KR101425964B1 - 데이터 광 전송 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 신호(optical signal)를 이용하여 데이터를 광 전송하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법에서는 광 신호의 휘도 조절을 위해, 상기 광 신호의 점등 시간(bright time)과 펄스폭 변조 사이클의 주기 길이의 비로서 듀티 사이클(duty cycle)을 갖는 펄스폭 변조가 조절될 수 있다. 이 경우 전송될 데이터(DATA)는 심볼들로 인코딩되고, 상기 광 신호는 점등 시간(T) 동안 펄스 진폭 변조에 의해 변조되며, 이러한 펄스 진폭 변조 시에는 상기 광 신호의 진폭이 전송될 심볼에 따라 조절된다. 상기 광 신호의 싱크와 소스 사이에서는 광 신호의 전송 품질이 검출된다. 상기 전송 품질에 따라 상기 광 신호의 소스에서는 심볼당 전송될 수 있는 비트들의 수를 표시하는 심볼들의 컨스텔레이션(constellation)이 조절된다.

Description

데이터 광 전송 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR OPTICAL TRANSMISSION OF DATA}
본 발명은 광 소스를 이용하여 데이터를 광 전송하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
건축물(building)에는 공간을 조명하기 위한 광 방출 다이오드(LED)가 사용될 수 있다. 발광 다이오드로도 언급되는 광 방출 다이오드는 적은 에너지 소비와 오랜 수명을 특징으로 한다. 빌딩 내부의 공간 조명과 관련하여, 공간 내부의 조명 세기를 개개의 요건들에 상응하게 조절할 수 있기 위해서는, 빌딩 내부 공간에 제공된 발광 다이오드들이 펄스폭 변조에 의해 변조된다. 휘도 조절을 목적으로 하는 펄스폭 변조는 관련된 전문 분야에서 디밍(dimming)으로도 명명된다.
예컨대 이동 전화와 같은 이동 단말기들의 보급은 무선 인터페이스들 및 무선 로컬 데이터 네트워크들을 통한 신속한 데이터 전송을 필요로 한다.
광 소스를 통하여 휘도 조절과 데이터 전송을 동시에 실시하는 것과 관련해서는 이미 방법들이 공지되어 있다.
출원 번호 PCT/EP2010/055703로 2010년 4월 28일에 제출된 본 출원인의 아직 미공개 상태에 있는 출원서에는, 펄스폭 변조된 광 소스를 이용하여 데이터를 광 전송하기 위한 방법이 제시되어 있으며, 상기 방법에서는 광 소스의 소등 시간(dark time)과 펄스폭 변조 사이클의 주기 길이의 비로서 펄스폭 변조된 광 소스의 휘도를 조절하기 위해 조절된 듀티 사이클(duty cycle)이 사전에 설정되어 있다. 상기 출원서의 이론에 따르면, 펄스폭 변조 사이클 내 점등 시간(bright time)이 적어도 하나의 블랭킹(blanking)에 의해 적어도 하나의 제 1 및 제 2 부분 점등 시간으로 분할됨으로써, 결과적으로 상기 적어도 하나의 개별 블랭킹의 시작 및/또는 시간 길이(duration) 동안에 전송될 데이터가 인코딩된다. 이 경우 펄스폭 변조 사이클 내 부분 점등 시간들의 총합은 대체적으로 사전 설정된 듀티 사이클에 따른 점등 시간에 상응한다. 부분 점등 시간들 및 부분 소등 시간들로의 이진 인코딩(binary encoding)에 의해서는 인코딩 깊이 및 그와 더불어 이러한 방법에 의해 얻어질 수 있는 데이터 전송률이 제한된다.
본 발명의 과제는, 휘도와 관련하여 디밍으로 조절될 수 있는, 종래 기술에 비해 더 높은 데이터 전송률을 보장하는 광 소스를 통하여 데이터를 광 전송하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 특허 청구항 1에 제시된 특징들을 갖는 방법 및 특허 청구항 14에 제시된 특징들을 갖는 장치에 의해 해결된다.
본 발명은 광 소스로부터, 특히 적어도 하나의 광 방출 다이오드로부터 공급되는 펄스폭 변조된 광 신호를 이용하여 데이터를 광 전송하기 위한 방법을 제공한다. 휘도 조절에 있어서, 상기 광 소스는 통상적인 펄스폭 변조에 의해 트리거링되는데, 이러한 통상적인 펄스폭 변조 시에는 가변적인 듀티 사이클에 의해 휘도가 조절(디밍)될 수 있다.
듀티 사이클은 광 신호의 점등 시간과 펄스폭 변조 사이클의 주기 길이의 비로서 이해할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전송될 데이터는 심볼들로 인코딩되고, 이 경우 광 신호는 점등 시간 동안 펄스 진폭 변조에 의해 변조된다. 이러한 경우 펄스 진폭 변조는 불연속 진폭 값들로 이루어지는데, 상기 펄스 진폭 변조시에는 광 신호의 진폭이, 더 정확히 말하자면: 전송 파워, 즉 광 신호의 진폭이 전송될 심볼에 따라 조절된다. 더 상세히 말하자면, 전송될 데이터는 심볼들로 전송되며, 상기 심볼들은 개별 진폭 값에 나타나다.
보충적으로 본 발명에 따르면, 광 신호 송신자로서 소스, 즉 광 소스와 광 신호의 싱크, 즉 수신자 사이에서는 상기 광 신호의 전송 품질이 검출된다. 이러한 경우 상기 전송 품질 검출은 영구히 이루어지거나, 또는 조절 가능한 특정 시간 및/또는 이벤트(event)시에도 이루어질 수 있다. 검출된 전송 품질에 따라, 광 신호의 소스에서는 전송될 심볼들의 컨스텔레이션(constellation)이 조절된다. 더 상세히 말하자면, 본 발명에 따르면, 데이터 전송은 심볼들의 형태로 이루어지며, 이 경우 하나의 심볼은 하나 또는 다수의 이진 비트(binary bit)로 이루어진다.
디지털 전송 기술에서는, 인코딩 방법에 사용되는 심볼들의 규정된 양이 컨스텔레이션으로 표기된다. 본 발명에 따라 사용된 이진 인코딩 방법에서는 이러한 컨스텔레이션이 심볼당 전송될 수 있는 비트의 수에 상응한다. 예컨대 16개의 심볼로 이루어진 하나의 컨스텔레이션이 사용되면, 24, 즉 16개의 심볼로 이루어진 각각 4개의 비트가 나타난다.
종래 기술에 공지된 방법들은 단지 1개의 비트의 변조 깊이만을 갖는 반면(즉, 밝거나 어두움), 본 발명은 상승된 모듈 깊이로 인하여 바람직한 방식으로 종래 기술에 비해 수배만큼 상승된 전송률을 보장한다.
바람직하게 본 발명에 따른 방법은, 휘도 조절, 즉 조절된 조도가 이와 동시에 실시되는 광 전송에 의해 영향을 받지 않도록 구현된다. 이러한 구현 가능성의 원인에 따르면, 사람의 광학적 인지 관성으로 인하여 점등 시간 동안에는 변조된 진폭 변동들이 인지될 수 없음으로써, 결과적으로 변조된 변동들은 오로지 방사 플럭스(radiant flux)의 평균값에서만 인지될 수 있다.
특히 강조되는 본 발명의 장점은, 심볼당 전송 가능한 비트들의 수를 표시하는 심볼들의 컨스텔레이션을 조절하는 본 발명에 따라 제공된 조치에 의해 나타난다. 상기와 같은 독창적인 조치는, (조절되는) 휘도 조절이 감소될 때 펄스폭 변조가 결과적으로 점점 더 짧아지는 점등 시간을 가져온다는 성찰로 인하여 취해졌다. 그러나 점등 시간은 진폭 변조된 심볼들의 전송을 위한 캐리어이다. 광 신호와 더불어 캐리어의 출력이 감소되면, 그로 인해 광 신호의 전송 품질도 떨어지게 된다. 신호 세기가 감소되기 때문에, 상기와 같은 상황에서는 수신자 측에서의 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)와 더불어 비트 에러율(Bit Error Ratio, BER)이 상승된다. 상기와 같은 상황에서 본 발명에 따른 이론은 조절을 성취하고자 애쓴다: 예컨대, 심볼들의 컨스텔레이션이 심볼당 3개의 비트에서 심볼당 2개의 비트로 되는 이전 값으로 감소하는 경우. 결과로 나타나는 더 낮은 전송률은 재차 향상된 전송 품질을 위해서 감수된다. 향상된 전송 품질은, 디코딩시 수신자 측에서 비교적 더 작은 수의 진폭 단계들이 수행되어야 함으로써 분명하게 나타나며, 그로 인해 광 신호의 점등 시간 동안 이전의 비교적 더 작은 단계들은 이제 더 안전하게 디코딩할 수 있는 비교적 더 큰 단계를 취한다.
본 발명의 추가의 바람직한 개선 예들 및 실시 예들은 종속 청구항들의 대상이다.
본 발명의 한 가지 바람직한 실시 예에서는, 광 신호의 점등 시간 동안 조절되는 진폭이 이러한 점등 시간 내에서는 일정하게 유지된다. 다른 말로 표현하자면, 점등 시간당 정확히 하나의 심볼이 전송된다. 이러한 조치는 수신자 측에서의 안전한 디코딩을 보장한다.
본 발명의 한 가지 추가의 바람직한 실시 예에 따르면, 전송 품질이 임계값에 미달하는 경우 심볼당 전송 가능한 비트들의 수는 1의 값만큼 떨어진다. 컨스텔레이션 하강에 있어서 1의 값은, 데이터 전송률의 하강이 인정될 수 있는 경우에 전송 품질 향상을 보장한다. 그 외에도 바람직하게 단지 1 비트만큼의 제 1 하강은 수신자 측들에서의 예측 가능성을 가져오고, 따라서 이러한 수신자 측에서는 하강 높이에 대한 송신자와의 논의 없이 심볼들의 컨스텔레이션과 관련하여 디코딩 변경이 실시될 수 있다. 하강이 충분하지 않은 경우에는, 심볼들의 컨스텔레이션이 바람직한 실시 예의 한 추가 반복 단계에서 1 비트 값만큼 새로 하강된다.
본 발명의 한 가지 추가의 바람직한 실시 예에 따르면, 전송 품질 검출은 수신자 측에서 이루어진다. 이 경우, 예컨대 수신자 측에서 측정된 신호 세기 및 수신자 측에서 측정된 잡음 세기가 검출되며, 측정된 신호 세기 및 잡음 세기는 바람직하게 송신자 측에서의 그리고/또는 수신자 측에서의 신호 대 잡음비 산출을 가능하게 한다. 한 가지 대안적인 실시 예에서 전송 품질은 비트 에러율을 참고로 검출된다. 본 출원서에는 자세히 기술되지 않은 역방향 채널(reverse channel)을 통하여 수신자 측에서 검출된 전송 품질 및/또는 수신자 측에서 검출된 전송 품질 변동은 광 신호의 소스에 통지된다.
본 발명의 한 가지 대안적인 실시 예에 따르면, 전송 품질이 송신자 측에서 검출된다. 상기 대안적인 실시 예에서 상기와 같은 검출은 전송 채널 및/또는 수신자의 특성에 대한 평가를 기초로 하여 이루어진다. 본 실시 예의 장점은 수신자로부터 송신자로 연결되는 광 신호들의 역방향 채널이 전혀 필요하지 않다는 점이다.
더 나아가 본 발명의 한 가지 추가 실시 예에 따르면, 심볼 값은 신호 시퀀스 내에서의 점등 시간 배열 상태에 의해 펄스폭 변조 사이클 동안 인코딩된다. 이러한 본 발명의 설계는 펄스폭 변조에 상응하는데, 상기 펄스폭 변조시에는 본 발명에 따른 기지 사항들과 상관없이 점등 시간 배열 상태가 변경된다. 동시에, 이러한 방식으로 추가의 이진 비트를 인코딩하기 위해서, 본 실시 예의 가장 간단한 설계에서는 점등 시간, ― 즉 광 소스가 스위치-온 되는 ― 점등 시간의 위치가 소등 시간, ― 즉 광 스위치가 스위치-오프 되는 ― 소등 시간의 위치로 바뀌게 된다. 그 밖에 전술한 펄스 위치 변조는 또한 휘도 조절시 인지될 수 있는 변동을 야기하지 않는다.
이하에서는 본 발명에 따른 데이터 광 전송 장치 및 본 발명에 따른 데이터 광 전송 방법의 바람직한 실시 예들이 본 발명의 주요 특징들을 설명하기 위한 도면을 참조하여 기술된다.
도 1은 데이터를 광 전송하기 위한 본 발명에 따른 장치의 한 가지 실시 예의 개략도이고;
도 2a는 펄스 진폭 변조에 의해 변조되고, 제 1 컨스텔레이션에 의해 전송된 심볼들을 갖는 광 신호의 신호 다이어그램이며;
도 2b는 펄스 진폭 변조에 의해 변조되고, 제 2 컨스텔레이션에 의해 전송된 심볼들을 갖는 광 신호의 신호 다이어그램이고; 그리고
도 2c는 펄스 진폭 변조에 의해 변조되고, 추가의 펄스 위치 변조를 갖는 광 신호의 신호 다이어그램이다.
도 1은 광 소스(LED), 펄스폭 변조기(PWM) 그리고 데이터 변조 모듈(VLC)로 이루어진 장치를 도시하고 있으며, 상기 펄스폭 변조기에 의해서는 상기 광 소스(LED)의 휘도 조절을 위한 펄스폭 변조된 신호(NI)가 발생되고, 상기 데이터 변조 모듈에 의해서는 상기 펄스폭 변조된 신호(NI)가 펄스 진폭 변조에 의해 변조된다. 따라서, 펄스폭 변조된 신호(NI)는 펄스 진폭 변조를 위한 반송파 신호(NI)에 상응한다.
펄스폭 변조기(PWM)에는 공급 전류(ICC)가 공급된다. 상기 공급 전류(ICC)는 예컨대 그 크기가 선택될 수 있는 직류이다. 광 소스(LED)의 휘도 조절은 디밍 팩터(N)의 조절에 의해 이루어지며, 이 경우에는 예컨대 상응하는 ― 도면에는 도시되지 않은 ― 조절 부재의 조절값이 디밍 팩터에 영향을 미치고, 그리고 상기 조절값은 펄스폭 변조기(PWM)에 공급된다. 디밍 팩터(N)는 조절된 디밍 팩터(N)를 근거로 하여 펄스폭 변조기(PWM)로부터 발생하는 반송파 신호(NI)의 듀티 사이클로 변환된다.
반송파 신호(NI) 및 전송될 데이터(DATA)는 데이터 변조 모듈(VLC)에 공급되고, 상기 데이터 변조 모듈에서는 공급된 데이터(DATA)로부터, 상응하게 인코딩되어 반송파 신호(NI)로 변조된 심볼들이 형성되며, 바로 이어서 광 소스(LED)에 공급하기 위한 전류(ILED)가 합성된다. 상기 전류(ILED)는 자신의 시간 프로파일에서 각각 도 2a 내지 2c에 도시된 광 신호에 상응한다.
데이터 변조 모듈(VLC)의 작동은 전반적으로 펄스폭 변조기(PWM)와는 무관하다는 점이 강조된다. 다른 말로 표현하자면, 광 소스(LED)를 통한 데이터 광 전송은 전반적으로 상기 광 소스(LED)의 휘도 조절과는 무관하게 실행될 수 있다.
도 2a에는 펄스 진폭 변조에 의해 변조된 광 신호의 신호 다이어그램이 도시되어 있다. 광 신호의 방사 플럭스는 시간에 대한 종 좌표 상에 나타나 있다.
도 2a에는 7개의 펄스폭 변조 사이클(C)이 도시되어 있는데, 이 경우 개개의 사이클(C)은 일반적으로 개별 점등 시간(T)과 소등 시간으로 이루어진다. 도 2a에 도시된 상황에서는 0의 디밍 팩터에 의해 트리거링이 이루어지는데, 즉 하나의 개별 사이클(C)이 완전히 하나의 점등 시간(T)으로 이루어진다. 더 정확히 말하자면, 광 소스(LED)의 최대 휘도 조절에 상응하는 상기와 같은 0의 디밍 팩터에서는, 상기 사이클(C) 동안 소등 시간들이 설계되지 않으며, 광 소스(LED)의 방사 플럭스는 최대로 설계된 휘도의 평균에 상응한다. 그에 반해, ― 도면에는 도시되지 않은 ― 디밍 팩터가 N=1인 경우에는 방출되는 방사 플럭스가 거의 0이며, 이는 사람의 눈에 수신될 때 거의 완벽한 어둠을 의미한다.
도 2a에는 개관을 이유로 개별 점등 시간(T)의 표기가 오로지 맨 왼쪽에 도시된 점등 시간(T)에 대해서만 도시되어 있다. 또한, 개관을 이유로 개별 사이클(C)의 표기가 왼쪽에서부터 두 번째에 있는 펄스폭 변조 사이클(C)에 대해서만 도시되어 있다.
그에 반해 추후에 더욱 상세하게 설명되는 도 2b에 따른 실시 예에서는 하나의 사이클(C)이 하나의 개별 점등 시간(T)과 하나의 소등 시간(D)으로 이루어진다. 사이클(C) 동안의 소등 시간(D)과 사이클 시간(C)의 비율로서 주어지는 전술한 디밍 팩터(N)에 따라, 광 소스(LED)의 휘도는 펄스폭 변조에 의해 상응하는 디밍 팩터로 조절된다. 디밍 팩터(N)는 점등 시간(D)과 사이클 타임(C)에 의해 규정된 듀티 사이클의 비율로서 주어진다. 즉, 도 2b에는 50%의 듀티 사이클 또는 디밍 팩터(N)가 나타난다.
도 2a 내지 도 2c에 따른 개별 사이클(C)은 각각 횡 좌표에 대하여 수직으로 도시된 라인에서 출발하여 상응하게는 연속하는 파선에서 종료한다. 점등 시간(T) 동안에는 광 소스가 트리거링되어 진폭 변조에 의해 조절된 전력 값을 갖는 방사 플럭스가 방출된다. 소등 시간(D) 동안에는 광 소스가 스위치-오프되어 대체적으로 그 값이 0인 전력이 방출된다.
계속해서 도 2a의 도시를 참고로 인용하여, 펄스 진폭 변조가 설명된다. 상기 도 2a에는, 각각 이진 값으로 표시된 7개의 심볼 값의 예시적 시퀀스가 도시되어 있는데, 즉 왼쪽에서부터 111, 000, 100, 010, 110, 011 및 001이 도시되어 있다. 이러한 심볼 값은 심볼당 3개의 비트 그리고 23 = 8 최대 심볼 수의 컨스텔레이션에 상응한다. 즉 7, 0, 4, 2, 6, 3 및 1의 이러한 시퀀스로 된 개별 십진 값(decimal value)은 진폭 값(Pa)에 곱해지고, 도면에 도시된 바와 같이 진폭을 나타낸다. 최댓값(P0)은 진폭값(Pa)과 최대 심볼, 즉 7Pa의 십진 값의 곱(product)으로서 나타난다. 평균적으로 방출되는 방사 플럭스는 동일하게 분배된 심볼 값들을 기초로 하여 P0/2로 나타난다. 개별 심볼의 시간적 길이는 점등 시간(T)과 동일하다.
디밍 팩터(N)가 0인 이러한 휘도 조절시, 도 2a에 따른 상기 실시 예에서 심볼당 3개의 비트의 컨스텔레이션은 사전 설정된 전송 품질이 초과 달성(overfulfil)되도록 선택된다. 디밍 처리된 휘도 조절 때문에 디밍 팩터(N)가 상승되는 경우에도, 즉 사이클(C) 동안의 점등 시간(T)가 단축되고, 그리고 사이클(C) 동안 소등 시간(D)이 추가되는 경우에도, 계속해서 사전 설정된 전송 품질이 초과 달성된다.
이러한 경우 전송 품질은 신호 대 잡음비를 참고로 또는 비트 에러율을 참고로 ― 도면에는 도시되지 않은 ― 수신자 측에서 평가될 수 있다.
사이클(C) 동안 점등 시간(T)이 추가로 단축될 때 사전 설정된 전송 품질이 미달되면, 본 발명에 따라 컨스텔레이션이 적용된다. 전송 품질을 근거로 하여 심볼들의 컨스텔레이션을 조절하기 위한 수단들은 예컨대 도 1에 따른 데이터 변조 모듈(VLC) 내에 제공된다.
도 2b에 따른 실시 예에는 0.5의 디밍 팩터(N)를 갖는 상황이 도시되어 있으며, 상기 상황에서는 컨스텔레이션, 즉 심볼당 비트들의 수가 1만큼 줄어들었다. 심볼당 2개의 비트 그리고 22 = 4의 최대 심볼 수의 컨스텔레이션이 나타난다. 도 2b에는 각각 이진 값으로 표기된, 즉 왼쪽에서부터 11, 10, 01, 00, 11, 01 및 10으로 표기된 7개의 심볼 값의 예시적 시퀀스가 도시되어 있다. 이러한 심볼 값은 3, 2, 1, 0, 3, 1 및 2의 개별 십진 심볼 값에 상응한다.
대략 점등 시간(T)이 절반으로 축소될 때 컨스텔레이션의 축소가 실시되어야 한다는 사실을 실제로 알 수 있었다.
전송된 데이터의 신호 대 잡음비는 전송 채널과 수신자 모두를 통한 상이한 가정들에 기인하여 송신자 측에서 검출되거나 또는 수신자 측에서 신호 및 신호 잡음으로부터 검출될 수 있다. 추가의 한 방법으로는 비트 에러율을 검출하는 방법이 있다. 적합한 변조 단계를 결정하기 위한 신호 대 잡음비 또는 비트 에러율의 수신자측 검출은 송신자와 수신자간 듀플렉스 연결(duplex connection)을 전제로 한다. 신호 대 잡음비 및/또는 비트 에러율을 참고하여 전송 품질이 검출된다.
광 신호의 싱크와 광 소스(LED) 간의 전송 품질을 검출하기 위한 수단들(예컨대 ― 도면에는 도시되지 않은 ― 휴대용 데이터 장치(portable data device))은 예컨대 도 1에 따른 데이터 변조 모듈(VLC) 내에 제공된다.
도 2c에는 VPM(Variable Pulse-Position Modulation)로도 언급되는 펄스 위치 변조의 추가 적용 예가 도시되어 있다. 이 경우에는, 도시된 바와 같이 예컨대 이진 펄스 위치 변조가 적용된다. 도 2c에는 각각 이진 값으로 표기되는 7개의 심볼값의 예시적 시퀀스가 도시되어 있는데, 즉 왼쪽에서부터 0111, 1000, 0011, 0001, 1101, 1010 및 10000이다. 이러한 심볼값은 추후 설명되는 바와 같이 7, 0, 3, 1, 5, 2 및 0의 개별 십진 심볼값에 상응한다.
― 가능한 다수의 펄스 위치로 한정하는 ― 상기와 같은 이진 펄스 위치 변조의 가장 간단한 실시 예에서, 한 위치의 이진 상태는 한 사이클 동안의 점등 단계(T'')에 할당된다. 점등 단계(T'')가 사이클의 초기에 배치되면, 해당 심볼은 네 번째 비트에서 0의 인코딩을 갖고, 점등 단계(T'')가 사이클의 마지막에 배치되면, 해당 심볼은 네 번째 비트에서 1의 인코딩을 갖는다. 네 번째 비트는 심볼들, 즉 왼쪽에서부터 0111, 1000, 0011, 0001, 1101, 1010 및 10000 의 이진 표현(binary representation)시 각각 밑줄로 표시되어 있다.
도 2c에서는 0의 디밍 팩터가 조절되어 있다. 위치 변조 구현하기 위해, 듀티 사이클은 이미 1의 디밍 팩터보다 작은 0의 디밍 팩터여야 하는데, 다시 말하자면 도 2a에 따른 실시 예와 달리, 전반적으로 사이클(C) 내에 점등 시간 펄스(T'')의 위치를 구현하기 위해, 듀티 사이클은 0의 디밍 팩터에서도 이미 소등 시간(D'')을 가져야 한다.
또한, 전반적으로 사이클(C) 내에 점등 시간 펄스(T'')의 위치를 구현하기 위하여, 가장 작은 송신 전력을 갖는 심볼에 대한 진폭, 즉 십진 값 0 및 이진 값 0000을 갖는 심볼 뿐만 아니라, 십진 값 8 및 이진 값 1000을 갖는 심볼에 대한 진폭은 0보다 큰 진폭 값을 가져야 한다.
도 2c를 참고로 인용하는 실시 예에는, 송신 전력의 모든 진폭 단계들이 도 1a에 비해 1 단계만큼 상승됨으로써, 결과적으로 도표의 횡 좌표 상에서 0의 값을 갖는 진폭을 포함하여, 총 9개의 가능한 진폭 단계가 주어지며(이 경우 0의 값을 갖는 진폭은 전술한 이유로 인해 사용되지 않음), 결과적으로 도 2a에 도시된 다이어그램과 일치하도록 총 8개의 가능한 진폭 단계가 주어진다. 2c의 도시 예에서 모든 심볼의 송신 전력은 도 2a에 비해 1 진폭 단계만큼 상승하였다.
평균적으로 송신되는 동일한 방사 플럭스에 도달하기 위하여, 피크 전력(P0''), 즉 가장 큰 송신 전력(P0'')을 갖는 심볼들에 대한 최대 진폭은 추가의 소등 시간(D) 삽입으로 인해 상승되어야 한다. 가장 큰 송신 전력(P0'')을 갖는 심볼들은 십진 값 7 및 이진 값 0111을 갖는 심볼뿐만 아니라 ― 도면에는 도시되지 않은 ― 십진 값 15 및 이진 값 1111을 갖는 심볼도 포함한다.
평균적으로 송신되는 동일한 방사 플럭스에 도달하기 위하여, 가장 높은 전력을 갖는 심볼의 피크 전력(P0'')은 도 2a에 따른 피크 전력(P0)에 비해 팩터 C/T''만큼 상승되어야 한다(즉, P0''=C/T'' P0).
그 밖에 다른 진폭 단계들에 대해서도 마찬가지로 전술한 팩터만큼의 상승이 적용된다.
요약하자면, 즉 1의 듀티 사이클 값을 갖는 광 신호의 휘도 조절시(0의 디밍 팩터에도 상응하게)에는 추가의 소등 시간(D'')이 삽입되는 동시에, 이러한 디밍 팩터에 대해서도 펄스 위치 변조를 갖는 데이터 전송을 보장하기 위해 실제 듀티 사이클이 변경된다. 때문에, 동일한 평균 전력을 보장하기 위해서는, 각각 전송될 심볼들의 개별 진폭이 조정된다.
더 정확히 말하자면, 각각 전송될 심볼들의 개별 진폭에 펄스폭 변조 사이클(C)의 지속 시간과 점등 시간(T'')의 지속 시간으로 이루어진 비율에 상응하는 팩터를 곱한다.
방사 플럭스를 상승시키기 위한 전술한 조치들은 휘도 조절에 의해 동기 유발된 것이 아닌, 펄스 위치 변조에 의한 인코딩 요건에 의해 동기 유발된 소등 시간(T'') 삽입시에만 필요하다. 어쨌든 휘도 조절이 소등 시간을 필요로 하는 경우에 있어서는, 진폭 단계들의 조정이 필요하지 않다.
본 발명에 따른 데이터 광 전송 방법은 전파(radio wave)를 전혀 야기하지 않고, 전파에 의한 영향도 받지 않을 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 특히, 발광 다이오드들을 이용한 조명이 사전에 미리 제공되어 있는 경우에 사용될 수 있다. 이 경우 발광 다이오드들은 예컨대 파워 라인 전송 방법으로 어드레스 지정될 수 있다.
데이터의 전송은 쉽게 차폐될 수 있는 통신 매체에 의해 이루어질 수 있다. 데이터는 광 전송되기 때문에, 이러한 데이터는 예컨대 벽 또는 막(curtain)에 의해서 손쉽게 주위 환경으로부터 차폐될 수 있다. 이 때문에 통신 방해에 대한 안정성(security against interception)이 쉽게 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 디밍 가능한 발광 다이오드를 통해, 조명되는 공간 내부에 있는 휴대용 단말기들로의 안전한 데이터 광 전송을 가능하게 하고, 그리고 무선 신호들에 대한 저항력이 강하다(무선 신호들의 간섭에 의한 영향을 받지 않는다는 의미). 임의의 발광 다이오드들(LED), 예를 들면 백색 광을 발생하는 발광 다이오드들이 사용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 광 신호를 이용하여 데이터를 전송하기 위한 방법으로서,
    광 신호의 휘도 조절을 위해, 상기 광 신호의 점등 시간(T)과 펄스폭 변조 사이클의 주기 길이(C)의 비로서 듀티 사이클을 갖는 펄스폭 변조가 조절될 수 있고;
    전송될 데이터(DATA)는 심볼들로 인코딩되고, 상기 광 신호는 점등 시간(T) 동안 펄스 진폭 변조에 의해 변조되며, 상기 펄스 진폭 변조 시에는 상기 광 신호의 진폭이 전송될 심볼에 따라 조절되며;
    상기 광 신호의 싱크와 소스 사이에서는 광 신호의 전송 품질이 검출되고; 그리고
    상기 전송 품질에 따라, 상기 광 신호의 소스에서는 심볼당 전송될 수 있는 비트들의 수를 표시하는 심볼들의 컨스텔레이션(constellation)이 조절되는,
    광 신호를 이용하여 데이터를 전송하기 위한 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광 신호의 점등 시간 동안 조절되는 진폭은 상기 점등 시간(T) 내에서는 일정하게 유지되는,
    광 신호를 이용하여 데이터를 전송하기 위한 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    전송 품질이 임계값에 미달할 경우, 심볼당 전송될 수 있는 비트들의 수는 1의 값만큼 떨어지는,
    광 신호를 이용하여 데이터를 전송하기 위한 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전송 품질의 검출이 수신자 측에서 이루어지는,
    광 신호를 이용하여 데이터를 전송하기 위한 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 전송 품질의 검출이 각각 수신자 측에서 측정된 신호 세기 및 잡음 세기를 참고로 이루어지는,
    광 신호를 이용하여 데이터를 전송하기 위한 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 전송 품질의 검출이 비트 에러율을 참고로 이루어지는,
    광 신호를 이용하여 데이터를 전송하기 위한 방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    수신자 측에서 검출된 전송 품질 및/또는 수신자 측에서 검출된 상기 전송 품질의 변동이 상기 광 신호의 소스에 통지되는,
    광 신호를 이용하여 데이터를 전송하기 위한 방법.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전송 품질의 검출이 상기 전송 품질 및/또는 수신자의 특성 평가를 기초로 하여 송신자 측에서 이루어지는,
    광 신호를 이용하여 데이터를 전송하기 위한 방법.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    전송될 심볼 값이 적어도 부분적으로 상기 점등 시간의 배열 상태에 의해 펄스폭 변조 사이클 내에 인코딩되는,
    광 신호를 이용하여 데이터를 전송하기 위한 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    1의 듀티 사이클 값으로 상기 광 신호를 휘도 조절할 경우, 추가의 소등 시간(D'')이 삽입되고, 전송될 심볼들의 개별 진폭이 적용되는,
    광 신호를 이용하여 데이터를 전송하기 위한 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    듀티 사이클 조절시, 광 소스의 방사 플럭스(radiant flux)에 펄스폭 변조 사이클(C)의 지속 시간과 점등 시간(T'')의 지속 시간 비율에 상응하는 팩터를 곱하는,
    광 신호를 이용하여 데이터를 전송하기 위한 방법.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 광 신호가 광 방출 다이오드로부터 송출되는,
    광 신호를 이용하여 데이터를 전송하기 위한 방법.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 데이터가 이동 단말기와 무선으로 호환되는,
    광 신호를 이용하여 데이터를 전송하기 위한 방법.
  14. 펄스폭 변조된 광 소스(LED)를 이용하여 데이터를 광 전송하기 위한 장치로서,
    휘도 조절을 위해 펄스폭 변조된 반송파 신호(NI)(carrier signal)에 따른 전송될 데이터(DATA)를 수신하기 위한 데이터 변조 모듈(VLC);
    광 신호의 싱크와 소스 사이에서 전송 품질을 검출하기 위한 수단들; 그리고
    상기 전송 품질을 근거로 하여 심볼당 전송될 수 있는 비트들의 수를 표시하는 심볼들의 컨스텔레이션을 조절하기 위한 수단들
    을 포함하며,
    상기 데이터 변조 모듈(VLC)은 전송될 데이터(DATA)를 심볼들로 인코딩할 목적으로 추가로 설치되고, 상기 광 신호는 점등 시간(T) 동안 펄스 진폭 변조에 의해 변조되며, 상기 펄스 진폭 변조시에는 상기 광 신호의 진폭이 전송될 심볼에 따라 조절되는,
    데이터를 광 전송하기 위한 장치.
  15. 제 2항에 따른 방법을 실시하기 위한 수단들을 구비한 제 14항에 따른 데이터를 광 전송하기 위한 장치.
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