KR101547962B1

KR101547962B1 - 무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수 관리시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR101547962B1
Application number: KR1020150104845A
Authority: KR
Inventors: 한대현; 한승민; 신철하
Original assignee: 주식회사 대경바스컴
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2015-09-04

Abstract

본 발명은 무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수 관리시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 일반적으로 사용되는 중간주파수 방식의 무선 마이크 수신기의 회로를 응용하여 주파수 스펙트럼 분석기로 활용하고, 실시간 네트워크 전송 방식을 이용하여 수신기 내부 저장장치 소요를 절감하며, 서버를 이용하여 다량으로 설치된 무선 마이크 수신기의 정보들을 종합하여 처리하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 다양한 지역별 시간별로 측정된 스펙트럼 분석 데이터를 활용하여, 무선 마이크의 사용자에게 사용 가능한 주파수를 추천할 수 있고, 잡음의 원인 및 해결 방안을 지원해 줄 수 있으며, 나아가 국가적인 주파수 정책 입안에 기초 자료로서 활용될 수 있다.

Description

무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수 관리시스템 및 그 방법{A frequency management system and method through a wireless microphone frequency environmental analysis}

본 발명은 무선 마이크 내부의 수신 전파 주파수 스펙트럼분석 결과와 네트워크로 연결된 서버상의 데이터 저장소 및 데이터 처리기를 통하여, 최적의 주파수를 찾아내고 관리해주는 주파수 관리시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 마이크 내부의 검파 회로를 이용하여, 안테나를 통해 인입되는 전파의 주파수 성분을 분석한 후 분석 결과를 네트워크를 통하여 서버로 전송하고, 이를 전송받은 서버에서는 전송된 데이터를 시간대별로 취합하고 주변의 무선 마이크에서 수집된 데이터를 참조하여, 해당 무선 마이크에서 사용 가능한 최적의 주파수를 선택하여 지정해 줄 수 있도록 발명한 무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수 관리시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 무선 마이크는 송신기와 수신기가 1:1로 매칭되고, 송신기와 수신기 사이의 거리가 100m 이내로 가까우며, 가시거리 내에 위치한다는 면에서 다른 라디오 주파수를 사용하는 시스템과 차별된다.

즉, 무선 마이크는 송신기와 수신기 셋트로 독립적인 무선 통신 시스템을 이루게 된다.

세계적으로 음성의 라디오 전송을 위한 무선 마이크용 주파수 대역은 해당 국가의 주파수 관리 규정에 의해 관리되는데, 대부분의 국가에서 무선 마이크용 주파수 대역은 40MHz 대역 내외로 제한되며, 무선 마이크의 출력 조건 역시 10㎽에서 30㎽ 수준으로 제한된다.

이는 무선 마이크의 채널선정이 자유롭고, 저출력 송신기의 경우 설치 장소의 제한이 없기 때문에, 출력 제한이 없을 경우 혼선으로 인하여 대부분의 허가된 주파수 대역을 사용하지 못하게 되는 상황이 발생하기 때문이다.

그럼에도 불구하고 공연장, 방송국 등에서 여러 개의 무선 마이크가 동시에 사용되는 경우가 많으며, 채널 선정 또한 자유롭기 때문에, 시간대별 장소별 혼선이 매우 심각한 실정이다.

한편, 국내의 경우 무선 마이크를 위하여 할당된 주파수 대역이 DTV(Digital Television)나 다른 통신시스템의 주파수와 겹치는 경우가 있으며, 또한 원인불명의 해당 대역 노이즈나 전파 장애가 일어나는 경우가 있다.

이때 무선 마이크가 켜져 있는 상태이고 증폭장비와 함께 동작되고 있던 상태라면, 사용자는 대단히 큰 소음을 듣게 되며, 증폭 장비 고장의 원인이 되기도 한다.

이러한 문제를 막기 위하여, 무선 마이크 시스템의 설치시에는 주파수 환경의 분석이 필수적으로 요구되지만, 실제적으로는 설치 당시의 주파수 환경만 고려하여 설치되고, 이후 시간대별 주파수 환경 등은 고려되지 않는다. 그런 이유로 설치시에는 정상동작을 하다가도, 막상 실제 사용시에는 문제가 발생하는 경우가 많이 발생한다.

또한, 아날로그 무선 마이크는 일반적으로 음성신호의 전송방식으로서 주파수 변조(Frequency Modulation)방식을 주로 사용하는데, 통상 송신기는 흡음부, 압신부, 반송파 발진부, 변조부, RF 송신부 등으로 이루어지며, 가장 자주 사용되는 슈퍼헤테로다인 방식 수신기(이하 수신기)는 RF(Radio Frequency) 수신 및 동조부, 국부 주파수 발진부, 주파수 변환부(믹서), 채널 선택부(필터), 검파부, 복조부, 저주파 처리부 등으로 이루어진다.

여기서 국부 주파수 발진부, 주파수 변환부, 채널 선택부, 검파부, 복조부를 통합하여 검파 및 복조부로 표현할 수 있는데, 여기서 검파부는 중간주파수용 필터를 통해 국부 주파수에 따라서 계산된 원하는 주파수만을 통과시켜 복조하며, 이때 원하는 주파수의 신호크기를 알 수 있다.

이러한 원리를 이용하여, 국부 주파수를 무선 마이크가 수신 가능한 전 대역 주파수에 걸쳐 변경해가는 동시에, 검파기를 통과한 중간주파수를 충분히 증폭하여, 그 세기를 정량적으로 데이터화하면 무선 마이크가 수신할 수 있는 모든 주파수 대역의 주파수 스펙트럼 분석 데이터를 얻을 수 있다.

이때 중간주파수용 필터의 대역폭이 수집된 스펙트럼 분석 데이터의 RBW (Resolution Bandwidth)가 되며, 좀 더 상세한 자료를 위하여 중간주파수용 필터 외에 크리스탈 필터 등 대역폭이 좁은 필터를 추가적으로 사용할 수 있다.

이렇게 수집된 데이터는 고가의 스펙트럼 분석기나 주파수 환경 분석 장치 대신, 간략하게나마 수신기가 위치한 지역의 주파수 환경 분석기 역할을 할 수 있다.

다만, 이러한 주파수 환경 분석 결과를 시간대별로 누적하고 처리하기 위해서는 수신기 내부에 대용량의 저장장치를 필요로 하거나, 또는 퍼스널 컴퓨터(PC) 등과 연결하여 GUI(Graphic User Interface)부를 통하여 저장하거나 처리하게 된다.

한편, 수신기 내부에 대용량의 저장장치를 내장할 경우 수신기 단가 상승의 원인이 되며, 또한 최초 셋팅시나 전파 환경에 문제점 발생시를 제외하면 저장장치가 사용될 일이 없기 때문에 자원의 낭비가 심해진다.

그런데, PC 등과 연결하는 경우에는 한 번에 한 대의 수신기 특성만 감시할 수 있으며, 사용자가 직접 PC를 셋팅하고 GUI부를 구동하며, GUI의 데이터 관리 등을 하여야 한다는 불편함이 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2003-0017037호(2003년 03월 03일) 대한민국 등록특허공보 10-1376721호(2014년 03월 14일) 대한민국 공개특허공보 10-2009-0003005호(2009년 01월 09일) 대한민국 등록특허공보 10-0980392호(2010년 08월 31일)

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 수신기를 통하여 수집된 주파수 스펙트럼 분석 데이터를 실시간으로 서버로 전송하고, 서버에서는 해당 데이터를 수신기별로 저장하며, 수신기 설치 장소의 위치 정보를 활용하여 지역별, 시간대별 주파수 스펙트럼 현황을 분석하고 그에 대응하여 해당 수신기의 가장 적합한 주파수를 선정하고 통보할 수 있는 무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수 관리시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

보다 구체적으로, 본 발명은 무선 마이크 수신기에 주파수 스펙트럼 분석을 위한 회로 및 프로그램을 추가하고, 수신기에서 수집된 주파수 스펙트럼 분석정보, 시간정보, 위치정보 추론을 위한 수신기 고유 정보를 IP 네트워크를 통하여 서버로 전송하면, 서버에서는 각 정보를 저장하여 해당 수신기의 시간대별 주파수 스펙트럼 분석 정보를 취합하고, 통계적으로 잡음유입이 가장 적은 주파수를 선택하여 해당 수신기로 전송해 주면, 사용자는 수신기에 전송된 권장 주파수의 사용 여부를 결정하여, 사용할 수 있도록 지원해 줄 수 있는 무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수 관리시스템 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주파수 관리시스템은, 무선 마이크 수신기의 전반적인 제어기능을 수행함은 물론 사용자가 원하는 기능을 구현하는 제어부와, 상기 제어부의 제어를 받아 무선 마이크 사용 대역인 고주파를 수신하는 안테나를 통해 고주파를 입력받으며 동조회로를 거쳐 1차적으로 원하는 고주파를 필터링하여 수신하고 1차 고주파 증폭하는 RF 수신 및 동조부, 상기 RF 수신 및 동조부를 거쳐 입력된 고주파를 중간주파수로 변환하고 필터를 통해 채널을 선택하여 복조하되 채널 선택 이후 해당 채널의 IF레벨을 측정하여 저장함은 물론 수신된 고주파 대역의 주파수 스펙트럼을 측정하는 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부, 상기 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부를 통해 복조되어 입력되는 결과인 오디오 신호에 압신처리와 증폭 및 이퀄라이징의 기능을 거쳐서 오디오 출력 포트로 출력하는 음향 처리부, 무선 마이크 수신기에서 수행되는 각종 정보를 표시함은 물론 사용자와의 인터페이스를 제공하는 표시부, 상기 제어부에 저장된 스펙트럼 데이터 및 상태 데이터를 서버로 전송하고, 제어 데이터를 전송받는 수신기 네트워크 전송 및 수신부로 구성된 무선 마이크 수신기와;

상기 무선 마이크 수신기에서 전송되어 오는 각종 데이터를 데이터 저장부로 전송함은 물론 데이터 저장부에 저장된 각종 데이터를 무선 마이크 수신기 측으로 전달하는 서버 네트워크 전송 및 수신부와, 상기 무선 마이크 수신기로부터 전송받은 각 수신기의 ID와 시간별로 각 무선 마이크에서 사용되는 전 주파수 대역의 측정레벨을 정렬하여 스펙트럼 데이터로 저장하고, 각각의 무선 마이크 수신기들의 최초 설치시 수기로 입력되는 각 무선 마이크 수신기 ID를 기입력되어 있던 ID별 설치위치로 치환/분류하여 저장하는 데이터 저장부, 상기 데이터 저장부에 저장된 스펙트럼 데이터를 각 무선 마이크 수신기 ID별, 지역별, 시간별로 인덱싱하여 주파수 스펙트럼 데이터를 완성함은 물론 무선 마이크 수신기나 GUI(Graphic User Interface)부에서 요청시 원하는 데이터를 전송하는 데이터 처리부로 구성된 서버와;

상기 서버에서 처리된 데이터를 전송받아서 사용자에게 표시해주는 PC(Personal Computer)상의 GUI부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부는, 입력 신호와 출력 신호의 위상차(位相差)를 검출하고, 전압제어 발진기(VCO)를 제어하여 정확하게 고정시킨 주파수 신호를 발신하는 위상고정루프(PLL; Phase Locked Loop)와; 상기 위상고정루프에서 출력되는 주파수에 대응하여 수퍼헤테로다인 수신기에서 필요로 하는 국부발진 주파수를 발생시켜 주는 국부 주파수 발진기와; 상기 무선 마이크 수신부 내의 RF 수신 및 동조부로부터 전달된 고주파 신호에 상기 국부 주파수 발진기에서 생성된 국부 주파수를 합성하여 중간 주파수(IF, Intermediate Frequency)를 만들어 내는 주파수 합성기와; 상기 주파수 합성기에서 출력되는 중간 주파수 중 정해진 대역폭만이 선택하여 출력하는 채널 선택 필터와; 상기 채널 선택 필터를 통해 선택된 중간 주파수의 레벨을 측정하여 기록하는 IF 레벨측정기와; 상기 채널 선택 필터를 통해 선택된 중간 주파수를 정해진 레벨로 증폭해 주는 중간 주파수 증폭기와; 상기 중간 주파수 증폭기를 통해 출력되는 신호의 진폭을 일정한 한계로 통제하는 리미터와; 상기 리미터를 통해 진폭이 제한된 신호를 음향신호로 복조하는 복조기와; 상기 복조기를 통해 복조된 음향신호 내에 고주파 성분의 상대적 강도를 감소시켜 신호 레벨을 원래의 상태로 복귀한 후 음향 처리부로 출력하는 디엠퍼시스회로;로 구성한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 IF 레벨측정기는 IF 증폭기와 협대역 크리스탈 필터 및 RF 검출기를 구비한 것을 특징으로 한다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주파수 관리방법은, 무선 마이크 수신기와 서버 및 GUI부를 이용하여 무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수를 관리하는 방법에 있어서, 무선 마이크 수신기 내 제어부에서 무선 마이크 송신기가 사용되고 있는지 여부를 확인하는 단계와; 무선 마이크의 송신기가 켜져 있고 사용중이면 위상고정루프(PLL)에 사용 주파수의 국부 주파수를 셋팅하는 단계와; 위상고정루프가 "락(Lock) 상태인지를 계속 확인하는 단계와; 위상고정루프가 "락" 상태이면 검파회로로서 동작하도록 유지하면서 무선 마이크 송신기가 사용되고 있는지를 계속 확인하는 단계와; 상기 제어부에서 판단한 결과 무선 마이크의 송신기가 꺼지며 사용중이 아니면 음향신호의 출력을 차단하고, 위상고정루프에 무선 마이크 주파수 대역의 최저 주파수를 국부 주파수로 셋팅하는 단계와; 위상고정루프가 "락(Lock) 상태인지를 계속 확인하는 단계와; 위상고정루프가 "락" 상태이면 생성된 중간 주파수의 레벨을 IF 레벨측정기를 통해 측정하는 단계와; 무선 마이크 수신기 내의 저장소에 해당 주파수의 레벨 데이터를 추가 저장하는 단계와; 무선 마이크 수신기의 내장 RTC(real time clock)로부터 현재의 시간과 측정한 주파수 및 측정된 레벨을 미리 입력되어 있는 주소를 참조하여 서버로 전송하는 단계와; 위상고정루프의 주파수가 최대 국부 주파수보다 작은지를 판단하는 단계와; 위상고정루프의 주파수가 최대 국부 주파수보다 크면 종료하는 단계와; 상기 무선 마이크 수신기 내 제어부에서 위상고정루프의 주파수가 최대 국부 주파수보다 작으면, 위상고정루프의 주파수를 현재 주파수에 중간 주파수(IF) 대역 필터의 대역폭만큼 증분하여 적용하고 다시 위상고정루프가 "락(Lock) 상태인지를 계속 확인하는 단계로 되돌아가는 단계와; 상기 무선 마이크 수신기로부터 데이터들이 전송되어 올 때마다 서버 내의 데이터 처리부에서 수신하여 수신기 ID별로 분류하여 데이터 저장부에 저장하는 단계와; 하나의 수신기에서 전 주파수 대역에 대한 스펙트럼 데이터 전송이 완료될 때까지 반복해서 저장하는 단계와; 하나의 수신기에서 전 주파수 대역에 대한 스펙트럼 데이터 전송이 완료되면 상기 서버 내 데이터 처리부에서 해당 수신기에 대한 전 대역 스펙트럼 데이터 및 그래프를 완성하여 시간 데이터와 함께 데이터 저장부에 저장하는 단계와; 무선 마이크 수신기 판매시 입력된 수신기 ID별 위치정보와 시간 데이터를 데이터 처리부에서 인덱스로 데이터 저장부에 저장하는 단계와; 상기 서버 내의 데이터 처리부에서 무선 마이크 수신기 또는 GUI(Graphic User Interface)부로부터 데이터 요청이 있는지 판단하는 단계와; 무선 마이크 수신기 또는 GUI부로부터 데이터 요청이 있으면 무선 마이크 수신기 또는 GUI부에서 요청한 시간, 위치정보 및 주파수 범위에 따라 스펙트럼 데이터를 데이터 저장부로부터 인출하여 제공하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수관리시스템 및 그 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

실시간 전송 방식과 서버를 이용한 정보 처리를 통하여, 해당 기능을 실행하기 위하여 필요한 각 수신기별 정보 저장 및 정보 처리 자원을 절약할 수 있다.

사용자는 무선 마이크를 이용하지 않는 시간에 자동적으로 환경 평가가 지속되어, 설치환경을 점검해 주기 때문에 별도의 노력 없이 자신의 사용환경에 대한 점검결과를 얻을 수 있다.

또한, 인접 장소에 설치되어 있는 무선 마이크의 영향도 함께 확인할 수 있으며, 특정 시간대에만 발생하는 잡음의 원인분석에 도움이 된다.

사용자가 다수 개의 무선 마이크를 함께 사용하는 경우, 각 무선 마이크의 미사용시 잡음레벨을 비교하여, 고장이나 특별히 잡음레벨이 높은 무선 마이크를 특정하여, 수리 등의 조치를 취할 수 있고, 사용자의 요청 없이도, 서버를 운용하고 있는 판매자는 고장 장비를 사전에 파악하여 사용자를 실시간으로 지원할 수 있다.

국가에서는 주파수 관련 정책 입안 및 주파수 사용 현황 등을 감시하기 위하여, 고가의 주파수 환경 분석기를 탑재한 차량 등을 운행하여, 전국의 주파수 환경을 수집하여 자료로서 관리하고 있다. 이러한 고비용을 요구하는 투자 없이도, 본 발명을 적용한 무선 마이크의 설치 장소가 늘어날수록, 무선 마이크 사용 주파수 대역의 지역별 주파수 환경 분석이 용이해지며, 이후 주파수 정책의 입안 등에 중요한 자료로 활용될 수 있으므로 높은 공익적 효과를 얻을 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명이 적용된 주파수 관리시스템의 일실시 예에 따른 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 주파수 관리시스템 중 무선 마이크 수신기 내 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부의 상세 블럭 구성도.
도 3은 본 발명 방법 중 무선 마이크 수신기에서 수행하는 스펙트럼 분석 동작을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 4는 본 발명 방법 중 서버에서 수행하는 동작을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 5는 본 발명의 주파수 관리시스템을 통하여 수집된 스펙트럼 분석 데이터의 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수관리시스템 및 그 방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명이 적용된 주파수 관리시스템의 일실시 예에 따른 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 무선 마이크 수신기(100)는 RF 수신 및 동조부(110), 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부(120), 음향 처리부(130), 표시부(140), 네트워크전송부(150), 제어부(160)를 포함한다.

이때, 상기 RF 수신 및 동조부(110)에서 무선 마이크 사용 대역인 고주파를 수신하는 안테나를 통해 고주파를 입력받으며, 동조회로를 거쳐 1차적으로 원하는 고주파를 필터링하여 수신하고, 1차 고주파 증폭한다.

또, 상기 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부(120)는 입력된 고주파를 중간주파수로 변환하고, 필터를 통해 채널을 선택하여 복조하는데, 이때 채널 선택 이후 해당 채널의 IF 레벨을 측정하여 저장한다.

또한, 상기 음향 처리부(130)는 복조된 결과인 오디오 신호에 압신처리, 증폭, 이퀄라이징 등의 기능을 거쳐서 오디오 출력 포트로 출력한다.

또, 상기 표시부(140)와 제어부(160)는 사용자가 원하는 기능을 구현할 수 있도록 사용자와의 인터페이스를 제공하며, 수신기 네트워크 전송 및 수신부(150)는 저장된 스펙트럼 데이터 및 상태 데이터를 서버로 전송하고, 제어 데이터를 수신받는 역할을 한다.

한편, 서버(200)는 서버 네트워크 전송 및 수신부(230)와 데이터 저장부(210), 데이터 처리부(220)를 포함한다.

이때, 상기 데이터 저장부(210)는 무선 마이크 수신기(100)로부터 전송받은 수신기 ID, 시간, 스펙트럼 데이터를 저장하고, 무선 마이크 수신기(100)의 최초 설치시 수기로 입력되는 수신기 ID별 설치위치를 저장한다.

또, 상기 데이터 처리부(220)는 저장된 스펙트럼 데이터를 수신기 ID별, 지역별, 시간별로 인덱싱하며, 무선 마이크 수신기(100)나 GUI부(310)에서 요청있을시 원하는 데이터를 전송한다.

또한, GUI부(310)는 PC(Personal Computer; 300) 내에 구비된 것으로, 사용자가 원하는 장소, 원하는 시간, 원하는 주파수 대역의 스펙트럼 정보를 서버(200)로 요청하고, 서버(200)로부터 전달받은 데이터를 표, 그래프 등 사용자가 인지하기 쉬운 형태로 전환하여 표시한다.

한편, 도 2는 본 발명의 주파수 관리시스템 중 무선 마이크 수신기 내 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부의 상세 블럭 구성도를 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면 도 1의 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부(120)는 도 1의 RF수신, 동조부(110)로부터 전달된 고주파 신호에 국부 주파수 발진기(122)에서 생성된 국부 주파수를 주파수 합성기(121)에서 합성하여 중간 주파수(IF, Intermediate Frequency)를 만들어낸다.

이때, 상기 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부(120) 내 위상고정루프(PLL; Phase Locked Loop; 123)는 입력 신호와 출력 신호의 위상차(位相差)를 검출하고, 전압제어 발진기(VCO)를 제어하여 정확하게 고정시킨 주파수 신호를 발신한다.

또, 상기 국부 주파수 발진기(122)는 상기 위상고정루프(122)에서 출력되는 주파수에 대응하여 수퍼헤테로다인 수신기에서 필요로 하는 국부발진 주파수를 발생시켜 준다.

또한, 주파수 합성기(121)는 상기 무선 마이크 수신부(100) 내의 RF 수신 및 동조부(110)로부터 전달된 고주파 신호에 상기 국부 주파수 발진기에서 생성된 국부 주파수를 합성하여 중간 주파수(IF, Intermediate Frequency)를 만들어 준다.

상기에서 중간 주파수로 변환할 고주파 대역의 선택은 전술한 위상고정루프(123)를 통해서 국부 주파수 발진기(122)의 국부 주파수를 변경하여 선택하게 된다.

이렇게 생성된 중간 주파수는 채널 선택 필터(124)를 통해 원하는 대역폭만이 선택되는데, 이때 중간 주파수와 필터 대역폭은 고정이다.

또한, 상기 채널 선택 필터(124)에 의해 선택된 중간 주파수의 전파크기는 국부 주파수와 중간주파수의 합 또는 차를 중심 주파수로 하고, 채널 선택 필터(124)의 대역폭을 가지는 고주파의 전파크기에 비례한다.

또, 상기 채널 선택 필터(124)를 통해 선택된 중간 주파수의 레벨은 IF 레벨측정기(125)를 통해 측정되어 기록되는데, 이때 IF 레벨측정기(125) 내부에는 도시 생략한 IF 증폭기를 포함하여 협대역 측정을 위한 별도의 협대역 크리스탈 필터 및 RF 검출기가 추가될 수 있다.

또한, 상기 IF 레벨측정기(125)에 입력되기 전에 분기된 중간 주파수는 중간주파수 증폭기(126)를 통해 정해진 레벨로 증폭된 다음 리미터(127)를 통해 크기가 조절된 후 복조기(128)를 통해 음향신호로 변환된다.

상기 복조기(128)를 통해 복조된 음향신호 내에 고주파 성분은 디엠퍼시스회로(129)를 통해 상대적 강도가 감소되어 신호 레벨이 원래의 상태로 복귀된 후 음향 처리부로 출력된다.

한편, 도 3은 본 발명 방법 중 무선 마이크 수신기에서 수행하는 스펙트럼 분석 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

도 3을 참조하여, 도 2에 도시한 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부(120)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 무선 마이크 수신기(100) 내 제어부(160)에서는 주변에 있는 무선 마이크 송신기가 켜져 있으면 사용 중인지의 여부를 확인한다(S1).

이때, 무선 마이크 송신기가 사용중인지를 확인하는 방법으로는, 사용 주파수의 입력레벨을 측정하는 방법으로 확인 가능하며, 또는 파일럿(Pilot) 주파수나 ISM대역의 디지털 데이터 통신을 사용하여 별도의 제어 채널을 유지하는 방법이 있을 수 있다.

상기와 같이 주변에 있는 무선 마이크 송신기의 상태를 확인(S1)한 결과, 송신기가 켜져 있고 사용중이라면, 상기 제어부(160)에서는 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부(120) 내 위상고정루프(PLL; 123)에 사용 주파수의 국부 주파수를 셋팅한다(S2).

이후, 상기 제어부(160)에서는 위상고정루프(123)가 "락(Lock) 상태인지를 계속 확인(S3)하여 위상고정루프(123)가 "락" 상태이면 검파회로로서 동작하도록 유지(S4)하면서 무선 마이크 송신기가 사용되고 있는지를 계속 확인하게 된다(S5).

상기와 같이 지속적으로 사용 주파수의 입력레벨을 측정하다가 주변의 무선 마이크 송신기가 꺼켜 사용중이 아닌 경우(S1에서 No 또는 S5에서 No)이면, 음향신호의 출력을 차단하고, 위상고정루프(123)에 무선 마이크 주파수 대역의 최저 주파수를 국부 주파수로 셋팅한다(S6).

이어서 위상고정루프(123)의 "락(Lock)" 여부를 계속 확인(S7)하여, "락"이 확인되면 생성된 중간주파수의 레벨을 IF 레벨측정기(125)를 통해 측정한다(S8).

이후, 상기 제어부(160)에서는 도시 생략한 무선 마이크 수신기(100) 내의 저장소에 해당 주파수의 레벨 데이터를 추가로 저장(S9)하고, 무선 마이크 수신기(100)의 내장 RTC(Real Time Clock)로부터 현재의 시간과 측정한 주파수 및 측정된 레벨을 미리 입력되어 있는 주소를 참조하여 서버로 전송한다(S10).

이어서 상기 제어부(160)에서는 위상고정루프(123)의 주파수가 최대 국부 주파수보다 작은지를 판단(S11)하여, 만약 위상고정루프(123)의 주파수가 최대 국부 주파수보다 크면 종료한다.

그러나, 위상고정루프(123)의 주파수가 최대 국부 주파수보다 작으면, 위상고정루프(123)의 주파수를 현재 주파수에 중간 주파수(IF) 대역 필터의 대역폭 또는 만약 IF 레벨측정기(125) 내부에 협대역의 추가적인 협대역 크리스탈 필터를 사용하였다면 그 필터의 대역폭만큼 증분하여 적용(S12)하고 다시 위상고정루프가 "락(Lock) 상태인지를 계속 확인하는 단계(S7)로 되돌아간다.

상기와 같이 위상고정루프(123)의 주파수가 최대 국부 주파수보다 작으면, 위상고정루프(123)의 주파수를 현재 주파수에 중간 주파수(IF) 대역 필터의 대역폭만큼 증분하여 적용(S12)하는 과정은 국부 주파수로 선택되는 고주파가 무선 마이크 주파수 대역의 최고 주파수를 초과하기 전까지 반복하여 측정한다.

이때, 수시로 사용 주파수의 IF 레벨을 측정하여, 송신기 사용 여부를 확인하며, 이렇게 반복하여 전 대역의 주파수 특성을 측정함은 물론 그래프로 종합하면, 도 5와 같은 스펙트럼 분석 데이터를 완성하게 된다.

한편, 도 4는 본 발명 방법 중 서버에서 수행하는 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

도 3에서와 같이 무선 마이크 수신기(100) 내의 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부(120)를 통해 분석이 완료된 주파수 스펙트럼 데이터가 서버(200)로 전송되어 오면, 상기 서버(200) 내 데이터 처리부(220)에서는 이를 수신하여 무선 마이크 수신기들의 ID별로 분류하여 저장한다(S13).

상기와 같이 무선 마이크 수신기(100) 내의 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부(120)를 통해 분석이 완료된 주파수 스펙트럼 데이터가 계속해서 서버(200)로 전송되어 오면, 상기 서버(200) 내 데이터 처리부(220)에서는 하나의 무선 마이크 수신기(100)에서 전 주파수 대역에 대한 스펙트럼 데이터 전송이 완료될 때까지 반복해서 수행하게 된다.

이와 같이 하나의 무선 마이크 수신기(100)에 대한 전 주파수 대역의 스펙트럼 데이터를 저장하는 과정을 반복하는 동안 상기 서버(200) 내 데이터 처리부(220)에서는 해당 수신기의 전 주파수 대역에 대한 스펙트럼 데이터 저장이 완료되었는지를 계속해서 확인하게 된다(S14).

이와 같이 확인한 결과, 하나의 무선 마이크 수신기(100)에서 전 주파수 대역에 대한 스펙트럼 데이터 전송이 완료되면 상기 서버(200) 내 데이터 처리부(220)는 해당 무선 마이크 수신기에 대한 전 대역 스펙트럼 데이터를 완성하여 시간 데이터와 함께 데이터 저장부(210)에 저장한다.

이때, 특정 무선 마이크 수신기(100)가 현장에 설치될 때, 해당 무선 마이크 수신기에 대한 ID와 위치정보가 서버(200)에 등록되었다면, 해당 무선 마이크 수신기의 위치정보도 함께 저장한다.

뿐만 아니라, 상기 서버(200) 내 데이터 처리부(220)에서는 시간대별 누적 스펙트럼 데이터를 이용하여, 각각의 무선 마이크 수신기별 평균 입력 레벨이 가장 낮은 주파수, 입력 레벨 변동이 가장 적은 주파수, 최대 입력 레벨이 임계값보다 낮은 주파수 등 사용자가 원하는 형태의 주파수를 미리 계산하여 데이터 저장부(210)에 저장해 둔다.

따라서, 지역좌표를 바탕으로 인근지역의 무선 마이크 수신기들의 스펙트럼 데이터를 기반으로 같은 시간대에 일정 수 이상의 수신기들의 입력 레벨이 동시에 높아지는 주파수를 찾아내어 해당 지역의 특정시간 장애 대역으로 등록하여 관리할 수 있다.

한편, 동일 장소에 설치된 다수개의 무선 마이크 수신기 중 특정한 수신기의 전체 입력레벨 또는 특정 주파수의 입력레벨이 현저하게 높은 경우, 해당 무선 마이크 수신기의 고장 또는 동작불량 상태로 가정하여, 해당 무선 마이크 수신기로 고장신호를 전송할 수도 있다.

또한, 사용자가 무선 마이크 수신기(100)를 통해 또는 PC(300)에 구비된 GUI부(310)를 통해 특정 시간대의 스펙트럼 데이터를 요구할 경우, 서버(200) 내 데이터 처리부(220)에서는 데이터 저장부(210)에 저장되어 있는 각종 데이터 중 해당 데이터를 전송하며, 해당 무선 마이크 수신기(100) 또는 GUI부(310)에서는 상기 서버(200)로부터 전송받은 데이터를 사용자가 인지하기 쉬운 형식에 맞추어 해당 무선 마이크 수신기(100) 상에 구비된 표시부(140) 또는 PC 모니터에 표시하게 된다.

이상과 같이 본 발명의 무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수관리 시스템에서는, 주파수 환경 분석을 위해 수신기에 별도의 회로를 추가하거나, 저장장치를 추가하는 부담 없이 무선 마이크 주변의 전파 환경 분석을 가능하게 함으로써, 사용자의 편의성을 극대화할 수 있다.

이상 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 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.

100 : 무선 마이크 수신기
110 : RF 수신 및 동조부
120 : 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부
121 : 주파수 합성기 122 : 국부 주파수 발진기
123 : 위상고정루프 124 : 채널 선택 필터
125 : IF 레벨측정기 126 : 중간 주파수 증폭기
127 : 리미터 128 : 복조기
129 : 디엠퍼시스회로
130 : 음향 처리부 140 : 표시부
150 : 수신기 네트워크 전송 및 수신부
160 : 제어부
200 : 서버
210 : 데이터 저장부 220 : 데이터 처리부
230 : 서버 네트워크 전송 및 수신부
300 : PC(Personal Computer)
310 : GUI(Graphic User Interface)부

Claims

무선 마이크 수신기의 전반적인 제어기능을 수행함은 물론 사용자가 원하는 기능을 구현하는 제어부와, 상기 제어부의 제어를 받아 무선 마이크 사용 대역인 고주파를 수신하는 안테나를 통해 고주파를 입력받으며 동조회로를 거쳐 1차적으로 원하는 고주파를 필터링하여 수신하고 1차 고주파 증폭하는 RF 수신 및 동조부, 상기 RF 수신 및 동조부를 거쳐 입력된 고주파를 중간주파수로 변환하고 필터를 통해 채널을 선택하여 복조하되 채널 선택 이후 해당 채널의 IF레벨을 측정하여 저장함은 물론 수신된 고주파 대역의 주파수 스펙트럼을 측정하는 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부, 상기 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부를 통해 복조되어 입력되는 결과인 오디오 신호에 압신처리와 증폭 및 이퀄라이징의 기능을 거쳐서 오디오 출력 포트로 출력하는 음향 처리부, 무선 마이크 수신기에서 수행되는 각종 정보를 표시함은 물론 사용자와의 인터페이스를 제공하는 표시부, 상기 제어부에 저장된 스펙트럼 데이터 및 상태 데이터를 서버로 전송하고, 제어 데이터를 전송받는 수신기 네트워크 전송 및 수신부로 구성된 무선 마이크 수신기와;
상기 무선 마이크 수신기에서 전송되어 오는 각종 데이터를 데이터 저장부로 전송함은 물론 데이터 저장부에 저장된 각종 데이터를 무선 마이크 수신기 측으로 전달하는 서버 네트워크 전송 및 수신부와, 상기 무선 마이크 수신기로부터 전송받은 각 수신기의 ID와 시간별로 각 무선 마이크에서 사용되는 전 주파수 대역의 측정레벨을 정렬하여 스펙트럼 데이터로 저장하고, 각각의 무선 마이크 수신기들의 최초 설치시 수기로 입력되는 각 무선 마이크 수신기 ID를 기입력되어 있던 ID별 설치위치로 치환/분류하여 저장하는 데이터 저장부 및, 상기 데이터 저장부에 저장된 스펙트럼 데이터를 각 무선 마이크 수신기 ID별, 지역별, 시간별로 인덱싱하여 주파수 스펙트럼 데이터를 완성함은 물론 무선 마이크 수신기나 GUI(Graphic User Interface)부에서 요청시 원하는 데이터를 전송하는 데이터 처리부로 구성된 서버와;
상기 서버에서 처리된 데이터를 전송받아서 사용자에게 표시해주는 PC(Personal Computer)상의 GUI부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수 관리시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 검파와 복조 및 스펙트럼 분석부는,
입력 신호와 출력 신호의 위상차(位相差)를 검출하고, 전압제어 발진기(VCO)를 제어하여 정확하게 고정시킨 주파수 신호를 발신하는 위상고정루프(PLL; Phase Locked Loop)와;
상기 위상고정루프에서 출력되는 주파수에 대응하여 수퍼헤테로다인 수신기에서 필요로 하는 국부발진 주파수를 발생시켜 주는 국부 주파수 발진기와;
상기 무선 마이크 수신기 내의 RF 수신 및 동조부로부터 전달된 고주파 신호에 상기 국부 주파수 발진기에서 생성된 국부 주파수를 합성하여 중간 주파수(IF, Intermediate Frequency)를 만들어 내는 주파수 합성기와;
상기 주파수 합성기에서 출력되는 중간 주파수 중 정해진 대역폭만이 선택하여 출력하는 채널 선택 필터와;
상기 채널 선택 필터를 통해 선택된 중간 주파수의 레벨을 측정하여 기록하는 IF 레벨측정기와;
상기 채널 선택 필터를 통해 선택된 중간 주파수를 정해진 레벨로 증폭해 주는 중간 주파수 증폭기와;
상기 중간 주파수 증폭기를 통해 출력되는 신호의 진폭을 일정한 한계로 통제하는 리미터와;
상기 리미터를 통해 진폭이 제한된 신호를 음향신호로 복조하는 복조기와;
상기 복조기를 통해 복조된 음향신호 내에 고주파 성분의 상대적 강도를 감소시켜 신호 레벨을 원래의 상태로 복귀한 후 음향 처리부로 출력하는 디엠퍼시스회로;로 구성한 것을 특징으로 하는 무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수 관리시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 IF 레벨측정기는 IF 증폭기와 협대역 크리스탈 필터 및 RF 검출기를 구비한 것을 특징으로 하는 무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수 관리시스템.
무선 마이크 수신기와 서버 및 GUI부를 이용하여 무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수를 관리하는 방법에 있어서,
무선 마이크 수신기 내 제어부에서 무선 마이크 송신기가 사용되고 있는지 여부를 확인하는 단계와;
무선 마이크의 송신기가 켜져 있고 사용중이면 위상고정루프(PLL)에 사용 주파수의 국부 주파수를 셋팅하는 단계와;
위상고정루프가 "락(Lock) 상태인지를 계속 확인하는 단계와;
위상고정루프가 "락" 상태이면 검파회로로서 동작하도록 유지하면서 무선 마이크 송신기가 사용되고 있는지를 계속 확인하는 단계와;
상기 제어부에서 판단한 결과 무선 마이크의 송신기가 꺼지며 사용중이 아니면 음향신호의 출력을 차단하고, 위상고정루프에 무선 마이크 주파수 대역의 최저 주파수를 국부 주파수로 셋팅하는 단계와;
위상고정루프가 "락(Lock) 상태인지를 계속 확인하는 단계와;
위상고정루프가 "락" 상태이면 생성된 중간 주파수의 레벨을 IF 레벨측정기를 통해 측정하는 단계와;
무선 마이크 수신기 내의 저장소에 해당 주파수의 레벨 데이터를 추가 저장하는 단계와;
무선 마이크 수신기의 내장 RTC(real time clock)로부터 현재의 시간과 측정한 주파수 및 측정된 레벨을 미리 입력되어 있는 주소를 참조하여 서버로 전송하는 단계와;
위상고정루프의 주파수가 최대 국부 주파수보다 작은지를 판단하는 단계와;
위상고정루프의 주파수가 최대 국부 주파수보다 크면 종료하는 단계와;
상기 무선 마이크 수신기 내 제어부에서 위상고정루프의 주파수가 최대 국부 주파수보다 작으면, 위상고정루프의 주파수를 현재 주파수에 중간 주파수(IF) 대역 필터의 대역폭만큼 증분하여 적용하고 다시 위상고정루프가 "락(Lock) 상태인지를 계속 확인하는 단계로 되돌아가는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수 관리방법.
청구항 4에 있어서,
서버 내의 데이터 처리부에서는,
상기 무선 마이크 수신기로부터 데이터들이 전송되어 올 때마다 이를 수신하여 수신기 ID별로 분류하여 데이터 저장부에 저장하는 단계와;
하나의 수신기에서 전 주파수 대역에 대한 스펙트럼 데이터 전송이 완료될 때까지 반복해서 저장하는 단계와;
하나의 수신기에서 전 주파수 대역에 대한 스펙트럼 데이터 전송이 완료되면 상기 서버 내 데이터 처리부에서 해당 수신기에 대한 전 대역 스펙트럼 데이터 및 그래프를 완성하여 시간 데이터와 함께 데이터 저장부에 저장하는 단계와;
무선 마이크 수신기 판매시 입력된 수신기 ID별 위치정보와 시간 데이터를 데이터 처리부에서 인덱스로 데이터 저장부에 저장하는 단계와;
상기 서버 내의 데이터 처리부에서 무선 마이크 수신기 또는 GUI(Graphic User Interface)부로부터 데이터 요청이 있는지 판단하는 단계와;
무선 마이크 수신기 또는 GUI부로부터 데이터 요청이 있으면 무선 마이크 수신기 또는 GUI부에서 요청한 시간, 위치정보 및 주파수 범위에 따라 스펙트럼 데이터를 데이터 저장부로부터 인출하여 제공하는 단계;를 실시하는 것을 특징으로 하는 무선 마이크 주파수 환경분석을 통한 주파수 관리방법.