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KR100812848B1 - 무선 음성 데이타 통신 시스템에서 효과적인 데이타 송신제어를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

무선 음성 데이타 통신 시스템에서 효과적인 데이타 송신제어를 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR100812848B1
KR100812848B1 KR1020077004214A KR20077004214A KR100812848B1 KR 100812848 B1 KR100812848 B1 KR 100812848B1 KR 1020077004214 A KR1020077004214 A KR 1020077004214A KR 20077004214 A KR20077004214 A KR 20077004214A KR 100812848 B1 KR100812848 B1 KR 100812848B1
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제임스 엠. 브라운
유-동 야오
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콸콤 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 무선 음성정보 통신시스템에서 효율적으로 데이타를 송신하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 송신기에서, 데이타 세그먼트는 미리 정해진 데이타 프로토콜에 따라 송신된다. 상기 미리 결정된 데이타 프로토콜은 제 1 세그먼트 사이즈와 제 2 세그먼트 사이즈로 정의되도록 수정된다. 상기 제 1 세그먼트 사이즈는 송신될 수 있는 최소 세그먼트 사이즈를 나타낸다. 제 2 세그먼트 사이즈는 송신될 수 있는 최대 세그먼트 사이즈를 나타낸다. 시간에 민감한 정보의 양이 최소 세그먼트 사이즈와 최대 세그먼트 사이즈 사이의 세그먼트 사이즈를 가지는 세그먼트를 구성하도록 허용될 때마다 세그먼트는 생성되어 송신된다. 어느 시간에 민감한 정보가 송신될 수 있거나 송신기가 확인 응답 메시지를 수신할 때마다 최대 세그먼트 사이즈까지의 임의의 사이즈의 세그먼트가 또한 생성되어 송신된다.

Description

무선 음성 데이타 통신 시스템에서 효과적인 데이타 송신 제어를 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT DATA TRANSMISSION CONTROL IN A WIRELESS VOICE-OVER-DATA COMMUNICATION SYSTEM}
도1은 음성 데이타 통신 시스템에서 사용되는 송신기에서 사용되는 본 발명의 제1의 실시예를 설명하고 있다.
도2는 도1의 송신기에서 사용되는 TCP프로세서에 의해 어떻게 가변 보코더 프레임이 TCP세그먼트로 변환되는지를 설명하고 있다.
도3은 본 발명의 제1의 실시예의 방법을 자세히 설명하는 흐름도이다.
본 발명은 무선 통신에 관한 것이며, 구체적으로는 무선 음성 데이타(voice-over-data) 통신 시스템에서 시간에 민감한(time-sensitive) 정보를 송신하기 위한 효과적인 방법과 장치를 제공한다.
무선 통신 분야는 무선전화(cordless telephone), 페이징(paging), 무선가입자망(wireless local loop), 그리고 위성통신 시스템을 포함하는 많은 응용분야를 가지고 있다. 특히 중요한 응용은 이동기기 가입자를 위한 셀룰러폰 시스템이 다.(이하에서는 셀룰러와 PCS 주파수를 포함하는 용어로 "셀룰러"를 사용한다.) 주파수분할다중접속(FDMA), 시간분할다중접속(TDMA) 및 코드분할다중접속(CDMA)를 포함하는 셀룰러폰 시스템을 위해 여러 무선 인터페이스(over-the-air interface)가 개발되고 있다. 그러한 셀룰러 폰 시스템과 관련하여 Advanced Mobile Phone Service(AMPS), Global System for Mobile(GSM) 및 잠정규격(Interim Standard 95; IS-95)와 같은 여러 국내 또는 국제적인 규격이 만들어지고 있다. 특히, IS-95와 그것의 다른 버전 IS-95A, IS-95B, ANSI J-STD-008 IS-99, IS-657, IS-707 등이 전기통신공업협회(TIA)와 다른 공지된 표준화 기구에 의해 공표되었다.
IS-95 규격의 사용에 적합하도록 만들어진 셀룰러폰 시스템은 효율성이 높고 강력한 셀룰러폰 서비스를 제공하기 위해 CDMA신호 처리 기술을 채용하고 있다. 본질적으로 IS-95 규격 사용에 적합하도록 만들어진 셀룰러폰 시스템의 예는 본 발명의 출원인에게 양도되고 이하 참고가 되는 "CDMA 셀룰러폰 시스템에서 신호파형을 발생하기 위한 시스템 및 방법(System and Method for Generating Signal Waveform in a CDMA Cellular Telephone System)"이라는 제하의 미국 특허 제5,103,459에 설명되어 있다. 전술한 특허는 CDMA 기지국에서 송신, 순방향 링크, 신호처리를 설명하고 있다. CDMA 기지국에서 수신, 역방향 링크, 신호 처리의 예는 본 발명의 출원인에게 양도되고 이하 참고가 되는 "다중채널 복조기(MULTICHANNEL DEMODULATOR)"라는 제하로 1997년 12월 9일에 출원된 미국 특허 출원 제 08/987,172에 설명되어 있다. CDMA 시스템에서, 무선 전력 제어는 중요한 문제이다. CDMA 시스템에서 전력 제어 방법에 대한 예는 본 발명의 출원인에게 양 도되고 이하 참고되는 "CDMA 셀룰러 이동전화 시스템에서 송신전력 제어를 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Controlling Transmission Power in CDMA Cellular Mobile Telephone System)"라는 제하의 미국 특허 제 5,056,109에 설명되어 있다.
잠정규격(IS-99와 IS-657)(이하 총칭 IS-707)에서, IS-95 호환(compliant)통신 시스템은 음성과 데이타 통신 서비스를 모두 제공할 수 있다. 데이타 통신 서비스는 디지털 데이타가 무선 인터페이스를 통해 하나의 송신기와 하나 이상의 수신기 사이에서 교환되는 것을 허용한다. 전형적으로 IS-707 표준을 사용하여 송신되는 디지털 데이타의 형태는 컴퓨터 파일과 전자 메일을 포함한다. 최근에 IS-707로 특정된 데이타 프로토콜은 오디오나 비디오 정보와 같이 시간에 민감한 정보를 송신하는데 사용된다. 시간에 민감한 정보를 데이타 프로토콜을 사용하여 송신하는 것은 암호화 및 오디오 정보를 인터넷과 같이 거대한 컴퓨터 네트워크를 통해 수 개의 컴퓨터에 배포하는 것과 같은 응용에서 유리하다.
비동기식 데이타 서비스를 위한 IS-707.4와 패킷 데이타 서비스를 위한 IS-707.5를 포함하는 IS-707에 따르면, 송신기와 수신기 사이에서 교환되는 정보는 데이타 패킷, 데이타 프레임, 간단히 프레임으로 알려진 이산 패킷(discrete packet)으로 처리된다. 데이타를 송신하는 동안 프레임을 성공적으로 송신할 가능성을 높이기 위해 IS-707은 성공적으로 송신된 프레임을 추적하고 프레임이 성공적으로 송신되지 않으면 재송신을 수행하는 무선링크 프로토콜(RLP)을 사용한다. RLP뿐만 아니라, 프레임의 성공적인 수신을 보장하기 위해 상위층 데이타 프로토콜(higher layer data protocol)이 사용된다. 예를 들어, RLP프로토콜뿐만 아니라 IS-707.4에서 설명되어 잘 알려진 TCP프로토콜이 비동기식 데이타 서비스 환경에서 사용되고 IS-707.5에서 설명된 UDP프로토콜이 패킷 데이타 서비스 환경에서 사용된다.
시간에 민감한 정보를 데이타 프로토콜을 사용하여 송신함에 있어서 중요한 문제 중 하나는 데이타 통신의 불연속성으로 인해 발생하는 지연 또는 대기 시간(latency)이다. 수백 밀리세컨드 이상의 지연은 송신될, 시간에 민감한 정보의 중단을 초래한다. 컴퓨터 파일과 같은 데이타를 송신할 때, 시간 지연은 데이타의 비실시간(non real-time)특성 때문에 쉽게 허용된다. 그러나, 정확한 정보의 재생을 위해 시간에 민감한 정보는 연속적으로 수신되어야 한다.
송신기에서, 상기 언급한 TCP와 UDP 프로토콜은 종종 최소 세그먼트 사이즈(minimum segment size)라고 불리는 선택된 수개의 비트로 TCP 또는 UDP 세그먼트를 채우고(filling), 상기 세그먼트를 송신하는 것에 의존한다. 음성 데이타 시스템에서 송신하기 위한 정보량이 많으면, 시간에 민감한 정보를 다수의 TCP 또는 UDP 세그먼트로 변환시 지연이 나타날 수 있다. 반면, 송신되는 시간에 민감한 정보량이 적은 경우, 시간에 민감한 정보의 양이 상기 세그먼트를 채울 정도로 충분하지 않다면, TCP 또는 UDP 세그먼트는 즉시 발생되지 않을 것이다. 이것 또한 송신 과정에서 시간 지연으로 나타난다.
만약 TCP 또는 UDP 최소 세그먼트 사이즈를 상대적으로 크게 선택하면, 최소 세그먼트 사이즈가 채워질 때에만 송신된다는 사실로 인해 대기시간은 증가할 것이다. 반면 최소 세그먼트 사이즈를 상대적으로 작게 하면, 송신기에서 적은 정보량 을 가진 다수의 세그먼트를 송신해야하는 처리과정으로 인해 상당한 처리 자원(processing resource)의 소비를 가져온다.
따라서 필요로 하는 것은 기존의 데이타 프로토콜을 바꾸지 않고 상기 세그먼트의 사이즈를 적정화하여 시간에 민감한 정보를 원활히 송신하는 방법 및 장치이다.
본 발명은 무선 음성 데이타 통신시스템에서 데이타를 효율적으로 송신하여 무선 음성 데이타 통신과 관련된 대기 시간을 감소하는 방법 및 장치이다. 특히, 본 발명은 최소 세그먼트 사이즈와 최대 세그먼트 사이즈를 정의하여, 데이타가 전송될 수 있을 때 더 크거나 작은 세그먼트 모두로 데이타를 송신할 수 있도록 함에 의해 달성된다.
실시예에서, TCP 세그먼트는 IS-707.4에 적합한 비동기식 데이타 형식을 사용하는 오디오 정보와 같이 시간에 민감한 정보를 송신하는데 사용되고, UDP 세그먼트는 IS-707.5에 적합한 패킷 데이타 형식을 사용하는 오디오 정보를 송신하는데 사용된다. 본 발명의 제1 실시예에서, 제 1 세그먼트 사이즈와 제 2 세그먼트 사이즈가 선택된다. 제 1 세그먼트 사이즈는 송신될 수 있는 최소한의 세그먼트 사이즈를 나타낸다. 제 2 세그먼트 사이즈는 송신될 수 있는 최대한의 세그먼트 사이즈를 나타낸다. 세그먼트는 전송될 시간에 민감한 정보의 양이 최소한의 세그먼트 사이즈와 최대한의 세그먼트 사이즈 사이의 세그먼트 사이즈를 가지는 세그먼트를 구성할 때마다 발생되어 송신된다. 최대 세그먼트 사이즈까지의 임의의 사이즈 를 가지는 세그먼트는 소정의 시간에 민감한 정보가 송신될 수 있고 송신기에 의해 확인 응답 메시지(acknowledgment message)가 수신될 때마다 발생되어 송신된다.
본 발명의 제2의 실시예에서, 송신에 이용가능한 보코더 프레임의 수에 따라 미리 결정된 시간 간격으로 세그먼트는 발생되고 송신된다. 본 실시예는 송신이 일어나기 전에 최소한의 비트 수로 세그먼트를 채우는 것에 의존하기보다는 규칙적인 시간 간격으로 세그먼트를 송신한다는 점에서 기존의 발명과 다르다.
제3의 실시예에서, 가변 레이트 보코더(variable rate vocoder)를 사용하는 송신기의 경우에, 비트는 최소 보코더 프레임 사이즈 대 최대 보코더 프레임 사이즈의 비율을 줄이기 위해 낮은 레이트(low rate) 보코더 프레임에 더해진다. 이 비율이 줄어들수록 음절이 문장의 시작에서 드롭아웃(dropout)되는 것과 같은 오디오의 일그러짐이 줄어들거나 제거된다.
이하 설명하는 실시예는 IS-95와 IS-707 잠정 표준의 CDMA 신호 처리 기술의 사용에 적합하도록 작동되는 무선 통신 시스템에 관하여 설명하고 있다. 본 발명은 특히 그러한 통신 시스템에서 사용될 때 적절하지만, 본 발명은 세그먼트, 데이타 패킷, 데이타 프레임 또는 간단한 프레임으로도 알려진 이산 패킷(discrete packet)으로 정보를 송신하는, 유무선 통신시스템, 컴퓨터 네트워크, 위성 통신시스템을 포함하는 다른 형태의 통신 시스템에서도 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 게다가, 설명을 통해 여러 공지된 시스템이 블럭 형태로 설명되어 있다. 이는 명확성을 위함이다.
요즘 사용되는 여러 무선 통신시스템은 무선 인터페이스나 무선 통신 채널을 사용하는 이동국과 통신하는 고정된 기지국을 사용한다. 그러한 무선 통신시스템은 AMPS(아날로그), IS-54(북아메리카 TDMA), GSM(전 지구적 이동통신 시스템), 및 IS-95(CDMA)를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 본 발명은 CDMA 시스템으로 실행된다.
도1은 음성 데이타 통신 시스템에서 사용되는 송신기(100)의 블럭 다이아그램을 설명하고 있다. 이하 설명하는 음성 데이타 통신시스템은 데이타 프로토콜을 사용하는 데이타 세그먼트, 세그먼트, 데이타 패킷 또는 프레임으로 시간에 민감한 정보가 송신되는 임의의 통신시스템에 대해 말하고 있다. 시간에 민감한 정보의 예는 인간의 음성과 같은 오디오 정보, 또는 텔레비젼 신호나 영화와 같은 비디오 정보를 포함한다. "음성 데이타(voice-over-data)"란 용어는 공지된 TCP또는 UDP 데이타 프로토콜과 같이 미리 정해진 데이타 프로토콜을 사용하여 인간의 말 또는 음성을 송신하는 통신시스템을 의미한다.
송신기(100)는 본 발명의 실시예에서 사용하기 위해 구성되었다. 그러한 송신기(100)는 무선 통신시스템에서 사용되는 기지국이나 이동국에 위치할 수 있다. 도1은 완벽한 송신기의 간략한 블럭 다이어그램이며 다른 기능적인 블럭은 명확성을 위해 생략되었다는 것을 이해하여야 한다. 도1에서 보여지는 송신기(100)는 송신변조, 프로토콜, 또는 표준 중 어느 하나의 특별한 형태로 제한되지 않는다. 게다가, 각 블럭의 기능은 미리 프로그램된 지시 셋(set)에 의해 실행되는 하나 또는 다수의 프로세서에 있을 수 있으며 또는 한 개 이상의 ASICS 또는 이산처리 구성요 소에 있을 수 있으며 이러한 것 모두는 당업계에서 자명하다.
도1에서 보여지는 것과 같이, 보통 아나로그 형식의 시간에 민감한 정보는 아나로그 디지털 변환기(analog to digital converter,102)로 제공된다. A/D(102)는 시간에 민감한 정보를 디지털화된 신호로 변환하는 공지된 기술을 사용한다. A/D(102)는 당업계에 잘 알려진 것과 같이, 시간에 민감한 정보를 저역 통과 필터링(low-pass filtering), 샘플링, 양자화, 그리고 이진 인코딩을 하여 디지털화된 신호를 생성한다.
디지털화된 신호는 보코더(104)로 전달된다. 보코더(104)는 송신을 위해 필요한 대역폭을 최소화하기 위해 디지털화된 음성 신호를 압축하는 공지된 기기이다. 보코더(104)는 다른 시간 간격이 사용될 수 있지만 본 발명의 실시예에서는 매 20 밀리세컨드의 규칙적인 시간 간격으로 데이타 프레임이라고 알려진 연속적인 보코더 프레임을 발생한다. 따라서 각 데이타 프레임의 길이는 20 밀리세컨드이다.
많은 보코더가 신호 압축을 최대로 할 수 있는 한 방법은 음성 신호에서 침묵의 기간을 탐지하는 것이다. 예를 들어, 인간의 말에서 문장, 단어, 그리고 심지어는 음절 간의 유지는 데이타가 없거나 거의 포함되지 않은 데이타 프레임을 생성함으로써 많은 보코더가 음성 신호의 대역폭을 압축하는 기회를 제공한다.
보코더는 가변 데이타 레이트로 데이타 프레임을 인코딩함으로써 보다 향상될 수 있다. 그러한 가변 데이타 보코더의 예는 본 발명의 출원인에게 양도되어 이하 참고가 되는 "가변 레이트 보코더(VARIABLE RATE VOCODER)"라는 제하의 미국 특허 제5,414,796(이하 `796)에서 찾을 수 있다. 정보가 없거나 거의 없는 프레임을 송신할 때, 가변 레이트 보코더는 감소된 데이타 레이트로 데이타 프레임을 생산하고 따라서 무선 통신시스템의 송신 능력을 증가시킨다. `796에서 설명된 가변 레이트 보코더에서, 데이타 프레임은 최고 보코더 인코딩 레이트의 1, 1/2, 1/4, 1/8의 데이타 레이트의 데이타를 포함한다.
보코더(104)에 의해 발생된 데이타 프레임은 대기열(106) 또는 순차 메모리(sequential memory)에 저장되고 무선 통신을 위해 나중에 디지털 변조되고, 상향변환된다. 대기열(106)은 보코더(104)에서 제공되는 순차적인 보코더 프레임을 저장하고 상기 보코더 프레임을 선입선출법(first in first out)에 따라 TCP 프로세서(108)로 제공하기 위한 메모리이다. 본 발명에서, 데이타 패킷은 공개 키 암호(public-key encryption) 기술을 사용하는 음성 암호화와 같은 응용을 쉽게 조작할 수 있으므로, 보코더 프레임은 송신 전에 TCP 프로세서(108)에 의해 데이타 패킷으로 인코딩된다. 또한 데이타 패킷은 인터넷과 같은 거대한 컴퓨터 네트워크의 상호연결에서 쉽게 송신될 수 있다.
대기열(106)에 저장된 보코더 프레임은 TCP 프로세서로 전달되는데, TCP 프로세서에서 보코더 프레임은 인터넷과 같은 컴퓨터 네트워크에서 사용되는 데이타 프로토콜의 특별한 형태에 적합한 데이타 세그먼트, TCP 세그먼트, 또는 간단한 세그먼트로 알려진 데이타 패킷으로 변환된다. 예를 들어, 실시예에서, 상기 대기열(106)에서 나온 프레임은 TCP 세그먼트로 형식이 변화된다. TCP는 인터넷과 같이 거대한 공중 컴퓨터 네트워크상에서 데이타를 송신하는데 사용되는 공지된 데이 타 프로토콜이다. UDP와 같은 공지된 데이타 프로토콜이 대신 사용될 수 있다. TCP프로세서(108) 이산 또는 집적 하드웨어 기기일 수 있으며 또는 보코더 프레임을 특별한 데이타 프로토콜에 적절한 데이타 세그먼트로 변환하는 소프트웨어 프로그램을 운영하는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.
도2는 대기열(106)에 저장된 가변 레이트 보코더 프레임이 어떻게 TCP 프로세서(108)에 의해 TCP 세그먼트로 변환되는지를 설명하고 있다. 데이타 스트림(200)은 각각 20 밀리세컨드의 길이를 가지는 순차적 보코더 프레임 열(series)로 보여지는 대기열(106)의 구성내용(comments)을 나타낸다. 다른 보코더는 더 길거나 짧은 기간을 가지는 보코더 프레임을 발생할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도2에서 보여지는 것과 같이, 각 보코더 프레임은 개별 프레임에 대한 데이타 레이트에 따라 다수의 정보 비트를 포함한다. 도2의 예에서는, 보코더 프레임은 풀레이트(full-rate) 프레임에 대해서는 192 데이타 비트, 1/2 레이트(half rate) 프레임에 대해서는 96비트, 1/4 레이트(quarter rate) 프레임에 대해서는 48비트, 1/8레이트(eighth rate)프레임에 대해서는 24비트를 포함한다. 상기 설명한 것과 같이, 고속 데이타 레이트를 가지는 프레임은 음성이 활성화된 기간을 나타내는 반면 저속 데이타 레이트를 가지는 프레임은 음성이 덜 활성화되거나 침묵의 기간을 나타낸다.
TCP프로세서(108)는 대기열(106)의 각 보코더 프레임에 포함된 비트로 TCP 프레임을 순차적으로 채운다. 예를 들어, 도2에서 보코더 프레임(202)에 포함된 192비트는 처음으로 TCP세그먼트(218)에 놓여지고 다음으로 보코더 프레임(204)에 포함된 96비트가 놓여지며, 536비트가 TCP 세그먼트(218)에 놓여질 때까지 계속된다. 보코더 프레임(212)은 TCP 세그먼트(218)를 536비트로 채워야하므로 세그먼트(218)와 세그먼트(220)으로 나누어진다.
TCP 세그먼트는 가변 레이트 프레임의 특성과 프로세서(110)의 처리 수행능력 때문에 연속적인 방식(continuous basis)으로 발생되지 않는다. 첫 번째 경우에, 송신할 정보가 대기열(106)에 있지 않으면 저속 보코더 프레임의 긴 열이 보코더(104)에 의해 발생될 것이다. 따라서 많은 저속 보코더 프레임이 536 비트의 TCP 세그먼트를 채우기 위해 필요할 것이며 TCP 세그먼트는 더 느리게 생성될 것이다. 반대로 고속의 음성 활성화가 있으면 고속 보코더 프레임이 보코더(104)에 의해 생산될 것이다. 따라서 상대적으로 적은 보코더 프레임이 TCP 세그먼트를 채우기 위해 필요할 것이며 TCP 세그먼트는 더 빨리 생산될 것이다.
두 번째 경우에, TCP 세그먼트를 생산하는 과정은 송신기(100)에서 동시에 일어나는 여러 과정 중에 하나이다. 보통, 프로세서(110)는 송신기(100)에서 순차적 방식(sequential basis)으로 일어나는 여러 활동을 조정한다. 즉, 송신기(100)에서 일어나는 각 과정은 미리 결정된 순서로 수행되며, 인터럽트(interrupts)라고 불리는 위급과정(emergency)의 발생을 허용한다. 결과적으로, 수행되도록 요구되는 다른 순차적인 과정을 프로세서(110)가 수행한 후에 TCP 세그먼트가 발생된다. 따라서, TCP 세그먼트는 프로세서(110)가 그러한 지시를 할 때 이산 시간 간격으로만 TCP 프로세서에 의해 발생된다.
TCP 세그먼트는 각 세그먼트에 포함된 비트 수로 측정된 기간으로 특정된다. 도2에서 보여지는 것과 같이, 전형적인 TCP 세그먼트 길이는 536비트일 수 있지만 다른 TCP 세그먼트는 더 크거나 작은 비트 수를 가질 수 있다. TCP 세그먼트의 길이는 통신을 하기 전에 송신기와 수신기 간에 절충(negotiate)된다. 그러한 절충은 당업계에서 잘 알려져 있다. 예를 들어, IS-707.4와 인터넷 엔지니어링 태스크 포스(Internet Engineering Task Force) RFC 793은 어떻게 TCP 세그먼트 사이즈가 절충되는지에 대해 상세히 설명하고 있다. 이전의 통신 시스템에서, 상기 세그먼트의 길이는 송신기로부터 수신기로 데이타 프레임을 효율적으로 송신하기 위해 필요한 길이를 근거로 선택되었다.
본 발명에서, 두 세그먼트 사이즈가 정해진다. 제 1 세그먼트 사이즈는 송신될 수 있는 최소한의 세그먼트 사이즈를 나타낸다. 제 2 세그먼트 사이즈는 송신될 수 있는 최대한의 세그먼트 사이즈를 나타낸다. 제 2 세그먼트 사이즈는 기존에 당업계에서 사용하는 세그먼트 사이즈와 동일하며 통신을 하기 전에 송신기와 수신기 사이에서 절충된다. 제 1 세그먼트 사이즈는 미리 정해져 송신기(100)안에 있는 메모리(112)에 저장된다.
대기열(106)에서 이용가능한 시간에 민감한 정보의 양으로 인해 세그먼트가 최소 세그먼트 사이즈와 최대 세그먼트 사이즈 사이의 세그먼트 사이즈를 갖도록 구성될 때마다, TCP 세그먼트는 생성되고 송신된다. 시간에 민감한 소정의 정보가 송신에 이용될 수 있고 확인 응답 메시지를 송신기(100)가 수신할 때마다, 최대 세그먼트 사이즈를 넘지 않는 소정의 사이즈의 세그먼트가 또한 생성되고 송신된다. 이것은 이하 더 자세히 설명하고 있다.
그전에 언급한 것과 같이, TCP 세그먼트는 보통 연속적인 방법으로 생산되지 않는다. 상기 세그먼트 발생 과정은 송신기(100)에서 진행되는 많은 병렬적 과정 중 하나로서 일어난다. 보통, 송신기(100)는 송신기(100)에서 일어나는 여러 활동을 조정하는 프로세서(110)를 포함한다. 결과적으로, 세그먼트 발생은 프로세서(110)가 세그먼트 발생 과정보다 이전에 수행하는 다른 기능을 수행한 때, 또는 세그먼트 발생 과정이 프로세서(110)에 의해 수행되도록 요구되는 기능 리스트(list)에서 순차적으로 일어날 때만 일어난다.
프로세서(110)는 세그먼트 발생 과정이 수행되었다는 것을 결정할 때, 프로세서(110)는 TCP 프로세서에게 미리 결정되어 메모리(112)에 저장된 최소 세그먼트 사이즈보다 같거나 큰 TCP세그먼트를 생성하기 위해 충분한 데이타가 대기열(106)에 저장된 보코더 프레임에 있는지를 결정하도록 지시한다. 만약 그러면, 최소 세그먼트 사이즈와 동일한 최소 비트수를 가진 TCP 세그먼트와 송신기(110)와 수신기 간에 절충된 최대 세그먼트 사이즈와 동일한 최대 사이즈의 TCP 세그먼트를 생성한다. 만약 최대 세그먼트 사이즈를 초과하는 데이타가 대기열(106)에 송신되기 위해 남아 있으며 적어도 최소 세그먼트 사이즈를 가지는 세그먼트가 초과 데이타로부터 생성될 수 있다면 제 2 세그먼트가 생성된다. 만약 그러면 제 2 세그먼트가 생성된다. 만약 그렇지 않으면 상기 초과 데이타는 프로세서(110)가 TCP 프로세서에 다시 한번 더 대기열(106)에 저장된 데이타 양을 결정하도록 지시할 때까지 대기열(106)에 남아있다. 프로세서(110)가 송신기(100)안에서 다른 필수 기능 을 수행하는 시간 동안 추가적인 보코더 프레임은 생성되고 대기열(106)안에 저장될 것이다.
본 발명은 대기열(106)에서 송신되기 위해 기다리는 데이타의 불연속적인 송신으로 인해 생기는 대기지연의 문제를 최소로 한다. 그 전의 시스템에서, 데이타는 미리 결정된 대기열 사이즈를 만족할 때까지 송신되지 않았다. 미리 결정된 최소 세그먼트 사이즈를 만족하는 충분한 데이타가 대기열(106)을 채우기 전까지 상대적으로 많은 시간이 소비된다. 따라서, 상대적으로 긴 지연이 시간에 민감한 데이타의 송신에 나타날 수 있다. 본 발명은 두 개의 세그먼트 사이즈 접근(approach)을 사용하여 이러한 대기지연을 최소로 한다. 상기 최소 세그먼트 사이즈는 TCP 세그먼트가 보다 빨리 발생될 수 있도록 하며 따라서 보다 규칙적인 속도로 발생된다.대기열(106)에서 송신되기 위해 기다리는 보코더 프레임은 세그먼트를 만들기 위해 더 작은 데이타가 필요하므로 보다 빨리 송신된다. 두 개의 세그먼트 사이즈 접근의 제2의 장점은 많은 데이타가 발생되어 대기열(106)에 저장될 때는 더 큰 세그먼트로 송신될 수 있다는 것이다. 이러한 경우에, 최대 세그먼트 사이즈와 동일한 세그먼트 사이즈를 가지는 세그먼트가 생성된다. 이것은 보다 효과적으로 처리할 수 있도록 하며, 많은 TCP 세그먼트를 발생하는 것과 관련된 오버헤드(overhead)를 줄일 수 있다.
상기 설명한 것과 같이 세그먼트를 발생하고 송신하는 것뿐만 아니라, 세그먼트는 송신기(100)가 확인 응답 메시지를 수신할 때마다 발생될 수 있다. 확인 응답 메시지는 TCP와 같은 데이타 프로토콜에서 세그먼트 또는 세그먼트들의 배 치(batch)가 에러없이 수신되었는지를 송신기에 통보하기 위해 사용된다. 그러한 시스템에서, 송신기에 위치한 타이머는 세그먼트 또는 세그먼트들의 배치가 송신될 때마다 시작된다. 세그먼트 또는 세그먼트들의 배치가 수신기에서 에러 없이 수신되면, 송신기에게 세그먼트 또는 세그먼트들의 배치가 적절히 수신되었다는 것을 알려주기 위해 확인 응답 메시지가 수신기에서 발생되어 송신기로 보내진다. 만약 송신기가 확인 응답 메시지를 미리 결정된 시간 안에 수신하지 못하면 상기 세그먼트 또는 세그먼트들의 배치는 재송신된다.
확인 응답 메시지를 송신기가 수신할 때, 확인 응답 메시지는 송신기와 수신기 사이의 송신 채널 품질이 좋다는 것과 송신에서 에러의 기회는 낮다는 것을 의미한다. 본 발명에서, 송신기(100)가 확인 응답 메시지를 수신하면 프로세서(110)는 대기열(106)에 얼마나 많은 데이타가 저장되어 있는지에 무관하게 TCP 세그먼트를 발생하도록 TCP 프로세서에 지시한다. 따라서, TCP 세그먼트는 최대 세그먼트 사이즈의 최대 사이즈 이하이며, 최소 세그먼트 사이즈보다 더 작은 세그먼트 사이즈를 가지는 TCP 세그먼트를 생성할 수 있다.
본 발명의 제2의 실시예에서, TCP 세그먼트는 보통 송신하려는 보코더 수를 고려하여 미리 결정된 시간 간격으로 생성되고 송신된다. 본 실시예는 송신이 일어나기 전 최소한의 비트 수로 세그먼트를 채우는데 의존하는 것과는 달리 규칙적인 시간 간격으로 세그먼트를 송신한다는 점에서 기존의 데이타 프로토콜과 다르다.
상기 설명한 것과 같이,프로세서(110)는 송신기(100)에서 순차적인 방법으로 여러 개의 처리 과정을 수행한다. 상기 순차적인 처리 중 미리 결정된 처리과정에서, 만약 대기열(106)에 충분한 데이타가 존재하면, 프로세서(110)는 TCP 프로세서에 하나 이상의 TCP 세그먼트를 생성하도록 지시한다. 본 실시예에서, 만약 미리 결정된 보코더 프레임의 수가 대기열(106)에 저장되면 TCP 세그먼트는 TCP 세그먼트 프로세서(108)에 의해 발생한다. 실시예에서, 상기 미리 결정된 보코더 프레임의 수는 10 프레임이다. 본 실시예는 TCP 세그먼트를 발생하기 전에 대기열(106)에 저장된 미리 결정된 비트 수를 채우기 위해 기다려야 하는 것과 관련된 송신 지연을 줄인다. 따라서, TCP 세그먼트들은 보다 규칙적인 방법으로 발생되고, 그로 인해 대기시간과 기존의 불규칙적인 데이타 송신기술과 관련된 다른 문제점을 줄인다.
본 발명의 제3의 실시예의 가변 레이트 보코더를 사용하는 송신기에서 최소 보코더 프레임 사이즈에 대한 최대 보코더 프레임 사이즈의 비율을 줄이기 위해 비트들이 저속 보코더 프레임에 더해진다. 테스팅(Testing)은 이 비율이 감소할수록, 문장의 시작에서 음절이 떨어지는 것과 같은 일정한 오디오 일그러짐이 줄어들고 감소된다는 것을 보여준다.
제3의 실시예에서, 보코더 프레임이 보코더(104)에 의해 발생될 때, 프로세서(110)는 저속으로 인코드된 보코더 프레임과 같이 미리 결정된 비트 수를 포함하지 않는 보코더 프레임에 랜덤비트를 더한다. 비트는 미리 결정된 비트 수와 동등한 비트 수가 보코더 프레임에 포함될 때까지 더해진다. 저속으로 인코딩된 보코더 프레임에 비트를 더하는 것은 대기열(106)에 있는 각 보코더 프레임의 평균 비 트 수에 균일성(uniformity)을 허용하며 따라서 TCP 세그먼트가 발생되는 속도는 균일하다.
도3은 본 발명의 제1의 실시예 방법을 자세히 설명하는 흐름도이다. 과정(300)에서, 송신기와 수신기 간에 통신이 초기화된다. 초기화 처리 중 한 부분으로서, TCP 또는 UDP와 같은 데이타 프로토콜이 송신기와 수신기 사이에서 절충된다. TCP와 같은 프로세서에서 최대 세그먼트 사이즈는 또한 송신기와 수신기 사이에서 절충된다. 상기 절충 처리는 당업계에 잘 알려져 있다. 최대 세그먼트 사이즈는 수신기로 송신될 가장 큰 세그먼트 사이즈로 정의된다. 많은 데이타 프로토콜에서, 더 작은 세그먼트 사이즈를 가진 세그먼트들이 송신되는 것이 또한 허용된다. 최대 세그먼트 사이즈 뿐만 아니라, 최소 세그먼트 사이즈가 미리 결정되어 송신기의 메모리에 저장된다. 보통, 상기 최소 세그먼트 사이즈는 송신기와 수신기 간에 절충되지 않는다.
일단 통신이 초기화되면, 인간의 음성과 같이 시간에 민감한 정보가 송신기에서 수신기로 송신된다. 과정(302)에서, TCP 프로세서(108)는 세그먼트를 발생하기 위해 대기열(106)에 충분한 데이타가 존재하는지를 결정하는 프로세서(110)의 지시를 기다린다. 프로세서(110)가 TCP 프로세서에 세그먼트를 발생하라는 지시를 할 때, 프로세스는 과정(304)으로 계속된다.
과정(304)에서, TCP 프로세서(108)는 확인 응답 메시지가 미리 결정된 시간 안에 수신되었는지를 결정한다. 수신기로부터 상기 확인 응답 메시지의 수신은 통신 채널의 품질이 양호하고 더 많은 송신을 성공적으로 수신할 수 있다는 높은 가 능성을 나타낸다. 모든 데이타 프로토콜이 확인 응답 기반(acknowledgement based) 시스템을 사용하지는 않는다. 예를 들어, UDP 데이타 프로토콜은 통신 채널 품질이 좋다는 것을 송신기에 알려주기 위해 확인 응답 메시지를 사용하지 않는다. 이러한 종류의 프로토콜에서, 과정(304)은 고려되지 않는다.
만약 확인 응답 메시지가 미리 결정된 시간 안에 수신되면, 세그먼트는 과정(306)에서 보여지는 것과 같이 대기열(106)에 있는 데이타로부터 세그먼트를 발생한다. 따라서 상기 세그먼트는 최소 세그먼트 사이즈보다 작은 세그먼트 사이즈일 수 있으며 또는 최대 세그먼트 사이즈 이하의 최소 세그먼트 사이즈보다 큰 세그먼트일 수 있다. 만약 최대 사이즈의 세그먼트가 발생된 후에도 대기열에 데이타가 더 남아 있으면 상기 데이타는 제 2 세그먼트, 필요하다면 후속 세그먼트로 송신된다. 그런 다음 과정(302)으로 다시 돌아가서 처리되는데, 상기 TCP 프로세서(108)는 프로세서(110)로부터 다시 대기열(106)을 조사하라는 다음의 지시를 기다린다.
만약 확인 응답 메시지가 미리 결정된 시간 안에 수신되지 않으면, 또는 확인 응답에 기반한 데이타 프로토콜이 사용되지 않으면 과정(308)으로 처리가 계속된다. 과정(308)에서, TCP 프로세서(108)는 최소 세그먼트 사이즈보다 크거나 동일한 세그먼트 사이즈를 가진 세그먼트를 발생하기 위해 대기열(106)에 충분한 데이타가 저장되어 있는지를 결정하기 위해 대기열(106)을 조사한다. 만약 그러면 과정(310)이 수행되는데 이 과정에서 TCP 프로세서는 최소 세그먼트 사이즈와 최대 세그먼트 사이즈 사이의 세그먼트 사이즈를 가진 세그먼트를 발생한다. 만약 최대 사이즈의 세그먼트가 발생된 후에도 대기열에 데이타가 더 남아 있으면 상기 데이타는 제 2 세그먼트, 필요하다면 후속 세그먼트로 송신된다. 그런 다음 과정(302)으로 다시 돌아가서 처리되는데 상기 TCP프로세서(108)는 프로세서(110)로부터 다시 대기열(106)을 조사하라는 다음의 지시를 기다린다.
만약 대기열(106)에 저장된 데이타가 최소 세그먼트 사이즈와 동일하거나 큰 세그먼트 사이즈를 가진 세그먼트를 발생하기 위해 충분하지 않으면, TCP 프로세서(108)는 세그먼트를 발생하지 않으며 과정(302)으로 돌아가 다시 처리되는데 과정(302)에서 TCP 프로세서는 대기열(106)을 다시 조사하라는 프로세서(110)의 다음 지시를 기다린다.
본 발명의 바람직한 실시예는 보여지고 설명되었다. 당업자에 있어서, 본 발명의 범위와 능력을 벗어나지 않고 상기 개시한 실시예의 무수한 수정이 만들어 질 수 있다는 것은 명확할 것이다. 따라서 본 발명은 이하의 청구항에 한정된다.
이와 같이, 본 발명은 기존의 데이타 프로토콜을 바꾸지 않고 상기 세그먼트의 사이즈를 적정화하여 시간에 민감한 정보를 원활히 송신하는 방법 및 장치를 제공한다.

Claims (22)

  1. 통신 시스템에서 시간에 민감한 정보를 전송하는 방법으로서,
    적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임 내에 포함된 비트들의 개수를 결정하는 단계;
    상기 결정에 기초하여 적어도 미리 결정된 수의 비트들을 포함하지 않는 임의의 시간에 민감한 데이터 프레임에 적어도 하나의 비트를 부가하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임을 대기열(queue) 내에 저장하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임은 보코더 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 부가 단계는 상기 적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임 내에 포함된 상기 비트들의 개수가 상기 미리 결정된 수의 비트들의 개수와 동일할 때까지 적어도 하나의 비트를 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임으로부터 적어도 하나의 데이터 세그먼트를 발생하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 데이터 세그먼트와 연관된 비트들을 수신기로 전송하는 단계를 더 포함하며, 상기 전송된 비트들은 상기 적어도 하나의 부가된 비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    송신될 정보에 대한 최소 데이터 세그먼트 사이즈를 정의하는 단계; 및
    송신될 정보에 대하여 상기 최소 데이터 세그먼트 사이즈보다 큰 최대 데이터 세그먼트 사이즈를 정의하는 단계를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 데이터 세그먼트를 발생하는 단계는,
    만약 상기 비트들의 양이 상기 대기열 내에서 사용하기에 충분하면, 상기 최소 데이터 세그먼트 사이즈와 상기 최대 데이터 세그먼트 사이즈 사이의 데이터 세그먼트 사이즈를 가지는 제 1 데이터 세그먼트를 발생하는 단계, 및
    미리 정의된 이벤트가 발생하면 상기 최대 데이터 세그먼트 사이즈 보다 작거나 동일한 데이터 세그먼트 사이즈를 가지는 제 2 데이터 세그먼트를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 미리 정의된 이벤트는 상기 수신기로부터 확인 응답 메세지를 수신하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 통신 시스템에서 시간에 민감한 정보를 전송하기 위한 장치로서,
    적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임 내에 포함된 비트들의 개수를 결정하는 수단;
    상기 결정에 기초하여 적어도 미리 결정된 수의 비트들을 포함하지 않는 임의의 시간에 민감한 데이터 프레임에 적어도 하나의 비트를 부가하는 수단; 및
    상기 적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임을 대기열(queue) 내에 저장하는 수단을 포함하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임은 보코더 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 부가 수단은 상기 적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임 내에 포함된 상기 비트들의 개수가 상기 미리 결정된 수의 비트들의 개수와 동일할 때까지 적어도 하나의 비트를 부가하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임으로부터 적어도 하나의 데이터 세그먼트를 발생하는 수단; 및
    상기 적어도 하나의 데이터 세그먼트와 연관된 비트들을 수신기로 전송하는 수단을 더 포함하며, 상기 전송된 비트들은 상기 적어도 하나의 부가된 비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    송신될 정보에 대한 최소 데이터 세그먼트 사이즈를 정의하고, 송신될 정보에 대하여 상기 최소 데이터 세그먼트 사이즈보다 큰 최대 데이터 세그먼트 사이즈를 정의하는 수단을 더 포함하며, 상기 발생 수단은,
    만약 상기 비트들의 양이 상기 대기열 내에서 사용하기에 충분하면, 상기 최소 데이터 세그먼트 사이즈와 상기 최대 데이터 세그먼트 사이즈 사이의 데이터 세그먼트 사이즈를 가지는 제 1 데이터 세그먼트를 발생하고, 및
    미리 정의된 이벤트가 발생하면 상기 최대 데이터 세그먼트 사이즈보다 작거나 동일한 데이터 세그먼트 사이즈를 가지는 제 2 데이터 세그먼트를 발생하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 미리 정의된 이벤트는 확인 응답 메세지를 수신하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 통신 시스템에서 시간에 민감한 정보를 전송하고, 적어도 하나의 프로세서에 의해,
    적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임 내에 포함된 비트들의 개수를 결정하고;
    상기 결정에 기초하여 적어도 미리 결정된 수의 비트들을 포함하지 않는 임의의 시간에 민감한 데이터 프레임에 적어도 하나의 비트를 부가하며; 및
    상기 적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임을 대기열(queue) 내에 저장하도록 실행시키기 위한 명령들을 포함하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임은 보코더 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 부가는 상기 적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임 내에 포함된 상기 비트들의 개수가 상기 미리결정된 수의 비트들의 개수와 동일할 때까지 적어도 하나의 비트를 부가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 명령들은 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 추가로,
    상기 적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임으로부터 적어도 하나의 데이터 세그먼트를 발생하고; 및
    상기 적어도 하나의 데이터 세그먼트와 연관된 비트들을 수신기로 전송하도록 실행시키기 위한 것이며, 상기 전송된 비트들은 상기 적어도 하나의 부가된 비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 명령들은 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 추가로,
    송신될 정보에 대한 최소 데이터 세그먼트 사이즈를 정의하고; 및
    송신될 정보에 대하여 상기 최소 데이터 세그먼트 사이즈보다 큰 최대 데이터 세그먼트 사이즈를 정의하도록 실행시키기 위한 것이며, 상기 적어도 하나의 데이터 세그먼트의 발생은,
    만약 상기 비트들의 양이 상기 대기열 내에서 사용하기에 충분하면, 상기 최소 데이터 세그먼트 사이즈와 상기 최대 데이터 세그먼트 사이즈 사이의 데이터 세그먼트 사이즈를 가지는 제 1 데이터 세그먼트를 발생하고, 및
    미리 정의된 이벤트가 발생하면 상기 최대 데이터 세그먼트 사이즈 보다 작거나 동일한 데이터 세그먼트 사이즈를 가지는 제 2 데이터 세그먼트를 발생하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 미리 정의된 이벤트는 확인 응답 메세지를 수신하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  19. 통신 시스템에서 시간에 민감한 정보를 전송하도록 구성된 프로세서로서,
    적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임 내에 포함된 비트들의 개수를 결정하는 수단;
    상기 결정에 기초하여 적어도 미리 결정된 수의 비트들을 포함하지 않는 임의의 시간에 민감한 데이터 프레임에 적어도 하나의 비트를 부가하는 수단; 및
    상기 적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임을 대기열(queue) 내에 저장하는 수단을 포함하는 프로세서.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임으로부터 적어도 하나의 데이터 세그먼트를 발생하는 수단; 및
    상기 적어도 하나의 데이터 세그먼트와 연관된 비트들을 수신기로 전송하는 수단을 더 포함하며, 상기 전송된 비트들은 상기 적어도 하나의 부가된 비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세서.
  21. 제 20항에 있어서,
    송신될 정보에 대한 최소 데이터 세그먼트 사이즈를 정의하고, 송신될 정보에 대하여 상기 최소 데이터 세그먼트 사이즈보다 큰 최대 데이터 세그먼트 사이즈를 정의하는 수단을 더 포함하며, 상기 발생 수단은,
    만약 상기 비트들의 양이 상기 대기열 내에서 사용하기에 충분하면, 상기 최소 데이터 세그먼트 사이즈와 상기 최대 데이터 세그먼트 사이즈 사이의 데이터 세그먼트 사이즈를 가지는 제 1 데이터 세그먼트를 발생하고, 및
    미리 정의된 이벤트가 발생하면 상기 최대 데이터 세그먼트 사이즈 보다 작거나 동일한 데이터 세그먼트 사이즈를 가지는 제 2 데이터 세그먼트를 발생하는 것을 특징으로 하는 프로세서.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 부가 수단은 상기 적어도 하나의 시간에 민감한 데이터 프레임 내에 포함된 상기 비트들의 개수가 상기 미리 결정된 수의 비트들의 개수와 동일할 때까지 적어도 하나의 비트를 부가하는 것을 특징으로 하는 프로세서.
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