KR101508873B1 - 광통신을 위한 송신 장치 및 수신 장치 - Google Patents

광통신을 위한 송신 장치 및 수신 장치 Download PDF

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영남대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 광통신을 위한 송신 장치 및 수신 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광통신을 위한 송신 장치는 이진 데이터의 전송에 이용할 파장 대역을 기준으로 상기 이진 데이터를 가시광 영역 데이터와 비가시광 영역 데이터로 그룹화하는 데이터 그룹 생성부와, 상기 비가시광 영역 데이터를 변조하여 비가시광 영역 변조신호를 출력하는 비가시광 영역 변조부와, 상기 가시광 영역 데이터를 변조하여 가시광 영역 변조신호를 출력하는 가시광 영역 변조부 및 상기 비가시광 영역 변조신호와 상기 가시광 영역 변조신호에 따라 구동되어 광신호를 출력하는 발광 소자부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따르면, 가시광 파장 대역과 비가시광 파장 대역을 이용한 광통신에 있어서, 가시광 통신 채널에 존재하는 외부 조도 등에 의한 신호 왜곡을 채널 환경에 적응적으로 대처할 수 있는 광통신을 위한 송신 장치 및 수신 장치가 제공되는 효과가 있다.

Description

광통신을 위한 송신 장치 및 수신 장치{OPTICAL COMMUNICATION TRANSMITTER AND RECEIVER}
본 발명은 광통신을 위한 송신 장치 및 수신 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 가시광 파장 대역과 비가시광 파장 대역을 이용한 광통신에 있어서, 가시광 통신 채널에 존재하는 외부 조도 등에 의한 신호 왜곡을 채널 환경에 적응적으로 대처할 수 있는 광통신을 위한 송신 장치 및 수신 장치에 관한 것이다.
최근에 가시광 영역의 광을 이용한 광 통신기술이 주목받고 있다. 특히, 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 등의 발광소자를 이용한 조명장치의 보급이 급속히 진행되고 있는 상황을 배경으로, 옥 내외에 설치된 조명장치 등의 인프라(infrastructure)를 활용하여, 편리성이 향상되고 보다 고속의 데이터 통신을 실현시키기 위한 기술개발이 진행되고 있다.
상기와 같은 고속 광 데이터통신에 이용되는 발광수단으로서는, 인체나 의료기기 등에 대한 영향을 고려하면 LED가 가장 유력한 후보가 되지만, 보다 고속의 응답성능을 가지는 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)나 슈퍼 발광 다이오드(Super Luminescent Diode, SLD)라고 하는 그 밖의 반도체 발광소자가 이용될 수도 있다.
한편, 가시광 통신은 가시광 파장 대역을 이용하여 데이터를 전송하기 때문에, 전송 채널에 존재하는 잡음에 영향을 받아 신호 왜곡이 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 즉, 가시광 통신의 전송 채널에는 데이터와 무관한 파장 성분들 예를 들어, 조명 장치 등에서 나오는 가시광 파장 성분이 데이터에 혼입됨으로써, 신호 왜곡이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
따라서 신호 왜곡에 강건하고 신뢰성 있는 가시광 통신을 위해서는 전송 채널에 존재하는 잡음에 의한 신호 왜곡을 방지할 수 있는 수단이 요구된다.
한국공개특허공보 제10-2011-0093802호
본 발명은 가시광 파장 대역과 비가시광 파장 대역을 이용한 광통신에 있어서, 가시광 통신 채널에 존재하는 외부 조도 등에 의한 신호 왜곡을 채널 환경에 적응적으로 대처할 수 있는 광통신을 위한 송신 장치 및 수신 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 광통신을 위한 송신 장치는 이진 데이터의 전송에 이용할 파장 대역을 기준으로 상기 이진 데이터를 가시광 영역 데이터와 비가시광 영역 데이터로 그룹화하는 데이터 그룹 생성부와, 상기 비가시광 영역 데이터를 변조하여 비가시광 영역 변조신호를 출력하는 비가시광 영역 변조부와, 상기 가시광 영역 데이터를 변조하여 가시광 영역 변조신호를 출력하는 가시광 영역 변조부 및 상기 비가시광 영역 변조신호와 상기 가시광 영역 변조신호에 따라 구동되어 광신호를 출력하는 발광 소자부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 광통신을 위한 송신 장치에 있어서, 상기 이진 데이터의 전송에 이용할 파장 대역은 상위 통신부에 의해 결정되어 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광통신을 위한 송신 장치에 있어서, 상기 상위 통신부에 의해 결정된 파장 대역이 가시광 영역인 경우, 상기 데이터 그룹 생성부는 상기 가시광 영역 데이터를 색 좌표 변조 그룹과 가시광 조도 가변형 변조 그룹으로 그룹화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광통신을 위한 송신 장치에 있어서, 상기 가시광 영역 변조부는 상기 색 좌표 변조 그룹을 미리 정해진 표색계 상의 색도점에 매핑하여 상기 색 좌표 변조 그룹에 해당하는 색 좌표값들을 생성하는 색 좌표 매핑부와, 상기 색 좌표 매핑부에 의해 생성된 색 좌표값들을 상기 발광 소자부를 구동하기 위한 평균 전송 파워 비율로 변환하는 평균 전송 파워 변환부 및 상기 평균 전송 파워 변환부에 의해 생성된 평균 전송 파워 비율과 상기 가시광 조도 가변형 변조 그룹에 포함된 정보를 이용하여 가시광 조도 가변형 변조신호를 생성하는 조도 가변형 신호 변조부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광통신을 위한 송신 장치에 있어서, 상기 발광 소자부는 가시광 영역을 발광하는 소자인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광통신을 위한 송신 장치에 있어서, 상기 발광 소자부는 3개 이상의 가시광 영역 다이오드들을 포함하여 구성되고, 상기 평균 파워 변환부는 상기 색 좌표 매핑부에 의해 생성된 색 좌표값들에 대응하는 3개 이상의 가시광 영역의 파워값을 연산한 후, 상기 3개 이상의 가시광 영역의 파워값을 전체 파워값으로 나누어 상기 평균 전송 파워 비율을 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광통신을 위한 송신 장치에 있어서, 상기 비가시광 영역 변조부는 상기 비가시광의 파장 대역에 대응하여 복수개의 변조부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광통신을 위한 수신 장치는 비가시광 영역 변조신호 또는 가시광 영역 변조신호가 포함된 광신호를 수신하는 수광 소자부와, 상기 비가시광 영역 변조신호를 복조하여 비가시광 영역 복조신호를 출력하는 비가시광 영역 복조부와, 상기 가시광 영역 변조신호를 복조하여 가시광 영역 복조신호를 출력하는 가시광 영역 복조부 및 상기 비가시광 영역 복조부에 의해 복조된 비가시광 영역 복조신호 또는 상기 가시광 영역 복조부에 의해 복조된 가시광 영역 복조신호를 이진 데이터로 재배치하여 출력하는 데이터 출력부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 광통신을 위한 수신 장치에 있어서, 상기 가시광 영역 복조부는 상기 가시광 영역 변조신호에 포함된 가시광 조도 가변형 변조신호를 이진 데이터로 복조하는 조도 가변형 신호 복조부와, 상기 가시광 영역 변조신호에 포함된 전송 파워를 검출하는 전송 파워 검출부와, 검출된 전송 파워를 미리 정해진 표색계 상의 색 좌표값으로 변환하는 색좌표 변환부 및 상기 색 좌표값을 상기 표색계 상의 색도점에 디매핑하여 이진 데이터를 추출하는 색 좌표 디매핑부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광통신을 위한 수신 장치에 있어서, 상기 데이터 출력부는 상기 조도 가변형 신호 복조부와 상기 색 좌표 디매핑부가 출력하는 이진 데이터 또는 비가시광 영역 복조부가 출력하는 이진 데이터를 재배치하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광통신을 위한 수신 장치에 있어서, 상기 수광 소자부는 가시광 영역을 수광하는 소자인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광통신을 위한 수신 장치에 있어서, 상기 수광 소자부는 3개 이상의 가시광 영역 다이오드들을 포함하여 구성되고, 상기 전송 파워 검출부는 상기 가시광 영역 변조신호에 포함된 3개 이상의 가시광 영역의 평균 전송 파워 비율을 기초로 각각의 3개 이상의 가시광 영역의 전송 파워를 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광통신을 위한 수신 장치는 상기 수광 소자부를 구성하는 수광소자들의 광전변화율에 따른 편차를 보상하기 위한 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광통신을 위한 수신 장치에 있어서, 상기 비가시광 영역 복조부는 비가시광의 파장 대역에 대응하여 복수개의 복조부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 가시광 파장 대역과 비가시광 파장 대역을 이용한 광통신에 있어서, 가시광 통신 채널에 존재하는 외부 조도 등에 의한 신호 왜곡을 채널 환경에 적응적으로 대처할 수 있는 광통신을 위한 송신 장치 및 수신 장치가 제공되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광통신을 위한 송신 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광통신을 위한 송신 장치의 구체적인 동작의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3과 4는 본 실시 예에 있어서, xy 표색계를 이용하여 색 좌표 변조 그룹을 색도점에 매핑하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광통신을 위한 수신 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광통신을 위한 수신 장치의 구체적인 동작의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광통신을 위한 송신 장치와 수신 장치에 적용되는 다파장 부호화된 VPPM(Multi-Spectral Coded Variable Pulse Position Modulation) 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 10은 도 7의 예에 개시된 송신 장치의 발광 소자부에 의해 송신되고, 수신 장치의 수광 소자부를 통해 수신되는 신호의 예를 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광통신을 위한 송신 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광통신을 위한 송신 장치는 데이터 그룹 생성부(110), 비가시광 영역 변조부(120), 가시광 영역 변조부(130) 및 발광 소자부(140)를 포함하여 구성된다.
데이터 그룹 생성부(110)는 이진 데이터의 전송에 이용할 파장 대역을 기준으로 전송 대상인 이진 데이터를 가시광 영역 데이터와 비가시광 영역 데이터로 그룹화한다.
예를 들어, 이진 데이터의 전송에 이용할 파장 대역은 상위 통신부에 의해 결정되어 제공되도록 구성될 수 있다. 즉, 송신 장치 및 수신 장치와는 별도로 구비된 상위 통신부가 데이터 전송 채널의 상황을 모니터링하고, 채널 상황에 가장 적합한 파장 대역을 선택하여 데이터 그룹 생성부(110)에 알려주면, 데이터 그룹 생성부(110)가 이 정보를 기초로 전송 대상이 되는 이진 데이터를 그룹화하도록 구성되는 것이다.
예를 들어, 상위 통신부에 의해 결정된 파장 대역이 가시광 영역인 경우, 데이터 그룹 생성부(110)는 가시광 영역 데이터를 색 좌표 변조 그룹과 가시광 조도 가변형 변조 그룹으로 그룹화하도록 구성될 수 있다.
비가시광 영역 변조부(120)는 비가시광 영역 데이터를 변조하여 비가시광 영역 변조신호를 출력하며, 비가시광의 파장 대역에 대응하여 복수개의 변조부로 구성될 수 있다. 예를 들어, 비가시광 파장 대역은 적외선 파장 대역, 자외선 파장 대역을 포함할 수 있으며, 필요에 따라 파장 대역을 한정하여 세분화될 수 있다.
가시광 영역 변조부(130)는 가시광 영역 데이터를 변조하여 가시광 영역 변조신호를 출력하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 이러한 가시광 영역 변조부(130)는 색 좌표 매핑부(131), 평균 전송 파워 변환부(132) 및 조도 가변형 신호 변조부(133)를 포함하여 구성될 수 있다.
색 좌표 매핑부(131)는 색 좌표 변조 그룹을 미리 정해진 표색계 상의 색도점에 매핑하여 색 좌표 변조 그룹에 해당하는 색 좌표값들을 생성하는 기능을 수행한다.
도 3과 4는 색 좌표 매핑부(131)의 구체적인 동작의 예를 설명하기 위한 도면으로서, xy 표색계를 이용하여 색 좌표 변조 그룹을 색도점에 매핑하는 예가 개시되어 있다.
평균 전송 파워 변환부(132)는 색 좌표 매핑부(131)에 의해 생성된 색 좌표값들을 발광 소자부(140)를 구동하기 위한 평균 전송 파워 비율로 변환하는 기능을 수행한다.
조도 가변형 신호 변조부(133)는 평균 전송 파워 변환부(132)에 의해 생성된 평균 전송 파워 비율과 가시광 조도 가변형 변조 그룹에 포함된 정보를 이용하여 가시광 조도 가변형 변조신호를 생성하는 기능을 수행한다. 조도 가변형 신호 변조부(133)의 구체적인 동작은 도 7 내지 도 10을 참조하여 후술한다.
발광 소자부(140)는 비가시광 영역 변조신호와 가시광 영역 변조신호에 따라 구동되어 광신호를 출력하는 기능을 수행하며, 3개 이상의 가시광 영역 다이오드들을 포함하여 구성될 수 있다.
예를 들어, 발광 소자부(140)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 다이오드들로 구성될 수 있으며, 평균 파워 변환부는 색 좌표 매핑부(131)에 의해 생성된 색 좌표값들에 대응하는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 파워값을 연산한 후, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 파워값을 전체 파워값으로 나누어 평균 전송 파워 비율을 연산하도록 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광통신을 위한 송신 장치의 구체적인 동작의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 단계 S100에서는, 상위 통신부가 채널 상황을 모니터링하면서, 이진 데이터의 전송에 이용할 파장 대역을 선택하는 과정이 수행된다.
단계 S120에서는, 데이터 그룹 생성부(110)가 이진 데이터를 색 좌표 변조 그룹과 가시광 조도 가변형 변조 그룹 및 다파장 데이터 그룹으로 그룹화하는 과정이 수행된다. 다파장 데이터 그룹은 비가시광 영역 데이터이고, 색 좌표 변조 그룹과 가시광 조도 가변형 변조 그룹은 가시광 영역 데이터이다.
단계 S130에서는, 비가시광 영역 변조부(120)가 비가시광 영역 데이터인 다파장 데이터 그룹을 변조하여 비가시광 영역 변조신호를 출력하는 과정이 수행된다.
단계 S140에서는, 색 좌표 매핑부(131)가 색 좌표 변조 그룹을 미리 정해진 표색계 상의 색도점에 매핑하여 색 좌표 변조 그룹에 해당하는 색 좌표값들을 생성하는 과정이 수행된다.
단계 S150에서는, 평균 전송 파워 변환부(132)가 색 좌표 매핑부(131)에 의해 생성된 색 좌표값들을 발광 소자부(140)를 구동하기 위한 평균 전송 파워 비율로 변환하는 과정이 수행된다.
단계 S160에서는, 조도 가변형 신호 변조부(133)가 평균 전송 파워 변환부(132)에 의해 생성된 평균 전송 파워 비율과 가시광 조도 가변형 변조 그룹에 포함된 정보를 이용하여 가시광 조도 가변형 변조신호를 생성하는 과정이 수행된다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광통신을 위한 수신 장치를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광통신을 위한 수신 장치는 수광 소자부(210), 보상부(231), 비가시광 영역 복조부(220), 가시광 영역 복조부(230) 및 데이터 출력부(240)를 포함하여 구성된다.
수광 소자부(210)는 비가시광 영역 변조신호 또는 가시광 영역 변조신호가 포함된 광신호를 수신하는 기능을 수행하며, 3개 이상의 가시광 영역 다이오드들을 포함하여 구성될 수 있다.
보상부(231)는 수광 소자부(210)를 구성하는 수광소자들의 광전변화율에 따른 편차를 보상하는 기능을 수행한다.
비가시광 영역 복조부(220)는 비가시광 영역 변조신호를 복조하여 비가시광 영역 복조신호를 출력하는 기능을 수행한다. 이러한 비가시광 영역 복조부(220)는 비가시광의 파장 대역에 대응하여 복수개의 복조부로 구성될 수 있다. 예를 들어, 비가시광 파장 대역은 적외선 파장 대역, 자외선 파장 대역을 포함할 수 있으며, 필요에 따라 파장 대역을 한정하여 세분화될 수 있다.
가시광 영역 복조부(230)는 가시광 영역 변조신호를 복조하여 가시광 영역 복조신호를 출력하는 기능을 수행한다.
이러한 가시광 영역 복조부(230)는 조도 가변형 신호 복조부(232), 전송 파워 검출부(233), 색좌표 변환부(234) 및 색좌표 디매핑부(235)함하여 구성된다.
조도 가변형 신호 복조부(232)는 가시광 영역 변조신호에 포함된 가시광 조도 가변형 변조신호를 이진 데이터로 복조하는 기능을 수행한다.
전송 파워 검출부(233)는 가시광 영역 변조신호에 포함된 전송 파워를 검출하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 수광 소자부(210)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 다이오드들로 구성되는 경우, 전송 파워 검출부(233)는 가시광 영역 변조신호에 포함된 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 평균 전송 파워 비율을 기초로 각각의 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 전송 파워를 연산하도록 구성될 수 있다.
색좌표 변환부(234)는 전송 파워 검출부(233)에 의해 검출된 전송 파워를 미리 정해진 표색계 상의 색 좌표값으로 변환하는 기능을 수행한다.
색좌표 디매핑부(235)는 색좌표 변환부(234)로부터 입력받은 색 좌표값을 표색계 상의 색도점에 디매핑하여 이진 데이터를 추출하는 기능을 수행한다.
데이터 출력부(240)는 조도 가변형 신호 복조부(232)와 색 좌표 디매핑부가 출력하는 이진 데이터 또는 비가시광 영역 복조부(220)가 출력하는 이진 데이터를 재배치하여 출력하는 기능을 수행한다.
이하에서는 도 7 내지 도 10을 추가적으로 참조하여, 본 실시 예에 따른 송신 장치와 수신 장치의 구체적인 구성의 예를 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광통신을 위한 송신 장치와 수신 장치에 적용되는 다파장 부호화된 VPPM(Multi-Spectral Coded Variable Pulse Position Modulation) 방식을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 송신 과정의 예를 설명한다.
송신 장치가 가시광 통신을 통해 전송하고자 하는 이진 데이터는 ‘10 000 010 111101’이라 가정한다.
이진 데이터 ‘10’은 MSK(Multi-Spectral Keying) 방식으로 미리 정해진 색좌표 심볼에 따라 각 LED (i, j, k)의 파워를 결정하기 위한 데이터이고, MSK로 정해진 각 채널 (i, j, k)의 파워는 MC-VPPM(Multi-Coded Variable Pulse Position Modulation)의 파라미터로 사용되며, 이진 데이터 ‘000 010 111101’은 MC-VPPM 방식에 따라서 다음 수학식 1과 같은 가시광 조도 가변형 변조 그룹으로 그룹화된다.
Figure 112014012956978-pat00001
색좌표 변조 그룹을 형성하는 4개의 MSK 이진 데이터는 도 3, 4를 통해 설명한 바와 같이 미리 정해진 표색계 상의 색도점에 매핑되어 색 좌표 변조 그룹에 해당하는 색 좌표값들이 생성된다.
다음으로 이 색 좌표값들은 발광 소자부(140)를 구동하기 위한 평균 전송 파워 비율로 변환되며, 이를 수식으로 나타내면 다음 수학식 2 내지 4와 같다.
Figure 112014012956978-pat00002
Figure 112014012956978-pat00003
Figure 112014012956978-pat00004
수학식 2와 3에서, i채널이 R, j채널이 G, k채널이 B인 경우, RGB의 평균 전송 파워 비율은 17 : 17 : 67이 된다. 이 비율은 RGB의 밝기 비율과도 동일하다.
한편, MC-VPPM(Multi-Coded Variable Pulse Position Modulation) 방식으로 변환된 가시광 조도 가변형 변조 그룹에 대하여 조도 가변형 변조를 위해 파라미터(parameter)를 세팅하는 과정이 수행된다.
시스템 초기 설정값으로, M(pulse width margin)=10%, K(pulse width variation)=10%, N(number of pulse positions)=4가 설정되어 있다고 가정한다.
평균 전송 파워 비율은 상기 수학식 4와 같으므로, M, K, N, X에 따라 계산되는 파라미터는 다음 수학식 5 내지 7에 의해 계산된다.
Figure 112014012956978-pat00005
Figure 112014012956978-pat00006
Figure 112014012956978-pat00007
따라서 계산된 파라미터는 다음 수학식 8과 같다.
Figure 112014012956978-pat00008
또한 MC-VPPM Binary Data Antipodal은 다음 수학식 9와 같다.
Figure 112014012956978-pat00009
이와 같은 파라미터 세팅 과정이 수행된 후, Orthogonal multi codes로 인코딩하면 다음 수학식 10 내지 12와 같은 인코딩 데이터가 생성된다.
Figure 112014012956978-pat00010
Figure 112014012956978-pat00011
Figure 112014012956978-pat00012
수학식 10 내지 12와 같이 인코딩된 데이터는 각각 펄스 위치 변조 및 펄스 폭 변조되어 최종적으로 도 8 내지 도 10에 개시된 바와 같은 펄스 형태로 발광 소자부(140)를 통해 송신된다.
다음으로 수신 과정의 예를 설명한다.
수신 장치의 수광 소자부(210)가 도 8 내지 도 10에 개시된 바와 같은 펄스를 수신하고, 수신된 펄스로부터 평균 전송 파워 비율을 측정하는 과정이 수행된다.
다음으로 수학식 2 내지 수학식 4를 이용하여 평균 전송 파워 비율을 색 좌표값들로 변화하는 과정이 수행된다.
다음으로 색 좌표값들로부터 색좌표 변조 그룹을 형성하는 4개의 MSK 이진 데이터를 획득하는 과정이 수행된다.
색좌표 변조 그룹과는 별도로 조도 가변형 변조 그룹에 대한 복조과정이 수행되는데, 먼저 수광 수자부를 통해 수신된 펄스에 PWM, PPM 디매핑 과정을 통해 수학식 13에 개시된 바와 같은 데이터를 획득한다.
Figure 112014012956978-pat00013
다음으로 이 데이터에 Orthogonal multi codes를 적용하여 다음 수학식 14 내지 16에 개시된 바와 같은 디코딩 데이터를 획득한다.
Figure 112014012956978-pat00014
Figure 112014012956978-pat00015
Figure 112014012956978-pat00016
이 데이터는 MC-VPPM(Multi-Coded Variable Pulse Position Modulation)방식으로 변환되어 상기 수학식 1과 같은 데이터가 획득된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 가시광 파장 대역과 비가시광 파장 대역을 이용한 광통신에 있어서, 가시광 통신 채널에 존재하는 외부 조도 등에 의한 신호 왜곡을 채널 환경에 적응적으로 대처할 수 있는 광통신을 위한 송신 장치 및 수신 장치가 제공되는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부된 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
110: 데이터 그룹 생성부
120: 비가시광 영역 변조부
130: 가시광 영역 변조부
131: 색 좌표 매핑부
132: 평균 전송 파워 변환부
133: 조도 가변형 신호 변조부
140: 발광 소자부
210: 수광 소자부
220: 비가시광 영역 복조부
230: 가시광 영역 복조부
231: 보상부
232: 조도 가변형 신호 복조부
233: 전송 파워 검출부
234: 색좌표 변환부
235: 색좌표 디매핑부
240: 데이터 출력부

Claims (12)

  1. 광통신을 위한 송신 장치에 있어서,
    이진 데이터의 전송에 이용할 파장 대역을 기준으로 상기 이진 데이터를 가시광 영역 데이터와 비가시광 영역 데이터로 그룹화하는 데이터 그룹 생성부;
    상기 비가시광 영역 데이터를 변조하여 비가시광 영역 변조신호를 출력하는 비가시광 영역 변조부;
    상기 가시광 영역 데이터를 변조하여 가시광 영역 변조신호를 출력하는 가시광 영역 변조부; 및
    상기 비가시광 영역 변조신호와 상기 가시광 영역 변조신호에 따라 구동되어 광신호를 출력하는 발광 소자부를 포함하되,
    상기 이진 데이터의 전송에 이용할 파장 대역이 가시광 영역인 경우,
    상기 데이터 그룹 생성부는 상기 가시광 영역 데이터를 색 좌표 변조 그룹과 가시광 조도 가변형 변조 그룹으로 그룹화하며,
    상기 가시광 영역 변조부는
    상기 색 좌표 변조 그룹을 미리 정해진 표색계 상의 색도점에 매핑하여 상기 색 좌표 변조 그룹에 해당하는 색 좌표값들을 생성하는 색 좌표 매핑부;
    상기 색 좌표 매핑부에 의해 생성된 색 좌표값들을 상기 발광 소자부를 구동하기 위한 평균 전송 파워 비율로 변환하는 평균 전송 파워 변환부; 및
    상기 평균 전송 파워 변환부에 의해 생성된 평균 전송 파워 비율과 상기 가시광 조도 가변형 변조 그룹에 포함된 정보를 이용하여 가시광 조도 가변형 변조신호를 생성하는 조도 가변형 신호 변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광통신을 위한 송신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이진 데이터의 전송에 이용할 파장 대역은 상위 통신부에 의해 결정되어 제공되는 것을 특징으로 하는, 광통신을 위한 송신 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자부는 3개 이상의 가시광 영역 다이오드들을 포함하여 구성되고,
    상기 평균 전송 파워 변환부는 상기 색 좌표 매핑부에 의해 생성된 색 좌표값들에 대응하는 3개 이상의 가시광 영역의 파워값을 연산한 후, 상기 3개 이상의 가시광 영역의 파워값을 전체 파워값으로 나누어 상기 평균 전송 파워 비율을 연산하는 것을 특징으로 하는, 광통신을 위한 송신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비가시광 영역 변조부는 상기 비가시광의 파장 대역에 대응하여 복수개의 변조부로 구성되는 것을 특징으로 하는, 광통신을 위한 송신 장치.
  7. 광통신을 위한 수신 장치에 있어서,
    비가시광 영역 변조신호 또는 가시광 영역 변조신호가 포함된 광신호를 수신하는 수광 소자부;
    상기 비가시광 영역 변조신호를 복조하여 비가시광 영역 복조신호를 출력하는 비가시광 영역 복조부;
    상기 가시광 영역 변조신호를 복조하여 가시광 영역 복조신호를 출력하는 가시광 영역 복조부; 및
    상기 비가시광 영역 복조부에 의해 복조된 비가시광 영역 복조신호 또는 상기 가시광 영역 복조부에 의해 복조된 가시광 영역 복조신호를 이진 데이터로 재배치하여 출력하는 데이터 출력부를 포함하되,
    상기 가시광 영역 복조부는
    상기 가시광 영역 변조신호에 포함된 가시광 조도 가변형 변조신호를 이진 데이터로 복조하는 조도 가변형 신호 복조부;
    상기 가시광 영역 변조신호에 포함된 전송 파워를 검출하는 전송 파워 검출부;
    검출된 전송 파워를 미리 정해진 표색계 상의 색 좌표값으로 변환하는 색좌표 변환부; 및
    상기 색 좌표값을 상기 표색계 상의 색도점에 디매핑하여 이진 데이터를 추출하는 색 좌표 디매핑부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광통신을 위한 수신 장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 데이터 출력부는 상기 조도 가변형 신호 복조부와 상기 색 좌표 디매핑부가 출력하는 이진 데이터 또는 비가시광 영역 복조부가 출력하는 이진 데이터를 재배치하여 출력하는 것을 특징으로 하는, 광통신을 위한 수신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수광 소자부는 3개 이상의 가시광 영역 다이오드들을 포함하여 구성되고,
    상기 전송 파워 검출부는 상기 가시광 영역 변조신호에 포함된 3개 이상의 가시광 영역의 평균 전송 파워 비율을 기초로 각각의 3개 이상의 가시광 영역의 전송 파워를 연산하는 것을 특징으로 하는, 광통신을 위한 수신 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 수광 소자부를 구성하는 수광소자들의 광전변화율에 따른 편차를 보상하기 위한 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광통신을 위한 수신 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 비가시광 영역 복조부는 비가시광의 파장 대역에 대응하여 복수개의 복조부로 구성되는 것을 특징으로 하는, 광통신을 위한 수신 장치.
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