KR101465903B1 - 진동 소리 코드를 생성하는 방법, 진동 소리 코드를 복호하는 방법 및 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템 - Google Patents

Abstract

진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100)은 모를 이용하여 전송 데이터를 표현하는 일련의 이진 코드에 해당하는 진동 소리를 출력하는 코드 생성 장치(110) 및 마이크를 이용하여 진동 소리를 수신하고, 이진 코드를 복호하는 코드 복호 장치(150)를 포함한다.

Description

진동 소리 코드를 생성하는 방법, 진동 소리 코드를 복호하는 방법 및 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템{GENERATING METHOD FOR CODE OF VIBRATION SOUND, DECODING METHOD FOR CODE OF VIBRATION SOUND AND DATA TRANSFER SYSTEM USING CODE OF VIBRATION SOUND}

이하 설명하는 기술은 진동 소리를 통해 이진 코드를 생성하는 방법, 이진 코드를 복호하는 방법 및 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 디지털 데이터의 무선 통신은 RF(Radio Frequency)를 이용한 통신 방식이 주를 이룬다. 그러나 RF 통신은 사용 가능한 주파수 자원이 한정되고, 보완에 대한 문제가 있기 때문에 RF 통신을 대체하기 위하여 여러 가지 통신 방법들이 연구되고 있으며, 그 중에 하나가 음파를 이용한 통신이다.

일반적인 음파 통신에는 초음파가 사용되며, 신호 감쇄와 산란 때문에 RF를 이용한 통신이 힘든 수중에서 많이 사용된다.

한국공개특허 제2007-0070612호 (2007.07.04)

음파통신은 음파의 주파수 특징을 기반으로 데이터를 변조하고 복호하기 때문에 신호의 송수신을 위한 변조와 복조 과정이 복잡하다는 단점이 있다.

이하 설명하는 기술은 RF 통신의 대안으로 진동 소리를 이용하는 방법을 제공하고자 한다. 이하 설명하는 기술은 진동 소리를 통해 이진 코드를 표현하고, 이진 코드에 해당하는 진동 소리를 전송하여 근거리에 있는 장치에 소정의 데이터를 전달하고자 한다.

이하 설명하는 기술의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템은 모터를 이용하여 전송 데이터를 표현하는 일련의 이진 코드에 해당하는 진동 소리를 출력하는 코드 생성 장치 및 마이크를 이용하여 진동 소리를 수신하고, 이진 코드를 복호하는 코드 복호 장치를 포함한다.

코드 생성 장치는 전송 데이터 또는 이진 코드를 저장하는 메모리부, 이진 코드에 따라 진동을 생성하는 모터부 및 메모리에 전송 데이터가 있는 경우 전송 데이터를 기준 프로토콜에 따라 이진 코드로 변환하고, 저장된 이진 코드 또는 변환된 이진 코드를 기준으로 모터의 진동을 제어하는 코드 생성부를 포함한다.

코드 생성 장치는 전송 데이터 또는 이진 코드를 입력받는 인터페이스부를 더 포함할 수 있다.

코드 생성 장치는 주변 소리를 입력받는 마이크를 더 포함하고, 제어부는 주변 소리가 입력 임계값보다 큰 경우 기준값 또는 주변 소리가 입력 임계값을 초과한 값에 비례하여 진동 구간 및 비진동 구간의 크기가 늘어나도록 모터를 제어할 수 있다.

일련의 이진 코드는 코드 시작을 나타내는 시작 구간, 전송 데이터에 해당하는 데이터 구간 및 코드 종료를 나타내는 종료 구간을 포함한다.

코드 복호 장치는 진동 소리를 입력받는 마이크부, 이진 코드와 전송 데이터를 매칭한 코드 테이블을 저장하는 테이블 메모리부 및 진동 소리가 복호 임계값보다 큰 경우 1로 해석하고, 진동 소리가 복호 임계값 이하인 경우 0으로 해석하여 일련의 복호 이진 코드를 생성하고, 코드 테이블을 이용하여 일련의 복호 이진 코드를 전송 데이터로 복호하는 코드 복호부를 포함한다.

코드 복호부는 마이크부를 이용하여 주변 소음을 분석하고, 분석한 주변 소음의 정도에 따라 복호 임계값을 설정할 수 있다.

코드 복호부는 진동 소리의 진동 구간 또는 비진동 구간 중 적어도 하나 또는 진동 구간의 시작 구간 또는 비진동 구간의 시작 구간의 크기를 기준으로 진동 소리에 대한 동기화를 수행할 수 있다.

진동 소리 코드를 생성하는 방법은 컴퓨터 장치가 인터페이스 장치를 통해 전송 데이터를 입력받는 단계, 컴퓨터 장치가 기준 프로토콜을 이용하여 전송 데이터를 일련의 이진 코드로 변환하는 단계 및 컴퓨터 장치가 모터를 이용하여 일련의 이진 코드에 대응되는 진동 소리를 출력하는 단계를 포함한다.

진동 소리 코드를 생성하는 방법은 컴퓨터 장치가 마이크를 이용하여 주변 소리를 입력받는 단계를 더 포함할 수 있고, 이 경우 출력하는 단계는 주변 소리가 입력 임계값보다 큰 경우 기준값 또는 주변 소리가 입력 임계값을 초과한 값에 비례하여 진동 구간 및 비진동 구간의 크기가 늘어나도록 진동 소리를 출력한다.

진동 소리 코드를 복호하는 방법은 컴퓨터 장치가 마이크를 통해 진동 소리를 입력받는 단계, 컴퓨터 장치가 마이크를 이용하여 주변 소음을 분석하고, 분석한 주변 소음의 정도에 따라 복호 임계값을 설정하는 단계, 컴퓨터 장치가 기준 시간 구역 단위로 진동 소리가 복호 임계값보다 큰 경우 1로 해석하고, 진동 소리가 복호 임계값 이하인 경우 0으로 해석하여 일련의 이진 코드를 생성하는 단계 및 컴퓨터 장치가 이진 코드와 전송 데이터를 매칭한 코드 테이블을 이용하여 이진 코드를 전송 데이터로 복호하는 단계를 포함한다.

생성하는 단계는 컴퓨터 장치가 진동 소리의 진동 구간 또는 비진동 구간 중 적어도 하나 또는 진동 구간의 시작 구간 또는 비진동 구간의 시작 구간의 크기를 기준으로 진동 소리에 대한 동기화를 수행한 후 이진 코드를 생성할 수 있다.

이하 설명하는 기술은 RF 통신을 사용할 수 없는 환경에서 데이터 전송이 가능한 시스템 내지 방법을 제공한다. 이하 설명하는 기술은 스마트폰과 같은 모바일 단말외에 별도의 장비 없이 음파 통신을 구현한다. 또한 이하 설명하는 기술은 진동 소리가 전달될 수 있는 근거리에서만 사용하기 때문에 타인이 소리를 녹음하여 정보가 유출될 가능성이 희박하다.

이하 설명하는 기술의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템의 개략적인 동작을 예시한 도면이다.
도 2는 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템의 구성을 도시한 블록도의 예이다.
도 3(a)는 진동 소리 코드가 데이터를 표현하는 이진 코드의 예이고, 도 3(b)는 진동 소리 코드의 시작 구간에 대한 예이고, 도 3(c)는 진동 소리 코드의 종료 구간에 대한 예이다.
도 4는 이진 코드 중 0과 1에 대한 진동 신호와 복호 임계값을 적용하여 0과 1을 구분하는 예를 도시한다.
도 5(a)는 이진 코드 중 0과 1에 대한 진동 신호를 도시하고 도 5(b)는 진동 구간과 비진동 구간의 특정 구역을 기준으로 동기화를 수행하는 예를 도시한다.
도 6(a)는 진동 소리 코드를 생성하는 방법에 대한 순서도의 예이고, 도 6(b)는 진동 소리 코드를 복호하는 방법에 대한 순서도의 예이다.
도 7은 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템을 구현하여 텍스트 데이터를 전송하는 실험에 대한 예이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 본 명세서를 통해 설명되는 각 구성부들의 존재 여부는 기능적으로 해석되어야 할 것이며, 이러한 이유로 본 발명의 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100)에 따른 구성부들의 구성은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한도 내에서 대응하는 도면과는 상이해질 수 있음을 명확히 밝혀둔다.

또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

이하 설명하는 기술은 모터를 포함하는 코드 생성 장치(부호화 장치)에서 마이크를 포함하는 코드 복호 장치로 진동을 통해 특정 데이터를 전송하는 기법이다. 코드 생성 장치 및 코드 복호 장치는 일종의 컴퓨터 장치에 해당한다. 다만 PC와 같은 구성을 모두 갖고 있을 필요는 없으며 이하 구체적으로 설명한 구성 및 연산을 수행할 수 있는 연산 장치를 포함하면 충분하다.

예컨대, 코드 생성 장치 및 복호 장치는 스마트폰과 같은 모바일 단말일 수도 있다. 또는 코드 생성 장치는 모바일 단말이고, 복호 장치는 고정된 별도의 장치일 수도 있다. 모바일 단말 경우 진동을 발생시키는 모터, 소리를 획득하는 마이크 및 연산 장치(CPU) 등을 모두 포함하고 있기 때문에, 별도의 장치 없이도 이하 설명하는 기술이 적용 가능하다.

먼저 이하 명세서에서 설명하는 용어를 정의하고자 한다. 모터는 진동과 함께 진동에 수반하는 소리를 출력하게 된다. 진동 소리는 모터의 진동을 통해 발생하는 소리를 의미한다. 진동 소리는 일반적으로 마이크와 같은 장치를 통해 획득 가능하다. 진동은 진동을 인식하는 센서 또는 흔들림을 인식할 수 있는 자이로 센서 등을 통해 인식할 수도 있다.

부호화 장치가 부호화하는 대상이 되는 텍스트 데이터를 전송 데이터라고 명명한다. 전송 데이터는 물론 텍스트 데이터만을 포함하지는 않는다. 예컨대, 코드 데이터는 음성 데이터, 영상 데이터 등을 포함할 수도 있다.

진동 소리 코드는 진동 소리를 통해 표현하는 일종의 코드를 의미한다. 이하 설명하는 기술에서 코드는 이진 코드를 의미한다. 예컨대 전송 데이터가 텍스트 데이터라면 해당 전송 데이터를 이진 코드 일종인 아스키 코드로 표현할 수 있다. 컴퓨터 장치에서 텍스트를 나타내는 코드 중 하나인 아스키(ASCII) 코드는 모든 문자를 이진수 8비트로 표현할 수 있다. 전송 데이터가 텍스트 중 숫자로 제한된다면 아스키 코드를 사용하지 않고, 보다 작은 비트로 전송 데이터를 표현할 수도 있다.

진동 소리 코드는 결국 0을 나타내는 진동 소리 및 1을 나타내는 진동 소리로 표현된다. 0을 나타내는 진동 소리 구간은 0 구간이라고 명명하고, 1을 나타내는 진동 소리 구간은 1 구간이라고 명명한다. 각 구간은 수십 ms과 같은 일정한 시간 간격을 갖는다. 한편 0 구간 및 1 구간을 표현하는 방식은 다양할 수 있다.

나아가 진동 소리 코드에서 진동이 발생하는 구간은 진동 구간이라고 명명하고, 진동이 발생하지 않는 구간은 비진동 구간이라고 명명한다. 상기 0 구간 또는 1 구간은 진동 구간 또는 비진동 구간과 일치할 수도 있고, 0 구간 또는 1 구간이 복수의 진동 구간 및 비진동 구간으로 구성될 수도 있다.

이하에서는 도면을 참조하면서 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100), 진동 소리 코드를 생성하는 방법(200) 및 진동 소리 코드를 복호하는 방법(300)에 관하여 구체적으로 설명하겠다.

도 1은 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100)의 개략적인 동작을 예시한 도면이다. 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100)은 코드 생성 장치(110) 및 코드 복호 장치(150)로 구성된다. 도 1에서 코드 생성 장치(110)는 텍스트 데이터인 전송 데이터 "Test DATA"를 진동 소리 코드로 부호화하고, 모터 장치를 이용하여 해당 진동 소리 코드에 대응하는 진동을 발생시킨다. 코드 복호 장치(150)는 코드 생성 장치(110)로부터 발생하는 진동 소리를 마이크를 입력받고, 해당 진동 소리를 진동 소리 코드로 변환하여 최종적으로 전송 데이터를 복호화한다. 결국 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100)은 특정 전송 데이터를 이진 코드로 변환하여 이를 진동이라는 매개체를 통해 전송하는 시스템이다. 따라서 코드 생성 장치(110) 및 코드 복호 장치(150)는 비교적 근거리에 위치해야만 한다. 주변의 소음 정도 등에 따라 달라질 수 있지만 예컨대, 코드 생성 장치(110)와 코드 복호 장치(150) 사이의 거리는 수 미터 내 정도가 바람직할 것이다.

또한 진동소리는 코드 생성 장치(110)가 진동소리를 증폭시키는 물체와 닿아 있는 경우 그 거리가 더 증가할 수 있다. 예를 들면 코드 생성 장치(110)와 코드 복호 장치(150)가 같은 책상 위에 놓인 경우 코드 생성 장치(110)에서 발생하는 진동소리와 코드 복호 장치(150)에서 감지한 신호의 크기가 증가하여 생성 장치(110)와 코드 복호 장치(150) 사이의 거리가 증가한 경우에도 전송이 가능할 수 있다.

도 2는 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100)의 구성을 도시한 블록도의 예이다.

코드 생성 장치(110)는 전송 데이터 또는 이진 코드를 저장하는 메모리부(111), 이진 코드에 따라 진동을 생성하는 모터부(114) 및 메모리에 전송 데이터가 있는 경우 전송 데이터를 기준 프로토콜에 따라 이진 코드로 변환하고, 저장된 이진 코드 또는 변환된 이진 코드를 기준으로 모터의 진동을 제어하는 코드 생성부(112)를 포함한다.

코드 생성 장치(110)는 전송 데이터 또는 이진 코드를 입력받는 인터페이스부(113)를 더 포함할 수 있다. 사용자가 키보드, 키패드 또는 터치 스크린과 같은 인터페이스 장치를 포함하는 인터페이스부(113)를 통해 코드 생성 장치에 전송 데이터를 입력할 수 있다. 경우에 따라서는 전송 데이터를 표현하는 이진 코드 자체를 입력할 수도 있을 것이다. 나아가 인터페이스부(113)는 무선 또는 유선 네트워크를 통해 다른 장치에 있는 전송 데이터를 전달받는 통신 모듈일 수도 있다.

전술한 바와 같이 전송 데이터는 텍스트 데이터, 소리 데이터, 음성 데이터, 이미지 데이터 및 영상 데이터 중 적어도 하나일 수 있다.

코드 생성 장치(110)는 주변 소리를 입력받는 마이크부(115)를 더 포함할 수 있다. 코드 생성부(112)는 주변 소리가 입력 임계값보다 큰 경우 기준값 또는 주변 소리가 입력 임계값을 초과한 값에 비례하여 진동 구간 및 비진동 구간의 길이가 늘어나도록 모터를 제어할 수 있다. 진동 구간 또는 비진동 구간의 길이가 늘어나면 코드 복호 장치(150)에서는 보다 정확하게 전송 데이터를 복호할 수 있다. 즉, 코드 생성 장치(110)가 주변 소음에 따라서 사전에 복호가 용이한 이진 코드를 전송하는 것이다. 반대로 주변 소음이 거의 없는 경우라면 디폴트(default)로 설정된 진동 구간 및 비진동 구간의 길이를 줄여서 전송할 수도 있을 것이다.

도 3(a)는 진동 소리 코드가 데이터를 표현하는 이진 코드의 예이고, 도 3(b)는 진동 소리 코드의 시작 구간에 대한 예이고, 도 3(c)는 진동 소리 코드의 종료 구간에 대한 예이다.

전술한 바와 같이 소리 코드를 구성하는 이진 코드는 진동 구간 및 비진동 구간으로 표현된다. 가장 기본적으로는 진동 구간이 1을 의미하고, 비진동 구간이 0을 의미할 수 있다. 또는 반대로 진동 구간이 0을 의미하고, 비진동 구간이 1을 의미할 수도 있다.

도 3(a)는 진동 구간과 비진동 구간이 조합된 이진 코드를 표현한다. 즉, 0 구간은 N 초의 비진동 구간과 이에 연속한 M 초의 진동 구간으로 표현되고, 1 구간은 M 초의 진동 구간과 이에 연속한 N 초의 비진동 구간으로 표현된다. 상기 N 초 및 M 초는 서로 다를 수도 있고, 같을 수도 있다.

이진 소리 코드에서 전송 데이터에 대응하는 데이터를 표현하는 구간을 데이터 구간이라고 명명한다. 이진 코드가 진동 구간 1개와 비진동 구간 1개로 구성된다면, 데이터 구간은 제1 시간의 비진동구간과 연속된 제2 시간의 진동구간이 0을 나타내고, 제3 시간의 진동구간과 연속된 제4 시간의 진동구간이 1을 나타내거나, 제1 시간의 비진동구간과 연속된 제2 시간의 진동구간이 1을 나타내고, 제3 시간의 진동구간과 연속된 제4 시간의 진동구간이 0을 나타낼 수 있다. 여기서, 제1 시간, 제2 시간, 제3 시간 및 제4 시간은 서로 같거나 서로 다를 수도 있다.

도 3(a)에서는 진동 구간 1개와 비진동 구간 1개로 구성되는 이진 코드를 설명하였으나, 더 많은 수의 진동 구간 및 비진동 구간의 조합으로 0 구간 또는 1 구간을 표현할 수 있음은 자명하다.

일련의 이진 코드는 코드 시작을 나타내는 시작 구간, 전송 데이터에 해당하는 데이터 구간 및 코드 종료를 나타내는 종료 구간을 포함한다. 시작 구간 및 종료 구간은 소리 이진 코드 복호 시에 코드의 시작 및 종료를 알려주는 역할을 수행한다. 시작 구간 및 종료 구간은 사전에 정의된 다양한 형태가 사용될 수 있다. 도 3(b)는 3개의 연속된 진동 구간(on+on+on)으로 표현되는 시작 구간을 예시하고 있고, 3(c)는 3개의 연속된 비진동 구간(off+off+off)으로 표현되는 종료 구간을 예시하고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 코드 복호 장치(150)는 진동 소리를 입력받는 마이크부(151) ,이진 코드와 전송 데이터를 매칭한 코드 테이블을 저장하는 테이블 메모리부(152) 및 진동 소리가 복호 임계값보다 큰 경우 진동 구간으로 해석하고, 진동 소리가 복호 임계값 이하인 경우 비진동 구간으로 해석하여 일련의 복호 이진 코드를 생성하고, 코드 테이블을 이용하여 일련의 복호 이진 코드를 전송 데이터로 복호하는 코드 복호부(153)를 포함한다. 코드 복호 장치(150)는 복호한 전송 데이터를 출력하는 디스플레이부(154)를 더 포함할 수도 있다. 복호 이진 코드는 코드 복호 장치(150)에서 수신한 진동 소리를 0과 1로 구성된 이진 코드로 변환한 결과를 의미한다.

코드 복호부(153)는 마이크부(151)를 이용하여 주변 소음을 분석하고, 분석한 주변 소음의 정도에 따라 복호 임계값을 설정할 수 있다. 도 4에서 x 축은 시간이고, y 축은 소리의 크기에 해당한다.

도 4는 이진 코드 중 0과 1에 대한 진동 신호와 복호 임계값을 적용하여 0과 1을 구분하는 예를 도시한다. 도 4는 진동 소리가 복호 임계값을 넘는 경우 진동 구간으로 해석하고, 복호 임계값 이하인 경우 비진동 구간으로 해석하는 예이다. 일예로 도 4에서 소리의 크기가 0.05를 초과하는 값이 있는 경우 진동 구간으로 해석하고, 0.05를 넘는 값이 없는 경우 비진동 구간으로 해석한 예이다. 도 4는 진동 구간이 1 구간이고, 비진동 구간이 0 구간인 예이다.

구체적으로 코드 복호부(153)는 마이크부(151)를 통해 수신환경을 감지한다. 주변의 소음정도에 따라 수신되는 진동신호 역시 변화하기 때문에 신호를 수신하기 이전에 미리 주변소음환경을 분석한 뒤 이를 통해 수신신호를 분석하는데 사용될 복호 임계값을 설정하게 된다. 아래의 수학식 1은 복호 임계값(Threshold)의 예이다.

여기서,

은 수신한 잡음 표본 평균을 의미하고,

는 수신한 잡음 표본 표준 편차를 의미한다. noise(n)은 n번째 주변 소음이고, L은 주변 소음의 측정 길이값이고, a 및 b는 복호 임계값을 조절하기 위한 상수값이다.

표본평균의 절대치에 표본표준편차의 a(실수) 배와 b(상수) 값을 더한 뒤 2로 나누어 복호 임계값을 설정한다. a값을 크게 할수록 임계값이 커져 주변의 소음에 영향을 덜 받게 된다. b값은 임계값이 주변 환경에 따라 크게 변화하는 것을 막기 위해 주변 소음과는 별개로 미리 정해놓은 값이다. a 및 b 값은 주변 환경 및 시스템의 성능 등에 따라 변경될 수 있는 값이다.

한편 진동 소리 코드에는 참조 구간(reference)이 포함될 수도 있다. 즉, 사전에 약속된 일정한 패턴의 참조 구간을 진동 소리 구간에 포함시켜, 코드 복호 장치(150)가 복호 임계값을 설정한 후 참조 구간을 복호하여 사전에 복호 임계값이 제대로 설정되었는지 여부를 확인할 수 있다.

한편 도 4는 실제 수신된 진동신호의 일부를 절대값의 형태로 나타낸 것이다. 수신된 신호가 임계값 보다 크면 1, 이하이면 0 이라고 판별하는데, 실제 전송되는 신호는 on, off 구간이 미리 정한 시간보다 조금 빨리 나타나거나 느리게 나타나는 경우가 발생한다. 이러한 경우에 생길 수 있는 잘못된 신호 해석을 막기 위해 동기화 과정이 필요하다.

도 5(a)는 이진 코드 중 0과 1에 대한 진동 신호를 도시하고 도 5(b)는 진동 구간과 비진동 구간의 특정 구역을 기준으로 동기화를 수행하는 예를 도시한다.

도 5(a)는 진동신호의 특징을 나타낸 도면이다. 진동모터에 의해서 발생되는 진동은 off 상태로 변환한다 해도 바로 그 진동이 사라지는 것이 아니라 짧은 시간동안 그 여진이 남게 된다. 때문에 진동신호를 분석해 보면 신호가 시작될 때의 신호의 크기가 증가하는 기울기와 신호가 끝날 때의 감소 기울기의 크기가 다르다. 이러한 특징을 이용하여 동기화 과정을 수행할 수 있다. 신호의 on 부분에서는 off 부분에 비해 수신신호 분석 영역에 따른 분석신호의 크기 변화가 크게 나타나게 되고 on, off의 시작구간의 크기를 비교하면 동기화가 필요한지 여부를 결정할 수 있다.

코드 복호부(153)는 진동 소리의 진동 구간 또는 비진동 구간 중 적어도 하나 또는 진동 구간의 시작 구간 또는 비진동 구간의 시작 구간의 크기를 기준으로 진동 소리에 대한 동기화를 수행할 수 있다.

동기화는 데이터 구간에서 수시로 행해진다. 신호의 내부에서는 진동신호의 on 구간에서의 파형의 모양을 이용하여 동기화를 실행하게 되는데, 도 5(b)에서는 신호를 판별하는 두 구간을 K개의 구간으로 세분한 뒤 각각 처음 시작하는 구간(파란영역과 빨간영역)에서의 신호의 크기를 비교하여 파란역역의 크기가 더 작으면 일정한 시간만큼 지연시켜 송신구간을 조절한다. 검은영역은 동기화 과정에서 지연된 구간에 해당한다.

즉 코드 복호부(153)는 진동 구간 및 비진동 구간의 주파수 특성(소리의 크기 변화)을 이용하여 현재 수신되는 소리 이진 코드의 시간축 상에서의 동기화를 수행할 수 있다. 도 5(b)는 동기화에 사용되는 구간에 대한 예에 불과하며, 진동 특성 또는 장치 특성에 따라 다른 구간을 동기화에 사용할 수도 있다.

도 6(a)는 진동 소리 코드를 생성하는 방법(200)에 대한 순서도의 예이고, 도 6(b)는 진동 소리 코드를 복호하는 방법(300)에 대한 순서도의 예이다. 전술한 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템(100)와 중복되는 내용은 생략하거나 간략하게 설명하고자 한다.

진동 소리 코드를 생성하는 방법(200)은 컴퓨터 장치가 인터페이스 장치를 통해 전송 데이터를 입력받는 단계(210), 컴퓨터 장치가 기준 프로토콜을 이용하여 전송 데이터를 일련의 이진 코드로 변환하는 단계(230) 및 컴퓨터 장치가 모터를 이용하여 일련의 이진 코드에 대응되는 진동 소리를 출력하는 단계(240)를 포함한다. 여기서 컴퓨터 장치는 전술한 코드 생성 장치(110)에 해당한다.

진동 소리 코드를 생성하는 방법(200)은 컴퓨터 장치가 마이크를 이용하여 주변 소리를 입력받는 단계(220)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 출력하는 단계(240)에서 컴퓨터 장치가 주변 소리가 입력 임계값보다 큰 경우 기준값 또는 주변 소리가 입력 임계값을 초과한 값에 비례하여 진동 구간 및 비진동 구간의 길이가 늘어나도록 제어한다. 입력 임계값은 주변 환경 및 시스템 성능에 따라 변경될 수 있는 값이다.

주변 소리가 입력 임계값 보다 큰 경우 사전에 결정된 기준값(예컨대, 1.5배)로 진동 구간 및 비진동 구간의 길이를 크게 할 수 있다. 또는 주변 소리가 입력 임계값을 초과하는 값에 비례하게 진동 구간 및 비진동 구간의 길이를 늘일 수도 있다.

일련의 이진 코드는 코드 시작을 나타내는 시작 구간, 전송 데이터에 해당하는 데이터 구간 및 코드 종료를 나타내는 종료 구간을 포함한다.

진동 소리 코드를 복호하는 방법(300)은 컴퓨터 장치가 마이크를 통해 진동 소리를 입력받는 단계(310), 컴퓨터 장치가 마이크를 이용하여 주변 소음을 분석하고, 분석한 주변 소음의 정도에 따라 복호 임계값을 설정하는 단계(320), 컴퓨터 장치가 기준 시간 구역 단위로 진동 소리가 복호 임계값보다 큰 경우 진동구간으로 해석하고, 진동 소리가 복호 임계값 이하인 경우 비진동구간으로 해석하여 일련의 이진 코드를 생성하는 단계(330) 및 컴퓨터 장치가 이진 코드와 전송 데이터를 매칭한 코드 테이블을 이용하여 이진 코드를 전송 데이터로 복호하는 단계(340)를 포함한다. 여기서 컴퓨터 장치는 전술한 코드 복호 장치(150)를 의미한다.

복호 임계값을 설정하는 단계(320)는 전술한 수학식 1을 사용하여 컴퓨터 장치가 생성할 수 있다.

생성하는 단계(330)는 컴퓨터 장치가 진동 소리의 진동 구간 또는 비진동 구간 중 적어도 하나 또는 진동 구간의 시작 구간 또는 비진동 구간의 시작 구간의 크기를 기준으로 진동 소리에 대한 동기화를 수행한 후 이진 코드를 생성할 수 있다.

입력되는 진동 소리에 대한 이진 코드가 생성되면 컴퓨터 장치는 전송 데이터를 부호화한 방식에 따라 이진 코드를 복호한다. 즉, 컴퓨터 장치는 코드 테이블을 이용하여 일정한 길이(예컨대 8비트)의 이진 코드 단위별로 해당 이진 코드가 의미하는 특정한 데이터를 복호한다.

도 7은 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템을 구현하여 텍스트 데이터를 전송하는 실험에 대한 예이다. 도 7은 스마트폰을 사용하여 코드 생성 장치(110) 및 코드 복호 장치(150)를 구현한 예이다.

도 7 좌측에 도시된 코드 생성 장치(110)에 "To be, or not to be"라는 텍스트 데이터(전송 데이터)를 입력하였다. 코드 생성 장치(110)는 텍스트 데이터를 표현하는 다양한 코드 중에 하나(예컨대, 아스키 코드)를 사용하여 입력된 텍스트 데이터를 이진 코드로 변환하고, 이를 진동으로 출력한다. 도 7의 우측에 도시된 인접한 코드 복호 장치(150)는 마이크를 통해 진동 소리를 입력받고, 코드 생성 장치(110)의 동작과는 반대로 텍스트 데이터를 복호하였다. 코드 복호 장치(150)는 일정한 복호 임계값(145)을 사용하여 전송 데이터를 복호하였고, 입력된 텍스트 데이터인 "To be, or not to be"를 복호하였다.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

100 : 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템
110 : 코드 생성 장치 111 : 메모리부
112 : 코드생성부 113 : 인터페이스부
114 : 모터부 115 : 마이크부
150 : 코드 복호 장치 151 : 마이크부
152 : 테이블 메모리부 153 : 코드복호
154 : 디스플레이부

Claims (18)

1. 모터를 이용하여 전송 데이터를 표현하는 일련의 이진 코드에 해당하는 진동 소리를 출력하는 코드 생성 장치; 및
   마이크를 이용하여 상기 진동 소리를 수신하고, 상기 이진 코드를 복호하는 코드 복호 장치를 포함하되,
   상기 코드 복호 장치는 상기 진동 소리가 복호 임계값보다 큰 경우 진동 구간으로 해석하고, 상기 진동 소리가 복호 임계값 이하인 경우 비진동 구간으로 해석하여 일련의 이진 코드를 생성하고, 상기 이진 코드와 상기 전송 데이터를 매칭한 코드 테이블을 이용하여 상기 일련의 복호 이진 코드를 상기 전송 데이터로 복호하고,
   상기 코드 복호 장치는 상기 마이크를 이용하여 주변 소음을 분석하고, 분석한 주변 소음의 정도에 따라 아래의 수식으로 표현되는 상기 복호 임계값(Threshold)을 설정하는 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
   

   

   
   (여기서,

   

   이고, noise(n)은 n번째 주변 소음이고, L은 주변 소음의 측정 길이값이고,

   

   이고, a 및 b는 상기 복호 임계값을 조절하기 위한 상수값임)
2. 제1항에 있어서,
   상기 코드 생성 장치는
   상기 전송 데이터 또는 상기 이진 코드를 저장하는 메모리부;
   상기 이진 코드에 따라 진동을 생성하는 모터부; 및
   상기 메모리에 전송 데이터가 있는 경우 상기 전송 데이터를 기준 프로토콜에 따라 상기 이진 코드로 변환하고, 상기 저장된 이진 코드 또는 상기 변환된 이진 코드를 기준으로 상기 모터의 진동을 제어하는 코드 생성부를 포함하는 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 코드 생성 장치는 상기 전송 데이터 또는 상기 이진 코드를 입력받는 인터페이스부를 더 포함하는 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 코드 생성 장치는 주변 소리를 입력받는 마이크를 더 포함하고,
   상기 코드 생성부는 상기 주변 소리가 입력 임계값보다 큰 경우 기준값 또는 상기 주변 소리가 입력 임계값을 초과한 값에 비례하여 진동 구간 및 비진동 구간의 길이가 늘어나도록 상기 모터를 제어하는 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 전송 데이터는 텍스트 데이터, 소리 데이터, 음성 데이터, 이미지 데이터 및 영상 데이터 중 적어도 하나인 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 일련의 이진 코드는 코드 시작을 나타내는 시작 구간, 상기 전송 데이터에 해당하는 데이터 구간 및 코드 종료를 나타내는 종료 구간을 포함하는 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 데이터 구간은
   제1 시간의 비진동구간과 연속된 제2 시간의 진동구간이 0을 나타내고, 제3 시간의 진동구간과 연속된 제4 시간의 진동구간이 1을 나타내거나,
   제1 시간의 비진동구간과 연속된 제2 시간의 진동구간이 1을 나타내고, 제3 시간의 진동구간과 연속된 제4 시간의 진동구간이 0을 나타내는 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 코드 복호 장치는
   상기 진동 소리를 입력받는 마이크부;
   상기 이진 코드와 상기 전송 데이터를 매칭한 코드 테이블을 저장하는 테이블 메모리부; 및
   상기 진동 소리가 복호 임계값보다 큰 경우 진동 구간으로 해석하고, 상기 진동 소리가 복호 임계값 이하인 경우 비진동 구간으로 해석하여 일련의 복호 이진 코드를 생성하고, 상기 코드 테이블을 이용하여 상기 일련의 복호 이진 코드를 상기 전송 데이터로 복호하는 코드 복호부를 포함하는 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 코드 복호 장치는
    상기 진동 구간의 시작 구간 또는 상기 비진동 구간의 시작 구간의 크기 중 적어도 하나를 기준으로 상기 진동 구간 또는 상기 비진동 구간에 대한 동기화를 수행하는 진동 소리 코드를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템.
12. 삭제
13. 삭제
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18. 삭제

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