KR101200825B1 - 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 시스템은, 오디오 신호 자체를 변형하거나 오디오 신호에 특정 신호를 추가하여 가청주파수 대역에서 음향통신을 할 때에 음향 신호의 특성상 잡음이 심하고 주변 환경변화에 영향을 많이 받는 것을 감안하여 수신기에서의 데이터 수신에러를 줄이기 위한 구성으로 이루어진다. 따라서, 본 발명은 오디오 신호 자체를 변형하거나 오디오 신호에 특정 신호를 추가하여 가청주파수 대역에서 음향통신을 할 때에 음향 신호의 특성상 잡음이 심하고 주변 환경변화에 영향을 많이 받는 환경에서도 수신기에서 데이터 수신 에러를 줄여 데이터 전달의 신뢰도를 높일 수 있다.

음향 통신, 에러 감소

Description

가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치{SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING RECEPTION ERROR OF DATA ON AUDIO FREQUENCY BASEBAND-BASED SOUND COMMUNICATION, APPARATUS APPLIED TO THE SAME}

본 발명은 가청주파수 대역 음향통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오디오 신호 자체를 변형하거나 오디오 신호에 특정 신호를 추가하여 가청주파수 대역에서 음향통신을 할 때에 음향 신호의 특성상 잡음이 심하고 주변 환경변화에 영향을 많이 받는 것을 감안하여 수신기에서의 데이터 수신에러를 줄이기 위한 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치에 관한 것이다.

오디오 신호의 전송 방식에 있어서는, 아날로그 오디오 신호에 의해 적외선을 주파수 변조해 전송신호를 생성하고, 공간적으로 전송하는 아날로그식의 오디오 전송방식이 이용되고 있다. 이러한 아날로그식 오디오 신호전송 방식은, 예를 들면 CD 플레이어와 스피커 사이의 오디오 신호 전송에 이용된다.

하지만, 아날로그식의 오디오 신호 전송방식은 적외선을 아날로그 오디오 신 호로 주파수 변조하므로, 전송 중에 음질이 열화하기 쉬운 문제가 있다.

또한, 아날로그식의 오디오 신호 전송방식은 아날로그 형식의 오디오 신호와 오디오 기기 사이에서 음질 조절 등을 행하기 위한 디지털 형식의 제어신호를 같은 전송 신호에 포함시키는 것이 어렵기 때문에, 제어 신호를 오디오 신호와는 별개로 전송할 필요가 있다.

이에 의해, 상기의 문제점으로 인하여 전송로에서 음질의 열화가 적은 디지털 형식의 오디오 신호를 광 전송할 수 있는 오디오 신호 전송장치가 개발되고 있으며, 오디오 신호에 대한 음질 열화 등을 해결하기 위한 방안 등과 같이 오디오 신호를 효율적으로 전송하기 위한 연구가 진행되고 있다.

이에 대한 일환으로, 오디오 신호의 일부 주파수 대역을 디지털 필터를 사용하여 잘라내고 무선 통신에 주로 사용하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호를 그 주파수 대역에 삽입하거나, MCLT(Modified Complex Lapped Transform) 변환을 통해 일부 주파수 대역의 위상을 바꾸어서 음향 통신을 하는 방안이 연구된바 있다.

이 방안의 목표는 오디오 신호에 사람이 인지하기 어려운 신호를 심어서 오디오 신호 자체가 가지는 효용성을 유지하면서도 음향 통신을 가능하게 하는 것이다.

그러나, 음향기반 통신의 경우 주변의 잡음이나 공기 전달 상의 특성으로 인하여 통신 성능이 저하될 수 있기 때문에 기존의 음향 기반 통신 방식으로는 신뢰성 있는 정보 전달이 어루어기 어렵다. 특히, 종래와 같이 하나의 데이터를 보낼 때 하나의 부반송파를 사용하면 잡음이 심하고 주변 환경 변화의 영향을 많이 받는 음향 기반 통신 방식에서는 데이터의 BER(Bit Error Rate)이 올라가 통신 성능을 보장해 주지 못하게 되는 문제점이 있다.

이를 극복할 수 있는 방안이 요구된다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 오디오 신호 자체를 변형하거나 오디오 신호에 특정 신호를 추가하여 가청주파수 대역에서 음향통신을 할 때에 음향 신호의 특성상 잡음이 심하고 주변 환경변화에 영향을 많이 받는 것을 감안하여 수신기에서의 데이터 수신에러를 줄이기 위한 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 가청주파수 대역 음향통신에서의 수신기에서 오디오 신호 내의 데이터 신호를 추출하는 과정 중 음향 기반의 통신에 적합한 비트 결정 방식을 적용함에 따라, 데이터 비트에 대한 에러를 줄여 데이터 전달의 신뢰도를 높이기 위한 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 시스템은, 오디오 신호를 가청주파수 대역의 음향통신에 기반하여 송출하기 위한 송신기 및 상기 오디오 신호를 수신하여 기 설정된 변환방식에 따라 주파수 축 신호로 변환한 후 상기 주파수 축 신호에 포함되어 있는 동기 신호 및 데이터 신호 중 상기 동기 신호를 검출하기 위한 상관 연산을 실행하고, 상기 동기 신호의 위치를 기준으로 하여 검출되는 상기 데이터 신호를 복소수 좌표 상에 나타내며, 상기 복소수 좌표 상의 데이터 신호 값들을 기 설정된 레벨범위로 군집 형성한 후 상기 군집 단위를 기반으로 상기 데이터 신호에 대한 비트를 결정하기 위한 수신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 수신기는 MCLT(Modified Complex Lapped Transform) 변환을 통해 상기 동기 신호에 대한 검출 및 상기 데이터 신호에 대한 검출을 실행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소를 위한 수신장치는, 가청주파수 대역의 음향통신에 기반하여 수신되는 오디오 신호를 기 설정된 변환방식에 따라 주파수 축 신호로 변환하기 위한 변환부, 상기 주파수 축 신호에 포함되어 있는 동기 신호 및 데이터 신호 중 상기 동기 신호를 검출하기 위한 상관 연산을 실행하는 제 1 검출부, 상기 동기 신호의 위치를 기준으로 하여 상기 데이터 신호를 검출하기 위한 제 2 검출부, 상기 데이터 신호를 복소수 좌표 상에 나타낸 후 상기 복소수 좌표 상의 데이터 신호 값들을 기 설정된 레벨 범위로 군집 형성하고, 상기 군집 단위를 기반으로 상기 데이터 신호에 대한 비트를 결정하기 위한 비트결정부 및 상기 데이터 신호에 대한 비트를 판별하여 데이터를 추출하기 위한 추출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제 1 검출부는 상기 오디오 신호의 각 샘플 프레임에 MCLT(Modified Complex Lapped Transform) 변환을 취한 후 상기 상관 연산을 실행하여 상관 값을 형성하고, 상기 상관 값으로부터 검출되는 피크의 위치를 통해 동기화 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제 1 검출부는 상기 오디오 신호를 이루는 프레임 중 기 설정된 간격 단위의 샘플 프레임에 MCLT(Modified Complex Lapped Transform) 변환을 취한 후 상기 상관 연산을 실행하여 상관 값을 형성하고, 상기 상관 값으로부터 검출되는 피크의 위치를 통해 동기화 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 비트결정부는 기 저장중인 파일롯 신호로부터 비트 초기값을 도출한 후 상기 비트 초기값을 통해 상기 데이터 신호의 위상 지연에 대한 연산을 실행하여 맵핑 수단값을 형성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 비트결정부는 상기 맵핑 수단값을 토대로 상기 데이터 신호에 대한 맵핑을 실행하여 복소수 좌표 상에 나타내는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 비트결정부는 상기 맵핑 수단값을 토대로 상기 데이터 신호에 대한 맵핑을 실행한 결과를 반영하여 상기 맵핑 수단값에 대한 업 데이트를 실행하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 비트결정부는 상기 맵핑 수단값을 토대로 상기 데이터 신호에 대한 맵핑을 실행한 결과를 반영하여 상기 군집을 이루는 영역을 조정하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 관점에 따른 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 방법은, 가청주파수 대역의 음향통신에 기반하여 수신되는 오디오 신호를 기 설정된 변환방식에 따라 주파수 축 신호로 변환하기 위한 변환 단계, 상기 주파수 축 신호에 포함되어 있는 동기 신호 및 데이터 신호 중 상기 동기 신호를 검출하기 위한 상관 연산을 실행하는 제 1 검출 단계, 상기 동기 신호의 위치를 기준으로 하여 상기 데이터 신호를 검출하기 위한 제 2 검출 단계, 상기 데이터 신호를 복소수 좌표 상에 나타낸 후 상기 복소수 좌표 상의 데이터 신호 값들을 기 설정된 레벨 범위로 군집 형성하고, 상기 군집 단위를 기반으로 상기 데이터 신호에 대한 비트를 결정하기 위한 비트결정 단계 및 상기 데이터 신호에 대한 비트를 판별하여 데이터를 추출하기 위한 추출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다..

바람직하게는, 상기 비트결정 단계는 기 저장중인 파일롯 신호로부터 비트 초기값을 도출한 후 상기 비트 초기값을 통해 상기 데이터 신호의 위상 지연에 대한 연산을 실행하여 맵핑 수단값을 형성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 비트결정 단계는 상기 맵핑 수단값을 토대로 상기 데이터 신호에 대한 맵핑을 실행하여 복소수 좌표 상에 나타내는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 비트결정 단계는 상기 맵핑 수단값을 토대로 상기 데이터 신호에 대한 맵핑을 실행한 결과를 반영하여 상기 맵핑 수단값에 대한 업 데이트를 실행하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 비트결정 단계는 상기 맵핑 수단값을 토대로 상기 데이 터 신호에 대한 맵핑을 실행한 결과를 반영하여 상기 군집을 이루는 영역을 조정하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에서는 가청주파수 대역 음향통신에서의 수신기에서 오디오 신호 내의 데이터 신호를 추출하는 과정 중 음향 기반의 통신에 적합한 비트 결정 방식을 적용함으로써, 오디오 신호 자체를 변형하거나 오디오 신호에 특정 신호를 추가하여 가청주파수 대역에서 음향통신을 할 때에 음향 신호의 특성상 잡음이 심하고 주변 환경변화에 영향을 많이 받는 환경에서도 수신기에서 데이터 수신 에러를 줄여 데이터 전달의 신뢰도를 높일 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명에 따른 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 시스템의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 시스템을 일실시 예로 나타내는 구성도이다. 도 1에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 시스템은 오디오 신호를 가청주파수 대역의 음향 통신에 기반하여 송출하기 위한 송신기(100), 및 상기 송신기(100)로부터 오디오 신호를 수신한 후 수신한 오디오 신호에 포함되어 있는 데이터 신호를 추출하고 추출한 데이터를 리딩하기 위한 수신기(200)를 포함한다.

상기의 가청주파수 대역에서의 음향 통신이라 함은 오디오 신호 자체를 변형하거나 오디오 신호에 특정 신호를 추가하여 사람의 가청주파수 대역으로 오디오 신호를 송출한 후, 이를 수신한 수신기(200)에서 오디오 신호에 포함되어 있는 데이터를 추출할 수 있도록 하기 위한 통신을 일컫는다.

여기서, 음향 통신의 송신기(100) 및 수신기(200)를 정의하는 데에 있어서 오디오 신호를 재생하는 스피커 등의 장치가 송신기(100), 마이크와 같이 공간상의 음향 신호를 전기 신호로 바꿔주는 장치가 수신기(200)로 역할할 수 있다.

이와 같은 음향 기반 통신 시스템에서 통신 신호는 송신기(100)에 의해 전송이 되며, 수신기(200)에 의해 수신된다.

그러나, 음향 신호의 특성상 잡음이 심하고 주변 환경 변화의 영향을 많이 받기 때문에 기존 방식으로는 전송하고자 하는 데이터의 에러율이 높아진다.

또한, 일반적인 전파를 이용한 통신에서는 통신 채널에 의한 영향 때문에 수신 오류가 발생할 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 통상적으로는, 채널 이퀄라이저로 채널 영향을 상쇄시키고 데이터 결정을 하지만, 본 발명의 음향 기반 통신에서는 공간상으로 전송되는 음파의 특성이 주변 환경에 따라 그 특성이 천차만별로 변하기 때문에 통상의 채널 이퀄라이징을 적용하기가 어려운 점이 있다.

이에 따라, 이퀄라이저로 채널 보상은 한 후 실수 값의 부호에 따라 비트를 '0' 또는 '1'로 결정하는 통상의 통신 검출 방식은 음향 기반 통신에 적절하다고 할 수는 없다.

따라서, 본 발명에서는 음향 기반 통신에 데이터 수신의 에러를 줄이는 새로 운 형태의 비트 결정 방식을 적용하고 있다.

이와 같은 본 발명의 비트 결정 방식을 구체적으로 이해하기 위해, 기존 사운드 코드 시스템을 살펴보면, BPSK(Binary Phase Shift Key)를 통하여 디지털 데이터를 아날로그 오디오 신호에 삽입하는 방식인데, 이는 본 발명의 음향 기반 통신에서는 주변의 소음 정도나 스피커, 마이크 등의 성능에 따라 그 전달 성능이 크게 변화하여 통신 신뢰도를 보장할 수가 없다.

또한, 송신기(100) 및 수신기(200)가 근거리에 위치하면서 상호 바라보는 방향을 유지하지 않으면, 소리의 위상 변화에 의해 오디오 신호에 심어 놓은 데이터가 깨지는 현상이 빈번하게 발생하게 된다.

따라서, 수신기(200)를 통해 수신되어 디코딩된 신호는 원래 송출된 신호와 큰 차이를 보이게 된다.

이뿐만 아니라, 수신기(200)로 수신되는 신호의 디지털 비트를 결정하는 과정에서도, 통상의 통신 시스템에서 사용하는 방식을 그대로 적용하기에는 어려움이 있다. 기존의 통신 시스템에서는 각 채널 간의 지연시간 차이를 이퀄라이저를 구현하여 보정한 후, 동기화 프로세스를 진행한다.

또한, 비정수지연(Non-integer delay)의 경우, 기존 통신 방식에서는 인식된 신호를 I-Q Plot 상에 뿌려준 뒤, PSK 방식에 따라 해당하는 위상만큼 조정하여 동기화를 진행한다.

이와 같은 과정을 거치면 BPSK(Binary Phase Shift Key) 신호의 경우, I-Q Plot 상에서 'O' 또는 'π'에 점이 찍히게 되는데, 이 위상의 차이로 '0' 또는 '1' 비트를 결정하게 된다.

하지만, 음향 기반 통신 시스템에서는 송신기(100) 및 수신기(200)의 위치나 방향, 상태에 따라 위상 변화가 심하게 일어나기 때문에 통상적인 방식의 비트 결정 알고리즘을 적용하기 어렵다.

특히, 송신기(100) 및 수신기(200) 간의 거리가 일정 범위보다 떨어져 있거나 음향 신호가 장애물을 돌아서 수신기(200)로 입력될 경우, π/2 이상의 위상 지연이 발생하여 비트 결정 자체가 어려운 상황이 빈번하게 발생한다.

도 2는 본 발명에 의한 수신기(200)를 일실시 예로 나타내는 구성도이다. 도 2에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 음향 기반 통신에서의 비트 결정을 효율적으로 수행하기 위한 수신기(200)는 송신기(100)로부터 가청주파수 대역의 음향 통신에 기반하여 오디오 신호를 수신한 후 기 설정된 변환방식에 따라 주파수 축 신호로 변환하기 위한 변환부(210), 변환한 주파수 축 신호에 포함되어 있는 동기 신호 및 데이터 신호 중 동기 신호를 검출하기 위해 상관 연산을 실행하는 제 1 검출부(220), 검출한 동기 신호의 위치를 기준으로 하여 데이터 신호를 검출하기 위한 제 2 검출부(230), 데이터 신호를 복소수 좌표 상에 나타낸 후 복소수 좌표 상의 데이터 신호 값들을 기 설정된 레벨 범위에서 군집 형성하고 이를 토대로 군집 단위를 기반으로 하는 데이터 신호에 대한 비트를 결정하기 위한 비트결정부(240), 및 비트결정부(240)에서 설정된 비트를 판별하여 데이터를 추출하기 위한 추출부(250)를 포함한다.

여기서, 오디오 신호에 포함되는 동기 신호 및 데이터 신호에 대한 음질 저 하를 최소화하기 위해 주파수 축 신호에 삽입된다. 이에 따라, 변환부(210)도 수신되는 오디오 신호를 주파수 축 신호로 변환하게 된다.

제 1 검출부(220)는 오디오 신호의 각 샘플 프레임에 MCLT(Modified Complex Lapped Transform) 변환을 취한 후 상관 연산을 실행하여 상관 값을 형성한다.

이후로, 제 1 검출부(220)는 형성한 상관 값으로부터 검출되는 피크의 위치를 통해 동기화 위치를 결정한다.

다른 방식으로, 제 1 검출부(220)는 오디오 신호를 이루는 프레임 중 기 설정된 간격 단위의 샘플 프레임에 MCLT(Modified Complex Lapped Transform) 변환을 취한 후 상관 연산을 실행하여 상관 값을 형성한 후, 상관 값으로부터 검출되는 피크의 위치를 통해 동기화 위치를 결정하는 방식으로도 구현 가능하다.

제 2 검출부(230)는 데이터 신호를 검출하기 위한 것으로, 동기 신호에 대한 검출 방식과 동일한 방식으로 주파수 영역에 삽입되며, 입력되는 오디오 신호의 위상 변화에 따라 그 값이 정해지게 된다.

하지만, 제 2 검출부(230)에서 검출한 데이터 신호는 주변 환경에 따라 신호의 위상 변화가 심하기 때문에 바로 데이터의 비트를 결정하기 위한 신호로 활용되지는 않는다.

도 3은 본 발명에 의한 수신기(200)에서의 비트 결정 방식을 일실시 예로 나타내는 순서도이다. 도 3에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 비트결정부(240)는 기존에 가지고 있던 파일롯 신호로부터 비트 초기값을 도출한 후 도출한 비트 초기값을 이용하여 데이터 신호의 위상 지연에 대한 연산을 실행한다.

파일롯 신호의 경우 동기 신호와 같이 삽입되며, 파일롯 데이터 삽입 규칙에 따라 기 정해진 비트 순서로 이루어짐에 따라 파일롯 신호의 상호 비교를 통해 입력되는 데이터 신호에 대한 위상 지연에 대한 판별이 가능하다.

상기 위상 지연에 대한 연산의 실행 결과로 형성되는 맵핑 수단값을 이용하여 오디오 신호로부터 추출한 데이터 신호를 맵핑한다. 다만, 이 과정에서는 데이터의 비트를 결정하는 것이 아니라 데이터 집중도에 따른 군집 영역을 형성하게 된다.

또한, 비트결정부(240)는 맵핑 수단값을 토대로 인가되는 데이터 신호에 대한 맵핑을 실행하여 복소수 좌표 상에 나타낸다.

이에, 비트결정부(240)는 데이터 신호에 대한 맵핑을 실행한 결과를 반영하여 상기의 맵핑 수단값을 업 데이트할 뿐만 아니라, 데이터 신호에 대한 맵핑을 실행한 결과를 반영하여 맵핑 데이터로 이루어지는 데이터 집중도별 군집 영역을 재조정한다.

도 4는 본 발명에 의한 수신기(200)에서의 비트 결정을 위한 복소수 좌표 화면을 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 4에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 수신기(200)에서의 비트 결정을 위한 복소수 좌표 화면을 설명하면, 음향 기반 통신 시스템에서는 채널에 따른 시간 지연 차이가 일정하지 않기 때문에 이퀄라이저를 구현하여 모델링에 의한 보상을 하기가 어려우므로 수신기(200)에 들어오는 값을 그대로 I-Q Plot상에 뿌리면 도 4에 도시된 바와 같이 한곳으로 모이지 않고 퍼지는 현상이 발생한다.

이에 따라, 본 발명에서는 이러한 I-Q Plot의 데이터들을 '0' 또는 'π'의 위상 기반으로 나누어 비트 결정하는 것이 아니고, 데이터의 집중도에 따라 군집 형성하여 형성한 군집 별로 비트를 결정한다.

도 5는 본 발명에 의한 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 시스템의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 순서도이다. 도 5에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 방법은 송신기(100)에서 가청주파수 대역의 음향 통신에 기반하여 오디오 신호를 수신기(200)에 전달하는 것으로 진행된다(S1).

이에, 수신기(200)는 수신한 오디오 신호를 기 설정된 변환방식에 따라 주파수 축 신호로 변환한다(S3 및 S5).

이후로, 수신기(200)는 변환한 주파수 축 신호에 포함되어 있는 동기 신호 및 데이터 신호 중 동기 신호를 검출하기 위해 상관 연산을 실행한다(S7).

마찬가지로, 수신기(200)는 검출한 동기 신호의 위치를 기준으로 하여 데이터 신호를 검출한 후(S9), 검출된 데이터 신호를 복소수 좌표 상에 뿌려 나타낸다(S11).

복소수 좌표 상의 데이터 신호 값들이 기 설정된 레벨 범위로 군집 형성되면(S13), 이를 토대로 군집 단위를 기반으로 하는 데이터 집중도에 따라 각각 해당하는 비트를 결정한다(S15).

이후로, 수신기(200)는 S15 단계에서 결정된 비트를 판별하여 해당 데이터를 추출하게 된다(S17).

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명은 오디오 신호 자체를 변형하거나 오디오 신호에 특정 신호를 추가하여 가청주파수 대역에서 음향통신을 할 때에 음향 신호의 특성상 잡음이 심하고 주변 환경변화에 영향을 많이 받는 것을 감안하여 수신기에서의 데이터 수신에러를 줄이기 위한 것임에 따라, 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

도 1은 본 발명에 의한 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 시스템을 일실시 예로 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 수신기를 일실시 예로 나타내는 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 수신기에서의 비트 결정 방식을 일실시 예로 나타내는 순서도,

도 4는 본 발명에 의한 수신기에서의 비트 결정을 위한 복소수 좌표 화면을 일실시 예로 나타내는 도면, 및

도 5는 본 발명에 의한 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신에러 감소 시스템의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 순서도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 송신기 200 : 수신기

210 : 변환부 220 : 제 1 검출부

230 : 제 2 검출부 240 : 비트결정부

250 : 추출부

Claims (14)

1. 오디오 신호를 가청주파수 대역의 음향통신에 기반하여 송출하는 송신기; 및

   상기 오디오 신호를 수신하여 기 설정된 변환방식에 따라 주파수 축 신호로 변환한 후, 상기 주파수 축 신호에 포함된 동기 신호를 검출하기 위해 상관 연산을 실행하고,

   상기 검출된 동기 신호의 위치를 기준으로 상기 주파수 축 신호에 포함된 데이터 신호를 검출하여 상기 데이터 신호를 복소수 좌표 상에 나타내고,

   기 설정된 범위에 따라 상기 데이터 신호에 대한 군집을 형성하고,

   상기 군집 각각과 연관된 상기 데이터 신호의 비트를 결정하기 위해 상기 군집 각각에 대한 비트를 결정하는 수신기;를 포함하되,

   상기 수신기는 기 저장중인 파일롯 신호로부터 비트 초기값을 도출하고,

   상기 비트 초기값을 통해 상기 데이터 신호의 위상 지연에 대한 연산을 실행하여 맵핑 수단값을 형성하고,

   상기 맵핑 수단값을 토대로 상기 데이터 신호에 대한 맵핑을 실행한 결과를 반영하여 상기 맵핑 수단값를 업데이트 하는 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역 음향통신 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수신기는 MCLT(Modified Complex Lapped Transform) 변환을 통해 상기 동기 신호 및 상기 데이터 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역 음향통신 시스템.
3. 가청주파수 대역의 음향통신에 기반하여 수신된 오디오 신호를 기 설정된 변환방식에 따라 주파수 축 신호로 변환하는 변환부;

   상기 주파수 축 신호에 포함된 동기 신호를 검출하기 위해 상관 연산을 실행하는 제 1 검출부;

   상기 동기 신호의 위치를 기준으로 상기 주파수 축 신호에 포함된 데이터 신호를 검출하는 제 2 검출부;

   상기 데이터 신호를 복소수 좌표 상에 나타내고, 기 설정된 범위에 따라 상기 데이터 신호에 대한 군집을 형성하고, 상기 군집 각각과 연관된 상기 데이터 신호의 비트를 결정하기 위해 상기 군집 각각에 대한 비트를 결정하는 비트결정부; 및

   상기 데이터 신호에 대한 비트를 판별하여 데이터를 추출하는 추출부;를 포함하되,

   상기 비트결정부는 기 저장중인 파일롯 신호로부터 비트 초기값을 도출하고,

   상기 비트 초기값을 통해 상기 데이터 신호의 위상 지연에 대한 연산을 실행하여 맵핑 수단값을 형성하고,

   상기 맵핑 수단값을 토대로 상기 데이터 신호에 대한 맵핑을 실행한 결과를 반영하여 상기 맵핑 수단값를 업데이트 하는 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역 음향통신에서의 수신장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 1 검출부는 상기 오디오 신호의 각 샘플 프레임에 MCLT(Modified Complex Lapped Transform) 변환을 취한 후 상기 상관 연산을 실행하여 상관 값을 형성하고, 상기 상관 값으로부터 검출되는 피크의 위치를 기반으로 상기 동기 신호의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역 음향통신에서의 수신장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 1 검출부는 상기 오디오 신호 중 기 설정된 간격의 샘플 프레임에 MCLT(Modified Complex Lapped Transform) 변환을 취한 후 상기 상관 연산을 실행하여 상관 값을 형성하고, 상기 상관 값으로부터 검출되는 피크의 위치를 기반으로 상기 동기 신호의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역 음향통신에서의 수신장치.
6. 삭제
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 비트결정부는 상기 맵핑 수단값을 토대로 상기 데이터 신호에 대한 맵핑을 실행하여 복소수 좌표 상에 나타내는 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역 음향통신에서의 수신장치.
8. 삭제
9. 제 3 항에 있어서,

   상기 비트결정부는 상기 맵핑 수단값을 토대로 상기 데이터 신호에 대한 맵핑을 실행한 결과를 반영하여 상기 군집의 범위를 조정하는 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역 음향통신에서의 수신장치.
10. 가청주파수 대역의 음향통신에 기반하여 수신되는 오디오 신호를 기 설정된 변환방식에 따라 주파수 축 신호로 변환하는 단계;

    상기 주파수 축 신호에 포함된 동기 신호 및 데이터 신호 중 상기 동기 신호를 검출하기 위한 상관 연산을 실행하는 단계;

    상기 동기 신호의 위치를 기준으로 상기 주파수 축 신호에 포함된 데이터 신호를 검출하는 단계;

    상기 데이터 신호를 복소수 좌표 상에 나타내고, 기 설정된 범위에 따라 상기 데이터 신호에 대한 군집을 형성하고, 상기 군집 각각과 연관된 상기 데이터 신호의 비트를 결정하기 위해 상기 군집 각각에 대한 비트를 결정하는 비트결정 단계; 및

    상기 데이터 신호에 대한 비트를 판별하여 데이터를 추출하는 단계를 포함하되,

    상기 비트결정 단계는,

    기 저장중인 파일롯 신호로부터 비트 초기값을 도출하고, 상기 비트 초기값을 통해 상기 데이터 신호의 위상 지연에 대한 연산을 실행하여 맵핑 수단값을 형성하는 단계와,

    상기 맵핑 수단값을 토대로 상기 데이터 신호에 대한 맵핑을 실행한 결과를 반영하여 상기 맵핑 수단값를 업데이트 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신 방법.
11. 삭제
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 비트결정 단계는 상기 맵핑 수단값을 토대로 상기 데이터 신호에 대한 맵핑을 실행하여 복소수 좌표 상에 나타내는 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신 방법.
13. 삭제
14. 제 10 항에 있어서,

    상기 비트결정 단계는 상기 맵핑 수단값을 토대로 상기 데이터 신호에 대한 맵핑을 실행한 결과를 반영하여 상기 군집의 범위를 조정하는 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역 음향통신에서의 데이터 수신 방법.

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