KR20030066911A

KR20030066911A - 역 코드를 이용한 디지털 데이터 통신방법

Info

Publication number: KR20030066911A
Application number: KR1020020006657A
Authority: KR
Inventors: 노상섭
Original assignee: (주)정우이엔지
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-08-14

Abstract

본 발명은 디지털 복원 방법에 관한 것으로서, 특히 음성신호 선로를 이용하여 디지털 데이터를 전송할 때 발생하는 통신오류를 제거하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 송신부에서 수신부의 정확한 복원이 가능하도록 데이터의 각 비트사이에 그 비트의 역 코드를 삽입하여, 파형 왜곡현상을 감소시키고, 데이터를 구성하는 0과 1의 듀티비가 일치하고, 전위레벨의 변동을 제거하여 기준전위에 의한 일정구간의 적분값이 '0'이 되도록 조절하여 데이터를 복원하는 역 코드를 이용한 데이터 통신방법을 제공한다. 본 발명은 디지털 데이터의 전송에서 음성신호 전송선로가 허용하는 주파수 가역 범위에서 전송속도와 크기 등의 데이터 포맷에 상관없이 원래의 디지털 데이터로 복원할 수 있는 효과가 있다.

Description

역 코드를 이용한 디지털 데이터 통신방법 {Method for Digital Data Communication Using Inversion Code}

본 발명은 디지털 복원 방법에 관한 것으로서, 특히 음성신호 선로를 이용하여 디지털 데이터를 전송할 때 발생하는 통신오류를 제거하기 위한 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 음성신호를 전송하는 전송선로는 20Hz ~ 20kHz 주파수 범위의 아날로그 신호를 전송하기에 적합한 전송선로로서 설계되어 있다. 이러한 전송선로에 컴퓨터에서 출력되는 디지털 신호를 전송시키기 위하여 선로의 종단에는 모뎀을 설치하여 사용한다.

도 1a 내지 도 1c는 종래의 모뎀에서 AC Coupling 되어 있는 음성신호 전송선로에 DC 성분의 디지털 데이터가 입력되는 RC회로와 입력신호 파형과, 출력신호 파형의 왜곡 현상 나타낸 회로도 및 입/출력 파형도이다. 출력신호의 감쇠폭은 시간 t와 R-C회로의 시정수에 따라 결정된다. 이러한, 출력신호의 파형 왜곡 현상을 개선하기 위해서 대용량의 R과 C를 사용하여 하단 통과 주파수를 낮추는 방법과 0 또는 1이 연속되는 디지털 데이터의 펄스폭을 감소시켜 전송하는 방법 등을 사용하고 있다.

도 2a 및 도 2b는 입력 디지털(0x5a, 0x00, 0xf0, 0xff) 파형을 음성신호 전송선로를 이용하여 전송한 경우 도 1a의 RC 회로에서 왜곡되어 출력되는 신호를 나타낸 파형도이다. 출력신호 파형의 왜곡 현상에 따라 디지털 데이터의 주파수 특성과 지수함수 비례관계가 성립되며, 일정한 전송속도에서 입력되는 디지털 데이터의 주파수가 증가할수록 데이터의 펄스폭은 줄어들고, 전송선로의 출력신호 전위레벨은 작은 폭으로 감쇠되어 입력신호와 유사한 반면 디지털 데이터의 주파수가 감소되면 펄스폭은 넓어지고 출력신호의 전위레벨의 감쇠폭은 상대적으로 증가하여 출력신호의 왜곡이 발생된다. 예를 들면, 4800bps로 데이터를 전송하는 경우, 주파수 특성이 약 533Hz ~ 4.8kHz로 넓은 주파수 점유대역 때문에 전송선로 출력신호의 전반적인 전위레벨 변화가 발생하고, 주파수에 따른 최대 펄스폭이 약 1.87 msec로 전위레벨의 높은 감쇠현상을 유발시키게 된다.

또한, 전송하는 디지털 데이터를 구성하는 0과 1의 듀티비(Duty rate)가 동일하지 않기 때문에 송신단의 미분기를 경유한 전송선로의 출력신호의 전위레벨은 전반적으로 변동하고, 음성신호 전송선로의 오프셋 전위에 의해 전위 변동 범위가 증가하게 되면 기준전위에 의한 데이터 복원은 수신된 신호가 기준전위보다 높으면 결과 데이터는 하이레벨로 출력하고, 기준전위보다 낮으면 데이터는 로우레벨로 출력하여 정상적인 데이터의 송수신이 불가능하게 된다.

따라서, 전송선로의 전송특성에 의하여 파형이 왜곡되어 정확한 데이터로 복원할 수 없다는 문제점이 있으며, 음성신호 전송선로의 출력신호의 전위레벨 변동에 수반되는 문제점을 해결하기 위한 방안으로 기준 전위에 의한 적분값이 '0'이 되도록 수신된 신호의 진폭의 변화에 따라 기준전위를 변화시켜 데이터 복원하는 방법이 있으나, 이 방법을 구현하기 위한 구현비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 디지털 신호를 전송선로에 적합한 아날로그 신호로 변화시키는 변조장치와 변조된 아날로그 신호를 수신하여 원래의 디지털 신호로 복원하기 위한 복조장치를 필요로 하며, 이러한 종래의 모뎀을 사용한 디지털 데이터의 전송기술은 그 사용 절차가 복잡하고 많은 주변회로를 요구하며, 디지털 데이터 전송을 위해서는 소정의 전송거리, 전송속도 및 데이터 크기 등의 규정과 특정한 데이터 포맷에 따라 전송해야하며, 전송오류 발생시 송신부에 데이터의 재전송을 요구하는 문제점이 있다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 음성신호 전송선로를 통하여 정상적인 송수신이 이루어지도록 출력신호 파형 왜곡현상을 감소시키고, 데이터를 구성하는 0과 1의 듀티비가 일치하고, 전위레벨의 변동을 제거하여 기준전위에 의한 일정구간의 적분값이 '0'이 되도록 조절하여 데이터를 복원하는 역 코드를 이용한 데이터 통신방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1a 는 AC Coupling 되어 있는 음성신호 전송선로에 DC 성분의 디지털 데이터가 입력되는 RC회로를 나타낸 전기회로도.

도 1b 는 도 1a의 RC회로에 입력되는 DC신호를 나타낸 입력 파형도.

도 1c 는 도 1a의 RC회로에서 출력되는 출력신호의 왜곡현상을 나타낸 파형도.

도 2a 는 디지털 데이터 파형을 나타낸 파형도.

도 2b 는 음성신호 전송선로를 통해 전송된 디지털 데이터 파형이 RC 회로에서 왜곡된 출력 신호를 나타낸 파형도.

도 3 은 본 발명에 따른 역 코드삽입방법을 이용하여 데이터를 전송하는 동작을 나타낸 흐름도.

도 4 는 본 발명에 따른 역 코드를 삽입하여 변환시킨 데이터를 나타낸 파형도.

도 5 는 본 발명에 따른 역 코드삽입방법을 이용하여 데이터를 수신하는 동작을 나타낸 흐름도.

도 6 은 본 발명에 따른 역 코드삽입과 데이터를 복원시키는 과정을 나타낸파형도.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전송할 데이터의 역 코드를 삽입하여 송수신하는 데이터 통신방법으로서, 전송할 데이터를 입력하는 단계; 입력된 데이터의 각 비트를 '0'과 비교하는 단계; 비교한 비트가 '0'인 경우 해당 비트의 역수인 '1'을 삽입하여 '01'로 변환하는 단계; 비교한 비트가 '1'인 경우 해당 비트의 역수인 '0'을 삽입하여 '10'로 변환하는 단계; 전송할 데이터의 마지막 비트인가를 판단하는 단계; 변환된 데이터의 정보를 표시하는 스타트 코드를 삽입하는 단계; 변환된 데이터를 전송하는 단계 및 전송된 데이터를 복원하는 단계를 포함한다.

또한, 역 코드가 삽입되어 전송된 데이터를 복원하기 위한 복원단계는, 전송될 데이터의 정보를 표시하는 스타트 코드를 수신하는 단계; 복원할 데이터를 수신하는 단계; 수신된 데이터에서 홀수비트의 데이터만을 검출하는 단계; 및 검출된 데이터를 복원하여 메모리에 저장하는 단계를 더 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 역 코드삽입방법을 이용하여 데이터를 전송하는 동작을 나타낸 흐름도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 역 코드를 삽입하여 변환시킨 데이터를 나타낸 파형도이다. 도 3 및 도 4를 참조하여 전송할 데이터에 역 코드를 삽입하여 변환하는 방법을 설명하면 다음과 같다. 전송할 데이터를 입력받는 단계(S10)를 수행하면, 입력된 데이터의 각 비트를 '0'과 비교하는 단계(S11)를 수행한다. 비교한 데이터 비트가 '0'인 경우 해당 비트의 역수인 '1'을 삽입하여 '01'로 변환하는 단계(S12)를 수행하고, 상기 S11단계에서, 비교한 데이터 비트가 '1'인 경우 해당 비트의 역수인 '0'을 삽입하여 '10'로 변환하는 단계(S13)를 수행한다. 도 4를 참조하여, 상기 S12단계 및 S13단계를 설명하면 다음과 같다. 예를 들면 입력된 데이터가 '1111000010100101'(0xf0, 0xa5)인 경우, 첫 번째 비트의 값이 '1'이므로, 상기 '1'의 뒤에 역수인 '0'을 삽입하여 '10'을 만든다. 나머지 비트 값에 대해서도 각 비트의 역수를 삽입하여 변환하면 '1010101001010101'(0xaa, 0x55)와 '1001100101100110' (0x99, 0x66)의 데이터로 변환되며, 각 구간별 0과 1의 듀티비를 일치시키고, 2.4kHz 또는 4.8kHz의 한정된 주파수 점유대역으로 미분기에 의한 출력 신호의 전반적인 전위레벨 변화를 제거하여, 최대 펄스폭이 약 416??sec로 역 코드를 삽입하지 않은 데이터와 비교하여 감쇠폭이 1/5로 축소된다.

상기 S12단계 및 S13단계를 수행한 후, 전송할 데이터의 마지막 비트인가를 판단하는 단계(S14)를 수행하여, 마지막 비트가 아닌 경우, 역 코드를 삽입하기 위하여 상기 S11단계로 리턴하고, 상기 S14단계에서 역 코드가 삽입된 비트가 마지막 비트인 경우, 역 코드를 삽입하여 변환된 데이터의 정보(예를 들면, 데이터 블록의 크기 등)를 표시하는 스타트 코드를 삽입하는 단계(S15)를 수행하여 변환된 데이터를 전송한다(S16).

도 5는 본 발명에 따른 역 코드삽입방법을 이용하여 데이터를 수신하는 동작을 나타낸 흐름도이다. 도 4에서, 변환된 데이터를 수신하기 위하여 데이터의 스타트 코드를 수신하였는지 여부를 판단하는 단계(S100)를 수행하여, 스타트 코드가 수신되지 않은 경우, 스타트 코드가 입력될 때까지 스타트 코드 수신을 확인하며, 상기 S100단계에서 스타트 코드가 수신된 경우, 스타트 코드를 분석하여 변환된 데이터의 크기만큼 데이터 블록을 수신하는 단계(S110)를 수행하여, 수신된 데이터 블록에서 데이터의 홀수 비트열의 값만을 검출하여 정렬하는 단계(S111)를 수행한다. 예를 들면, 수신된 데이터 블록이 '1010101001010101'(0xaa, 0x55)와 '1001100101100110' (0x99, 0x66)인 경우, 상기 데이터 블록에서 홀수 비트열의 값을 검출하면 '1', '1', '1', '1', '1', '0', '0', '0', '0', '0', '1', '0', '0', '1', '0', '1'이 되며 상기 검출된 값을 순차적으로 정렬하면 '11110000'(0xf0)와 '10100101'(0xa5)의 본래 데이터로 복원된다. 복원된 데이터는 미리 할당된 메모리에 저장한다(S113).

도 6 은 본 발명에 따른 역 코드삽입과 데이터를 복원시키는 과정을 나타낸 파형도이다. 도 6에서, 전송할 데이터에 역 코드를 삽입하여 한정된 주파수 점유대역으로 인한 전위레벨의 변동현상 제거와, 펄스폭의 감소에 따른 낮은 감쇠현상으로 신호의 왜곡에 많은 영향을 주지 않아 정상적인 데이터 복원이 실행된다.

상기한 바와 같이, 데이터의 각 비트에 역 코드를 삽입하여 디지털 데이터를 구성하는 0과 1의 듀티비를 일치시키고, 주파수 점유대역을 축소시켜 전위레벨의 전반적인 변동을 제거할 수 있는 장점이 있으며, 파형 왜곡현상을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 주파수 점유대역폭을 축소시켜 일정구간동안 신호의 적분값을 '0'으로 자동 변환함으로서 디지털 데이터의 음성신호 전송선로를 통한 전송에서 음성신호 전송선로 출력신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 최소화할 수 있는 효과가 있으며, 발생하는 오류를 극복하여 정확하게 원래의 송신데이터로 복원하여 안전한 통신을 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 디지털 데이터의 전송에서 음성신호 전송라인이 허용하는 주파수 가역 범위에서 전송속도와 크기 등의 데이터 규격을 임의로 규정할 수 있어 다양한 응용분야에서 사용할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명은 상기한 실시 예에서만 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims

전송할 데이터를 입력하는 단계;

입력된 데이터의 각 비트를 '0'과 비교하는 단계;

비교한 비트가 '0'인 경우 해당 비트의 역수인 '1'을 삽입하여 '01'로 변환하는 단계;

비교한 비트가 '1'인 경우 해당 비트의 역수인 '0'을 삽입하여 '10'로 변환하는 단계;

전송할 데이터의 마지막 비트인가를 판단하는 단계;

변환된 데이터의 정보를 표시하는 스타트 코드를 삽입하는 단계; 및

변환된 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 역 코드를 이용한 디지털 데이터 송신방법.
전송될 데이터의 정보를 표시하는 스타트 코드를 수신하는 단계;

복원할 데이터를 수신하는 단계;

수신된 데이터에서 홀수비트의 데이터만을 검출하는 단계; 및

검출된 데이터를 복원하여 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역 코드를 이용한 디지털 데이터 수신방법.