KR100406096B1 - 휴대폰의 착신 전용 무선 보조 단말 접속 방법 및 장치 - Google Patents

휴대폰의 착신 전용 무선 보조 단말 접속 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대폰의 음성 및/또는 메세지 수신시 휴대폰을 직접 조작하지 않고도 접속할 수 있는 무선 보조 단말 접속 방법 및 이를 이용한 무선 보조 단말 접속 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 휴대폰의 무선 보조 단말 접속 장치는 휴대폰에 부착된 휴대폰 부착 중계 장치와 휴대폰과 소정의 거리를 두고 설치되는 착신 전용 무선 보조 단말 장치로 구성되며, 이들을 통해 휴대폰의 본체를 직접 조작하지 않고도 고품질의 통화를 편리하게 수행할 수 있으며, 확산 코드의 순환 적용 방식을 채택함으로써 RF 단의 회로 구현이 간단하여지고, 휴대폰의 무선 접속 수신시 발생되는 가장 큰 문제점인 기기간의 사용자 간섭을 크게 줄일 수 있다.

Description

휴대폰의 착신 전용 무선 보조 단말 접속 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CONNECTING AN AUXILIARY WIRELESS RECEIVER FOR A CELLULAR PHONE}
본 발명은 휴대폰의 음성 및/또는 메세지 수신시 휴대폰을 직접 조작하지 않고도 접속할 수 있는 무선 보조 단말 접속 방법 및 이를 이용한 무선 보조 단말 접속 장치에 관한 것이다.
일반적으로 휴대폰은 통화시 본체를 직접 조작해야 하는 번거로움, 특히 운전시에는 운전에 대한 집중도를 떨어뜨려 안전운전을 방해할 우려가 있으며, 또한 사용자가 휴대폰 본체에 직접 접촉되어 통화하기 때문에 유해 전자파에 노출되는 문제점들 때문에, 최근에는 휴대폰 본체와 송수화기 부분을 분리시킨 다양한 종류의 유선 또는 무선 접속 장치들이 개발되고 있다. 이중 유선 접속 장치들은 그 구성 및 제작이 간편하다는 장점이 있으나, 사용중 전선이 꼬이거나 일정거리를 유지해야하는 등의 사용상 불편한 문제점이 있다. 이러한 유선 접속 장치의 문제점을 해결하기 위하여, 공지되어 있는 여러 무선 변복조 기술을 단순 적용한다면 원리적으로는 가능하지만, 다수의 사용자에게 보급이 가능할 정도의 경제성 및 실용성을 고려해야만 하는 경우에는 기술적인 제약이 따른다.
따라서, 이를 해결하기 위하여 현재까지 다양한 무선 접속 장치들이 개발되어 왔다. 이들은 휴대폰 본체를 직접 조작하지 않고도 통화할 수 있는 장점이 있지만, 휴대폰의 무선 접속시 다수의 근접한 사용자들이 동시에 사용할 경우, 기기간의 사용자 간섭으로 양호한 통화 품질을 제공할 수 없다는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 각각의 사용자에게 서로 다른 주파수 채널을 할당하여 간섭을 줄여야 하지만, 허용된 주파수 대역폭이 제한되어 있기 때문에 상술한 방법만으로는 해결이 불가능하다. 특히 휴대폰에서 제공되는 음성 신호를 송수신하는데 있어서 양호한 통화품질(toll-quality)을 제공하기 위해서는 충분히 높은 전송률을 유지해야 하므로 이에 따른 채널 대역폭이 크게 되어 기존의 제한된 수의 채널 할당방식의 적용으로는 상술한 문제점을 해결하는데 어려움이 있다.
따라서, 본 발명의 주된 목적은 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 음성 압축 기술을 휴대폰의 송수신단에 적용하여 필요 전송률을 최소로 줄이고, 이와 함께 순환 확산 코드 방식 적용과 톤신호 및 패킷 ID를 이용한 양방향 핸드셰이킹(handshaking) 프로토콜 방식 적용에 의한 새로운 무선 접속 방식을 이용하여, 사용자간 간섭에 강인하고 의도적인 도청을 방지하며, 휴대폰 보조단말 통화 환경에 최적인 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 방법과 이를 이용한 무선 보조 단말 접속 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 방법 및 장치는 사용자별로 주파수 대역을 달리하는 통신 방식으로 주파수 대역의 문제를 해결하고자 하는 대신 확산코드를 사용하되 다수 사용자들의 확산 코드를 관리하는데 따른 처리부담 문제를 획기적으로 줄여주도록 제한된 수의 공통 확산 코드를 사용자 별로 랜덤하게 발생시켜 이를 수신전용 단말에 전송하여 적용하도록 한다. 따라서 본 발명에 따른 무선 보조 단말 접속 장치는 기존의 휴대폰에서와 같이 사용자마다 서로다른 고유의 확산 코드를 부여하는 방식이 아니며, 요금 부과 등의 사용자 정보를 관리할 필요가 없고, 또한 근거리(5m 이하)에 대한 사용자 간섭만을 고려대상으로 하는데 있어서 매우 효과적인 확산 코드 적용 방식을 채용한다.
또한, 본 발명의 주파수 대역 할당 방식은 공통 채널(co-channel) 간섭자 1인의 전력이 사용자 전력과 같은 수준이어서 간섭의 영향이 지배적이지만, 확산 코드 적용 방식에서는 1인의 간섭 사용자의 간섭양은 처리 이득으로 나뉘어지는 만큼의 전력이며, 단 코드가 사용자간에 중복되는 경우는 랜더마이징(randomizing) 기능에 의해 가변시킴으로써 채널 변환에 따른 RF단의 회로 구현의 부담을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 음성 압축을 통해 낮은 비트율 데이터의 음성 신호를 얻은 후 이를 패킷 형태로 구성하고 단일 채널을 통하여 핸드셰이킹(handshaking) 형태로 음성 패킷을 양방향 전송함으로써 확산코드 적용에 따른 대역폭 확대의 문제를 줄일 수 있다. 여기에서, 음성 데이터를 10:1 이하로 줄여주기 위한 음성 압축 기술을 구현하고 이를 휴대폰 부착 중계 장치와 착신 전용 무선 보조 단말 장치에 적용하여 10:1의 대역폭을 절약하였다. 또한, 양방향 음성 통신을 위하여 기존에는 FDD, TDD등의 듀플렉스(duplex) 방식을 적용하였지만, 본 발명에서는 감소된 전송률과 근거리 통신이라는 특징을 활용하여 송수신에 단일 채널을 할당하고 톤신호를 삽입하는 방식을 적용한 핸드셰이킹 프로토콜에 의한 접속 방식을 적용하여 대역폭을 감소시키고 RF 단의 회로 구현의 복잡도를 대폭 감소시켰다. 특히, 본 발명에 따르면 디지털 송수신기를 구현함에 있어서 심볼 동기구현의 복잡도를 획기적으로 줄이기 위하여, 송수신 신호에 톤신호를 삽입하여 심볼동기 문제를 해결하는 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대폰 부착 중계 장치의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 휴대폰 부착 중계 장치의 디지털 통신을 위한 데이터 패킷의 구조를 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 착신 전용 무선 보조 단말 장치의 구성을 나타내는 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 착신 전용 무선 보조 단말 장치의 디지털 통신을 위한 데이터 패킷의 구조를 나타내는 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 휴대폰 부착 중계 장치에서의 통신 프로토콜의 제어 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 착신 전용 무선 보조 단말 장치에서의 통신 프로토콜의 제어 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
103 : 발진부
104 : 데이터 변조부
105 : 데이터 확산 및 톤발생부
106 : 순환 확산 코드 발생부
107 : 프로토콜 제어부
108 : 음성 압축 코더/디코더부
109 : 저노이즈 증폭기
110 : IF 대역 전환부
111 : IF 대역 복조 및 데이터, 톤 검출부
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 무선 보조 단말 접속 장치는 휴대폰의 본체에 부착되는 휴대폰 부착 중계 장치와, 휴대폰과 소정의 거리를 두고 설치되는 착신 전용 무선 보조 단말 장치로 구성된다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대폰 부착 중계 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 디지털 방식의 무선 통신 기기인 휴대폰 부착 중계장치는 핸드폰 인터페이스(도시되지 않음)로부터 입력된 음성 신호를 압축하는 음성 압축 코더/디코더부(108)와, 통신 프로토콜을 제어하기 위한 프로토콜 제어부(107)와, 코드 랜더마이징을 위해 확산 코드를 생성하는 순환 확산 코드 발생부(106)와, 음성 압축 코더/디코더부(108), 프로토콜 제어부(107) 및 순환 확산 코드 발생부(106)로부터의 데이터를 확산하고 송수신의 시간 정보를 결정하기 위한톤을 발생시키는 데이터 확산 및 톤발생부(105)와, 데이터 확산 및 톤발생부(105)에서 확산된 데이터와 톤을 변조하는 데이터 변조부(104)와, 본 발명의 휴대폰 부착 중계 장치에 사용되는 클럭을 제공하는 발진부(103)와, 데이터 변조부(104)로부터의 송신 신호를 증폭해주는 전력 증폭기(PA)(102)와, 송수신 통신신호를 시간별로 스위칭해서 안테나에 연결해주는 RF스위치부(101)를 구비한다.
순환 확산 코드 발생부(106)는 고정된 코드 [1 0 0 0 0]이 할당된 5 비트 시프트 레지스터, 코드랜더마이징을 위해 필요에 따라 5 비트 코드를 가변시킬수 있는 5 비트 시프트 레지스터 및 각 시프트 레지스터로부터 만들어지는 31개의 주기를 갖는 두 개의 의사 잡음 시퀀스를 XOR(Exclusive OR) 시키는 XOR 게이트로 구성된다.
데이터 확산 및 톤 발생부(105)중 데이터 확산부는 전송 데이터와 한비트 주기동안 딜레이시킨 데이터를 XOR시키는 차분 인코딩부와 차분 인코딩부로부터 얻어진 데이터와 순환 확산 코드 발생부(106)에서 얻은 데이터를 XOR시키는 XOR 게이트를 구비한다. 데이터 확산 및 톤 발생부(105)중 톤 발생부는 확산에 필요한 시각동기를 맞추어 주기 위한 수단으로 상기의 데이터 확산부로부터 들어오는 데이터와 순환 확산 코드를 생성하는 2.34375[㎲]의 클럭을 두 개의 입력으로하고, 전송 데이터의 앞부분에 2.34375[㎲]의 클럭을 16주기동안 선택적으로 삽입시켜주기 위한 입력 선택부를 갖춘 멀티플렉서로 구현된다.
데이터 변조부는 상기의 데이터 확산 및 톤 발생부(105)에의해 얻어지는 데이터 프레임을 49.2[MHz]의 고주파로 변조하는 변조기를 구비한다.
또한, 본 발명에 따른 휴대폰 부착 중계 장치는 RF스위치부(101)로부터의 수신 시간에 스위칭되어서 수신된 고주파 신호를 증폭해주는 저노이즈 증폭기(LNA)(109)와, 증폭된 고주파 신호를 640[kHz]의 중간 주파수(IF)로 전환하는 IF대역 전환부(110)와, 중간 주파수 신호로부터 톤을 검출하고, 검출된 톤에 기초하여 중간 주파수 대역의 데이터를 역확산해서 기저대역의 데이터를 얻는 IF대역 복조 및 데이터, 톤검출부(111)와, 본 발명의 휴대폰 부착 중계 장치에 사용되는 전원을 공급하는 전원 및 스위치부(112)를 포함한다.
IF대역 복조 및 데이터, 톤검출부(111)는 IF대역 전환부(110)에서 얻어지는 아날로그 신호를 640[kHz]의 4배인 2.56[MHz]로 샘플링해서 2비트 디지털화하는 A/D부와 디지털화된 신호에서 4샘플씩 저주파 통과 필터링을 수행하여 얻은 신호를 다시 6샘플씩 평균을 취함으로써 톤의 주기를 검출하는 톤 검출기로 구성된다.
상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 휴대폰 부착 중계 장치의 동작은 다음과 같다.
휴대폰을 통하여 수신되는 상대방 음성 신호는 음성 압축 코더부(108)에 의해 낮은 비트율로 압축되고 프로토콜 제어부(107)를 통해서 전송할 데이터 패킷을 구성한 후, 순환 확산 코드 발생부(106)에서 생성된 확산 코드에 의해 데이터 확산 및 톤발생부(105)에서 데이터 확산과 코드 랜더마이징 과정을 거치고, 톤과 함께 변조되어서 송신 시간에 스위칭된 RF 스위치부(101) 및 안테나를 통해 전자파로 본 발명의 착신 전용 무선 보조 단말 장치(후술됨)에 전송된다. 한편 안테나로부터 수신된 사용자 음성 신호에 대한 고주파 신호는 수신 시간에 스위칭된 RF 스위치부(101)를 통해 저노이즈 증폭기(109)에서 증폭되고, IF 대역 전환부(110)에서 중간 주파수 대역으로 전환되어 IF 대역 복조 및 데이터, 톤검출부(111)로부터 검출된 톤에 기초한 역확산 및 코드 디랜더마이징(derandomizing) 과정을 거쳐 원래의 디지털 패킷을 얻은 후, 프로토콜 제어부(107)를 거쳐 음성 압축 코더/디코더부(108)를 통해 디코딩 과정으로 얻은 원래의 사용자 음성 신호를 휴대폰을 통해서 상대방에 전달함으로써 통화가 이루어질 수 있도록 한다.
본 발명에 있어서, 데이터의 전송은 휴대폰측의 중계 장치와 착신 전용 무선 보조 단말 장치가 톤신호와 패킷 ID를 이용한 양방향 핸드셰이킹 프로토콜에 의해 단일 채널로 이루어진다. 이를 위해서 본 발명의 휴대폰 부착 중계 장치는 마스터(master)로 동작하여 주어진 패킷 전송 시간 단위별로 데이터를 전송하고 착신 전용 무선 보조 단말 장치에서 확인된 패킷 번호와 함께 동일 채널로 반송된 신호가 제한된 시간 내에 휴대폰 부착 중계 장치에 수신되는지 여부를 확인하게 된다. 제한된 시간내에 착신 전용 무선 보조 단말 장치로부터 유효한 패킷 번호를 가진 데이터가 휴대폰 부착 중계 장치에 수신되지 않는 경우는, 다음 패킷 전송시 코드를 달리 생성하여 착신 전용 무선 보조 단말 장치로 전송한다.
이러한 통신 방식은 사용자마다 서로 다른 고유의 확산 코드를 부여하는 방식과 달리 공통의 코드조합을 순환적으로 적용하는 방식이므로 코드관리에 따른 부담이 없고, RF단의 회로 구현 부담이 큰 주파수 채널 할당 방식에 비해서도 시스템구현과 근거리(5m이하) 사용자 간섭 측면에서 월등히 우수한 방식으로서 휴대폰 보조 단말 통화 환경에 최적인 통신방식이다. 톤 검출에 의한 송수신 시간 정보를 획득함으로써, 데이터 확산 및 역확산 과정을 보다 효과적으로 적용할 수 있고 코드 랜더마이징을 통해서 다른 사용자와의 간섭을 최소화할 수 있는 구조를 가지고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 휴대폰 부착 중계 장치의 디지털 통신을 위한 데이터 패킷 구조이다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 휴대폰 부착 중계 장치에서 사용되는 데이터 패킷의 구성은 디지털 데이터 통신 제어 및 패킷의 인증을 위한 패킷ID 영역(201)과, 코드 랜더마이징을 수행하는데 사용되는 확산 코드를 전송하기 위한 확산 코드 영역(202)과, 압축된 음성 데이터를 전송하기 위한 음성 데이터 영역(203)을 포함하여 이루어진다.
상술하면, 디지털 데이터 패킷은 도 1에 도시된 프로토콜 제어부(108)에서 송수신 프로세싱에 따라 각각 다른 패킷으로 생성된다. 패킷ID(201) 영역은 초기 통화 시작과 코드 랜더마이징 과정에서는 초기 설정된 패킷번호를 부여하고, 통화를 유지하기 위한 과정에서는 수신 패킷ID의 값을 복사해서 부여한다. 확산 코드 영역(202)에 코드 랜더마이징 방식의 적용을 위한 확산 코드 시드 번호를 할당함으로써 대역 확산 송수신의 사용자 간섭을 최소화하며, 의도적인 도청을 방지하는 효과를 얻도록 하고, 음성 데이터 영역(203)에는 압축된 음성 데이터를 할당함으로써 실질적인 통화가 이루어지도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 착신 전용 무선 보조 단말 장치의 구성을 나타내는블록도이다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 디지털 방식의 무선 통신 기기인 착신 전용 무선 보조 단말 장치의 구성은 사용자의 음성 신호를 압축해주는 음성 압축 코더/디코더부(308)와, 통신 프로토콜을 제어하기 위한 프로토콜 제어부(307)와, 코드 랜더마이징을 위해 확산 코드를 생성하는 순환 확산 코드 발생부(306)와, 음성 압축 코더/디코더부(308), 프로토콜 제어부(307) 및 순환 확산 코드 발생부(306)로부터의 데이터를 확산하고 송수신의 시간정보를 결정하기 위한 톤을 발생시키는 데이터 확산 및 톤발생부(305)와, 데이터 확산 및 톤발생부(305)에서 확산된 데이터와 톤을 변조해주는 데이터 변조부(304)와, 착신 전용 무선 보조 단말 장치에서 사용되는 클럭을 제공하는 발진부(303)와, 데이터 변조부(304)로부터 송신 신호를 증폭해주는 전력 증폭기(PA)(302)와, 송수신 통신신호를 시간별로 스위칭해서 안테나에 연결해주는 RF스위치부(301)로 이루어진다. 또한, 본 발명의 착신 전용 무선 보조 단말 장치는 RF스위치부(301)로부터 수신 시간에 스위칭되어서 수신된 신호를 증폭해주는 저노이즈 증폭기(LNA)(309)와, 저노이즈 증폭기(309)로부터 고주파 수신 신호를 중간 주파수(IF)로 전환하는 IF대역 전환부(310)와, IF대역 전환부(310)에서 전환된 중간주파수 신호로부터 톤을 검출하고 검출된 톤을 토대로 중간 주파수 대역의 데이터를 역확산 및 코드 디랜더마이징 과정을 통해서 기저대역의 데이터를 얻는 IF대역 복조 및 데이터, 톤검출부(311)와, 전체 통신시스템의 전원을 공급하는 전원 및 스위치부(312)를 포함한다.
상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 착신 전용 무선 보조 단말 장치의 동작은 다음과 같다.
사용자의 휴대폰으로 전화가 걸려왔을 경우, 사용자가 착신 전용 무선 보조 단말 장치의 전원 스위치를 누르면 스위칭 작용에 의해 통화 준비가 되었다는 상태를 나타내는 정보가 휴대폰에 부착된 중계 장치로 전송되며, 이전에 휴대폰의 링신호에 의해 활성모드로 전환된 휴대폰 부착 중계 장치는 착신 전용 무선 보조 단말 장치의 전원 스위치가 눌려졌음을 알리는 패킷을 수신하기 위한 대기상태에서, 패킷을 수신함으로써 양방향 통화가 시작된다.
안테나를 통해서 수신되는 상대방의 음성 신호에 대한 고주파 신호는 중간 주파수(IF)로 전환되고, IF대역 복조 및 데이터, 톤검출부(311)로부터 검출된 톤에 기초한 데이터 역확산 및 코드 디랜더마이징 과정을 거쳐 디지털 패킷 형태를 얻은 후, 음성 압축 코더/디코더부(308)를 통해 디코딩 과정으로 얻은 원래의 아날로그 신호를 스피커에 전달함으로써 가청할 수 있게 된다. 한편 사용자의 음성 신호는 마이크로폰을 거쳐 전기 신호로 변환되고, 음성 압축 코더/디코더부(308)에 의해 낮은 비트율로 압축되어서 프로토콜 제어부(307)를 통해 데이터 패킷을 구성한 후, 데이터 확산 및 코드 랜더마이징 과정을 거쳐 톤과 함께 변조되어서 안테나를 통해 전자파로 휴대폰 부착 중계 장치에 전파됨으로써 통화가 이루어진다. 확산코드는 휴대폰측 중계기에서 전송된 시드값을 가지고 코드발생기를 통하여 생성된 값을 사용한다. 제한된 시간내에 유효한 신호가 수신되지 않는 경우는 유효한 신호가 수신될 때까지 수신모드가 계속된다. 통화중 스위치를 누르는 경우는 통화 종료이므로 통화 종료 패킷 신호를 송신하고 전원 오프(power off) 상태가 된다.
이상과 같이 디지털 방식의 음성 압축을 사용한 무선 통신 기기인 휴대폰 부착 중계 장치와 착신 전용 무선 보조 단말 장치를 사용함으로써 근거리내에서 통화자의 위치에 상관없이 양호한 통화 음질을 유지할 수 있으며 또한 데이터 확산 및 역확산과 코드 랜더마이징 과정을 통해서 다른 사용자와의 간섭을 최소화하고 도청을 방지함으로써 최대의 통신 성능을 유지할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 착신 전용 무선 보조 단말 장치에서의 디지털 통신을 위한 데이터 패킷 구조이다. 도 4에 도시된 바와 같이 착신 전용 무선 보조 단말 장치의 데이터 패킷의 구성은, 디지털 데이터 통신 제어 및 패킷의 인증을 위한 패킷ID(1)영역(401)과, 휴대폰 부착 중계 장치에서의 데이터 패킷번호(201) 복사용 패킷ID(2)영역(402)과, 압축된 음성 데이타를 전송하기 위한 음성 데이터 영역(403)을 포함한다.
보다 상세히 설명하면, 착신 전용 무선 보조 단말 장치에서, 디지털 데이터 패킷은 프로토콜 제어부(307)에서 송수신 프로세싱에 따라 각각 다른 패킷을 생성한다. 패킷ID(1)영역에는 초기 통화 시작과 코드 랜더마이징 과정에서는 초기 설정된 패킷 번호를 부여하고, 통화를 유지하기 위한 과정에서는 수신 패킷ID의 값을 복사해서 할당한다. 패킷ID(2)영역(402)에는 초기 통화시작을 위해서는 초기에 설정된 패킷번호를 부여하지만 다음부터는 패킷 전송시마다 번호를 하나씩 증가시켜서 부여한다. 음성 데이터 영역(403)에는 압축된 음성 데이터를 할당함으로써 실질적인 통화가 이루어지도록 한다.
전술한 바와 같이 휴대폰 부착 중계 장치와 착신 전용 무선 보조 단말 장치사이에서 고정된 포맷의 디지털 데이터 패킷을 사용함으로써 송수신기의 설계가 용이하고 통신 프로토콜 프로세싱을 정형화할 수 있으며 통화에 필요한 최소한의 부가 데이터와 압축된 음성 데이터를 송수신 가능하게 하는 데이터 구조를 제공한다.
도 5는 본 발명에 따른 휴대폰 부착 중계 장치에서의 통신 프로토콜 제어 흐름도이다. 본 발명에 따른 휴대폰 부착 중계 장치의 프로토콜 제어 흐름의 구성 및 동작은 다음과 같다.
통화가 없는 상태인 비활성화 상태 단계(501)에서 통화시작을 위한 휴대폰의 착신 링이 발생하면, 단계(502)에서 대기 상태로 전환된다. 본 명세서에서 대기상태는 착신 전용 무선 보조 단말 장치의 스위치를 사용자가 누름에 의해 휴대폰 부착 중계 장치로 보내지는 초기 패킷을 수신하기 위하여 대기하는 상태를 지칭한다. 그 다음 단계(503)에서, 수신 패킷 ID가 착신 전용 무선 보조 단말 장치로부터 맨 처음 보내지는 데이터의 시작 패킷번호인지 여부를 확인하고, 시작 패킷 번호가 맞다면 다음 단계들(504, 505, 506, 507)로 구성된 초기 패킷 전송 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우 단계(511)에서 제한 시간이 될 때까지 대기한 다음 제한 시간이 초과하면 비활성화 상태 단계(501)가 되도록 리턴된다.
초기 송신 패킷 구성 단계(504)에서는 고정된 시작 패킷 번호, 갱신된 확산 코드 시드, 음성 데이터를 도 2에 도시된 패킷 형태로 구성하고, 이를 확산 및 송신 단계(505)에서 다음의 고정된 초기 확산 코드를 이용하여 확산한 후 본 발명의 착신 전용 무선 보조 단말 장치로 전송한다. 단계(505)에서 패킷을 전송한 후, 확산 코드 전환 단계(506)에서 휴대폰 부착 중계 장치는 갱신된 확산 코드 시드에 의해 확산 코드를 변경하고 다음 단계인 수신 및 패킷ID 확인 단계(507)로 진행한다. 단계(507)에서 착신 전용 무선 보조 단말 장치로부터 수신된 패킷에 포함된 패킷 번호가 이전에 송신했던 패킷의 번호와 일치하는지 여부를 확인한 후, 일치하면 다음 단계들(508, 509, 510)에 의해 코드 갱신없이 전송하는 연속 패킷 전송 단계(508)로 진행하고, 단계(507)에서 확인 결과 일치하지 않으면 단계(512)에서 제한된 시간까지 초기 패킷 전송 단계를 반복하고 제한시간이 초과하면 단계(513)로 진행하며 통화 종료 상태로된 다음 비활성화 상태 단계(501)로 리턴된다.
휴대폰 부착 중계 장치의 연속 패킷 전송모드에서는 착신 전용 무선 보조 단말 장치로부터 수신한 패킷ID(2)의 패킷 번호를 패킷ID로 복사하여 전송함으로써 착신 전용 무선 보조 단말 장치가 자신이 전송한 패킷이 휴대폰 부착 중계 장치에서 제대로 수신되었는지를 판단할 수 있는 수단을 제공한다. 한편, 착신 전용 무선 보조 단말 장치에서는 휴대폰 부착 중계 장치가 전송한 패킷ID를 받아 패킷ID(1)에 복사하여 다시 전송함으로써, 휴대폰 부착 중계 장치에서 자신이 전송한 패킷이 착신 전용 무선 보조 단말 장치에서 제대로 수신되었는지를 가늠할 수 있는 수단을 제공한다. 송신 패킷 구성 단계(508)에서는 초기 송신 패킷 구성 단계(504)에서와 달리 확산 코드 시드 번호를 갱신하지 않고 전에 사용한 것과 동일한 확산 코드를 사용한다는 것이 다르다. 따라서, 단계(509)에서 기존과 동일한 확산 코드로 확산하여 패킷을 송신하며, 이 경우 코드 전환 과정이 필요없다.
휴대폰 부착 중계 장치로부터 수신한 패킷의 패킷ID(1) 데이터가 자신이 송신한 패킷ID와 맞는지를 수신 및 패킷ID 확인 단계(510)에서 수행하고, 맞는 경우단계(508)로 리턴되어 주어진 시간 간격에 따라 계속적인 패킷 송수신 과정이 계속되고, 다른 경우는 송수신 과정에 오류가 발생한 상태이므로 초기 패킷 전송 단계(504)로 전환시켜준다.
도 6은 본 발명에 따른 착신 전용 무선 보조 단말 장치에서의 통신 프로토콜 제어 흐름도이다. 착신 전용 무선 보조 단말 장치의 프로토콜 제어 흐름의 구성 및 동작은 다음과 같다.
통화가 없이 대기 상태인 파워 오프(Power Off)상태(601)에서 휴대폰의 벨소리에 사용자가 착신 전용 보조 단말 장치의 전원 스위치를 누름으로써 착신 전용 보조 단말 장치가 동작 상태로 전환되면 초기 패킷 구성 단계(602)에서 초기 사용 목적으로 고정된 패킷 번호와, 음성 데이터를 이용하여 송신 패킷을 구성하고, 이를 고정된 초기 확산 코드를 이용하여 확산 송신 단계(603)에서 송신하며, 휴대폰 부착 중계 장치는 이를 수신함으로써 동작 상태로 전환하게되며 정상적인 절차에 의해 패킷 데이터를 착신 전용 보조 단말 장치로 송신하고, 패킷 데이터 확산 및 송신을 수행한 착신 전용 단말 장치는 수신 및 패킷ID 확인 단계(604)에서 이전에 자기가 송신한 패킷 번호, 즉 패킷ID(2)를 휴대폰 부착 중계 장치가 제대로 수신하여 패킷ID에 복사하여 재전송했는지를 판단하게된다. 송수신이 비정상적이어서 수신 및 패킷ID 확인 단계(604)를 통과하지 못한 경우는 단계들(602, 603)의 초기 패킷 전송 과정을 반복한다. 송수신이 정상적이어서 수신 및 패킷ID 확인 단계(604)를 통과한 경우는 다음의 단계인 송신 패킷 구성 단계(605), 확산 송신 단계(606)로 이루어지는 초기 응신 패킷 전송 단계로 진행된다.
초기 응신 패킷 전송 단계는 송신 패킷 구성 단계(605), 확산 송신 단계(606), 수신 및 패킷ID 확인 단계(607)로 전술한 바와 같은 초기 패킷 전송 단계와 동일하다. 송신 패킷 구성 단계(605)와 초기 패킷 구성 단계(602)의 다른 점은 패킷을 구성하는데 있어 초기 패킷 구성 단계(602)에서는 사전에 고정된 동일한 패킷 번호를 패킷ID(1)과 패킷ID(2)로 사용한 반면 송신 패킷 구성 단계(605)에서는 수신된 패킷ID를 패킷ID(1)에 복사하고, 이전에 사용한 패킷ID(2)의 패킷 번호를 하나씩 증가시켜 패킷ID(2)를 구성하고, 음성 데이터를 이용하여 도 4에 나타낸 바와 같이 송신 패킷을 구성한다는 점이다. 초기 응신 패킷 전송 단계가 초기 패킷 전송 단계와 또 다른 한 점은 확산 송신 단계(606)에서 사용하는 확산 코드가 사전에 고정된 확산 코드 대신 휴대폰 부착 중계 장치에서 전송한 확산 코드를 사용한다는 점이다. 확산 송신 단계(606)에서 휴대폰 부착 중계 장치로 패킷을 전송한 후, 착신 전용 무선 보조 단말 장치는 수신 및 패킷ID 확인 단계(607)에서 이전에 자기가 송신한 패킷 번호, 즉 패킷ID(2)를 휴대폰 부착 중계 장치가 제대로 수신하여 패킷 ID에 복사하여 재전송했는지를 판단하게 된다. 송수신이 비정상적이어서 수신 및 패킷ID 확인 단계(607)를 통과하지 못한 경우는 초기 패킷 전송 단계부터 다시 동일한 과정을 반복한다.
송수신이 정상적이어서 수신 및 패킷ID 확인 단계(607)를 통과한 경우는 송신 패킷 구성 단계(608), 확산 송신 단계(609), 수신 및 패킷ID 확인 단계(610)로 구성된 연속적인 패킷 전송 단계로 넘어간다. 연속적인 패킷 송신 단계도 초기 응신 패킷 송신 단계와 동일한 구조이지만 단지 다른 점은 패킷 데이터를 확산하여송신하는 확산 송신 단계(609)에서 사용하는 확산 코드는 확산 코드 변환 없이 기존과 동일한 확산 코드를 사용한다는 것이다.
통화가 종료되면 사용자에 의해 전원 스위치를 열게 되고 인터럽트를 발생시키고 파워 오프상태로 전환하는 동작을 수행하게 된다.
이와 같이 양방향으로 통신 프로토콜 제어를 수행함으로써 프로토콜 제어부의 설계를 효과적으로 할 수 있고 송수신간 에러 발생시 신속하게 코드 랜더마이징 과정을 재수행하여 통화단절을 줄일 수 있어 통화 품질을 양호하게 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 휴대폰을 직접 조작하지 않고 소형 경량 형태의 착신 전용 보조 단말 장치를 사용함으로써 통화 수신 과정이 편리하고, 기존의 채널 할당 방식이 아닌 확산 코드의 순환 적용 방식을 사용함으로써 RF단의 회로 구현이 간단하여지고 근거리 사용자에 의한 간섭이 크게 줄어든다.
또한, 톤신호가 디지털 형식으로 구성되어 송수신 동기를 위한 구현의 복잡도를 크게 줄여주고 양방향 핸드셰이킹 방식의 프로토콜을 단일 채널에 사용하여 채널 대역폭을 크게 줄여주고 통화 단절 확률을 크게 줄여주며, 음성 압축 코더를 휴대폰 부착 중계 장치와 착신 전용 보조 단말 장치에 적용하는 인터페이스 방법에 따라 전송률을 크게 낮추어 줄 수 있다.
마지막으로, 보조 단말 장치의 형태를 다양한 장식품 형태로 제작하여 장식품의 기능 다변화와 상품의 부가 가치를 증대하여줄 수도 있다.

Claims (18)

  1. 사용자 휴대폰과 접속되어 있는 중계 장치 및 상기 중계 장치와 무선으로 통신 가능한 단말 장치를 구비하는 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 시스템에 있어서,
    상기 중계 장치는,
    상기 사용자 휴대폰을 통해 수신되는 상대방 음성 신호를 코딩하고 코딩된 음성 신호를 사전설정된 확산 코드를 이용하여 확산하여 데이터 패킷을 구하고 상기 데이터 패킷을 송수신 동기화용 사전설정된 톤 신호와 함께 변조하여 상기 중계 장치의 안테나를 통해 상기 단말 장치로 전송하기 위한 제1 데이터 처리 수단과,
    상기 중계 장치의 안테나를 통해 수신되는 음성 데이터를 복조하여 데이터 패킷 및 톤 신호를 구하고 상기 데이터 패킷을 상기 톤 신호에 기초하여 역확산하고 디코딩함으로써 사용자 음성 신호를 복구하여 상기 사용자 휴대폰으로 전송하기 위한 제2 데이터 처리 수단
    을 포함하며,
    상기 단말 장치는,
    상기 단말 장치의 안테나를 통해 수신되는 음성 데이터를 복조하여 데이터 패킷 및 톤 신호를 구하고 상기 데이터 패킷을 상기 톤 신호에 기초하여 역확산하고 디코딩함으로써 상대방 음성 신호를 복구하여 스피커로 전달하기 위한 제3 데이터 처리 수단과,
    마이크로폰을 통해 입력되는 사용자 음성 신호를 코딩하고 코딩된 음성 신호를 사전설정된 확산 코드를 이용하여 확산하여 데이터 패킷을 구하고 상기 데이터 패킷을 송수신 동기화용 사전설정된 톤 신호와 함께 변조하여 상기 단말 장치의 안테나를 통해 상기 중계 장치로 전송하기 위한 제4 데이터 처리 수단
    을 포함하는 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 데이터 처리 수단은,
    상기 상대방 음성 신호를 코딩하기 위한 수단,
    상기 코딩된 상대방 음성 신호를 사전설정된 통신 프로토콜에 기초하여 데이터 패킷 구조로 변환하기 위한 수단,
    상기 사전설정된 확산 코드를 발생하기 위한 수단,
    상기 사전설정된 확산 코드를 이용하여 상기 데이터 패킷을 확산하기 위한 수단,
    상기 확산된 데이터 패킷의 송수신 동기화에 사용되는 상기 톤 신호를 발생하기 위한 수단, 및
    상기 확산된 데이터 패킷 및 상기 톤 신호를 변조하여 상기 단말 장치로 전송하기 위한 수단을 포함하는 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2데이터 처리 수단은,
    상기 중계 장치의 안테나를 통해 수신되는 음성 데이터를 복조하여 상기 데이터 패킷 및 톤 신호를 구하고 상기 톤 신호에 기초하여 상기 데이터 패킷을 역확산함으로써 음성 신호를 추출하기 위한 수단, 및
    상기 음성 신호를 디코딩함으로써 상기 사용자 음성 신호를 구하여 상기 사용자 휴대폰으로 전송하기 위한 수단을 포함하는 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 데이터 처리 수단은,
    상기 단말 장치의 안테나를 통해 수신되는 음성 데이터를 복조하여 상기 데이터 패킷 및 톤 신호를 구하고 상기 톤 신호에 기초하여 상기 데이터 패킷을 역확함으로써 음성 신호를 추출하기 위한 수단, 및
    상기 음성 신호를 디코딩함으로써 복구된 아날로그 신호를 구하여 상기 스피커로 전달하기 위한 수단을 포함하는 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제4 데이터 처리 수단은,
    상기 사용자 음성 신호를 코딩하기 위한 수단,
    상기 코딩된 사용자 음성 신호를 사전설정된 통신 프로토콜에 기초하여 데이터 패킷 구조로 변환하기 위한 수단,
    상기 사전설정된 확산 코드를 발생하기 위한 수단,
    상기 사전설정된 확산 코드를 이용하여 상기 데이터 패킷을 확산하기 위한 수단,
    상기 확산된 데이터 패킷의 송수신 동기화에 사용되는 상기 톤 신호를 발생하기 위한 수단, 및
    상기 확산된 데이터 패킷 및 상기 톤 신호를 변조하여 상기 중계 장치로 전송하기 위한 수단을 포함하는 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 시스템.
  6. 제2항 또는 제5항에 있어서,
    상기 확산 코드 발생 수단은 사전설정된 수의 공통 확산 코드를 랜덤하게 발생시키는 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 시스템.
  7. 제2항 또는 제5항에 있어서,
    상기 확산된 데이터 패킷 및 상기 톤 신호는 핸드셰이킹 형태로 단일 채널을 통해 양방향 전송되는 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 시스템.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 데이터 패킷은,
    데이터 통신 제어 및 데이터 패킷의 인증을 위한 패킷ID 영역과,
    코드 랜더마이징을 위한 확산 코드를 제공하기 위한 영역과,
    코딩된 음성 데이터를 전달하는 영역을 포함하는 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 시스템.
  9. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 데이터 패킷은,
    초기 통화 시작과 코드 랜더마이징 과정에서는 초기 설정된 패킷 번호를 부여하고 통화유지 과정에서는 수신 패킷ID의 값을 복사해서 할당하기 위한 영역과,
    상기 초기 통화 시작을 위해서 초기에 설정된 패킷 번호를 부여하고, 그 다음부터는 패킷 전송시마다 번호를 하나씩 증가하여 부여하기 위한 영역과,
    코딩된 음성 데이터를 할당하기 위한 영역을 포함하는 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 시스템.
  10. 사용자 휴대폰과 접속되어 있는 중계 장치 및 상기 중계 장치와 무선으로 통신 가능한 단말 장치를 구비하는 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 시스템에 있어서,
    상기 중계 장치는,
    상기 사용자 휴대폰을 통해 수신되는 상대방 음성 신호를 코딩하기 위한 수단,
    상기 코딩된 상대방 음성 신호를 사전설정된 통신 프로토콜에 기초하여 데이터 패킷 구조로 변환하기 위한 수단,
    사전설정된 확산 코드를 발생하기 위한 수단,
    상기 사전설정된 확산 코드를 이용하여 상기 데이터 패킷을 확산하기 위한 수단,
    상기 확산된 데이터 패킷의 송수신 시간 정보를 결정하기 위하여 톤 신호를 발생하기 위한 수단, 및
    상기 확산된 데이터 패킷 및 상기 톤 신호를 변조하여 상기 단말 장치로 전송하기 위한 수단을 구비한 제1 데이터 처리 수단과,
    상기 중계 장치의 안테나를 통해 수신되는 음성 데이터를 복조하여 상기 데이터 패킷 및 톤 신호를 구하고 상기 톤 신호에 기초하여 상기 데이터 패킷을 역확산함으로써 음성 신호를 추출하기 위한 수단, 및
    상기 음성 신호를 디코딩함으로써 상기 사용자 음성 신호를 구하여 상기 사용자 휴대폰으로 전송하기 위한 수단을 구비한 제2 데이터 처리 수단
    을 포함하는 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 시스템.
  11. 사용자 휴대폰과 접속되어 있는 중계 장치 및 상기 중계 장치와 무선으로 통신 가능한 단말 장치를 구비하는 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 시스템에 있어서,
    상기 단말 장치는,
    상기 단말 장치의 안테나를 통해 수신되는 음성 데이터를 복조하여 상기 데이터 패킷 및 톤 신호를 구하고 상기 톤 신호에 기초하여 상기 데이터 패킷을 역확함으로써 음성 신호를 추출하기 위한 수단, 및
    상기 음성 신호를 디코딩함으로써 복구된 아날로그 신호를 구하여 스피커로 전달하기 위한 수단을 구비한 제3 데이터 처리 수단과,
    마이크로폰을 통해 입력되는 사용자 음성 신호를 코딩하기 위한 수단,
    상기 코딩된 사용자 음성 신호를 사전설정된 통신 프로토콜에 기초하여 데이터 패킷 구조로 변환하기 위한 수단,
    사전설정된 확산 코드를 발생하기 위한 수단,
    상기 사전설정된 확산 코드를 이용하여 상기 데이터 패킷을 확산하기 위한 수단,
    상기 확산된 데이터 패킷의 송수신 시간 정보를 결정하기 위하여 톤 신호를 발생하기 위한 수단, 및
    상기 확산된 데이터 패킷 및 상기 톤 신호를 변조하여 상기 중계 장치로 전송하기 위한 수단을 구비한 제4 데이터 처리 수단
    을 포함하는 휴대폰용 무선 보조 단말 접속 시스템.
  12. 휴대폰과 접속되어 있는 중계 장치 및 상기 중계 장치와 원격적으로 위치되어 있는 단말 장치간의 무선 통신을 위한 상기 중계 장치에서의 제어 방법에 있어서,
    (a) 비활성화상태에서 상기 휴대폰의 착신 링 발생 후, 상기 단말 장치로부터 전송된 수신 패킷ID가 초기 패킷ID인지 판단하는 단계와,
    (b) 상기 단계(a)에서 판단 결과 긍정이면, 상기 수신 패킷을 확산하여 상기 단말 장치로 전송하는 초기 패킷 전송과정을 수행하며, 부정이면 제1 사전결정된 시간까지 상기 단계(a)를 반복하고 상기 제1 사전결정된 시간이 경과되면 비활성화상태로 변경되는 단계와,
    (c) 상기 초기 패킷 전송 후, 상기 확산시 사용된 확산 코드 시드에 의해 확산 코드를 변경하며 상기 단말 장치로부터 수신된 패킷이 이전에 전송했던 패킷과 동일한지 판단하는 단계와,
    (d) 상기 단계(c)에서 판단 결과 긍정이면, 코드 변경없이 전송하는 연속 패킷 전송 과정을 수행하고, 부정이면 제2 사전결정된 시간동안 상기 초기 패킷 전송 과정을 반복하며 상기 제2 사전결정된 시간이 경과되면 비활성화상태로 변경되는 단계
    를 포함하는 제어 방법.
  13. 휴대폰과 접속되어 있는 중계 장치 및 상기 중계 장치와 원격적으로 위치되어 있는 단말 장치간의 무선 통신을 위한 상기 단말 장치에서의 제어 방법에 있어서,
    (a) 음성 데이터 및 초기 사용 목적으로 고정된 패킷 번호로 구성된 송신 패킷을 형성하는 단계와,
    (b) 상기 형성된 송신 패킷을 사전 결정된 초기 확산 코드를 사용하여 확산하여 상기 중계 장치로 전송하는 단계와,
    (c) 상기 단계(b)에서 데이터 패킷 전송 후, 상기 중계 장치로부터 데이터 패킷을 수신하면 상기 수신된 데이터 패킷이 상기 전송한 상기 패킷의 패킷 번호에 대응하는 패킷ID에 복사한 것인지를 판단하는 단계와,
    (d) 상기 단계(c)에서 판단 결과 부정이면, 상기 단계들(a, b, c)을 반복적으로 수행하며, 긍정이면 초기 응신 패킷 전송 과정을 수행하는 단계와,
    (e) 상기 단계(d)에서의 초기 응신 패킷 전송 과정 수행 후, 상기 중계 장치로부터 수신된 데이터 패킷이 이전에 자신이 전송한 패킷 번호에 대응하는 패킷ID를 복사한 것인지를 판단하는 단계와,
    (f) 상기 단계(e)에서 판단 결과 긍정이면, 연속적인 패킷 전송 과정을 수행하며, 부정이면 상기 단계들(a, b, c)에서 초기 패킷 전송 과정을 반복하는 단계
    를 포함하는 제어방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 단계(b)에서 상기 수신 패킷은 고정된 시작 패킷 번호, 갱신된 확산 코드 시드, 음성 데이터로 구성되며, 상기 수신 패킷은 사전 결정된 고정된 초기 확산 코드를 사용하여 확산되어 상기 단말 장치로 전송되는 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 단계(d)는, 상기 단말 장치가 자신이 전송한 패킷이 상기 중계 장치에서 올바로 수신되었는지를 판단할 수 있도록, 상기 중계 장치가 상기 단말 장치로부터 수신된 패킷의 패킷 번호를 패킷ID로 복사하여 상기 단말 장치로 전송하는 단계를 포함하는 제어 방법.
  16. 제12항 또는 제15항에 있어서,
    상기 단계(d)의 상기 연속 패킷 전송 과정에서 사용되는 확산 코드는 상기 확산 코드의 시드 번호를 갱신하지 않고 이전에 사용한 것과 동일한 확산 코드인 제어 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 단계(d)의 초기 응신 패킷 전송 과정은,
    수신된 패킷ID를 제1 패킷ID에 복사하고, 이전에 사용한 제2 패킷ID의 패킷 번호를 하나씩 증가시켜 제2 패킷ID를 구성하며, 음성 데이터를 사용하여 송신 패킷을 형성하고,
    사전에 고정된 확산 코드 대신에 상기 중계 장치로부터 전송된 확산 코드를 사용하여 확산한 후, 상기 중계 장치로 전송하는 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 단계(f)의 연속 패킷 전송과정에서 사용되는 확산 코드는 확산 코드 변환 없이 기존과 동일한 확산 코드인 제어 방법.
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