음파통신 라이브러리

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음파통신 라이브러리

등록일: 
2016-12-12
참여연구원: 
노병석
가청주파수 영역을 활용하여 데이터를 주고받을 수 있는 iOS, Android용 라이브러리
목적 및 필요성: 
  • 가청 주파수 영역의 소리를 이용하여 정보를 전송하는 방법으로서, QR태그와 같이 특정 영역에 디바이스를 맞대는 수고를 하지 않아도 소리가 들릴 만한 곳에 디바이스를 놓기만 하면 간편하게 수신되는 장점이 있다.
  • 또한 가청 주파수 영역의 음파는 PC, 스마트폰, 태블릿 등에서 발신과 수신이 자유로우며, 신호가 보이거나 들리지 않으므로 쾌적하게 전송할 수 있다.
기술특징: 
  • 안드로이드 및 iOS 환경에서 활용할 수 있는 가청주파수 영역 음파 통신 라이브러리를 개발하고 이에 기반한 가청주파수 영역 음파 통신 기능에 대한 데모 어플리케이션을 제작하였습니다
  • 스마트기기에 탑재된 스피커와 마이크를 이용하여 데이터를 수신합니다. 디바이스에 내장된 스피커의 출력이 부족한 경우에는 앰프를 갖춘 외부 스피커를 연결해서 이용할 수 있습니다.
  • ​스마트기기에서 수신할 수 있는 최대 샘플링 주파수는 장치마다 다르지만, 통상적으로 지원하는 CD음질 수준인 44,100Hz에 맞추어 송수신이 가능합니다. 디지털 샘플링으로 인한 주파수 추출의 한계를 감안하여, 18,000~21,000Hz영역, 또는 5~20Hz영역에서 프로토콜을 정의하였습니다.
  • 수신부는 고속 푸리에 변환(Fast fourier transform; FFT)을 이용해 입력 신호의 샘플링을 수행합니다. 특정 프레임 윈도우 영역에 대해 hanning window로 전처리한 후 FFT를 적용하여 가청 영역 음파 영역의 신호를 샘플링하였고, 시간축에 대해 조밀한 샘플링을 수행하기 위해 프레임 윈도우를 이전 프레임의 윈도우와 일정 영역이 겹치도록 샘플링하였습니다.
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    임펄스 노이즈에 대처하기 위해, 수신부에서는 데이터의 전송 오류를 검출할 수 있어야 하며, 이를 위해서 CRC3을 오류 검출에 사용하였고 오류가 발생한 패킷은 폐기하고 다음 신호를 수신합니다. 오류가 있는 수신자가 신호를 재전송받을 수 있도록, 송신부에서는 신호를 주기적으로 방송(broadcast)하도록 제작하였습니다.

     

응용분야: 
  • 근거리 데이터 통신

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