 N의 수용 가능한 값은 수십에서 가능한 작은 수백에 이르기까지 거의 비슷하게 매우 작다. 예컨대, 교차 인터리브 리드 솔로몬 부호는 콤팩트 디스크(CD) 및 CD-ROM 등에 사용된다. CD의 경우, 하나의 규격 부호는 K = 24 및 N = 28을 사용하고, 다른 규격 부호는 K = 28 및 N = 32를 사용한다. CD-ROM의 경우, 하나의 규격 부호는 K = 24 및 N = 26을 사용하고, 다른 규격 부호는 K = 43 및 N = 45를 사용한다. MPEG 파일(MPEG는 비디오 및 오디오 스트림에 대한 파일 포맷임)의 위성 전송용으로 사용되는 표준 리드 솔로몬 부호는 K = 188 및 N = 204를 사용하는데, 일반적으로 이들의 큰 값은 전문가용 하드웨어를 필요로 한다.

리드 솔로몬 부호의 고속 실행은 cK log K 시간 내에 부호화가 가능하고c'K(log K)²시간 내에 복호화가 가능한 것이 존재하도록 알려져 있으나, c 및 c'은 이들 실행을 K의 매우 큰 값의 모든 값(즉, 효율적인 크로스오버 점이 수백 또는 수만 내의 K의 값인 경우에 대해)에 대한 리드 솔로몬 부호의 다른 실행보다 천천히 실행되는 금지 가능하게 큰 상수이다. 따라서, K의 값이 크로스오버 점 이하에 대해서, 리드 솔로몬 부호의 다른 실행은 보다 고속이다. 비록 고속 실행이 전술한 크로스오버 점 이상의 K의 값에서의 다른 실행보다 고속일지라도, 고속 실행은 연쇄 반응 부호보다 크기 순서로 K의 값에서 지연된다.

이와 같은 속도 제한으로 인하여, K 및 N 중의 작은 값만이 리드 솔로몬 부호에 대해 일반적으로 실행 가능하다. 연속해서, 큰 파일 상에서 이들 부호를 사용하는 것은 파일들이 많은 서브파일로 분할되는 것이 필요하고, 각 서브파일은 독립적으로 부호화된다. 이와 같은 분할은 전송시의 패킷 손실에 대해서 이를 보호하기 위해서 부호의 효율성을 감소시킨다.

리드 솔로몬 부호의 하나의 특징은 임의의 K와 상이한 출력 기호가 입력 파일을 복호하기 위해 수신기에 의해 사용될 수 있는 점에 있다. 적어도 K 출력 기호가 임의의 입력 파일을 복호하기 위해서 필요하게 될 가능성이 있고, 그에 따라 K가 입력 파일을 복호하는데 필요한 최대 수의 출력 기호이기 때문에, 이와 관련해서 리드 솔로몬 부호가 최적이다. 이에 비하여, 연쇄 반응 부호화는 K + A 패킷(여기서, A는 적합하게 선택된 K에 비해 작다)을 일반적으로 필요로 한다. 전술한 네트워크 분야에 있어서, 추가의 기호 A를 가능한 필요로 하는 단점은 속도의 장점 및 보다 큰 파일을 이음매가 없이 처리하기 위한 능력에 의해 크게 보호된다.

기본적인 통신 시스템의 변화

이하, 단일 채널용의 본 발명에 따른 통신 시스템의 실시예와 관련해서 상세히 설명한다. 본 실시예의 구성 소자는 하나 이상의 채널을 효율적으로 사용하기 위해서 확장될 수 있다.

도 22 및 도 23은 도 1에 도시된 통신 시스템과 같은 통신 시스템을 통합하는 2 개의 컴퓨터 사이의 시스템을 도시하고 있다. 제1 실시예(도 22)는 입력 파일(2210)을 네트워크(2230)를 통해서 수신기 컴퓨터(2220)로 전송하는 송신기 컴퓨터(2200)를 포함하고 있다. 제2 실시예(도 23)는 입력 파일(2310)을 무선 채널(2330)을 통해서 수신기 컴퓨터(2320)로 전송하는 송신기 컴퓨터(2300)를 포함하고 있다. 무선 채널(2230)의 대신에, 인터넷 전용선과 같은 다른 물리적 통신 매체가 사용될 수도 있다. 무선 채널(2230)은 무선 통신로, 페이저 링크, 위성 링크, 적외선 링크 등이 사용될 수도 있다. 도 23에 도시된 구성은 하나의 송신기가 입력 파일을 많은 수신기로 송신할 때, 수신기가 많은 송신기로부터 입력 파일을 얻을 때, 또는 많은 수신기가 많은 송신기로부터 입력 파일을 얻을 때와 같이 무선 매체 또는 비무선 매체로도 사용될 수도 있다.

전술한 설명으로부터 자명한 바와 같이, 전술한 연쇄 반응 부호화 체계는 양호한 특성을 갖는 패킷화된 데이터의 스트림과 같이 컴퓨터 네트워크, 인터넷, 이동 무선 네트워크 또는 위성 네트워크 등의 손실이 있는 전송 매체를 통해 파일을 전송하기 위해 사용될 수 있다. 그와 같은 양호한 특성 중 하나는 복호화국(decoding agent)이 스트림으로부터 임의의 세트의 충분하게 많은 패킷을수신하자마자 원래의 파일을 매우 신속하게 재구성할 수 있는 이점이 있다. 또한, 연쇄 반응 부호화는 하나의 송신국(transmitting agent)이 다중 방송 또는 방송 설정시에 파일을 다중 수신국(multiple receiving agent)으로 송신할 때와 같이 많은 국(agent)이 사용되는 상황하에서 유용한 이점이 있다.

또한, 연쇄 반응 부호화 체계는 다중 송신국이 동일한 파일을 다중 수신국으로 송신하는 상황하에서도 유용한 이점이 있다. 이것은 네트워크 기간 시설의 집중화 실패에 대한 조밀도를 개선하는 것이 가능하고, 수신국이 수신 패킷으로부터 하나의 송신국에서 다른 송신국으로의 이음메가 없이 변동 가능하며, 또한 수신국이 하나 이상의 송신국으로부터 동시에 파일을 수신하여 이 파일들을 고속으로 다운로드하는 것을 가능하게 한다.

하나의 특징에 있어서, 전술한 연쇄 반응 부호화 처리는 송신의 각 부품이 송신된 파일의 이미지를 내장한 홀로그래픽 이미지의 디지털 등가물을 실행한다. 파일이 메가바이트(MB) 파일이면, 사용자는 임의의 MB의 데이터(일부 별도의 오버헤드를 가산함) 가치를 구하기 위해 송신된 스트림으로 정확히 분기시킬 수 있고, 그 MB로부터 원래의 MB 파일을 복호시킬 수 있다.

연쇄 반응 부호화가 송신된 스트림으로부터의 데이터의 무작위 선택에 의해 동작하기 때문에, 다운로드는 지정되거나 또는 항상 일치할 필요는 없다. 연쇄 반응 부호화에 의해 비디오 온 요구의 이점을 고려한다. 특정 비디오는 수신기와 송신기간의 조정없이 특정 채널 상의 연속 스트림으로서 방송될 수 있다. 수신기는 관심이 있는 비디오에 대한 방송 채널로 간단히 조정하여, 송신이 개시될 때를 계산함이 없이 또는 방송의 손실 부분의 사본을 얻기 위한 방법이 필요 없이도 원래의 비디오를 재구성하기 위한 충분한 데이터를 캡처링할 수 있다.

이러한 기술적 개념들을 도 24 및 도 25에서 예시하고 있다. 도 24는 하나의 수신기(2402)가 3 개의 채널(2406)을 통해서 3 개의 송신기(2404)(각각 A, B, C로 표시함)로부터 데이터를 수신하는 장치를 도시하고 있다. 이 장치는 수신기에 대해 사용 가능한 대역폭을 3 개 한조로 사용될 수 있고, 임의의 하나의 송신기로부터 전체 파일을 얻기 위해서 충분히 길지 않은 송신기도 사용 가능하도록 처리할 수도 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 각 송신기(2404)는 각 스트림 값 S()를 송신한다. 각 스트림 값 S()는 전술한 바와 같이 출력 기호 B(I) 및 키 I로 나타낸다. 예컨대, 값 S(A, n_A)는 송신기(2404(A))에서 발생된 출력 기호의 시퀀스 내의 "n_A"번째 출력 기호 및 "n_A"번째 키이다. 하나의 송신기로부터의 키의 시퀀스는 송신기가 이중의 노력을 들일 필요가 없도록 다른 송신기로부터의 키의 시퀀스와 상이한 것이 바람직하다. 이것은 스트림 값 S()의 시퀀스가 송신기의 함수인 사실로서 도 24에 예시되고 있다.

송신기(2404)는 이중의 노력을 들이지 않기 위해서 동기화 또는 조정될 필요가 없는 것에 주목한다. 실제로, 조정이 필요없이 각 송신기는 그 시퀀스(즉, n_A≠ n_B≠ n_C) 내의 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 별도의 출력 기호 G의 몇개의 다발로 이루어질 수 있는 K + A 출력 기호의 무작위 선택이 입력 파일을 복구시키기 위해 사용될 수 있기 때문에, 이중의 노력을 들이는 대신에 비조정된 전송이 부가될 수 있다.

이러한 "정보 부가물"은 도 25에 다시 예시되고 있다. 도 25에서, 하나의 입력 파일(2502)의 사본은 복수 개의 송신기(2504)(도면 상에는 2 개의 송신기만 도시함)로 공급된다. 송신기(2504)는 채널(2506)을 통해 수신기(2508)로 입력 파일(2502)의 콘텐츠(contents)로부터 발생된 출력 기호를 독립적으로 송신한다. 각 송신기가 기호 발생을 위해 상이한 세트의 키를 사용하면, 스트림은 독립적이고, 이중이라기 보다 부가물(즉, 입력 기호를 복구시키기 위해 사용된 정보 풀에 부가되는 것)이 될 가능성이 있다. 도면에 도시된 2 개의 송신기의 각각은 수신기의 디코더가 전체 입력 파일을 복구시키기 전에 (K + A)/2 출력 기호만을 전송하는 것이 필요할 수 있다.

2 개의 수신기 및 2 개의 송신기를 사용하여, 수신 장치(2510)에 의해 수신된 정보의 전체량은 하나의 채널(206)을 통해 사용 가능한 정보를 4 배만큼이 될 수 있다. 정보의 량은 만일 예를 들어 송신기가 양쪽의 수신기로 동일한 데이터를 방송하면 단일 채널 정보를 4 배 이하로 할 수 있다. 그 경우, 수신 장치(2510)에서의 정보의 량은 만일 데이터가 임의의 채널 내에서 손실되는 경우, 적어도 2 배, 종종 그 이상이 된다. 비록 송신기가 하나의 신호만을 방송하지만 수신기가 서로 다른 배수로 관찰되더라도, 각 송신기로 들을 수 있는 하나 이상의 수신기를 갖는 이점을 얻을 수 있는 점에 주목한다. 도 25에서 수신 장치(2510)는 도 1에 도시된 수신기(150), 디코더(155), 키 재발생기(160) 및 입력 파일 리어셈블러(165)의 기능과 유사한 기능을 실행한다.

몇 몇 실시예에 있어서, 입력 파일(2502)은 연산 장치가 하나의 송신기에 대해서 하나의 출력을 제공할 수 있고 다른 송신기에 대해서 다른 출력을 제공할 수 있도록 2 개의 엔코더를 갖는 하나의 연산 장치 내에서 부호화된다. 이들 실시예의 다른 변형예는 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백히 이해할 수 있을 것이다.

본원 명세서에 설명된 부호화 장치 및 방법은 다른 통신 상황에도 적용될 수 있으며, 인터넷과 같은 통신 네트워크로만 제한하고자 하는 것이 아님을 당업자라면 명확히 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 콤팩트 디스크 기술은 스크래치된 디스크의 문제를 다루기 위해 소거 및 오류 정정 부호를 사용할 수도 있고, 디스크 상에 정보의 저장시에 연쇄 반응 부호의 사용에 의해서도 이점을 가질 수 있다. 또 다른 실시예로서, 위성 시스템은 전송을 위한 전력의 필요 조건을 타협하기 위해 소거 부호를 사용할 수 있고, 전력 소비를 저감함으로써 많은 오류에 대해서 다용도로 사용 가능하며, 그 응용 분야에서 연쇄 반응 부호화가 유용할 수 있다. 또한, 정보 기억의 신뢰성을 위해 소거 부호가 RAID(독립된 디스크의 용장성 어레이) 시스템을 개발하기 위해서 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 전술한 실시예에서 설명된 바와 같이 잠재적으로 손실이 있거나 오류가 있는 데이터의 문제를 처리하기 위해 부호(code)가 사용되는 다른 분야에 있어서 유용성을 제공할 수 있다.

본 발명의 몇 몇 양호한 실시예에 있어서, 전술한 통신 처리를 실시하기 위한 명령 세트(또는 소프트웨어)는 가능한 손실이 있는 통신 매체를 통하여 통신하는 2 이상의 다용도의 연산 장치를 제공할 수 있다. 다수의 장치는 하나의 송신기 및 하나의 수신기로부터 임의의 수의 송신 및/또는 수신 장치까지의 영역이 될 수있다. 장치를 접속하는 통신 매체는 유선, 광학, 무선 등이 될 수 있다. 전술한 통신 시스템은 상세한 설명으로부터 자명한 바와 같이 다용도로 사용될 수 있다.

비록 본 발명이 특정 실시예를 참조하여 설명하고 있지만, 본원 명세서에 기재된 사항으로 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진자라면 첨부된 특허 청구의 범위에서 명시된 바와 같은 본 발명의 기술적 사상 또는 범위에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지의 변형 및 수정이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

부록 A. 소스 부호 일람표

Claims (26)

1. 입력 알파벳으로부터 선택되는 복수 개의 입력 기호를 구비한 입력 파일을 출력 기호의 세트로부터 원상태로 복구 가능하도록 출력 알파벳 및 출력 기호로부터 선택되는 출력 기호를 발생하는 방법에 있어서,

   키 알파벳으로부터 키를 선택하고, 상기 키 알파벳 내의 가능한 키의 수가 입력 파일 내의 입력 기호의 수보다 더 큰 출력 기호용 키 I를 구하는 단계와;

   키 I의 소정의 함수에 따라 상기 출력 기호용 목록 AL(I)를 계산하는 단계를 포함하는데, 상기 AL(I)는 상기 출력 기호와 결합된 W(I) 결합 입력 기호의 표시이고, 중량 W는 적어도 2 개의 값들 사이에서 변화하며 적어도 하나의 I의 값에 대해 1보다 큰 양의 정수이며;

   출력 기호의 값 B(I)를 AL(I)로 표시된 상기 결합된 입력 기호의 소정의 함수로부터 발생시키는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 출력 기호의 발생 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 키 I를 구하는 단계는 랜덤 함수 또는 의사 랜덤 함수에 따라 키 I를 계산하는 단계를 포함하는 것인 출력 기호의 발생 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 목록 AL(I)를 계산하는 단계는 키 I의 랜덤 함수 또는 의사 랜덤 함수에 따라 W(I)를 계산하는 단계를 포함하는 것인 출력 기호의 발생방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 목록 AL(I)를 계산하는 단계는 키 I의 랜덤 함수 또는 의사 랜덤 함수에 따라 AL(I)를 계산하는 단계를 포함하는 것인 출력 기호의 발생 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 목록 AL(I)를 계산하는 단계는,

   키 I의 소정의 함수 및 적어도 2 개의 양의 정수(적어도 하나는 1보다 큰 정수임) 이상인 확률 분포에 따라 중량 W(I)를 계산하는 단계와,

   목록 AL(I)용의 목록 엔트리를 계산하는 단계와,

   W(I) 목록 엔트리가 계산될 때까지 목록 AL(I)용의 목록 엔트리를 계산하는 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것인 출력 기호의 발생 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 중량 W(I)를 계산하는 단계는 W가 키 알파벳을 통해 소정의 분포에 근접하도록 W(I)를 결정하는 단계를 포함하는 것인 출력 기호의 발생 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 소정의 분포는 균일한 분포인 것인 출력 기호의 발생 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 소정의 분포는 벨 곡선(bell curve) 분포인 것인 출력 기호의 발생 방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 소정의 분포는, W=1일 때 1/K(여기서, K는 입력 파일 내의 입력 기호의 수임)의 확률을 가지며, W=i일 때 1/i(i-1)(여기서, i = 2,‥‥, K 임)의 확률 분포를 갖는 것인 출력 기호의 발생 방법.
10. 제6항에 있어서, 상기 소정의 분포는,

    소정의 조정 가능한 매개 변수 R1, R2 및 K는 입력 파일 내의 입력 기호의 수이고, 중량 W=1일 때 R1/K에 비례하는 확률을 가지며, 중량 W=2 에서 중량 W=K/R2 까지의 범위의 낮은 중량 급의 중량일 때 1/(W(W-1)(1-W·R2/K))에 비례하는 확률을 가지며, 중량 W=K/R2 에서 중량 W=K 까지의 범위의 높은 중량 급의 중량일 때 선택된 확률 분포를 갖는 것인 출력 기호의 발생 방법.
11. 제1항에 있어서, AL(I)로 표시된 상기 결합된 입력 기호의 소정의 함수는 상기 AL(I)로 표시된 입력 기호의 배타적 논리합(XOR)인 것인 출력 기호의 발생 방법.
12. 제1항에 있어서, 상기 입력 알파벳 및 출력 알파벳은 동일한 알파벳인 것인 출력 기호의 발생 방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 입력 알파벳은 2^Mi기호를 포함하고, 각 입력 기호는 Mi 비트를 부호화하며, 상기 출력 알파벳은 2^Mo기호를 포함하고, 각 출력 기호는 Mo 비트를 부호화하는 것인 출력 기호의 발생 방법.
14. 제1항에 있어서, 각각의 연속 키 I는 이전의 키보다 큰 것인 출력 기호의 발생 방법.
15. 제1항에 기재된 출력 기호의 발생 방법에 따라서 복수 개의 출력 기호를 각각 부호화하는 방법에 있어서,

    발생될 각각의 출력 기호용 키 I를 발생하는 단계와;

    데이터 소거 채널을 통해 전송될 출력 시퀀스로서 상기 발생된 각각의 출력 기호를 출력하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 출력 기호의 부호화 방법.
16. 제15항에 있어서, 각각의 키 I는 선택된 다른 키와 독립적으로 선택되는 것인 출력 기호의 부호화 방법.
17. 제1항에 있어서, 상기 목록 AL(I)를 계산하는 단계는,

    입력 파일 내의 입력 기호의 번호 K 및 중량 W(I)를 적어도 근접하게 식별하는 단계와,

    K보다 크거나 같은 가장 작은 프라임 번호 P를 결정하는 단계와,

    P가 K보다 크면, 상기 입력 파일을 P-K 패딩 입력 기호로 적어도 논리적으로 패딩하는 단계와,

    1 ≤X ＜ P 인 제1 정수 X 및 0 ≤Y ＜ P 인 제2 정수 Y를 발생하는 단계와,

    1 에서 W(I) 까지의 각각의 J에 대해서 AL(I) 내의 J번째 엔트리를 ((Y+(J-1)·X) mod P)로 설정하는 단계를 포함하는 것인 출력 기호의 발생 방법.
18. 제17항에 있어서, 각각의 J에 대해서 AL(I) 내의 J번째 엔트리를 설정하는 단계는,

    어레이 V 내의 제1 엔트리 V[J=0]를 Y로 설정하는 단계와,

    1 에서 W(I)-1 까지의 각각의 J에 대해서 어레이 V 내의 J 번째 엔트리 V[J]를 (V(J-1)+X) mod P)로 설정하는 단계와,

    목록 AL(I)로서 상기 어레이 V를 사용하는 단계를 포함하는 것인 출력 기호의 발생 방법.
19. 패킷 통신 채널을 통해 소스로부터 목적지로 데이터를 전송하는 방법에 있어서,

    a) 입력 알파벳으로부터 선택되고 데이터 내의 위치를 각각 갖는 입력 기호의 정렬된 세트로서 전송될 데이터를 배열하는 단계와;

    b) 출력 알파벳으로부터 각각 선택되는 복수 개의 출력 기호를 발생하는 단계를 포함하는데,

    상기 복수 개의 출력 기호의 각 출력 기호는, 1) 키 알파벳으로부터 출력 기호가 발생되는 키 I를 선택하는 단계와, 2) 키 I의 함수로서 중량 W(I)를 결정[여기서, 중량 W는 적어도 2 개의 값들 사이 및 상기 키 알파벳 상에서 변화하며 상기 키 알파벳 내의 적어도 일부의 키 I의 값에 대해 1보다 큰 양의 정수임]하는 단계와, 3) 키 I의 함수에 따라 상기 입력 기호의 W(I)를 선택함으로써 상기 출력 기호와 결합된 W(I) 입력 기호의 목록 AL(I)를 형성하는 단계, 및 4) 상기 결합된 W(I) 입력 기호의 소정의 함수 값으로부터 출력 기호의 값 B(I)를 계산하는 단계에 의해 발생되며;

    c) 상기 복수 개의 출력 기호 중 적어도 하나를 복수 개의 패킷의 각각으로 패킷화하는 단계와;

    d) 상기 패킷 통신 채널을 통해서 복수 개의 패킷을 전송하는 단계와;

    e) 목적지에서 상기 복수 개의 패킷 중의 적어도 일부를 수신하는 단계와;

    f) 상기 수신된 복수 개의 패킷으로부터 데이터를 복호화하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터의 전송 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 데이터를 복호화하는 단계는,

    1) ??) 상기 출력 기호에 대한 키 I를 결정하는 단계, ??) 상기 출력 기호에대한 중량 W(I)를 결정하는 단계, 및 ??) 상기 출력 기호에 대해 W(I) 결합된 입력 기호를 결정하는 단계에 의해 각각의 수신된 출력 기호를 처리하는 단계와,

    2) 임의의 입력 기호를 복호하기 위해 충분한 정보가 수신되었는지의 여부를 결정하는 단계와,

    3) 상기 수신된 정보로부터 복호될 수 있는 입력 기호를 복호화하는 단계를 포함하는 것인 데이터의 전송 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 키 I를 결정하는 단계는 패킷 통신 채널을 통해서 수신된 패킷 내에 공급되는 데이터로부터 키 I를 적어도 부분적으로 결정하는 단계를 포함하는 것인 데이터의 전송 방법.
22. 제20항에 있어서, 상기 복호화하는 단계는,

    수신된 출력 기호를 중량에 따라 선별하는 단계와,

    높은 중량 기호 전에 처리되는 낮은 중량 기호에 의해 출력 기호를 처리하는 단계를 포함하는 것인 데이터의 전송 방법.
23. 제19항에 있어서, 상기 데이터를 복호화하는 단계는,

    1) ??) 상기 출력 기호에 대한 중량 W(I)를 결정하는 단계, ??) 상기 출력 기호에 대해 W(I) 결합된 입력 기호를 결정하는 단계, 및 ??) 상기 W(I)에 따른 출력 기호 테이블 내의 출력 기호의 값 B(I)와 상기 출력 기호에 대한 W(I) 결합의위치를 저장하는 단계에 의해 각각의 수신된 출력 기호를 처리하는 단계와,

    2) 추가의 출력 기호를 수신하여, 전술한 1)의 단계(수신된 출력 기호를 처리하는 단계) 및 후속 단계에 따라 처리하는 단계와,

    3) 중량 1을 가지며 출력 기호가 다 사용하지 않은 것으로 표시되지 않은 각각의 출력 기호 OS1에 대해서, ??) OS1에 대응하는 입력 기호 위치에 대한 입력 기호를 계산하는 단계, ??) 상기 출력 기호 테이블에 결합된 출력 기호를 식별[상기 결합된 출력 기호는 전술한 ??)의 단계에서 처리된 입력 기호의 함수인 출력 기호임]하는 단계, ??) 전술한 ??)의 단계에서 처리된 입력 기호와 독립적으로 결합된 출력 기호를 재계산하는 단계, ??) 전술한 ??)의 단계에서 재계산된 상기 출력 기호의 중량을 1씩 감소시키는 단계, 및 ??) 출력 기호가 다 사용된 것으로 OS1을 표시하는 단계를 실행하는 단계와,

    4) 상기 입력 기호의 정렬된 세트가 목적지에서 복구될 때까지 전술한 1) 내지 3)의 단계를 반복 처리하는 단계를 포함하는 것인 데이터의 전송 방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 OS1을 표시하는 단계는 출력 기호를 다 사용하기 위해 중량을 0으로 설정하는 단계를 포함하는 것인 데이터의 전송 방법.
25. 제23항에 있어서, 상기 OS1을 표시하는 단계는 상기 출력 기호 테이블로부터 출력 기호를 다 사용하는 것을 제거하는 단계를 포함하는 것인 데이터의 전송 방법.
26. 제19항에 있어서, 상기 패킷화하는 단계는 복수 개의 출력 기호를 각각의 패킷으로 패킷화하는 단계이고,

    상기 데이터의 전송 방법은, 상기 출력 기호에 대한 키의 일 부분으로서 패킷 내의 출력 기호의 위치를 사용하는 단계를 더 포함하는 것인 데이터의 전송 방법.