KR20030015356A - 목소리 통화중에 상대방의 진동기를 호출하는 전화기방식 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실생활에서 음성 통신용으로 아주 널리 사용되고 있는 유, 무선전화기의 기능을 개선하는 방법에 관한 것이다. 전화기를 통해서 상대방과 통화하고 있을 때에 상대방이 잠시 기다리라는 메시지와 함께 송수화기(118)를 귀에서 멀리하거나, 계속하여 상대방의 송수화기가 방치되고 있으면, 기존의 전화기로는 상대방을 호출할 수 있는 방법이 없었다. 이럴 때에 필요한 전화기가 바로 통화중 진동음울림 전화기인데, 통화 중에 상대방의 송수화기가 방치되고 있거나 또는 통화 중에 상대방의 경각심을 제고하고 싶을 때에는 전화기에 별도로 부착된 호출 키-보턴(101)을 누르거나 또는 임의의 숫자 키보턴을 누르게 되면, 전화기의 키보턴의 엔코딩-톤이 상대방에게 전달되고, 이에 따라 진동음 발진기를 통해 상대방의 호출 벨(117)을 구동하여 링거 벨의 소리가 울리도록 발명한 것이다.

이 전화기는 전화 통화중일 때, 전화기를 통해 수신되는 상대방의 목소리와 함께 특정 키-보턴의 엔코딩(encoding) 톤이 들어오면, 키보드의 디코딩(decoding) 분석을 통해 특정 키보턴이 눌러졌음을 파악하고, 이 키보턴의 엔코딩 톤의 소리나 또는 다른 특정한 톤의 소리에 의해 진동음이 여기(excitation)되어, 구동장치에서 진동음이 울리도록 하는 기법(105)(115)을 새로이 제안한 것이다.

특히, 전화기를 통해 의사를 전달하거나 다양한 호소를 하고 싶어도 상대방이 보이지 않기 때문에, 지금까지는 상대방의 일방적인 전화응답에 만족할 수밖에 없었다. 이러한 경우에도 통화 중에 상대방에게 관심을 표출할 수 있도록 목소리 이외에 키보턴의 엔코딩 소리와 진동음을 동시에 울려줄 수 있기 때문에, 좀더 다양한 형태로 통화표현을 수행할 수 있게 되었다.

Description

목소리 통화중에 상대방의 진동기를 호출하는 전화기방식{A Telephone Method with Calling the Other's Vibrator during Voice Conversation.}

본 발명은 전화망을 이용한 인터넷통화, 일반전화, 휴대폰 등에서 전화 통화하는 방법을 새로이 개선하는 것으로서 정보통신의 신호처리 분야에서 전화기기능 기술개발로 분류할 수 있다.

현재 사용되고 있는 기존의 전화교환 회선망에 연결되는 전화기들은, 도 1과 같이 통화중일 때는 상대방을 호출할 수 있는 방법이 없었다. 그리고 통화중일 때는 통화목소리 이외에 다른 방법으로 의사표현을 할 수 있는 방법이 거의 없었다. 따라서 본 발명은 이러한 단점을 개선하고자 한다.

본 발명은 전화 통화중일 때에도 상대방의 진동음을 호출할 수 있도록 하기위해 디지털 신호처리 기술을 적용하여 처리하고자 한다. 즉, 통화 중에도 특정 또는 임의의 호출용 키보턴을 누르게 하여 상대방에게 키보턴의 엔코딩 소리나 다른 호출 벨의 소리와 함께 진동음을 구동함으로서, 상대방의 관심을 끌 수 있도록 통신하는 방법을 새로이 발명한 것이다.

2선식의 기존 전화기에서는 훅스위치가 온(on)되어져 있을 때만, 외부에서 진동음의 호출이 가능하였고, 훅스위치가 오프(off)되어 통화중일 때는 호출 벨에는 라인이 차단되어 자신과 상대방 전화기의 진동음을 호출할 수 있는 방법이 없었다. 이 때문에 통화 중일 때도 특정 키보턴을 누르면, 키보턴의 엔코딩 소리를 감지하여, 진동음을 생성하여 호출용 진동기에 연결시켜 줌으로서 송수화기를 통한 목소리 통신과는 별도로 호출 진동기를 통해 상대방에게 의사전달을 간접적으로 전하는 방법을 새로이 발명한 것이다.

도 1은 통화중에도 진동음을 호출하는 전화기의 원리

도 2는 통화중 진동음 구동에 대한 처리블록도 예시

도 3은 통화중 진동음 호출전화기에 대한 하드웨어구성의 일예

도 4는 통화중 진동음 호출전화기에 대한 기능처리 플로우차트의 일예

[기본구성]

전화기에서 다일얼링으로 상대방과 통화가 연결되면, 말소리의 음파신호가 디지털 처리기술로 압축되어, 전화중계기를 통해 상대방 전화기에 전달된다. 상대방 전화기에서는 디지털 신호의 압축을 풀고 음파로 변환하여 우리의 귀에 말을 전달해 주고 있다. 이처럼 대부분의 전화기에는 음성신호를 압축 또는 복원하는 고성능 컴퓨터 칩이 내장되어 있었어, 문자서비스와 같은 다양한 서비스도 함께 제공하고 있다. 한편, 휴대폰이나 유선전화기와 같은 전화 단말기를 통해 통화를 하려면 먼저 상대방의 전화번호로 다이얼링을 하여 교환기를 통해 상대방의 전화기에 부착된 벨이나 진동기를 호출하여야 한다. 전화기의 벨은 상대방이 통화중이거나 상대방의 송수화기가 방치되면, 벨과는 연결이 차단되어서, 벨 진동음의 호출을 수행할 수 없게 되어있다.

발명한 통화중 진동음 호출전화기는 도 1과 같이 기존의 전화기 기능(102)(112)에 통화중 진동음 구동회로의 기능(105)(115)을 첨가한 것이다. 전화기의 진동음(117)이 울려서 송수화기(118)를 들면 상대방의 소리가 들리게 되고, 기존의 전화기에서는 이때 벨 또는 진동기의 내부의 연결라인이 차단된다. 통화 중에 상대방이 송수화기를 귀에서 멀리하여 말소리를 무시하거나, 송수화기를 방치한 상태로 응답하지 않고 있을 때는 진동음 호출 키보턴(101)을 누르게 된다. 진동음 호출 키보턴은 별도의 키보턴으로 장착되었거나 또는 임의 숫자-보턴을 누르는 방법이다. 진동음 호출 키보턴을 누르면 상대방 전화기의 통화중 진동음 구동장치(115)에서 키보턴의 엔코딩-톤을 검출하고서 이 키보턴의 엔코딩 톤의 소리나 또는 다른 변조음으로 상대방의 진동기(117)를 울리게 한다.

이때 진동음 호출 키보턴(101)에서 손을 떼면 상대방의 전화기에서는 키보턴의 엔코딩 신호가 검출되지 않아서 진동음의 울림이 멈추게 된다. 한편 상대방 측에서는 통화 중에 진동음이 울려서 통화에 방해가 느껴지게 되면, 기존 전화기에서처럼 진동음을 꺼버리거나 또는 가벼운 진동음 소리로 호출되도록 진동음의 음폭을 조절할 수도 있다.

통화중 진동음 호출 전화기는 도 2와 같이 기존 전화기에 내장된 컴퓨터 칩에서 통화 중에도 키보턴의 엔코딩 톤을 검출하여 호출 진동기를 구동하는 첨단 처리기능을 추가한 것이다. 즉, 전화라인에 연결된 전화기 회로에서 훅-스위치의 상태에 따라 전화기가 통화중인지 또는 아닌지를 검출한다(202). 송수화기의 온(on) 훅-상태에서는 기존 전화기와 같이 전화라인이 진동음의 톤-변조기(206)에 연결된다. 다이얼링되어 교환기에서 이 전화기를 호출하게 되면, 전화라인을 타고 벨 호출신호가 들어오게 된다. 기존의 전화기에서는 이때 전화기의 진동음 선택에 따라서 적절한 진동음으로 톤-변조를 수행하고 적당히 증폭되어 호출 진동기를 구동하게 된다. 이때 송수화기를 들면 오프(off) 훅-상태인 통화 중으로 검출되고, 전화라인은 호출 진동기의 라인에서 차단된다(참고문헌2).

한편, 전화기는 오프 훅-상태에서 목소리 전화통화가 이루어진다. 통화중인 상태에서 상대방이 통화 목소리와는 별도로 상대방의 관심을 끌거나 상대방의 진동음을 호출하기 위해 전화기에 있는 12개(숫자,*,#)의 키보드 중에서 하나의 보턴을 누르거나 또는 임의로 정한 키보턴을 누르게 되면, 이 키보턴에 따르는 엔코딩 톤이 전화라인을 통해 통화 목소리와 함께 들어온다. 이때 엔코딩 톤의 검출회로(205)가 동작하여 상대방이 키보턴을 누르는 동안에는 엔코딩 톤의 신호가 계속하여 검출되는데, 엔코딩 톤의 검출회로는 목소리나 잡음신호로부터 엔코딩 톤의 신호만을 분리하기 위해 대역통과여파기를 주로 사용한다(참고문헌1,2). 엔코딩 톤이 검출되면 이 신호구간 동안에 발진기를 자극할 진동음 여기파형을 발생하게 된다(209). 그 다음에는 진동음의 여기(excitation)파형을 바탕으로 하여 진동음 변조기(206)에서 다양한 진동음 톤이 만들어질 수 있는데, 이들 중에서 하나의 진동음 톤이 선택되면(211), 증폭 및 구동회로(207)를 거쳐서 호출 진동기(208)를 충분히 구동할 수 있도록 한다.

[하드웨어 장치의 구성]

전화라인 등으로부터 들어오는 아날로그 형태의 목소리 신호(300)와 키보턴의 엔코딩 신호를 입력 받아서 통화상태를 유지하면서, 통화중 진동음 호출이 가능하도록 처리하는 하드웨어 장치의 일례는 도 3과 같다. 아날로그 형태로 입력된 목소리 신호파형(300)은 증폭기(301)에서 증폭된 다음에 앨리어징(aliasing)효과를 제거하기 위해 저역통과여파기(302)를 통과한다. 그리고 양자화(quantization) 및 부호화(coding)를 수행하는 아날로그-디지털 변환기(304)를 통과함으로서 선형펄스부호변조(PCM) 형태의 디지털 신호로 바뀌어서, 범용 CPU나 디지털 신호처리기(DSP)에 입력된다(참고문헌 4).

이 컴퓨터 처리기(304)를 통해 신호 또는 데이터 처리를 할 때는 컴퓨터 칩의 내외에 설치된 주변장치(309)를 참고할 수도 있고, 또한 디지털 변환된 입력신호나 신호처리된 결과를 저장하기 위해 주변 메모리(305)를 참고할 수도 있다. 특히, 통화중 상대방의 진동기를 호출하기 위해서는 통화중인 상태를 파악하기 위해 훅-스위치의 상태를 컴퓨터 칩의 입력포트를 통해 받아야하고(311), 진동음 호출 키보턴이 별도로 연결된 경우에 이 키보턴(314)의 상태를 입력포트로 받게 된다. 그리고 키보턴의 엔코딩 신호를 검출하였을 때, 진동음을 구동하기 위해서는 소프트웨어적으로 발생시킨 진동음의 톤과 유지시간을 컴퓨터 칩의 출력포트(311)를 통해 진동음 구동회로장치(313)에 전달하게 된다.

또한 CPU에서 소프트웨어나 펌웨어에 의해 압축 및 복원 처리된 목소리의 디지털 신호는 디지털-아날로그 변환기(308)를 통해 표본화된 아날로그 신호형태로 변환된다. 이 신호를 저역통과 여파기(307)에 통과시키면 양자화 잡음이 제거된 아날로그 신호가 되고, 적당한 레벨이 되도록 증폭하면(306) 전화 수화기나 스피커 등을 통해서 들을 수 있는 아날로그 신호(310)가 된다.

[소프트웨어 처리과정]

발명한 전화기는 기존 전화기의 기능을 수행하는 컴퓨터 칩에, 통화 중에도 진동음을 호출하는 기능을 수행하는 소프트웨어나 펌웨어를 추가한 것이다. 전화기에서 통화중 벨 호출기능이 개시되면, 먼저 훅-스위치의 상태를 입력받아서(401) 통화중인지의 여부를 파악하게 된다. 통화중인 상태가 아니라면(402), 기존전화기의 일반적인 기능(415)을 수행하게 된다. 훅-스위치는 평상시에 온(on) 훅-상태로 되어 있다가, 진동음이 울려서 송수화기를 들면 오프(off) 훅-상태가 되므로, 처리과정에서는 일예로 훅스위치의 오프 훅-상태를 통화중인 상태로 인식하게 된다.

통화중인 상태가 유지되면, 전화라인으로부터 목소리 신호를 입력받게 된다(404). 신호처리를 위해 입력받는 목소리 데이터는 한 프레임단위로 버퍼링하여 채워질 때까지는 기존의 전화기능을 수행하게 된다. 여기서 한 프레임의 크기는 일예로 30ms 단위를 사용하였다(참고문헌1).

한 프레임의 음성데이터가 버퍼에 채워지면, 이 데이터를 가지고 키보턴의 엔코딩 신호를 검출하게(405) 된다. 전자식 DTMF(dual tone multiple frequency)톤 전화기에서는 전화를 걸기위해 다이얼 키패드의 키보턴을 누르면, 개별 키보턴 마다 2개의 주파수로 엔코딩 톤이 발생하여 전화교환기에 전달한다. 교환기에서는 이 DTMF톤을 디코딩하여 원하는 전화번호를 검출하고 다른 상대방과의 교환을 수행하게 된다. 교환이 이루어진 다음에도 상대방이 특정 키보턴을 누르게 되면, 이때 교환기가 전화통화 목소리의 일부로 간주하여 상대방에게 소리를 그대로 전달하게 된다. 즉, 다른 상대방 전화기에는 상대가 누른 키보턴의 엔코딩 톤이 그대로 전달되므로, 본 발명에서는 이 키보드 엔코딩톤을 이용하여 통화중 진동음 호출에 사용한다. 키보턴에 따르는 DTMF톤의 발생과 검출에 대해서는 정보통신공학 관련 책의 전화기통신 주절부문에서 자세히 다루고 있다(참고문헌2,3).

엔코딩-톤 검출루틴에서 현재 프레임의 데이터를 키보턴의 엔코딩-톤이 있는 구간으로 검출하게 되면(405), 통화중 진동음 호출을 위해 약속한 키보턴의 패턴인지를 파악하게 된다(406). 정해진 키보턴의 눌림 구간으로 확인되면 이 구간 동안에 는 진동음발진의 여기파형을 만들게 된다(408). 기존의 유선전화기에서는 링거(ringer) 벨을 구동하기위해 진동음의 기본 발진파형을 교환기에서 보내어 주는데, 이 기본파형은 일예로 20Hz의 구형파를 1초 동안 발생하고, 다시 1초를 휴지하는 식의 반복파형이 발생된다(참고문헌2).

진동음의 여기파형은 구형파형으로 이루어져서 디지털 상태의 1과 0이 반복되는데, 구형파의 1인 상태구간마다 진동음 톤의 주파수파형을 싣는 과정이 바로 진동음의 변조톤을 생성하는 과정이다(412). 먼저 진동음 선택포트로부터 진동음의 톤을 입력받고(409), 선택한 진동음이 통화중 진동음 호출에 적합한지를 검토하여(410), 이 주파수 톤의 파형으로 진동음의 기본 여기파형과 곱하는 변조과정을 수행한다(412). 이렇게 처리한 신호파형을 전화기의 진동기(링거)의 출력포트에 보내면(413) 통화 중에도 진동음을 호출하게 된다.

[참고문헌]

[1] 배명진외 1명, 디지털 음성분석 , 동영출판사, 1998년.

[2] 배명진외 3명, 전자통신공학 , 홍릉과학출판사, 1992년.

[3] 배명진외 3명, 데이타통신 및 원격처리 시스템 , 홍릉과학출판사, 1994년.

[4] 배명진외 0명, 디지털 음성부호화 , 동영출판사, 1996년.

본 발명은 인간공학적인 측면에서 볼 때, 인간의 의사전달을 보조하는 기술의 하나이다. 전화통화 중에는 상대방이 보이지 않기 때문에, 목소리로만 개인의 감정이나 의사전달을 수행해야 하고 있는데, 통화중 진동음 호출기능은 전화기를 통해 목소리로 의사전달을 수행하는 이외에 통화중 진동음 호출을 함께 수행함으로서 또 다른 의사전달 통신을 수행할 수 있다는 점이 특이하다. 따라서 통화 중에 목소리를 잘 파악할 수 없는 경우에는 진동음으로 의미를 전달하여 관심을 집중시키거나, 청각장애가 있는 장애인에게 통신보조기능으로 제공할 수 있는 등의 복지통신 기술로서도 그 응용성이 다양하다.

그리고 통화중 진동음호출 전화기능은 통화 중에 상대방의 송수화기가 방치된 상태로 있을 경우에 상대방에게 그 상황을 알리는데 아주 필요한 기능이다. 그리고 통화 중에도 상대방의 관심을 이끌어 내거나, 또는 상대방에게 의사를 말로 전달할 수 없는 위기 상황에서 벨 호출을 시도함으로서 긴급 상황을 알려줄 수 있는 경보전화 시스템으로서도 용도가 특이하다.

특히 이 기술은 기존 전화시스템에서 사용하는 설치기준에 따라 그 구현이 쉽게 이루어질 수가 있으므로 기술 실행이 아주 용이하다. 그리고 이동전화 시스템인 경우에는 다양한 벨호출 부가서비스와 함께 진동음을 다양하게 제공될 수 있는 편의성을 갖는 등의 실용성 있는 발명기술이다. 따라서 통화중 진동음 호출전화기는 실생활에 다양하게 활용할 수 있는 기술로서 그 파급 효가가 아주 크다.

Claims (1)

1. 전화기를 사용하여 상대방과 통화함에 있었어, 상대방의 목소리가 잘 들리지 않거나 상대방에게 또 다른 의미를 전달할 경우에, 임의의 키보턴이나 특정 키보턴을 누르면 상대방의 전화기에 진동음을 울려주는 통화중 진동음 울림 호출기능을 기존 전화기에 있는 신호처리(DSP) 칩이나 컴퓨터 칩의 일부분에 구현하는 것으로서, 전화기에서의 목소리 전달통신은 기존의 전화방식을 그대로 유지하면서 전화기의 키패드에 있는 특정 키보턴의 눌림을 DTMF 엔코딩 톤의 소리로 감지하여, 상대방의 송수화기에 목소리와 함께 키보턴의 엔코딩 톤의 소리가 들리도록 하고, 이와 동시에 상대방이 선택한 진동음이 상대방에게 전달되도록 진동기를 구동하는 것으로서, 통화 중에도 목소리와는 별도로 상대방에게 진동음을 통해 관심을 집중시키고, 또한 통화 중에 송수화기가 방치되었을 때에도 진동음을 통해 그 상태를 알려주고, 목소리로 상황을 알릴 수 없는 긴급한 상황에서도 상대방에게 진동음을 울려서 연락할 수 있는 등의 통화중 진동음 울림기능의 전화기 방식.