JP2011517868A

JP2011517868A - 可視光通信を用いたデータ送受信装置及び方法

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Publication number: JP2011517868A
Application number: JP2010547566A
Authority: JP
Inventors: ジョン−ソク・チェ; ユン−ジェ・オ; デ−クァン・ジュン; ホン−ソク・シン; キュン−ウ・イ; ドン−ジェ・シン; スン−ブム・パク
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-02-20
Also published as: WO2009104921A2; KR20090090525A; EP2245765A4; EP2245765A2; US8463134B2; CN101953097B; US20110002695A1; KR101009803B1; WO2009104921A3; EP2245765B1; CN101953097A; JP4922458B2

Abstract

本発明は、可視光通信システムにおけるデータ送受信装置であって、受信動作時、受光素子を用いて相手方側から受信した可視光信号を電気信号に変換して出力し、送信動作時、発光素子を用いて情報を含めた電気信号を可視光信号に変換して相手方側に送信する可視光送受信機（VLC Transceiver）と、可視フレームを生成して可視光送受信機に出力するＶＦＥ（Visible Frame Engine）と、を含み、送信側及び受信側で通信のための各フレームを転送しない時間に通信リンクに可視性を提供するために上記ＶＦＥで可視フレーム（Visible Frame）を生成して相手方側に転送する可視光コントローラ（VLC controller）と、可視光コントローラを制御し、可視光コントローラとデータを送受信するホストコントローラ（Host controller）と、を含む。

Description

本発明は、可視光通信に関し、特に可視光通信を用いたデータ送受信装置及び方法に関する。

ＯＳＩ（Open Systems Interconnection）モデルにおけるデータリンク（Data Link）階層（Layer）は通信リンクを担当し、これと関連した機能を遂行する。したがって、通信に使われるフレーム（Frame）を構成し、これを効果的に転送するために種々の事項を定義する。代表的に、フレームのアドレス（address）構造及び基本的な流れ制御と誤り（Error）制御、そして通信媒体に対する接近を制御する機能を遂行する。

図１は、一般的なイーサネット（登録商標）（Ethernet（登録商標））システムにおけるデータ転送時の一例示フレーム構成図である。図１を参照すると、一般的なイーサネット（登録商標）システムにおけるデータ転送時のフレームの構成は、送信機と受信機との間の同期化情報を伝達するアナログ（Analog）プリアンブル（Preamble）と、実際に転送する情報を含めたデータのペイロード（Payload）であるデータ（Data）フレームと、上記データフレームの始まりを知らせるディジタル（Digital）プリアンブルと、通信リンク制御のためのコントロール（Control）フレームと、相手方のデータ転送に対する応答を知らせるＡＣＫ（Acknowledge）フレームを含んで構成される。上記図１の説明を参照して一般的なイーサネット（登録商標）システムにおけるデータ送受信時の各フレームの送受信動作を説明する。

図２Ａ乃至図２Ｃは、一般的なイーサネット（登録商標）システムの一例示のデータ送受信過程を示す流れ図である。

図２Ａは、一般的なイーサネット（登録商標）システムのデータ送受信過程における送信側と受信側との間のデータの流れを示す。図２Ａに示すように、送信側（Sender）はコントロールフレームを受信側（Receiver）へ転送する。すると、受信側はコントロールフレームを受信した後、受信したコントロールフレームに対する応答をするためにＡＣＫフレームを送信側へ転送して送信側と受信側との間のリンクを設定する。送信側は設定されたリンクを使用して実際的なデータ通信を始めるためにデータフレームを受信側へ転送し、受信側は受信したデータフレームに対する応答のためにＡＣＫフレームを送信側へ転送してデータ通信を遂行する。上記転送されるコントロールフレームとＡＣＫフレーム、及びリンクが設定された後に転送されるデータフレームとそれに対する応答フレームであるＡＣＫフレームは、転送時にディジタルプリアンブルと共に転送され、ディジタルプリアンブルの後に転送される。

図２Ｂは、一般的なイーサネット（登録商標）システムのデータ転送過程で送受信されるフレームの流れを示す。送信側と受信側との間に通信しようとする時、データリンクは下記のように構成される。図２Ａで説明したように、先に送信側から受信側にリンク設定のためにディジタルプリアンブルとコントロールフレームを転送すれば、受信側はコントロールフレームを受信した後、送信側にディジタルプリアンブルとＡＣＫフレーム転送してリンクが設定されたことを知らせる。送信側は設定されたリンクを介してディジタルプリアンブルとデータフレームを転送し、受信側では転送されたデータに対する応答のためにディジタルプリアンブルとＡＣＫフレームを送信側へ転送してリンク設定及びデータ転送過程を遂行する。

図２Ｃは、前述した図２Ｂの転送過程の中で点線で表示された一部分２１０のデータの流れを示す。図２Ｃに示すように、一般的なイーサネット（登録商標）システムのデータ転送過程では、送信側から受信側、または受信側から送信側へのデータの転送中の時だけでなく、データの転送中でない時点でも送信側と受信側は各相手方側にアナログプリアンブルを転送して送受信機の間に同期を維持するように動作する。

前述したような通信プロトコルの形態を可視光通信システムに適用すれば、上記アナログプリアンブルによって可視光送信機及び受信機は、可視光信号の出力を続けて‘ＯＮ’状態に維持しなければならない。送信機と受信機の出力信号が常に‘ＯＮ’状態となるため、通信の可視性に変化を与えることができず、可視的に情報の差を確認することができない。また、電力（Power）に対する考慮のない有線上に適したプロトコルであるため、常に送受信機の出力状態を‘ＯＮ’状態に維持して不要な電力が消耗される問題点がある。

したがって、可視光通信システムにおける既存のデータリンク階層で提供する機能を遂行すると共に、通信チャンネルに可視性が提供できる可視光通信システムに適した通信プロトコル及び通信リンクにおける可視性確保及びそれに対する調節が可能な可視光通信システムが要求される。

本発明は、可視光通信のために既存のデータリンク（Data link）階層（Layer）で提供する機能を遂行し、通信チャンネルに可視性を与え、必要によってこれを調節可能な可視光通信システム及びデータ送受信方法を提供することをその目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の一態様によれば、可視光通信システムにおけるデータ送受信装置であって、受信動作時に受光素子を用いて相手方側から受信した可視光信号を電気信号に変換して出力し、送信動作時、発光素子を用いて情報を含めた電気信号を可視光信号に変換して相手方側に送信する可視光送受信機（VLC Transceiver）と、可視フレームを生成して上記可視光送受信機に出力するＶＦＥ（Visible Frame Engine）を含み、送信側及び受信側で通信のための各フレームを転送しない時間に通信リンクに可視性を提供するために上記ＶＦＥで可視フレーム（Visible Frame）を生成して相手方側に転送する可視光コントローラ（VLC controller）と、上記可視光コントローラを制御し、上記可視光コントローラとデータを送受信するホストコントローラ（Host controller）と、を含むことを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、可視光通信システムにおけるデータ送受信方法であって、送信側でリンク制御のためのコントロールフレーム（Control Frame）を受信側へ転送する過程と、上記受信側で上記コントロールフレームを受信し、応答のためにＡＣＫ（Acknowledge）フレームを上記送信側へ転送する過程と、上記送信側で情報を含めたデータフレームを上記受信側へ転送する過程と、上記受信側で上記データフレームを受信し、応答のためにＡＣＫフレームを上記送信側へ転送する過程と、を含み、上記送信側及び上記受信側で通信のための各フレームを転送しない時間に通信リンクに可視性を提供するために可視フレーム（Visible Frame）を相手方側へ転送することを特徴とする。

上記可視フレームは、予め設定されたビット数だけ‘１’と‘０’とが繰り返される信号で構成されるプリアンブル（Preamble）と、特定のビット列で構成されてフレームの始まりを知らせるＳＴＡと、可視パターンブロックの情報を示すインフォ（Info）ブロックと、８Ｂ１０Ｂ符号化方式で使用しないコードとして定義する可視パターン（Visible Pattern）ブロックと、特定のビット列で構成されてフレームの終わりを知らせるＳＴＯと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、可視光通信システムにおけるデータ送受信方法の動作手続きを通じて可視光を用いた通信チャンネルで通信の固有の機能を遂行できるだけでなく、可視光を用いた通信チャンネルに可視性の確保及び可視性の調節が可能であり、通常リンクに可視性を提供しながら通信しようとする時のみ送受信機を動作させるので、電力消耗の少ない可視光通信チャンネルを具現できる効果がある。

従来のイーサネット（登録商標）（Ethernet（登録商標））システムにおけるデータ転送時の一例示フレーム構成図である。従来のイーサネット（登録商標）システムの一例示データ送受信過程を示す流れ図である。従来のイーサネット（登録商標）システムの一例示データ送受信過程を示す流れ図である。従来のイーサネット（登録商標）システムの一例示データ送受信過程を示す流れ図である。本発明の一実施形態に従う可視光通信送受信装置のブロック構成図である。本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおけるデータ送信動作フローチャートである。本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおけるデータ受信動作フローチャートである。本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおけるデータ転送時の一例示フレーム構成図である。本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおけるデータ送受信過程を示す流れ図である。本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおけるデータ送受信過程を示す流れ図である。本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおけるデータ送受信過程を示す流れ図である。本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおけるデータ送受信過程を示す流れ図である。本発明の一実施形態に従う可視光通信システムの可視フレーム（Visible Frame）の構成図である。本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおける可視フレームの周期を示す図である。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明を構成する装置及び動作方法を本発明の実施形態を参照して詳細に説明する。下記の説明では具体的な構成素子のような特定の事項が表れているが、これは、本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものであり、このような特定の事項が本発明の範囲内で所定の変形や変更がなされることができることは、この技術分野で通常の知識を有する者には明らかである。また、本発明を説明するに当たって、本発明と関連した公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることができると判断される場合、その詳細な説明は省略する。

可視光通信システムの通信リンクは、ＬＥＤなどの可視性を有する素子を使用するため、ユーザが直接目で確認することができる。本発明は、このような可視光通信システムにおいて、ＶＦＥ（Visible Frame Engine）を使用してリンクの可視性を表現できる可視光通信システム及びデータの送受信方法を提案する。

図３は、本発明の一実施形態に従う可視光通信送受信装置のブロック構成図である。図３を参照すると、本発明の一実施形態に従う可視光通信システムは、大別して、可視光送受信機（VLC Transceiver）３１０、可視光コントローラ（VLC controller）３２０、及びホストコントローラ（Host controller）３３０を含む。

上記可視光送受信機３１０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＬＤ（Laser Diode）などの発光素子、またはフォトダイオード（Photo Diode）などの受光素子を用いて、受信動作時、受光素子を用いて受信した可視光信号を電気信号に変換して可視光コントローラ３２０に出力するか、送信動作時、発光素子を用いて情報を含んだ電気信号を可視光信号に変換して送信する動作を遂行する。

上記ホストコントローラ３３０は、可視光コントローラ３２０とＣＰＵインターフェースを使用して連結される。ホストコントローラ３３０に、一般的にウィンドウ（Windows（登録商標））またはリナックス（Linux）などのオペレーティングシステム（Operating System）が設置されてシステムを制御するようになり、ここに可視光コントローラ３２０のためのデバイスドライバ（Device Driver）及び可視光通信のためのプロトコル（Protocol）と可視光アプリケーション（Application）を通じて通信をするようになる。

可視光コントローラ３２０は、送受信バッファ（TRx Buffer）３２３、８Ｂ／１０Ｂエンコーダ／デコーダ（EnDec:Encoder/Decoder）３２２、直列/非直列化器（SerDes:Serializer/Deserializer）３２１、コントロールレジスタ（Control Register）３２４、及びＶＦＥ（Visible Frame Engine）３２５を含み、可視光通信の遂行時、下記に説明する可視フレームを予め設定された間隔で出力されるように制御する。

上記送受信バッファ３２３は、通信のために転送しようとするデータや受信したデータを格納しておくメモリ空間である。

上記８Ｂ／１０Ｂエンコーダ／デコーダ３２２は、転送しようとするデータ型を８Ｂ／１０Ｂに合うように変換する機能を遂行する。

上記直列／非直列化器３２１は、直列信号と並列信号を変換する機能を遂行する。

上記コントロールレジスタ３２４は、ホストコントローラ３３０から可視光コントローラ３２０の制御に必要とする情報を受けて処理するか、可視光コントローラ３２０の制御に必要とする情報を提供する。

上記ＶＦＥ（Visible Frame Engine）３２５は、可視フレームを生成し、通信リンクへ転送してリンクの可視性を確保する。

可視光リンクにおいて、可視フレームを運営する方式は、下記の通りである。

可視フレームは、通信リンクで両方向に転送が可能であるので、データフレームの転送に関わらず転送可能である。即ち、受信側でデータを受信中の場合にも送信側は可視フレームを転送して可視性を確保することができる。

可視フレームはデータフレームより優先順位が低いので、ホストコントローラ３３０から可視光コントローラ３２０にデータ転送を要請すれば、可視フレームの転送中であっても、これを直ぐ中止し、ホストコントローラ３３０で要請したデータフレームを転送する。図面を参照して可視フレームの送受信方式をより詳細に説明する。

図４は、本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおける可視フレームの送信動作フローチャートである。図４を参照すると、まずステップ４１０で、通信を始めて可視フレームの形態及び転送周期を設定する。次のステップ４２０で、転送するデータフレームまたはコントロールフレームがあるかを判断する。上記ステップ４２０での判断結果、転送するデータフレームまたはコントロールフレームがある場合、ステップ４３０に進行して該当するデータフレームまたはコントロールフレームを送信し、ステップ４５０に進行する。ステップ４５０では、上記ステップ４３０で送信したデータフレームまたはコントロールフレームの送信が終了したかを判断する。上記ステップ４５０での判断結果、送信したデータフレームまたはコントロールフレームの送信が終了すれば、ステップ４４０に進行して、上記ステップ４１０で設定した可視フレームの形態と転送周期によって可視フレームを送信し、ステップ４６０に進行する。上記ステップ４５０で、上記送信したデータフレームまたはコントロールフレームの送信が終了していなければ、ステップ４３０に進行してデータフレームまたはコントロールフレームを続けて送信する。

上記ステップ４２０での判断結果、転送するデータフレームまたはコントロールフレームがない場合には、ステップ４４０に進行して上記ステップ４１０で設定した可視フレームの形態と転送周期によって可視フレームを相手方側に送信し、ステップ４６０に進行する。次のステップ４６０では、ホストコントローラから可視フレームの送信中止命令（Stop Sending VF）が発生したかを判断する。上記ステップ４６０での判断結果、可視フレームの送信中止命令が発生すれば、ステップ４２０に進行し、上記ステップ４６０での判断結果、可視フレームの送信中止命令が発生していなければ、ステップ４４０に進行する。以後、全ての通信が終了すれば、ＶＦＥを終了する。

図５は、本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおけるデータ受信動作フローチャートである。図５を参照すると、まずステップ５１０で、フレームを受信すれば、次のステップ５２０に進行して、受信したフレームが可視フレームであるかを判断する。ここで、フレームの種類はフレームのヘッダ情報を見て判断できる。上記ステップ５２０で、受信したフレームが可視フレームの場合には、ステップ５３０に進行する。ステップ５３０で、受信した可視フレームは実際の通信で必要としないので、可視フレームを受信バッファに伝達せずに削除する。上記ステップ５２０で受信したフレームが可視フレームでない場合には、ステップ５４０に進行する。ステップ５４０で、受信したフレームは通信に必要とする要素であるので、受信バッファに転送してフレームを処理してプロトコルまで伝達されるようにする。

図面を参照して本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおける可視フレームの構成方法及び可視フレームの転送方法について詳細に説明する。

図６は、本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおけるデータ転送時の一例示フレーム構成図である。図６に示すように、本発明の一実施形態に従う可視光通信システムのフレームは、実際に転送する情報を含めたデータのペイロード（Payload）であるデータ（Data）フレーム、受信端のＣＤＲ（Clock-Data Recovery）のための信号提供及びデータフレームの始まりを知らせる機能を遂行するディジタル（Digital）プリアンブル（Preamble）、相手方のデータ転送に対する応答を知らせるＡＣＫ（Acknowledge）フレーム、通信リンク制御のためのコントロール（Control）フレーム、及び可視光通信動作時、通信リンクの可視性を提供するための可視フレーム（Visible Frame）を含む。

本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおけるデータ送受信方法によれば、前述した可視フレームを使用して送受信時に続けて信号を転送しなくても可視性を有するデータリンクを具現することができる。

図７Ａ乃至図７Ｄは、本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおけるデータ転送過程を示す流れ図である。

図７Ａは、本発明の一実施形態に従う可視光通信システムのデータ送受信過程における送信側と受信側との間のデータの流れを示す。図７Ａに示すように、まず送信側（Sender）は、通信リンク制御のためにコントロールフレームを受信側（Receiver）へ転送する。すると、受信側は上記コントロールフレームを受信した後、受信したコントロールフレームに対する応答のためにＡＣＫフレームを送信側へ転送して送信側と受信側との間のリンクを設定する。送信側は設定されたリンクを使用して実際的なデータ通信を始めるために情報が含まれたデータフレームを受信側へ転送し、受信側は受信したデータフレームに対する応答のためにＡＣＫフレームを送信側へ転送してデータ通信を遂行する。上記転送されるコントロールフレームとＡＣＫフレーム、及びリンクが設定された後に転送されるデータフレームとそれに対する応答フレームであるＡＣＫフレームは、転送時にディジタルプリアンブルと共に転送され、ディジタルプリアンブルの後に転送される。

図７Ｂは、本発明の一実施形態に従う可視光通信システムのデータ転送過程で送受信されるフレームを示す。本発明の一実施形態に従う可視光通信システムの送受信動作は、本発明の特徴に従って通信リンクに可視性を提供するために、可視（Visible）フレームを使用することを特徴とする。詳述すれば、送信側と受信側は、可視性を提供するために可視フレームを予め設定された間隔で続けて転送する。

図７Ｂを参照すると、送信側は上記可視フレームの転送の途中でリンク設定のために可視フレームの送信を中断し、ディジタルプリアンブルとコントロールフレームを転送する。ディジタルプリアンブルとコントロールフレームの転送が完了すれば、可視性の確保のために続けて可視フレームを受信側へ転送する。受信側も送信側からコントロールフレームを受信する前から可視フレームを周期的に送信側に転送の途中でコントロールフレームを送信側から受信するようになれば、可視フレームの転送を中止し、上記コントロールフレームに対する応答のためにディジタルプリアンブルとＡＣＫフレームを送信側へ転送するようになり、上記ＡＣＫフレームを転送した後には、再度可視性の確保のために続けて可視フレームを転送するようになる。次の送信側は、可視フレームの転送の途中で受信側からＡＣＫフレームを受信するようになれば、可視フレームの転送を中止し、実際的なデータ転送のためにディジタルプリアンブルとデータフレームを受信側に転送する。上記データフレームの転送が完了すれば、また可視性の確保のために可視フレームを受信側へ転送する。受信側は、可視フレームの転送の途中で上記データフレームを受信するようになれば、可視フレームの送信を中止し、応答のためのＡＣＫフレームを送信する。ＡＣＫフレームを送信した後には、再度可視性の確保のために可視フレームを転送するようになる。

図７Ｃは上記の図７Ａのデータ転送過程での点線で表示された一部分７１０のデータ流れをより詳細に示す流れ図であり、図７Ｄは上記の図７Ａのデータ転送過程での点線で表示された一部分７２０のデータ流れをより詳細に示す流れ図である。

先に、図７Ｃと図７Ｄを参照して送信側の動作を説明する。図７Ｃを参照すると、送信側は受信側にコントロールフレームを転送し、コントロールフレームの転送が終われば、送信側は通信リンクの可視性のために可視フレームを受信側へ転送する。送信側は可視フレームの転送の途中で受信側からコントロールフレームに対する応答であるＡＣＫフレームを受信すれば、可視フレームの転送を中止し、データフレームを転送する。

次に、図７Ｄを参照すると、送信側は受信側へデータフレームを転送し、データフレームの転送が終われば、再度可視フレームを受信側へ転送する。可視フレームを転送する間、受信側からデータフレームに対する応答であるＡＣＫフレームを受信すれば、送信側は可視フレームの転送を中断し、次のデータフレームを転送する。

次に、図７Ｃと図７Ｄを参照して受信側の動作を説明すれば、受信側は可視フレームを送信側へ転送の途中で送信側からコントロールフレームを受信すれば、可視フレームの転送を中止し、上記受信したコントロールフレームに対する応答であるＡＣＫフレームを送信側へ転送する。ＡＣＫフレームの転送が終われば、また可視フレームを送信側へ出力する。

図７Ｄを参照すると、受信側は可視フレームを送信側へ転送の途中でデータフレームを受信すれば、可視フレームの転送を中止し、受信したデータフレームに対する応答であるＡＣＫフレームを送信側へ転送する。ＡＣＫフレームの転送が終われば、また可視フレームを送信側へ転送する。

上記図７Ｃと（ｄ）に対する説明において、ディジタルプリアンブルは省略する。

図７Ｃと（ｄ）を参照すると、本発明の一実施形態に従う可視光通信システムのデータ送受信過程では、送信側から受信側へ、または受信側から送信側へデータの転送中の時だけでなく、データの転送中でない時点でも送信側と受信側は相手方側に予め設定された間隔で可視フレームを続けて転送して通信チャンネルの可視性を提供する。

図８は、本発明の一実施形態に従う可視光通信システムの可視フレーム（Visible Frame）の構成図である。図８に示すように、本発明の一実施形態に従う可視光通信システムの可視フレームは、プリアンブル（Preamble）８１０、ＳＴＡ８２０、インフォ（Info）ブロック８３０、ＳＴＯ８５０、及び可視パターン（Visible Pattern）ブロック８４０を含んで構成する。本発明の一実施形態に従う可視フレームは、具現方法によって、図８に示すように、２つ形態の異なる方式により構成されることができ、上記具現方法によって送受信機構造も変わることができる。

上記プリアンブル（Preamble）８１０は、‘１０１０１０１０１０’の‘１’と‘０’とが繰り返される信号であり、これは受信端のＣＤＲ（Clock Data Recovery）がクロック（Clock）とデータ（Data）を復旧（Recovery）することに充分な時間だけのビット長さに設定され、好ましくは、１０ビット（Bit）に設定する。上記ＣＤＲは、受信したパケットに基づいて、受信信号からクロック信号とデータ信号を抽出（リカバリー）する機能を遂行する。

上記ＳＴＡ８２０は、フレームの始まりを知らせる機能（Begin Flag）を遂行し、特定のビット（Bit）列で表示され、本発明の一実施形態に従う可視光プロトコル（VLC protocol）ではＵＦＩＲ（Ultra fast IrDa）と同一に設定する。

上記ＳＴＯ８５０は、フレームの終わりを知らせる機能（End Flag）を遂行し、特定のビット列で表示され、本発明の一実施形態に従う可視光プロトコルではＵＦＩＲと同一に設定する。

上記インフォブロック８３０は、可視パターンブロック７４０の情報を示すフラッグ（Flag）である。上記インフォブロック８３０は、１Ｂｙｔｅのサイズで可視フレームを表示（Marking）するパケットタイプ部分と、１Ｂｙｔｅのサイズでペイロード（Payload）のパターンを定義するペイロードパターン部分と、２Ｂｙｔｅのサイズで可視パターンの長さを定義する長さ（Length）部分と、を含む。上記長さ部分は、可視フレームの最大長さを３２ＫＢｙｔｅに設定する。

上記可視パターンブロック８４０は、８Ｂ１０Ｂ符号化方式に使用しないコードとして定義する。上記コードは下記の通りである。
−１１１１１１１１１１−１１１１０１１１１１
−１１１１０１１１１０−１１１０１１１１００
−１１００１１１１００−１０００１１１１００
−００００１１１１００−００００１１１０００
−００００１１００００−００００１０００００
−００００００００００

図９は、本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおける可視フレームの周期を示す図である。可視フレームの周期を定める方法は、可視光通信モジュールの光の明るさを測定して下記の＜数式１＞を使用して定めることができる。

上記Visible Frame Gap Timeは上記可視フレーム間の間隔であり、上記Visible Frame Lengthは上記可視フレームの長さであり、Visible Thresholdは可視しきい値である。

図９に示すように、上記可視しきい値が０．３の可視光送信機で可視光リンクを構成した場合、可視フレーム長さの３０％以内に可視フレーム間の間隔（Gap）を制御するようになり、上記の間隔で可視フレームを転送して可視性を有するデータリンク階層（Data Link Layer）を形成することができる。

上記のように、本発明の一実施形態に従う可視光通信システムにおけるデータ送受信方法及び装置の動作及び構成がなされることができ、一方、前述した本発明の説明では具体的な実施形態に関して説明したが、種々の変形が本発明の範囲を逸脱することなく実施できる。

３１０・・・可視光送受信機（VLC Transceiver）
３２０・・・可視光コントローラ（VLC controller）
３３０・・・ホストコントローラ（Host controller）
８１０・・・プリアンブル（Preamble）
８２０・・・ＳＴＡ
８３０・・・インフォ（Info）ブロック
８４０・・・可視パターン（Visible Pattern）ブロック
８５０・・・ＳＴＯ

Claims

可視光通信システムにおけるデータ送受信装置であって、
受信動作時、受光素子を用いて相手方側から受信した可視光信号を電気信号に変換して出力し、送信動作時、発光素子を用いて情報を含めた電気信号を可視光信号に変換して相手方側に送信する可視光送受信機（VLC Transceiver）と、
可視フレームを生成して前記可視光送受信機に出力するＶＦＥ（Visible Frame Engine）を含み、送信側及び受信側で通信のための各フレームを転送しない時間に通信リンクに可視性を提供するために前記ＶＦＥで可視フレーム（Visible Frame）を生成して相手方側に転送する可視光コントローラ（VLC controller）と、
前記可視光コントローラを制御し、前記可視光コントローラとデータを送受信するホストコントローラ（Host controller）と、
を含むことを特徴とする可視光通信システムにおけるデータ送受信装置。
前記可視光コントローラは、
通信のために転送しようとするデータや受信したデータを格納する送受信バッファ（TRx Buffer）と、
転送しようとするデータ型を８Ｂ／１０Ｂに合うように変換する８Ｂ／１０Ｂエンコーダ／デコーダ（Encoder/Decoder）と、
直列信号と並列信号を変換する直列／非直列化器（Serializer/Deserializer）と、
前記ホストコントローラから前記可視光コントローラの制御に必要とする情報を受けて処理し、前記可視光コントローラの制御に必要とする情報を提供するコントロールレジスタ（Control Register）と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の可視光通信システムにおけるデータ送受信装置。
前記通信のための各フレームは、コントロールフレーム（Control Frame）、ＡＣＫ（Acknowledge）フレーム、及びデータフレームであることを特徴とする請求項１に記載の可視光通信システムにおけるデータ送受信装置。
前記ホストコントローラは、前記可視光コントローラとＣＰＵインターフェースを使用して連結されることを特徴とする請求項１に記載の可視光通信システムにおけるデータ送受信装置。
可視光通信システムにおけるデータ送受信方法であって、
送信側でリンク制御のためのコントロールフレーム（Control Frame）を受信側へ転送する過程と、
前記受信側で前記コントロールフレームを受信して応答のためにＡＣＫ（Acknowledge）フレームを前記送信側へ転送する過程と、
前記送信側で情報を含めたデータフレームを前記受信側へ転送する過程と、
前記受信側で前記データフレームを受信し、応答のためにＡＣＫフレームを前記送信側へ転送する過程と、を含み、
前記送信側及び前記受信側で通信のための各フレームを転送しない時間に通信リンクに可視性を提供するために可視フレーム（Visible Frame）を相手方側へ転送することを特徴とする可視光通信システムにおけるデータ送受信方法。
前記可視フレームは、予め設定された間隔で繰り返して転送することを特徴とする請求項５に記載の可視光通信システムにおけるデータ送受信方法。
前記可視フレーム間の間隔は、
下記の＜数式２＞を使用して計算することを特徴とする請求項６に記載の可視光通信システムにおけるデータ送受信方法。

前記Visible Frame Gap Timeは前記可視フレーム間の間隔であり、前記Visible Frame Lengthは前記可視フレームの長さであり、Visible Thresholdはしきい値である。
前記コントロールフレーム、前記データフレーム、及び前記ＡＣＫフレームは、ディジタルプリアンブル（Digital Preamble）と共に転送され、前記ディジタルプリアンブルの後に転送することを特徴とする請求項５に記載の可視光通信システムにおけるデータ送受信方法。
前記可視フレームの長さは最大３２Kbytesに設定することを特徴とする請求項５に記載の可視光通信システムにおけるデータ送受信方法。
前記可視フレームは、
予め設定されたビット数だけ‘１’と‘０’とが繰り返される信号から構成されるプリアンブル（Preamble）と、
特定のビット列で構成されてフレームの始まりを知らせるＳＴＡと、
可視パターンブロックの情報を示すインフォ（Info）ブロックと、
８Ｂ１０Ｂ符号化方式で使用しないコードに定義する可視パターン（Visible Pattern）ブロックと、
特定のビット列で構成されてフレームの終わりを知らせるＳＴＯと、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の可視光通信システムにおけるデータ送受信方法。
前記プリアンブルの長さは、受信側のＣＤＲ（Clock-Data Recovery）がクロックとデータを復旧する時間を考慮して設定することを特徴とする請求項１０に記載の可視光通信システムにおけるデータ送受信方法。
前記プリアンブルの長さは１０ビットに設定することを特徴とする請求項１０に記載の可視光通信システムにおけるデータ送受信方法。
前記インフォブロックは、
可視フレームを表示するパケットタイプ部分と、ペイロード（Payload）のパターンを定義するペイロードパターン部分と、可視フレームの長さを表示する長さ部分の情報と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載の可視光通信システムにおけるデータ送受信方法。