KR101647977B1 - 차량용 가시광 통신 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

차량용 가시광 통신 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 가시광 통신 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 차량 내부에 가시광 통신 네트워크를 형성하는 가시광 통신 시스템에 있어서, 차량 내부에 가시광 통신 네트워크를 형성하는 가시광 통신 시스템에 있어서, 사용자로부터 조작 신호를 입력 받는 적어도 하나의 단말기, 상기 단말기와 가시광 통신을 수행하는 가시광 송수신장치, 제어장치의 제어에 의하여 정보를 출력하는 출력장치 및 상기 가시광 송수신장치 및 상기 출력장치의 작동을 제어하는 제어장치를 포함하되, 상기 제어장치는, 상기 가시광 송수신장치를 통해 수신한 상기 단말기의 조작 신호에 기초하여 상기 차량 내부의 환경 및 상기 출력장치를 제어하는 차량 제어 정보를 생성하고, 상기 생성된 차량 제어 정보를 상기 차량의 작동을 제어하는 차량 제어 모듈 및 상기 출력장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 차량용 가시광 통신 시스템을 제공할 수 있다.

Description

차량용 가시광 통신 시스템 및 그 제어 방법{A visible light communication system for vehicle and a method for controlling thereof}
본 발명은 차량용 가시광 통신 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 효율적인 가시광 통신 방식을 이용함으로써 보다 용이하게 차량 내부 환경 및 출력 장치를 제어할 수 있는 차량용 가시광 통신 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
가시광 통신(Visible Light Communication)은 빛의 점멸을 전자적 신호 0과 1로 가정하고 통신을 수행한다. 전술한 바와 같이 LED는 다양한 장점을 지니고 있는데, 이런 LED의 특징들 때문에 LED는 가시광 통신을 구성하는 핵심 부품으로써 활용될 수 있다.
통신의 측면에서 LED를 이용한 가시광 통신 방식은 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 가시광 통신에서 정보의 전송은 빛이 비춰지는 구역에 한정되어 진행되기 때문에 보안에 매우 우수하다.
지금까지 가시광 통신을 수행하기 위한 다양한 연구가 진행되어왔으나 아직은 초보적인 단계에 불과하다. 최근, 몇몇 박물관이나 쇼핑몰 등에서 특정 장소에 위치한 작품이나 제품을 고객에게 설명하는 용도로 가시광 통신 방식이 활용되고 있으나, 해당 LED 조명을 통한 오디오나 텍스트의 전송에 그칠 뿐이다. 한편, 가시광 통신 연구에 있어서 기존의 RF 통신 방식에서 사용했던 변조 방식 등의 기술이 그대로 적용되고 있는 실정이다.
또한, 차량에서의 무선 통신 방식에 있어서, 현재까지는 블루투스(Bluetooth) 방식이 주를 이루고 있다. 하지만, 전술한 가시광 통신 방식을 적용함으로써, 인체 및 차량의 전자부품에 영향을 끼치지 않으면서도 보안에 강인한 차량용 무선 네트워크를 구축할 수 있다. 하지만, 아직까지는 가시광 통신 방식을 이용한 차량 무선 네트워크 방법론, 장치 및 시스템에 대한 기초적인 연구가 진행되고 있을 뿐, 이와 관련된 기술 및 특허가 등장하지 않고 있다. 이에 대하여, 차량에 가시광 통신 방식을 적용하여 네트워크를 형성하고 상기 네트워크를 통한 차량을 제어하는 기법에 대한 요구가 나날이 증대되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량에 가시광 통신 네트워크를 구축할 수 있는 차량용 가시광 통신 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 차량용 가시광 통신 네트워크를 통해 효과적으로 차량의 내부 환경을 제어할 수 있는 차량용 가시광 통신 시스템을 제공하고자 하는 목적도 가지고 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 차량 내부에 가시광 통신 네트워크를 형성하는 가시광 통신 시스템에 있어서, 사용자로부터 조작 신호를 입력 받는 적어도 하나의 단말기; 상기 단말기와 가시광 통신을 수행하는 가시광 송수신장치; 제어장치의 제어에 의하여 정보를 출력하는 출력장치; 및 상기 가시광 송수신장치 및 상기 출력장치의 작동을 제어하는 제어장치를 포함하되, 상기 제어장치는, 상기 가시광 송수신장치를 통해 수신한 상기 단말기의 조작 신호에 기초하여 상기 차량의 환경 및 상기 출력장치를 제어하는 차량 제어 정보를 생성하고, 상기 생성된 차량 제어 정보를 상기 차량의 작동을 제어하는 차량 제어 모듈 및 상기 출력장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 차량용 가시광 통신 시스템을 제공할 수 있다.
여기서, 상기 차량용 가시광 통신 시스템은 적어도 하나의 상기 가시광 송수신장치를 포함하고, 상기 가시광 송수신장치는, 적어도 하나의 통신 주파수를 이용하여 가시광 통신을 수행할 수 있는 단말기를 검색하는 비콘 신호를 발신하고, 상기 단말기는, 상기 비콘 신호를 수신하고, 상기 수신된 비콘 신호에 기초하여 상기 통신 주파수와 연관된 시스템 파라미터를 계산하고, 상기 각 시스템 파라미터를 참조하여 통신을 수행할 가시광 송수신장치와 통신 주파수를 선택하고, 상기 선택한 가시광 송수신장치로 상기 선택된 통신 주파수 및 상기 시스템 파라미터를 전송하고, 상기 제어장치는, 상기 선택된 가시광 송수신장치로부터 상기 선택된 통신 주파수 및 상기 시스템 파라미터를 수신하고, 상기 단말기에 상기 선택된 가시광 송수신장치와 상기 선택된 통신 주파수를 통해 가시광 통신을 수행할 수 있는 독점 권한을 부여하되, 상기 시스템 파라미터는 상기 가시광 송수신장치와 상기 단말기 사이의 거리, 상기 가시광 송수신장치의 방향 및 가시광 통신 채널의 상태 중 적어도 하나의 정보를 포함한다.
여기서, 상기 제어장치는 상기 시스템 파라미터에 기초하여 상기 선택된 가시광 송수신장치의 송신 이득 및 수신 이득 중 적어도 하나를 조절한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 차량 내부에 가시광 통신 네트워크를 형성하는 가시광 통신 시스템의 제어 방법에 있어서, 적어도 하나의 가시광 송수신장치가 적어도 하나의 통신 주파수를 이용하여 비콘 신호를 발신하는 단계; 단말기에서 상기 비콘 신호를 수신하고 상기 비콘 신호로부터 상기 통신 주파수와 연관된 시스템 파라미터를 계산하는 단계; 상기 단말기에서 상기 시스템 파라미터를 참조하여 통신을 수행할 가시광 송수신장치와 통신 주파수를 선택하는 단계; 상기 단말기에서 상기 선택된 가시광 송수신장치로 상기 시스템 파라미터 및 상기 선택된 통신 주파수를 전송하는 단계; 상기 제어장치에서 상기 단말기에 상기 선택된 가시광 송수신장치와 상기 선택된 통신 주파수를 통해 가시광 통신을 수행할 수 있는 독점 권한을 부여하는 단계; 상기 제어장치에서 상기 단말기에 상기 차량의 환경 및 상기 출력 장치의 출력을 제어할 수 있는 차량 제어 권한을 부여하는 단계; 상기 제어장치가 상기 선택된 가시광 송수신장치를 통해 상기 단말기에 입력된 사용자 조작 신호를 수신하는 단계; 상기 제어장치에서 상기 사용자 조작 신호가 상기 단말기에 부여된 차량 제어 권한에 속하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제어장치가 상기 판단 결과에 기초하여 차량 제어 신호를 생성하고 처리 결과 정보를 상기 단말기로 전송하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가시광 통신 시스템의 제어 방법이 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 차량용 가시광 통신 시스템을 제공할 수 있으며, 차량용 가시광 통신 네트워크를 구축함으로써 효과적으로 차량의 내부 환경을 제어할 수 있다.
또한, 가시광 통신에 있어서 동일한 통신 주파수를 이용함으로써 발생될 수 있는 신호의 혼선 및 간섭을 예방할 수 있다.
또한, 시스템 파라미터에 기초하여 가시광 송수신장치의 송신 이득 및 수신 이득 중 적어도 하나를 조절함으로써 가시광 통신시 발생될 수 있는 에너지의 낭비를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가시광 통신 시스템이 차량에 적용된 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 차량 내부에 가시광 송수신장치 및 출력장치가 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가시광 통신 시스템의 변조 방식을 나타낸 도면이다.
도 4는 단말기에 출력되는 차량 환경 정보 및 상기 단말기에서 제어될 수 있는 차량 제어 정보를 나타낸 도면이다.
도 5는 단말기에 출력되는 차량 제어 권한 정보 및 상기 차량 제어 권한에서 제어될 수 있는 차량 제어 정보를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가시광 통신 시스템의 제어 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명은 차량용 가시광 통신 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 효율적인 가시광 통신 방식을 이용함으로써 보다 용이하게 차량 내부 환경 및 출력 장치를 제어할 수 있는 차량용 가시광 통신 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가시광 통신 시스템(1000)이 차량(3000)에 적용된 모습을 나타낸 도면이다.
도 1에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가시광 통신 시스템(1000)은 단말기(1200), 가시광 송수신장치(1300), 출력장치(1400) 및 제어장치(1500)를 포함할 수 있다. 본 발명을 실시하는 방법에 따라서 외부통신장치(1100)를 더 포함할 수 있으며, 상기 구성요소 중 일부는 다른 구성요소와 합쳐지거나 생략될 수 있다. 도 1에서 단말기(1200)와 가시광 송수신장치(1300) 사이의 1점 쇄선 화살표는 두 구성요소가 가시광 통신 방식으로 무선 통신을 수행함을 나타내는 것이다. 한편, 차량(3000)은 차량의 각 부의 작동을 제어하는 차량 제어 모듈(3500)을 포함할 수 있다.
외부통신장치(1100)는 외부 통신 네트워크(2000)와 정보를 송수신할 수 있다. 여기서 외부 통신 네트워크(2000)는 통신 및 측위 위성(2100)과 외부 서버(2200)를 포함할 수 있다. 외부통신장치(1100)는 상기 외부 통신 네트워크(2000)로부터 날씨, 차량의 위치, 차량의 속도, 뉴스, 멀티미디어 등의 다양한 정보를 수신할 수 있다. 외부통신장치(1100)가 수신한 정보는 제어장치(1500)로 전송되거나 제어장치(1500)의 제어에 의해서 단말기(1200), 가시광 송수신장치(1300) 및 출력장치(1400)로 전송될 수 있다.
단말기(1200)는 사용자로부터 조작 신호를 입력 받을 수 있다. 또한, 단말기(1200)도 디스플레이 등의 자체적인 출력 수단을 포함할 수 있으며, 이를 통해 사용자에게 단말기(1200)가 외부로부터 수신한 정보를 사용자에게 출력할 수 있다. 단말기(1200)는 출력 수단과 입력 수단이 합쳐진 터치 스크린 등을 구비할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 특히, 단말기(1200)는 포토 다이오드(Photodiode) 및 CCD(Charge-Coupled Device) 등의 광센서와 디스플레이, LED 등의 광원을 구비할 수 있으며, 이를 통해 가시광 송수신장치(1300)와 가시광 신호를 송수신할 수 있다. 단말기(1200)가 수신한 사용자 조작 신호는 가시광 신호로 변환되어 가시광 송수신장치(1300)로 전송될 수 있다. 바람직하게는, 단말기(1200)는 가시광통신이 가능한 스마트폰 등으로 구비될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 단말기(1200)는 적어도 하나일 수 있으며, 차량에 탑승한 복수의 사용자에게 각각 할당되어 각 사용자의 입력 신호를 수신할 수 있다. 단말기(1200)가 전술한 외부 통신 네트워크와 무선 통신이 가능한 경우, 단말기(1200)가 외부통신장치(1100)의 역할을 대신할 수도 있다.
가시광 송수신장치(1300) 상기 단말기(1200)와 가시광 통신을 수행할 수 있다. 가시광 송수신장치(1300)는 포토 다이오드, CCD 등의 광센서와 디스플레이, LED 등의 광원을 포함할 수 있으며, 이를 통해 가시광 통신을 수행할 수 있다. 가시광 송수신장치(1300)는 제어장치(1500)의 제어에 따라 단말기(1200)로 가시광 신호를 전송할 수 있고, 단말기(1200)에서 생성된 가시광 신호를 수신할 수도 있다. 가시광 송수신장치(1300)는 적어도 하나로 구비되어 차량 내부에 설치될 수 있다. 또한, 가시광 송수신장치(1300)는 빛의 난반사에 의한 잘못된 빛의 유입을 방지하기 위한 필름이 광센서 등에 설치될 수 있다. 이를 통해 제어장치(1500)는 가시광 송수신장치(1300)로부터 전송된 신호의 혼선 및 데이터 송수신 오류를 저감할 수 있다.
한편, 가시광 송수신장치(1300)는 발명을 실시하는 방식에 따라서 조명장치의 역할을 수행할 수 도 있다. 가시광 통신에서의 통신 주파수는 전자적 제어에 의한 LED 등의 광원의 온-오프(On - Off)를 뜻하기 때문에 가시광선 자체가 지니고 있는 고유의 주파수와는 무관하다. 가시광 통신에서의 통신 주파수는 1초에 1번 점멸되는 1Hz의 극단적으로 느린 주파수부터 전자부품이 허용하는 한도 내의 극단적으로 높은 주파수까지 자유롭게 설정 가능하다는 장점이 있다. 이점에서 가시광 통신은 일반적인 RF 통신과 큰 차이점을 지니게 되며 이로 인해 변조 방식도 상대적으로 자유롭게 구비될 수 있다. 만약 가시광 송수신장치(1300)가 조명의 역할도 동시에 수행하는 경우, 사용자의 눈의 피로도를 가중시키는 플리커(Flicker) 현상을 고려하여 적어도 수백 Hz 이상의 점멸이 요구된다.
출력장치(1400)는 제어장치(1500)의 제어에 의하여 정보를 출력할 수 있다. 출력장치(1400)는 디스플레이, 스피커를 포함할 수 있으며, 제어장치(1500)의 제어에 의하여 빛, 소리 등의 형태로 정보를 출력할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 본 발명을 실시하는 방식에 따라서 상기 가시광 송수신장치(1300)의 가시광 신호 발신 수단이 출력장치(1400)인 것으로 구성될 수 있다. 즉, 가시광 송수신장치(1300)는 차량 내부에 설치된 디스플레이 화면을 통해서 사용자에게 각종 정보를 출력할 수도 있고 이를 통해, 상기 단말기(1200)로 가시광 신호를 전송할 수도 있다. 바람직하게는, 출력장치(1400)는 적어도 하나로 구비되어 차량 내부에 설치될 수 있다. 하지만 출력장치(1400)의 구성은 전술한 내용에 한정되지 않는다.
가시광 송수신장치(1300)와 출력장치(1400)가 차량 내부에 설치된 일 실시예는 도 2를 설명할 때 서술하도록 한다.
제어장치(1500)는 상기 외부통신장치(1100), 상기 가시광 송수신장치(1300) 및 상기 출력장치(1400)의 작동을 제어할 수 있다. 또한, 제어장치(1500)는 가시광 송수신장치(1300)가 단말기(1200)와 가시광 통신을 수행할 때 참조되는 가시광 통신 제어 정보를 생성할 수 있다. 상기 가시광 통신 제어 정보는 가시광 통신시 설정되는 송신 이득 및 수신 이득 등 가시광 통신과 관련된 정보를 포함할 수 있다. 한편, 제어장치(1500)는 가시광 송수신장치(1300)를 통해 수신한 단말기(1200)의 사용자 조작 신호에 기초하여 차량(3000)의 환경 및 출력장치(1400)를 제어하는 차량 제어 정보를 생성할 수 있다. 차량 제어 정보는 차량의 냉난방, 문 잠금, 창문 작동, 썬루프 작동, 좌석 위치 및 높이, 등받이 기울기, 사운드 볼륨, 영상의 밝기, 재생할 멀티미디어 선택, 재생 및 멈춤 등의 멀티미디어 재생 제어 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제어장치(1500)는 상기 생성된 차량 제어 정보를 상기 차량(3000)의 작동을 제어하는 차량 제어 모듈(3500) 및 상기 출력장치(1400)로 전송할 수 있다.
또한, 제어장치(1500)는 외부통신장치(1100)가 외부 통신 네트워크(2000)로부터 수신한 정보 및 차량에서 생성된 정보를 가시광 송수신장치(1300)를 통해 단말기(1200)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 단말기(1200)를 통해 외부 통신 네트워크(2000)로부터 전송된 교통, 날씨, 멀티미디어 정보 및 차량의 냉난방 상태 정보 등을 용이하게 파악할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 가시광 통신 시스템이 전술한 구성요소들을 포함함으로써 차량에 가시광 통신 네트워크를 구축할 수 있으며, 이를 통해 사용자는 효율적으로 차량의 환경 및 출력장치를 제어할 수 있고, 다양한 정보를 용이하게 확인할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가시광 통신 시스템(1000)는 적어도 하나의 가시광 송수신장치(1300)를 포함할 수 있다. 가시광 송수신장치(1300)는 제어장치(1300)의 제어에 따라 적어도 하나의 통신 주파수를 이용하여 비콘(Beacon) 신호를 발신할 수 있다. 상기 비콘 신호는 다양한 정보를 포함할 수 있는데, 비콘 신호를 발신한 가시광 송수신장치(1300)의 식별 부호, 위치, 비콘 신호를 발신한 시간, 가용 통신 주파수 정보, 가시광 송수신장치(1300)의 송신 이득 및 수신 이득 등을 포함할 수 있다. 제어장치(1300)는 가시광 송수신장치(1300)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 송수신장치(1300)와 복수의 단말기(1200) 사이의 정보 전송 시에도 활용될 수 있다. 하지만 가시광 통신에서의 다중화 기법은 이에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 구비될 수 있다.
제어장치(1300)는 각 가시광 송수신장치(1300)와 가시광 통신을 수행할 단말기(1200)를 상기 비콘 신호에 대한 응답 신호(ACK, Acknowledgement) 등을 통해 확인할 수 있다.
단말기(1200)는 광센서 등 통해 적어도 하나의 가시광 송수신장치(1300)으로부터 적어도 하나의 통신 주파수를 통해 발신된 비콘 신호를 수신할 수 있다. 단말기(1200)의 사용자는 거리상으로 인접한 가시광 송수신장치(1300)과 가시광 통신을 수행하게 된다. 하지만 각 가시광 송수신장치(1300)에서 출력되는 빛이 일부 겹쳐질 수 있으며, 상기 빛이 겹쳐지는 범위에 사용자가 위치하는 경우 해당 빛을 출력한 가시광 송수신장치(1300) 모두와 통신을 수행할 수 있다. 단말기(1200)는 수신된 비콘 신호로부터 상기 비콘 신호의 통신 주파수와 연관된 시스템 파라미터를 계산할 수 있다. 시스템 파라미터는 가시광 송수신장치(1300) 및 단말기(1200)의 작동을 제어하기 위해 참조되는 각종 측정 값들로 구성될 수 있는데, 전술한 바와 같이, 시스템 파라미터는 가시광 송수신장치와 단말기 사이의 거리, 방향 및 통신 채널 상태를 포함할 수 있다.
시스템 파라미터의 거리 정보는 다음과 같은 방식으로 계산될 수 있다. 즉, 단말기(1200)는 상기 비콘 신호에 포함된 가시광 송수신장치(1300)의 송신 이득 정보를 추출할 수 있다. 단말기(1200)는 수신 이득 정보, 단말기(1200)에서 검출된 비콘 신호의 세기 및 상기 추출된 가시광 송수신장치(1300)의 송신 이득 정보에 기초하여 상기 가시광 송수신장치(1300)까지의 거리를 계산할 수 있다. 가시광 송수신장치(1300)의 송신 이득과 단말기(1200)의 수신 이득이 클수록 측정된 신호의 세기가 크므로 상기 두 이득 값은 신호의 세기에 근거한 거리 계산에 영향을 줄 수 있다. 물론, 단말기(1200)는 상기 두 이득과 무관하게 단순히 비콘 신호의 세기 만으로도 거리를 추정하는 방식으로 작동될 수 있다.
단말기(1200)는 수신된 비콘 신호의 세기가 기 설정된 기준값 이상인 경우 해당 비콘 신호를 발신한 상기 가시광 송수신장치(1300)로의 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.
단말기(1200)는 시스템 파라미터를 각 통신 주파수마다 별도로 생성할 수 있다. 단말기(1200)는 시스템 파라미터를 참조하여 통신을 수행할 가시광 송수신장치(1300) 및 상기 수신된 비콘 주파수 중 하나의 통신 주파수를 선택할 수 있다. 예를 들어, 단말기(1200)는 수신된 모든 비콘 신호를 분석한 뒤, 통신 채널 상태가 LOS인 것들 중 거리가 가장 가까운 가시광 송수신장치(1300)을 선택할 수 있다. 그리고, 단말기(1200)는 상기 선택된 가시광 송수신장치(1300)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 주파수 선택 방식이 구비될 수 있다. 한편, 단말기(1200)는 시스템 파라미터와 무관하게, 기 설정된 제어 방식에 따라 통신 주파수를 선택할 수 있다. 예를 들어, 단말기(1200)는 가용 통신 주파수 중 식별 번호가 가장 작은 통신 주파수를 선택할 수 있고, 가장 광원의 점멸 빈도수가 많은 통신 주파수를 선택할 수도 있다.
단말기(1200)는 상기 선택된 통신 주파수 정보 및 상기 추출된 시스템 파라미터를 상기 선택된 가시광 송수신장치(1300)로 송신할 수 있다.
제어장치(1500)는 상기 선택된 가시광 송수신장치(1300)로부터 상기 선택된 통신 주파수 및 시스템 파라미터를 수신할 수 있다. 이때, 제어장치(1500)는 단말기(1200)에 선택된 가시광 송수신장치(1300)와 상기 선택된 통신 주파수를 통해 가시광 통신을 수행할 수 있는 독점 권한을 부여할 수 있다. 상기 독점 권한은 가시광 송수신장치(1300)와 해당 단말기(1200) 사이의 통신이 종료되기 전까지 유효하다. 특정 단말기(1200)에 의해 해당 통신 주파수가 독점되는 경우, 타 단말기는 해당 통신 주파수를 사용할 수 없다. 특히, 제어장치(1500)는 단말기(1200)에 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한을 부여한 경우, 가시광 송수신장치(1300)에서 비콘 신호를 발신할 때 해당 선택 주파수를 제외하고 비콘 신호를 발신하는 가시광 통신 제어 신호를 생성할 수 있다. 이를 통해 타 단말기(1200)는 해당 통신 주파수를 인지할 수 없게 된다.
한편, 제어장치(1500)는 상기 독점 권한과 관련된 가시광 통신 제어 정보를 각 가시광 송수신장치(1300)로 전송할 수 있다. 전술한 바와 같이 가시광 송수신장치(1300)들이 서로 인접하게 설치된 경우 각 가시광 송수신장치(1300)에서 발신된 빛이 겹쳐지는 문제가 발생할 수 있으며 단말기는 상기 빛이 겹쳐지는 지역에서 복수의 가시광 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제 1 가시광 송수신장치에서 10kHz 의 통신 주파수를 사용하여 제 1 단말기와 정보를 송수신하고, 인접한 다른 제 2 가시광 송수신장치에서 동일한 10 kHz의 통신 주파수를 사용하여 다른 제 2 단말기와 정보를 송수신하는 경우를 가정할 수 있다. 여기서, 제 1 단말기와 제 2 단말기가 상기 두 가시광 송수신장치에서 발신되는 빛이 겹쳐지는 지역에 위치할 수 있다. 이처럼 특정 통신 주파수에 대한 독점 권한을 특정 단말기에 부여하지 않는 경우, 제 1 가시광 송수신장치가 발신하는 가시광 신호가 제 2 단말기로 전송될 수 있고 그 역도 가능하다. 즉, 가시광 송수신장치와 단말기 사이에 의도하지 않는 통신 간섭 및 혼선이 발생될 우려가 있다. 하지만 본 발명에서 상기 독점 권한에 따라 통신 주파수의 사용을 관리함으로써 전술한 통신 간섭 및 혼선을 예방할 수 있다.
제어장치(1500)는 통신 수행 시 사용할 변조 방식을 선택할 수 있다. 변조 방식은 기존의 RF 통신에서 활용되던 다양한 방식이 그대로 사용될 수 있으나 가시광 통신에 특화된 변조 방식이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 제어장치(1500)는 선택된 통신 주파수를 기준으로 기 설정된 주파수 범위 내에 포함되는 적어도 둘 이상의 주파수를 이용하는 FSK(Frequency Shift Keying) 방식을 통해 단말기로 전송될 정보를 변조할 수 있다. 여기서, 상기 기 설정된 주파수 범위는 가시광 송수신장치(1300)에 연결된 단말기(1200)의 수에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 가시광 송수신장치(1300)가 오직 1 개의 단말기(1200)와 통신을 수행하는 경우, 상기 주파수 범위는 최대치로 설정될 수 있으며, 이에 따라 단말기(200)는 모든 가용 통신 주파수를 이용하여 고속의 통신을 수행할 수 있다. 한편, 제어장치(1500)는 상기 FSK의 각 주파수로 변조된 상기 정보에 대하여 기 설정된 M진(M-ary) 변조 방식과 PPM(Pulse Position Modulation) 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) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 변조 방식의 중복적 적용에 대해서는 도 3에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.
제어장치(1500)는 변조 방식이 선택된 경우, 상기 선택된 통신 주파수에 기초한 심볼 맵핑(Symbol Mapping)을 수행할 수 있다. 가시광 송수신장치(1300)은 단말기(200)와 동일한 방식으로 통신을 수행할 필요가 있다. 이를 위해, 제어장치(1500)는 상기 선택된 가시광 송수신장치(1300)를 통해 상기 선택된 변조 방식 정보와 상기 심볼 맵핑 정보를 상기 단말기(200)로 송신할 수 있다. 이후, 제어장치(1500) 및 단말기(1200)는 상기 변조 방식 정보 및 상기 심볼 맵핑 정보에 따라 송신할 데이터를 변조할 수 있고, 제어장치(1500)는 상기 선택된 가시광 송수신장치(1300)를 통해 상기 단말기(1200)와 상기 변조된 데이터를 송수신할 수 있다.
모든 통신 과정이 종료되면 제어장치(1500)는 상기 단말기(1200)에 부여했던 해당 통신 주파수에 대한 독점 권한을 해제하여 타 단말기가 사용할 수 있게 할 수 있다.
한편, 제어장치(1500)는 상기 시스템 파라미터를 참조하여 가시광 통신시 가시광 송수신장치(1300)의 작동 방식을 제어할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제어장치(1500)는 상기 시스템 파라미터에 기초하여 상기 선택된 가시광 송수신장치(1300)의 송신 이득 및 수신 이득 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.
예를 들어, 제어장치(1500)는 시스템 파라미터를 통해 가시광 송수신장치(1300)와 단말기(1200) 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 제어장치(1500)는 상기 거리 정보 크기에 비례하여 송신 이득 및 수신 이득을 조절할 수 있다. 이를 통해, 제어장치(1500)는 두 장치 사이의 거리가 가까움에도 불구하고 필요 이상의 송신 이득 및 수신 이득을 사용함으로써 발생될 수 있는 가시광 송수신장치(1300)의 전력 낭비를 막을 수 있어 효율적으로 가시광 통신을 운영할 수 있게 된다. 또한, 제어장치(1500)는 두 장치 사이의 거리가 멀 경우 송신 이득 및 수신 이득을 증가시켜 통신 연결 가능성을 높일 수 있다. 또한, 제어장치(1500)는 단말기(1200)의 거리가 멀 경우, 가시광 송수신장치(1300)에 수신되는 다양한 신호들 중 복호화 할 신호를 선택하는 기준이 되는 문턱 신호 세기(Threshold)를 기 설정된 값 이하로 낮추어 단말기(1200)로부터 전송된 정보에 대한 수신 민감도를 높일 수 있다.
여기서, 상기 송신 이득은 가시광 송수신장치(1300)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 가시광 송수신장치(1300)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.
또한, 제어장치(1500)는 특정 거리 이상에 존재하는 단말기(1200)로부터 전송된 정보나 특정 세기 이하의 신호를 무시함으로써 VLC 수행 시 발생될 수 있는 신호의 간섭을 방지할 수 있다.
한편, 제어장치(1500)는 가시광 통신 제어 정보를 참조하여 단말기(1200)의 수 및 위치를 파악하고, 상기 파악된 단말기(1200)의 수 및 위치에 기초하여 가시광 통신 주파수 대역을 분배할 수 있다. 만약 가시광 송수신장치(1300)에 연결된 단말기(1200)의 수가 적은 경우, 각 단말기(1200)마다 넓은 대역 범위의 가시광 통신 주파수를 분배함으로써 단말기(1200)의 수가 많은 경우에 비해 보다 고속으로 정보를 송수신할 수 있다. 특히, 제어장치(1500)는 가시광 송수신장치(1300)로부터 전송된 시스템 파라미터를 통해 각 가시광 송수신장치(1300)에서 해당 가시광 송수신장치(1300)에 연결된 단말기(1200)까지의 거리 및 방향 정보를 확인할 수 있다. 이에 따라, 제어장치(1500)는 가시광 송수신장치(1500)로부터 기 설정된 거리 이내에 단말기(1200)가 특정 개수 이상 존재하는 경우, 해당 가시광 송수신장치(1500)에 보다 넓은 대역의 가시광 통신 주파수를 분배할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 차량 내부에 가시광 송수신장치(1300a, 1300b, 1300c, 1300d, 1300e, 1300f, 1300g, 1300h) 및 출력장치(1400a, 1400b, 1400c, 1400d, 1400e, 1400f, 1400g, 1400h)가 설치된 모습을 나타낸 도면이다. 특히, 도 2는 일반적인 승용차의 뒷 좌석에서 앞 좌석 방향으로 바라본 모습을 도시하고 있다. 도 2에서 출력장치는 평면의 디스플레이인 것으로 도시되었으나 출력장치는 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 차량용 가시광 통신 시스템은 적어도 하나의 가시광 송수신장치 및 출력장치를 포함할 수 있다. 도2에 따르면 가시광 송수신장치는 차량의 천장과 좌측 및 우측 창문 사이(1300a, 1300b, 1300c, 1300d, 1300e, 1300f)에 설치될 수 있으며 측면 벽 쪽(1300g, 1300h)에 설치될 수도 있다. 출력장치는 천장(1400a), 좌측 및 우측 유리창(1400b, 1400c, 1400d, 1400e), 앞 좌석 사이(1400f) 및 앞 좌석 뒤(1400g, 1400h)에 설치될 수 있다. 하지만 각 장치들의 설치 위치는 이에 한정되지 않는다. 전술한 바와 같이, 상기 가시광 송수신장치들은 실시예에 따라서 조명장치로서 활용될 수도 있다.
도 2에 도시된 것처럼, 가시광 송수신장치(1300a, 1300b, 1300c, 1300d, 1300e, 1300f, 1300g, 1300h)는 차량 내부의 다양한 위치에 설치될 수 있기 때문에 사용자는 탑승 위치와 무관하게 단말기를 통해 가시광 통신을 수행하여 다양한 정보를 수신하고, 차량의 내부 환경 및 출력장치를 제어할 수 있다. 특히, 사용자는 단말기를 통해 자신이 제어하길 원하는 출력장치를 선택할 수 있고, 해당 출력장치를 통해 감상하고자 하는 영상 등을 용이하게 감상할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가시광 통신 시스템의 변조 방식을 나타낸 도면이다.
도 3(a)는 가시광 통신에서의 2진 FSK을 도시한 것이다. FSK의 경우, 주파수에 따라 다른 신호가 맵핑 되는데, 도 3(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 PPM 방식을 중복적으로 적용한 변조 방식을 제안한다. 도 3(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 3(c)는 2진 FSK와 4진 AM이 적용된 신호에 대하여 다시 2진 PPM이 적용된 변조 방식을 도시하고 있다. 도 2(c)에서 한 심볼이 차지하는 시간 영역이 두 개의 1점 쇄선 사각형으로 표시되었다. 변조된 데이터가 앞 사각형에 위치하는 경우 신호 0으로 인지하고 뒤 쪽 사각형에 위치하는 경우 신호 1로 인지하는 것으로 구성될 수 있다. 이에 따라 도 3(c)의 변조 방식은 총 16가지의 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 3(b) 및 3(c)와 같은 세밀한 주파수 제어 및 신호 세기 제어가 가능하다. 특히, 전술한 바와 같이 가시광 통신에서는 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.
도 4는 단말기(1200)에 출력되는 차량 환경 정보 및 상기 단말기(1200)에서 제어될 수 있는 차량 제어 정보를 나타낸 도면이다.
제어장치는 외부통신장치가 외부 통신 네트워크로부터 수신한 정보 및 차량 제어 모듈에서 생성된 정보에 기초하여 차량의 운행 환경 정보를 생성할 수 있다. 차량의 운행 환경 정보는 차량의 운행에 관계된 차량의 외부 환경 및 차량의 이동 상태 정보와 연관된 것으로 날씨, 차량의 이동 속도 및 위치 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다. 제어장치(1500)는 차량의 운행 환경 정보를 참조하여 생성 가능한 상기 차량 제어 신호의 종류를 결정할 수 있다. 또한, 제어장치(1500)는
상기 차량의 운행 환경 정보 및 상기 생성 가능한 차량 제어 신호의 종류를 가시광 송수신장치를 통해 단말기(1200)로 전송할 수 있다.
도 4(a)에 의하면 사용자는 단말기(1200)를 통해 운행 환경 정보를 확인할 수 있으며, 냉난방 제어, 조명 제어 및 재생 제어를 수행할 수 있다. 사용자는 단말기(1200)를 통해 현재 차량이 서행 중임을 확인할 수 있으며, 외부의 날씨 정보도 확인할 수 있다. 사용자는 현재의 실내온도가 낮다고 판단되는 경우 냉난방 제어를 통해 차량 내 히터를 가동시킬 수도 있다.
한편, 도 4(b)에 의하면, 도 4(a)의 경우와는 다르게 냉난방 제어가 아닌 유리창 개폐 제어를 수행할 수 있다. 운행 환경 정보에 따르면 해당 차량은 고속 주행 중이다. 이에 따라, 제어장치(1500)는 안전한 차량 운행을 위해, 유리창 개폐 및 앞 좌석 조명의 제어가 불가능하도록 해당 제어 목록을 비활성화 시킬 수 있다. 도 4(b)에서 흑색으로 표시된 제어 목록이 비활성화된 것들이다. 따라서, 차량이 고속 운행 중일 때는 사용자는 유리창 개폐 및 앞 좌석 조명 제어를 수행할 수 없으며, 음향의 볼륨도 14를 초과하도록 조절할 수 없게 된다.
도 4에 도시된 단말기(1200)의 출력 정보는 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 전술한 방식에 한정되지 않는다.
도 5는 단말기(1200)에 출력되는 차량 제어 권한 정보 및 상기 차량 제어 권한에서 제어될 수 있는 차량 제어 정보를 나타낸 도면이다.
제어장치는 단말기(1200)에 차량의 환경 및 출력 장치의 출력을 제어할 수 있는 차량 제어 권한을 부여하고, 단말기에 부여된 상기 차량 제어 권한 정보를 가시광 송수신장치를 통해 해당 단말기로 전송할 수 있다. 이 때, 상기 차량 제어 권한은 적어도 하나의 단계로 구분되고, 상기 단계에 따라 제어장치가 생성 가능한 상기 차량 제어 신호의 종류가 변화될 수 있다. 도 5(a)는 관리자 단계의 차량 제어 권한 정보를 나타내며, 도 5(b)는 일반 탑승객 단계의 차량 제어 권한 정보를 나타내나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 도 5(a)의 관리자 단계에서는 유리창 개폐 제어, 냉난방 제어, 조명 제어 및 재생 제어가 가능하나 도 5(b)의 일반 탑승객 단계에서는 냉난방 제어 및 재생 제어만 가능하다. 이처럼 차량 제어 권한 별로 상이한 제어가 가능하게 구분함으로써 차량 제어를 효율적으로 관리할 수 있다. 예를 들어, 한 가족에 있어서, 부모들은 관리자 단계의 권한을 가지고 어린 자녀들에게 낮은 단계의 권한을 부여함으로써 한정된 제어만 가능하게 설정할 수 있다. 자녀들은 간단한 제어만 가능하기 때문에 차량의 운행에 심각한 영향을 끼치는 차량 제어를 수행할 수 없으며, 이를 통해 안전한 차량 운행이 가능해진다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가시광 통신 시스템의 제어 방법을 나타낸 도면이다. 도 6에 따르면, 차량 내부에 가시광 통신 네트워크를 형성하는 가시광 통신 시스템의 제어 방법에 있어서, 적어도 하나의 가시광 송수신장치가 적어도 하나의 통신 주파수를 이용하여 비콘 신호를 발신하는 단계(S110), 단말기에서 상기 비콘 신호를 수신하고 상기 비콘 신호로부터 상기 통신 주파수와 연관된 시스템 파라미터를 계산하는 단계(S120), 상기 단말기에서 상기 시스템 파라미터를 참조하여 통신을 수행할 가시광 송수신장치와 통신 주파수를 선택하는 단계(S130), 상기 단말기에서 상기 선택된 가시광 송수신장치로 상기 시스템 파라미터 및 상기 선택된 통신 주파수를 전송하는 단계(S140), 상기 제어장치에서 상기 단말기에 상기 선택된 가시광 송수신장치와 상기 선택된 통신 주파수를 통해 가시광 통신을 수행할 수 있는 독점 권한을 부여하는 단계(S150), 상기 제어장치에서 상기 단말기에 상기 차량의 환경 및 상기 출력 장치의 출력을 제어할 수 있는 차량 제어 권한을 부여하는 단계(S160), 상기 제어장치가 상기 선택된 가시광 송수신장치를 통해 상기 단말기에 입력된 사용자 조작 신호를 수신하는 단계(S170) 상기 제어장치에서 상기 사용자 조작 신호가 상기 단말기에 부여된 차량 제어 권한에 속하는지 여부를 판단하는 단계(S180) 및 상기 제어장치가 상기 판단 결과에 기초하여 차량 제어 신호를 생성하고 처리 결과 정보를 상기 단말기로 전송하는 단계(S190)를 포함할 수 있다.
비콘 신호를 발신하는 단계(S110)는 가시광 송수신장치와 가시광 통신을 수행할 단말기를 검색하는 단계이다. 상기 비콘 신호는 다양한 정보를 포함할 수 있는데, 비콘 신호를 발신한 가시광 송수신장치의 식별 부호, 위치, 비콘 신호를 발신한 시간, 가용 통신 주파수 정보, 가시광 송수신장치의 송신 이득 및 수신 이득 등을 포함할 수 있다.
시스템 파라미터를 계산하는 단계(S120)는 단말기가 수신된 비콘 신호의 통신 주파수에 연관된 시스템 파라미터를 생성하는 단계이다. 이때, 상기 시스템 파라미터는 단말기와 가시광 송수신장치 사이의 거리, 방향 및 통신 채널 상태 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.
가시광 송수신장치와 통신 주파수를 선택하는 단계(S130)는 단말기가 상기 추출된 시스템 파라미터를 참조하여 가장 통신에 적합한 가시광 송수신장치와 통신 주파수를 선택하는 단계이다.
단말기는 상기 선택된 가시광 송수신장치로 상기 시스템 파라미터 및 상기 선택된 통신 주파수를 전송(S140)할 수 있다. 제어장치는 상기 선택된 가시광 송수신장치로부터 상기 시스템 파라미터 및 상기 선택된 통신 주파수 정보를 전송 받을 수 있다. 이에 따라, 제어장치는 상기 단말기에 상기 선택된 가시광 송수신장치와 상기 선택된 통신 주파수를 통해 가시광 통신을 수행할 수 있는 독점 권한을 부여(S150)할 수 있다. 이를 통해, 제어장치는 복수의 가시광 송수신장치 및 복수의 단말기가 한 차량 내에 존재하는 경우 발생될 수 있는 간섭 및 신호의 혼선을 방지할 수 있다. 가시광 송수신장치와 단말기 사이에 가시광 통신이 성립되면, 제어장치는 상기 단말기에 차량의 환경 및 출력 장치의 출력을 제어할 수 있는 차량 제어 권한을 부여 (S160)할 수 있다. 이 때, 상기 차량 제어 권한은 적어도 하나의 단계로 구분되고, 상기 단계에 따라 제어장치가 생성 가능한 차량 제어 신호의 종류가 변화될 수 있다. 사용자는 단말기를 통해 자신에게 부여된 권한 및 제어 목록을 확인할 수 있다. 사용자는 단말기에 조작 신호를 입력하게 되고, 제어장치는 상기 선택된 가시광 송수신장치를 통해 상기 단말기에 입력된 사용자 조작 신호를 수신(S170)할 수 있다. 제어장치는 상기 사용자 조작 신호가 상기 단말기에 부여된 차량 제어 권한에 속하는지 여부를 판단(S180)하고, 상기 판단 결과에 기초하여 차량 제어 신호를 생성하고 처리 결과 정보를 상기 단말기로 전송(S190)할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 자신의 조작 신호가 차량의 환경 및 출력장치의 작동에 변화를 일으켰는지 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 가시광 통신 시스템의 제어 방법이 전술한 바와 같이 구성됨으로써, 사용자는 용이하고 안전하게 차량의 환경 및 출력장치를 제어할 수 있다.
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.
1000 : 차량용 가시광 통신 시스템
1100 : 외부통신장치
1200 : 단말기
1300 : 가시광 송수신장치
1400 : 출력장치
1500 : 제어장치

Claims (8)

  1. 차량 내부에 가시광 통신 네트워크를 형성하는 가시광 통신 시스템에 있어서,
    사용자로부터 조작 신호를 입력 받는 적어도 하나의 단말기;
    상기 단말기와 가시광 통신을 수행하는 가시광 송수신장치;
    정보를 출력하는 출력장치; 및
    상기 가시광 송수신장치 및 상기 출력장치의 작동을 제어하는 제어장치를 포함하고,
    상기 가시광 송수신장치는 적어도 하나의 통신 주파수를 이용하여 비콘 신호를 발신하고,
    상기 단말기는 상기 비콘 신호에 기초하여 가시광 통신에 사용할 통신 주파수를 선택하고,
    상기 제어장치는,
    상기 선택된 통신 주파수에 기초하여 상기 가시광 송수신장치와 상기 단말기 사이의 가시광 통신시 사용되는 변조 방식을 선택하고,
    상기 단말기에 상기 차량의 환경 및 상기 출력장치의 출력을 제어할 수 있는 차량 제어 권한을 부여하고,
    상기 단말기에 입력된 사용자 조작 신호가 상기 단말기에 부여된 차량 제어 권한에 속하는지 여부를 판단하고,
    상기 판단 결과에 기초하여 상기 차량 내부의 환경 및 상기 출력장치의 출력을 제어하는 차량 제어 정보를 생성하되,
    상기 선택된 변조 방식은 상기 선택된 통신 주파수를 기준으로 기 설정된 주파수 범위 내에 포함되는 적어도 둘 이상의 주파수를 이용하는 FSK에 PPM 및 기 설정된 M진 변조가 중복적으로 적용되는 변조 방식이며,
    상기 통신 주파수는 광원의 점멸 빈도수인 것을 특징으로 하는 차량용 가시광 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단말기는 상기 비콘 신호의 통신 주파수와 연관된 시스템 파라미터를 계산하고, 상기 계산된 시스템 파라미터를 참조하여 통신을 수행할 가시광 송수신장치 및 통신 주파수를 선택하며,
    상기 제어 장치는,
    상기 단말기에 상기 선택된 가시광 송수신장치와 상기 선택된 통신 주파수를 통해 가시광 통신을 수행할 수 있는 독점 권한을 부여하되,
    상기 시스템 파라미터는 상기 가시광 송수신장치와 상기 단말기 사이의 거리, 상기 가시광 송수신장치의 방향 및 가시광 통신 채널의 상태 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가시광 통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 시스템 파라미터에 기초하여 상기 선택된 가시광 송수신장치의 송신 이득 및 수신 이득 중 적어도 하나를 조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 가시광 통신 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가시광 송수신장치는,
    상기 단말기에 상기 선택된 통신 주파수에 대한 독점 권한이 부여된 경우,
    상기 선택된 통시 주파수를 제외하고 비콘 신호를 발신하는 것을 특징으로 하는 차량용 가시광 통신 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어장치는 가시광 통신 제어 정보를 참조하여 상기 단말기의 수 및 위치를 파악하고, 상기 파악된 단말기의 수 및 위치에 기초하여 가시광 통신 주파수 대역을 분배하는 것을 특징으로 하는 차량용 가시광 통신 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차량용 가시광 통신 시스템은 외부 통신 네트워크와 정보를 송수신하고 상기 제어장치에 의해서 제어되는 외부통신장치; 를 더 포함하고,
    상기 제어장치는,
    상기 외부통신장치가 상기 외부 통신 네트워크로부터 수신한 정보 및 차량 제어 모듈로부터 전송된 정보에 기초하여 상기 차량의 운행 환경 정보를 생성하고, 상기 차량의 운행 환경 정보를 참조하여 생성 가능한 상기 차량 제어 정보의 종류를 결정하되,
    상기 차량의 운행 환경 정보는 날씨, 상기 차량의 이동 속도 및 위치 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가시광 통신 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어 권한은 적어도 하나의 단계로 구분되고,
    상기 제어장치는 상기 차량 제어 권한 단계에 기초하여 생성 가능한 상기 차량 제어 정보의 종류를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 가시광 통신 시스템.
  8. 차량 내부에 가시광 통신 네트워크를 형성하는 가시광 통신 시스템의 제어 방법에 있어서,
    적어도 하나의 가시광 송수신장치가 적어도 하나의 통신 주파수를 이용하여 비콘 신호를 발신하는 단계;
    단말기가 상기 비콘 신호를 수신하고 상기 비콘 신호로부터 상기 통신 주파수와 연관된 시스템 파라미터를 계산하는 단계;
    상기 단말기가 상기 시스템 파라미터를 참조하여 통신을 수행할 가시광 송수신장치와 통신 주파수를 선택하는 단계;
    상기 단말기가 상기 선택된 가시광 송수신장치로 상기 시스템 파라미터 및 상기 선택된 통신 주파수를 전송하는 단계;
    제어장치가 상기 선택된 통신 주파수에 기초하여 변조 방식을 선택하는 단계;
    상기 제어장치가 상기 단말기에 상기 선택된 가시광 송수신장치와 상기 선택된 통신 주파수를 통해 가시광 통신을 수행할 수 있는 독점 권한을 부여하는 단계;
    상기 제어장치가 상기 단말기에 상기 차량의 환경 및 출력장치의 출력을 제어할 수 있는 차량 제어 권한을 부여하는 단계;
    상기 제어장치가 상기 선택된 가시광 송수신장치를 통해 상기 단말기에 입력된 사용자 조작 신호를 수신하는 단계;
    상기 제어장치에서 상기 사용자 조작 신호가 상기 단말기에 부여된 차량 제어 권한에 속하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 기초하여 차량 제어 정보를 생성하고 처리 결과 정보를 상기 단말기로 전송하는 단계; 를 포함하고,
    상기 선택된 변조 방식은 상기 선택된 통신 주파수를 기준으로 기 설정된 주파수 범위 내에 포함되는 적어도 둘 이상의 주파수를 이용하는 FSK에 PPM 및 기 설정된 M진 변조가 중복적으로 적용되는 변조 방식이며,
    상기 통신 주파수는 광원의 점멸 빈도수인 것을 특징으로 하는 차량용 가시광 통신 시스템의 제어 방법.
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