KR101379812B1 - 데이터의 광학 전송을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펄스-폭-변조 LED(2)를 사용한 데이터의 광학 전송을 위한 장치 및 방법으로서, 상기 LED(2)의 검출된 스위칭 상태들의 시퀀스의 함수로써 상기 LED(2)의 적어도 하나의 시동 상태를 확인하기 위한 시동 위상 확인 유닛(3), 및 상기 LED(2)의 확인된 시동 위상 동안에 상기 LED(2)에 의해 방출된 광 신호로 상기 데이터를 변조하기 위한 변조 유닛(4)이 제공되고, 데이터 패킷들은 먼저 그것들이 성공적으로 전송된 이후에 데이터 패킷 큐 또는 큐들로부터 삭제된다.

Description

데이터의 광학 전송을 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR THE OPTICAL TRANSMISSION OF DATA}

본 발명은 펄스 폭 변조 발광 다이오드(pulse width modulated light emitting diode)에 의한 데이터의 광학 전송을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 휴대폰과 같은 이동 단말 장비의 폭넓은 확산은 무선 인터페이스들 및 무선 로컬 데이터 네트워크들을 사용한 신속한 데이터 전송을 요구한다. 발광 다이오드(LED)들은 방들을 조명하기 위해 빌딩들에 사용될 수 있다. 발광 다이오드들은 낮은 에너지 소비, 비교적 긴 수명 및 양호한 스케일러빌리티(scalability)에 특징이 있다. 빌딩들에서의 방들을 조명하기 위하여, 거기에 제공된 발광 다이오드들은 특정 요구조건들에 따라 방 안의 조명 레벨을 조정할 수 있기 위하여 디밍(dim)된다.

본 발명의 목적은 디밍가능한 발광 다이오드에 의한 데이터의 광학 전송을 위한 방법 및 장치를 구축하고자 하는 것이다.

본 발명에 따라, 이러한 목적은 청구범위 제1항에 기술된 특징들을 가진 방법에 의해 달성된다.

본 발명은 이하의 단계들을 가진 펄스 폭 변조 발광 다이오드에 의한 데이터의 광학 전송을 위한 방법을 구축한다:

- 발광 다이오드의 일련의 검출된 스위칭 상태들에 따라, 발광 다이오드의 스위치-온 위상(phase)들을 결정하는 단계; 및

- 발광 다이오드의 상기 결정된 스위치-온 위상들 동안에 발광 다이오드에 의해 방출된 광 신호로 상기 데이터를 변조하는 단계.

이와 관련하여, 데이터는 데이터 패킷들로 전송된다. 전송될 데이터 패킷들은 적어도 하나의 데이터 패킷 대기 리스트에서 버퍼링된다. 버퍼링된 데이터 패킷은 단지 그것의 데이터가 에러들 없이 전송되었을 때에만 데이터 패킷 대기 리스트로부터 삭제된다.
데이터 패킷들 내의 데이터 전송은 데이터가 상이한 데이터 전송 프로토콜들을 사용하여 신뢰성 있게 전송되게 한다.
적어도 하나의 큐 또는 데이터 패킷 대기 리스트에 전송될 데이터 패킷들을 버퍼링함으로써, 데이터 전송 레이트들의 변동들에 관한 허용오차(tolerance) 및 상이한 데이터 전송 레이트들에 대한 유연성이 달성된다.
버퍼링된 데이터 패킷은 단지 그것이 에러들 없이 전송되었을 때에만 연관된 데이터 패킷 대기 리스트로부터 삭제되기 때문에, 이것은 유리하게 어떠한 데이터도 손실되지 않을 수 있음을 보장한다.

본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 발광 다이오드의 스위칭 상태들은 광 센서에 의해 감지된다.

이것은 발광 다이오드의 고장 또는 발광 다이오드에 의해 방출된 광 신호의 손상이 검출될 수 있다는 이점을 갖는다.

본 발명에 다른 방법의 실시예에서, 데이터는 변조 유닛에 의해 펄스 폭 변조된 캐리어 신호로 변조된다.

이것은 방출된 광 신호가 정확한 조정을 제공하기 위해 펄스 폭 변조된 캐리어 신호에 의해 밝음과 어두움 사이에서 디밍될 수 있다는 이점을 갖는다.

본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 펄스 폭 변조된 캐리어 신호는 조정가능한 디밍 제어 신호의 함수로써 전압 공급 신호로부터 펄스 폭 변조기에 의해 생성된다.

이것은 펄스 폭 변조된 캐리어 신호가 낮은 회로 복잡도로 용이하게 생성될 수 있다는 이점을 갖는다.

본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 발광 다이오드의 다음 예상되는 스위치-온 위상들 중 적어도 하나가 펄스 폭 변조된 캐리어 신호의 검출된 스위칭 시간들에 따라 결정된다.

이러한 실시예는 광 센서가 스위칭 상태들을 결정하기 위해 제공될 필요가 없다는 이점을 갖는다.

본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 데이터는 광 센서의 센서 신호에 따라 변조 유닛에 의해 전압 공급 신호로 변조된다.

본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 전압 공급 신호로 변조된 데이터 신호는 조정가능한 디밍 제어 신호의 함수로써 펄스 폭 변조기에 의해 펄스 폭 변조된다.

본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 발광 다이오드의 다음 예상되는 스위치-온 위상들 중 적어도 하나는 발광 다이오드에 의해 방출된 광 신호의 감지된 스위칭 시간들에 따라 결정된다.

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본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 데이터는 무선 인터페이스를 통해 광학적으로 전송된다.

이것은 높은 전자기 호환성 및 주변에서의 간섭 신호들에 대한 강건성의 이점을 갖는다.

본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 데이터는 펄스 폭 변조 발광 다이오드를 스위칭 온 및 스위칭 오프함으로써 방출된 광 신호로 변조된다.

이것은 데이터가 낮은 회로 복잡성으로 그리고 높은 데이터 전송 레이트에서 상기 신호로 용이하게 변조될 수 있게 한다.

부가하여, 본 발명은 이하를 포함하는 펄스 폭 변조 발광 다이오드에 의한 데이터의 광학 전송을 위한 장치를 구축한다:

- 발광 다이오드의 일련의 검출된 스위칭 상태들에 따라 발광 다이오드의 적어도 하나의 스위치-온 위상을 결정하기 위한 스위치-온 위상 결정 유닛; 및

- 발광 다이오드의 상기 결정된 스위치-온 위상 동안 발광 다이오드에 의해 방출된 광 신호로 상기 데이터를 변조하기 위한 변조 유닛.

본 발명에 따른 장치의 실시예에서, 스위치-온 위상 결정 유닛은 조정가능한 디밍 제어 신호의 함수로써 전압 공급 신호로부터 펄스 폭 변조기에 의해 생성된 펄스 폭 변조된 캐리어 신호의 검출된 스위칭 시간들에 따라 발광 다이오드의 스위치-온 위상을 결정한다.

본 발명에 따른 장치의 대안적인 실시예에서, 스위치-온 위상 결정 유닛은 발광 다이오드에 의해 방출된 광 신호의 감지된 스위칭 시간들에 따라 발광 다이오드의 스위치-온 위상을 결정한다.

펄스 폭 변조 발광 다이오드에 의한 데이터의 광학 전송을 위한 본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법의 선호되는 실시예들은 본 발명에 본질적인 특징들을 설명하기 위하여 첨부된 도면들을 참조하여 이하에서 설명된다.

도 1은 펄스 폭 변조 발광 다이오드에 의한 데이터의 광학 전송을 위한 본 발명에 따른 장치의 일 실시예에 대한 블록 다이오그램을 보여주고;
도 2는 펄스 폭 변조 발광 다이오드에 의한 데이터의 광학 전송을 위한 본 발명에 따른 장치의 예시적인 실시예를 보여주며;
도 3은 펄스 폭 변조 발광 다이오드에 의한 데이터의 광학 전송을 위한 본 발명에 따른 장치의 추가 실시예를 보여주고;
도 4는 펄스 폭 변조 발광 다이오드에 의한 데이터의 광학 전송을 위한 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 보여주며;
도 5a 및 도 5b는 펄스 폭 변조 발광 다이오드에 의한 데이터의 광학 전송을 위한 본 발명에 따른 방법의 실행의 방식을 설명하기 위해 신호 다이어그램들을 보여준다.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 펄스 폭 변조 발광 다이오드(2)에 의한 데이터의 광학 전송을 위한 본 발명에 따른 장치(1)는 스위치-온 위상 검출 유닛(3) 및 변조 유닛(4)을 갖는다. 장치(1)는 적어도 하나의 신호 라인(6)을 사용하여, 장치(5)로 전송되어야 하는 데이터를 수신한다. 발광 다이오드(2)는 추가 장치(5)로 무선으로 전송되는 광 신호를 방출한다. 장치(5)는 휴대용 장치, 예를 들어, 가능하게는 이동 전화, 랩탑 또는 PDA이다. 전송될 데이터는 데이터를 직접 또는 데이터 네트워크를 경유하여 장치(1)로 전송하는 하나 이상의 데이터 소스들로부터 발생한다. 데이터는 바람직하게 데이터 패킷들로 전송되고, 데이터 패킷들의 데이터 포맷은 상이할 수 있다. 임의의 데이터 포맷이 전송될 데이터 패킷들에 사용될 수 있다. 데이터 패킷들은 예를 들어, 이더넷 데이터 패킷들 또는 ATM 데이터 패킷들이다. 장치(1)는 인터페이스를 통해, 데이터 패킷들로 구성될 수 있는 적어도 하나의 데이터 스트림을 수신한다. 가능한 실시예에서, 이러한 데이터 패킷들은 데이터 패킷 대기 리스트의 형태로 FIFO 버퍼에 또는 큐(queue)에 버퍼링된다. 데이터의 광학 전송을 위한 장치(1)는 전압 공급 U_s을 공급받는다. 부가하여, 장치(1)는 발광 다이오드(2)를 디밍하기 위하여 디밍 제어 신호 CRTL_Dimm을 수신한다. 발광 다이오드(2)의 광도(luminous intensity)는 주위를 조명하기 위한 디밍 제어 신호를 사용하여 조정된다.

스위치-온 위상 결정 유닛(3)은 발광 다이오드(2)의 일련의 검출된 스위칭 상태들에 따라 발광 다이오드(2)의 적어도 하나의 예상되는 스위치-온 위상을 결정한다. 변조 유닛(4)은 발광 다이오드(2)에 의해 방출된 광 신호로 데이터를 변조하기 위해 설계된다. 그렇게 함에 있어, 데이터는 스위치-온 위상 결정 유닛(3)에 의해 결정된 발광 다이오드(2)의 스위치-온 위상들 동안에 방출된 광신호로 변조된다.

스위치-온 위상들을 결정하기 위하여, 스위치-온 위상 결정 유닛(3)은 모니터링 신호 U_m을 수신한다. 일 실시예에서, 스위치-온 결정 유닛(3)은 조정가능한 디밍 제어 신호 CRTL_Dimm의 함수로써 전압 공급 신호 U_s로부터 펄스 폭 변조기에 의해 생성된 펄스 폭 변조된 캐리어 신호의 검출된 스위칭 시간들에 따라 발광 다이오드(2)의 하나 이상의 스위치-온 위상들을 결정한다.

대안적인 실시예에서, 스위치-온 위상 결정 유닛(3)은 발광 다이오드(2)에 의해 방출된 광 신호의 감지된 스위칭 시간들에 따라 발광 다이오드(2)의 스위치-온 위상들을 결정한다. 광 신호의 이러한 스위칭 시간들은 예를 들어, 광검출기(photodetector)에 의해 감지된다.

도 2는 펄스 폭 변조 발광 다이오드(2)에 의한 광학 전송을 위한 본 발명에 따른 장치(1)의 예시적인 제 1 실시예를 보여준다. 도 2의 실시예에서, 상기 장치는 펄스 폭 변조된 캐리어 신호를 생성하는 펄스 폭 변조기(6)를 포함한다. 펄스 폭 변조기(6)는 전압 공급 신호 U_s를 수신하여 디밍 제어 신호 CRTL_Dimm의 함수로써 펄스 폭 변조된 캐리어 신호를 생성한다. 전압 공급 신호는 펄스 폭 변조된 캐리어 신호를 생성하기 위해 사용된다. 제어 신호 CRTL_Dimm는 펄스 폭 변조된 신호가 논리 하이(high) 신호 레벨을 갖는 위상 및 펄스 폭 변조된 신호가 논리 로우(low) 신호 레벨을 갖는 위상 간의 비율을 조정한다.

펄스 폭 변조된 신호의 구간 T₀은 스위치-온 위상 T_ON 및 스위치-오프 위상 T_OFF의 합에 의해 주어진다: T_O = T_ON + T_OFF.

디밍 계수 η는 스위치-오프 위상 T_OFF 및 상기 구간 T_O 간의 비율을 특정한다: η = T_OFF/T_O.

발광 다이오드(2)의 방출된 광학 전력 P_opt는 1-η에 비례하고, 즉, P_{opt , LED} = (1 - η)·P₀이고, 여기서, P₀는 0%의 디밍 계수에서 전송된 광학 전력을 나타낸다.

도 2에 도시된 실시예에서, 발광 다이오드(2)의 예상된 스위치-온 위상들은 펄스 폭 변조기(6)에 의해 출력된 펄스 폭 변조된 캐리어 신호의 결정된 스위칭 시간들에 따라 결정된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 펄스 폭 변조된 캐리어 신호는 모니터링 신호 U_m으로서 사용된다.

펄스 폭 변조기(6)와 마찬가지로, 상기 장치(1)는 발광 다이오드(2)의 결정된 스위치-온 위상들 동안에 발광 다이오드(2)에 의해 방출된 광 신호로 데이터를 변조하기 위한 변조 유닛(7)을 포함한다. 도 2에 도시된 실시예에서, 상기 장치(1)는 예를 들어, 20 MHz까지의 큰 변조 폭을 가진 WODT(무선 광학 데이터 전송(wireless optical data transmission)) 변조기(7)를 포함한다. 발광 다이오드(2)에 의해 방출된 광 방사는 발광 다이오드(2)에 대한 구동기 전류 I_LED를 변화시키기 위해 변경된다. WODT 변조기(7)는 모니터링 신호 U_m에 따라 발광 다이오드(2)의 결정된 스위치-온 위상들 동안에 발광 다이오드(2)에 의해 방출된 광 신호로 상기 데이터를 변조시킨다. 그렇게 함에 있어, WODT 변조기(7)는 바람직하게 패킷들의 형태로, 하나 이상의 신호 라인들에 의해 적절한 데이터 소스들로부터 변조될 데이터를 수신한다. 상기 데이터는 바람직하게, 발광 다이오드(2)의 결정된 스위치-온 위상들 내에서 펄스 폭 변조 발광 다이오드(2)를 스위칭 온 및 스위칭 오프시킴으로써 상기 신호로 변조된다.

도 3은 펄스 폭 변조 발광 다이오드에 의한 데이터의 광학 전송을 위한 본 발명에 따른 장치(1)의 대안적인 실시예를 보여준다. 도 3에 도시된 실시예에서, 상기 장치(1)는 마찬가지로 WODT 변조기(7) 및 펄스 폭 변조기(6)를 포함한다. 그러나, 도 3에 도시된 실시예에서, 펄스 폭 변조기(6)는 WODT 변조기(7) 이후에 접속된다. 부가하여, 도 3에 도시된 실시예에서, 상기 장치(1)는 발광 다이오드(2)의 스위칭 상태들을 감지하는 센서(8)를 갖는다. 센서(8)는 예를 들어, 광 검출기이다. 도시된 실시예에서, 데이터는 광 센서(8)의 센서 신호 U_m에 따라 WODT 변조기(7)에 의해 전압 공급 신호 U_s 상에서 변조된다. 그 다음 전압 공급 신호 U_s에 의해 변조된 데이터 신호는 조정가능한 디밍 제어 신호 CRTL_Dimm의 함수로써 펄스 폭 변조기(6)에 의해 펄스 폭 변조된다. 센서(8)는 임의의 광 센서, 예를 들어, 포토다이오드일 수 있다. 가능한 실시예에서, 펄스 폭 변조기(6) 및 발광 다이오드(7)는 집적된 컴포넌트를 형성한다. 유사한 방식으로, 도 2에 도시된 실시예에서, WODT 변조기(7)는 발광 다이오드(2)와 함께 집적된 컴포넌트를 형성할 수 있다.

도 4는 펄스 폭 변조 발광 다이오드(2)에 의한 데이터의 광학 전송을 위한 본 발명에 따른 방법의 단순한 흐름도를 보여준다. 단계 S0에서의 시작 다음에, 발광 다이오드(2)의 미래의 스위치-온 위상들이 발광 다이오드(2)의 일련의 검출된 스위칭 상태들에 따라 단계 S2에서 결정된다. 이러한 스위칭 상태들은 과거에 취했던 발광 다이오드(2)의 스위칭 상태들이다. 가능한 실시예에서, 발광 다이오드(2)의 다음의 또는 미래의 예상되는 스위치-온 위상들 중 적어도 하나는 펄스 폭 변조된 캐리어 신호의 검출된 스위칭 시간들에 따라 결정된다. 대안적인 실시예에서, 발광 다이오드(2)의 다음의 예상되는 스위치-온 위상들은 발광 다이오드(2)에 의해 방출된 광 신호의 감지된 스위칭 시간들에 따라 결정된다. 가능한 실시예에서, 스위치-온 위상들은 스위칭 시간들에 따라 계산 유닛을 사용하여 계산된다. 계산 유닛은 예를 들어, 마이크로프로세서이다.

추가 단계 S2에서, 전송될 데이터는 후속적으로 발광 다이오드(2)의 결정된 스위치-온 위상들 동안에 발광 다이오드(2)에 의해 방출된 광 신호로 변조된다. 상기 방법은 단계 S3에서 종료된다.

도 5a 및 도 5b는 데이터의 전송을 위한 본 발명에 따른 방법에 사용된 접근법을 설명하는 신호 다이어그램들을 보여준다.

도 5a는 발광 다이오드(2)에 대한 구동기 전류 I_LED를 보여준다. 도 5b는 발광 다이오드(2)의 미래의 스위치-온 위상들을 결정하기 위해 사용되는 모니터링 신호 U_m을 보여준다. 도시된 예에서, 발광 다이오드(2)의 3개의 스위치-온 위상들이 도시된다. 스위치-온 위상은 시간 T_b에서 시작하여 시간 T_e에서 종료된다. 발광 다이오드의 제 3 스위치-온 위상의 시작 T_b3은 이하와 같이 모니터링 신호 U_m으로부터 계산될 수 있다:

일정한 디밍 제어 신호에 대하여, 구간 T₀은 아래와 같이 계산된다:

T₀ = t_b2' - t_b1'.

스위치-온 위상 T_ON의 지속기간은 아래와 같이 주어진다:

T_ON = t_e1' - t_b1'.

전류 신호 I_LED와 모니터링 신호 U_m 간의 시간 오프셋 Δt는 일정하고 알려져 있다. 따라서, 다음의 스위치-온 위상, 즉 제 3 스위치-온 위상의 시작 시간은:

t_b3 = t_b2' - Δt + T₀

에 의해 주어진다.

발광 다이오드의 제 3 또는 다음의 스위치-온 위상의 종료 시간에 대하여, 이하가 적용된다:

t_e3 = t_b3 + T_ON.

본 발명에 따른 방법에서, 발광 다이오드(2)의 다음의 또는 제 3 스위치-온 위상은 발광 다이오드(2)의 일련의 검출된 스위칭 상태들로부터, 즉, 발광 다이오드(2)의 제 1 및 제 2 스위치-온 위상을 나타내는 모니터링 신호로부터 결정된다. 그 다음 전송될 데이터는 발광 다이오드(2)의 이러한 결정된 제 3 스위치-온 위상 동안에 광 신호로 변조된다. 만약 시간 오프셋 Δt가 완전히 알려져 있다면, 또는 그것이 알려져 있지 않을지라도 데이터 심볼의 지속기간보다 더 짧다면, WODT 변조기(7)는 PWM 변조된 신호의 각각의 섹션에 대하여 시작 시간 t_bj 및 종료 시간 t_ej, 즉, 스위치-온 위상의 시작 및 종료 시간을 인식한다. 이들로부터, 펄스 폭 변조 발광 다이오드(2)의 미래의 스위치-온 위상들의 시작 및 종료 시간들이 계산될 수 있다. 만약 단지 하나의 데이터 패킷 큐가 상기 장치를 위해 서비스된다면, 즉, 단지 하나의 전송 클래스의 데이터만이 존재한다면, 데이터 패킷 대기 리스트 내의 데이터 블록들 L₁ 내지 L_i은 이하의 조건을 고려하여 전송될 수 있다:

여기서, M_S는 심볼 레이트를 나타내고,

L_i는 데이터 블록 또는 데이터 패킷 i의 비트 길이를 나타내며,

M_S는 데이터 심볼의 신호 레벨들의 개수의 2의 로그(dual logarithm)를 나타내고,

T_{on ,j}는 시간 섹션 j의 스위치-온 위상의 지속기간을 나타내며,

r_j는 PWM 시간 섹션 j 동안에 전송될 데이터 패킷의 최고 패킷 수를 나타내고,

t_{empty ,j}는 대기 리스트가 비어있는 t_bj 및 t_ej 사이의 시간을 나타낸다.

가능한 실시예에서, 이러한 스위치-온 위상들 동안에 방출된 광 신호로 데이터를 변조하기 위하여 스위치-온 위상들의 어떠한 예비적인 계산도 수행되지 않으나, 데이터는 다음과 같이 전송된다.

취해진 스위치-온 위상 동안에, 즉, 시작 시간 t_bj와 종료 시간 t_ej 사이에서, 대기 리스트 또는 큐에 데이터 패킷이 존재하는지 여부를 결정하기 위해 체크가 먼저 수행된다. 만약 대기 리스트 또는 큐에 데이터 패킷이 존재한다면, 데이터 패킷이 전송되고, 즉, 데이터 패킷의 데이터가 스위치-온 위상 동안에 발광 다이오드(2)에 의해 방출된 광 신호로 변조된다. 전송된 마지막 데이터 패킷은 데이터 패킷이 완전히 종료함이 확립될 때까지, 즉, 어떠한 스위치-오프 위상도 데이터 패킷의 전송 동안에 일어나지 않았을 때까지 메모리 또는 큐에서 유지된다. 이것은 특히 광 출력 신호와 모니터링 신호 U_m 사이의 시간 지연 Δt 때문에 필수적이다. 그 다음 이동 유닛(5)으로 성공적으로 전송된 데이터를 가진 데이터 패킷들이 삭제될 수 있다. 데이터 패킷 대기 리스트는 t_ej가 도달할 때까지 공급된다. 시간들 t_ej 및 t_b,j+1 사이에서, 유입 데이터 패킷들은 데이터 패킷 대기 리스트로 분류(sort)되고, 다음의 스위치-온 위상 동안에 전송된다.

디밍 제어 신호 CRTL_Dimm의 함수로서의 광 신호의 디밍은 데이터 전송에 대해 이하의 효과들을 갖는다. 디밍 계수 η가 감소한다면, 스위치-온 위상 T_ON의 지속기간이 증가한다. 스위치-온 위상의 증가하는 지속기간 때문에, 데이터 패킷들의 데이터를 전송하는데 이용가능한 시간이 증가하고, 즉 데이터 패킷 전송은 디밍 프로세스에 의해 부정적으로 영향받지 않는다. 반면, 디밍 계수 η가 증가하면, 그 결과 스위치-온 위상 T_ON의 지속기간이 감소하고, 이것은 패킷들의 손실을 유도할 수 있다. 그러나, 다음의 스위치-온 위상이 인식될 수 있고 손실된 데이터 패킷이 여전히 이용가능하다면, 즉, 데이터 패킷 대기 리스트에서 이용가능하다면, 가능한 실시예에서 데이터 패킷은 다음의 스위치-온 위상 동안에 재전송될 수 있다.

지연 시간 Δt가 정확도 σ로 알려져 있다면, 전송은 마찬가지로 위의 식을 고려하여 수행될 수 있으나, t_bj는 t_bj + n·σ에 의해 대체되어야 하고, 여기서, n ≥ 1은 이러한 시간에서 시작된 펄스 변조된 신호의 스위치-온 위상의 높은 신뢰성을 보장하기 위해 적합한 방식으로 선택될 수 있다. 유사한 방식으로, t_ej는 t_ej - n·σ에 의해 대체되어야 하고, T_onj는 T_onj - 2n·σ에 의해 대체되어야 한다. 더 큰 n이 선택될수록, 발광 다이오드(2)가 실제로 스위치 오프되는 시간 동안 데이터 패킷이 전송될 확률을 더 작아진다. 바꾸어 말해, 수 n이 너무 크게 선택되지 않아야 하는데, 그렇지 않으면 데이터 전송의 효율성이 너무 낮아질 것이기 때문이다.

전술한 접근법은 상기 장치(1)가 이동 단말 유닛(5)으로부터 반환(return) 또는 피드백 신호를 수신하는지 여부에 관계없이 가능하다. 가능한 실시예에서, 상기 장치(1)는 데이터 패킷이 완전히 전송되었는지 또는 별개의 메시지 전송 채널을 경유하지 않았는지에 관하여 반환 또는 피드백 신호를 수신한다. 이러한 실시예에서, 데이터 패킷들은 예를 들어, 단조적으로 증가하는 프레임 또는 패킷 번호를 할당받을 수 있다. 부가하여, 가능한 실시예에서, 수신기 또는 이동 유닛(5)은 소실 또는 결함 데이터 패킷의 재전송을 요구할 수 있다.

가능한 실시예에서, 데이터의 전송을 위한 본 발명에 따른 장치(1)는 상이한 데이터 패킷 대기 리스트들에서의 전송을 대기하는 상이한 데이터 소스들로부터 데이터 패킷들을 수신한다. 이러한 실시예에서, 장치(1)는 부가적으로 상이한 데이터 패킷 대기 리스트들 또는 큐들을 관리하는 소위, "스케줄러"를 갖는다. 시간 t_bj 및 t_ej 사이에서, 이러한 스케줄러는 어떤 데이터 패킷 대기 리스트가 다음에 서빙될지를 식별한다. 그 다음 스케줄러는 데이터 패킷이 선택된 데이터 패킷 큐에 존재하는지 여부를 체크한다. 만약 데이터 패킷이 존재한다면, 상기 장치(1)는 적절한 큐 또는 데이터 패킷 대기 리스트로부터의 데이터 패킷들을 전송하는 것을 시작한다. 그렇게 함에 있어서, 전송된 마지막 데이터 패킷은 데이터 패킷이 에러들없이 전송될 때까지 메모리에 유지된다. 이동 단말 유닛(5)으로 성공적으로 전송된 데이터를 가진 해당 데이터 패킷들만이 삭제된다. 그러한 프로세스는 시간 t_ej에 도달할 때까지 반복된다.

시간들 t_ej 및t_b,j+1 사이에 도달한 데이터 패킷들이 적절한 데이터 패킷 대기 리스트들로 분류되고 다음의 전송 구간 동안에 전송된다.

본 발명에 따른 방법은 데이터 패킷들 내의 데이터의 광학 전송에 적합할 뿐만 아니라, 연속적인 데이터 스트림들에서의 데이터의 전송에도 적합하다.

본 발명에 따른 방법의 가능한 실시예에서, 방출된 광 신호의 평균 광학 전력은 변조 동안에 일정하게 유지된다. 본 발명에 따른 전송 방법에서, 발광 다이오드(2)의 동시 디밍을 가진 높은 데이터 전송 레이트가 달성될 수 있다. 일반적으로, 기준 전력(즉, 0%의 디밍 계수)에서의 전송 레이트 ·계수 (1-η)의 영역에서의 비트 레이트들 또는 데이터 전송 레이트들이 달성될 수 있다. 예를 들어, 30%의 디밍 계수에서, 데이터 레이트는 100% 조명에서 달성가능한 데이터 레이트의 70%에 접근할 수 있다. 전송될 데이터는 임의의 애플리케이션들로부터의 데이터, 예를 들어, 가능하게는 오디오 애플리케이션들에 대한 멀티미디어 데이터이다.

데이터의 광학 전송을 위한 본 발명에 따른 방법은 어떠한 전자기 파들도 생성하지 않고, 또한 전자기 파들에 의해 영향받지 않을 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 특히 LED 라이팅이 이미 제공되었을 때 사용될 수 있다. 그렇게 함에 있어서, 발광 다이오드들은 전력라인(Powerline) 예로 어드레싱될 수 있다.

데이터는 용이하게 스크리닝되는 통신 매체를 사용하여 전송된다. 데이터가 광학적으로 전송됨에 따라, 데이터는 예를 들어, 벽 또는 커튼으로 용이하게 스크리닝될 수 있다. 따라서 도청(eavesdrop)에 대한 보호가 달성될 수 있다.

가능한 실시예에서, 발광 다이오드(2)로부터 방사된 광 신호는 원뿔형의 형태로 정렬된다. 이러한 수단에 의해, 비교적 작은 셀 크기가 형성될 수 있고, 이것은 개별적인 높은-비트-레이트 통신을 가능하게 한다. 본 발명에 따른 방법은 조명된 실내 내에서 디밍가능한 발광 다이오드(2)를 통한 휴대용 단말 유닛들(5)로의 데이터의 신뢰성 있는 광학 전송을 허용한다. 임의의 발광 다이오드들(2), 예를 들어, 백색 광을 생성하는 발광 다이오드들이 사용될 수 있다. 백색 발광 다이오드들보다 더 낮은 변조 대역폭을 가진 발광 다이오드들이 또한 사용될 수 있다.

Claims (16)

1. 펄스 폭 변조 발광 다이오드(pulse width modulated light emitting diode)(2)에 의한 데이터의 광학 전송을 위한 방법으로서,
   (a) 상기 발광 다이오드(2)의 일련의 검출된 스위칭 상태들에 따라 상기 발광 다이오드(2)의 스위치-온 위상들을 결정하는 단계(S1); 및
   (b) 상기 발광 다이오드(2)의 상기 결정된 스위치-온 위상들 동안에 상기 발광 다이오드(2)에 의해 방출된 광 신호로 상기 데이터를 변조시키는 단계(S2);
   를 포함하고,
   상기 데이터는 데이터 패킷들로 전송되고,
   전송될 상기 데이터 패킷들은 적어도 하나의 데이터 패킷 대기 리스트에 버퍼링되며,
   버퍼링된 데이터 패킷은 단지 자신의 데이터가 에러들 없이 전송되었을 때에만 상기 데이터 패킷 대기 리스트로부터 삭제되는,
   데이터의 광학 전송을 위한 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 발광 다이오드(2)의 상기 스위칭 상태들은 광 센서(8)에 의해 감지되는,
   데이터의 광학 전송을 위한 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 데이터는 변조 유닛(7)에 의해 펄스 폭 변조된 캐리어 신호로 변조되는,
   데이터의 광학 전송을 위한 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 펄스 폭 변조된 캐리어 신호는 조정가능한 디밍 제어 신호(CRTL_Dimm)의 함수로써 전압 공급 신호(U_s)로부터 펄스 폭 변조기(6)에 의해 생성되는,
   데이터의 광학 전송을 위한 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 발광 다이오드(2)의 예상되는 스위치-온 위상이 펄스 폭 변조된 캐리어 신호의 검출된 스위칭 시간들에 따라 결정되는,
   데이터의 광학 전송을 위한 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 데이터는 광 센서(8)의 센서 신호에 따라 변조 유닛(7)에 의해 전압 공급 신호(U_s)로 변조되는,
   데이터의 광학 전송을 위한 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 전압 공급 신호(U_s)로 변조된 데이터 신호는 조정가능한 디밍 제어 신호(CRTL_Dimm)의 함수로써 펄스 폭 변조기(6)에 의해 펄스 폭 변조되는,
   데이터의 광학 전송을 위한 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 발광 다이오드(2)의 예상되는 스위치-온 위상은 상기 발광 다이오드(2)에 의해 방출되는 상기 광 신호의 감지된 스위칭 시간들에 따라 결정되는,
   데이터의 광학 전송을 위한 방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 데이터는 이동 단말 장치(5)로 무선으로 전송되는,
   데이터의 광학 전송을 위한 방법.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 데이터는 상기 펄스 폭 변조 발광 다이오드(2)를 스위칭 온 및 스위칭 오프시킴으로써 상기 광 신호로 변조되는,
    데이터의 광학 전송을 위한 방법.
11. 펄스 폭 변조 발광 다이오드(2)에 의한 데이터의 광학 전송을 위한 장치로서,
    (a) 상기 발광 다이오드(2)의 일련의 검출된 스위칭 상태들에 따라 상기 발광 다이오드(2)의 적어도 하나의 스위치-온 위상을 결정하기 위한 스위치-온 위상 결정 유닛(3); 및
    (b) 상기 발광 다이오드(2)의 상기 결정된 스위치-온 위상 동안에 상기 발광 다이오드(2)에 의해 방출된 광 신호로 상기 데이터를 변조시키기 위한 변조 유닛(4);
    을 포함하고,
    상기 데이터는 데이터 패킷들로 전송되고,
    전송될 상기 데이터 패킷들은 적어도 하나의 데이터 패킷 대기 리스트에 버퍼링되며,
    버퍼링된 데이터 패킷은 단지 자신의 데이터가 에러들 없이 전송되었을 때에만 상기 데이터 패킷 대기 리스트로부터 삭제되는,
    데이터의 광학 전송을 위한 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 스위치-온 위상 결정 유닛(3)은 조정가능한 디밍 제어 신호(CRTL_Dimm)의 함수로써 전압 공급 신호(U_s)로부터 펄스 폭 변조기(6)에 의해 생성되는 펄스 폭 변조된 캐리어 신호의 검출된 스위칭 시간들에 따라 상기 발광 다이오드(2)의 상기 스위치-온 위상을 결정하는,
    데이터의 광학 전송을 위한 장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 스위치-온 위상 결정 유닛(3)은 광 센서(8)에 의해 감지되는 상기 발광 다이오드(2)에 의해 방출된 상기 광 신호의 스위칭 시간들에 따라 상기 발광 다이오드(2)의 상기 스위치-온 위상을 결정하는,
    데이터의 광학 전송을 위한 장치.
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