KR100619260B1

KR100619260B1 - 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신 시스템의 음성데이타 전송 장치

Info

Publication number: KR100619260B1
Application number: KR1020020065883A
Authority: KR
Inventors: 김홍기
Original assignee: 어헤드컴(주)
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2006-09-01
Also published as: KR20040037412A

Abstract

본 발명은 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치에 관한 것으로, 입력된 아날로그(Analog) 음성신호를 증폭하고, 이를 디지탈 음성신호로 변환하여 제 1 버퍼에 저장하고, 상기 제 1 버퍼에 디지탈 음성신호 데이타가 다 채워질 경우 이 데이타를 래치(Latch)하여 제 2 버퍼에 저장하고, 프레이머로부터의 프레임 제어 슬롯(FCMS)과 접속 요구 슬롯(ACTS) 출력, 제 2 버퍼로부터의 메시지 데이타 슬롯(MDS) 출력을 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 표준에 정의된 형식의 전송 프레임(Frame)으로 출력하되, 버퍼 저장 속도와 프레임 전송속도의 적절한 제어에 따라 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 노변기지국(RSU)과 차량 탑재 단말기(OBU)간에서 실시간 연속 전송 특성을 갖는 음성 데이타를 끊김이나 지연없이 전송할 수 있으며, 전송 프레임의 전송 속도와 전송 프레임의 크기에 따라 버퍼에 저장되는 저장 속도를 가변적으로 설정함으로써 전송되는 음성 데이타의 품질을 보장할 수 있도록 한 것이다.

근거리 전용 무선 통신(DSRC), 듀얼 버퍼(Dual Buffer), 래치(Latch)

Description

듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신 시스템의 음성 데이타 전송 장치 {Voice data tansceiver used a pair of dual buffer for Dedicated Short distance Radio Communication System}

도 1 은 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 개요도

도 2 는 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 노변기지국(RSU)과 차량 탑재 단말기(OBU)간에 송수신되는 통신 프레임 구조를 도시한 도면

도 3 은 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 노변기지국(RSU)과 차량 탑재 단말기(OBU)간에 음성 신호를 전송하는 통상의 음성 데이타 전송 장치를 도시한 블럭도

도 4 는 본 발명에 따른 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치의 일실시예에 따른 블럭도

도 5 는 듀얼 버퍼(Dual Buffer)의 데이타 래치를 도식한 도면

도 6a 내지 도 6e 는 본 발명에 따른 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치의 음성신호 전송 동작을 도시한 도면
도 7은 본 발명에서 송신 PCM 데이타와 프레임 송신 주기가 맞지 않는 경우 전송을 나타낸 타이밍도
도 8은 본 발명에 따라 음성 데이타의 DCSC 프레임 전송을 나타낸 타이밍도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

210 : 앰프 220 : 펄스 코드 변조 코덱

230 : 버퍼 입력 스위치 240a : 제 1 버퍼

240b : 제 2 버퍼 250 : 프레이머

260 : 프레임 스위치 270 : 출력 버퍼

280 : RF 트랜시버 290 : 마이크로 프로세서

본 발명은 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치에 관한 것으로, 노변기지국과 차량탑재 단말기간에 음성신호를 전송하는 기술에 관련된 것이다.

일반적으로, 인터넷이나 기간 망을 통한 데이타의 전송은 문서 파일이나, 이미지, 동영상 데이타들을 각 통신망에서 요구하는 형식에 맞도록 그 크기와 형태가 만들어져 전송되며, 이 전송되는 데이타 단위를 통신 프레임(Frame)이라 하고, 이 프레임내의 더 작은 단위로 잘려진 형태를 슬롯(Slot)이라고 한다.

최근에는 새롬 다이얼 패드 등과 같이 음성 전화도 디지탈화하여 데이타 통신망을 통해 전화할 수 있는 소프트웨어와 VoIP(Voice over Internet Protocol) 시스템이 개발되어 사용되고 있으며, 이러한 추세에 따라 인터넷, 무선 랜, 전용선 등의 다양한 통신 환경에서 그 특성에 맞게 음성 데이타를 전송할 수 있도록 음성 데이타를 변환하는 시스템과 프로그램들이 많이 개발되고 있다.

상기한 다양한 통신 환경 중 하나로 한국통신기술협회(TTA) 표준으로 제안된 근거리 전용 무선 통신(DSRC : Dedicated Short distance Radio Communication) 시 스템이 있다.

도 1 은 근거리 전용 무선 통신(DSRC : Dedicated Short distance Radio Communication) 시스템의 개요도이다.

도면에 도시한 바와같이, 근거리 전용 무선 통신(DSRC : Dedicated Short distance Radio Communication) 시스템은 차량내의 사용자가 사용하는 차량 탑재 단말기(OBU : On Board Unit)와, 상기 차량 탑재 단말기(OBU)와 서비스 제공 서버(Service Providing Server)간에 무선 접속과 통신을 위한 노변기지국(RSU : Road Side Unit)과, 상기 노변기지국(RSU)으로 서비스 정보를 제공하거나 사용자의 서비스 요청을 받아들이는 지역 서버(Local Server)와, 서비스 정보를 제공하는 서비스 서버와, 이들을 총괄적으로 제어하는 센터서버를 포함한다.

상기 서비스 서버는 버스정보를 제공하는 버스정보 시스템(BIS : Bus Information System), 전화 서비스를 제공하는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 시스템, 물류관리를 위한 트렁크 게이트웨이(Trunk Gateway) 등이 설치되어 서비스를 하게 되며, 각 서버간, 서버와 노변기지국(RSU)간의 통신은 기존의 전화선 또는 전용선을 활용하여 통신 가능하다.

상기한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템에서의 노변기지국(RSU)과 차량 탑재 단말기(OBU)간의 데이타 송수신은 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 데이타 링크 계층(Data Link Layer)에 규정된 방식으로 전송된다. 즉, 디지탈 데이타 비트(Digital Data Bit)를 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 표준에 정해진 형식으로 프레임(Frame) 구성하여 송수신하게 된다.

도 2 는 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 노변기지국(RSU)과 차량 탑재 단말기(OBU)간에 송수신되는 통신 프레임 구조를 도시한 것이다.

도면에 도시한 바와같이, 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 노변기지국(RSU)과 차량 탑재 단말기(OBU)간에 송수신되는 통신 프레임은 시간 축상에서 여러개의 슬롯(Slot)들로 이루어져 있다. 각 슬롯의 길이는 동일하며, 데이타의 성격에 따라 프레임 제어 슬롯(FCMS : Frame Control Message Slot)과, 적어도 1 이상의 메시지 데이타 슬롯(MDS : Message Data Slot)과, 접속 요구 슬롯(ACTS : Activation Slot)으로 이루어진다.

통신 프레임의 첫번째 슬롯은 반드시 프레임 제어 슬롯(FCMS)이어야 하며, 접속 요구 슬롯(ACTS)은 프레임의 마지막에 위치한다. 프레임의 길이는 매 프레임 주기마다 노변기지국(RSU)에 의해 결정된다.

상기 프레임 제어 슬롯(FCMS)은 노변기지국(RSU)에서 차량 탑재 단말기(OBU)로 채널(Channel) 사용에 대한 제반 정보를 제공하기 위해 사용하며, 프레임의 맨 앞 부분에 위치한다. 이 프레임 제어 슬롯(FCMS)에는 통신 프로필(Profile)과 슬롯 할당 정보가 포함되며 하향링크(노변기지국 -> 차량 탑재 단말기) 전용으로 사용한다.

상기 메시지 데이타 슬롯(MDS)은 상기 프레임 제어 슬롯(FCMS) 또는 다른 메시지 데이타 슬롯(MDS) 뒤에 위치하며, 상향링크(차량 탑재 단말기 -> 노변기지국) 또는 하향링크(노변기지국 -> 차량 탑재 단말기) 용으로 사용할 수 있다. 한개의 프레임에 최대 8개의 메시지 데이타 슬롯(MDS)을 포함할 수 있다.

상기 접속 요구 슬롯(ACTS)은 차량 탑재 단말기(OBU)가 노변기지국(RSU)에게 메시지 데이타 슬롯(MDS)의 할당을 요구하기 위하여 사용하며 상향링크(차량 탑재 단말기 -> 노변기지국) 전용으로 사용된다. 한개의 프레임에는 최대 8개의 접속 요구 슬롯(ACTS)을 할당할 수 있다.

근거리 전용 무선 통신(DSRC) 환경에서 통신 프레임의 전송 시간은 데이타를 전송하는 슬롯이 적은 짧은 프레임은 약 1.6 msec, 슬롯을 모두 사용하는 긴 프레임은 약 7.2 msec 정도의 시간에 전송되게 된다. 이러한 시간 분포 특성에 따라 e-메일, 인터넷 웹 서비스 등의 실시간 전송이 아닐 경우 데이타 전송에 지연이 발생해도 서비스에 커다란 영향을 미치지 않는다. 또한, 문자를 이용한 실시간 교통정보 제공과 같은 실시간 서비스의 경우에도 데이타 지연이 수초 이내이면 서비스의 품질에 큰 영향을 미치지 않는다.

그러나, 연속되는 실시간 음성 서비스나 동영상 서비스의 경우 한 음절 발음에 걸리는 시간이 약 20 msec 정도이므로, 이 시간안에 데이타 전송과 변환이 완료되어 사람의 귀에 들리도록 하여야 한다. 즉, 실시간 음성 서비스나 동영상 서비스의 경우 프레임 전송 시간과 음성 데이타를 변환하는 총 지연이 최대 20 msec 이내가 되도록 하드웨어의 설계를 해야만 한다.

종래의 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 환경에서의 데이타 전송은 TCM(Time Compressed Mode)방식을 채택하고 있다. TCM(Time Compressed Mode)방식은 저속의 데이타를 받아서, 이를 버퍼에 저장하였다가 고속으로 송신하는 방식이다. 즉, 데이타가 입력되어 저장되는 속도보다 출력되는 송신 속도가 훨씬 빠른 시간 압축 기 법을 이용한 것이다.

그러나, 이 TCM(Time Compressed Mode)방식은 노변기지국(RSU)이나 차량 탑재 단말기(OBU)에 종속되어 송신을 기다리지 않고, 항상 일정한 타임 주기에서 프레임이 송신되므로, 패킷 길이와 전송속도에 따라서 송신해야 하는 적정 프레임을 지나서 다음 프레임에 송신해야하는 지연현상이 항상 존재한다. 이는 일반적인 비실시간 데이타 전송의 경우 프레임 전송속도를 고려하면 한두 프레임 혹은 수개의 프레임 전송시간이 수 msec에 불과하므로 실제로는 서비스 지연이 발생하지 않는다. 그러나, 전화 음성 데이타와 같은 실시간 데이타의 경우에는 한 프레임의 지연도 그 연속 전송 특성상 수신측에서는 수신 품질에 영향을 받는 문제가 발생하게 된다.

도 3 은 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 노변기지국(RSU)과 차량 탑재 단말기(OBU)간에 음성 신호를 전송하는 통상의 음성 데이타 전송 장치를 도시한 것이다. 이 음성 데이타 전송 장치는 상기 노변기지국(RSU)과 차량 탑재 단말기(OBU) 각각에 설치되며, 이 음성 데이타 전송 장치를 통해 전송되는 음성 데이타를 수신하는 음성 데이타 수신 장치가 상기 노변기지국(RSU)과 차량 탑재 단말기(OBU) 각각에 설치된다. 통상적으로 상기 음성 데이타 전송 장치와 음성 데이타 수신 장치를 하나의 장치로 구성하여 제공되는 것이 일반적이다.

도면에 도시한 바와같이, 종래의 음성 데이타 전송 장치는 마이크(MIC)로부터 입력된 아날로그(Analog) 음성신호로부터 잡음을 제거하고, 소정의 크기로 증폭하여 출력하는 앰프(Amp)(110)와, 상기 앰프(110)로부터 출력된 증폭된 아날로그 음성신호를 디지탈(Digital) 음성신호로 변환하여 출력하는 펄스 코드 변조 코덱(PCM CODEC : Pulse Code Modulation CODEC)(120)과, 상기 펄스 코드 변조 코덱(120)으로부터 출력된 디지탈 음성신호를 저장하는 송신용 버퍼(Buffer)(130)와, 상기 송신용 버퍼(130)에 저장된 디지탈 음성신호로부터 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 프로토콜 방식의 음성 데이타 프레임을 생성하여 출력하는 프레이머(Framer)(140)와, 상기 프레이머(140)로부터 출력된 음성 데이타 프레임을 노변기지국(RSU)과 차량탑재 단말기(OBU)간에 전송하는 RF 트랜시버(Transceiver)(150)를 포함하고 있다.

마이크(MIC)를 통해 입력된 전화 음성신호는 상기 앰프(110)에 의해 잡음이 제거됨과 동시에 적당한 크기로 제한되어 펄스 코드 변조 코덱(120)으로 출력된다. 상기 펄스 코드 변조 코덱(120)은 입력된 음성신호를 일정 비트로 샘플링하여 디지탈로 변환시키는데, 이 때 펄스 코드 변조 코덱(120)의 출력 속도에 따라 16 bps ∼ 64 Kbps 까지 시스템 속도에 따른 다양한 속도를 가질 수 있다. 상기 펄스 코드 변조 코덱(120)에 의해 디지탈로 변환된 디지탈 음성 신호는 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 송수신 속도와 매칭시키기 위해 상기 버퍼(130)에 저장되었다가 상기 프레이머(140)로 입력된다. 상기 프레이머(140)는 각 노변기지국(RSU) 및 차량 탑재 단말기(OBU)에 미리 할당된 전송 프레임에 상기 디지탈 음성 신호를 포함하여 상기 RF 트랜시버(150)를 통해 무선 공간상으로 전송한다. 이 무선 공간상으로 전송된 디지탈 음성 데이타를 수신하여 재생하는 과정은 상기한 전송과정의 반대 과정을 거치므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

상기 프레이머(140)는 할당된 프레임의 맨 처음 위치에 프레임 제어 슬롯(FCMS)을 부가하고, 상기 버퍼(130)에 저장된 데이타를 메시지 데이타 슬롯(MDS) 영역에 첨가하고, 프레임의 마지막 위치에 접속 요구 슬롯(ACTS)을 부가하고, 여기에 프레임 오류를 검사하는 기능을 가진 CRC 체크 비트를 합성하여 무선공간상으로 전송될 하나의 DSRC 음성 데이타 프레임을 생성하고, 이를 상기 RF 트랜시버(150)를 통해 전송한다.

그러나, 이러한 종래의 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치는 음성의 끊김이나 지연에 대한 고려가 정의되지 않아 품질에 영향을 주는 문제가 있었다. 즉, 일반 데이타와 전화기를 통하여 입력되는 음성 데이타의 가장 큰 차이점은 비실시간 전송과 실시간 전송에 있다. e-메일, 문서 파일, 이미지 파일 등의 일반 데이타의 경우 전송 지연이 조금 있다거나, 각 패킷(Packet)이 보내는 차례와 다르게 수신되더라도 지연을 고려하여 전체 데이타가 수신될 때까지 기다리다가 한꺼번에 보여주거나, 차례대로 재조립하여 보여주는 것이 가능하다. 하지만, 실시간으로 통신이 이루어져야 하는 동영상이나 음성통화의 경우에는 시간 지연이 생기거나 또는 음성 데이타 패킷이 바뀔 경우 사용자는 상대방의 말을 못알아 듣거나 국제 전화와 같이 상당한 지연 후에 상대방의 음성을 듣게 된다. 이러한 특성은 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 노변기지국(RSU)과 차량 탑재 단말기(OBU)간에 전송되는 음성 신호의 품질을 저하시키는 주된 원인이 된다.

따라서, 본 발명자는 음성 데이타의 끊김이나 지연없이 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 노변기지국(RSU)과 차량 탑재 단말기(OBU)간에서 정확한 타이밍 에 맞추어서 음성데이타를 전송할 수 있는 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치에 대한 연구를 하게 되었다.

본 발명은 상기한 취지하에 발명된 것으로, 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 노변기지국(RSU)과 차량 탑재 단말기(OBU)간에서 실시간 연속 전송 특성을 갖는 음성 데이타를 끊김이나 지연없이 전송할 수 있는 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 전송 프레임의 전송 속도와 전송 프레임의 크기에 따라 버퍼에 저장되는 저장 속도를 가변적으로 설정함으로써 전송되는 음성 데이타의 품질을 보장할 수 있는 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 본 발명에 따른 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치는 입력된 아날로그(Analog) 음성신호로부터 잡음을 제거하고, 소정의 크기로 증폭하여 출력하는 앰프(Amp)와; 상기 앰프로부터 출력된 증폭된 아날로그 음성신호를 디지탈 음성신호로 변환하여 출력하는 펄스 코드 변조 코덱(PCM Codec)과; 상기 펄스 코드 변조 코덱으로부터 출력된 디지탈(Digital) 음성신호를 저장하는 제 1 버퍼(Buffer)와; 상기 제 1 버퍼에 디지탈 음성신호 데이타가 다 채워질 경우 이 데이타를 래치(Latch)하여 저장하고, 저장된 디지탈 음성신호를 메시지 데이타 슬롯(MDS : Message Data Slot)으로 출력하는 제 2 버퍼(Buffer)와; 프레임 제어 슬롯(FCMS : Frame Control Message Slot)과 접속 요구 슬롯(ACTS : Activation Slot)을 출력하는 프레이머(Framer)와; 상기 프레이머와 제 2 버퍼로부터 출력된 신호를 프레임 제어 슬롯(FCMS), 적어도 1 이상의 메시지 데이타 슬롯(MDS), 접속 요구 슬롯(ACTS) 순서로 이루어진 근거리 전용 무선 통신(DSRC : Dedicated Shot distance Radio Communication) 표준에 정의된 형식의 전송 프레임(Frame)으로 저장하는 출력 버퍼(Output Buffer)와; 상기 출력 버퍼에 저장된 전송 프레임을 근거리 전송하는 RF 트랜시버(RF Transceiver)와; 상기 디지탈 음성신호의 전송 클럭(Clock)을 설정하는 것을 포함하는 장치전반을 제어하는 마이크로 프로세서(Microprocessor)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치는 상기 펄스 코드 변조 코덱으로부터 제 1 버퍼(Buffer)로 출력되는 디지탈 음성신호의 출력을 단속하는 버퍼 입력 스위치(Buffer Input Switch)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치는 상기 프레이머와 제 2 버퍼간에 스위칭되어 상기 프레이머와 제 2 버퍼로부터 출력되는 출력신호를 선택적으로 출력 버퍼(Output Buffer)로 저장하는 프레임 스위치(Frame Switch)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 듀얼 버퍼를 이용한 근 거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치는 상기 마이크로 프로세서(Microprocessor)가 상기 제 2 버퍼의 버퍼 할당 시간과 상기 출력 버퍼에 저장된 전송 프레임의 전송 속도가 상기 펄스 코드 변조 코덱으로부터 출력된 디지탈 음성신호가 제 1 버퍼에 저장되는 시간보다 짧도록 클럭 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치는 상기 전송 프레임의 전송 속도와 전송 프레임의 크기에 따라 상기 펄스 코드 변조 코덱으로부터 출력된 디지탈 음성신호의 제 1 버퍼에 저장되는 저장 속도가 가변 가능한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 4 는 본 발명에 따른 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치의 일실시예에 따른 블럭도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 이 실시에에 따른 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치는 앰프(Amp)(210)와, 펄스 코드 변조 코덱(PCM Codec)(220)과, 버퍼 입력 스위치(Buffer Input Switch)(230)와, 제 1 버퍼(Buffer)(240a)와, 제 2 버퍼(Buffer)(240b)와, 프레이머(Framer)(250)와, 프레임 스위치(Frame Switch)(260)와, 출력 버퍼(Output Buffer)(270)와, RF 트랜시버(RF Transceiver)(280)와, 마이크로 프로세서(Microprocessor)(290)를 포함한다.

상기 앰프(210)는 입력된 아날로그(Analog) 음성신호로부터 잡음을 제거하고, 소정의 크기로 증폭하여 출력한다. 즉, 마이크(MIC)를 통해 입력된 아날로그 음성신호는 이 앰프(210)를 통해 잡음이 제거되는 동시에 적당한 크기로 제한되어 상기 펄스 코드 변조 코덱(220)으로 출력된다.

상기 펄스 코드 변조 코덱(220)은 상기 앰프(210)로부터 출력된 증폭된 아날로그 음성신호를 디지탈 음성신호로 변환하여 출력한다. 아날로그 음성신호를 원래의 형태대로 전송하면 회선의 안밖에서 발생하는 잡음 때문에 신호가 왜곡되므로, 상기 펄스 코드 변조 코덱(220)을 통해 일정주기로 아날로그 음성신호 전압을 수치화함으로써 아날로그 음성신호를 디지탈화된 펄스 신호로 변조하여 출력하여 상기 제 1 버퍼(240a)에 저장한다. 여기에서, 펄스 코드 변조 코덱(220)은 하기에서 설명할 마이크로 프로세서(290)로부터 제공되는 전송 클럭의 속도에 따라 디지털 음성신호의 전송 속도가 가변된다.

상기 버퍼 입력 스위치(230)는 상기 펄스 코드 변조 코덱(220)으로부터 제 1 버퍼(240a)로 출력되는 디지탈 음성신호의 출력을 단속한다. 이 버퍼 입력 스위치(230)는 상기 제 1 버퍼(240a)에 할당된 버퍼에 상기 펄스 코드 변조 코덱(220)으로부터 출력되는 디지탈 음성신호가 다 채워질 경우 오프(OFF)되고, 상기 제 1 버퍼(240a)에 저장된 디지탈 음성신호가 상기 제 2 버퍼(240b)로 이동되어 상기 제 2 버퍼(240b)가 다 채워질 경우 온(ON)된다. 또한, 이 버퍼 입력 스위치(230)는 상기 프레이머(250)가 상기 출력 버퍼(270)로 접속 요구 슬롯(ACTS)을 전송 후 오프(Off)되게 된다.

상기 제 1 버퍼(240a)는 상기 펄스 코드 변조 코덱(220)으로부터 출력된 디지탈(Digital) 음성신호를 저장한다.

상기 제 2 버퍼(240b)는 상기 제 1 버퍼(240a)에 디지탈 음성신호 데이타가 다 채워질 경우 이 데이타를 래치(Latch)하여 저장하고, 저장된 디지탈 음성신호를 메시지 데이타 슬롯(MDS : Message Data Slot)으로 출력한다.

상기 제 1 버퍼(240a)와 제 2 버퍼(240b)는 듀얼(Dual)로 병렬연결되며, 도 5 는 이러한 듀얼 버퍼(Dual Buffer)의 데이타 래치를 도식한 도면이다.

도면에 도시한 바와 같이, 상기 펄스 코드 변조 코덱(220)을 통해 변환된 디지탈 음성신호는 상기 제 1 버퍼(240a)에 소정의 저장속도, 예컨데 64 Kbps로 저장된다. 상기 제 1 버퍼(240a)가 다 채워지면 10 nsec 이상의 빠른 속도로 제 1 버퍼(240a)의 음성 신호 데이타(1, 2, ···, 16)들은 상기 제 2 버퍼(240b)로 순식간에 이동하며, 이동이 완료된 순간부터 상기 제 1 버퍼(240a)에는 다시 다음의 디지탈 음성신호가 이어서 저장된다. 상기 제 2 버퍼(240b)로 이동한 음성 신호 데이타(1', 2', ···, 16')들은 상기 프레이머(250)로부터 출력된 신호와 합해져 상기 RF 트랜시버(280)를 통해 전송된다. 이 때, 상기 제 2 버퍼(240b)의 버퍼 할당 시간과 상기 출력 버퍼(270)에 저장된 전송 프레임이 상기 RF 트랜시버(280)를 통해 전송되는 전송 속도가 상기 펄스 코드 변조 코덱(220)으로부터 출력된 디지탈 음성신호가 제 1 버퍼(240a)에 저장되는 시간보다 짧게 설정함으로써 상기 펄스 코드 변조 코덱(220)을 통해 변조된 디지탈 음성 신호들이 지연없이 다음 프레임에 할당되어 전송되게 된다. 그렇지 못할 경우에는 다음 프레임 차례가 올때까지 상기 제 2 버퍼(240b)의 데이타를 전송 프레임에 할당하지 못하고 대기하게 된다. 이 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이 다양한 대기 시간과 데이타 전송 오차에 따른 버퍼관리 블럭과 추가적인 메모리의 사용 등 복잡한 시스템이 추가적으로 요구된다.

또한, 이 실시예에 따른 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 전송 프레임의 전송 속도와 전송 프레임의 크기에 따라 상기 펄스 코드 변조 코덱(220)으로부터 출력된 디지탈 음성신호의 제 1 버퍼(240a)에 저장되는 저장 속도를 가변함으로써 가변적인 저장 속도 설정에 의해 전송되는 음성신호의 품질을 보장할 수 있게 된다. 즉, 마이크로 프로세서(290)로부터 제공되는 전송 클럭에 의해 펄스 코드 변조 코덱(220)의 전송 속도가 가변되고, 이로 인해 제 1버퍼(240a)에 저장되는 속도가 가변됨으로써 가변적인 저장 속도 설정에 의해 전송되는 음성신호의 품질을 보장할 수 있게 된다.

상기 프레이머(250)는 프레임 제어 슬롯(FCMS : Frame Control Message Slot)과 접속 요구 슬롯(ACTS : Activation Slot)을 출력한다. 상기 프레이머(250)는 상기 마이크로프로세서(290)의 제어 명령에 따라 프레임 제어 슬롯(FCMS)과, 적어도 1 이상의 메시지 데이타 슬롯(MDS)과, 접속 요구 슬롯(ACTS)으로 이루어진 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 전송 프레임에 포함될 프레임 제어 슬롯(FCMS : Frame Control Message Slot)과 접속 요구 슬롯(ACTS : Activation Slot)을 출력한다.

상기 프레임 스위치(260)는 상기 프레이머(250)와 제 2 버퍼(240b)간에 스위칭되어 상기 프레이머(250)와 제 2 버퍼(240b)로부터 출력되는 출력신호를 선택적으로 출력 버퍼(270)로 저장한다. 이 프레임 스위치(260)는 음성 신호가 입력되면 맨 먼저 프레이머(250)와 출력 버퍼(270)간에 접속되어 프레임 제어 슬롯(FCMS)을 상기 출력버퍼(270)로 출력하고, 맨 마지막에 출력 버퍼(270)간에 접속되어 접속 요구 슬롯(ACTS)을 상기 출력버퍼(270)로 출력한다. 이 때, 상기 프레임 스위치(260)는 프레임 제어 슬롯(FCMS) 전송 후부터 접속 요구 슬롯(ACTS) 전송 전까지, 상기 제 2 버퍼(240b)에 디지탈 음성신호가 다 채워진 경우 메시지 데이타 슬롯 헤더가 검출될 때까지 상기 제 2 버퍼(240b)와 출력 버퍼(270)간에 접속되어 제 2 버퍼에 저장된 디지탈 음성신호를 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 전송 프레임의 메시지 데이타 슬롯(MDS)에 포함시킨다. 또한, 이 프레임 스위치(260)는 프레임 제어 슬롯(FCMS) 전송 후부터 접속 요구 슬롯(ACTS) 전송 전까지, 메시지 데이타 슬롯 헤더가 검출된 때부터 상기 제 2 버퍼(240b)에 디지탈 음성신호가 다 채워질 때까지 상기 프레이머(250)와 출력 버퍼(270)간에 접속을 유지하여 대기한다. 한편, 상기 프레임 스위치(260)는 상기 프레이머(250)가 상기 출력 버퍼(270)로 접속 요구 슬롯(ACTS)을 전송 후 오픈(Open)된다.

상기 출력 버퍼(270)는 상기 프레이머(250)와 제 2 버퍼(240b)로부터 출력된 신호를 프레임 제어 슬롯(FCMS), 적어도 1 이상의 메시지 데이타 슬롯(MDS), 접속 요구 슬롯(ACTS) 순서로 이루어진 근거리 전용 무선 통신(DSRC : Dedicated Shot distance Radio Communication) 표준에 정의된 형식의 전송 프레임(Frame)으로 저장한다.

상기 RF 트랜시버(280)는 상기 출력 버퍼(270)에 저장된 전송 프레임을 근거리 전송한다.

상기 마이크로 프로세서(290)는 상기 디지탈 음성신호의 전송 클럭(Clock)을 설정하는 것을 포함하는 장치전반을 제어한다. 상기 마이크로 프로세서(290)는 상기 제 2 버퍼(240b)의 버퍼 할당 시간과 상기 출력 버퍼(270)에 저장된 전송 프레임의 전송 속도가 상기 펄스 코드 변조 코덱(220)으로부터 출력된 디지탈 음성신호가 제 1 버퍼(240a)에 저장되는 시간보다 짧도록 클럭 제어하고, 상기 전송 프레임의 전송 속도와 전송 프레임의 크기에 따라 상기 펄스 코드 변조 코덱(220)으로부터 출력된 디지탈 음성신호의 제 1 버퍼(240a)에 저장되는 저장 속도를 가변 설정한다. 여기에서, 마이크로 프로세서(290)는 전송 프레임의 전송 속도와 전송 프레임의 크기에 따른 저장 속도가 내부 메모리에 저장된다.

도 6a 내지 도 6e 는 본 발명에 따른 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치의 음성신호 전송 동작을 도시한 도면이다.

먼저, 도 6a 는 상기 펄스 코드 변조 코덱(220)을 통해 전화 음성 신호가 입력되는 초기동작으로 상기 버퍼 입력 스위치(230)는 온(ON)되고, 상기 프레임 스위치(260)는 오픈(Open) 상태를 유지하여 상기 제 1 버퍼(240a)에 상기 펄스 코드 변조 코덱(220)을 통해 변조된 디지탈 음성 신호가 차례로 저장되는 동작을 나타내고 있다.

도 6b 는 상기 제 1 버퍼(240a)에 디지탈 음성 신호가 꽉 채워지면 상기 버퍼 입력 스위치(230)가 오프(OFF)되고, 상기 프레임 스위치(260)는 오픈(Open) 상태를 유지하여 상기 마이크로프로세서(290)의 래치 명령(Latch Command)에 따라 상기 제 1 버퍼(240a)에 저장된 디지탈 음성신호 데이타를 상기 제 2 버퍼(240b)로 래치(Latch)시키는 동작을 나타내고 있다.

도 6c 는 상기 제 1 버퍼(240a)로부터 상기 제 2 버퍼(240b)로 디지탈 음성신호 데이타의 래치가 끝나면 상기 버퍼 입력 스위치(230)가 온(ON)되고, 상기 프레임 스위치(260)가 상기 프레이머(250)와 출력 버퍼(270)간에 접속되어 상기 프레임 제어 슬롯(FCMS)을 상기 프레이머(250)로부터 상기 출력 버퍼(270)로 전송하여 저장하는 동시에 상기 제 1 버퍼(240a)에 다음의 디지탈 음성 신호가 차례로 저장되는 동작을 나타내고 있다.

도 6d 는 프레임 제어 슬롯(FCMS) 전송 후 상기 프레이머(250)에서 메시지 데이타 슬롯(MDS) 헤더(Header)가 검출되면 상기 마이크로프로세서(290)로 헤더 검출 신호를 전송하고, 상기 버퍼 입력 스위치(230)를 온(ON)시킨 상태에서 상기 프레임 스위치(260)를 상기 제 2 버퍼(240b)와 출력 버퍼(270)간에 접속되도록 스위칭시켜 상기 프레이머(250)의 출력을 정지시키고, 상기 마이크로프로세서(290)로부터의 클럭 설정신호에 따라 상기 제 2 버퍼(240b)에 저장된 디지탈 음성신호가 상기 출력 버퍼(270)로 출력되어 상기 RF 트랜시버(280)를 통해 전송되는 동작을 나타낸 것으로, 이 때, 상기 펄스 코드 변조 코덱(220)에 의해 디지탈 음성신호로 변조되어 상기 제 1 버퍼(240a)에 저장되는 속도보다 상기 제 2 버퍼(240b)에 저장된 디지탈 음성신호가 상기 출력 버퍼(270)로 출력되어 상기 RF 트랜시버(280)를 통해 전송되는 속도가 빠르게 설정되므로 상기 제 1 버퍼(240a)에는 디지탈 음성 신호가 계속 채워지고 있다.

도 6e 는 전송 프레임의 마지막 접속 요구 슬롯(ACTS)이 보내진 후 데이타 전송을 종료하는 동작을 나타낸 것으로, 상기 버퍼 입력 스위치(230)가 오프(OFF)되고, 상기 프레임 스위치(260)가 완전 오픈(Open)된 것을 알 수 있다.

본 발명 실시예에 따른 듀얼 버퍼를 이용한 음성 데이타 전송은 본 발명에서와 같은 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 환경에서 뿐 만 아니라 동일한 주파수에서 시간 슬롯을 나누어서 여러개의 채널을 활용하는 방식을 적용하는 여타의 통신 환경에서 동일하게 적용 가능하다. 다만, 음성 데이타의 전송 속도 및 통신 프레임의 전송 방식에 따라 클럭 타임(Clock Time)의 차이는 존재할 수 있다.

이상에서 설명한 바와같은 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치는 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 노변기지국(RSU)과 차량 탑재 단말기(OBU)간에서 실시간 연속 전송 특성을 갖는 음성 데이타를 끊김이나 지연없이 전송할 수 있으며, 전송 프레임의 전송 속도와 전송 프레임의 크기에 따라 버퍼에 저장되는 저장 속도를 가변적으로 설정함으로써 전송되는 음성 데이타의 품질을 보장할 수 있는 유용한 효과를 가진다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.

Claims

입력된 아날로그(Analog) 음성신호로부터 잡음을 제거하고, 소정의 크기로 증폭하여 출력하는 앰프(Amp)와;

상기 앰프로부터 출력된 증폭된 아날로그 음성신호를 디지탈 음성신호로 변환하여 출력하는 펄스 코드 변조 코덱(PCM Codec)과;

상기 펄스 코드 변조 코덱으로부터 출력된 디지탈(Digital) 음성신호를 저장하는 제 1 버퍼(Buffer)와;

상기 펄스 코드 변조 코덱으로부터 상기 제 1 버퍼(Buffer)로 출력되는 디지탈 음성신호의 출력을 단속하는 버퍼 입력 스위치(Buffer Input Switch)와;

상기 제 1 버퍼에 디지탈 음성신호 데이타가 다 채워질 경우 이 데이타를 래치(Latch)하여 저장하고, 저장된 디지탈 음성신호를 메시지 데이타 슬롯(MDS : Message Data Slot)으로 출력하는 제 2 버퍼(Buffer)와;

프레임 제어 슬롯(FCMS : Frame Control Message Slot)과 접속 요구 슬롯(ACTS : Activation Slot)을 출력하는 프레이머(Framer)와;

상기 프레이머와 상기 제 2 버퍼간에 스위칭되어 상기 프레이머와 제 2 버퍼로부터 출력되는 출력신호를 선택적으로 출력하는 프레임 스위치(Frame Switch)와;

상기 프레임 스위치를 통해 상기 프레이머와 제 2 버퍼로부터 출력된 신호를 프레임 제어 슬롯(FCMS), 적어도 1 이상의 메시지 데이타 슬롯(MDS), 접속 요구 슬롯(ACTS) 순서로 이루어진 근거리 전용 무선 통신(DSRC : Dedicated Shot distance Radio Communication) 표준에 정의된 형식의 전송 프레임(Frame)으로 저장하는 출력 버퍼(Output Buffer)와;

상기 출력 버퍼에 저장된 전송 프레임을 근거리 전송하는 RF 트랜시버(RF Transceiver); 및

상기 디지탈 음성신호의 전송 클럭(Clock)을 설정하는 것을 포함하는 장치전반을 제어하는 마이크로 프로세서(Microprocessor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치.
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제 1 항에 있어서,

상기 마이크로 프로세서(Microprocessor)는,

상기 제 2 버퍼의 버퍼 할당 시간과 상기 출력 버퍼에 저장된 전송 프레임의 전송 속도가 상기 펄스 코드 변조 코덱으로부터 출력된 디지탈 음성신호가 제 1 버퍼에 저장되는 시간보다 짧도록 클럭 제어하는 것을 특징으로 하는 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 펄스 코드 변조 코덱은,

상기 마이크로 프로세서의 제어에 의해 상기 전송 프레임의 전송 속도와 전송 프레임의 크기에 따라 상기 제 1 버퍼에 저장되는 디지탈 음성신호의 저장 속도를 가변시키는 것을 특징으로 하는 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 버퍼 입력 스위치는,

상기 제 1 버퍼에 할당된 버퍼에 상기 펄스 코드 변조 코덱으로부터 출력되는 디지탈 음성신호가 다 채워질 경우 오프(OFF)되고, 상기 제 1 버퍼에 저장된 디지탈 음성신호가 상기 제 2 버퍼로 이동되어 상기 제 2 버퍼가 다 채워질 경우 온(ON)되는 것을 특징으로 하는 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 프레임 스위치는,

프레임 제어 슬롯(FCMS) 전송 후부터 접속 요구 슬롯(ACTS) 전송 전까지, 상기 제 2 버퍼에 디지탈 음성신호가 다 채워진 경우 메시지 데이타 슬롯 헤더가 검출될 때까지 상기 제 2 버퍼와 출력 버퍼간에 접속되는 것을 특징으로 하는 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 프레임 스위치는,

상기 프레임 스위치가 프레임 제어 슬롯(FCMS) 전송 후부터 접속 요구 슬롯(ACTS) 전송 전까지, 메시지 데이타 슬롯 헤더가 검출된 때부터 상기 제 2 버퍼에 디지탈 음성신호가 다 채워질 때까지 상기 프레이머와 출력 버퍼간에 접속되는 것을 특징으로 하는 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 프레임 스위치는,

상기 프레이머가 상기 출력 버퍼로 접속 요구 슬롯(ACTS)을 전송 후 오픈(Open)되는 것을 특징으로 하는 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 버퍼 입력 스위치는,

상기 프레이머가 상기 출력 버퍼로 접속 요구 슬롯(ACTS)을 전송 후 오프(Off)되는 것을 특징으로 하는 듀얼 버퍼를 이용한 근거리 전용 무선 통신(DSRC) 시스템의 음성 데이타 전송 장치.