KR101315481B1 - Visible light communication system and method for transmitting and receiving visible light signal - Google Patents

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Abstract

가시광 통신 시스템 및 가시광 신호 송수신 방법이 개시된다.
수신 장치는 수신되는 광신호의 광도를 측정하여 대응되는 발열 온도를 산출하고, 산출된 발열 온도를 송신 장치로 전달한다. 송신 장치는 발열 온도에 대해 정의된 변조 차수 및 채널 코딩율에 따라 송신 신호에 대한 적응 변조를 수행하여 전력 보상이 이루어진 광신호를 수신 장치로 송신한다. 또한, 수신 장치는 발열 온도에 따라 송신 전력을 보상할 가중치를 결정하여 송신 장치로 전송하고, 송신 장치는 가중치에 따라 송신 신호에 대한 전력 보상을 수행하여 대응되는 광신호를 수신 장치로 전송한다.A visible light communication system and a method of transmitting and receiving visible light signals are disclosed.
The receiving device measures the intensity of the received optical signal to calculate the corresponding heating temperature, and transmits the calculated heating temperature to the transmitting device. The transmitting device transmits an optical signal with power compensation to the receiving device by performing adaptive modulation on the transmission signal according to the modulation order and channel coding rate defined for the heating temperature. In addition, the receiving apparatus determines a weight to compensate the transmission power according to the heating temperature and transmits the weight to the transmitting apparatus, and the transmitting apparatus performs power compensation on the transmission signal according to the weight to transmit the corresponding optical signal to the receiving apparatus.

Description

가시광 통신 시스템 및 가시광 신호 송수신 방법 {VISIBLE LIGHT COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING VISIBLE LIGHT SIGNAL} Visible light communication system and visible light signal transmission and reception method {VISIBLE LIGHT COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING VISIBLE LIGHT SIGNAL}

본 발명은 가시광 통신 시스템 및 가시광 신호 송수신 방법에 관한 것으로, 특히 온도에 따라 변하는 성능에 상관없이 QoS(Quality of Service)를 보정하는 가시광 통신 시스템 및 가시광 신호 송수신 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a visible light communication system and a visible light signal transmission and reception method, and more particularly, to a visible light communication system and a visible light signal transmission and reception method for correcting a quality of service (QoS) regardless of performance varying with temperature.

가시광 통신(Visible Light Communication, VLC) 시스템은 가시광(Visible Light)을 이용하여 통신하는 시스템으로서, 가시광의 장점을 활용하여 통신 네트워크를 구축하여 조명 등의 역할과 통신 시스템의 역할을 모두 갖춘 시스템이다.Visible light communication (VLC) system is a system that communicates using visible light, and utilizes the advantages of visible light to build a communication network and has both a role such as lighting and a communication system.

이러한 가시광 통신 시스템은 가시광선(400~700nm)을 이용해 정보를 전달하는 통신 기술로써 형광등에서 발산되는 빛이나 표시 기기 등에서 사용되는 발광 다이오드(LED)의 가시광선을 눈에 보이지 않는 속도로 점멸시켜 정보를 보내는 기술로 고속의 통신이 가능하다. This visible light communication system is a communication technology that transmits information using visible light (400 to 700 nm) and flashes visible light of a light emitting diode (LED) used in a display device or light emitted from a fluorescent lamp at an invisible speed. High speed communication is possible by sending technology.

또한, 가시광 통신은 빛 차단 시 정보가 실외로 새어나갈 염려가 없어 무선 LAN에 비해 보완성이 높으며, 여러 대의 컴퓨터를 동시에 사용해도 크게 줄어들지 않는다.In addition, visible light communication is more complementary than wireless LAN because there is no fear of information leaking to the outside when light is blocked.

그런데, 이러한 가시광 통신 시스템은 주로 LED를 사용하여 가시광을 발생하고 있는데, 이러한 LED는 오랜 시간 LED를 이용한 가시광 통신을 할 경우, 소자의 온도가 올라가서 LED 소자의 효율이 나빠지는 문제가 발생한다. 이러한 효율의 변화로 인해 송신 전력이 감쇄되고, 그로 인해 수신측에서 수신되는 수신 전력이 감쇄된다. 이러한 문제점으로 가시광 통신 시스템의 장시간 사용으로 인해 QoS를 제공하지 못하게 된다.By the way, the visible light communication system mainly generates the visible light using the LED, when the LED is a visible light communication using the LED for a long time, the temperature of the device rises, there is a problem that the efficiency of the LED device worsens. Due to this change in efficiency, the transmit power is attenuated, thereby reducing the received power received at the receiving end. This problem prevents the provision of QoS due to prolonged use of the visible light communication system.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 LED 소자의 사용 시간에 따른 발열에 의한 성능 저하로 인한 송수신 신호의 전력 감쇄로 인하여 발생하는 문제점인 신호 전력의 차를 해결할 수 있는 가시광 통신 시스템 및 가시광 신호 송수신 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a visible light communication system and a visible light signal transmission / reception method for solving a difference in signal power, which is a problem caused by power attenuation of a transmission / reception signal due to performance degradation due to heat generation of an LED device. To provide.

또한, 적응 변조 및 부호화(Adoptive Modulation and Coding, AMC)와 전송 전력 제어(Transmit Power Control, TPC) 기술을 적용하여 LED 소자의 온도에 관계없이 동일한 QoS를 만족시킬 수 있는 가시광 통신 시스템 및 가시광 신호 송수신 방법을 제공하는 것이다.In addition, by applying adaptive modulation and coding (AMC) and transmit power control (TPC) technology, visible light communication system and visible light signal transmission and reception that can satisfy the same QoS regardless of LED device temperature To provide a way.

본 발명의 하나의 특징에 따른 가시광 통신 시스템은,In the visible light communication system according to an aspect of the present invention,

송신 장치의 가시광 발광소자가 송출하는 광신호를 수신하는 포토 디텍터; 수신되는 광신호를 이용하여 광도를 측정하는 측정부; 및 상기 측정부에 의해 측정되는 광도를 이용하여 상기 가시광 발광소자의 발열 온도를 산출하고, 상기 발열 온도에 따라 상기 광신호의 송신 전력의 보상이 결정되는 경우, 피드백 채널을 통해 상기 발열 온도와 함께 송신 전력 보상 요청을 상기 송신 장치로 전송하는 판단부를 포함한다.A photo detector for receiving an optical signal transmitted by the visible light emitting element of the transmission device; A measuring unit measuring light intensity using the received optical signal; And calculating an exothermic temperature of the visible light emitting device using the light intensity measured by the measuring unit, and when the compensation of the transmission power of the optical signal is determined according to the exothermic temperature, together with the exothermic temperature through a feedback channel. And a determination unit for transmitting a transmission power compensation request to the transmission device.

본 발명의 다른 특징에 따른 가시광 통신 시스템은, A visible light communication system according to another aspect of the present invention includes:

광신호를 발산하는 가시광 발광소자; 및 상기 광신호를 수신한 수신 장치로부터 가중치와 함께 송신 전력 보상을 요청받으면, 상기 가중치에 기초하여 송신 신호의 송신 전력을 보상하는 전력 제어부를 포함한다. Visible light emitting device for emitting an optical signal; And a power control unit for compensating for transmission power of the transmission signal based on the weight when receiving a request for transmission power compensation together with a weight from the receiving device that receives the optical signal.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 가시광 신호 수신 방법은,Visible light signal receiving method according to another aspect of the present invention,

가시광 통신 시스템의 수신 장치가 송신 장치로부터 송신되는 광신호를 수신하는 방법으로서, 상기 송신 장치의 가시광 발광소자가 송출하는 광신호를 수신하는 단계; 상기 광신호의 광도를 측정하는 단계; 측정되는 상기 광도를 이용하여 상기 가시광 발광소자의 발열 온도를 산출하는 단계; 상기 발열 온도를 이용하여 상기 광신호의 송신 전력 보상 여부를 결정하는 단계; 및 송신 전력 보상이 결정되는 경우, 상기 송신 장치로 상기 발열 온도와 함께 송신 전력 보상을 요청하는 단계를 포함한다.A method for receiving an optical signal transmitted from a transmitting apparatus by a receiving apparatus of a visible light communication system, comprising: receiving an optical signal transmitted by a visible light emitting element of the transmitting apparatus; Measuring the intensity of the optical signal; Calculating an exothermic temperature of the visible light emitting device by using the measured brightness; Determining whether to compensate for transmission power of the optical signal by using the heating temperature; And when transmission power compensation is determined, requesting transmission power compensation with the heat generation temperature to the transmission device.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 가시광 신호 송신 방법은Visible light signal transmission method according to another aspect of the present invention

가시광 통신 시스템의 송신 장치가 광신호를 송신하는 방법으로서, 가시광 발광소자를 통하여 송신 신호에 대응되는 광신호를 송신하는 단계; 상기 광신호를 수신한 수신 장치로부터 피드백 채널을 통하여 발열 온도와 함께 송신 전력 보상을 요청받는 단계; 상기 발열 온도에 따라 광신호의 송신 전력을 보상하는 단계; 및 송신 전력이 보상된 광신호를 상기 수신 장치로 송신하는 단계를 포함한다.A method of transmitting an optical signal by a transmitting apparatus of a visible light communication system, the method comprising: transmitting an optical signal corresponding to a transmission signal through a visible light emitting device; Receiving transmission power compensation along with a heating temperature from a receiving device receiving the optical signal through a feedback channel; Compensating for transmission power of an optical signal according to the heating temperature; And transmitting to the receiving device an optical signal whose transmission power is compensated.

본 발명에 따르면, 사용 시간의 증가에 따른 발열로 인한 LED의 출력 효율이 감쇄로 인해 광신호의 수신 전력에 차이가 발생하는 경우, AMC와 TPC 기술을 적용하여 송신 전력을 보상함으로써 일정 전력을 유지할 수 있으며 통신 서비스의 안정성을 보장할 수 있다.According to the present invention, when a difference in the reception power of the optical signal due to the attenuation of the output efficiency of the LED due to the heat generated by the increase of the use time, by applying the AMC and TPC technology to maintain a constant power by compensating the transmission power Can ensure the stability of the communication service.

도 1은 가시광 통신 시스템에서 사용되는 LED의 온도에 따른 성능 변화를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광도 테이블의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 신호 송수신 방법의 흐름도이다.1 is a view showing a change in performance according to the temperature of the LED used in the visible light communication system.
2 is a diagram illustrating a configuration of a brightness table according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating an internal configuration of a visible light communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a visible light signal transmission and reception method according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현할 수 있다. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated. Also, the terms " part, "" module," and " module "in the specification mean units for processing at least one function or operation and can be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software .

본 명세서에서 수신 장치는, 단말장치, 이동국(Mobile Station, MS), 단말(terminal), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자국, 사용자 장치 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.In the present specification, a receiving device includes a terminal device, a mobile station (MS), a terminal, a mobile terminal (MT), a subscriber station (SS), and a portable subscriber station (PSS). ) May refer to a user equipment (UE), an access terminal (AT), or the like, and may include all or a part of functions of a mobile terminal, a subscriber station, a portable subscriber station, a user device, and the like. .

본 명세서에서 송신 장치는 기지국(Base Station, BS), 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.In the present specification, a transmitting device includes a base station (BS), an access point (AP), a radio access station (RAS), a node B (Node B), and a base transceiver station (BTS). It may also refer to MMR (Mobile Multihop Relay) -BS and the like, and may include all or part of functions such as an access point, a radio access station, a Node B, a base transceiver station, and an MMR-BS.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템 및 가시광 신호 송수신 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a visible light communication system and a visible light signal transmission / reception method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 가시광 통신 시스템에서 사용되는 LED의 온도에 따른 성능 변화를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a change in performance according to the temperature of the LED used in the visible light communication system.

도 1에 도시된 바와 같이, LED 소자의 발열 온도(Junction temperature)에 따라 LED 소자의 광도(Intensity)가 달라진다. 특히, LED 소자의 사용 시간의 증가로 인해 발열 온도가 증가하고, 이러한 발열 온도의 증가로 인해 LED 소자의 광도는 감소하게 된다. As shown in FIG. 1, the intensity of the LED device varies according to the junction temperature of the LED device. In particular, the heat generation temperature is increased due to the increase in the use time of the LED device, the brightness of the LED device is reduced due to this increase in the heat generation temperature.

예를 들어, 적색(red) LED의 경우 발열 온도가 60°에서 100°로 증가하는 경우, 그 상대 광도(Relative intensity)는 대략 87%에서 65%로 감소하게 된다. 여기서, 상대 광도는 적색 LED의 경우 T1온도가 137K일 때의 광도를 기준으로 발열 온도의 광도의 상대값을 의미한다.For example, for a red LED, when the heating temperature increases from 60 ° to 100 °, its relative intensity decreases from approximately 87% to 65%. Here, the relative brightness means a relative value of the brightness of the exothermic temperature based on the brightness when the T 1 temperature is 137K in the case of the red LED.

녹색(green) LED, 청색(blue) LED 및 백색(white) LED 등도 모두 LED 소자의 발열 온도의 증가로 인해 그 상대 광도가 감소하게 된다. 즉, LED 소자의 상대 광도 감소는 LED 소자 자체의 송신 전력의 감쇄를 의미하고, 수신측에서 수신되는 광도의 감소를 또한 의미한다.Green LEDs, blue LEDs, white LEDs, and the like also all decrease in relative luminance due to an increase in the heating temperature of the LED device. That is, decreasing the relative luminous intensity of the LED element means attenuation of the transmit power of the LED element itself, and also means a reduction of the luminous intensity received at the receiving side.

도 1에서 나타난 바와 같이, 가시광 통신 시스템에서 사용되는 LED 소자들의 사용 시간의 증가로 인해 해당 소자들의 발열 온도가 증가하고, 이러한 발열 온도의 증가로 인해 해당 소자들의 송신 전력이 감쇄되어 수신측에서의 수신 전력, 즉 수신 광도의 감쇄를 야기하여 전체적인 가시광 통신 시스템의 QoS 저하를 가져오게 된다.As shown in FIG. 1, the heat generation temperature of the corresponding devices increases due to an increase in the use time of the LED devices used in the visible light communication system, and the transmission power of the corresponding devices is attenuated by the increase in the heat generation temperature, thereby receiving power at the receiving side. In other words, it causes a reduction in the received brightness, resulting in QoS degradation of the overall visible light communication system.

이하에서는 상기한 LED 발열 온도에 따른 송신 전력의 차이를 보상하여 동일한 QoS를 제공하는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템 및 그 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a visible light communication system and a method according to an exemplary embodiment of the present invention for compensating for the difference in transmission power according to the LED heating temperature and providing the same QoS will be described.

도 1에 도시된 LED 소자의 발열 온도와 상대 광도의 그래프를 이용하면 LED 소자의 발열 온도에 따른 광도를 알 수가 있고, 이러한 값을 첨부한 도 2에 도시된 바와 같이 광도 테이블(100)로 작성할 수 있다. 여기서, 발열 온도와 상대 광도를 이용하여 발열 온도에 따른 광도를 구하는 것은 이미 잘 알려져 있으므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.By using the graph of the heat generation temperature and the relative light intensity of the LED element shown in FIG. 1, the luminous intensity according to the heat generation temperature of the LED element can be known, and as shown in FIG. Can be. Here, since it is well known to calculate the luminous intensity according to the exothermic temperature using the exothermic temperature and the relative luminous intensity, a detailed description thereof will be omitted here.

도 2를 참조하면, 광도 테이블(100)은 'LED 종류'와 '발열 온도'가 쌍을 이루어 상대 광도가 매핑된다.Referring to FIG. 2, the luminance table 100 is paired with 'LED type' and 'heating temperature' to map relative luminance.

즉, 가로 필드는 발열 온도(101)가 수록되고, 세로 필드는 LED 종류(103)가 수록된다. 여기서, LED 종류(103)에는 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED, 백색 LED 등이 있다.That is, the horizontal field contains the heat generation temperature 101, and the vertical field contains the LED type 103. Here, the LED type 103 includes a red LED, a green LED, a blue LED, a white LED, and the like.

도 2를 참조하면, 동일한 LED에 대해 발열 온도에 따라 상대 광도가 변한다. 예를 들어, 적색 LED의 경우 발열 온도가 60°일 때 상대 광도는 약 87%이고, 발열 온도가 100°인 경우에는 상대 광도가 대략 65%로 감소한다.Referring to FIG. 2, relative luminous intensity changes with exothermic temperature for the same LED. For example, in the case of a red LED, the relative brightness is about 87% when the heating temperature is 60 °, and the relative brightness is reduced to about 65% when the heating temperature is 100 °.

이러한 광도 테이블을 이용하여 발열 온도에 따른 가시광 신호의 수신 전력의 차이를 해결하기 위한 구성에 대해 설명하면, 다음과 같다.Referring to the configuration for solving the difference in the received power of the visible light signal according to the heating temperature using the brightness table as follows.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram illustrating an internal configuration of a visible light communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

여기서, 수신 장치(200)는 단말장치(미도시)에 탑재되고, 송신 장치(300)는 기지국(미도시)에 탑재될 수 있다.Here, the receiving device 200 may be mounted in a terminal device (not shown), and the transmitting device 300 may be mounted in a base station (not shown).

도 3을 참조하면, 수신 장치(200)는 포토 디텍터(201), 수신 필터(203), 역다중화부(205), 복조부(207), 측정부(209), 판단부(211), 저장부(213) 및 가중치 선택부(215)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the reception apparatus 200 includes a photo detector 201, a reception filter 203, a demultiplexer 205, a demodulator 207, a measurement unit 209, a determination unit 211, and storage. The unit 213 and the weight selector 215 are included.

포토 디텍터(201)는 송신 장치(300)의 LED 소자들로부터 송출되는 광신호를 광무선 채널(400)을 통해 수신한다.The photo detector 201 receives an optical signal transmitted from the LED elements of the transmitter 300 through the optical wireless channel 400.

수신 필터(203)는 포토 디텍터(201)로부터 수신된 신호에 대한 필터링을 수행하여 출력한다.The reception filter 203 filters and outputs the signal received from the photo detector 201.

역다중화부(205)는 수신 필터(203)에서 출력되는 신호에 대한 역다중화를 수행하여 출력한다.The demultiplexer 205 performs demultiplexing on the signal output from the reception filter 203 and outputs the demultiplexer.

복조부(205)는 역다중화부에서 출력되는 신호를 복조하여 송신 장치(300)에서 송신한 원래의 신호를 복원하여 출력한다.The demodulator 205 demodulates the signal output from the demultiplexer and restores and outputs the original signal transmitted from the transmitter 300.

상기한 포토 디텍터(201), 수신 필터(203), 역다중화부(205) 및 복조부(207)에 대해서는 이미 잘 알려져 었으므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.Since the photo detector 201, the reception filter 203, the demultiplexer 205, and the demodulator 207 have been well known, a detailed description thereof will be omitted.

측정부(209)는 포토 디텍터(201)에서 수신되는 신호의 광도를 측정하여 출력한다. 여기서, 광도 측정은 분광복사 조도 및 광조도를 이용하여 측정될 수 있으며, 이에 대해서는 잘 알려져 있으므로 구체적인 설명을 생략한다. The measuring unit 209 measures and outputs the luminance of the signal received by the photo detector 201. Here, the light intensity measurement may be measured by using the spectral radiance and light intensity, and since this is well known, a detailed description thereof will be omitted.

판단부(211)는 측정부(209)에서 측정된 광도와 광도 테이블(100)을 이용하여 송신 장치(300)에서 광신호를 송신한 LED 소자의 발열 온도를 산출한다. 여기서, 측정된 광도와 LED 소자의 종류에 의해 광도 테이블(100)에서 결정되는 상대 광도를 이용하여 발열 온도를 산출하는 것은 이미 잘 알려져 있는 것이므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.The determination unit 211 calculates the heat generation temperature of the LED element that has transmitted the optical signal from the transmission device 300 using the luminous intensity and the luminous intensity table 100 measured by the measuring unit 209. Here, since it is well known to calculate the exothermic temperature using the relative luminous intensity determined in the luminous intensity table 100 according to the measured luminous intensity and the type of the LED element, a detailed description thereof will be omitted.

그리고, 판단부(211)는 산출된 LED 소자의 발열 온도가 가시광 통신 시스템이 일정 이상의 성능을 유지할 수 있는 온도 범위, 즉 임계치 범위 내에 있는지를 판단하여 송신 전력 보상 여부를 판단한다. 판단부(211)는 산출된 발열 온도가 임계치 범위 내에 있지 않고 임계치 범위 밖에 있으면 송신 전력 보상을 결정하여 피드백 채널을 통해 송신 장치(300)로 산출된 발열 온도와 함께 전송한다.In addition, the determination unit 211 determines whether the calculated power generation temperature of the LED element is within a temperature range where the visible light communication system can maintain a certain level of performance, that is, a threshold range, and determines whether to compensate for transmission power. The determination unit 211 determines the transmission power compensation when the calculated heat generation temperature is not within the threshold range and is outside the threshold range, and transmits the transmission power compensation together with the calculated heat generation temperature through the feedback channel.

저장부(213)는 상기한 광도 테이블(100)을 저장한다. 이외에도 저장부(213)는 수신 장치(200)에서 사용되는 각종의 애플리케이션 또는 데이터들이 저장되어 있으며, 이에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.The storage unit 213 stores the brightness table 100. In addition, the storage unit 213 stores various applications or data used in the reception apparatus 200, and a detailed description thereof will be omitted.

가중치 선택부(215)는 판단부(211)에 의해 산출된 발열 온도와 송신 전력 보상 결정에 따라 광도를 보상할 가중치를 산출하여 송신 장치(300)로 전송한다.The weight selector 215 calculates and transmits a weight to compensate for the brightness according to the heating temperature calculated by the determination unit 211 and the transmission power compensation determination, and transmits the weight to the transmission device 300.

이러한 수신 장치(300)의 동작에 대해 설명한다.The operation of the receiving device 300 will be described.

송신 장치의 가시광 발광소자인 LED 발광원이 발산하는 광신호는 광무선 채널(400)을 통해 포토 디텍터(201)로 수신된다. 그리고, 수신 필터(203), 역다중화부(205), 복조부(207)를 통과하여 원래의 신호로 복원된다.The optical signal emitted by the LED light source, which is a visible light emitting device of the transmitter, is received by the photo detector 201 through the optical wireless channel 400. Then, the signal is restored to the original signal through the reception filter 203, the demultiplexer 205, and the demodulator 207.

이때, 판단부(211)는 저장부(213)에 저장된 광도 테이블(100)을 이용하여 발열 온도를 산출하는 동시에 송신 전력의 보상 여부를 결정한다.At this time, the determination unit 211 calculates the heating temperature by using the luminous intensity table 100 stored in the storage unit 213 and determines whether to compensate the transmission power.

한편, 송신 장치(300)는 저장부(301), AMC 제어부(303), AMC 처리부(305), 다중화부(307), 전력 제어부(309) 및 전송부(311)를 포함한다.Meanwhile, the transmitter 300 includes a storage unit 301, an AMC controller 303, an AMC processor 305, a multiplexer 307, a power controller 309, and a transmitter 311.

저장부(301)는 LED 종류별로 발열 온도에 따른 변조 차수 및 채널 코딩율을 저장하고 있다.The storage unit 301 stores the modulation order and the channel coding rate according to the heating temperature for each LED type.

AMC 제어부(303)는 수신 장치(200)로부터 피드백 채널을 통해 전송되는 송신 전력 보상 요청과 발열 온도를 수신하고, 저장부(301)를 참조하여 수신되는 발열 온도에 따라 정의된 변조 차수 및 채널 코딩율을 결정한다. The AMC controller 303 receives the transmission power compensation request and the heating temperature transmitted through the feedback channel from the receiving apparatus 200, and the modulation order and channel coding defined according to the heating temperature received with reference to the storage unit 301. Determine the rate.

AMC 처리부(305)는 AMC 제어부(303)에서 결정된 변조 차수 및 채널 코딩율에 따라 송신 신호에 대한 적응 변조 및 채널 코딩을 수행한다. 여기서, 변조 차수 및 채널 코딩율에 따라 송신 신호에 대한 적응 변조 및 채널 코딩을 수행하는 구체적인 방식에 대해서는 이미 잘 알려져 있으므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.The AMC processor 305 performs adaptive modulation and channel coding on a transmission signal according to the modulation order and channel coding rate determined by the AMC controller 303. Here, since a specific method of performing adaptive modulation and channel coding on a transmission signal according to the modulation order and the channel coding rate is well known, a detailed description thereof will be omitted.

다중화부(307)는 AMC 처리부(305)에서 출력되는 신호에 대해 다중화를 수행하여 출력한다.The multiplexer 307 multiplexes the signal output from the AMC processor 305 and outputs the multiplexed signal.

전력 제어부(309)는 수신 장치(200)로부터 전송되는 가중치를 수신하여 다중화부(307)에서 출력되는 송신 신호의 송신 전력에 가중치를 적용한다.The power control unit 309 receives the weight transmitted from the reception device 200 and applies a weight to the transmission power of the transmission signal output from the multiplexer 307.

전송부(311)는 전력 제어부(309)에서 출력되는 송신 신호를 하나 이상의 LED 소자들을 이용하여 광신호로써 수신 장치(200)로 송신한다.The transmitter 311 transmits the transmission signal output from the power controller 309 to the reception apparatus 200 as an optical signal using one or more LED elements.

상기한 가시광 통신 시스템의 송신 장치(300) 및 수신 장치(200)의 가시광 신호 처리 방법에 대해 도 4를 참조하여 자세히 설명한다.A visible light signal processing method of the transmitter 300 and the receiver 200 of the visible light communication system will be described in detail with reference to FIG. 4.

설명 전에 본원 발명의 실시예에서는 가시광 통신 시스템의 송신 장치(300)와 수신 장치(200)가 송신 장치(300)에서 송신 신호를 광신호로 전송하는 LED 소자의 종류를 먼저 결정하여 설정하는 것을 가정하여 설명한다.In the embodiment of the present invention before the description, it is assumed that the transmitting device 300 and the receiving device 200 of the visible light communication system first determine and set the type of the LED element for transmitting the transmission signal as an optical signal in the transmitting device 300 Will be explained.

송신 장치(300)는 송신을 위한 신호, 즉 송신 신호를 AMC 처리부(305), 다중화부(307), 전력 제어부(309) 및 전송부(311)를 통해 신호 처리하여 수신 장치(200)로 송신한다(S101).The transmitter 300 processes the signal for transmission, that is, the transmitted signal through the AMC processor 305, the multiplexer 307, the power controller 309, and the transmitter 311, and transmits the signal to the receiver 200. (S101).

그러면, 수신 장치(200)의 포토디텍터(201)가 송신 장치(300)으로부터 송신되는 광신호를 수신한다(S103). Then, the photodetector 201 of the receiving device 200 receives the optical signal transmitted from the transmitting device 300 (S103).

측정부(209)는 포토 디텍터(201)에서 수신되는 신호의 광도를 측정하여 판단부(211)로 전달한다(S105).The measuring unit 209 measures the brightness of the signal received from the photo detector 201 and transmits the measured intensity to the determination unit 211 (S105).

그러면, 판단부(211)는 측정부(209)로부터 전달받은 광도와 미리 설정되어 있는 LED 종류를 사용하여 광도 테이블(100)로부터 LED의 발열 온도를 산출한다(S107).Then, the determination unit 211 calculates an exothermic temperature of the LED from the luminous intensity table 100 using the luminous intensity received from the measuring unit 209 and the preset LED type (S107).

이때, 판단부(211)는 S107 단계에서 산출한 발열 온도가 기 정의된 임계치 범위 이내인지를 판단한다(S109). 즉, 산출된 발열 온도가 기 정의된 임계치 범위의 최소값 이상이거나 최대값 이하인 지의 여부를 판단한다.At this time, the determination unit 211 determines whether the heating temperature calculated in step S107 is within a predetermined threshold range (S109). That is, it is determined whether the calculated exothermic temperature is above the minimum value or below the maximum value of the predefined threshold range.

만약, 임계치 이내라면 송신 신호의 송신 전력에 대한 보상이 필요없으므로 S101 단계부터 다시 시작한다.If it is within the threshold value, since the compensation for the transmission power of the transmission signal is not necessary, the process starts again from step S101.

반면, 임계치 범위를 벗어난 경우라면, 즉, 산출된 발열 온도가 기 정의된 임계치 범위의 최소값보다 작거나 최대값보다 큰 경우라면, 보상 방식을 확인한다(S111). 즉, 판단부(211)는 AMC 방식으로 보상을 진행할지 혹은 TPC 방식으로 보상을 진행할지를 판단한다(S113). 이러한 보상 방식은 판단부(211)에 미리 정의되어 있다.On the other hand, if it is out of the threshold range, that is, if the calculated heat generation temperature is less than the minimum value or greater than the maximum value of the predefined threshold range, check the compensation scheme (S111). That is, the determination unit 211 determines whether to proceed with the compensation in the AMC method or TPC method (S113). This compensation method is previously defined in the determination unit 211.

여기서, AMC 방식으로 보상을 진행할 경우, 판단부(211)는 산출된 발열 온도와 함께 송신 장치(300)로 피드백 채널을 통해 송신 전력 보상을 요청한다(S115).In this case, when the compensation is performed in the AMC method, the determination unit 211 requests the transmission power compensation through the feedback channel to the transmission device 300 together with the calculated heat generation temperature (S115).

그러면, 송신 장치(300)의 AMC 제어부(303)는 S115 단계에서 수신된 발열 온도에 따라 정의된 변조 차수 및 채널 코딩율을 결정한다(S117). 즉, 저장부(301)에 저장되어 있는 발열 온도에 해당하는 변조 차수 및 채널 코딩율이 결정된다.Then, the AMC controller 303 of the transmitting device 300 determines the modulation order and the channel coding rate defined according to the heating temperature received in step S115 (S117). That is, the modulation order and the channel coding rate corresponding to the heating temperature stored in the storage unit 301 are determined.

그러면, AMC 처리부(305)는 AMC 제어부(303)가 결정한 변조 차수 및 채널 코딩율을 이용하여 송신 신호에 대한 적응 변조 및 채널 코딩을 수행(S119)한다. 그리고 이러한 적응 변조 및 채널 코딩된 신호는 다중화부(307), 전력 제어부(309) 및 전송부(311)로 입력되어 광무선 채널을 통해 수신 장치(200)로 송신된다(S121).Then, the AMC processor 305 performs adaptive modulation and channel coding on the transmission signal using the modulation order and the channel coding rate determined by the AMC controller 303 (S119). The adaptive modulated and channel coded signal is input to the multiplexer 307, the power controller 309, and the transmitter 311 and transmitted to the receiving apparatus 200 through the optical wireless channel (S121).

또한, TPC 방식으로 보상을 진행할 경우, 판단부(211)는 산출된 발열 온도와 송신 전력 보상 결정을 가중치 선택부(215)에게 전달한다. 가중치 선택부(215)는 산출된 발열 온도에 따라 수신 광도를 보상할 가중치를 산출하고(S123), 산출된 가중치와 함께 송신 장치(300)로 송신 전력 보상을 요청한다(S125).In addition, when the compensation is performed by the TPC method, the determination unit 211 transmits the calculated heating temperature and the transmission power compensation decision to the weight selection unit 215. The weight selector 215 calculates a weight to compensate for the received luminous intensity according to the calculated heat generation temperature (S123), and requests transmission power compensation to the transmission device 300 together with the calculated weight (S125).

그러면, 송신 장치(300)의 전력 제어부(307)는 수신 장치(200)로부터 송신되는 가중치를 수신하여 송신 신호의 전력을 보상하고(S127), 보상된 신호는 전송부(311)에서 광무선 채널을 통해 수신 장치(200)로 송신된다(S129).Then, the power control unit 307 of the transmission device 300 receives the weight transmitted from the reception device 200 to compensate for the power of the transmission signal (S127), and the compensated signal is transmitted to the optical wireless channel by the transmission unit 311. It is transmitted to the receiving device 200 through (S129).

이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 송신 장치(300)에서 LED 소자들로부터 송신된 광신호의 광도를 측정하여 해당되는 발열 온도를 산출하고, 산출된 발열 온도에 기초하여 송신 전력의 보상 여부를 결정한 후, 보상이 결정되는 경우 AMC 방식 또는 TPC 방식을 통해 송신 장치(300)에서 송신 신호에 대한 보상을 수행하여 수신 장치(200)로 송신함으로써 수신 장치(300)에서는 LED 소자들의 발열 온도의 증가로 인한 수신 전력의 감쇄가 보상되어 일정한 QoS를 제공할 수 있게 된다.As described above, in the exemplary embodiment of the present invention, the transmitter 300 measures the luminance of the optical signals transmitted from the LED elements to calculate a corresponding heating temperature, and determines whether to compensate the transmission power based on the calculated heating temperature. After the compensation is determined, the transmission device 300 compensates for the transmission signal by the AMC method or the TPC method and transmits the compensation to the reception device 200 to increase the heat generation temperature of the LED elements in the reception device 300. This attenuation of received power is compensated to provide constant QoS.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims (14)

송신 장치의 가시광 발광소자가 송출하는 광신호를 수신하는 포토 디텍터;
수신되는 광신호를 이용하여 광도를 측정하는 측정부;
상기 측정부에 의해 측정되는 광도를 이용하여 상기 가시광 발광소자의 발열 온도를 산출하고, 상기 발열 온도에 따라 상기 광신호의 송신 전력의 보상이 결정되는 경우, 피드백 채널을 통해 상기 발열 온도와 함께 송신 전력 보상 요청을 상기 송신 장치로 전송하는 판단부; 및
가시광 발광 소자별로 발열 온도에 따른 상대 광도가 설정되어 있는 광도 테이블－여기서 광도 테이블은 가시광 발광 소자의 종류와 상대 광도가 쌍을 이루고, 동일한 가시광 발광 소자를 기준으로 발열 온도별로 상대 광도가 매핑되어 있음－을 저장하는 저장부를 더 포함하고,
상기 판단부는 상기 광도 테이블을 이용하여 상기 수신되는 광신호의 광도를 산출하는
것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.A photo detector for receiving an optical signal transmitted by the visible light emitting element of the transmission device;
A measuring unit measuring light intensity using the received optical signal;
The exothermic temperature of the visible light emitting device is calculated using the light intensity measured by the measuring unit, and when the compensation of the transmission power of the optical signal is determined according to the exothermic temperature, it is transmitted together with the exothermic temperature through a feedback channel. A determination unit which transmits a power compensation request to the transmitting device; And
Luminance table in which the relative luminous intensity is set according to the exothermic temperature for each visible light emitting element, wherein the luminous intensity table is paired with the type of the visible light emitting element and the relative luminous intensity is mapped, and the relative luminous intensity is mapped to the exothermic temperature based on the same visible light emitting element. A storage unit for storing-
The determination unit calculates the luminous intensity of the received optical signal using the luminous intensity table.
Wherein the visible light communication system comprises: 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 판단부는,
상기 발열 온도와 기 정해진 임계치 범위－여기서 임계치 범위는 그 최대값과 최소값이 설정되어 있음－를 비교하여 상기 발열 온도가 상기 임계치 범위를 벗어난 경우, 송신 전력의 보상을 결정하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.The method of claim 1,
The determination unit,
Visible light communication, characterized in that for comparing the heating temperature and a predetermined threshold range, wherein the threshold range is set to the maximum value and the minimum value, the compensation of the transmission power when the heating temperature is out of the threshold range. system. 제3항에 있어서,
상기 판단부로부터 전달받은 상기 발열온도에 따라 상기 수신되는 광신호의 광도를 보상할 가중치를 결정하는 가중치 선택부를 더 포함하고,
상기 판단부는,
상기 가중치와 상기 송신 전력의 보상 결정을 상기 송신 장치로 전송하는 가시광 통신 시스템.The method of claim 3,
The apparatus may further include a weight selection unit configured to determine a weight to compensate the brightness of the received optical signal according to the heat generation temperature received from the determination unit.
The determination unit,
A visible light communication system for transmitting the weight and the compensation determination of the transmission power to the transmitting device. 삭제delete 광신호를 발산하는 가시광 발광소자;
상기 광신호를 수신한 수신 장치로부터 가중치와 함께 송신 전력 보상을 요청받으면, 상기 가중치에 기초하여 송신 신호의 송신 전력을 보상하는 전력 제어부;
상기 수신 장치로부터 피드백 채널을 통해 상기 광신호의 발열 온도와 함께 송신 전력 보상 요청이 수신되면, 상기 발열 온도에 따라 정의된 변조 차수 및 채널 코딩율을 결정하는 AMC 제어부; 및
상기 결정된 변조 차수 및 채널 코딩율에 따라 송신 신호의 적응 변조 및 채널 코딩을 수행하여 상기 전력 제어부에게 제공하는 AMC 처리부
를 포함하는 가시광 통신 시스템.Visible light emitting device for emitting an optical signal;
A power control unit for compensating for transmission power of a transmission signal based on the weight when receiving a request for transmission power compensation together with a weight from a receiving device receiving the optical signal;
An AMC controller configured to determine a modulation order and a channel coding rate defined according to the heating temperature when a transmission power compensation request is received from the receiving apparatus together with the heating temperature of the optical signal through a feedback channel; And
An AMC processor configured to perform adaptive modulation and channel coding on a transmission signal according to the determined modulation order and channel coding rate and provide the power control unit with the power control unit
Visible light communication system comprising a. 광신호를 발산하는 가시광 발광소자; 및
상기 광신호를 수신한 수신 장치로부터 가중치와 함께 송신 전력 보상을 요청받으면, 상기 가중치에 기초하여 송신 신호의 송신 전력을 보상하는 전력 제어부를 포함하고,
상기 전력 제어부는,
상기 수신 장치로부터 상기 광신호의 발열 온도를 이용하여 결정된 가중치와 함께 송신 전력 보상 요청을 수신하고, 상기 가중치를 송신 신호의 송신 전력 보상을 위해 송신 전력에 적용하는 가시광 통신 시스템.Visible light emitting device for emitting an optical signal; And
A power control unit for compensating for transmission power of a transmission signal based on the weight when receiving a request for transmission power compensation together with a weight from a receiving device receiving the optical signal,
The power control unit,
And a transmission power compensation request received from the receiving device with a weight determined using the heat generation temperature of the optical signal, and applying the weight to transmission power for transmission power compensation of the transmission signal. 가시광 통신 시스템의 수신 장치가 송신 장치로부터 송신되는 광신호를 수신하는 방법에 있어서,
가시광 발광 소자별로 발열 온도에 따른 상대 광도가 설정되어 있는 광도 테이블－여기서 광도 테이블은 가시광 발광 소자의 종류와 상대 광도가 쌍을 이루고, 동일한 가시광 발광 소자를 기준으로 발열 온도별로 상대 광도가 매핑되어 있음－을 저장하는 단계;
상기 송신 장치의 가시광 발광소자가 송출하는 광신호를 수신하는 단계;
상기 광신호의 광도를 측정하는 단계;
상기 광도 테이블로부터 상기 측정하는 단계에서 측정되는 광도를 이용하여 상기 가시광 발광소자의 발열 온도를 산출하는 단계;
상기 발열 온도를 이용하여 상기 광신호의 송신 전력 보상 여부를 결정하는 단계; 및
송신 전력 보상이 결정되는 경우, 상기 송신 장치로 상기 발열 온도와 함께 송신 전력 보상을 요청하는 단계
를 포함하는 가시광 신호 수신 방법.A method of receiving an optical signal transmitted from a transmitting device by a receiving device of a visible light communication system,
Luminance table in which the relative luminous intensity is set according to the exothermic temperature for each visible light emitting element, wherein the luminous intensity table is paired with the types of the visible light emitting element and the relative luminous intensity is mapped to the exothermic temperature based on the same visible light emitting element. Storing-;
Receiving an optical signal transmitted by a visible light emitting device of the transmitter;
Measuring the intensity of the optical signal;
Calculating an exothermic temperature of the visible light emitting device by using the light intensity measured in the measuring step from the light intensity table;
Determining whether to compensate for transmission power of the optical signal by using the heating temperature; And
When transmission power compensation is determined, requesting transmission power compensation with the heat generation temperature to the transmission device;
Visible light signal receiving method comprising a. 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 결정하는 단계는,
상기 발열 온도와 기 정해진 임계치의 범위－여기서 임계치 범위는 그 최대값과 최소값이 설정되어 있음－를 비교하는 단계; 및
상기 발열 온도가 상기 임계치 범위를 벗어난 경우, 송신 전력의 보상을 결정하는 단계
를 포함하는 가시광 신호 수신 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the determining comprises:
Comparing the exothermic temperature with a range of a predetermined threshold, wherein the threshold range has its maximum and minimum values set; And
Determining compensation of transmit power when the exothermic temperature is out of the threshold range
Visible light signal receiving method comprising a. 제10항에 있어서,
상기 결정하는 단계와 상기 요청하는 단계 사이에
상기 발열 온도 따라 상기 광도를 보상할 가중치를 선택하는 단계를 더 포함하고,
상기 요청하는 단계는,
상기 송신 장치로 송신 전력 보상을 요청할 때 상기 가중치를 함께 전송하는 가시광 신호 수신 방법.The method of claim 10,
Between the determining step and the requesting step
Selecting a weight to compensate for the brightness according to the exothermic temperature;
The requesting step,
And transmitting the weight together when requesting transmission power compensation to the transmitting device. 가시광 통신 시스템의 송신 장치가 광신호를 송신하는 방법에 있어서,
가시광 발광소자를 통하여 송신 신호에 대응되는 광신호를 송신하는 단계;
상기 광신호를 수신한 수신 장치로부터 피드백 채널을 통하여 발열 온도와 함께 송신 전력 보상을 요청받는 단계;
상기 발열 온도에 따라 광신호의 송신 전력을 보상하는 단계; 및
송신 전력이 보상된 광신호를 상기 수신 장치로 송신하는 단계
를 포함하는 가시광 신호 송신 방법.A method of transmitting an optical signal by a transmitting device of a visible light communication system,
Transmitting an optical signal corresponding to the transmission signal through the visible light emitting device;
Receiving transmission power compensation along with a heating temperature from a receiving device receiving the optical signal through a feedback channel;
Compensating for transmission power of an optical signal according to the heating temperature; And
Transmitting an optical signal having a transmission power compensated to the receiving device
Visible light signal transmission method comprising a. 제12항에 있어서,
상기 보상하는 단계는,
상기 발열 온도에 따라 정의된 변조 차수 및 채널 코딩율을 결정하는 단계 및
결정한 상기 변조 차수 및 채널 코딩율에 따라 송신 신호의 적응 변조 및 채널 코딩을 수행하는 단계
를 포함하는 가시광 신호 송신 방법.The method of claim 12,
Wherein the compensating comprises:
Determining a modulation order and a channel coding rate defined according to the exothermic temperature; and
Performing adaptive modulation and channel coding of the transmission signal according to the determined modulation order and channel coding rate
Visible light signal transmission method comprising a. 제12항에 있어서,
상기 요청받는 단계는,
상기 광신호의 발열 온도에 따라 광신호의 광도를 보상할 가중치를 수신하고,
상기 보상하는 단계는,
상기 가중치를 송신 전력에 적용하는 가시광 신호 송신 방법.The method of claim 12,
The requesting step,
Receiving a weight to compensate for the brightness of the optical signal according to the heating temperature of the optical signal,
Wherein the compensating comprises:
The visible light signal transmission method of applying the weight to the transmission power.
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