KR20240046440A - 유무선 송수신기, 유무선 송수신 시스템 및 유선 페어링 방법 - Google Patents

유무선 송수신기, 유무선 송수신 시스템 및 유선 페어링 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대상 사용자의 편의 및 주변 환경에 따라 유선 및 무선을 선택하여 타 사용자와 음성신호를 송수신할 수 있으며, 한편으로는 타 사용자의 음성신호에 포함된 대상 사용자의 라인에코 성분을 제거하고, 다른 한편으로는 대상 사용자의 측음을 생성하여 미리 설정한 시간 내 대상 사용자에게 제공할 수 있도록 하는 유무선 송수신기, 상기 유무선 송수신기를 포함하는 유무선 송수신 시스템 및 유선 페어링 방법을 제안하는 것에 있다.

Description

유무선 송수신기, 유무선 송수신 시스템 및 유선 페어링 방법 {A wired/wireless transceiver, a wired/wireless transceiver system and a wired pairing method}
본 발명은 유무선 송수신기 시스템에 관한 것으로, 특히, 일정 범위의 영역에서는 유선 또는 무선으로 음성신호를 송수신할 수 있으며, 한편으로는 타 사용자의 음성신호에 포함된 대상 사용자의 라인에코 성분을 제거하고, 다른 한편으로는 대상 사용자의 측음을 생성하여 미리 설정한 시간 내 대상 사용자에게 제공할 수 있도록 하는 유무선 송수신기, 유무선 송수신 시스템 및 유선 페어링 방법에 관한 것이다.
일정한 구역 내에서 별도의 교환기 없이 직접 통화가 가능한 상호통신방식을 인터콤(intercom)이라고 한다. 인터콤은, 예를 들면, 일반 산업용으로는 스튜디오와 조정실 또는 조정실 상호 간의 지시나 통상적인 연락을 위하여 설치할 수 있으며, 군사용으로는 기계화차량을 포함하는 다양한 형태의 전투 차량에 설치할 수 있다.
현재 기계화차량에 설치된 유선형 상호통화장치는 승무원이 착용한 헬멧과 차량 내부에 고정된 조정장치를 포함한다. 복수의 기능블록들이 케이블이나 통신선(이하 케이블)로 연결된 상호통화장치는 기계화차량 내부에서의 케이블 연결이 복잡하다는 점과 함께 케이블의 무게가 승무원에 주는 악 영향도 무시할 수 없다. 또한, 기계화차량에 설치된 유선형 상호통신장치는 기계화차량의 내부를 이탈한 승무원은 기계화차량 내부의 승무원과 통신을 수행할 수 없다는 단점이 있다.
이러한 단점을 해소하기 위하여, 유선형 상호통신장치를 무선으로 대체하는 기술(공개특허 10-2020-0027853, 이하 공개특허)이 제안되었다. 제안된 공개특허에서는 무선 네트워크를 통해 외부 전투무선망과 음성신호를 송수신하는 차량무전기, 차량무전기와 유선으로 연결된 주제어기, 및 헤드셋을 구비하고 있다.
제안된 공개특허의 장치는, 주제어기, 헤드셋 및 상기 주제어기와 헤드셋을 무선으로 중계하는 무선통신기를 포함하며, 기기 사이의 상호등록과정을 통해 미리 등록된 기기만 무선접속이 가능하도록 하고 있으며, 기계화차량 내부의 소형통신기는 주제어기를 통해 기계화차량 외부의 전투무선망을 특정하여 통신이 가능하도록 설계되어 있다. 특히, 승무원 중 한 사람인 전차장이 기계화차량의 외부에 위치할 때에는 기계화차량과 일정 거리 내에서는 기계화차량 내부의 승무원과 무선으로 통신할 수 있도록 고안되어 있으며, DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommunications) 기반의 통신프로토콜 스택을 적용하여 풀듀플렉스(Full Duplexer) 구조를 가지는 특징이 있다.
그러나, 기계화차량에서는 지시 및 통제를 정확하게 확인하고 수행할 수 있도록 하기 위하여, 지시자의 음성을 지시자가 이를 자신의 귀로 확인할 수 있도록, 지시자가 지시음성을 마이크에 입력한 후 40ms(milliseconds) 이내에 지시음성을 지시자에게 피드백하여야 하며 이를 측음(side tone)이라고 하는데, 제안된 공개특허에서는 이러한 기술에 대해서 구체적인 제안이 없다.
양방향 무선통신의 경우 타 승무원으로부터 발송된 음성신호는 수신 승무원이 발송한 음성신호에 의해 영향을 받게 되며, 따라서 타 승무원으로부터 발송된 음성신호에 포함되는 수신 승무원의 음성신호 성분을 제거하는 기술에 대해서는 구체적으로 기술한 바가 없다.
특히, 서로 무선으로 연결되는 주제어기와 무선통신기의 ID등록 과정에서는, 고유 ID가 주제어기에 등록된 무선통신기만 1차로 링크할 수 있도록 하며, 2차 보안을 위해 암호화 키의 생성을 통한 코딩과정을 거치는 등 복잡한 과정을 거쳐야 비로소 무선통신기를 주제어기에 등록할 수 있으며, 여러 대의 단말기와 무선통신기가 동시에 연결을 시도할 경우 서로 혼선되어 원하지 않는 연결이 발생할 수 있는 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 대상 사용자의 편의 및 주변 환경에 따라 유선 및 무선을 선택하여 타 사용자와 음성신호를 송수신할 수 있으며, 한편으로는 타 사용자의 음성신호에 포함된 대상 사용자의 라인에코 성분을 제거하고, 다른 한편으로는 대상 사용자의 측음을 생성하여 미리 설정한 시간 내 대상 사용자에게 제공할 수 있도록 하는 유무선 송수신기를 제안하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적과제는 대상 사용자의 편의 및 주변 환경에 따라 유선 및 무선을 선택하여 타 사용자와 음성신호를 송수신할 수 있으며, 한편으로는 타 사용자의 음성신호에 포함된 대상 사용자의 라인에코 성분을 제거하고, 다른 한편으로는 대상 사용자의 측음을 생성하여 미리 설정한 시간 내 대상 사용자에게 제공할 수 있도록 하는 유무선 송수신기를 포함하는 유무선 송수신 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 유무선 송수신기를 유무선 송수신 시스템에 등록할 때 유무선 송수신 시스템을 구성하는 개별제어기와 유무선 송수신기를 유선 연결을 통하여 등록한 후, 개별제어기에서 메인제어기로 연결 상태 정보를 전송하여, 등록이 된 후에는 유무선 송수신기가 메인제어기와 무선 및 유선으로 통신이 가능하도록 하는 유선 페어링 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 유무선 송수신기는, 개별제어기와 유선 및 무선 중 적어도 하나의 방식으로 연결되고 음성신호 입출력장치와 유선으로 연결되며, 상기 개별제어기 및 상기 음성신호 입출력장치 사이에서 대상 사용자 및 타 사용자의 음성신호를 송수신하고, 상기 음성신호 입출력장치로 인가되는 상기 대상 사용자의 음성신호에 대응하는 측음을 생성하여 상기 음성신호 입출력장치에 전송하고, 상기 개별제어기와 상기 무선으로 연결되었을 때, 상기 개별제어기로부터 인가되는 상기 타 사용자의 음성신호에 포함되며 상기 대상 사용자의 음성신호에 따른 라인에코 성분을 제거한 후 상기 상기 음성신호 입출력장치로 출력한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 유무선 송수신기 시스템은, 특정 장소에 고정되며 서로 케이블 또는 통신선으로 연결된 기능블록의 집합체인 유선 고정부 및 상기 유선 고정부와 유선 또는 무선으로 통신을 수행하고 사용자가 휴대하여 사용하는 기능블록의 집합체인 유무선 유연부를 포함하며, 상기 유무선 유연부는 대상 사용자의 음성신호에 대응하는 측음을 생성하고, 상기 유선 고정부와 무선으로 연결되었을 때, 상기 유선 고정부로부터 인가되는 타 사용자의 음성신호에 포함되며 상기 대상 사용자의 음성신호에 따른 라인에코 성분을 제거한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 유선 페어링 방법은, 별도의 교환기 없이 직접 통화가 가능한 범위의 특정 장소에서 복수의 개별제어기와 복수의 단위 유무선 유연부에서 수행하는 것으로, 복수의 개별제어기 및 복수의 단위 유무선 유연부 중 케이블로 연결된 개별제어기와 단위 유무선 유연부를 페어링 모드로 설정하는 단계, 상기 단위 유무선 유연부와 상기 개별제어기 사이에서 상호 정보를 교환하는 단계 및 상기 단위 유무선 유연부와 상기 개별제어기의 상호 인증을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 페어링 모드로 설정하는 단계는, 케이블로 상호 연결된 상기 개별제어기와 상기 단위 유무선 유연부가 페어링으로 설정 등록되어 있지 않은 때, 상기 개별제어기와 상기 단위 유무선 유연부에 대해 페어링 모드를 설정하며, 상기 페어링 모드의 설정은 상기 개별제어기가 상기 단위 유무선 유연부를 페어(pair)로 등록하기 위한 준비를 하고, 상기 단위 유무선 유연부도 상기 개별제어기를 페어로 상호 등록하기 위한 준비를 하는 것이다. (이 곳에는 독립항(청구항 제14항)의 내용 만을 기재하는 곳이므로, 추가하신 내용은 발명의 상세한 설명에 기재하였습니다.)
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 유무선 송수신기는, 유선으로 연결 가능한 구역에서는 유선으로 송수신하고, 유선으로 연결 가능한 구역을 이탈한 경우에는 무선으로 송수신할 수 있으며, 한편으로는 타 사용자의 음성신호에 포함된 대상 사용자의 측음을 제거하고, 다른 한편으로는 대상 사용자의 측음을 미리 설정한 시간 내 대상 사용자에게 제공할 수 있으므로 무선으로 사용할 때에는 선명하고 명확한 음성신호의 송수신이 가능하고, 대상 사용자가 자신이 마이크에 입력한 음성신호를 정확하게 확인할 수 있도록 하며, 유선으로 페어링을 수행하기 때문에 복수의 장치에서 페어링을 수행할 때 혼선이 없으며 권한이 없는 외부인이 페어링에 참여할 수 없도록 하는 장점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유무선 송수신 시스템의 일 실시 예를 나타낸다.
도 2는 단위 유무선 유연부의 실시 예를 나타내는 사진이다.
도 3은 유무선 송수신 시스템을 구성하는 유무선 송수신기의 일 실시 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 유선 페어링 방법의 일 실시 예를 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 유무선 송수신 시스템의 일 실시 예를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유무선 송수신 시스템(100)은 특정 장소에 고정되며 서로 케이블 또는 통신선(이하 케이블)으로 연결된 기능블록의 집합체인 유선 고정부(110) 및 유선 고정부(110)와 유선 또는 무선으로 통신을 수행하고 승무원이 휴대하여 사용하는 기능 블록의 집합체인 유무선 유연부(120)를 포함한다.
여기서 특정 장소는 일정한 구역 내에서 별도의 교환기 없이 직접 통화가 가능한 범위의 영역을 포함한다.
유선 고정부(110)는 케이블로 연결된 메인제어기(111) 및 복수의 개별제어기(112-1 ~ 112-3)를 포함한다.
유무선 유연부(120)는 복수의 단위 유무선 유연부(121 ~ 123)를 포함하며, 각각의 단위 유무선 유연부(121 ~ 123)는 음성신호 입출력장치(121-1, 122-1, 123-1) 및 유무선 송수신기(121-2, 122-2, 123-2)를 포함한다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 단위 유무선 유연부(121 ~ 123) 및 개별제어기(112-1 ~ 112-3)의 개수를 세 개라고 가정하고 설명한다.
도 1에서 3개의 개별제어기(112-1, 112-2, 112-3)와 3개의 단위 유무선 유연부(121 ~ 123)를 점선으로 연결하고 별도로 양방향 점선 화살표를 병행하여 표시한 이유는, 이들이 케이블로 연결하여 사용할 수도 있지만 케이블을 끊고(따라서 점선) 무선으로 연결(점선 화살표)하여 사용할 수 있다는 것을 나타내기 위한 것이다. 따라서, 도 1에서 실선으로 표시된 부분은 케이블로 연결된 상태로 사용된다는 것을 의미한다.
또한, 유무선 송수신기(121-2, 122-2, 123-2)와 음성신호 입출력장치(121-1, 122-1, 123-1)는 케이블로 연결되어 음성신호를 송수신하는 것으로 도시되어 있지만, 실시 예에 따라서는 무선으로 음성신호의 송수신이 가능하도록 할 수 있다.
유선 고정부(110) 및 유무선 유연부(120)를 탱크와 같은 기계화차량에 적용한다고 가정 할 때, 유선 고정부(110)는 탱크의 내부에 고정되어 있는 기능블록의 집합체라고 할 수 있으며, 유무선 유연부(120)는 탱크의 승무원이 휴대하는 기능블록의 집합체라고 할 수 있다.
유선 고정부(110)를 구성하는 메인제어기(111)는 3개의 개별제어기(112-1 ~ 112-3)와 케이블로 연결되고, 3개의 개별제어기(112-1 ~ 112-3)는 3개의 단위 유무선 유연부(121 ~ 123)와 유선 및 무선 중 적어도 하나로 연결된다.
메인제어기(111)는 관련 개별제어기 및 관련 단위 유무선 유연부를 통하여 음성신호를 타 개별제어기로 송수신하거나, 유무선 송수신 시스템(100)의 외부통신망에 접속하여 관련 단위 유무선 유연부가 외부통신망을 이용하여 외부의 통신장치와 음성신호의 송수신이 가능하도록 할 수 있다. 여기서 외부는 상술한 특정 장소의 외부를 의미하며, 예를 들면 기계화차량의 외부를 의미한다.
도 2는 단위 유무선 유연부의 실시 예를 나타내는 사진이다.
도 2를 참조하면, 상부의 헤드폰에는 음성신호 입출력장치(121-1, 122-1, 123-1)가 설치되고, 하부에는 유무선 송수신기(121-2, 122-2, 123-2)가 도시되어 있으며, 따라서 유무선 유연부(120)는 승무원이 머리에 착용하거나 몸에 휴대할 수 있는 구성이라는 것을 알 수 있다.
음성신호 입출력장치(121-1, 122-1, 123-1)는, 예를 들면, 마이크(Mic)와 이어폰 또는 마이크와 스피커(Spk)를 포함할 수 있다.
도 3은 유무선 송수신 시스템을 구성하는 유무선 송수신기의 일 실시 예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 유무선 송수신기(121-2)는, 무선 송수신부(310), 유선 송수신부(320), 입출력 증폭부(330), 송신경로 선택수단(340), 컨트롤러(350) 및 배터리(360)를 포함한다.
이하의 설명에서는 본 발명에 따른 유무선 송수신기(121-2)를 휴대하여 직접 사용하는 사용자를 대상 사용자라고 하고, 대상 사용자와 음성신호를 송수신하는 사용자를 타 사용자라고 가정하고 설명한다.
예를 들면, 대상 사용자와 타 사용자는 동일 기계화차량에 탑승한 승무원일 수 있으며, 이 경우 한 사람의 승무원이 대상 사용자가 되고 나머지 2사람의 승무원은 타 사용자가 될 것이다.
또 다른 예를 들면, 대상 사용자와 타 사용자가 동일 인터콤 통신 영역 즉 동일 기계화차량에 탑승한 승무원이 아닐 수도 있다. 즉, 대상 사용자가 기계화차량에 탑승한 승무원이고 타 사용자는 기계화 차량으로부터 상당한 거리 떨어져 위치하며 유무선 송수신 시스템(100)의 외부통신망에 접속한 사용자가 될 수 있다.
입출력 증폭부(330)는 대상 사용자의 이어폰 또는 스피커(121-11)에 전송할 타 사용자의 음성신호(INT_OUT1 & INT_OUT2)에 대응하는 음성신호를 증폭하는 2개의 증폭기(ANC_Amp(L) & ANC_Amp(R) 및 마이크(121-12)에 입력하는 대상 사용자의 음성신호를 증폭하는 증폭기(MIC_Amp)를 포함한다. 여기서 L 및 R은 왼쪽(Left; L) 및 오른쪽(Right, R)을 각각 의미하며, 2개의 이어폰 또는 2개의 스피커에 각각 나누어 전송한다는 것을 표현한 것이다.
증폭기의 명칭 앞 단에 기재된 ANC(Active Noise Cancellation)는, 3개의 증폭기(331 ~ 333)가 이어폰 또는 스피커(121-11) 및 마이크(121-12)로부터 유입되는 소음을 상쇄시키는 기능을 수행한다는 의미를 포함하고 있다.
송신경로 선택수단(340)은 대상 사용자가 마이크(121-12)를 통해 인가한 음성신호(INT_IN)를 무선 송수신부(310) 및 유선 송수신부(320) 중 선택된 곳에 전송한다. 음성신호의 경로선택은 후술하는 컨트롤러(350)의 지시에 따르게 될 것이다. 이하의 설명에서, 대상 사용자가 마이크(121-12)를 통해 인가한 음성신호(INT_IN) 중 무선 송수신부(310)로 전송되는 음성신호는 INT_IN2라고 하고, 유선 송수신부(320)로 전송되는 음성신호는 INT_IN1이라고 가정한다.
무선 송수신부(310)는 통신모듈(311), 디지털 신호처리장치(312), 오디오 코덱(313) 및 ADC(314, Analog Digital Convertor)를 이용하여 개별제어기(112-1)를 통해 인가되는 타 사용자의 음성신호, 송신경로 선택수단(340)을 통해 인가되는 대상 사용자의 음성신호에 응답하여 대상 사용자의 측음을 생성하고, 타 사용자의 음성신호에서 대상 사용자의 라인에코 성분을 제거한 타 사용자의 순수 음성신호를 생성한다.
통신모듈(311)은 개별제어기(112-1)와 무선으로 통신하는 모듈로, 예를 들면 블루투스 통신모듈을 포함할 수 있다. 블루투스 통신모듈을 사용하는 경우, 아래와 같은 조건을 만족하도록 하여야 한다.
블루투스 주파수 대역 2,402 MHz ~ 2,480 MHz 범위의 79개 채널에 대하여, 시작 주파수(CH0, 2402 MHz), 중간 주파수(CH39, 2441 MHz), 끝 주파수(CH78, 2480 MHz)의 송신출력 평균이 4 dBm 이상이고, 출력당 무선채널 편차가 ±75 KHz 이하여야 한다. 블루투스의 비트 오류율(BER: Bit Error Rate)이 0.1 % 이하 기준에서 수신감도가 -70 dBm 이상이어야 한다.
통신모듈(311)은 개별제어기(112-1)와 무선으로 통신하는데 사용되는 안테나를 더 포함할 수 있으며, 개별제어기(112-1) 및 안테나를 거친 타 사용자의 음성신호를 수신한다.
ADC(314)는 송신경로 선택수단(340)을 통해 인가되는 아날로그 형태인 대상 사용자의 음성신호(INT_IN2)를 디지털 신호로 변환하여 디지털 신호처리장치(312)에 제공한다. 통신모듈(311)의 동작 특성을 테스트하기 위해 ADC(314)의 출력을 통신모듈(311)에 직접 인가하는 것도 가능하다.
디지털 신호처리장치(312)는 ADC(314)에서 디지털 신호로 변환된 대상 사용자의 음성신호(INT_IN2)를 처리하여 통신모듈(311)을 거쳐 개별제어기(112-1)로 송출하거나, 통신모듈(311)을 거쳐 인가되는 타 사용자의 음성신호(INT_OUT2) 및 ADC(314)에서 디지털 신호로 변환된 대상 사용자의 음성신호(INT_IN2)를 이용하여 타 사용자의 음성신호(INT_OUT2)에 포함된 대상 사용자의 음성신호(INT_IN2) 성분 즉 라인에코(line echo) 성분을 제거한 후 타 사용자의 순수 음성신호(S_O)를 오디오 코덱(313)에 전송한다. 여기서, 라인에코(line echo) 성분은, 대상 사용자 자신이 마이크(121-12)에 입력한 음성신호가 반사되어 되돌아오는 성분을 의미한다.
상술한 기능을 수행하기 위하여, 디지털 신호처리장치(312)는, ADC(314)에서 디지털 신호로 변환된 대상 사용자의 음성신호(INT_IN2)를 저장하고, 대상 사용자의 음성신호(INT_IN2)의 위상을 반전하여 대상 사용자의 반전음성신호(INT_IN2B)를 생성하며, 통신모듈(311)을 거쳐 인가되는 타 사용자의 음성신호(INT_OUT2)와의 동기화를 위해 대상 사용자의 반전음성신호(INT_IN2B)를 지연시킨 대상 사용자의 지연반전음성신호(INT_IN2B_D)를 생성하며, 타 사용자의 음성신호(INT_OUT2), 지연시킨 대상 사용자의 지연반전음성신호(INT_IN2B_D), 대상 사용자의 음성신호(INT_IN2) 및 대상 사용자의 반전음성신호(INT_IN2B)를 이용하여 타 사용자의 음성신호(INT_OUT2)에 포함된 대상 사용자의 음성신호 성분인 라인에코 성분을 제거한 신호인 타 사용자의 순수 음성신호(S_O)를 생성한다.
무선 송수신부(310)에서 수신하는 타 사용자의 음성신호(INT_OUT2)에는 실제 타 사용자의 음성신호와 대상 사용자의 음성신호(라인에코 성분)가 혼합되어 있으므로, 타 사용자의 음성신호를 정확하게 인식하기 위해서는 무선 송수신부(310)에서 수신하는 타 사용자의 음성신호(INT_OUT2)에서 대상 사용자의 음성신호를 제거하여야 할 것이며, 상술한 바와 같이, 디지털 신호처리장치(312)는 이러한 기능을 수행한다.
오디오 코덱(313)은, 한편으로는 송신경로 선택수단(340)을 통해 인가되는 대상 사용자의 음성신호(INT_IN2)를 이용하여 측음을 생성하고, 생성한 측음을 입출력 증폭부(330)로 전송한다. 다른 한편으로는 디지털 신호처리장치(312)로부터 출력되는 타 사용자의 순수 음성신호(S_O) 및 유선 송수신부(320)를 거쳐 인가되는 타 사용자의 음성신호(INT_OUT1)를 신호처리하여 입출력 증폭부(330)에 전송한다.
오디오 코덱(313)으로부터 출력되는 2개의 오디오 출력신호(A_O/L, A_O/R)는 대상 사용자의 측음, 타 사용자의 음성신호(INT_OUT1) 및 타 사용자의 순수 음성신호(S_O)를 처리한 신호로, 대상 사용자의 양쪽 귀에 착용하는 이어폰이나 2개의 스피커에 각각 전달될 수 있을 것이다.
대상 사용자가 마이크(121-12)에 전송한 내용이 자신이 실제 전송하고자 하는 내용인가를 확인할 수 있도록 하기 위하여, 대상 사용자가 마이크(121-12)에 입력한 음성신호 즉 자기음성신호를 사용자에게 되돌려 주는데, 이를 측음(side-tone)이라고 한다.
여기서, 측음은 대상 사용자가 마이크(121-12)에 음성신호를 입력한 시간으로부터 40ms(milliseconds) 이내에 대상 사용자의 이어폰 또는 스피커(121-11)에 전송하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 신호처리라 함은 타 사용자의 순수 음성신호(S_O) 및 타 사용자의 음성신호(INT_OUT1)가 입출력 증폭부(330)를 구성하는 2개의 증폭기(ANC_Amp(L) & ANC_Amp(R)에서 증폭하기에 적당한 형태나 크기의 신호로 변환하는 작업을 포함한다.
유선 송수신부(320)는 개별제어기(112-1)와 전선(또는 통신선)으로 연결되며, 개별 제어기(112-1)를 통해 타 사용자의 음성신호(INT_OUT1)를 수신하거나 대상 사용자의 음성신호(INT_IN1)를 개별 제어기(112-1)에 전송한다.
컨트롤러(350)는 무선 송수신부(310), 유선 송수신부(320), 입출력 증폭부(330), 및 송신경로 선택수단(340)의 동작을 제어한다. 예를 들면, 무선 송수신부(310)를 구성하는 통신모듈(311), 사용자의 음성신호를 증폭하는 증폭기(333), 송신경로 선택수단(340), 및 유선 송수신부(320)의 동작을 제어한다.
동작 제어의 기준은, 예를 들면, 대상 사용자가 본 발명에 따른 유무선 송수신기(121-2)를 개별제어기(112-1)와 유선으로 연결하여 사용하는 경우 및 무선으로 사용하는 경우에 따라 그리고 대상 사용자가 음성신호의 송신을 위해 버튼(button)을 눌렀을 때와 그렇지 않을 때에 따라 결정할 수 있다.
대상 사용자가 본 발명에 따른 유무선 송수신기(121-2)를 개별제어기(112-1)와 유선으로 연결하여 사용하고 있을 때에, 컨트롤러(350)는 통신모듈(311)이나 디지털 신호처리장치(312) 및 ADC(314)가 불활성화 상태를 유지하도록 하고, 송신경로 선택수단(340)이 대상 사용자의 음성신호(INT_IN1)를 유선 송수신부(320)로 전송하도록 할 수 있다.
대상 사용자가 본 발명에 따른 유무선 송수신기(121-2)를 개별제어기(112-1)와 유선으로 사용할 것인지 아니면 무선으로 사용할 것인지에 대해서, 컨트롤러(350)는 개별제어기(112-1)와 유선 송수신부(320)가 케이블(cable)로 연결되어 있는지를 모니터하여 결정할 수 있다. 즉, 개별제어기(112-1)와 유선 송수신부(320)가 케이블로 연결되어 있는 경우에는, 대상 사용자로부터 별도의 지시가 없는 한, 대상 사용자가 본 발명에 따른 유무선 송수신기(121-2)를 유선으로 사용하는 것으로 판단하고, 그렇지 않을 경우에는 무선으로 사용하는 것으로 판단할 수 있다.
도 3에는 하나의 컨트롤러(350)가 도시되어 있지만, 실시 예에 따라서는 별도의 컨트롤러를 추가하여, 하나의 컨트롤러는 무선 송수신부(310)의 동작을 제어하고 추가되는 별도의 컨트롤러는 유선 송수신부(320)의 동작을 제어하도록 할 수 있다.
배터리(360)는 교체가 가능한 형태로 제작 사용될 수도 있지만, 대상 사용자가 본 발명에 따른 유무선 송수신기(121-2)를 개별제어기(112-1)와 유선으로 연결하여 사용할 때에는 저장된 전기에너지를 해당 기능블록에 전송하는 것을 차단한 후 충전이 가능하도록 하고, 무선으로 사용할 때에는 저장된 전기에너지를 무선 송수신부(310), 입출력 증폭부(330), 송신경로 선택수단(340), 및 컨트롤러(350)에 제공하도록 할 수 있다.
기계화차량에는 복수의 승무원이 탑승한다. 복수의 승무원 사이에서 인터콤 통신을 위해서는 복수의 개별제어기(112-1 ~ 112-3)와 복수의 단위 유무선 유연부(121, 122, 123)가 연결되어야 하는데, 유선으로 연결하여 사용하고자 할 때에는 단순하게 개별제어기(112-1 ~ 112-3)와 단위 유무선 유연부(121, 122, 123)를 통신선으로 연결함으로써 통신이 이루어진다.
다른 한편으로는, 개별제어기(112-1 ~ 112-3)와 단위 유무선 유연부(121, 122, 123)를 무선으로 연결하여 사용하고자 할 때에는 적군의 침투 사용 및 보안 등의 이유로 개별제어기(112-1 ~ 112-3)과 단위 유무선 유연부(121, 122, 123) 사이의 페어링 과정을 필수적으로 수행하여야 한다.
예를 들어, 근거리 무선 통신 중 하나인 블루투스 페어링의 경우 연결 대상의 정보를 무선으로 전달받아 상호 인증을 통해 페어링을 수행할 수 있는데, 한정된 공간에서 복수의 단위 유무선 유연부(121, 122, 123)가 각각 대응하는 개별제어기(112-1 ~ 112-3)과 페어링을 시도할 경우 혼선으로 인하여 원하는 대상과의 연결이 안전하게 진행되지 못할 가능성이 있으며, 특히 연결 과정에서 무선을 통한 정보 교환으로 인하여 보안성이 떨어질 수 있다는 단점이 있다.
이러한 단점을 극복하기 위해서, 상술한 유선형 상호통신장치를 무선으로 대체하는 기술(공개특허 10-2020-0027853)은, 서로 무선으로 연결되는 주제어기와 무선통신기의 ID등록 과정에서 고유 ID가 주제어기에 등록된 무선통신기만 1차로 링크할 수 있도록 하며, 2차 보안을 위해 암호화 키의 생성을 통한 코딩과정을 거치도록 하고 있다. 그러나 이러한 과정은 복잡하고 도청이나 방해 전파에 의해 안전하게 이루어지지 못할 경우도 있다.
본 발명에서는 개별제어기(112-1 ~ 112-3)와 단위 유무선 유연부(121, 122, 123)를 유선으로 연결한 상태에서 연결 대상의 정보를 직접 유선으로 전달받아 인증을 수행하고, 인증이 완료된 이후에는 무선으로 통신을 수행할 수 있도록 하는 유선 페어링 방법을 제안한다.
도 4는 본 발명에 따른 유선 페어링 방법의 일 실시 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 유선 페어링 방법(400)은, 개별제어기(112-1)와 단위 유무선 유연부(121)를 케이블로 연결하는 단계(410), 개별제어기(112-1)와 단위 유무선 유연부(121)를 페어링 모드로 설정하는 단계(420), 단위 유무선 유연부(121)와 개별제어기(112-1) 사이의 정보를 교환하는 단계(430), 단위 유무선 유연부(121)와 개별제어기(112-1)의 상호 인증을 수행하는 단계(440), 단위 유무선 유연부(121)와 개별제어기(112-1)가 무선통신을 수행하는 단계(450)를 포함한다.
개별제어기(112-1)와 단위 유무선 유연부(121)를 페어링 모드로 설정하는 단계(420)는, 케이블로 연결된 개별제어기(112-1)와 단위 유무선 유연부(121)가 페어링되지 않은 때에는, 개별제어기(112-1)와 단위 유무선 유연부(121)는 서로에 대해 페어링 모드를 설정한다. 여기서 페어링 모드를 설정한다는 것의 의미는, 개별제어기(112-1)는 단위 유무선 유연부(121)를 페어(pair)로 등록하기 위한 준비를 하고, 단위 유무선 유연부(121)도 개별제어기(112-1)를 페어로 등록하기 위한 준비를 하는 것으로, 개별제어기(112-1)와 단위 유무선 유연부(121)가 상호간에 등록을 위한 준비를 하는 것으로, 개별제어기(112-1)와 단위 유무선 유연부(121)가 각각 상호간에 정보를 등록하기 위해 장치를 준비하는 것을 의미한다. 만일 개별제어기(112-1)와 케이블로 연결된 단위 유무선 유연부(121)가 이미 페어링 된 경우에는 별도의 페어링 과정을 수행함이 없이 통상적인 통신을 수행하도록 한다.
단위 유무선 유연부(121)와 개별제어기(112-1) 사이의 정보를 교환하는 단계(430)는 페어링되지 않은 단위 유무선 유연부(121)와 개별제어기(112-1) 사이에서 정보를 교환한다. 여기서 서로 교환되는 정보는 단위 유무선 유연부(121)에 대한 정보 및 개별제어기(112-1)에 대한 고유정보로, 두 기기(단위 유무선 유연부(121) 및 개별제어기(112-1))의 고유 ID, 및 두 기기에 설치된 근거리 무선 통신 모듈에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 단위 유무선 유연부(121)에 대한 정보는 단위 유무선 유연부(121)에서 개별제어기(112-1)에 전달되고, 개별제어기(112-1)에 대한 정보는 개별제어기(112-1)에서 단위 유무선 유연부(121)로 각각 전달된다.
단위 유무선 유연부(121)와 개별제어기(112-1)의 상호인증을 수행하는 단계(440)는 정보를 교환하는 단계(430)에서 송수신한 정보를 이용하여 두 기기에 대해 상호인증을 수행하고, 인증이 완료되면 상호간에 장치의 등록이 완료된다. 상호인증을 수행하는 단계(440)는 기계화차량의 내부와 같이 주위로부터 격리된 공간에서 유선으로 연결된 두 기기 사이에서 수행되며, 이 공간에는 육안으로 서로의 존재를 확인할 수 있는 승무원이 있으므로, 두 기기 고유정보를 상호 교환하는 것 만으로도 상호인증이 가능하다는 특징이 있다.
단위 유무선 유연부(121)와 개별제어기(112-1)가 무선통신을 수행하는 단계(450)는 두 기기를 케이블로 연결하는 단계(410)로부터 상호 인증을 수행하는 단계(440)를 완료한 후 두 기기를 연결하는 케이블을 제거하고 무선으로 통신을 수행하도록 한다.
도 4에 도시된 유선 페어링 방법(400)은 모든 승무원이 동일 기계화차량에 탑승한 상태에서 이루어지기 때문에 승무원끼리 육안으로 타 승무원을 구별할 수 있어 권한이 없는 외부인이 페어링을 수행하는 것은 불가능하게 할 것이며, 상호인증이 수행된 후에는 두 기기를 연결하는 케이블을 분리한 상태에서 또는 케이블이 연결된 상태에서 두 기기가 무선으로 음성신호를 송수신할 수 있으므로, 제안된 공개특허에서와 같이 복잡한 상호인증과정이 필요 없다는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
110: 유선 고정부
111: 메인제어기 112: 개별제어기
120: 유무선 유연부
121 ~ 123: 단위 유무선 유연부
121-1 ~ 123-1: 음성신호 입출력장치
121-2 ~ 123-2): 유무선 송수신기

Claims (16)

  1. 개별제어기와 유선 및 무선 중 적어도 하나의 방식으로 연결되고 음성신호 입출력장치와 유선으로 연결되며, 상기 개별제어기 및 상기 음성신호 입출력장치 사이에서 대상 사용자 및 타 사용자의 음성신호를 송수신하고,
    상기 음성신호 입출력장치로 인가되는 상기 대상 사용자의 음성신호에 대응하는 측음을 생성하여 상기 음성신호 입출력장치에 전송하고,
    상기 개별제어기와 상기 무선으로 연결되었을 때, 상기 개별제어기로부터 인가되는 상기 타 사용자의 음성신호에 포함되며 상기 대상 사용자의 음성신호에 따른 라인에코 성분을 제거한 후 상기 음성신호 입출력장치로 출력하는 유무선 송수신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개별제어기를 통해 인가되는 상기 타 사용자의 음성신호, 상기 음성신호 입출력장치를 거쳐 인가되는 상기 대상 사용자의 음성신호를 이용하여 상기 측음 및 상기 타 사용자의 순수 음성신호를 생성하고, 대상 사용자의 음성신호를 처리하여 상기 개별제어기로 송신하는 무선 송수신부;
    상기 개별제어기와 유선으로 연결되며, 상기 개별제어기를 통해 상기 타 사용자의 음성신호를 수신하여 상기 무선 송수신부에 전송하거나 상기 대상 사용자의 음성신호를 상기 개별제어기에 전송하는 유선 송수신부;
    상기 대상 사용자의 음성신호를 상기 무선 송수신부 및 상기 유선 송수신부 중 하나를 선택하여 전송하는 송신경로 선택수단; 및
    상기 무선 송수신부, 상기 유선 송수신부 및 상기 송신경로 선택수단의 동작을 제어하는 컨트롤러;를
    포함하는 유무선 송수신기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 무선 송수신부로부터 출력되는 상기 측음 및 상기 타 사용자의 순수 음성신호를 수신 & 증폭하고, 상기 대상 사용자의 음성신호를 증폭하는 입출력 증폭부;를
    더 포함하는 유무선 송수신기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 무선 송수신부는,
    상기 개별제어기와 무선 통신을 수행하여 상기 타 사용자의 음성신호를 수신하거나 상기 대상 사용자의 음성신호를 상기 개별제어기로 송신하는 통신모듈;
    상기 송신경로 선택수단을 통해 인가되는 상기 대상 사용자의 음성신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC;
    상기 ADC로부터 출력되는 상기 대상 사용자의 음성신호를 신호처리하여 상기 통신모듈로 전송하거나, 상기 통신모듈을 거쳐 인가되는 상기 타 사용자의 음성신호 및 상기 ADC로부터 출력되는 상기 대상 사용자의 음성신호를 이용하여 상기 타 사용자의 음성신호에 포함된 상기 라인에코 성분을 제거한 상기 타 사용자의 순수 음성신호를 생성하는 디지털 신호처리장치; 및
    상기 송신경로 선택수단을 통해 인가되는 상기 대상 사용자의 음성신호를 이용하여 상기 측음을 생성하고 상기 측음을 상기 입출력 증폭부로 전송하거나, 상기 타 사용자의 순수 음성신호 및 상기 유선 송수신부를 거쳐 인가되는 상기 타 사용자의 음성신호를 신호처리하여 상기 입출력 증폭부에 전송하는 오디오 코덱;을
    포함하는 유무선 송수신기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 디지털 신호처리장치는,
    상기 ADC로부터 출력되는 상기 대상 사용자의 음성신호를 저장하고, 상기 대상 사용자의 음성신호의 위상을 반전하여 대상 사용자의 반전음성신호 생성하며, 상기 통신모듈을 거쳐 인가되는 상기 타 사용자의 음성신호와의 동기화를 위해 상기 대상 사용자의 반전음성신호를 지연시킨 대상 사용자의 지연반전음성신호를 생성하며,
    상기 타 사용자의 음성신호, 상기 대상 사용자의 지연반전음성신호, 상기 대상 사용자의 음성신호 및 상기 대상 사용자의 반전음성신호를 이용하여 상기 타 사용자의 음성신호에 포함된 대상 사용자의 음성신호 성분인 상기 라인에코 성분을 제거한 상기 타 사용자의 순수 음성신호를 생성하는 유무선 송수신기.
  6. 제3항에 있어서, 상기 입출력 증폭부는,
    상기 무선 송수신부로부터 출력되는 상기 대상 사용자의 측음 및 상기 타 사용자의 순수 음성신호를 수신 & 증폭하는 2개의 증폭기; 및
    상기 대상 사용자의 음성신호를 증폭하는 하나의 증폭기;를
    포함하는 유무선 송수신기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 개별제어기와 상기 유선 송수신부가 케이블로 연결되어 있는지의 여부에 따라 상기 유무선 송수신기가 무선으로 동작할 지 또는 유선으로 동작할 지를 결정하는 유무선 송수신기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유무선 송수신기가 유선으로 동작할 때, 상기 컨트롤러는,
    상기 통신모듈, 상기 디지털 신호처리장치 및 상기 ADC의 동작을 불활성화하고, 상기 송신경로 선택수단이 상기 대상 사용자의 음성신호를 상기 유선 송수신부로 전송하도록 제어하며,
    상기 유무선 송수신기가 무선으로 동작할 때, 상기 컨트롤러는,
    상기 송신경로 선택수단이 상기 대상 사용자의 음성신호를 상기 무선 송수신부로 전송하도록 제어하는 유무선 송수신기.
  9. 특정 장소에 고정되며 서로 케이블 또는 통신선으로 연결된 기능블록의 집합체인 유선 고정부; 및
    상기 유선 고정부와 유선 또는 무선으로 통신을 수행하고 사용자가 휴대하여 사용하는 기능블록의 집합체인 유무선 유연부;를 포함하며,
    상기 유무선 유연부는 대상 사용자의 음성신호에 대응하는 측음을 생성하고, 상기 유선 고정부와 무선으로 연결되었을 때, 상기 유선 고정부로부터 인가되는 타 사용자의 음성신호에 포함되며 상기 대상 사용자의 음성신호에 따른 라인에코 성분을 제거하는 유무선 송수신 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 특정 장소는 별도의 교환기 없이 직접 통화가 가능한 범위의 영역을 포하는 유무선 송수신 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 유선 고정부는 서로 케이블 또는 통신선(이하 케이블)로 연결된 메인제어기 및 복수의 개별제어기를 포함하며,
    상기 유무선 유연부는 복수의 단위 유무선 유연부를 포함하며, 각각의 단위 유무선 유연부는 케이블 또는 무선으로 연결되는 음성신호 입출력장치 및 유무선 송수신기를 포함하고,
    상기 복수의 개별제어기 각각은 상기 복수의 단위 유무선 유연부 중 관련 단위 유무선 유연부를 구성하는 유무선 송수신기와 케이블 또는 무선으로 통신을 수행하는 유무선 송수신 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 유무선 송수신기는,
    상기 개별제어기와 유선 및 무선 중 적어도 하나의 방식으로 연결되고 상기 음성신호 입출력장치와 유선으로 연결되며, 상기 개별제어기 및 상기 음성신호 입출력장치 사이에서 대상 사용자 및 타 사용자의 음성신호를 송수신하고,
    상기 음성신호 입출력장치로 인가되는 상기 대상 사용자의 음성신호에 대응하는 상기 측음을 생성하여 상기 음성신호 입출력장치에 전송하고,
    상기 개별제어기와 상기 무선으로 연결되었을 때, 상기 개별제어기로부터 인가되는 상기 타 사용자의 음성신호에 포함되며 상기 대상 사용자의 음성신호에 따른 라인에코 성분을 제거한 후 상기 음성신호 입출력장치로 출력하는 유무선 송수신 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 유무선 송수신기는,
    상기 개별제어기를 통해 인가되는 상기 타 사용자의 음성신호, 상기 음성신호 입출력장치를 거쳐 인가되는 상기 대상 사용자의 음성신호를 이용하여 상기 측음 및 상기 타 사용자의 순수 음성신호를 생성하고, 대상 사용자의 음성신호를 처리하여 상기 개별제어기로 송신하는 무선 송수신부;
    상기 개별제어기와 유선으로 연결되며, 상기 개별제어기를 통해 상기 타 사용자의 음성신호를 수신하여 상기 무선 송수신부에 전송하거나 상기 대상 사용자의 음성신호를 상기 개별제어기에 전송하는 유선 송수신부;
    상기 대상 사용자의 음성신호를 상기 무선 송수신부 및 상기 유선 송수신부 중 하나를 선택하여 전송하는 송신경로 선택수단; 및
    상기 무선 송수신부, 상기 유선 송수신부 및 상기 송신경로 선택수단의 동작을 제어하는 컨트롤러;를
    포함하는 유무선 송수신 시스템.
  14. 별도의 교환기 없이 직접 통화가 가능한 범위의 특정 장소에서 복수의 개별제어기와 복수의 단위 유무선 유연부에서 수행하는 것으로,
    복수의 개별제어기 및 복수의 단위 유무선 유연부 중 케이블로 연결된 개별제어기와 단위 유무선 유연부를 페어링 모드로 설정하는 단계;
    상기 단위 유무선 유연부와 상기 개별제어기 사이에서 상호 정보를 교환하는 단계; 및
    상기 단위 유무선 유연부와 상기 개별제어기의 상호 인증을 수행하는 단계;를 포함하며,
    상기 페어링 모드로 설정하는 단계는,
    케이블로 상호 연결된 상기 개별제어기와 상기 단위 유무선 유연부가 페어링으로 설정 등록되어 있지 않은 때, 상기 개별제어기와 상기 단위 유무선 유연부에 대해 페어링 모드를 설정하며,
    상기 페어링 모드의 설정은 상기 개별제어기가 상기 단위 유무선 유연부를 페어(pair)로 등록하기 위한 준비를 하고, 상기 단위 유무선 유연부도 상기 개별제어기를 페어로 상호 등록하기 위한 준비를 하는 것인 유선 페어링 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 상호 정보는,
    상기 개별제어기 및 상기 단위 유무선 유연부의 각각의 고유 ID 및 각각 내부에 설치된 근거리 무선 통신 모듈에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 유선 페어링 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 상호 인증을 수행하는 단계를 수행한 후,
    상기 개별제어기 및 상기 단위 유무선 유연부를 연결하는 케이블을 제거한 후 또는 제거하지 않은 상태로, 상기 단위 유무선 유연부와 상기 개별제어기가 무선통신을 수행하는 단계;를
    더 포함하는 유선 페어링 방법.
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