KR101569733B1 - 오디오 단자를 포함하는 단말기 및 플러그 단자를 포함하는 장치, 및 이들을 포함하는 헤드셋 통신 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 헤드셋 통신 시스템의 오디오 단자를 구비하는 단말기는 스테레오극 및 마이크극을 구비하는 오디오 단자를 포함하는 단말기로서, 상기 스테레오극을 통해 제1정보를 외부로 송신하는 송신단; 및 상기 마이크극을 통해 외부로부터 제2정보를 수신하는 수신단을 포함하며, 상기 송신단은: 상기 제1정보를 제1PCM(pulse-code modulation) 신호로 인코딩하는 인코더를 포함하며, 상기 인코더는 상기 제1PCM 신호가 DC 성분을 포함하도록 인코딩할 수 있다.

Description

오디오 단자를 포함하는 단말기 및 플러그 단자를 포함하는 장치, 및 이들을 포함하는 헤드셋 통신 시스템{DEVICE INCULDING AUDIO TERMINAL, APPARATUS INCLUDING PLUG TERMINAL AND HEADSET COMMUNICATION SYSTEM INCLUDING THE BOTH}
본 발명은 오디오 단자를 포함하는 단말기 및 플러그 단자를 포함하는 장치, 및 이들을 포함하는 헤드셋 통신 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 스마트폰 등과 같은 음향기기와 주변기기 사이의 데이터 통신 방식은 블루투스(Bluetooth), USB(Universal Serial Bus), UART(Universal asynchronous Receiver/Transmitter) 등의 방식을 이용한다.
하지만, 이러한 통신 방식을 위한 장치는 스마트폰 제조업체의 별도 인증을 필요로 하거나, 부가적인 장치를 필요로 하거나, 스마트폰마다 다른 형상의 연결 단자를 필요로 할 수 있어 하나의 장치로 모든 스마트폰과 주변기기를 연결하는 것은 용이하지 않다.
헤드셋(headset) 데이터 통신 기술을 이용하면 별도의 부가 장치나 인증절차 없이도 스마트폰에서 공통적으로 사용되는 4극 오디오 단자를 이용할 수 있어 스마트폰 종류와 무관하게 주변기기와 스마트폰 사이의 데이터 통신이 가능하다.
스마트폰의 헤드셋 단자는 4극 오디오 단자로 구성되어 있다. 구체적으로, 오디오 스테레오 신호 송신을 위한 2극, 그라운드(GND)극, 마이크(MIC)극으로 구성되어 있다.
이와 같이 4극 오디오 단자를 구비하는 음향기기에 삽입되어, 음향을 주변기기에 전달할 수 있는 플러그 단자 또한 오디오 스테레오 신호 송신을 위한 2극, 그라운드(GND) 극, 마이크(MIC) 극으로 구성되어 있다.
본 발명은 스마트폰과 같은 오디오 단자를 구비하는 단말기(200)의 출력에서 DC 성분의 부재 및/또는 단말기(200)의 종류마다 출력 신호의 크기가 다른 점으로부터 발생하는 문제점을 해소할 수 있는 헤드셋 통신 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 오디오 단자를 구비하는 단말기(200)의 수신단에서 대역 필터의 대역폭과 증폭기의 이득이 단말기(200)마다 다른 점으로부터 발생하는 문제점을 해소할 수 있는 헤드셋 통신 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 단말기는 스테레오극 및 마이크극을 구비하는 오디오 단자를 포함하는 단말기로서, 상기 스테레오극을 통해 제1정보를 외부로 송신하는 송신단; 및 상기 마이크극을 통해 외부로부터 제2정보를 수신하는 수신단을 포함하며, 상기 송신단은: 상기 제1정보를 제1PCM(pulse-code modulation) 신호로 인코딩하는 인코더를 포함하며, 상기 인코더는 상기 제1PCM 신호가 DC 성분을 포함하도록 인코딩할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상기 인코더는 데이터-0와 데이터-1의 펄스 길이를 다르게 인코딩할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플러그 단자를 포함하는 장치는 오디오 단자를 구비하는 단말기로부터 전송되는 신호를 수신하는, 마이크극을 구비하는 플러그 단자를 포함하는 장치로서, 상기 신호의 펄스의 길이를 측정하는 카운터; 및 상기 신호를 디코딩하는 디코더를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 데이터-0의 펄스 길이는 a 및 데이터-1의 길이는 b로 기설정되어 있으며, 상기 디코더는: 상기 카운터에서 측정된 펄스의 길이가 (a+b)/2 이하이면 상기 데이터-0와 데이터-1 중 더 짧은 펄스 길이를 갖는 데이터로 인식하고, 상기 카운터에서 측정된 펄스의 길이가 (a+b)/2보다 크면 상기 데이터-0와 데이터-1 중 더 긴 펄스 길이를 갖는 데이터로 인식할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 단말기는 스테레오극 및 마이크극을 구비하는 오디오 단자를 포함하는 단말기로서, 상기 스테레오극을 통해 제1정보를 외부로 송신하는 송신단; 및 상기 마이크극을 통해 외부로부터 제2정보를 수신하는 수신단을 포함하며, 상기 수신단은: 아날로그 신호로 입력된 상기 제2정보를 디지털 PCM 신호로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter); 상기 PCM 신호의 왜곡을 보정하는 보정부; 및 상기 왜곡이 보정된 상기 PCM 신호에 대해서 디코딩을 수행하는 디코더를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상기 보정부는: 상기 PCM 신호의 고주파 잡음을 줄이기 위한 필터기; 상기 PCM 신호에 트랜지션구간을 파악하는 슈미트 트리거; 및
상기 PCM 신호에 대해 피크-밸리 추적(peak-valley tracking)을 수행하는 DC 추적기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플러그 단자를 포함하는 장치는 오디오 단자를 구비하는 단말기로 신호를 전송하는, 스테레오극을 구비하는 플러그 단자를 포함하는 장치로서, 전송될 정보를 상기 신호로 인코딩하는 인코더를 포함하며, 상기 인코더는 상기 신호가 DC를 포함하지 않도록 인코딩하고 및 데이터-0와 데이터-1 중 어느 하나는 트랜지션구간을 포함하고 나머지 하나는 트랜지션구간을 포함하지 않도록 인코딩할 수 있다.
본 발명에 따르면 스마트폰과 같은 오디오 단자를 구비하는 단말기(200)의 출력에서 DC 성분의 부재 및/또는 단말기(200)의 종류마다 출력 신호의 크기가 다른 점으로부터 발생하는 문제점을 해소할 수 있는 헤드셋 통신 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 오디오 단자를 구비하는 단말기(200)의 수신단에서 대역 필터의 대역폭과 증폭기의 이득이 단말기(200)마다 다른 점으로부터 발생하는 문제점을 해소할 수 있는 헤드셋 통신 시스템을 제공할 수 있다.
도1은 오디오 단자를 구비하는 단말기, 및 플러그 단자를 구비하는 장치를 포함하는 헤드셋 통신 시스템을 도시한다.
도2는 오디오 단자를 구비하는 단말기의 출력과 관련하여 발생하는 문제점을 살펴보기 위한 도면이다.
도3a는 본 발명의 실시에에 따른 플러그 단자를 구비하는 장치의 구성을 예시한다.
도3b는 본 발명의 실시예에 따른 오디오 단자를 구비하는 단말기의 프로세서를 예시한다.
도3c는 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)의 데이터 인코딩에 따른 펄스를 예시한다.
도3d는 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)에서 구성되는 패킷을 예시한다.
도4는 오디오 단자를 구비하는 단말기의 입력과 관련하여 발생하는 문제점을 살펴보기 위한 도면이다.
도5a는 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)에 입력되기 위한 데이터 펄스를 예시한다.
도5b는 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)에 입력되는 패킷을 예시한다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)에 포함되는 보정부(283)의 구성을 예시한다. .
도7a 내지 도7d는 PCM 신호에 본 발명의 실시예에 따른 알고리즘이 적용된 경우를 나타내는 그래프이다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 실시 형태의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
먼저, 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 오디오 단자를 구비하는 단말기(200) 및 플러그 단자를 포함하는 장치(300)를 포함하는 헤드셋 통신 시스템(100)에 대해서 설명하도록 한다.
도1은 오디오 단자를 구비하는 단말기(200), 및 플러그 단자를 구비하는 장치(300)를 포함하는 헤드셋 통신 시스템(100)을 도시한다.
본 발명의 실시예에 따른 오디오 단자를 구비하는 단말기(200)는 스마트폰(smart phone), 셀폰(cell phone) 및 PDA(Personal Data Assitatant)와 같은 이동 통신 장치, 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 데스크탑 컴퓨터(desktop computer) 등을 포함할 수 있으며, 이외에도 오디오 단자를 구비하는 임의의 음향 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 오디오 단자를 구비하는 단말기(200)에서 오디오 신호를 송신하는 송신단에서 제1증폭기(210; AMP), DAC(230: Digital-to-Analog Converter), 제1DSP(250) 및 제1프로세서(270: 제1AP)를 포함할 수 있다.
제1DSP(250)는 PCM(Pulse-Code Modulation) 데이터 스트림을 제1프로세서(270)로부터 입력받아 디지털 방식으로 처리한 후 DAC(120)로 출력한다. 제1DSP(250)는 DC 성분 및 잡음을 제거하도록 필터(filter) 기능 등을 디지털 방식으로 처리할 수 있다. 제1DSP(250)는 FIR(Finite Impulse Response) 및 IIR(Infinite Impulse Response) 필터를 포함하여 구성될 수 있다.
제1프로세서(270)는 중앙 처리 장치(CPU:Central Processing Unit)의 일부일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)가 스마트폰과 같은 이동 통신 장치인 경우 제1프로세서(270)는 애플리케이션 프로세서(AP: Application Processor)의 일부일 수 있다. 애플리케이션 프로세서(Application Processor)는 이동 통신 장치의 소프트웨어(software)를 구동하는 CPU일 수 있다. 제1프로세서(270) 및 제2프로세서(280)에 대해서는 추후 도3b를 참조하여 더욱 상세하게 알아본다.
본 발명의 실시예에 따른 오디오 단자를 구비하는 단말기(200)가 스마트폰인 경우 PCM 데이터는 44.1kHz의 샘플링 레이트(sampling rate)로 샘플링된 PCM 데이터일 수 있다.
DAC(230)는 입력된 PCM 데이터 스트림을 아날로그 신호로 변환한다. 제1증폭기(210)는 스테레오 좌극(201) 및 스테레오 우극(202)으로 출력되기 전에 아날로그 형태의 오디오 신호를 증폭하는 역할을 한다.
본 발명의 실시예에 따른 오디오 단자를 구비하는 단말기(200)에서 생성되는 PCM 데이터는 단말기(200)의 4극 오디오 단자 중 스테레오 좌극(left: 201) 및 우극(right: 202)을 통해서 외부기기인 장치(300)로 전달될 수 있다. 장치(300)는 플러그 단자(310)를 구비하여 단말기(200)의 오디오 단자와 접속함으로써 단말기(200)와 정보를 송수신할 수 있는 주변기기일 수 있다. 이하에서 플러그 단자(310)를 포함하는 장치(300)를 주변기기(300)로 지칭한다. 주변기기(300)는 단말기(200)의 마이크극(203)을 통해서 단말기(200)로 데이터를 전달할 수 있다.
단말기(200)의 수신단은 마이크극(203)을 통해 입력되는 데이터를 증폭하는 제2증폭기(220: AMP)를 포함할 수 있다. 신호가 증폭될 때 이득이 자동으로 조절될 수 있도록 제2증폭기(220)는 자동 이득 제어 증폭기(AGC AMP: Automatic Gain Control Amplifier)일 수 있다.
제2증폭기(220)에서 증폭된 데이터는 ADC(240: Analog-to-Digital Converter)에서 PCM 데이터로 변환될 수 있다. ADC(240)는 아날로그 신호를 입력받아 디지털 신호를 출력한다.
제2DSP(260)은 ADC(240)로부터 출력된 PCM 데이터에 대해서 디지털로 처리하는 과정을 수행할 수 있다. 예컨대, 제2DSP(260)는 디지털로 변환된 PCM 데이터에서 DC 오프셋을 제거 및/또는 필터링 기능을 수행할 수 있다.
제2프로세서(280)은 제2DSP(260)로부터 출력된 PCM 데이터를 입력받아 디코딩하여 단말기(200)에서 이용될 수 있도록 한다. 이때, 스마트폰과 같은 이동 통신 장치의 소프트웨어의 특성상 복잡한 디코딩 방식은 이용되는데 어려움이 있다.
이하에서는 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 문제점인, 본 발명의 실시예에 따른 오디오 단자를 구비하는 단말기(200)의 출력과 관련하여 발생하는 문제점을 살펴보고 이의 해결방법에 대해서 살펴본다.
도2는 오디오 단자를 구비하는 단말기(200)의 출력과 관련하여 발생하는 문제점을 살펴보기 위한 도면이다.
오디오 단자를 구비하는 단말기(200)의 출력은 플러그 단자(310)의 마이크극(311)을 통해서 주변기기(300)로 전달된다. 여기서, 주변기기(300)는 제어기(320: MCU: Microcontroller Unit)를 포함할 수 있다. 제어기(320)에 대한 입출력은 GPIO(General Purpose Input/Output) 핀을 통해서 수행될 수 있다
도1을 참조하여 살펴본 바와 같이 단말기(200)의 출력 오디오 신호는 제1DSP(250)에서 DC 성분이 제거된 신호일 수 있다. 도2의 (a)는 DC 성분이 제거된 단말기(200)의 출력 신호를 예시한다. 주변기기(300)는 입력단을 통해서 단말기(200)의 출력 오디오 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 주변기기(300)의 입력단은 제어기(320)의 GPIO(General Purpose Input/Output)의 입력단일 수 있다.
이때, 일반적으로 GPIO는 논리 하이(Logic High)와 논리 로우(Logic Low)만 수신할 수 있다. 도2의 (b)에 도시된 바와 같이, 단말기(200)로부터 입력되는 신호가 없는 경우에 GPIO 입력 신호는 논리 하이 또는 논리 로우 상태로 DC 성분을 갖는다. 단말기(200)로부터 신호가 입력되는 경우에, DC 성분을 가지지 않는 단말기(200)로부터의 출력 신호가 인가된다. 이에 따라 GPIO의 입력 신호의 중심 전압이 서서히 변화하는 현상이 발생하고 이로 인해 GPIO를 통해 주변기기(300)가 단말기(200)의 출력 신호를 인식할 수 있기까지 T3시간이 요구된다. 즉, 단말기(200)의 출력 신호가 제어기(320)에 입력된 후 제어기(320)에서 해당 출력 신호를 인식할 수 있을 때까지 대기 시간(T3)이 요구된다.
또한, 단말기(200)의 기종마다 출력 신호의 크기가 다르다. 이러한 출력신호의 크기 차이로 인하여 제어기(320)의 입력단에서 논리 하이로 인식되는 시간의 차이가 야기된다. 도2의 (c)는 단말기(200)의 출력 신호의 크기에 따른 GPIO에서 논리 하이 시간의 차이를 나타낸다. 도2의 (c)에서, 동일한 신호를 나타내지만, 단말기(200)에 따른 크기 차이가 있는 단말기(200)의 출력 신호 A와 B가 예시된다. 이때, 크기가 큰 출력 신호 A의 경우 주변기기(300)에서 논리 하이로 인식되는 구간이 T1인 반면 크기가 작은 출력 신호 B의 경우 주변기기(300)에서 논리 하이로 인식되는 구간이 T2로 짧게 나타나는 문제점이 발생한다. 또한, 단말기(200)의 출력 신호가 B보다 더 작거나 잡음이 영향을 미치는 경우에는 언노운(unknown) 구간에서 제어기(320) 입력 신호가 스윙(swing)하는 경우도 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 오디오 단자를 구비하는 단말기(200)와 플러그 단자(310)를 구비하는 주변기기(300)는 전술한 바와 같은 단말기(200)의 출력 신호의 크기에 따라 발생하는 문제점을 해소할 수 있도록 구성될 수 있다.
도3a는 본 발명의 실시예에 따른 플러그 단자를 구비하는 주변기기의 구성을 예시한다.
본 발명의 실시예에 따른 플러그 단자(310)는, 단말기(200)의 출력 신호의 크기가 작은 경우에도 주변기기(300)의 제어기(320)에서 인식 가능하도록, 마이크극(311)으로 입력되는 단말기(200)의 출력 신호를 증폭하는 제3증폭기(315)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제어기(320) 입력 신호가 언노운 구간에서 스윙하는 경우가 없도록 플러그 단자(310)는 슈미트 트리거(316: Schmitt trigger)를 더 포함할 수 있다. 슈미트 트리거(316)는 신호의 크기가 소정값 이상이면 로직 하이로 변환하고 소정값 미만이면 로직 로우로 변환할 수 있다.
도3b는 본 발명의 실시예에 따른 오디오 단자를 구비하는 단말기의 프로세서를 예시한다. 도3b에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200) 송신단의 제1프로세서(270)는 인코더(272) 및 제1변환기(271)를 포함할 수 있다.
인코더(272)는 외부로 전달할 정보에 대응하는 패킷(packet)을 구성할 수 있다. 이때, 패킷은 PCM 데이터로서 바이트 어레이(byte arrary) 형태로 인코딩될 수 있다. 제1변환기(271)는 인코더(272)로부터 입력되는 바이트 어레이(byte array) 형태의 PCM 데이터를 웨이브 형태의 PCM 데이터로 변환할 수 있다. 이와 같이 웨이브 형태로 변환된 PCM 데이터는 도1에 도시된 제1DSP(250)로 전달될 수 있다.
도3b에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)의 수신단의 제2프로세서(280)는 제2변환기(281) 및 디코더(282)를 포함할 수 있다. 제2변환기(281)는 도1에 도시된 제2DSP(260)로부터 입력되는 웨이브 형태의 PCM 데이터를 바이트 어레이 형태로 변환할 수 있다. 디코더(282)는 제2변환기(281)에서 변환된 바이트 어레이 형태의 PCM 데이터를 디코딩할 수 있다.
전술한 대기 시간(T3)을 줄일 수 있도록, 본 발명의 실시예에 따른 4극 오디오 단자를 구비하는 단말기(200)의 인코더(272)는 외부로 전달할 정보를 바이트 어레이 형태의 PCM 데이터로 인코딩할 때 DC 성분이 포함되도록 PCM 데이터 신호를 인코딩할 수 있다. DC 성분은 신호의 로우 구간과 하이 구간의 시간 비율이 다를 경우에 발생한다. 도3c는 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)의 데이터 인코딩에 따른 펄스를 예시한다. 예컨대, 도3c에 도시된 바와 같이, 하이 구간의 신호가 로우 구간의 신호보다 상대적으로 많은 시간을 차지하므로 신호의 평균이 A로 표시된 신호의 최고값과 최저값의 중간값(A)보다 크다. 이와 같이, 신호의 평균이 신호의 최고값과 최저값의 중간값(A)과 다르도록 하여 DC 성분을 포함하도록 인코딩할 수 있다.
또한, 인코더(272)는 데이터-0과 데이터-1의 펄스 길이를 다르게 하는 방식으로 인코딩할 수 있다. 예컨대, 데이터-0의 펄스 길이는 a이고 데이터-1의 펄스 길이는 b로 기설정할 수 있다. 이러한 기설정된 펄스 길이에 대한 정보는 추가의 메모리(미도시)에 저장되어 있을 수 있다. 이때, a와 b의 크기는 서로 다르며, 이하에서는 a<b인 경우를 예시로 설명한다.
이에 대응하여, 본 발명의 실시예에 따른 주변기기(300)의 제어기(320)는 카운터(counter: 317)를 더 포함할 수 있다. 도3c에 도시된 바와 같이, 제어기(320)는 카운터(317)를 이용하여 GPIO의 입력단을 통해서 입력되는 신호를 하강 모서리로부터 다음 하강 모서리까지의 구간 길이를 측정할 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 제어기(320)의 디코더(318)는 두 개의 하강 모서리 사이의 시간 길이가 (a+b)/2 이하이면 상기 두 개의 하강 모서리 사이의 데이터를 데이터-0로 인식하고 (a+b)/2보다 크면 상기 두 개의 하강 모서리 사이의 데이터를 데이터-1로 인식할 수 있다.
도3c에서 첫 번째 하강 모서리가 발생하는 시간이 t1이고 두 번째 하강 모서리가 발생하는 시간이 t2로 측정되고, t2-t1의 크기는 (a+b)/2 이하이므로 데이터-0로 인식됨이 예시된다. 두 번째 하강 모서리가 발생하는 시간이 t2이고 세 번째 하강 모서리가 발생하는 시간이 t3로 측정되고, t3-t2의 크기는 (a+b)/2보다 크므로 데이터-1로 인식됨이 예시된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 제어기(320)의 디코더(318)는 잡음과 입력 신호를 구분하기 위해서 b*2보다 긴 신호와 a/4보다 짧은 신호는 잡음으로 처리할 수 있다. 이러한 비율은 잡음 환경 및 필요한 신호 인식 정확도에 따라 실시예마다 다르게 설정될 수 있다.
제어기(320)가 데이터를 정확히 인식할 수 있도록, 본 발명의 실시예에 따른 오디오 단자를 구비하는 단말기(200)의 제1프로세서(270)에 포함된 인코더(272)가 패킷을 구성할 수 있다. 도3d는 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)에서 구성되는 패킷을 예시한다.
도3d에 도시된 바와 같이, 신호의 동기를 위하여 패킷의 전단에는 프리앰블(preamble) 신호가 삽입된다. 또한, 프리앰블 이후로서 데이터가 시작되기 전에 분리신호(delimiter)를 삽입하고 데이터가 끝난 때 분리신호를 삽입할 수 있다. 이때, 분리신호는 프리앰블 신호와 다른 데이터를 포함하도록 구성되어 제어기(320)의 디코더(318)는 신호가 입력되었을 때 데이터의 시작과 끝을 알 수 있다. 예컨대, 도3d에 도시된 바와 같이 프리앰블 신호는 소정 개수의 데이터-0로 구성되고, 분리신호는 데이터-1을 포함할 수 있다. 이에 따라, 분리신호 이후의 신호는 정보를 포함하는 데이터(data)임을 알 수 있다. 이와 같이 데이터의 처음과 끝에 특정 데이터 값을 갖는 분리신호를 포함시킴으로써 데이터의 길이를 판단할 수도 있다.
또한, 패킷의 종료 후 검증비트를 추가함으로써 패킷의 유효성 검증과 함께 패킷의 끝을 알 수 있도록 한다. 검증비트는 CRC(cyclic redundancy check) 비트들일 수 있다.
이하에서는 본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 문제점인, 본 발명의 실시예에 따른 오디오 단자를 구비하는 단말기(200)의 입력과 관련하여 발생하는 문제점을 살펴보고 이의 해결방법에 대해서 살펴본다.
일반적으로 스마트폰과 같은 단말기(200)의 제2DSP(260)는 입력되는 오디오 신호의 DC 성분 및 잡음을 제거하는 기능을 수행한다. DC 성분을 제거하기 위해서 스마트폰과 같은 단말기(200)에서는 고대역 필터(High Pass Filter)가 일반적으로 사용되며, 이러한 DC 성분을 제거하기 위해서는 초기에 안정화 되기 위한 시간이 요구된다. 또한, 실시예에 따라 단말기(200)의 제2DSP(260)는 고주파 잡음을 제거하기 위해서 저대역 필터(Low Pass Filter)를 사용할 수도 있다. 마이크극(203)을 통해서 단말기(200)에 입력되는 신호는 일정한 음량이 되도록 자동 이득 제어 증폭기인 제2증폭기(220)를 통해서 제2DSP(260)에 입력될 수 있다.
여기서, 전술한 고대역 필터 및/또는 저대역 필터의 대역폭 및/또는 자동 이득 제어 증폭기의 이득 설정은 단말기(200)마다 각기 다른 특성을 나타낸다. 따라서, 주변기기(300)로부터 동일한 신호를 단말기(200)에 인가하더라도 단말기(200)의 제2증폭기(220) 및 제2DSP(260)를 통과하여 단말기(200)에서 이용될 수 있는 PCM 신호는 단말기(200)마다 다를 수 있다.
도4는 오디오 단자를 구비하는 단말기의 입력과 관련하여 발생하는 문제점을 살펴보기 위한 도면이다. 도4의 (a) 내지 (d)는 각기 다른 종류의 스마트폰에서 증폭기(220) 및 대역 필터(고대역 또는 저대역)를 통과한 후의 PCM 스트림을 표시한다.
보다 구체적으로, 도4(a)에서는 동일한 크기의 신호가 단말기(200)에 인가되어도 시간에 따라 자동 이득 제어 증폭기(220)의 이득이 변화하는 경우를 예시한다. 도4(b)에서는 주변기기(300)로부터 단말기(200)에 신호가 입력되는 시점에서 신호가 왜곡되는 경우를 예시한다. 도4(c)는 단말기(200)로의 신호 입력이 종료된 후에 자동 이득 제어 증폭기(220)에 의해 잡음이 증폭되어 시간의 경과에 따라 잡음과 신호의 구분이 어려운 경우를 예시한다. 도4(d)는 단말기(200)로의 신호 입력이 시작된 후 DC 오프셋이 안정화되기 까지 소정 시간이 요구되는 경우를 예시한다.
본 발명의 실시예에 따른 오디오 단자를 구비하는 단말기(200)와 플러그 단자(310)를 구비하는 주변기기(300)는 단말기(200)의 입력단에서 발생하는 문제점을 해소할 수 있도록 구성될 수 있다.
도5a는 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)에 입력되기 위한 데이터 펄스를 예시한다. 도5a는 본 발명의 실시예에 따른 플러그 단자(310)를 구비하는 주변기기(300)의 인코더(319)에서 인코딩되는 데이터 펄스 형태를 예시한다.
본 발명의 실시예에 따른 플러그 단자(310)를 구비하는 주변기기(300)의 인코더(319)는 단말기(200)로 전송할 정보를 인코딩시에 DC 성분이 없도록 인코딩을 수행할 수 있다. 즉, 신호가 하이인 구간과 로우인 구간을 포함하는 신호의 평균값이 신호의 로우와 하이의 중간값이 되도록 인코딩할 수 있다. 또한, 인코더(319)는 데이터-0와 데이터-1 중 어느 하나는 데이터 구간 내에서 트랜지션구간(T)을 포함하도록 하고 나머지 하나는 트랜지션구간이 없도록 인코딩할 수 있다. 도5a에서는 데이터-0에 대해서는 소정시간 구간 동안에 하이(high) 값을 갖고, 데이터-1에 대해서는 소정시간의 일부 동안에 하이 값을 갖는 반면 나머지 일부 동안에 로우(low) 값을 갖도록 구성하여 데이터-0와 데이터-1을 구분함이 예시되어 있다. 즉, 도5a에서, 데이터-0 구간 내에는 신호의 트랜지션구간(T)이 포함되지 않고 데이터-1 구간 내에는 신호의 트랜지션구간(T)이 포함됨을 알 수 있다.
따라서, 단말기(200)의 디코더(282)에서는 하나의 데이터 길이 구간 내에서 트랜지션구간(T)이 포함되는지 여부를 판단하여 데이터-0와 데이터-1을 구분할 수 있다.
도5b는 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)에 입력되는 패킷을 예시한다. 도5b에 도시된 바와 같은 패킷은 주변기기(300)의 인코더(319)에서 구성될 수 있다. 도5b에 도시된 바와 같이, 신호의 동기를 위하여 패킷의 전단에는 프리앰블(preamble) 신호가 삽입된다. 또한, 프리앰블 이후로서 데이터가 시작되기 전에 분리신호(delimiter)를 삽입하고 데이터가 끝난 때 분리신호를 삽입할 수 있다. 이때, 분리신호는 프리앰블 신호와 다른 데이터를 포함하도록 구성되어 신호가 입력되었을 때 데이터의 시작과 끝을 알 수 있다. 예컨대, 도5b에 도시된 바와 같이 프리앰블 신호는 소정 개수의 데이터-0로 구성되고, 분리신호는 데이터-1을 포함할 수 있다. 이에 따라, 분리신호 이후의 신호는 데이터(data)임을 알 수 있다. 이와 같이 데이터의 처음과 끝에 특정 데이터 값을 갖는 분리신호를 포함시킴으로써 단말기(200)의 디코더(282)는 데이터의 길이를 판단할 수도 잇다.
또한, 패킷의 종류 후 검증비트를 추가함으로써 패킷의 유효성 검증과 함께 패킷의 끝을 알 수 있도록 한다. 검증비트는 CRC(cyclic redundancy check) 비트들일 수 있다.
다시 도3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)의 제2프로세서(280)는 제2변환기(281)와 디코더(282) 사이에 보정부(283)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)에 포함되는 보정부(283)의 구성을 예시한다. 도6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)의 보정부(283)는 PCM 데이터 스트림을 입력받는 FIR 필터(284), DC 추적기(285), 및 적응적 슈미트 트리거(286)를 포함할 수 있으며, 적응적 슈미트 트리거(286)의 출력은 디코더(182)로 입력될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)는, 증폭기(220)와 제2DSP(260)를 통과한 다양한 PCM 신호 값을 보정하기 위해서 FIR 필터(284)를 사용하여 고주파 잡음을 줄일 수 있다. 적응적 슈미트 트리거(186)는 데이터 구간에서 트랜지션구간(T)이 발생하였는지 여부를 파악할 수 있다. 적응적 슈미트 트리거(286)는 소프트웨어(software)로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)의 DC 추적기(285)에서는 PCM 신호가 (+)인 경우의 증감분과 (-)인 경우의 증감분을 각각 누적하여 피크-밸리 추적(peak-valley tracking)을 수행할 수 있다. 이러한 피크-밸리 추적결과를 이용하여 DC 추적기(285)에서 DC 성분을 추적할 수 있다. 예컨대, 신호의 DC 성분은 피크값과 밸리값의 중간값으로 가정될 수 있다.
DC 추적기(285)에서 획득되는 피크-벨리 값에 따라 슈미트 트리거(286)의 임계값(threshold)을 변화시키도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 트랜지션 시점이 DC 오프셋 정도에 따라서 변화하게 될 수 있다. 예컨대, 슈미트 트리거(286)는 소정 임계값(예컨대, 도7a의 high threshold) 이상의 신호에 대해서는 하이값으로 트리거하고 상기 임계값 미만의 신호에 대해서는 로우값으로 트리거할 수 있다. 이때, 하나의 데이터 시간 구간에서 하이값에서 로우값으로 트리거가 발생하는 경우 트랜지션구간으로 인식할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 DC 추적기(285)에서 측정된 피크-밸리 값에 따라 상기 임계값의 크기가 조절될 수 있다. 예컨대, 양의 신호에 대한 임계값(도7a에서 high threshold)은 피크값/n으로 설정될 수 있고 음의 신호에 대한 임계값(도7a에서 low threshold)은 밸리값/n으로 설정될 수 있다. DC 추적기(285)의 측정에 따라 피크값 및 밸리값이 변화하므로 상기 임계값도 적응적으로 변화할 수 있다. 이때, n은 실시예에 따라 미리 설정될 수 있는 1보다 큰 유리수일 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 단말기(200)에서 보정부(283)를 더 포함함으로써 증폭기(220) 및/또는 제2DSP(260)에서 발생된 신호 왜곡이 보상될 수 있다. 따라서, 디코더(282)에서 왜곡이 보정된 PCM 신호에 대해서 디코딩이 수행되 수 있다.
도7a 내지 도7d는 PCM 신호에 본 발명의 실시예에 따른 알고리즘이 적용된 경우를 나타내는 그래프이다. 도7a에서 프리앰블 신호의 개수가 카운팅되고, 피크 및 밸리의 추적, 슈미트 트리거(286)를 위한 임계값의 변화가 도시되어 있다.
도7b에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 알고리즘을 적용하는 경우 초기 신호에 이상이 있는 경우라도 데이터가 정사적으로 복원될 수 있음이 예시된다. 도7b에서 PCM 신호가 없고 잡음만 있는 구간을 프리앰블로 인식하는 구간이 있으나, 데이터 시작을 알리는 구분신호가 없어 패킷으로 인식하고 있지 않음을 알 수 있다.
도7c에서 알 수 있는 바와 같이, 초기 신호에 DC 오프셋이 존재하는 경우라도 데이터가 정상적으로 복원됨을 알 수 있다.
도7d에서 알 수 있는 바와 같이, 패킷의 처음과 끝 신호의 크기가 서로 달라도 데이터가 정상적으로 복원됨을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 헤드셋 통신 시스템
200: 4극 오디오 단자를 포함하는 단말기
300: 주변기기
210: AMP
220: AGC AMP
230: DAC
240: ADC
250: 제1DSP
260: 제2DSP
270: 제1프로세서
271: 제1변환기
272: 인코더
280: 제2프로세서
281: 제2변환기
282: 디코더
283: 보정부

Claims (11)

  1. 스테레오극 및 마이크극을 구비하는 오디오 단자를 포함하는 단말기로서,
    상기 스테레오극을 통해 제1정보를 외부로 송신하는 송신단; 및
    상기 마이크극을 통해 외부로부터 제2정보를 수신하는 수신단을 포함하며,
    상기 송신단은:
    상기 제1정보를 제1PCM(pulse-code modulation) 신호로 인코딩하는 인코더를 포함하며,
    상기 인코더는 상기 제1PCM 신호가 DC 성분을 포함하도록 인코딩하는,
    오디오 단자를 구비하는 단말기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인코더는 데이터-0와 데이터-1의 펄스 길이를 다르게 인코딩하는,
    오디오 단자를 구비하는 단말기.
  3. 스테레오극 및 마이크극을 구비하는 오디오 단자를 포함하는 단말기; 및
    상기 오디오 단자를 포함하는 단말기로부터 전송되는 신호를 수신하는, 마이크극을 구비하는 플러그 단자를 포함하는 장치를 포함하며,
    상기 오디오 단자를 포함하는 단말기는:
    상기 오디오 단자의 상기 스테레오극을 통해 제1정보를 외부로 송신하 는 송신단; 및
    상기 오디오 단자의 상기 마이크극을 통해 외부로부터 제2정보를 수신하는 수신단을 포함하며,
    상기 송신단은 상기 제1정보를 제1PCM(pulse-code modulation) 신호로 인코딩하는 인코더를 포함하며,
    상기 인코더는 상기 제1PCM 신호가 DC 성분을 포함하도록 인코딩하고 데이터-0와 데이터-1의 펄스 길이를 다르게 인코딩하며,
    상기 플러그 단자를 포함하는 장치는:
    상기 신호의 펄스의 길이를 측정하는 카운터; 및
    상기 신호를 디코딩하는 디코더를 포함하는,
    헤드셋 통신 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    데이터-0의 펄스 길이는 a 및 데이터-1의 길이는 b로 기설정되어 있으며,
    상기 디코더는:
    상기 카운터에서 측정된 펄스의 길이가 (a+b)/2 이하이면 상기 데이터-0와 데이터-1 중 더 짧은 펄스 길이를 갖는 데이터로 인식하고,
    상기 카운터에서 측정된 펄스의 길이가 (a+b)/2보다 크면 상기 데이터-0와 데이터-1 중 더 긴 펄스 길이를 갖는 데이터로 인식하는,
    헤드셋 통신 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 디코더는:
    상기 카운터에서 측정된 펄스의 길이가 상기 데이터-0와 데이터-1 중 더 긴 펄스 길이를 갖는 데이터의 펄스 길이의 두 배 이상인 경우 및 상기 데이터-0와 데이터-1 중 더 짧은 펄스 길이를 갖는 데이터의 펄스 길이의 0.25배 미만인 경우는 잡음으로 인식하는,
    헤드셋 통신 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 플러그 단자의 상기 마이크극과 상기 카운터 사이에 증폭기 및 슈미트 트리거를 더 포함하는,
    헤드셋 통신 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 스테레오극 및 마이크극을 구비하는 오디오 단자를 포함하는 단말기로서,
    상기 스테레오극을 통해 제1정보를 외부로 송신하는 송신단; 및
    상기 마이크극을 통해 외부로부터 제2정보를 수신하는 수신단을 포함하며,
    상기 수신단은:
    아날로그 신호로 입력된 상기 제2정보를 디지털 PCM 신호로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter);
    상기 PCM 신호의 왜곡을 보정하는 보정부; 및
    상기 왜곡이 보정된 상기 PCM 신호에 대해서 디코딩을 수행하는 디코더를 포함하며,
    상기 보정부는:
    상기 PCM 신호의 고주파 잡음을 줄이기 위한 필터기;
    상기 PCM 신호에 트랜지션구간을 파악하는 슈미트 트리거; 및
    상기 PCM 신호에 대해 피크-밸리 추적(peak-valley tracking)을 수행하는 DC 추적기를 포함하는,
    오디오 단자를 구비하는 단말기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 DC 추적기의 상기 피크-밸리 추적 결과에 따라 상기 슈미트 트리거는 상기 트랜지션구간을 파악하기 위한 임계값을 변화시키는,
    오디오 단자를 구비하는 단말기.
  11. 스테레오극 및 마이크극을 구비하는 오디오 단자를 포함하는 단말기; 및
    상기 오디오 단자를 포함하는 단말기로 신호를 전송하는, 스테레오극을 구비하는 플러그 단자를 포함하는 장치를 포함하며,
    상기 오디오 단자를 구비하는 단말기는:
    상기 오디오 단자의 상기 스테레오극을 통해 제1정보를 외부로 송신하는 송신단; 및
    상기 오디오 단자의 상기 마이크극을 통해 외부로부터 제2정보를 수신하는 수신단을 포함하며,
    상기 수신단은, 아날로그 신호로 입력된 상기 제2정보를 디지털 PCM 신호로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter); 상기 PCM 신호의 왜곡을 보정하는 보정부; 및 상기 왜곡이 보정된 상기 PCM 신호에 대해서 디코딩을 수행하는 디코더를 포함하며,
    상기 플러그 단자를 포함하는 장치는:
    전송될 정보를 상기 신호로 인코딩하는 인코더를 포함하며,
    상기 인코더는 상기 신호가 DC를 포함하지 않도록 인코딩하고 및 데이터-0와 데이터-1 중 어느 하나는 트랜지션구간을 포함하고 나머지 하나는 트랜지션구간을 포함하지 않도록 인코딩하는,
    헤드셋 통신 시스템.
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