KR101717967B1

KR101717967B1 - 통신 모듈 및 이를 이용한 무선 보안 카메라 시스템

Info

Publication number: KR101717967B1
Application number: KR1020150140321A
Authority: KR
Inventors: 성원모; 이수필
Original assignee: 주식회사 이엠따블유
Priority date: 2015-10-06
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2017-03-20
Also published as: JP2019501549A; WO2017061763A1; US10726691B2; EP3355482A1; US20180301007A1; EP3355482A4

Abstract

통신 모듈 및 이를 이용한 무선 보안 카메라 시스템이 개시된다. 예시적인 실시예에 따른 무선 보안 카메라 시스템은, 보안 카메라가 촬영한 영상을 무선으로 전송하기 위한 시스템으로서, 보안 카메라, 보안 카메라로부터 보안 카메라가 촬영한 영상을 수신하고, 수신한 촬영 영상을 무선 네트워크를 통해 전송하기 위한 복수 개의 안테나를 포함하는 제1 통신 모듈, 복수 개의 안테나를 통해 전송되는 촬영 영상을 수신하기 위한 복수 개의 안테나를 포함하는 제2 통신 모듈, 및 제2 통신 모듈이 수신한 촬영 영상을 저장하는 저장부를 포함하고, 촬영 영상은, 제1 통신 모듈의 복수 개의 안테나와 제2 통신 모듈의 복수 개의 안테나 간에 MIMO(Multi Input Multi Output) 방식으로 전송 및 수신되고, 제1 통신 모듈 및 상기 제2 통신 모듈은, 촬영 영상의 전송 시 상대방의 방향 측으로 복수 개의 안테나들에 대해 빔 포밍을 수행하여 전송 및 수신한다.

Description

통신 모듈 및 이를 이용한 무선 보안 카메라 시스템{COMMUNICATION MODULE AND WIRELESS SECURITY CAMERA SYSTEM OF USING THE SAME}

본 발명의 실시예는 데이터 전송 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보안 카메라의 촬영 영상을 무선으로 전송하는 기술에 관한 것이다.

최근, 범죄 예방, 감시, 또는 정보 수집 등의 이유로 보안 카메라의 설치가 증가하고 있다. 종래에는 보안 카메라의 촬영 영상을 유선망을 통해 전송하였으나, 유선 배선 상의 어려움 및 설치 비용의 증가로 인해 와이파이(WiFi) 또는 LTE(Long Term Evolution) 등의 무선 통신망을 통해 전송하는 시도가 이루어지고 있다.

그러나, 기존 와이파이의 경우, SISO(Single Input Single Output) 기반의 무선 전송으로, 장애물과 같은 주변 환경에 의한 수신 신호의 지연(시간 지연 반사파)에 따른 멀티 패스 페이딩으로 인해 데이터 전송의 끊김 현상이 발생하며, 여러 가지 무선 통신 환경 변수로 인해 데이터 전송 속도의 저하 시, 데이터 압축률을 높이는 방식으로 대응하여 고화질 영상의 열화가 발생하게 된다.

또한, 원거리 전송을 위해 출력이 높은 패치 안테나를 사용하였으나, 설치 비용이 상승하고 송수신 안테나의 위치와 방향성을 고려하여야 하므로 설치에 어려움이 있게 되며, 패치 안테나와 같이 이득이 높은 안테나는 실외 기준에서만 적용되므로, 실내의 원거리 전송에는 적용할 수 없다는 문제점이 있다.

한편, LTE의 경우 지정된 통신망 사업자를 통해 서비스되어야 하는 제약 사항이 있고, 관련 서비스를 위한 시스템 구축 비용이 비싸며, 서비스를 받는 유저는 LTE 데이터 사용료를 지불해야 하는 부분이 있어서, 사업자와 소비자 모두에게 큰 부담이 되는 무선 영상 전송 방식이다.

한국공개특허공보 제10-2014-0139382호(2014.12.05)

본 발명의 실시예는 보안 카메라의 촬영 영상 전송 시 데이터 전송 속도를 향상시켜 감시의 연속성을 보장할 수 있는 통신 모듈 및 이를 이용한 무선 보안 카메라 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예는 보안 카메라의 촬영 영상을 실외 및 실내에서 원거리 전송할 수 있는 통신 모듈 및 이를 이용한 무선 보안 카메라 시스템을 제공하기 위한 것이다.

예시적인 일 실시예에 따른 무선 보안 카메라 시스템은, 보안 카메라가 촬영한 영상을 무선으로 전송하기 위한 시스템으로서, 보안 카메라; 상기 보안 카메라로부터 상기 보안 카메라가 촬영한 영상을 수신하고, 수신한 촬영 영상을 무선 네트워크를 통해 전송하기 위한 복수 개의 안테나를 포함하는 제1 통신 모듈; 상기 복수 개의 안테나를 통해 전송되는 촬영 영상을 수신하기 위한 복수 개의 안테나를 포함하는 제2 통신 모듈; 및 상기 제2 통신 모듈이 수신한 촬영 영상을 저장하는 저장부를 포함하고, 상기 촬영 영상은, 상기 제1 통신 모듈의 복수 개의 안테나와 상기 제2 통신 모듈의 복수 개의 안테나 간에 MIMO(Multi Input Multi Output) 방식으로 전송 및 수신되고, 상기 제1 통신 모듈 및 상기 제2 통신 모듈은, 상기 촬영 영상의 전송 시 상대방의 방향 측으로 상기 복수 개의 안테나들에 대해 빔 포밍을 수행하여 전송 및 수신한다.

상기 제1 통신 모듈 및 상기 제2 통신 모듈은, 상기 보안 카메라의 촬영 영상을 IEEE 802.11ac 규격을 통해 전송 및 수신할 수 있다.

상기 제1 통신 모듈 및 상기 제2 통신 모듈은, 상기 보안 카메라의 촬영 영상을 5GHz 주파수에서 80MHz의 주파수 대역폭으로 N×N(N은 자연수) MIMO를 통해 전송 및 수신할 수 있다.

상기 제1 통신 모듈 및 상기 제2 통신 모듈은, 페어링을 수행하여 통신 가능하게 연결되고, 상대방의 방향을 확인하며, 상기 복수 개의 안테나들의 빔 패턴들이 중첩되는 지점들을 연결한 방향이 상기 상대방의 방향을 향하도록 상기 빔 패턴들의 위상을 변경시킬 수 있다.

상기 제1 통신 모듈은, 상기 보안 카메라에 빌트 인(Built-in)으로 형성되어 상기 보안 카메라에서 상기 촬영 영상을 MIMO 및 빔 포밍을 통해 직접 전송하는 방식으로 마련될 수 있다.

상기 제2 통신 모듈은, 상기 저장부에 빌트 인 방식으로 형성될 수 있다.

상기 제1 통신 모듈은, 상기 보안 카메라와 연결되고, 상기 보안 카메라가 촬영한 영상을 수신하는 인터페이스; 상기 인터페이스가 수신한 촬영 영상을 변조하여 복수 개의 부 반송파를 생성하는 변조부; 상기 변조된 각 부 반송파를 증폭시키는 복수 개의 제1 알에프 체인; 상기 복수 개의 알에프 체인에 각각 연결되고, 상기 각 부 반송파를 송출하는 복수 개의 제1 안테나; 및 상기 변조된 각 부 반송파를 상기 복수 개의 알에프 체인으로 전달하고, 상기 복수 개의 제1 안테나들에 대해 빔 포밍을 수행하는 빔 포밍 제어부를 포함할 수 있다.

상기 제2 통신 모듈은, 상기 복수 개의 제1 안테나가 송출하는 상기 각 부 반송파를 수신하는 복수 개의 제2 안테나; 상기 복수 개의 제2 안테나와 각각 연결되고, 상기 수신한 각 부 반송파를 필터링하는 복수 개의 제2 알에프 체인; 상기 복수 개의 제2 알에프 체인으로부터 상기 각 부 반송파를 수신하고 상기 촬영 영상으로 복조하는 복조부; 및 상기 저장부와 연결되고, 상기 복조된 상기 촬영 영상을 상기 저장부로 전달하는 인터페이스를 포함할 수 있다.

예시적인 일 실시예에 따른 통신 모듈은, 보안 카메라가 촬영한 영상을 무선으로 전송하는 통신 모듈로서, 상기 보안 카메라와 연결되고, 상기 보안 카메라가 촬영한 영상을 수신하는 인터페이스; 상기 인터페이스가 수신한 촬영 영상을 변조하여 복수 개의 부 반송파를 생성하는 변조부; 상기 변조된 각 부 반송파를 증폭시키는 복수 개의 알에프 체인; 상기 복수 개의 알에프 체인에 각각 연결되고, 상기 각 부 반송파를 MIMO(Multi Input Multi Output) 방식을 통해 다른 통신 모듈로 송출하는 복수 개의 안테나; 및 상기 변조된 각 부 반송파를 상기 복수 개의 알에프 체인으로 전달하고, 상기 각 부 반송파의 송출 시 상기 다른 통신 모듈의 방향 측으로 상기 복수 개의 안테나들에 대해 빔 포밍을 수행하는 빔 포밍 제어부를 포함한다.

상기 통신 모듈은, 상기 보안 카메라의 촬영 영상을 IEEE 802.11ac 규격을 통해 상기 다른 통신 모듈로 전송할 수 있다.

상기 통신 모듈은, 상기 보안 카메라의 촬영 영상을 5GHz 주파수에서 80MHz의 주파수 대역폭으로 N×N(N은 자연수) MIMO를 통해 상기 다른 통신 모듈로 전송할 수 있다.

상기 빔 포밍 제어부는, 상기 다른 통신 모듈과 페어링을 수행하여 상기 다른 통신 모듈의 방향을 확인하고, 상기 복수 개의 안테나들의 빔 패턴들이 교차되는 지점들을 연결한 방향이 상기 다른 통신 모듈의 방향을 향하도록 상기 빔 패턴들의 위상을 변경시킬 수 있다.

상기 통신 모듈은, 상기 보안 카메라에 빌트 인(Built-in)으로 형성되어 상기 보안 카메라에서 상기 촬영 영상을 MIMO 및 빔 포밍을 통해 직접 전송하는 방식으로 마련될 수 있다.

상기 알에프 체인은, 상기 통신 모듈의 제어부로부터 송신 스위칭 제어 신호 또는 수신 스위칭 제어 신호를 수신하고, 상기 제어부로부터 상기 송신 스위칭 제어 신호를 수신하는 경우, 상기 변조된 각 부 반송파를 증폭시켜 상기 안테나를 통해 송출할 수 있다.

상기 알에프 체인은, 상기 통신 모듈의 제어부로부터 송신 스위칭 제어 신호 또는 수신 스위칭 제어 신호를 수신하고, 상기 제어부로부터 상기 수신 스위칭 제어 신호를 수신하는 경우, 상기 안테나를 통해 수신한 전파를 필터링하여 상기 제어부로 전달할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 보안 카메라가 촬영한 영상을 IEEE 802.11ac 규격을 통해 전송함으로써, 5GHz 주파수에서 80MHz의 높은 주파수 대역폭으로 전송할 수 있어 고속의 데이터 전송이 가능하게 된다. 특히, MIMO 시스템을 통해 촬영 영상을 전송하여 1Gbps 이상의 데이터의 전송 속도(Data Throughput)를 구현할 수 있게 된다. 이 경우, FHD(Full High Definition) 영상뿐만 아니라 UHD(Ultra High Definition) 영상도 실시간으로 전송할 수 있으며, 복수 개의 보안 카메라의 촬영 영상을 한 대의 통신 모듈을 이용하여 동시에 전송할 수 있다.

또한, IEEE 802.11ac 규격을 이용하여 MIMO 기능을 통해 전송함으로써, 보안 카메라의 촬영 영상 전송 시, 멀티 패스 페이딩(Multi Pass Fading)에 의한 지연 신호를 판별 및 보정하여 정보 손실에 의한 영상의 끊김 현상을 개선할 수 있으며, 그로 인해 보안 카메라를 통한 감시의 연속성을 보장할 수 있게 된다.

또한, 보안 카메라가 촬영한 영상을 빔 포밍(Beam Forming) 기법을 통해 송신 기기 및 수신 기기 간 고출력의 빔 패턴을 형성하여 전송함으로써, 데이터의 전송 거리를 향상시킬 수 있으며, 그로 인해 촬영 영상의 원거리 전송이 가능해지게 된다. 여기서, 보안 카메라에 송신 모듈을 일체로 형성하여, 보안 카메라에서 직접 빔 포밍을 통해 촬영 영상을 전송함으로써, 별도의 중계 장비 없이 촬영 영상의 원거리 전송을 수행할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 보안 카메라의 촬영 영상을 실외뿐만 아니라 실내에서도 원거리 전송을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 보안 카메라 시스템의 구성을 나타낸 블럭도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보안 카메라의 구성을 나타낸 블럭도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 통신 모듈의 구성을 나타낸 블럭도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 통신 모듈 및 제2 통신 모듈에서 빔 포밍을 수행하는 상태를 개략적을 나타낸 도면

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다. 또한 본 명세서에 있어서, 2 이상의 데이터 또는 정보가 "관련"된다는 것은 하나의 데이터(또는 정보)를 획득하면, 그에 기초하여 다른 데이터(또는 정보)의 적어도 일부를 획득할 수 있음을 의미한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 보안 카메라 시스템의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 무선 보안 카메라 시스템(100)은 송신 장치(102) 및 수신 장치(104)를 포함한다. 송신 장치(102)와 수신 장치(104)는 무선 네트워크(106)를 통해 통신 가능하게 연결된다. 무선 네트워크(106)는 예를 들어, 무선랜, 와이파이, 이동 통신망, 지그비, 블루투스 등이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 무선 네트워크(106)로는 와이파이(WiFi)의 IEEE 802.11ac 규격이 사용될 수 있다.

송신 장치(102)는 보안 카메라(110) 및 제1 통신 모듈(120)을 포함할 수 있다. 보안 카메라(110)는 보안 카메라(110)의 주변을 촬영할 수 있다. 보안 카메라(110)는 해당 영역의 감시를 위해 소정 장소(실외 또는 실내)에 설치될 수 있다. 보안 카메라(110)는 촬영 각도 및 촬영 시야 등을 확보할 수 있도록 팬(pan)/틸트 (tilt)등이 조절 가능하게 마련될 수 있다. 보안 카메라(110)는 아이피(ip) 카메라 또는 CCTV(closed circuit television) 카메라 등으로 지칭될 수 있다. 보안 카메라(110)는 촬영한 영상을 제1 통신 모듈(120)로 전달할 수 있다. 이때, 보안 카메라(110)는 촬영 영상을 압축하여 제1 통신 모듈(120)로 전달할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 보안 카메라(110)와 제1 통신 모듈(120)은 이더넷 등과 같은 LAN(Local Area Network)으로 통신 가능하게 연결될 수 있다.

제1 통신 모듈(120)은 보안 카메라(110)가 촬영한 영상을 무선 네트워크(106)를 통해 수신 장치(104)로 전송하는 역할을 한다. 예시적인 실시예에서, 제1 통신 모듈(120)은 IEEE 802.11ac 규격을 이용하여 촬영 영상을 수신 장치(104)로 전송할 수 있다.

제1 통신 모듈(120)은 촬영 영상 데이터의 전송 속도 또는 전송량을 높이기 위한 MIMO(Multi Input Multi Output) 기능을 구비한다. 제1 통신 모듈(120)은 MIMO 기능을 위해 복수 개의 안테나를 구비한다. 또한, 제1 통신 모듈(120)은 촬영 영상 데이터를 원거리 전송하기 위해 빔 포밍(Beam Forming) 기능을 구비한다.

제1 통신 모듈(120)은 보안 카메라(110)와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 모듈(120)은 보안 카메라(110)에 빌트 인(Built-in) 되어 형성될 수 있다. 즉, 보안 카메라(100) 장비에 제1 통신 모듈(120)이 내장되어 마련될 수 있다.

수신 장치(104)는 제2 통신 모듈(120) 및 저장부(140)를 포함할 수 있다. 제2 통신 모듈(120)은 제1 통신 모듈(120)로부터 전송되는 촬영 영상을 수신할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 통신 모듈(120)은 제1 통신 모듈(120)로부터 전송되는 촬영 영상을 IEEE 802.11ac 규격을 이용하여 수신할 수 있다. 이와 같이, 제1 통신 모듈(120) 및 제2 통신 모듈(120)이 IEEE 802.11ac 규격을 이용하여 통신을 수행하는 경우, 5GHz 주파수에서 80MHz의 높은 대역폭을 사용할 수 있으며, 4x4 MIMO 기준 최대 1.7Gbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있게 된다.

제2 통신 모듈(120)은 제1 통신 모듈(120)과 양방향 통신을 수행할 수 있다. 즉, 제2 통신 모듈(120)은 제1 통신 모듈(120)로부터 촬영 영상을 수신할뿐만 아니라, 제1 통신 모듈(120)로 데이터 또는 제어 신호를 전송할 수도 있다. 이를 위해, 제2 통신 모듈(120)도 MIMO 기능 및 빔 포밍 기능을 구비한다. 즉, 제2 통신 모듈(120)이 제1 통신 모듈(120)로 데이터 또는 제어 신호 등을 전송하는 경우, MIMO 기능 및 빔 포밍 기능을 이용하여 전송할 수 있다. 여기서, 제2 통신 모듈(120)은 저장부(140)와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 통신 모듈(120)은 저장부(140)에 빌트 인되어 형성될 수 있다.

저장부(140)는 제2 통신 모듈(120)이 수신한 촬영 영상을 저장한다. 저장부(140)로는 예를 들어, NVR(Network Video Recorder) 또는 DVR(Digital Video Recorder) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 저장부(140)는 DAS(Direct Attached Storage)와 같은 로컬 스토리지, NAS(Network Attached Storage) 또는 SAN(Storage Area Network)와 같은 네트워크 스토리지, 및 클라우드 스토리지 등을 그 이외의 다양한 형태의 스토리지를 포함할 수 있다. 저장부(140)는 디스플레이 장치(예를 들어, 스마트 TV, 노트북, 컴퓨터, 태블릿, 스마트 폰 등)와 연결될 수 있다. 이 경우, 저장부(140)에 저장된 촬영 영상을 디스플레이 장치의 화면을 통해 볼 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보안 카메라의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 보안 카메라(110)는 렌즈부(111), 이미지 센서(113), 신호 처리부(115), 압축부(117), 및 제1 인터페이스(119)를 포함할 수 있다.

렌즈부(111)는 빛을 모아 렌즈부(110)의 후방에 장착되는 이미지 센서(113)로 렌즈부(111) 전방의 상(像)(이미지)을 투영시키는 역할을 한다.

이미지 센서(113)는 렌즈부(111)로부터 투영된 이미지를 아날로그 신호로 변환한 후, 상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이미지 센서(113)는 상기 아날로그 신호를 LVCMOS(Low Voltage Complementary Metal Oxide Semiconductor), LVDS(Low Voltage Differential Signaling), MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 등과 같은 디지털 신호로 변환할 수 있다.

신호 처리부(115)는 이미지 센서(113)에 의해 변환된 디지털 신호를 영상 신호 처리한 후, 비디오 포맷 데이터로 변환한다. 신호 처리부(115)는 상기 디지털 신호에 대해 AE(Auto Exposure), AF(Auto Focus), AWB(Auto White Balance) 등과 같은 영상 신호 처리를 수행할 수 있다. 또한, 신호 처리부(115)는 영상 신호 처리한 디지털 신호를 YUV 비디오 포맷 데이터로 변환할 수 있다.

압축부(117)는 YUV 비디오 포맷 데이터를 MPEG 4(Moving Picture Experts Group 4), HEVC(High Efficiency Video Coding), H.264 등의 표준을 이용하여 압축한 후 제1 인터페이스(119)로 전달한다.

제1 인터페이스(119)는 제1 통신 모듈(120)과 연결된다. 제1 인터페이스(119)는 압축부(117)에 의해 압축된 촬영 영상 데이터를 제1 통신 모듈(120)로 전달한다. 제1 인터페이스(119)는 보안 카메라(110)와 제1 통신 모듈(120) 간에 이더넷 통신을 위한 인터페이스일 수 있다. 제1 인터페이스(119)는 네트워크 케이블을 통해 제1 통신 모듈(120)과 전기적으로 접속될 수 있다.

여기서는, 보안 카메라(110)가 촬영 영상을 압축한 후 제1 통신 모듈(120)로 전달하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 통신 모듈(120)이 촬영 영상을 압축할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 통신 모듈의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 3을 참조하면, 제1 통신 모듈(120)은 제2 인터페이스(121), 제어부(123), 복수의 알에프 체인(RF Chain)(125), 및 복수의 안테나(127)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 통신 모듈(120)은 본 명세서에서 기술된 동작들을 수행하기 위하여 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다.

제2 인터페이스(121)는 보안 카메라(110)와 연결된다. 제2 인터페이스(121)는 보안 카메라(110)로부터 압축된 촬영 영상 데이터를 수신한다. 제2 인터페이스(121)는 보안 카메라(110)와 제1 통신 모듈(120) 간에 이더넷 통신을 위한 인터페이스일 수 있다.

제어부(123)는 제1 통신 모듈(120)이 보안 카메라(110)로부터 전달받은 촬영 영상 데이터를 수신 장치(104)로 전송하도록 제1 통신 모듈(120)의 각 구성을 제어할 수 있다. 제1 통신 모듈(120)은 적어도 하나의 프로세서 및 프로세서에 의해 액세스 가능한 메모리와 같은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세서 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 제어부(123)에 구비될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 프로세서의 내부 또는 외부에 배치될 있으며, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에는 컴퓨터 실행 가능 명령어가 저장되어 있을 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장된 명령어는 프로세서에 의해 실행되는 경우, 프로세서로 하여금 본 명세서에 기술된 동작들을 수행하게 할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에는 촬영 영상 데이터를 변조하기 위한 명령어 또는 명령어들의 집합이 저장될 수 있다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에는 빔 포밍을 수행하기 위한 명령어 또는 명령어들의 집합이 저장될 수 있다.

제어부(123)는 변조부(123-1) 및 빔 포밍 제어부(123-2)를 포함할 수 있다.

변조부(123-1)는 제2 인터페이스(121)로부터 전달받은 촬영 영상 데이터를 변조할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 변조부(123-1)는 촬영 영상 데이터를 256-OAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식으로 변조 할 수 있다. 즉, 변조부(123-1)는 촬영 영상 데이터를 동상(In-phase)의 반송파와 직각 위상(Quadrature)의 반송파를 통해 진폭과 위상을 조정하여 복수 개의 부 반송파(Sub Carrier)를 생성할 수 있다. 부 반송파의 개수는 복수의 알에프 체인(125) 및 안테나(127)의 개수와 대응될 수 있다. 그러나, 본 발명에서 변조 방식이 이에 한정되는 것은 아니다.

빔 포밍 제어부(123-2)는 변조된 복수 개의 부 반송파를 각각 복수의 알에프 체인(125)에 할당하고 복수의 안테나(127)를 통해 송출할 수 있다. 이때, 빔 포밍 제어부(123-2)는 복수의 알에프 체인(125)을 제어하여 복수의 안테나(127)를 통한 빔 포밍을 수행할 수 있다.

구체적으로, 빔 포밍 제어부(123-2)는 복수의 알에프 체인(125) 및 복수의 안테나(127)를 통해 제2 통신 모듈(120)과 페어링을 수행하여 제1 통신 모듈(120)이 제2 통신 모듈(120)과 통신 가능하게 연결되도록 할 수 있다. 이 과정에서, 빔 포밍 제어부(123-2)는 제1 통신 모듈(120)을 기준으로 제2 통신 모듈(120)의 방향을 확인할 수 있다. 다음으로, 빔 포밍 제어부(123-2)는 복수의 안테나(127)에서 송출되는 빔 패턴들이 공통으로 교차되는 지점들을 연결한 방향이 제2 통신 모듈(120)의 방향을 향하도록 복수의 알에프 체인(125)에 할당되는 부 반송파의 위상을 변이시킬 수 있다. 또한, 빔 포밍 제어부(123-2)는 복수의 안테나(127)에서 송출되는 빔 패턴의 크기를 증폭시킬 수 있다.

알에프 체인(RF Chain)(125)은 빔 포밍 제어부(123-2)로부터 변조된 부 반송파를 수신한다. 알에프 체인(125)은 빔 포밍 제어부(123-2)의 제어에 따라 변조된 부 반송파를 증폭시킬 수 있다. 알에프 체인(125)은 제1 알에프 체인(125-1), 제2 알에프 체인(125-2), 제3 알에프 체인(125-3), 및 제4 알에프 체인(125-4)을 포함할 수 있다.

또한, 안테나(127)는 알에프 체인(125)과 연결되고, 알에프 체인(125)으로부터 부 반송파를 전달받아 외부로 송출한다. 안테나(127)는 제1 안테나(127-1), 제2 안테나(127-2), 제3 안테나(127-3), 및 제4 안테나(127-4)를 포함할 수 있다. 제1 안테나(127-1)는 제1 알에프 체인(125-1)에 전기적으로 연결되고, 제2 안테나(127-2)는 제2 알에프 체인(125-2)에 전기적으로 연결되며, 제3 안테나(127-3)는 제3 알에프 체인(125-3)에 전기적으로 연결되고, 제4 안테나(127-4)는 제4 알에프 체인(125-4)에 전기적으로 연결될 수 있다.

제1 알에프 체인(125-1) 내지 제4 알에프 체인(125-4)과 제1 안테나(127-1) 내지 제4 안테나(127-4)는 각각 하나의 통신 채널을 이룰 수 있다. 여기서는, 알에프 체인(125) 및 안테나(127)의 개수가 각각 4개인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 이외의 다양한 개수로 마련될 수 있음은 물론이다.

제1 알에프 체인(125-1)은 빔 포밍 제어부(123-2)로부터 제1 부 반송파를 수신하고, 제1 부 반송파를 증폭하여 제1 안테나(127-1)를 통해 송출할 수 있다. 제2 알에프 체인(125-2)은 빔 포밍 제어부(123-2)로부터 제2 부 반송파를 수신하고, 제2 부 반송파를 증폭하여 제2 안테나(127-2)를 통해 송출할 수 있다. 제3 알에프 체인(125-3)은 빔 포밍 제어부(123-2)로부터 제3 부 반송파를 수신하고, 제3 부 반송파를 증폭하여 제3 안테나(127-3)를 통해 송출할 수 있다. 제4 알에프 체인(125-4)은 빔 포밍 제어부(123-2)로부터 제4 부 반송파를 수신하고, 제4 부 반송파를 증폭하여 제4 안테나(127-4)를 통해 송출할 수 있다. 빔 포밍 제어부(123-2)는 빔 포밍을 위해 제1 부 반송파 내지 제4 부 반송파의 위상을 변이시킨 후, 제1 알에프 체인(125-1) 내지 제4 알에프 체인(125-4)로 각각 전달할 수 있다. 제1 알에프 체인(125-1) 내지 제4 알에프 체인(125-4)은 각각 증폭기를 구비할 수 있다.

한편, 위에서는 알에프 체인(125) 및 안테나(127)를 통해 전파를 송신하는 경우를 살펴보았으나, 알에프 체인(125) 및 안테나(127)를 통해 전파를 수신할 수도 있다. 여기서, 알에프 체인(125)은 제어부(123)로부터 송수신 스위칭 제어신호를 수신하여 전파의 송신 또는 수신 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 알에프 체인(125)은 제어부(123)로부터 송신 스위칭 제어 신호를 수신하여 전파의 송신 기능을 수행할 수 있다. 또한, 알에프 체인(125)은 제어부(123)로부터 수신 스위칭 제어 신호를 수신하여 전파의 수신 기능을 수행할 수 있다.

알에프 체인(125)이 전파의 수신 기능을 수행하는 경우, 알에프 체인(125)은 수신되는 전파(즉, 무선 신호)에서 사용 주파수 대역(예를 들어, 5GHz)의 신호를 필터링 한 후 증폭하여 제어부(123)로 전달할 수 있다. 이를 위해, 제1 알에프 체인(125-1) 내지 제4 알에프 체인(125-4)은 각각 LNA(Low Noise Amplifier)를 구비할 수 있다.

여기서는, 제1 통신 모듈(120)의 구성에 대해 설명하였으나, 제2 통신 모듈(120)도 이와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어질 수 있다. 즉, 제2 통신 모듈(120)도 4개의 알에프 체인 및 4개의 안테나를 구비하여 촬영 영상 무선 전송 시스템(100)이 4×4 MIMO 시스템을 구현하도록 할 수 있다. 또한, 제2 통신 모듈(120)도 빔 포밍이 가능하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 제2 통신 모듈(120)은 복수 개의 안테나(127)를 통해 송출되는 각 부 반송파를 수신하는 복수 개의 안테나를 포함할 수 있다. 그리고, 복수 개의 안테나와 연결되어 수신한 각 부 반송파를 사용 주파수 대역으로 필터링하는 복수 개의 알에프 체인을 포함할 수 있다. 또한, 복수 개의 알에프 체인으로부터 각 부 반송파를 수신하여 원 촬영 영상으로 복조하는 복조부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 보안 카메라(110)가 촬영한 영상을 IEEE 802.11ac 규격을 통해 전송함으로써, 5GHz 주파수에서 80MHz의 높은 주파수 대역폭으로 전송할 수 있게 된다. 특히, MIMO 시스템을 통해 촬영 영상을 전송하여 1Gbps 이상의 데이터의 전송 속도(Data Throughput)를 구현할 수 있게 된다. 예를 들어, IEEE 802.11ac 규격의 경우, 80MHz의 주파수 대역폭에서 433.3Mbps의 전송 속도로 데이터를 전송할 수 있으므로, 4×4 MIMO 시스템에서는 433.3Mbps×4 = 1,733.2Mbps(최대 1.7 Gbps)의 전송 속도를 구현할 수 있게 된다. 이 경우, FHD(Full High Definition) 영상뿐만 아니라 UHD(Ultra High Definition) 영상도 실시간으로 전송할 수 있게 된다.

이와 같이, IEEE 802.11ac 규격을 이용하여 80MHz의 주파수 대역폭으로 MIMO 기능을 통해 전송함으로써, 보안 카메라(110)의 촬영 영상 전송 시, 데이터 전송이 끊기는 현상을 줄일 수 있으며, 멀티 패스 페이딩(Multi Pass Fading)에 의한 전송 지연을 줄일 수 있게 된다. 즉, MIMO 기능을 통해 멀티 패스 페이딩에 의한 지연 신호를 판별하고 이를 보정하여 정보 손실에 의한 영상의 끊김 현상을 개선할 수 있으며, 그로 인해 보안 카메라(110)를 통한 감시의 연속성을 보장할 수 있게 된다.

또한, 보안 카메라(110)가 촬영한 영상을 빔 포밍(Beam Forming) 기법을 통해 고출력의 빔 패턴을 형성하여 전송함으로써, 데이터의 전송 거리를 향상시킬 수 있으며, 그로 인해 촬영 영상의 원거리 전송이 가능해지게 된다. 여기서, 보안 카메라(110)에 제1 통신 모듈(120)을 일체로 형성하여, 보안 카메라(110)에서 직접 빔 포밍을 통해 촬영 영상을 전송함으로써, 별도의 중계 장비(예를 들어, 엑세스 포인트 또는 무선 공유기 등) 없이 촬영 영상의 원거리 전송을 수행할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 보안 카메라(110)의 촬영 영상을 실외뿐만 아니라 실내에서도 원거리 전송을 수행할 수 있다. 또한, 복수 개의 보안 카메라(110)를 제1 통신 모듈(120)에 각각 연결함으로써, 복수 개의 보안 카메라(110)의 촬영 영상을 하나의 제1 통신 모듈(120)을 통해 동시에 전송할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 통신 모듈 및 제2 통신 모듈에서 빔 포밍을 수행하는 상태를 개략적을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 제1 통신 모듈과 제2 통신 모듈은 페어링을 수행하여 상호 통신 가능하게 연결되도록 할 수 있다. 이때, 제1 통신 모듈의 복수 개의 안테나(4개로 도시함)들과 제2 통신 모듈의 복수 개의 안테나(4개로 도시함)들은 각각 소정의 빔 패턴을 형성하게 된다.

제1 통신 모듈의 빔 포밍 제어부(미도시)는 제1 통신 모듈을 기준으로 제2 통신 모듈이 어느 방향에 위치하는지 여부를 확인한다. 다음으로, 제1 통신 모듈의 빔 포밍 제어부(미도시)는 제1 통신 모듈의 안테나들의 빔 패턴들이 공통으로 중첩되는 지점들을 연결한 방향이 제2 통신 모듈의 방향을 향하도록 빔 패턴들의 방향을 변경(즉, 해당 부 반송파의 위상을 변경)시키면서 빔 패턴들을 증폭시킬 수 있다.

마찬가지로, 제2 통신 모듈의 빔 포밍 제어부(미도시)는 제2 통신 모듈을 기준으로 제1 통신 모듈이 어느 방향에 위치하는지 여부를 확인한다. 다음으로, 제2 통신 모듈의 빔 포밍 제어부(미도시)는 제2 통신 모듈의 안테나들의 빔 패턴들이 공통으로 중첩되는 지점들을 연결한 방향이 제1 통신 모듈의 방향을 향하도록 빔 패턴들의 방향을 변경(즉, 해당 부 반송파의 위상을 변경)시키면서 빔 패턴들을 증폭시킬 수 있다.

이 경우, 제1 통신 모듈에서는 제2 통신 모듈의 방향 측으로 빔 패턴들의 출력이 증대되고, 제2 통신 모듈에서는 제1 통신 모듈의 방향 측으로 빔 패턴들의 출력이 증대됨으로써, 보안 카메라(110)의 촬영 영상을 원거리 전송할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 무선 보안 카메라 시스템
102 : 송신 장치
104 : 수신 장치
110 : 보안 카메라
111 : 렌즈부
113 : 이미지 센서
115 : 신호 처리부
117 : 압축부
119 : 제1 인터페이스
120 : 제1 통신 모듈
121 : 제2 인터페이스
123 : 제어부
123-1 : 변조부
123-2 : 빔 포밍 제어부
125 : 알에프 체인
125-1 : 제1 알에프 체인
125-2 : 제2 알에프 체인
125-3 : 제3 알에프 체인
125-4 : 제4 알에프 체인
127 : 안테나
127-1 : 제1 안테나
127-2 : 제2 안테나
127-3 : 제3 안테나
127-4 : 제4 안테나
130 : 제2 통신 모듈
140 : 저장부

Claims

보안 카메라가 촬영한 영상을 무선으로 전송하기 위한 시스템으로서,
보안 카메라;
상기 보안 카메라로부터 상기 보안 카메라가 촬영한 영상을 수신하고, 수신한 촬영 영상을 무선 네트워크를 통해 전송하기 위한 복수 개의 안테나를 포함하는 제1 통신 모듈;
상기 복수 개의 안테나를 통해 전송되는 촬영 영상을 수신하기 위한 복수 개의 안테나를 포함하는 제2 통신 모듈; 및
상기 제2 통신 모듈이 수신한 촬영 영상을 저장하는 저장부를 포함하고,
상기 촬영 영상은, 상기 제1 통신 모듈의 복수 개의 안테나와 상기 제2 통신 모듈의 복수 개의 안테나 간에 MIMO(Multi Input Multi Output) 방식으로 전송 및 수신되고,
상기 제1 통신 모듈 및 상기 제2 통신 모듈은, 상기 촬영 영상의 전송 시 상대방의 방향 측으로 상기 복수 개의 안테나들에 대해 빔 포밍을 수행하여 전송 및 수신하며,
상기 제1 통신 모듈 및 상기 제2 통신 모듈은, 페어링을 수행하여 통신 가능하게 연결되고, 상대방의 방향을 확인하며, 상기 복수 개의 안테나들의 빔 패턴들이 중첩되는 지점들을 연결한 방향이 상기 상대방의 방향을 향하도록 상기 빔 패턴들의 위상을 변경시켜 빔 패턴들을 증폭시키는, 무선 보안 카메라 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 통신 모듈 및 상기 제2 통신 모듈은,
상기 보안 카메라의 촬영 영상을 IEEE 802.11ac 규격을 통해 전송 및 수신하는, 무선 보안 카메라 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 통신 모듈 및 상기 제2 통신 모듈은,
상기 보안 카메라의 촬영 영상을 5GHz 주파수에서 80MHz의 주파수 대역폭으로 N×N(N은 자연수) MIMO를 통해 전송 및 수신하는, 무선 보안 카메라 시스템.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제1 통신 모듈은,
상기 보안 카메라에 빌트 인(Built-in)으로 형성되어 상기 보안 카메라에서 상기 촬영 영상을 MIMO 및 빔 포밍을 통해 직접 전송하는 방식으로 마련되는, 무선 보안 카메라 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 통신 모듈은,
상기 저장부에 빌트 인 방식으로 형성되는, 무선 보안 카메라 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 통신 모듈은,
상기 보안 카메라와 연결되고, 상기 보안 카메라가 촬영한 영상을 수신하는 인터페이스;
상기 인터페이스가 수신한 촬영 영상을 변조하여 복수 개의 부 반송파를 생성하는 변조부;
상기 변조된 각 부 반송파를 증폭시키는 복수 개의 제1 알에프 체인;
상기 복수 개의 알에프 체인에 각각 연결되고, 상기 각 부 반송파를 송출하는 복수 개의 제1 안테나; 및
상기 변조된 각 부 반송파를 상기 복수 개의 알에프 체인으로 전달하고, 상기 복수 개의 제1 안테나들에 대해 빔 포밍을 수행하는 빔 포밍 제어부를 포함하는, 무선 보안 카메라 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 제2 통신 모듈은,
상기 복수 개의 제1 안테나가 송출하는 상기 각 부 반송파를 수신하는 복수 개의 제2 안테나;
상기 복수 개의 제2 안테나와 각각 연결되고, 상기 수신한 각 부 반송파를 필터링하는 복수 개의 제2 알에프 체인;
상기 복수 개의 제2 알에프 체인으로부터 상기 각 부 반송파를 수신하고 상기 촬영 영상으로 복조하는 복조부; 및
상기 저장부와 연결되고, 상기 복조된 상기 촬영 영상을 상기 저장부로 전달하는 인터페이스를 포함하는, 무선 보안 카메라 시스템.
보안 카메라가 촬영한 영상을 무선으로 전송하는 통신 모듈로서,
상기 보안 카메라와 연결되고, 상기 보안 카메라가 촬영한 영상을 수신하는 인터페이스;
상기 인터페이스가 수신한 촬영 영상을 변조하여 복수 개의 부 반송파를 생성하는 변조부;
상기 변조된 각 부 반송파를 증폭시키는 복수 개의 알에프 체인;
상기 복수 개의 알에프 체인에 각각 연결되고, 상기 각 부 반송파를 MIMO(Multi Input Multi Output) 방식을 통해 다른 통신 모듈로 송출하는 복수 개의 안테나; 및
상기 변조된 각 부 반송파를 상기 복수 개의 알에프 체인으로 전달하고, 상기 각 부 반송파의 송출 시 상기 다른 통신 모듈의 방향 측으로 상기 복수 개의 안테나들에 대해 빔 포밍을 수행하는 빔 포밍 제어부를 포함하며,
상기 빔 포밍 제어부는, 상기 다른 통신 모듈과 페어링을 수행하여 상기 다른 통신 모듈의 방향을 확인하고, 상기 복수 개의 안테나들의 빔 패턴들이 교차되는 지점들을 연결한 방향이 상기 다른 통신 모듈의 방향을 향하도록 상기 빔 패턴들의 위상을 변경시켜 빔 패턴들을 증폭시키는, 통신 모듈.
청구항 9에 있어서,
상기 통신 모듈은,
상기 보안 카메라의 촬영 영상을 IEEE 802.11ac 규격을 통해 상기 다른 통신 모듈로 전송하는, 통신 모듈.
청구항 10에 있어서,
상기 통신 모듈은,
상기 보안 카메라의 촬영 영상을 5GHz 주파수에서 80MHz의 주파수 대역폭으로 N×N(N은 자연수) MIMO를 통해 상기 다른 통신 모듈로 전송하는, 통신 모듈.
삭제
청구항 9에 있어서,
상기 통신 모듈은,
상기 보안 카메라에 빌트 인(Built-in)으로 형성되어 상기 보안 카메라에서 상기 촬영 영상을 MIMO 및 빔 포밍을 통해 직접 전송하는 방식으로 마련되는, 통신 모듈.
청구항 9에 있어서,
상기 알에프 체인은,
상기 통신 모듈의 제어부로부터 송신 스위칭 제어 신호 또는 수신 스위칭 제어 신호를 수신하고,
상기 제어부로부터 상기 송신 스위칭 제어 신호를 수신하는 경우, 상기 변조된 각 부 반송파를 증폭시켜 상기 안테나를 통해 송출하는, 통신 모듈.
청구항 9에 있어서,
상기 알에프 체인은,
상기 통신 모듈의 제어부로부터 송신 스위칭 제어 신호 또는 수신 스위칭 제어 신호를 수신하고,
상기 제어부로부터 상기 수신 스위칭 제어 신호를 수신하는 경우, 상기 안테나를 통해 수신한 전파를 필터링하여 상기 제어부로 전달하는, 통신 모듈.