KR102132628B1 - 휴대 단말기와 무선 충전 및 스피커 기능을 탑재한 핸즈프리 및 그 방법 - Google Patents

휴대 단말기와 무선 충전 및 스피커 기능을 탑재한 핸즈프리 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대 단말기와 무선 충전 및 스피커 기능을 탑재한 핸즈프리 및 그 방법에 관한 것으로, 버튼부의 선택에 따라, 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 무선 전력 송신 회로와 송신 코일을 통해 자기 유도 커플링에 의해 생성된 유도기전력을 전송하여 휴대 단말기의 배터리를 무선 충전하며, 핸즈프리 스피커(S) 모드가 선택되면, 상기 휴대 단말기로부터 수신된 음성통화 데이터 또는 오디오 데이터를 스피커로 출력하는 핸즈프리; 및 상기 핸즈프리의 상기 무선 전력 송신 회로와 상기 송신 코일로부터 유도기전력을 수신 코일과 무선 전력 수신 회로로 수신받아 배터리를 충전하며, 음성통화 데이터 또는 오디오 데이터를 상기 핸즈프리로 전송하고, 무선 충전과 음향 출력을 제어하는 앱(App) 프로그램이 설치된 휴대 단말기;를 포함한다.

Description

휴대 단말기와 무선 충전 및 스피커 기능을 탑재한 핸즈프리 및 그 방법{Bluetooth hands-free equipped with wireless charging and speaker function with portable terminal and method thereof}
본 발명은 휴대 단말기와 무선 충전 및 스피커 기능을 탑재한 핸즈프리 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 무선 충전 모듈을 구비하는 핸즈프리의 수납부에 휴대 단말기를 거치하고 핸즈프리 버튼부의 선택에 따라 무선 충전(C) 모드가 선택되면 자동차의 시거잭에 전원이 연결된 핸즈프리의 무선 전력 송신회로의 송신 코일과 휴대 단말기의 무선 전력 수신회로의 수신 코일를 통해 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 휴대 단말기의 배터리를 무선 충전하며, 핸즈프리 스피커(S) 전송 모드가 선택되면 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 통신을 통해 휴대 단말기로부터 음성통화 데이터 또는 음악 데이터를 핸즈프리로 전송하여 핸즈프리의 스피커로 출력하는, 휴대 단말기와 무선 충전 및 스피커 기능을 탑재한 핸즈프리 및 그 방법에 관한 것이다.
블루투스 핸즈프리(hands free)는 직접 손을 사용하지 않고 휴대 단말기(스마트폰)을 손에 들고 통화하는게 아니라 통화할 때 이어폰과 마이크를 꼽고 통화하거나, 스피커를 통해 소리를 출력하여 통화하는 기기이다.
최근, 핸즈프리는 스마트폰과 연동하여 Bluetooth, NFC와 연동하는 제품이 개발되고 있으며, 아직 NFA(Near Field Audio) 기술이 적용되지 않고 있다.
ISO/IEC 18092 표준으로 제정된 NFC(Near Field Communication)는 13.56 MHz 주파수를 사용하여 10 cm 이내의 거리에서 근거리장의 자계(magnetic field)에서 자기장 커플링(magnetic coupling) 방식으로 전자 기기 간의 근거리 무선 통신을 제공하며, 동작 방식에 따라 카드 에뮬레이션 모드(card emulation mode), 리더/라이터 모드(reader/writer mode), P2P 모드(Peer-to-Peer mode)로 동작되며, M2M(Machine-to-Machine, 사물 지능 통신) 구현이 가능하다
또한, NFC 시스템은 두 전자기기 간의 RF 신호의 전력(Power) 공급 유무에 따라 능동 모드(active mode)와 수동 모드(passive mode)로 분류된다. 능동 모드는 두 단말기 간 통신을 할 때 발신기(Initiator, reader 역할)와 목표기(Target, tag 역할) 모두가 각기 RF 신호를 발생하여 통신하며, 수동 모드는 목표기(Target)가 RF 전력의 독립적인 발생 없이 발신기(Initiator)의 전력만을 갖고 통신된다.
카드 에뮬레이션 모드(card emulation mode)는 휴대 단말기 외부의 리더 또는 라이터가 휴대 단말기의 NFC 태그를 인식하는 모드이다. 교통 카드 또는 신용카드 분야에 사용되고 있다.
리더/라이터 모드(reader/writer mode)는 사용자의 휴대 단말기가 NFC의 리더(Reader) 또는 라이터(Writer)로 동작하며, NFC의 수동형 태그(Tag)와 통신하며, 스마트 포스터, 명함 인식, U-헬스케어 제품에 사용된다.
P2P 모드는 휴대 단말기가 외부에 다른 무선 단말기를 NFC 시스템으로 인식하고 정보를 교환한다. P2P 모드는 Bluetooth 또는 Wi-Fi Direct와 같은 근거리 통신 서비스 역할을 하며, 복잡한 페어링 절차가 필요 없기 때문에 자기장 커플링에 의한 NFC 안테나의 데이터 전송(Data transmission of NFC system by magnetic coupling)이 가능하며 상대적으로 전송속도가 느리다. 통신 속도는 106, 212, 424 kbps이다. 예들 들면, NFC 시스템의 P2P 모드를 사용하여 휴대 단말기와 TV를 연결한 후, Wi-Fi Direct로 영화 데이터 또는 음악 데이터를 TV로부터 휴대 단말기로 전송하여 여러가지 응용 서비스를 구현할 수 있다.
또한, 무선전력전송(WPT, Wireless Power Transmission) 기술은 WPC(Wireless Power Consortium)의 Qi 규정의 근거리(Near-field) 영역에서 수 cm 이내의 거리에서 송신회로와 송신 코일로부터 자기장의 커플링(magnetic coupling)에 의한 수신 코일과 수신 회로로 무선으로 전력을 전송하는 자기유도 방식 소전력 무선 충전 기술, 또는 A4WP(Alliance for Wireless Power)에서 표준화되고 있는 1m 이내의 전송 거리에서 WPT 안테나의 코일 간에 동일한 자기공진 주파수(
Figure 112019085010277-pat00001
= 6.78 MHz)에서 자기공명 커플링(magnetic resonant coupling)을 사용한 자기공명 방식의 무선 충전 기술이 사용된다.
표 1은 자기유도 방식과 자기 공명 방식의 무선충전 특징을 나타낸다.
WPT 자기 유도 방식 자기 공명 방식
Field Range Near-field Near-field

응용의 예		 스마트폰, 휴대 단말기 무선 충전 전자 제품 무선 충전
근거리장에서 수cm 이내의 전송,
전송 거리가 짧음
자기 유도 방식의 코일 간에 무선 전력 전송.
60W 정도의 소 전력 무선 충전
 수 inch 이내의 전송 거리
WPT 안테나의 코일 간에 공진 주파수(6.78MHz)를 사용하여 자기 공명 현상에 의한 무선 전력 전송, 3.3kW 이상의 대전력 무선 충전
표준화 포럼 WPC A4WP
안테나 특징 WPT 루프 안테나근거리장 안테나 -공진체를 포함한 루프 안테나
이와 관련된 선행기술로는 한국등록특허 10-1391904에서는 와이파이(Wi-Fi)를 이용하여 무선 통신이 가능한 핸즈프리가 개시된다. 와이파이(Wi-Fi)를 이용하여 무선 통신이 가능한 핸즈프리는 휴대 단말기들과 무선 송, 수신이 가능한 스피커로서, 스피커는 무선 통신부; 음성출력부; 전원공급부; 제어부를 포함하고, 무선 통신부는 무선 신호를 송출하고, 무선 신호에 접속된 휴대 단말기들과 무선 통신이 가능하며, 음성출력부는 무선 통신부를 통해 접속된 휴대 단말기들에 내장된 오디오 파일 또는 동영상 파일들의 음원을 출력하고, 휴대 단말기들은 인터넷 망을 이용하여 전용 애플리케이션을 다운로드하고, 전용 애플리케이션을 이용하여 스피커와 연결되며, 전원공급부는 제어부로 전원을 공급하며, 제어부는 전용 애플리케이션을 통해 휴대 단말기들로부터 입력되는 제어신호를 감시하고, 전용 애플리케이션을 통해 입력된 제어신호를 따라 오디오 파일 또는 동영상 파일들의 음원이 음성출력부를 통해 출력되거나 출력이 정지되도록 제어할 수 있다.
그러나, 스마트폰은 음악 재생시 자체내에 오디오 신호 처리부와 오디오 앰프와 스피커를 구비하여 오디오 신호를 출력하였지만 오디오 앰프(Amp)의 출력이 작아 소리가 작은 문제점이 있었다.
또한, 종래의 핸즈프리는 스마트폰과 Wi-Fi, 블루투스 통신을 통해 음향 출력 기능을 제공하였으나, 스마트폰의 배터리가 소모되는 경우 배터리가 소모된 스마트폰의 무선 충전 기능을 제공하지 않아 배터리가 소모된 스마트폰으로부터 핸즈프리로 음악 데이터를 출력할 수 없었다.
특허등록번호 10-1391904
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 무선 충전 모듈을 구비하는 핸즈프리의 수납부에 휴대 단말기를 거치하고 핸즈프리 버튼부의 선택에 따라 무선 충전(C) 모드가 선택되면 자동차의 시거잭에 전원이 연결된 핸즈프리의 무선 전력 송신회로의 송신 코일과 휴대 단말기의 무선 전력 수신회로의 수신 코일를 통해 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 휴대 단말기의 배터리를 무선 충전하며, 핸즈프리 스피커(S) 전송 모드가 선택되면 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 통신을 통해 휴대 단말기로부터 음성통화 데이터 또는 음악 데이터를 핸즈프리로 전송하여 핸즈프리의 스피커로 출력하는, 휴대 단말기와 무선 충전 및 스피커 기능을 탑재한 핸즈프리 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 휴대 단말기와 무선 충전 및 스피커 기능을 탑재한 핸즈프리는 버튼부의 선택에 따라, 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 무선 전력 송신 회로와 송신 코일을 통해 자기 유도 커플링에 의해 생성된 유도기전력을 전송하여 휴대 단말기의 배터리를 무선 충전하며, 핸즈프리 스피커(S) 모드가 선택되면, 상기 휴대 단말기로부터 수신된 음성통화 데이터 또는 오디오 데이터를 스피커로 출력하는 핸즈프리; 및 상기 핸즈프리의 상기 무선 전력 송신 회로와 상기 송신 코일로부터 유도기전력을 수신 코일과 무선 전력 수신 회로로 수신받아 배터리를 충전하며, 음성통화 데이터 또는 오디오 데이터를 상기 핸즈프리로 전송하고, 무선 충전과 음향 출력을 제어하는 앱(App) 프로그램이 설치된 휴대 단말기;를 포함한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 핸즈프리에서 휴대 단말기와 무선 충전 및 스피커 출력 방법은 (a) 무선 충전 모듈를 구비하는 핸즈프리 ON, 수납부에 놓인 휴대 단말기의 거치 여부를 확인하고, 상기 핸즈프리가 버튼부의 선택 모드(C: Charger, S:Speaker)를 판단하는 단계; (b) 상기 핸즈프리의 버튼부의 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 무선 충전을 표시하는 LED1 ON, 상기 핸즈프리의 무선 전력 송신 회로의 송신 코일로부터 상기 휴대 단말기의 무선 전력 수신 회로 및 수신 코일로 유도기전력에 따른 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 무선 전력 수신 회로로 전송하여 상기 휴대 단말기의 배터리를 자기 유도 방식으로 무선 충전을 하며 상기 휴대 단말기의 앱(App)에 충전 상태를 표시하는 단계; 및 (c) 핸즈프리 스피커(S) 모드가 선택되면, 핸즈프리의 작동을 표시하는 LED2 ON, 상기 휴대 단말기와 상기 핸즈프리와 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio)를 통해 상기 휴대 단말기로부터 재생된 음악 데이터 또는 음성통화 데이터를 핸즈프리로 전송하여 설정된 볼륨 레벨에 따라 오디오 신호를 증폭하여 스피커로 출력하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 휴대 단말기와 무선 충전과 및 음향을 출력하는 핸즈프리는 무선 충전 모듈을 구비하는 핸즈프리의 수납부에 휴대 단말기를 거치하고 핸즈프리 버튼부의 선택에 따라 무선 충전(C) 모드가 선택되면 자동차의 시거잭에 전원이 연결된 핸즈프리의 무선 전력 송신회로의 송신 코일과 휴대 단말기의 무선 전력 수신회로의 수신 코일를 통해 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 휴대 단말기의 배터리를 무선 충전하며, 핸즈프리 스피커(S) 전송 모드가 선택되면 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 통신을 통해 휴대 단말기로부터 음성통화 데이터 또는 음악 데이터를 핸즈프리로 전송하여 핸즈프리의 스피커로 출력하는 효과가 있다.
휴대 단말기와 무선 충전과 음성 통화 및 음악 데이터를 출력하는 핸즈프리는 휴대용 음향기기로써 핸즈프리의 버튼부의 선택에 따라 핸즈프리의 수납부에 거치된 스마트폰의 배터리를 무선 충전하며, 스마트폰 속 음원을 핸즈프리로 무선으로 전송하여 핸즈프리에서 음악 데이터를 조절된 볼륨(volume up/down)에 따라 스피커로 출력하고, 핸즈프리에서 휴대 단말기의 음악을 듣다가 핸즈 프리의 자동 통화 모드로 전환하여 음성 통화 기능을 제공하며 다시 음악 감상을 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대 단말기(스마트폰)와 무선 충전 및 음향 출력 기능을 제공하는 핸즈프리의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기와 무선 충전 및 음향 출력 기능을 제공하는 핸즈프리의 구성도이다.
도 3은 핸즈프리의 자기유도 방식 무선 충전 송신 회로와 송신 코일 및 휴대 단말기의 수신 코일과 무선 충전 수신 회로의 구성도이다.
도 4는 휴대 단말기와 핸즈프리의 무선 충전 및 스피커 출력 기능을 제공하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 휴대 단말기의 음악 데이터 또는 음성통화 데이터를 근거리 무선통신(Bluetooth, NFC)을 통해 핸즈프리로 전송하여 스피커로 출력하는 도면이다.
도 6은 휴대 단말기와 무선 충전과 음악 데이터 및 음성통화 데이타의 스피커 출력 기능을 제공하는 핸즈프리의 시그널 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대 단말기의 자체 스피커로 출력되는 오디오 신호를 근거리 필드에서 핸즈프리의 마이크로 수신받아 증폭하여 출력하는 근거리 필드 오디오(Near Field Audio) 서비스를 제공하는 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대 단말기(스마트폰)와 무선 충전 및 음향 출력 기능을 제공하는 핸즈프리의 사시도이다.
본 발명의 핸즈프리(200)는 휴대 단말기(100)를 수납부(230)에 수납하여 휴대 단말기의 배터리의 무선 충전이 가능하며 근거리 필드 오디오(NFA, Near Field Audio)를 지원하는 핸즈프리이며, 일반적인 블루투스 핸즈프리와 다른 내부 회로 구성을 가진다.
핸즈프리(200)는 i) 휴대 단말기(100)의 배터리를 무선 충전 모듈을 구비하는 핸즈프리(200)의 수납부(230)에 휴대 단말기(100)를 거치한 후에, 핸즈프리(200)의 버튼부(209)의 선택에 따라 무선 충전(C) 모드가 선택되면 무선 충전 모듈을 구비하는 핸즈프리(200)로부터 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling) 방식의 WPT(Wireless Power Transmission, 무선 전력 전송) 기술을 사용하여 휴대 단말기(100)의 배터리의 유무선 충전 기능, iii) 핸즈프리(200)의 버튼부(209)의 선택에 따라 핸즈프리 스피커(S) 모드가 선택되면, 휴대 단말기(100)로부터 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth, NFC)을 통해 음성통화 데이터 또는 오디오 데이터(음악 데이터)를 핸즈프리(200)로 수신하여 스피커로 오디오 신호를 출력하는 기능을 구비한다.
휴대 단말기(100)는 이동통신 단말기, 스마트폰, DMB폰 중 어느 하나를 사용할 수 있고, 무선 충전과 음성통화 및 음향 출력을 제어하는 앱(App) 프로그램이 설치된다.
휴대 단말기(100)와 무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 핸즈프리(200)는 외부에 전원 버튼, 전원LED, 무선 충전 표시용 LED1, 핸즈프리 작동 표시용 LED2, 핸즈프리의 스피커 음소거 버튼(mute)을 포함하는 버튼부(209)를 구비하며, 볼륨 조절 레버(217)를 구비한다.
무선 충전시, 핸즈프리(200)의 수납부(230)에 휴대 단말기(100)를 거치하고, WPT 기술을 사용하여 무선 충전 모듈을 구비하는 핸즈프리(200)는 버튼부(209)의 선택에 따라 무선 충전(C) 모드가 선택되면, WPT 안테나(핸즈프리(200)의 무선 전력 송신 회로의 송신 코일, 휴대 단말기(100)의 무선 전력 수신 회로의 수신 코일)를 통해 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 휴대 단말기(100)의 배터리를 무선으로 충전한다.
무선 충전 모듈(송신 코일(203-1)과 무선 전력 송신 회로(203))을 구비하는 핸즈프리(200)는 여러가지 형상의 제품의 디자인이 구현될 수 있다.
핸즈프리(200)는 휴대단말기(100)를 안에 수납하는 수납부(230)를 구비하며, 운전 중에 사용할 수 있도록 예를들면 자동차의 룸 미러 부근의 좌우측의 상부 햇빛 가리게등의 지지대에 거치하기 위한 거치부(233)를 더 구비하며, 무선 충전시 휴대단말기(스마트폰)(100)의 배터리를 최적으로 충전되도록 핸즈프리(200)의 송신 코일(203-1)과 휴대 단말기(100)의 수신 코일(105-1)이 대향되도록 코일 충전대향면이 표시된다.
핸즈프리(200)의 수납부(230)에 휴대 단말기(100)를 수납하고, 버튼부(209)의 선택에 따라 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 핸즈프리(200)의 송신 코일(203-1)로부터 휴대 단말기(100)의 수신 코일(105-1)로 WPT 안테나(핸즈프리의 무선 전력 송신 회로의 송신 코일, 휴대 단말기의 무선 전력 수신 회로의 수신 코일)를 통해 자기 유도 방식으로 휴대 단말기의 배터리를 무선으로 충전하고, 버튼부(209)의 선택에 따라 핸즈프리 스피커(S) 모드가 선택되면, 도 7에 도시된 바와 같이 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth, NFC)를 통해 휴대 단말기(100)로부터 오디오 데이터(음악 데이터) 또는 음성통화 데이터를 핸즈프리(200)로 전송하여 핸즈프리의 볼륨 조절부(214)의 설정된 볼륨 레벨에 따라 핸즈프리의 음성 신호처리부(211)와 오디오 앰프(Power Amp)(212)와 스피커(Loudspeaker)(213)로 출력한다.
휴대 단말기(100)와 무선 충전과 오디오 데이터를 출력하는 핸즈프리(200)는 일 측면에 전원 잭(자동차 시거잭), 무선 충전(C) 모드 또는 핸즈프리 스피커(S) 모드를 선택하는 버튼부(209);와 버튼부(209)의 선택된 모드에 따라 전원 표시 LED, 무선 충전 작동 LED1, 핸즈프리의 스피커 작동 LED2를 표시하는 LED부를 구비하며, 핸즈프리(200)로 출력되는 오디오 신호의 볼륨 레벨(volume up/down)을 조절하는 볼륨 조절 레버(217)를 구비하며, 휴대 단말기(100)를 수납하여 거치하는 수납부(230)를 구비한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기와 무선 충전 및 음향 출력 기능을 제공하는 핸즈프리의 구성도이다.
휴대 단말기(100)와 무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 핸즈프리(200)는 수납부(230) 안에 휴대 단말기(100)를 놓고, 핸즈프리(200)의 버튼부(209)의 선택에 따라, 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 핸즈프리(200)의 무선 전력 송신 회로와 송신 코일(WPT 안테나)을 통해 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 유도기전력에 따라 생성된 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 휴대 단말기의 수신 코일과 무선 전력 수신 회로(로 전송하여 휴대 단말기(100)의 배터리의 무선 충전 기능, 핸즈프리 스피커(S) 모드가 선택되면, 휴대 단말기(100)로부터 근거리 필드 오디오(NFA, Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Bluetooth 또는 NFC)을 통해 수신된 음악 데이터 또는 음성통화 데이터 등의 오디오 데이터를 스피커로 출력하는 핸즈프리(200); 및 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 핸즈프리(200)의 무선 전력 송신 회로(203)와 송신 코일(203-1)로부터 유도기전력에 따라 생성된 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 휴대 단말기의 수신 코일(105-1)과 무선 전력 수신 회로(105)로 수신받아 휴대 단말기(100)의 배터리(106)를 충전하며, 핸즈프리 스피커(S) 모드가 선택되면, 휴대 단말기(100)로부터 근거리 필드 오디오(NFA, Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Bluetooth 또는 NFC)을 통해 음악 데이터 또는 음성통화 데이터를 상기 핸즈프리(200)로 전송하고, 무선 충전과 음향 출력을 제어하는 앱(App) 프로그램이 설치된 휴대 단말기(100)를 포함한다.
휴대 단말기(100)의 앱(App) 프로그램은 핸즈프리 스피커(S) 모드에서, 근거리 필드 오디오(NFA, Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, NFC, 또는 Bluetooth)을 통해 휴대 단말기(100)로부터 핸즈프리(200)로 음성통화 데이터 또는 음악 데이터 등의 오디오 데이터를 전송하는 경우, i) 휴대 단말기의 스피커 ON 및 핸즈프리의 스피커 ON 하는 기능과, ii) 휴대 단말기의 스피커 ON 및 핸즈프리 OFF 하는 기능과, iii) 휴대 단말기의 스피커 OFF와 핸즈프리 ON 하는 기능 중에서 하나의 기능을 결정할 수 있는 메뉴를 탑재한 것을 특징으로 한다.
필요시, 핸즈프리(200)는 음소거(mute) 버튼을 사용하여 핸즈프리 스피커를 mute 할 수 있다.
휴대 단말기(100)에는 수신되는 여러종류의 A/V 포맷을 디코딩 및 인코딩 할 수 있는 멀티 코덱이 포함된 A/V 코덱(MPEG-Video와 MPEG-Audio, H.263, H.264 비디오 코덱, WMV, ASF 등)이 구비되며, 핸즈프리(200)는 한 종류의 포맷을 디코딩하는 단일 오디오 코덱(예, MPEG-Audio, AAC, AAC+ 오디오 코덱 중 어느 하나)이 구비되고,
상기 앱(App) 프로그램은 영상과 음성을 재생하거나 오디오 만을 재생하기 위해 수신되는 오디오 또는 비디오 데이터를 휴대 단말기(100)의 A/V 코덱에서 디코딩시에, 휴대 단말기(100)로부터 유무선 통신을 통해 오디오 데이터를 핸즈프리(200)로 전송하기 위해 디코딩되는 오디오 데이터(음악 데이터)를 일시적인 스트림 버퍼에 버퍼링하되, 버퍼링 된 오디오 데이터를 다시 핸즈프리(200)의 단일 오디오 코덱에서 디코딩이 가능한 오디오 데이터로 인코딩하기 위해, 휴대 단말기(100)의 오디오 코덱은 멀티 코덱에서 디코딩된 오디오 데이터를 다시 핸즈프리(200)의 단일 오디오 코덱에서 디코딩할 수 있는 오디오 데이터로 인코딩하여, 타임 베이스(time base)에 따라 휴대 단말기(100)의 오디오 패킷타이저(packetizer)에 의해 패킷타이징된 오디오 데이터를 핸즈프리(200)로 전송하도록 제어하며,
핸즈프리(200)의 수신 스트림 버퍼로 버퍼링되어 수신되는 오디오 데이터를 핸즈프리(200)의 단일 오디오 코덱에 의해 디코딩하여 스피커부로 출력하는 것을 특징으로 한다.
휴대 단말기(100)에는 다양한 종류의 멀티 코덱을 포함하는 A/V 코덱을 구비하며, 핸즈프리(200)는 단일 오디오 코덱을 구비한다.
휴대 단말기(예, 스마트폰)(100)의 앱(App) 프로그램은 예를 들면 스마트폰의 음악 어플 또는 무선 인터넷을 통해 음원 서버에 접속하여 스트리밍 방식으로 음악 재생시 휴대 단말기 자체 스피커로 출력하기 위해 A/V 코덱에서 오디오 디코딩시에, 휴대 단말기(100)로부터 유무선 통신을 통해 핸즈프리(200)로 전송하기 위해 디코딩되는 오디오 데이터를 일시적인 스트림 버퍼에 버퍼링하면서, 버퍼링 된 오디오 데이터를 다시 핸즈프리(200)의 단일 오디오 코덱에 대응하는 휴대 단말기(100)의 오디오 인코더에 의해 인코딩하여 타임 베이스(time base)에 따라 휴대 단말기(100)의 오디오 패킷타이저(packetizer)에 의해 패킷타이징된 오디오 데이터를 송신 스트림 버퍼에 버퍼링하면서 store and forward 방식으로 근거리 필드 오디오(NFA) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth 또는 NFC)를 통해 핸즈프리(200)로 전송하도록 제어하며,
상기 핸즈프리(200)의 수신 스트림 버퍼로 버퍼링되어 수신되는 오디오 데이터를 상기 핸즈프리(200)의 단일 오디오 코덱에서 디코딩하여 스피커부로 출력하는 것을 특징으로 한다.
앱(App) 프로그램은 듀얼 모드(Dual mode) 기능으로 휴대 단말기(100)와 핸즈프리(200)의 수납부(230)에 거치하고 무선 충전을 하면서 핸즈프리(200)로 스피커로 오디오 출력 기능을 각각 제어하거나 또는 동시에 제어하도록 할 수 있다. 이 경우, 핸즈프리(200)는 무선 충전과 핸즈프리의 듀얼 모드(Dual mode) 동작시 버튼부의 선택에 따라 무선 충전(C) 모드와 핸즈프리 스피커(S) 모드를 동시에 선택하면, LED1 ON, LED2 ON 된다.
휴대 단말기(100)는 무선 충전, 오디오 데이터(음악 데이터) 또는 음성통화 데이터의 무선 전송을 제어하는 제어부(101); 제어부와 연결된 메모리(114); 한글/영문, 숫자, 기호의 키 데이터를 입력받는 키 입력부(102); CDMA 모뎀 또는 WI-Fi 모뎀을 통해 무선 인터넷으로 접속되어 음원 서버를 연결하는 RF 트랜시버(103); 정전용량 방식의 화면 터치(touch)에 따라 출력 데이터를 표시하는 터치 패널 및 디스플레이(104); 마이크(microphone)(109)로부터 아날로그 음성 신호를 입력받아 디지털 음성 데이터로 변환하는 ADC(110); ADC(110)를 통해 영상 및 음성 데이터를 복원하여 패킷타이징하는 A/V 처리부(111); 디지털 음성 데이터를 아날로그 음성 신호로 변환하는 DAC(112); 아날로그 음성 신호를 출력하는 스피커(SP); 핸즈프리(200)의 무선 전력 송신 회로와 송신 코일로부터 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 생성된 유도기전력에 따라 고주파로 된 무선 전력 신호를 휴대 단말기(100)의 수신 코일로 수신받아 배터리(106)를 충전하는 정류 회로, 평활 회로, 정전압 회로와 충전 제어 회로를 구비하는 무선 전력 수신 회로(105); 무선 전력 수신 회로(105)와 연결되어 DC 전압이 충전되는 휴대 단말기의 배터리(106); 제어부(101)에 연결되고 Wi-Fi, 블루투스, NFC 중 어느 하나의 근거리 무선 통신을 사용하며, 휴대 단말기(100)에서 음성통화 데이터 또는 오디오 데이터(음악 데이터)를 핸즈프리(200)로 전송하는 근거리 통신부(107)를 포함한다.
휴대 단말기[스마트폰(Android, iOS)](100)의 근거리 통신부(master)(107)는 2.4GHz Bluetooth를 사용하는 경우 핸즈 프리(200)의 근거리 통신부(slave)(204)와 페어링 된 두 기기 간에 piconet을 형성하여 master/slave 방식으로 동기화되어 통신이 이루어진다.
휴대 단말기(100)의 근거리 통신부(107)는 13.56MHz NFC를 사용하는 경우 10cm 이내의 근거리 장의 자계를 형성하여 RF 신호를 송수신하는 휴대 단말기의 후면 케이스에 일체형으로 구현되는 4~5 turn의 루프 안테나 구조의 NFC 안테나 및 임피던스 매칭회로, 및 NFC IC 칩(chip)과 USIM 카드로 구성되며, 고투자율을 가진 페라이트(ferrite) 자성 소재와 함께 설계된다. ISO 18092 규정에서는 NFC 페어링 된 두 기기 간의 송신 코일과 수신 코일의 NFC 안테나의 자기장(H-field)의 세기는 1.5 ~ 7.5 A/m으로 규정하고 있다. 13.56MHz NFC 안테나를 위한 임피던스 매칭회로는 NFC 안테나의 공진 주파수(
Figure 112019085010277-pat00002
=13.56MHz)에서 공진되도록 인덕턴스 값(L)과 커패시턴스 값(C)을 매칭한다.
예를들면, NFC 안테나는 루프 안테나로 형성되는 20 ㎛의 구리(Cu(동), conductivity, S/m = 5.8x107)가 프린트 된 비유전율이 εr=3.7인 Polyimide, 10 ㎛의 접착제(ADL)와 폴리머 페라이트 시트(두께 300~500 ㎛, 비투자율은 μr = 54, 자계 손실 탄젠트(Magnetic Loss Tangent)는 tanδ = 0.07)를 사용하는 FPCB(Flexible PCB)로 구현될 수 있다.
핸즈프리(200)는 버튼부(209)에서 무선 충전(C) 모드가 선택되면 휴대 단말기(100)의 배터리를 핸즈프리(200)로부터 무선 전력 전송을 통해 배터리를 충전되도록 제어하고, 핸즈프리(200)의 버튼부(209)의 선택에 따라 핸즈프리(200)를 구동하도록 제어하며, 휴대 단말기(100)로부터의 근거리 필드 오디오(NFA) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth 또는 NFC)를 통해 음악 데이터 또는 음성통화 데이터를 수신하여 핸즈프리(200)의 스피커로 출력하도록 제어하는 제어부(201); 배터리를 장착하거나 또는 AC 220V 전원을 공급하는 전원부(202); 핸즈프리(200)의 무선 전력 송신 회로와 송신 코일로부터 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 생성된 유도기전력에 따른 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 휴대 단말기(100)의 수신 코일(WPT 안테나) 및 무선 전력 수신 회로(105)로 전송하는 무선 전력 송신 회로(203); 제어부(201)에 연결되며 휴대 단말기(100)로부터 음악 데이터 또는 음성통화 데이터를 Wi-Fi, 블루투스 또는 NFC 중 어느 하나의 근거리 무선 통신 방식을 통해 수신하는 근거리 통신부(204); 제어부(201)에 연결되며 일시적으로 버퍼링된 음악 데이터 또는 음성통화 데이터를 저장하는 메모리(207); 전원 ON/OFF 표시 LED, 무선 충전 표시(LED1), 핸즈프리 작동 표시(LED2)를 위한 LED부(208); 전원 ON/OFF 버튼, 무선 충전 버튼(C), 핸즈프리 스피커 작동 버튼(S)을 구비하는 버튼부(209); 핸즈프리로 작동시, 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Bluetooth 또는 NFC)을 통해 음악 데이터 또는 음성통화 데이터를 수신하여 볼륨 조절 레버(217)에 의해 조절된 오디오 신호를 증폭하여 출력하는 스피커부(210)를 포함한다.
스피커부(210)는 볼륨 조절 레버(217)에 따라 오디오 신호의 볼륨 레벨을 조절하는 볼륨 조절부(214); 휴대 단말기(100)로부터 수신된 오디오 신호를 디코딩, D/A 변환하는 음성 신호 처리부(211); 음성 신호 처리부(211)로부터 아날로그 오디오 신호를 볼륨 조절 레버(217)에 의해 설정된 볼륨 레벨에 따라 증폭하는 오디오 앰프(212); 오디오 앰프(212)에 의해 증폭된 아날로그 오디오 신호를 출력하는 스피커(213);를 포함하며, 핸즈프리의 외부 일측면에 오디오 신호의 볼륨을 조절하는 볼륨 조절 레버(217)를 구비한다.
핸즈프리 스피커(S) 모드시, 핸즈프리(200)의 수납부(230)에 놓여진 휴대 단말기(100)의 무선 인터넷을 통해 실시간으로 스트리밍 되는 음악 데이터 또는 휴대 단말기(100)의 메모리에 저장된 음악 데이터 또는 음성통화 데이터가 휴대 단말기(100)로부터 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth 또는 NFC)을 통해 핸즈프리(200)로 전송되어 출력된다.
도 3은 핸즈프리의 자기유도 방식 무선 충전 송신 회로와 송신 코일 및 휴대 단말기의 수신 코일과 무선 충전 수신 회로의 구성도이다.
핸즈프리(200)는 수납부(230)에 휴대 단말기(100)를 거치하면, 핸즈프리(200)의 무선 전력 송신 회로(203)와 WPT 안테나로 사용되는 송신 코일(203-1)을 통해 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 발생된 유도기전력에 따라 고주파로 된 무선 전력 신호를 휴대 단말기의 WPT 안테나로 사용되는 휴대 단말기의 수신 코일(105-1) 및 무선 전력 수신 회로(105)로 수신받고,
휴대 단말기(100)는 유도기전력을 수신받는 WPT 안테나로 사용되는 수신 코일과 무선 전력 수신 회로(105)를 통해 배터리(106)로 자기유도 방식으로 무선 충전되며, 휴대 단말기의 무선 충전과 음향 출력 제어 프로그램(App)에 배터리의 충전 상태를 표시한다.
핸즈프리(200)의 무선전력 송신 회로(203)와 송신 코일(203-1)과 휴대 단말기(100)의 수신 코일(105-1)과 무선 전력 수신 회로(105)는 자기 유도 커플링에 의해 무선 전력 전송(Magnetic inductive coupling WPT) 기술을 사용하는 핸즈프리(200)의 송신 코일(203-1)의 수신 코일(105-1)의 대향 면과 정확하게 일치하면 최적의 무선 충전 효율을 가지게 된다. 그러므로, 핸즈프리(200)의 무선 전력 송신 회로(203)의 WPT 안테나로 사용되는 송신 코일(203-1) 부분에 대한 코일 대향면을 인지하도록 외부에 이미지 형태를 표시하며, 휴대 단말기(100)의 무선 전력 수신 회로(105)의 WPT 안테나로 사용되는 수신 코일(105-1)이 서로 마주보며 대향되도록 한다.
송신 코일(203-1)과 수신 코일(105-1)은 구리(Cu)로 된 금속선을 4~8 turn 구조의 원형 루프 안테나 또는 사각형 루프 안테나(loop antenna)와 임피던스 매칭부를 구비하는 WPT 안테나로 사용된다.
핸즈프리(200)의 무선 전력 송신 회로(203)는 RLC 회로와 무선 전력 충전 패드 및 송신 코일(203-1)을 구비하며, 자기 유도 방식의 무선 전력 전송을 위해 송신 코일(203-1)로부터 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 유도 기전력에 따라 고주파로 변환된 전력 신호가 휴대 단말기(100)의 무신 전력 수신 회로(105)의 수신 코일(105-1)로 전송된다.
무신 전력 수신 회로(105)는 핸즈프리(200)의 무선 전력 송신 회로(203)와 송신 코일(WPT 안테나)(203-1)을 통해 생성된 유도기전력에 따른 고주파로 된 무선 전력 신호를 수신 코일(WPT 안테나)(105-1)을 통해 수신받아 교류 신호를 직류 신호로 정류하는 정류 회로; 맥류를 다듬어 직류를 출력하는 평활 회로; 일정한 전압으로 안정하게 출력하는 정전압 회로; 및 무선 충전시 과충전을 방지하며 DC 전압을 보조 배터리에 충전하는 충전 제어 회로를 구비한다.
정류 회로는 반파 정류 회로, 전파 정류 회로, 또는 브리지 정류 회로를 사용할 수 있다.
도 4는 휴대 단말기와 핸즈프리의 무선 충전 및 스피커 출력 기능을 제공하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 휴대 단말기와 무선 충전 및 스피커 출력 기능을 제공하는 핸즈프리의 음악 데이터 및 음성통화 데이터를 출력하는 시그널 다이어그램이다.
핸즈프리에서 휴대 단말기와 무선 충전 및 스피커 출력 방법은 (a) 휴대 단말기를 수납하는 수납부와 무선 충전 모듈를 구비하고 근거리 필드 오디오(NFA)를 지원하는 핸즈프리 ON, 수납부에 놓인 휴대 단말기(예: 스마트폰)의 거치 여부를 확인하고, 핸즈프리가 버튼부의 선택 모드(C: Charger, S:Speaker)를 판단하는 단계(S10); 휴대 단말기(100)가 통화 호를 수신시 핸즈 프리 자동 통화 모드로 전환하여 자동으로 핸즈프리 스피커(S) 모드를 구동하는 단계(S20); (b) 모드 선택을 판단하여(S30) 핸즈프리(200)의 버튼부(209)의 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 무선 충전을 표시하는 LED1 ON, 핸즈프리(200)의 무선 전력 송신 회로(203)과 송신 코일(203-1)로부터 휴대 단말기(100)의 수신 코일(105-1) 및 무선 전력 수신 회로(105)로 자기유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 생성된 유도기전력에 따른 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 전송하여 무선 전력 수신 회로(105) 내의 정류 회로, 평활 회로, 정전압 회로 및 충전 제어 회로를 구동하여 휴대 단말기(100)의 배터리를 자기 유도 방식으로 무선 충전을 하며 휴대 단말기(100)의 무선 충전 및 음향 출력을 제어하는 앱(App)에 충전 상태를 표시하는 단계(S40); (c) 핸즈프리 스피커(S) 모드가 선택되면, 핸즈프리의 작동을 표시하는 LED2 ON, 휴대 단말기(100)와 핸즈프리(200) 간에 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth 또는 NFC) 또는 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio)를 통해 휴대 단말기(100)로부터 재생된 오디오 데이터(음악 데이터) 또는 음성통화 데이터를 핸즈프리(200)로 전송하여 볼륨 조절 레버의 설정된 볼륨 레벨(volume up/down)에 따라 오디오 신호를 증폭하여 스피커로 출력하는 단계(S50); 핸즈프리(200)에서 휴대 단말기(100)로부터 무선으로 전송된 오디오 데이터(음악 데이터)를 핸즈프리의 스피커로 출력시, 휴대 단말기의 통화(voice call)가 연결되면 바로 핸즈프리로 자동 통화 모드로 전환하여 핸즈프리의 스피커로 음성통화 데이터를 출력하고, 통화 종료 후 다시 핸즈프리의 메모리(207)에 버퍼링 된 일시 정지된 오디오 데이터(음악 데이터)를 재생하는 단계(S60); 및 핸즈프리(200)의 전원 OFF시에 모든 기능이 정지되는 단계(S70)를 포함한다.
상기 단계 (b)는, 상기 무선 충전(C) 모드가 선택되면 LED1 ON, 충전 본체인 핸즈프리(200)의 무선 전력 송신 회로의 송신 코일로부터 상기 휴대 단말기(100)의 무선 전력 수신 회로의 수신 코일로 자기유도 커플링(magnetic coupling)에 의해 생성된 유도기전력에 따른 고주파로 된 무선 전력 신호를 수신하여 무선 전력 수신 회로 내의 정류 회로, 평활 회로, 정전압 회로 및 충전 제어 회로를 구동하여 휴대단말기(100)의 배터리를 무선 충전을 하며 휴대 단말기의 무선 충전 및 음향 출력을 제어하는 앱(App)에 충전 상태를 표시하는 것을 특징으로 한다.
상기 단계(c)는, 핸즈프리 스피커(S) 모드가 선택되면, 핸즈프리의 작동을 표시하는 LED2 ON, 휴대 단말기 자체 스피커를 mute 시키고, Wi-Fi, 13.56MHz NFC 또는 2.4GHz 블루투스 페어링을 통해 휴대 단말기(100)로부터 재생되는 오디오 데이터(음악 데이터) 또는 음성통화 데이터를 근거리 통신부를 통해 핸즈프리(200)로 전송할 수 있다.
휴대 단말기(100)는 오디오 데이터(음악 데이터)를 근거리 무선 통신(Wi-Fi, 블루투스 또는 NFC)을 통해 핸즈프리(200)로 전송하여 출력 시에, 휴대단말기 전용 앱(App)은 휴대 단말기(100)의 자체 내장된 스피커로 출력되지 않도록 mute시키며, 휴대 단말기(100)로부터 재생된 오디오 데이터(음악 데이터) 또는 음성통화 데이터를 핸즈프리(200)로 전송하고, 볼륨 조절 레버(217)에 의해 설정된 볼륨 레벨에 따라 오디오 앰프(Power Amp)에 의해 오디오 신호가 증폭된 음악 데이터를 스피커로 출력한다.
핸즈 프리의 무선 충전 버튼(C)이 선택되면, 상기 핸즈프리의 무선 충전을 표시하는 LED1 ON, 상기 핸즈프리의 무선 전력 송신 회로의 송신 코일로부터 상기 휴대 단말기의 무선 전력 수신 회로 및 수신 코일로 유도기전력에 따른 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 무선 전력 수신 회로로 전송하여 상기 휴대 단말기의 배터리를 자기 유도 방식으로 무선 충전을 하며 상기 휴대 단말기의 앱(App)에 충전 상태를 표시하며,
핸즈프리의 스피커 작동 버튼(S)이 눌러지면, 상기 핸즈프리 스피커(S) 모드가 작동하며, 휴대 단말기의 앱에서 음소거(mute)가 선택되면 휴대 단말기의 스피커 OFF 및 핸즈프리의 스피커 ON 되며, 휴대 단말기와 핸즈프리의 두 기기간에 별도의 페어링이 필요없이 근거리 필드 오디오(NFA)에 의해 핸즈프리의 스피커로 오디오 데이터를 출력하거나 또는 Wi-F 채널 접속 또는 2.4GHz Bluetooth 페어링, 13.56MHz NFC 중 어느 하나의 근거리 무선 통신를 통해 채녈 설정하여 휴대 단말기로부터 음성통화 데이터 또는 오디오 데이터(음악 데이터)를 수신받는 상기 핸즈프리가 상기 휴대 단말기의 오디오 데이터 수신 대기 모드가 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 다른 실시예로써 휴대 단말기와 핸즈프리와 근거리 필드 서비스(NFA, Near Field Audio)를 사용할 수 있다.
도 5는 휴대 단말기의 음악 데이터 또는 음성통화 데이터를 근거리 무선통신(Bluetooth, NFC)을 통해 핸즈프리로 전송하여 스피커로 출력하는 도면이다.
핸즈프리에서 휴대 단말기와 유무선 충전 및 스피커 출력 기능을 제공하는 방법은 (a) 유선 충전 회로와 무선 충전 모듈를 구비하고 근거리 필드 오디오(NFA)를 지원하는 핸즈프리 ON, 수납부에 놓인 휴대 단말기의 거치 여부를 확인하고, 상기 핸즈프리가 버튼부의 선택 모드(C: Charger, S:Speaker)를 판단하는 단계; (b) 상기 핸즈프리의 버튼부의 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 무선 충전을 표시하는 LED1 ON, 상기 핸즈프리의 무선 전력 송신 회로의 송신 코일로부터 상기 휴대 단말기의 무선 전력 수신 회로 및 수신 코일로 유도기전력에 따른 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 무선 전력 수신 회로로 전송하여 상기 휴대 단말기의 배터리를 자기 유도 방식으로 무선 충전을 하며 상기 휴대 단말기의 앱(App)에 충전 상태를 표시하는 단계; 및 (c) 핸즈프리 스피커(S) 모드가 선택되면, 핸즈프리의 작동을 표시하는 LED2 ON, 상기 휴대 단말기와 상기 핸즈프리 간에 근거리 무선 통신(Bluetooth 또는 NFC) 또는 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio)를 통해 상기 휴대 단말기로부터 재생된 음악 데이터 또는 음성통화 데이터를 핸즈프리로 전송하여 설정된 볼륨 레벨에 따라 오디오 신호를 증폭하여 스피커로 출력하는 단계;를 포함한다.
상기 단계 (c)는 휴대 단말기(100)의 A/V 코덱이 내장된 멀티미디어 프로세서로 사용되는 A/V 처리부에서 오디오 데이터를 송신 스트림 버퍼(stream buffer)에 버퍼링하며, 휴대 단말기(100)의 스트림 버퍼에 버퍼링 된 오디오 데이터(음악 데이터, 또는 음성통화 데이터)를 오디오 인코더(audio coder) 및 패킷타이저(packetizer)로부터 타임 베이스(time base)에 따른 패킷타이징 된 음악 데이터 또는 음성통화 데이터를 휴대 단말기(100)의 자체 스피커(SP)로 출력하거나 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth, NFC)을 통해 핸즈프리(200)의 수신 스트림 버퍼에 버퍼링하면서 핸즈프리(200)의 제어부(201)의 제어에 따라 음성신호 처리부(211)와 오디오 앰프(212)와 스피커(213)를 통해 오디오 신호를 출력하거나 또는 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio)를 통해 핸즈프리(200)의 마이크(MIC)에서 휴대 단말기의 스피커로부터 출력되는 오디오 신호를 수신하여 디패킷타이저(Depacketizer)와 오디오 디코더(video decoder)를 통해 타임 베이스(time base)에 따른 디패킷타이징 된 음악 데이터 또는 음성통화 데이터를 핸즈프리(200)의 제어부(201)의 제어에 따라 음성신호 처리부(211)와 오디오 앰프(212)와 스피커(213)를 통해 오디오 신호를 출력한다.
상기 단계 (b)는, 휴대 단말기(100)의 배터리 무선 충전시, 상휴대 단말기의 배터리의 무선 충전 및 음향 출력을 제어하는 앱(App)에 충전 상태를 표시하는 단계를 더 포함한다.
상기 단계 (b)는, 상기 무선 충전(C) 모드가 선택되면 LED1 ON, 충전 본체인 핸즈프리(200)의 무선 전력 송신 회로(203)의 송신 코일(203-1)로부터 상기 휴대 단말기(100)의 수신 코일(105-1)과 무선 전력 수신 회로(105)로 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 생성된 유도기전력에 따른 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 수신하여 휴대 단말기(100)의 무선 전력 수신 회로(105)의 정류 회로, 평활 회로, 정전압 회로 및 충전 제어 회로를 구동하여 휴대단말기의 배터리를 무선 충전을 하며 휴대 단말기의 무선 충전 및 음향 출력을 제어하는 앱(App)에 충전 상태를 표시하는 것을 특징으로 한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대 단말기의 자체 스피커로 출력되는 오디오 신호를 근거리 필드에서 핸즈프리의 마이크로 수신받아 증폭하여 출력하는 근거리 필드 오디오(Near Field Audio) 서비스를 제공하는 블록도이다.
핸즈프리(200)는 자동차의 시거잭 케이블 또는 AC 220V 전원 케이블(233)을 연결하여 전원을 공급하는 전원부(미도시); 휴대 단말기의 근거리 통신부의 Wi-Fi, 블루투스 또는 NFC를 사용하지 않고 NFA(Near Field Audio)로 구현되는 경우, 핸즈프리(200)는 근거리 필드 오디오 서비스 앱(NFA App)이 탑재된 휴대 단말기(100)의 자체 스피커(SP)로부터 출력되는 아날로그 오디오 신호(음악 데이터)를 근거리 필드에서 수신받는 핸즈프리(200)의 마이크(271); 휴대 단말기(100)와 근거리 필드에서 수신된 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 증폭기(Amplifier)(272); 증폭된 아날로그 오디오 신호를 A/D 변환하는 ADC(273); 휴대 단말기(100)와 근거리 필드에서 수신된 오디오 신호를 스피커(213)로 출력하도록 하고 무선 충전을 제어하는 제어부(201); 제어부(201)에 연결되며 일시적으로 버퍼링된 음악 데이터 또는 음성통화 데이터를 저장하는 메모리(미도시); 볼륨 조절 레버(217)에 따라 오디오 신호의 볼륨 레벨을 조절하는 볼륨 조절부(214); 휴대 단말기(100)로부터 수신된 오디오 신호를 디코딩, D/A 변환하는 음성 신호 처리부(211); 음성 신호 처리부(211)로부터 아날로그 오디오 신호를 볼륨 조절 레버(217)에 의해 설정된 볼륨 레벨에 따라 증폭하는 오디오 앰프(212); 오디오 앰프(212)에 의해 증폭된 아날로그 오디오 신호를 출력하는 스피커(213);를 포함하며, 외부 일측면에 오디오 신호의 볼륨을 조절하는 볼륨 조절 레버(217) 및 무선 충전 선택 버튼(C)과 핸즈프리 스피커(S) 버튼, 볼륨 업/다운 버튼, 핸즈프리 스피커 음소거(mute) 버튼을 포함하는 버튼부(230)를 구비한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
100: 휴대 단말기 101: 제어부
102: 키 입력부 103: RF 트랜시버
104: 터치 패널 및 디스플레이 105: 무선 전력 수신 회로
106: 배터리 107: 근거리 통신부
109: 마이크 110: ADC
111: A/V 처리부 112: DAC
113: 휴대 단말기용 스피커(SP) 114: 메모리
200: 핸즈프리 201: 제어부
202: 전원부 203: 무선 전력 송신 회로
204: 근거리 통신부 207: 메모리
208: LED부 209: 버튼부
210: 스피커부 211: 음성 신호 처리부
212: 오디오 앰프 213: 스피커
214: 볼륨 조절부 217: 볼륨 조절 레버
230: 수납부 233: 시거잭

Claims (11)

  1. 버튼부의 선택에 따라, 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 무선 전력 송신 회로와 송신 코일을 통해 자기 유도 커플링에 의해 생성된 유도기전력을 전송하여 휴대 단말기의 배터리를 무선 충전하며, 핸즈프리 스피커(S) 모드가 선택되면, 상기 휴대 단말기로부터 수신된 음성통화 데이터 또는 오디오 데이터를 스피커로 출력하는 핸즈프리; 및
    상기 핸즈프리의 상기 무선 전력 송신 회로와 상기 송신 코일로부터 유도기전력을 수신 코일과 무선 전력 수신 회로로 수신받아 배터리를 충전하며, 음성통화 데이터 또는 오디오 데이터를 상기 핸즈프리로 전송하고, 무선 충전과 음향 출력을 제어하는 앱(App) 프로그램이 설치된 휴대 단말기; 를 포함하되
    상기 앱(App) 프로그램은
    영상과 음성을 재생하거나 오디오 만을 재생하기 위해 수신되는 오디오 또는 비디오 데이터를 상기 휴대 단말기의 A/V 코덱에서 디코딩시에, 상기 휴대 단말기로부터 유무선 통신을 통해 오디오 데이터를 상기 핸즈프리로 전송하기 위해 디코딩되는 오디오 데이터를 일시적인 스트림 버퍼에 버퍼링하되, 버퍼링 된 오디오 데이터를 다시 상기 핸즈프리의 단일 오디오 코덱에서 디코딩이 가능한 오디오 데이터로 만들기 위해, 상기 휴대 단말기의 오디오 코덱은 상기 디코딩된 오디오 데이터를 상기 핸즈프리의 상기 단일 오디오 코덱에서 디코딩할 수 있는 오디오 데이터로 다시 인코딩하여, 타임 베이스(time base)에 따라 휴대 단말기의 오디오 패킷타이저(packetizer)에 의해 패킷타이징된 오디오 데이터를 상기 핸즈프리로 전송하도록 제어하며,
    상기 핸즈프리의 수신 스트림 버퍼로 버퍼링되어 수신되는 오디오 데이터를 상기 핸즈프리의 단일 오디오 코덱에서 디코딩하여 스피커부로 출력하고,
    상기 핸즈프리는
    전원을 공급하는 전원부;
    상기 휴대 단말기로부터 음악 데이터 또는 음성통화 데이터를 Wi-Fi, 블루투스, NFC 중 어느 하나의 통신 방식을 통해 수신하는 근거리 통신부;
    휴대 단말기의 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio)를 사용하는 경우,근거리 필드 서비스 앱(NFA App)이 탑재된 휴대 단말기의 자체 스피커(SP)로부터 출력되는 아날로그 오디오 신호(음악 데이터)를 근거리 필드에서 수신받는 마이크;
    휴대 단말기와 근거리 필드에서 수신된 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 증폭기(Amplifier);
    상기 증폭기로부터 증폭된 아날로그 오디오 신호를 A/D 변환하는 ADC;
    상기 휴대 단말기와 근거리 필드에서 수신된 오디오 신호를 스피커로 출력하고, 무선 충전과 음향 출력을 제어하는 제어부;
    상기 제어부에 연결되며 일시적으로 버퍼링된 음악 데이터 또는 음성통화 데이터를 저장하는 메모리;
    오디오 신호의 볼륨을 조절하는 볼륨 조절 레버;
    상기 볼륨 조절 레버에 따라 상기 오디오 신호의 볼륨 레벨을 조절하는 볼륨 조절부;
    상기 휴대 단말기로부터 수신된 오디오 신호를 디코딩, D/A 변환하는 음성 신호 처리부;
    상기 음성 신호 처리부로부터 아날로그 오디오 신호를 상기 볼륨 조절 레버에 따라 증폭하는 오디오 앰프; 및
    상기 오디오 앰프에 의해 증폭된 아날로그 오디오 신호를 출력하는 스피커;
    를 포함하고
    상기 핸즈프리 스피커(S) 작동 버튼이 눌러지면, 상기 핸즈프리 스피커(S) 모드가 작동하며, 휴대 단말기의 앱에서 음소거(mute)가 선택되면 휴대 단말기의 스피커 OFF 및 핸즈프리의 스피커 ON 되며, 휴대 단말기와 핸즈프리의 두 기기간에 별도의 페어링이 필요없이 근거리 필드 오디오(NFA)에 의해 핸즈프리의 스피커로 오디오 데이터를 출력하거나 또는 Wi-F 채널 접속 또는 Bluetooth 페어링, NFC 중 어느 하나의 근거리 무선 통신을 통해 휴대 단말기로부터 음성통화 데이터 또는 오디오 데이터를 수신받는 상기 핸즈프리가 상기 휴대 단말기의 오디오 데이터 수신 대기 모드가 되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기와 무선 충전 및 스피커 기능을 탑재한 핸즈프리.



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