WO2020231132A1 - 무선 통신 시스템에서 블루투스 저전력을 이용한 음성 신호 수신 방법 및 이에 대한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 블루투스 저전력을 이용한 음성 신호 수신 방법 및 이에 대한 장치 Download PDF

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WO2020231132A1
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speaker
control device
angle
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speakers
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이현재
임진권
송태영
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엘지전자 주식회사
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    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
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    • H04S7/301—Automatic calibration of stereophonic sound system, e.g. with test microphone
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    • H04S2400/01—Multi-channel, i.e. more than two input channels, sound reproduction with two speakers wherein the multi-channel information is substantially preserved

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method for receiving a voice signal using Bluetooth low power and an apparatus therefor.
  • Bluetooth is a short-range wireless technology standard that can wirelessly connect various devices in a short distance to exchange data.
  • the user When performing wireless communication between two devices using Bluetooth communication, the user performs a procedure to search for Bluetooth devices to communicate with and request a connection. do.
  • a device may mean a device or a device.
  • the user may perform a connection after searching for a Bluetooth device based on the Bluetooth communication method to be used using the Bluetooth device.
  • Bluetooth communication methods include BR/EDR (Basic Rate/Enhanced Data Rate) method and LE (Low Energy) method, which is a low power method.
  • the BR/EDR method may be referred to as Bluetooth Classic.
  • the Bluetooth classic method includes Bluetooth technology that has been inherited since Bluetooth 1.0 using Basic Rate and Bluetooth technology that uses Enhanced Data Rate supported from Bluetooth 2.0.
  • Bluetooth Low energy (hereinafter referred to as Bluetooth LE) technology has been applied since Bluetooth 4.0 and consumes little power and can stably provide hundreds of kilobytes (KB) of information.
  • This Bluetooth low power energy technology exchanges information between devices using an attribute protocol.
  • This Bluetooth LE method can reduce energy consumption by reducing header overhead and simplifying operation.
  • Some Bluetooth devices do not have a display or user interface.
  • Bluetooth can achieve relatively high speed with relatively low power and low cost, but since the transmission distance is generally limited to a maximum of 100 m, it is suitable for use in a limited space.
  • An object of the present specification is to provide a method and apparatus for receiving a voice signal using Bluetooth low power in a wireless communication system.
  • an object of the present specification is to provide a method and an apparatus for the control device in a wireless communication system to adjust the position of at least one device to receive a voice signal.
  • Another object of the present specification is to provide a method and apparatus for adjusting an angle between a control device and a position of at least one device in order for the control device to receive a voice signal in a wireless communication system.
  • an object of the present specification is to provide a method and an apparatus for the control device to adjust a voice signal output angle at which at least one device outputs a voice signal so that the control device receives a voice signal in a wireless communication system.
  • the present specification provides a method for a control device to receive a voice signal from at least one device in a short-range wireless communication system and an apparatus therefor.
  • the present specification provides a method for a control device to receive a voice signal from at least one device in a short-range wireless communication system, receiving a first advertisement message for measuring declination between devices from the at least one device, respectively Step to do; Measuring each declination between a reference point set in the control device and the locations of the at least one device based on the first advertisement message, based on the measured declination, each declination is receiving a voice signal Each of the positions of the at least one device is adjusted to satisfy a specific angle for; Each receiving a first speech signal based on the respectively adjusted positions from the at least one device; And measuring a volume of each of the received first voice signals, wherein based on the measured volume, the voice signal received by the control device is incident at a right angle with respect to the control device. It is characterized in that the audio signal output angle of one device is adjusted respectively.
  • the present specification provides for each receiving a second audio signal from the at least one device based on (i) the respectively adjusted positions and (ii) the respectively adjusted audio signal output angle of the at least one device. It characterized in that it further comprises a step.
  • the present specification further includes the steps of receiving a second advertisement message from the at least one device, respectively, for establishing a connection for measuring the volume of the first voice signal; Transmitting a connection request message to the at least one device, respectively, based on the second advertisement message; And receiving a connection response message from the at least one device, respectively, in response to the connection request message.
  • the first advertisement message is characterized in that the control device includes a data field for measuring each of the first declination, and the data field is a constant tone extension (CTE) field.
  • CTE constant tone extension
  • the CTE field is characterized in that it is a bit sequence in which '0' and '1' are repeated.
  • the present specification is characterized in that the second advertisement message does not include the CTE field.
  • the respective declination is the distance between the plurality of antennas included in the control device, the wavelength of the first advertisement message each transmitted by the at least one device, and the plurality of antenna ends. It is characterized in that it is calculated based on the phase difference between each received first advertisement message.
  • the present specification includes: broadcasting a second advertisement message for measuring an angle between devices to the at least one device through the plurality of antennas; Each receiving a connection request message from the at least one device; Each transmitting a connection response message to the at least one device in response to the connection request message; And receiving declination information from each of the at least one device, wherein each of the declination information includes information on a specific declination between the reference point set in the control device and a location of a specific device among the at least one device. And the specific declination is measured based on the second advertisement message.
  • the specific declination is the distance between the plurality of antennas, the wavelength of the second advertisement message broadcasted through the plurality of antennas, and the second advertisement message broadcasted through the plurality of antennas, respectively. It characterized in that it is calculated based on the phase difference between the advertisement messages at the receiving end of the specific device.
  • the present specification is characterized in that the positions of the at least one device are further adjusted based on the declination information respectively received from the at least one device.
  • a control device for receiving a voice signal from at least one device in a short-range wireless communication system includes: a transmitter for transmitting a wireless signal; A receiver for receiving a radio signal; And a processor functionally connected to the transmitter and the receiver, wherein the processor controls the receiver to respectively receive a first advertisement message for declination measurement between devices, from the at least one device, and the first Control to measure each declination between a reference point set in the control device and the locations of the at least one device based on the advertisement message, and based on the measured declination, each declination is used for receiving a voice signal.
  • Each of the positions of the at least one device is adjusted to satisfy a specific angle, and controlling the receiver to each receive a first voice signal based on the respectively adjusted positions from the at least one device, and each receiving A voice signal of the at least one device so that the volume of the first voice signal is measured, and based on the measured volume, the voice signal received by the control device is incident at a right angle with respect to the control device. It is characterized in that the output angle is adjusted respectively.
  • the processor includes a second audio signal from the at least one device based on (i) the respectively adjusted positions and (ii) the respectively adjusted audio signal output angle of the at least one device. It characterized in that it controls the receiver each receiving the.
  • the processor controls the receiver to respectively receive a second advertisement message from the at least one device for establishing a connection for measuring the volume of the first voice signal, and the second Controls the transmitter to transmit a connection request message to the at least one device, respectively, based on an advertisement message, and controls the receiver to receive a connection response message from the at least one device in response to the connection request message. Characterized in that.
  • the first advertisement message is characterized in that the control device includes a data field for measuring each of the first declination, and the data field is a constant tone extension (CTE) field.
  • CTE constant tone extension
  • the CTE field is characterized in that it is a bit sequence in which '0' and '1' are repeated.
  • the present specification has an effect of receiving a voice signal using Bluetooth low power in a wireless communication system.
  • the present specification has an effect of being able to adjust an angle between the control device and the position of at least one device in order for the control device to receive a voice signal in a wireless communication system.
  • control device can adjust the audio signal output angle at which at least one device outputs the audio signal so that the control device receives the audio signal in the wireless communication system.
  • FIG. 2 shows an example of an internal block diagram of a device capable of implementing the methods proposed in the present specification.
  • FIG 3 shows an example of a Bluetooth communication architecture to which the methods proposed in the present specification can be applied.
  • GATT Bluetooth low power energy Generic Attribute Profile
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a connection procedure method in Bluetooth low power energy technology to which the present invention can be applied.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a 5.1 channel surround sound system including a TV and a speaker.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a 5.1 channel surround sound system composed of a TV and a speaker.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an operation performed between a TV and a speaker for providing sound audio to a user in a 5.1 channel surround sound system.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of an operation performed between a TV having a built-in speaker and two speakers in a 5.1 channel surround sound system.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of an operation performed between a TV with built-in speakers and two speakers in a 5.1 channel surround sound system.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating examples of a data packet format transmitted through a BIS channel.
  • FIG. 12 shows an example of an operation performed between two speakers and a TV with a built-in speaker for providing sound audio to a user in a 5.1 channel surround sound system.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of an operation performed between a TV with a built-in speaker and three speakers in a 5.1 channel surround sound system.
  • FIG. 14 shows an example of an operation performed between three speakers and a TV with a built-in speaker for providing sound audio to a user in a 5.1 channel surround sound system.
  • 15 is a flowchart illustrating an example of an operation performed between a TV with a built-in speaker and five speakers in a 5.1 channel surround sound system.
  • 16 is a flowchart illustrating an example of an operation performed between a TV without a built-in speaker and six speakers in a 5.1 channel surround sound system.
  • 17 is a diagram showing examples of schematic speaker arrangements in a 5.1 channel surround sound system.
  • 18 is a diagram illustrating examples of configuring a sweet spot according to the number of speakers.
  • 19 is a diagram showing examples of how a reference point is set in a control device to measure the positions (angles) of speakers.
  • 20 is a flowchart illustrating examples of an operation in which the control device measures an angle between the control device and a speaker to adjust the position of the speaker.
  • 21 is a flowchart illustrating an example of performing a 5.1 surround channel setting method based on the method proposed in the present specification.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating an example in which a method for setting a speaker position proposed in the present specification is performed in a control device.
  • 24 is a flowchart illustrating another example in which the method for setting a speaker position proposed in the present specification is performed in a control device.
  • 25 is a diagram illustrating an example of setting an audio sound output angle of a speaker.
  • 26 is a flowchart illustrating an example in which a method of adjusting an audio sound output angle of a speaker proposed in the present specification is performed between a control device and speakers.
  • FIG. 27 is a flowchart illustrating an example in which a method for adjusting an audio sound output angle of a speaker proposed in the present specification is performed in a control device.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating an example in which a control device performs a method of measuring a position of a speaker and adjusting an angle of an audio signal output proposed in the present specification.
  • BLE technology Compared to Bluetooth BR/EDR (Basic Rate/Enhanced Data Rate) technology, BLE technology has a relatively small duty cycle, enables low-cost production, and can significantly reduce power consumption through a low-speed data rate. When using a coin cell battery, it can operate for more than 1 year.
  • BR/EDR Basic Rate/Enhanced Data Rate
  • the BLE technology simplifies the connection procedure between devices, and the packet size is designed to be smaller than that of the Bluetooth BR/EDR technology.
  • the server device 120 may operate as a client device in a relationship with another device, and the client device may operate as a server device in a relationship with another device. That is, in the BLE communication system, any one device can operate as a server device or a client device, and if necessary, it is possible to simultaneously operate as a server device and a client device.
  • the client device 110 is a master device, a master, a client, a member, a sensor device, a sink device, a collector, a third device, a fourth device, etc. Can be expressed.
  • the server device provides data information to a user through a display unit or receives a request input from a user through an input unit (User Input Interface) in the process of transmitting and receiving notification, instruction, and confirmation messages with the client device. can do.
  • an input unit User Input Interface
  • the server device may read data from a memory unit or write new data to the memory unit in the process of transmitting and receiving messages with the client device.
  • the client device 120 refers to a device that requests data information and data transmission from a server device.
  • the client device receives data from the server device through a notification message, an instruction message, and the like, and when receiving an instruction message from the server device, sends a confirmation message in response to the instruction message.
  • the client device may provide information to a user through an output unit or receive an input from a user through an input unit in a process of transmitting and receiving messages with the server device.
  • Hardware components such as an output unit, an input unit, and a memory of the server device and the client device will be described in detail with reference to FIG. 2.
  • FIG. 2 shows an example of an internal block diagram of a device capable of implementing the methods proposed in the present specification.
  • the server device 110 includes an output unit 111, a user input interface 112, a power supply unit 113, a processor 114, and a memory. (Memory Unit, 115), a Bluetooth interface (Bluetooth Interface, 116), another communication interface (Other Interface, 117) and a communication unit (or transceiver, 118).
  • the output unit 111, the input unit 112, the power supply unit 113, the processor 114, the memory 115, the Bluetooth interface 116, the other communication interface 117 and the communication unit 118 are proposed in this specification. To do how to do it is functionally linked.
  • the client device 120 includes an output unit (Display Unit, 121), an input unit (User Input Interface, 122), a power supply unit (Power Supply Unit, 123), a processor (Processor, 124), a memory (Memory Unit) 125 , Bluetooth interface (Bluetooth Interface, 126) and a communication unit (or transceiver, 127).
  • Display Unit 121
  • input unit User Input Interface, 122
  • power supply unit Power Supply Unit
  • processor Processor
  • Memory Unit Memory
  • Bluetooth interface Bluetooth Interface
  • communication unit or transceiver, 127.
  • the output unit 121, the input unit 122, the power supply unit 123, the processor 124, the memory 125, the Bluetooth interface 126, and the communication unit 127 are used to perform the method proposed in this specification. Functionally connected.
  • the Bluetooth interfaces 116 and 126 refer to a unit (or module) capable of transmitting request/response, command, notification, instruction/confirmation message, etc. or data between devices using Bluetooth technology.
  • the memories 115 and 125 are units implemented in various types of devices, and refer to units in which various types of data are stored.
  • the processors 114 and 124 may be expressed as a control unit, a control unit, and a controller.
  • the processors 114 and 124 may include an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, and/or a data processing device.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the processor (114, 124) controls the communication unit to receive an advertising message from the server device (110), transmits a scan request message to the server device (110), and the server device (110) Controls the communication unit to receive a scan response message in response to the scan request from, and a Connect Request message to the server device 110 to establish a Bluetooth connection with the server device 110 Controls the communication unit to transmit.
  • the memories 115 and 125 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium, and/or other storage device.
  • the communication units 118 and 127 may include a baseband circuit for processing a radio signal.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) performing the above-described function.
  • the modules are stored in memory and can be executed by the processor.
  • the output units 111 and 121 refer to modules for providing device status information and message exchange information to a user through a screen.
  • the power supply unit refers to a module that receives external power and internal power under the control of a control unit and supplies power necessary for the operation of each component.
  • BLE technology has a small duty cycle, and power consumption can be greatly reduced through a low data rate.
  • FIG. 3 shows an example of an architecture of Bluetooth Low Energy (LE).
  • LE Bluetooth Low Energy
  • the BLE structure includes a controller stack operable to process a timing-critical wireless device interface and a host stack operable to process high level data.
  • the host stack includes Generic Access Profile (GAP) 310, GATT based Profiles (320), Generic Attribute Profile (GATT) 330, Attribute Protocol (ATT) 340, Security Manager (SM) 350, Logical Link Control and L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol, 360).
  • GAP Generic Access Profile
  • GATT Generic Attribute Profile
  • ATT Attribute Protocol
  • SM Security Manager
  • Logical Link Control and L2CAP Logical Link Control and L2CAP
  • L2CAP Logical Link Control and Adaptation Protocol, 360
  • L2CAP provides one bidirectional channel for transmitting data to a specific protocol or profile.
  • the L2CAP may be operable to multiplex data between higher layer protocols, segment and reassemble packages, and manage multicast data transmission.
  • BLE uses 3 fixed channels (1 for signaling CH, 1 for Security Manager, 1 for Attribute protocol).
  • BR/EDR Base Rate/Enhanced Data Rate
  • ATT Attribute Protocol, 340
  • ATT Application Protocol
  • ATT defines rules for accessing data of counterpart devices in a server-client structure.
  • ATT has 6 message types (Request, Response, Command, Notification, Indication, Confirmation).
  • GAP Generic Access Profile
  • GATT may be operable as a protocol describing how ATT is used when configuring services. For example, GATT may be operable to specify how ATT attributes are grouped together into services, and may be operable to describe features associated with services.
  • GATT and ATT may use features to describe the state and services of a device, and how features relate to each other and how they are used.
  • the controller stack includes a physical layer 390, a link layer 380, and a host controller interface 370.
  • the physical layer (wireless transmission/reception module, 390) is a layer that transmits and receives 2.4 GHz radio signals, and uses GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation and a frequency hopping technique composed of 40 RF channels.
  • GFSK Gausian Frequency Shift Keying
  • the link layer creates a connection between devices after performing the advertising and scanning functions using three advertising channels, and provides a function to send and receive data packets of up to 42 bytes through 37 data channels.
  • HCI Host Controller Interface
  • HCI provides an interface between the host stack and the controller stack, providing commands and data from the host stack to the controller stack, and providing events and data from the controller stack to the host stack.
  • the device filtering procedure is a method for reducing the number of devices that respond to requests, instructions, and notifications in the controller stack.
  • the controller stack can control the BLE controller stack to reduce power consumption by reducing the number of transmitting requests.
  • the advertising device or scanning device may perform the device filtering procedure to limit devices that receive an advertisement packet, a scan request, or a connection request.
  • the advertisement device refers to a device that transmits an advertisement event, that is, performs advertisement, and is also referred to as an advertiser.
  • the scanning device refers to a device that performs scanning and a device that transmits a scan request.
  • a scanning device when a scanning device receives some advertisement packets from an advertisement device, the scanning device must transmit a scan request to the advertisement device.
  • the scanning device may ignore advertisement packets transmitted from the advertisement device.
  • the device filtering procedure can also be used in the connection request process. If device filtering is used in the connection request process, it is not necessary to transmit a response to the connection request by disregarding the connection request.
  • the advertisement device performs an advertisement procedure to perform non-directional broadcast to devices in the area.
  • non-directional broadcast refers to broadcast in all (all) directions, not broadcast in a specific direction.
  • Non-directional broadcast refers to broadcast in a specific direction.
  • Non-directional broadcast occurs without a connection procedure between an advertisement device and a device in a listening (or listening) state (hereinafter, referred to as a listening device).
  • the advertising procedure is used to establish a Bluetooth connection with a nearby initiating device.
  • the advertisement procedure may be used to provide periodic broadcast of user data to scanning devices that are listening on the advertisement channel.
  • the advertisement devices may receive scan requests from listening devices that are listening to obtain additional user data from the advertisement device.
  • the advertisement device transmits a response to the scan request to the device that transmitted the scan request through the same advertisement physical channel as the advertisement physical channel receiving the scan request.
  • Broadcast user data sent as part of advertisement packets is dynamic data, while scan response data is generally static data.
  • the advertising device may receive a connection request from the initiating device on the advertising (broadcast) physical channel. If the advertisement device uses a connectable advertisement event and the initiating device is not filtered by the device filtering procedure, the advertisement device stops advertisement and enters a connected mode. The advertising device may start advertising again after the connected mode.
  • a device performing scanning that is, a scanning device, performs a scanning procedure to listen to a non-directional broadcast of user data from advertisement devices using an advertisement physical channel.
  • the scanning device transmits a scan request to the advertisement device through an advertisement physical channel in order to request additional data from the advertisement device.
  • the advertisement device transmits a scan response, which is a response to the scan request, including additional data requested by the scanning device through the advertisement physical channel.
  • the scanning procedure may be used while the BLE piconet is connected to another BLE device.
  • the scanning device If the scanning device receives a broadcast advertisement event and is in an initiator mode capable of initiating a connection request, the scanning device transmits a connection request to the advertisement device through the advertisement physical channel. And you can start a Bluetooth connection.
  • the scanning device When the scanning device transmits a connection request to the advertisement device, the scanning device stops scanning the initiator mode for additional broadcast and enters the connection mode.
  • Bluetooth devices capable of Bluetooth communication (hereinafter, referred to as'Bluetooth devices') perform an advertisement procedure and a scanning procedure to discover nearby devices or to be discovered by other devices within a given area.
  • the discovery procedure is performed asymmetrically.
  • a Bluetooth device that tries to find other devices around it is called a discovery device, and listens to find devices that advertise scannable advertising events.
  • a Bluetooth device that is discovered and available from another device is called a discoverable device, and actively broadcasts an advertisement event so that other devices can scan through an advertisement (broadcast) physical channel.
  • Both the discovering device and the discoverable device may already be connected to other Bluetooth devices in the piconet.
  • connection procedure is asymmetric, and the connection procedure requires that a specific Bluetooth device perform an advertisement procedure while another Bluetooth device performs a scanning procedure.
  • the advertising procedure may be the goal, and as a result, only one device will respond to the advertisement.
  • the connection After receiving an advertisement event accessible from the advertisement device, the connection may be initiated by sending a connection request to the advertisement device through an advertisement (broadcast) physical channel.
  • the link layer enters the advertisement state by the instruction of the host (stack).
  • the link layer transmits advertisement packet data units (PDUs) in advertisement events.
  • PDUs advertisement packet data units
  • Each advertisement event consists of at least one advertisement PDU, and advertisement PDUs are transmitted through used advertisement channel indexes.
  • the advertisement event may be terminated when each transmitted through advertisement channel indexes in which the advertisement PDU is used, or when the advertisement device needs to reserve space for performing other functions, the advertisement event may be terminated earlier.
  • the link layer enters the scanning state by the instruction of the host (stack). In the scanning state, the link layer listens for advertisement channel indexes.
  • scanning states There are two types of scanning states: passive scanning and active scanning, and each scanning type is determined by the host.
  • a separate time or advertisement channel index for performing scanning is not defined.
  • the link layer listens for the advertisement channel index during the scanWindow duration.
  • the scanInterval is defined as the interval (interval) between the starting points of two consecutive scan windows.
  • the link layer must listen to complete all scan intervals of the scan window as indicated by the host. In each scan window, the link layer must scan a different advertising channel index. The link layer uses all available advertising channel indices.
  • the link layer In passive scanning, the link layer only receives packets and cannot transmit any packets.
  • the link layer performs listening to rely on the advertisement PDU type that can request advertisement PDUs and additional information related to the advertisement device to the advertisement device.
  • the link layer enters the start state by the instruction of the host (stack).
  • the link layer listens for advertisement channel indexes.
  • the link layer listens for the advertisement channel index during the scan window period.
  • the link layer enters the connected state when the device performing the connection request, that is, when the initiating device transmits a CONNECT_REQ PDU to the advertisement device or when the advertisement device receives a CONNECT_REQ PDU from the initiating device.
  • connection After entering the connected state, the connection is considered to be created. However, it does not need to be considered to be established when the connection enters the connected state. The only difference between a newly created connection and an established connection is the link layer connection supervision timeout value.
  • the link layer that plays the role of a master is called a master
  • the link layer that plays the role of a slave is called a slave.
  • the master controls the timing of the connection event, and the connection event refers to the timing of synchronization between the master and the slave.
  • BLE devices use packets defined below.
  • the Link Layer has only one packet format used for both advertising channel packets and data channel packets.
  • Each packet is composed of four fields: Preamble, Access Address, PDU and CRC.
  • the PDU When one packet is transmitted on an advertisement physical channel, the PDU will be an advertisement channel PDU, and when one packet is transmitted on a data physical channel, the PDU will be a data channel PDU.
  • the advertisement channel PDU Packet Data Unit
  • PDU Packet Data Unit
  • the PDU type field of the advertisement channel PDU included in the header indicates the PDU type as defined in Table 1 below.
  • advertisement channel PDU types below are called advertisement PDUs and are used in specific events.
  • ADV_IND Connectable non-directional advertising event
  • ADV_DIRECT_IND Connectable directional ad event
  • ADV_SCAN_IND scannable non-directional advertising event
  • the PDUs are transmitted in a link layer in an advertisement state, and received by a link layer in a scanning state or an initiating state.
  • the advertisement channel PDU type below is called a scanning PDU and is used in the state described below.
  • SCAN_REQ Sent by the link layer in the scanning state, and received by the link layer in the advertisement state.
  • SCAN_RSP transmitted by the link layer in the advertisement state, and received by the link layer in the scanning state.
  • the advertisement channel PDU type below is called an initiating PDU.
  • CONNECT_REQ transmitted by the link layer in the initiating state, and received by the link layer in the advertisement state.
  • the data channel PDU has a 16-bit header, payloads of various sizes, and may include a Message Integrity Check (MIC) field.
  • MIC Message Integrity Check
  • GATT Bluetooth low power energy Generic Attribute Profile
  • GATT Generic Attribute Profile
  • a peripheral device eg, a sensor device
  • GATT server acts as a GATT server, and has definitions of service and characteristic.
  • the GATT client In order to read or write data, the GATT client sends a data request to the GATT server, and all transactions are initiated by the GATT client and receive a response from the GATT server.
  • the GATT-based operation structure used in Bluetooth LE is based on a profile, a service, and a characteristic, and may form a vertical structure as shown in FIG. 5.
  • the Profile is composed of one or more services, and the service may be composed of one or more characteristics or other services.
  • the service serves to divide data into logical units, and may include one or more characteristics or other services.
  • Each service has a 16bit or 128bit identifier called UUID (Universal Unique Identifier).
  • the characteristic is the lowest unit in the GATT-based operation structure.
  • the feature contains only one piece of data, and similarly to the service, it has a 16-bit or 128-bit UUID.
  • the characteristic is defined as a value of various types of information, and one attribute is required to contain each information. Several consecutive properties can be used.
  • the attribute is composed of four components and has the following meanings.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a connection procedure method in Bluetooth low power energy technology to which the present invention can be applied.
  • the server transmits an advertisement message to the client through three advertisement channels (S5010).
  • the server may be referred to as an advertiser before connection, and may be referred to as a master after connection.
  • a sensor such as a temperature sensor
  • the client may be referred to as a scanner before connection, and may be referred to as a slave after connection.
  • An example of a client may be a smart phone.
  • Bluetooth communicates by being divided into a total of 40 channels through the 2.4GHz band.
  • Three of the 40 channels are advertisement channels, and are used for exchange of packets exchanged for establishing a connection, including various advertisement packets.
  • the remaining 37 channels are used for data exchange after connection to the data channel.
  • the client may transmit a scan request message to the server to obtain additional data (eg, server device name) to the server.
  • additional data eg, server device name
  • the server transmits a scan response message including additional data to the client in response to a scan request message.
  • the scan request message and the scan response message are one end of the advertisement packet, and the advertisement packet may include only user data of 31 bytes or less.
  • the data is divided and sent twice using a scan request message/scan response message.
  • the client transmits a connection request message for establishing a Bluetooth connection with the server to the server (S5020).
  • LL Link Layer
  • the server and the client perform a security establishment procedure.
  • the security establishment procedure may be interpreted as or performed by including secure simple pairing.
  • the security establishment procedure may be performed through Phase 1 to Phase 3 steps.
  • phase 1 a pairing procedure (phase 1) is performed between the server and the client (S5030).
  • the client transmits a pairing request message to the server, and the server transmits a pairing response message to the client.
  • phase 2 legacy pairing or secure connections are performed between the server and the client (S5040).
  • STK Short Term Key
  • LTK Long Term Key
  • phase 3 a key distribution procedure between the server and the client is performed (S5050).
  • a 5.1 channel surround sound system refers to a 6 channel surround sound audio system using 6 speakers.
  • a 5.1 channel surround sound system five full-band channels and one low-frequency effect channel are used.
  • contents such as 5.1-channel surround sound supported through a system for example, streaming contents such as Blue-ray disc or Netflix
  • streaming contents such as Blue-ray disc or Netflix
  • the user has to install 6 speakers directly, so it is difficult to actively utilize the 5.1-channel surround sound system.
  • the user does not always configure the 5.1 channel surround sound system, but only configures the 5.1 channel surround sound system when necessary for viewing content. Therefore, if a user who has not configured a 5.1-channel surround sound system needs to use a 5.1-channel surround sound system and configures a 5.1-channel surround sound system, the user is placed in a specific location for the 5.1-channel surround sound system to operate normally. You have to place the speakers yourself. That is, among the six 5.1-channel surround speakers, specific positions in which speakers located on the left and right of the user should be located are as follows.
  • -Front right (FR) speaker The angle between the TV, the person and the speaker must satisfy 30 degrees.
  • -Rear right (RR) speaker The angle between the TV, the person, and the speaker must satisfy 110 degrees.
  • the incident angle when the sound output from the speaker reaches the user must be perpendicular to the user.
  • the present specification provides a method of configuring a 5.1 channel surround sound system through a Bluetooth portable speaker that can be easily used by a user. That is, the user can configure the 5.1-channel surround sound system by adjusting the positions of speakers used for configuring the 5.1-channel surround sound system through the control device.
  • Method 1 provides a method (Method 1) of installing a speaker at an accurate position (angle) using a Bluetooth Direction Finding technology.
  • the present specification uses Bluetooth Low Energy Audio Volume control and Mic Sensing technology to adjust the audio sound output angle of the speaker so that the audio sound output from the speaker enters the user at a right angle.
  • the audio sound may be a sound that the user can perceive audibly.
  • the user can accurately install the speakers in a specific position for driving the 5.1 channel surround sound system.
  • positions of speakers for normally driving the 5.1-channel surround sound system may be referred to as a'sweet spot'.
  • the device used by the user to adjust the positions of the speakers constituting the 5.1-channel surround sound system may be referred to as a'control device', and the (portable) speakers constituting the 5.1-channel surround sound system are'peripheral devices'. ', may also be referred to as'device'.
  • the audio sound output from the speaker may be referred to as a “voice signal” or the like.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a 5.1 channel surround sound system including a TV and a speaker.
  • FIG. 6 a block diagram of a TV 610 and speakers 620 and a block diagram 621 of speakers are shown.
  • the TV 610 includes a video display, an audio decoder and an audio encoder, a controller and a BLE transmission interface (Tx interface), and the video display, an audio decoder and an audio encoder are functionally connected to the controller.
  • the audio decoder of the TV 610 receives an audio stream and performs pulse-code modulation (PCM) data decoding on each of the six channels.
  • the audio stream may be a Dolby 5.1 channel stream or a DTS 5.1 channel stream.
  • PCM streams decoded through PCM data decoding are encoded through LC3, a Bluetooth LE audio codec.
  • the six encoded streams are transmitted to the BLE transmission interface of the TV 610, and the BLE transmission interface may transmit the received six streams to the BLE reception interface (Rx interface) of the speaker 620.
  • the six speakers 620 of FIG. 6 constitute a 5.1 channel surround sound system, and the six speakers 620 may include FL, FR, C, RL, RR and W speakers.
  • the meanings of the abbreviations such as FL and FR are as follows.
  • a block diagram 621 of a speaker may be applied in common to the six speakers.
  • the block diagram 621 of the speaker may include a BLE transmission/reception (Tx/Rx) interface, an audio decoder, a speaker driver, and a controller.
  • the BLE transmission/reception interface may be functionally connected to the controller.
  • FIG. 6 illustrates a case of having six speakers, but when there are speakers built into the TV itself, a 5.1-channel surround sound system may be configured using a smaller number of speakers.
  • the two speakers may be used as a rear left and a rear right, and a speaker built into a TV may be used as a front left and a front right.
  • the three speakers may be used as Rear Left, Rear Right and Woofer, and speakers built into the TV may be used as Front Left and Front Right.
  • the 5 speakers are used as Rear Left, Rear Right, Woofer, Front Left, and Front Right, and the speakers built into the TV are not used or are used as the center. Can be used.
  • the 6 speakers are used as Front Left, Front Right, and Center as Rear Left, Rear Right, and Woofer, and the speakers built into the TV are not used. I can.
  • external speakers can be used as Left, Right, and Woofer even in the case of 2-channel or 2.1-channel other than surround sound.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a 5.1-channel surround sound system composed of a TV and a speaker
  • FIG. 8 shows an example of an operation performed between a TV and a speaker for providing sound audio to a user in the 5.1-channel surround sound system. Show.
  • FIG. 7 a block diagram 710 of a TV and a block diagram 720 of a speaker are shown.
  • a block diagram 710 of a TV may include an audio decoder and an audio encoder 711 and a BLE transmission interface (Tx interface) 712.
  • Tx interface BLE transmission interface
  • the block diagram 720 of the speaker may include a BLE transmission/reception (Tx/Rx) interface 722, an audio decoder 721, and a speaker driver 723.
  • Tx/Rx BLE transmission/reception
  • the audio decoder 711-1 of the TV receives an audio stream and performs pulse-code modulation (PCM) data decoding through each of six channels.
  • the audio stream may be a Dolby 5.1 channel stream or a DTS 5.1 channel stream.
  • the audio decoder 711-1 may be a Dolby 5.1 channel decoder.
  • the PCM streams decoded through PCM data decoding are encoded through the encoder 711-2 of the TV.
  • the TV encoder 711-2 may be an LC3 encoder.
  • the encoded six streams are delivered to the BLE transmission interface 712 of the TV.
  • the BLE transmission interface 712 groups the received 6 streams (Connected Isochronous Stream: CIS) into one stream group (Connected Isochronous Group: CIG), and the BLE reception interface (Rx interface) 722 of each of the 6 speakers. Can be transferred to.
  • the CIS corresponds to a BLE audio channel between an initiator (TV) and a speaker (Acceptor), and the CIG corresponds to an audio stream group in which CISs having the same timing reference are grouped.
  • the BLE receiving interface 722 of each speaker receives one CIS.
  • the BLE receiving interface 722 transmits the received CIS to the decoder 721 of the speaker, and the decoder 721 decodes the CIS and transmits it to the speaker driver 723 of the speaker.
  • the decoder 721 may be an LC3 decoder.
  • the speaker driver 723 outputs the transmitted audio sound of the decoded CIS.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of an operation performed between a TV having a built-in speaker and two speakers in a 5.1 channel surround sound system.
  • the TV 901 has built-in FL and FR speakers, and the C speaker may be optionally built-in.
  • TV 901 is an initiator, and speakers can act as acceptors.
  • the first speaker 902 and the second speaker 903 transmit advertisement messages in a general announcement (GA) method or a target announcement (TA) method.
  • the GA may refer to an operation method of broadcasting an advertisement message including simple information indicating that a device is provided with a specific service or is ready to provide a specific service.
  • the TA may refer to an operation method in which an address is set and transmitted so that a specific Central device can receive an advertisement message including information such as a device role (RR or RL) and decoder performance.
  • the TV 901 receives the advertisement message transmitted to the GA or TA from the first speaker 902 and the second speaker 903, respectively.
  • the TV 901 may set the speaker built into the TV as an FL speaker, an FR speaker, or a C speaker in a 5.1 channel surround sound system.
  • the TV 901 may determine the positions of the first speaker 902 and the second speaker 903 based on the advertisement message transmitted in the TA method.
  • the TV 901 transmits a connection request message to the first speaker 902 and the second speaker 903. Thereafter, the TV 901 may set its own role to operate as a central device, and when receiving an advertisement message in the TA method in step S910, the first speaker 902 plays a role of the peripheral ( RR), and the role of the second speaker 903 may be set to peripheral (RL). Alternatively, the TV 901 may perform the first speaker 902 and the second speaker 903 through a published audio capability (PAC) discovery procedure in the connection step with the first speaker 902 and the second speaker 903. ) Can be located. The TV 901 may set the role of the first speaker 902 to peripheral (RR) based on the identified position, and set the role of the second speaker 903 to peripheral (RL). Step S920 may be performed in the GATT layer.
  • PAC published audio capability
  • the TV 901 sends a message requesting formation of a CIS channel to the first speaker 902 and the second speaker 903 in order to form a CIS channel between the first speaker 902 and the second speaker 903.
  • the CIS channel may be a unicast channel.
  • the TV 901 may correspond to a master device, and the first speaker 902 and the second speaker 903 may correspond to a slave device. Thereafter, a first CIS channel between the TV 902 and the first speaker 902 and a second CIS channel between the TV 902 and the second speaker 903 are formed, and the first CIS channel and the second CIS channel are formed.
  • Channels can be grouped into one CIG.
  • the TV 901 may transmit the audio stream of the content being viewed by the user to each of the first speaker 902 and the second speaker 903 through the formed first CIS channel and the second CIS channel in a unicast manner.
  • Step S930 may be performed in a link layer.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of an operation performed between a TV with built-in speakers and two speakers in a 5.1 channel surround sound system.
  • the TV 1001 has built-in FL and FR speakers, and the C speaker may be optionally built-in.
  • the TV 1001 is an initiator, and speakers can act as acceptors.
  • the first speaker 1002 and the second speaker 1003 transmit advertisement messages in a general announcement (GA) method or a target announcement (TA) method.
  • the GA may refer to an operation method of broadcasting an advertisement message including simple information indicating that a device is provided with a specific service or is ready to provide a specific service.
  • the TA may refer to an operation method in which an address is set and transmitted so that a specific Central device can receive an advertisement message including information such as a device role (RR or RL) and decoder performance.
  • the TV 1001 receives the advertisement message transmitted to the GA or TA from the first speaker 1002 and the second speaker 1003, respectively.
  • the TV 1001 may set a speaker built into the TV as an FL speaker, an FR speaker, or a C speaker in a 5.1-channel surround sound system.
  • the TV 1001 may determine the positions of the first speaker 1002 and the second speaker 1003 based on the advertisement message transmitted in the TA method.
  • the TV 1001 transmits a connection request message to the first speaker 1002 and the second speaker 1003. Thereafter, the TV 1001 can set its own role to operate as a central device, and when receiving an advertisement message in the TA method in step S1010, the first speaker 1002 plays the role of the peripheral ( RR), and the role of the second speaker 1003 may be set to peripheral (RL).
  • the TV 1001 may provide the first speaker 1002 and the second speaker 1003 through a published audio capability (PAC) discovery procedure in a connection step with the first speaker 1002 and the second speaker 1003. ) Can be located.
  • the TV 1001 may set the role of the first speaker 1002 to peripheral (RR) based on the identified position and set the role of the second speaker 1003 to peripheral (RL).
  • Step S1020 may be performed in the GATT layer.
  • the TV 1001 forms a BIS channel between the first speaker 1002 and the second speaker 1003.
  • the BIS channel may be a broadcast channel.
  • the TV may correspond to a master device, and the first speaker 1002 and the second speaker 1003 may correspond to a slave device.
  • the TV 1001 may broadcast an audio stream of content being viewed by the user to the first speaker 1002 and the second speaker 1003 through the formed BIG channel.
  • Step S1030 may be performed in a link layer.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating examples of a data packet format transmitted through a BIS channel.
  • 11(a) relates to an example in which a data packet is configured such that two BIS streams are included in one BIG.
  • an indicator (RR) indicating a data packet for an RR speaker, a time stamp, and a sequence number (seq #) are included in the header, and RR channel audio data
  • the packet is included in the payload and the BIS stream is transmitted.
  • an indicator (RL), a time stamp, and a sequence number (seq #) indicating the data packet for the RL speaker are included in the header, and the RR channel audio data packet Included in this payload, the BIS stream is transmitted.
  • 11(b) relates to an example in which a data packet is configured such that one BIS stream is included in one BIG.
  • one BIS includes both a header and an audio data packet for an RR speaker, a header for an RL speaker, and an audio data packet.
  • an indicator indicating a data packet for the RR/RL speaker, a time stamp, and a sequence number (seq #) may be included in each header.
  • Table 2 below shows fields included in the data packet of the PAC format described in FIGS. 9 and 10 and descriptions thereof.
  • FIG. 12 shows an example of an operation performed between two speakers and a TV with a built-in speaker for providing sound audio to a user in a 5.1 channel surround sound system.
  • the audio decoder 1211 of the TV receives an audio stream and performs pulse-code modulation (PCM) data decoding in each of six channels.
  • the audio stream may be a Dolby 5.1 channel stream or a DTS 5.1 channel stream.
  • the audio decoder 1211 may be a Dolby 5.1 channel decoder.
  • PCM streams (FL, FR, C, W) for a speaker built in the TV may be output through the TV built-in speaker.
  • PCM streams corresponding to C and W may be downmixed and sent to FL or FR or omitted.
  • the PCM stream for the RL speaker and the RR speaker is encoded through the encoder 1213 of the TV.
  • the encoder 1213 of the TV may be an LC3 encoder.
  • the BLE transmission interface 1214 groups the two received streams (Connected Isochronous Stream: CIS) into one stream group (Connected Isochronous Group: CIG), and the BLE reception interface (Rx interface) 1221 and each of the two speakers. 1223) respectively.
  • the BLE receiving interfaces 1221 and 1223 of each speaker respectively receive CIS.
  • the BLE reception interface 1221 of the RL speaker transmits the received CIS to the decoder 1222 of the RL speaker
  • the decoder 1222 decodes the CIS and transmits it to the speaker driver of the RL speaker
  • the speaker driver transmits the CIS.
  • the BLE reception interface 1223 of the RR speaker transmits the received CIS to the decoder 1224 of the RR speaker
  • the decoder 1224 decodes the CIS and transmits it to the speaker driver of the RR speaker
  • the speaker driver transmits the CIS. Can be printed.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of an operation performed between a TV with a built-in speaker and three speakers in a 5.1 channel surround sound system.
  • the TV 1301 has built-in FL and FR speakers, and the C speaker may be optionally built-in.
  • the TV 1301 is an initiator, and speakers can act as acceptors.
  • the first speaker 1302, the second speaker 1303, and the third speaker 1304 transmit advertisement messages in a general announcement (GA) method or a target announcement (TA) method.
  • the GA may refer to an operation method of broadcasting an advertisement message including simple information indicating that a device is provided with a specific service or is ready to provide a specific service.
  • the TA may refer to an operation method of setting and transmitting an address so that a specific Central device can receive an advertisement message including information such as a device role (RR, RL or W) and decoder performance.
  • the TV 1301 receives the advertisement message transmitted to the GA or TA from the first speaker 1302, the second speaker 1303, and the third speaker 1304, respectively.
  • the TV 1301 may set a speaker built in the TV as an FL speaker, an FR speaker, or a C speaker in a 5.1 channel surround sound system.
  • the TV 1301 may determine the positions of the first speaker 1302, the second speaker 1303, and the third speaker 1304 based on the advertisement message transmitted in the TA method.
  • the TV 1301 transmits a connection request message to the first speaker 1302, the second speaker 1303 and the third speaker 1304. Thereafter, the TV 1301 can set its own role to operate as a central device, and when receiving an advertisement message in the TA method in step S1310, the first speaker 1302 plays the role of the peripheral ( RR), the role of the second speaker 1303 may be set to peripheral (RL), and the role of the third speaker 1304 may be set to peripheral (W).
  • the TV 1301 is the first speaker 1302 through a published audio capability (PAC) discovery procedure in the connection step with the first speaker 1302, the second speaker 1303, and the third speaker 1304. ), the positions of the second speaker 1303 and the third speaker 1304 may be identified.
  • PAC published audio capability
  • the TV 1301 sets the role of the first speaker 1302 to peripheral (RR) based on the identified position, sets the role of the second speaker 1303 to peripheral (RL), and sets the role of the third speaker 1304 )'S role can be set to peripheral(W).
  • Step S1320 may be performed in the GATT layer.
  • the TV 1301 sends a message requesting the formation of a CIS channel to the first speaker 1302 , The second speaker 1303 and the third speaker 1304, respectively.
  • the CIS channel may be a unicast channel.
  • the TV 1301 may correspond to a master device, and the first speaker 1302, the second speaker 1303, and the third speaker 1304 may correspond to slave devices.
  • a first CIS channel between the TV 1301 and the first speaker 1302, a second CIS channel between the TV 1301 and the second speaker 1303, and between the TV 1301 and the third speaker 1304 A third CIS channel is formed, and the first CIS channel, the second CIS channel, and the third CIS channel may be grouped into one CIG.
  • the TV 1301 provides the first speaker 1302, the second speaker 1303, and the third speaker 1304 through the first CIS channel, the second CIS channel, and the third CIS channel.
  • the audio stream of the content can be transmitted in a unicast manner.
  • Step S1330 may be performed in a link layer.
  • FIG. 14 shows an example of an operation performed between three speakers and a TV with a built-in speaker for providing sound audio to a user in a 5.1 channel surround sound system.
  • an audio decoder 1411 of a TV receives an audio stream and performs pulse-code modulation (PCM) data decoding through each of six channels.
  • the audio stream may be a Dolby 5.1 channel stream or a DTS 5.1 channel stream.
  • the audio decoder 1411 may be a Dolby 5.1-channel decoder.
  • PCM streams (FL, FR, C) for a speaker embedded in the TV may be output through the TV built-in speaker.
  • the PCM stream corresponding to C may be downmixed and sent to FL or FR or omitted.
  • PCM streams for the RL speaker, the RR speaker, and the W speaker are encoded through the encoder 1413 of the TV.
  • the encoder 1413 of the TV may be an LC3 encoder.
  • the three streams for the encoded RL speaker, RR speaker, and W speaker are transmitted to the BLE transmission interface 1414 of the TV.
  • the BLE transmission interface 1414 groups the received three streams (Connected Isochronous Stream: CIS) into one stream group (Connected Isochronous Group: CIG), and the BLE reception interface (Rx interface) 1421 of each of the three speakers. 1423 and 1425) respectively.
  • the BLE receiving interfaces 1421, 1423, and 1425 of each speaker respectively receive CIS.
  • the BLE reception interface 1421 of the W speaker transmits the received CIS to the decoder 1422 of the W speaker, and the decoder 1422 decodes the CIS and transmits it to the speaker driver of the RL speaker, and the speaker driver transmits the CIS.
  • the BLE reception interface 1423 of the RL speaker transmits the received CIS to the decoder 1424 of the RL speaker
  • the decoder 1424 decodes the CIS and transmits it to the speaker driver of the RL speaker
  • the speaker driver transmits the CIS. Can be printed.
  • the BLE reception interface 1425 of the RR speaker transmits the received CIS to the decoder 1426 of the RR speaker, the decoder 1426 decodes the CIS and transmits it to the speaker driver of the RR speaker, and the speaker driver transmits the CIS. Can be printed.
  • 15 is a flowchart illustrating an example of an operation performed between a TV with a built-in speaker and five speakers in a 5.1 channel surround sound system.
  • speaker C may be selectively built into the TV 1501.
  • the TV 1501 is an initiator, and speakers can act as acceptors.
  • the first to fifth speakers 1502 to 1506 transmit advertisement messages in a general announcement (GA) method or a target announcement (TA) method.
  • the GA may refer to an operation method of broadcasting an advertisement message including simple information indicating that a device is provided with a specific service or is ready to provide a specific service.
  • the TA refers to an operation method in which an address is set and transmitted so that a specific Central device can receive an advertisement message including information such as a device's role (RR, RL, W, FR or FL) and decoder performance. I can.
  • the TV 1501 receives the advertisement message transmitted to the GA or TA from the first to fifth speakers 1502 to 1506, respectively.
  • the TV 1501 may set the speaker built into the TV as the C speaker in the 5.1 channel surround sound system. Alternatively, if there is no speaker built into the TV, the TV may not function as a speaker.
  • the TV 1501 may determine the positions of the first to fifth speakers 1502 to 1506 based on the advertisement message transmitted in the TA method.
  • the TV 1501 transmits a connection request message to the first to fifth speakers 1502 to 1506. Thereafter, the TV 1501 may set its own role to operate as a central device, and when receiving an advertisement message in the TA method in step S1510, the first to fifth speakers 1502 to 1506 based on the advertisement message. ), you can set the role of peripheral (RR), peripheral (RL), peripheral (W), peripheral (FR), and peripheral (FL), respectively.
  • the TV 1501 is the first to fifth speakers 1502 to 1506 through a published audio capability (PAC) discovery procedure in the connection step with the first to fifth speakers 1502 to 1506. You can determine the location.
  • PAC published audio capability
  • the TV 1501 plays the roles of the first to fifth speakers 1502 to 1506 based on the identified position, respectively, peripheral (RR), peripheral (RL), peripheral (W), peripheral (FR), and peripheral (FL). ) Can be set.
  • Step S1520 may be performed in the GATT layer.
  • the TV 1501 transmits a message requesting formation of a CIS channel to the first to fifth speakers 1502 to 1506, respectively, in order to form a CIS channel between the first to fifth speakers 1502 to 1506. send.
  • the CIS channel may be a unicast channel.
  • the TV 1501 may correspond to a master device, and the first to fifth speakers 1502 to 1506 may correspond to a slave device.
  • a first CIS channel between the TV 1501 and the first speaker 1502 a second CIS channel between the TV 1501 and the second speaker 1503, and between the TV 1501 and the third speaker 1504
  • a third CIS channel of, a fourth CIS channel between the TV 1501 and the fourth speaker 1505, a fifth CIS channel between the TV 1501 and the fifth speaker 1506 is formed, and the first CIS channel
  • the to 5th CIS channels may be grouped into one CIG.
  • the TV 1501 may transmit an audio stream of a content being viewed by a user to each of the first to fifth speakers 1502 to 1506 through the formed first to fifth CIS channels in a unicast manner.
  • Step S1530 may be performed in a link layer.
  • 16 is a flowchart illustrating an example of an operation performed between a TV without a built-in speaker and six speakers in a 5.1 channel surround sound system.
  • the TV 1601 is an initiator, and speakers can act as acceptors.
  • the first to sixth speakers 1602 to 1607 transmit an advertisement message in a general announcement (GA) method or a target announcement (TA) method.
  • the GA may refer to an operation method of broadcasting an advertisement message including simple information indicating that a device is provided with a specific service or is ready to provide a specific service.
  • the TA is an operation method of setting and transmitting an address so that a specific Central device can receive an advertisement message including information such as the role of the device (RR, RL, W, FR, FL or C) and decoder performance. It can mean.
  • the TV 1601 receives the advertisement message transmitted to the GA or TA from the first to sixth speakers 1602 to 1607, respectively. Here, since there is no speaker built into the TV, the TV may not function as a speaker.
  • the TV 1601 may determine the positions of the first to sixth speakers 1602 to 1607 based on the advertisement message transmitted in the TA method.
  • the TV 1601 transmits a connection request message to the first to sixth speakers 1602 to 1607. Thereafter, the TV 1601 may set its own role to operate as a central device, and when receiving an advertisement message in the TA method in step S1610, the first to sixth speakers 1602 to 1607 are based on the advertisement message. ), you can set the role of peripheral(RR), peripheral(RL), peripheral(W), peripheral(FR), peripheral(FL), and peripheral(C) respectively.
  • the TV 1601 is the first to sixth speakers 1602 to 1607 of the first to sixth speakers 1602 to 1607 through a published audio capability (PAC) discovery procedure in the connection step with the first to sixth speakers 1602 to 1607. You can determine the location.
  • PAC published audio capability
  • the TV 1501 plays the roles of the first to sixth speakers 1602 to 1607, respectively, based on the identified position, and the peripheral (RR), peripheral (RL), peripheral (W), peripheral (FR), and peripheral (FL). ), peripheral(C).
  • Step S1620 may be performed in the GATT layer.
  • the TV 1601 sends a message requesting the formation of a CIS channel to the first to sixth speakers 1602 to 1607, respectively, in order to form a CIS channel between the first to sixth speakers 1602 to 1607. send.
  • the CIS channel may be a unicast channel.
  • the TV 1501 may correspond to a master device
  • the first to sixth speakers 1602 to 1607 may correspond to a slave device.
  • a first CIS channel between the TV 1601 and the first speaker 1602 a second CIS channel between the TV 1601 and the second speaker 1603, and between the TV 1601 and the third speaker 1604
  • a sixth CIS channel between (1607) is formed, and the first to sixth CIS channels may be grouped into one CIG.
  • the TV 1601 may transmit an audio stream of a content being viewed by a user to each of the first to sixth speakers 1602 to 1607 through the formed first to sixth CIS channels in a unicast manner.
  • Step S1630 may be performed in a link layer.
  • 17 is a diagram showing examples of schematic speaker arrangements in a 5.1 channel surround sound system.
  • Fig. 17(a) shows the speaker position when there are 2 speakers
  • Fig. 17(b) shows the speaker position when there are 4 speakers
  • Fig. 17(c) shows the speaker when there are 5 speakers Indicate the location.
  • 18 is a diagram illustrating examples of configuring a sweet spot according to the number of speakers.
  • Fig. 18(a) shows a sweet spot when there are two speakers.
  • a virtual straight line placed between the TV and the user may be used as the reference point 1801.
  • the angle clockwise from the reference point is + angle, and the angle counterclockwise from the reference point is? It can be expressed in degrees.
  • the angle between the RR speakers from the reference point is 110 degrees
  • the angle between the RL speakers from the reference point is -110 degrees.
  • an error of +-10 degrees may be allowed for an angle between the RR speaker from the reference point and the RL speaker from the reference point.
  • FIG. 18(b) shows a sweet spot when there are 4 speakers.
  • a virtual straight line placed between the TV and the user may be used as the reference point 1802.
  • the angle clockwise from the reference point is + angle, and the angle counterclockwise from the reference point is? It can be expressed in degrees.
  • the angle between the RR speakers from the reference point is 110 degrees
  • the angle between the RL speakers from the reference point is -110 degrees.
  • an error of +-10 degrees may be allowed for an angle between the RR speaker from the reference point and the RL speaker from the reference point.
  • the angle between the reference point and the FR speaker is 30 degrees
  • the angle between the reference point and the FL speaker is -30 degrees.
  • an error of +-10 degrees may be allowed for the angle between the FR speaker from the reference point and the FL speaker from the reference point.
  • Fig. 18(c) shows a sweet spot when there are 5 speakers.
  • a virtual straight line placed between the TV and the user may be used as the reference point 1803.
  • the angle clockwise from the reference point is + angle, and the angle counterclockwise from the reference point is? It can be expressed in degrees.
  • 18(c) is the same as that of FIG. 18(b), except that a W speaker is added, and thus a description thereof will be omitted.
  • 19 is a diagram showing examples of how a reference point is set in a control device to measure the positions (angles) of speakers.
  • control device 19(a) is an example of a case where the control device is a remote controller equipped with a plurality of antennas.
  • the control device may adjust the positions of speakers constituting the 5.1-channel surround sound system so that the user can receive sound audio based on the 5.1-channel surround sound system.
  • the control device may measure the positions of the speakers, in order to adjust the positions of the speakers.
  • a reference point may be set in the controlling device.
  • a virtual straight line placed between the TV and the control device may be set in the control device as a reference point.
  • 19(b) is an example of a case where the control device is a smart phone equipped with a plurality of antennas.
  • the description is omitted since it is the same as in FIG. 19(a) except that the control device is a smartphone.
  • control device is a remote control and a smart phone is described as an example, but it goes without saying that various devices for which a specific reference point is set to measure the position of the speaker can operate as a control device for adjusting the positions of the speakers. .
  • 20(a) shows an example in which the control device measures the angle (declination) of the speaker based on the angle of arrival (AoA) angle.
  • the control device receives an advertisement message for measuring an angle between the control device and the speaker from the speaker (S2011).
  • the advertisement message may include a constant tone extension (CTE) field used to measure the angle of the control device.
  • the CTE field may be a bit sequence in which 0 and 1 are repeated.
  • the control device measures the angle between the position of the speaker and the reference point set in the control device based on the advertisement message (S2021).
  • the position of the speaker is adjusted so that the angle between the control device and the position of the speaker satisfies a condition for forming a sweet spot. More specifically, the measured angle is provided to the user, and the user can adjust the position so that the speaker satisfies a condition for forming a sweet spot using the provided angle.
  • control device may perform the operations of steps S2011 to S2021 with the plurality of speakers, respectively.
  • the speaker measures the angle between the reference point set in the control device and the position of the speaker based on the advertisement message (S2022).
  • control device receives angle information from the speaker (S2042).
  • the control device may perform the operations of steps S2012 to S2042 with the plurality of speakers, respectively. That is, the control device may receive angle information from each of the plurality of speakers.
  • both of the methods described in Figs. 20(a) and (b) can be used.
  • the positions of the speakers can be adjusted more accurately than when only one of the methods of FIG. 20(a) or (b) is used.
  • controlling device can measure the distance between the controlling device and the position of the speakers in order to ensure that the speakers are located at a suitable distance to provide a 5.1 channel surround sound system.
  • the control device may use information such as a received signal strength of an advertisement message transmitted by the speakers to measure a distance between the positions of the speakers.
  • 21 is a flowchart illustrating an example of performing a 5.1 surround channel setting method based on the method proposed in the present specification.
  • control device receives an advertisement message for measuring an angle between the control device and the speaker from the first speaker and the second speaker (S2110).
  • control device measures an angle between a reference point set in the control device and the positions of the speakers, respectively, based on the advertisement message.
  • the positions of the speakers may be adjusted so that the angle between the control device and the positions of the speakers satisfies a condition for forming a sweet spot.
  • the multi-ch source device performs a procedure for setting the first speaker, the second speaker, and the 5.1 surround channel to receive sound audio through the 5.1-channel surround sound system (S2120).
  • the multi-ch source device may be a TV.
  • the multi-ch source device transmits a connection request for establishing a connection to the first speaker and the second speaker.
  • a service and characteristic search procedure may be performed between the multi-ch source device and the first speaker and the second speaker.
  • audio role, capability information, ASE_ID, and the like may be exchanged between the multi-ch source device and the first speaker and the second speaker.
  • codec, quality of service (QoS), and location setting information may be exchanged between the multi-ch source device and the first speaker and the second speaker.
  • the multi-ch source device may enable ASE of the first speaker and the second speaker, and transmit a periodic advertisement message.
  • a 5.1 surround channel is formed between the multi-ch source device and the first speaker and the second speaker, and the multi-ch source device transmits audio data to the first speaker and the second speaker through the channel. Can be transferred to.
  • control device may transmit information on the measured positions of the first speaker and the second speaker to the multi-ch source device.
  • the operation of the control device transmitting information on the position of the speaker measured by the multi-ch source device may be performed between steps S2110 and S2120.
  • the multi-ch source device may set the first speaker and the second speaker and a 5.1 surround channel based on information on the location of the speaker.
  • information on the location may be used.
  • the multi-ch source device has an effect of forming a channel for transmitting audio data based on information on the positions of speakers received from the control device without directly determining the positions of the speakers.
  • 22 is a diagram illustrating an example of a packet format of an advertisement message used by a control device to measure a position of a speaker.
  • a CTE field may be inserted at the end of the advertisement packet.
  • Ad-Type metadata is located in front of the CTE field as in a general advertising packet format. Since the advertising packet of the advertisement message used by the control device to measure the position of the speaker is used in the 5.1 channel surround profile, the 5.1 channel surround profile UUID may be included in the Service Data Ad-Type field.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating an example in which a method for setting a speaker position proposed in the present specification is performed in a control device.
  • control device 23 relates to an operation in which the control device measures an angle between the control device and the speaker based on the angle of arrival (AoA) of an advertisement message transmitted by the speaker.
  • AoA angle of arrival
  • control device scans the advertisement message transmitted by the speaker (S2310).
  • control device determines whether advertisement messages of all speakers constituting the 5.1-channel surround sound system have been scanned (S2320).
  • step S2310 is performed.
  • the control device determines that advertisement messages of all speakers have been scanned, the control device measures an angle between the positions of the speakers and a reference point for measuring an angle set in the control device for each speaker (S2330).
  • control device determines whether the positions of the speakers are adjusted to satisfy the sweet spot based on the measured angle (S2340).
  • control device determines that the positions of the speakers have not been adjusted, operations from steps S2310 to S2340 may be performed again.
  • control device determines that the positions of the speakers have been adjusted, the control device stops the operation for setting the positions of the speakers.
  • 24 is a flowchart illustrating another example in which the method for setting a speaker position proposed in the present specification is performed in a control device.
  • AoD angle of arrival
  • the control device receives angle information for the AoD, and the control device controls based on the angle information. It relates to the operation of measuring the angle between the device and the speaker.
  • control device broadcasts an advertisement message (S2410).
  • the control device receives a connection request message from each of the speakers that have received the advertisement message (S2420).
  • a connection In order to set the speaker position based on the AoD measured by the speaker, since the control device needs to receive the angle information for the AoD from the speaker, a connection must be established between the control device and the speakers.
  • control device determines whether a connection with all the speakers has been established (S2430).
  • control device may perform the operation of step S2420 again.
  • the control device receives angle information from the speakers (S2440).
  • control device determines whether the positions of the speakers are adjusted based on the angle information (S2450).
  • control device may compare information related to a condition of a sweet spot previously set in the control device with AoD included in angle information.
  • control device may perform the operations of steps S2410 to S2440 again.
  • the control device determines that the positions of the speakers have been adjusted, the control device disconnects the connection with the speakers (S2460), and stops the operation for setting the positions of the speakers.
  • 25 is a diagram illustrating an example of setting an audio sound output angle of a speaker.
  • FIG. 25 shows an example in which the audio signal output angle of the speaker is set so that the audio sound output from the speaker (hereinafter referred to as an audio signal) is incident at a right angle to the control device (user). More specifically, in FIG. 25, it can be seen that the audio signals output from the FR speaker 2502 and the RR speaker 2503 are incident at a right angle to the control device (user).
  • the 5.1 channel surround sound system may not operate normally.
  • 26 is a flowchart illustrating an example in which a method of adjusting an audio sound output angle of a speaker proposed in the present specification is performed between a control device and speakers.
  • control device receives an advertisement message from the first speaker and the second speaker, respectively (S2610).
  • the advertisement message may not include a CTE field because the control device is not used to measure the positions (angles) of the first speaker and the second speaker.
  • control device transmits a connection request message for connection establishment to the first speaker and the second speaker, respectively, in response to the advertisement message (S2620).
  • the control device After the connection between the control device and the first speaker and the second speaker is respectively formed, the control device receives an audio signal (audio sound) from the first speaker and the second speaker, respectively, and the received audio signal The volume of the is measured (S2630).
  • the audio signal output angles of the first speaker and the second speaker may be adjusted based on the volume of the audio signal measured by the control device. More specifically, the control device may calculate values for adjusting the audio output angles of the first speaker and the second speaker based on the measured volume. The audio signal output angles of the first speaker and the second speaker may be adjusted based on the information on the calculated value. The control device may transmit information on a value for adjusting the audio signal output angle to the first speaker and the second speaker. In this case, if the first speaker and the second speaker are self-mounted with a motor for adjusting the angle of the output of the audio signal, the first speaker and the second speaker have a value for adjusting the angle of the output of the audio signal The audio signal output angle can be directly adjusted based on the information.
  • control device may receive an audio signal from the first speaker and the second speaker, each of which the position and the audio signal output angle are adjusted.
  • FIG. 27 is a flowchart illustrating an example in which a method for adjusting an audio sound output angle of a speaker proposed in the present specification is performed in a control device.
  • control device is in a state in which a connection has been established with speakers constituting the 5.1-channel surround sound system.
  • control device sets the volume to the same level for the speakers (S2710).
  • the control device determines whether or not the volume levels of the speakers are the same by respectively receiving the audio signals from the speakers and measuring the volume of the received audio signals (S2720).
  • the volume level of each speaker is the same, it corresponds to the case where the respective voice signals output from the speakers are incident at a right angle to the control device.
  • the control device may obtain a sound pressure level (SPL) for each frequency by dividing by monotone 100hz, 200hz, and 1000hz, and obtain a weighted average value according to a psycho-acoustic model.
  • the control device can obtain the SPL at once with the synthesized multi-tone for UX convenience. In this case, since the BT Portable Speaker does not have to have high sensitivity, using the synthesized Multi-tone can reduce the time required for the test.
  • step S2720 when the control device determines that the volume of each speaker is at the same level, the control device ends the operation for adjusting the audio sound output angle of the speaker.
  • control device determines that the volume of each of the speakers is not at the same level
  • the control device selects one of the speakers and adjusts the audio signal output angle of the selected one speaker ( S2730).
  • the control device determines whether the volume of the speaker whose angle is adjusted is measured as the maximum volume (S2740). That is, since the control device can know the size of the volume set for each speaker, the control device compares information on the volume level set for each speaker with the volume of the received voice signal, and adjusts the angle. It can be determined whether the volume of one speaker is measured as the maximum volume.
  • control device determines that the volume of the speaker whose angle is adjusted is not measured as the maximum volume, the control device may perform step S2730 again.
  • control device selects the next speaker and adjusts the audio signal output angle (S2750).
  • control device determines whether the audio signal output angle has been adjusted for all speakers (S2760).
  • control device may perform steps S2730 to S2760 again.
  • control device determines that the audio signal output angle for all speakers is adjusted, the control device ends the operation for adjusting the audio sound output angle of the speaker.
  • control device 28 is a diagram illustrating an example in which the control device measures AoA.
  • control device equipped with a plurality of antennas receives signals from the external positioning equipment Tx, connection between the control device and the external positioning equipment is not required. .
  • antennas mounted on the control device are spaced apart by a certain distance d.
  • the control device may use the following equation for AoA measurement.
  • ⁇ denotes a phase difference between signals each received from an antenna mounted on the control device. Also, ⁇ means the wavelength of the signal transmitted by the external positioning device.
  • the control device can calculate the AoA value through the ⁇ value.
  • the AoA can be calculated based on the distance between the antennas mounted on the control device, the wavelength of the signal transmitted by the external positioning equipment, and the phase difference between the signals received from each of the plurality of receiving antenna ends of the control device. have.
  • 29 is a diagram illustrating an example in which the control device measures AoD.
  • a control device equipped with one antenna receives a signal from an external positioning device (Tx) equipped with a plurality of antennas, and the control device reads the measured AoD. Since it is transmitted to the external positioning equipment, a connection between the control device and the external positioning equipment is required.
  • Tx external positioning device
  • antennas mounted on the external positioning equipment are spaced apart by a certain distance d.
  • the control device may use the following equation for AoD measurement.
  • ⁇ denotes a phase difference at the receiving end of the control device between signals transmitted from each antenna of the external positioning equipment. Also, ⁇ means the wavelength of the signal transmitted by the external positioning device.
  • the control device can calculate the AoD value through the ⁇ value.
  • AoD is the distance between the antennas mounted on the external positioning equipment, the wavelength of the signal transmitted by the external positioning equipment, and the receiving antenna of the control device between the signals transmitted through different antennas of the upper positioning equipment. It can be calculated based on the phase difference at the stage.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating an example in which a control device performs a method of measuring a position of a speaker and adjusting an angle of an audio signal output proposed in the present specification.
  • 30 relates to an example in the presence of two speakers.
  • the control device measures an angle between the positions of the speakers and a reference point set in the control device for angle measurement based on at least one of AoA or AoD.
  • the positions of the two speakers may be adjusted based on the measured angle.
  • the angle between the control device and the two speakers can be adjusted to be 110 degrees -110 degrees, respectively.
  • control device makes a connection with the two speakers, and receives audio signals from the two speakers, respectively.
  • the control device measures the volume level of the received audio signal, and determines whether the audio signal output angles of the two speakers are set so that the audio signals of the two speakers are vertically incident on the control device. I can.
  • the control device outputs the audio signals of the two speakers You can adjust the angle.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating another example in which a control device performs a method of measuring a position of a speaker and adjusting an angle of an audio signal output proposed in the present specification.
  • 31 relates to an example in the presence of four speakers.
  • FIG. 31 is the same as that of FIG. 30 except that two speakers are added, so a description thereof will be omitted.
  • FIG. 32 is a flowchart illustrating an example of an operation of a control device in performing a method of receiving a voice signal from at least one device by the control device proposed in the present specification.
  • the control device receives a first advertisement message for measuring declination between devices from the at least one device, respectively Do (S3210).
  • the first advertisement message may include a data field for the control device to measure each first declination, and the data field may be a constant tone extension (CTE) field.
  • CTE constant tone extension
  • the CTE field may be a bit sequence in which '0' and '1' are repeated.
  • control device measures a declination angle between a reference point set in the control device and the positions of the at least one device based on the first advertisement message (S3220).
  • the positions of the at least one device are respectively adjusted such that the respective declination angle satisfies a specific angle for receiving a speech signal.
  • the respective declination is the distance between the plurality of antennas included in the control device, the wavelength of the first advertisement message each transmitted by the at least one device, and the respective received from the plurality of antenna ends. It may be calculated based on the phase difference between the first advertisement messages.
  • control device receives each of the first voice signals from the at least one device based on the respectively adjusted positions (S3230).
  • control device measures the volume of each of the received first voice signals (S3240).
  • the voice signal output angles of the at least one device are respectively adjusted so that the voice signal received by the control device is incident at a right angle with respect to the control device.
  • control device further receives a second audio signal from the at least one device based on (i) the respectively adjusted positions and (ii) the respectively adjusted audio signal output angle of the at least one device. can do.
  • control device receives a second advertisement message for forming a connection for measuring the volume of the first voice signal from the at least one device, respectively, and receives a connection request message based on the second advertisement message.
  • An operation of transmitting each of the at least one device and receiving a connection response message from the at least one device in response to the connection request message may be further performed.
  • the second advertisement message may not include the CTE field.
  • control device broadcasts a second advertisement message for measuring an angle between devices to the at least one device through the plurality of antennas, and receives a connection request message from the at least one device, respectively, and the In response to the connection request message, a connection response message may be transmitted to the at least one device, and declination information may be respectively received from the at least one device.
  • each of the declination information includes information on a specific declination angle between the reference point set in the control device and a location of a specific device among the at least one device, and the specific declination is measured based on the second advertisement message. I can.
  • the specific declination is the distance between the plurality of antennas, the wavelength of the second advertisement message broadcasted through the plurality of antennas, and the second advertisement message broadcasted through the plurality of antennas, respectively. It can be calculated based on the phase difference at the receiving end of a specific device.
  • the positions of the at least one device may be adjusted further based on the declination information respectively received from the at least one device.
  • an embodiment of the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention provides one or more ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), and FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, etc.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, etc.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, or function that performs the functions or operations described above.
  • the software code can be stored in a memory and driven by a processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor through various known means.

Landscapes

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Abstract

본 명세서는 근거리 무선 통신 시스템에서 제어 디바이스가 적어도 하나의 디바이스로부터 음성 신호를 수신하는 방법 및 이에 대한 장치에 관한 것이다. 본 명세서에 의하면, 근거리 무선 통신 시스템에서 제어 디바이스가 적어도 하나의 디바이스로부터 음성 신호를 수신하는 방법은, 디바이스들 사이의 편각 측정을 위한 제 1 광고 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신하고, 상기 제 1 광고 메시지에 기초하여 상기 제어 디바이스에 설정된 기준점과 상기 적어도 하나의 디바이스 위치들 사이의 각각의 편각을 측정하고, 상기 측정된 각각의 편각에 기초하여, 상기 각각의 편각이 음성 신호 수신을 위한 특정 각도를 만족하도록 상기 적어도 하나의 디바이스의 상기 위치들이 각각 조정되고, 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 상기 각각 조정된 위치들에 기초하여 제 1 음성 신호를 각각 수신하고, 상기 각각 수신된 제 1 음성 신호의 볼륨(volume)을 측정하는 단계를 포함하되, 상기 측정된 볼륨에 기초하여, 상기 제어 디바이스가 수신하는 음성 신호는 상기 제어 디바이스에 대하여 직각으로 입사되도록 상기 적어도 하나의 디바이스의 음성 신호 출력 각도가 각각 조정되는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 블루투스 저전력을 이용한 음성 신호 수신 방법 및 이에 대한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로써, 특히 블루투스 저전력을 이용한 음성 신호 수신 방법 및 이에 대한 장치에 관한 것이다.
블루투스는 근거리에서 각종 디바이스들을 무선으로 연결하여 데이터를 주고 받을 수 있는 근거리 무선 기술 규격이다. 블루투스(Bluetooth) 통신을 이용하여 두 기기간 무선 통신을 수행하고자 하는 경우, 사용자(User)는 통신하고자 하는 블루투스(Bluetooth) 디바이스(Device)들을 검색(Discovery)하고 연결(Connection)을 요청하는 절차를 수행한다. 본 발명에서 디바이스는 기기, 장치를 의미할 수 있다.
이때, 사용자는 블루투스 디바이스를 이용하여 사용하고자 하는 블루투스 통신방법에 기초하여 블루투스 디바이스를 검색한 후 연결을 수행할 수 있다.
블루투스 통신방법에는 BR/EDR (Basic Rate/Enhanced Data Rate)방식과 저전력 방식인 LE (Low Energy)방식이 있다. BR/EDR 방식은 블루투스 클래식 (Bluetooth Classic)라고 호칭될 수 있다. 블루투스 클래식 방식은 베이직 레이트(Basic Rate)를 이용하는 블루투스 1.0부터 이어져온 블루투스 기술과 블루투스 2.0에서부터 지원되는 인핸스드 데이터 레이트(Enhanced Data Rate)를 이용하는 블루투스 기술을 포함한다.
블루투스 저전력 에너지(Bluetooth Low energy, 이하 블루투스 LE라고 한다.)기술은 블루투스 4.0부터 적용되어 적은 전력을 소모하여 수백 키로바이트(KB)의 정보를 안정적으로 제공할 수 있다. 이러한 블루투스 저전력 에너지 기술은 속성 프로토콜(Attribute Protocol)을 활용해서 디바이스(Device) 간 정보를 교환하게 된다. 이러한 블루투스 LE 방식은 헤더의 오버헤드(overhead)를 줄이고 동작을 간단하게 해서 에너지 소비를 줄일 수 있다.
블루투스 기기들 중에는 디스플레이(Display)나 유저인터페이스(User Interface)가 없는 제품들도 있다. 다양한 종류의 블루투스 기기들과 그 중에서도 유사기술이 적용된 블루투스 기기들 간의 연결 / 관리 / 제어 / 분리 (Connection / Management / Control / Disconnection)의 복잡도가 증가하고 있다.
또한, 블루투스는 비교적 저전력, 저비용으로 비교적 빠른 속도를 낼 수 있으나, 전송 거리가 일반적으로 최대 100m로 한정적이므로, 한정된 공간에서 사용하기 적합하다.
본 명세서는 무선 통신 시스템에서 블루투스 저전력을 이용한 음성 신호 수신 방법 및 이에 대한 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 명세서는 무선 통신 시스템에서 제어 디바이스가 음성 신호를 수신하기 위해 적어도 하나의 디바이스들의 위치를 조정하는 방법 및 이에 대한 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 명세서는 무선 통신 시스템에서 제어 디바이스가 음성 신호를 수신하기 위해 제어 디바이스와 적어도 하나의 디바이스들의 위치 간의 각도를 조정하는 방법 및 이에 대한 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 명세서는 무선 통신 시스템에서 제어 디바이스가 음성 신호를 수신하기 위해 제어 디바이스가 적어도 하나의 디바이스들이 음성 신호를 출력하는 음성 신호 출력 각도를 조정하는 방법 및 이에 대한 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 명세서에서 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.
본 명세서는 근거리 무선 통신 시스템에서 제어 디바이스가 적어도 하나의 디바이스로부터 음성 신호를 수신하는 방법 및 이에 대한 장치를 제공한다.
보다 구체적으로, 본 명세서는, 근거리 무선 통신 시스템에서 제어 디바이스가 적어도 하나의 디바이스로부터 음성 신호를 수신하는 방법은, 디바이스들 사이의 편각 측정을 위한 제 1 광고 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신하는 단계; 상기 제 1 광고 메시지에 기초하여 상기 제어 디바이스에 설정된 기준점과 상기 적어도 하나의 디바이스 위치들 사이의 각각의 편각을 측정하는 단계, 상기 측정된 각각의 편각에 기초하여, 상기 각각의 편각이 음성 신호 수신을 위한 특정 각도를 만족하도록 상기 적어도 하나의 디바이스의 상기 위치들이 각각 조정되고; 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 상기 각각 조정된 위치들에 기초하여 제 1 음성 신호를 각각 수신하는 단계; 및 상기 각각 수신된 제 1 음성 신호의 볼륨(volume)을 측정하는 단계를 포함하되, 상기 측정된 볼륨에 기초하여, 상기 제어 디바이스가 수신하는 음성 신호는 상기 제어 디바이스에 대하여 직각으로 입사되도록 상기 적어도 하나의 디바이스의 음성 신호 출력 각도가 각각 조정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는, 상기 적어도 하나의 디바이스의 (i) 상기 각각 조정된 위치들 및 (ii) 상기 각각 조정된 음성 신호 출력 각도에 기초하여 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 제 2 음성 신호를 각각 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는, 상기 제 1 음성 신호의 상기 볼륨을 측정하기 위한 연결을 형성하기 위한 제 2 광고 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신하는 단계; 상기 제 2 광고 메시지에 기초하여 연결 요청 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로 각각 전송하는 단계; 및 상기 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 연결 응답 메시지를 각각 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는, 상기 제 1 광고 메시지는 상기 제어 디바이스가 상기 각각의 제 1 편각을 측정하기 위한 데이터 필드를 포함하고, 상기 데이터 필드는 CTE(constant tone extension) 필드인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는, 상기 CTE 필드는 ‘0’ 과 ‘1’이 반복되는 비트(bit) 시퀀스(sequence)인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는, 상기 제 2 광고 메시지는 상기 CTE 필드를 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는, 상기 각각의 편각은 상기 제어 디바이스에 포함된 복수의 안테나 사이의 거리, 상기 적어도 하나의 디바이스가 각각 전송한 상기 제 1 광고 메시지의 파장(wavelength) 및 상기 복수의 안테나 단에서 각각 수신된 상기 제 1 광고 메시지 간의 위상 차이에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는, 디바이스들 사이의 각도 측정을 위한 제 2 광고 메시지를 상기 복수의 안테나를 통하여 상기 적어도 하나의 디바이스로 브로드캐스트하는 단계; 연결 요청 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신하는 단계; 상기 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 적어도 하나의 디바이스로 연결 응답 메시지를 각각 전송하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 디바이스들로부터 편각 정보를 각각 수신하는 단계를 포함하되, 상기 편각 정보 각각은 상기 제어 디바이스에 설정된 상기 기준점과 상기 적어도 하나의 디바이스 중 특정 디바이스의 위치 사이의 특정 편각에 대한 정보를 포함하고, 상기 특정 편각은 상기 제 2 광고 메시지에 기초하여 측정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는, 상기 특정 편각은 상기 복수의 안테나 사이의 상기 거리, 상기 복수의 안테나를 통하여 각각 브로드캐스트된 상기 제 2 광고 메시지의 파장 및 상기 복수의 안테나를 통하여 각각 브로드캐스트된 상기 제 2 광고 메시지 간의 상기 특정 디바이스의 수신 단에서의 위상 차이에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는, 상기 적어도 하나의 디바이스의 상기 위치들은 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신된 상기 편각 정보에 더 기초하여 조정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는, 근거리 무선 통신 시스템에서 적어도 하나의 디바이스로부터 음성 신호를 수신하는 제어 디바이스는, 무선 신호를 송신하기 위한 전송기(transmitter); 무선 신호를 수신하기 위한 수신기(receiver); 및 상기 전송기 및 수신기와 기능적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 디바이스들 사이의 편각 측정을 위한 제 1 광고 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신하도록 상기 수신기를 제어하고, 상기 제 1 광고 메시지에 기초하여 상기 제어 디바이스에 설정된 기준점과 상기 적어도 하나의 디바이스 위치들 사이의 각각의 편각을 측정하도록 제어하고, 상기 측정된 각각의 편각에 기초하여, 상기 각각의 편각이 음성 신호 수신을 위한 특정 각도를 만족하도록 상기 적어도 하나의 디바이스의 상기 위치들이 각각 조정되고, 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 상기 각각 조정된 위치들에 기초하여 제 1 음성 신호를 각각 수신하도록 상기 수신기를 제어하고, 상기 각각 수신된 제 1 음성 신호의 볼륨(volume)을 측정하도록 제어하되, 상기 측정된 볼륨에 기초하여, 상기 제어 디바이스가 수신하는 음성 신호는 상기 제어 디바이스에 대하여 직각으로 입사되도록 상기 적어도 하나의 디바이스의 음성 신호 출력 각도가 각각 조정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는, 상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 디바이스의 (i) 상기 각각 조정된 위치들 및 (ii) 상기 각각 조정된 음성 신호 출력 각도에 기초하여 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 제 2 음성 신호를 각각 수신하는 상기 수신기를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는, 상기 프로세서는, 상기 제 1 음성 신호의 상기 볼륨을 측정하기 위한 연결을 형성하기 위한 제 2 광고 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신하도록 상기 수신기를 제어하고, 상기 제 2 광고 메시지에 기초하여 연결 요청 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로 각각 전송하도록 상기 전송기를 제어하고, 및 상기 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 연결 응답 메시지를 각각 수신하도록 상기 수신기를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는, 상기 제 1 광고 메시지는 상기 제어 디바이스가 상기 각각의 제 1 편각을 측정하기 위한 데이터 필드를 포함하고, 상기 데이터 필드는 CTE(constant tone extension) 필드인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는, 상기 CTE 필드는 ‘0’ 과 ‘1’이 반복되는 비트(bit) 시퀀스(sequence)인 것을 특징으로 한다.
본 명세서는 무선 통신 시스템에서 블루투스 저전력을 이용한 음성 신호 수신할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서는 무선 통신 시스템에서 제어 디바이스가 음성 신호를 수신하기 위해 적어도 하나의 디바이스들의 위치를 조정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서는 무선 통신 시스템에서 제어 디바이스가 음성 신호를 수신하기 위해 제어 디바이스와 적어도 하나의 디바이스들의 위치 간의 각도를 조정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서는 무선 통신 시스템에서 제어 디바이스가 음성 신호를 수신하기 위해 제어 디바이스가 적어도 하나의 디바이스들이 음성 신호를 출력하는 음성 신호 출력 각도를 조정할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 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.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 명세서에서 제안하는 블루투스 저전력 에너지 기술을 이용하는 무선 통신 시스템의 일 예를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 명세서에서 제안하는 방법들을 구현할 수 있는 디바이스의 내부 블록도의 일 예를 나타낸다.
도 3은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 블루투스 통신 아키텍처(Architecture)의 일 예를 나타낸다.
도 4는 블루투스 저전력 에너지의 GATT(Generic Attribute Profile)의 구조의 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 저전력 에너지 기술에서 연결 절차 방법의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 TV와 스피커로 구성된 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템의 일 예를 나타낸 도이다.
도 7은 TV와 스피커로 구성된 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템의 일 예를 나타낸 도이다.
도 8은 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 사용자에게 사운드 오디오를 제공하기 위한 TV와 스피커 사이에 수행되는 동작의 일 예를 나타낸 도이다.
도 9는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 스피커가 내장된 TV와 2개의 스피커 사이에서 수행되는 동작의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 10은 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 스피커가 내장된 TV와 2개의 스피커 사이에서 수행되는 동작의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 11은 BIS 채널을 통하여 전송되는 데이터 패킷 포맷의 예시들을 나타낸 도이다.
도 12는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 사용자에게 사운드 오디오를 제공하기 위한 스피커가 내장된 TV와 2개의 스피커 사이에 수행되는 동작의 일 예를 나타낸다.
도 13은 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 스피커가 내장된 TV와 3개의 스피커 사이에서 수행되는 동작의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 14는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 사용자에게 사운드 오디오를 제공하기 위한 스피커가 내장된 TV와 3개의 스피커 사이에 수행되는 동작의 일 예를 나타낸다.
도 15는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 스피커가 내장된 TV와 5개의 스피커 사이에서 수행되는 동작의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 16은 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 스피커가 내장되지 않은 TV와 6개의 스피커 사이에서 수행되는 동작의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 17은 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서의 개략적인 스피커 배치의 예시들을 나타낸 도이다.
도 18은 스피커 개수에 따라 스윗 스팟을 구성하는 예시들을 나타낸 도이다.
도 19는 스피커들의 위치(각도)를 측정하기 위하여 제어 디바이스에 기준점이 설정되는 방식의 예시들을 나타낸 도이다.
도 20은 제어 디바이스가 스피커의 위치 조정을 위해 제어 디바이스와 스피커 사이의 각도를 측정하는 동작의 예시들을 나타내는 흐름도이다.
도 21은 본 명세서에서 제안하는 방법에 기초한 5.1 서라운드 채널 설정 방법이 수행되는 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 22는 제어 디바이스가 스피커의 위치를 측정하기 위해 사용되는 광고 메시지의 패킷 포맷의 일 예를 나타낸 도이다.
도 23은 본 명세서에서 제안하는 스피커 위치 설정 방법이 제어 디바이스에서 수행되는 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 24는 본 명세서에서 제안하는 스피커 위치 설정 방법이 제어 디바이스에서 수행되는 또 다른 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 25는 스피커의 오디오 사운드 출력 각도 설정의 일 예를 나타낸 도이다.
도 26은 본 명세서에서 제안하는 스피커의 오디오 사운드 출력 각도를 조정하는 방법이 제어 디바이스와 스피커들 사이에서 수행되는 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 27은 본 명세서에서 제안하는 스피커의 오디오 사운드 출력 각도를 조정하는 방법이 제어 디바이스에서 수행되는 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 28은 제어 디바이스가 AoA를 측정하는 일 예를 나타낸 도이다.
도 29는 제어 디바이스가 AoD를 측정하는 일 예를 나타낸 도이다.
도 30은 제어 디바이스가 본 명세서에서 제안하는 스피커의 위치 측정 및 음성 신호 출력 각도 조정 방법을 수행하는 일 예를 나타낸 도이다.
도 31은 제어 디바이스가 본 명세서에서 제안하는 스피커의 위치 측정 및 음성 신호 출력 각도 조정 방법을 수행하는 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 32는 본 명세서에서 제안하는 제어 디바이스가 적어도 하나의 디바이스로부터 음성 신호를 수신하는 방법을 수행하는 제어 디바이스 동작의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하, 본 발명과 관련된 방법 및 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "유닛", "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
도 1은 본 명세서에서 제안하는 블루투스 저전력 에너지 기술을 이용하는 무선 통신 시스템의 일 예를 나타낸 개략도이다.
무선 통신 시스템(100)은 적어도 하나의 서버 디바이스(Server Device, 120) 및 적어도 하나의 클라이언트 디바이스(Client Device, 110)를 포함한다.
서버 장치와 클라이언트 장치는 블루투스 저전력 에너지(Bluetooth Low Energy:BLE, 이하 편의상 'BLE'로 표현한다.) 기술을 이용하여 블루투스 통신을 수행한다.
먼저, BLE 기술은 블루투스 BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Data Rate) 기술과 비교하여, 상대적으로 작은 duty cycle을 가지며 저 가격 생산이 가능하고, 저속의 데이터 전송률을 통해 전력 소모를 크게 줄일 수 있어 코인 셀(coin cell) 배터리를 이용할 경우 1년 이상 동작이 가능하다.
또한, BLE 기술에서는 디바이스 간 연결 절차를 간소화하였으며, 패킷 사이즈도 블루투스 BR/EDR 기술에 비해 작게 설계되어 있다.
BLE 기술에서, (1) RF 채널수는 40개이며, (2) 데이터 전송 속도는 1Mbps를 지원하며, (3) 토폴로지는 스캐터넷 구조이며, (4) latency는 3ms이며, (5) 최대 전류는 15mA 이하이며, (6) 출력 전력은 10mW(10dBm) 이하이며, (7) 휴대폰, 시계, 스포츠, 헬스케어, 센서, 기기제어 등의 어플리케이션에 주로 사용된다.
상기 서버 장치(120)는 다른 장치와의 관계에서 클라이언트 장치로 동작할 수 있고, 상기 클라이언트 장치는 다른 장치와의 관계에서 서버 장치로 동작할 수 있다. 즉, BLE 통신 시스템에서 어느 하나의 장치는 서버 장치 또는 클라이언트 장치로 동작하는 것이 가능하며, 필요한 경우, 서버 장치 및 클라이언트 장치로 동시에 동작하는 것도 가능하다.
상기 서버 장치(120)는 데이터 서비스 장치(Data Service Device), 슬레이브 디바이스(slave device) 디바이스, 슬레이브(slave), 서버, 컨덕터(Conductor), 호스트 디바이스(Host Device), 게이트웨이(Gateway), 센싱 장치(Sensing Device), 모니터링 장치(monitoring device), 제 1 디바이스, 제 2 디바이스 등으로 표현될 수 있다.
상기 클라이언트 디바이스(110)는 마스터 디바이스(master device), 마스터(master), 클라이언트, 멤버(Member), 센서 디바이스, 싱크 디바이스(Sink Device), 콜렉터(Collector), 제 3 디바이스, 제 4 디바이스 등으로 표현될 수 있다.
서버 장치와 클라이언트 장치는 상기 무선 통신 시스템의 주요 구성요소에 해당하며, 상기 무선 통신 시스템은 서버 장치 및 클라이언트 장치 이외에도 다른 구성요소를 포함할 수 있다.
상기 서버 장치는 클라이언트 장치로부터 데이터를 제공 받고, 클라이언트 장치와 직접 통신을 수행함으로써, 클라이언트 장치부터 데이터 요청을 수신하는 경우, 응답을 통해 클라이언트 장치로 데이터를 제공하는 장치를 말한다.
또한, 상기 서버 장치는 클라이언트 장치로 데이터 정보를 제공하기 위해 클라이언트 장치에게 알림/통지(Notification) 메시지, 지시(Indication) 메시지를 보낸다. 또한, 상기 서버 장치는 상기 클라이언트 장치로 지시 메시지를 전송하는 경우, 상기 클라이언트로부터 상기 지시 메시지에 대응하는 확인(Confirm) 메시지를 수신한다.
또한, 상기 서버 장치는 알림, 지시, 확인 메시지들을 클라이언트 디바이스와 송수신하는 과정에서 출력부(Display Unit)을 통해서 사용자에게 데이터 정보를 제공하거나 입력부(User Input Interface)를 통해 사용자로부터 입력되는 요청을 수신할 수 있다.
또한, 상기 서버 장치는 상기 클라이언트 장치와 메시지를 송수신하는 과정에서 메모리(memory unit)로부터 데이터를 읽어 오거나 새로운 데이터를 해당 메모리에 쓸 수 있다.
또한, 하나의 서버 장치는 다수의 클라이언트 장치들과 연결될 수 있으며, 본딩(Bonding) 정보를 활용하여 클라이언트 장치들과 쉽게 재 연결(또는 접속)이 가능하다.
상기 클라이언트 장치 (120)는 서버 장치에게 데이터 정보 및 데이터 전송을 요청하는 장치를 말한다.
클라이언트 장치는 상기 서버 장치로부터 알림 메시지, 지시 메시지 등을 통해 데이터를 수신하고, 지시 메시지를 상기 서버 디바이스로부터 수신하는 경우, 상기 지시 메시지에 대한 응답으로 확인 메시지를 보낸다.
상기 클라이언트 장치도 마찬가지로 상기 서버 장치와 메시지들을 송수신하는 과정에서 출력부를 통해 사용자에게 정보를 제공하거나 입력부를 통해 사용자로부터의 입력을 수신할 수 있다.
또한, 상기 클라이언트 장치는 상기 서버 장치와 메시지를 송수신하는 과정에서 메모리로부터 데이터를 읽어 오거나 새로운 데이터를 해당 메모리에 쓸 수 있다.
상기 서버 장치 및 클라이언트 장치의 출력부, 입력부 및 메모리 등과 같은 하드웨어 구성요소에 대해서는 도 2에서 구체적으로 살펴보기로 한다.
또한, 상기 무선 통신 시스템은 블루투스 기술을 통해 개인 영역 네트워킹(Personal Area Networking:PAN)을 구성할 수 있다. 일 예로, 상기 무선 통신 시스템에서는 디바이스 간 개인적인 피코넷(private piconet)을 확립함으로써 파일, 서류 등을 신속하고 안전하게 교환할 수 있다.
도 2는 본 명세서에서 제안하는 방법들을 구현할 수 있는 디바이스의 내부 블록도의 일 예를 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이, 서버 디바이스(110)는 출력부(Display Unit, 111), 입력부(User Input Interface, 112), 전력 공급부(Power Supply Unit, 113), 프로세서(Processor, 114), 메모리(Memory Unit, 115), 블루투스 인터페이스(Bluetooth Interface, 116), 다른 통신 인터페이스(Other Interface, 117) 및 통신부(또는 송수신부, 118)를 포함한다.
상기 출력부(111), 입력부(112), 전력 공급부(113), 프로세서(114), 메모리(115), 블루투스 인터페이스(116), 다른 통신 인터페이스(117) 및 통신부(118)는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하기 위해 기능적으로 연결되어 있다.
또한, 클라이언트 디바이스(120)는 출력부(Display Unit, 121), 입력부(User Input Interface, 122), 전력 공급부(Power Supply Unit, 123), 프로세서(Processor, 124), 메모리(Memory Unit, 125), 블루투스 인터페이스(Bluetooth Interface, 126) 및 통신부(또는 송수신부, 127)를 포함한다.
상기 출력부(121), 입력부(122), 전력 공급부(123), 프로세서(124), 메모리(125), 블루투스 인터페이스(126), 및 통신부(127)는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하기 위해 기능적으로 연결되어 있다.
상기 블루투스 인터페이스(116,126)는 블루투스 기술을 이용하여 디바이스들 간의 요청/응답, 명령, 알림, 지시/확인 메시지 등 또는 데이터 전송이 가능한 유닛(또는 모듈)을 말한다.
상기 메모리(115,125)는 다양한 종류의 디바이스에 구현되는 유닛으로서, 다양한 종류의 데이터가 저장되는 유닛을 말한다.
상기 프로세서(114,124)는 서버 디바이스(110) 또는 클라이언트 디바이스(120)의 전반적인 동작을 제어하는 모듈을 말하며, 블루투스 인터페이스 및 다른 통신 인터페이스로 메시지를 전송 요청 및 수신받은 메시지를 처리하도록 제어한다.
상기 프로세서(114,124)는 제어부, 제어 유닛(Control Unit), 컨트롤러 등으로 표현될 수 있다.
상기 프로세서(114,124)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다.
상기 프로세서(114,124)는 서버 디바이스(110)로부터 광고(Advertising) 메시지를 수신하도록 상기 통신부를 제어하며, 상기 서버 디바이스(110)로 스캔 요청(Scan Request) 메시지를 전송하고, 상기 서버 디바이스(110)로부터 상기 스캔 요청에 대한 응답으로 스캔 응답(Scan Response) 메시지를 수신하도록 상기 통신부를 제어하며, 상기 서버 디바이스(110)와 블루투스 연결 설정을 위해 상기 서버 디바이스(110)로 연결 요청(Connect Request) 메시지를 전송하도록 상기 통신부를 제어한다.
또한, 상기 프로세서(114,124)는 상기 연결 절차를 통해 블루투스 LE 커넥션(Connection)이 형성된 이후, 상기 서버 디바이스(110)로부터 속성 프로토콜을 이용하여 데이터를 읽어오거나(Read), 기록(Write)할 수 있도록 상기 통신부를 제어한다.
상기 메모리(115,125)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.
상기 통신부(118,127)는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
상기 메모리(115,125)는 프로세서(114,124) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(114,124)와 연결될 수 있다.
상기 출력부(111,121)는 디바이스의 상태 정보 및 메시지 교환 정보 등을 화면을 통해서 사용자에게 제공하기 위한 모듈을 말한다.
상기 전력 공급부(전원 공급부, 113, 123)는 제어부의 제어 하에 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급해주는 모듈을 말한다.
앞에서 살핀 것처럼, BLE 기술에서는 작은 duty cycle을 가지며, 저속의 데이터 전송률을 통해 전력 소모를 크게 줄일 수 있다.
도 3은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 블루투스 통신 아키텍처(Architecture)의 일 예를 나타낸다.
구체적으로, 도 3은 블루투스 LE(Low Energy)의 아키텍처의 일 예를 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, BLE 구조는 타이밍이 중요한 무선장치 인터페이스를 처리하도록 동작가능한 컨트롤러 스택(Controller stACK)과 고레벨(high level) 데이터를 처리하도록 동작가능한 호스트 스택(Host stACK)을 포함한다.
상기 Controller stack은 Controller로 호칭될 수도 있으나, 앞서 도 2에서 언급한 디바이스 내부 구성요소인 프로세서와의 혼동을 피하기 위해 이하에서는 Controller stACK으로 표현하기로 한다.
먼저, 컨트롤러 스택은 블루투스 무선장치를 포함할 수 있는 통신 모듈과, 예를 들어, 마이크로프로세서와 같은 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있는 프로세서 모듈을 이용하여 구현될 수 있다.
호스트 스택은 프로세서 모듈 상에서 작동되는 OS의 일부로서, 또는 OS 위의 패키지(package)의 인스턴스 생성(instantiation)으로서 구현될 수 있다.
일부 사례들에서, 컨트롤러 스택 및 호스트 스택은 프로세서 모듈 내의 동일한 프로세싱 디바이스 상에서 작동 또는 실행될 수 있다.
호스트 스택은 GAP(Generic Access Profile,310), GATT based Profiles(320), GATT(Generic Attribute Profile,330), ATT(Attribute Protocol,340), SM(Security Manage,350), L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol,360)을 포함한다. 다만, 호스트 스택은 이것으로 한정되지는 않고 다양한 프로토콜들 및 프로파일들을 포함할 수 있다.
호스트 스택은 L2CAP을 사용하여 블루투스 상위에서 제공하는 다양한 프로토콜, 프로파일 등을 다중화(multiplexing)한다.
먼저, L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol,360)은 특정 프로토콜 또는 프로파일에게 데이터를 전송하기 위한 하나의 양방향 채널을 제공한다.
L2CAP은 상위 계층 프로토콜들 사이에서 데이터를 다중화(multiplex)하고, 패키지(package)들을 분할(segment) 및 재조립(reassemble)하고, 멀티캐스트 데이터 송신을 관리하도록 동작 가능할 수 있다.
BLE 에서는 3개의 고정 채널(signaling CH을 위해 1개, Security Manager를 위해 1개, Attribute protocol을 위해 1개)을 사용한다.
반면, BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Data Rate)에서는 동적인 채널을 사용하며, protocol service multiplexer, retransmission, streaming mode 등을 지원한다.
SM(Security Manager,350)은 디바이스를 인증하며, 키 분배(key distribution)를 제공하기 위한 프로토콜이다.
ATT(Attribute Protocol,340)는 서버-클라이언트(Server-Client) 구조로 상대 디바이스의 데이터를 접근하기 위한 규칙을 정의한다. ATT에는 6가지의 메시지 유형(Request, Response, Command, Notification, Indication, Confirmation)이 있다.
즉, (1) 요청(Request) 및 응답(Response) 메시지: Request 메시지는 클라이언트 디바이스에서 서버 디바이스로 특정 정보를 요청하기 위한 메시지이며, Response 메시지는 Request 메시지에 대한 응답 메시지로서, 서버 디바이스에서 클라이언트 디바이스로 전송되는 메시지를 말한다.
(2)Command 메시지: 클라이언트 디바이스에서 서버 디바이스로 특정 동작의 명령을 지시하기 위해 전송하는 메시지로, 서버 디바이스는 Command 메시지에 대한 응답을 클라이언트 디바이스로 전송하지 않는다.
(3)Notification 메시지: 서버 디바이스에서 클라이언트 디바이스로 이벤트 등과 같은 통지를 위해 전송하는 메시지로, 클라이언트 디바이스는 Notification 메시지에 대한 확인 메시지를 서버 디바이스로 전송하지 않는다.
(4)Indication 및 Confirm 메시지: 서버 디바이스에서 클라이언트 디바이스로 이벤트 등과 같은 통지를 위해 전송하는 메시지로, Notification 메시지와는 달리, 클라이언트 디바이스는 Indication 메시지에 대한 확인 메시지를 서버 디바이스로 전송한다.
GAP(Generic Access Profile)는 BLE 기술을 위해 새롭게 구현된 계층으로, BLE 디바이스들 간의 통신을 위한 역할 선택, 멀티 프로파일 작동이 어떻게 일어나는지를 제어하는데 사용된다.
또한, GAP는 디바이스 발견, 연결 생성 및 보안 절차 부분에 주로 사용되며, 사용자에게 정보를 제공하는 방안을 정의하며, 하기와 같은 attribute의 type을 정의한다.
(1)Service : 데이터와 관련된 behavior의 조합으로 디바이스의 기본적인 동작을 정의
(2)Include : 서비스 사이의 관계를 정의
(3)Characteristics : 서비스에서 사용되는 data 값
(4)Behavior : UUID(Universal Unique Identifier, value type)로 정의된 컴퓨터가 읽을 수 있는 포맷
GATT-based Profiles은 GATT에 의존성을 가지는 profile 들로 주로 BLE 디바이스에 적용된다. GATT-based Profiles은 Battery, Time, FindMe, Proximity, Time, Object Delivery Service 등일 수 있다. GATT-based Profiles의 구체적인 내용은 하기와 같다.
Battery : 배터리 정보 교환 방법
Time : 시간 정보 교환 방법
FindMe : 거리에 따른 알람 서비스 제공
Proximity : 배터리 정보 교환 방법
Time : 시간 정보 교환 방법
GATT는 서비스들의 구성 시에 ATT가 어떻게 이용되는지를 설명하는 프로토콜로서 동작 가능할 수 있다. 예를 들어, GATT는 ATT 속성들이 어떻게 서비스들로 함께 그룹화되는지를 규정하도록 동작 가능할 수 있고, 서비스들과 연계된 특징들을 설명하도록 동작 가능할 수 있다.
따라서, GATT 및 ATT는 디바이스의 상태와 서비스들을 설명하고, 특징들이 서로 어떻게 관련되며 이들이 어떻게 이용되는지를 설명하기 위하여, 특징들을 사용할 수 있다.
컨트롤러(Controller) 스택은 물리 계층(Physical Layer,390), 링크 계층(Link Layer,380) 및 호스트 컨트롤러 인터페이스(Host Controller Interface,370)를 포함한다.
물리 계층(무선 송수신 모듈,390)은 2.4 GHz 무선 신호를 송수신하는 계층으로 GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation과 40 개의 RF 채널로 구성된 frequency hopping 기법을 사용한다.
링크 계층(380)은 블루투스 패킷을 전송하거나 수신한다.
또한, 링크 계층은 3개의 Advertising 채널을 이용하여 Advertising, Scanning 기능을 수행한 후에 디바이스 간 연결을 생성하고, 37개 Data 채널을 통해 최대 42bytes 의 데이터 패킷을 주고 받는 기능을 제공한다.
HCI(Host Controller Interface)는 Host 스택과 Controller 스택 사이의 인터페이스를 제공하여, Host 스택에서 command와 Data를 Controller 스택으로 제공하게 하며, Controller 스택에서 event와 Data를 Host 스택으로 제공하게 해준다.
이하에서, 블루투스 저전력 에너지(Bluetooth Low Energy:BLE) 기술의 절차(Procedure)들에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
BLE 절차는 디바이스 필터링 절차(Device Filtering Procedure), 광고 절차(Advertising Procedure), 스캐닝 절차(Scanning Procedure), 디스커버링 절차(Discovering Procedure), 연결 절차(Connecting Procedure) 등으로 구분될 수 있다.
디바이스 필터링 절차(Device Filtering Procedure)
디바이스 필터링 절차는 컨트롤러 스택에서 요청, 지시, 알림 등에 대한 응답을 수행하는 디바이스들의 수를 줄이기 위한 방법이다.
모든 디바이스에서 요청 수신 시, 이에 대해 응답하는 것이 불필요하기 때문에, 컨트롤러 스택은 요청을 전송하는 개수를 줄여서, BLE 컨트롤러 스택에서 전력 소비가 줄 수 있도록 제어할 수 있다.
광고 디바이스 또는 스캐닝 디바이스는 광고 패킷, 스캔 요청 또는 연결 요청을 수신하는 디바이스를 제한하기 위해 상기 디바이스 필터링 절차를 수행할 수 있다.
여기서, 광고 디바이스는 광고 이벤트를 전송하는 즉, 광고를 수행하는 디바이스를 말하며, 광고자(Advertiser)라고도 표현된다.
스캐닝 디바이스는 스캐닝을 수행하는 디바이스, 스캔 요청을 전송하는 디바이스를 말한다.
BLE에서는, 스캐닝 디바이스가 일부 광고 패킷들을 광고 디바이스로부터 수신하는 경우, 상기 스캐닝 디바이스는 상기 광고 디바이스로 스캔 요청을 전송해야 한다.
하지만, 디바이스 필터링 절차가 사용되어 스캔 요청 전송이 불필요한 경우, 상기 스캐닝 디바이스는 광고 디바이스로부터 전송되는 광고 패킷들을 무시할 수 있다.
연결 요청 과정에서도 디바이스 필터링 절차가 사용될 수 있다. 만약, 연결 요청 과정에서 디바이스 필터링이 사용되는 경우, 연결 요청을 무시함으로써 상기 연결 요청에 대한 응답을 전송할 필요가 없게 된다.
광고 절차(Advertising Procedure)
광고 디바이스는 영역 내 디바이스들로 비지향성의 브로드캐스트를 수행하기 위해 광고 절차를 수행한다.
여기서, 비지향성의 브로드캐스트는 특정 방향으로의 브로드캐스트가 아닌 전(모든) 방향으로의 브로드캐스트를 말한다.
이와 달리, 지향성 브로드 캐스트는 특정 방향으로의 브로드캐스트를 말한다. 비지향성 브로드캐스트는 광고 디바이스와 리스닝(또는 청취) 상태에 있는 디바이스(이하, 리스닝 디바이스라 한다.) 간에 연결 절차 없이 발생한다.
광고 절차는 근처의 개시 디바이스와 블루투스 연결을 확립하기 위해 사용된다.
또는, 광고 절차는 광고 채널에서 리스닝을 수행하고 있는 스캐닝 디바이스들에게 사용자 데이터의 주기적인 브로드캐스트를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
광고 절차에서 모든 광고(또는 광고 이벤트)는 광고 물리 채널을 통해 브로드캐스트된다.
광고 디바이스들은 광고 디바이스로부터 추가적인 사용자 데이터를 얻기 위해 리스닝을 수행하고 있는 리스닝 디바이스들로부터 스캔 요청을 수신할 수 있다. 광고 디바이스는 스캔 요청을 수신한 광고 물리 채널과 동일한 광고 물리 채널을 통해, 스캔 요청을 전송한 디바이스로 스캔 요청에 대한 응답을 전송한다.
광고 패킷들의 일 부분으로서 보내지는 브로드캐스트 사용자 데이터는 동적인 데이터인 반면에, 스캔 응답 데이터는 일반적으로 정적인 데이터이다.
광고 디바이스는 광고 (브로드캐스트) 물리 채널 상에서 개시 디바이스로부터 연결 요청을 수신할 수 있다. 만약, 광고 디바이스가 연결 가능한 광고 이벤트를 사용하였고, 개시 디바이스가 디바이스 필터링 절차에 의해 필터링 되지 않았다면, 광고 디바이스는 광고를 멈추고 연결 모드(connected mode)로 진입한다. 광고 디바이스는 연결 모드 이후에 다시 광고를 시작할 수 있다.
스캐닝 절차(Scanning Procedure)
스캐닝을 수행하는 디바이스 즉, 스캐닝 디바이스는 광고 물리 채널을 사용하는 광고 디바이스들로부터 사용자 데이터의 비지향성 브로드캐스트를 청취하기 위해 스캐닝 절차를 수행한다.
스캐닝 디바이스는 광고 디바이스로부터 추가적인 데이터를 요청 하기 위해, 광고 물리 채널을 통해 스캔 요청을 광고 디바이스로 전송한다. 광고 디바이스는 광고 물리 채널을 통해 스캐닝 디바이스에서 요청한 추가적인 데이터를 포함하여 상기 스캔 요청에 대한 응답인 스캔 응답을 전송한다.
상기 스캐닝 절차는 BLE 피코넷에서 다른 BLE 디바이스와 연결되는 동안 사용될 수 있다.
만약, 스캐닝 디바이스가 브로드캐스트되는 광고 이벤트를 수신하고, 연결 요청을 개시할 수 있는 개시자 모드(initiator mode)에 있는 경우, 스캐닝 디바이스는 광고 물리 채널을 통해 광고 디바이스로 연결 요청을 전송함으로써 광고 디바이스와 블루투스 연결을 시작할 수 있다.
스캐닝 디바이스가 광고 디바이스로 연결 요청을 전송하는 경우, 스캐닝 디바이스는 추가적인 브로드캐스트를 위한 개시자 모드 스캐닝을 중지하고, 연결 모드로 진입한다.
디스커버링 절차(Discovering Procedure)
블루투스 통신이 가능한 디바이스(이하, '블루투스 디바이스'라 한다.)들은 근처에 존재하는 디바이스들을 발견하기 위해 또는 주어진 영역 내에서 다른 디바이스들에 의해 발견되기 위해 광고 절차와 스캐닝 절차를 수행한다.
디스커버링 절차는 비대칭적으로 수행된다. 주위의 다른 디바이스를 찾으려고 하는 블루투스 디바이스를 디스커버링 디바이스(discovering device)라 하며, 스캔 가능한 광고 이벤트를 광고하는 디바이스들을 찾기 위해 리스닝한다. 다른 디바이스로부터 발견되어 이용 가능한 블루투스 디바이스를 디스커버러블 디바이스(discoverable device)라 하며, 적극적으로 광고 (브로드캐스트) 물리 채널을 통해 다른 디바이스가 스캔 가능하도록 광고 이벤트를 브로드캐스트한다.
디스커버링 디바이스와 디스커버러블 디바이스 모두 피코넷에서 다른 블루투스 디바이스들과 이미 연결되어 있을 수 있다.
연결 절차(Connecting Procedure)
연결 절차는 비대칭적이며, 연결 절차는 특정 블루투스 디바이스가 광고 절차를 수행하는 동안 다른 블루투스 디바이스는 스캐닝 절차를 수행할 것을 요구한다.
즉, 광고 절차가 목적이 될 수 있으며, 그 결과 단지 하나의 디바이스만 광고에 응답할 것이다. 광고 디바이스로부터 접속 가능한 광고 이벤트를 수신한 이후, 광고 (브로트캐스트) 물리 채널을 통해 광고 디바이스로 연결 요청을 전송함으로써 연결을 개시할 수 있다.
다음으로, BLE 기술에서의 동작 상태 즉, 광고 상태(Advertising State), 스캐닝 상태(Scanning State), 개시 상태(Initiating State), 연결 상태(connection state)에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
광고 상태(Advertising State)
링크 계층(LL)은 호스트 (스택)의 지시에 의해, 광고 상태로 들어간다. 링크 계층이 광고 상태에 있을 경우, 링크 계층은 광고 이벤트들에서 광고 PDU(Packet Data Unit)들을 전송한다.
각각의 광고 이벤트는 적어도 하나의 광고 PDU들로 구성되며, 광고 PDU들은 사용되는 광고 채널 인덱스들을 통해 전송된다. 광고 이벤트는 광고 PDU가 사용되는 광고 채널 인덱스들을 통해 각각 전송되었을 경우, 종료되거나 광고 디바이스가 다른 기능 수행을 위해 공간을 확보할 필요가 있을 경우 좀 더 일찍 광고 이벤트를 종료할 수 있다.
스캐닝 상태(Scanning State)
링크 계층은 호스트 (스택)의 지시에 의해 스캐닝 상태로 들어간다. 스캐닝 상태에서, 링크 계층은 광고 채널 인덱스들을 리스닝한다.
스캐닝 상태에는 수동적 스캐닝(passive scanning), 적극적 스캐닝(active scanning)의 두 타입이 있으며, 각 스캐닝 타입은 호스트에 의해 결정된다.
스캐닝을 수행하기 위한 별도의 시간이나 광고 채널 인덱스가 정의되지는 않는다.
스캐닝 상태 동안, 링크 계층은 스캔윈도우(scanWindow) 구간(duration) 동안 광고 채널 인덱스를 리스닝한다. 스캔인터벌(scanInterval)은 두 개의 연속적인 스캔 윈도우의 시작점 사이의 간격(인터벌)으로서 정의된다.
링크 계층은 스케쥴링의 충돌이 없는 경우, 호스트에 의해 지시되는 바와 같이 스캔윈도우의 모든 스캔인터벌 완성을 위해 리스닝해야한다. 각 스캔윈도우에서, 링크 계층은 다른 광고 채널 인덱스를 스캔해야한다. 링크 계층은 사용 가능한 모든 광고 채널 인덱스들을 사용한다.
수동적인 스캐닝일 때, 링크 계층은 단지 패킷들만 수신하고, 어떤 패킷들도 전송하지 못한다.
능동적인 스캐닝일 때, 링크 계층은 광고 디바이스로 광고 PDU들과 광고 디바이스 관련 추가적인 정보를 요청할 수 있는 광고 PDU 타입에 의존하기 위해 리스닝을 수행한다.
개시 상태(Initiating State)
링크 계층은 호스트(스택)의 지시에 의해 개시 상태로 들어간다.
링크 계층이 개시 상태에 있을 때, 링크 계층은 광고 채널 인덱스들에 대한 리스닝을 수행한다.
개시 상태 동안, 링크 계층은 스캔윈도우 구간 동안 광고 채널 인덱스를 리스닝한다.
연결 상태(connection state)
링크 계층은 연결 요청을 수행하는 디바이스 즉, 개시 디바이스가 CONNECT_REQ PDU를 광고 디바이스로 전송할 때 또는 광고 디바이스가 개시 디바이스로부터 CONNECT_REQ PDU를 수신할 때 연결 상태로 들어간다.
연결 상태로 들어간 이후, 연결이 생성되는 것으로 고려된다. 다만, 연결이 연결 상태로 들어간 시점에서 확립되도록 고려될 필요는 없다. 새로 생성된 연결과 기 확립된 연결 간의 유일한 차이는 링크 계층 연결 감독 타임아웃(supervision timeout) 값뿐이다.
두 디바이스가 연결되어 있을 때, 두 디바이스들은 다른 역할로 활동한다.
마스터 역할을 수행하는 링크 계층은 마스터로 불리며, 슬레이브 역할을 수행하는 링크 계층은 슬레이브로 불린다. 마스터는 연결 이벤트의 타이밍을 조절하고, 연결 이벤트는 마스터와 슬레이브 간 동기화되는 시점을 말한다.
이하에서, 블루투스 인터페이스에서 정의되는 패킷에 대해 간략히 살펴보기로 한다. BLE 디바이스들은 하기에서 정의되는 패킷들을 사용한다.
패킷 포맷(Packet Format)
링크 계층(Link Layer)은 광고 채널 패킷과 데이터 채널 패킷 둘 다를 위해 사용되는 단지 하나의 패킷 포맷만을 가진다.
각 패킷은 프리앰블(Preamble), 접속 주소(Access Address), PDU 및 CRC 4개의 필드로 구성된다.
하나의 패킷이 광고 물리 채널에서 송신될 때, PDU는 광고 채널 PDU가 될 것이며, 하나의 패킷이 데이터 물리 채널에서 전송될 때, PDU는 데이터 채널 PDU가 될 것이다.
광고 채널 PDU(Advertising Channel PDU)
광고 채널 PDU(Packet Data Unit)는 16비트 헤더와 다양한 크기의 페이로드를 가진다.
헤더에 포함되는 광고 채널 PDU의 PDU 타입 필드는 하기 표 1에서 정의된 바와 같은 PDU 타입을 나타낸다.
Figure PCTKR2020006188-appb-T000001
광고 PDU(Advertising PDU)
아래 광고 채널 PDU 타입들은 광고 PDU로 불리고 구체적인 이벤트에서 사용된다.
ADV_IND: 연결 가능한 비지향성 광고 이벤트
ADV_DIRECT_IND: 연결 가능한 지향성 광고 이벤트
*ADV_NONCONN_IND: 연결 가능하지 않은 비지향성 광고 이벤트
ADV_SCAN_IND: 스캔 가능한 비지향성 광고 이벤트
상기 PDU들은 광고 상태에서 링크 계층(Link Layer)에서 전송되고, 스캐닝 상태 또는 개시 상태(Initiating State)에서 링크 계층에 의해 수신된다.
스캐닝 PDU(Scanning PDU)
아래 광고 채널 PDU 타입은 스캐닝 PDU로 불리며, 하기에서 설명되는 상태에서 사용된다.
SCAN_REQ: 스캐닝 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 광고 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.
SCAN_RSP: 광고 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 스캐닝 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.
개시 PDU(Initiating PDU)
아래 광고 채널 PDU 타입은 개시 PDU로 불린다.
CONNECT_REQ: 개시 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 광고 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.
데이터 채널 PDU(Data Channel PDU)
데이터 채널 PDU는 16 비트 헤더, 다양한 크기의 페이로드를 가지고, 메시지 무결점 체크(Message Integrity Check:MIC) 필드를 포함할 수 있다.
앞에서 살펴본, BLE 기술에서의 절차, 상태, 패킷 포맷 등은 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행하기 위해 적용될 수 있다.
도 4는 블루투스 저전력 에너지의 GATT(Generic Attribute Profile)의 구조의 일 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면 블루투스 저전력 에너지의 프로파일 데이터(Profile Data) 교환을 위한 구조를 살펴볼 수 있다.
구체적으로, GATT(Generic Attribute Profile)는 블루투스 LE 장치 간의 서비스(Service), 특성(Characteristic)을 이용해서 데이터를 주고받는 방법을 정의한 것이다.
일반적으로, 페리페럴(Peripheral) 장치(예를 들면, 센서 장치)가 GATT 서버(Server)역할을 하며, 서비스(Service), 특성(Characteristic)에 대한 정의를 가지고 있다.
데이터를 읽거나 쓰기 위해서 GATT 클라이언트는 GATT 서버로 데이터 요청을 보내게 되며, 모든 동작(Transaction)은 GATT client에서 시작되어 GATT 서버로부터 응답을 받게 된다.
블루투스 LE에서 사용하는 GATT 기반 동작구조는 프로파일(Profile), 서비스(Service), 특성(Characteristic)에 기초하며, 상기 도 5와 같은 수직 구조를 이룰 수 있다.
상기 프로파일(Profile) 하나 또는 그 이상의 서비스들로 구성되어 있으며, 상기 서비스는 하나 이상의 특성 또는 다른 서비스들로 구성되어 있을 수 있다.
상기 서비스(Service)는 데이터를 논리적인 단위로 나누는 역할을 하며 하나 이상의 특성(Characteristic) 또는 다른 서비스들을 포함하고 있을 수 있다. 각 서비스는 UUID(Universal Unique Identifier)라 불리는 16bit 또는 128bit의 구분자를 가지고 있다.
상기 특성(Characteristic)은 GATT 기반 동작 구조에서 가장 하위 단위이다. 상기 특성은 단 하나의 데이터를 포함하며, 상기 서비스와 유사하게 16 bit 또는 128 bit의 UUID를 가지고 있다.
상기 특성은 여러 가지 정보들의 값으로 정의되고, 각각의 정보를 담기 위해서 속성(Attribute)을 하나씩 필요로 한다. 상기 특성 여러 개의 연속된 속성을 사용할 수 있다.
상기 속성(Attribute)은 네 개의 구성 요소로 이루어지며, 아래와 같은 의미를 갖는다.
- handle: 속성의 주소
- Type: 속성의 유형
- Value: 속성의 값
- Permission: 속성에 대한 접근 권한
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 저전력 에너지 기술에서 연결 절차 방법의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
서버는 클라이언트로 3개의 광고 채널을 통해 광고 메시지를 전송한다(S5010).
서버는 연결 전에는 광고자(Advertiser)로 호칭될 수 있고, 연결 이후에는 마스터(Master)로 호칭될 수 있다. 상기 서버의 일 예로, 센서(온도 센서 등)이 있을 수 있다.
또한, 클라이언트는 연결 전에는 스캐너(Scanner)로 호칭될 수 있고, 연결 이후에는 슬레이브(Slave)로 호칭될 수 있다. 클라이언트의 일 예로 스마트 폰 등이 있을 수 있다.
앞에서 살펴본 것처럼, 블루투스는 2.4GHz 밴드를 통해 총 40개의 채널로 나뉘어 통신을 한다. 40개의 채널 중 3개의 채널은 광고 채널로써, 각종 광고 패킷(Advertising Packet)을 비롯하여 연결을 맺기 위해 주고 받는 패킷들의 교환에 이용된다.
나머지 37개의 채널들은 데이터 채널로 연결 이후의 데이터 교환에 이용된다.
상기 클라이언트는 상기 광고 메시지를 수신한 후, 상기 서버로 추가적인 데이터(예: 서버 디바이스 이름 등)을 획득하기 위해 서버로 스캔 요청 메시지(Scan Request message)를 전송할 수 있다.
이 경우, 상기 서버는 상기 클라이언트로 스캔 요청 메시지(Scan Request message)에 대한 응답으로 추가적인 데이터를 포함하는 스캔 응답 메시지(Scan Response message)를 전송한다.
여기서, 스캔 요청 메시지(Scan Request message) 및 스캔 응답 메시지(Scan Response message)는 광고 패킷의 한 종료로써, 광고 패킷은 31 bytes 이하의 사용자 데이터(User Data)만을 포함할 수 있다.
따라서, 데이터의 크기가 3 bytes보다 크지만, 연결까지 맺어서 데이터를 보내기에는 오버헤드가 큰 데이터가 존재하는 경우, 스캔 요청 메시지/스캔 응답 메시지를 이용하여 두번에 걸쳐서 데이터를 나눠 보낸다.
다음, 클라이언트는 서버와 블루투스 연결 설정을 위한 연결 요청 메시지(Connection Request message)를 서버로 전송한다(S5020).
이를 통해, 서버와 클라이언트 간에 Link Layer(LL) 연결이 형성(establish)된다.
이후, 서버와 클라이언트는 보안 설립 절차를 수행한다.
보안 설립 절차는 보안 심플 페어링(Secure Simple Pairing)으로 해석되거나 이를 포함하여 수행될 수 있다.
즉, 보안 설립 절차는 페이즈(Phase) 1 단계 내지 페이즈 3 단계를 거쳐 수행될 수 있다.
구체적으로, 서버와 클라이언트 간에 페어링 절차(페이즈 1)를 수행한다(S5030).
페어링 절차는 클라이언트가 서버로 페어링 요청 메시지(Pairing Request message)를 전송하고, 서버가 클라이언트로 페어링 응답 메시지(Pairing Response message)를 전송한다.
페어링 절차를 통해서 장치간 인증 요건(authentication requirements)과 인풋/아웃풋 능력(I(Input)/O(Output) capabilities)과 키 사이즈(Key Size)정보를 주고 받는다. 이 정보를 통해 페이즈 2에서 어떤 키(Key) 생성 방법을 사용할지 결정하게 된다.
다음, 페이즈 2로서, 서버와 클라이언트 간에 레거시 페어링(Legacy pairing) 또는 보안 연결(Secure Connections)을 수행한다(S5040).
페이즈 2에서 레거시 페어링을 수행하는 128bits의 임시 키(Temporary Key) 및 쇼트 텀 키(Short Term Key(STK))를 생성한다.
- 임시 키(Temporary Key): STK를 생성하기 위해 만들어진 Key
- 쇼트 텀 키(Short Term Key(STK)): 기기간 암호화된 연결(Encrypted connection)을 만드는데 사용되는 Key 값
만약, 페이즈 2에서 보안 연결을 수행하는 경우, 128 bit의 롱 텀 키(Long Term Key(LTK))를 생성한다.
- 롱 텀 키(Long Term Key(LTK)): 기기간 암호화된 연결뿐만 아니라 추후의 연결에서도 사용되는 Key 값
다음, 페이즈 3으로서, 서버와 클라이언트 간에 키 분배(Key Distribution) 절차를 수행한다(S5050).
이를 통해, 서버와 클라이언트간에 보안 연결이 확립되고, 암호화된 링크를 형성하여 데이터를 송수신할 수 있게 된다.
5.1 채널 서라운드(surround) 사운드 시스템은 6개의 스피커를 사용한 6채널 서라운드 사운드 오디오 시스템을 의미한다. 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서는 5개의 완전한 대역 채널과 하나의 저주파 효과 채널이 사용된다.
최근 5.1채널 서라운드 사운드를 시스템을 통하여 지원되는 컨텐츠 등(예를 들어, Blue-ray disc나 Netflix 등의 스트리밍 컨텐츠(streaming contents))이 증가하고 있다. 그런데 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템이 지원되기 위해서는 사용자가 6개의 스피커를 직접 설치해야 하는 번거로움이 있어, 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템이 적극적으로 활용되기 어려운 실정이다.
보다 구체적으로, 사용자는 항상 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성하고 있는 것이 아니라, 컨텐츠 시청을 위해 필요한 경우에만 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성하게 된다. 따라서, 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성하고 있지 않던 사용자가 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템 사용이 필요해져 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성하게 되는 경우, 사용자는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템이 정상적으로 구동하기 위한 특정한 위치에 6개의 스피커를 직접 위치시켜야 한다. 즉, 6개의 5.1 채널 서라운드 스피커 중 특히 사용자의 왼쪽, 및 오른쪽에 위치한 스피커들이 위치되어야 하는 특정한 위치는 다음과 같다.
- 앞 왼쪽(front left: FL) 스피커: TV, 사람 및 스피커가 이루는 각도가 30도를 만족해야 함.
- 앞 오른쪽(front right: FR) 스피커: TV, 사람 및 스피커가 이루는 각도가 30도를 만족해야 함.
- 뒤 왼쪽(Rear left: RL) 스피커: TV, 사람 및 스피커가 이루는 각도가 110도를 만족해야 함.
- 뒤 오른쪽(Rear right: RR) 스피커: TV, 사람 및 스피커가 이루는 각도가 110도를 만족해야 함.
또한, TV, 사람 및 스피커가 이루는 각도가 위와 같이 특정한 각도를 만족해야 하는 것에 더하여, 스피커에서 출력되는 사운드가 사용자에게 도달할 때의 입사각이 사용자에 대하여 수직을 이루어야 한다.
위와 같은 문제점으로 인하여, 사용자는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성하는 대신에, 사운드바(sound bar)를 사용하거나, 2개의 스피커만을 사용하는 경우가 많다. 따라서, 사용자는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 통하여 컨텐츠를 시청하는 경우에 비하여, 낮은 음질로 컨텐츠의 사운드 오디오를 제공받을 수 밖에 없다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 명세서는, 사용자가 손쉽게 사용할 수 있는 블루투스 휴대용(Portable) 스피커를 통하여 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성하는 방법을 제공한다. 즉, 사용자는 제어 디바이스를 통하여 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성에 사용되는 스피커들의 위치 등을 조정함으로써, 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 명세서는 블루투스 위치 측정(Bluetooth Direction Finding) 기술을 사용하여, 스피커를 정확한 위치(각도)에 설치하는 방법(방법 1)을 제공한다.
또한, 본 명세서는 블루투스 저전력 오디오 볼륨(Bluetooth Low Energy Audio Volume) 제어와 마이크 센싱(Mic Sensing) 기술을 사용하여, 스피커로부터 출력되는 오디오 사운드가 사용자에 대하여 직각으로 입사하도록 스피커의 오디오 사운드 출력 각도를 조정하는 방법(방법 2)를 제공한다. 상기 오디오 사운드는 사용자가 청각적으로 인지할 수 있는 사운드일 수 있다.
본 명세서에서 제공하는 방법을 통하여, 사용자가 스피커를 수동으로 설치하는 경우에 비하여, 사용자는 스피커들을 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템이 구동되기 위한 특정한 위치에 정확하게 설치할 수 있는 효과가 있다.
이하에서, 설명의 편의를 위해, 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템이 정상적으로 구동되기 위한 스피커들의 위치를 ‘스윗 스팟(sweet spot)’이라고 호칭될 수 있다. 또한, 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성하는 스피커들의 위치 등을 조정하기 위해 사용자가 사용하는 디바이스는 ‘제어 디바이스’라고 호칭될 수 있으며, 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성하는 (휴대용) 스피커들은‘주변 디바이스’, ‘디바이스’ 등으로도 호칭될 수 있다.
또한, 이하에서, 설명의 편의를 위해, 스피커에서 출력되는 오디오 사운드는 ‘음성 신호’ 등으로 호칭될 수 있다.
상기 설명을 위해 정의된 용어들은, 상기에서 정의된 표현 외에도, 동일하게 해석될 수 있는 범위에서 다양하게 표현될 수 있음은 물론이다.
본 명세서에서 제공하는 방법들을 설명하기에 앞서, 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에 대하여 먼저 설명하도록 한다.
도 6은 TV와 스피커로 구성된 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템의 일 예를 나타낸 도이다.
도 6을 참조하면, TV(610)의 블록도와 스피커들(620)들 및 스피커들의 블록도(621)가 도시되어 있다.
먼저, TV(610)은 비디오 디스플레이, 오디오 디코더 및 오디오 인코더, 제어기 및 BLE 전송 인터페이스(Tx interface)를 포함하며, 상기 비디오 디스플레이, 오디오 디코더 및 오디오 인코더는 제어기와 기능적으로 연결되어 있다. TV(610)의 오디오 디코더는 오디오 스트림을 입력 받아 6개 각각의 채널로 PCM(Pulse-code modulation) 데이터 디코딩을 수행한다. 상기 오디오 스트림은 Dolby 5.1 채널 스트림 또는 DTS 5.1채널 스트림일 수 있다.
PCM 데이터 디코딩을 통하여 디코딩된 PCM 스트림들은 블루투스 LE 오디오 코덱(codec)인 LC3을 통하여 인코딩된다. 인코딩된 6개의 스트림은 TV(610)의 BLE 전송 인터페이스로 전달되며, 상기 BLE 전송 인터페이스는 전달 받은 6개의 스트림을 스피커(620)의 BLE 수신 인터페이스(Rx interface)로 전송할 수 있다.
다음, 도 6의 6개의 스피커들(620)은 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성하며, 6개의 스피커들(620)은 FL, FR, C, RL, RR 및 W 스피커를 포함할 수 있다. 상기 FL, FR 등의 약어의 의미는 다음과 같다.
- FL(Front Left): Left
- FR(Front Right): Right
- C(Center): Center
- RL(Rear Left): Left Surround
- RR(Rear Right): Right Surround
- W(Woofer): Low Frequency Effect
스피커의 블록도(621)는 상기 6개의 스피커들에 공통적으로 적용되는 것일 수 있다. 스피커의 블록도(621)은 BLE 전송/수신(Tx/Rx) 인터페이스, 오디오 디코더, 스피커 driver 및 제어기를 포함할 수 있다. 상기 BLE 전송/수신 인터페이스는 상기 제어기와 기능적으로 연결될 수 있다.
도 6에는 스피커가 6개인 경우가 도시되어 있지만, TV 자체에 내장된 스피커가 존재하는 경우, 더 적은 수의 스피커를 사용하여 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템이 구성될 수 있다.
일 예로, 스피커가 2개인 경우, 사용자의 선택에 따라, 상기 2개의 스피커는 Rear Left 및 Rear Right로 사용되고, TV에 내장된 스피커는 Front Left, Front Right로 사용될 수 있다.
또 다른 일 예로, 스피커가 3개인 경우, 사용자의 선택에 따라, 상기 3개의 스피커는 Rear Left, Rear Right 및 Woofer로 사용되고, TV에 내장된 스피커는 Front Left, Front Right로 사용될 수 있다.
또 다른 일 예로, 스피커가 5개인 경우, 사용자의 선택에 따라, 상기 5개의 스피커는 Rear Left, Rear Right, Woofer, Front Left, Front Right로 사용되고, TV에 내장된 스피커는 사용되지 않거나 또는 Center로 사용될 수 있다.
도 6에서와 같이, 스피커가 6개인 경우, 사용자의 선택에 따라, 상기 6개의 스피커는 Rear Left, Rear Right, Woofer로 Front Left, Front Right, Center로 사용되고, TV에 내장된 스피커는 사용되지 않을 수 있다.
또한, 서라운드 사운드가 아닌 2채널 또는 2.1채널의 경우에도 외부 스피커가 Left, Right, Woofer로 사용될 수 있다.
도 7은 TV와 스피커로 구성된 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템의 일 예를 나타낸 도이며, 도 8은 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 사용자에게 사운드 오디오를 제공하기 위한 TV와 스피커 사이에 수행되는 동작의 일 예를 나타낸다.
도 7을 참조하면, TV의 블록도(710)와 스피커의 블록도(720)가 도시되어 있다.
먼저, TV의 블록도(710)는 오디오 디코더 및 오디오 인코더(711), BLE 전송 인터페이스(Tx interface)(712)를 포함할 수 있다.
스피커의 블록도(720)는 BLE 전송/수신(Tx/Rx) 인터페이스(722), 오디오 디코더(721), 스피커 driver(723)를 포함할 수 있다.
도 8(a)를 참조하면, TV의 오디오 디코더(711-1)는 오디오 스트림을 입력 받아 6개 각각의 채널로 PCM(Pulse-code modulation) 데이터 디코딩을 수행한다. 상기 오디오 스트림은 Dolby 5.1 채널 스트림 또는 DTS 5.1채널 스트림일 수 있다. 상기 오디오 디코더(711-1)은 Dolby 5.1채널 디코더일 수 있다.
PCM 데이터 디코딩을 통하여 디코딩된 PCM 스트림들은 TV의 인코더(711-2)를 통하여 인코딩된다. 상기 TV의 인코더(711-2)는 LC3 인코더일 수 있다. 인코딩된 6개의 스트림은 TV의 BLE 전송 인터페이스(712)로 전달된다. BLE 전송 인터페이스(712)는 전달 받은 6개의 스트림(Connected Isochronous Stream: CIS)를 하나의 스트림 그룹(Connected Isochronous Group: CIG)으로 그룹핑하여, 6개의 스피커 각각의 BLE 수신 인터페이스(Rx interface)(722)로 전송할 수 있다.
여기서, 상기 CIS는 TV(Initiator)와 스피커(Acceptor)간 BLE 오디오 채널에 해당하고, CIG는 같은 타이밍 레퍼런스를 갖는 CIS들이 그룹핑된 오디오 스트림 그룹에 해당한다.
도 8(b)를 참조하면, 각각의 스피커의 BLE 수신 인터페이스(722)는 하나의 CIS 를 수신한다. 다음, BLE 수신 인터페이스(722)는 수신된 CIS를 스피커의 디코더(721)로 전달하고, 디코더(721)은 CIS를 디코딩하여 스피커의 스피커 driver(723)로 전달한다. 디코더(721)은 LC3 디코더일 수 있다. 스피커 driver(723)는 전달된 디코딩된 CIS의 오디오 사운드를 출력한다.
도 9는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 스피커가 내장된 TV와 2개의 스피커 사이에서 수행되는 동작의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 9에서, TV(901)는 FL, FR 스피커를 내장하고 있으며, C 스피커는 선택적으로 내장될 수 있다. TV(901)는 initiator이고, 스피커들은 acceptor로 동작할 수 있다.
S910: 제 1 스피커(902) 및 제 2 스피커(903)는 general announcement(GA) 방식 또는 target announcement(TA) 방식으로 광고 메시지를 전송한다. 여기서, 상기 GA는 기기가 특정한 서비스를 제공 받거나 제공할 준비가 되었음을 지시하는 단순한 정보를 포함하는 광고 메시지를 브로드캐스트하는 동작 방식을 의미할 수 있다. 또한, 상기 TA는 디바이스의 역할(RR 또는 RL), 디코더 성능 등의 정보를 포함하는 광고 메시지를 특정한 Central 디바이스가 수신할 수 있도록 주소를 설정하여 전송하는 동작 방식을 의미할 수 있다. TV(901)는 상기 GA 또는 TA으로 전송된 광고 메시지를 제 1 스피커(902) 및 제 2 스피커(903)로부터 각각 수신한다. 이후, TV(901)는 TV에 내장된 스피커를 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서의 FL 스피커, FR 스피커 또는 C 스피커로 설정할 수 있다. TV(901)은 TA 방식으로 전송된 광고 메시지에 기초하여 제 1 스피커(902) 및 제 2 스피커(903)의 위치를 파악할 수 있다.
S920: TV(901)는 제 1 스피커(902) 및 제 2 스피커(903)로 연결 요청 메시지를 전송한다. 이후, TV(901)는 central 디바이스로 동작하도록 자신의 역할을 설정할 수 있으며, S910 단계에서 TA 방식으로 광고 메시지를 수신한 경우, 상기 광고 메시지에 기초하여 제 1 스피커(902)의 역할을 peripheral(RR)로 설정하고, 제 2 스피커(903)의 역할을 peripheral(RL)으로 설정할 수 있다. 또는, TV(901)는 제 1 스피커(902) 및 제 2 스피커(903)와의 연결 단계에서 PAC(published audio capability) 디스커버리 절차(discovery procedure)를 통해서 제 1 스피커(902) 및 제 2 스피커(903)의 위치를 파악할 수 있다. TV(901)는 파악된 위치에 기초하여 제 1 스피커(902)의 역할을 peripheral(RR)로 설정하고, 제 2 스피커(903)의 역할을 peripheral(RL)으로 설정할 수 있다. S920 단계는 GATT 계층에서 수행될 수 있다.
S930: TV(901)는 제 1 스피커(902)와 제 2 스피커(903) 사이에 CIS 채널을 형성하기 위해, CIS 채널 형성을 요청하는 메시지를 제 1 스피커(902) 및 제 2 스피커(903)으로 각각 전송한다. 상기 CIS 채널은 유니캐스트 채널일 수 있다. 여기서 TV(901)는 마스터(master) 디바이스에 해당하고, 제 1 스피커(902) 및 제 2 스피커(903)은 슬레이브(slave) 디바이스에 해당할 수 있다. 이후, TV(902)와 제 1 스피커(902) 사이의 제 1 CIS 채널 및 TV(902)와 제 2 스피커(903) 사이의 제 2 CIS 채널이 형성되고, 상기 제 1 CIS 채널 및 제 2 CIS 채널은 하나의 CIG로 그룹핑 될 수 있다. TV(901)는 상기 형성된 제 1 CIS 채널 및 제 2 CIS 채널을 통해서 제 1 스피커(902) 및 제 2 스피커(903) 각각에게 사용자가 시청중인 컨텐츠의 오디오 스트림을 유니캐스트 방식으로 전송할 수 있다. S930 단계는 링크 계층(link layer)에서 수행될 수 있다.
도 10은 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 스피커가 내장된 TV와 2개의 스피커 사이에서 수행되는 동작의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 10에서, TV(1001)는 FL, FR 스피커를 내장하고 있으며, C 스피커는 선택적으로 내장될 수 있다. TV(1001)는 initiator이고, 스피커들은 acceptor로 동작할 수 있다.
S1010: 제 1 스피커(1002) 및 제 2 스피커(1003)는 general announcement(GA) 방식 또는 target announcement(TA) 방식으로 광고 메시지를 전송한다. 여기서, 상기 GA는 기기가 특정한 서비스를 제공 받거나 제공할 준비가 되었음을 지시하는 단순한 정보를 포함하는 광고 메시지를 브로드캐스트하는 동작 방식을 의미할 수 있다. 또한, 상기 TA는 디바이스의 역할(RR 또는 RL), 디코더 성능 등의 정보를 포함하는 광고 메시지를 특정한 Central 디바이스가 수신할 수 있도록 주소를 설정하여 전송하는 동작 방식을 의미할 수 있다. TV(1001)는 상기 GA 또는 TA으로 전송된 광고 메시지를 제 1 스피커(1002) 및 제 2 스피커(1003)로부터 각각 수신한다. 이후, TV(1001)는 TV에 내장된 스피커를 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서의 FL 스피커, FR 스피커 또는 C 스피커로 설정할 수 있다. TV(1001)은 TA 방식으로 전송된 광고 메시지에 기초하여 제 1 스피커(1002) 및 제 2 스피커(1003)의 위치를 파악할 수 있다.
S1020: TV(1001)는 제 1 스피커(1002) 및 제 2 스피커(1003)로 연결 요청 메시지를 전송한다. 이후, TV(1001)는 central 디바이스로 동작하도록 자신의 역할을 설정할 수 있으며, S1010 단계에서 TA 방식으로 광고 메시지를 수신한 경우, 상기 광고 메시지에 기초하여 제 1 스피커(1002)의 역할을 peripheral(RR)로 설정하고, 제 2 스피커(1003)의 역할을 peripheral(RL)으로 설정할 수 있다. 또는, TV(1001)는 제 1 스피커(1002) 및 제 2 스피커(1003)와의 연결 단계에서 PAC(published audio capability) 디스커버리 절차(discovery procedure)를 통해서 제 1 스피커(1002) 및 제 2 스피커(1003)의 위치를 파악할 수 있다. TV(1001)는 파악된 위치에 기초하여 제 1 스피커(1002)의 역할을 peripheral(RR)로 설정하고, 제 2 스피커(1003)의 역할을 peripheral(RL)으로 설정할 수 있다. S1020 단계는 GATT 계층에서 수행될 수 있다.
S1030: TV(1001)는 제 1 스피커(1002)와 제 2 스피커(1003) 사이에 BIS 채널을 형성한다. 상기 BIS 채널은 브로드캐스트 채널일 수 있다. 여기서 TV는 마스터(master) 디바이스에 해당하고, 제 1 스피커(1002) 및 제 2 스피커(1003)은 슬레이브(slave) 디바이스에 해당할 수 있다. TV(1001)는 상기 형성된 BIG 채널을 통해서 제 1 스피커(1002) 및 제 2 스피커(1003)에게 사용자가 시청중인 컨텐츠의 오디오 스트림을 브로드캐스트할 수 있다. S1030 단계는 링크 계층(link layer)에서 수행될 수 있다.
도 11은 BIS 채널을 통하여 전송되는 데이터 패킷 포맷의 예시들을 나타낸 도이다.
도 11(a)는 하나의 BIG에 2개의 BIS 스트림이 포함되도록 데이터 패킷이 구성되는 예시에 관한 것이다.
도 11(a)에서, RR BIS 이벤트 발생 시, RR 스피커에 대한 데이터 패킷임을 지시하는 지시자(RR), 타임 스탬프(time stamp) 및 시퀀스 번호(seq #)가 헤더에 포함하고, RR 채널 오디오 데이터 패킷이 페이로드에 포함되어, BIS 스트림이 전송된다. 이후, 일정 시간 이후, RL BIS 이벤트 발생 시, RL 스피커에 대한 데이터 패킷임을 지시하는 지시자(RL), 타임 스탬프(time stamp) 및 시퀀스 번호(seq #)가 헤더에 포함하고, RR 채널 오디오 데이터 패킷이 페이로드에 포함되어, BIS 스트림이 전송된다.
도 11(b)는 하나의 BIG에 1개의 BIS 스트림이 포함되도록 데이터 패킷이 구성되는 예시에 관한 것이다.
도 11(b)에서 하나의 BIS는 RR 스피커에 대한 헤더 및 오디오 데이터 패킷, RL 스피커에 대한 헤더 및 오디오 데이터 패킷을 모두 포함한다. 여기서, RR/RL 스피커에 대한 데이터 패킷임을 지시하는 지시자(RR/RL), 타임 스탬프(time stamp) 및 시퀀스 번호(seq #)가 각각의 헤더에 포함될 수 있다.
아래의 표 2는 도 9 및 도 10에서 설명된 PAC 포맷의 데이터 패킷에 포함된 필드들과 이에 대한 설명을 나타낸다.
Figure PCTKR2020006188-appb-T000002
도 12는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 사용자에게 사운드 오디오를 제공하기 위한 스피커가 내장된 TV와 2개의 스피커 사이에 수행되는 동작의 일 예를 나타낸다.
도 12(a)를 참조하면, TV의 오디오 디코더(1211)는 오디오 스트림을 입력 받아 6개 각각의 채널로 PCM(Pulse-code modulation) 데이터 디코딩을 수행한다. 상기 오디오 스트림은 Dolby 5.1 채널 스트림 또는 DTS 5.1채널 스트림일 수 있다. 상기 오디오 디코더(1211)은 Dolby 5.1채널 디코더일 수 있다.
PCM 데이터 디코딩을 통하여 디코딩된 PCM 스트림들 중 TV에 내장된 스피커에 대한 PCM 스트림들(FL, FR, C, W)는 TV 내장 스피커를 통하여 출력될 수 있다. 이 때 C 및 W에 해당하는 PCM 스트림은 다운 믹스(Downmix)되어 FL, FR로 보내지거나 생략될 수 있다.
또한, PCM 데이터 디코딩을 통하여 디코딩된 PCM 스트림들 중 RL 스피커 및 RR 스피커에 대한 PCM 스트림은 TV의 인코더(1213)를 통하여 인코딩된다. 상기 TV의 인코더(1213)는 LC3 인코더일 수 있다.
상기 인코딩된 RL 스피커 및 RR 스피커에 대한 2개의 스트림은 TV의 BLE 전송 인터페이스(1214)로 전달된다. BLE 전송 인터페이스(1214)는 전달 받은 2개의 스트림(Connected Isochronous Stream: CIS)를 하나의 스트림 그룹(Connected Isochronous Group: CIG)으로 그룹핑하여, 2개의 스피커 각각의 BLE 수신 인터페이스(Rx interface)(1221 및 1223)로 각각 전송할 수 있다.
도 12(b)를 참조하면, 각각의 스피커의 BLE 수신 인터페이스(1221 및 1223)는 각각 CIS를 수신한다. 다음, RL 스피커의 BLE 수신 인터페이스(1221)는 수신된 CIS를 RL 스피커의 디코더(1222)로 전달하고, 디코더(1222)는 CIS를 디코딩하여 RL 스피커의 스피커 driver로 전달하고, 스피커 driver는 CIS를 출력할 수 있다. 또한, RR 스피커의 BLE 수신 인터페이스(1223)는 수신된 CIS를 RR 스피커의 디코더(1224)로 전달하고, 디코더(1224)는 CIS를 디코딩하여 RR 스피커의 스피커 driver로 전달하고, 스피커 driver는 CIS를 출력할 수 있다.
도 13은 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 스피커가 내장된 TV와 3개의 스피커 사이에서 수행되는 동작의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 13에서, TV(1301)는 FL, FR 스피커를 내장하고 있으며, C 스피커는 선택적으로 내장될 수 있다. TV(1301)는 initiator이고, 스피커들은 acceptor로 동작할 수 있다.
S1310: 제 1 스피커(1302), 제 2 스피커(1303) 및 제 3 스피커(1304)는 general announcement(GA) 방식 또는 target announcement(TA) 방식으로 광고 메시지를 전송한다. 여기서, 상기 GA는 기기가 특정한 서비스를 제공 받거나 제공할 준비가 되었음을 지시하는 단순한 정보를 포함하는 광고 메시지를 브로드캐스트하는 동작 방식을 의미할 수 있다. 또한, 상기 TA는 디바이스의 역할(RR, RL 또는 W), 디코더 성능 등의 정보를 포함하는 광고 메시지를 특정한 Central 디바이스가 수신할 수 있도록 주소를 설정하여 전송하는 동작 방식을 의미할 수 있다. TV(1301)는 상기 GA 또는 TA으로 전송된 광고 메시지를 제 1 스피커(1302), 제 2 스피커(1303) 및 제 3 스피커(1304)로부터 각각 수신한다. 이후, TV(1301)는 TV에 내장된 스피커를 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서의 FL 스피커, FR 스피커 또는 C 스피커로 설정할 수 있다. TV(1301)는 TA 방식으로 전송된 광고 메시지에 기초하여 제 1 스피커(1302), 제 2 스피커(1303) 및 제 3 스피커(1304)의 위치를 파악할 수 있다.
S1320: TV(1301)는 제 1 스피커(1302), 제 2 스피커(1303) 및 제 3 스피커(1304)로 연결 요청 메시지를 전송한다. 이후, TV(1301)는 central 디바이스로 동작하도록 자신의 역할을 설정할 수 있으며, S1310 단계에서 TA 방식으로 광고 메시지를 수신한 경우, 상기 광고 메시지에 기초하여 제 1 스피커(1302)의 역할을 peripheral(RR)로 설정하고, 제 2 스피커(1303)의 역할을 peripheral(RL)으로 설정하며, 제 3 스피커(1304)의 역할을 peripheral(W)로 설정할 수 있다. 또는, TV(1301)는 제 1 스피커(1302), 제 2 스피커(1303) 및 제 3 스피커(1304)와의 연결 단계에서 PAC(published audio capability) 디스커버리 절차(discovery procedure)를 통해서 제 1 스피커(1302), 제 2 스피커(1303) 및 제 3 스피커(1304)의 위치를 파악할 수 있다. TV(1301)는 파악된 위치에 기초하여 제 1 스피커(1302)의 역할을 peripheral(RR)로 설정하고, 제 2 스피커(1303)의 역할을 peripheral(RL)으로 설정하며, 제 3 스피커(1304)의 역할을 peripheral(W)로 설정할 수 있다. S1320 단계는 GATT 계층에서 수행될 수 있다.
S1330: TV(1301)는 제 1 스피커(1302), 제 2 스피커(1303) 및 제 3 스피커(1304) 사이에 CIS 채널을 형성하기 위해, CIS 채널 형성을 요청하는 메시지를 제 1 스피커(1302), 제 2 스피커(1303) 및 제 3 스피커(1304)로 각각 전송한다. 상기 CIS 채널은 유니캐스트 채널일 수 있다. 여기서 TV(1301)는 마스터(master) 디바이스에 해당하고, 제 1 스피커(1302), 제 2 스피커(1303) 및 제 3 스피커(1304)는 슬레이브(slave) 디바이스에 해당할 수 있다. 이후, TV(1301)와 제 1 스피커(1302) 사이의 제 1 CIS 채널, TV(1301)와 제 2 스피커(1303) 사이의 제 2 CIS 채널 및 TV(1301)와 제 3 스피커(1304) 사이의 제 3 CIS 채널이 형성되고, 상기 제 1 CIS 채널, 제 2 CIS 채널 및 제 3 CIS 채널은 하나의 CIG로 그룹핑 될 수 있다. TV(1301)는 상기 형성된 상기 제 1 CIS 채널, 제 2 CIS 채널 및 제 3 CIS 채널을 통해서 제 1 스피커(1302), 제 2 스피커(1303) 및 제 3 스피커(1304) 각각에게 사용자가 시청중인 컨텐츠의 오디오 스트림을 유니캐스트 방식으로 전송할 수 있다. S1330 단계는 링크 계층(link layer)에서 수행될 수 있다.
도 14는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 사용자에게 사운드 오디오를 제공하기 위한 스피커가 내장된 TV와 3개의 스피커 사이에 수행되는 동작의 일 예를 나타낸다.
도 14(a)를 참조하면, TV의 오디오 디코더(1411)는 오디오 스트림을 입력 받아 6개 각각의 채널로 PCM(Pulse-code modulation) 데이터 디코딩을 수행한다. 상기 오디오 스트림은 Dolby 5.1 채널 스트림 또는 DTS 5.1채널 스트림일 수 있다. 상기 오디오 디코더(1411)은 Dolby 5.1채널 디코더일 수 있다.
PCM 데이터 디코딩을 통하여 디코딩된 PCM 스트림들 중 TV에 내장된 스피커에 대한 PCM 스트림들(FL, FR, C)는 TV 내장 스피커를 통하여 출력될 수 있다. 이 때 C에 해당하는 PCM 스트림은 다운 믹스(Downmix)되어 FL, FR로 보내지거나 생략될 수 있다.
또한, PCM 데이터 디코딩을 통하여 디코딩된 PCM 스트림들 중 RL 스피커, RR 스피커 및 W 스피커에 대한 PCM 스트림은 TV의 인코더(1413)를 통하여 인코딩된다. 상기 TV의 인코더(1413)는 LC3 인코더일 수 있다.
상기 인코딩된 RL 스피커, RR 스피커 및 W 스피커에 대한 3개의 스트림은 TV의 BLE 전송 인터페이스(1414)로 전달된다. BLE 전송 인터페이스(1414)는 전달 받은 3개의 스트림(Connected Isochronous Stream: CIS)를 하나의 스트림 그룹(Connected Isochronous Group: CIG)으로 그룹핑하여, 3개의 스피커 각각의 BLE 수신 인터페이스(Rx interface)(1421, 1423 및 1425)로 각각 전송할 수 있다.
도 14(b)를 참조하면, 각각의 스피커의 BLE 수신 인터페이스(1421, 1423 및 1425)는 각각 CIS를 수신한다. 다음, W 스피커의 BLE 수신 인터페이스(1421)는 수신된 CIS를 W 스피커의 디코더(1422)로 전달하고, 디코더(1422)는 CIS를 디코딩하여 RL 스피커의 스피커 driver로 전달하고, 스피커 driver는 CIS를 출력할 수 있다. 또한, RL 스피커의 BLE 수신 인터페이스(1423)는 수신된 CIS를 RL 스피커의 디코더(1424)로 전달하고, 디코더(1424)는 CIS를 디코딩하여 RL 스피커의 스피커 driver로 전달하고, 스피커 driver는 CIS를 출력할 수 있다. 또한, RR 스피커의 BLE 수신 인터페이스(1425)는 수신된 CIS를 RR 스피커의 디코더(1426)로 전달하고, 디코더(1426)는 CIS를 디코딩하여 RR 스피커의 스피커 driver로 전달하고, 스피커 driver는 CIS를 출력할 수 있다.
도 15는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 스피커가 내장된 TV와 5개의 스피커 사이에서 수행되는 동작의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 15에서, C 스피커는 TV(1501)에 선택적으로 내장될 있다. TV(1501)는 initiator이고, 스피커들은 acceptor로 동작할 수 있다.
S1510: 제 1 스피커 내지 제 5 스피커(1502 내지 1506)는 general announcement(GA) 방식 또는 target announcement(TA) 방식으로 광고 메시지를 전송한다. 여기서, 상기 GA는 기기가 특정한 서비스를 제공 받거나 제공할 준비가 되었음을 지시하는 단순한 정보를 포함하는 광고 메시지를 브로드캐스트하는 동작 방식을 의미할 수 있다. 또한, 상기 TA는 디바이스의 역할(RR, RL, W, FR 또는 FL), 디코더 성능 등의 정보를 포함하는 광고 메시지를 특정한 Central 디바이스가 수신할 수 있도록 주소를 설정하여 전송하는 동작 방식을 의미할 수 있다. TV(1501)는 상기 GA 또는 TA으로 전송된 광고 메시지를 제 1 스피커 내지 제 5 스피커(1502 내지 1506)로부터 각각 수신한다. 이후, TV(1501)는 TV에 내장된 스피커를 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서의 C 스피커로 설정할 수 있다. 또는, TV에 내장된 스피커가 없는 경우, TV는 스피커 역할을 수행하지 않을 수 있다. TV(1501)는 TA 방식으로 전송된 광고 메시지에 기초하여 제 1 스피커 내지 제 5 스피커(1502 내지 1506)의 위치를 파악할 수 있다.
S1520: TV(1501)는 제 1 스피커 내지 제 5 스피커(1502 내지 1506)로 연결 요청 메시지를 전송한다. 이후, TV(1501)는 central 디바이스로 동작하도록 자신의 역할을 설정할 수 있으며, S1510 단계에서 TA 방식으로 광고 메시지를 수신한 경우, 상기 광고 메시지에 기초하여 제 1 스피커 내지 제 5 스피커(1502 내지 1506)의 역할을 각각 peripheral(RR), peripheral(RL), peripheral(W), peripheral(FR), peripheral(FL)로 설정할 수 있다. 또는, TV(1501)는 제 1 스피커 내지 제 5 스피커(1502 내지 1506)와의 연결 단계에서 PAC(published audio capability) 디스커버리 절차(discovery procedure)를 통해서 제 1 스피커 내지 제 5 스피커(1502 내지 1506)의 위치를 파악할 수 있다. TV(1501)는 파악된 위치에 기초하여 제 1 스피커 내지 제 5 스피커(1502 내지 1506)의 역할을 각각 peripheral(RR), peripheral(RL), peripheral(W), peripheral(FR), peripheral(FL)로 설정할 수 있다. S1520 단계는 GATT 계층에서 수행될 수 있다.
S1530: TV(1501)는 제 1 스피커 내지 제 5 스피커(1502 내지 1506) 사이에 CIS 채널을 형성하기 위해, CIS 채널 형성을 요청하는 메시지를 제 1 스피커 내지 제 5 스피커(1502 내지 1506)로 각각 전송한다. 상기 CIS 채널은 유니캐스트 채널일 수 있다. 여기서 TV(1501)는 마스터(master) 디바이스에 해당하고, 제 1 스피커 내지 제 5 스피커(1502 내지 1506)는 슬레이브(slave) 디바이스에 해당할 수 있다. 이후, TV(1501)와 제 1 스피커(1502) 사이의 제 1 CIS 채널, TV(1501)와 제 2 스피커(1503) 사이의 제 2 CIS 채널 및 TV(1501)와 제 3 스피커(1504) 사이의 제 3 CIS 채널, TV(1501)와 제 4 스피커(1505) 사이의 제 4 CIS 채널, TV(1501)와 제 5 스피커(1506) 사이의 제 5 CIS 채널이 형성되고, 상기 제 1 CIS 채널 내지 제 5 CIS 채널은 하나의 CIG로 그룹핑 될 수 있다. TV(1501)는 상기 형성된 상기 제 1 CIS 채널 내지 제 5 CIS 채널을 통해서 제 1 스피커 내지 제 5 스피커(1502 내지 1506) 각각에게 사용자가 시청중인 컨텐츠의 오디오 스트림을 유니캐스트 방식으로 전송할 수 있다. S1530 단계는 링크 계층(link layer)에서 수행될 수 있다.
도 16은 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서 스피커가 내장되지 않은 TV와 6개의 스피커 사이에서 수행되는 동작의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 16에서, TV(1601)는 initiator이고, 스피커들은 acceptor로 동작할 수 있다.
S1610: 제 1 스피커 내지 제 6 스피커(1602 내지 1607)는 general announcement(GA) 방식 또는 target announcement(TA) 방식으로 광고 메시지를 전송한다. 여기서, 상기 GA는 기기가 특정한 서비스를 제공 받거나 제공할 준비가 되었음을 지시하는 단순한 정보를 포함하는 광고 메시지를 브로드캐스트하는 동작 방식을 의미할 수 있다. 또한, 상기 TA는 디바이스의 역할(RR, RL, W, FR, FL 또는 C), 디코더 성능 등의 정보를 포함하는 광고 메시지를 특정한 Central 디바이스가 수신할 수 있도록 주소를 설정하여 전송하는 동작 방식을 의미할 수 있다. TV(1601)는 상기 GA 또는 TA으로 전송된 광고 메시지를 제 1 스피커 내지 제 6 스피커(1602 내지 1607)로부터 각각 수신한다. 여기서, TV에 내장된 스피커가 없으므로, TV는 스피커 역할을 수행하지 않을 수 있다. TV(1601)는 TA 방식으로 전송된 광고 메시지에 기초하여 제 1 스피커 내지 제 6 스피커(1602 내지 1607)의 위치를 파악할 수 있다.
S1620: TV(1601)는 제 1 스피커 내지 제 6 스피커(1602 내지 1607)로 연결 요청 메시지를 전송한다. 이후, TV(1601)는 central 디바이스로 동작하도록 자신의 역할을 설정할 수 있으며, S1610 단계에서 TA 방식으로 광고 메시지를 수신한 경우, 상기 광고 메시지에 기초하여 제 1 스피커 내지 제 6 스피커(1602 내지 1607)의 역할을 각각 peripheral(RR), peripheral(RL), peripheral(W), peripheral(FR), peripheral(FL), peripheral(C)로 설정할 수 있다. 또는, TV(1601)는 제 1 스피커 내지 제 6 스피커(1602 내지 1607)와의 연결 단계에서 PAC(published audio capability) 디스커버리 절차(discovery procedure)를 통해서 제 1 스피커 내지 제 6 스피커(1602 내지 1607)의 위치를 파악할 수 있다. TV(1501)는 파악된 위치에 기초하여 제 1 스피커 내지 제 6 스피커(1602 내지 1607)의 역할을 각각 peripheral(RR), peripheral(RL), peripheral(W), peripheral(FR), peripheral(FL), peripheral(C)로 설정할 수 있다. S1620 단계는 GATT 계층에서 수행될 수 있다.
S1630: TV(1601)는 제 1 스피커 내지 제 6 스피커(1602 내지 1607) 사이에 CIS 채널을 형성하기 위해, CIS 채널 형성을 요청하는 메시지를 제 1 스피커 내지 제 6 스피커(1602 내지 1607)로 각각 전송한다. 상기 CIS 채널은 유니캐스트 채널일 수 있다. 여기서 TV(1501)는 마스터(master) 디바이스에 해당하고, 제 1 스피커 내지 제 6 스피커(1602 내지 1607)는 슬레이브(slave) 디바이스에 해당할 수 있다. 이후, TV(1601)와 제 1 스피커(1602) 사이의 제 1 CIS 채널, TV(1601)와 제 2 스피커(1603) 사이의 제 2 CIS 채널 및 TV(1601)와 제 3 스피커(1604) 사이의 제 3 CIS 채널, TV(1601)와 제 4 스피커(1605) 사이의 제 4 CIS 채널, TV(1601)와 제 5 스피커(1606) 사이의 제 5 CIS 채널 및 TV(1601)와 제 6 스피커(1607) 사이의 제 6 CIS 채널이 형성되고, 상기 제 1 CIS 채널 내지 제 6 CIS 채널은 하나의 CIG로 그룹핑 될 수 있다. TV(1601)는 상기 형성된 상기 제 1 CIS 채널 내지 제 6 CIS 채널을 통해서 제 1 스피커 내지 제 6 스피커(1602 내지 1607) 각각에게 사용자가 시청중인 컨텐츠의 오디오 스트림을 유니캐스트 방식으로 전송할 수 있다. S1630 단계는 링크 계층(link layer)에서 수행될 수 있다.
블루투스 위치 측정 기술에 기초한 스피커 위치(각도) 설정 방법-(방법 1)
이하에서, 제어 디바이스가 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성하는 스피커와 제어 디바이스 사이의 각도를 측정하고, 측정된 각도에 기 초하여 스윗 스팟을 구성하는 방법을 설명하도록 한다.
도 17은 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에서의 개략적인 스피커 배치의 예시들을 나타낸 도이다.
도 17(a)는 스피커가 2대 있는 경우의 스피커 위치를 나타내고, 도 17(b)는 스피커가 4대 있는 경우의 스피커 위치를 나타내며, 도 17(c)는 스피커가 5대 있는 경우의 스피커 위치를 나타낸다.
도 18은 스피커 개수에 따라 스윗 스팟을 구성하는 예시들을 나타낸 도이다.
도 18(a)는 스피커가 2대 있는 경우의 스윗 스팟을 나타낸다. 여기서, TV와 사용자 사이에 놓이는 가상의 일직선을 상기 기준점(1801)으로 삼을 수 있다. 기준점으로부터 시계 방향으로의 각도는 + 각도로, 기준점으로부터 반시계 방향으로의 각도는 ? 각도로 표현될 수 있다.
스피커가 2대 있는 경우, 기준점으로부터 RR 스피커 사이의 각도는 110도(degree)를 이루며, 상기 기준점으로부터 RL 스피커 사이의 각도는 -110도(degree)를 이룬다. 이 때, 상기 기준점으로부터 RR스피커 사이의 각도 및 기준점으로부터 RL 스피커 사이의 각도는 +- 10도의 오차가 허용될 수 있다.
도 18(b)는 스피커가 4대 있는 경우의 스윗 스팟을 나타낸다. 여기서, TV와 사용자 사이에 놓이는 가상의 일직선을 상기 기준점(1802)으로 삼을 수 있다. 기준점으로부터 시계 방향으로의 각도는 + 각도로, 기준점으로부터 반시계 방향으로의 각도는 ? 각도로 표현될 수 있다.
스피커가 4대 있는 경우, 기준점으로부터 RR 스피커 사이의 각도는 110도(degree)를 이루며, 상기 기준점으로부터 RL 스피커 사이의 각도는 -110도(degree)를 이룬다. 이 때, 상기 기준점으로부터 RR스피커 사이의 각도 및 기준점으로부터 RL 스피커 사이의 각도는 +- 10도의 오차가 허용될 수 있다.
또한, 상기 기준점으로부터 FR 스피커 사이의 각도는 30도(degree)를 이루며, 상기 기준점으로부터 FL 스피커 사이의 각도는 -30degree)를 이룬다. 이 때, 상기 기준점으로부터 FR스피커 사이의 각도 및 기준점으로부터 FL 스피커 사이의 각도는 +- 10도의 오차가 허용될 수 있다.
도 18(c)는 스피커가 5대 있는 경우의 스윗 스팟을 나타낸다. 여기서, TV와 사용자 사이에 놓이는 가상의 일직선을 상기 기준점(1803)으로 삼을 수 있다. 기준점으로부터 시계 방향으로의 각도는 + 각도로, 기준점으로부터 반시계 방향으로의 각도는 ? 각도로 표현될 수 있다. 도 18(c)의 경우, W 스피커가 추가되는 점 외에는 도 18(b)의 경우와 동일하므로, 설명을 생략한다.
도 19는 스피커들의 위치(각도)를 측정하기 위하여 제어 디바이스에 기준점이 설정되는 방식의 예시들을 나타낸 도이다.
도 19(a)는 제어 디바이스가 복수의 안테나가 탑재된 리모컨인 경우에 대한 예시이다. 상기 제어 디바이스는 사용자가 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에 기초한 사운드 오디오를 제공받을 수 있도록 하기 위해 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성하는 스피커들의 위치를 조정할 수 있다. 상기 제어 디바이스는 상기 스피커들의 위치를 조정하기 위해, 상기 스피커들의 위치를 측정할 수 있다. 상기 제어 디바이스가 상기 스피커들의 위치를 측정하기 위해, 상기 제어 디바이스에는 기준점이 설정될 수 있다. TV와 상기 제어 디바이스 사이에 놓이는 가상의 일직선이 기준점으로 상기 제어 디바이스에 설정될 수 있다.
도 19(b)는 제어 디바이스가 복수의 안테나가 탑재된 스마트폰인 경우에 대한 예시이다. 도 19(b)의 경우, 제어 디바이스가 스마트폰이라는 점 외에는 도 19(a)에서와 동일하므로, 설명을 생략한다.
도 19에서는 제어 디바이스가 리모컨 및 스마트폰인 경우를 예시로 설명하였지만, 스피커의 위치를 측정할 수 있도록 특정한 기준점이 설정된 다양한 디바이스들이 스피커들의 위치를 조정하기 위한 제어 디바이스로 동작할 수 있음은 물론이다.
도 20은 제어 디바이스가 스피커의 위치 조정을 위해 제어 디바이스와 스피커 사이의 각도를 측정하는 동작의 예시들을 나타내는 흐름도이다.
도 20(a)는 제어 디바이스가 AoA(angle of arrival) 각도에 기초하여 스피커의 각도(편각)를 측정하는 예시를 나타낸다.
제어 디바이스는 스피커로부터 제어 디바이스와 스피커 사이의 각도 측정을 위한 광고 메시지를 수신한다(S2011). 상기 광고 메시지는 상기 제어 디바이스의 각도 측정을 위해 사용되는 CTE(Constant Tone Extension) 필드를 포함할 수 있다. 상기 CTE 필드는 0,1 이 반복되는 비트 시퀀스 일 수 있다.
상기 제어 디바이스는 상기 광고 메시지에 기초하여 상기 제어 디바이스에 설정된 기준점과 상기 스피커의 위치 사이의 각도를 측정한다(S2021).
상기 측정된 각도에 기초하여, 상기 제어 디바이스와 상기 스피커의 위치 사이의 각도가 스윗 스팟을 구성하기 위한 조건을 만족하도록 상기 스피커의 위치가 조정된다. 보다 구체적으로, 상기 측정된 각도가 사용자에게 제공되고, 사용자는 제공 받은 각도를 사용하여 스피커들이 스윗 스팟을 구성하기 위한 조건을 만족하도록 위치를 조정할 수 있다.
상기 제어 디바이스가 동작하는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에 복수의 스피커가 존재하는 경우, 상기 제어 디바이스는 상기 S2011 내지 S2021 단계의 동작을 상기 복수의 스피커와 각각 수행할 수 있다.
도 20(b)는 제어 디바이스가 AoD(angle of departure) 각도에 기초하여 스피커의 각도(편각)를 측정하는 예시를 나타낸다.
제어 디바이스는 사이의 각도 측정을 위한 광고 메시지를 브로드캐스트 한다(S2012). 상기 광고 메시지는 상기 스피커의 각도 측정을 위해 사용되는 CTE(Constant Tone Extension) 필드를 포함할 수 있다. 상기 CTE 필드는 0,1 이 반복되는 비트 시퀀스 일 수 있다.
스피커는 상기 광고 메시지에 기초하여 상기 제어 디바이스에 설정된 기준점과 상기 스피커의 위치 사이의 각도를 측정한다(S2022).
상기 스피커는 상기 측정된 각도에 대한 정보를 전송하기 위해 상기 제어 디바이스로 연결 요청 메시지 전송하고, 상기 제어 디바이스는 상기 연결 요청 메시지를 수신한다(S2032). 이후, 상기 제어 디바이스는 상기 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 스피커로 연결 응답 메시지를 전송하고, 상기 제어 디바이스와 상기 스피커 사이의 연결이 형성된다.
이후, 상기 제어 디바이스는 상기 스피커로부터 각도 정보를 수신한다(S2042).
상기 수신된 각도 정보에 기초하여, 상기 제어 디바이스와 상기 스피커의 위치 사이의 각도가 스윗 스팟을 구성하기 위한 조건을 만족하도록 상기 스피커의 위치가 조정된다. 보다 구체적으로, 상기 각도 정보가 사용자에게 제공되고, 사용자는 제공 받은 각도 정보를 사용하여 스피커들이 스윗 스팟을 구성하기 위한 조건을 만족하도록 위치를 조정할 수 있다.
상기 제어 디바이스가 동작하는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템에 복수의 스피커들이 존재하는 경우, 상기 제어 디바이스는 상기 S2012 내지 S2042 단계의 동작을 상기 복수의 스피커들과 각각 수행할 수 있다. 즉, 상기 제어 디바이스는 상기 복수의 스피커들 각각으로부터 각도 정보를 수신할 수 있다.
추가적으로, 스피커들의 위치를 조정하기 위해서, 도 20(a) 및 (b)에서 설명된 방법이 모두 사용될 수 있다. 이 경우, 제어 디바이스가 측정한 각도 및 스피커가 측정한 각도를 모두 사용할 수 있으므로, 도 20(a) 또는 (b)의 방법 중 하나만을 사용하는 경우보다 정확하게 스피커들의 위치가 조정될 수 있다.
또한, 제어 디바이스는 스피커들이 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 제공하기 위한 적절한 거리에 위치하도록 하기 위해, 상기 제어 디바이스와 상기 스피커들의 위치 사이의 거리를 측정할 수 있다. 상기 제어 디바이스는 상기 스피커들의 위치 사이의 거리를 측정하기 위해, 상기 스피커들이 전송한 광고 메시지의 수신 신호 세기 등의 정보를 사용할 수 있다.
도 21은 본 명세서에서 제안하는 방법에 기초한 5.1 서라운드 채널 설정 방법이 수행되는 일 예를 나타낸 흐름도이다.
먼저, 제어 디바이스는 제 1 스피커 및 제 2 스피커로부터 제어 디바이스와 스피커 사이의 각도 측정을 위한 광고 메시지를 각각 수신한다(S2110).
다음, 상기 제어 디바이스는 상기 광고 메시지에 기초하여 상기 제어 디바이스에 설정된 기준점과 상기 스피커들의 위치들 사이의 각도를 각각 측정한다.
상기 측정된 각도에 기초하여, 상기 제어 디바이스와 상기 스피커들의 위치들 사이의 각도가 스윗 스팟을 구성하기 위한 조건을 만족하도록 상기 스피커들의 위치들이 각각 조정될 수 있다.
이후, Multi-ch Source 디바이스는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 통한 사운드 오디오를 제공받기 위해서 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커와 5.1 서라운드 채널을 설정하기 위한 절차를 수행한다(S2120). 상기 Multi-ch Source 디바이스는 TV일 수 있다.
보다 구체적으로, S2120 단계에서, 상기 Multi-ch Source 디바이스는 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커로 연결을 형성하기 위한 연결 요청을 전송한다. 다음, 상기 Multi-ch Source 디바이스와 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커 사이에서 서비스 및 특성 탐색 절차가 수행 될 수 있다. 이후, 오디오 역할, 능력 정보, ASE_ID 등이 상기 Multi-ch Source 디바이스와 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커 사이에서 교환될 수 있다. 다음, Codec, QoS(quality of service), 위치 설정 정보가 상기 Multi-ch Source 디바이스와 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커 사이에서 교환될 수 있다. 이후, 상기 Multi-ch Source 디바이스는 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커의 ASE를 인에이블(enable)하고, 주기적인 광고 메시지를 전송할 수 있다. 이후, 상기 Multi-ch Source 디바이스와 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커 사이에서 5.1 서라운드 채널이 형성되고, 상기 Multi-ch Source 디바이스는 상기 채널을 통하여 오디오 데이터를 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커로 전송할 수 있다.
추가적으로, 상기 제어 디바이스는 측정된 상기 제 1 스피커 및 제 2 스피커의 위치에 대한 정보를 상기 Multi-ch Source 디바이스로 전송할 수 있다. 상기 제어 디바이스가 상기 Multi-ch Source 디바이스 측정된 스피커의 위치에 대한 정보를 전송하는 동작은 S2110 단계와 S2120 단계 사이에서 수행될 수 있다. 상기 Multi-ch Source 디바이스는 상기 스피커의 위치에 대한 정보에 기초하여 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커와 5.1 서라운드 채널을 설정할 수 있다. 특히, 상기 Multi-ch Source 디바이스가 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커로 연결 요청을 위한 메시지를 전송하는 경우 상기 위치에 대한 정보가 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 Multi-ch Source 디바이스는 직접 스피커들의 위치를 파악하지 않고도 제어 디바이스로부터 전달 받은 스피커들의 위치에 대한 정보에 기초하여 오디오 데이터를 전송하기 위한 채널을 형성할 수 있는 효과가 있다.
도 22는 제어 디바이스가 스피커의 위치를 측정하기 위해 사용되는 광고 메시지의 패킷 포맷의 일 예를 나타낸 도이다.
제어 디바이스가 스피커의 위치를 측정하기 위해 사용되는 광고 메시지의 광고 패킷(Advertising packet) PDU포맷은 일반적인 광고 메시지의 광고 패킷과 달리 광고 패킷의 가장 마지막에 CTE 필드가 삽입될 수 있다.
상기 CTE 필드의 앞에는 일반적인 Advertising packet 포맷과 같이 Ad-Type 메타 데이터(metadata)가 위치한다. 제어 디바이스가 스피커의 위치를 측정하기 위해 사용되는 광고 메시지의 Advertising packet은 5.1채널 서라운드 프로파일(Profile)에서 사용되므로, Service Data Ad-Type 필드에 5.1 채널 서라운드 프로파일 UUID가 포함될 수 있다.
도 23은 본 명세서에서 제안하는 스피커 위치 설정 방법이 제어 디바이스에서 수행되는 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 23은 제어 디바이스가 스피커가 전송한 광고 메시지의 AoA(angle of arrival)에 기초하여 제어 디바이스와 스피커 사이의 각도를 측정하는 동작에 관한 것이다.
먼저, 상기 제어 디바이스는 스피커가 전송한 광고 메시지를 스캔한다(S2310).
다음, 상기 제어 디바이스는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성하는 모든 스피커들의 광고 메시지가 스캔되었는지 판단한다(S2320).
상기 제어 디바이스가 모든 스피커들의 광고 메시지가 스캔되지 않은 것으로 판단한 경우, S2310 단계를 수행한다.
상기 제어 디바이스가 모든 스피커들의 광고 메시지가 스캔된 것으로 판단한 경우, 상기 제어 디바이스는 각 스피커들에 대하여, 상기 제어 디바이스에 설정된 각도 측정을 위한 기준점과 스피커들의 위치 사이의 각도를 측정한다(S2330).
다음, 상기 제어 디바이스는 측정된 각도에 기초하여 상기 스피커들의 위치가 스윗 스팟을 만족하도록 조정되었는지를 판단한다(S2340).
상기 제어 디바이스가 상기 스피커들의 위치가 조정되지 않은 것으로 판단한 경우, S2310 단계부터 S2340 단계까지의 동작을 다시 수행할 수 있다.
상기 제어 디바이스가 상기 스피커들의 위치가 조정된 것으로 판단한 경우, 상기 제어 디바이스는 스피커의 위치를 설정하기 위한 동작을 중단한다.
도 24는 본 명세서에서 제안하는 스피커 위치 설정 방법이 제어 디바이스에서 수행되는 또 다른 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 24는 제어 디바이스가 전송한 광고 메시지에 기초하여 스피커가 AoD(angle of arrival)를 측정하고, 상기 제어 디바이스가 상기 AoD에 대한 각도 정보를 수신하고, 상기 제어 디바이스가 상기 각도 정보에 기초하여 제어 디바이스와 스피커 사이의 각도를 측정하는 동작에 관한 것이다.
먼저, 상기 제어 디바이스는 광고 메시지를 브로드캐스트 한다(S2410).
다음, 상기 제어 디바이스는 상기 광고 메시지를 수신한 스피커들 각각으로부터 연결 요청 메시지를 수신한다(S2420). 스피커가 측정한 AoD에 기초한 스피커 위치 설정을 위해서는, 제어 디바이스가 스피커로부터 AoD에 대한 각도 정보를 수신해야 하므로, 제어 디바이스와 스피커들 사이에 연결이 형성되어야 한다.
다음, 상기 제어 디바이스는 모든 스피커들과 연결이 형성되었는지를 판단한다(S2430).
상기 제어 디바이스가 모든 스피커와 연결이 형성되지 않은 것으로 판단한 경우, 상기 제어 디바이스는 S2420 단계의 동작을 다시 수행할 수 있다.
반대로, 상기 제어 디바이스가 모든 스피커와 연결이 형성된 것으로 판단한 경우, 상기 제어 디바이스는 상기 스피커들로부터 각각 각도 정보를 수신한다(S2440).
다음, 상기 제어 디바이스는 상기 스피커들의 위치가 상기 각도 정보에 기초하여 조정되었는지 여부를 판단한다(S2450). 상기 제어 디바이스는 상기 스피커들의 위치가 조정되었는 지 판단하기 위해서, 상기 제어 디바이스에 사전에 설정된 스윗 스팟의 조건과 관련된 정보와 각도 정보에 포함된 AoD를 비교할 수 있다.
상기 제어 디바이스가 상기 스피커들의 위치가 조정되지 않은 것으로 판단한 경우, 상기 제어 디바이스는 상기 S2410 단계 내지 S2440 단계의 동작을 다시 수행할 수 있다.
상기 제어 디바이스가 상기 스피커들의 위치가 조정된 것으로 판단한 경우, 상기 제어 디바이스는 상기 스피커들과의 연결을 해제하고(S2460), 스피커의 위치를 설정하기 위한 동작을 중단한다.
스피커의 오디오 사운드 출력 각도를 조정하는 방법-(방법 2)
이하에서, 제어 디바이스가 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성하는 스피커들의 오디오 사운드 출력 각도를 측정하고, 스피커에서 출력된 오디오 사운드가 제어 디바이스에 대하여 직각으로 입사하도록 오디오 사운드 출력 각도를 조정하는 방법을 설명하도록 한다.
도 25는 스피커의 오디오 사운드 출력 각도 설정의 일 예를 나타낸 도이다.
도 25는 스피커로부터 출력되는 오디오 사운드(이하, 음성 신호라고 함)가 제어 디바이스(사용자)에 대하여 직각으로 입사하도록 스피커의 음성 신호 출력 각도가 설정된 예시를 나타낸다. 보다 구체적으로, 도 25에서, FR 스피커(2502) 및 RR 스피커(2503)가 출력한 음성 신호는 제어 디바이스(사용자)에 대하여 직각으로 입사하는 것을 알 수 있다.
도 25의 예시와 달리, 스피커의 위치가 스윗 스팟을 만족하도록 설정되어 있더라도 스피커의 음성 신호 출력 각도가 적절하게 설정되지 않은 경우, 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템이 정상적으로 동작하지 않을 수 있다.
도 26은 본 명세서에서 제안하는 스피커의 오디오 사운드 출력 각도를 조정하는 방법이 제어 디바이스와 스피커들 사이에서 수행되는 일 예를 나타낸 흐름도이다.
먼저, 제어 디바이스는 제 1 스피커 및 제 2 스피커로부터 광고메시지를 각각 수신한다(S2610).
상기 광고 메시지는 상기 제어 디바이스가 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커의 위치(각도)측정에 사용되는 것이 아니므로, CTE 필드를 포함하지 않을 수 있다.
다음, 상기 제어 디바이스는 상기 광고메시지에 대한 응답으로 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커에게 각각 연결 형성을 위한 연결 요청 메시지를 전송한다(S2620).
상기 제어 디바이스와 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커 사이의 연결이 각각 형성된 후, 상기 제어 디바이스는 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커로부터 각각 음성 신호(오디오 사운드)를 수신하고, 수신된 음성 신호의 볼륨을 측정한다(S2630).
상기 제어 디바이스가 측정한 음성 신호의 볼륨에 기초하여, 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커의 음성 신호 출력 각도가 조정될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어 디바이스는 측정된 볼륨에 기초하여, 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커의 음성 출력 각도의 조정을 위한 값들을 계산할 수 있다. 상기 계산된 값에 대한 정보에 기초하여 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커의 음성 신호 출력 각도가 조정될 수 있다. 상기 제어 디바이스는 상기 음성 신호 출력 각도의 조정을 위한 값에 대한 정보를 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커에 전송할 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커에 음성 신호 출력 각도 조정을 위한 모터가 자체적으로 탑재된 경우라면, 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커는 상기 음성 신호 출력 각도의 조정을 위한 값에 대한 정보에 기초하여 직접 음성 신호 출력 각도를 조정할 수 있다.
이후, 상기 제어 디바이스는 위치 및 음성 신호 출력 각도가 조정된 상기 제 1 스피커 및 상기 제 2 스피커로부터 각각 음성 신호를 수신할 수 있다.
도 27은 본 명세서에서 제안하는 스피커의 오디오 사운드 출력 각도를 조정하는 방법이 제어 디바이스에서 수행되는 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 27의 예시에서, 제어 디바이스는 5.1 채널 서라운드 사운드 시스템을 구성하는 스피커들과 이미 연결을 형성한 상태에 있음을 가정한다.
먼저, 제어 디바이스는 스피커들에 대하여 동일한 수준으로 볼륨을 설정한다(S2710).
다음, 상기 제어 디바이스는 상기 스피커들로부터 음성 신호를 각각 수신하고, 수신된 음성 신호의 볼륨을 측정함으로써, 각각의 스피커들의 볼륨 수준이 동일한 지 여부를 판단한다(S2720). 여기서, 각각의 스피커들의 볼륨 수준은 동일하면서, 상기 스피커들로부터 출력된 각각의 음성 신호들은 상기 제어 디바이스에 대하여 직각으로 입사하는 경우에 해당한다. 상기 제어 디바이스는 음성 신호의 볼륨을 측정하기 위해서 Monotone 100hz, 200hz, 1000hz 별 나눠 주파수별 SPL(Sound Pressure Level)을 구해, Psycho-acoustic model에 의한 가중 평균값을 구할 수 있다. 또는, 제어 디바이스는 UX 편의상 합성된 Multi-tone 으로 한번에 SPL을 구할 수 있다. 이 경우, BT Portable Speaker는 민감도가 크지 않아도 되므로, 합성된 Multi-tone을 사용하면, test에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
상기 S2720단계에서, 상기 제어 디바이스가 상기 각 스피커들의 볼륨이 동일한 수준에 있는 것으로 판단한 경우, 상기 제어 디바이스는 스피커의 오디오 사운드 출력 각도를 조정하기 위한 동작을 종료한다.
반대로, 상기 제어 디바이스가 상기 각 스피커들의 볼륨이 동일한 수준에 있지 않은 것으로 판단한 경우, 상기 제어 디바이스는 상기 스피커들 중 하나의 스피커를 선택하고, 선택된 상기 하나의 스피커의 음성 신호 출력 각도를 조정한다(S2730).
다음, 상기 제어 디바이스는 각도를 조정한 스피커의 볼륨이 최대 볼륨으로 측정되는지 여부를 판단한다(S2740). 즉, 상기 제어 디바이스는 각각의 스피커들에 설정된 볼륨의 크기를 알 수 있으므로, 상기 제어 디바이스는 각각의 스피커들에 설정된 볼륨의 크기에 대한 정보와 수신된 음성 신호의 볼륨을 비교하여, 각도를 조정한 스피커의 볼륨이 최대 볼륨으로 측정되는 지 여부를 판단할 수 있다.
상기 제어 디바이스가 각도를 조정한 스피커의 볼륨이 최대 볼륨으로 측정되지 않는 것으로 판단한 경우, 상기 제어 디바이스는 S2730단계를 다시 수행할 수 있다.
반대로, 상기 제어 디바이스가 각도를 조정한 스피커의 볼륨이 최대 볼륨으로 측정되는 것으로 판단한 경우, 상기 제어 디바이스는 다음 스피커를 선택하여 음성 신호 출력 각도를 조정한다(S2750).
다음, 상기 제어 디바이스는 모든 스피커들에 대하여 음성 신호 출력 각도가 조정되었는지 여부를 판단한다(S2760).
상기 제어 디바이스가 모든 스피커들에 대하여 음성 신호 출력 각도가 조정되지 않은 것으로 판단한 경우, 상기 제어 디바이스는 S2730 단계 내지 S2760 단계를 다시 수행할 수 있다.
반대로, 상기 제어 디바이스가 모든 스피커들에 대하여 음성 신호 출력 각도가 조정된 것으로 판단한 경우, 상기 제어 디바이스는 스피커의 오디오 사운드 출력 각도를 조정하기 위한 동작을 종료한다.
AoA 및 AoD 측정
도 28은 제어 디바이스가 AoA를 측정하는 일 예를 나타낸 도이다.
도 28(a)를 참조하면, AoA의 경우, 복수의 안테나를 탑재한 제어 디바이스가 외부위치측위장비(Tx)로부터 신호를 수신하므로, 상기 제어 디바이스와 상기 외부위치측위장비 간의 연결이 필요하지 않다.
도 28(b)를 참조하면, 제어 디바이스에 탑재된 안테나는 일정한 거리(d)로 이격되어 있다. 상기 제어 디바이스는 AoA측정을 위해 아래와 같은 수식을 사용할 수 있다.
Figure PCTKR2020006188-appb-M000001
상기 수식에서, Ψ는 제어 디바이스에 탑재된 안테나에서 각각 수신되는 신호들 간의 위상 차이를 의미한다. 또한, λ 는 외부위치측위장비가 전송한 신호의 파장을 의미한다. 제어 디바이스는 θ 값을 통하여 AoA 값을 계산할 수 있다.
즉, AoA는 제어 디바이스에 탑재된 안테나 사이의 거리, 외부위치측위장비가 전송한 신호의 파장(wavelength) 및 제어 디바이스의 복수의 수신 안테나 단에서 각각 수신된 신호 간의 위상 차이에 기초하여 계산될 수 있다.
도 29는 제어 디바이스가 AoD를 측정하는 일 예를 나타낸 도이다.
도 29(a)를 참조하면, AoD의 경우, 하나의 안테나를 탑재한 제어 디바이스가 복수의 안테나를 탑재한 외부위치측위장비(Tx)로부터 신호를 수신하고, 상기 제어 디바이스가 측정된 AoD를 상기 외부위치측위장비로 전송하므로, 상기 제어 디바이스와 상기 외부위치측위장비 간의 연결이 필요하다.
도 29(b)를 참조하면, 외부위치측위 장비에 탑재된 안테나는 일정한 거리(d)로 이격되어 있다. 상기 제어 디바이스는 AoD측정을 위해 아래와 같은 수식을 사용할 수 있다.
Figure PCTKR2020006188-appb-M000002
상기 수식에서, Ψ는 외부위치측위장비의 각각의 안테나로부터 전송된 신호들 간의 제어 디바이스의 수신단에서의 위상 차이를 의미한다. 또한, λ 는 외부위치측위장비가 전송한 신호의 파장을 의미한다. 제어 디바이스는 θ 값을 통하여 AoD 값을 계산할 수 있다.
즉, AoD는 외부위치측위장비에 탑재된 안테나 사이의 거리, 외부위치측위장비가 전송한 신호의 파장(wavelength) 및 위부위치측위 장비의 서로 다른 안테나를 통해 각각 전송된 신호 간의 제어 디바이스의 수신 안테나 단에서의 위상 차이에 기초하여 계산될 수 있다.
도 30은 제어 디바이스가 본 명세서에서 제안하는 스피커의 위치 측정 및 음성 신호 출력 각도 조정 방법을 수행하는 일 예를 나타낸 도이다.
도 30은 2개의 스피커가 존재하는 상황에서의 예시에 관한 것이다.
제어 디바이스는 AoA 또는 AoD 중 적어도 하나의 방식에 기초하여 각도 측정을 위해 제어 디바이스에 설정된 기준점과 스피커들의 위치 사이의 각도를 각각 측정한다.
다음, 상기 측정된 각도에 기초하여 상기 2개의 스피커들의 위치가 조정될 수 있다. 2개의 스피커가 존재하는 경우, 상기 제어 디바이스와 상기 2개의 스피커들 사이의 각도는 각각 110도 -110도가 되도록 조정될 수 있다.
이후, 상기 제어 디바이스는 상기 2개의 스피커들과 연결을 형성하고, 상기 2개의 스피커들로부터 각각 음성 신호를 수신한다. 상기 제어 디바이스는 수신된 음성 신호의 볼륨의 크기를 각각 측정하고, 상기 2개의 스피커들의 음성 신호 출력 각도가 상기 2개의 스피커들의 음성 신호가 상기 제어 디바이스에 대하여 수직으로 입사하도록 설정되어 있는지를 판단할 수 있다.
다음, 상기 2개의 스피커들의 음성 신호 출력 각도가 상기 2개의 스피커들의 음성 신호가 상기 제어 디바이스에 대하여 수직으로 입사하도록 설정되어 있지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 제어 디바이스는 상기 2개의 스피커들의 음성 신호 출력 각도를 조정할 수 있다.
도 31은 제어 디바이스가 본 명세서에서 제안하는 스피커의 위치 측정 및 음성 신호 출력 각도 조정 방법을 수행하는 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 31은 4개의 스피커가 존재하는 상황에서의 예시에 관한 것이다.
도 31은 도 30에 비하여 2개의 스피커가 추가된 점 외에는 동일하므로, 설명을 생략하도록 한다.
도 32는 본 명세서에서 제안하는 제어 디바이스가 적어도 하나의 디바이스로부터 음성 신호를 수신하는 방법을 수행하는 제어 디바이스 동작의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
보다 구체적으로, 근거리 무선 통신 시스템에서 제어 디바이스가 적어도 하나의 디바이스로부터 음성 신호를 수신하는 방법에서, 상기 제어 디바이스는 디바이스들 사이의 편각 측정을 위한 제 1 광고 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신한다(S3210).
여기서, 상기 제 1 광고 메시지는 상기 제어 디바이스가 상기 각각의 제 1 편각을 측정하기 위한 데이터 필드를 포함하고, 상기 데이터 필드는 CTE(constant tone extension) 필드일 수 있다.
또한, 상기 CTE 필드는 '0' 과 '1'이 반복되는 비트(bit) 시퀀스(sequence)일 수 있다.
다음, 상기 제어 디바이스는 상기 제 1 광고 메시지에 기초하여 상기 제어 디바이스에 설정된 기준점과 상기 적어도 하나의 디바이스 위치들 사이의 각각의 편각을 측정한다(S3220).
여기서, 상기 측정된 각각의 편각에 기초하여, 상기 각각의 편각이 음성 신호 수신을 위한 특정 각도를 만족하도록 상기 적어도 하나의 디바이스의 상기 위치들이 각각 조정된다.
여기서, 상기 각각의 편각은 상기 제어 디바이스에 포함된 복수의 안테나 사이의 거리, 상기 적어도 하나의 디바이스가 각각 전송한 상기 제 1 광고 메시지의 파장(wavelength) 및 상기 복수의 안테나 단에서 각각 수신된 상기 제 1 광고 메시지 간의 위상 차이에 기초하여 계산될 수 있다.
다음, 상기 제어 디바이스는 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 상기 각각 조정된 위치들에 기초하여 제 1 음성 신호를 각각 수신한다(S3230).
이후, 상기 제어 디바이스는 상기 각각 수신된 제 1 음성 신호의 볼륨(volume)을 측정한다(S3240).
이 때, 상기 측정된 볼륨에 기초하여, 상기 제어 디바이스가 수신하는 음성 신호는 상기 제어 디바이스에 대하여 직각으로 입사되도록 상기 적어도 하나의 디바이스의 음성 신호 출력 각도가 각각 조정된다.
추가적으로, 상기 제어 디바이스는 상기 적어도 하나의 디바이스의 (i) 상기 각각 조정된 위치들 및 (ii) 상기 각각 조정된 음성 신호 출력 각도에 기초하여 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 제 2 음성 신호를 각각 더 수신할 수 있다.
또한, 상기 제어 디바이스는 상기 제 1 음성 신호의 상기 볼륨을 측정하기 위한 연결을 형성하기 위한 제 2 광고 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신하고, 상기 제 2 광고 메시지에 기초하여 연결 요청 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로 각각 전송하며, 상기 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 연결 응답 메시지를 각각 수신하는 동작을 더 수행할 수 있다.
여기서, 상기 제 2 광고 메시지는 상기 CTE 필드를 포함하지 않을 수 있다.
추가적으로, 상기 제어 디바이스는 디바이스들 사이의 각도 측정을 위한 제 2 광고 메시지를 상기 복수의 안테나를 통하여 상기 적어도 하나의 디바이스로 브로드캐스트하고, 연결 요청 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신하며, 상기 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 적어도 하나의 디바이스로 연결 응답 메시지를 각각 전송하고, 상기 적어도 하나의 디바이스들로부터 편각 정보를 각각 수신하는 동작을 더 수행할 수 있다.
여기서, 상기 편각 정보 각각은 상기 제어 디바이스에 설정된 상기 기준점과 상기 적어도 하나의 디바이스 중 특정 디바이스의 위치 사이의 특정 편각에 대한 정보를 포함하고, 상기 특정 편각은 상기 제 2 광고 메시지에 기초하여 측정될 수 있다.
또한, 상기 특정 편각은 상기 복수의 안테나 사이의 상기 거리, 상기 복수의 안테나를 통하여 각각 브로드캐스트된 상기 제 2 광고 메시지의 파장 및 상기 복수의 안테나를 통하여 각각 브로드캐스트된 상기 제 2 광고 메시지 간의 상기 특정 디바이스의 수신 단에서의 위상 차이에 기초하여 계산될 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 디바이스의 상기 위치들은 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신된 상기 편각 정보에 더 기초하여 조정될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상에서 설명된 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 근거리 무선 통신 시스템에서 제어 디바이스가 적어도 하나의 디바이스로부터 음성 신호를 수신하는 방법은,
    디바이스들 사이의 편각 측정을 위한 제 1 광고 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신하는 단계;
    상기 제 1 광고 메시지에 기초하여 상기 제어 디바이스에 설정된 기준점과 상기 적어도 하나의 디바이스 위치들 사이의 각각의 편각을 측정하는 단계,
    상기 측정된 각각의 편각에 기초하여, 상기 각각의 편각이 음성 신호 수신을 위한 특정 각도를 만족하도록 상기 적어도 하나의 디바이스의 상기 위치들이 각각 조정되고;
    상기 적어도 하나의 디바이스로부터 상기 각각 조정된 위치들에 기초하여 제 1 음성 신호를 각각 수신하는 단계; 및
    상기 각각 수신된 제 1 음성 신호의 볼륨(volume)을 측정하는 단계를 포함하되,
    상기 측정된 볼륨에 기초하여, 상기 제어 디바이스가 수신하는 음성 신호는 상기 제어 디바이스에 대하여 직각으로 입사되도록 상기 적어도 하나의 디바이스의 음성 신호 출력 각도가 각각 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 디바이스의 (i) 상기 각각 조정된 위치들 및 (ii) 상기 각각 조정된 음성 신호 출력 각도에 기초하여 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 제 2 음성 신호를 각각 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 음성 신호의 상기 볼륨을 측정하기 위한 연결을 형성하기 위한 제 2 광고 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신하는 단계;
    상기 제 2 광고 메시지에 기초하여 연결 요청 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로 각각 전송하는 단계; 및
    상기 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 연결 응답 메시지를 각각 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 광고 메시지는 상기 제어 디바이스가 상기 각각의 제 1 편각을 측정하기 위한 데이터 필드를 포함하고,
    상기 데이터 필드는 CTE(constant tone extension) 필드인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 CTE 필드는 ‘0’ 과 ‘1’이 반복되는 비트(bit) 시퀀스(sequence)인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 광고 메시지는 상기 CTE 필드를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 편각은 상기 제어 디바이스에 포함된 복수의 안테나 사이의 거리, 상기 적어도 하나의 디바이스가 각각 전송한 상기 제 1 광고 메시지의 파장(wavelength) 및 상기 복수의 안테나 단에서 각각 수신된 상기 제 1 광고 메시지 간의 위상 차이에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    디바이스들 사이의 각도 측정을 위한 제 2 광고 메시지를 상기 복수의 안테나를 통하여 상기 적어도 하나의 디바이스로 브로드캐스트하는 단계;
    연결 요청 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신하는 단계;
    상기 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 적어도 하나의 디바이스로 연결 응답 메시지를 각각 전송하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 디바이스들로부터 편각 정보를 각각 수신하는 단계를 포함하되,
    상기 편각 정보 각각은 상기 제어 디바이스에 설정된 상기 기준점과 상기 적어도 하나의 디바이스 중 특정 디바이스의 위치 사이의 특정 편각에 대한 정보를 포함하고,
    상기 특정 편각은 상기 제 2 광고 메시지에 기초하여 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 특정 편각은 상기 복수의 안테나 사이의 상기 거리, 상기 복수의 안테나를 통하여 각각 브로드캐스트된 상기 제 2 광고 메시지의 파장 및 상기 복수의 안테나를 통하여 각각 브로드캐스트된 상기 제 2 광고 메시지 간의 상기 특정 디바이스의 수신 단에서의 위상 차이에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 디바이스의 상기 위치들은 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신된 상기 편각 정보에 더 기초하여 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 근거리 무선 통신 시스템에서 적어도 하나의 디바이스로부터 음성 신호를 수신하는 제어 디바이스는,
    무선 신호를 송신하기 위한 전송기(transmitter);
    무선 신호를 수신하기 위한 수신기(receiver); 및
    상기 전송기 및 수신기와 기능적으로 연결되는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    디바이스들 사이의 편각 측정을 위한 제 1 광고 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신하도록 상기 수신기를 제어하고,
    상기 제 1 광고 메시지에 기초하여 상기 제어 디바이스에 설정된 기준점과 상기 적어도 하나의 디바이스 위치들 사이의 각각의 편각을 측정하도록 제어하고,
    상기 측정된 각각의 편각에 기초하여, 상기 각각의 편각이 음성 신호 수신을 위한 특정 각도를 만족하도록 상기 적어도 하나의 디바이스의 상기 위치들이 각각 조정되고,
    상기 적어도 하나의 디바이스로부터 상기 각각 조정된 위치들에 기초하여 제 1 음성 신호를 각각 수신하도록 상기 수신기를 제어하고,
    상기 각각 수신된 제 1 음성 신호의 볼륨(volume)을 측정하도록 제어하되,
    상기 측정된 볼륨에 기초하여, 상기 제어 디바이스가 수신하는 음성 신호는 상기 제어 디바이스에 대하여 직각으로 입사되도록 상기 적어도 하나의 디바이스의 음성 신호 출력 각도가 각각 조정되는 것을 특징으로 하는 제어 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 적어도 하나의 디바이스의 (i) 상기 각각 조정된 위치들 및 (ii) 상기 각각 조정된 음성 신호 출력 각도에 기초하여 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 제 2 음성 신호를 각각 수신하는 상기 수신기를 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 디바이스.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제 1 음성 신호의 상기 볼륨을 측정하기 위한 연결을 형성하기 위한 제 2 광고 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 각각 수신하도록 상기 수신기를 제어하고,
    상기 제 2 광고 메시지에 기초하여 연결 요청 메시지를 상기 적어도 하나의 디바이스로 각각 전송하도록 상기 전송기를 제어하고, 및
    상기 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 연결 응답 메시지를 각각 수신하도록 상기 수신기를 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 광고 메시지는 상기 제어 디바이스가 상기 각각의 제 1 편각을 측정하기 위한 데이터 필드를 포함하고,
    상기 데이터 필드는 CTE(constant tone extension) 필드인 것을 특징으로 하는 제어 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 CTE 필드는 ‘0’ 과 ‘1’이 반복되는 비트(bit) 시퀀스(sequence)인 것을 특징으로 하는 제어 디바이스.
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