KR101593185B1

KR101593185B1 - 코드북 설계 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101593185B1
Application number: KR1020140163346A
Authority: KR
Inventors: 이준호; 손종목; 이동욱; 안재환; 정용익; 백선엽; 이한수; 신진섭; 박용석
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2016-02-15

Abstract

WCDMA 음성 채널에 최적화된 코드북 설계를 통해 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하도록 한 방법 및 장치를 제시한다. 제시된 방법은 다수의 심볼을 포함하는 코드북을 생성하는 단계; 입력 신호에 해당하는 심볼을 선택하는 단계; 선택된 심볼에 대해 다수 회의 트랜스코딩을 수행하는 단계; 다수 회의 트랜스코딩을 거친 심볼과 코드북의 심볼들 간의 상관도를 구하여 입력 신호를 추정하는 단계; 입력 신호와 추정된 신호를 비교하여 심볼 오류율을 계산하는 단계; 및 심볼 오류율이 최소화되도록 심볼 조정을 행하는 단계를 포함한다.

Description

코드북 설계 방법 및 장치{Codebook design method and apparatus}

본 발명은 코드북 설계 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 WCDMA 음성 채널을 통해 데이터를 전송하기 위한 데이터 전송 시스템에서의 코드북 설계 방법 및 장치에 관한 것이다.

이동통신망의 음성 채널을 통한 데이터 전송기술은 보안통신, 문자서비스, 사용자 인증 등의 목적으로 연구가 진행되어 왔다.

특히, 음성 부호화기를 적용한 음성 채널의 경우 음성 부호화기의 특성상 일반적인 변/복조 신호가 정상적으로 통과하기 어려우므로 이를 해결하기 위한 많은 연구가 이루어졌다.

최근, 전송하고자 하는 데이터를 코드북내의 코드워드 인덱스로 맵핑하여 전송 신호를 구성하는 방법이 제안되었다. 이 방식의 핵심은 음성 부호화기가 적용된 음성채널을 미지의 시스템으로 가정하고, 이를 잘 통과할 수 있는 심볼(symbol)들로 구성된 최적의 코드북을 찾는 것이다.

여기서, 코드북 탐색은 가능한 탐색 구간을 모두 검색하여 최적의 코드북을 찾는 전수조사 방법에서부터 패턴 탐색(pattern search)과 유전자 알고리듬까지 다양한 방법이 가능하다.

전수조사 방법은 가장 직관적인 방법이긴 하지만, 코드북의 크기가 증가할수록 탐색 공간의 크기가 기하급수적으로 증가하여 현실적으로 적용이 어렵다.

반면에, 패턴 탐색 방법은 어떠한 패턴을 유지하면서 최적해를 탐색하는 것이 효과적일 수 있다는 경험을 적용한 방법이다. 패턴 탐색 방법은 무작위 추출 및 탐색을 기본으로 하는 최적화 방법에 비하여 탐색시간이 상대적으로 짧으며, 기울기 정보를 이용하는 다른 최적화 방법에 비해 전역적 최적해를 찾을 가능성이 높은 방법이다.

유전자 알고리듬은 자연의 진화과정에 기초한 계산 모델로서, 존 홀랜드에 의해 1975년 개발된 전역 최적화 기법이다. 유전자 알고리듬은 생물 진화의 과정을 모방함으로써 근사값에 가까운 해답을 신속하게 찾아낼 수 있는 것으로 알려져 있다.

패턴 탐색 방법과 유전자 알고리듬은 음성 부호화기가 존재하는 음성 채널과 같이 비선형이 지배적인 최적화 문제에 대해서 전역최소(global minima)가 아닌 국부최소(local minima)에 수렴할 수 있는 단점이 있다.

또한, 기존 연구들이 모두 GSM 음성 부호화기에 초점을 맞춰 제안한 방법들이므로, 국내 이동통신망에 적용하기 위해서는 WCDMA 음성 채널에 최적화된 코드북 설계 방법이 필요하다.

관련 선행기술로는, 휴대 단말기에 비화 통신용 동글을 연결한 후에, 통화로가 형성된 상태에서 송수신측 비화 통신용 동글들간의 인증을 이행하고, 상기 인증이 성공하면 상기 송수신측 비화 통신용 동글들이 송신 데이터에 대해서는 암호화를 이행하고, 수신 데이터에 대해서는 복호화를 이행하여, 비화 통신용 동글을 통한 비화 통신을 제공하는 내용이, 대한민국 공개특허 제2011-0085282호(비화 통신을 제공하는 장치 및 방법)에 기재되었다.

다른 관련 선행기술로는, GSM 네트워크의 음성 채널에 데이터를 전송하기 위한 방식을 설명한 내용이, IEEE Transactions on Vehicular Technology vol 57/4, pp 2205-2218, 2008(제목 ; A Data Modem for GSM Voice Channel)에 기재되었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, WCDMA 음성 채널에 최적화된 코드북 설계를 통해 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하도록 한 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 코드북 설계 방법은, 코드북 생성부가, 다수의 심볼을 포함하는 코드북을 생성하는 단계; 변조부가, 입력 신호에 해당하는 심볼을 선택하는 단계; 음성 부호화기가, 상기 선택된 심볼에 대해 다수 회의 트랜스코딩을 수행하는 단계; 복조부가, 상기 다수 회의 트랜스코딩을 거친 심볼과 상기 코드북의 심볼들 간의 상관도를 구하여 상기 입력 신호를 추정하는 단계; 심볼 오류율 계산부가, 상기 입력 신호와 상기 추정된 신호를 비교하여 심볼 오류율을 계산하는 단계; 및 심볼 조정부가, 상기 심볼 오류율이 최소화되도록 심볼 조정을 행하는 단계;를 포함한다.

상기 입력 신호를 추정하는 단계는, 상기 다수 회의 트랜스코딩을 거친 심볼과 상기 코드북의 심볼들 간의 상관도 중에서 상관도가 최대가 되는 심볼의 인덱스로부터 상기 입력 신호를 추정할 수 있다.

상기 심볼 오류율을 계산하는 단계는 하기의 수학식

(여기서, v는 코드북 전체의 구성 요소를 나타내는 벡터이고, N은 코드북의 크기를 나타내는 상수이고, L_err(i)는 i번째 심볼의 오류의 개수를 의미하고, L_tot(i)는 i번째 심볼의 전체 개수를 의미하고, ∥·∥은 L_∞ 놈(norm)을 의미한다)에 의해 상기 심볼 오류율을 계산할 수 있다.

상기 심볼 조정을 행하는 단계는, 상기 심볼 오류율이 최소화되도록 SOCP에 기반한 minimax 최적화를 진행할 수 있다.

상기 minimax 최적화는 하기의 수학식

(여기서, Φ는 심볼의 주파수 스펙트럼을 의미하고, L_err(i)는 i번째 심볼의 오류의 개수를 의미하고, L_tot(i)는 i번째 심볼의 전체 개수를 의미한다)으로 정의될 수 있다.

상기 심볼 조정을 행하는 단계는, 상기 코드북의 심볼들 중에서 심볼 오류율이 가장 큰 심볼 쌍을 찾아서 해당 심볼을 음성 대역으로 제한된 탐색 공간내의 다른 값으로 대체할 수 있다.

상기 트랜스코딩은 상기 음성 부호화기가 적용된 WCDMA 음성 채널에서 2회 발생할 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 코드북 설계 장치는, 다수의 심볼을 포함하는 코드북을 생성하는 코드북 생성부; 입력 신호에 해당하는 심볼을 선택하는 변조부; 상기 선택된 심볼에 대해 다수 회의 트랜스코딩을 수행하는 음성 부호화기; 상기 음성 부호화기를 거친 심볼과 상기 코드북의 심볼들 간의 상관도를 구하여 상기 입력 신호를 추정하는 복조부; 상기 입력 신호와 상기 복조부에서 추정된 신호를 비교하여 심볼 오류율을 계산하는 심볼 오류율 계산부; 및 상기 심볼 오류율이 최소화되도록 심볼 조정을 행하는 심볼 조정부;를 포함한다.

이러한 구성의 본 발명에 따르면, WCDMA 음성 채널에 강인한 코드북 설계가 가능하다.

본 발명에 따라 설계된 코드북은 비선형적인 특성을 가지고 있는 WCDMA 음성 채널에 강인한 특징을 가진다. 따라서, 본 발명에 따른 코드북을 이용한 데이터 전송시스템은 국내 이동통신망 뿐 아니라, AMR 부호화기를 이용하는 해외 통신망에서도 음성 채널을 통한 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장할 수 있다.

또한, 음성 신호를 암호화하여 데이터 형태로 변환한 후 본 발명에 따른 데이터 전송 방법을 이용하여 신뢰성 있는 암호 통신을 제공해 줄 수 있다.

도 1은 송신측과 수신측의 이동통신 사업자가 다른 상황에서 음성 통화가 이루어지는 과정을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 코드북 설계 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 전송 시스템의 코드북 설계 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 최적의 코드북을 적용한 데이터 전송 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

먼저, 본 발명의 방법이 적용되지 않은 경우를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 송신측과 수신측의 이동통신 사업자가 다른 상황에서 음성 통화가 이루어지는 과정을 예시한 도면이다.

음성 통화에서 송신 단말(1)의 음성 신호는 AMR(Adaptive Multi Rate) 인코더(1a)를 통해 인코딩되어 기지국(2)으로 전송된다. 기지국(2)에서는 AMR 디코더(2a)로 디코딩하고, 디지털화된 음성 신호를 다른 기지국(3)으로 송신하기 위해 변환기(2b)에서 펄스코드변조(pulse code modulation; PCM) 또는 적응 차분 펄스 부호 변조(adaptive differential pulse code modulation; ADPCM) 형태로 변환한 후 전송한다.

이와 같이 전송된 신호는 기지국(3)에서 다시 변환기(3a) 및 AMR 인코더(3b)를 통해 인코딩되어 수신 단말기(4)로 전송된다. 이어, 수신 단말기(4)의 AMR 디코더(4a)로 디코딩하여 송신자의 음성을 출력한다.

도 1에서, 송신자의 음성이 최종 수신자에게 들릴 때까지 두 번의 트랜스코딩(transcoding)이 행해진다. 여기서, 두 번의 트랜스코딩은 AMR 인코더(1a) 및 AMR 디코더(2a)를 통과하는 트랜스코딩, 및 AMR 인코더(3b) 및 AMR 디코더(4a)를 통과하는 트랜스코딩을 의미한다.

이때, 송신자와 수신자가 귀로 듣는 음성의 품질은 트랜스코딩이 일어나기 전과 후에 큰 차이가 없으나, 음성의 파형을 비교하면 많은 차이를 보인다. 이와 같은 이유로 트랜스코딩이 발생하는 이기종망간의 음성 채널을 통한 데이터 전송에 문제가 발생한다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 즉, 음성 채널을 통해 신뢰성 있는 데이터를 전송할 수 있도록 하기 위해 새로운 코드북 설계 방법을 제안하였다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 코드북 설계 장치의 구성(프레임워크)을 설명하기 위한 도면이다.

최적의 코드북 설계를 위한 프레임워크(기본 개념 구조)는 코드북 생성부(10), 변조부(12), AMR 부호화기(14, 16), 복조부(18), 심볼 오류율 계산부(20), 및 심볼 조정부(22)를 포함한다.

코드북 생성부(10)는 M샘플 길이의 심볼을 N개 가지는 코드북을 생성할 수 있다. 이와 같이, 코드북이 M샘플 길이의 심볼을 N개 가진다고 가정하면 코드북의 크기는 N×M이 된다. 본 발명의 실시예에서는 최적화 과정의 연산량을 줄이기 위해 주파수 영역에서 설계를 한 후 시간 영역으로 변환하는 방법을 취한다. 만약, 시간 영역에서 코드북 설계를 진행한다면 탐색 공간의 크기가 N×M이 되며 N이 커지면 탐색 공간이 매우 커져서 최적의 코드북 설계에 매우 많은 시간이 필요하게 된다. M개의 샘플 길이를 갖는 코드워드를 주파수 영역으로 변환하고 300~3400 Hz에 해당하는 주파수 빈(bin)(데이터 저장 공간)의 개수를 K라고 가정하면, 주파수 영역에서의 코드북 설계를 위한 랜덤 벡터의 크기는 2NK×1이 된다. 이 벡터로부터 시간 영역의 실수 코드북을 생성하기 위해 복소 켤레(complex conjugate)를 수행하여 남은 주파수 빈(bin)을 채우고 IFFT(Inverse Fast Fourier Tramsform)를 통해 시간 영역의 실수 코드북을 생성한다.

코드북 생성부(10)는 생성한 코드북을 변조부(12)에게로 전달한다.

변조부(12)는 입력 비트 스트림에 해당하는 심볼을 선택한다. 여기서, 입력 비트 스트림은 코드북 설계 알고리즘에 의해 랜덤하게 생성되어 입력된다. 한편, 목표 데이터 전송율에 따라 코드북의 크기는 달라질 수 있고, 선택한 코드북에 따라 비트 처리 단위를 결정할 수 있다.

AMR 부호화기(14, 16)는 변조부(12)에서 선택된 심볼을 통과시킨다. 즉, AMR 부호화기가 2개가 있으므로 변조부(12)에서 선택된 심볼은 AMR 부호화기를 2회 통과하게 된다. 본 발명의 실시예에서는 트랜스코딩이 2회 일어나는 일반적인 이기종망간의 이동통신을 가정하였으므로, 입력 심볼은 AMR 부호화기를 2번 통과하도록 처리하였다. 여기서, AMR 부호화기(14, 16)는 음성 채널에 적용된 것으로 이해할 수 있다. AMR 부호화기(14)는 도 1의 AMR 인코더(1a) 및 AMR 디코더(2a)를 포함한다고 볼 수 있고, AMR 부호화기(16)는 도 1의 AMR 인코더(3b) 및 AMR 디코더(4a)를 포함한다고 볼 수 있다. AMR 부호화기(14, 16)는 각각 음성 부호화기라고 할 수 있다.

복조부(18)는 하기의 수학식 1과 같이 AMR 부호화기(14, 16)를 통과한 심볼과 코드북의 심볼들 간의 상관도를 구해 상관도가 최대가 되는 심볼의 인덱스로부터 입력 신호를 추정한다.

여기서, y(s_i)는 심볼 s_i가 AMR 부호화기를 2번 통과한 후의 신호를 의미하고, <·>는 벡터의 내적을 의미한다.

심볼 오류율 계산부(20)는 입력 신호(입력 비트 스트림)와 복조부(18)에서 추정된 신호를 비교하여 심볼 오류율을 계산한다.

심볼 조정부(22)는 심볼 오류율이 가장 큰 심볼 쌍을 찾아서 해당 심볼의 오류율이 최소화되도록 조정한다.

코드북 설계 프레임워크에서 코드북을 구성하는 심볼을 설계하기 위해 본 발명의 실시예에서는 수신 심볼들간에 중첩되는 부분이 증가할수록 심볼 오류율이 증가하는데 주목하여, 심볼들간의 중첩이 많은 즉, 심볼 오류율이 높은 심볼을 찾아 이를 최소화하도록 하는 방법을 택하였다. 다음의 수학식 2는 이와 같은 목적을 달성하기 위한 비용 함수이다.

여기서, v는 코드북 전체의 구성 요소를 나타내는 벡터이고, N은 코드북의 크기를 나타내는 상수이고, L_err(i)는 i번째 심볼의 오류의 개수를 의미하고, L_tot(i)는 i번째 심볼의 전체 개수를 의미하고, ∥·∥은 L_∞ 놈(norm)을 의미한다.

본 발명의 실시예에 따른 코드북 설계 방법은 초기 코드북 값으로부터 심볼 오류율을 계산하고, 이 중 가장 큰 오차를 가지는 심볼을 선택하여 이를 최소화하는 방법으로 최적화를 수행한다. 이에 대해 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 전송 시스템의 코드북 설계 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

먼저, 코드북 생성부(10)가 코드북을 생성한다(S10). 이때, 생성되는 코드북이 M샘플 길이의 심볼을 N개 가진다고 가정하면 코드북의 크기는 N×M이 될 것이다. 한편, 코드북을 생성함에 있어서, 최적화 과정의 연산량을 줄이기 위해 주파수 영역에서 설계를 한 후 시간 영역으로 변환하는 방법을 취한다. 그리고, 생성된 코드북은 변조부(12)에게로 제공된다.

이어, 변조부(12)에서는 입력 신호(입력 비트 스트림)에 해당하는 심볼을 선택한다(S20).

선택된 심볼은 AMR 부호화기를 2회 통과한다. 즉, 선택된 심볼은 AMR 부호화기(14, 16)를 차례로 통과하면서 인코딩 및 디코딩되는 과정을 2회 거치게 된다(S30).

그리고, AMR 부호화기(14, 16)를 통과한 심볼은 복조부(18)에게로 전송된다. 그에 따라, 복조부(18)에서는 AMR 부호화기(14, 16)를 통과한 심볼과 코드북의 심볼들 간의 상관도를 구하여 상관도가 최대가 되는 심볼의 인덱스로부터 입력 신호를 추정한다(S40).

이후, 심볼 오류율을 계산한다(S50). 즉, 심볼 오류율 계산부(20)는 입력 신호(입력 비트 스트림)와 복조부(18)에서 추정된 신호(즉, 상관도가 최대가 되는 심볼의 인덱스)를 비교하여 심볼 오류율을 계산한다. 이와 같이 심볼 오류율 계산부(20)는 지속적으로 입력되는 입력 신호에 대하여 심볼 디코딩을 통한 심볼 오류율 계산을 행할 수 있다.

마지막으로, 심볼 조정부(22)는 심볼 오류율이 가장 큰 심볼 쌍을 찾아서 해당 심볼의 오류율이 최소화되도록 조정한다(S60). 다시 말해서, 수학식 2의 비용 함수에 따라 앞서 계산된 심볼 오류율의 L_∞ 놈(norm)을 계산하고, 이를 최소화하도록 SOCP(Second Order Cone Programming)에 기반한 minimax 최적화를 진행한다. 하기의 수학식 3은 이를 나타낸 것이다.

여기서, Φ는 심볼의 주파수 스펙트럼을 의미하고, L_err(i)는 i번째 심볼의 오류의 개수를 의미하고, L_tot(i)는 i번째 심볼의 전체 개수를 의미한다.

즉, 심볼 조정부(22)는 코드북의 심볼들 중 심볼 오류율이 가장 큰 심볼 쌍을 찾아서 해당 심볼을 음성 대역으로 제한된 탐색 공간내의 다른 값으로 대체한다. 이와 같은 과정을 원하는 성능에 도달하거나 최대 반복 회수에 도달할 때까지 반복하여 수행한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 최적의 코드북을 적용한 데이터 전송 과정을 설명하기 위한 도면이다.

파형 맵핑 방식의 변조부(12)는 입력 비트 스트림을 음성 채널에 강인한 특성을 가지는 웨이브폼 코드북(waveform codebook) 신호로 변환한다. 이 방식은 N개의 심볼 또는 웨이브폼을 미리 구성하고, 입력 비트 스트림을 일정 크기로 구분하여 그에 따른 심볼의 인덱스와 맵핑을 하는 방식이다.

송신단에서는 전송율에 따라 입력 비트 스트림에 해당하는 심볼을 전송한다.

전송된 심볼은 음성 채널을 통과하여 수신단(특히, 복조부(18))에 수신된다. 여기서, 본 발명에서 고려하는 음성 채널은 국내이동통신망에서 사용하는 AMR 부호화기(14, 16)를 사용하는 WCDMA 음성 채널이다.

복조부(18)에서는 음성 채널을 거쳐 수신된 심볼을 정합 필터를 이용하여 가장 상관(correlation) 관계가 높은 심볼을 찾고, 그것의 인덱스를 찾아 비트 스트림으로 복구한다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 코드북 생성부 12 : 변조부
14, 16 : AMR 부호화기 18 : 복조부
20 : 심볼 오류율 계산부 22 : 심볼 조정부

Claims

코드북 생성부가, 다수의 심볼을 포함하는 코드북을 생성하는 단계;
변조부가, 입력 신호에 해당하는 심볼을 선택하는 단계;
음성 부호화기가, 상기 선택된 심볼에 대해 다수 회의 트랜스코딩을 수행하는 단계;
복조부가, 상기 다수 회의 트랜스코딩을 거친 심볼과 상기 코드북의 심볼들 간의 상관도를 구하여 상기 입력 신호를 추정하는 단계;
심볼 오류율 계산부가, 상기 입력 신호와 상기 추정된 신호를 비교하여 심볼 오류율을 계산하는 단계; 및
심볼 조정부가, 상기 심볼 오류율이 최소화되도록 심볼 조정을 행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 설계 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 입력 신호를 추정하는 단계는, 상기 다수 회의 트랜스코딩을 거친 심볼과 상기 코드북의 심볼들 간의 상관도 중에서 상관도가 최대가 되는 심볼의 인덱스로부터 상기 입력 신호를 추정하는 것을 특징으로 하는 코드북 설계 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 심볼 오류율을 계산하는 단계는 하기의 수학식

(여기서, v는 코드북 전체의 구성 요소를 나타내는 벡터이고, N은 코드북의 크기를 나타내는 상수이고, L_err(i)는 i번째 심볼의 오류의 개수를 의미하고, L_tot(i)는 i번째 심볼의 전체 개수를 의미하고, ∥·∥은 L_∞ 놈(norm)을 의미한다)
에 의해 상기 심볼 오류율을 계산하는 것을 특징으로 하는 코드북 설계 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 심볼 조정을 행하는 단계는, 상기 심볼 오류율이 최소화되도록 SOCP에 기반한 minimax 최적화를 진행하는 것을 특징으로 하는 코드북 설계 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 minimax 최적화는 하기의 수학식

(여기서, Φ는 심볼의 주파수 스펙트럼을 의미하고, L_err(i)는 i번째 심볼의 오류의 개수를 의미하고, L_tot(i)는 i번째 심볼의 전체 개수를 의미한다)
으로 정의되는 것을 특징으로 하는 코드북 설계 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 심볼 조정을 행하는 단계는, 상기 코드북의 심볼들 중에서 심볼 오류율이 가장 큰 심볼 쌍을 찾아서 해당 심볼을 음성 대역으로 제한된 탐색 공간내의 다른 값으로 대체하는 것을 특징으로 하는 코드북 설계 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 트랜스코딩은 상기 음성 부호화기가 적용된 WCDMA 음성 채널에서 2회 발생하는 것을 특징으로 하는 코드북 설계 방법.
다수의 심볼을 포함하는 코드북을 생성하는 코드북 생성부;
입력 신호에 해당하는 심볼을 선택하는 변조부;
상기 선택된 심볼에 대해 다수 회의 트랜스코딩을 수행하는 음성 부호화기;
상기 음성 부호화기를 거친 심볼과 상기 코드북의 심볼들 간의 상관도를 구하여 상기 입력 신호를 추정하는 복조부;
상기 입력 신호와 상기 복조부에서 추정된 신호를 비교하여 심볼 오류율을 계산하는 심볼 오류율 계산부; 및
상기 심볼 오류율이 최소화되도록 심볼 조정을 행하는 심볼 조정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 설계 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 복조부는, 상기 음성 부호화기를 거친 심볼과 상기 코드북의 심볼들 간의 상관도 중에서 상관도가 최대가 되는 심볼의 인덱스로부터 상기 입력 신호를 추정하는 것을 특징으로 하는 코드북 설계 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 심볼 오류율 계산부는 하기의 수학식

(여기서, v는 코드북 전체의 구성 요소를 나타내는 벡터이고, N은 코드북의 크기를 나타내는 상수이고, L_err(i)는 i번째 심볼의 오류의 개수를 의미하고, L_tot(i)는 i번째 심볼의 전체 개수를 의미하고, ∥·∥은 L_∞ 놈(norm)을 의미한다)
에 의해 상기 심볼 오류율을 계산하는 것을 특징으로 하는 코드북 설계 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 심볼 조정부는 상기 심볼 오류율이 최소화되도록 SOCP에 기반한 minimax 최적화를 진행하는 것을 특징으로 하는 코드북 설계 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 minimax 최적화는 하기의 수학식

(여기서, Φ는 심볼의 주파수 스펙트럼을 의미하고, L_err(i)는 i번째 심볼의 오류의 개수를 의미하고, L_tot(i)는 i번째 심볼의 전체 개수를 의미한다)
으로 정의되는 것을 특징으로 하는 코드북 설계 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 심볼 조정부는 상기 코드북의 심볼들 중에서 심볼 오류율이 가장 큰 심볼 쌍을 찾아서 해당 심볼을 음성 대역으로 제한된 탐색 공간내의 다른 값으로 대체하는 것을 특징으로 하는 코드북 설계 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 트랜스코딩은 상기 음성 부호화기가 적용된 WCDMA 음성 채널에서 2회 발생하는 것을 특징으로 하는 코드북 설계 장치.