KR101587732B1 - A system and a method for VLC - Google Patents

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KR101587732B1
KR101587732B1 KR1020140114407A KR20140114407A KR101587732B1 KR 101587732 B1 KR101587732 B1 KR 101587732B1 KR 1020140114407 A KR1020140114407 A KR 1020140114407A KR 20140114407 A KR20140114407 A KR 20140114407A KR 101587732 B1 KR101587732 B1 KR 101587732B1
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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 light communications system and a method for controlling the same. According to the present invention, the visible light communications system may include at least one visible light communications base station and a visible light communications terminal. The visible light communications base station includes a first transmission unit, a first reception unit, and a first control unit. The visible light communications terminal may include a second transmission unit, a second reception unit, and a second control unit. The visible light communications base station transmits a beacon signal through at least one communications frequency. The visible light communications terminal receives the beacon signal and extracts a system parameter. The visible light communications terminal selects the visible light communications base station to perform communications and a communications frequency based on the system parameter and transmits them to the visible light communications base station. The visible light communications base station assigns exclusive authority for a relevant communications frequency to the visible light communications terminal, selects a modulation method, and performs symbol mapping. The visible light communications base station transmits modulation method information and symbol mapping information to the visible light communications terminal. The visible light communications base station and the visible light communications terminal modulate data to be transmitted according to the modulation method information and transmit and receive the modulated data to and from each other.

Description

가시광 통신 시스템 및 그 제어 방법{A system and a method for VLC}[0001] The present invention relates to a visible light communication system,

본 발명은 가시광 통신(Visible Light Communication, VLC) 시스템 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 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a visible light communication (VLC) system and a control method thereof, more particularly, to a system and method for controlling a visible light communication apparatus by measuring system parameters, referring to the system parameters, And more particularly, to a visible light communication system 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 시스템을 효율적으로 제어하고 VLC에 특화된 변조 방식을 사용하는 가시광 통신 시스템 및 그 제어 방법을 제공하고자 하는 목적을 가지고 있다.It is an object of the present invention to provide a visible light communication system and a control method thereof that effectively control a visible light communication system and use a VLC-specific modulation method.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 가시광 통신 기지국에서 적어도 하나의 통신 주파수를 통해 비콘 신호를 발신하는 단계; 가시광 통신 단말기에서 상기 비콘 신호를 수신하는 단계; 상기 가시광 통신 단말기에서 상기 비콘 신호로부터 시스템 파라미터를 추출하는 단계; 상기 가시광 통신 단말기에서 상기 시스템 파라미터를 참조하여 가시광 통신 기지국 및 상기 수신된 비콘 주파수 중 하나의 통신 주파수를 선택하는 단계;According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a communication system, the method comprising: transmitting a beacon signal through at least one communication frequency in at least one visible light communication base station; Receiving the beacon signal from the visible light communication terminal; Extracting a system parameter from the beacon signal in the visible light communication terminal; Selecting a communication frequency of one of the visible light communication base station and the received beacon frequency by referring to the system parameter in the visible light communication terminal;

상기 가시광 통신 단말기에서 상기 선택된 가시광 통신 기지국으로 상기 선택된 통신 주파수와 상기 시스템 파라미터를 전송하는 단계; 상기 가시광 통신 기지국에서 상기 가시광 통신 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여하는 단계; 상기 가시광 통신 기지국에서 변조 방식을 선택하고 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑을 수행하는 단계; 상기 가시광 통신 기지국에서 상기 선택된 변조 방식 정보와 상기 심볼 맵핑 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하는 단계; 상기 가시광 통신 기지국 및 단말기에서 상기 변조 방식 정보 및 상기 심볼 맵핑 정보에 따라 송신할 데이터를 변조하는 단계; 및 상기 가시광 통신 기지국 및 단말기에서 상기 변조된 데이터를 상호 송수신하는 단계; 를 포함하되, 상기 가시광 통신 기지국에서 변조 방식을 선택하고 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑을 수행하는 단계는 FSK 방식에 기 설정된 M진 변조 방식과 CSK 방식이 중복적으로 적용되는 변조 방식을 선택하고, 상기 변조된 데이터를 상호 송수신하는 단계는 상기 가시광 통신 기지국 및 단말기가 상기 시스템 파라미터를 참조하여 송신 이득 및 수신 이득을 조정하고, 상기 시스템 파라미터는 가시광 통신 기지국과 단말기 사이의 거리, 방향 및 통신 채널 상태 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템 제어 방법이 제공될 수 있다.Transmitting the selected communication frequency and the system parameter from the visible light communication terminal to the selected visible light communication base station; Granting an exclusive right for the selected communication frequency to the visible light communication terminal in the visible light communication base station; Selecting a modulation scheme in the visible light communication base station and performing symbol mapping based on the selected communication frequency; Transmitting the selected modulation scheme information and the symbol mapping information from the visible light communication base station to the visible light communication terminal; Modulating data to be transmitted according to the modulation scheme information and the symbol mapping information in the visible light communication base station and the terminal; And transmitting and receiving the modulated data in the visible light communication base station and the terminal; Wherein the step of selecting a modulation scheme and performing a symbol mapping based on the selected communication frequency in the visible light communication base station selects a modulation scheme to which an M-ary modulation scheme predetermined in the FSK scheme and a CSK scheme are redundantly applied Wherein the step of transmitting and receiving the modulated data comprises adjusting the transmission gain and the reception gain with reference to the system parameters by the visible light communication base station and the terminal and the system parameter includes a distance and direction between the visible light communication base station and the terminal, And a state of the visible light communication system.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 무선 통신 서비스를 위해 네트워크와 가시광 통신 단말기를 연결하는 적어도 하나의 가시광 통신 기지국; 및 사용자에게 무선 통신 서비스의 인터페이스를 제공하는 가시광 통신 단말기; 를 포함하되, 상기 가시광 통신 기지국은, 상기 가시광 통신 단말기로 정보를 전송하는 제 1 송신부; 상기 가시광 통신 단말기로부터 발신된 정보를 수신하는 제 1 수신부; 및 상기 가시광 통신 기지국의 각 부를 제어하는 제 1 제어부; 를 포함하고, 상기 가시광 통신 단말기는, 상기 가시광 통신 기지국으로 정보를 전송하는 제 2 송신부; 상기 가시광 통신 기지국으로부터 발신된 정보를 수신하는 제 2 수신부; 및 상기 가시광 통신 단말기의 각 부를 제어하는 제 2 제어부; 를 포함하며, 상기 적어도 하나의 가시광 통신 기지국은, 적어도 하나의 통신 주파수를 이용하여 비콘 신호를 발신하고, 상기 가시광 통신 단말기는, 상기 비콘 신호를 수신하고, 상기 수신된 비콘 신호로부터 각 가시광 통신 기지국의 통신 주파수와 연관된 시스템 파라미터를 추출하고, 상기 각 시스템 파라미터를 참조하여 상기 가시광 통신 기지국과 상기 수신된 비콘 주파수 중 하나의 통신 주파수를 선택하고, 상기 선택된 가시광 통신 기지국으로 상기 선택된 통신 주파수와 상기 시스템 파라미터를 전송하고, 상기 선택된 가시광 통신 기지국은, 상기 가시광 통신 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여하고, 변조 방식을 선택하고 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑을 수행하고, 상기 선택된 변조 방식 정보와 상기 심볼 맵핑 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하고, 상기 선택된 가시광 통신 기지국 및 상기 가시광 통신 단말기에서 상기 변조 방식 정보 및 상기 심볼 맵핑 정보에 따라 송신할 데이터를 변조하고, 상기 선택된 가시광 통신 기지국 및 상기 가시광 통신 단말기에서 상기 변조된 데이터를 상호 송수신하되, 상기 변조된 데이터를 상호 송수신할 때, 상기 선택된 가시광 통신 기지국의 제 1 제어부는 상기 시스템 파라미터를 참조하여 제 1 송신부 및 제 1 수신부의 작동을 제어하고, 상기 가시광 통신 단말기의 제 2 제어부는 상기 시스템 파라미터를 참조하여 제 2 송신부 및 제 2 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 통신 시스템이 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a wireless communication system including at least one visible light communication base station connecting a network and a visible light communication terminal for wireless communication service; And a visible light communication terminal for providing an interface of a wireless communication service to the user; Wherein the visible light communication base station comprises: a first transmitter for transmitting information to the visible light communication terminal; A first receiving unit for receiving information transmitted from the visible light communication terminal; A first control unit for controlling each unit of the visible light communication base station; Wherein the visible light communication terminal comprises: a second transmitter for transmitting information to the visible light communication base station; A second receiving unit for receiving information transmitted from the visible light communication base station; And a second controller for controlling each unit of the visible light communication terminal. Wherein the at least one visible light communication base station transmits a beacon signal using at least one communication frequency and the visible light communication terminal receives the beacon signal and transmits the received beacon signal to each visible light communication base station Extracts a system parameter associated with a communication frequency of the visible light communication base station and selects a communication frequency of one of the visible light communication base station and the received beacon frequency with reference to each system parameter, Parameters, and the selected visible-light communication base station gives exclusive rights to the selected communication frequency to the visible light communication terminal, selects a modulation scheme, performs symbol mapping based on the selected communication frequency, Information and the above And transmits the ball mapping information to the visible light communication terminal, modulates data to be transmitted according to the modulation scheme information and the symbol mapping information in the selected visible light communication base station and the visible light communication terminal, The first control unit of the selected visible light communication base station controls the operations of the first transmitter and the first receiver with reference to the system parameters when mutually transmitting and receiving the modulated data, The second control unit of the visible light communication terminal controls operations of the second transmitter and the second 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 It is characterized by containing information There is a visible light communication system can be provided.

여기서, 상기 선택된 가시광 통신 기지국의 제 1 제어부는, 상기 선택된 통신 주파수를 기준으로 기 설정된 주파수 범위 내에 포함되는 적어도 둘 이상의 주파수를 이용하는 FSK 방식을 통해 상기 선택된 가시광 통신 기지국으로 전송될 정보를 변조하되, 상기 FSK의 각 주파수로 변조된 상기 정보에 대하여 기 설정된 M진 변조 방식과 CSK 방식이 중복적으로 적용될 수 있다.The first controller of the selected visible light communication base station modulates information to be transmitted to the selected visible light communication base station through an FSK scheme using at least two frequencies included in a predetermined frequency range based on the selected communication frequency, The predetermined M-ary modulation method and the CSK method may be redundantly applied to the information modulated at each frequency of the FSK.

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 시스템을 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 system efficiently when performing visible light communication.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템의 변조 방식을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템의 제어 방법을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a visible light communication system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a modulation method of a visible light communication system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a control method of a visible light communication system 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 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a visible light communication system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 따르면 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템(1000)은 가시광 통신 기지국(100)과 가시광 통신 단말기(200)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 가시광 통신 기지국(100)은 적어도 하나 존재하며, 상기 가시광 통신 단말기(200) 역시 적어도 하나 존재할 수 있다. 본 발명의 상세한 설명에서는 복수의 가시광 통신 기지국(100)이 복수로 존재하고 하나의 가시광 통신 단말기(200)가 구비되는 것으로 서술되어있으나 이에 한정되지 않는다.Referring to FIG. 1, a visible light communication system 1000 according to an embodiment of the present invention may include a visible light communication base station 100 and a visible light communication terminal 200. At least one visible light communication base station 100 and at least one visible light communication terminal 200 may be present. In the detailed description of the present invention, a plurality of visible light communication base stations 100 exist and one visible light communication terminal 200 is described, but the present invention is not limited thereto.

가시광 통신 기지국(100)은 무선 통신 서비스를 위해 네트워크와 가시광 통신 단말기(200)를 연결할 수 있다. 가시광 통신 단말기(200)는 사용자에게 무선 통신 서비스의 인터페이스를 제공할 수 있다.The visible light communication base station 100 can connect the network and the visible light communication terminal 200 for a wireless communication service. The visible light communication terminal 200 may provide an interface of a wireless communication service to a user.

가시광 통신 기지국(100)은 제 1 송신부(120), 제 1 수신부(140) 및 제 1 제어부(160)를 포함할 수 있다. 그리고 가시광 통신 단말기(200)는 제 2 송신부(220), 제 2 수신부(240) 및 제 2 제어부(260)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 송신부(120)와 제 2 송신부(220)는 동일한 구성 요소로 구비될 수 있으며 상기 제 1 수신부(140) 와 제 2 수신부(240)도 동일한 구성 요소로 구비될 수 있다. 또한, 제 1 송신부(120)와 제 2 송신부(220) 그리고 제 1 수신부(140)와 제 2 수신부(240)는 동일한 역할을 수행할 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않으며, 각 구성 요소들이 서로 동일한 역할을 담당해도 세부적으로는 서로 다른 구성으로 구비될 수 있다.The visible light communication base station 100 may include a first transmitter 120, a first receiver 140, and a first controller 160. The visible light communication terminal 200 may include a second transmitter 220, a second receiver 240, and a second controller 260. The first transmitting unit 120 and the second transmitting unit 220 may have the same components, and the first receiving unit 140 and the second receiving unit 240 may have the same components. The first transmitting unit 120 and the second transmitting unit 220, and the first receiving unit 140 and the second receiving unit 240 may play the same role. However, the present invention is not limited thereto, and even if each component plays the same role, it can be provided in different configurations in detail.

제 1 송신부(120)는 가시광 통신 단말기(200)로 정보를 전송할 수 있다. 제 1 송신부(120)는 LED로 구비되나 이에 한정되지 않으며, 빛을 출력하는 모든 광원이 제 1 송신부(120)로 활용될 수 있다. 경우에 따라서, 사용자에게 시각적 정보를 출력하는 TV나 모니터 등의 디스플레이 장치도 제 1 송신부(120)가 될 수 있다.The first transmitting unit 120 may transmit information to the visible light communication terminal 200. The first transmitter 120 may be an LED, but the present invention is not limited thereto. Any light source that outputs light may be used as the first transmitter 120. In some cases, a display device such as a TV or a monitor that outputs visual information to the user may also be the first transmission unit 120. [

제 1 송신부(120)는 단일의 광원으로 구비될 수 있지만 가시광 통신 기지국(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 first transmitting 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 base station 100, and may include a plurality of light sources for outputting different colors according to a visible light communication modulation scheme Can be controlled simultaneously in a bundle.

제 1 송신부(120)는 복수의 광원이 각기 다른 방향을 빛을 출력하도록 구비될 수 있다. 또한, 제 1 송신부(120)는 빛의 진행 경로를 변경하는 반사판 모듈과 빛의 집중 및 확산을 조절하는 렌즈 모듈을 더 포함할 수 있으며, 후술하는 제 1 제어부(160)에 의해 제어될 수 있다. 이에 따라 제 1 제어부(160)는 제 1 송신부(120)에서 출력되는 빛의 방향과 반경을 조정할 수 있다.The first transmitter 120 may be provided so that the plurality of light sources output light in different directions. The first 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 first controller 160 . Accordingly, the first controller 160 can adjust the direction and the radius of the light output from the first transmitter 120.

제 1 수신부(140)는 가시광 통신 단말기(200)로부터 발신된 정보를 수신할 수 있다. 제 1 수신부(140)는 외부에서 전달된 빛을 감지하고 이를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 이를 위해서, 제 1 수신부(140)는 포토 다이오드(Photodiode) 및 CCD(Charge-Coupled Device) 등의 광센서로 구비될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The first receiving unit 140 may receive the information transmitted from the visible light communication terminal 200. The first receiving unit 140 may sense light transmitted from the outside and convert the light into an electrical signal. For this, the first receiving unit 140 may be an optical sensor such as a photodiode and a charge-coupled device (CCD), but the present invention is not limited thereto.

제 1 수신부(140)는 단일의 포토 다이오드로 구비될 수 있지만 가시광 통신 기지국(100)의 구성에 따라서 복수의 광원을 포함할 수 있다. 제 1 수신부(140)의 포토 다이오드가 복수로 구비되어 각기 다른 방향을 향해 설치된 경우 다양한 방향에서 전달되는 빛을 감지할 수 있다. 후술하는 제 1 제어부(160)는 기 설정된 방식에 따라 복수의 포토 다이오드의 작동을 제어할 수 있다.The first 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 base station 100. When a plurality of photodiodes of the first receiving unit 140 are provided and are oriented in different directions, light transmitted in various directions can be sensed. The first controller 160, which will be described later, can control the operation of a plurality of photodiodes according to a preset method.

그리고, 제 1 수신부(140)는 외부의 잡광 유입을 방지하는 필름 필터를 장착할 수 있다. 이를 통해 가시광 통신 기지국(100)은 신호의 혼선 및 데이터 송수신 오류를 저감할 수 있다.The first receiving unit 140 may be equipped with a film filter for preventing an external influx of light. Accordingly, the visible light communication base station 100 can reduce errors in signal crossing and data transmission / reception.

제 1 제어부(160)는 가시광 통신 기지국(100)의 각 부를 제어할 수 있다.The first control unit 160 may control each unit of the visible light communication base station 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 제 1 제어부(160)는 상기 제 1 송신부(120)를 통해 적어도 하나의 통신 주파수를 이용하여 비콘(Beacon) 신호를 발신할 수 있다. 제 1 제어부(160)는 제 1 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 기지국(100)와 복수의 가시광 통신 단말기(200) 사이의 정보 전송 시에도 활용될 수 있다. 하지만 가시광 통신에서의 다중화 기법은 이에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 구비될 수 있다.The first controller 160 may transmit a beacon signal through the first transmitter 120 using at least one communication frequency. The first controller 160 transmits a beacon signal over a specific communication frequency during a predetermined time slot through the first transmitter 120. When the corresponding time interval expires, the first controller 160 transmits a beacon signal through a different communication frequency Beacon signals can be sent. This method can also be utilized when transmitting information between the visible light communication base station 100 and a plurality of visible light communication terminals 200. However, the multiplexing technique in visible light communication is not limited thereto and can be provided in various ways.

제 1 제어부(160)는 비콘 신호의 발신을 통해 가시광 통신 기지국(100)과 가시광 통신을 수행할 가시광 통신 단말기(200)를 검색한다. 비콘 신호는 다양한 정보를 포함할 수 있는데, 비콘 신호를 발신한 가시광 통신 기지국(100)의 식별 부호, 위치, 비콘 신호를 발신한 시간, 가용 통신 주파수 정보, 가시광 통신 기지국(100)의 송신 이득 및 수신 이득 등을 포함할 수 있다.The first controller 160 searches the visible light communication terminal 200 for performing visible light communication with the visible light communication base station 100 through the transmission of the beacon signal. The beacon signal may include various information including the identification code of the visible light communication base station 100 that has transmitted the beacon signal, the position, the time at which the beacon signal is transmitted, the available communication frequency information, the transmission gain of the visible light communication base station 100, Reception gain, and the like.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 가시광 통신 시스템(1000)은 적어도 하나의 가시광 통신 기지국(100)을 포함할 수 있다. 가시광 통신 단말기(200)는 상기 비콘 신호로부터 시스템 파라미터를 추출할 수 있으며, 시스템 파라미터를 참조하여 가시광 통신 기지국(100)을 선택할 수 있다. 또한 가시광 통신 단말기(200)는 시스템 파라미터를 참조하여 상기 발신된 비콘 주파수들 중 하나의 통신 주파수를 선택할 수 있다. 가시광 통신 단말기(200)는 상기 선택된 가시광 통신 기지국(100)으로 상기 선택된 통신 주파수 정보와 추출된 시스템 파라미터를 전송할 수 있다. 가시광 통신 단말기(200)에서 수행되는 상기 과정들은 제 2 제어부(260)을 설명하면서 상세히 다루도록 한다.As described above, the visible light communication system 1000 according to the present invention may include at least one visible light communication base station 100. The visible light communication terminal 200 can extract the system parameter from the beacon signal and select the visible light communication base station 100 by referring to the system parameter. In addition, the visible light communication terminal 200 can select one communication frequency among the originated beacon frequencies with reference to system parameters. The visible light communication terminal 200 can transmit the selected communication frequency information and extracted system parameters to the selected visible light communication base station 100. The processes performed in the visible light communication terminal 200 will be described in detail while explaining the second control unit 260. [

가시광 통신 기지국(100)은 선택된 통신 주파수 정보와 추출된 시스템 파라미터를 발신한 가시광 통신 단말기(200)에 대하여 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여할 수 있다. 상기 독점 권한은 가시광 통신 기지국(100)과 해당 가시광 통신 단말기(200) 사이의 통신이 종료되기 전까지 유효하다. 특정 가시광 통신 단말기(200)에 의해 해당 통신 주파수가 독점되는 경우, 타 통신 단말기는 해당 통신 주파수를 사용할 수 없다. 특히, 제 1 제어부(160)는 상기 가시광 통신 단말기(200)에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여한 경우, 제 1 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 visible light communication base station 100 may grant exclusive rights to the selected communication frequency to the visible light communication terminal 200 that has transmitted the selected communication frequency information and extracted system parameters. The exclusive right is valid until the communication between the visible light communication base station 100 and the corresponding visible light communication terminal 200 is terminated. When the communication frequency is monopolized by the specific visible light communication terminal 200, the other communication terminal can not use the communication frequency. In particular, when the first control unit 160 grants the exclusive rights to the selected communication frequency to the visible light communication terminal 200, when the beacon signal is transmitted through the first transmission unit 120, the first control unit 160 excludes the selected frequency, So that the other visible light communication terminal can not recognize the corresponding communication frequency.

한편, 상기 선택된 가시광 통신 기지국(100)의 제 1 제어부(160)가 가시광 통신 단말기(200)에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여한 경우, 제 1 송신부(120)를 통해 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한 정보를 타 가시광 통신 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 상기 선택된 가시광 통신 기지국(100)의 제 1 제어부(160)는 제 1 수신부(140)를 통해 타 가시광 통신 기지국으로부터 특정 통신 주파수에 대한 독점 권한 정보를 수신한 경우, 제 1 송신부(120)를 통해 비콘 신호를 발신할 때 상기 수신한 독점 권한 정보와 연관된 주파수를 제외하고 비콘 신호를 발신할 수 있다.Meanwhile, when the first controller 160 of the selected visible light communication base station 100 grants the exclusive rights to the selected communication frequency to the visible light communication terminal 200, the first transmitter 120 transmits the selected communication frequency to the selected communication frequency The exclusive rights information may be transmitted to another optical communication base station. When the first control unit 160 of the selected visible light communication base station 100 receives the exclusive rights information for the specific communication frequency from the other visible light communication base station through the first receiving unit 140, A beacon signal may be generated by excluding a frequency associated with the received exclusive rights information.

즉, 가시광 통신 기지국은 기 설정된 거리 이내에 존재하는 타 가시광 통신 기지국과 통신 주파수의 독점 권한 정보를 상호 공유할 수 있다. 전술한 바와 같이 가시광 통신 기지국들이 서로 인접하게 설치된 경우 각 가시광 통신 기지국에서 발신된 빛이 겹쳐지는 문제가 발생할 수 있으며 가시광 통신 단말기는 상기 빛이 겹쳐지는 지역에서 두 가시광 통신 기지국의 빛을 수신할 수 있다. 예를 들어, 제 1 가시광 통신 기지국에서 10kHz 의 통신 주파수를 사용하여 제 1 가시광 통신 단말기와 정보를 송수신하고, 인접한 제 2 가시광 통신 기지국에서 동일한 10 kHz의 통신 주파수를 사용하여 제 2 가시광 통신 단말기와 정보를 송수신하는 경우를 가정할 수 있다. 여기서, 제 1 가시광 통신 단말기와 제 2 가시광 통신 단말기가 상기 두 가시광 통신 기지국에서 발신되는 빛이 겹쳐지는 지역에 위치하고 있다. 이처럼 인접한 가시광 통신 기지국 간에 통신 주파수 독점 권한 정보가 공유되지 않은 경우 제 1 가시광 통신 기지국이 발신하는 정보가 제 2 가시광 통신 단말기로 전송될 수 있고 그 역도 가능하다. 즉, 가시광 통신 기지국과 단말기 사이에 의도하지 않는 통신 간섭 및 혼선이 발생될 우려가 있다. 본 발명의 실시예처럼 각 가시광 통신 기지국 간에 통신 주파수 독점 권한 정보가 공유됨으로써 상기와 같은 문제점을 예방할 수 있다.That is, the visible light communication base station can mutually share the exclusive rights information of the communication frequency with the other visible light communication base station existing within a predetermined distance. As described above, when the visible light communication base stations are installed adjacent to each other, a problem that light emitted from each visible light communication base station overlaps can occur, and the visible light communication terminal can receive light of the two visible light communication base stations in the region where the light overlaps have. For example, the first visible light communication base station transmits and receives information to and from the first visible light communication terminal using a communication frequency of 10 kHz, and the second visible light communication base station transmits and receives information using the same 10 kHz communication frequency, It can be assumed that information is transmitted and received. Here, the first visible light communication terminal and the second visible light communication terminal are located in a region where the lights emitted from the two visible light communication base stations overlap. If the communication frequency exclusive rights information is not shared between adjacent visible light communication base stations, information transmitted from the first visible light communication base station can be transmitted to the second visible light communication terminal and vice versa. That is, unintended communication interference and crosstalk may occur between the visible light communication base station and the terminal. The communication frequency exclusive right information is shared among the visible light communication base stations as in the embodiment of the present invention, thereby preventing the above problems.

제 1 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, 제 1 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 기지국(100)에 연결된 가시광 통신 단말기(200)의 수에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 가시광 통신 기지국(100)이 오직 1 개의 가시광 통신 단말기(200)와 통신을 수행하는 경우, 상기 주파수 범위는 최대치로 설정될 수 있으며, 이에 따라 가시광 통신 단말기(200)는 모든 가용 통신 주파수를 이용하여 고속의 통신을 수행할 수 있다. 한편, 제 1 제어부(160)는 상기 FSK의 각 주파수로 변조된 상기 정보에 대하여 기 설정된 M진(M-ary) 변조 방식과 CSK(Color Shift Keying) 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. 제 1 제어부(160)는 변조 방식이 선택된 경우, 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑(Symbol Mapping)을 수행할 수 있다.The first controller 160 may 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 first controller 160 modulates 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, can do. Here, the predetermined frequency range may vary depending on the number of the visible light communication terminals 200 connected to the visible light communication base station 100. For example, when the visible light communication base station 100 communicates with only one visible light communication terminal 200, the frequency range may be set to a maximum value, Speed communication can be performed using the frequency. Meanwhile, the first controller 160 may overlap the M-ary modulation scheme and the CSK (Color Shift Keying) scheme 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 first controller 160 may perform symbol mapping based on the selected communication frequency.

가시광 통신 기지국(100)은 가시광 통신 단말기(200)와 동일한 방식으로 통신을 수행할 필요가 있다. 이를 위해, 제 1 제어부(160)는 제 1 송신부(120)를 통해 상기 선택된 변조 방식 정보와 상기 심볼 맵핑 정보를 가시광 통신 단말기(200)로 송신할 수 있다.The visible light communication base station 100 needs to perform communication in the same manner as the visible light communication terminal 200. [ For this, the first controller 160 may transmit the selected modulation scheme information and the symbol mapping information to the visible light communication terminal 200 through the first transmitter 120.

이후, 제 1 제어부(160)는 상기 변조 방식 정보 및 상기 심볼 맵핑 정보에 따라 송신할 데이터를 변조하고, 가시광 통신 기지국(100)은 상기 가시광 통신 단말기(200)와 상기 변조된 데이터를 송수신할 수 있다.Then, the first controller 160 modulates data to be transmitted according to the modulation scheme information and the symbol mapping information, and the visible light communication base station 100 can transmit and receive the modulated data to / from the visible light communication terminal 200 have.

모든 통신 과정이 종료되면 제 1 제어부(160)는 상기 가시광 통신 단말기(200)에 부여했던 해당 통신 주파수에 대한 독점 권한을 해제하여 타 통신 단말기가 사용할 수 있게 한다.When all the communication processes are completed, the first controller 160 releases the exclusive right for the communication frequency assigned to the visible light communication terminal 200, thereby allowing the communication terminal to use the communication terminal.

전술한 바와 같이 제 2 송신부(220) 및 제 2 수신부(240)는 제 1 송신부(120) 및 제 1 수신부(140)와 역할과 구성이 유사하므로 중복된 설명은 생략하도록 한다.As described above, since the second transmitter 220 and the second receiver 240 are similar in role and configuration to the first transmitter 120 and the first receiver 140, a duplicate description will be omitted.

제 2 제어부(260)는 상기 제 2 수신부(240)를 통해 적어도 하나의 가시광 통신 기지국(100)으로부터 적어도 하나의 통신 주파수를 통해 발신된 비콘 신호를 수신할 수 있다. 일반적으로 가시광 통신 단말기(200)의 사용자는 자신의 머리 위에 위치하고 있는 가시광 통신 기지국(100)과 통신을 수행하게 된다. 하지만 각 가시광 통신 기지국에서 출력되는 빛이 일부 겹쳐질 수 있으며, 상기 빛이 겹쳐지는 범위에 사용자가 위치하는 경우 해당 빛을 출력한 가시광 통신 기지국 모두와 통신을 수행할 수 있다.The second controller 260 may receive the beacon signal transmitted from at least one visible light communication base station 100 through the second receiver 240 through at least one communication frequency. In general, the user of the visible light communication terminal 200 performs communication with the visible light communication base station 100 located on the head of the user. However, the light output from each visible light communication base station can be partially overlapped, and when the user is located within the overlapping range of the light, communication with all the visible light communication base stations outputting the corresponding light can be performed.

제 2 제어부(260)는 상기 수신된 비콘 신호에 기초하여 시스템 파라미터를 계산할 수 있다. 시스템 파라미터는 가시광 통신 단말기(200) 및 가시광 통신 기지국(100)의 작동을 제어하기 위해 참조되는 각종 측정 값들로 구성될 수 있다. 시스템 파라미터는 가시광 통신 단말기(200)와 가시광 통신 기지국(100) 사이의 거리, 방향 및 통신 채널 상태 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.The second control unit 260 may calculate the system parameter based on the received beacon signal. The system parameters may comprise various measurements that are referenced to control the operation of the visible light communication terminal 200 and the visible light communication base station 100. The system parameters may include at least one of a distance, a direction, and a communication channel state between the visible light communication terminal 200 and the visible light communication base station 100.

시스템 파라미터의 거리 정보는 다음과 같은 방식으로 계산될 수 있다. 즉, 제 2 제어부(260)는 상기 비콘 신호에 포함된 가시광 통신 기지국(100)의 제 1 송신부(120)의 송신 이득 정보를 추출할 수 있다. 제 2 제어부(260)는 제 2 수신부(240)의 수신 이득 정보, 제 2 수신부(240)에서 검출된 비콘 신호의 세기 및 상기 추출된 가시광 통신 기지국(100)의 송신 이득 정보에 기초하여 상기 가시광 통신 기지국(100)까지의 거리를 계산할 수 있다. 가시광 통신 기지국(100)의 송신 이득과 가시광 통신 단말기(200)의 수신 이득이 클수록 측정된 신호의 세기가 크므로 상기 두 이득 값은 신호의 세기에 근거한 거리 계산에 영향을 주게 된다. 물론, 제 2 제어부(260)는 상기 두 이득과 무관하게 단순히 비콘 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 second controller 260 can extract the transmission gain information of the first transmitter 120 of the visible light communication base station 100 included in the beacon signal. The second controller 260 controls the gain of the visible light communication base station 100 based on the reception gain information of the second receiver 240, the intensity of the beacon signal detected by the second receiver 240, The distance to the communication base station 100 can be calculated. Since the intensity of the measured signal increases as the transmission gain of the visible light communication base station 100 and the reception gain of the visible light communication terminal 200 increase, the two gain values affect the distance calculation based on the intensity of the signal. Of course, the second controller 260 may be configured to estimate the distance only by the intensity of the beacon signal regardless of the two gains.

만약 제 2 수신부(240)가 각기 상이한 방향에 구비된 적어도 두 개의 포토 다이오드를 포함하는 경우, 제 2 제어부(260)는 제 2 수신부(240)를 통해 비콘 신호를 수신할 때 상기 복수의 포토 다이오드에서 검출되는 각 신호의 세기 정보들의 조합으로부터 가시광 통신 기지국(100)의 방향을 계산할 수 있다.When the second receiving unit 240 includes at least two photodiodes provided in different directions, the second controlling unit 260 controls the plurality of photodiodes 240 when the beacon signal is received through the second receiving unit 240, The direction of the visible light communication base station 100 can be calculated from the combination of the intensity information of each signal detected at the base station.

제 2 제어부(260)는 수신된 비콘 신호의 세기가 기 설정된 기준값 이상인 경우 해당 비콘 신호를 발신한 상기 가시광 통신 기지국(100)으로의 통신 채널 상태가 LOS(Line of Sight)인 것으로 파악하고, 상기 기준값 미만인 경우 NLOS(Non Line of Sight) 인 것으로 파악할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.If the intensity of the received beacon signal is equal to or greater than a preset reference value, the second controller 260 determines that the communication channel state to the visible light communication base station 100 that transmitted the beacon signal is LOS (Line of Sight) If it is less than the reference value, it can be recognized that it is NLOS (Non Line of Sight), but it is not limited thereto.

제 2 제어부(260)는 시스템 파라미터를 각 통신 주파수마다 별도로 생성할 수 있다. 제 2 제어부(260)는 시스템 파라미터를 참조하여 가시광 통신 기지국(100) 및 상기 수신된 비콘 주파수 중 하나의 통신 주파수를 선택할 수 있다. 예를 들어, 제 2 제어부(260)는 수신된 모든 비콘 신호를 분석한 뒤, 통신 채널 상태가 LOS인 것들 중 거리가 가장 가까운 가시광 통신 기지국(100)을 선택할 수 있다. 그리고, 제 2 제어부(260)는 상기 선택된 가시광 통신 기지국(100)에서 발신된 비콘 신호들 중 가장 신호의 세기가 강한 비콘 신호의 통신 주파수를 선택할 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않으며 시스템 파라미터를 활용한 다양한 방식의 통신 수행 방식이 구비될 수 있다. 한편, 제 2 제어부(260)는 시스템 파라미터와 무관하게, 기 설정된 제어 방식에 따라 통신 주파수를 선택할 수 있다. 예를 들어, 제 2 제어부(260)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 second control unit 260 may separately generate system parameters for each communication frequency. The second controller 260 can select a communication frequency of the visible light communication base station 100 and one of the received beacon frequencies with reference to system parameters. For example, after analyzing all the received beacon signals, the second controller 260 can select the visible light communication base station 100 having the closest distance among those having the communication channel state of LOS. The second controller 260 can select the communication frequency of the beacon signal having the strongest signal strength among the beacon signals transmitted from the selected visible light communication base station 100. However, the present invention is not limited thereto, and various communication methods using system parameters may be provided. Meanwhile, the second control unit 260 can select the communication frequency according to the predetermined control method regardless of the system parameters. For example, the second control unit 260 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.

제 2 제어부(260)는 제 2 송신부(220)를 통해 상기 선택된 통신 주파수 정보 및 상기 추출된 시스템 파라미터를 상기 선택된 가시광 통신 기지국(100)으로 송신할 수 있다.The second control unit 260 may transmit the selected communication frequency information and the extracted system parameters to the selected visible light communication base station 100 through the second transmission unit 220. [

제 2 제어부(260)는 상기 선택된 가시광 통신 기지국(100)으로부터 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여 받을 수 있는데, 이는 가시광 통신 단말기(200)와 상기 선택된 가시광 통신 기지국(100) 사이의 통신이 종료되기 전까지 유효하다. The second control unit 260 may receive the exclusive right for the selected communication frequency from the selected visible light communication base station 100. This is because communication between the visible light communication terminal 200 and the selected visible light communication base station 100 It is valid until it ends.

제 2 제어부(260)는 제 2 수신부(240)를 통해 상기 선택된 가시광 통신 기지국(100)으로부터 변조 방식 정보 및 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 제 2 제어부(260)는 상기 변조 방식 정보 및 상기 심볼 맵핑 정보에 따라 송신할 데이터를 변조할 수 있다.The second controller 260 can receive the modulation scheme information and the symbol mapping information based on the selected communication frequency from the selected visible light communication base station 100 through the second receiver 240. [ The second controller 260 can modulate data to be transmitted according to the modulation scheme information and the symbol mapping information.

가시광 통신 기지국(100)의 제 1 제어부(160)는 상기 시스템 파라미터를 참조하여 제 1 송신부(120) 및 제 1 수신부(140)의 작동을 제어할 수 있다. 마찬가지로, 가시광 통신 단말기(100)의 제 2 제어부(260)는 상기 시스템 파라미터를 참조하여 제 2 송신부(220) 및 제 2 수신부(240)의 작동을 제어할 수 있다.The first controller 160 of the visible light communication base station 100 may control the operations of the first transmitter 120 and the first receiver 140 with reference to the system parameters. Similarly, the second controller 260 of the visible light communication terminal 100 may control the operations of the second transmitter 220 and the second receiver 240 with reference to the system parameters.

바람직하게는, 제 1 제어부(160)는 시스템 파라미터의 거리 정보 및 방향 정보 중 적어도 하나에 기초하여 제 1 송신부(120)의 송신 이득 및 제 1 수신부(140)의 수신 이득을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제 1 제어부(160)는 시스템 파라미터를 통해 가시광 통신 기지국(100)과 가시광 통신 단말기(200) 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 제 1 제어부(160)는 상기 거리 정보 크기에 비례하여 송신 이득 및 수신 이득을 조절할 수 있다. 이를 통해, 제 1 제어부(160)는 두 장치 사이의 거리가 가까움에도 불구하고 필요 이상의 송신 이득 및 수신 이득을 사용함으로써 발생될 수 있는 가시광 통신 기지국(100)의 전력 낭비를 막을 수 있어 효율적으로 VLC를 운영할 수 있게 된다. 또한, 제 1 제어부(160)는 두 장치 사이의 거리가 멀 경우 송신 이득 및 수신 이득을 증가시켜 통신 연결 가능성을 높일 수 있다. 또한, 제 1 제어부(160)는 가시광 통신 단말기(200)의 거리가 멀 경우, 제 1 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 단말기(200)로부터 전송된 정보에 대한 수신 민감도를 높일 수 있다.The first control unit 160 may adjust the transmission gain of the first transmission unit 120 and the reception gain of the first reception unit 140 based on at least one of the distance information and the direction information of the system parameter. For example, the first controller 160 can determine the distance between the visible light communication base station 100 and the visible light communication terminal 200 through the system parameters. If the distance information has a large value, the transmission gain and the reception gain And if the distance information has a small value, the transmission gain and the reception gain can be reduced. That is, the first controller 160 can adjust the transmission gain and the reception gain in proportion to the distance information size. Accordingly, the first control unit 160 can prevent the power consumption of the visible light communication base station 100, which may 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, if the distance between the two devices is long, the first controller 160 may increase the transmission gain and the reception gain to increase the possibility of communication connection. When the distance of the visible light communication terminal 200 is long, the first controller 160 may set a threshold signal strength (Threshold) as a criterion for selecting a signal to be decoded among various signals received by the first receiver 140 The receiving sensitivity of the information transmitted from the visible light communication terminal 200 can be increased.

여기서, 상기 송신 이득은 제 1 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 제 1 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 first transmission unit 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 coefficient used when the first 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, 제 1 제어부(160)는 특정 거리 이상에 존재하는 가시광 통신 단말기(200)로부터 전송된 정보나 특정 세기 이하의 신호를 무시함으로써 VLC 수행 시 발생될 수 있는 신호의 간섭을 방지할 수 있다.In addition, the first controller 160 may prevent interference of a signal that may be generated during the VLC operation by ignoring information transmitted from the visible light communication terminal 200 existing at a specific distance or more or signals of a specific intensity or less.

전술한 바와 같이, 제 1 수신부(140)는 복수의 포토 다이오드를 구비할 수 있는데, 제 1 제어부(160)는 시스템 파라미터의 방향 정보를 참조하여 가시광 통신 단말기(200)가 있는 방향의 포토 다이오드의 수신 감도를 증가시키는 제어 정보를 생성할 수도 있다.As described above, the first receiving unit 140 may include a plurality of photodiodes. The first controlling unit 160 refers to the direction information of the system parameters to determine the direction of the photodiodes in the direction of the visible light communication terminal 200 It is also possible to generate control information for increasing the reception sensitivity.

한편, 제 1 제어부(160)는 가시광 통신 단말기(200)의 통신 채널 상태가 NLOS인 것으로 판별되는 경우, 제 1 수신부(140)의 수신 이득을 증가 시키고, 제 1 송신부(120)를 통해 상기 가시광 통신 단말기(200)로 제 2 송신부(220)의 송신 이득을 증가시키는 제어 정보를 전송할 수 있다.If it is determined that the communication channel state of the visible light communication terminal 200 is the NLOS, the first controller 160 increases the reception gain of the first receiver 140 and transmits the visible light The communication terminal 200 can transmit control information for increasing the transmission gain of the second transmission unit 220. [

제 1 송신부(120)가 렌즈 모듈 빛 반사판 모듈을 포함하는 경우, 제 1 제어부(160)는 시스템 파라미터의 방향 정보에 기초하여 제 1 송신부(120)의 렌즈 모듈 및 반사판 모듈을 제어할 수 있다. 즉, 제 1 제어부(160)는 제 1 송신부(120)의 렌즈 모듈을 제어함으로써 빛을 집중시켜 빛의 강도를 증가시킬 수 있고, 반사판 모듈을 제어함으로써 광원의 빛이 가시광 통신 단말기(200) 방향으로 굴절되도록 조절할 수 있다.When the first transmitter 120 includes the lens module light reflector module, the first controller 160 may control the lens module and the reflector module of the first transmitter 120 based on the direction information of the system parameter. That is, the first controller 160 controls the lens module of the first transmitter 120 to increase the intensity of light by concentrating the light. By controlling the reflector module, the light of the light source can be directed toward the visible light communication terminal 200 As shown in FIG.

한편, 가시광 통신 시스템(1000)은 단말기 에너지 절약 모드로 운영될 수 있다. 단말기 에너지 절약 모드는 충전식 전원 공급 수단을 사용하는 가시광 통신 단말기(200)의 전력 사용량을 저감하기 위해 사용될 수 있다. 단말기 에너지 절약 모드에서는 가시광 통신 시스템(1000)의 가시광 통신 단말기(200)는 정보를 송수신할 때 송신 이득 및 수신 이득을 감소시킴으로써 해당 단말기의 에너지 사용을 줄일 수 있다. 가시광 통신 시스템이 단말기 에너지 절약 모드로 운영되는 경우, 가시광 통신 기지국(100)의 제 1 제어부(160)는 제 1 송신부(120)의 송신 이득 및 제 1 수신부(140)의 수신 이득을 기 설정된 제 1 기준값 및 제 2 기준값 이상으로 증가시키고, 가시광 통신 단말기의 상기 제 2 제어부(260)는 제 2 송신부(220)의 송신 이득 및 제 2 수신부(240)의 수신 이득을 기 설정된 제 3 기준값 및 제 4 기준값 미만으로 감소시킬 수 있다.Meanwhile, the visible light communication system 1000 may be operated in a terminal energy saving mode. The terminal energy saving mode can be used to reduce the power consumption of the visible light communication terminal 200 using the rechargeable power supply means. In the terminal energy saving mode, the visible light communication terminal 200 of the visible light communication system 1000 can reduce the energy consumption of the corresponding terminal by reducing the transmission gain and the reception gain when transmitting and receiving information. When the visible light communication system is operated in the terminal energy saving mode, the first controller 160 of the visible light communication base station 100 transmits the transmission gain of the first transmitter 120 and the reception gain of the first receiver 140 to the pre- The second control unit 260 of the visible light communication terminal increases the transmission gain of the second transmission unit 220 and the reception gain of the second reception unit 240 to a predetermined third reference value and a second reference value 4 < / RTI > reference value.

제 2 제어부(260)도 전술한 방식과 동일하게 제 2 송신부(220) 및 제 수신부(240)의 작동을 제어할 수 있으며 그와 관련된 내용에 대한 설명은 중복되므로 생략한다.The second control unit 260 can also control the operation of the second transmission unit 220 and the reception unit 240 in the same manner as described above, and the description related to the second transmission unit 220 and the reception unit 240 will be omitted.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템의 변조 방식을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a modulation method of a visible light communication system 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 방식과 CSK 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. 도 2(c)는 2진 FSK와 4진 AM이 적용된 신호에 대하여 다시 4진 CSK가 적용된 변조 방식을 도시하고 있다. 도 2(c)에서 실선은 CSK에서 데이터 00을 나타내는 제 1 색, 점선은 데이터 01을 나타내는 제 2 색, 1점 쇄선은 데이터 10을 나타내는 제 3 색, 그리고 2 점 쇄선은 데이터 11을 나타내는 제 4 색을 의미한다. 가시광 통신 시스템(1000)의 제 1 송신부 및 제 2 송신부는 CSK 변조 방식을 사용하기 위해 다양한 색상을 출력하는 광원을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제 1 송신부 및 제 2 송신부의 광원은 적색, 청색, 녹색을 각각 출력하는 LED로 구비될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 이에 따라 도 2(c)의 변조 방식은 총 32가지의 정보를 구분할 수 있다. 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(c)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 and the CSK scheme are 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. FIG. 2 (c) shows a modulation scheme to which a quadratic CSK is applied to a signal to which a binary FSK and a quadrature AM are applied. In FIG. 2C, a solid line indicates a first color representing data 00 in CSK, a dotted line indicates a second color indicating data 01, a one-dot chain line indicates a third color representing data 10, and a two- Means four colors. The first transmitter and the second transmitter of the visible light communication system 1000 may include a light source that outputs various colors to use the CSK modulation scheme. Preferably, the light sources of the first transmission unit and the second transmission unit may include LEDs for outputting red, blue, and green, respectively, but are not limited thereto. Accordingly, the modulation scheme of FIG. 2 (c) can distinguish 32 kinds of information in total. 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 (c) 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 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템의 제어 방법을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 제어 방법은, 적어도 하나의 가시광 통신 기지국에서 적어도 하나의 통신 주파수를 통해 비콘 신호를 발신하는 단계(S10a, S10b), 가시광 통신 단말기에서 상기 비콘 신호를 수신하는 단계(S20), 상기 가시광 통신 단말기에서 상기 비콘 신호로부터 시스템 파라미터를 추출하는 단계(S30), 상기 가시광 통신 단말기에서 상기 시스템 파라미터를 참조하여 가시광 통신 기지국 및 상기 수신된 비콘 주파수 중 하나의 통신 주파수를 선택하는 단계(S40), 상기 가시광 통신 단말기에서 상기 선택된 가시광 통신 기지국으로 상기 선택된 통신 주파수와 상기 시스템 파라미터를 전송하는 단계(S50), 상기 가시광 통신 기지국에서 상기 가시광 통신 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여하는 단계(S60), 상기 가시광 통신 기지국에서 변조 방식을 선택하고 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑을 수행하는 단계(S70), 상기 가시광 통신 기지국에서 상기 선택된 변조 방식 정보와 상기 심볼 맵핑 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하는 단계(S80), 상기 가시광 통신 기지국 및 단말기에서 상기 변조 방식 정보 및 상기 심볼 맵핑 정보에 따라 송신할 데이터를 변조하는 단계(S90b, S90c) 및 상기 가시광 통신 기지국 및 단말기에서 상기 변조된 데이터를 상호 송수신하는 단계(S100b, S100c)를 포함할 수 있다. 이에 더하여, 가시광 통신 시스템의 제어 방법은 모든 통신이 완료된 후 가시광 통신 단말기에 부여되었던, 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 해제하는 단계(S110)를 추가적으로 포함할 수 있다.3 is a diagram illustrating a control method of a visible light communication system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the visible light communication control method according to the embodiment of the present invention includes steps (S10a, S10b) of emitting a beacon signal through at least one communication frequency in at least one visible light communication base station (S30) of extracting a system parameter from the beacon signal in the visible light communication terminal (S30), receiving the beacon signal from the visible light communication terminal The method comprising the steps of: selecting one communication frequency (S40); transmitting the selected communication frequency and the system parameter from the visible light communication terminal to the selected visible light communication base station (S50); transmitting the visible light communication terminal A unit that gives exclusive rights to the selected communication frequency (S60), the visible light communication base station selects a modulation scheme and performs symbol mapping based on the selected communication frequency (S70), and the visible light communication base station transmits the selected modulation scheme information and the symbol mapping information to the visible light communication terminal (S80) of modulating data to be transmitted in accordance with the modulation scheme information and the symbol mapping information in the visible light communication base station and the terminal (S90b and S90c), and transmitting the modulated data (S100b, S100c). In addition, the control method of the visible light communication system may further include a step S110 of releasing the exclusive right for the selected communication frequency, which has been given to the visible light communication terminal after all communication is completed.

도 3에 의하면 두 가시광 통신 기지국이 존재한다. 가시광 통신 기지국 1은 통신 주파수 fc2, fc4, fc5를 통해서 비콘 신호를 발신하고(S10a), 가시광 통신 기지국 2는 통신 주파수 fc1, fc2, fc3을 통해서 비콘 신호를 발신한다(S10b). 상기 통신 주파수들은 각 가시광 통신 기지국에서 다른 가시광 통신 단말기에 의해 독점되지 않는 가용 주파수들이다. 여기서, 각 각 가시광 통신 기지국은 동일한 통신 주파수 식별 부호에 대하여 동일한 주파수 대역을 사용하는 것으로 가정한다. 즉, 가시광 통신 기지국 1의 fc2와 가시광 통신 기지국 2의 fc2는 동일한 주파수 대역일 수 있다. 가시광 통신 단말기는 상기 모든 비콘 신호를 수신할 수 있다(S20). 그리고 가시광 통신 단말기는 각 비콘 신호에 대하여 시스템 파라미터를 추출할 수 있다(S30). 가시광 통신 단말기는 각 시스템 파라미터의 거리, 방향, 채널 상태 정보를 참조하여 통신을 수행할 가시광 통신 기지국 및 통신 주파수를 선택할 수 있다(S40). 도 3에서는 가시광 통신 단말기가 가시광 통신 기지국 2를 선택하고 통신 주파수 fc1을 선택하는 것으로 도시되어있다. 가시광 통신 단말기는 선택된 가시광 통신 기지국으로 선택된 통신 주파수 정보 및 해당 시스템 파라미터를 전송할 수 있다(S50). 도 3에서는 가시광 통신 단말기가 가시광 통신 기지국 2로 시스템 파라미터와 통신 주파수 fc1 선택 정보를 송신하는 것으로 나타나있다. 가시광 통신 기지국 2는 상기 정보들을 수신하고 가시광 통신 단말기에 통신 주파수 fc1에 대한 독점 권한을 부여할 수 있다(S60). 가시광 통신 기지국2는 가시광 통신을 수행하기 위한 변조 방식을 선택하고 통신 주파수 fc1에 기초한 심볼 맵핑을 수행할 수 있다(S70). 이때, 가시광 통신 기지국 2는 FSK, M 진 변조 및 CSK가 복합적으로 적용된 변조 방식을 선택할 수 있는데 이에 한정되지는 않는다. 가시광 통신 기지국 2는 상기 변조 방식 정보 및 심볼 맵핑 정보를 가시광 통신 단말기로 전송할 수 있다(S80). 그리고 가시광 통신 기지국 2와 상기 변조 방식 정보 및 심볼 맵핑 정보를 수신한 가시광 통신 단말기는 해당 변조 방식에 따라 송신할 데이터를 변조할 수 있다(S90b, S90c). 그 후, 두 장치는 상호 데이터를 송수신할 수 있다(S100b, S100c). 두 장치는 데이터를 송수신할 때 상기 시스템 파라미터를 참조하여 각각의 송신부 및 수신부의 작동을 제어할 수 있다. 데이터의 송수신이 완료되면, 가시광 통신 기지국 2는 가시광 통신 단말기에 부여된 통신 주파수 fc1에 대한 독점 권한을 해제할 수 있다(S110).Referring to FIG. 3, there are two visible light communication base stations. The visible light communication base station 1 transmits a beacon signal through communication frequencies fc2, fc4, and fc5 (S10a), and the visible light communication base station 2 transmits a beacon signal through communication frequencies fc1, fc2, and fc3 (S10b). The communication frequencies are available frequencies that are not exclusive to other visible light communication terminals in each visible light communication base station. Here, it is assumed that each visible light communication base station uses the same frequency band for the same communication frequency identification code. That is, the fc2 of the visible light communication base station 1 and the fc2 of the visible light communication base station 2 may be the same frequency band. The visible light communication terminal can receive all the beacon signals (S20). The visible light communication terminal can extract system parameters for each beacon signal (S30). The visible light communication terminal can select the visible light communication base station and the communication frequency to perform communication with reference to the distance, direction, and channel state information of each system parameter (S40). In FIG. 3, the visible light communication terminal selects the visible light communication base station 2 and selects the communication frequency fc1. The visible light communication terminal can transmit the selected communication frequency information and corresponding system parameters to the selected visible light communication base station (S50). In FIG. 3, the visible light communication terminal transmits the system parameter and the communication frequency fc1 selection information to the visible light communication base station 2. The visible light communication base station 2 may receive the information and grant an exclusive right to the communication frequency fc1 to the visible light communication terminal (S60). The visible light communication base station 2 may select a modulation scheme for performing visible light communication and perform symbol mapping based on the communication frequency fc1 (S70). At this time, the visible light communication base station 2 may select the modulation scheme to which the FSK, the M-ary modulation, and the CSK are applied in combination, but the present invention is not limited thereto. The visible light communication base station 2 can transmit the modulation scheme information and the symbol mapping information to the visible light communication terminal (S80). The visible light communication terminal receiving the modulation scheme information and the symbol mapping information and the visible light communication base station 2 can modulate data to be transmitted according to the modulation scheme (S90b, S90c). Thereafter, the two devices can transmit and receive mutual data (S100b, S100c). The two apparatuses can control the operation of each transmitter and receiver by referring to the system parameters when transmitting and receiving data. When data transmission / reception is completed, the visible light communication base station 2 can release the exclusive right to the communication frequency fc1 given to the visible light communication terminal (S110).

각 단계에 대한 상세한 설명은 가시광 통신 시스템의 각 부를 설명할 때 서술되었다.A detailed description of each step is described when explaining each part of the visible light communication system.

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 기지국
120 : 제 1 송신부
140 : 제 1 수신부
160 : 제 1 제어부
200 : 가시광 통신 단말기
220 : 제 2 송신부
240 : 제 2 수신부
260 : 제 2 제어부
1000 : 가시광 통신 시스템100: visible light communication base station
120: first transmission section
140:
160:
200: visible light communication terminal
220: second transmitter
240: second receiver
260: second control section
1000: Visible light communication system

Claims (9)

적어도 하나의 가시광 통신 기지국에서 적어도 하나의 통신 주파수를 통해 비콘 신호를 발신하는 단계;
가시광 통신 단말기에서 상기 비콘 신호를 수신하는 단계;
상기 가시광 통신 단말기에서 상기 비콘 신호로부터 시스템 파라미터를 추출하는 단계;
상기 가시광 통신 단말기에서 상기 시스템 파라미터를 참조하여 가시광 통신 기지국 및 상기 수신된 비콘 주파수 중 하나의 통신 주파수를 선택하는 단계;
상기 가시광 통신 단말기에서 상기 선택된 가시광 통신 기지국으로 상기 선택된 통신 주파수와 상기 시스템 파라미터를 전송하는 단계;
상기 가시광 통신 기지국에서 상기 가시광 통신 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여하는 단계;
상기 가시광 통신 기지국에서 변조 방식을 선택하고 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑을 수행하는 단계;
상기 가시광 통신 기지국에서 상기 선택된 변조 방식 정보와 상기 심볼 맵핑 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하는 단계;
상기 가시광 통신 기지국 및 단말기에서 상기 변조 방식 정보 및 상기 심볼 맵핑 정보에 따라 송신할 데이터를 변조하는 단계; 및
상기 가시광 통신 기지국 및 단말기에서 상기 변조된 데이터를 상호 송수신하는 단계; 를 포함하되,
상기 변조 방식 선택 및 심볼 맵핑을 수행하는 단계는 FSK 방식에 기 설정된 M진 변조 방식과 CSK 방식이 중복적으로 적용되는 변조 방식을 선택하고,
상기 변조된 데이터를 상호 송수신하는 단계는 상기 가시광 통신 기지국 및 단말기가 상기 시스템 파라미터를 참조하여 송신 이득 및 수신 이득을 조정하고,
상기 시스템 파라미터는 가시광 통신 기지국과 단말기 사이의 거리, 방향 및 통신 채널 상태 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템 제어 방법.
Transmitting at least one visible light communication base station a beacon signal on at least one communication frequency;
Receiving the beacon signal from the visible light communication terminal;
Extracting a system parameter from the beacon signal in the visible light communication terminal;
Selecting a communication frequency of one of the visible light communication base station and the received beacon frequency by referring to the system parameter in the visible light communication terminal;
Transmitting the selected communication frequency and the system parameter from the visible light communication terminal to the selected visible light communication base station;
Granting an exclusive right for the selected communication frequency to the visible light communication terminal in the visible light communication base station;
Selecting a modulation scheme in the visible light communication base station and performing symbol mapping based on the selected communication frequency;
Transmitting the selected modulation scheme information and the symbol mapping information from the visible light communication base station to the visible light communication terminal;
Modulating data to be transmitted according to the modulation scheme information and the symbol mapping information in the visible light communication base station and the terminal; And
Receiving and transmitting the modulated data from the visible light communication base station and the terminal; , ≪ / RTI &
Wherein the modulation scheme selection and the symbol mapping are performed by selecting an M-ary modulation scheme preset to the FSK scheme and a modulation scheme to which the CSK scheme is applied redundantly,
Wherein the step of transmitting and receiving the modulated data comprises the steps of: adjusting the transmission gain and the reception gain with reference to the system parameters by the visible light communication base station and the terminal,
Wherein the system parameter includes at least one of a distance, a direction, and a communication channel state between the visible light communication base station and the terminal.
무선 통신 서비스를 위해 네트워크와 가시광 통신 단말기를 연결하는 적어도 하나의 가시광 통신 기지국; 및 사용자에게 무선 통신 서비스의 인터페이스를 제공하는 가시광 통신 단말기; 를 포함하되,
상기 적어도 하나의 가시광 통신 기지국은,
적어도 하나의 통신 주파수를 이용하여 비콘 신호를 발신하고,
상기 가시광 통신 단말기는,
상기 비콘 신호를 수신하고,
상기 수신된 비콘 신호로부터 각 가시광 통신 기지국의 통신 주파수와 연관된 시스템 파라미터를 추출하고,
상기 각 시스템 파라미터를 참조하여 상기 가시광 통신 기지국과 상기 수신된 비콘 주파수 중 하나의 통신 주파수를 선택하고,
상기 선택된 가시광 통신 기지국으로 상기 선택된 통신 주파수와 상기 시스템 파라미터를 전송하고,
상기 선택된 가시광 통신 기지국은,
상기 가시광 통신 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여하고,
변조 방식을 선택하고 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑을 수행하고,
상기 선택된 변조 방식 정보와 상기 심볼 맵핑 정보를 상기 가시광 통신 단말기로 송신하고,
상기 선택된 가시광 통신 기지국 및 상기 가시광 통신 단말기에서 상기 변조 방식 및 상기 심볼 맵핑 정보에 따라 변조된 데이터를 상호 송수신하되,
상기 시스템 파라미터는 가시광 통신 기지국과 단말기 사이의 거리, 방향 및 통신 채널 상태 정보를 포함하고,
상기 선택된 변조 방식은 상기 선택된 통신 주파수를 기준으로 기 설정된 주파수 범위 내에 포함되는 적어도 둘 이상의 주파수를 이용하는 FSK 방식에 기 설정된 M진 변조 방식과 CSK 방식이 중복적으로 적용되는 변조 방식인 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
At least one visible light communication base station connecting a network and a visible light communication terminal for wireless communication service; And a visible light communication terminal for providing an interface of a wireless communication service to the user; , ≪ / RTI &
Wherein the at least one visible light communication base station comprises:
A beacon signal is transmitted using at least one communication frequency,
The visible light communication terminal includes:
Receiving the beacon signal,
Extracting a system parameter associated with a communication frequency of each visible light communication base station from the received beacon signal,
Selecting a communication frequency of one of the visible light communication base station and the received beacon frequency with reference to each system parameter,
Transmitting the selected communication frequency and the system parameter to the selected visible light communication base station,
The selected visible light communication base station,
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,
Receiving the modulated data according to the modulation scheme and the symbol mapping information in the selected visible light communication base station and the visible light communication terminal,
Wherein the system parameters include distance, direction and communication channel state information between the visible light communication base station and the terminal,
Wherein the selected modulation scheme is a modulation scheme in which an M-ary modulation scheme predetermined in an FSK scheme using at least two frequencies included in a predetermined frequency range based on the selected communication frequency and a CSK scheme are applied redundantly Visible light communication system.
삭제delete 제 2 항에 있어서,
상기 선택된 가시광 통신 기지국은,
상기 가시광 통신 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여한 경우,
비콘 신호 발신할 때 해당 선택 주파수를 제외하고 비콘 신호를 발신하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
3. The method of claim 2,
The selected visible light communication base station,
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, excluding the selected frequency.
제 2 항에 있어서,
상기 선택된 가시광 통신 기지국은,
상기 가시광 통신 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여한 경우,
상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한 정보를 타 가시광 통신 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
3. The method of claim 2,
The selected visible light communication base station,
When granting exclusive rights to the selected communication frequency to the visible light communication terminal,
And transmits exclusive rights information on the selected communication frequency to another visible light communication base station.
제 2 항에 있어서,
상기 선택된 가시광 통신 기지국은,
타 가시광 통신 기지국으로부터 특정 통신 주파수에 대한 독점 권한 정보를 수신한 경우,
비콘 신호를 발신할 때 상기 수신한 독점 권한 정보와 연관된 주파수를 제외하고 비콘 신호를 발신하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
3. The method of claim 2,
The selected visible light communication base station,
When exclusive rights information for a specific communication frequency is received from the other visible light communication base station,
And transmits a beacon signal excluding a frequency associated with the received exclusive rights information when transmitting a beacon signal.
제 2 항에 있어서,
가시광 통신 시스템이 단말기 에너지 절약 모드로 운영되는 경우,
상기 가시광 통신 기지국의 송신 이득을 기 설정된 제 1 기준값 이상으로 증가시키고,
상기 가시광 통신 기지국의 수신 이득을 기 설정된 제 2 기준값 이상으로 증가시키고,
상기 가시광 통신 단말기의 송신 이득을 기 설정된 제 3 기준값 미만으로 감소시키고,
상기 가시광 통신 단말기의 수신 이득을 기 설정된 제 4 기준값 미만으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
3. The method of claim 2,
When the visible light communication system is operated in the terminal energy saving mode,
Increasing the transmission gain of the visible light communication base station to a predetermined first reference value or more,
Increasing the reception gain of the visible light communication base station to a second predetermined reference value or more,
The transmission gain of the visible light communication terminal is reduced to less than a predetermined third reference value,
And decreases the reception gain of the visible light communication terminal to less than a predetermined fourth reference value.
제 2 항에 있어서,
상기 가시광 통신 기지국 및 상기 가시광 통신 단말기는,
외부의 잡광 유입을 방지하는 필름 필터를 장착하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
3. The method of claim 2,
The visible light communication base station and the visible light communication terminal,
And a film filter for preventing entrance of an external misfire light is mounted.
제 2 항에 있어서,
상기 가시광 통신 기지국은,
빛의 진행 경로를 변경하는 반사판 모듈;
빛의 집중 및 확산을 조절하는 렌즈 모듈; 을 더 포함하고,
상기 시스템 파라미터에 기초하여 상기 반사판 모듈 및 상기 렌즈 모듈을 조정하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.3. The method of claim 2,
The visible light communication base station includes:
A reflector module for changing the path of light;
A lens module for controlling the concentration and diffusion of light; Further comprising:
And adjusts the reflector module and the lens module based on the system parameters.
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