일반기술

프로그램 가능 로직을 통한, 바이너리 데이터의 효율적인 병렬 코딩/디코딩

이 새로운 기술은 바이너리 데이터의 인코딩 및 디코딩을 위한 프로세스이자 하드웨어적 구현이다. 지금까지 알려진 프로세스들과는 달리, 이 프로세스는 매우 효율적이며, 추가적인 RAM도 필요 없이 quadratic time 내에 이들 데이터 패키지들에 대한 디코딩을 수행한다. 이 프로세스는 하드웨어 기술 언어(hardware description language)인 VHDL을 통해 구현되어 FPGA나 AISC과 같은 다양한 프로그램 가능 로직을 프로그래밍한다. 또한 이 프로세스를 GSM, UMTS 및 DAB 환경에 적응시키기 위해 확장성 있는 구조를 사용하고 있다.대부분의 경우, 바이너리 데이터는 비트들을 데이터 패키지로 그룹화함으로써 얻게 된다. 이들 패키지의 전송에는 데이터 패키지의 유실이 따르게 되는데, 이 유실을 복구하기 위해 다양한 기술들이 사용된다. 대부분의 경우, 원본 데이터로부터 계산을 통해 산출된 리던던트 데이터가 원본 데이터와 함께 전송되는데, 전송 도중에 데이터 패키지의 유실이 발생하는 경우, 리던던트 데이터를 통해 유실된 데이터 패키지를 계산해내는 것이 가능하다. 이 새로운 기술은 이들 데이터 패키지의 코딩 및 디코딩을 위해 고안되었다. 이 기술은 열한 가지 구성 요소들로 이루어지도록 설계되었는데, 이들 구성 요소들을 통과하는 데이터 흐름은 2 개의 주요 경로로 나뉘어지며, 두 경로 모두에서 계산이 확립된다. 첫번째 단계로 2차원의 모형을 원본측(source-side)에 생성한다. 모형의 크기는 코딩이 수행되기 전에 정해진다. 이 특수 모형은 매우 빠른 시간 내에 데이터 패키지들을 전환(inversion) 하는 데 이용된다. 두 번째 단계로 원본 데이터 패키지와 모형을 통해 리던던트 패키지들이 계산된다. 원본 데이터 패키지와 리던던트 데이터 패키지들이 대상으로 전송되는 동안 일부 데이터 패키지들은 유실될 가능성이 있으므로, CRC 혹은 다른 유효성 검사를 통해 유실된 데이터 패키지에 표시를 하게 된다. 대상측(target-side)에서는 공개 키(public key)와 비교할 수 있는, 원본측에서 사용된 것과 동일한 모형을 사용한다. 이제 유실된 데이터 패키지는 정확하게 전송된 리던던트 패키지 및 모형을 사용하여 다시 계산될 수 있다. 혁신적인 사항:이 신 기술은, 심지어는 완전한 데이터의 반만이 성공적으로 전송된 경우에도(완전한 데이터는 원본 데이터와 리던던트 데이터를 의미한다), 원본 데이터 패키지의 재계산을 수월하게 해준다. 어느 데이터 패키지가 성공적으로 전송되었는지도 역시 중요하지 않다. 리던던트 패키지와 원본 패키지의 계산은 단순한 XOR 연산만으로 충분하며, 유실된 데이터 패키지들의 계산을 위해 승수(multiplier)를 요구하는 다른 기술들은 필요치 않다. 종래의 기술들을 사용할 경우 구현을 위한 비용이 증가하며, 변환 속도가 떨어지게 된다. XOR 연산을 사용할 경우 속도가 크게 증가한다. 이와 같은 고도의 병렬식 하드웨어 구현을 통한 병렬식 데이터 컴퓨팅으로부터 얻을 수 있는 이점으로서, 다시 한 번 속도가 증가하게 되는데, 컴퓨터 공학에서는 이를 O(n2)라 부른다. 일반적인 코딩 방식들과는 달리, 디코딩에 소요되는 시간은 전송의 품질에 의해 직접적인 영향을 받는다. 전송의 품질이 뛰어날수록 디코딩 시간이 짧아지며, 프로그램 가능 로직에 소요되는 에너지의 사용량도 줄어들게 된다. 대부분의 확립된 코딩 방식들은 전송의 품질과 상관 없이 전송 시간 내내 디코딩을 수행한다. 따라서 계산 속도는 다시 한 번 증가하게 된다. 대부분의 코딩 방식들은 소프트웨어 내에 구현되는데, 이는 이들 코딩 방식에서 병행성(parallelism)을 이용할 수 있는 효율적인 방법이 없기 때문이다. 본 신기술에서는 병행성을 활용할 수 있는 하드웨어 설계를 기술하고 있으며, 대부분의 확립된 코딩 방식들과는 달리, 설계 시 임시의 결과들을 저장할 추가 메모리를 거의 고려할 필요가 없다. 코딩 및 디코딩에는 데이터 패키지의 인덱스만이 사용되며, 데이터 자체는 이와 무관하다. 하드웨어 독립적인 언어인 VHDL은 표준적인 프로그래밍 언어로서 프로그램 가능 로직의 행동(behaviour)를 기술한다. 컴포넌트들 또한 VHDL을 통해 만들어짐으로써, FPGA나 ASIC과 같은 프로그램 가능 로직을 제공하는 다양한 제조업체들에 적합한 설계가 가능하다. 주요 장점:이 신기술의 비용 효율성은 저렴한 XOR 회로의 사용과, 설계를 위한 추가 메모리가 거의 필요치 않다는 사실을 바탕으로 한다. 또한, 원본측의 컴포넌트들 중 일부를 대상측에서 재사용할 수 있으므로, 단 한 번만의 구현만으로도 충분하게 된다. 코딩 될 데이터 패키지의 크기나 길이에는 제한이 없으며, 다양한 크기의 데이터 패키지의 작업을 위해 설계가 매개 변수화 된다 (확장성). 이 기술은 UMTS, DAB 등 뿐만 아니라 GSM 환경에서도 이용될 수 있으며, 데이터 패키지가 전송되는 모든 환경에서 이용 가능하다. 확장성을 갖춘 설계와 하드웨어 독립적인 언어인 VHDL, 그리고 독특한 인덱스의 사용 등으로 인해, 이 신기술은 비디오, 오디오의 통신 및 전송과 같은 모든 디지털 환경에서 이용할 수 있게 되었다.