KR20120045613A - 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치 - Google Patents

가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 가청주파수 대역 음파 통신의 데이터 프레임 구현 시스템은, 가청주파수 대역에 기반한 음파 통신의 실행으로 오디오 콘텐츠의 원음에 실어 전송하기 위한 정보의 누락을 방지할 수 있는 데이터 구조를 제시하는 구성으로 이루어진다. 따라서, 본 발명은 채널의 위상 지연 측정을 더 용이하게 할 수 있으므로 음파 통신의 수신 단에서의 채널 이퀄라이저의 성능을 더 높일 수 있으며, LOS(Line Of Sight, 스피커와 마이크가 직선 방향)가 아닌 환경에서도 음파 통신의 전체 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치{SYSTEM AND METHOD FOR DELIVERING DATA ON AUDIO FREQUENCY BASEBAND-BASED SOUND COMMUNICATION, APPARATUS APPLIED TO THE SAME}
본 발명은 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가청주파수 대역에 기반한 음파 통신의 실행으로 오디오 콘텐츠의 원음에 실어 전송하기 위한 정보의 누락을 방지할 수 있는 데이터 구조를 제시하는 것에 대한 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치에 관한 것이다.
최근에 들어, 오디오 신호의 일부 주파수 대역을 디지털 필터를 사용하여 잘라내고 무선 통신에 주로 사용하는 OFDM 신호를 그 주파수 대역에 삽입하거나, MCLT 변환을 통해 일부 주파수 대역의 위상을 바꾸어서 음향 통신을 하는 방안이 연구되고 있다.
이러한 연구의 목표는 오디오 신호에 사람이 인지하기 어려운 신호를 심어서 오디오 신호 자체가 가지는 효용성을 유지하면서도 음파 통신이 가능하게 하는 것이다.
그러나 음파 통신의 경우, 주변의 노이즈나 공기 전달상의 특성으로 인하여 통신 성능이 저하될 수 있기 때문에 기존의 음파 기반 통신 방식으로는 신뢰성 있는 정보 전달이 이루어지기 어렵다.
특히 기존과 같이 각 부 반송파에 연속적으로 데이터를 삽입하는 방식은, 시간에 따른 채널 변화의 영향을 수신 장치에서 반영하기 어려우므로 음파의 반사, 회절, 간섭 등의 현상이 발생할 경우 검출 성능이 급격하게 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 음파의 위상에 데이터를 삽입하는 위상 변조 방식에서는, 음파가 반사, 회절, 간섭 등이 일어나면서 각 부 반송파의 위상이 불규칙적으로 변화하므로 성능 저하 현상이 심하게 일어나며, 이러한 현상을 해결하기 위해서는 각 채널별로 시간에 따른 변화를 보상해 줄 수 있는 채널 이퀄라이저가 필요하게 된다.
기존 음파 통신 기술의 데이터 삽입 구조는 도 1과 같이 동기화를 이루기 위한 파일롯 신호가 하나의 부 반송파를 간격으로 두고 삽입되며, 그 뒤에 데이터 신호가 하나의 블럭 단위로 삽입된다.
이와 같은 데이터 구조는, 데이터 삽입 공간을 충분히 확보함으로써 전송 속도의 향상에는 도움이 되지만 각 부 반송파의 위상 변화를 데이터 프레임에서 반영하기 어려워 LOS(Line Of Sight, 스피커와 마이크가 직선 방향)가 아닌 경우에는 성능 저하 현상이 발생할 수 있다.
또한, 채널 이퀄라이저를 적용한다 하더라도, 시간에 따른 채널 변화를 데이터 프레임의 뒤 부분에서 반영하지 못하는 문제가 발생한다.
이를 해결하기 위한 별도의 방안이 요구된다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 가청주파수 대역에 기반한 음파 통신의 실행으로 오디오 콘텐츠의 원음에 실어 전송하기 위한 정보의 누락을 방지할 수 있는 데이터 구조를 제시하는 것에 대한 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 가청주파수 대역에 기반한 음파 통신의 실행으로 오디오 콘텐츠의 원음에 정보를 실어 전송함에 있어서, 시간에 따른 채널 변화가 발생하여도 음파 통신에 기반한 정보 전달의 서비스 품질을 높일 수 있는 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템 및 방법, 그리고 이에 적용되는 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템은, 오디오 신호에 실어 전달하기 위한 정보 데이터를 입력받은 후 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 송신하는 경우에 발생 가능한 채널 변화로 인해 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호의 위상 지연을 측정하기 위한 파일롯 신호를 생성하고, 상기 정보 데이터를 포함하는 데이터 프레임에 상기 파일롯 신호를 삽입하여 상기 오디오 신호에 싣기 위한 송신대상의 데이터 프레임을 형성하며, 상기 오디오 신호에 대해 상기 송신대상의 데이터 프레임을 삽입하기 위한 변조를 수행한 후 이를 출력하는 송신 장치 및 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 수신한 후 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호에 적용된 채널 변화를 반영하여 상기 정보 데이터를 추출하는 수신 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 송신 장치는 오디오 신호에 실어 전달하기 위한 정보 데이터를 입력받는 수신부, 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 송신하는 경우에 발생 가능한 채널 변화로 인해 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호의 위상 지연을 측정하기 위한 파일롯 신호를 제공하는 파일롯 신호 제공부, 상기 정보 데이터를 포함하는 데이터 프레임에 상기 파일롯 신호를 삽입하여 상기 오디오 신호에 싣기 위한 송신대상의 데이터 프레임을 형성하는 데이터 프레임 형성부, 상기 오디오 신호에 상기 송신대상의 데이터 프레임을 삽입하기 위한 변조를 수행하여 변조 오디오 신호를 생성하는 변조부 및 상기 변조 오디오 신호를 출력을 위한 신호로 변환해 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 형성하는 출력신호 형성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 송신 장치는 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 출력하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 데이터 프레임 형성부는 상기 오디오 신호에서 상기 정보 데이터를 삽입하기 위한 주파수 구간에 상응하는 부 반송파에 상기 파일롯 신호가 포함되도록 상기 정보 데이터를 포함하는 데이터 프레임에 상기 파일롯 신호를 삽입하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 송신대상의 데이터 프레임은 상기 정보 데이터를 기 설정된 블럭 단위로 구분해 배열한 후 각 블럭 앞에 상기 파일롯 신호를 배치하는 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 송신대상의 데이터 프레임은 상기 파일롯 신호를 기 설정된 프레임 간격으로 배열한 후 각 파일롯 신호의 뒤에 상기 정보 데이터를 배치하고, 상기 파일롯 신호의 종열 구조와 동일하게 상기 정보 데이터의 종열 구조를 형성하며, 상기 정보 데이터의 횡렬 구조를 기 설정된 프레임 간격으로 배열하는 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 관점에 따른 수신 장치는 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 수신하는 수신부, 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호에 대해 시간-주파수 변환을 하여 변환 오디오 신호를 생성하고 상기 변환 오디오 신호에 대하여 상기 정보 데이터를 포함하고 있는 주파수 구간을 식별하는 판단부, 상기 주파수 구간과 상응하는 부 반송파에 대한 변조 분석을 수행하는 분석부, 상기 변조 분석을 수행한 결과를 통해 상기 정보 데이터 및 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호의 위상 지연을 측정하기 위한 파일롯 신호를 포함하는 데이터 프레임을 추출하는 추출부, 상기 파일롯 신호를 이용하여 채널에서의 위상 지연 레벨을 산출한 후 상기 위상 지연 레벨을 상기 정보 데이터의 위상 지연에 반영하는 이퀄라이저부 및 상기 위상 지연이 반영된 정보 데이터를 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 이퀄라이저부는 기 설정되어 있는 파일롯 신호와 수신되는 파일롯 신호 간의 차이를 계산하여 상기 위상 지연 레벨을 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4 관점에 따른 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송신 방법은, 송신 장치가 오디오 신호에 실어 전달하기 위한 정보 데이터를 입력받는 단계, 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 송신하는 경우에 발생 가능한 채널 변화로 인해 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호의 위상 지연을 측정하기 위한 파일롯 신호를 제공받는 단계, 상기 정보 데이터를 포함하는 데이터 프레임에 상기 파일롯 신호를 삽입하여 상기 오디오 신호에 싣기 위한 송신대상의 데이터 프레임을 형성하는 단계, 상기 오디오 신호에 상기 송신대상의 데이터 프레임을 삽입하기 위한 변조를 수행하여 변조 오디오 신호를 생성하는 단계 및 상기 변조 오디오 신호를 출력을 위한 신호로 변환해 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송신 방법은 상기 송신 장치가 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제5 관점에 따른 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 수신 방법은, 수신 장치가, 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 수신하는 단계, 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호에 대해 시간-주파수 변환을 하여 변환 오디오 신호를 생성하고 상기 변환 오디오 신호에 대하여 상기 정보 데이터를 포함하고 있는 주파수 구간을 식별하는 단계, 상기 주파수 구간과 상응하는 부 반송파에 대한 변조 분석을 수행하는 단계, 상기 변조 분석을 수행한 결과를 통해 상기 정보 데이터 및 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호의 위상 지연을 측정하기 위한 파일롯 신호를 포함하는 데이터 프레임을 추출하는 단계, 상기 파일롯 신호를 이용하여 채널에서의 위상 지연 레벨을 산출한 후 상기 위상 지연 레벨을 상기 정보 데이터의 위상 지연에 반영하는 단계 및 상기 위상 지연이 반영된 정보 데이터를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 정보 데이터의 위상 지연에 반영하는 단계는 상기 수신 장치에 기 설정되어 있는 파일롯 신호와 수신되는 상기 파일롯 신호 간의 차이를 계산하여 상기 위상 지연 레벨을 측정하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에서는 가청주파수 대역에 기반한 음파 통신의 실행으로 오디오 콘텐츠의 원음에 실어 전송하기 위한 정보의 누락을 방지할 수 있는 데이터 구조를 제시함으로써, 채널의 위상 지연 측정을 더 용이하게 할 수 있으므로 음파 통신의 수신 단에서의 채널 이퀄라이저의 성능을 더 높일 수 있으며, LOS(Line Of Sight, 스피커와 마이크가 직선 방향)가 아닌 환경에서도 음파 통신의 전체 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 음파 통신의 데이터 삽입 구조를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 의한 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템을 일실시 예로 나타내는 도면,
도 3은 도 1에 도시된 송신 장치를 일실시 예로 나타내는 도면,
도 4는 도 3에 도시된 송신 장치를 기능별로 나타내는 도면,
도 5는 도 3에 도시된 송신 장치에 의해 이루어지는 데이터 구조를 일실시 예로 나타내는 도면,
도 6은 도 3에 도시된 송신 장치에 의해 이루어지는 데이터 구조를 다른 실시 예로 나타내는 도면,
도 7은 도 1에 도시된 수신 장치를 일실시 예로 나타내는 도면,
도 8은 본 발명에 의한 송신 장치의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 도면 및
도 9는 본 발명에 의한 수신 장치의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 도면 이다.
이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명에 따른 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템을 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 2에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템은 가청주파수 대역에 기반하여 음원에 데이터를 실어 보내기 위한 음파 통신을 구현하는 것에 대한 것이며, 가청주파수 대역에서 원래 음원의 손상이 없이 사람의 귀에 들리지 않게 데이터를 효율적으로 삽입하여 오디오 콘텐츠를 이용한 음파 통신을 하기 위한 방식을 제시하는 구성으로 이루어진다.
이를 위해, 오디오 콘텐츠의 원음 보존에 기초한 음파 통신 송신 시스템은 CD 음반, MP3 등과 같은 오디오 콘텐츠의 원음에 음파 통신의 송신을 위해 사용하기 위한 정보삽입 구간을 판별한 후 판별한 정보삽입 구간에 상응하는 서브 캐리어를 구분하고, 구분되어 있는 서브 캐리어의 위상을 변조하는 방식으로 음파 통신을 통하여 송신하고자 하는 정보 데이터를 엔코딩하며, 정보 데이터를 포함하는 오디오 콘텐츠의 원음을 출력하는 송신 장치(100), 및 송신 장치(100)로부터 출력되는 오디오 콘텐츠의 원음을 수신한 후 수신한 원음에서 정보를 추출하여 출력하기 위한 수신 장치(200)를 포함한다.
여기서, 송신 장치(100)는 오디오 콘텐츠의 원음에 음파 통신으로 송신하고자 하는 정보를 저장하는 구성만으로 구현될 수 있다.
이 경우, 송신 장치(100)를 통해 음파 통신으로 송신하고자 하는 정보가 오디오 콘텐츠의 원음에 실린 후, 별도의 유통 과정을 거쳐 TV 방송이나 차량 라디오 등의 스피커로 음향 출력됨에 따라 음향 출력되는 주변의 수신 장치(200)들과 음파 통신을 수행한다.
음파 통신의 수행이라 함은 스피커와 같은 출력장치를 통해 정보를 저장하는 오디오 콘텐츠의 원음이 송신되면, 이를 주변의 수신장치가 수신한 후 원음에 포함되어 있는 정보를 추출해 출력하는 일련의 과정을 일컫는다.
또한, 수신 장치(200)는 스피커와 같은 출력장치를 통해 정보를 저장하는 오디오 콘텐츠의 원음이 출력될 때에 그 주변에 위치하는 휴대폰 등이 일례가 될 수 있다.
물론, 이러한 휴대폰은 음향 수신이 가능하도록 마이크를 내장하고 있어야 한다.
또한, 송신 장치(100)는 상기의 구성과 달리 음파 통신으로 송신하고자 하는 정보를 오디오 콘텐츠의 원음에 실기 위한 구성과 이를 출력하는 구성(즉, 스피커 등)을 모두 포함하는 개념으로 판단하는 것도 가능하다.
도 3은 도 1에 도시된 송신 장치를 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 3에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 송신 장치(100)는 CD 음반, MP3 등과 같은 오디오 콘텐츠의 원음에 대해 시간-주파수 변환을 한 후 변환한 주파수 영역으로부터 해석되는 신호로부터 음파 통신의 송신을 위해 사용하기 위한 정보삽입 구간을 판별한다.
이후로, 판별한 정보삽입 구간을 이루는 주파수 영역 및 시간 영역을 소정의 부 반송파로 구분하고 이러한 부 반송파의 위상을 변조하는 방식으로 음파 통신을 통해 송신하기 위한 정보 데이터를 엔코딩하는 변조를 실행한다.
이어, 부 반송파를 포함하는 신호에 대한 직 병렬 변환 및 다중화를 거쳐 정보 데이터가 포함된 오디오 콘텐츠의 형성을 완료한다.
여기서, 바로 위에서 언급한 바와 같이 송신 장치(100)는 오디오 콘텐츠의 원음을 주변에 출력하는 스피커를 더 포함하는 것도 가능하다.
이러한 송신 장치(100)에서 사용되는 변환 방식으로는 MCLT(Modified Complex Lapped Transform)이 사용될 수 있다.
더 나아가, 송신 장치(100)에 추가 적으로 오디오 콘텐츠의 원음에 실어 가청주파수 대역 음파 통신을 통해 전달하기 위한 정보를 입력받은 후 이를 가청주파수 대역 음파 통신으로 송신하기 위한 데이터 형태인 정보 데이터로 전처리하고 수신 장치(200)에서 동기화 실행으로 오디오 콘텐츠의 원음에 포함되어 있는 정보를 검출하기 위해 활용되는 파일롯 신호를 정보 데이터를 이루는 데이터 프레임 내에 삽입하여 데이터 프레임을 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같은 송신 장치(100)는 오디오 콘텐츠의 원음에 실기 위한 데이터 구조를 이루는데 있어서, 종래와 달리 동기화 프레임과 데이터 프레임을 각각 구분하지 않고, 동기화 프레임에 포함되던 파일롯 신호를 데이터 프레임의 중간 중간에 삽입하여 채널 변화에 의한 영향을 상쇄하는 데이터 구조를 형성한다.
도 4는 도 3에 도시된 송신 장치를 기능별로 나타내는 도면이다. 도 4에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 송신 장치는 오디오 신호에 실어 전달하기 위한 정보 데이터를 입력받는 수신부(110), 수신한 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 송신하는 경우에 발생 가능한 채널 변화로 인해 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호의 위상 지연을 측정하기 위한 파일롯 신호를 제공하는 파일롯 신호 제공부(120), 정보 데이터를 포함하는 데이터 프레임에 파일롯 신호를 삽입하여 오디오 신호에 싣기 위한 송신대상의 데이터 프레임을 형성하는 데이터 프레임 형성부(130), 오디오 신호에 송신대상의 데이터 프레임을 삽입하기 위한 변조를 수행하여 변조 오디오 신호를 생성하는 변조부(140) 및 변조 오디오 신호를 출력을 위한 신호로 변환해 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 형성하는 출력신호 형성부(150)를 포함하는 구성을 갖춘다.
아울러, 송신 장치는 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 출력하는 출력부(160)를 더 포함할 수 있다.
데이터 프레임 형성부(130)는 오디오 신호에서 정보 데이터를 삽입하기 위한 주파수 구간에 상응하는 부 반송파에 적어도 하나 이상의 파일롯 신호가 포함되도록 정보 데이터를 포함하는 데이터 프레임에 파일롯 신호를 삽입하는 것이 바람직하다.
송신대상의 데이터 프레임의 구체적 구조로는, 정보 데이터를 기 설정된 블럭 단위로 구분해 배열한 후 각 블럭 앞에 파일롯 신호를 배치하는 구조로 형성된다.
도 5에는 위에서 언급된 데이터 프레임의 구조를 나타내고 있다.
이러한 데이터 프레임 구조로 인해, 시간에 따른 채널 변화의 영향을 데이터 프레임에서 반영할 수 있다.
또한, 데이터 프레임에 삽입되는 파일롯 신호는 음파 통신의 송신 장치(100) 및 수신 장치(200) 간에 상호 약속된 신호로써, 수신 장치(200)에서는 약속된 신호와 실제 수신된 신호 간의 차이를 계산하여 위상변화의 정도를 측정한 후, 이 차이를 데이터 프레임에서 정보를 추출할 때에 반영하는 채널 이퀄라이저가 구현되게 된다.
한편, 데이터 프레임 형성부(130)(114)는 위에서 언급된 데이터 프레임의 구조 이외에 다른 방식으로 데이터 프레임을 형성할 수 있다.
도 6은 도 3에 도시된 송신 장치에 의해 이루어지는 데이터 구조를 다른 실시 예로 나타내는 도면이다. 도 6에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 다른 방식으로 구현되는 송신대상의 데이터 프레임은 파일롯 신호를 기 설정된 프레임 간격으로 배열한 후 각 파일롯 신호의 뒤에 정보 데이터를 배치하고, 파일롯 신호의 종열 구조와 동일하게 정보 데이터의 종열 구조를 형성하며, 정보 데이터의 횡렬 구조를 기 설정된 프레임 간격으로 배열하는 구조로 형성된다.
이러한 데이터 프레임 구조는, 파일롯 신호의 프레임 구조와 같은 형태로 정보 데이터의 프레임을 설계하는 것이므로, 각 부 반송파의 위상 지연을 직접 측정할 수 있고, 이는 전체적인 채널 이퀄라이저의 성능 향상으로 이어지게 된다.
도 7은 도 1에 도시된 수신 장치를 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 7에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 수신 장치는 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 수신하는 수신부(210), 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호에 대해 시간-주파수 변환을 하여 변환 오디오 신호를 생성하고 변환 오디오 신호에 대하여 정보 데이터를 포함하고 있는 주파수 구간을 식별하는 판단부(220), 주파수 구간과 상응하는 부 반송파에 대한 변조 분석을 수행하는 분석부(230), 변조 분석을 수행한 결과를 통해 정보 데이터 및 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호의 위상 지연을 측정하기 위한 파일롯 신호를 포함하는 데이터 프레임을 추출하는 추출부(240), 파일롯 신호를 이용하여 채널에서의 위상 지연 레벨을 산출한 후 위상 지연 레벨을 정보 데이터의 위상 지연에 반영하는 이퀄라이저부(250) 및 위상 지연이 반영된 정보 데이터를 출력하는 출력부(260)를 포함하는 구성을 갖춘다.
도 8은 본 발명에 의한 송신 장치의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 8에 단지 예로써 도시된 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송신 방법은, 송신 장치가 가청주파수 대역 음파 통신을 통해 전달하기 위한 정보를 입력받는 것으로 진행된다(S1).
이후로, 송신 장치가 입력받은 정보에 대해 채널 코딩 및 대역 확산 등과 같은 전처리 과정을 수행하여 가청주파수 대역 음파 통신으로 송신 처리하기 위한 기본 데이터 구조인 정보 데이터를 이룬다(S3).
이어서, 음파 통신의 동기화를 위한 파일롯 신호를 형성한 후 이를 정보 데이터를 이루는 데이터 프레임 상의 중간 중간에 삽입함에 따라, 데이터 프레임의 형성을 완료한다(S5 내지 S9).
이렇게 형성한 데이터 프레임을 오디오 콘텐츠의 원음에 싣기 위한 변조 과정을 실행한다(S11).
도 9는 본 발명에 의한 수신 장치의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 도면 이다. 도 9에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 수신 방법은 수신 장치에서 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 수신하는 것으로 진행된다(S100).
이후로, 수신 장치는 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호에 대해 시간-주파수 변환을 하여 변환 오디오 신호를 생성하고 생성한 변환 오디오 신호에 대하여 정보 데이터를 포함하고 있는 주파수 구간을 식별한다(S102).
이어서 실행되는 과정은, 식별한 주파수 구간과 상응하는 부 반송파에 대한 변조 분석을 수행한 후 변조 분석을 수행한 결과를 통해 정보 데이터 및 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호의 위상 지연을 측정하기 위한 파일롯 신호를 포함하는 데이터 프레임을 추출하는 과정이 실행된다(S104 및 S106).
또한, 파일롯 신호를 이용하여 채널에서의 위상 지연 레벨을 산출한 후 산출한 위상 지연 레벨을 정보 데이터의 위상 지연에 반영하고, 이러한 과정을 거친 정보를 출력한다(S108 및 S110).
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명은 가청주파수 대역에 기반한 음파 통신의 실행으로 오디오 콘텐츠의 원음에 실어 전송하기 위한 정보의 누락을 방지할 수 있는 데이터 구조를 제시함에 따라, 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
100: 송신 장치 110, 210: 수신부
120: 파일롯 신호제공부 130: 데이터프레임 형성부
140: 변조부 150: 출력신호 형성부
160, 260: 출력부 200: 수신 장치
220: 판단부 230: 분석부
240: 추출부 250: 이퀄라이저부

Claims (12)

  1. 오디오 신호에 실어 전달하기 위한 정보 데이터를 입력받은 후 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 송신하는 경우에 발생 가능한 채널 변화로 인해 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호의 위상 지연을 측정하기 위한 파일롯 신호를 생성하고, 상기 정보 데이터를 포함하는 데이터 프레임에 상기 파일롯 신호를 삽입하여 상기 오디오 신호에 싣기 위한 송신대상의 데이터 프레임을 형성하며, 상기 오디오 신호에 대해 상기 송신대상의 데이터 프레임을 삽입하기 위한 변조를 수행한 후 이를 출력하는 송신 장치; 및
    상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 수신한 후 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호에 적용된 채널 변화를 반영하여 상기 정보 데이터를 추출하는 수신 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송수신 시스템.
  2. 오디오 신호에 실어 전달하기 위한 정보 데이터를 입력받는 수신부;
    상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 송신하는 경우에 발생 가능한 채널 변화로 인해 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호의 위상 지연을 측정하기 위한 파일롯 신호를 제공하는 파일롯 신호 제공부;
    상기 정보 데이터를 포함하는 데이터 프레임에 상기 파일롯 신호를 삽입하여 상기 오디오 신호에 싣기 위한 송신대상의 데이터 프레임을 형성하는 데이터 프레임 형성부;
    상기 오디오 신호에 상기 송신대상의 데이터 프레임을 삽입하기 위한 변조를 수행하여 변조 오디오 신호를 생성하는 변조부; 및
    상기 변조 오디오 신호를 출력을 위한 신호로 변환해 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 형성하는 출력신호 형성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 송신 장치는, 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 출력하는 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 데이터 프레임 형성부는, 상기 오디오 신호에서 상기 정보 데이터를 삽입하기 위한 주파수 구간에 상응하는 부 반송파에 상기 파일롯 신호가 포함되도록 상기 정보 데이터를 포함하는 데이터 프레임에 상기 파일롯 신호를 삽입하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 송신대상의 데이터 프레임은 상기 정보 데이터를 기 설정된 블럭 단위로 구분해 배열한 후 각 블럭 앞에 상기 파일롯 신호를 배치하는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 송신대상의 데이터 프레임은 상기 파일롯 신호를 기 설정된 프레임 간격으로 배열한 후 각 파일롯 신호의 뒤에 상기 정보 데이터를 배치하고, 상기 파일롯 신호의 종열 구조와 동일하게 상기 정보 데이터의 종열 구조를 형성하며, 상기 정보 데이터의 횡렬 구조를 기 설정된 프레임 간격으로 배열하는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  7. 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 수신하는 수신부;
    상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호에 대해 시간-주파수 변환을 하여 변환 오디오 신호를 생성하고 상기 변환 오디오 신호에 대하여 상기 정보 데이터를 포함하고 있는 주파수 구간을 식별하는 판단부;
    상기 주파수 구간과 상응하는 부 반송파에 대한 변조 분석을 수행하는 분석부;
    상기 변조 분석을 수행한 결과를 통해 상기 정보 데이터 및 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호의 위상 지연을 측정하기 위한 파일롯 신호를 포함하는 데이터 프레임을 추출하는 추출부;
    상기 파일롯 신호를 이용하여 채널에서의 위상 지연 레벨을 산출한 후 상기 위상 지연 레벨을 상기 정보 데이터의 위상 지연에 반영하는 이퀄라이저부; 및
    상기 위상 지연이 반영된 정보 데이터를 출력하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 이퀄라이저부는 기 설정되어 있는 파일롯 신호와 수신되는 파일롯 신호 간의 차이를 계산하여 상기 위상 지연 레벨을 측정하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  9. 송신 장치가, 오디오 신호에 실어 전달하기 위한 정보 데이터를 입력받는 단계;
    상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 송신하는 경우에 발생 가능한 채널 변화로 인해 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호의 위상 지연을 측정하기 위한 파일롯 신호를 제공받는 단계;
    상기 정보 데이터를 포함하는 데이터 프레임에 상기 파일롯 신호를 삽입하여 상기 오디오 신호에 싣기 위한 송신대상의 데이터 프레임을 형성하는 단계;
    상기 오디오 신호에 상기 송신대상의 데이터 프레임을 삽입하기 위한 변조를 수행하여 변조 오디오 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 변조 오디오 신호를 출력을 위한 신호로 변환해 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송신 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송신 방법은, 상기 송신 장치가 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 송신 방법.
  11. 수신 장치가, 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호를 수신하는 단계;
    상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호에 대해 시간-주파수 변환을 하여 변환 오디오 신호를 생성하고 상기 변환 오디오 신호에 대하여 상기 정보 데이터를 포함하고 있는 주파수 구간을 식별하는 단계;
    상기 주파수 구간과 상응하는 부 반송파에 대한 변조 분석을 수행하는 단계;
    상기 변조 분석을 수행한 결과를 통해 상기 정보 데이터 및 상기 정보 데이터를 포함하는 오디오 신호의 위상 지연을 측정하기 위한 파일롯 신호를 포함하는 데이터 프레임을 추출하는 단계;
    상기 파일롯 신호를 이용하여 채널에서의 위상 지연 레벨을 산출한 후 상기 위상 지연 레벨을 상기 정보 데이터의 위상 지연에 반영하는 단계; 및
    상기 위상 지연이 반영된 정보 데이터를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 수신 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 정보 데이터의 위상 지연에 반영하는 단계는 상기 수신 장치에 기 설정되어 있는 파일롯 신호와 수신되는 상기 파일롯 신호 간의 차이를 계산하여 상기 위상 지연 레벨을 측정하는 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역 음파 통신에서의 데이터 수신 방법.
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