KR100993970B1 - 이동통신망에서 음성 데이터 전송 방법 - Google Patents

이동통신망에서 음성 데이터 전송 방법 Download PDF

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이동통신망에서 음성 인식률을 향상시켜 서비스 품질을 개선할 수 있는 음성 데이터 전송 방법을 제시한다.
본 발명의 음성 데이터 전송 방법에서는 음성 데이터 전송시에, 무선 구간에서 오류가 발생한 경우 이를 해결하기 위한 프로토콜인 무선 링크 프로토콜을 이용하여 음성 데이터를 전송함으로써, 음성 데이터 전송시 누락된 패킷이 인지되면 이를 송신측으로 알려 재전송하도록 한다.
본 발명에 의하면 음성 데이터의 누락을 방지할 수 있게 되고, 이를 음성 인식 기반의 무선 데이터 서비스에 적용하는 경우 음성 인식률이 향상되어 서비스 품질을 개선할 수 있게 된다.
Figure R1020030058205
음성 인식, 무선 링크 프로토콜

Description

이동통신망에서 음성 데이터 전송 방법{Voice Data Transmission Method in Mobile Communication Network}
도 1은 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템의 구성도,
도 2는 도 1에 도시한 이동통신 단말기의 구조도,
도 3은 본 발명에 의한 음성 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 프로토콜 스택 및 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10 : 이동통신 단말기 20 : 기지국/기지국 제어기
30 : 교환기 40 : 패킷 데이터 서비스 노드
50 : 인터넷 60 : 무선 데이터 서비스 시스템
110 : 제어부 120 : RF 통신모듈
130 : I/O 인터페이스 140 : 메모리
150 : 음성 처리부 610 : 음성 인식 센터
620 : 데이터 가공 센터
본 발명은 음성 데이터 전송 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동통신망에서 음성 인식률을 향상시켜 서비스 품질을 개선할 수 있는 음성 데이터 전송 방법에 관한 것이다.
이동통신 기술이 발전함에 따라 가입자들은 음성 통신은 물론 데이터 서비스를 기반으로 하는 더욱 다양화된 서비스를 이용할 수 있게 되었다. 특히, 이동통신 서비스의 이동성이 갖는 장점을 보다 개발하기 위하여 이동통신 서비스에 음성 인식 기술을 접목한 서비스가 상용화되고 있으며, 음성을 이용한 정보(메일, 일정, 주소록, 신문, 증권, 엔터테인먼트 관련 정보 등) 조회, 음성 다이얼링, 전자 상거래, 차량 항법, 항법 서비스 중의 정보 조회 서비스 등을 그 예로 들 수 있다.
차량 항법 서비스를 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 이동통신 단말기 사용자가 이동통신 단말기를 차량 항법 모드로 전환한 후 현재지와 목적지 정보를 음성으로 입력하면, 이동통신망을 통해 이를 수신한 차량 항법 정보 센터와 접속된 음성 인식 센터는 사용자에 의해 음성으로 입력된 현재지 및 목적지 정보를 확인한 후, 현재지로부터 목적지까지의 최단/최적 운행 경로를 산출하고, 산출된 운행 경로가 음성으로 출력될 수 있도록 가공한 후 이동통신 단말기로 전송하며, 이동통신 단말기 사용자는 차량 항법 정보 센터로부터 수신한 운행 경로에 따라 차량을 운행한다.
또한, 이동통신 단말기 사용자는 차량 항법 정보 센터로부터 수신한 운행 경로에 따라 차량을 운행하던 중 정보를 조회하는 것도 가능하다. 이 경우 사용자는 이동통신 단말기의 음성 인식 기능을 이용하여 서비스받고자 하는 항목을 음성으로 입력하며, 이동통신 단말기는 사용자에 의해 입력된 음성 신호를 이동통신망을 통해 해당 정보를 제공하는 시스템으로 전송한다.
이러한 음성 인식 기술을 이용한 무선 데이터 서비스는 특히, 차량 운전 중이거나 기타 작업중에 사용자가 이동통신 단말기를 직접 조작하지 않아도 되며, 이동통신 단말기에 구비된 디스플레이부 크기의 제한성을 극복할 수 있는 등의 장점이 있다.
그러나 이동통신망의 서비스 품질이 열악한 환경이나 이동통신 단말기의 고속 이동 중과 같은 경우에는 음성 데이터 프레임의 에러율이 급격하게 높아지게 되어 음성 인식 센터의 음성 인식률이 우수하다 하더라도 정확한 음성 데이터를 수신할 수 없게 된다. 예를 들어, CDMA 이동통신망의 경우 음성 데이터는 20ms 프레임 단위로 전송되는데, 이 프레임 내의 데이터가 훼손될 경우 프레임을 누락시키기 때문에 무선 구간 환경이 열악한 경우 수백 ms동안 음성이 누락되게 된다.
따라서, 음성 인식률이 우수한 음성 인식 알고리즘을 사용하는 경우에도 음성 인식이 불가능하게 되며, 이에 따라 사용자가 수 차례 음성을 반복 입력해야 하므로 불편함이 가중되는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 음성 데이터 전송시 무선 링크 프로토콜을 이용하여 전송 중 누락된 음성 데이터를 재전송함으로써 무선 구간에서 음성 데이터의 전송 특성을 향상시킬 수 있는 음성 데이터 전 송 방법을 제공하는 데 그 기술적 과제가 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 무선 구간에서 음성 데이터의 전송 특성을 향상시킴에 의해 음성 인식 센터에서 음성 인식률을 개선하고 이에 따라 사용자에게 고품질의 서비스를 제공하는 데 있다.
본 발명에서는 음성 데이터 전송에 무선 링크 프로토콜을 이용한다. 무선 링크 프로토콜은 무선 구간에서 오류가 발생한 경우 이를 해결하기 위하여 이용하는 프로토콜로서, 음성 데이터 전송시 누락된 패킷이 인지되면 이를 송신측으로 알려 재전송하도록 함으로써 패킷의 누락을 방지할 수 있게 되고, 이를 음성 인식 기반의 무선 데이터 서비스에 적용하는 경우 음성 인식률이 향상되어 서비스 품질을 개선할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템의 구성도이다.
도시된 것과 같이, 본 발명에 적용되는 이동통신 시스템은 음성 및 데이터 서비스를 수행할 수 있는 이동통신 단말기(10), 이동통신 단말기와 무선구간 통신을 수행하기 위한 기지국 및 기지국을 제어하기 위한 기지국 제어기(BTS, BSC; 20), 하나 이상의 기지국과 연결되어 호 교환을 수행하기 위한 교환기(MSC; 30), 기지국 제어기와 접속되어 가입자에게 데이터 서비스를 제공하는 패킷 데이터 서비스 노드(Packet Data Service Node; PDSN, 40), 패킷 데이터 서비스 노드(40)와 인 터넷에 의해 접속되어 가입자에게 다양한 정보를 무선을 제공하기 위한 무선 데이터 서비스 시스템(60)을 포함한다.
여기에서, 무선 데이터 서비스 시스템(60)은 다양한 정보(메일, 일정, 주소록, 신문, 증권, 엔터테인먼트 관련 정보 등) 조회 서비스, 전자 상거래 서비스, 차량 항법 서비스, 항법 서비스 중의 정보 조회 서비스 등을 제공하는 시스템으로서, 음성 인식 센터(610) 및 데이터 가공 센터(620)를 포함한다.
도 2는 도 1에 도시한 이동통신 단말기의 구조도이다.
이동통신 단말기(10)는 제어부(110), 이동통신망과의 무선통신을 위한 RF 통신모듈(120), 키 입력, 음성 입력, 디스플레이 및 스피커 출력을 중계하기 위한 I/O 인터페이스(130), 메모리(140) 및 음성 처리부(150)를 포함하여 구성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 제어부(110)는 음성 및 데이터 호 형성에 따른 제어를 수행하고, 또한 무선 데이터 서비스 시스템(60)으로부터 데이터를 수신을 하고 메모리(140)에 저장하는 등 이동통신 단말기(10)의 전반적인 동작을 제어한다.
RF 통신모듈(120)은 안테나를 통해 무선 신호를 송수신하는 듀플렉서, 제어부(110)의 제어에 따라 안테나를 통해 수신된 무선 신호를 듀플렉서로부터 분리 입력받아 복조한 후 출력하는 수신부, 제어부(110)의 제어에 따라 지정된 기저대역 신호를 입력받아 무선 신호로 변조하고 변조된 무선 신호를 듀플렉서에서 수신한 무선 신호와 분리하여 안테나를 통해 송신하는 송신부를 포함한다.
음성 처리부(150)는 제어부(110)의 제어에 의해 RF 통신모듈(120)로부터 수 신된 기저대역 신호를 복호화하여 복호화된 신호가 음성 신호인 경우 스피커를 통해 음성 출력하고 데이터 신호인 경우 제어부(110)로 전송하며, 마이크를 통해 입력된 음성신호를 기저대역 신호로 부호화하여 제어부(110) 및 RF 통신모듈(120)로 전송한다. 음성 처리부(150)는 일반적으로 보코더(VOCODER)로 구성할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 이동통신 단말기(10)로 입력된 음성 신호는 음성 처리부(150)에서 부호화된 후 제어부(110) 및 RF 통신모듈(120)로 전송되고, 이어서 이동통신망을 통해 음성 인식 센터(610)로 전송되어 해석된다. 그리고 데이터 가공 센터(620)는 음성 인식 센터(610)에 의해 해석된 데이터에 따라 가입자가 요구한 정보를 추출, 생성 및 가공 한 후 이동통신망을 통해 이동통신 단말기(10)로 전송한다. 또한, 가공된 데이터를 이동통신 단말기에서 음성을 출력하고자 하는 경우, 데이터 가공 센터(620)는 가공된 데이터를 음성 인식 센터(610)로 전송하여 변환하도록 한 후 이동통신 단말기(10)로 전송하며, 이를 수신한 이동통신 단말기(10)의 음성 처리부(150)는 수신한 신호를 복호화한 후 스피커를 통해 가청음으로 출력한다.
이와 같은 음성 인식 기술을 기반으로 한 서비스에서, 무선 구간 환경이 열악하여 음성 데이터 프레임이 누락됨에 의해 음성 인식 센터(610)에서 해당 음성을 인식하지 못하는 것을 방지하기 위하여 본 발명에서는 무선 링크 프로토콜(Radio Link Protocol; 이하, 'RLP'라 함)을 도입한다.
RLP는 음성 프레임과 동일하게 20ms로 구성되며, 무선 구간에서 오류가 발생한 경우 이를 해결하기 위하여 이용하는 프로토콜이다. RLP는 오류가 발생한 RLP 프레임에 대해서만 재전송을 요구하는 NAK(Negative Acknowledge) 기반 프로토콜을 주로 사용하여 무선 구간의 채널 사용효율을 높이고 있다.
이러한 RLP는 원래 CDMA망에서 무선 데이터 서비스 제공시 무선 구간의 오류 발생 확률을 낮추기 위해서 이용하는 것으로, 무선 링크 계층에 패킷의 번호를 붙여서 전송하고 전송되지 않은 패킷에 대해서는 재전송을 요구하여 패킷 전송 특성을 향상시키고 불필요한 송수신 처리를 감소키는 프로토콜로서, 무선 구간인 이동통신 단말기와 기지국 사이에서만 RLP 프레임 전송이 이루어진다.
도 3은 본 발명에 의한 음성 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 프로토콜 스택 및 흐름도이다.
도시한 것과 같이, 본 발명은 음성 데이터 전송시 열악한 무선 구간에서 음성 데이터의 누락을 방지하기 위하여 이동통신 단말기와 기지국 간에 RLP 프로토콜을 이용하여 누락된 음성 데이터가 검출되는 경우 이를 재전송받아 처리할 수 있도록 한다.
이동통신 단말기의 프로토콜 스택은 무선 링크 계층 및 RLP 계층으로 이루어지고, 기지국의 프로토콜 스택은 이동통신 단말기의 프로토콜 스택과 정합되며, 이 프로토콜 스택은 패킷 데이터 서비스 노드(40)와의 통신을 위하여 PHYS 계층, 링크 계층 및 네트워크 계층으로 이루어지는 프로토콜 스택으로 변환된다. 패킷 데이터 서비스 노드(40)의 프로토콜 스택은 기지국의 프로토콜 스택과 정합되는 형태를 갖는다.
본 발명에 의한 음성 데이터 전송 방법을 설명하면, 사용자가 이동통신 단말 기(10)의 음성 인식 기능을 이용하여 데이터를 전송하기 위하여 이동통신 단말기(10)의 음성 인식 기능을 구동한 후 음성을 입력하면, 이동통신 단말기(10)는 RLP를 구동하고, 이동통신 단말기(10)와 기지국(20) 간에 서비스 협상(Service Negotiation) 과정이 이루어지며 이때 서비스 옵션(Service Option)을 설정하게 된다(S101). 서비스 협상은 이동통신 단말기와 기지국 간에 서비스 환경을 협상하는 것으로, 순방향/역방향 멀티플랙스 옵션, 순방향/역방향 데이터 전송율, 서비스 옵션 접속 등의 요소로 이루어진다.
이 중에서 서비스 옵션 접속 요소는 이동통신 단말기와 이동통신망과의 상호 통신을 위하여 상호간 전송매체(음성, 데이터)를 협의하는 것으로, 본 발명에서는 서비스 옵션 설정 과정에서 이동통신 단말기(10)가 기지국(20)으로 RLP 구동 사실을 알림으로써 음성 데이터가 RLP 프레임에 의해 전송될 수 있도록 한다.
이후, 이동통신 단말기(10)는 기지국(20)과 함께 RLP를 초기화한다(S102). RLP 초기화 과정(S102)을 구체적으로 설명하면, 송신측인 이동통신 단말기(10)에서 기지국(20)으로 연속적으로 동기 RLP 제어 프레임을 전송하며, 수신측인 기지국(20)에서 이를 감지하면 응답 RLP 제어 프레임을 전송하여 응답을 한다. 이를 수신한 이동통신 단말기(10)는 기지국(20)으로 응답 RLP 제어 프레임을 전송하고 기지국(20)에서 이를 수신하면 실제 RLP 프레임을 전송할 수 있는 환경이 된다.
이와 같이, RLP 초기화가 이루어진 후, 이동통신 단말기(10)는 입력된 음성 신호를 복호화한 후 RLP 프레임에 실어 기지국으로 전송한다(S103). RLP 프레임을 순차적으로 전송하던 중 기지국(20)에서 RLP 패킷 번호가 누락된 것을 확인하면, 기지국(20)은 이동통신 단말기(10)로 해당 패킷 번호에 해당하는 음성 데이터를 재전송할 것을 요청하고(S104), 이에 따라 이동통신 단말기(10)는 누락된 음성 데이터를 재전송한다(S105).
그리고, 기지국은 수신한 음성 데이터를 패킷 데이터 서비스 노드(40)를 통해 무선 데이터 서비스 시스템(60)으로 전송함으로써, 적절한 처리가 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 이동통신 단말기(10)로부터의 서비스 요청에 따라 무선 데이터 서비스 시스템(60)에서 해당 데이터를 추출, 생성 가공 한 후 음성 데이터로 변환하여 이동통신 단말기로 전송하는 경우, 기지국(20)은 RLP를 구동한 후 이동통신 단말기(10)와 RLP 초기화를 수행하며, RLP 프레임을 이용하여 음성 데이터를 전송한다. 이동통신 단말기(10)는 음성 데이터를 수신하면서 RLP 프레임의 패킷 번호가 누락된 것을 인지하면 기지국(20)으로 해당 패킷을 재전송해 줄 것을 요청하며, 기지국(20)은 누락된 패킷을 재전송한다.
이상에서 설명한 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는, 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 음성 데이터 전송시 무선 링크 프로토콜(RLP)을 도입함으로써 무선 구간에서 누락된 음성 데이터가 재전송될 수 있도록 함으로써 이동통신 시스템에서의 음성 인식률을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 서비스 품질을 개선할 수 있는 이점이 있다.
이러한 음성 데이터 전송 방식은 무선 구간의 상태에 따라 다소 실시간성이 보장되지 않을 수도 있지만, 무선 데이터 서비스에 부차적으로 적용되는 음성 인식 기술에 도입하는 경우에는 지연율이 극히 미약하므로 서비스 품질의 저하를 유발하지 않는다.

Claims (6)

  1. 이동통신 단말기와 무선 구간 통신을 수행하는 기지국을 포함하여, 상기 이동통신 단말기로 음성 인식 기반 무선 데이터 서비스를 제공하는 이동통신 시스템에서의 음성 데이터 전송 방법으로서,
    상기 이동통신 단말기와 상기 기지국은 무선 링크 프로토콜에 의해 음성 데이터를 변환하는 기능을 구비하며,
    상기 이동통신 단말기로 음성 신호가 입력되는 경우 상기 이동통신 단말기가 무선 링크 프로토콜을 구동하는 단계;
    상기 이동통신 단말기와 상기 기지국 간에 상기 음성 인식 기반 무선 데이터 서비스의 개시를 위한 서비스 환경에 대한 협상이 이루어지는 단계;
    상기 이동통신 단말기와 상기 기지국 간에 무선 링크 프로토콜을 초기화하는 단계; 및
    상기 이동통신 단말기가 상기 음성 신호를 부호화한 후 상기 무선 링크 프로토콜 프레임을 이용하여, 상기 음성 데이터를 무선 링크 프로토콜 패킷 단위로 나누어 상기 기지국으로 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신망에서 음성 데이터 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동통신 단말기와 상기 기지국 간에 상기 음성 인식 기반 무선 데이터 서비스의 개시를 위한 서비스 환경에 대한 협상이 이루어지는 단계에서, 상기 이동통신 단말기가 상기 기지국으로 상기 무선 링크 프로토콜의 구동 사실을 통보하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신망에서 음성 데이터 전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 패킷 단위의 음성 데이터를 수신하는 단계 이후, 상기 기지국이 상기 패킷 번호 누락 사실을 인지하는 경우, 상기 이동통신 단말기로 상기 누락 패킷 번호를 통보하고 재전송을 요청하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신망에서 음성 데이터 전송 방법.
  4. 이동통신 단말기와 무선 구간 통신을 수행하는 기지국을 포함하여, 상기 기지국으로 음성 인식 기반 무선 데이터 서비스를 제공하는 이동통신 시스템에서의 음성 데이터 전송 방법으로서,
    상기 이동통신 단말기와 상기 기지국은 무선 링크 프로토콜에 의해 음성 데이터를 변환하는 기능을 구비하며,
    상기 기지국으로 음성 신호가 입력되는 경우 상기 기지국이 무선 링크 프로토콜을 구동하는 단계;
    상기 기지국과 이동통신 단말기 간에 상기 음성 인식 기반 무선 데이터 서비스의 개시를 위한 서비스 환경에 대한 협상이 이루어지는 단계;
    상기 기지국과 이동통신 단말기 간에 무선 링크 프로토콜을 초기화하는 단계; 및
    상기 기지국이 무선 링크 프로토콜을 이용하여 상기 음성 데이터를 패킷 단위로 나누어 상기 이동통신 단말기로 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신망에서 음성 데이터 전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기지국과 이동통신 단말기 간에 상기 음성 인식 기반 무선 데이터 서비스의 개시를 위한 서비스 환경에 대한 협상이 이루어지는 단계에서, 상기 기지국이 상기 이동통신 단말기로 상기 무선 링크 프로토콜의 구동 사실을 통보하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신망에서 음성 데이터 전송 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 이동통신 단말기가 상기 패킷 단위의 음성 데이터를 수신하는 단계 이후, 상기 이동통신 단말기가 상기 패킷 번호 누락 사실을 인지하는 경우, 상기 기지국으로 상기 누락 패킷 번호를 통보하고 재전송을 요청하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신망에서 음성 데이터 전송 방법.
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