KR101847069B1 - Method and apparatus for processing sound wave containing data symbols received via multipaths - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리앰블과 데이터 심볼을 포함하는 다중경로로 수신한 음파를 처리하는 방법으로서, (a) 상기 음파의 적어도 일부의 포락선을 추출하는 단계; (b) 추출한 포락선에서 최대 피크를 검출하는 단계; 및 (c) 검출된 최대 피크를 최대 피크 탐색 대상에서 제외하는 단계;를 포함하고, 상기 (b) 및 (c) 단계를 복수회 반복 실행하고, 이 때 상기 복수회의 상기 (b) 단계에서 검출된 각각의 최대 피크로부터 각 경로로 수신된 신호의 프리앰블의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 음파 처리 방법이 제공된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of processing a multi-path sound wave including a preamble and a data symbol, the method comprising: (a) extracting an envelope of at least a part of the sound wave; (b) detecting a maximum peak in the extracted envelope; And (c) excluding the detected maximum peak from the maximum peak search object, wherein the steps (b) and (c) are repeated a plurality of times, And detecting the position of the preamble of the signal received in each path from the respective maximum peaks.
Description
본 발명은 음파를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 데이터 심볼을 포함하며 하나의 음파 발신기에서 발신된 음파를 다중 경로를 통해 수신하여 처리하는 음파의 처리 방법 및 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
최근 스마트 기기가 보편화되면서 스마트 기기에 내장된 오디오 인터페이스, 즉 스피커와 마이크를 활용하는 음파 통신이 연구되고 있다. 예를 들어 대한민국 특허출원 제2013-0043862호(2013년 4월 19일 출원)에 개시한 바와 같이 텔레비전(TV) 방송에 특정 정보를 내포한 비가청 음파를 삽입하여 시청자에게 방송하면 시청자가 소지한 스마트폰이 비가청 음파를 수신하고 이에 기초하여 시청자에게 맞춤형 광고를 제공하는 기술 등이 연구되고 있다. Recently, as smart devices become popular, sound communication using a built-in audio interface, that is, a speaker and a microphone, is being studied. For example, as disclosed in Korean Patent Application No. 2013-0043862 (filed on Apr. 19, 2013), when a non-audible sound wave containing specific information is inserted into a television (TV) broadcast to be broadcast to a viewer, And technologies in which a smartphone receives non-audible sound waves and provides customized advertisements to viewers based on the received non-audible sound waves.
그런데 일반적으로 이러한 스마트 기기를 활용한 음파통신은 집이나 사무실 등 실내에서 이루어지는 경우가 많은데, 실내 환경은 기본적으로 벽, 가구 등의 구조물로 둘러싸여 있으므로 음파 발신기(예컨대 TV)에서 발신된 음파가 구조물에 반사되어 음파 수신기(예컨대 스마트폰)에 도달하게 된다. 그러므로 이러한 다중경로(multipath) 환경 하에서 음파 수신기는 하나의 음파를 다양한 시간지연을 갖는 여러 음파로 수신하게 되므로, 음파 수신기 측에서는 시간적으로 중첩되어 수신되는 음파를 정확히 검출하고 신호대 잡음비를 향상시키는 것이 바람직하다. However, in general, the sound wave communication using such a smart device is often performed in an indoor place such as a house or an office. Since the indoor environment is basically surrounded by structures such as walls and furniture, a sound wave emitted from a sound wave transmitter And reaches a sound wave receiver (for example, a smart phone). Therefore, in such a multipath environment, the sound wave receiver receives one sound wave with a plurality of sound waves having various time delays. Therefore, it is preferable that the sound wave receiver accurately overlaps the sound waves received over time to improve the signal-to-noise ratio .
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동일 음파가 다중 경로를 통해 음파 수신장치로 들어오는 경우 다중 경로의 각 경로에 따른 복수개의 음파를 검출하고 결합한 후 음파를 처리할 수 있는 음파 처리 방법 및 장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a sound wave processing method and apparatus capable of detecting and combining a plurality of sound waves along respective paths of a multipath when a same sound wave enters a sound wave receiving apparatus through a multipath, and then processing the sound waves do.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리앰블과 데이터 심볼을 포함하는 다중경로로 수신한 음파를 처리하는 방법으로서, (a) 상기 음파의 적어도 일부의 포락선을 추출하는 단계; (b) 추출한 포락선에서 최대 피크를 검출하는 단계; 및 (c) 검출된 최대 피크를 최대 피크 탐색 대상에서 제외하는 단계;를 포함하고, 상기 (b) 및 (c) 단계를 복수회 반복 실행하고, 이 때 상기 복수회의 상기 (b) 단계에서 검출된 각각의 최대 피크로부터 각 경로로 수신된 신호의 프리앰블의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 음파 처리 방법이 제공된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of processing a multi-path sound wave including a preamble and a data symbol, the method comprising: (a) extracting an envelope of at least a part of the sound wave; (b) detecting a maximum peak in the extracted envelope; And (c) excluding the detected maximum peak from the maximum peak search object, wherein the steps (b) and (c) are repeated a plurality of times, And detecting the position of the preamble of the signal received in each path from the respective maximum peaks.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리앰블과 데이터 심볼을 포함하는 다중경로로 수신한 음파를 처리하는 장치로서, 수신한 음파의 적어도 일부의 포락선을 추출하도록 구성된 포락선 검출부; 추출한 포락선에서 최대 피크를 검출하고 이 검출된 최대 피크를 최대 피크 탐색 대상에서 제외하는 동작을 복수회 반복 실행하고 그리고 상기 반복 실행에서 검출된 각각의 최대 피크로부터 각 경로로 수신된 신호의 프리앰블의 위치를 검출하도록 구성된 피크 처리부; 및 상기 검출된 각각의 프리앰블의 위치 정보를 이용하여 음파에서 데이터 심볼을 검출하고 복조하는 심볼 검출 및 복조부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 처리 장치가 제공된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for processing a multi-path received sound wave including a preamble and a data symbol, the apparatus comprising: an envelope detection unit configured to extract an envelope of at least a part of a received sound wave; And repeating the operation of detecting the maximum peak in the extracted envelope and excluding the detected maximum peak from the maximum peak search object a plurality of times, and detecting the position of the preamble of the signal received on each path from each maximum peak detected in the repeated execution A peak processing unit configured to detect a peak value; And a symbol detection and demodulation unit for detecting and demodulating a data symbol in a sound wave using the detected position information of each preamble.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리앰블과 데이터 심볼을 포함하는 다중경로로 수신한 음파를 처리하는 음파 처리 애플리케이션을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 있어서, 상기 음파 처리 애플리케이션은 음파 수신 장치의 메모리에 로딩되어 상기 수신 장치 상에서 상기 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 음파 처리 방법을 실행하는 것을 특징으로 하는, 상기 음파 처리 애플리케이션을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium on which a sound processing application for processing sound waves received by a multipath including a preamble and a data symbol is recorded, And the sound processing method according to any one of
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동일 음파가 다중 경로를 통해 음파 수신장치로 들어오는 경우 다중 경로의 각 경로에 따른 복수개의 음파를 검출하고 결합한 후 복조함으로써 수신신호의 크기를 증가시켜 신호대잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio)를 높이고 수신 성공률을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.According to an embodiment of the present invention, when the same sound wave enters the sound wave receiving apparatus through a multipath, a plurality of sound waves along each path of the multipath are detected, combined, and demodulated to increase the size of the received signal, : Signal-to-Noise Ratio) and improve the reception success rate.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음파 처리 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면,
도2는 일 실시예에 따라 프리앰블 및 데이터 심볼을 포함된 음파를 설명하기 위한 도면,
도3은 일 실시예에 따른 음파 수신 장치를 설명하기 위한 도면,
도4는 일 실시예에 따른 음파 처리 방법을 설명하기 위한 블록도,
도5는 일 실시예에 따른 음파 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도6 및 도7은 일 실시예에 따른 음파 처리 방법을 설명하기 위한 예시적인 포락선 그래프,
도8은 일 실시예에 따른 음파 처리 방법에서의 검색 윈도우를 설정하는 방법의 예시적인 흐름도,
도9 및 도10은 일 실시예에 따른 검색 윈도우를 설정하고 확장하는 예시적 방법을 설명하기 위한 예시적인 포락선 그래프,
도11은 일 실시예에 따른 음파 처리 방법에서의 탐색 대상 제외 단계의 예시적인 흐름도,
도12 및 도13은 일 실시예에 따른 탐색 대상 제외 단계를 설명하기 위한 예시적인 포락선 그래프이다. 1 is a view for explaining a sound wave processing method and an apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram for explaining a sound wave including a preamble and a data symbol according to an embodiment,
3 is a view for explaining a sound wave receiving apparatus according to an embodiment,
4 is a block diagram for explaining a sound wave processing method according to an embodiment.
5 is a flowchart for explaining a sound wave processing method according to an embodiment,
FIGS. 6 and 7 illustrate an exemplary envelope graph for explaining a sound wave processing method according to an embodiment,
8 is an exemplary flowchart of a method of setting a search window in a sound processing method according to an embodiment;
Figures 9 and 10 illustrate exemplary envelope graphs to illustrate an exemplary method of setting and extending a search window in accordance with one embodiment,
11 is an exemplary flowchart of a step of excluding a search target in a sound wave processing method according to an embodiment,
12 and 13 are exemplary envelope graphs for explaining the search target excluding step according to an embodiment.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 게재될 수도 있다는 것을 의미한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it can be formed directly on the other element, or a third element may be placed therebetween.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.
또한 본 명세서에서 발명의 구성요소를 지칭하기 위해 사용된 "...부", "…모듈", "...보드", "…블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있고 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Also, terms such as " ... part ", "module "," ... board ", "... block ", etc. used to refer to components of the invention are used herein to describe at least one function or operation Unit, which may be implemented in hardware, software, or a combination of hardware and software.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing the specific embodiments below, various specific details have been set forth in order to explain the invention in greater detail and to assist in understanding it. However, it will be appreciated by those skilled in the art that the present invention may be understood by those skilled in the art without departing from such specific details. In some instances, it should be noted that portions of the invention that are well known in the description of the invention and not significantly related to the invention do not describe confusion in describing the present invention.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음파 처리 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a sound wave processing method and an apparatus according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 음파 처리 장치는 음파 수신장치(20) 내에 구현될 수 있다. 음파 수신장치(20)는 음파 발신장치(10)에서 발신하는 음파를 수신하고, 수신장치(20) 내의 음파 처리 장치에 의해 음파가 처리된다. Referring to the drawings, a sound processing apparatus according to an embodiment of the present invention may be embodied in a sound wave receiving apparatus 20. The sound wave receiving apparatus 20 receives the sound wave transmitted from the sound
음파 발신장치(10)는 음파(sound wave)를 출력하는 장치이다. 도시한 실시예에서, 음파 발신장치(10)에서 출력되는 음파는 디지털 정보를 변조한 신호를 포함하고 있는 것으로, 비가청 대역 또는 가청 대역의 신호일 수 있다. The sound
비가청 대역은 사람의 청력으로 들을 수 없는 주파수 대역을 의미하며, 예컨대 18 내지 24 KHz 대역의 주파수를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 비가청 음파 발생기(도시 생략)에 의해 비가청 대역의 음파가 생성되고 이 비가청 대역 음파에 특정 디지털 정보가 주입된다. 특정 디지털 정보를 포함하는 비가청 음파의 생성은, 예를 들어 디지털 데이터를 진폭변조(ASK), 주파수 변조(FSK), 시변화 변조(Chirp Modulation), 또는 위상변조(PSK)와 같은 다양한 변조 방식 중 하나에 의해 변조하고 이를 비가청 음파에 실음으로써 비가청 음파를 생성할 수 있다. The non-audible range refers to a frequency band that can not be heard by human hearing, and may include frequencies in the 18 to 24 KHz band, for example. In one embodiment, a sound wave in the non-audible range is generated by an auditory sound generator (not shown) and specific digital information is injected into this non-audible sound sound wave. The generation of the non-audible sound wave including the specific digital information can be performed by various modulation methods such as amplitude modulation (ASK), frequency modulation (FSK), time-varying modulation (Chirp modulation) To generate non-audible sound waves by modulating it by one of the non-audible sound waves.
본 명세서에서 사용되는 용어인 "음파"는 물체의 진동이 매질(공기)을 통해 전파되어 사람이 청각으로 들을 수 있는 것으로, 특별히 구분의 필요성이 없는 한 본 명세서에서 "음향", "오디오", 또는 "사운드"와 동일한 의미로 사용하기로 한다. As used herein, the term "sound waves" refers to those in which the vibrations of an object are propagated through the medium (air) so that a person can hear them audibly. Unless there is a particular need for distinction, Or "sound ".
특정 정보가 심겨진 비가청 음파를 생성하고 출력하는 것은 공지기술을 이용하여 구현할 수 있으며, 예를 들어 한국 특허출원 제2013-0107604호 (시변 주파수 기반의 심볼을 이용한 음파 송수신 방법 및 이를 이용한 장치) 또는 한국 특허출원 제2014-0169557호 (비가청 음파가 포함된 방송영상 파일 또는 스트리밍 패킷의 생성 방법 및 이 방법을 이용하는 텔레비전 방송 시스템) 등에 개시된 기술을 이용할 수 있다. For example, Korean Patent Application No. 2013-0107604 (a method of transmitting and receiving a sound wave using time-varying frequency-based symbols and a device using the same), or a method of generating and outputting a non-audible sound wave, Korean Patent Application No. 2014-0169557 (a method of generating a broadcast image file or a streaming packet including a non-audible sound wave and a television broadcast system using the method) can be used.
음파 발신장치(10)에서 출력되는 음파는 디지털 정보를 변조한 신호를 포함할 수 있고, 이 디지털 정보를 변조한 신호는 예를 들어 도2에 확대하여 도시한 바와 같이 프리앰블(Preamble) 및 데이터 심볼(symbol)을 포함할 수 있다. 프리앰블은 음파 발신장치(10)와 수신장치(20) 간의 전송 타이밍을 동기화하거나 또는 음파신호 전달의 시작을 수신장치(20)에 알리기 위한 신호로서 데이터 심볼의 전단에 삽입된다. 프리앰블은 음파 발신장치(10)와 수신장치(20) 사이에 미리 약속된 특정 형태의 신호로 설정할 수 있다. 도시한 실시예에서, 프리앰블은 시간에 따라 주파수가 일정하게 증가하는 처프(chirp) 신호이며, 기설정된 소정 시간의 길이를 가질 수 있다. The sound wave output from the sound
데이터 심볼은 예컨대 도시한 실시예에서 프리앰블의 후단에 “10101100”로 표시한 신호이다. 일반적으로 심볼(symbol)은 데이터 통신에서 의미있는 데이터의 한 단위를 나타내며, 본 명세서에서는 음파 발신장치(10)에서 음파 수신장치(20)로 보내고자 하는 정보 또는 이 정보가 변조된 (디지털 또는 아날로그) 신호를 의미하는 것으로 사용한다. The data symbol is, for example, a signal indicated by " 10101100 " at the rear end of the preamble in the illustrated embodiment. In general, a symbol represents a unit of data meaningful in data communication. In the present specification, information to be transmitted from the sound
도시한 실시예에서는 예컨대 보내고자 하는 디지털 정보로서 "10101100"을 가정하였고, 이 때 디지털 비트 "1"은 시간에 따라 주파수가 증가하는 처프 신호로 할당하고 디지털 비트 "0"은 시간에 따라 주파수가 감소하는 처프 신호로 할당하였다. 그러나 이러한 이것은 본 발명의 설명을 위한 예시적 방법이고, 디지털 정보를 아날로그 음파 신호로 변조하는 다른 다양한 방식이 있음을 당업자는 이해할 것이다. In the illustrated embodiment, for example, "10101100" is assumed as the digital information to be transmitted. In this case, the digital bit "1" is assigned to the chirp signal whose frequency increases with time, And the chirp signal is reduced. However, this is an exemplary method for explaining the present invention, and those skilled in the art will appreciate that there are various other ways of modulating digital information into analog sound wave signals.
다시 도1을 참조하면, 음파 발신장치(10)는 상술한 디지털 정보를 포함하는 음파를 스피커와 같은 출력장치를 통해 출력하며, 이 때 발신장치(10)에서 출력되는 음파는 매질(공기)을 통해 음파 수신장치(20)에 직접 도달하기도 하지만(경로 ①) 주변의 물체(벽면, 가구 등)에 반사된 후 수신장치(20)에 도달하기도 하므로(경로 ②), 음파 수신장치(20)는 동일한 음파신호를 다양한 음파 경로에 따라 여러 번 수신하게 된다. 1, the sound
도3은 일 실시예에 따른 음파 수신장치(20)를 설명하기 위한 도면으로, 음파 수신장치(20)의 구성요소를 예시적으로 도시하였다. 여기서 '음파 수신장치'는 예를 들면 스마트폰, 태블릿 PC, 웨어러블 컴퓨터 등의 휴대용 컴퓨터나 데스크탑 PC와 같은 장치들일 수 있다. FIG. 3 is a diagram for explaining a sound wave receiving apparatus 20 according to an embodiment, and illustrates components of the sound wave receiving apparatus 20 by way of example. Here, the 'sound wave receiving apparatus' may be, for example, a portable computer such as a smart phone, a tablet PC, a wearable computer, or a desktop PC.
도3을 참조하면, 컴퓨터는, 음파를 수신할 수 있는 마이크(21), 수신한 음파를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(22), 음파를 처리하는 어플리케이션(24)이 로딩되는 메모리(23), 메모리(23)에 어플리케이션을 로딩시켜 실행하는 컴퓨터 프로세서(25), 및 음파 수신장치(20)를 동작시키는 데 필요한 기타 하드웨어 및 소프트웨어 리소스들(26)을 포함할 수 있다.3, the computer includes a
마이크(21)는 음파를 수신하여 아날로그 형태의 전기적 신호로 변환한다. 이 때 마이크(21)가 수신하는 음파는 도2를 참조하여 설명한 프리앰블 및 디지털 정보가 포함된 음파일 수 있다. The
A/D 컨버터(22)는 마이크(21)가 출력하는 전기적 신호를 소정의 샘플링율과 양자화 레벨에 의해 디지털 신호로 변환한다. 예를 들면, 소정의 샘플링율은 44.1 kHz, 48 kHz, 88.2 kHz, 96 kHz, 및 192 kHz 중 어느 하나일 수 있고, 소정의 양자화 레벨은 8 bits, 16 bits, 20 bits, 24 bits, 및 32 bits 중 어느 하나일 수 있다.The A /
어플리케이션(24)은 음파를 처리하기 위해 실행되는 하나 또는 복수개의 컴퓨터 프로그램이며, 예를 들면 음파로부터 디지털 정보의 검출, 복조(demodulation), 및/또는 복호(decoding)하는 동작을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 어플리케이션(24)은 도4에서 후술할 포락선 검출부(230), 다중경로 음파 처리부(240) 등의 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. The
도4는 일 실시예에 따른 음파 수신장치(20)를 설명하기 위한 블록도이다. 도3과 비교할 때 도3은 음파 수신장치(20)를 하드웨어적 관점에서 본 블록도이고, 도4는 음파를 처리하는 기능적 관점에서 음파 수신장치(20)의 기능 블록을 나타낸다. 4 is a block diagram for explaining a sound wave receiving apparatus 20 according to an embodiment. 3 is a block diagram of the sound wave receiving apparatus 20 viewed from a hardware point of view, and Fig. 4 shows a functional block of the sound wave receiving apparatus 20 in terms of a function of processing a sound wave.
도4를 참조하면, 음파 수신장치(20)는 마이크(210), A/D 컨버터(220), 포락선 검출부(230), 및 다중경로 음파 처리부(240)를 포함할 수 있다. 4, the sound wave receiving apparatus 20 may include a
마이크(210)는 음파를 수신하여 아날로그 형태의 전기적 신호로 변환하며, 도3에 도시한 마이크(21)과 동일 또는 유사하다. 일 실시예에서 마이크(210)는 일정 세기 이상의 음파신호를 수신하도록 구성될 수 있다. The
A/D 컨버터(220)는 마이크(210)가 출력하는 전기적 신호를 소정의 샘플링율과 양자화 레벨에 의해 디지털 신호로 변환하며, 도3에 도시한 A/D 컨버터(22)와 동일 또는 유사하므로 자세한 설명을 생략한다. The A /
포락선 검출부(230)는 수신한 음파의 적어도 일부의 포락선(envelope)을 추출할 수 있다. 일 실시예에서 포락선 검출부(230)는 수신한 음파의 적어도 프리앰블 부분의 포락선을 추출할 수 있다. 음파의 일부 또는 전부의 포락선을 검출하는 기술은 공지되어 있으며, 예를 들어 한국 특허출원 제2013-0107604호에 개시되어 있다. 포락선을 추출하는 예시적 방법으로서, A/D 컨버터(220)에서 음파 신호의 프리앰블을 디지털 신호로 변환한 후 정합필터(matched filter)에서 코릴레이션(correlation) 처리(예를 들어, 수신한 프리앰블을 고속 푸리에 변환(FFT)하고, 이를 미리 저장되어 있던 시간-역전된(time-inversed) 프리앰블의 고속 푸리에 변환(FFT)과 곱함)하고, 그 후 제로-필링(zero-filling) 및 역 고속 푸리에 변환(IFFT)하여 포락선을 얻을 수 있다. The
도4의 하단에 포락선 검출부(230)에 의해 추출된 프리앰블의 포락선의 예를 도시하였다. 도4의 예시적인 포락선에 (점선으로 표시한) 4개의 피크가 있음을 알 수 있는데, 이 4개의 피크의 각각은 프리앰블의 위치를 나타내며 하나의 음파가 경로를 달리하여 음파 수신장치(20)에 4번 수신된 것을 나타낸다.An example of the envelope of the preamble extracted by the
다중경로 음파 처리부(240)는 이와 같이 하나의 음파가 다중 경로를 통해 수신장치(20)에 복수회 수신될 때 복수회의 음파를 모두 수신하고 이로부터 데이터 심볼을 검출하고 복조한다. 일 실시예에서 다중경로 음파 처리부(240)는 피크 처리부(241) 및 심볼 검출 및 복조부(242)를 포함할 수 있다. The multi-path
피크 처리부(241)는 포락선에서 최대 피크를 검출하고 검출된 최대 피크를 다음번 피크 탐색 대상에서 제외하는 동작을 복수회 반복 실행할 수 있다. 또한 피크 처리부(241)는 이러한 반복 실행에서 검출된 각각의 최대 피크로부터 각각의 프리앰블의 위치를 검출할 수 있다. The
일 실시예에서, 피크 처리부(241)는 포락선에 대한 최대 피크의 검출 및 제외 동작을 얼마나 반복할지를 판단할 수 있다. 예를 들어 피크 처리부(241)가 최대 피크를 검출하면 검출된 최대 피크가 소정 임계값 미만인지 여부를 판단하고, 판단 결과 소정 임계값 미만인 경우 이러한 반복 실행을 중단할 수 있다. 이 때 상기 임계값은, 데이터 심볼을 포함하지 않는 음파신호를 수신할 때의 노이즈 레벨 및 첫번째 검출된 최대 피크의 신호 레벨 중 적어도 하나에 기초하여 설정할 수 있다. In one embodiment, the
노이즈 레벨에 기초하여 임계값을 정하는 경우, 예를 들면 데이터 심볼을 포함하지 않는 음파신호의 노이즈의 평균값(또는 최대값) 보다 큰 임의의 값을 임계값으로 설정할 수 있다. When the threshold value is determined based on the noise level, for example, an arbitrary value that is larger than the average value (or maximum value) of the noise of the sound wave signal that does not include the data symbol can be set as the threshold value.
최대 피크의 신호 레벨에 기초하여 임계값을 정하는 경우, 예를 들면 첫번째 최대 피크를 검출했다면, 이 첫번째 검출된 최대 피크의 신호 레벨 보다 작은 임의의 값(예컨대 4dB 작은 값)을 임계값으로 설정할 수 있다. When a threshold value is determined based on the signal level of the maximum peak, for example, if the first maximum peak is detected, an arbitrary value (for example, a value smaller by 4 dB) smaller than the signal level of the first detected maximum peak can be set as a threshold value have.
대안적으로, 피크 처리부(241)는 검출한 최대 피크의 개수에 기초하여 최대 피크 검출 및 제외 동작을 얼마나 반복할지를 판단할 수도 있다. 예를 들어 최대 피크 검출 회수를 5회로 설정한 경우, 최대 피크를 5회 검출하면 그 이후에는 최대 피크의 검출 및 제외 동작 종료할 수 있다. Alternatively, the
또 다른 대안적 실시예에서, 상기 노이즈 레벨, 최대 피크의 신호 레벨, 및 최대 피크 검출 회수 중 적어도 두 개의 조합을 고려할 수도 있다. 예를 들어 상기 노이즈 레벨과 최대 피크의 신호 레벨을 각각 산출하여 둘 중에서 큰 값(또는 작은 값)을 임계값으로 설정할 수 있다.In another alternative embodiment, at least two combinations of the noise level, the signal level of the maximum peak, and the maximum number of peak detections may be considered. For example, the noise level and the signal level of the maximum peak may be respectively calculated, and a larger value (or a smaller value) may be set as a threshold value.
한편 피크 처리부(241)는 최대 피크를 검출할 때 소정의 시간 간격("검색 윈도우") 내에서 최대 피크를 검출한다. 일 실시예에서 피크 처리부(241)는, 포락선에서 첫번째 최대 피크를 검출한 후 이 포락선의 시간 영역에서 첫번째 최대 피크를 중심으로 앞뒤로 일정 시간 간격까지를 검색 윈도우로 설정할 수 있다. 이렇게 첫번째 최대 피크에 기초해서 검색 윈도우가 설정되면, 2번째 이후의 최대 피크를 검출할 때에도 이 검색 윈도우가 그대로 사용될 수 있다. On the other hand, the
일 실시예에서, 첫번째 검출된 최대 피크를 중심으로 앞뒤로 일정 시간 간격까지를 검색 윈도우로 설정한다. 그런데 대안적 실시예에서, 이렇게 설정한 검색 윈도우의 경계값이 일정 조건에 해당하면 검색 윈도우를 확장하고, 2번째 이후의 최대 피크의 검색시에는 이 확장된 검색 윈도우를 사용하여 최대 피크를 검출할 수도 있다. 이에 대해서는 도8 내지 도10을 참조하여 후술하기로 한다. In one embodiment, up to a predetermined time interval is set as a search window around the first detected maximum peak. However, in an alternative embodiment, if the boundary value of the search window is set to a certain condition, the search window is extended. When the maximum peak is detected after the second search, the maximum peak is detected using the extended search window It is possible. This will be described later with reference to FIG. 8 to FIG.
피크 처리부(241)는 최대 피크를 탐색 대상에서 제외하기 위해, 포락선의 시간 영역에서 최대 피크를 중심으로 소정 시간폭의 포락선을 탐색 대상에서 제외할 수 있다. 이 때 상기 제외할 소정 시간폭은 미리 설정된 값일 수 있다. 그러나 대안적 실시예에서, 일정 상황에 따라 이 제외할 시간폭을 확장하고 이 확장된 시간폭으로 포락선의 최대 피크 및 그 주위를 탐색 대상에서 제외할 수 있다. 이에 대해서는 도11 내지 도13을 참조하여 후술하기로 한다. The
심볼 검출 및 복조부(242)는 수신한 음파 신호로부터 데이터 심볼을 검출하고 복조하는 기능부이다. 심볼 검출 및 복조부(242)는 피크 처리부(241)에서 검출된 각각의 프리앰블의 위치 정보를 이용하여, 음파에서 데이터 심볼을 검출하고 복조할 수 있다. The symbol detection and
피크 처리부(241)에서 검출된 각 프리앰블의 위치를 검출하면 이로부터 데이터 심볼의 시작 위치를 알 수 있다. 따라서 심볼 검출 및 복조부(242)는 각각의 프리앰블의 위치 정보를 이용하여 각 프리앰블에 대응하는 데이터 심볼을 식별하고 검출할 수 있다. 예를 들어 하나의 음파가 4가지 다른 경로로 음파 수신장치(20)로 전달된 경우, 피크 처리부(241)는 4개의 최대 피크를 차례로 검출하여 각 최대 피크에 대응하는 프리앰블의 위치 정보를 검출하고, 심볼 검출 및 복조부(242)는 각각의 최대 피크에 대응하는 데이터 심볼을 검출한다. When the position of each preamble detected by the
일 실시예에서 심볼 검출 및 복조부(242)는 검출된 각각의 데이터 심볼에 가중치를 부여한 뒤 이를 결합하고, 이렇게 결합된 데이터 심볼을 복조하여 정보를 추출할 수 있다. 각 데이터 심볼에 가중치를 부여하고 결합하는 구성은 예를 들어 MRC(Maximal Ratio Combining) 방식을 이용하여 구현할 수 있고, 음파 신호에 삽입된 데이터 심볼을 복조(비트 검출)하고 정보를 추출하는 구성은 예를 들어 한국 특허출원 제2012-0038120호, 제2012-0078410호, 제2013-0107604호, 제2015-0118809호 등에 개시되어 있다. In one embodiment, the symbol detection and
이제 도5 내지 도7을 참조하여 다중경로로 수신한 음파를 처리하는 예시적 방법을 설명하기로 한다. An exemplary method of processing sound waves received in multiple paths will now be described with reference to FIGS. 5-7.
도5는 일 실시예에 따른 음파 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도6 및 도7은 음파 처리 방법을 설명하기 위한 예시적인 프리앰블의 포락선을 나타낸다. FIG. 5 is a flowchart for explaining a sound wave processing method according to an embodiment, and FIGS. 6 and 7 illustrate an envelope of an exemplary preamble for explaining a sound wave processing method.
우선 도5를 참조하면, 단계(S110) 전에 음파 수신장치(20)의 마이크(210)에 의해 음파를 수신하고 A/D 컨버터(220)에서 음파신호가 디지털 신호로 변환되었다고 가정한다. 그 후 단계(S110)에서, 포락선 검출기(230)가 음파의 적어도 일부의 포락선을 추출한다. 일 실시예에서 포락선 검출부(230)는 수신한 음파의 적어도 프리앰블의 포락선을 추출한다. 이와 관련하여 도6은 추출된 포락선의 일부를 나타낸다. Referring to FIG. 5, it is assumed that a sound wave is received by the
그 후 단계(S120)에서, 피크 검출부(241)가 추출된 포락선에서 첫번째의 최대 피크를 검출한다. 도6을 참조하면 대략 1304ms 부근의 최대 피크("제1 최대 피크")를 검출하게 된다. 이 단계(S120)에서, 피크 검출부(241)는 최대 피크를 검색하는 범위인 "검색 윈도우(winsearch)"를 설정할 수 있다. 예를 들면 피크 처리부(241)는, 포락선에서 첫번째 최대 피크를 검출한 후 이 포락선의 시간 영역에서 첫번째 최대 피크(대략 1304ms)를 중심으로 앞뒤로 일정 시간 간격까지를 검색 윈도우로 설정할 수 있다. 도6의 예시에서는 앞뒤 20ms씩 포함하여 전체 40ms 크기의 검색 윈도우(winsearch)를 설정한 모습을 나타낸다. 이렇게 첫번째 최대 피크에 기초해서 검색 윈도우가 설정되면, 2번째 이후의 최대 피크를 검출할 때에도 이 검색 윈도우가 그대로 사용될 수 있다.Thereafter, in step S120, the
다음으로 단계(S130)에서, 검출된 최대 피크가 소정 임계값 미만인지 여부를 판단한다. 도4를 참조하여 설명한 것처럼, 이 때의 임계값은, 데이터 심볼을 포함하지 않는 음파신호를 수신할 때의 노이즈 레벨 및 첫번째 검출된 최대 피크의 신호 레벨 중 적어도 하나에 기초하여 설정할 수 있다. Next, in step S130, it is determined whether or not the detected maximum peak is less than a predetermined threshold value. As described with reference to Fig. 4, the threshold at this time can be set based on at least one of the noise level when receiving the sound wave signal that does not include the data symbol and the signal level of the first detected maximum peak.
단계(S130)의 판단 결과 소정 임계값 미만인 경우(S130_Yes) 이 최대 피크는 데이터 심볼을 포함한 음파신호가 아닌 노이즈라고 판단하고 더 이상의 음파 처리를 수행하지 않는다. As a result of the determination in step S130, if it is less than the predetermined threshold value (S130_Yes), it is determined that the maximum peak is noise other than the sound signal including the data symbol, and no further sound processing is performed.
단계(S130)의 판단 결과 소정 임계값 이상인 경우(S130_No) 단계(S140)로 진행하여, 최대 피크에 관한 정보를 획득한다. 이 때의 정보는 예를 들어 최대 피크가 나타난 시각을 포함할 수 있고, 이로부터 프리앰블의 위치를 알 수 있고 데이터 심볼의 시작 위치도 알 수 있다. 이 획득된 정보는 메모리 등의 저장수단에 일시적으로 저장되었다가, 심볼 검출 및 복조부(242)가 음파신호로부터 각각의 데이터 심볼을 검출하고 복조할 때 각 데이터 심볼의 시작 위치를 지시하는 정보로서 사용될 수 있다. As a result of the determination in step S130, if it is greater than or equal to the predetermined threshold value (S130_No), the process proceeds to step S140, and information on the maximum peak is obtained. The information at this time may include, for example, the time at which the maximum peak appears, from which the position of the preamble can be known and the start position of the data symbol can be known. The obtained information is temporarily stored in a storage means such as a memory, and when the symbol detection and
그 후 단계(S150)에서, 검출된 최대 피크(즉 도6의 "제1 최대 피크")를 최대 피크 탐색 대상에서 제외한다. 최대 피크를 제외하기 위한 일 실시예로서, 도6에 도시한 것처럼 최대 피크를 중심으로 소정 시간폭(도6에서는 2ms)의 포락선을 제외할 수 있다. Then, in step S150, the maximum peak detected (i.e., the "first maximum peak" in Fig. 6) is excluded from the maximum peak search target. As an example for excluding the maximum peak, an envelope of a predetermined time width (2 ms in Fig. 6) around the maximum peak can be excluded, as shown in Fig.
이 때 "탐색 대상에서 제외"한다는 것은, 예를 들면 도6의 포락선의 시간 영역에서 상기 소정 시간폭(2ms)의 포락선 신호를 실제로 제거(삭제)하는 것을 의미할 수 있다.In this case, "excluded from the search target" may mean, for example, that the envelope signal of the predetermined time width (2 ms) is actually removed (deleted) in the time domain of the envelope in FIG.
또한 대안적 실시예에서 "탐색 대상에서 제외"한다는 것은, 이 소정 시간폭(2ms)의 포락선을 시간 영역에서 실제로 제거하는 대신, 최대 피크 탐색시 이 소정 시간폭 내의 포락선 신호를 고려하지 않는 것을 의미할 수 있다. 이 대안적 실시예의 경우, 탐색 대상 제외 단계(S150)와 그 이후의 최대 피크 검출 단계(S120)가 각기 독립된 단계로서 존재하는 것이 아니라, 최대 피크를 검출하는 단계(S120)의 실행시, 상기 소정 시간폭 내의 포락선이 어떤 값을 갖든지 상관없이 이 소정 시간폭 영역을 검출 대상에서 제외한 채 최대 피크를 검출하는 것임을 이해할 것이다. In addition, in the alternative embodiment, "excluded from the search target" means that instead of actually removing the envelope of the predetermined time width (2 ms) in the time domain, the envelope signal within the predetermined time width at the maximum peak search is not considered can do. In this alternative embodiment, in the execution of the step S120 of detecting the maximum peak, instead of the search target excluding step S150 and the subsequent maximum peak detecting step S120 as independent steps, It is to be understood that the maximum peak is detected while excluding the predetermined time width region from the detection target regardless of the value of the envelope in the time width.
그 후 피크 처리부(241)는 최대 피크 검출(S120), 임계값과 비교(S130), 최대 피크 정보 획득(S140), 및 탐색 대상 제외(S150) 단계를 반복 실행한다. 예를 들어 최대 피크 검출(S120)을 2회째 수행하는 경우를 도7에 도시하였다. 도7을 참조하면, 이미 앞선 단계들에서 제1 최대 피크를 검출해서 다음번 최대 피크 검색 대상에서 제외하였으므로, 이 2회째 단계(S120)에서는 대략 1306ms 부근의 최대 피크("제2 최대 피크")를 검출하게 된다. Thereafter, the
다음으로 단계(S130)에서 검출된 제2 최대 피크가 소정 임계값 미만인지 여부를 판단하고, 판단 결과 소정 임계값 이상인 경우(S130_No) 제2 최대 피크에 관한 정보를 획득하고(S140) 제2 최대 피크를 다음번 최대 피크 탐색시 탐색 대상에서 제외한다(S150). Next, it is determined whether or not the second maximum peak detected in step S130 is less than a predetermined threshold value. If it is determined to be equal to or greater than the predetermined threshold value (S130_No), information on the second maximum peak is obtained (S140) The peak is excluded from the search target at the next maximum peak search (S150).
이와 같이 피크 처리부(241)는 최대 피크를 검출하고 제외하는 단계를 복수회 반복 실행하고, 심볼 검출 및 복조부(242)는, 이 반복 실행마다 획득되는 최대 피크의 정보를 이용하여, 검출된 복수개의 최대 피크의 각각에 대응하는 데이터 심볼을 검출하고, 검출된 각각의 데이터 심볼에 가중치를 부여하고 결합하여 데이터 심볼을 복조하게 된다. As described above, the
이제 도8 내지 도10을 참조하여 검색 윈도우를 설정하는 예시적 실시예를 설명하기로 한다. An exemplary embodiment for setting a search window will now be described with reference to Figures 8-10.
도8은 일 실시예에 따른 음파 처리 방법에서의 검색 윈도우를 설정하는 예시적인 흐름도이고, 도9 및 도10은 검색 윈도우를 설정할 때 윈도우를 확장하는 예시적 방법을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 8 is an exemplary flowchart for setting a search window in a sound processing method according to an embodiment, and FIGS. 9 and 10 are views for explaining an exemplary method of expanding a window when setting a search window.
도8을 참조하면, 검색 윈도우를 설정하는 단계(S160)는 첫번째 최대 피크를 검출하는 단계("첫번째 S120")와 두번째 최대 피크를 검출하는 단계("두번째 S120") 사이에 수행될 수 있다. 이 때 "첫번째 S120"와 "두번째 S120" 사이에 점선을 표시한 것은, 윈도우 설정 단계(S160)가 첫번째 S120 단계와 두번째 S120 단계 사이의 임의의 시점에 실행될 수 있음을 나타내기 위해서이다. 예를 들어, 검색 윈도우 설정 단계(S160)가 도5에서 첫번째 S120 단계 직후 실행될 수도 있고, 대안적으로, S130 단계와 S140 단계 사이 또는 S140 단계와 S150 단계 사이에 실행될 수도 있다. Referring to FIG. 8, step S160 of setting a search window may be performed between detecting the first maximum peak ("first S120") and detecting the second maximum peak ("second S120"). The dotted line between the "first S120" and the "second S120" at this time indicates that the window setting step S160 can be executed at any point between the first S120 and the second S120 steps. For example, the search window setting step S160 may be executed immediately after the first step S120 in FIG. 5, or alternatively, between steps S130 and S140, or between steps S140 and S150.
다시 도8을 참조하면, 단계(S161)에서, 최대 피크를 탐색할 범위인 검색 윈도우(winsearch)를 설정한다. 일 실시예에서, 첫번째 검출된 최대 피크를 중심으로 앞뒤로 일정 시간 간격까지를 검색 윈도우로 설정할 수 있다. Referring again to FIG. 8, in step S161, a win search is set up to search for a maximum peak. In one embodiment, up to a certain time interval back and forth around the first detected maximum peak can be set as the search window.
그런데 예를 들어 도9에서와 같이 검색 윈도우(winsearch)가 설정되었다고 가정하면, 도9의 포락선에서 검색 윈도우(winsearch)의 오른쪽 경계의 경계값이 검색 윈도우 바깥으로 향할수록(즉 도9의 그래프의 오른쪽으로 갈수록) 포락선이 계속 증가하고 있음을 알 수 있다. 즉 검색 윈도우의 경계가 피크의 상승 도중에 위치하며 윈도우 경계 바로 바깥쪽에 포락선이 피크를 형성하고 있다. 그러므로 포락선이 증가하는 중간지점(즉, 숄더(shoulder))이 검색 윈도우의 경계로 잡혔는데 그 값이 커서 피크로 오인되어 프리앰블 위치가 아닌데도 잘못 인식될 수 있다. 따라서 이처럼 숄더가 피크로 오인되는 것을 방지하기 위해, 검색 윈도우의 경계값이 숄더에 해당하는 경우 경계 바로 바깥의 처음 만나는 피크까지 검색 윈도우를 확장하는 것이 바람직하다. For example, assuming that a win search is set as shown in FIG. 9, as the boundary value of the right boundary of the win search in the envelope of FIG. 9 goes out of the search window (that is, As you go to the right of the graph, you can see that the envelope continues to increase. That is, the boundary of the search window is located during the rise of the peak, and the envelope peaks outside the window boundary. Therefore, the middle point where the envelope increases (that is, the shoulder) is caught by the boundary of the search window and the value is too large to be recognized as a peak, so that it may be misrecognized even if it is not the preamble position. Therefore, in order to prevent such a shoulder from being mistaken as a peak, it is desirable to extend the search window to the first-ever peak outside the boundary just when the boundary value of the search window corresponds to the shoulder.
이를 위해 단계(S163)에서, 검색 윈도우의 경계값이 포락선의 숄더에 해당하는지를 판단한다. 예를 들어, 검색 윈도우의 경계값이 윈도우 바깥으로 향할수록 점차 증가하는지를 판단한다. 판단 결과 경계값이 증가하는 경우(S163_Yes), 경계값이 포락선의 피크에 도달할 때까지 검색 윈도우(winsearch)를 확장시킨다(S165). 즉 도10에 도시한 것과 같이 검색 윈도우(winsearch)의 오른쪽 경계가 최초의 검색 윈도우의 경계 바로 바깥에 있던 피크까지 확장되었다. 이와 같이 단계(S165)에서 검색 윈도우(winsearch)를 확장한 후, 2번째 이후의 최대 피크를 검출하는 단계부터는 이 확장된 윈도우를 이용하여 최대 피크를 검출할 수 있다. To this end, in step S163, it is determined whether the boundary value of the search window corresponds to the shoulder of the envelope. For example, it is determined whether the boundary value of the search window gradually increases toward the outside of the window. If the boundary value increases (S163_Yes), the win search is extended until the boundary value reaches the peak of the envelope (S165). That is, as shown in FIG. 10, the right boundary of the win search was extended to the peak just outside the boundary of the first search window. As described above, the maximum peak can be detected using the extended window from the step of detecting the second and subsequent maximum peaks after extending the win search in step S165.
단계(S163)의 판단 결과 검색 윈도우(winsearch)의 경계값이 윈도우 바깥으로 갈수록 증가하지 않는다면(S163_No), 숄더가 피크로 오인되는 문제가 발생하지 않으므로 단계(S161)에서 설정된 검색 윈도우를 그대로 유지하며(S167), 2번째 이후의 최대 피크를 검출하는 단계부터는 이 검색 윈도우를 이용하여 최대 피크를 검출하게 된다. If it is determined in step S163 that the boundary value of the win search does not increase as the window goes beyond the window (S163_No), there is no problem that the shoulder is mistaken as a peak, so the search window set in step S161 is maintained (S167), and the maximum peak is detected using the search window from the step of detecting the second and subsequent maximum peaks.
한편 상술한 검색 윈도우 확장 방법은 검색 윈도우의 좌우 양쪽 경계값 중 어느 하나 또는 양쪽 모두에 적용될 수 있다. Meanwhile, the above-described method of expanding a search window can be applied to either or both of the left and right boundary values of the search window.
이제 도11 내지 도13을 참조하여 최대 피크의 탐색 대상에서 제외하는 단계(S150)의 대안적 실시예를 설명하기로 한다. An alternative embodiment of step S150 of excluding the maximum peak from the search target will now be described with reference to FIGS. 11 to 13. FIG.
도11은 일 실시예에 따른 음파 처리 방법에서의 탐색 대상 제외 단계의 예시적인 흐름도이고, 도12 및 도13은 탐색 대상 제외 단계를 설명하기 위한 예시적인 포락선을 나타낸다. FIG. 11 is an exemplary flowchart of a step of excluding a search target in the sound processing method according to an embodiment, and FIGS. 12 and 13 show an exemplary envelope for explaining a search target excluding step.
우선 도12의 예시적 포락선을 참조하면, 검출된 최대 피크를 최대 피크 탐색 대상에서 제외하기 위해 최대 피크를 중심으로 기설정된 소정 시간폭(도12의 "winerase")의 포락선을 제거한 모습을 나타내었다. 그런데 이 예에서, 제거된 최대 피크의 숄더 영역은 그대로 남아 있으며, 이 숄더 영역의 끊어진 부분의 경계값이 주위 피크들 보다 높은 경우 최대 피크의 검출/제외의 반복 실행시 이 숄더 부분의 경계값도 최대 피크로 검출될 가능성이 있다. 그러므로 이러한 경우를 방지하기 위해, 이미 제거된 최대 피크의 남겨진 숄더 부분도 최대 피크 검색 대상에서 제외하는 것이 바람직하다. Referring to the example envelope of FIG. 12, the envelope of the predetermined time width ("win erase " in FIG. 12) centered around the maximum peak is removed to exclude the detected maximum peak from the maximum peak search target . In this example, the shoulder region of the removed maximum peak remains, and when the boundary value of the broken portion of this shoulder region is higher than the surrounding peaks, the boundary value of this shoulder portion There is a possibility of being detected as the maximum peak. Therefore, in order to prevent such a case, it is preferable to exclude the remaining shoulder portion of the maximum peak that has already been removed from the maximum peak search target.
이를 위해, 도11에 도시한 흐름도에 따르면, 단계(S151)에서 기설정된 시간폭의 포락선을 탐색 대상에서 제외(즉 도12에서와 같이 기설정된 시간폭(winerase)의 포락선을 탐색 대상에서 제외)하고, 그 후 단계(S153)에서, 이 제외된 시간폭의 경계값이 최대 피크에서 멀어질수록 더 감소하는지를 판단한다. 판단 결과, 이 제외된 시간폭의 경계값이 최대 피크에서 멀어질수록 감소하는 경우(S153_Yes), 단계(S155)로 진행하여, 이 최대 피크의 바로 좌측 및/또는 우측의 밸리(valley)(예컨대, 제외된 시간폭의 경계값이 더 이상 감소하지 않는 지점 또는 포락선의 기울기가 0이 되는 지점)까지를 최대 피크 탐색 대상에서 제외한다(도13 참조). To this end, according to the flowchart shown in FIG. 11, the envelope of the predetermined time width is excluded from the search target in the step S151 (that is, the envelope of the predetermined time width (win erase ) Then, in step S153, it is determined whether or not the boundary value of the excluded time width decreases further from the maximum peak. As a result of the determination, if the boundary value of the excluded time width decreases as the distance from the maximum peak decreases (S153_Yes), the flow advances to step S155 to select a valley immediately left and / or right , The point at which the boundary value of the excluded time width does not decrease any more, or the slope of the envelope becomes zero) is excluded from the maximum peak search object (see FIG. 13).
단계(S153)의 판단 결과 이 제외된 시간폭의 경계값이 최대 피크에서 멀어지더라도 감소하지 않는다면(S153_No), 단계(S151)에서 최대 피크 주위의 밸리까지 이미 탐색 대상에서 제외되었음을 의미하므로 시간폭(winerase)을 확장하지 않는다. If the boundary value of the excluded time width does not decrease even if the boundary value of the excluded time width deviates from the maximum peak (S153_No), it means that the valley around the maximum peak has already been excluded from the search target in step S151, (win erase ).
이와 같이 도11 내지 도13의 실시예에 따르면, 탐색 대상에서 제외되는 포락선 좌우에 숄더 영역이 남아 있는지 여부에 따라 탐색 대상에서 제외할 범위를 더 확장하고, 그 이후는 도5의 단계(S120)로 다시 되돌아가 최대 피크를 찾는 단계를 반복할 수 있다. Thus, according to the embodiment of Figs. 11 to 13, the range to be excluded from the search target is further expanded according to whether or not the shoulder area remains on the left and right sides of the envelope excluded from the search target, And then searching for the maximum peak can be repeated.
이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자라면 상술한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.
10: 음파 발신장치
20: 음파 수신장치
21, 210: 마이크
22, 220: A/D 컨버터
230: 포락선 검출부
240: 다중경로 음파 처리부
241: 피크 처리부
242: 심볼 검출 및 복조부 10: Sound wave transmitter
20: sound wave receiver
21, 210: a microphone
22, 220: A / D converter
230: envelope detection unit
240: Multi-path sound wave processor
241:
242: Symbol detection and demodulation unit
Claims (17)
(a) 상기 음파의 적어도 일부의 포락선을 추출하는 단계;
(b) 추출한 포락선에서 최대 피크를 검출하는 단계; 및
(c) 검출된 최대 피크를 최대 피크 탐색 대상에서 제외하는 단계;를 포함하고,
상기 (b) 및 (c) 단계를 복수회 반복 실행하여, 상기 복수회의 상기 (b) 단계에서 검출된 각각의 최대 피크로부터 각각의 프리앰블의 위치를 검출할 수 있고,
상기 (c) 단계는,
(c-1) 상기 포락선의 시간 영역에서 상기 검출된 최대 피크를 중심으로 소정 시간폭의 포락선을 최대 피크 탐색 대상에서 제외하는 단계;
(c-2) 상기 제외된 시간폭의 포락선의 경계값이 상기 검출된 최대 피크에서 멀어질수록 감소하는지 판단하는 단계; 및
(c-3) 판단 결과 감소하는 경우, 상기 제외된 시간폭의 포락선의 경계값이 더 이상 감소하지 않는 지점에 이르기까지의 포락선을 최대 피크 탐색 대상에서 제외하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 처리 방법. CLAIMS 1. A method for processing a received sound wave in a multipath including a preamble and a data symbol,
(a) extracting an envelope of at least a part of the sound wave;
(b) detecting a maximum peak in the extracted envelope; And
(c) excluding the detected maximum peak from the maximum peak search target,
The steps (b) and (c) may be repeated a plurality of times to detect the position of each preamble from each of the maximum peaks detected in the step (b)
The step (c)
(c-1) excluding an envelope of a predetermined time width centering on the detected maximum peak in a time domain of the envelope from a maximum peak search target;
(c-2) determining whether the boundary value of the envelope of the excluded time width decreases as the distance from the maximum peak is detected; And
(c-3) excluding the envelope from the maximum peak search object to the point where the boundary value of the envelope of the excluded time width does not further decrease, when the determination result is decreased Sound wave processing method.
상기 포락선의 시간 영역에서 상기 최대 피크를 중심으로 소정 시간 간격의 검색 윈도우를 설정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 처리 방법. 2. The method according to claim 1, further comprising, between the step (b) of the first execution of the step (b) and the step of the step (b)
And setting a search window at predetermined time intervals around the maximum peak in the time domain of the envelope.
최대 피크를 검출하는 상기 (b) 단계 이후, 검출된 최대 피크가 소정 임계값 미만인지 여부 또는 검출된 최대 피크의 개수가 소정 수에 도달했는지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하고,
판단 결과 소정 임계값 미만인 경우 또는 상기 소정 수에 도달한 경우 상기 반복 실행을 중단하는 것을 특징으로 하는 음파 처리 방법. The method according to claim 1,
Determining whether the detected maximum peak is less than a predetermined threshold value or whether the number of detected maximum peaks has reached a predetermined number after the step (b) of detecting the maximum peak,
And when it is determined that the predetermined number is less than the predetermined threshold value or when the predetermined number is reached, repeats the repeated execution.
상기 소정 임계값은, 데이터 심볼을 포함하지 않는 음파를 수신할 때의 노이즈 레벨 및 첫번째 검출된 최대 피크의 신호 레벨 중 적어도 하나에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 음파 처리 방법. The method of claim 3,
Wherein the predetermined threshold value is set based on at least one of a noise level when receiving a sound wave not including a data symbol and a signal level of a first detected maximum peak.
상기 검색 윈도우의 좌우 경계값 중 적어도 하나가 검색 윈도우 밖으로 향할수록 증가하는지를 판단하는 단계; 및
판단 결과 경계값이 증가하는 경우, 이 경계값이 포락선의 피크에 도달할 때까지 상기 검색 윈도우를 확장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 처리 방법. 3. The method of claim 2, wherein the setting of the search window comprises:
Determining whether at least one of the left and right boundary values of the search window increases toward the outside of the search window; And
And expanding the search window until the boundary value reaches a peak of an envelope when the boundary value increases as a result of the determination.
검출된 각각의 프리앰블의 위치 정보를 이용하여, 검출된 복수개의 최대 피크의 각각에 대응하는 데이터 심볼을 검출하는 단계;
검출된 각각의 데이터 심볼에 가중치를 부여하여 결합하는 단계; 및
결합된 데이터 심볼을 복조하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 처리 방법. 2. The method of claim 1, wherein after detecting the position of each preamble,
Detecting a data symbol corresponding to each of the plurality of detected maximum peaks using the detected position information of each preamble;
Weighting and combining the detected data symbols; And
And demodulating the combined data symbols. ≪ Desc / Clms Page number 22 >
수신한 음파의 적어도 일부의 포락선을 추출하도록 구성된 포락선 검출부;
추출한 포락선에서 최대 피크를 검출하고 이 검출된 최대 피크를 최대 피크 탐색 대상에서 제외하는 동작을 복수회 반복 실행하고 그리고 상기 반복 실행에서 검출된 각각의 최대 피크로부터 각각의 프리앰블의 위치를 검출하도록 구성된 피크 처리부; 및
상기 검출된 각각의 프리앰블의 위치 정보를 이용하여 음파에서 데이터 심볼을 검출하고 복조하는 심볼 검출 및 복조부;를 포함하고,
상기 피크 처리부는, 검출된 최대 피크를 최대 피크 탐색 대상에서 제외하기 위해,
상기 포락선의 시간 영역에서 상기 검출된 최대 피크를 중심으로 소정 시간폭의 포락선을 최대 피크 탐색 대상에서 제외하고,
상기 제외된 시간폭의 포락선의 경계값이 상기 최대 피크에서 멀어질수록 감소하는지를 판단하고, 그리고,
판단 결과 감소하는 경우, 상기 제외된 시간폭의 포락선의 경계값이 더 이상 감소하지 않는 지점에 이르기까지의 포락선을 최대 피크 탐색 대상에서 제외하도록 구성된 것을 특징으로 하는 음파 처리 장치. An apparatus for processing a sound wave received by a multipath including a preamble and a data symbol,
An envelope detector configured to extract an envelope of at least a part of the received sound wave;
A peak detector configured to detect the maximum peak in the extracted envelope and to exclude the detected maximum peak from the maximum peak search object a plurality of times and to detect the position of each preamble from each maximum peak detected in the repeated execution; A processor; And
And a symbol detection and demodulation unit for detecting and demodulating data symbols in a sound wave using the detected position information of each preamble,
The peak processing section may be configured to detect the maximum peak,
Excluding an envelope of a predetermined time width centered on the detected maximum peak in a time domain of the envelope from a maximum peak search target,
Determining whether the boundary value of the envelope of the excluded time width decreases with increasing distance from the maximum peak,
And exclude the envelope from the maximum peak search object to a point where the boundary value of the envelope of the excluded time width does not decrease any more when the determination result is decreased.
상기 피크 처리부는, 상기 복수회 중 첫번째의 최대 피크를 검출한 후, 상기 포락선의 시간 영역에서 상기 최대 피크를 중심으로 소정 시간 간격의 검색 윈도우를 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 음파 처리 장치. 10. The method of claim 9,
Wherein the peak processing unit is configured to set a search window at a predetermined time interval around the maximum peak in the time domain of the envelope after detecting the first peak of the plurality of times.
상기 피크 처리부는, 최대 피크를 검출하면, 검출된 최대 피크가 소정 임계값 미만인지 여부 또는 검출된 최대 피크의 개수가 소정 수에 도달했는지 여부를 판단하고, 판단 결과 소정 임계값 미만인 경우 또는 상기 소정 수에 도달한 경우 상기 반복 실행을 중단하는 것을 특징으로 하는 음파 처리 장치. 10. The method of claim 9,
The peak processing unit determines whether or not the detected maximum peak is less than a predetermined threshold value or whether or not the number of detected maximum peaks has reached a predetermined number, and when it is determined that the detected maximum peak is less than a predetermined threshold value, When the number of the sound waves reaches a predetermined number, repeats the repeated execution.
상기 소정 임계값은, 데이터 심볼을 포함하지 않는 음파신호를 수신할 때의 노이즈 레벨 및 첫번째 검출된 최대 피크의 신호 레벨 중 적어도 하나에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 음파 처리 장치. 12. The method of claim 11,
Wherein the predetermined threshold value is set based on at least one of a noise level when receiving the sound wave signal not including the data symbol and a signal level of the first detected maximum peak.
상기 피크 처리부는, 상기 검색 윈도우를 설정할 때,
상기 검색 윈도우의 좌우 경계값 중 적어도 하나가 검색 윈도우 밖으로 향할수록 증가하는지를 판단하고, 판단 결과 경계값이 증가하는 경우, 이 경계값이 포락선의 피크에 도달할 때까지 상기 검색 윈도우를 확장하도록 구성된 것을 특징으로 하는 음파 처리 장치. 11. The method of claim 10,
The peak processing unit, when setting the search window,
Determining whether at least one of the left and right boundary values of the search window increases as it goes out of the search window, and when the boundary value increases as a result of the determination, expanding the search window until the boundary value reaches a peak of an envelope Characterized in that it comprises:
상기 심볼 검출 및 복조부는, 상기 검출된 각각의 프리앰블의 위치 정보를 이용하여 복수개의 최대 피크의 각각에 대응하는 데이터 심볼을 검출하고, 검출된 각각의 데이터 심볼에 가중치를 부여하여 결합하고, 이 결합된 데이터 심볼을 복조하도록 구성된 것을 특징으로 하는 음파 처리 장치. 10. The method of claim 9,
The symbol detection and demodulation unit detects data symbols corresponding to each of a plurality of maximum peaks using the detected position information of each preamble, assigns weights to the detected data symbols, combines them, And demodulate the received data symbols.
상기 음파 처리 애플리케이션은 음파 수신 장치의 메모리에 로딩되어 상기 수신 장치 상에서 상기 제1항 내지 제5항 및 제8항 중 어느 한 항의 음파 처리 방법을 실행하는 것을 특징으로 하는, 상기 음파 처리 애플리케이션을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium storing a sound processing application for processing a sound wave received by a multipath including a preamble and a data symbol,
Characterized in that the sound processing application is loaded in a memory of a sound wave receiving device and executes on the receiving device the sound wave processing method according to any one of claims 1 to 5 and 8, A computer readable recording medium.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160062080A KR101847069B1 (en) | 2016-05-20 | 2016-05-20 | Method and apparatus for processing sound wave containing data symbols received via multipaths |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020160062080A KR101847069B1 (en) | 2016-05-20 | 2016-05-20 | Method and apparatus for processing sound wave containing data symbols received via multipaths |
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Publication Number | Publication Date |
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KR20170131004A KR20170131004A (en) | 2017-11-29 |
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Citations (3)
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JP3853293B2 (en) * | 2003-01-07 | 2006-12-06 | 株式会社タムラ製作所 | Audio adjustment device and audio adjustment method |
KR101560798B1 (en) * | 2015-02-23 | 2015-10-16 | 성균관대학교산학협력단 | Data communication method using inaudible frequency band |
JP2016046618A (en) * | 2014-08-21 | 2016-04-04 | ソニー株式会社 | Signal processing device and method, and program |
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2016
- 2016-05-20 KR KR1020160062080A patent/KR101847069B1/en active IP Right Grant
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KR101560798B1 (en) * | 2015-02-23 | 2015-10-16 | 성균관대학교산학협력단 | Data communication method using inaudible frequency band |
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