KR101462427B1 - 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송수신 시스템은, 가청주파수 대역에서 원래 음원의 손상이 없이 사람의 귀에 들리지 않게 데이터를 삽입하여 오디오 콘텐츠를 이용한 음파 통신을 하기 위한 구성으로 이루어진다. 따라서, 본 발명은 기존의 TV/라디오 방송망 및 사설 구내방송 등의 기존 시설에 대한 변경 없이 오디오 콘텐츠 기반의 부가 데이터를 휴대폰 등과 같은 개인 음향기기로 전달할 수 있으며, 오디오 콘텐츠에 대한 원음에 대한 손상을 최대한으로 줄이면서 음파 통신으로 데이터를 전달할 수 있다.

Description

오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치{SYSTEM AND METHOD FOR DELIVERING INFORMATION IN SOUND WAVE COMMUNICATION BASED ON PRESERVING OF AUDIO SIGNAL, AND APPARATUS APPLIED TO THE SAME}

본 발명은 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가청주파수 대역에서 원래 음원의 손상이 없이 사람의 귀에 들리지 않게 데이터를 삽입하여 오디오 콘텐츠를 이용한 음파 통신을 하기 위한 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치에 관한 것이다.

종래의 음파 통신은, 주로 초음파 대역에서 데이터를 실어서 보내고 이를 검출하는 방식으로 구현되어 왔다. 이러한 초음파 대역을 이용한 음파 통신은 잠수함 간의 통신 등과 같은 수중통신에서 주로 사용되었는데, 이는 수중에서는 전자파 통신이 이루어지지 않기 때문에 데이터를 실은 음파를 멀리 보내기 위하여 초음파를 사용하는 것이 효율적이기 때문이다.

그러나 데이터 전송을 위해 초음파 대역을 이용하는 종래 기술은 가청 주파수 대역을 이용해야 하는 TV, 라디오, 휴대폰 등의 음향 장치에서는 이를 적용할 수 없다는 한계가 있다.

즉, TV, 라디오 또는 휴대폰 등과 같은 장치의 스피커 또는 마이크 등은 사람이 귀로 들을 수 있는 가청 주파수 대역의 음파의 사용을 전제로 하고 있으므로 종래의 초음파를 사용하는 음파 통신 방식을 적용할 수 없는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 가청주파수 대역에 기반하여 음원에 데이터를 실어 보내기 위한 음파 통신을 구현하기 위한 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 가청주파수 대역에서 원래 음원의 손상이 없이 사람의 귀에 들리지 않게 데이터를 효율적으로 삽입하여 오디오 콘텐츠를 이용한 음파 통신을 하기 위한 새로운 방식을 제시하는 것에 대한 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송수신 시스템은, 오디오 신호에 정보 데이터를 삽입하기 위한 주파수 구간을 선택한 후 상기 주파수 구간을 이루는 부 반송파에 대하여 상기 정보 데이터를 삽입하기 위한 위상 변조를 수행한 결과로 변조 오디오 신호를 생성하고, 상기 변조 오디오 신호와 관련한 역변환을 수행하여 형성한 출력 오디오 신호를 출력하는 송신 장치 및 상기 출력 오디오 신호를 수신해 상기 출력 오디오 신호에 포함되어 있는 상기 정보 데이터를 추출하여 출력하기 위한 수신 장치를 포함한다.

한편, 본 발명의 제2 관점에 따른 송신 장치는, 상기 오디오 신호에 대해 시간-주파수 변환하여 변환 오디오 신호를 생성하고 상기 변환 오디오 신호에 대하여 정보 데이터를 삽입하기 위한 주파수 구간을 선택하는 선택부, 상기 주파수 구간에 대응하는 부 반송파에 대하여 상기 정보 데이터를 삽입하기 위한 위상 변조를 수행하여 변조 오디오 신호를 생성하는 변조부 및 상기 변조 오디오 신호와 관련한 직 병렬 변환 및 다중화를 실행하여 출력 오디오 신호를 형성하는 역변환/다중화부를 포함한다.

바람직하게는 상기 송신 장치는, 상기 출력 오디오 신호를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 송신 장치는, 상기 정보 데이터를 형성하는 데이터 형성부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 데이터 형성부는, 수신 장치에서 상기 정보 데이터를 검출할 수 있도록 하는 동기화 신호를 포함하여 상기 정보 데이터를 형성할 수 있다.

바람직하게는, 상기 데이터 형성부는, 상기 부 반송파를 다수로 구비하는 경우에 상기 정보 데이터를 다수의 상기 부 반송파 각각에 분산 배치하기 위한 인터리빙을 더 실행하여 상기 정보 데이터를 형성할 수 있다.

바람직하게는, 상기 데이터 형성부는, 채널 코딩을 실행하여 상기 정보 데이터를 형성할 수 있으며, 여기서 상기 채널 코딩은 컨벌루셔날 코딩, 리드 솔로몬 코딩 및 터보 코딩을 포함하는 코딩방식 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 선택부는, 기 설정된 대역선정 기준에 따라 상기 주파수 구간을 선택할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 대역선정 기준은, 신호 대 잡음비가 예정된 레벨 이하인 대역, 상기 오디오 신호를 수신하는 수신 장치 간에 상기 오디오 신호를 수신할 수 있는 거리 확보를 위해 예정된 레벨 이상의 진폭이 있는 대역 및 상기 정보 데이터를 실어 보내기 위한 대역폭이 확보되는 대역 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 변조부는, 상기 부 반송파의 진폭을 해당 대역의 오디오 신호의 진폭으로 유지할 수 있다.

한편, 본 발명의 제3 관점에 따른 수신 장치는 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 수신하는 수신부, 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호에 대해 시간-주파수 변환하여 변환 오디오 신호를 생성하고 상기 변환 오디오 신호로부터 상기 정보 데이터를 포함하는 주파수 구간을 선택하는 선택부, 상기 주파수 구간에 대한 위상 변조를 분석하여 상기 주파수 구간에 위상 변조되어 삽입되어 있는 상기 정보 데이터를 추출하는 추출부, 및 상기 정보 데이터를 디코딩한 후 형성되는 정보를 출력하는 출력부를 포함한다.

바람직하게는 상기 선택부는, 기 설정된 대역선정 기준에 따라 상기 주파수 구간을 선택할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 대역선정 기준은, 신호 대 잡음비가 예정된 레벨 이하인 대역, 상기 오디오 신호를 수신하는 수신 장치 간에 상기 오디오 신호를 수신할 수 있는 거리 확보를 위해 예정된 레벨 이상의 진폭이 있는 대역 및 상기 정보 데이터를 실어 보내기 위한 대역폭이 확보되는 대역 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 제4 관점에 따른 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송신 방법은, 오디오 신호에 대해 시간-주파수 변환하여 변환 오디오 신호를 생성하고 상기 변환 오디오 신호에 대하여 정보 데이터를 삽입하기 위한 주파수 구간을 선택하는 주파수구간선택단계, 상기 주파수 구간에 대응하는 부 반송파를 식별하는 부반송파식별단계, 상기 부 반송파에 대하여 상기 정보 데이터를 삽입하기 위한 위상 변조를 수행하여 변조 오디오 신호를 생성하는 변조오디오신호생성단계 및 상기 변조 오디오 신호와 관련한 직 병렬 변환 및 다중화를 실행하여 출력 오디오 신호를 형성하는 출력오디오신호형성단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송신 방법은, 상기 출력 오디오 신호를 출력하는 출력오디오신호출력단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 상기 주파수구간선택단계는, 기 설정된 대역선정 기준에 따라 상기 주파수 구간을 선택할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 대역선정 기준은, 신호 대 잡음비가 예정된 레벨 이하인 대역, 상기 오디오 신호를 수신하는 수신 장치 간에 상기 오디오 신호를 수신할 수 있는 거리 확보를 위해 예정된 레벨 이상의 진폭이 있는 대역 및 상기 정보 데이터를 실어 보내기 위한 대역폭이 확보되는 대역 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 제5 관점에 따른 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 수신 방법은, 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 수신하는 오디오신호수신단계, 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호에 대해 시간-주파수 변환하여 변환 오디오 신호를 생성하고 상기 변환 오디오 신호로부터 상기 정보 데이터를 포함하는 주파수 구간을 선택하는 주파수구간선택단계, 상기 주파수 구간에 대한 위상 변조를 분석하여 상기 주파수 구간에 위상 변조되어 삽입되어 있는 상기 정보 데이터를 추출하는 정보데이터추출단계 및 상기 정보 데이터를 디코딩한 후 형성되는 정보를 출력하는 정보출력단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 주파수구간선택단계는, 기 설정된 대역선정 기준에 따라 상기 주파수 구간을 선택할 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 상기 대역선정 기준은, 신호 대 잡음비가 예정된 레벨 이하인 대역, 상기 오디오 신호를 수신하는 수신 장치 간에 상기 오디오 신호를 수신할 수 있는 거리 확보를 위해 예정된 레벨 이상의 진폭이 있는 대역 및 상기 정보 데이터를 실어 보내기 위한 대역폭이 확보되는 대역 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 가청주파수 대역에서 원래 음원의 손상이 없이 사람의 귀에 들리지 않게 데이터를 효율적으로 삽입하여 오디오 콘텐츠를 이용한 음파 통신을 하기 위한 새로운 방식을 제시함으로써, 기존의 TV/라디오 방송망 및 사설 구내방송 등의 기존 시설에 대한 변경 없이 오디오 콘텐츠 기반의 부가 데이터를 휴대폰 등과 같은 개인 음향기기로 전달할 수 있으며, 오디오 콘텐츠에 대한 원음에 대한 손상을 최대한으로 줄이면서 가청 주파수 대역에서 음파 통신으로 데이터를 전달할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명과의 대비를 위한 음파 통신에 기반한 정보 송신 구조를 나타내는 도면,
도 2은 도 1에 도시된 통신 방식에 의한 주파수 및 진폭 특성을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 의한 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송신 구조를 일실시 예로 나타내는 도면,
도 4는 도 3에 도시된 송신 장치의 송신 구조를 일실시 예로 나타내는 도면,
도 5는 도 3의 통신 방식에 의한 주파수 및 진폭 특성을 일실시 예로 나타내는 도면,
도 6은 도 3에 도시된 수신 장치의 수신 구조를 일실시 예로 나타내는 도면,
도 7은 도 3에 도시된 송신 장치의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 도면, 및
도 8은 도 3에 도시된 수신 장치의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 도면이다.

이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명에 따른 오디오 콘텐츠의 원음 보존에 기초한 음파 통신 송신 구조의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명과의 대비를 위한 음파 통신에 기반한 정보 송신 구조를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 구성의 경우는 전송하고자 하는 정보에 대한 채널 코딩 후 이를 변조해 다중화하여 전송 데이터를 형성하고, 형성한 전송 데이터를 전송하기 위한 별도의 반송파에 실어 출력하는 구조이다.

즉, 이러한 구조를 통해 전송 데이터를 송출하는 방식은 전송 데이터를 음파 통신으로 송출하기 위해 별도의 반송파를 활용하는 것이며, 이에 반송파는 전송 데이터를 통신 전달하기 위한 매개체로 국한된다.

여기서, 반송파는 전송 데이터의 전달을 위한 매개체로서 그 역할을 하게 되므로 사람이 들을 수 없는 초음파 대역의 신호로 이루어지는 경우가 많다.

또한, 도 1에서와 같이 초음파 대역 등과 같은 별도의 반송파를 전송 데이터를 송출할 때에는 도 2에 도시된 바와 같이 고정된 진폭 특성을 이룬다.

따라서, 상기에 언급된 방식은 사람이 들을 수 있는 가청주파수 대역의 오디오 신호를 활용하여 소정의 정보를 전송하는 데에 한계가 있다.

이에, 본 발명은 상기 방식과 달리 오디오 신호를 정보 데이터의 전송을 위한 반송파로만 활용하는 것이 아니라, 오디오 신호의 일부 구간에 대한 위상 변조를 실행하여 전송하고자 하는 정보 데이터를 삽입함으로써, 사람이 들을 수 있는 가청 주파수 대역인 오디오 신호를 이용하여 오디오 신호 자체의 음원 노출을 하면서도 사람이 인지하지 못하도록 정보 데이터를 함께 전달할 수 있도록 하는 것에 그 의의가 있는 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송신 구조를 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 3에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송수신 시스템은 가청주파수 대역에 기반하여 원본 오디오 콘텐츠에 데이터를 실어 보내기 위한 음파 통신을 구현하는 것에 대한 것이며, 가청주파수 대역에서 원본 오디오 콘텐츠의 손상이 없이 사람의 귀에 들리지 않게 데이터를 효율적으로 삽입하여 오디오 콘텐츠를 이용한 음파 통신을 하기 위한 방식을 제시하는 구성으로 이루어진다.

이를 위해, 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송수신 시스템은 CD 음반, MP3 등과 같은 원본 오디오 콘텐츠에서 음파 통신의 송신을 위해 사용하기 위한 주파수 구간을 선택한 후 선택한 주파수 구간에 상응하는 부 반송파를 판별하고, 판별된 부 반송파의 위상을 변조하는 방식으로 음파 통신을 통하여 송신하고자 하는 정보 데이터를 엔코딩하며, 정보 데이터를 포함하는 오디오 콘텐츠를 출력하는 송신 장치(100), 및 송신 장치(100)로부터 출력되는 오디오 콘텐츠를 수신한 후 수신한 오디오 콘텐츠에서 삽입된 정보 데이터와 원본 오디오 콘텐츠를 분리함으로써 정보 데이터 추출하여 출력하기 위한 수신 장치(200)를 포함한다.

여기서, 송신 장치(100)는 원본 오디오 콘텐츠에 음파 통신으로 송신하고자 하는 정보 데이터를 삽입하는 구성만으로 구현될 수 있다.

이 경우, 송신 장치(100)를 통해 음파 통신으로 송신하고자 하는 정보 데이터가 원본 오디오 콘텐츠에 삽입된 후, 별도의 유통 과정을 거쳐 TV 방송이나 차량 라디오 등의 스피커로 음향 출력됨에 따라 음향 출력되는 주변의 수신 장치(200)들과 음파 통신을 수행한다.

음파 통신의 수행이라 함은 스피커와 같은 출력장치를 통해 정보 데이터가 삽입된 오디오 콘텐츠가 송신되면, 이를 주변의 수신장치가 수신한 후 원음에 포함되어 있는 정보를 추출해 출력하는 일련의 과정을 일컫는다.

또한, 수신 장치(200)는 스피커와 같은 출력장치를 통해 정보 데이터가 삽입된 오디오 콘텐츠가 출력될 때에 그 출력 오디오 콘텐츠를 수신하는 주변의 휴대폰 등이 일례가 될 수 있다.

물론, 이러한 휴대폰은 음향 수신이 가능하도록 마이크 등의 수신를 내장장치를 하고 있어야 한다.

또한, 송신 장치(100)는 상기의 구성과 달리 음파 통신으로 송신하고자 하는 정보 데이터를 원본 오디오 콘텐츠에 삽입하기 위한 구성과 이를 출력하는 구성(즉, 스피커 등)을 모두 포함할 수도 있다.

도 4는 도 3에 도시된 송신 장치(100)의 송신 구조를 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 4에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 송신 장치(100)는 CD 음반, MP3 등과 같은 오디오 콘텐츠의 원음에 대해 시간-주파수 변환(Time-Frequency 변환(FFT))을 한 후 변환한 주파수 영역으로부터 해석되는 신호로부터 음파 통신의 송신을 위해 사용하기 위한 주파수 구간을 선택하는 선택부(110)(주파수 대역 시간 중 적어도 하나를 선택할 수 있음), 선택한 주파수 구간을 이루는 주파수 영역 및 시간 영역을 소정의 부 반송파로 구분하고 이러한 부 반송파의 위상을 변조하는 방식으로 음파 통신을 통해 송신하기 위한 정보 데이터를 엔코딩하는 변조부(120), 및 부 반송파를 포함하는 신호에 대한 직 병렬 변환 및 다중화를 거쳐 정보 데이터가 포함된 오디오 콘텐츠의 형성을 완료하는 역변환/다중화부(130)를 포함한다.

여기서, 앞서 언급한 바와 같이 송신 장치(100)는 오디오 콘텐츠의 원음을 주변에 출력하는 출력부(140)를 더 포함하는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명의 송신 장치(100)는 도 1에 도시된 송신 구조와 다르게, 오디오 콘텐츠의 원음 자체에 전송하고자 하는 정보 데이터를 삽입한 후 정보 데이터를 포함하는 오디오 콘텐츠의 원음을 출력하는 구조로 이루어짐으로써, 오디오 콘텐츠의 원음인 오디오 신호를 활용하여 정도 데이터를 송출하는 것이 가능하다.

또한, 송신 장치(100)는 음파 통신을 통해 송신하기 위한 정보를 수신 장치(200)에서 수신한 오디오 콘텐츠의 원음으로부터 추출할 수 있도록 하기 위하여, 음파 통신을 통해 송신하기 위한 정보를 특정한 정보 데이터로 형성하기 위한 데이터 형성부(150)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

음파 통신을 통해 송신하기 위한 정보라 함은, 예를 들어 TV 방송으로 오디오 콘텐츠의 음원이 노출되는 경우에는 방송 내용이나 CF에 대한 부가적인 광고 정보를 나타내는 정보, 그리고 관련된 커머스로 연결될 수 있는 URL 정보를 의미할 수 있다.

또한, 음파 통신을 통해 송신하기 위한 정보는 예를 들어 CD 등으로 오디오 콘텐츠의 음원이 노출되는 경우에는 음악에 대한 부가정보, 가수이름, 앨범 정보 등이 될 수 있다.

따라서, 음파 통신을 통해 송신하기 위한 정보는 오디오 콘텐츠 또는 음원이 노출되는 형태에 따라 매우 다양한 내용이 포함될 수 있는 정보이다.

데이터 형성부(150)는 음파 통신의 수신 장치(200)에서 음원에 포함되어 있는 정보 데이터를 추출할 수 있도록 컨벌루셔날 코딩, 리드 솔로몬 코딩 및 터보 코딩을 포함하는 다양한 코딩 방식 중 어느 하나 이상을 이용한 채널 코딩 및 동기화 신호의 삽입 등과 같은 정보 변환을 실행한다.

더 나아가, 송신 장치(100)에서는 부 반송파를 다수로 구비할 수 있는데, 이러한 경우에 데이터 형성부(150)는 정보 데이터를 각 부 반송파에 분산 배치하기 위한 인터리빙을 더 실행하는 정보 변환을 실행하는 것도 가능하다.

선택부(110)는, 기 설정된 대역선정 기준에 의거하여 정보의 삽입을 최적으로 수행할 수 있는 주파수 구간을 선택한다.

이러한 대역선정 기준은, 음파 통신이 이루어지는 주변에서 노이즈를 예정된 레벨 이하로 받는 대역(예를 들어 신호대 잡음비가 예정된 레벨 이하인 주파수 대역), 송신 장치(100)와 음파 통신을 이루는 수신 장치(200) 간에 음파 통신을 실행할 수 있는 거리 확보를 위해 예정된 레벨 이상의 음량이 있는 대역(예를 들어, 송신 장치(100)와 수신 장치(200) 간의 거리를 기초로 결정되는 진폭을 갖는 주파수 대역) 및 정보 데이터를 실어 보내기 위한 대역폭이 확보되는 대역 중 적어도 하나 이상을 포함한다.

아울러, 오디오 콘텐츠의 원음을 최대한으로 보장하면서 음파 통신을 수행하기 위하여, 변조부(120)는 부 반송파의 진폭을 해당 대역의 원음이 이루는 진폭을 그대로 유지하도록 하는 기능을 실행한다. 만일 정보 데이터의 삽입으로 오디오 콘텐츠의 원음의 진폭에 변화가 생기는 경우 이용자는 이를 잡음으로 인식하기 때문에 진폭을 오디오 콘텐츠 원음과 동일하게 유지하는 것은 매우 중요하다 할 수 있다.

도 5는 도 3의 통신 방식에 의한 주파수 및 진폭 특성을 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 5에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 본 발명의 음파 통신 방식은 주어진 오디오 콘텐츠의 원음에 대한 주파수 영역 상에서 가청 음파 대역 내에서 소정의 정보를 실어 전달할 수 있는 최적의 주파수 구간을 선택한 후, 이러한 주파수 구간에 해당하는 부 반송파의 위상을 변조해 해당 정보를 삽입하는 방식을 취함에 따라, 원음에 대한 손상을 최소한으로 줄일 수 있다(a).

또한, b 도면에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 방식에서는 음파 통신에서 전달될 정보를 삽입하는 주파수 구간과 상응하는 부 반송파의 위상만을 변조할 뿐이며, 해당 부 반송파의 진폭은 원음의 진폭으로 그대로 유지하고 있다. 이로 인해, 원음의 손상을 최소화할 수 있게 된다.

즉, 본 발명은 도 2에서와 같은 고정된 진폭을 나타내는 음파 통신과 달리, 오디오 콘텐츠의 원음에 대한 음질과 관련한 진폭의 변화를 유지하면서도 오디오 콘텐츠의 원음 중 일부 구간에 정보 삽입하는 것이 가능하다.

도 6은 도 3에 도시된 수신 장치(200)의 수신 구조를 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 6에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 수신 장치(200)는 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 수신하는 수신부(210), 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호에 대해 시간-주파수 변환하여 변환 오디오 신호를 생성하고 변환 오디오 신호로부터 정보 데이터를 포함하는 주파수 구간을 선택하는 선택부(220), 주파수 구간에 대한 위상 변조를 분석하여 주파수 구간에 위상 변조되어 삽입되어 있는 정보 데이터를 추출하는 추출부(230) 및 추출한 정보 데이터를 디코딩한 후 형성되는 정보를 사용자 인터페이스로 출력하는 출력부(240)를 포함한다.

도 7은 도 3에 도시된 송신 장치(100)의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 7에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송신 방법은, 송신 장치(100)에 오디오 신호를 입력받고(S1), 입력된 오디오 신호를 시간-주파수 영역으로 변환한다.(S3).

이후로, 송신 장치(100)는 음파 통신을 통해 송신하기 위한 정보를 최적화하여 오디오 콘텐츠의 원음에 실을 수 있는 주파수 구간을 선택한다(S5). 이러한 주파수 구간의 선택은 기 설정된 대역선정 기준에 따라 실행될 수 있는데, 여기서 상기 대역선정 기준은, 신호 대 잡음비가 예정된 레벨 이하인 대역, 상기 오디오 신호를 수신하는 수신 장치 간에 상기 오디오 신호를 수신할 수 있는 거리 확보를 위해 예정된 레벨 이상의 진폭이 있는 대역 및 상기 정보 데이터를 실어 보내기 위한 대역폭이 확보되는 대역 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

S5 단계에서 선택한 주파수 구간과 상응하는 대역을 부 반송파로 구분한 후(S7), 부 반송파의 위상을 변조하는 방식으로 해당 정보에 대한 엔코딩을 실행한다(S9 및 S11).

이어서, 부 반송파를 포함하는 신호에 대한 직 병렬 변환 및 다중화를 거쳐 송신대상의 정보를 포함하는 오디오 콘텐츠의 형성을 완료한다(S13 및 S15).

이와 같이 형성된 오디오 콘텐츠는 방송국, 인터넷, CD 매장 등을 통해 유통되어져, 어느 한 스피커를 통해 출력되게 되면 그 주변의 수신 장치(200)에 수신된다(S17 내지 S21).

한편, 수신 장치(200)는 음원에 포함되어 있는 정보를 디코딩 등의 과정을 거쳐 추출한 후, 이를 출력한다(S23). 이러한 수신 장치(200)에서 수행되는 과정은 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 8은 도 3에 도시된 수신 장치의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 8에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 수신 방법은, 수신 장치(200)에서 마이크를 통해 정보 데이터가 포함된 오디오 신호를 수신한 후 이를 시간-주파수 영역으로 변환하는 것으로 진행된다(S100 및 S102).

이후로, 수신 장치(200)는 오디오 신호에 정보 데이터가 실려 있는 주파수 구간을 식별하고(S104), 식별한 주파수 구간에서 이루어진 위상 변조를 분석한다(S106).

S106 단계에서의 위상 변조 분석을 통해 정보 데이터를 추출한 후 이를 디코딩하여 이루어진 정보를 출력한다(S108 내지 S112).

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 가청주파수 대역에서 원래 음원의 손상이 없이 사람의 귀에 들리지 않게 데이터를 삽입하여 오디오 콘텐츠를 이용한 음파 통신을 하기 위한 것임에 따라, 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

100: 송신 장치 110: 선택부
120: 변조부 130: 역변환/다중화부
140: 출력부 150: 데이터 형성부
200: 수신 장치 210: 수신부
220: 선택부 230: 추출부
240: 출력부

Claims (19)

1. 삭제
2. 오디오 신호에 대해 시간-주파수 변환하여 변환 오디오 신호를 생성하고 상기 변환 오디오 신호에 대하여 정보 데이터를 삽입하기 위한 주파수 구간을 선택하는 선택부로서, 상기 주파수 구간은 신호 대 잡음비가 예정된 레벨 이하인 대역, 예정된 레벨 이상의 진폭이 있는 대역 및 상기 정보 데이터를 실어 보내기 위한 대역폭이 확보되는 대역 중 적어도 하나 이상을 포함하는 대역선정 기준에 따라 선택되며;
   상기 주파수 구간에 대응하는 부 반송파에 대하여 상기 정보 데이터를 삽입하기 위한 위상 변조를 수행하여 변조 오디오 신호를 생성하는 변조부; 및
   상기 변조 오디오 신호와 관련한 역변환을 수행하여 출력 오디오 신호를 형성하는 역변환/다중화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 송신 장치는, 상기 출력 오디오 신호를 출력하는 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 송신 장치는, 상기 정보 데이터를 검출하기 위한 동기화 신호를 포함하여 상기 정보 데이터를 형성하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 데이터 형성부는, 상기 부 반송파를 다수로 구비하는 경우에 상기 정보 데이터를 다수의 상기 부 반송파 각각에 분산 배치하기 위한 인터리빙을 더 실행하여 상기 정보 데이터를 형성하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
6. 제4 항에 있어서,
   상기 데이터 형성부는, 채널 코딩을 실행하여 상기 정보 데이터를 형성하며,
   상기 채널 코딩은 컨벌루셔날 코딩, 리드 솔로몬 코딩 및 터보 코딩을 포함하는 코딩방식 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
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9. 제2 항에 있어서,
   상기 변조부는, 상기 부 반송파의 진폭을 해당 대역의 오디오 신호의 진폭으로 유지하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
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13. 오디오 신호에 대해 시간-주파수 변환하여 변환 오디오 신호를 생성하고 상기 변환 오디오 신호에 대하여 정보 데이터를 삽입하기 위한 주파수 구간을 선택하는 주파수구간선택단계로서, 상기 주파수 구간은 신호 대 잡음비가 예정된 레벨 이하인 대역, 예정된 레벨 이상의 진폭이 있는 대역 및 상기 정보 데이터를 실어 보내기 위한 대역폭이 확보되는 대역 중 적어도 하나 이상을 포함하는 대역선정 기준에 따라 선택되며;
    상기 주파수 구간에 대응하는 부 반송파에 대하여 상기 정보 데이터를 삽입하기 위한 위상 변조를 수행하여 변조 오디오 신호를 생성하는 변조오디오신호생성단계; 및
    상기 변조 오디오 신호와 관련한 역변환을 수행하여 출력 오디오 신호를 형성하는 출력오디오신호형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송신 방법.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송신 방법은, 상기 출력 오디오 신호를 출력하는 출력오디오신호출력단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 보존에 기초한 음파 통신에서 정보 송신 방법.
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