KR101755648B1 - 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 미리 설정된 비가청 주파수 대역(18,500Hz 내지 24,000Hz)을 이용하기 위해 영어와 한글을 구분하지 않고 모든 문자에 대하여 데이터 통신을 하기 위해 주파수 매칭 테이블을 사용하는 트랜스미터(transmitter)(1); 및 리시버(receiver)(2); 를 포함하는 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 시스템에 있어서, 상기 주파수 매칭 테이블은, 주파수간 간섭을 피하기 위해 문자마다 대역폭을 10Hz로 잡아서, 주파수와 ASCII 문자에 대하여 정의한 것으로, ASCII 0번 값인 NULL값과 ASCII 32 내지 127번까지의 문자가 주파수 19,000Hz 내지 19,990Hz까지 매칭이 되어있으며, 20,000Hz 내지 20,990Hz, 21,000Hz 내지 21,990Hz, 22,000Hz 내지 22,990Hz 모두 19,000Hz 내지 19,990Hz와 같은 패턴으로 주파수와 문자가 매칭이 되어있고, 19000Hz 내지 19990Hz을 제 1 문자대역, 20,000Hz 내지 20,990Hz을 제 2 문자대역, 21,000Hz 내지 21,990Hz을 제 3 문자대역, 그리고 22,000Hz 내지 22,990Hz을 제 4 문자대역으로 설정하며, "**000", "**010", "**980", "**990"에 해당하는 주파수는 Null 값으로 지정을 해두어, 각 주파수 대역 간의 값에 간섭을 받지 않게 하는 것을 특징으로 하며, 트랜스미터(transmitter)(1)는, 입력부(미도시)로 문자열이 입력시, 인코더(1a)에 의한 인코딩(Encoding)된 문자열을 구성하는 각 문자와 매칭되는 상기 주파수 매칭 테이블(Frequency Matching table)을 이용해 비가청 대역의 주파수를 추출하여 주파수 생성부(12)로 전달하는 주파수 매칭부(Frequency Matching part)(11); 주파수 매칭부(11)에 의해 추출된 매칭 주파수를 생성시 트랜스미터(transmitter)(1)의 통신 프로토콜을 통한 전송을 위해, 첫 시작 비트(bit)로 18,600Hz의 소리를 생성하여 0.01초로 설정하여 통신이 시작한다는 것을 알려 주며, 다음으로 네 개의 문자 비트(Character bit)를 0.1초간 재생되도록 하기 위해, 네 개의 매칭 주파수를 한 번에 생성하는 방식으로 네 개의 문자의 순서별로, 제 1 문자 비트는 제 1 문자대역, 제 2 문자 비트는 제 2 문자대역, 제 3 문자 비트는 제 3 문자대역, 제 4 문자 비트는 제 4 문자대역과 같이, 주파수 매칭 테이블에서 구분된 제 1 내지 제 4 문자대역에서 각 문자 비트를 순차적으로 하나씩 추출하는 방식으로 매칭 주파수 값을 생성하며, 그 다음 구분을 짓기 위한 구분자 비트(Delimiter bit)에 해당하는 18,750hz의 주파를 생성하는 방식으로 4개의 문자열을 동시에 주파수로 설정하고, 다시 그 다음 네 개의 문자열 사이에는 구분자 비트(Delimiter bit)에 해당하는 18,750Hz의 주파수가 0.01초씩 재생되도록 설정하는 방식을 반복적으로 수행하고, 마지막에는 종료 비트(끝 비트; End bit)로 18,900Hz의 소리를 생성하여 0.01초 재생되도록 설정하여 문자열이 끝남을 알려 주는 주파수 생성부(Frequency Generator part)(12); 및 주파수 생성부(12)에 의해 생성되는 주파수에 대한 시간 순서에 맞는 PCM 데이터(Pulse Code Modulation data)를 파일 또는 사운드 신호 타입으로 출력하여 파일에 대해서는 메모리(1b)에 저장되도록 하며, 사운드 신호에 대해서는 스피커(Speaker)(1c)를 통해 외부로의 출력에 따라 리시버(receiver)(2)의 마이크(MIC)(2a)로 입력되도록 하는 PCM 출력부(PCM Output part)(13); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해 사용자가 전송하고자 하는 문자열을 자체적으로 생성되는 사용자가 느끼지 못하는 고주파 음역대 패턴에 따라 생성하여 스피커로 송신하면, 리시버(2)의 마이크(2a)로 수신하는 통신 방식을 활용함으로써, 새로운 방식의 근거리 데이터 통신을 제공 가능한 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 사용자가 문자열을 전송하거나, 사용자의 위치를 알기 위해 별도의 무선모듈(4g, wifi, Blootooth 등), 그 밖의 GPS를 직접 작동시키지 않고도 사용자 간에 양방향 통신이 가능한 효과를 제공한다.
이에 의해 사용자가 전송하고자 하는 문자열을 자체적으로 생성되는 사용자가 느끼지 못하는 고주파 음역대 패턴에 따라 생성하여 스피커로 송신하면, 리시버(2)의 마이크(2a)로 수신하는 통신 방식을 활용함으로써, 새로운 방식의 근거리 데이터 통신을 제공 가능한 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 사용자가 문자열을 전송하거나, 사용자의 위치를 알기 위해 별도의 무선모듈(4g, wifi, Blootooth 등), 그 밖의 GPS를 직접 작동시키지 않고도 사용자 간에 양방향 통신이 가능한 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 사용자가 전송하고자 하는 문자열을 자체적으로 생성되는 사용자가 느끼지 못하는 고주파 음역대 패턴에 따라 생성하여 스피커로 송신하면, 리시버의 마이크로 수신하는 통신 방식을 활용함으로써, 새로운 방식의 근거리 데이터 통신을 사용할 수 있도록 하기 위한 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 실내 위치를 파악할 수 있는 실내 측위(Indoor Positioning)에 관한 기술들{블루투스 LE(Bluetooth LE), RFID, UWB, PDR 등}이 크게 인기를 끌고 있다.
실내 공간에서는 위성으로부터 GPS 신호를 수신할 수 없어 위치 추정이 어렵지만 실내에서도 다양한 LBS(Location-Based-Service)를 제공하기 위해 기술적인 수요가 늘어나고 있다. 특히 스마트폰이 급속히 보급되면서 실내 공간을 위한 위치 기반 서비스를 제공하고자 하는 시도들이 꾸준히 늘어나고 있다.
그러나 종래의 기술의 경우에는 비용적 부담과, 정확도도 떨어진다는 단점이 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 많은 연구들이 이루어지고 있고 해당 기술분야에 있어서는 단점들을 보완하고 좀 더 손쉽게 접근할 수 있는 하나의 방법을 제공하기 하고자 하는 기술 개발이 요구되고 있다.
한편, 도 1은 가청 주파수와 비가청 주파수를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 인간은 듣지 못하지만 휴대폰은 인식가능한 18,500Hz 내지 24,000Hz의 음역 대 주파수가 있다. 이는 단지 인간이 듣지 못하는 소리이며 소리를 통신의 수단으로 이용함으로써, 소리의 세기에 따라 신호의 감도를 조절할 수 있어 이를 이용하여 별다른 무선통신수단 없이 해당 위치를 알려줄 수 있으며 실내 측위를 할 수 있고 또한 근거리 데이터 통신에도 이용할 수 있음을 의미한다.
이에 따라 본 발명에서는 가청 주파수 대역이 아닌 비가청 주파수 대역을 활용하여 사용자에게 불편함이 없으면서도 문자열에 대한 송수신을 위한 새로운 방식의 근거리 데이터 통신을 제공하고자 한다.
[관련기술문헌]
1. 비가청 주파수를 통한 데이터 송수신 장치 및 방법, 비가청 주파수를 이용한 오디오 데이터 제공 장치 및 방법 (특허출원번호 제10-2012-0056290호)
2. 음향 송수신장치 및 그 송수신방법 (특허출원번호 제10-2009-0098939호)
3. 가청주파수 대역에서의 데이터 송수신 시스템 및 방법 (특허출원번호 제10-2008-0080188호)
4. 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치 (특허출원번호 제10-2010-0107256호)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용자가 전송하고자 하는 문자열을 자체적으로 생성되는 사용자가 느끼지 못하는 고주파 음역대 패턴에 따라 생성하여 스피커로 송신하면, 리시버의 마이크로 수신하는 통신 방식을 활용함으로써, 새로운 방식의 근거리 데이터 통신을 제공하도록 하기 위한 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 사용자가 문자열을 전송하거나, 사용자의 위치를 알기 위해 별도의 무선모듈(4g, wifi, Blootooth 등), 그 밖의 GPS를 직접 작동시키지 않고도 사용자 간에 양방향 통신이 가능하도록 하기 위한 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 시스템은, 미리 설정된 비가청 주파수 대역(18,500Hz 내지 24,000Hz)을 이용하기 위해 영어와 한글을 구분하지 않고 모든 문자에 대하여 데이터 통신을 하기 위해 주파수 매칭 테이블을 사용하는 트랜스미터(transmitter)(1); 및 리시버(receiver)(2); 를 포함하는 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 시스템에 있어서, 상기 주파수 매칭 테이블은, 주파수간 간섭을 피하기 위해 문자마다 대역폭을 10Hz로 잡아서, 주파수와 ASCII 문자에 대하여 정의한 것으로, ASCII 0번 값인 NULL값과 ASCII 32 내지 127번까지의 문자가 주파수 19,000Hz 내지 19,990Hz까지 매칭이 되어있으며, 20,000Hz 내지 20,990Hz, 21,000Hz 내지 21,990Hz, 22,000Hz 내지 22,990Hz 모두 19,000Hz 내지 19,990Hz와 같은 패턴으로 주파수와 문자가 매칭이 되어있고, 19000Hz 내지 19990Hz을 제 1 문자대역, 20,000Hz 내지 20,990Hz을 제 2 문자대역, 21,000Hz 내지 21,990Hz을 제 3 문자대역, 그리고 22,000Hz 내지 22,990Hz을 제 4 문자대역으로 설정하며, "**000", "**010", "**980", "**990"에 해당하는 주파수는 Null 값으로 지정을 해두어, 각 주파수 대역 간의 값에 간섭을 받지 않게 하는 것을 특징으로 하며, 트랜스미터(transmitter)(1)는, 입력부(미도시)로 문자열이 입력시, 인코더(1a)에 의한 인코딩(Encoding)된 문자열을 구성하는 각 문자와 매칭되는 상기 주파수 매칭 테이블(Frequency Matching table)을 이용해 비가청 대역의 주파수를 추출하여 주파수 생성부(12)로 전달하는 주파수 매칭부(Frequency Matching part)(11); 주파수 매칭부(11)에 의해 추출된 매칭 주파수를 생성시 트랜스미터(transmitter)(1)의 통신 프로토콜을 통한 전송을 위해, 첫 시작 비트(bit)로 18,600Hz의 소리를 생성하여 0.01초로 설정하여 통신이 시작한다는 것을 알려 주며, 다음으로 네 개의 문자 비트(Character bit)를 0.1초간 재생되도록 하기 위해, 네 개의 매칭 주파수를 한 번에 생성하는 방식으로 네 개의 문자의 순서별로, 제 1 문자 비트는 제 1 문자대역, 제 2 문자 비트는 제 2 문자대역, 제 3 문자 비트는 제 3 문자대역, 제 4 문자 비트는 제 4 문자대역과 같이, 주파수 매칭 테이블에서 구분된 제 1 내지 제 4 문자대역에서 각 문자 비트를 순차적으로 하나씩 추출하는 방식으로 매칭 주파수 값을 생성하며, 그 다음 구분을 짓기 위한 구분자 비트(Delimiter bit)에 해당하는 18,750hz의 주파를 생성하는 방식으로 4개의 문자열을 동시에 주파수로 설정하고, 다시 그 다음 네 개의 문자열 사이에는 구분자 비트(Delimiter bit)에 해당하는 18,750Hz의 주파수가 0.01초씩 재생되도록 설정하는 방식을 반복적으로 수행하고, 마지막에는 종료 비트(끝 비트; End bit)로 18,900Hz의 소리를 생성하여 0.01초 재생되도록 설정하여 문자열이 끝남을 알려 주는 주파수 생성부(Frequency Generator part)(12); 및 주파수 생성부(12)에 의해 생성되는 주파수에 대한 시간 순서에 맞는 PCM 데이터(Pulse Code Modulation data)를 파일 또는 사운드 신호 타입으로 출력하여 파일에 대해서는 메모리(1b)에 저장되도록 하며, 사운드 신호에 대해서는 스피커(Speaker)(1c)를 통해 외부로의 출력에 따라 리시버(receiver)(2)의 마이크(MIC)(2a)로 입력되도록 하는 PCM 출력부(PCM Output part)(13); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명은, 리시버(receiver)(2)에 형성되는, 마이크(MIC)(2a)로 입력된 데이터가 담긴 사운드 신호 및 외부의 사운드 신호를 수신한 뒤, 미리 설정된 비가청 주파수 대역의 주파수를 구분하는 주파수 도메인 필터부(Frequency Domain Filter part)(14); 구분된 비가청 주파수 대역에 대해서 미리 설정된 주파수 단위로 샘플링하는 주파수 샘플링부(Frequency Sampling part)(15); 및 미리 설정된 시간 동안 수신된 주파수 중 샘플링된 주파수들 중 설정된 기준값 보다 큰 수치에 해당하는 데시벨이 들어온 주파수를 찾는 피치 탐색(Pitch Detection)에 따라 측정 데이터를 추출한 뒤, 피크 투 트랜슬레이트 알고리즘(Pick to translate Algorithm)을 통해 문자로 출력하는 피치 탐색부(Pitch Detection part)(16); 를 더 포함하여, 디코딩(decoding)에 의해 실질적인 데이터가 출력되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 피크 투 트랜슬레이트 알고리즘(Pick to translate Algorithm)은, 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 횟수에 대한 측정을 하면서 측정 데이터 값들 중 가장 많이 측정된 문자의 값을 출력을 해주고, 동일하게 쌓인 문자가 있는 경우 피크점의 평균값이 큰 것에 해당하는 측정 데이터를 문자로 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 방법은, 주파수 매칭부(Frequency Matching part)(11)가 입력부(미도시)로 문자열이 입력시, 인코더(1a)에 의한 인코딩(Encoding)된 문자열을 구성하는 각 문자와 매칭되는 주파수 매칭 테이블(Frequency Matching table)을 이용해 비가청 대역의 주파수를 추출하는 제 1 단계; 주파수 생성부(Frequency Generator part)(12)가 주파수 매칭부(11)에 의해 추출된 매칭 주파수를 생성하는 제 2 단계; 및 PCM 출력부(PCM Output part)(13)가 주파수 생성부(12)에 의해 생성되는 주파수에 대한 시간 순서에 맞는 PCM 데이터(Pulse Code Modulation data)를 파일 또는 사운드 신호 타입으로 출력하여 파일에 대해서는 메모리(1b)에 저장되도록 하며, 사운드 신호에 대해서는 스피커(Speaker)(1c)를 통해 외부로 출력되도록 하는 제 3 단계; 를 포함하며,상기 제 1 단계에서, 주파수 매칭부(Frequency Matching part)(11)가 미리 설정된 비가청 주파수 대역(18,500Hz 내지 24,000Hz)을 이용하기 위해 영어와 한글을 구분하지 않고 모든 문자에 대하여 데이터 통신을 하기 위해 주파수 매칭 테이블을 사용하며, 상기 주파수 매칭 테이블은, 주파수간 간섭을 피하기 위해 문자마다 대역폭을 10Hz로 잡아서, 주파수와 ASCII 문자에 대하여 정의한 것으로, ASCII 0번 값인 NULL값과 ASCII 32 내지 127번까지의 문자가 주파수 19,000Hz 내지 19,990Hz까지 매칭이 되어있으며, 20,000Hz 내지 20,990Hz, 21,000Hz 내지 21,990Hz, 22,000Hz 내지 22,990Hz 모두 19,000Hz 내지 19,990Hz와 같은 패턴으로 주파수와 문자가 매칭이 되어있고, 19000Hz 내지 19990Hz을 제 1 문자대역, 20,000Hz 내지 20,990Hz을 제 2 문자대역, 21,000Hz 내지 21,990Hz을 제 3 문자대역, 그리고 22,000Hz 내지 22,990Hz을 제 4 문자대역으로 설정하며, "**000", "**010", "**980", "**990"에 해당하는 주파수는 Null 값으로 지정을 해두어, 각 주파수 대역 간의 값에 간섭을 받지 않게 하며, 상기 제 2 단계에서, 주파수 생성부(12)가 주파수 매칭부(11)에 의해 추출된 매칭 주파수를 생성시 트랜스미터(transmitter)(1)의 통신 프로토콜을 통한 전송을 위해, 첫 시작 비트(bit)로 18,600Hz의 소리를 생성하여 0.01초로 재생되도록 설정하여 통신이 시작한다는 것을 알려 주며, 다음으로 네 개의 문자 비트(Character bit)를 0.1초간 재생되도록 하기 위해, 네 개의 매칭 주파수를 한 번에 생성하는 방식으로 네 개의 문자의 순서별로, 제 1 문자 비트는 제 1 문자대역, 제 2 문자 비트는 제 2 문자대역, 제 3 문자 비트는 제 3 문자대역, 제 4 문자 비트는 제 4 문자대역과 같이, 주파수 매칭 테이블에서 구분된 제 1 내지 제 4 문자대역에서 각 문자 비트를 순차적으로 하나씩 추출하는 방식으로 매칭 주파수 값을 생성하며, 그 다음 구분을 짓기 위한 구분자 비트(Delimiter bit)에 해당하는 18,750hz의 주파를 생성하는 방식으로 4개의 문자열을 동시에 주파수로 설정하고, 다시 그 다음 네 개의 문자열 사이에는 구분자 비트(Delimiter bit)에 해당하는 18,750Hz의 주파수가 0.01초씩 재생되도록 설정하는 방식을 반복적으로 수행하고, 마지막에는 종료 비트(끝 비트; End bit)로 18,900Hz의 소리를 생성하여 0.01초로 재생되도록 설정하여 문자열이 끝남을 알려 주는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명은, 리시버(receiver)(2)에 형성되는, 마이크(MIC)(2a)로 입력된 데이터가 담긴 사운드 신호 및 외부의 사운드 신호를 수신한 뒤, 미리 설정된 비가청 주파수 대역의 주파수를 구분하는 주파수 도메인 필터부(Frequency Domain Filter part)(14); 구분된 비가청 주파수 대역에 대해서 미리 설정된 주파수 단위로 샘플링하는 주파수 샘플링부(Frequency Sampling part)(15); 및 미리 설정된 시간 동안 수신된 주파수 중 샘플링된 주파수들 중 설정된 기준값 보다 큰 수치에 해당하는 데시벨이 들어온 주파수를 찾는 피치 탐색(Pitch Detection)에 따라 측정 데이터를 추출한 뒤, 피크 투 트랜슬레이트 알고리즘(Pick to translate Algorithm)을 통해 문자로 출력하는 피치 탐색부(Pitch Detection part)(16); 를 더 포함하여, 디코딩(decoding)에 의해 실질적인 데이터가 출력되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 피크 투 트랜슬레이트 알고리즘(Pick to translate Algorithm)은, 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 횟수에 대한 측정을 하면서 측정 데이터 값들 중 가장 많이 측정된 문자의 값을 출력을 해주고, 동일하게 쌓인 문자가 있는 경우 피크점의 평균값이 큰 것에 해당하는 측정 데이터를 문자로 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 방법은, 주파수 매칭부(Frequency Matching part)(11)가 입력부(미도시)로 문자열이 입력시, 인코더(1a)에 의한 인코딩(Encoding)된 문자열을 구성하는 각 문자와 매칭되는 주파수 매칭 테이블(Frequency Matching table)을 이용해 비가청 대역의 주파수를 추출하는 제 1 단계; 주파수 생성부(Frequency Generator part)(12)가 주파수 매칭부(11)에 의해 추출된 매칭 주파수를 생성하는 제 2 단계; 및 PCM 출력부(PCM Output part)(13)가 주파수 생성부(12)에 의해 생성되는 주파수에 대한 시간 순서에 맞는 PCM 데이터(Pulse Code Modulation data)를 파일 또는 사운드 신호 타입으로 출력하여 파일에 대해서는 메모리(1b)에 저장되도록 하며, 사운드 신호에 대해서는 스피커(Speaker)(1c)를 통해 외부로 출력되도록 하는 제 3 단계; 를 포함하며,상기 제 1 단계에서, 주파수 매칭부(Frequency Matching part)(11)가 미리 설정된 비가청 주파수 대역(18,500Hz 내지 24,000Hz)을 이용하기 위해 영어와 한글을 구분하지 않고 모든 문자에 대하여 데이터 통신을 하기 위해 주파수 매칭 테이블을 사용하며, 상기 주파수 매칭 테이블은, 주파수간 간섭을 피하기 위해 문자마다 대역폭을 10Hz로 잡아서, 주파수와 ASCII 문자에 대하여 정의한 것으로, ASCII 0번 값인 NULL값과 ASCII 32 내지 127번까지의 문자가 주파수 19,000Hz 내지 19,990Hz까지 매칭이 되어있으며, 20,000Hz 내지 20,990Hz, 21,000Hz 내지 21,990Hz, 22,000Hz 내지 22,990Hz 모두 19,000Hz 내지 19,990Hz와 같은 패턴으로 주파수와 문자가 매칭이 되어있고, 19000Hz 내지 19990Hz을 제 1 문자대역, 20,000Hz 내지 20,990Hz을 제 2 문자대역, 21,000Hz 내지 21,990Hz을 제 3 문자대역, 그리고 22,000Hz 내지 22,990Hz을 제 4 문자대역으로 설정하며, "**000", "**010", "**980", "**990"에 해당하는 주파수는 Null 값으로 지정을 해두어, 각 주파수 대역 간의 값에 간섭을 받지 않게 하며, 상기 제 2 단계에서, 주파수 생성부(12)가 주파수 매칭부(11)에 의해 추출된 매칭 주파수를 생성시 트랜스미터(transmitter)(1)의 통신 프로토콜을 통한 전송을 위해, 첫 시작 비트(bit)로 18,600Hz의 소리를 생성하여 0.01초로 재생되도록 설정하여 통신이 시작한다는 것을 알려 주며, 다음으로 네 개의 문자 비트(Character bit)를 0.1초간 재생되도록 하기 위해, 네 개의 매칭 주파수를 한 번에 생성하는 방식으로 네 개의 문자의 순서별로, 제 1 문자 비트는 제 1 문자대역, 제 2 문자 비트는 제 2 문자대역, 제 3 문자 비트는 제 3 문자대역, 제 4 문자 비트는 제 4 문자대역과 같이, 주파수 매칭 테이블에서 구분된 제 1 내지 제 4 문자대역에서 각 문자 비트를 순차적으로 하나씩 추출하는 방식으로 매칭 주파수 값을 생성하며, 그 다음 구분을 짓기 위한 구분자 비트(Delimiter bit)에 해당하는 18,750hz의 주파를 생성하는 방식으로 4개의 문자열을 동시에 주파수로 설정하고, 다시 그 다음 네 개의 문자열 사이에는 구분자 비트(Delimiter bit)에 해당하는 18,750Hz의 주파수가 0.01초씩 재생되도록 설정하는 방식을 반복적으로 수행하고, 마지막에는 종료 비트(끝 비트; End bit)로 18,900Hz의 소리를 생성하여 0.01초로 재생되도록 설정하여 문자열이 끝남을 알려 주는 것을 특징으로 한다.
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뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 시스템 및 방법은, 사용자가 문자열을 전송하거나, 사용자의 위치를 알기 위해 별도의 무선모듈(4g, wifi, Blootooth 등), 그 밖의 GPS를 직접 작동시키지 않고도 사용자 간에 양방향 통신이 가능한 효과를 제공한다.
도 1은 가청 주파수와 비가청 주파수를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 방법을 제공하기 위한 트랜스미터(transmitter)(1) 및 리시버(receiver)(2)를 포함하는 전체 시스템을 나타내는 도면.
도 3은 주파수 매칭 테이블(Frequency Matching table)을 나타내는 도면.
도 4는 주파수-시간 그래프를 나타내는 도면.
도 5는 트랜스미터(transmitter)(1)의 통신 프로토콜을 설명하기 위한 도면.
도 6은 주파수 데이터 생성 과정을 설명하기 위한 도면.
도 7 및 도 8은 트랜스미터(transmitter)(1)와 리시버(receiver)(2) 간의 주파수에 대한 문자열 송수신 과정을 설명하기 위한 도면.
도 9는 트랜스미터(1)의 출력부(미도시)에 구현된 테스트용 주파수 트랜스미터 유저 인터페이스(Frequency Transmitter user interface) 화면으로 Porong Transmitter라고 명명되어 출력된 참조도면.
도 10은 주파수 트랜스미터 스펙트럼(Frequency Transmitter Spectrum) 분석을 나타내는 그래프.
도 11은 리시버(receiver)(2)에 해당하는 테스트 모듈로 문자열에 대한 출력 데이터 출력을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 방법을 제공하기 위한 트랜스미터(transmitter)(1) 및 리시버(receiver)(2)를 포함하는 전체 시스템을 나타내는 도면.
도 3은 주파수 매칭 테이블(Frequency Matching table)을 나타내는 도면.
도 4는 주파수-시간 그래프를 나타내는 도면.
도 5는 트랜스미터(transmitter)(1)의 통신 프로토콜을 설명하기 위한 도면.
도 6은 주파수 데이터 생성 과정을 설명하기 위한 도면.
도 7 및 도 8은 트랜스미터(transmitter)(1)와 리시버(receiver)(2) 간의 주파수에 대한 문자열 송수신 과정을 설명하기 위한 도면.
도 9는 트랜스미터(1)의 출력부(미도시)에 구현된 테스트용 주파수 트랜스미터 유저 인터페이스(Frequency Transmitter user interface) 화면으로 Porong Transmitter라고 명명되어 출력된 참조도면.
도 10은 주파수 트랜스미터 스펙트럼(Frequency Transmitter Spectrum) 분석을 나타내는 그래프.
도 11은 리시버(receiver)(2)에 해당하는 테스트 모듈로 문자열에 대한 출력 데이터 출력을 설명하기 위한 도면,
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 방법을 제공하기 위한 트랜스미터(transmitter)(1) 및 리시버(receiver)(2)를 포함하는 전체 시스템을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 트랜스미터(transmitter)(1) 및 리시버(receiver)(2)는 무선링크를 통하여 사용자에게 신호 및 데이터를 송수신을 제공하는 기기로서, 이는 포괄적인 개념의 휴대기기들이다. 즉, 핸드폰, 무선단말, PDA(Personal Digital Assistant), GSM(Global System for Mobile)폰, W-CDMA(Wideband CDMA)폰, CDMA-2000폰, MBS(Mobile Broad and System)폰, PMP(Portable Multimedia Player), 핸드헬드 컴퓨터(Handheld Computer), 스마트폰 및 스마트패드와 같이 멀티미디어 폰 및 멀티미디어 플레이어 등을 포함할 수 있다.
먼저, 비가청 주파수 대역 중 고주파 음역대 주파수 18,500Hz 내지 24,000Hz를 이용하여 영어와 한글을 구분하지 않고 모든 문자에 대하여 데이터 통신을 할 수 있는 라이브러리를 구축한다. 라이브러리는 자체적으로 고주파 음역대 주파수 송수신 모듈(10)(Porong library)이라 명명하며, 구성으로는 트랜스미터(transmitter)(1)에 형성된 주파수 매칭부(Frequency Matching part)(11), 주파수 생성부(Frequency Generator part)(12), PCM 출력부(Pulse Code Modulation Output part)(13), 그리고 리시버(receiver)(2)에 형성된 주파수 도메인 필터부(Frequency Domain Filter part)(14), 주파수 샘플링부(Frequency Sampling part)(15), 그리고 피치 탐색부(Pitch Detection part)(16)를 포함한다.
먼저, 주파수 매칭부(Frequency Matching part)(11)는 트랜스미터(transmitter)(1)의 인코더(1a)에 의한 인코딩(Encoding)된 문자열에 대해 정해진 주파수 매칭 테이블(Frequency Matching table, 도 3 참조)을 이용해 매칭 주파수를 추출한다. 즉, 주파수 매칭부(Frequency Matching part)(11)는 트랜스미터(transmitter)(1)의 입력부(미도시)로 입력된 문자열에 대해서 문자열을 구성하는 문자와 매칭되는 비가청 대역의 주파수를 추출하는 것이다.
도 3의 주파수 매칭 테이블은 주파수와 ASCII 문자에 대하여 정의한 표이다. 도 3의 표에서는 ASCII 0번 값인 NULL값과 ASCII 32 내지 127번까지의 문자가 주파수 19,000Hz 내지 19,990Hz까지 매칭이 되어있는 것을 볼 수 있고, 20,000Hz 내지 20,990Hz, 21,000Hz 내지 21,990Hz, 22,000Hz 내지 22,990Hz은 모두 같은 패턴으로 매칭이 되어있다. 여기서 19000Hz 내지 19990Hz는 제 1 문자대역, 20,000Hz 내지 20,990Hz은 제 2 문자대역, 21,000Hz 내지 21,990Hz은 제 3 문자대역, 22,000Hz 내지 22,990Hz은 제 4 문자대역으로 명명할 수 있다.
도 3의 표에서 "**000", "**010", "**980", "**990"에 해당하는 주파수는 Null 값으로 지정을 해둠으로써, 각 주파수 대역 간의 값에 간섭을 받지 않게 해두었다. 이렇게 매칭함으로써, 표현할 수 있는 모든 문자에 관해서 입력이 들어오면 변환이 가능하게 매칭을 하였다.
다음으로, 주파수 생성부(Frequency Generator part)(12)는 주파수 매칭부(11)에 의해 추출된 매칭 주파수를 생성한다. 여기서 도 4에 도시된 주파수-시간 그래프와 같은 순서를 통해 생성한다.
보다 구체적으로, 도 5를 참조하여, 트랜스미터(transmitter)(1)의 통신 프로토콜에 대해서 살펴보도록 한다. 트랜스미터(transmitter)(1)는 음성 주파수로 통신을 하는 것은 기존의 통신 방법과 다르기 때문에 이에 맞는 새로운 통신 프로토콜이 필요로 하다. 이에 첫 시작 비트(bit)로 18,600Hz의 소리가 생성되어 0.01초로 설정하여 통신이 시작한다는 것을 알려 준다. 다음 문자 비트(Character bit)가 네 개(제 1 문자대역 내지 제 4 문자대역)가 한 번에 생성되어 0.1초간 재생되는데 문자 비트는 각각의 주파수 대역대 별로 주파수 매칭 테이블의 각 문자에 해당하는 주파수 값을 생성하게 된다. 그 다음 구분을 짓기 위한 구분자 비트(Delimiter bit)에 해당하는 18,750hz의 주파가 생성이 되고, 그 다음 4개의 문자열이 동시에 재생이 된다. 즉, 문자는 4개씩 동시에 주파수로 설정이 되고, 사이에는 구분자 비트(Delimiter bit)에 해당하는 18,750Hz의 주파수가 0.01초씩 설정이 되는 것이다. 마지막에는 문자열 입력이 끝남을 알리는 종료 비트(끝 비트; End bit)에 해당하는 18,900Hz가 0.01초간 설정된다.
예를 들어 “ Hello World!! ” 라는 문자를 입력했다고 가정하면, "시작 비트(0.01초)-Hell(0.1초)-구분자 비트(0.01초)-o Wo(0.1초)-구분자 비트(0.01초)-rld!(0.1초)-구분자 비트(0.01초)-!(0.1초)-구분자 비트(0.01초)-종료 비트(0.01초)"와 같이, Hello World!! 라는 문자열에 매칭되는 주파수를 생성하고 재생하면 한 번 재생하는데 약 0.46초 정도가 걸리게 된다. 이를 주파수도로 나타내면 도 6과 같은, ‘Hello World!!’ 에 대한 주파수 데이터가 생성되게 되는 것이다.
한편, 주파수 생성부(Frequency Generator part)(12)는 Web-kit의 Web Audio API의 Oscillator를 이용하여 주파수 생성을 하며, Web-kit은 Chrome, Firefox ,Opera, Safari에서 지원하는 Web-kit이다. 비가청 주파수를 짧은 시간 내에 켜고 꺼야 비트전송률을 높일 수 있는데 오디오를 켜고 끄는 것을 반복하는 과정에서 '틱 틱' 거리는 틱음이 발생하였고 이 문제를 해결하기 위하여 다음 주파수를 켜기 전에 현재 해당 주파수를 바로 끄는 것이 아니라 볼륨을 0으로 줄인 후 다음 주파수로 넘어가게 하여 틱음이 들리지 않게 하였다. 주파수간 간섭을 피하기 위해 문자마다 대역폭은 도 3에 도시된 바와 같이 10Hz로 잡는 것이 바람직하다.
또 다른 실시 예로, 도 7과 같은 주파수를 트랜스미터(transmitter)(1)가 전송하게 되면 리시버(receiver)(2)에 의한 문자 출력은“Ab7!”가 되게 된다. 즉, 이 경우, 리시버(receiver)(2)는 0.1초에 문자열 4개씩 수신함으로써, 문자 하나가 1byte 즉 8비트라고 가정하면, 트랜스미터(transmitter)(1)는 320bit/s 전송률을 가질 수 있다. 한편, 도 8의 도면에서 1초 동안에 받아진 문자는“Ab7!Ab7!Ab7!Ab7!Ab7!Ab7!Ab7!Ab7!Ab7!Ab7!” 이 된다. 입력하는 문자열에 대한 길이의 제약이 없이 각 문자는 주파수로 트랜스미터(transmitter)(1)에 의해 변형되어 전송되고, 리시버(receiver)(2)에 의해 각 수신된 주파수는 문자열로 변환하여 출력되는 것이다.
PCM 출력부(PCM Output part)(13)는 주파수 생성부(12)에 의해 생성되는 주파수에 대한 시간 순서에 맞는 PCM 데이터(Pulse Code Modulation data)를 파일 또는 사운드 신호 타입으로 출력하며, 파일은 트랜스미터(transmitter)(1)의 메모리(1b)에 저장되며, 사운드 신호는 트랜스미터(transmitter)(1)의 스피커(Speaker)(1c)를 통해 외부로 출력된다.
한편, 도 9는 트랜스미터(1)의 출력부(미도시)에 구현된 테스트용 주파수 트랜스미터 유저 인터페이스(Frequency Transmitter user interface) 화면으로 Porong Transmitter라고 명명되어 출력된 참조도면이다. 도 7을 참조하면, ①에 전송하고자 하는 문자열인 주소를 입력하고 ②을 누르게 되면 주소로 전송하고자 하는 주파수가 생성된다. 영어와 기호 한글 모두 가능하다. 한글은 들어온 한글 값을 UTF-8(Unicode Transformation Format-8)로 인코딩하여 가능하다.
한편, 도 10은 주파수 트랜스미터 스펙트럼(Frequency Transmitter Spectrum) 분석을 나타내는 그래프이다. 도 10을 참조하면, 예를 들어 “Beomilro 186 5F Samsung S/W Membership” 이라는 주소를 입력하게 되면, 18,600hz의 주파수가 시작 비트(bit)로 입력되고,
위와 같은 예에서는 시작 비트에서 0.01초 각 문자열이 4개씩 10차례 입력되었으므로 0.1초×10차례로 1초에 해당하며 구분자 비트 0.01초, 종료 비트 0.01초로 모든 주소를 전송하는데 대략 1초 정도의 시간이 걸리게 된다. “Beom”의 경우만 체크해보면 도 3의 주파수 매칭 테이블에 의해 B(19,360Hz), e(20,710Hz) ,o(21,810hz), m(22,790hz)이 해당 되어야 하는데, 주파수가 전송되는 것을 주파수 스펙트럼(Frequency Spectrum) 분석을 해보았다. 도 10은 트랜스미터(Transmitter)(1)에서 나온 비가청 소리를 주파수로 분석을 한 것이다. Y축은 이득(gain) 값이고 X축은 주파수(Frequency) 값이다. 도 10과 같이 트랜스미터(1)에서 주파수가 잘 나오고 있는 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 리시버(receiver)(2)에 대해서 살펴보면, 본 발명에서 리시버(receiver)(2)는 비가청 주파수 통신 모듈로 사용된다.
주파수 도메인 필터부(Frequency Domain Filter part)(14)는 리시버(receiver)(2)의 마이크(MIC)(2a)로 입력된 데이터가 담긴 사운드 신호 및/또는 외부의 사운드 신호를 수신한 뒤, 0 내지 18,499Hz까지의 필요 없는 주파수 대역을 필터링 처리하여 18,500Hz 내지 24,000Hz의 필요한 부분의 주파수를 구분한다.
이를 위해 주파수 도메인 필터부(Frequency Domain Filter part)(14)는 FFT(Fast Fourier Transform) 라이브러리를 수정하여 적용한다.
FFT는 이산 데이터 값들의 푸리에 변환 계산을 위한 알고리즘으로, FFT는 주어진 유한 데이터(현재 사용한 데이터는 48kHz PCM 데이터) 점들의 세트, 즉 시간 영역에서 계속 변화하는 데이터들을, 그 요소 주파수들의 형태와 각 주파수별 이득(gain) 값들의 형태로 표현한 것이다.
보다 구체적으로, 로우 데이터(raw data)를 FFT 처리를 수행하기 전에 전처리 단계로 윈도우 함수(Window function)를 실행하게 되는데, FFT를 사용하기 위해 정해진 창의 사이즈만큼 로우 데이터(raw data)를 처리하는 방법이다.
일반적인 FFT의 경우 위의 식과 같은 DFT(Discrete Fourier Transform)를 n = n1 × n2 가 성립되는 n1과 n2 크기의 두 DFT로 재귀 분할하여 계산하는 방법으로, 주기가 반복되지 않는 신호에서는 무한대의 시간에서 작동한다고 할 수 있다. 그러나 이상적이지 않은 상황에서 무한대의 사간을 볼 수 없기 때문에 윈도우(window)를 설계하여 FFT를 처리한다.
상술한 FFT과정을 거치면 0Hz에서 24,000Hz까지의 주파수 값들을 4,800개의 블록(Block)으로 샘플링하는 과정을 거치게 된다. 반복적으로 들어오는 시간 단위의 소리를 주파수 단위로 변환하고 샘플링하기 때문에 샘플링 과정을 많이 진행할수록 속도가 느려지게 되고 필요한 만큼만 블록(Block)으로 나누는 것이다. 4,800개의 블록(Block)으로 샘플링하게 되면 0 내지 5Hz의 값이 1번째 값에 저장되고 23,995Hz 내지 24,000Hz값이 4,800번째 값에 저장되며 총 4,800개의 값을 가져오게 된다.
이에 따라 주파수 도메인 필터부(Frequency Domain Filter part)(14)는 주파수 샘플링부(Frequency Sampling part)(15)에서 만들어진 블록(block) 값 중 필요한 것만 가지고 나머지는 버린다. 즉 주파수 도메인 필터부(Frequency Domain Filter part)(14)는 현재 정해진 통신 프로토콜에서는 18,500Hz 내지 23,000Hz까지의 주파수만 사용하므로 이에 해당하는 3700 내지 4600 사이의 블록(Block) 값들만 가지고 나머지는 버리게 된다.
주파수 샘플링부(Frequency Sampling part)(15)는 구분된 주파수 대역 중 18,500Hz 내지 24,000Hz의 주파수를 10Hz 단위로 샘플링한다.
피치 탐색부(Pitch Detection part)(16)는 10Hz 단위로 샘플링(sampling)된 주파수들 중 정해진 기준값 보다 큰 수치의 데시벨이 들어온 주파수를 찾는다. 보다 구체적으로 피치 탐색부(Pitch Detection part)(16)는 매 번 스레드(Thread)를 돌면서 측정한 데이터들의 값들 사이에서 각 블록 값들 중에서 각 대역별 평균값보다 큰 값들을 추출하고, 추출된 값들 중에서도 가장 큰 값을 블록의 번호에 해당하는 측정 데이터로 사용한다. 이에 따라, 피치 탐색부(Pitch Detection part)(16)는 한 번 측정할 때 각 주파수 대역 별로 1개씩 총 4개의 피크 점(pick point)의 값을 가져와서 측정 데이터로 사용하는 것이 바람직하다.
피치 탐색부(Pitch Detection part)(16)는 피크 투 트랜슬레이트 알고리즘(Pick to translate Algorithm)을 통해 문자를 출력한다. 보다 구체적으로, 0.1초간 주파수를 수신한 경우, 피치 탐색(Pitch Detection) 과정을 대략 5 내지 6번 정도 진행하여 측정이 되면, 피크 투 트랜슬레이트 알고리즘(Pick to translate Algorithm)에 따라 문자를 출력하게 된다.
상기와 같은 디코딩(decoding)에 의해 실질적인 데이터가 출력되게 된다.
리시버(Receiver)(2)에서 마이크(MIC)(2a)로 사운드 신호를 독출(Read) 하는 타이밍과 트랜스미터(Transmitter)(1)에서 주파수를 송신하는 타이밍이 맞지 않으면 원하는 값을 출력하지 못하게 되고 오차가 생기게 된다. 이를 방지하고자 피크 투 트랜슬레이트 알고리즘(Pick to translate Algorithm)을 거치게 된다. 피크 투 트랜슬레이트 알고리즘(Pick to translate Algorithm)은 우선적으로 0.1초 동안 5 내지 6번 측정하면서 쌓인 측정 데이터 값들 중 가장 많이 측정된 문자의 값을 출력을 해주고(예, 첫 번째 A, 두 번째 A, 세 번째 A, 네 번째 A, 다섯 번째 B, 여섯 번째 B 이면 A가 4번 B가 2번 이므로 ‘A’를 출력, 만약 측정된 값이 A가 3번 B가 3번으로 같다면 이중 피크점의 평균값이 크게 찍힌 값이 출력 문자로 정해져 출력), 동일하게 쌓인 문자가 있는 경우 피크점의 평균값이 큰 것에 해당하는 측정 데이터를 문자로 출력한다(예, A의 평균 피크값 192, B의 평균 피크값이 180 이면 ‘A’ 출력).
이렇게 해당 과정들을 모두 거치게 되고 리시버(2)는 종료 비트를 받는 순간 리스트(list)에 저장되어 있던 문자열 값을 리시버(2)의 출력부(미도시)로 모두 출력하게 된다. 도 11은 리시버(receiver)(2)에 해당하는 테스트 모듈로 해당 문자열 값을 잘 받아 왔고 통신이 잘 이루어졌음을 보여주는 것으로, 도 11a는 출력 데이터(Output Data)를 도 11b는 수신 문자열(Receive string)을 나타내는 도면이다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1 : 트랜스미터(transmitter)
2 : 리시버(receiver)
10 : 고주파 음역대 주파수 송수신 모듈
11 : 주파수 매칭부(Frequency Matching part)
12 : 주파수 생성부(Frequency Generator part)
13 : PCM 출력부(PCM Output part)
14 : 주파수 도메인 필터부(Frequency Domain Filter part)
15 : 주파수 샘플링부(Frequency Sampling part)
16 : 피치 탐색부(Pitch Detection part)
2 : 리시버(receiver)
10 : 고주파 음역대 주파수 송수신 모듈
11 : 주파수 매칭부(Frequency Matching part)
12 : 주파수 생성부(Frequency Generator part)
13 : PCM 출력부(PCM Output part)
14 : 주파수 도메인 필터부(Frequency Domain Filter part)
15 : 주파수 샘플링부(Frequency Sampling part)
16 : 피치 탐색부(Pitch Detection part)
Claims (5)
- 미리 설정된 비가청 주파수 대역(18,500Hz 내지 24,000Hz)을 이용하기 위해 영어와 한글을 구분하지 않고 모든 문자에 대하여 데이터 통신을 하기 위해 주파수 매칭 테이블을 사용하는 트랜스미터(transmitter)(1); 및 리시버(receiver)(2); 를 포함하는 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 시스템에 있어서,
상기 주파수 매칭 테이블은, 주파수간 간섭을 피하기 위해 문자마다 대역폭을 10Hz로 잡아서, 주파수와 ASCII 문자에 대하여 정의한 것으로, ASCII 0번 값인 NULL값과 ASCII 32 내지 127번까지의 문자가 주파수 19,000Hz 내지 19,990Hz까지 매칭이 되어있으며, 20,000Hz 내지 20,990Hz, 21,000Hz 내지 21,990Hz, 22,000Hz 내지 22,990Hz 모두 19,000Hz 내지 19,990Hz와 같은 패턴으로 주파수와 문자가 매칭이 되어있고, 19000Hz 내지 19990Hz을 제 1 문자대역, 20,000Hz 내지 20,990Hz을 제 2 문자대역, 21,000Hz 내지 21,990Hz을 제 3 문자대역, 그리고 22,000Hz 내지 22,990Hz을 제 4 문자대역으로 설정하며, "**000", "**010", "**980", "**990"에 해당하는 주파수는 Null 값으로 지정을 해두어, 각 주파수 대역 간의 값에 간섭을 받지 않게 하는 것을 특징으로 하며,
트랜스미터(transmitter)(1)는,
입력부(미도시)로 문자열이 입력시, 인코더(1a)에 의한 인코딩(Encoding)된 문자열을 구성하는 각 문자와 매칭되는 상기 주파수 매칭 테이블(Frequency Matching table)을 이용해 비가청 대역의 주파수를 추출하여 주파수 생성부(12)로 전달하는 주파수 매칭부(Frequency Matching part)(11);
주파수 매칭부(11)에 의해 추출된 매칭 주파수를 생성시 트랜스미터(transmitter)(1)의 통신 프로토콜을 통한 전송을 위해, 첫 시작 비트(bit)로 18,600Hz의 소리를 생성하여 0.01초로 설정하여 통신이 시작한다는 것을 알려 주며, 다음으로 네 개의 문자 비트(Character bit)를 0.1초간 재생되도록 하기 위해, 네 개의 매칭 주파수를 한 번에 생성하는 방식으로 네 개의 문자의 순서별로, 제 1 문자 비트는 제 1 문자대역, 제 2 문자 비트는 제 2 문자대역, 제 3 문자 비트는 제 3 문자대역, 제 4 문자 비트는 제 4 문자대역과 같이, 주파수 매칭 테이블에서 구분된 제 1 내지 제 4 문자대역에서 각 문자 비트를 순차적으로 하나씩 추출하는 방식으로 매칭 주파수 값을 생성하며, 그 다음 구분을 짓기 위한 구분자 비트(Delimiter bit)에 해당하는 18,750hz의 주파를 생성하는 방식으로 4개의 문자열을 동시에 주파수로 설정하고, 다시 그 다음 네 개의 문자열 사이에는 구분자 비트(Delimiter bit)에 해당하는 18,750Hz의 주파수가 0.01초씩 재생되도록 설정하는 방식을 반복적으로 수행하고, 마지막에는 종료 비트(끝 비트; End bit)로 18,900Hz의 소리를 생성하여 0.01초 재생되도록 설정하여 문자열이 끝남을 알려 주는 주파수 생성부(Frequency Generator part)(12); 및
주파수 생성부(12)에 의해 생성되는 주파수에 대한 시간 순서에 맞는 PCM 데이터(Pulse Code Modulation data)를 파일 또는 사운드 신호 타입으로 출력하여 파일에 대해서는 메모리(1b)에 저장되도록 하며, 사운드 신호에 대해서는 스피커(Speaker)(1c)를 통해 외부로의 출력에 따라 리시버(receiver)(2)의 마이크(MIC)(2a)로 입력되도록 하는 PCM 출력부(PCM Output part)(13); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 시스템.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서, 리시버(receiver)(2)에 형성되는,
마이크(MIC)(2a)로 입력된 데이터가 담긴 사운드 신호 및 외부의 사운드 신호를 수신한 뒤, 미리 설정된 비가청 주파수 대역의 주파수를 구분하는 주파수 도메인 필터부(Frequency Domain Filter part)(14);
구분된 비가청 주파수 대역에 대해서 미리 설정된 주파수 단위로 샘플링하는 주파수 샘플링부(Frequency Sampling part)(15); 및
미리 설정된 시간 동안 수신된 주파수 중 샘플링된 주파수들 중 설정된 기준값 보다 큰 수치에 해당하는 데시벨이 들어온 주파수를 찾는 피치 탐색(Pitch Detection)에 따라 측정 데이터를 추출한 뒤, 피크 투 트랜슬레이트 알고리즘(Pick to translate Algorithm)을 통해 문자로 출력하는 피치 탐색부(Pitch Detection part)(16); 를 더 포함하여,
디코딩(decoding)에 의해 실질적인 데이터가 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 시스템.
- 청구항 3에 있어서, 피크 투 트랜슬레이트 알고리즘(Pick to translate Algorithm)은,
미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 횟수에 대한 측정을 하면서 측정 데이터 값들 중 가장 많이 측정된 문자의 값을 출력을 해주고, 동일하게 쌓인 문자가 있는 경우 피크점의 평균값이 큰 것에 해당하는 측정 데이터를 문자로 출력하는 것을 특징으로 하는 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 시스템.
- 주파수 매칭부(Frequency Matching part)(11)가 입력부(미도시)로 문자열이 입력시, 인코더(1a)에 의한 인코딩(Encoding)된 문자열을 구성하는 각 문자와 매칭되는 주파수 매칭 테이블(Frequency Matching table)을 이용해 비가청 대역의 주파수를 추출하는 제 1 단계;
주파수 생성부(Frequency Generator part)(12)가 주파수 매칭부(11)에 의해 추출된 매칭 주파수를 생성하는 제 2 단계; 및
PCM 출력부(PCM Output part)(13)가 주파수 생성부(12)에 의해 생성되는 주파수에 대한 시간 순서에 맞는 PCM 데이터(Pulse Code Modulation data)를 파일 또는 사운드 신호 타입으로 출력하여 파일에 대해서는 메모리(1b)에 저장되도록 하며, 사운드 신호에 대해서는 스피커(Speaker)(1c)를 통해 외부로 출력되도록 하는 제 3 단계; 를 포함하며,
상기 제 1 단계에서, 주파수 매칭부(Frequency Matching part)(11)가 미리 설정된 비가청 주파수 대역(18,500Hz 내지 24,000Hz)을 이용하기 위해 영어와 한글을 구분하지 않고 모든 문자에 대하여 데이터 통신을 하기 위해 주파수 매칭 테이블을 사용하며,
상기 주파수 매칭 테이블은, 주파수간 간섭을 피하기 위해 문자마다 대역폭을 10Hz로 잡아서, 주파수와 ASCII 문자에 대하여 정의한 것으로, ASCII 0번 값인 NULL값과 ASCII 32 내지 127번까지의 문자가 주파수 19,000Hz 내지 19,990Hz까지 매칭이 되어있으며, 20,000Hz 내지 20,990Hz, 21,000Hz 내지 21,990Hz, 22,000Hz 내지 22,990Hz 모두 19,000Hz 내지 19,990Hz와 같은 패턴으로 주파수와 문자가 매칭이 되어있고, 19000Hz 내지 19990Hz을 제 1 문자대역, 20,000Hz 내지 20,990Hz을 제 2 문자대역, 21,000Hz 내지 21,990Hz을 제 3 문자대역, 그리고 22,000Hz 내지 22,990Hz을 제 4 문자대역으로 설정하며, "**000", "**010", "**980", "**990"에 해당하는 주파수는 Null 값으로 지정을 해두어, 각 주파수 대역 간의 값에 간섭을 받지 않게 하며,
상기 제 2 단계에서, 주파수 생성부(12)가 주파수 매칭부(11)에 의해 추출된 매칭 주파수를 생성시 트랜스미터(transmitter)(1)의 통신 프로토콜을 통한 전송을 위해, 첫 시작 비트(bit)로 18,600Hz의 소리를 생성하여 0.01초로 재생되도록 설정하여 통신이 시작한다는 것을 알려 주며, 다음으로 네 개의 문자 비트(Character bit)를 0.1초간 재생되도록 하기 위해, 네 개의 매칭 주파수를 한 번에 생성하는 방식으로 네 개의 문자의 순서별로, 제 1 문자 비트는 제 1 문자대역, 제 2 문자 비트는 제 2 문자대역, 제 3 문자 비트는 제 3 문자대역, 제 4 문자 비트는 제 4 문자대역과 같이, 주파수 매칭 테이블에서 구분된 제 1 내지 제 4 문자대역에서 각 문자 비트를 순차적으로 하나씩 추출하는 방식으로 매칭 주파수 값을 생성하며, 그 다음 구분을 짓기 위한 구분자 비트(Delimiter bit)에 해당하는 18,750hz의 주파를 생성하는 방식으로 4개의 문자열을 동시에 주파수로 설정하고, 다시 그 다음 네 개의 문자열 사이에는 구분자 비트(Delimiter bit)에 해당하는 18,750Hz의 주파수가 0.01초씩 재생되도록 설정하는 방식을 반복적으로 수행하고, 마지막에는 종료 비트(끝 비트; End bit)로 18,900Hz의 소리를 생성하여 0.01초로 재생되도록 설정하여 문자열이 끝남을 알려 주는 것을 특징으로 하는 비가청 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신 방법.
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