KR101901925B1 - 미세 밝기 조절을 지원하는 가시광 무선 통신 장치 및 이를 이용한 가시광 무선 통신 방법 - Google Patents

미세 밝기 조절을 지원하는 가시광 무선 통신 장치 및 이를 이용한 가시광 무선 통신 방법 Download PDF

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Abstract

미세 밝기 조절을 지원하는 가시광 무선 통신 방법 및 가시광 무선 통신 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 가시광 무선 통신 방법은 미세 밝기 조절을 위한 디밍 수준 변수를 결정하는 단계; 상기 디밍 수준 변수에 기초하여, 각각 VPPM 심볼들 중 하나인, 상위 밝기 심볼 및 하위 밝기 심볼을 선택하는 단계; 상기 디밍 수준 변수에 기초하여 상기 상위 밝기 심볼 및 하위 밝기 심볼 중 적어도 하나의 전송 횟수를 결정하는 단계; 및 상기 전송 횟수에 기초하여 상기 상위 밝기 심볼 및 상기 하위 밝기 심볼을 조합하여 상기 디밍 수준 변수에 상응하는 전송 시퀀스를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

미세 밝기 조절을 지원하는 가시광 무선 통신 장치 및 이를 이용한 가시광 무선 통신 방법{Visible light communication apparatus capable of minute dimming control and method using the same}
본 발명은 가시광 무선 통신 장치 및 그의 밝기 조절(dimming control) 기술에 관한 것으로, 특히 VPPM(Variable Pulse Position Modulation) 모듈레이션 모드의 밝기 조절에 적용되어 미세하게 밝기를 조절할 수 있는 가시광 무선 통신 장치 및 이를 이용한 가시광 무선 통신 방법에 관한 것이다.
가시광선이란 전자기파 중에서 사람의 눈에 보이는 범위의 파장을 가지는 광선으로 파장으로는 380nm~780nm에 해당한다.
가시광선 내에서는 파장에 따른 성질의 변화가 각각 색깔로 나타나며, 빨강색으로부터 보라색으로 갈수록 파장이 짧아진다. 빨강색보다 파장이 긴 빛을 적외선이라 하고, 보라색보다 파장이 짧은 빛을 자외선이라 한다. 단색광인 경우 700~610nm는 빨강, 610~590nm는 주황, 590~570nm는 노랑, 570~500nm는 초록, 500~450nm는 파랑, 450~400nm는 보라로 보인다. 각 파장의 색들의 혼합으로 다양한 색의 표현이 가능하다.
가시광선은 자외선이나 적외선과 달리 사람이 볼 수 있는 빛으로서 이를 발산하는 조명은 정확한 색 표현 등 다양한 요구사항을 만족시켜야 한다. 그 요구사항 중 하나가 깜박임이 적어야 한다는 것이다.
인간은 초당 200회 이상의 깜빡임은 인식할 수 없기 때문에 빠른 점멸 성능을 갖는 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 조명은 조명의 수명 연장과 에너지 절약을 위하여 PWM(Pulse Width Modulation)을 이용하여 깜빡임을 제어하고 있다.
가시광 무선통신은 380nm ~ 780nm 사이의 파장을 이용하는 무선통신 기술로 IEEE 802.15 WPAN(Wireless Personal Area Network) 워킹 그룹(Working Group)에서 표준화가 진행 중이며, 국내에서는 한국정보통신기술협회(Telecommunications Technology Association; TTA)에서 가시광 무선통신 실무반이 운영 중이다.
가시광 무선통신에서는 몇 가지 변조 방식이 논의되고 있고, 이 중 한 가지 방식이 온-오프 키잉(On-Off Keying; OOK)이다. 온-오프 키잉은 신호 레벨이 하이(high)일 때 '1', 로우(low)일 때 '0'을 나타내거나, 또는 신호 레벨이 로우일 때 '1', 하이일 때 '0'을 나타내는 변조 방식이다. 이 온-오프 키잉 방식은 변조 신호가 바로 빛의 점멸로 전환이 가능하기 때문에 광통신에서 주로 사용되는 방식이기도 하다.
온-오프 키잉 이외에도 펄스 포지션 변조(Pulse Position Modulation; PPM), 펄스 진폭 변조(Pulse Amplitude Modulation; PAM), 펄스 포지션 변조 신호에 반송파를 접목한 서브-캐리어 4PPM(SC-4PPM) 등이 가시광 무선통신용 변조 방식으로 고려되고 있다.
LED 조명의 휘도(밝기) 조절 방법에는 간단한 가변 저항을 사용하여 저항에 가해지는 전압을 변화시켜 LED에 흐르는 전류량을 변화시키는 방법부터, LED에 인가되는 전압의 펄스 폭을 변화시켜 LED가 켜져 있는 시간의 양을 조절하는 방법까지 여러 가지 방식이 있다.
LED를 이용한 조명기기에서는 최고의 효율과 가장 미세한 전류 제어가 가능한 펄스 폭 변조(PWM) 방식을 사용하여 조명의 휘도를 조절한다. 펄스 폭 변조 방식은 신호의 온/오프 비율을 조절하는 방식으로 LED 조명이 켜진 상태의 시간을 조절함으로써 빛의 휘도를 조절한다. 즉, 단위 시간당 LED 조명이 켜진 시간이 길면 LED 조명이 밝은 빛을 내는 결과가 되고, 단위 시간당 LED 조명이 켜진 시간이 짧으면 LED 조명이 어두워지는 것으로 볼 수 있다.
가시광 무선통신 기술에는 통신과 밝기 조절(디밍)이 동시에 가능한 VPPM(Variable PPM) 기술이 있다. 이 기술은 PPM의 한 심볼 내에서 광원이 켜지는 구간의 길이를 변화시킴으로써 통신과 디밍이 동시에 가능하다.
그러나, 펄스폭 만으로 매우 미세하게 밝기를 조절하는 것은 그 구현이 매우 어렵고, 구현이 가능하다 하더라도 이를 위해 많은 비용과 시간이 소요된다는 문제가 있다. 나아가, 송신 신호의 펄스폭을 미세하게 조절하여 송신하면, 수신기에서 이를 디코딩하는데 어려움이 있다.
따라서, 보다 간단하고 효과적으로 가시광 통신에서 밝기를 제어할 수 있는 새로운 밝기 조절 기술의 필요성이 절실하게 대두된다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 러프하게 밝기가 조절되는 VPPM 디밍 신호를 조합하여 보다 미세한 디밍 컨트롤이 가능하도록 하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 VPPM 디밍 신호를 적절히 조합하여 원하는 밝기에 해당하는 전송 시퀀스를 생성하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가시광 무선 통신 방법은, 미세 밝기 조절을 위한 디밍 수준 변수를 결정하는 단계; 상기 디밍 수준 변수에 기초하여, 각각 VPPM 심볼들 중 하나인, 상위 밝기 심볼 및 하위 밝기 심볼을 선택하는 단계; 상기 디밍 수준 변수에 기초하여 상기 상위 밝기 심볼 및 하위 밝기 심볼 중 적어도 하나의 전송 횟수를 결정하는 단계; 및 상기 전송 횟수에 기초하여 상기 상위 밝기 심볼 및 상기 하위 밝기 심볼을 조합하여 상기 디밍 수준 변수에 상응하는 전송 시퀀스를 생성하는 단계를 포함한다.
이 때, VPPM 심볼들은 광원이 완전히 꺼진 상태에 상응하는 VPPM 심볼, 광원이 완전히 켜진 상태에 상응하는 VPPM 심볼, 및 각각 0.1부터 0.9까지 0.1씩 변하는 9개의 VPPM 듀티 사이클들에 상응하고 1부터 9까지의 자연수인 VPPM 심볼 인덱스를 가지는 9개의 VPPM 심볼들을 포함할 수 있다.
이 때, 상위 밝기 심볼은 디밍 수준 변수에 상응하는 디밍 레벨보다 밝은 밝기에 해당하는 VPPM 심볼들 중 가장 어두운 VPPM 심볼일 수 있다. 이 때, 상위 밝기 심볼은 디밍 수준 변수를 1000으로 나눈 값을 다음 높은 정수로 반올림(rounding to the next higher integer)하여 산출된 심볼 인덱스에 상응하는 것일 수 있다.
이 때, 하위 밝기 심볼은 디밍 수준 변수에 상응하는 디밍 레벨보다 어두운 밝기에 해당하는 VPPM 심볼들 중 가장 밝은 VPPM 심볼일 수 있다. 이 때, 하위 밝기 심볼은 디밍 수준 변수를 1000으로 나눈 값을 다음 낮은 정수로 반올림(rounding to the next lower integer)하여 산출된 심볼 인덱스에 상응하는 것일 수 있다.
이 때, 전송 횟수를 결정하는 단계는 디밍 수준 변수를 이용하여 상위 밝기 심볼의 전송 횟수를 산출하는 단계, 및 상위 밝기 심볼의 전송 횟수를 이용하여 하위 밝기 심볼의 전송 횟수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상위 밝기 심볼의 전송 횟수는 디밍 수준 변수에서 하위 밝기 심볼의 심볼 인덱스에 100을 곱한 값을 빼서 산출될 수 있다. 이 때, 하위 밝기 심볼의 전송 횟수는 100에서 상위 밝기 심볼의 전송 횟수를 빼서 산출될 수 있다.
이 때, 전송 시퀀스를 생성하는 단계는 하위 밝기 심볼의 전송 횟수만큼 하위 밝기 심볼에 데이터 심볼을 할당하는 단계, 상위 밝기 심볼의 전송 횟수만큼 상위 밝기 심볼에 데이터 심볼을 할당하는 단계, 및 전송되어야 하는 데이터 심볼들이 100으로 나누어지지 않는 경우에 VPPM 아이들 패턴 심볼을 하위 밝기 심볼 또는 상위 밝기 심볼에 할당하여 전송 시퀀스가 100으로 나눠지도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 장치는, 미세 밝기 조절을 위한 디밍 수준 변수를 결정하는 디밍 수준 결정부; 상기 디밍 수준 변수에 기초하여, 각각 VPPM 심볼들 중 하나인, 상위 밝기 심볼 및 하위 밝기 심볼을 선택하는 밝기 심볼 선택부; 상기 디밍 수준 변수에 기초하여 상기 상위 밝기 심볼 및 하위 밝기 심볼 중 적어도 하나의 전송 횟수를 결정하는 전송 횟수 계산부; 및 상기 전송 횟수에 기초하여 상기 상위 밝기 심볼 및 상기 하위 밝기 심볼을 조합하여 상기 디밍 수준 변수에 상응하는 전송 시퀀스를 생성하는 신호 발생기를 포함한다.
본 발명에 따르면, 러프하게 밝기가 조절되는 VPPM 디밍 신호를 조합하여 데이터 통신과 함께 보다 미세한 디밍 컨트롤이 가능하다.
또한, 본 발명은 VPPM 디밍 신호를 적절히 조합하여 원하는 밝기에 해당하는 전송 시퀀스를 생성할 수 있다.
도 1은 VPPM 신호의 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전송 시퀀스 생성 단계의 일 예를 나타낸 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 전송 횟수 계산부의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 6은 도 4에 도시된 신호 발생기의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 7 및 도 8은 전송 시퀀스에 아이들 패턴이 삽입되는 예들을 나타낸 도면이다.
도 9는 VPPM 심볼의 조합에 의해 디밍 수준 변수에 상응하는 밝기가 구현되는 경우를 나타낸 파형도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 VPPM 신호의 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, VPPM 신호를 이용하여 디밍(dimming)과 통신이 동시에 가능한 것을 알 수 있다.
LED(Light Emitting Diode) 등의 광원이 켜진 구간, 즉 신호 레벨이 단위 심볼 내에서 하이(High)에 있는 시간이 길수록 LED 조명은 밝은 빛을 내게 된다. 또한, 신호 레벨이 하이(High)에 있는 구간이 단위 심볼 내에서 앞쪽에 위치하면 데이터 '0', 뒤쪽에 위치하면 데이터 '1'을 나타낼 수 있다. 물론, 실시예에 따라 신호 레벨이 하이(High)에 있는 구간이 단위 심볼 내에서 앞쪽에 위치하면 데이터 '1', 뒤쪽에 위치하면 데이터 '0'을 나타낼 수도 있다.
도 1에 도시된 예는 밝기가 0%인 경우, 12.5%인 경우, 25%인 경우, 37.5%인 경우, 50%인 경우, 52%인 경우, 54%인 경우 및 55%인 경우를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법은 먼저 디밍 수준 변수(macDim)를 결정한다(S210).
이 때, 디밍 수준 변수(macDim)는 사용자의 선택에 기초하여 결정될 수도 있고, 자동 조절 알고리즘 등에 의해 결정될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법은 상기 디밍 수준 변수(macDim)에 기초하여, 각각 VPPM 심볼들 중 하나인, 상위 밝기 심볼(VSk2) 및 하위 밝기 심볼(VSk1)을 선택한다(S220). 즉, 디밍 수준 변수가 결정되면 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법은 원하는 디밍 수준(dimming level)을 만들기 위해 조합할 두 종류의 VPPM 디밍 심볼을 결정한다.
이 때, VPPM 심볼들은 10% 단위의 VPPM 디밍 심볼일 수 있다. 즉, VPPM 디밍 심볼은 VS0, VS1, VS2, VS3, VS4, VS5, VS6, VS7, VS8, VS9, VS10의 11개로 정의되고, VS0은 조명이 완전히 꺼진 상태에 해당하고, VS10은 조명이 완전히 켜진 상태에 해당할 수 있다. 또한, VS1은 10%, VS2는 90%의 디밍 상태에 해당할 수 있다.
다시 말하면, VPPM 심볼들은 광원이 완전히 꺼진 상태에 상응하는 VPPM 심볼(VS0), 광원이 완전히 켜진 상태에 상응하는 VPPM 심볼(VS10), 및 각각 0.1부터 0.9까지 0.1씩 변하는 9개의 VPPM 듀티 사이클(duty cycle)들에 상응하고 1부터 9까지의 자연수인 VPPM 심볼 인덱스를 가지는 9개의 VPPM 심볼들(VS1, VS2, VS3, VS4, VS5, VS6, VS7, VS8, VS9)을 포함할 수 있다.
결국, 본 발명은 이와 같이 10% 단위의 디밍 심볼을 조합하여 보다 미세한 디밍을 구현하는 것을 볼 수 있다.
통신과 디밍이 동시에 가능한 VPPM을 이용할 경우, 10% 단위로 디밍하는 것이 수신측면에서 유리할 수 있다.
이 때, 상위 밝기 심볼은 디밍 수준 변수에 상응하는 디밍 레벨보다 밝은 밝기에 해당하는 VPPM 심볼들 중 가장 어두운 VPPM 심볼일 수 있다.
이 때, 하위 밝기 심볼은 디밍 수준 변수에 상응하는 디밍 레벨보다 어두운 밝기에 해당하는 VPPM 심볼들 중 가장 밝은 VPPM 심볼일 수 있다.
예를 들어, 33%의 디밍 수준이 선택되면 33%보다 밝은 밝기에 해당하는 디밍 심볼 중 가장 어두운 밝기 심볼인 40% 밝기의 VS4와 33%보다 어두운 밝기에 해당하는 디밍 심볼 중 가장 밝은 밝기 심볼인 30% 밝기의 VS3이 선택된다.
이 때, 상위 밝기 심볼은 디밍 수준 변수(macDim)를 1000으로 나눈 값을 다음 높은 정수로 반올림(rounding to the next higher integer)하여 산출된 심볼 인덱스(k2)에 상응하는 것일 수 있다. 이 때, 하위 밝기 심볼은 디밍 수준 변수(macDim)를 1000으로 나눈 값을 다음 낮은 정수로 반올림(rounding to the next lower integer)하여 산출된 심볼 인덱스(k1)에 상응하는 것일 수 있다.
이와 같은 상위 밝기 심볼 및 하위 밝기 심볼의 결정은 하기 수학식 1 및 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure 112011071802453-pat00001
(
Figure 112011071802453-pat00002
은 다음 높은 정수로 반올림, k2는 상위 밝기 심볼의 심볼 인덱스, macDim은 디밍 수준 변수)
Figure 112011071802453-pat00003
(
Figure 112011071802453-pat00004
은 다음 낮은 정수로 반올림, k1은 하위 밝기 심볼의 심볼 인덱스, macDim은 디밍 수준 변수)
예를 들어, 33%의 디밍 수준을 위해 디밍 수준 변수(macDim)가 330으로 결정된 경우(0≤macDim≤1000), 상위 밝기 심볼의 심볼 인덱스(k2)는 3.3을 다음 높은 정수로 반올림한 4가 되고, 하위 밝기 심볼의 심볼 인덱스(k1)는 3.3을 다음 낮은 정수로 반올림한 3이 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법은 디밍 수준 변수(macDim)에 기초하여 상위 밝기 심볼(VSk2)의 전송 횟수를 결정한다(S230).
이 때, 상위 밝기 심볼(VSk2)의 전송 횟수는 디밍 수준 변수(macDim)에서 하위 밝기 심볼의 심볼 인덱스(k1)에 100을 곱한 값을 빼서 산출될 수 있다.
즉, 상위 밝기 심볼(VSk2)의 전송 횟수는 하기 수학식 3에 의하여 산출될 수 있다.
Figure 112011071802453-pat00005
(rep_2는 상위 밝기 심볼의 전송 횟수, macDim은 디밍 수준 변수, k1은 하위 밝기 심볼 인덱스)
예를 들어, 33%의 디밍 수준을 위해 디밍 수준 변수(macDim)가 330으로 결정되고 상위 밝기 심볼의 심볼 인덱스(k2)가 4이고 하위 밝기 심볼의 심볼 인덱스(k1)이 3인 경우, 상위 밝기 심볼의 전송 횟수는 330에서 300을 뺀 30이 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법은 상위 밝기 심볼(VSk2)의 전송 횟수(rep_2)에 기초하여 하위 밝기 심볼(VSk1)의 전송 횟수를 결정한다(S240).
이 때, 하위 밝기 심볼(VSk1)의 전송 횟수는 100에서 상위 밝기 심볼(VSk2)의 전송 횟수(rep_2)를 빼서 산출될 수 있다.
즉, 하위 밝기 심볼(VSk1)의 전송 횟수는 하기 수학식 4에 의하여 산출될 수 있다.
Figure 112011071802453-pat00006
(rep_1은 하위 밝기 심볼의 전송 횟수, rep_2는 상위 밝기 심볼의 전송 횟수)
예를 들어, 33%의 디밍 수준을 위해 디밍 수준 변수(macDim)가 330으로 결정되고 상위 밝기 심볼의 심볼 인덱스(k2)가 4이고 하위 밝기 심볼의 심볼 인덱스(k1)이 3이고, 상위 밝기 심볼의 전송 횟수가 30인 경우, 하위 밝기 심볼의 전송 횟수는 100에서 30을 뺀 70이 된다.
즉, 100개의 데이터 심볼이 전송되는 동안 하위 밝기 심볼을 이용하여 70개의 데이터 심볼을 전송하고, 상위 밝기 심볼을 이용하여 30개의 데이터 심볼을 전송하면 원하는 33%의 디밍 수준(dimming level)을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법은 결정된 전송 횟수에 기초하여 상위 밝기 심볼(VSk2) 및 하위 밝기 심볼(VSk1)을 조합하여 디밍 수준 변수(macDim)에 상응하는 전송 시퀀스를 생성한다(S250).
이 때, 단계(S250)는 상기 하위 밝기 심볼의 전송 횟수만큼 상기 하위 밝기 심볼에 데이터 심볼을 할당하는 단계, 상기 상위 밝기 심볼의 전송 횟수만큼 상기 상위 밝기 심볼에 데이터 심볼을 할당하는 단계, 및 전송되어야 하는 데이터 심볼들이 100으로 나누어지지 않는 경우, VPPM 아이들 패턴 심볼을 상기 하위 밝기 심볼 또는 상위 밝기 심볼에 할당하여 전송 시퀀스가 100으로 나눠지도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 최종적으로 원하는 디밍 수준은 상위 밝기 심볼(VSk2)이 rep_2회, 하위 밝기 심볼(VSk1)이 rep_1회 반복하여 얻을 수 있다. 일반적으로 VPPM 데이터 심볼 수가 100의 정수배가 아닌 경우가 많으므로 원하는 디밍 수준을 구현하기 위해 아이들 패턴 심볼이 이용될 수 있다.
예를 들어, 전송되어야 하는 VPPM 데이터 심볼의 수가 80개인 경우, 33%의 디밍 수준을 위해 먼저 70개의 하위 밝기 심볼에 데이터를 할당하여 전송하고 10개의 상위 밝기 심볼에 데이터를 할당하여 전송하고 20개의 상위 밝기 심볼에 아이들 패턴 심볼을 할당하여 전송할 수 있다.
예를 들어, 전송되어야 하는 VPPM 데이터 심볼의 수가 50개인 경우, 33%의 디밍 수준을 위해 먼저 50개의 하위 밝기 심볼에 데이터를 할당하여 전송하고, 20개의 하위 밝기 심볼에 아이들 패턴 심볼을 할당하여 전송하고, 30개의 상위 밝기 심볼에 아이들 패턴 심볼을 할당하여 전송할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 전송 시퀀스 생성 단계의 일 예를 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 전송 시퀀스 생성 단계(S250)는 먼저 하위 밝기 심볼(VSk1)을 전송하기 시작한다(S310).
또한, 전송 시퀀스 생성 단계는 하위 밝기 심볼(VSk1)이 하위 밝기 심볼 전송 횟수(rep_1)만큼 전송되었는지 여부를 판단한다(S320).
단계(S320)의 판단 결과, 하위 밝기 심볼(VSk1)이 하위 밝기 심볼 전송 횟수(rep_1)만큼 전송되지 않았으면 전송 시퀀스 생성 단계는 데이터 전송이 완료되었는지 여부를 판단한다(S360).
단계(S360)의 판단 결과, 데이터 전송이 완료되지 아니하였으면 전송 시퀀스 생성 단계는 다시 단계(S310)로 돌아가서 하위 밝기 심볼에 데이터를 할당하여 전송한다.
단계(S360)의 판단 결과, 데이터 전송이 완료되었으면 전송 시퀀스 생성 단계는 하위 밝기 심볼 전송 횟수(rep_1) 중 남은 횟수만큼 아이들 패턴을 하위 밝기 심볼에 할당하여 전송하고(S370), 상위 밝기 심볼 전송 횟수(rep_2)만큼 아이들 패턴을 상위 밝기 심볼에 할당하여 전송한다(S390).
단계(S320)의 판단 결과, 하위 밝기 심볼(VSk1)이 하위 밝기 심볼 전송 횟수(rep_1)만큼 전송되었으면 전송 시퀀스 생성 단계는 상위 밝기 심볼(VSk2)을 전송하기 시작한다(S330).
또한, 전송 시퀀스 생성 단계는 상위 밝기 심볼(VSk2)이 상위 밝기 심볼 전송 횟수(rep_2)만큼 전송되었는지 여부를 판단한다(S340).
단계(S340)의 판단 결과, 상위 밝기 심볼(VSk2)이 상위 밝기 심볼 전송 횟수(rep_2)만큼 전송되지 않았으면 전송 시퀀스 생성 단계는 데이터 전송이 완료되었는지 여부를 판단한다(S380).
단계(S380)의 판단 결과, 데이터 전송이 완료되지 아니하였으면 전송 시퀀스 생성 단계는 다시 단계(S330)로 돌아가서 상위 밝기 심볼에 데이터를 할당하여 전송한다.
단계(S380)의 판단 결과, 데이터 전송이 완료되었으면 전송 시퀀스 생성 단계는 상위 밝기 심볼 전송 횟수(rep_2) 중 남은 횟수만큼 아이들 패턴을 상위 밝기 심볼에 할당하여 전송한다(S390).
단계(S340)의 판단 결과, 상위 밝기 심볼(VSk2)이 상위 밝기 심볼 전송 횟수(rep_2)만큼 전송되었으면 전송 시퀀스 생성 단계는 모든 데이터 전송이 완료되었는지 여부를 판단한다(S350).
단계(S350)의 판단 결과, 모든 데이터 전송이 완료되지 아니하였으면 전송 시퀀스 생성 단계는 단계(S310)로 돌아가서 하위 밝기 심볼에 데이터를 할당하여 전송한다.
단계(S350)의 판단 결과, 모든 데이터 전송이 완료되었으면 전송 시퀀스 생성 단계가 종료된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 장치는 디밍 수준 결정부(410), 밝기 심볼 선택부(420), 전송 횟수 계산부(430) 및 신호 발생기(440)를 포함한다.
디밍 수준 결정부(410)는 미세 밝기 조절을 위한 디밍 수준 변수를 결정한다.
밝기 심볼 선택부(420)는 디밍 수준 변수에 기초하여, 각각 VPPM 심볼들 중 하나인, 상위 밝기 심볼 및 하위 밝기 심볼을 선택한다.
이 때, VPPM 심볼들은 광원이 완전히 꺼진 상태에 상응하는 VPPM 심볼, 광원이 완전히 켜진 상태에 상응하는 VPPM 심볼, 및 각각 0.1부터 0.9까지 0.1씩 변하는 9개의 VPPM 듀티 사이클들에 상응하고 1부터 9까지의 자연수인 VPPM 심볼 인덱스를 가지는 9개의 VPPM 심볼들을 포함할 수 있다.
이 때, 상위 밝기 심볼은 디밍 수준 변수에 상응하는 디밍 레벨보다 밝은 밝기에 해당하는 VPPM 심볼들 중 가장 어두운 VPPM 심볼일 수 있다. 이 때, 상위 밝기 심볼은 디밍 수준 변수를 1000으로 나눈 값을 다음 높은 정수로 반올림(rounding to the next higher integer)하여 산출된 심볼 인덱스에 상응하는 것일 수 있다.
이 때, 하위 밝기 심볼은 디밍 수준 변수에 상응하는 디밍 레벨보다 어두운 밝기에 해당하는 VPPM 심볼들 중 가장 밝은 VPPM 심볼일 수 있다. 이 때, 하위 밝기 심볼은 디밍 수준 변수를 1000으로 나눈 값을 다음 낮은 정수로 반올림(rounding to the next lower integer)하여 산출된 심볼 인덱스에 상응하는 것일 수 있다.
전송 횟수 계산부(430)는 디밍 수준 변수에 기초하여 상위 밝기 심볼 및 하위 밝기 심볼 중 적어도 하나의 전송 횟수를 결정한다.
신호 발생기(440)는 결정된 전송 횟수에 기초하여 상위 밝기 심볼 및 하위 밝기 심볼을 조합하여 디밍 수준 변수에 상응하는 전송 시퀀스를 생성한다.
이 때, 신호 발생기(440)는 하위 밝기 심볼의 전송 횟수만큼 하위 밝기 심볼에 데이터 심볼을 할당하고 상위 밝기 심볼의 전송 횟수만큼 상위 밝기 심볼에 데이터 심볼을 할당하고, 전송되어야 하는 데이터 심볼들이 100으로 나누어지지 않는 경우, VPPM 아이들 패턴 심볼을 하위 밝기 심볼 또는 상위 밝기 심볼에 할당하여 전송 시퀀스가 100으로 나눠지도록 할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 전송 횟수 계산부의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 전송 횟수 계산부는 상위 밝기 심볼 전송 횟수 계산기(510) 및 하위 밝기 심볼 전송 횟수 계산기(520)를 포함한다.
상위 밝기 심볼 전송 횟수 계산기(510)는 디밍 수준 변수를 이용하여 상위 밝기 심볼의 전송 횟수를 산출한다. 이 때, 상위 밝기 심볼 전송 횟수 계산기(510)는 상기 수학식 3에 의해 상위 밝기 심볼의 전송 횟수를 계산할 수 있다.
하위 밝기 심볼 전송 횟수 계산기(520)는 상위 밝기 심볼의 전송 횟수를 이용하여 하위 밝기 심볼의 전송 횟수를 산출한다. 이 때, 하위 밝기 심볼 전송 횟수 계산기(520)는 상기 수학식 4에 의해 하위 밝기 심볼의 전송 횟수를 계산할 수 있다.
도 6은 도 4에 도시된 신호 발생기의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 신호 발생기는 송신 데이터 버퍼(610), 신호 카운터(620), 아이들-패턴 발생부(630), 상위 밝기 신호 생성부(640), 하위 밝기 신호 생성부(650) 및 VPPM 신호 생성부(660)를 포함한다.
송신 데이터 버퍼(610)는 상위 계층으로부터 전달된, 전송되어야 하는 데이터를 보관한다.
신호 카운터(620)는 상위 밝기 심볼 전송 횟수 및 하위 밝기 심볼 전송 횟수를 공급 받는다. 신호 카운터(620)는 송신 데이터 버퍼(610)로부터 송신할 데이터를 읽어서 상위 밝기 심볼 및 하위 밝기 심볼의 전송 횟수를 카운트하면서 송신할 데이터를 상위 밝기 신호 생성부(640) 및 하위 밝기 신호 생성부(650)로 전달한다.
또한, 신호 카운터(620)는 상위 밝기 심볼 또는 하위 밝기 심볼의 전송 횟수가 남았는데도 전송할 데이터가 없으면 아이들-패턴 발생부(630)로부터 아이들 패턴을 전달 받아 상위 밝기 신호 생성부(640) 또는 하위 밝기 신호 생성부(650)로 전달한다.
VPPM 신호 생성부(660)는 상위 밝기 신호 생성부(640) 및 하위 밝기 신호 생성부(650)에서 생성된 신호를 조합하여 최종적으로 원하는 밝기를 제공하는 VPPM 신호를 생성한다.
도 7 및 도 8은 전송 시퀀스에 아이들 패턴이 삽입되는 예들을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 아이들 패턴이 하위 밝기 심볼(VSK1) 및 상위 밝기 심볼(VSK2)에 할당되어 전송 시퀀스가 생성되는 것을 알 수 있다.
즉, 최종적으로 원하는 디밍 수준을 얻기 위해 하위 밝기 심볼(VSK1)을 rep_1회, 상위 밝기 심볼(VSK2)을 rep_2회 반복하고, 하위 밝기 심볼 전송 중에 데이터 전송이 완료되면 하위 밝기 심볼 및 상위 밝기 심볼에 아이들 패턴을 할당하여 전송한다.
도 8을 참조하면, 아이들 패턴이 상위 밝기 심볼(VSK2)에만 할당되어 전송 시퀀스가 생성되는 것을 알 수 있다.
즉, 최종적으로 원하는 디밍 수준을 얻기 위해 하위 밝기 심볼(VSK1)을 rep_1회, 상위 밝기 심볼(VSK2)을 rep_2회 반복하고, 상위 밝기 심볼 전송 중에 데이터 전송이 왼료되면 상위 밝기 심볼에 아이들 패턴을 할당하여 전송한다.
이와 같은 방식을 통하여 10% 해상도(resolution)을 갖는 VPPM 심볼을 이용하여 0.1% 정확도(accuracy)를 갖는 밝기 조절이 가능하다.
도 9는 VPPM 심볼의 조합에 의해 디밍 수준 변수에 상응하는 밝기가 구현되는 경우를 나타낸 파형도이다.
도 9를 참조하면, 18비트 데이터 "001001011110110010"가 전송되는 동안 하위 밝기 심볼(VSK1) 및 상위 밝기 심볼(VSK2)이 2:1로 조합되어 디밍 수준 변수(macDim)에 상응하는 밝기가 구현되는 것을 알 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 가시광 무선 통신 방법 및 가시광 무선 통신 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
410: 디밍 수준 결정부
420: 밝기 심볼 선택부
430: 전송 횟수 계산부
440: 신호 발생기

Claims (20)

  1. 미세 밝기 조절을 위한 디밍 수준 변수를 결정하는 단계;
    상기 디밍 수준 변수에 기초하여, 각각 VPPM 심볼들 중 하나인, 상위 밝기 심볼 및 하위 밝기 심볼을 선택하는 단계;
    상기 디밍 수준 변수에 기초하여 상기 상위 밝기 심볼 및 하위 밝기 심볼 중 적어도 하나의 전송 횟수를 결정하는 단계; 및
    상기 전송 횟수에 기초하여 상기 상위 밝기 심볼 및 상기 하위 밝기 심볼을 조합하여 상기 디밍 수준 변수에 상응하는 전송 시퀀스를 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 VPPM 심볼들은
    광원이 완전히 꺼진 상태에 상응하는 VPPM 심볼;
    상기 광원이 완전히 켜진 상태에 상응하는 VPPM 심볼; 및
    각각 0.1부터 0.9까지 0.1씩 변하는 9개의 VPPM 듀티 사이클들에 상응하고 1부터 9까지의 자연수인 VPPM 심볼 인덱스를 가지는 9개의 VPPM 심볼들을 포함하고,
    상기 전송 시퀀스를 생성하는 단계는
    상기 하위 밝기 심볼의 전송 횟수만큼 상기 하위 밝기 심볼에 데이터 심볼을 할당하는 단계;
    상기 상위 밝기 심볼의 전송 횟수만큼 상기 상위 밝기 심볼에 데이터 심볼을 할당하는 단계; 및
    전송되어야 하는 데이터 심볼들이 100으로 나누어지지 않는 경우, VPPM 아이들 패턴 심볼을 상기 하위 밝기 심볼 또는 상위 밝기 심볼에 할당하여 전송 시퀀스가 100으로 나눠지도록 하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상위 밝기 심볼은
    상기 디밍 수준 변수에 상응하는 디밍 레벨보다 밝은 밝기에 해당하는 상기 VPPM 심볼들 중 가장 어두운 VPPM 심볼인 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 상위 밝기 심볼은
    상기 디밍 수준 변수를 1000으로 나눈 값을 다음 높은 정수로 반올림(rounding to the next higher integer)하여 산출된 심볼 인덱스에 상응하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 하위 밝기 심볼은
    상기 디밍 수준 변수에 상응하는 디밍 레벨보다 어두운 밝기에 해당하는 상기 VPPM 심볼들 중 가장 밝은 VPPM 심볼인 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 하위 밝기 심볼은
    상기 디밍 수준 변수를 1000으로 나눈 값을 다음 낮은 정수로 반올림(rounding to the next lower integer)하여 산출된 심볼 인덱스에 상응하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전송 횟수를 결정하는 단계는
    상기 디밍 수준 변수를 이용하여 상기 상위 밝기 심볼의 전송 횟수를 산출하는 단계; 및
    상기 상위 밝기 심볼의 전송 횟수를 이용하여 상기 하위 밝기 심볼의 전송 횟수를 산출하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 상위 밝기 심볼의 전송 횟수는
    상기 디밍 수준 변수에서 상기 하위 밝기 심볼의 심볼 인덱스에 100을 곱한 값을 빼서 산출되는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 하위 밝기 심볼의 전송 횟수는
    100에서 상기 상위 밝기 심볼의 전송 횟수를 빼서 산출되는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  10. 삭제
  11. 미세 밝기 조절을 위한 디밍 수준 변수를 결정하는 디밍 수준 결정부;
    상기 디밍 수준 변수에 기초하여, 각각 VPPM 심볼들 중 하나인, 상위 밝기 심볼 및 하위 밝기 심볼을 선택하는 밝기 심볼 선택부;
    상기 디밍 수준 변수에 기초하여 상기 상위 밝기 심볼 및 하위 밝기 심볼 중 적어도 하나의 전송 횟수를 결정하는 전송 횟수 계산부; 및
    상기 전송 횟수에 기초하여 상기 상위 밝기 심볼 및 상기 하위 밝기 심볼을 조합하여 상기 디밍 수준 변수에 상응하는 전송 시퀀스를 생성하는 신호 발생기
    를 포함하고,
    상기 VPPM 심볼들은
    광원이 완전히 꺼진 상태에 상응하는 VPPM 심볼;
    상기 광원이 완전히 켜진 상태에 상응하는 VPPM 심볼; 및
    각각 0.1부터 0.9까지 0.1씩 변하는 9개의 VPPM 듀티 사이클들에 상응하고 1부터 9까지의 자연수인 VPPM 심볼 인덱스를 가지는 9개의 VPPM 심볼들을 포함하고,
    상기 신호 발생기는
    상기 하위 밝기 심볼의 전송 횟수만큼 상기 하위 밝기 심볼에 데이터 심볼을 할당하고,
    상기 상위 밝기 심볼의 전송 횟수만큼 상기 상위 밝기 심볼에 데이터 심볼을 할당하고,
    전송되어야 하는 데이터 심볼들이 100으로 나누어지지 않는 경우, VPPM 아이들 패턴 심볼을 상기 하위 밝기 심볼 또는 상위 밝기 심볼에 할당하여 전송 시퀀스가 100으로 나눠지도록 하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 장치.
  12. 삭제
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 상위 밝기 심볼은
    상기 디밍 수준 변수에 상응하는 디밍 레벨보다 밝은 밝기에 해당하는 상기 VPPM 심볼들 중 가장 어두운 VPPM 심볼인 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 상위 밝기 심볼은
    상기 디밍 수준 변수를 1000으로 나눈 값을 다음 높은 정수로 반올림(rounding to the next higher integer)하여 산출된 심볼 인덱스에 상응하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 하위 밝기 심볼은
    상기 디밍 수준 변수에 상응하는 디밍 레벨보다 어두운 밝기에 해당하는 상기 VPPM 심볼들 중 가장 밝은 VPPM 심볼인 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 하위 밝기 심볼은
    상기 디밍 수준 변수를 1000으로 나눈 값을 다음 낮은 정수로 반올림(rounding to the next lower integer)하여 산출된 심볼 인덱스에 상응하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 장치.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 전송 횟수 계산부는
    상기 디밍 수준 변수를 이용하여 상기 상위 밝기 심볼의 전송 횟수를 산출하는 상위 밝기 심볼 전송 횟수 계산기; 및
    상기 상위 밝기 심볼의 전송 횟수를 이용하여 상기 하위 밝기 심볼의 전송 횟수를 산출하는 하위 밝기 심볼 전송 횟수 계산기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 상위 밝기 심볼의 전송 횟수는
    상기 디밍 수준 변수에서 상기 하위 밝기 심볼의 심볼 인덱스에 100을 곱한 값을 빼서 산출되는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 하위 밝기 심볼의 전송 횟수는
    100에서 상기 상위 밝기 심볼의 전송 횟수를 빼서 산출되는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 장치.
  20. 삭제
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