KR101580407B1 - An apparatus and a method for VLC - Google Patents

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KR101580407B1
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이선의
정국현
박주현
황유민
김진영
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광운대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a visible ray communications system and a control method thereof. The visible ray communications apparatus according to the present invention may comprise a transmission unit, a receiving unit and a control unit. At least one visible ray communications apparatus sends a beacon signal via at least one communications frequency and receives a response signal to the beacon signal from a visible ray communications terminal. The visible ray communications apparatus extracts a system parameter from the response signal, selects a communications frequency to perform communications by referring to the system parameter and sends the communications frequency to the visible ray communications terminal. The visible ray communications apparatus may give an exclusive authority for the corresponding communications frequency to the visible communications terminal. The visible ray communications apparatus selects a modulation method and performs symbol mapping. The visible ray communications apparatus transmits the modulation method information and the symbol mapping information to the visible ray communication terminal. The two apparatuses modulate data to be transmitted according to the modulation method information and transmit and receive the modulated to or from each other. At this time, the visible ray communications apparatus may control operation of the transmission unit and the receiving unit by referring to the system parameter when the information is transmitted and received.

Description

가시광 통신 장치 및 그 제어 방법{An apparatus and a method for VLC}[0001] The present invention relates to a visible light communication apparatus and a control method thereof,

본 발명은 가시광 통신(Visible Light Communication, VLC) 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시스템 파라미터를 측정하고, 상기 시스템 파라미터를 참조하여 가시광 통신 장치를 제어하며, VLC에 특화된 변조 방식을 활용함으로써 효율적으로 통신을 수행할 수 있는 가시광 통신 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a visible light communication (VLC) apparatus and a control method thereof, and more particularly, to a visible light communication (VLC) apparatus and a control method thereof, more particularly, to a system and method for controlling a visible light communication apparatus by measuring system parameters, And more particularly, to a visible light communication device and a control method thereof that can efficiently perform communication.

무선 통신 기술은 현대 정보 사회의 근간을 이루는 핵심 기술이다. 지금까지는 RF 통신과 관련하여 광범위한 분야에서 연구가 진행되어왔으며, 통신 기술이 발전함에 따라 인간이 활용할 수 있는 주파수의 범위 또한 날로 확대되었다. 이제는 각 국가별로 가용한 주파수 대역이 포화상태에 이르렀으며, 최근에는 제한된 주파수 대역을 효율적으로 활용하는 방안에 대해서 연구를 진행하고 있다.Wireless communication technology is the core technology that forms the basis of modern information society. Until now, research has been carried out in a wide range of fields related to RF communication, and as communications technology has developed, the range of frequencies that humans can utilize has also expanded. Now, the frequency band available for each country has reached saturation, and recently, research is being conducted on using the limited frequency band efficiently.

한편, 인간은 RF 통신이 연구되기 훨씬 전부터 빛을 원거리 정보 전달 수단으로 활용해왔다. 멀리 떨어진 두 지점 사이에서 횃불이나 거울을 통한 빛의 반짝임을 통해서 의사 소통을 수행했다는 오래된 기록이 지금도 남아있다. 즉, 빛은 조명뿐만 아니라 의사 소통의 수단으로서도 유용하게 활용될 수 있다.On the other hand, human beings have long used light as a means of transmitting information long before RF communication is studied. There is still an old record of communication between the two distant points through the flashes of light through torches or mirrors. In other words, light can be useful not only as a lighting but also as a means of communication.

최근 각종 소재 산업 및 IT 기술의 발달 덕분에 기존의 조명을 대체할 LED(Light Emitting Diode) 전구가 개발되었다. 공급된 전력의 대부분을 열로 소모하는 기존의 백열 전구와는 달리 LED는 열 방출에 따른 에너지 소모가 적으며 수명이 매우 길다. 또한 LED는 전자적으로 매우 세밀하게 제어될 수 있으며 다양한 색상으로 구현 가능하다. 이처럼 LED는 다양한 장점을 지니며 이 때문에 차세대 조명으로 각광 받고 있다.Due to recent developments in various materials and IT technologies, LED (Light Emitting Diode) bulbs have been developed to replace existing lights. Unlike conventional incandescent bulbs, which consume most of the power supplied to heat, LEDs consume less energy due to heat emission and have a very long life. LEDs can also be electronically controlled very finely and can be implemented in a variety of colors. As such, LEDs have a number of advantages, making them the next generation of lighting.

VLC는 눈으로 볼 수 있는 빛의 점멸을 전자적 신호 0과 1로 가정하고 통신을 수행한다. 전술한 바와 같이 LED는 다양한 장점을 지니고 있는데, 이런 LED의 특징들 때문에 LED는 VLC를 구성하는 핵심 부품으로써 활용될 수 있다.The VLC assumes the blinking of the visible light as electronic signals 0 and 1 and performs communication. As described above, LEDs have various advantages. Due to the characteristics of these LEDs, LEDs can be utilized as a core component of VLC.

통신의 측면에서 LED를 이용한 VLC는 다음과 같은 추가적인 장점을 지닌다. 우선, 전술한 바에 따르면 RF 통신의 주파수 대역은 각종 규제 및 계약에 의해 이미 사용처가 정해져 있는 반면, 가시광선 대역은 누구나 자유롭게 활용할 수 있다. 또한, 가시광은 몇몇 RF 주파수 대역과는 달리 인체에 전혀 무해하며, 조명 장치로 설치된 LED에 대하여 별도의 큰 추가 비용 없이 통신용으로 활용할 수 있다. 무엇보다도, LED를 통한 VLC에서 정보의 전송은 빛이 비춰지는 구역에 한정되어 진행되기 때문에 보안에 매우 우수하다.In terms of communication, VLC using LED has the following additional advantages. First of all, according to the above-mentioned description, the frequency band of RF communication is already determined by various regulations and contracts, but the visible light band can be freely utilized by anyone. In addition, visible light, unlike some RF frequency bands, is completely harmless to the human body, and can be utilized for communication without additional large extra cost for LEDs installed with a lighting device. Above all, the transmission of information from the VLC through the LED is very secure because it is limited to the area where the light is projected.

지금까지 VLC를 수행하기 위한 다양한 연구가 진행되어왔으나 아직은 초보적인 단계에 불과하다. 최근, 몇몇 박물관이나 쇼핑몰 등에서 특정 장소에 위치한 작품이나 제품을 고객에게 설명하는 용도로 VLC가 활용되고 있으나, 해당 LED 조명을 통한 오디오나 텍스트의 전송에 그칠 뿐이다. 한편, VLC연구에 있어서 기존의 RF 통신 방식에서 사용했던 변조 방식 등의 기술이 그대로 적용되고 있는 실정이다. 이에 대하여, VLC 만의 주파수 광대역 특성과 가시광 셀의 독립적인 특성을 이용한 저전력 가시광 통신 실내 근거리 전송 기법에 대한 요구가 나날이 증대되고 있다.So far, various studies have been carried out to perform VLC, but it is still a rudimentary stage. In recent years, VLC has been used in some museums and shopping malls to describe a work or product in a specific place to a customer, but it is merely transferring audio or text through the corresponding LED light. On the other hand, in the VLC research, modulation techniques and the like used in conventional RF communication methods are applied as they are. On the other hand, there is a growing demand for a low power visible light communication indoor short distance transmission technique using the frequency broadband characteristic only of VLC and the independent characteristics of visible light cells.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 가시광 통신 장치를 효율적으로 제어하고 VLC에 특화된 변조 방식을 사용하는 가시광 통신 장치 및 그 제어 방법을 제공하고자 하는 목적을 가지고 있다.It is an object of the present invention to provide a visible light communication device and a control method thereof that efficiently control a visible light communication device and use a VLC-specific modulation method.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 통신 주파수를 통해 비콘 신호를 발신하는 단계; 가시광 통신 단말기로부터 발신된 상기 비콘 신호에 대한 응답 신호를 수신하는 단계; 상기 응답 신호로부터 시스템 파라미터를 추출하는 단계; 상기 시스템 파라미터를 참조하여 상기 발신한 비콘 주파수 중 하나의 통신 주파수를 선택하고, 상기 선택된 통신 주파수 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하는 단계; 상기 가시광 통신 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여하는 단계; 변조 방식을 선택하고 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑을 수행하는 단계; 상기 선택된 변조 방식 정보와 상기 심볼 맵핑 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하는 단계; 상기 변조 방식 정보 및 상기 심볼 맵핑 정보에 따라 송신할 데이터를 변조하는 단계; 및 상기 가시광 통신 단말기와 상기 변조된 데이터를 송수신하는 단계; 를 포함하되, 상기 변조된 데이터를 송수신하는 단계는 상기 시스템 파라미터를 참조하여 송신부 및 수신부의 작동을 제어하고, 상기 시스템 파라미터는 가시광 통신 기지국과 단말기 사이의 거리, 방향 및 통신 채널 상태 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신에서의 기지국 제어 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of transmitting a beacon signal, the method comprising: transmitting a beacon signal through at least one communication frequency; Receiving a response signal for the beacon signal transmitted from the visible light communication terminal; Extracting a system parameter from the response signal; Selecting one communication frequency among the transmitted beacon frequencies with reference to the system parameters, and transmitting the selected communication frequency information to the visible light communication terminal; Assigning an exclusive right to the selected communication frequency to the visible light communication terminal; Selecting a modulation scheme and performing a symbol mapping based on the selected communication frequency; Transmitting the selected modulation scheme information and the symbol mapping information to the visible light communication terminal; Modulating data to be transmitted according to the modulation scheme information and the symbol mapping information; And transmitting and receiving the modulated data to and from the visible light communication terminal; Wherein the transmitting and receiving of the modulated data controls operations of the transmitter and the receiver with reference to the system parameters, and the system parameters include at least one of a distance, a direction, and a communication channel state between the visible light communication base station and the terminal Information of the base station in the visible light communication can be provided.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가시광 통신 단말기로 정보를 전송하는 송신부; 상기 가시광 통신 단말기로부터 발신된 정보를 수신하는 수신부; 및 각 부를 제어하는 제어부; 를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 송신부를 통해 적어도 하나의 통신 주파수를 이용하여 비콘 신호를 발신하고, 상기 수신부를 통해 상기 가시광 통신 단말기로부터 발신된 상기 비콘 신호에 대한 응답 신호를 수신하고, 상기 응답 신호로부터 시스템 파라미터를 추출하고, 상기 시스템 파라미터를 참조하여 상기 발신한 비콘 주파수 중 하나의 통신 주파수를 선택하고, 상기 송신부를 통해 상기 선택된 통신 주파수 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하고, 상기 가시광 통신 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여하고, 변조 방식을 선택하고 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑을 수행하고, 상기 송신부를 통해 상기 선택된 변조 방식 정보와 상기 심볼 맵핑 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하고, 상기 변조 방식 정보 및 상기 심볼 맵핑 정보에 따라 송신할 데이터를 변조하고, 상기 가시광 통신 단말기와 상기 변조된 데이터를 송수신하되, 상기 송신부 및 수신부를 통해 가시광 통신 단말기와 정보를 송수신할 때, 상기 시스템 파라미터를 참조하여 상기 송신부 및 수신부의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치가 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a display device including: a transmitter for transmitting information to a visible light communication terminal; A receiving unit for receiving information transmitted from the visible light communication terminal; And a control unit for controlling each unit; Wherein the control unit transmits a beacon signal using at least one communication frequency through the transmission unit and receives a response signal for the beacon signal transmitted from the visible light communication terminal through the reception unit, Extracts a system parameter from the signal, selects one communication frequency of the transmitted beacon frequency with reference to the system parameter, transmits the selected communication frequency information to the visible light communication terminal through the transmission unit, And transmits the selected modulation scheme information and the symbol mapping information to the visible light communication terminal through the transmission unit, and transmits the selected modulation scheme information and the symbol mapping information to the visible light communication terminal , And the modulation room And transmits and receives the modulated data to and from the visible light communication terminal. When transmitting and receiving information with the visible light communication terminal through the transmitter and the receiver, the system parameter is referred to And the operation of the transmitting unit and the receiving unit is controlled.

여기서, 상기 제어부는, 상기 선택된 통신 주파수를 기준으로 기 설정된 범위 내에 포함되는 적어도 둘 이상의 주파수를 이용하는 FSK 방식을 통해 상기 가시광 통신 단말기로 전송할 정보를 변조하되, 상기 FSK의 각 주파수로 변조된 상기 정보에 대하여 기 설정된 M진 변조 방식이 중복적으로 적용되는 것을 특징으로 한다.Here, the controller modulates information to be transmitted to the visible light communication terminal through an FSK scheme using at least two frequencies included in a predetermined range based on the selected communication frequency, And a predetermined M-ary modulation method is applied in a redundant manner.

본 발명에 따르면, VLC에 특화된 변조 방식을 제공할 수 있다.According to the present invention, a VLC-specific modulation scheme can be provided.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 가시광 통신 수행 시 효율적으로 가시광 통신 장치를 제어함으로써 전력의 소모를 줄일 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, power consumption can be reduced by controlling the visible light communication device efficiently when performing visible light communication.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 장치의 변조 방식을 나타낸 도면이다.
도 3은 시스템 파라미터 중 방향 정보를 계산하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 장치의 제어 방법을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a visible light communication apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a modulation method of a visible light communication apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a method of calculating direction information among system parameters.
4 is a diagram illustrating a control method of a visible light communication apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 시스템 파라미터를 측정하고, 상기 시스템 파라미터를 참조하여 가시광 통신 장치를 제어하며, VLC에 특화된 변조 방식을 활용함으로써 효율적으로 통신을 수행할 수 있는 가시광 통신 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The present invention relates to a visible light communication device and a control method thereof, which can efficiently perform communication by measuring system parameters, controlling a visible light communication device by referring to the system parameters, and utilizing a modulation method specialized for VLC. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

설명에 앞서, 본문에서 사용된 ‘통신 주파수’ 단어는 빛이 가지는 고유의 주파수를 말하는 것이 아닌, 정보 전송을 위한 LED 등의 광원의 점멸 빈도 수를 의미하는 것이다. 하지만 이에 한정되지 않으며 RF 통신에서 일반적으로 사용되는 의미로도 해석될 수 있다.Prior to the description, the word 'communication frequency' used herein refers to the frequency of the light source such as an LED for information transmission, not the inherent frequency of the light. However, the present invention is not limited to this, and can be interpreted as a meaning commonly used in RF communication.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 장치를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a visible light communication apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 따르면 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 장치(100)는 송신부(120), 수신부(140) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다. 여기서, 가시광 통신 장치(100)는 바람직하게는 가시광 통신 기지국을 의미하지만 이에 한정되지 않으며, 통신을 수행하는 상대방인 가시광 통신 단말기와 구별되는 별도의 통신 장치를 모두 포함할 수 있다.1, a visible light communication apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a transmitter 120, a receiver 140, and a controller 160. Here, the visible light communication device 100 is preferably a visible light communication base station, but the present invention is not limited thereto, and may include a separate communication device that is different from a visible light communication terminal that is a communication partner.

송신부(120)는 가시광 통신 단말기로 정보를 전송할 수 있다. 송신부(120)는 LED로 구비되나 이에 한정되지 않으며, 빛을 출력하는 모든 광원이 송신부(120)로 활용될 수 있다. 경우에 따라서, 사용자에게 시각적 정보를 출력하는 TV나 모니터 등의 디스플레이 장치도 송신부(120)가 될 수 있다.The transmitter 120 can transmit information to the visible light communication terminal. The transmitting unit 120 may be an LED, but the present invention is not limited thereto. Any light source that outputs light may be used as the transmitting unit 120. In some cases, a display unit such as a TV or a monitor that outputs visual information to the user may also be the transmission unit 120. [

송신부(120)는 단일의 광원으로 구비될 수 있지만 가시광 통신 장치(100)의 구성에 따라서 복수의 광원을 포함할 수 있으며, 가시광 통신 변조 방식에 따라서 각기 다른 색상을 출력하는 복수의 광원이 한 묶음으로 동시에 제어될 수 있다.The transmission unit 120 may include a single light source, but may include a plurality of light sources according to the configuration of the visible light communication device 100, and may include a plurality of light sources for outputting different colors according to a visible light communication modulation method, Can be controlled simultaneously.

송신부(120)는 복수의 광원이 각기 다른 방향을 빛을 출력하도록 구비될 수 있다. 또한, 송신부(120)는 빛의 진행 경로를 변경하는 반사판 모듈과 빛의 집중 및 확산을 조절하는 렌즈 모듈을 더 포함할 수 있으며, 후술하는 제어부(160)에 의해 제어될 수 있다. 이에 따라 제어부(160)는 송신부(120)에서 출력되는 빛의 방향과 반경을 조정할 수 있다.The transmitting unit 120 may be provided so that a plurality of light sources output light in different directions. The transmission unit 120 may further include a reflector module for changing the path of light and a lens module for controlling the concentration and diffusion of light, and may be controlled by a control unit 160 described later. Accordingly, the controller 160 can adjust the direction and the radius of the light output from the transmitter 120.

수신부(140)는 가시광 통신 단말기로부터 발신된 정보를 수신할 수 있다. 수신부(140)는 외부에서 전달된 빛을 감지하고 이를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 이를 위해서, 수신부(140)는 포토 다이오드(Photodiode) 및 CCD(Charge-Coupled Device) 등의 광센서로 구비될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The receiving unit 140 may receive the information transmitted from the visible light communication terminal. The receiving unit 140 may sense light transmitted from the outside and convert the light into an electrical signal. For this purpose, the receiving unit 140 may be an optical sensor such as a photodiode and a CCD (Charge-Coupled Device), but is not limited thereto.

수신부(140)는 단일의 포토 다이오드로 구비될 수 있지만 가시광 통신 장치(100)의 구성에 따라서 복수의 광원을 포함할 수 있다. 수신부(140)의 포토 다이오드가 복수로 구비되어 각기 다른 방향을 향하여 설치된 경우 다양한 방향에서 전달되는 빛을 감지할 수 있다. 후술하는 제어부(160)는 기 설정된 방식에 따라 복수의 포토 다이오드의 작동을 제어할 수 있다.The receiving unit 140 may include a single photodiode, but may include a plurality of light sources according to the configuration of the visible light communication device 100. When a plurality of photodiodes of the receiving unit 140 are provided facing each other, light transmitted in various directions can be sensed. The control unit 160, which will be described later, can control the operation of the plurality of photodiodes according to a preset method.

제어부(160)는 가시광 통신 장치(100)의 각 부를 제어할 수 있다.The control unit 160 can control each part of the visible light communication device 100.

전술한 바와 같이, VLC에서의 통신 주파수는 전자적 제어에 의한 LED 등의 광원의 온-오프(On - Off)를 뜻하기 때문에 가시광선 자체가 지니고 있는 고유의 주파수와는 무관하다. VLC에서의 통신 주파수는 1초에 1번 점멸되는 1Hz의 극단적으로 느린 주파수부터 전자부품이 허용하는 한도 내의 극단적으로 높은 주파수까지 자유롭게 설정 가능하다는 장점이 있다. 이점에서 VLC는 일반적인 RF 통신과 큰 차이점을 지니게 되며 이로 인해 변조 방식도 상대적으로 자유롭게 구비될 수 있다. 하지만 가시광 통신 장치(100)가 조명의 역할도 동시에 수행하는 경우가 많기 때문에 사용자의 눈의 피로도를 가중시키는 플리커(Flicker) 현상을 고려하여 적어도 수백 Hz 이상의 점멸이 요구된다.As described above, the communication frequency in the VLC is independent of the inherent frequency of the visible light itself, since it means on / off of a light source such as an LED by electronic control. The communication frequency in VLC has the advantage that it can be freely set from extremely slow frequency of 1Hz, which is flickered once per second, to extremely high frequency within the limits allowed by electronic components. At this point, VLC has a big difference from ordinary RF communication, so that the modulation method can be relatively freely equipped. However, since the visible light communication device 100 often performs the role of illumination, it is required to blink at least several hundred Hz in consideration of the flicker phenomenon which increases the fatigue of the user's eyes.

상기 제어부(160)는 상기 송신부(120)를 통해 적어도 하나의 통신 주파수를 이용하여 비콘(Beacon) 신호를 발신할 수 있다. 제어부(160)는 송신부(120)를 통해 일정 시간 구간(Time Slot) 동안 특정 통신 주파수를 통한 비콘 신호를 발신하고, 해당 시간 구간이 만료되면 새로운 시간 구간 동안 전과 상이한 통신 주파수를 통해 비콘 신호를 발신할 수 있다. 이 방식은 가시광 통신 장치(100)와 복수의 가시광 통신 단말기 사이의 정보 전송 시에도 활용될 수 있다. 하지만 가시광 통신에서의 다중화 기법은 이에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 구비될 수 있다.The controller 160 may transmit a beacon signal through the transmitter 120 using at least one communication frequency. The control unit 160 transmits a beacon signal over a specific communication frequency during a predetermined time period through the transmitter 120. When the corresponding time period expires, the control unit 160 transmits a beacon signal through a different communication frequency for a new time period can do. This method can also be utilized in transmitting information between the visible light communication device 100 and a plurality of visible light communication terminals. However, the multiplexing technique in visible light communication is not limited thereto and can be provided in various ways.

제어부(160)는 비콘 신호의 발신을 통해 가시광 통신 장치(100)와 가시광 통신을 수행할 가시광 통신 단말기를 검색한다. 비콘 신호는 다양한 정보를 포함할 수 있는데, 비콘 신호를 발신한 가시광 통신 장치(100)의 식별 부호, 위치, 비콘 신호를 발신한 시간, 가용 통신 주파수 정보, 가시광 통신 장치(100)의 송신 이득 및 수신 이득 등을 포함할 수 있다.The controller 160 searches for a visible light communication terminal to perform visible light communication with the visible light communication device 100 through transmission of a beacon signal. The beacon signal may include various information including the identification code of the visible light communication device 100 that transmitted the beacon signal, the location, the time at which the beacon signal was transmitted, the available communication frequency information, the transmission gain of the visible light communication device 100, Reception gain, and the like.

특정 가시광 통신 단말기가 상기 비콘 신호를 수신한 경우, 상기 비콘 신호에 대한 응답 신호를 발신할 수 있다. 제어부(160)는 수신부(140)를 통해 상기 가시광 통신 단말기로부터 발신된 상기 비콘 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다. 상기 응답 신호는 가시광 통신 단말기의 식별 부호, 위치, 응답 신호를 발신한 시간, 가시광 통신 단말기의 송신 이득 및 수신 이득 등의 정보를 포함할 수 있다.When a specific visible light communication terminal receives the beacon signal, it can transmit a response signal to the beacon signal. The control unit 160 may receive a response signal for the beacon signal transmitted from the visible light communication terminal through the receiving unit 140. The response signal may include information such as an identification code of a visible light communication terminal, a position, a time at which a response signal is transmitted, a transmission gain of the visible light communication terminal, and a reception gain.

제어부(160)는 상기 응답 신호로부터 시스템 파라미터를 추출할 수 있다. 시스템 파라미터는 가시광 통신 장치(100)의 작동을 제어하기 위해 참조되는 각종 측정 값들로 구성될 수 있다. 시스템 파라미터는 가시광 통신 장치(100)와 단말기 사이의 거리, 방향 및 통신 채널 상태 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.The control unit 160 may extract system parameters from the response signal. The system parameters may comprise various measurements that are referenced to control the operation of the visible light communication device 100. The system parameters may include at least one of a distance, a direction, and a communication channel state between the visible light communication device 100 and the terminal.

시스템 파라미터의 거리 정보는 다음과 같은 방식으로 계산될 수 있다. 즉, 제어부(160)는 상기 응답 신호에 포함된 가시광 통신 단말기의 송신 이득 정보를 추출할 수 있고, 수신부(140)의 수신 이득 정보, 수신부(140)에서 검출된 응답 신호의 세기 및 상기 추출된 가시광 통신 단말기의 송신 이득 정보에 기초하여 상기 가시광 통신 단말기까지의 거리를 계산할 수 있다. 가시광 통신 단말기의 송신 이득과 가시광 통신 장치(100)의 수신 이득이 클수록 측정된 신호의 세기가 크므로 상기 두 이득 값은 신호의 세기에 근거한 거리 계산에 영향을 주게 된다. 물론, 상기 두 이득과 무관하게 단순히 응답 신호의 세기 만으로도 거리를 추정하는 방식으로 구성될 수 있다.The distance information of the system parameters can be calculated in the following manner. That is, the control unit 160 can extract the transmission gain information of the visible light communication terminal included in the response signal, and calculate the reception gain information of the reception unit 140, the intensity of the response signal detected by the reception unit 140, The distance to the visible light communication terminal can be calculated based on the transmission gain information of the visible light communication terminal. As the transmission gain of the visible light communication terminal and the reception gain of the visible light communication device 100 are larger, the intensity of the measured signal is larger, so that the two gain values affect the distance calculation based on the intensity of the signal. Of course, regardless of the two gains, the distance may be estimated by simply measuring the intensity of the response signal.

만약 수신부(140)가 각기 상이한 방향에 구비된 적어도 두 개의 포토 다이오드를 포함하는 경우, 제어부(160)는 수신부(140)를 통해 응답 신호를 수신할 때 상기 복수의 포토 다이오드에서 검출되는 각 신호의 세기 정보들의 조합으로부터 상기 가시광 통신 단말기의 방향을 계산할 수 있다. 이에 대해서는 도 3에서 보다 상세하게 다루기로 한다.If the receiving unit 140 includes at least two photodiodes provided in different directions, the controller 160 controls each of the signals detected by the plurality of photodiodes when receiving the response signal through the receiving unit 140 The direction of the visible light communication terminal can be calculated from a combination of intensity information. This will be discussed in more detail in FIG.

제어부(160)는 송신부(120)를 통해 비콘 신호를 발신한 때로부터 수신부(140)를 통해 상기 응답 신호를 수신하기 까지 경과된 시간을 계산하여 신호 응답 대기 시간 정보를 생성할 수 있다. 제어부(160)는 특정 통신 주파수를 통해 발신된 비콘 신호에 대한 상기 신호 응답 대기 시간 정보가 기 설정된 제 1 기준값 이상이거나, 상기 신호 응답 대기 시간 정보가 제 1 기준값 미만이더라도 상기 응답 신호의 세기가 제 2 기준값 미만일 경우 채널의 상태가 NLOS(Non Line of Sight) 인 것으로 파악할 수 있다. 이와는 반대로, 제어부(160)는 상기 신호 응답 대기 시간 정보가 제 1 기준값 미만이고 상기 응답 신호의 세기가 제 2 기준값 이상일 경우 채널의 상태가 LOS(Line of Sight) 인 것으로 파악할 수 있다. 제어부는 상기 채널 정보를 통해 현재 통신을 수행할 수 있는 가시광 통신 단말기의 수를 감지할 수 있다.The control unit 160 may calculate the elapsed time from when the beacon signal is transmitted through the transmission unit 120 to the reception unit 140 through the reception unit 140 to generate the signal response wait time information. The control unit 160 determines whether the signal response wait time information for the beacon signal transmitted through the specific communication frequency is equal to or greater than a predetermined first reference value or the response signal strength is less than the first reference value, If it is less than the reference value 2, it can be determined that the channel status is NLOS (Non Line of Sight). On the other hand, if the signal response waiting time information is less than the first reference value and the strength of the response signal is greater than or equal to the second reference value, the controller 160 can determine that the channel is in the LOS (Line of Sight) state. The controller may detect the number of visible light communication terminals capable of performing the current communication through the channel information.

제어부(160)는 시스템 파라미터를 각 통신 주파수마다 별도로 생성할 수 있다. 제어부(160)는 각 시스템 파라미터를 참조하여 가시광 통신 단말기와 통신을 수행할 때 사용할 통신 주파수를 선택할 수 있다. 제어부(160)는 각 통신 주파수의 시스템 파라미터의 채널 상태를 분석하여 해당 통신 주파수와 관련된 통신 채널이 LOS 상태인지 확인할 수 있다. 만약 동일한 통신 주파수에 대해서 복수의 가시광 통신 단말기로부터 적어도 둘 이상의 응답 신호가 수신된 경우, 제어부(160)는 시스템 파라미터의 거리 및 방향 정보를 참조하여 가시광 통신 장치(100)와 거리 상으로 가장 인접한 가시광 통신 단말기를 선택하고 해당 단말기와 통신을 수행할 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않으며 시스템 파라미터를 활용한 다양한 방식의 통신 수행 방식이 구비될 수 있다. 한편, 제어부(160)는 시스템 파라미터와 무관하게, 기 설정된 제어 방식에 따라 통신 주파수를 선택할 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 가용 통신 주파수 중 식별 번호가 가장 작은 통신 주파수를 선택할 수 있고, 가장 광원의 점멸 빈도수가 많은 통신 주파수를 선택할 수도 있다.The control unit 160 may separately generate system parameters for each communication frequency. The control unit 160 can select a communication frequency to be used when communicating with the visible light communication terminal by referring to each system parameter. The controller 160 analyzes the channel state of the system parameter of each communication frequency to confirm whether the communication channel related to the communication frequency is in the LOS state. If at least two response signals are received from the plurality of visible light communication terminals for the same communication frequency, the control unit 160 refers to the distance and direction information of the system parameters and displays the nearest visible light on the distance from the visible light communication apparatus 100 The communication terminal can be selected and communication with the terminal can be performed. However, the present invention is not limited thereto, and various communication methods using system parameters may be provided. Meanwhile, the control unit 160 can select the communication frequency according to a predetermined control method regardless of the system parameter. For example, the control unit 160 may select a communication frequency having the smallest identification number among the available communication frequencies, and may select a communication frequency having the most blink frequency of the light source.

제어부(160)는 송신부(120)를 통해 상기 선택된 통신 주파수 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신할 수 있다.The control unit 160 may transmit the selected communication frequency information to the visible light communication terminal through the transmission unit 120.

제어부(160)는 상기 가시광 통신 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여할 수 있는데, 이는 가시광 통신 장치(100)와 상기 가시광 통신 단말기 사이의 통신이 종료되기 전까지 유효하다. 특정 가시광 통신 단말기에 의해 해당 통신 주파수가 독점되는 경우, 타 통신 단말기는 해당 통신 주파수를 사용할 수 없다. 특히, 제어부(160)는 상기 가시광 통신 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여한 경우, 송신부(120)를 통해 비콘 신호 발신할 때 해당 선택 주파수를 제외하고 비콘 신호를 발신할 수 있으며, 이를 통해 타 가시광 통신 단말기는 해당 통신 주파수를 인지할 수 없게 된다.The control unit 160 may grant the exclusive rights to the selected communication frequency to the visible light communication terminal until the communication between the visible light communication apparatus 100 and the visible light communication terminal is completed. When the communication frequency is monopolized by a specific visible light communication terminal, the other communication terminal can not use the communication frequency. In particular, when an exclusive right for the selected communication frequency is given to the visible light communication terminal, the control unit 160 can transmit a beacon signal except for the selected frequency when transmitting a beacon signal through the transmitter 120, The visible light communication terminal can not recognize the corresponding communication frequency.

제어부(160)는 통신 수행 시 사용할 변조 방식을 선택할 수 있다. 변조 방식은 기존의 RF 통신에서 활용되던 다양한 방식이 그대로 사용될 수 있으나 VLC에 특화된 변조 방식이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 제어부(160)는 상기 선택된 통신 주파수를 기준으로 기 설정된 주파수 범위 내에 포함되는 적어도 둘 이상의 주파수를 이용하는 FSK(Frequency Shift Keying) 방식을 통해 상기 가시광 통신 단말기로 전송될 정보를 변조할 수 있다. 여기서, 상기 기 설정된 주파수 범위는 가시광 통신 장치(100)에 연결된 가시광 통신 단말기의 수에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 가시광 통신 장치(100)가 오직 1 개의 가시광 통신 단말기와 통신을 수행하는 경우, 상기 주파수 범위는 최대치로 설정될 수 있으며, 이에 따라 가시광 통신 단말기는 모든 가용 통신 주파수를 이용하여 고속의 통신을 수행할 수 있다. 한편, 제어부(160)는 상기 FSK의 각 주파수로 변조된 상기 정보에 대하여 기 설정된 M진(M-ary) 변조 방식을 중복적으로 적용할 수 있다. 여기서 M 진 변조 방식은 PDM(Pulse Density Modulation), PSK(Phase Shift Keying), AM(Amplitude Modulation), QAM(Quadrature Amplitude Modulation), PPM(Pulse Position Modulation) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 변조 방식의 중복적 적용에 대해서는 도 2에서 보다 상세하게 설명하도록 한다. 제어부(160)는 변조 방식이 선택된 경우, 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑(Symbol Mapping)을 수행할 수 있다.The control unit 160 can select a modulation scheme to be used in performing communication. Various modulation schemes used in conventional RF communication can be used as they are, but a modulation scheme specialized for VLC can be used. Preferably, the control unit 160 may modulate information to be transmitted to the visible light communication terminal through a frequency shift keying (FSK) method using at least two or more frequencies included in a predetermined frequency range based on the selected communication frequency have. The predetermined frequency range may vary depending on the number of visible light communication terminals connected to the visible light communication device 100. For example, when the visible light communication device 100 is communicating with only one visible light communication terminal, the frequency range can be set to a maximum value, so that the visible light communication terminal can use the available high frequency Communication can be performed. Meanwhile, the control unit 160 may overlap the M-ary modulation scheme predetermined for the information modulated at each frequency of the FSK. The M-ary modulation scheme may include at least one of PDM (Pulse Density Modulation), PSK (Phase Shift Keying), AM (Amplitude Modulation), QAM (Quadrature Amplitude Modulation), and PPM It does not. The redundant application of the modulation scheme will be described in more detail in Fig. If the modulation scheme is selected, the control unit 160 may perform symbol mapping based on the selected communication frequency.

가시광 통신 장치(100)는 가시광 통신 단말기와 동일한 방식으로 통신을 수행할 필요가 있다. 이를 위해, 제어부(160)는 송신부(120)를 통해 상기 선택된 변조 방식 정보와 상기 심볼 맵핑 정보를 가시광 통신 단말기로 송신할 수 있다.The visible light communication device 100 needs to perform communication in the same manner as the visible light communication terminal. For this, the control unit 160 may transmit the selected modulation scheme information and the symbol mapping information to the visible light communication terminal through the transmission unit 120.

이후, 제어부(160)는 상기 변조 방식 정보 및 상기 심볼 맵핑 정보에 따라 송신할 데이터를 변조하고, 상기 가시광 통신 단말기와 상기 변조된 데이터를 송수신할 수 있다.The control unit 160 modulates data to be transmitted according to the modulation scheme information and the symbol mapping information, and transmits and receives the modulated data to the visible light communication terminal.

모든 통신 과정이 종료되면 제어부(160)는 상기 가시광 통신 단말기에 부여했던 해당 통신 주파수에 대한 독점 권한을 해제하여 타 통신 단말기가 사용할 수 있게 한다.When all the communication processes are completed, the control unit 160 can release the exclusive right for the communication frequency assigned to the visible light communication terminal and make it available to other communication terminals.

제어부(160)는 송신부(120) 및 수신부(140)를 통해 가시광 통신 단말기와 정보를 송수신할 때, 시스템 파라미터를 참조하여 송신부(120) 및 수신부(140)의 작동을 제어할 수 있다.The control unit 160 may control the operations of the transmitter 120 and the receiver 140 by referring to the system parameters when transmitting and receiving information to and from the visible light communication terminal through the transmitter 120 and the receiver 140. [

바람직하게는, 제어부(160)는 시스템 파라미터의 거리 정보 및 방향 정보 중 적어도 하나에 기초하여 송신부(120)의 송신 이득 및 수신부(140)의 수신 이득을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 시스템 파라미터를 통해 가시광 통신 장치(100)와 가시광 통신 단말기 사이의 거리를 판별할 수 있는데, 상기 거리 정보가 큰 값을 가지면 송신 이득 및 수신 이득을 증가시키고 상기 거리 정보가 작은 값을 가지면 송신 이득 및 수신 이득을 감소시킬 수 있다. 즉 제어부(160)는 상기 거리 정보 크기에 비례하여 송신 이득 및 수신 이득을 조절할 수 있다. 이를 통해, 제어부(160)는 두 장치 사이의 거리가 가까움에도 불구하고 필요 이상의 송신 이득 및 수신 이득을 사용함으로써 발생될 수 있는 가시광 통신 장치(100)의 전력 낭비를 막을 수 있어 효율적으로 VLC를 운영할 수 있게 된다. 또한, 제어부(160)는 두 장치 사이의 거리가 멀 경우 송신 이득 및 수신 이득을 증가시켜 통신 연결 가능성을 높일 수 있다. 또한, 제어부(160)는 가시광 통신 단말기의 거리가 멀 경우, 수신부(140)에 수신되는 다양한 신호들 중 복호화 할 신호를 선택하는 기준이 되는 문턱 신호 세기(Threshold)를 기 설정된 값 이하로 낮추어 가시광 통신 단말기로부터 전송된 정보에 대한 수신 민감도를 높일 수 있다.The control unit 160 may adjust the transmission gain of the transmission unit 120 and the reception gain of the reception unit 140 based on at least one of the distance information and the direction information of the system parameters. For example, the controller 160 can determine the distance between the visible light communication device 100 and the visible light communication terminal through the system parameters. If the distance information has a large value, the transmission gain and the reception gain are increased, If the information has a small value, the transmission gain and the reception gain can be reduced. That is, the controller 160 can adjust the transmission gain and the reception gain in proportion to the distance information size. Accordingly, the control unit 160 can prevent the power consumption of the visible light communication device 100, which can be generated by using the transmission gain and the reception gain higher than necessary, despite the distance between the two devices being close to each other, . In addition, when the distance between the two devices is long, the control unit 160 increases the transmission gain and the reception gain to increase the possibility of communication connection. When the distance of the visible light communication terminal is long, the control unit 160 decreases the threshold signal intensity, which is a criterion for selecting a signal to be decoded among various signals received by the receiver 140, The receiving sensitivity to the information transmitted from the communication terminal can be increased.

여기서, 상기 송신 이득은 송신부(120)에서 데이터를 송신할 때, 상기 데이터에 가해진 증폭 계수를 의미한다. 상기 송신 이득에 따라서 LED 등의 광원의 빛의 세기가 변화될 수 있다. 광원에서 발신된 데이터는 빛의 전달 거리에 따라서 크기가 감소된다. 수신 이득은 수신부(140)에서 상기 감소된 수신 데이터를 증폭할 때 사용된 증폭 계수를 의미한다. 송신 이득 및 수신 이득은 증폭기 및 트랜지스터 등의 전자 소자를 통해 제어될 수 있지만 이에 한정되지 않는다.Here, the transmission gain means an amplification factor applied to the data when the transmitter 120 transmits the data. The light intensity of the light source such as the LED can be changed according to the transmission gain. The data transmitted from the light source is reduced in size according to the distance of light transmission. The reception gain means an amplification factor used when the reception unit 140 amplifies the reduced reception data. The transmission gain and the reception gain can be controlled through electronic elements such as amplifiers and transistors, but are not limited thereto.

또한, 제어부(160)는 특정 거리 이상에 존재하는 가시광 통신 단말기로부터 전송된 정보나 특정 세기 이하의 신호를 무시함으로써 VLC 수행 시 발생될 수 있는 신호의 간섭을 방지할 수 있다.In addition, the controller 160 can prevent interference of signals that may be generated during the VLC operation by ignoring the information transmitted from the visible light communication terminal existing over a specific distance or signals of a specific intensity or less.

전술한 바와 같이, 수신부(140)는 복수의 포토 다이오드를 구비할 수 있는데, 제어부(160)는 시스템 파라미터의 방향 정보를 참조하여 가시광 통신 단말기가 있는 방향이 포토 다이오드의 수신 감도를 증가시키는 제어 정보를 생성할 수도 있다.As described above, the receiving unit 140 may include a plurality of photodiodes. The controller 160 refers to the direction information of the system parameters to determine whether the direction in which the visible light communication terminal is present is control information for increasing the receiving sensitivity of the photodiode May be generated.

한편, 제어부(160)는 가시광 통신 단말기와의 통신 채널 상태가 NLOS인 것으로 판별되는 경우, 수신부(140)의 수신 이득을 증가 시키고, 송신부(120)를 통해 상기 가시광 통신 단말기로 가시광 통신 단말기의 송신부의 송신 이득을 증가시키는 제어 정보를 전송할 수 있다.If it is determined that the communication channel state with the visible light communication terminal is NLOS, the control unit 160 increases the reception gain of the receiving unit 140 and transmits the visible light communication terminal to the visible light communication terminal through the transmission unit 120, Lt; RTI ID = 0.0 > transmission < / RTI >

송신부(120)가 렌즈 모듈 빛 반사판 모듈을 포함하는 경우, 제어부(160)는 시스템 파라미터의 방향 정보에 기초하여 송신부(120)의 렌즈 모듈 및 반사판 모듈을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(160)는 송신부(120)의 렌즈 모듈을 제어함으로써 빛을 집중되게 할 수 있고, 반사판 모듈을 제어함으로써 광원의 빛이 가시광 통신 단말기 방향으로 굴절되도록 조절할 수 있다.If the transmitter 120 includes a lens module light reflector module, the controller 160 may control the lens module and the reflector module of the transmitter 120 based on the direction information of the system parameters. That is, the controller 160 controls the lens module of the transmitter 120 to concentrate the light. By controlling the reflector module, the light from the light source can be refracted toward the visible light communication terminal.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 장치의 변조 방식을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a modulation method of a visible light communication apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2(a)는 VLC에서의 2진 FSK을 도시한 것이다. FSK의 경우, 주파수에 따라 다른 신호가 맵핑 되는데, 도 2(a)에서 높은 주파수로 광원이 점멸되는 신호 구간은 1, 낮은 주파수로 광원이 점멸되는 신호 구간은 0인 것으로 설정할 수 있다. 본 발명에서는 이에 더하여, 기존의 FSK 방식에 M 진 변조 방식을 중복적으로 적용한 변조 방식을 제안한다. 도 2(b)는 2진 FSK에 4진 AM이 적용된 변조 방식을 도시하고 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 VLC 변조 방식은 8가지 심볼로 정보를 표현할 수 있게 되어 효과적인 정보의 송수신이 가능해진다. 하지만 전술한 내용은 한 예일 뿐이며 본 발명에 따른 변조 방식은 다양하게 구비될 수 있다. 광원으로 사용되는 LED는 전자적으로 극히 세밀하게 제어될 수 있기 때문에 도 2(b)와 같은 세밀한 주파수 제어 및 신호 세기 제어가 가능하다. 특히, 전술한 바와 같이 VLC에서는 극히 넓은 통신 주파수 대역을 활용할 수 있으므로 각 통신 주파수간, 또는 FSK의 각 주파수 사이의 간격을 넓게 사용함으로써 모든 심볼 간의 구분을 명확하게 할 수 있고, 이를 통해 신호의 혼선을 용이하게 방지할 수 있다. 각 심볼 간의 간격이 기존의 RF 통신 방식에 비해서 넓기 때문에 동일한 M 진 변조에 대해서 보다 적은 에너지로 각 심볼간의 혼선을 방지할 수 있다. 따라서, 동일한 에너지를 사용할 경우, 본 발명에 따른 변조 방식이 일반적인 RF 통신 방식에 비해 더 먼 거리까지 신호를 전송할 수 있다.2 (a) shows the binary FSK in the VLC. In the case of FSK, signals different from each other are mapped according to the frequency. In FIG. 2 (a), the signal period in which the light source flickers at high frequency is 1, and the signal period in which the light source is flickered at 0 is set to 0. In addition, the present invention proposes a modulation scheme in which the M-ary modulation scheme is redundantly applied to the existing FSK scheme. 2 (b) shows a modulation scheme in which quadratic AM is applied to a binary FSK. Accordingly, the VLC modulation method according to the present invention is capable of expressing information with eight symbols, thereby enabling effective information transmission and reception. However, the above description is only an example, and the modulation method according to the present invention may be variously provided. Since the LED used as a light source can be electronically controlled very finely, fine frequency control and signal intensity control as shown in FIG. 2 (b) is possible. Particularly, as described above, since a very wide communication frequency band can be utilized in the VLC as described above, it is possible to clearly distinguish all the symbols from each other by using a wide interval between communication frequencies or each frequency of FSK, Can be easily prevented. Since the interval between the symbols is wider than that of the conventional RF communication method, it is possible to prevent interference between the symbols with less energy for the same M-ary modulation. Therefore, when the same energy is used, the modulation method according to the present invention can transmit a signal to a farther distance than a general RF communication method.

도 3은 시스템 파라미터 중 방향 정보를 계산하는 방식을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a method of calculating direction information among system parameters.

도 3(a)에서 파선은 광원(220)에서 각 포토 다이오드(142a, 142b)로 전달되는 빛의 경로를 도시한 것이다. 도 3(a)에 의하면 가시광 통신 장치(100)의 수신부(140)는 두 개의 포토 다이오드(142a, 142b)를 포함하고 있다. 가시광 통신 단말기의 송신부의 광원(220)에서 발신된 정보는 두 포토 다이오드(142a, 142b) 에게 수신될 수 있다. 여기서, 좌측의 포토 다이오드(142a)는 상기 광원(220) 방향으로 설치되어있으며 우측의 포토 다이오드(142b)는 상기 광원(220)의 반대 방향으로 설치되어있다. 따라서 동일한 광원(220)에서 비롯된 신호는 두 포토 다이오드에서 다르게 검출된다. 도 3(b)에 따르면 각 포토 다이오드에서 검출된 신호의 세기를 확인할 수 있다. 가시광 통신 장치의 제어부는 상기 각 포토 다이오드에서 검출된 신호의 세기를 조합하여 광원(220) 또는 가시광 통신 단말기의 방향을 계산할 수 있다. 바람직하게는, 각 포토 다이오드에서 검출된 신호의 피크(peak) 값의 비율로부터 시스템 파라미터의 방향 정보를 계산할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.In FIG. 3 (a), a broken line indicates a path of light transmitted from the light source 220 to each of the photodiodes 142a and 142b. 3 (a), the receiving unit 140 of the visible light communication device 100 includes two photodiodes 142a and 142b. The information transmitted from the light source 220 of the transmitter of the visible light communication terminal can be received by the two photodiodes 142a and 142b. The photodiode 142a on the left side is installed in the direction of the light source 220 and the photodiode 142b on the right side is installed in the direction opposite to the light source 220. [ Thus, signals originating from the same light source 220 are detected differently in the two photodiodes. 3 (b), the intensity of the signal detected by each photodiode can be confirmed. The control unit of the visible light communication device can calculate the direction of the light source 220 or the visible light communication terminal by combining the intensities of the signals detected by the respective photodiodes. Preferably, the direction information of the system parameters can be calculated from the ratio of the peak values of the signals detected in each photodiode, but is not limited thereto.

도 4은 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 장치의 제어 방법을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a control method of a visible light communication apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4에 따르면, 본 발명에 따른 가시광 통신에서의 기지국 제어 방법은, 적어도 하나의 통신 주파수를 통해 비콘 신호를 발신하는 단계(S10), 가시광 통신 단말기로부터 발신된 상기 비콘 신호에 대한 응답 신호를 수신하는 단계(S20), 상기 응답 신호로부터 시스템 파라미터를 추출하는 단계(S30), 상기 시스템 파라미터를 참조하여 상기 발신한 비콘 주파수 중 하나의 통신 주파수를 선택하고, 상기 선택된 통신 주파수 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하는 단계(S40), 상기 가시광 통신 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여하는 단계(S50), 변조 방식을 선택하고 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑을 수행하는 단계(S60), 상기 선택된 변조 방식 정보와 상기 심볼 맵핑 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하는 단계(S70), 상기 변조 방식 정보 및 상기 심볼 맵핑 정보에 따라 송신할 데이터를 변조하는 단계(S80) 및 상기 가시광 통신 단말기와 상기 변조된 데이터를 송수신하는 단계(S90)를 포함할 수 있다. 이에 더하여 가시광 통신에서의 기지국 제어 방법은 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 해제하는 단계(S100)을 추가적으로 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, a method of controlling a base station in visible light communication according to the present invention includes: transmitting a beacon signal through at least one communication frequency (S10); receiving a response signal for the beacon signal transmitted from the visible light communication terminal (S30) of extracting a system parameter from the response signal, selecting one communication frequency among the transmitted beacon frequencies with reference to the system parameters, and transmitting the selected communication frequency information to the visible light communication terminal (Step S40) of giving the visible light communication terminal an exclusive right for the selected communication frequency (step S50), selecting a modulation method and performing symbol mapping based on the selected communication frequency (step S60) (S70) transmitting the selected modulation scheme information and the symbol mapping information to the visible light communication terminal, (S80) modulating data to be transmitted according to the modulation scheme information and the symbol mapping information, and transmitting and receiving the modulated data with the visible light communication terminal (S90). In addition, the base station control method in the visible light communication may further include releasing the exclusive right for the selected communication frequency (SlOO).

비콘 신호를 발신하는 단계(S10)는 가시광 통신 장치 또는 기지국에서 가시광 통신 단말기를 검색하는 단계이다. 특히, 가시광 통신 기지국은 특정 가시광 통신 단말기에 독점되지 않은 가용 통신 주파수를 통해 비콘 신호를 발신한다.The step S10 of transmitting a beacon signal is a step of searching for a visible light communication terminal in the visible light communication device or the base station. In particular, the visible light communication base station transmits a beacon signal over an available communication frequency that is not exclusive to a particular visible light communication terminal.

응답 신호를 수신하는 단계(S20)는 복수의 가시광 통신 단말기로부터 응답 신호를 수신할 수 있다.The step S20 of receiving the response signal may receive the response signal from the plurality of visible light communication terminals.

시스템 파라미터를 추출하는 단계(S30)는 상기 응답 신호를 분석하여 그로부터 시스템 파라미터를 추출할 수 있다. 시스템 파라미터는 가시광 통신 기지국과 단말기 사이의 거리, 방향 및 통신 채널 상태 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.The step of extracting the system parameters (S30) may analyze the response signal and extract system parameters therefrom. The system parameter may include at least one of a distance, a direction, and a communication channel state between the visible light communication base station and the terminal.

통신 주파수 정보를 선택하고 선택된 통신 주파수 정보를 가시광 통신 단말기로 송신하는 단계(S40)는 차후 과정에서 사용될 통신 주파수 정보를 가시광 통신 단말기에 공지하는 단계이다. 이에 따라 가시광 통신 단말기는 차후의 정보 송수신 과정을 준비할 수 있다. 통신 주파수는 시스템 파라미터를 참조하여 선택될 수 있지만 이와는 무관하게 기 설정된 제어 방법에 따라서 선택될 수도 있다.The step S40 of selecting the communication frequency information and transmitting the selected communication frequency information to the visible light communication terminal is a step of informing the visible light communication terminal of the communication frequency information to be used in the subsequent process. Accordingly, the visible light communication terminal can prepare for a subsequent information transmission / reception process. The communication frequency may be selected by referring to the system parameter, but may be selected according to the predetermined control method irrespective of this.

가시광 통신 단말기에 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여하는 단계(S50)는 선택된 통신 주파수를 해당 가시광 통신 단말기만 사용하도록 할 수 있다. 이에 따라 타 가시광 통신 단말기와 가시광 통신 장치 사이의 혼선을 방지한다.In the step S50 of granting exclusive rights to the selected communication frequency to the visible light communication terminal, the visible light communication terminal can use only the selected communication frequency. Thereby preventing cross-talk between the visible light communication terminal and the visible light communication device.

변조 방식을 선택하고 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑을 수행하는 단계(S60)는 FSK와 M 진 변조 방식을 혼합한 VLC에 적합한 변조 방식을 선택할 수 있다. 가시광 통신 장치의 제어부는 상기 선택된 변조 방식과 선택된 통신 주파수를 참조하여 심볼 맵핑을 수행할 수 있다. 이 때, 가시광 통신 기지국 및 가시광 통신 단말기는 상기 선택된 통신 주파수를 기준으로 기 설정된 주파수 범위 내에 포함되는 적어도 둘 이상의 주파수를 이용하는 FSK 방식을 통해 전송될 정보를 변조하되, 상기 FSK의 각 주파수로 변조된 상기 정보에 대하여 기 설정된 M진 변조 방식이 중복적으로 적용될 수 있다.In the step S60 of selecting a modulation scheme and performing a symbol mapping based on the selected communication frequency, a modulation scheme suitable for a VLC mixed with an FSK and an M-ary modulation scheme may be selected. The control unit of the visible light communication apparatus can perform symbol mapping with reference to the selected modulation scheme and the selected communication frequency. At this time, the visible light communication base station and the visible light communication terminal modulate information to be transmitted through the FSK scheme using at least two frequencies included in a predetermined frequency range based on the selected communication frequency, A predetermined M modulation scheme may be applied to the information redundantly.

선택된 변조 방식 정보와 상기 심볼 맵핑 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하는 단계(S70)는 가시광 통신 기지국과 가시광 통신 단말기가 동일한 변조 방식을 이용하여 변조된 정보를 송수신하기 위해 수행되는 단계이다.The step S70 of transmitting the selected modulation scheme information and the symbol mapping information to the visible light communication terminal is performed in order to transmit and receive the modulated information using the same modulation scheme by the visible light communication base station and the visible light communication terminal.

변조 방식 정보 및 상기 심볼 맵핑 정보에 따라 송신할 데이터를 변조하는 단계(S80) 및 상기 가시광 통신 단말기와 상기 변조된 데이터를 송수신하는 단계(S90)는 전술한 선택된 변조 방식을 참조하여 정보를 처리하고 이를 가시광 통신 기지국 및 단말기 상호간에 송수신하는 단계이다.(S80) modulating data to be transmitted according to the modulation scheme information and the symbol mapping information, and transmitting and receiving the modulated data to the visible light communication terminal (S90), the information is processed with reference to the selected modulation scheme And transmitting and receiving the information to and from the visible light communication base station and the terminal.

모든 통신 과정이 완료되면 가시광 통신 기지국의 제어부는 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 해제하는 단계(S100)에서 상기 독점 권한을 해제한다.When the entire communication process is completed, the control unit of the visible light communication base station releases the exclusive right in step S100 of releasing the exclusive right for the selected communication frequency.

한편, 변조된 데이터를 송수신하는 단계(S90)는 상기 시스템 파라미터를 참조하여 가시광 통신 기지국의 송신부 및 수신부의 작동을 제어할 수 있다. 상기 제어부는 시스템 파라미터의 거리, 방향 및 채널 상황을 참조하여 송신부의 렌즈 및 반사판 모듈, 수신부의 포토 다이오드, 그리고 송신부와 수신부의 송신 이득 및 수신 이득을 조정할 수 있다.On the other hand, in the step of transmitting and receiving the modulated data (S90), the operation of the transmitter and receiver of the visible light communication base station can be controlled with reference to the system parameter. The control unit can adjust the transmission gain and the reception gain of the lens and reflector module of the transmitter, the photodiode of the receiver, and the transmitter and receiver of the transmitter by referring to the distance, direction, and channel conditions of the system parameters.

각 단계에 대한 상세한 설명은 가시광 통신 장치(100)의 각 부를 설명할 때 서술되었다.A detailed description of each step has been described when explaining each part of the visible light communication device 100. [

이상에서 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경을 할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야에 속한 사람이 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is to be understood that within the scope of the appended claims, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

100 : 가시광 통신 장치
120 : 송신부
140 : 수신부
160 : 제어부100: visible light communication device
120:
140: Receiver
160:

Claims (9)

적어도 하나의 통신 주파수를 통해 비콘 신호를 발신하는 단계; 상기 통신 주파수는 상기 비콘 신호를 발신하는 광원의 점멸 빈도수임,
가시광 통신 단말기로부터 발신된 상기 비콘 신호에 대한 응답 신호를 수신하는 단계;
상기 응답 신호로부터 시스템 파라미터를 추출하는 단계;
상기 시스템 파라미터를 참조하여 상기 발신한 비콘 주파수 중 하나의 통신 주파수를 선택하고, 상기 선택된 통신 주파수 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하는 단계;
상기 가시광 통신 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여하는 단계;
변조 방식을 선택하고 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑을 수행하는 단계;
상기 선택된 변조 방식 정보와 상기 심볼 맵핑 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하는 단계;
상기 변조 방식 정보 및 상기 심볼 맵핑 정보에 따라 송신할 데이터를 변조하는 단계; 및
상기 가시광 통신 단말기와 상기 변조된 데이터를 송수신하는 단계; 를 포함하되,
상기 시스템 파라미터는 가시광 통신 기지국과 상기 가시광 통신 단말기 사이의 거리, 방향 및 통신 채널 상태 정보를 포함하고,
상기 시스템 파라미터의 거리 정보 및 방향 정보에 기초하여 송신부의 송신 이득 및 수신부의 수신 이득을 조절하며,
상기 선택된 변조 방식은 상기 선택된 통신 주파수를 기준으로 기 설정된 주파수 범위 내에 포함되는 적어도 둘 이상의 주파수를 이용하는 FSK와 기 설정된 M진 변조가 중복적으로 적용되는 변조 방식인 것을 특징으로 하는 가시광 통신에서의 기지국 제어 방법.
Transmitting a beacon signal over at least one communication frequency; Wherein the communication frequency is a blink frequency of a light source emitting the beacon signal,
Receiving a response signal for the beacon signal transmitted from the visible light communication terminal;
Extracting a system parameter from the response signal;
Selecting one communication frequency among the transmitted beacon frequencies with reference to the system parameters, and transmitting the selected communication frequency information to the visible light communication terminal;
Assigning an exclusive right to the selected communication frequency to the visible light communication terminal;
Selecting a modulation scheme and performing a symbol mapping based on the selected communication frequency;
Transmitting the selected modulation scheme information and the symbol mapping information to the visible light communication terminal;
Modulating data to be transmitted according to the modulation scheme information and the symbol mapping information; And
Transmitting and receiving the modulated data to and from the visible light communication terminal; , ≪ / RTI &
Wherein the system parameters include distance, direction and communication channel state information between the visible light communication base station and the visible light communication terminal,
Adjusts the transmission gain of the transmission unit and the reception gain of the reception unit based on the distance information and the direction information of the system parameter,
Wherein the selected modulation scheme is a modulation scheme in which FSK using at least two frequencies included in a predetermined frequency range based on the selected communication frequency and predetermined M-ary modulation are applied redundantly, Control method.
가시광 통신 단말기와 가시광 통신을 수행하는 가시광 통신 장치에 있어서,
상기 가시광 통신 단말기로 정보를 전송하는 송신부;
상기 가시광 통신 단말기로부터 발신된 정보를 수신하는 수신부; 및
각 부를 제어하는 제어부; 를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 송신부를 통해 적어도 하나의 통신 주파수를 이용하여 비콘 신호를 발신하고,
상기 수신부를 통해 상기 가시광 통신 단말기로부터 발신된 상기 비콘 신호에 대한 응답 신호를 수신하고,
상기 응답 신호로부터 시스템 파라미터를 추출하고,
상기 시스템 파라미터를 참조하여 상기 발신한 비콘 주파수 중 하나의 통신 주파수를 선택하고, 상기 송신부를 통해 상기 선택된 통신 주파수 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하고,
상기 가시광 통신 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여하고,
변조 방식을 선택하고 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑을 수행하고,
상기 송신부를 통해 상기 선택된 변조 방식 정보와 상기 심볼 맵핑 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하고,
상기 변조 방식 정보 및 상기 심볼 맵핑 정보에 따라 송신할 데이터를 변조하고,
상기 가시광 통신 단말기와 상기 변조된 데이터를 송수신하되,
상기 통신 주파수는 상기 비콘 신호를 발신하는 광원의 점멸 빈도수이고,
상기 시스템 파라미터는 상기 가시광 통신 장치와 상기 가시광 통신 단말기 사이의 거리, 방향 및 통신 채널 상태 정보를 포함하고,
상기 시스템 파라미터의 거리 정보 및 방향 정보에 기초하여 상기 송신부의 송신 이득 및 상기 수신부의 수신 이득을 조절하며,
상기 선택된 변조 방식은 상기 선택된 통신 주파수를 기준으로 기 설정된 주파수 범위 내에 포함되는 적어도 둘 이상의 주파수를 이용하는 FSK와 기 설정된 M진 변조가 중복적으로 적용되는 변조 방식인 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
A visible light communication device for performing visible light communication with a visible light communication terminal,
A transmitter for transmitting information to the visible light communication terminal;
A receiving unit for receiving information transmitted from the visible light communication terminal; And
A control unit for controlling each unit; / RTI >
Wherein,
A beacon signal is transmitted through the transmission unit using at least one communication frequency,
Receiving a response signal for the beacon signal transmitted from the visible light communication terminal through the receiver,
Extracting a system parameter from the response signal,
Selecting one communication frequency of the transmitted beacon frequency with reference to the system parameter, transmitting the selected communication frequency information to the visible light communication terminal through the transmission unit,
An exclusive right for the selected communication frequency is given to the visible light communication terminal,
Selects a modulation scheme, performs symbol mapping based on the selected communication frequency,
Transmitting the selected modulation scheme information and the symbol mapping information to the visible light communication terminal through the transmitter,
Modulates data to be transmitted according to the modulation scheme information and the symbol mapping information,
And transmitting and receiving the modulated data to and from the visible light communication terminal,
Wherein the communication frequency is a blink frequency of a light source emitting the beacon signal,
Wherein the system parameters include distance, direction and communication channel state information between the visible light communication device and the visible light communication terminal,
Adjusts the transmission gain of the transmitter and the reception gain of the receiver based on distance information and direction information of the system parameter,
Wherein the selected modulation method is a modulation method in which FSK using at least two frequencies included in a predetermined frequency range based on the selected communication frequency and predetermined M-ary modulation are applied redundantly.
삭제delete 제 2 항에 있어서,
상기 M진 변조 방식은 PDM, PSK, AM, QAM, PPM중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the M-ary modulation scheme includes at least one of PDM, PSK, AM, QAM, and PPM.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 가시광 통신 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여한 경우,
상기 송신부를 통해 비콘 신호 발신할 때 해당 선택 주파수를 제외하고 비콘 신호를 발신하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein,
When granting exclusive rights to the selected communication frequency to the visible light communication terminal,
And transmits a beacon signal when the beacon signal is transmitted through the transmitter except for the selected frequency.
삭제delete 제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 응답 신호에 포함된 상기 가시광 통신 단말기의 송신 이득 정보를 추출하고,
상기 수신부의 수신 이득 정보, 상기 수신부에서 검출된 상기 응답 신호의 세기 및 상기 추출된 가시광 통신 단말기의 송신 이득 정보에 기초하여 상기 가시광 통신 단말기까지의 거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein,
Extracting transmission gain information of the visible light communication terminal included in the response signal,
Wherein the controller calculates the distance to the visible light communication terminal based on the reception gain information of the receiver, the intensity of the response signal detected by the receiver, and the transmission gain information of the extracted visible light communication terminal.
제 2 항에 있어서,
상기 수신부는,
각기 상이한 방향에 구비된 적어도 두 개의 포토 다이오드를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 수신부를 통해 상기 응답 신호를 수신할 때 상기 복수의 포토 다이오드에서 검출되는 각 신호의 세기 정보들의 조합으로부터 상기 가시광 통신 단말기의 방향을 계산하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.3. The method of claim 2,
The receiver may further comprise:
Each including at least two photodiodes provided in different directions,
Wherein,
And calculates a direction of the visible light communication terminal from a combination of intensity information of each signal detected by the plurality of photodiodes when receiving the response signal through the receiver. 삭제delete
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