KR100889735B1

KR100889735B1 - 인체음파통신 장치 및 인체음파통신 방법

Info

Publication number: KR100889735B1
Application number: KR1020070097582A
Authority: KR
Inventors: 황정환; 강성원; 박형일; 임인기; 강태욱; 김경수; 김정범; 형창희; 김진경; 김성은; 박덕근; 박기혁; 심재훈
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2007-08-01
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2009-03-24
Also published as: US20100197225A1; DE112008001970T5; CN101816136B; US8489027B2; CN101816136A; JP2010534995A; KR20090013646A; WO2009017300A1

Abstract

본 발명은 인체음파통신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상기 인체음파통신 장치에서, 상대 기기로부터 인체를 통해 음파 신호가 전달되면, 상기 전달된 음파 신호를 전기 신호로 변환하고, 상기 상대 기기로 출력할 데이터에 대한 전기 신호를 음파 신호로 변환하는 음파 변환기와, 상기 음파 변환기로부터 상기 변환된 전기 신호를 전달받고, 상기 출력할 데이터가 존재하면 상기 음파 변환기로 상기 출력할 데이터에 대한 전기 신호를 전달하는 데이터 처리부와, 상기 음파 변환기 및 상기 데이터 처리부 사이에 연결되어 상기 변환된 전기 신호 및 상기 출력할 데이터에 대한 전기 신호를 각각 전달하는 스위치를 포함하여 인체를 통해 데이터 통신을 수행함으로써, 음파 신호의 매우 적은 신호 손실로 인해 효율적인 신호 전달이 가능하고, 이에 따라 통신을 위한 하드웨어를 저가격으로 간단하게 구성할 수 있다.

인체음파통신, 전기 신호, 음파 신호, 음파 변환기, 데이터 처리부, 스위치.

Description

인체음파통신 장치 및 인체음파통신 방법{SOUND WAVE COMMUNICATION OF HUMAN BODY APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 인체음파통신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 전기 신호를 음파 신호로 변환하여 인체를 통해 전달함으로써 인체와 접촉하고 있는 기기들 사이의 데이터 통신을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-072-02 : 인체통신 컨트롤러 SoC].

현대 사회에서 많은 사람들은 PDA, 핸드폰, 의료기기 등의 기기들을 항상 휴대하고 있다. 이러한 정보 단말장치들 사이의 각종 데이터 통신을 위한 신호 전송 방식으로는 케이블을 이용한 유선 전송 방식과 전파 및 빛 등을 이용한 무선 전송 방식이 있다.

유선 전송 방식은 전송 데이터의 보안이나 전송 속도가 높은 장점이 있으나, 케이블 등의 유선 장치를 항상 휴대해야 하는 단점이 있다. 반면, 무선 전송 방식은 데이터 전송에 사용하기에 편리하나, 무선 전송을 위해 복잡한 하드웨어 구성이 필요하며, 이로 인해 저가격화가 어려운 문제점이 있다.

따라서 간단한 하드웨어 구성으로 데이터 통신을 하기 위한 기술이 필요하게 되었다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 인체와 접촉하는 기기들 간의 데이터 통신을 위해 인체 내의 음파전달 현상을 이용하여 보다 간편하고 효율적인 데이터 통신을 위한 인체음파통신 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기 이러한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 인체음파통신 장치는, 상대 기기로부터 인체를 통해 음파 신호가 전달되면, 상기 전달된 음파 신호를 전기 신호로 변환하고, 상기 상대 기기로 출력할 데이터에 대한 전기 신호를 음파 신호로 변환하는 음파 변환기; 상기 음파 변환기로부터 상기 변환된 전기 신호를 전달받고, 상기 출력할 데이터가 존재하면 상기 음파 변환기로 상기 출력할 데이터에 대한 전기 신호를 전달하는 데이터 처리부; 및 상기 음파 변환기 및 상기 데이터 처리부 사이에 연결되어 상기 변환된 전기 신호를 상기 데이터 처리부로 전달하고, 상기 출력할 데이터에 대한 전기 신호를 상기 음파변환기로 전달하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 인체음파통신 방법은, 인체에 접촉된 입/출력부와 연결된 음파변환기와, 데이터 처리부와, 상기 음파 변환기 및 상기 데이터 처리부 사이에 연결된 스위치를 구비하는 인체음파통신 장치에서 상기 인체 를 통해 상대 기기와 인체음파통신을 하기 위한 방법으로서, 상대 기기로부터 인체를 통해 전달되는 음파 신호가 상기 입/출력부에 수신되면, 상기 음파 변환기에서 상기 수신된 음파 신호를 전달받아 전기 신호로 변환하는 과정; 및 상기 스위치가 상기 데이터 처리부의 입력포트에 연결되면, 상기 음파 변환기에서 상기 스위치를 통해 상기 변환된 전기 신호를 상기 데이터 처리부로 전달하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 다른 인체음파통신 방법은, 인체에 접촉된 입/출력부와 연결된 음파변환기와, 데이터 처리부와, 상기 음파 변환기 및 상기 데이터 처리부 사이에 연결된 스위치를 구비하는 인체음파통신 장치에서 상기 인체를 통해 상대 기기와 인체음파통신을 하기 위한 방법으로서, 상기 데이터 처리부에 상기 상대 기기로 출력할 데이터가 존재하면, 출력 포트에 연결된 상기 스위치를 통해 상기 음파 변환기로 상기 데이터에 대한 전기 신호를 전달하는 과정; 상기 음파 변환기에서 상기 전달된 전기 신호를 음파 신호로 변환하는 과정; 상기 음파 변환기에서 상기 변환된 음파 신호를 상기 인체에 인가하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 인체를 통해 음파 신호를 전달하여 데이터 통신을 수행하므로 음파 신호의 매우 적은 신호 손실로 인해 효율적인 신호 전달이 가능하고, 이에 따라 통신을 위한 하드웨어를 저가격으로 간단하게 구성할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

인체를 통한 데이터 통신은 기기들의 전기 신호를 음파 신호로 변환하여 인체를 통해 데이터를 전달함으로써 이루어진다. 이러한 인체를 통한 데이터 통신은 이하, 인체음파통신이라 칭하기로 한다.

상기 음파 신호는 인체 내에서 신호 손실이 매우 적다. 즉, 상기 음파 신호는 인체의 대부분을 차지하는 근육조직의 경우 약 1.2dB/cm의 신호 손실률을 나타낸다.(의료초음파 공학, 최홍호 편역, 인터비젼 2002).

따라서 인체를 통해 음파 신호를 전달할 경우 매우 적은 신호 손실로 인해 데이터 통신이 가능하며, 인체음파통신을 위한 장치도 간단하게 구성할 수 있다. 이러한 인체를 통한 데이터 통신 및 이를 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 상기 인체음파통신 장치의 구조를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따라 인체를 통한 데이터 통신을 보여주는 상태도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인체음파통신 장치의 구조를 도시한 블록도이다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이, 인체(10)를 통해 데이터 통신을 하기 위해, 인체(10)에는 적어도 둘 이상의 인체음파통신 장치(100a, 100b)가 접촉될 수 있다. 이러한 인체음파통신 장치(100a, 100b)는 전기 신호를 음파 신호로 변환하고, 반대로 음파 신호를 전기 신호로 변환하여 인체(10)를 따라 음파 신호를 서로 전달함으로써 데이터 통신을 수행할 수 있다.

상기 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 인체음파통신 장치는 인체(10)와 접촉되어 신호를 입/출력하는 입/출력부(110)와, 입/출력되는 신호를 변환하는 음파 변환기(120)와, 스위치(130) 및 입/출력되는 데이터를 처리하는 데이터 처리부(140)로 구성될 수 있다.

상기 음파 변환기(120)는 입/출력부(110)와 연결되어 출력 데이터의 전기 신호를 음파 신호로 변환하여 인체(10)에 인가하고, 인체(10)를 통해 전달된 음파 신호를 전기 신호로 변환한다. 여기서 상기 인체(10)에 인가된 음파 신호는 제1 인체음파통신 장치(100a)에 접촉된 인체 부위에서 상기 제2 인체음파통신 장치(100b)에 접촉된 인체 부위로 전달되어 상기 제2 인체음파통신 장치(100b)로 입력된다. 이렇게 입력된 음파 신호는 다시 전기 신호로 변환되므로 상기 제1 및 제2 인체음파통신 장치(100a, 100a) 간에 데이터 통신이 이루어지게 된다.

상기 스위치(130)는 상기 음파 변환기(120) 및 데이터 처리부(140)의 입/출력 포트와 연결되고, 상기 데이터 처리부(140)에서 발생되는 제어 신호에 따라 상기 입력 포트 또는 출력 포트로 전환하여 입/출력 데이터를 스위칭한다.

상기 데이터 처리부(140)는 전송할 데이터가 있는 경우 아날로그 또는 디지 털 형태의 데이터 신호를 출력포트로 전기 신호 형태로 출력하며, 이때, 제어 신호를 발생하여 상기 스위치(130)를 스위칭 함으로써 출력포트와 음파 변환기(120)를 연결한다. 또한 인체(10)를 통해 전달되는 음파신호가 있는 경우에는 제어 신호를 발생하여 상기 스위치(130)를 스위칭함으로써 상기 음파 변환기(120)와 입력포트를 연결하고, 상기 음파 변환기(120)에서 변환된 전기 신호를 입력받는다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 제1실시예에 따른 인체음파통신 장치는 인체를 통해 데이터 통신을 수행하는데, 이러한 인체를 통한 데이터 통신 즉, 인체음파통신 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 인체음파통신 장치에서의 인체음파통신 방법을 도시한 흐름도이다.

상기 도 3을 참조하면, 210단계에서 인체음파통신 장치(100)는 인체(10)로부터 음파 신호가 전달되어 입/출력부(110)를 통해 입력되는 경우 211단계에서 음파 신호를 전기 신호로 변환하고, 이와 동시에, 데이터 처리부(140)로부터 스위치(130)로 제어신호를 발생하여 스위치(130)를 입력 포트로 전환시킨다. 이후, 212단계에서 상기 인체음파통신 장치(100)는 상기 입력 포트를 통해 데이터 처리부(140)로 전기 신호를 전달하고, 상기 데이터 처리부(140)에서 전달된 전기 신호의 데이터를 처리한다.

한편, 상기 210단계에서 음파 신호 입력이 없는 경우 220단계에서 상기 인체음파통신 장치(100)는 데이터 처리부(140)에 출력 데이터가 존재하는지 확인한다. 확인 결과, 출력 데이터가 존재하면 221단계에서 상기 인체음파통신 장치(100)는 상기 데이터 처리부(140)에서 상기 스위치(130)로 제어 신호를 발생하여 상기 스위치(130)를 출력 포트로 전환하고, 전기 신호 형태의 상기 출력 데이터를 음파 신호로 변환한다. 그런 다음 222단계에서 상기 인체음파통신 장치(100)는 상기 변환된 음파 신호를 인체(10)에 인가한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 제1 실시예에서는 상기 스위치가 그대로 입/출력 포트와 연결되는 구조의 인체음파통신 장치 및 방법에 대해 설명하였으나, 본 발명의 제2 실시예에서는 출력/입력 데이터를 변/복조하는 구조의 인체음파통신 장치 및 방법에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인체음파통신 장치의 구조를 도시한 블록도이다.

상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 인체음파통신 장치는 인체(10)와 접촉되어 음파 신호를 입/출력하는 입/출력부(110)와, 입/출력되는 음파 신호를 변환하는 음파 변환기(120)와, 스위치(130) 및 입/출력되는 데이터를 처리하는 데이터 처리부(140)와, 입/출력되는 데이터를 변/복조하는 변조기(150) 및 복조기(160)를 포함하여 구성할 수 있다. 이러한 인체음파통신 장치에서 상기 음파 변환기(120), 스위치(130), 데이터 처리부(140)의 구체적인 기능은 본 발명의 제1 실시예에서 설명한 바와 동일하므로 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

상기 변조기(150)는 데이터 처리부(140)의 출력포트와 상기 스위치(130) 사 이에 위치하여 상기 데이터 처리부(140)에서 출력되는 전기 신호 형태의 데이터를 인체를 통해 전달되기에 가장 적합한 파형 또는 주파수를 갖는 신호로 변조한다.

상기 복조기(160)는 데이터 처리부(140)의 입력포트와 상기 스위치(130) 사이에 위치하여 상기 음파 변환기(130)로부터 출력된 전기 신호의 데이터를 원래의 아날로그 또는 디지털 형태로 복조한 후, 변조된 데이터를 상기 데이터 처리부(140)로 전달한다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인체음파통신 장치는 인체를 통해 데이터 통신을 수행하는데, 이러한 인체를 통한 데이터 통신 즉, 인체음파통신 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 인체음파통신 장치에서의 인체음파통신 방법을 도시한 흐름도이다.

상기 도 5를 참조하면, 310단계에서 인체음파통신 장치(100)는 인체(10)로부터 음파 신호가 전달되어 입/출력부(110)를 통해 입력되는 경우 311단계에서 음파 신호를 전기 신호로 변환하고, 이와 동시에, 데이터 처리부(140)로부터 스위치(130)로 제어신호를 발생하여 스위치(130)를 복조기(160)로 전환시킨다. 이후, 312 단계에서 상기 변환된 전기신호의 데이터를 복조한다. 데이터를 복조한 뒤, 313단계에서 상기 인체음파통신 장치(100)는 상기 복조된 전기 신호의 데이터를 상기 입력 포트를 통해 데이터 처리부(140)로 전달하고, 상기 데이터 처리부(140)에서 상기 복조된 데이터를 처리한다.

한편, 상기 310단계에서 음파 신호 입력이 없는 경우 320단계에서 상기 인체음파통신 장치(100)는 데이터 처리부(140)에 출력되는 데이터가 존재하는지 확인한다. 확인 결과, 출력 데이터가 존재하면 321단계에서 상기 인체음파통신 장치(100)는 상기 데이터 처리부(140)에서 출력된 데이터를 변조하고, 사익 스위치(130)로 제어 신호를 발생하여 사익 스위치(130)를 출력 포트로 전환한다.

그런 다음 322단계에서 상기 인체음파통신 장치(100)는 전기 신호 형태의 상기 출력 데이터를 음파 신호로 변환한다. 이후, 323단계에서 상기 변환된 음파 신호를 인체(10)에 인가한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 인체음파통신 장치에서 전기 신호를 음파 신호로 변환하여 인체를 통해 변환된 음파 신호를 전달함으로써, 인체에 접촉된 인체음파통신 장치들 간에 데이터 통신이 가능하므로 매우 적은 신호 손실로 인해 효율적인 신호 전달이 가능하고, 통신을 위한 하드웨어를 간단하게 구성할 있다.

또한, 상기 본 발명의 실시예들에 따른 음파변환기는 현재 압전소자 기술 등을 이용하여 매우 소형으로 구현될 수 있으므로 인체음파통신 장치의 부수 회로들은 SoC(System On Chip) 기술을 이용하여 소형 및 저전력화가 가능하고, 기존의 정보단말장치 등에 장착이 용이할 수 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물 론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 발명청구의 범위뿐 만 아니라 이 발명청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따라 인체를 통한 데이터 통신을 보여주는 상태도,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인체음파통신 장치의 구조를 도시한 블록도,

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 인체음파통신 장치에서의 인체음파통신 방법을 도시한 흐름도,

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인체음파통신 장치의 구조를 도시한 블록도,

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 인체음파통신 장치에서의 인체음파통신 방법을 도시한 흐름도.

Claims

상대 기기로부터 인체를 통해 음파 신호가 전달되면, 상기 전달된 음파 신호를 데이터를 포함한 전기 신호로 변환하고, 상기 상대 기기로 출력할 데이터를 포함한 전기 신호를 인체를 통하여 전송할 음파 신호로 변환하는 음파 변환기;

상기 음파 변환기로부터 상기 변환된 전기 신호를 전달받고, 상기 출력할 데이터가 존재하면 상기 음파 변환기로 상기 출력할 데이터를 포함한 전기 신호를 전달하는 데이터 처리부; 및

상기 음파 변환기 및 상기 데이터 처리부 사이에 연결되어 상기 변환된 전기 신호를 상기 데이터 처리부로 전달하고, 상기 출력할 데이터에 대한 전기 신호를 상기 음파변환기로 전달하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체음파통신 장치.
제1항에 있어서,

상기 데이터 처리부는 상기 음파 신호가 수신되면 상기 스위치로 제어 신호를 발생하여 상기 스위치를 자신의 입력포트에 연결시키고, 상기 출력할 데이터가 존재하면 상기 스위치로 제어 신호를 발생하여 상기 스위치를 자신의 출력포트에 연결시킴을 특징으로 하는 인체음파통신 장치.
제1항에 있어서,

상기 인체에 접촉하여 상대 기기로부터 인체를 통해 전달된 상기 음파 신호를 수신하고, 상기 수신된 음파 신호를 상기 음파 변환기로 전달하고, 상기 음파변환기에서 변환된 상기 음파 신호를 상기 인체에 인가하는 입/출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체음파통신 장치.
제1항에 있어서,

상기 데이터 처리부와 상기 스위치 사이에 연결되어 상기 데이터 처리부에서 전달된 상기 출력 데이터에 대한 전기 신호를 변조하는 변조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체음파통신 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 데이터 처리부와 상기 스위치 사이에 연결되어 상기 음파변환기에서 전달된 상기 변환된 전기 신호를 복조하는 복조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체음파통신 장치.
인체에 연결된 음파변환기와, 데이터 처리부와, 상기 음파 변환기 및 상기 데이터 처리부 사이에 연결된 스위치를 구비하는 인체음파통신 장치에서 상기 인체를 통해 상대 기기와 인체음파통신을 하기 위한 방법에 있어서,

상대 기기로부터 인체를 통해 전달되는 음파 신호가 수신되면, 상기 음파 변환기에서 상기 수신된 음파 신호를 전달받아 데이터를 포함한 전기 신호로 변환하는 과정; 및

상기 스위치가 상기 데이터 처리부의 입력포트에 연결되면, 상기 음파 변환기에서 상기 스위치를 통해 상기 변환된 전기 신호를 상기 데이터 처리부로 전달하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인체음파통신 방법.
제6항에 있어서,

상기 음파 변환기로 상기 음파 신호가 전달되면, 상기 데이터 처리부는 상기 스위치로 제어 신호를 발생하여 상기 스위치를 상기 입력포트에 연결시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체음파통신 방법.
제7항에 있어서,

상기 데이터 처리부의 입력포트에 연결된 복조기를 통해 상기 스위치에 의해 상기 데이터 처리부로 전달되는 상기 전기 신호를 복조하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체음파통신 방법.
인체에 연결된 음파변환기와, 데이터 처리부와, 상기 음파 변환기 및 상기 데이터 처리부 사이에 연결된 스위치를 구비하는 인체음파통신 장치에서 상기 인체를 통해 상대 기기와 인체음파통신을 하기 위한 방법에 있어서,

상기 데이터 처리부에 상기 상대 기기로 출력할 데이터가 존재하면, 출력 포트에 연결된 상기 스위치를 통해 상기 음파 변환기로 상기 출력할 데이터를 포함한 전기 신호를 전달하는 과정;

상기 음파 변환기에서 상기 전달된 전기 신호를 인체를 통하여 전송할 음파 신호로 변환하는 과정;

상기 음파 변환기에서 상기 변환된 음파 신호를 상기 인체에 인가하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인체음파통신 방법.
제9항에 있어서,

상기 데이터 처리부에 상기 데이터가 존재하면, 상기 데이터 처리부는 상기 스위치로 제어 신호를 발생하여 상기 출력 포트에 연결시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체음파통신 방법.
제10항에 있어서,

상기 데이터 처리부의 출력포트에 연결된 변조기를 통해 상기 스위치에 의해 상기 음파 변환기로 전달되는 상기 전기 신호를 변조하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체음파통신 방법.