KR20100048885A - 음향 신호를 이용한 무선 통신 방법과 장치 - Google Patents

음향 신호를 이용한 무선 통신 방법과 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 확성기를 구비한 제1디바이스 및 적어도 마이크로폰을 구비한 제2디바이스를 포함하는 시스템의 음향 신호를 이용한 무선 통신 방법에 있어서 제1디바이스에서, 무선 통신을 위한 정보를 발생하고, 무선 통신을 위한 정보를 음향 통신 신호로 변환하고, 음향 통신 신호를 발생하고, 발생한 음향 통신 신호를 확성기를 통해 제2디바이스로 전송하는 과정과 제2디바이스에서, 마이크로폰을 통해 음향 통신 신호를 수신하고, 음향 통신 신호에 포함된 무선 통신을 위한 정보를 추출하고, 추출한 정보에 따른 확인 신호로서 무선 통신 채널 연결 요청을 위한 신호를 라디오 통신 채널을 통해 제1디바이스로 전송하고, 다시 제1디바이스에서, 라디오 통신 채널을 통해 확인 신호를 수신하고, 확인 신호에 포함된 무선 통신을 위한 정보가 최초에 제1디바이스가 발생시킨 무선 통신을 위한 정보와 일치하면 제2디바이스와 무선 통신 채널을 연결하는 과정을 수행한다.
음향, 보안, 가청 톤, 블루투스, 무선랜

Description

음향 신호를 이용한 무선 통신 방법과 장치{WIRELESS COMMUNICATION USING ACOUSTIC SIGNAL}
본 발명은 무선 디바이스들간의 통신 링크 형성에 적합한 무선 통신에 관한 기술로서, 특히 음향 신호를 이용한 무선 통신 방법과 그 장치에 관한 것이다.
휴대용 디지털 장비들의 개발 환경에서, 전화기 헤드셋 어셈블리 및 이어폰 등과 같은 무선 보조 디바이스들이 널리 퍼지게 되었으며, 이는 이동 상태에서 상기 장비들의 유용성을 향상시키는 결과를 가져왔다. 상기 보조 디바이스들 각각과 해당 대응되는 본체 장치(이동 전화기, 통신기, 이동 개인용 컴퓨터, 플레이어 등)와의 통신은 통상적으로, 음성 및 음악 프로그램을 전송하기 위한 디지털 전송 방식을 사용하는, 라디오(radio) 채널 수단에 의해 수행된다.
디지털 포맷의 전송을 위해 라디오 채널을 활용하는 것은 첫째, 더 큰 유효 범위(10m 이상)와, 둘째, 특정 암호화 기술을 적용하는 경우에 전송 기밀성을 보장하는 것을 가능하게 한다. 실제로, 무선 이어폰 및 전화기 헤드셋 어셈블리에서 무선 링크를 통해서 블루투스(Bluethooth)나 무선랜(Wi-Fi)과 같은 디지털 라디오 통신의 표준화된 시스템이 통상적으로 사용되며, 디지털 데이터 전송의 비표준화된 시스템은 극히 드물게 사용된다. 이러한 전송 기술을 사용하는 디바이스들은 상기한 장점에도 불구하고 아래와 같은 상당한 결점을 가진다.
즉, 인증되지 않은 접근 및 링크 도청으로부터 보안 링크의 초기 형성을 위해, 두 디바이스들은 서로를 식별하고, 암호키들을 교환하는 것을 필요로 한다. 그런데, 불행히도 라디오 채널은 부정행위자에 의해 쉽게 모니터될 수 있으며, 연결(pairing)된 양 디바이스들로부터 주변으로 잘 방사되므로, 그러한 타입의 데이터 전송에는 그리 좋지 못하다. 디바이스들 연결의 목적을 위해 블루투스 무선 전화기 헤드셋의 기존 모델들에서는, 대체로 PIN-코드를 이용한 방법이 사용된다. 이 경우는 상기한 PIN-코드(특정 수치 및 수치-기호 조합)는 보조 디바이스의 메모리부에 저장되며 동시에 용지에 인쇄되거나 또는 주어진 디바이스를 위한 전자 포맷 문서로 기록된다.
이러한 보조 및 본체 디바이스간 무선 통신 링크의 형성을 위해 널리 적용할 수 있는 방법이 도 1 상에 개략적으로 도시되며, 통상 아래와 같은 절차를 수행한다.
1) 양 디바이스들의 무선 송수신기들이 켜지고 알려진 타입, 예를 들어 블루투스 타입의 활용 가능한 보조 디바이스들의 검색이 본체 디바이스에서 시작된다.
2) 상기 본체 디바이스에서 검색된 보조 디바이스들의 리스트 중에서 이름에 의해 "자신의" 보조 디바이스가 식별된다.
3) 보조 디바이스의 PIN 코드가 상기 본체 디바이스에 키보드를 이용해 입력된다.
4) 이후에, 공유된 "개인" PIN-코드를 적용하여 연결된 디바이스들은 인증 절차를 수행하며, 암호화된 데이터를 라디오 채널을 통해 교환한다(다양한 인증 및 암호화 알고리즘이 사용될 수 있다).
5) 양 디바이스들이 동일한 PIN-코드들을 사용한 경우에는, 인증 및 암호화 절치가 성공적으로 이루어지며 통신이 채널이 형성된다(즉, 디바이스들간의 데이터 교환이 허용된다). 만약 그렇지 않으면, 통신 채널 연결이 불가능해진다.
이러한 동작 중에, (1) ~ (3)의 동작은 사용자 자신에 의해 수행된다. 상기 디바이스의 라디오 신호(여기서는 블루투스 신호)가 상당한 거리에서도 수신될 있으므로, 공유된 "개인" PIN-코드는 라디오 채널을 통해 전송될 수 없음을 유의한다. 예를 들어, 비록 2급(class 2)의 장치들도 일반적으로 단지 10m의 유효 범위를 가지지만, 고품질의 수신기 및 2급 빔 안테나를 적용하여, 신호가 1.8km에 달하는 거리에서 무오류 수신될 수 있음이 증명되었다(참조문헌[1]).
이는 PIN-코드 "전송"을 위해 사용자 자신이 이용되며, 그 자신이 이러한 정보의 기밀성을 보장해야 하는 명확한 이유이다.
불행히도, 상기한 접근은 안전 및 유용성 관점에서 다수의 결점을 가진다. 먼저, PIN-코드 정보는 디바이스들의 연결 도중에 사용자에게 항상 활용 가능하여야 하는데, PIN-코드가 담긴 문서가 유실되거나, 그 순간 활용 가능하지 못할 수 있으므로, 이는 항상 가능한 것이 아니다. 둘째로, 인증되지 않은 접속에 대한 신뢰성 있는 디바이스 보호를 위해서는 PIN-코드가 충분히 길어야 하지만, 디바이스들에서 키보드는 흔히 화면상에 나타나게 되므로, 이는 충분히 긴 PIN-코드를 입력 하기에 불편할 수 있으며, 따라서 수동 입력 중에 에러 발생 가능성이 증가하게 된다. 상기한 결점들을 극복하기 위해 전화기 헤드셋 및 다른 유사 보조 디바이스들의 제조자는 더 짧은 및/또는 보다 기억하기에 쉬운 PIN-코드, 예를 들어, "0000" 조합을 사용하여 종종 연결 절차를 간소화한다. 그러나, 이는 부정행위자의 잠재적인 공격(다른 디바이스들을 본체와 병행 연결 및 그것의 모니터링)으로부터 링크가 사실상 보호되지 않게 됨이 명백하다. 또한, 비록 제조자가 충분히 긴 PIN-코드를 사용한다고 할지라도, PIN-코드가 고정되어 있으면, 상기 시스템은 인증되지 않은 접속의 위험에 놓여있다. 예를 들어, 상기 침입자가 PIN-코드를 찾아내게 되면(예를 들면, 문서 감시, 디스플레이 상에서 입력을 엿보기 등), 이후에 그는 그 디바이스와 인증되지 않은 연결을 형성하기 위해 언제든 이러한 정보를 사용하는 것이 가능하게 될 것이다(예를 들면, 자동차 핸즈프리 키트를 도청 디바이스로 사용할 수 있다).
"안전하고 간단한" 무선 통신 링크 형성 방법이 알려져 있으며(새로운 규격의 블루투스 버전 2.1 참조문헌[2]), 공개키를 이용한 새로운 암호화 방법의 적용으로 인해, 상기 새로운 표준 개발자는 비교적 짧은 PIN-코드라 할지라도 강화된 통신 보호를 달성하기 위해 애써왔다(6 자리 PIN-코드가 이전 표준에서 15-단위 영숫자 PIN-코드와 동일한 보호도를 제공한다). 그런데, 이 경우에도 마찬가지로, 사용자는 키보드를 통해 스스로 PIN-코드를 입력해야만 하며, 보조 디바이스가 디스플레이 및 데이터 입력 수단이 없는 경우에는(이는 전화기 헤드셋 및 이어폰의 특성이다), PIN-코드가 고정된다.
상기한 방법들의 추가적인 결점은 연결 시작 전에 상기 보조 디바이스가 (상기 (1)~(2)동작을 수행하기 위해) "비저블(visible)" 또는 "탐지가능(detectable)"모드, 즉 링크 형성을 시도하는 다른 디바이스들의 요청에 응답해야만 한다는 것이며, 이는 또한 잠재적으로 위험하다(예를 들어, 부정행위자는 그러한 방식으로 디바이스들을 검출할 수 있으며, 차량에 남아 있으면서 그것들을 훔치려고 시도할 수 있다).
참조문헌[3, 4]에 잘 개시된 바와 같이, 블루투스 시스템 및 근거리 통신 시스템(NFC)에 기반한 무선 통신 링크 형성 방법 및 무선 통신 시스템의 또다른 기술이 알려졌으며, 여기에서는 추가적인 라디오 채널을 적용하여 키 전송을 할 수 있도록 한다. 이 경우에는 추가적인 NFC 송수신기 및 제어기가 보조 디바이스에 도입되어야 한다, 이는 구조를 상당히 복잡하게 만들고, 무게/부피 및 디바이스의 비용을 증가시켜서, 그 디바이스의 경쟁력을 약화시킨다.
본 발명과 가장 근접한 유사기술은 무선 통신 링크 형성 및 무선 통신 시스템(RF 발명을 위한 출원 No2005130483, H04L 12/56, SONY ERICKSON MOBILE COMMUNICATIONS AB (SE), 2006.01.27 공개)이다. 여기에서 통신 링크 형성 절차는 아래 순서와 같다. 먼저, 보조 디바이스에서 본체와 보조 디바이스간의 통신 링크 형성 절차가 초기화된다. 이후 통신 신호가 보조 디바이스에서 생성된다. 상기 통신 신호는 이동 통신 셀룰러 망에 기반한 추가 통신 링크를 통해 전송되기 위한 신호로 변환된다. 상기 신호는 셀룰러 통신 수단에 의해 켜져 있는 본체 디바이스에 전송된다. 동작 모드는 상기 보조 디바이스의 기본 통신 링크에 따라 설정된다. 상 기 통신 신호는 상기 본체 디바이스에서 수신된 데이터로부터 추출된다. 상기 추출된 통신 신호가 본체 디바이스에 저장된 것과 동일할 경우에, 상기 기본 통신 링크에 따라서 상기 보조 디바이스와 본체 디바이스간에 통신 링크가 형성된다.
그런데, 상기 유사기술은 아래와 같은 결함을 가진다. 양 디바이스들은 셀룰러 망에 연결되어 있어야만 하지만, 많은 디바이스들(예를 들면, MP3 플레이어, 무선 헤드셋 등)은 이를 제공하지 않는다. 또한 망 운영 서비스 비용이 지불되어야만 하므로(예를 들면 SMS), 사용자에게 경제적으로 유리하지 못하다. 마지막으로, 셀룰러 망은 언제나 어디서나 활용 가능한 것이 아니며, 망 로드가 심할 경우에는 링크 형성에 오랜 시간이 걸릴 수 있다.
본 발명의 목적은 디바이스들간 무선 통신 링크의 보안을 상당히 증대시키면서, 페어링 시간 감소, 편리성 및 기능성의 향상을 가져오고, 동시에 디바이스 무게/부피 규모 및 디자인에서 별다른 변형이 없도록 하면서, 상기 언급한 결점들을 극복 가능한, 간단하고 안전한 무선 통신 방식을 제공하는데 있다.
상기한 목적은 기본 타입의 데이터 수신/전송을 위한 디바이스들간의 무선 통신 링크 형성을 위해, 제2디바이스로부터 제1디바이스로 보조 타입의 데이터 전송에 맞는, 음향 통신 신호를 전송하는 보조 음향 통신 라인의 사용으로 달성된다.
이러한 본 발명의 보다 상세한 무선 통신 링크 형성 방법은 아래와 같다. 제 1 및 제2디바이스간에 상기 통신 링크 형성 절차는 먼저, 제2디바이스에서 초기화되고 제2디바이스에서 통신 신호가 생성되는데, 이 통신 신호는 상기 보조 음향 통신 링크에 맞는 신호로 변환되고 이후 보조 음향 통신 링크를 통해 전송된다. 이와 같이 전송된 음향 신호는 켜져 있는 제1디바이스에 수신되고, 상기 통신 신호는 제1디바이스에서는 수신된 정보로부터 추출되고 수신된 통신 신호가 제1디바이스에 알려진 정보(기대되는 통신 신호)와 대응(일치)하는 경우에는, 음향 신호 수신에 응답하기 위한 확인 신호를 생성하고, 송수신기를 통해 (기본 타입 신호에 의한 무선 링크 형성 및 수신 전송 모드 설정을 위해) 제2디바이스로 전송된다.
이후 제2디바이스에서는 상기 확인 신호를 수신하며, 수신된 확인 신호가 기대되는 것과 일치하는 경우에는, 두 디바이스간에 무선 통신 링크를 통한 데이터 교환이 허용된다.
이와 같은 방식에서, 상기 음향 통신 채널은 보조로 사용되며, 상기 음향 신호는 보조적인 통신 신호로 사용된다.
상기한 본 발명의 동작에서 제1디바이스로는 이동 전화기가 될 수 있으며, 통신기 또는 포켓 개인용 컴퓨터(PPC) 또는 노트북 타입의 개인용 컴퓨터 또는 휴대용 게임 콘솔 또는 휴대용 플레이어도 또한 가능하다.
또한, 상기한 본 발명의 동작에서, 제2디바이스로는 무선 전화기 헤드셋 또는 가청 톤 발생의 무선 디바이스(예를 들어, 이어폰)가 될 수 있다.
또한, 상기한 본 발명의 동작에서, 상기 통신 신호는 의사난수 키를 포함함이 바람직하다.
또한, 상기 통신 신호는 식별 정보를 포함함이 바람직하다.
또한, 상기 전송을 위한 신호는 수신 확인 신호의 정확한 수신시까지 전송됨이 바람직하다.
상기한 본 발명에 따른 방식은 양 디바이스들이 통신 형성 개시까지 "인비저블(invisible)" 모드로 설정될 수 있기 때문에, 부정행위자에 의한 제2디바이스의 검출 가능성이 제거될 뿐만 아니라, 통신 링크 형성 중에 인적 요인을 배제함으로써, 잘못된 신호의 전송 가능성을 제거한다. 또한 이러한 본 발명의 방식은 최대 길이의 전송 통신 신호(특히, PIN-코드 또는 대체된 PIN-코드)를 사용하는 것에 어려움이 없도록 함으로써, 통신의 보안을 증대시키는 것을 가능하게 한다.
또한, 상기한 본 발명의 동작에서, 상기 전송을 위한 신호의 볼륨은 상기 본 발명에 따른 방법의 편리성 및 보안 증대를 위해 점진적으로 증가됨이 바람직하다. 이러한 방식에 의해, 링크 형성 시간은 다소 증가할 수 있지만, 제1디바이스는 최소 신호 볼륨에 의해 음향 신호를 디코딩하는 것이 가능할 수 있기 때문에, 이는 대게 사용자로부터 상당한 거리에 위치하는 부정행위자에 의한 가로챔 및 음향 신호의 검출을 상당히 어렵게 하므로, 링크 형성의 보안을 향상시키게 한다.
한편, 상기 목적은 또한 상기 기술한 방법의 구현을 위해 제1디바이스 및 제2디바이스에 설치 프로그램(데이터)을 포함하는 기계 판독형 데이터 매체를 내장한 무선 통신 형성을 위한 시스템에서도 달성된다.
상기 디바이스들이 일반적 시스템에서 광범위하게 사용되고 있으며, 각각 개별적으로 생산되고 있고, 상업적인 용도로 활용 가능하므로, 상기 제안된 본 발명 에 따른 기술적 해결들의 실질적인 실현은 의심할 여지가 없다. 자기, CD, DVD 디스크 또는 플래시-카드가 머신 판독형 데이터 매체로 사용되며, 그 데이터는 알려진 방법에 의해 제1디바이스에 설치될 수 있다. 안전한 링크 형성을 가진 무선 통신 시스템의 형성 절차에서, 예를 들어 블루투스, 와이파이(Wi-Fi), 무선 USB를 위한 라디오 시스템 프로토콜 또는 라디오 통신의 어떤 다른 디지털 프로토콜과 같은 라디오 채널을 통해 어떠한 데이터 전송의 디지털 프로토콜이 적용되는 잘 알려져 있는 디바이스들이 사용될 수 있으며, 기존 하드웨어 상에서 본 발명에 따른 부가 음향 데이터 전송 라인의 생성을 위해 적용된다.
따라서, 실제로 본체로 사용되며, 무선 전화기 헤드셋이 결합되는 어플리케이션을 구상 중인 모든 디바이스들은 그 하드웨어에 내장 마이크로폰을 가진다. 예를 들어, 이동 전화기, 통신기 등은 그들의 기본 기능을 위해 마이크로폰이 필수적으로 요구되며, 따라서 그러한 디바이스들 실제로 모두 마이크로폰을 설치하고 있다. 또한, 본체로 사용될 수 있으며, 무선 이어폰이 결합되는 어플리케이션을 구상 중인 많은 디바이스들(예를 들어, 포켓 개인용 컴퓨터, 오디오 및 비디오 플레이어 등)은 종종 내장 마이크로폰을 가진다.
이와 더불어, 제2디바이스(무선 전화기 헤드셋 및 이어폰 등)에서는 확성기(특히 리시버 인세트)는 내장 하드웨어로서 기본적으로 제공될 수 있으며, 마이크로프로세서 등도 이러한 디바이스의 필수 구성요소이다. 상기 구성요소들이 누락되는 경우에도, 상기 디바이스는 쉽게 업그레이드될 수 있으므로, 본 발명이 구현되기에는 무리가 없다.
또한 그러한 디바이스들에서 상기 확성기는 20Hz ~ 20000Hz의 주파수 범위에서 가청 톤 발생이 가능하다. 이 경우에, 상기 가청 톤은 성형될 수 있으며, 따라서 이는 어느 정도의 정보를 운반할 수 있으므로(참조문헌[5]), 본 발명에 따른 음향 신호 생성 방식이 적용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 음향 신호를 이용한 무선 통신 방식은 보다 편리하며, 보안성이 향상되며, 비교적 간단하고 저가로 구현할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 동작 과정 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 이용한 무선 통신 링크 형성 기능을 갖는 무선 통신 시스템의 블록 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은 크게, 제1디바이스(1)(예를 들어, 본체 디바이스)와 제2디바이스(2)(예를 들어, 보조 디바이스)로 구성되는데, 제1디바이스(1)는 구체적으로 예를 들어 이동 전화기일 수 있으며, 제2디바이스(2)는 무선 전화기 헤드셋일 수 있다. 또한 이러한 제1디바이스(1)와 제2디바이스(2) 사이에서 일차 통신 링크로서 라디오 링크를 사용하는 것을 예로 들어 설명하며, 특히, 블루투스 디지털 라 디오 채널을 통한 통신을 수행하기 위한 절차 중에서 연결 절차에 본 발명이 적용되는 것을 구체적으로 예를 들어 설명하기로 한다.
제1디바이스(1)는 그 송수신기(T1)(12)로 라디오 채널의 신호가 공중(aerial) 입출력되며, 프로세서(P1)(13)가 메모리부(M1)(14) 및 제어부(C1)(15)와 연동되며, 아날로그/디지털 변환기(ADC)(16)를 통해 프로세서(P1)(13)의 입력으로 마이크로폰(17)이 연결된다.
제2디바이스(2)는 그 송수신기(T2)(22)로 라디오 채널의 신호가 공중(aerial) 입출력되며, 메모리부(M2)(24) 및 제어부(C2)(25)가 프로세서(P2)(23)와 연동되며, 프로세서(P2)(23)의 출력이 디지털/아날로그 변환기(DAC)(26)를 통해 확성기(loudspeaker)(14)(예를 들어, 리시버 인세트, 스피커)로 연결된다. 이때 적어도 하나의 조작부(28)가 상기 제2디바이스(2)의 외부면에 설치되어 사용자로부터 특정 조작을 받으며 그 조작 신호를 상기 제어부(C2)(25)의 입력으로 제공하도록 구성된다.
이외에도 상기 제1 및 제2디바이스(1, 2)에는 전력을 필요로 하는 해당 디바이스 내의 모든 기능부들에 전력을 공급하기 위해 전력 공급 소자(미도시)를 포함한다.
제1디바이스(1)의 송수신기(T1)(12) 및 제2디바이스(2)의 송수신기(T2)(22)는 데이터 전송의 기본 타입, 예를 들어 - 블루투스 무선 링크(일차 통신 링크)를 통해 무선 통신 링크의 형성을 위한 것이다.
제1 및 제2디바이스(1, 2)의 프로세서들(13, 23)이나 상기 디바이스들은 추 가적인 디바이스들, 예를 들어, 조작부(구체적으로, 키보드), 디스플레이, (제1디바이스 내에 설치될 수 있는) 확성기 또는 (제2디바이스 내에 설치될 수 있는) 마이크로폰 등과의 연결을 위해 추가적인 입력 및 출력들을 가질 수 있다.
상기와 같이 구성될 수 있는 시스템에서, 제1디바이스(1) 프로세서(P1)(13)의 메모리부(M1)(14) 내에는 본 발명의 특징에 따라 추가적인 소프트웨어가 설치된다. 이 소프트웨어 프로그램에는 프로세서 메모리부(M1)(14)내로 본 발명의 동작 수행을 위한 데이터(예를 들어, 제2디바이스 식별 정보, 확인 신호 등)를 입력하기 위한 CD 디스크로부터의 (예를 들어 컴퓨터를 통해 설치될 수 있는) 데이터가 포함된다. 또한, 특정 가청 톤을 검출하고 가청 톤들을 디코딩하여 유용한 정보(통신 신호)를 추출하며, 아울러 통신 신호와 제어부(C1)(15)에 알려졌거나 프로세서(P1)(13)의 메모리부(M1)(14)에 저장되어 있는 정보와 비교하는 데이터가 포함된다. 또한 상기 일차 통신 링크(예를 들어, 블루투스) 형성을 위해 상기 송수신기(T1)(12)를 통해 응답 신호를 전송하기 위한 데이터가 포함된다.
이러한 프로그램에 의해 상기 제1디바이스(1)는 다른 디바이스와 연결하는 동안 마이크로폰(17)을 통해 가청 톤내에 포함되는 연결 정보를 수신할 수 있다.
제2디바이스(2)의 프로세서(P2)(23)는 소프트웨어에 의해, 상기 제2디바이스의 통상의 기능들(예를 들어, 송수신기로부터의 정보 수신/전송 등) 외에도 의사난수 키(pseudorandom key)의 생성과, 상기 확성기(27)를 통해 발생되기 위한 가청 톤 송신 준비 및 상기 송수신기(T2)(22)를 통해 확인 신호의 검출을 위한 준비와, 수신, 전송, 전송 금지 모드 등으로 제2디바이스(2)를 설정하기 위한 명령 발생을 추가적으로 수행한다.
이러한 목적을 위해, 부가적인 소프트웨어가 제2디바이스(2)의 프로세서(P2)(23)의 메모리부(M2)(24) 내에, 또는 제2디바이스(2)의 프로세서(P2)(23)와 연결되는 추가적인 칩 상에 설치된다. 동시에 제2디바이스(2)의 프로세서(P2)(23)의 메모리부(M2)(24)(또는 상기 추가적인 칩) 내에는 식별 정보, 예를 들어 기대되는 확인 신호가 저장된다.
상기 본 발명을 수행하기 위한 의사난수 키 발생 및 가청 톤 송신의 준비는 비교적 적은 프로세서 자원을 요구하므로, 제2디바이스(2)에서(비록 저급의 마이크로컨트롤러 또는 디지털 신호 처리기가 사용되더라도) 이와 같은 본 발명의 추가적인 기능들을 구현하는 데에 장애가 되지 않는다. 실제로 본 발명의 상기한 기능들은 현재 생산되고 있는 어떠한 디바이스에도 실현될 수 있다. 만약 무선 전화기 헤드셋 및 이어폰에 본 발명을 적용하려는 착상이 해당 디바이스 제조자에 의해 구상된다면, 어떤 경우에는 단지 내장(built in) 소프트웨어의 업그레이드(예를 들어, 펌웨어 업그레이드)에 의해서 본 발명의 실시예가 가능할 수 있다. 새롭게 디자인되는 디바이스들에서 추가적인 소프트웨어 설치는 대부분 항상 가능하다.
따라서 프로세서들(13, 23)은 각각에 설치된 기본 및 부가 소프트웨어에 의해 프로세싱, 성형(shaping), 전송, 그리고 외부 및 각 프로세서 유닛들의 소자들간 명령 및 데이터의 교환 방식을 통해 그들의 기능을 수행한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 이용한 무선 통신 방식의 개략도이다. 도 3을 참조하면, 상기 도 2에 도시된 바와 같은 상세 구성을 가질 수 있는 제1디바이스(1) 및 제2디바이스(2)간에 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 방식은 먼저, 사용자가 제2디바이스(2)에 미리 설정된 키 조작 등을 통해 무선 통신을 위한 시작을 명령하게 되면, 제2디바이스(2)는 30과정에서, 제1디바이스(1)로 연결 초기화를 위한 통신 정보를 전송하게 되는데, 음향 신호에 상기 통신 정보를 실어 전송하게 된다. 이러한 연결 초기화를 위한 정보는 디바이스들간 보안 통신을 위한 키 정보(의사난수 키 - 예를 들어 PIN-코드)를 포함하게 된다.
이후 제1디바이스(1)는 40과정에서, 상기 음향 신호로 전달되는 연결 초기화를 위한 통신 정보를 마이크로폰(17)을 통해 수신하여 상기 연결 초기화를 위한 정보에 기반하여 생성한 확인 신호를 상기 제2디바이스(2)로 전송하게 되는데, 확인 신호는 무선 통신 채널, 예를 들어, 디지털 라디오 링크를 통해 전송하게 되며, 이후 상기 라디오 링크를 통해 양 디바이스간 무선 통신이 수행될 수 있다.
상기에서, 제1디바이스(1)에 확성기가 추가로 더 구비되며, 제2디바이스(2)에 마이크로폰이 추가로 구비될 경우에, 상기 제1디바이스(1)에서 제2디바이스(2)로 확인 신호 전송을 비롯하여 이후의 무선 통신 채널도 음향 신호를 이용한 음향 통신 채널을 통해 수행될 수 있다. 이 경우에, 제2디바이스(2)와 제1디바이스(1)간에는 음향 신호만으로 정보를 주고 받게 되는데, 전체 음향 신호 대역을 적절히 분할하여 제2디바이스(2)에서 음향 신호 전송 대역과 제1디바이스(1)에서의 음향 신호 전송 대역을 달리 설정하여 음향 신호가 서로 섞이지 않게 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1디바이스 및 제2디바이스간 음향 신 호를 이용한 무선 통신 링크 형성의 상세 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 제2디바이스(2)에서는 먼저, 31단계에서, 키 및 디바이스 식별정보(ID)를 비롯하여 그외의 보조 정보들을 미리 설정된 전송 방식에 따라 음향 신호로 변환하여 전송될 수 있도록 준비한다. 이후 33단계에서는 상기 키, 디바이스 식별정보 및 보조 정보를 포함하는 음향 신호를 생성하여 전송하고, 이후 34단계에서는 무선 채널(예를 들어, 라디오 채널)을 통해 상기 음향 신호에 대응한 유효한 응답을 수신하는 지 확인하기 위하여 무선 채널을 검색한다. 상기 음향 신호에 대한 응답은 제1디바이스(1)에서 후술되는 46단계를 통해 전송될 수 있는데, 제2디바이스(2)는 무선 채널로부터 유효한 응답을 수신한 경우에 이를 35단계에서 확인하여 37단계로 진행하여, 이후 무선 채널로 상기 응답을 전송한 디바이스(즉, 제1디바이스)와 보안 통신을 수행하게 된다. 한편, 무선 채널로부터 유효한 응답을 수신하지 않은 경우에는 상기 33단계로 되돌아가서 상기의 과정을 반복진행하게 된다.
한편, 제1디바이스(1)에서는 먼저, 43단계에서 마이크로폰을 통해 (상기 제2디바이스(2)에서 상기 33단계에서 전송한 것일 수 있는) 음향 신호를 포착한다. 이후 44단계에서는 포착한 음향 신호를 분석하여 동기화 시퀀스 검색 및 디코딩을 시도한다. 이후 45단계에서는 상기 디코딩의 성공 여부를 판단하여 디코딩이 실패할 경우에는 상기 43단계로 되돌아가서 상기의 과정을 반복진행하고, 디코딩이 성공되면 이후 46단계로 진행한다. 46단계에서는 상기 디코딩된 디바이스 식별정보 및 키를 이용하여 무선 채널을 통해 응답을 전송한다. 이후 47단계에서는 무선 채널로 상기 제2디바이스(2)와 보안 통신을 수행하게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2디바이스에서의 음향 신호를 이용한 무선 통신 동작의 흐름도이며, 도 6은 도 5 중 음향 신호 전송시 볼륨 증가 상태를 나타내는 그래프이다. 도 5를 참조하여, 제2디바이스(2) 측면에서의 본 발명에 따른 동작을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 이때 제1디바이스(1) 및 제2디바이스(2)가 예를 들어 각각 이동 전화기 및 전화기 헤드셋인 것으로 간주하며, 또한 이들 사이에 블루투스 디지털 라디오 채널을 통한 통신을 수행하기 위한 절차 중에서 연결 절차에 본 발명이 적용되는 것으로 예를 들어 설명하기로 한다.
제1디바이스(1)(이동 전화기) 및 제2디바이스(2)(전화기 헤드셋)가 켜지면, 전력 공급을 요구하는 소자들의 동작에 필요한 전력이 각 디바이스의 전력 소스들로부터 공급된다. 동시에 제2디바이스(2)의 송수신기(T2)(22)는 "인비저블(invisible)" 모드로서, 디바이스의 요청에 응답하지 않는다. 이를 위해서 제2디바이스(2)의 제어부(C2)(25)내에서 데이터 전송 차단의 명령이 송수신기(T2)(22)로 발생된다. 한편 제1디바이스(1)의 송수신기(T1)(12)는 데이터 수신/전송 모드에 놓여져 있을 수 있으며, 제2디바이스(2)의 송수신기(T2)(22)는 수신 모드에 놓여져 있다. 실제로, 송수신기들(2, 9)의 동작 모드는 필요할 경우에는 이후에 설정될 수 있다.
만약, 제2디바이스(2)에서 제1디바이스(1)와 통신 링크 형성이 필요하면, 무선 통신 링크 연결 절차 상기 켜져 있는 제2디바이스(2) 상에서 초기화되는데, 제2디바이스(2) 상의 적어도 하나의 조작부(28)(키, 버튼 등)에 대한 사용자의 조작에 따라 제어부(C2)(25)에서 개시 신호가 생성된다. 이는 본 발명에서 유일한 사용자측에서의 동작이다. 상기 절차는 제2디바이스(2)에서 사용자가 키를 누름으로써 초기화될 수 있다.
사용자는 상기 버튼을 여러 번 누르거나 누름을 얼마간(예를 들어 5초) 유지하는 경우 등, 상기 연결 절차 개시를 위해 다양한 변형들이 가능하다. 또한 상기 디바이스 제조자는 상기 제2디바이스(2)에 연결 절차 개시를 위해 어떠한 다른 조합을 선택할 수도 있다. 예를 들어 제2디바이스(2)의 처음 켜질 때, 켜진 이후에 즉시(사용자에 의한 어떠한 추가 동작 없이) 초기화가 수행될 수도 있다.
무선 통신 개시 신호가 제어부(C2)(25)로 입력된 경우에, 먼저 51단계에서는, 제2디바이스(2)의 프로세서(P2)(23)에서 의사난수 키가 발생되고(유사 PIN-코드), 이후 52단계에서는, 해당 메모리부(M2)(24)에 저장된 예를 들어 해당 디바이스의 모델 및 이름 및/또는 다른 정보(예를 들어 현재 시각, 데이터 등)와 같은 상기 제2디바이스를 식별하는 정보 및 그 외의 다른 보조 정보기 읽혀져서 상기 의사난수 키 정보에 덧붙여진다(오버랩핑 또는 상기 키의 시작/끝에 덧붙여지는 것에 의해). 이후 53단계에, 상기 정보들에는 부호화되고 동기화를 위한 동기화 시퀀스가 더해진다. 이후 54단계에서는, 상기 통신 신호는 상기 의사난수 키 및 상기 식별 정보를 포함하는 음향(acoustic) 통신 신호(보조 통신 링크를 통해 전송되기 위한 신호)로 변환된다. 동시에 제어부(23)에서 상기 확성기(27)를 통해 상기 음향 신호 발생을 위한 가청 톤의 송신이 준비된다.
이후, 55단계에서, 상기 음향 신호는 프로세서(P2)(23)의 출력을 통해 디지 털 아날로그 변환기(26)에 입력되어 아날로그 형태로 변환되고, 이후 확성기(27)로 입력된다. 상기 음향 신호는 제어부(C2)(25)에서 "louder" 신호에 의해서나 확성기(27) 내에서 직접적으로 제어되는 볼륨(파워)을 가지고 확성기(27)를 통해 전달된다. 동시에 제어부(C2)(25)에 의한 프로세서(P2)(23)의 명령으로, 만약 이전에 수행되지 않았다면, 송수신기(T2)(22)는 수신 모드로 놓여진다.
상기 음향 신호를 수신한 제1디바이스(1)에서는 이후 그 응답으로 확인 신호를 전송할 수 있는데, 제2디바이스(2)는 무선 채널(예를 들어 라디오 채널)로부터 유효한 응답이 있는지 이후 56단계에서 무선 채널을 검색하게 된다. 이후 57단계에서 유효한 응답의 수신 여부를 판단하게 된다. 57단계에서 판단 결과, 제2디바이스(2)의 제어부(C2)(25)가 무선 채널로 수신된 신호가 기대되는 신호와 대응되는 것을 확인하여 유효한 응답을 수신한 것으로 판단한 경우(즉, 상기 수신한 확인 신호에 포함된 정보가 최초에 제2디바이스에서 발생시킨 상기 의사난수 키 및 상기 식별 정보와 일치하는 경우), 이후 59단계로 진행하여 상기 제2디바이스(2)의 확성기(27)를 통해 상기 음향 신호 전송을 종료하고, 송수신기(T2)(22)를 상기 제2디바이스(2) 및 제1디바이스(1)간에 상기 일차 통신 채널을 통해 보호 링크를 형성하는, 전송 모드로 놓는다. 즉, 상기 음향 신호를 종료하면서, 상기 제1 및 제2디바이스간(1, 2)에 라디오 채널을 통한 무선 통신 링크를 통해 데이터 교환을 허용하도록 명령한다. 이 순간부터, 제1디바이스(1)에서부터 제2디바이스(2)로 라디오 채널을 통해 어떠한 정보 전송도 가능하다. 따라서, 제2디바이스(2)는 상기 음향 신호의 수신에 관해 제1디바이스(1)로부터의 수신 응답에 곧바로 "인비저블" 모드로 놓일 수 있다.
한편, 상기 57단계에서의 판단 결과, 유효한 응답을 수신하지 못하였을 경우에는 58단계로 진행하여 음향 신호의 볼륨을 미리 설정된 레벨만큼 더 증가시킨 후 상기 54단계로 진행하여, 상기의 과정을 반복적으로 진행하게 된다. 이러한 동작 결과, 유효한 응답을 지속적으로 수신하지 못할 경우에, 음향 신호의 볼륨은 도 6에 도시된 바와 같이, 점진적으로 증가하게 된다.
본 발명에 따르면, 전송측 디바이스(제2디바이스)에 의해 전송되는 음향 신호를 부정행위자가 가로챌 수 있고 디코드할 수 있다면, 라디오 링크의 보안이 훼손될 수 있다. 따라서, 보안 증대를 위해, 가능한 낮은 볼륨의 음향신호를 방출하는 것이 요구된다. 그런데, 노이즈 환경에서 제1디바이스는 전송측 디바이스 근처에 위치하게 된다. 그러므로, 보안을 최대한 유지하면서도 링크 형성을 보장하기 위해, 본 발명에서는 제2디바이스(음향 전송측 디바이스)가 도 6에 도시된 바와 같이, 사운드 볼륨을 점진적으로 증가시킨다. 초기에는 사운드 볼륨이 낮아서 제1디바이스가 음향 신호로부터 정보를 추출하지 못할 수 있으나, 신호 레벨이 검출되기에 충분해지면 그 즉시 제1디바이스는 데이터를 디코드 및 링크 형성을 시작할 수 있게 된다. 일단 제2디바이스가 라디오 채널을 통해 확인 신호를 수신하게 되면, 음향 신호 전송을 중단한다. 따라서, 상기 음향 신호 볼륨은 '충분 레벨'이상 증가하지 않게 된다. 부정행위자는 통상 다소 먼 거리에 있으며, 가로채기 위해서는 보다 높은 볼륨의 음향 신호가 요구되므로, 상기한 방법은 부정행위자가 음향 신호를 가로채는 것을 방지한다.
이때 부정행위자에 의한 가로챔 등을 방지하기 위하여, 상기 음향 신호의 허용 최대 볼륨이 정해지거나, 이와 더불어 최대 음향 신호 전송 시간 등이 정해질 수 있으며, 그 이후에는 링크 형성 절차를 중단하는 동작을 수행할 수도 있다.
상기와 같이 수행될 수 있는 제2디바이스(2)의 동작을 살펴보면, 새로운 링크 형성을 시도할 때마다 항상 새로운 키가 발생되며(구체적으로는, 무작위로) 이에 따라 부정행위자는 상기 반복되는 링크 형성에 가로챈 키를 사용할 수 없다.
실시간 기반으로 본 발명의 가청 톤 성형을 위해, 5~15 MIPS(million operation per second)의 프로세서 성능이 요구되는데, 그러한 타입의 디바이스들 대부분은 내장으로 30 MIPS 성능 프로세서 및 블루투스 프로토콜 전체 구현을 위해 그 이상 성능을 가진 프로세서를 가진다.
또한, 만약 상기 디바이스 내장 마이크로프로세서의 성능이 요구되는 것보다 낮을 경우에는, 실시간으로는 아니지만 가청 톤을 발생할 수 있도록 하는 것도 가능하다. 이 경우에는 상기 가청 톤의 송신이 마이크로컨트롤러에 의해 미리 발생되어, 상기 디바이스 단기 메모리 내에 저장되고, 이후 전송을 위한 준비 신호가 예를 들면, 주기적인 반복에 의해 발생된다. 이러한 구현에서는 상기 사용자가 연결 절차를 초기화한 순간과 상기 가청 톤 발생 시작 순간 사이에 잠1-2초의 잠시 멈춤이 있을 수 있다. 그러나 그러한 멈춤은 일반 사용자에게 과도한 불편을 주지는 않을 것이다.
상세한 성형(shaping) 방법 및 음향 신호의 컨텐츠는 본 발명의 요지와 직접적으로 관련되지 않으며, 다를 수 있다는 사실이 고려 되어져야 하므로, 본 명세서 에는 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다. 여러 가지 다른 방식들에 대해서는 참조문헌[5]의 연구에 개시되어 있다.
상기 참조문헌[5]에서 데이터 전송을 위해 사용될 수 있는, 서로 다른 가청 톤의 특성 분석이 제시되어 있다. 여기에서는 상기 가청 톤을 사용해서 정보가 1m 이상의 거리에서 초당 수 킬로비트(kilobits)로 전송될 수 있음을 증명하였다. 실제로, 데이터 전송 거리는 외부 음향 잡음의 수준, 가청 톤 발생 볼륨 및 마이크로폰의 민감도에 달려있다. 헤드폰 및 전화기 헤드셋 어셈블리에 사용되는 저-전력 음향 트랜스듀서의 경우에서는, 상기 실제 전송 거리가 몇 센티미터로 감소될 수 있다. 그런데, 이러한 환경은 부정행위자에 의한 키 정보의 원격 입수(picking up)를 상당히 어렵게 하므로, 본 발명의 보안상 장점이 된다.
또한, 통신 링크의 빠르고 안전한 구현을 위해 상기 제1디바이스(1) 및 제2디바이스(2)는 상기 가청 톤의 동작 범위 내에(매우 가까운 - 약 2~50cm의 거리에) 위치되는 것으로 추정된다. 이와 같이 위치하는 것은 유사한 디바이스들에서 자연스러운 것이며, 사용자에게 편리하다. 상기 지적된 거리에서 제1디바이스(1)의 마이크로폰(17)은 상기 제2디바이스(2)에 의해 방사된 가청 톤을 어려움 없이 검출하는 것이 가능하다. 디바이스들간의 최소 거리의 경우에는, 부정행위자가 그들의 연결(링크 형성)을"가로챔(intercept)"이 사실상 불가능하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1디바이스에서의 음향 신호를 이용한 무선 통신 동작의 흐름도이다. 도 7을 참조하여, 제1디바이스(1) 측면에서의 본 발 명에 따른 동작을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 이때 마찬가지로, 제1디바이스(1) 및 제2디바이스(2)가 예를 들어 각각 이동 전화기 및 전화기 헤드셋인 것으로 간주하며, 또한 이들 사이에 블루투스 디지털 라디오 채널을 통한 통신을 수행하는 것으로 예를 들어 설명하기로 한다.
상기 도 5에서와 같은 과정으로 제2디바이스(2)에서 전송된 음향 신호는 제1디바이스(1)로 제공되는데, 먼저 71단계에서는, 마이크로폰(42)을 이용하여 음향 신호가 포착되어 입력된다. 상기 입력된 가청 톤은 이후 아날로그/디지털 변환기(16)에서 디지털화되어, 프로세서(P1)(13) 및 제어부(C1)(15)로 제공되고, 여기에서, 수신된 음향 신호가 판독되고, 디지털 프로세싱이 수행된다. 즉, 72단계에서는 동기화 시퀀스를 검색하게 되는데, 동기화 시퀀스의 검출 여부를 73단계에서 판단하여 검출되지 않을 경우에는 상기 71단계로 진행하여 상기의 과정을 반복진행하게 되고 동기화 시퀀스를 검출하면, 이후 74단계로 진행한다.
74단계에서는, 상기 음향 신호가 채널 등화(equalization), 노이즈 제거 및 디코딩되고, 상기 제어부(C1)(15)에 의해 알려진 기대되는 통신 신호와 맞는지 확인하기 위해 상기 수신된 음향 통신 신호에 포함된 의사난수 키 및 식별정보가 알려진 알고리즘에 따라 추출된다. 이때 디코딩이 성공적으로 수행되지 않으면 상기 71단계로 진행하여 상기의 과정을 반복진행하며, 디코딩이 성공적으로 수행되었으면 78단계로 진행한다.
78단계에서는, 상기 음향 통신 신호에 포함된 정보의 디코딩이 성공하고, 디코딩된 신호와 기대되는 신호가 일치하는(일치 여부는 알려진 방법들에 의해 예를 들면, 체크섬 매칭에 따라 결정된다) 경우에는, 수신한 상기 키 및 디바이스 식별정보를 이용하여 확인 신호를 생성하여 무선 채널로 응답(확인 신호)을 전송하게 되며, 이후 79단계에서 보안 라디오 링크를 형성함으로써, 제2디바이스(2)와 보안 채널로 보안 통신을 수행하게 된다.
상기에서, 확인 신호는 블루투스 기기간 연결 절차에서 무선 통신 연결을 요청하기 위한 연결 요청(request) 신호에 해당하는 것일 수 있다. 또한 상기 확인 신호에는 제1디바이스(1)를 식별할 수 있는 자신의 식별정보가 포함될 수 있다.
또한, 제1디바이스(1) 및 제2디바이스(2)간의 보호 링크 형성 절차는 상기 일차 통신 링크를 통해 기본 데이터 타입에 따라 시작한다. 이와 동시에, 만약 송수신기(T1)(12)가 이전에 수신/전송 모드에 놓여있지 않으면, 제어부(15)에서 해당 명령을 발생시켜 프로세서(P1)(13)에서 모드 전환을 수행한다.
일차 통신 채널에서 상기 보호 링크 형성 절차는 대칭적(공유된 개인 키에 기반한) 및 비대칭적(공유된 개인 키 및 공개 키에 기반한) 타입들 중 어느 종류 - 양쪽 모두 가능하다. 개인 키는 제1 및 제2디바이스(1, 2) 양쪽 모두에게 알려진다. 이러한 개인 키는 제2디바이스(2)에서 발생되어 음향 통신 링크를 통해 제1디바이스(1)로 전송된 상기 의사난수 키에 기반하여, 제1디바이스(1)의 제어부(C1)(15)에서 성형된다.
또한, 상기 58단계에서는, 제1디바이스(1)의 프로세서(P1)(13) 및 제어부(C1)(15)에서 상기 수신 확인 신호가 (제2디바이스로부터 음향 신호의 수신에 응답하여) 상기 개인 키에 기반하여 발생되고, 제1디바이스(1)의 송수신기(T1)(12)는 전송 모드에 놓여진다. 상기 확인 신호는 알려진 방법에 의해 송수신기(T1)(12) 및 제1디바이스(1)의 공중 출력에서 전송된다. 이에 따라, 이후 수신 모드에서 동작하는 제2디바이스(2)의 송수신기(T2)(22)는 제2디바이스(2)의 공중 입력을 통해 상기 신호를 수신하고 이를 처리하여 프로세서(T2)(23)로 전달한다.
이때, 일차 통신 링크를 통한 개인 키 전송이 필수적이지 않다는 사실이 고려되어져야 한다. 예를 들어, 제어부(C2)(25)에서 확인 신호(기대되는 확인 신호)는 알려진 알고리즘대로 개인 키에 기반하여 성형되고 일차 통신 채널을 통해 입력되어지는 유사한 신호와 비교된다. 신호 성형 방법들 및 확인 신호의 컨텐츠는 상기 음향 신호와 마찬가지로 다를 수 있다.
한편, 링크 형성 시간은 특정 범위내에서 음향 신호 볼륨의 점진적인 증가 중에 다소 증가할 수 있지만, 제1디바이스(1)는 최소 볼륨에서 상기 가청 톤을 디코딩하는 것이 가능할 수 있으므로, 이는 대게 사용자로부터 적당히 거리를 둔 부정행위자에 의해 가로챔 및 가청 톤의 검출을 상당히 어렵게 하여, 링크 형성의 보안을 향상시키게 한다.
긴(그리고 잠재적으로 무한한) 가청 톤을 발생하기 위해, 아래와 같은 두 개의 기본적인 접근이 사용된다.
(1) 동일한 통신 신호의 주기적인 반복.
(2) 이전의 동기화 시퀀스에 반복적인 인터리빙으로, 통신 신호 성형 중에 무한 수의 "패리티(parity)" 데이터를 갖는 에러 정정 코드의 적용.
이러한 방식으로 보다 높은 레벨의 간섭 내성(interference immunity)이 달 성된다. 한편, 이러한 접근은 제1 및 제2디바이스(1, 2) 모두에서 전산 자원들을 더 요구할 수 있다. 이러한 가청 톤의 디지털 프로세싱은 통상적으로 상기 제1디바이스(1) 내의 프로세서의 여러 자원들을 요구한다. 이는 가청 톤의 검출 및 디코딩을 위해 통상 아래와 같이 요구된다는 사실과 관련된다.
- 이전의 동기화 시퀀스에 상기 입력 신호의 합성곱(convolution)을 계산하는 것.
- 노이즈 및 간섭의 제거를 위해 디지털 필터링을 수행하는 것.
- (다중 경로 사운드 전파 효과(multipath sound propagation effect)의 보상을 위해) 채널 등화기(equalizer)에서 등화(equalization)를 수행하는 것.
- 에러 검출 및 정정을 목적으로 상기 신호의 포워드 에러 정정 디코딩을 수행하는 것.
이 모든 것은 제1디바이스(1)에서 50 ~ 150 MIPS 성능을 가진 프로세서를 가질 것을 요구한다. 하지만, 최근의 스마트폰 및 통신기(communicator)는 200 ~ 1000 MIPS 프로세서에 기반하여 디자인되고 있으므로, 현재 이는 제약 조건이 되지 않는다. 또한 최근의 많은 저가의 이동 전화기 모델들은 또한 이런 전화기 모델들에서 주어진 연결 방법을 사용하는 것이 가능하도록 100 MIPS 이상의 성능을 가진 프로세서를 가지고 있다. 더욱이, 최근의 전화기 및 다른 이동 연산 디바이스들의 연산 성능들은 계속적으로 성장하고 있다.
보호 링크 알고리즘의 특정 실시예는 시스템의 암호 저항(crypto resistance)의 요구에 따라 각각 서로 다를 수 있다. 그런데, 모든 경우에서 상기 링크는 가청 톤의 형태로 전송되는 동일한 음향 신호(제2디바이스에서 형성되는 개인 키)의 적용에 기반하여 형성되어진다. 가장 간단한 경우에는, 일정한 전력의 음향 신호가 제1디바이스의 마이크로폰에 의해 그 검출이 충분한, 확정된 시간(예를 들어 5초)내에 전송된다.
상기 제안된 본 발명에 따른 무선 통신 링크 형성 방법 및 무선 통신 시스템은 디바이스 검출 절차의 실행 및 PIN-코드 입력이 필요치 않으므로, 보호 링크 형성 시간을 보다 짧게 하는 것을 가능하게 하며, 실제로 인적 요인의 배제로 인하여 부정확한 PIN-코드 입력(통신 신호)의 가능성이 제로로 줄어들며, 가청 톤이 긴 키를 포함할 수 있으므로 링크 보안 정도가 증가한다. 동시에 제안된 방법은 기존 하드웨어의 적용을 포함하며 단지 내장 소프트웨어의 변경만을 요구하므로, 제품 비용이 실제로 증가하지 않는다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 예를 들어, 상기의 설명에서는 본 발명이 제1 및 제2디바이스에 적용되는 것으로 설명하였으나, 상기 '제1' 및 '제2'라는 용어는 편의상 부여한 것이며, 해당 기능을 수행하기 위한 어떠한 디바이스에서도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한 상기의 설명에서는 본 발명이 블루투스 통신 방식에 적용되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이외에도 본 발명은 다양한 방식의 라디오 통신 방식이나 그외의 무선 통신 방식에 적 용될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 있을 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.
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도 1은 본체 디바이스 및 보조 디바이스간 무선 통신 링크의 형성을 위해 널리 적용되는 방식을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 이용한 무선 통신 링크 형성 기능을 갖는 무선 통신 시스템의 블록 구성도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 이용한 무선 통신 방식의 개략도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1디바이스 및 제2디바이스간 음향 신호를 이용한 무선 통신 링크 형성 과정의 상세 흐름도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2디바이스에서의 음향 신호를 이용한 무선 통신 링크 형성 과정의 흐름도
도 6은 도 5 중 음향 신호 전송시 볼륨 증가 상태를 나타내는 그래프
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1디바이스에서의 음향 신호를 이용한 무선 통신 링크 형성 과정의 흐름도

Claims (34)

  1. 적어도 확성기를 구비한 디바이스의 음향 신호를 이용한 무선 통신 방법에 있어서,
    데이터 통신을 위한 연결 정보를 생성하는 단계와,
    상기 연결 정보를 음향 신호로 변환하는 단계와,
    상기 음향 신호를 생성하는 단계와,
    상기 생성한 음향 신호를 상기 확성기를 통해 다른 디바이스로 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다른 디바이스로부터 상기 음향 신호에 대한 확인 신호 수신시에 미리 설정된 무선 통신 채널을 통해 무선 통신을 수행하며, 상기 연결 정보에 대한 음향 신호의 전송을 중단함을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 무선 통신 채널은 라디오 통신 채널 또는 음향 통신 채널임을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 무선 통신 채널은 음향 통신 채널이며, 상기 디바이스와 다른 디바이스간의 음향 신호 전송 대역은 서로 달리 설정됨을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 정보는 상기 디바이스의 식별 정보를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 정보는 의사난수 키를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음향 신호의 볼륨은 점진적으로 증가함을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  8. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 정보는 보안 통신을 위한 키 정보와 상기 디바이스의 식별 정보를 포함하며,
    상기 확인 신호는 상기 키 정보와, 상기 디바이스의 식별 정보 및 상기 다른 디바이스의 식별 정보를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  9. 적어도 마이크로폰을 구비한 디바이스의 음향 신호를 이용한 무선 통신 방법에 있어서,
    상기 마이크로폰을 통해 음향 신호를 수신하는 단계와,
    상기 음향 신호에 포함된 데이터 통신을 위한 연결 정보를 추출하는 단계와,
    상기 추출한 연결 정보에 따른 확인 신호를 생성하는 단계와,
    상기 생성한 확인 신호를 무선 통신 채널을 통해 다른 디바이스로 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 무선 통신 채널은 라디오 통신 채널 또는 음향 통신 채널임을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 무선 통신 채널은 음향 통신 채널이며, 상기 디바이스와 다른 디바이스간의 음향 신호 전송 대역은 서로 달리 설정됨을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확인 신호는 상기 디바이스의 식별 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 정보는 보안 통신을 위한 키 정보와 상기 다른 디바이스의 식별 정보를 포함하며,
    상기 확인 신호는 상기 키 정보와, 상기 다른 디바이스의 식별 정보 및 상기 디바이스의 식별 정보를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  14. 적어도 확성기를 구비한 제1디바이스 및 적어도 마이크로폰을 구비한 제2디바이스를 포함하는 시스템의 음향 신호를 이용한 무선 통신 방법에 있어서,
    상기 제1디바이스에서, 무선 통신을 위한 정보를 발생하고, 상기 무선 통신을 위한 정보를 음향 신호로 변환하고, 상기 음향 신호를 생성하고, 상기 생성한 음향 신호를 상기 확성기를 통해 상기 제2디바이스로 전송하는 과정과,
    상기 제2디바이스에서, 상기 마이크로폰을 통해 상기 음향 신호를 수신하고, 상기 음향 신호에 포함된 무선 통신을 위한 정보를 추출하고, 상기 추출한 정보에 따른 확인 신호를 생성하고, 상기 발생한 확인 신호를 무선 통신 채널을 통해 상기 제1디바이스로 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 무선 통신을 위한 정보는 보안 통신을 위한 키 정보 및 상기 제1디바이스의 식별 정보를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  16. 제15항에 있어서 상기 키 정보는 의사난수 키임을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 확인 신호는 상기 키 정보와, 상기 제1디바이스의 식별 정보 및 상기 제2디바이스의 식별 정보를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 제1디바이스는 상기 제2디바이스로 상기 확인 신호의 수신시에 상기 무선 통신 채널을 통해 상기 제2디바이스와 무선 통신을 수행하며, 상기 연결 정보에 대한 음향 신호의 전송을 중단함을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음향 신호의 볼륨은 점진적으로 증가함을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  20. 제14 항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무선 통신 채널은 라디오 통신 채널 또는 음향 통신 채널임을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  21. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무선 통신 채널은 음향 통신 채널이며, 상기 제1 디바이스와 상기 제2디바이스간의 음향 신호 전송 대역은 서로 달리 설정됨을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  22. 음향 신호를 이용한 무선 통신 디바이스에 있어서,
    데이터 통신을 위한 연결 정보를 발생하며, 상기 연결 정보를 음향 신호로 변환 및 생성하는 프로세서와,
    상기 프로세서에서 생성된 음향 신호를 아날로그 신호로 변환하는 변환기와,
    상기 변환기에서 변환된 신호에 따른 가청 톤을 발생하는 확성기를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  23. 제22항에 있어서, 상기 연결 정보는 상기 디바이스의 식별 정보를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  24. 제22항에 있어서 상기 연결 정보는 의사난수 키를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음향 신호의 볼륨은 점진적으로 증가함을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  26. 음향 신호를 이용한 무선 통신 디바이스에 있어서,
    상기 마이크로폰을 통해 음향 신호를 수신하는 마이크로폰과,
    상기 마이크로폰에서 입력된 음향 신호를 디지털 신호로 변환하는 변환기와,
    상기 음향 신호에 포함된 데이터 통신을 연결 정보를 추출하며, 상기 추출한 연결 정보에 따른 확인 신호를 생성하는 프로세서와,
    상기 생성한 확인 신호를 무선 통신 채널을 통해 다른 디바이스로 전송하기 위한 송신기를 더 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  27. 제26 항에 있어서, 무선 통신 채널은 라디오 통신 채널 또는 음향 통신 채널이며, 상기 송신기는 라디오 송신기 또는 확성기임을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 확인 신호는 상기 디바이스의 식별 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  29. 음향 신호를 이용한 무선 통신 장치에 있어서,
    무선 통신을 위한 정보를 발생하고, 상기 무선 통신을 위한 정보를 음향 신호로 변환하고, 상기 음향 신호를 생성하고, 상기 생성한 음향 신호를 상기 확성기를 통해 전송하는 제1디바이스와,
    마이크로폰을 통해 상기 음향 신호를 수신하고, 상기 음향 신호에 포함된 무선 통신을 위한 정보를 추출하고, 상기 추출한 정보에 따른 확인 신호를 발생하고, 상기 발생한 확인 신호를 무선 통신 채널을 통해 상기 제1디바이스로 전송하는 제2디바이스를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 무선 통신을 위한 정보는 보안 통신을 위한 키 정보 및 상기 제1디바이스의 식별 정보를 포함하며, 상기 확인 신호는 상기 키 정보와 상기 제1디바이스의 식별 정보 및 상기 제2디바이스의 식별 정보를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  31. 제30항에 있어서 상기 키 정보는 의사난수 키임을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  32. 제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음향 신호의 볼륨은 점진적으로 증가함을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  33. 제29 항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무선 통신 채널은 라디오 통신 채널 또는 음향 통신 채널임을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  34. 제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무선 통신 채널은 음향 통신 채널이며, 상기 디바이스와 다른 디바이스간의 음향 신호 전송 대역은 서로 달리 설정됨을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
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