KR102020095B1 - Ｌｅｄ와 롤링셔터카메라 기반의 주파수분할변조(ｆｄｍ) 방식의 광학카메라통신 방법 - Google Patents

Ｌｅｄ와 롤링셔터카메라 기반의 주파수분할변조(ｆｄｍ) 방식의 광학카메라통신 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102020095B1
KR102020095B1 KR1020160003128A KR20160003128A KR102020095B1 KR 102020095 B1 KR102020095 B1 KR 102020095B1 KR 1020160003128 A KR1020160003128 A KR 1020160003128A KR 20160003128 A KR20160003128 A KR 20160003128A KR 102020095 B1 KR102020095 B1 KR 102020095B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
led
frequency
rolling shutter
peak
shutter camera
Prior art date
Application number
KR1020160003128A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160137343A (ko
Inventor
장영민
반 뉴엔 트랑
Original Assignee
국민대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국민대학교산학협력단 filed Critical 국민대학교산학협력단
Priority to US15/551,561 priority Critical patent/US10560188B2/en
Priority to PCT/KR2016/000482 priority patent/WO2016133285A1/ko
Publication of KR20160137343A publication Critical patent/KR20160137343A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102020095B1 publication Critical patent/KR102020095B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/22—Adaptations for optical transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/116—Visible light communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/502—LED transmitters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/548—Phase or frequency modulation
    • H04B10/556—Digital modulation, e.g. differential phase shift keying [DPSK] or frequency shift keying [FSK]
    • H04B10/5563—Digital frequency modulation
    • H04N5/225—

Abstract

본 발명은 LED와 롤링셔터카메라(Rolling Shutter Camera)를 기반으로 하는 주파수분할변조(FDM:Frequency Divisional Modulation) 방식의 광학카메라통신 방법을 제공한다.
본 발명은 LED와 롤링셔터카메라 기반 주파수분할변조(FDM) 방식의 광학카메라통신 방법은, LED구동부에서 롤링셔터카메라의 주파수 밴드에 대해 FFT변환으로 계산된 주파수 간격의 최소값(△fmin)으로 주파수 할당의 최소값을 결정하는 단계; 상기 주파수 할당의 최소값을 이용하여 FFT 피크(peak)의 간격(△FFTpeak)을 결정하는 단계; 상기 할당되는 주파수의 최대 개수(Nf)를 결정하는 단계; 전송할 데이터 패킷의 비트수와 상기 결정된 주파수의 최대 개수(Nf)를 이용하여 할당된 주파수의 개수를 결정하는 단계; 상기 결정된 주파수의 개수에 따라 기설정된 주파수분할변조 코딩테이블을 이용하여 데이터 패킷에 대응하는 주파수를 할당하는 단계; 상기 LED구동부에서 상기 할당된 주파수에 따라 데이터 패킷에 대응하도록 LED를 온/오프시키는 단계; 상기 롤링셔터카메라에서 상기 LED의 온/오프 이미지를 캡쳐하는 단계; 및 데이터처리부에서 상기 기설정된 주파수분할변조 코딩테이블을 이용하여 상기 할당된 주파수에 대응하는 데이터 패킷을 추출하는 단계를 포함한다.

Description

ＬＥＤ와 롤링셔터카메라 기반의 주파수분할변조(ＦＤＭ) 방식의 광학카메라통신 방법{FDM type optical camera communication method based on LED and rolling shutter camera}
본 발명은 광학카메라통신(Optical Camera Communication: OCC) 방법에 관한 것으로서, 특히 LED와 롤링셔터카메라(Rolling Shutter Camera)를 기반으로 하는 주파수분할변조(FDM:Frequency Divisional Modulation) 방식의 광학카메라통신을 수행하도록 하는 LED와 롤링셔터카메라 기반 주파수분할변조 방식의 광학카메라통신 방법에 관한 것이다.
종래 포토다이오드 대신에 카메라를 이용하여 다수의 LED를 촬영하고 그 카메라에 의해 프레임별로 획득된 LED의 온/오프에 대응하는 데이터를 추출하는 가시광통신(VLC)시스템이 제시되고 있다. 카메라를 이용한 가시광통신은 광수신기로 포토다이오드가 아니라 카메라를 이용한다는 점에서 광학카메라통신(Optical Camera Communication; OCC) 시스템으로도 불리며, IEEE 802.15.7a 연구그룹에서 표준화를 위한 작업이 시도되고 있다.
최근 이러한 광학 카메라통신시스템(OCC)에 롤링셔터카메라를 적용하려는 시도가 있어 왔다. 롤링셔터카메라는 내부에 다수의 열(row)로 조합된 이미지센서에서 각 열(row)마다 LED의 온/오프 이미지를 캡쳐하고 이를 조합함으로써 각 프레임별로 이미지를 획득하게 된다.
하지만, 종래기술에서 송신기인 LED와 수신기인 롤링셔터카메라 간의 거리가 먼 경우 전송되는 신호의 강도가 약해서 LED의 온/오프(on/off) 이미지를 명확하게 구분하지 못하기 때문에 LED의 픽셀들의 이미지 신호세기는 장거리 전송에 사용하기 어렵다.
한국등록특허 제1472583호 한국공개특허 제2009-0016176호 한국공개특허 제2010-0135683호
본 발명은 LED와 롤링셔터카메라를 이용하여 광학카메라통신(OCC)시스템에서 LED의 온/오프 이미지에 대한 밝기신호를 주파수 영역으로 변조하여 주파수변조된 신호를 사용하여 LED와 롤링셔터카메라 간의 장거리 전송에서도 정확한 광학카메라통신이 가능하도록 하는 LED와 롤링셔터카메라 기반의 주파수분할변조(FDM) 방식의 광학카메라통신 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 LED와 롤링셔터카메라 기반 주파수분할변조(FDM) 방식의 광학카메라통신 방법은, LED구동부에서 롤링셔터카메라의 주파수 밴드에 대해 FFT변환으로 계산된 주파수 간격의 최소값(△fmin)으로 주파수 할당의 최소값을 결정하는 단계; 상기 주파수 할당의 최소값을 이용하여 FFT 피크(peak)의 간격(△FFTpeak)을 결정하는 단계; 상기 할당되는 주파수의 최대 개수(Nf)를 결정하는 단계; 전송할 데이터 패킷의 비트수와 상기 결정된 주파수의 최대 개수(Nf)를 이용하여 할당된 주파수의 개수를 결정하는 단계; 상기 결정된 주파수의 개수에 따라 기설정된 주파수분할변조 코딩테이블을 이용하여 데이터 패킷에 대응하는 주파수를 할당하는 단계; 상기 LED구동부에서 상기 할당된 주파수에 따라 데이터 패킷에 대응하도록 LED를 온/오프시키는 단계; 상기 롤링셔터카메라에서 상기 LED의 온/오프 이미지를 캡쳐하는 단계; 및 데이터처리부에서 상기 기설정된 주파수분할변조 코딩테이블을 이용하여 상기 할당된 주파수에 대응하는 데이터 패킷을 추출하는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 상기 △FFTpeak는 최소 1 이상이다.
본 발명에서, 상기 할당되는 주파수의 최대 개수(Nf)를 결정하는 단계는, Nf ≤ (롤링셔터카메라의 캡쳐링 주파수)/ (△FFTpeak × △fmin)를 만족하는 정수로 결정된다.
본 발명에서, 상기 데이터 패킷의 비트수가 n개일 때 상기 할당되는 주파수의 개수는 2n이다.
본 발명에서, 상기 LED의 온/오프의 간격을 제어하는 디밍제어부를 더 포함한다.
본 발명에 의하면 LED와 롤링셔터카메라를 이용한 광학카메라통신(OCC) 시스템에서 LED의 온/오프 이미지의 밝기신호를 주파수분할변조(FDM) 방식을 통해 주파수 영역으로 변조하여 데이터를 전송하므로 LED와 롤링셔터카메라 간 거리가 멀더라도 데이터의 손실 없이 전송이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 LED와 롤링셔터카메라 기반의 주파수분할변조(FDM) 방식 광학카메라통신 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주파수를 FFT 변환하여 FFT 피크를 표시한 예시적인 그래프,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FFT 피크의 간격을 도시한 그래프,
도 4는 도 3에 따른 데이터 패킷에 따라 할당된 주파수의 예시도,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 FFT 피크의 간격을 도시한 그래프,
도 6은 도 5에 따른 데이터 패킷에 따라 할당된 주파수의 예시도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 LED와 롤링셔터카메라 기반 주파수분할변조(FDM) 방식의 광학카메라통신 방법을 보이는 흐름도.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 LED와 롤링셔터카메라 기반의 주파수분할변조(FDM) 방식 광학카메라통신 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 LED와 롤링셔터카메라 기반의 주파수분할변조(FDM) 방식 광학카메라통신시스템(100)(이하, OCC 시스템이라 함)은 크게 LED구동부(110), LED(120), 롤링셔터카메라(130) 및 데이터처리부(140)를 포함하여 구성된다.
LED구동부(110)는 전송하고자 하는 데이터 패킷을 주파수분할분조(Frequency Division Modulation:FDM)를 통해 전송데이터를 주파수영역의 신호로 변환하는 주파수변조부(111)를 포함하여 구성된다. 이러한 주파수변조부(111)는 기설정된 주파수분할변조용 코딩테이블을 이용하여 전송할 데이터 패킷에 대응하는 주파수를 할당한다. 이와 같이 전송데이터 패킷에 대응하는 주파수를 할당함으로써 전송데이터 패킷을 주파수 영역의 신호로 출력하도록 한다.
한편, 도면에는 도시하지 않았으나 LED구동부(110)는 LED(120)의 온(on)과 오프(off)의 듀티 비(duty ratio)를 조절하여 디밍제어를 수행하는 디밍제어부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 이는 LED(120)가 온/오프를 반복하는 경우에 온(on) 대비 오프(off)의 시간길이로 디밍제어가 가능하다는 것이다. 예컨대, 임의의 주파수로 온/오프되는 경우 온:오프=1:9로 설정하는 경우 듀티 비는 10%가 된다. 다른 예로서 온:오프=5:5로 설정하는 경우에는 50%가 된다. 이와 같이 본 발명에서는 선택적으로 듀티비를 조정함으로써 디밍제어도 함께 수행될 수도 있다.
LED(120)는 적어도 하나 이상 구비된다. 이러한 LED(120)는 본 발명에 따른 광학카메라통신시스템(100)에서 데이터를 전송하는 송신기(transmitter)의 역할을 수행한다. 이때, LED(120)는 복수 개로 구비되는 경우 1×N으로 배열될 수 있고, M×1으로 배열될 수도 있으며, 바람직하게는 M×N으로 배열될 수도 있다. 물론, 원형, 방사형, 타원형 등 다양한 형태로 배열될 수 있다. LED(120)는 온/오프되는 펄스속도가 초당 110회 이상이면 사람의 눈으로 그 온/오프를 구분하지 못하고 계속 온 상태인 것으로 인식한다. 이러한 펄스속도는 물론 조정이 가능하다. 본 발명에서는 광을 조사하여 데이터를 전송하는 송신기로서 대표적으로 LED(120)를 기재하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 온/오프를 통해 데이터를 전송할 수 있는 광원이면 본 발명의 범위에 포함되며, 본 발명에서는 이러한 모든 광원을 대표하여 LED로 표현함을 밝혀둔다.
롤링셔터카메라(130)는 LED(120)의 온/오프 이미지를 롤링셔터방식으로 캡쳐한다. 이를 위해 롤링셔터카메라(130)는 이미지 캡쳐를 위한 롤링셔터방식의 이미지센서(미도시)를 포함한다. 롤링셔터카메라(130)의 이미지센서는 하나의 캡쳐타임(capture time) 동안 다수의 열(row)마다 LED(120)의 온/오프 이미지를 촬영하여 캡쳐한다. 이때, 열(row)별 이미지 촬영은 기설정된 일정한 시간간격을 두고 비선형 스캔방식으로 이루어진다. 이는 롤링셔터카메라(130) 내부의 롤링셔터방식의 이미지센서의 각 열(row)을 순차적으로 기설정된 노출시간(integration time) 동안 노출시키되, 각 열(row)마다 일정한 시간간격으로 노출시키는 것이다. 이때, 첫 번째 열(row)의 마지막 노출시간과 마지막 열(row)의 마지막 노출시간을 프레임 시간(frame time)이라 하며 노출시간과 프레임시간이 캡쳐타임(capturing time)이 된다. 롤링셔터카메라(130)는 LED(120)가 온/오프(on/off)되는 동안 LED(120)를 촬영한다. 캡쳐타임 동안 캡쳐된 이미지는 LED(120)가 온(on)인 경우 화이트밴드(White Band)로 나타나고 오프(off)된 경우에는 블랙밴드(Black Band)로 나타난다. 물론, LED(120)가 온(on) 또는 오프(off) 되는 과정에서 화이트밴드(W)와 블랙밴드(B)의 밝기값은 다르다. 이러한 롤링셔터카메라(130)는 OCC 시스템(100)에서 데이터를 수신하는 수신기(receiver)의 역할을 수행한다. 이러한 이미지센서(131)로는 예컨대 CMOS 반도체 센서를 사용할 수 있다.
데이터처리부(140)는 롤링셔터카메라(130)에서 캡쳐한 LED(120)의 온/오프 이미지로부터 상기 기설정된 주파수분할변조 코딩테이블을 이용하여 해당 할당 주파수에 대응하는 데이터 패킷을 추출한다. 이러한 데이터 패킷의 추출은 LED(120)에 할당된 주파수를 확인하고, 기설정된 주파수분할변조 코딩테이블에서 이들 해당 주파수에 대응하는 전송데이터 패킷을 추출하는 것이다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 OCC 시스템(100)에서의 광학카메라통신 방법을 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주파수를 FFT 변환하여 FFT 피크를 표시한 예시적인 그래프이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 주파수 할당은 롤링셔터카메라(130)의 고유특성인 스캔속도(scanning rate)에 의존한다. 즉, 롤링셔터카메라(130)에서 캡쳐하는 주파수 밴드 중 각 주파수 밴드의 피크(peak) 값은 해당 카메라의 반응속도에 따라 결정되어야 한다. 이러한 주파수 밴드는 LED(120)의 온/오프 이미지에 대응하여 롤링셔터카메라(130)에서 온/오프 이미지를 캡쳐할 수 있는 주파수 범위를 의미한다. 일반적으로 롤링셔터카메라(130)의 주파수 밴드는 800㎐~2㎑이다. 물론, 이러한 주파수 밴드는 기술의 발전에 따라 변경 가능하다. 본 실시 예에서 주파수 할당의 실험을 위해 사용된 USB 카메라의 해상도(resolution)는 640×480, 고정된 캡쳐시간(tcap)(constant capturing time)을 31.326msec, 픽셀 샘플링 간격(pixel sampling interval)을 1/480×tcap = 0.06526msec, 샘플링 속도(sampling rate)를 1000/0.06526msec = 15.323㎑라 가정한다. 이러한 카메라에서 캡쳐시간(tcap)에 대한 파라미터는 하기 수학식과 같이 결정된다.
Figure 112016002688869-pat00001
Figure 112016002688869-pat00002
이러한 특정 USB 카메라의 주파수 밴드에 대해 기설정된 고속 푸리에 변환(FFT:fast Fourier transform)를 통해 FFT 피크값(정수)과의 상관관계는 도 2와 같이 나타난다. 이때, FFT 피크값은 최소 1 이상이어야 한다. 즉, FFT 피크(peak)의 간격(△FFTpeak)≥1이어야 하고, 이때, 주파수 간격의 최소값(△fmin)≥32.192㎐가 된다. 따라서, 상기한 특정 USB 카메라의 경우 주파수와 FFT 피크값 간에는 직선으로의 비례관계가 형성되며, 할당되는 주파수는 32.192 × FFT 피크값이 된다. 즉, 도 2에서 나타난 예의 경우 32.129는 주파수 할당의 최소값이 된다. 따라서, 주파수 할당(f)과 FFT 피크값(L) 간의 관계는 f=32.192×L이 된다. 이를 일반화하여 다른 카메라의 경우에는 다른 픽셀 샘플링 속도는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112016002688869-pat00003
여기서, 픽셀 샘플링 속도(pixel sampling rate)는 롤링 셔터 카메라의 이미지의 캡쳐링 시간에 의해 분할된 이미지 해상도의 폭에 의해 계산된다. 예컨대, 640×480 해상도에서 이미지의 폭은 480 픽셀이다. 이로써, 주파수 할당이 결정되면 최소 1 이상인 FFT 피크(peak)의 간격(△FFTpeak)이 결정될 수 있다. 이때, 도 2의 예시에서 상호 간섭을 피하기 위한 최소로 요구되는 주파수 간격의 최소값(△fmin)은 32.192㎐이고, △FFTpeak이 결정되면, 주파수변환부(111)는 할당되는 주파수의 최대 개수(Nf, 정수)를 결정하되, 구체적으로 Nf ≤ (롤링셔터카메라의 이미지 센서의 캡쳐링 주파수)/ (△FFTpeak × △fmin)를 만족하는 정수로 결정한다. 이에 대한 예시는 도 3 내지 도 6에서 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FFT 피크의 간격을 도시한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 특정 롤링셔터카메라(130)의 캡쳐링 주파수는 2.3㎑라고 가정하고, 도 2에서와 같이 주파수 간격의 최소값(△fmin)은 32.192㎐이고, 이때 △FFTpeak는 3인 예의 경우 주파수 할당 채널의 최대 개수(Nf)는 하기 수식과 같이 계산된다.
Figure 112016002688869-pat00004
따라서, 상기 예의 경우 할당되는 주파수의 개수는 최대 23개가 된다.
도 4는 도 3에 따른 데이터 패킷에 따라 할당된 주파수의 예시도이다.
도 4에서는 일례로 23개의 주파수 채널 중 16개를 선택하여 주파수분할변조 코딩테이블을 이용하여 주파수를 할당하는 예를 도시한다. 즉, 도 4의 예시에서 데이터 패킷에 따라 f1~f16으로 주파수를 할당하게 된다. 여기서, 도 4에 도시된 주파수분할변조 코딩테이블은 미리 설정되어 있다. 구체적으로, 주파수변조부(111)는 상기와 같이 기설정된 주파수분할변조 코딩케이블을 이용하여 데이터 패킷에 따라 주파수를 할당한다. 도 4에 도시된 예시와 같이 4비트(bit)의 데이터 패킷이 0000인 경우는 f1, 0001인 경우 f2, 0010인 경우 f3를 할당한다. 이와 같이 할당하여 1111인 경우 f32를 할당하도록 한다. 이러한 주파수분할변조 코딩테이블은 전송측인 LED구동부(110)와 수신측이 데이터처리부(140)에 각각 미리 저장되어 있다. 여기서, 데이터 패킷에 NULL에도 f0의 주파수를 할당할 수 있으며, 이는 데이터 패킷의 시작프레임(Start Frame)으로 설정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 FFT 피크의 간격을 도시한 그래프이고, 도 6은 도 5에 따른 데이터 패킷에 따라 할당된 주파수의 예시도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 다른 실시 예에서도 도 3 및 도 4의 일례와 같이, △FFTpeak를 구한다. 도 5 및 도 6에서는 △FFTpeak는 1인 예를 도시한다. 같은 원리로 주파수 할당 채널의 최대 개수(Nf)를 구하면 71개가 된다. 이에 주파수변조부(111)에서는 데이터 패킷에 따라 71개 이내의 주파수를 선택하여 도 6과 같이 미리 설정된 주파수분할변조 코딩테이블에 따라 f1~f64로 주파수를 할당하게 된다. 도 5의 예시에서는 데이터 패킷은 6비트이므로 64개의 주파수를 할당하게 되는 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 LED와 롤링셔터카메라 기반 주파수분할변조(FDM) 방식의 광학카메라통신 방법을 보이는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 광학카메라통신 방법은 LED구동부(110)의 주파수변조부(111)에서 데이터 패킷에 대응하는 주파수 할당을 위해 롤링셔터카메라(130)의 주파수 밴드에 대해 FFT 변환을 통해 주파수 간격의 최소값(△fmin)을 계산한다(S101). 이와 같이 계산된 최소값(△fmin)은 주파수 할당의 최소값이 된다. 이와 같이 주파수 할당이 결정되면 최소 1 이상인 FFT 피크(peak)의 간격(△FFTpeak)을 결정한다(S103). 이후에 △FFTpeak이 결정되면, 주파수변환부(111)는 할당되는 주파수의 최대 개수(Nf, 정수)를 결정한다(S105). 이때, Nf ≤ (롤링셔터카메라의 이미지 센서의 캡쳐링 주파수)/ (△FFTpeak × △fmin)를 만족하는 정수로 결정하며, 상기 수학식 4와 같이 계산된다.
이후, 데이터 패킷의 비트수와 주파수의 최대 개수(Nf)를 이용하여 주파수의 개수를 결정하고(S107), 상기 기설정된 주파수분할변조 코딩테이블을 이용하여 상기 할당된 주파수의 개수에 맞게 데이터 패킷에 대응하는 주파수를 할당하도록 한다(S109). LED구동부(110)는 이와 같이 할당된 주파수에 따라 데이터 패킷에 대응하도록 LED(120)를 온/오프시키고(S111), 롤링셔터카메라(130)는 LED(120)의 온/오프 이미지를 캡쳐한다(S113). 데이터처리부(140)는 기설정된 주파수분할변조 코딩테이블을 이용하여 각 할당된 주파수에 대응하는 데이터 패킷을 추출한다(S115).
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : LED구동부 111 : 주파수변조부
120 : LED 130 : 롤링셔터카메라
140 : 데이터처리부

Claims (5)

  1. 송신기에 포함된 LED구동부에서 롤링셔터카메라의 주파수 밴드에 대해 FFT변환으로 계산된 주파수 간격의 최소값(△fmin)을 결정하는 단계;
    상기 △fmin을 이용하여 FFT 피크(peak)의 간격(△FFTpeak)을 결정하는 단계;
    상기 △FFTpeak에 기초하여 상기 주파수 밴드 내에서 할당 가능한 주파수들의 최대 개수(Nf)를 결정하는 단계;
    상기 Nf 중에서 데이터 패킷의 전송을 위해 사용되는 최종 주파수들의 개수를 결정하는 단계; 및
    상기 최종 주파수들 각각과 비트 스트림 간의 매핑 관계를 포함하는 코딩테이블을 이용하여 상기 데이터 패킷에 대응하는 주파수를 가지는 광을 방출하도록 LED를 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 △FFTpeak는 최소 1 이상이고, 상기 △FFTpeak는 상기 주파수 밴드를 구성하는 주파수들에서 최대 전력과 최소 전력의 차이인 것을 특징으로 하는 LED와 롤링셔터카메라 기반의 주파수분할변조(FDM) 방식의 광학 카메라 통신방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Nf를 결정하는 단계는,
    Nf = (롤링셔터카메라의 캡쳐링 주파수)/ (△FFTpeak Х △fmin)를 만족하는 정수로 결정되는 LED와 롤링셔터카메라 기반의 주파수분할변조(FDM) 방식의 광학 카메라 통신방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 패킷을 구성하는 비트의 개수는 i × n이고, 상기 비트 스트림을 구성하는 비트의 개수는 n이고, 상기 최종 주파수들의 개수는 2n이고, 상기 i 및 상기 n 각각은 1 이상의 정수인 것을 특징으로 하는 LED와 롤링셔터카메라 기반의 주파수분할변조(FDM) 방식의 광학 카메라 통신방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 LED의 온/오프의 간격을 제어하는 디밍제어부를 더 포함하는 LED와 롤링셔터카메라 기반의 주파수분할변조(FDM) 방식의 광학 카메라 통신방법.
KR1020160003128A 2015-02-17 2016-01-11 Ｌｅｄ와 롤링셔터카메라 기반의 주파수분할변조(ｆｄｍ) 방식의 광학카메라통신 방법 KR102020095B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/551,561 US10560188B2 (en) 2015-02-17 2016-01-15 Image sensor communication system and communication method using rolling shutter modulation
PCT/KR2016/000482 WO2016133285A1 (ko) 2015-02-17 2016-01-15 롤링 셔터 변조를 이용한 이미지 센서 통신 시스템 및 통신 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20150071109 2015-05-21
KR1020150071109 2015-05-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160137343A KR20160137343A (ko) 2016-11-30
KR102020095B1 true KR102020095B1 (ko) 2019-09-10

Family

ID=57707686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160003128A KR102020095B1 (ko) 2015-02-17 2016-01-11 Ｌｅｄ와 롤링셔터카메라 기반의 주파수분할변조(ｆｄｍ) 방식의 광학카메라통신 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102020095B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014533030A (ja) * 2011-11-04 2014-12-08 ザ ユニバーシティ コート オブ ザ ユニバーシティ オブ エジンバラ 通信装置及び方法
US20150104185A1 (en) 2014-03-25 2015-04-16 Osram Sylvania Inc. Techniques for raster line alignment in light-based communication

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101307610B1 (ko) 2007-08-10 2013-09-12 삼성전자주식회사 가시광 통신 시스템에서 수광소자의 신호 처리 방법 및장치
JP5272916B2 (ja) 2009-06-17 2013-08-28 ペンタックスリコーイメージング株式会社 撮像装置
KR101472583B1 (ko) 2014-01-28 2014-12-16 국민대학교산학협력단 카메라 통신 시스템, 카메라 통신 방법 및 이를 위한 카메라장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014533030A (ja) * 2011-11-04 2014-12-08 ザ ユニバーシティ コート オブ ザ ユニバーシティ オブ エジンバラ 通信装置及び方法
US20150104185A1 (en) 2014-03-25 2015-04-16 Osram Sylvania Inc. Techniques for raster line alignment in light-based communication

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160137343A (ko) 2016-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10560188B2 (en) Image sensor communication system and communication method using rolling shutter modulation
EP2747308B1 (en) Apparatus and method for data embedding in light commnication and the light communication system and method thereof
KR101651584B1 (ko) 다중 주파수 편이 변조를 이용한 ｌｅｄ와 롤링 셔터 카메라 간 이미지 센서 통신 시스템
KR101937560B1 (ko) 다중 위상편이변조(ｍ-ｐｓｋ) 및 다중 주파수편이변조(ｍ-ｆｓｋ)의 복합통신 기반의 이미지 센서 통신 시스템
EP2427976B1 (en) Apparatus and method for generating visible signal according to amount of data transmission in visible light communication system
US20140375217A1 (en) Visible light communications using a remote control
KR101472583B1 (ko) 카메라 통신 시스템, 카메라 통신 방법 및 이를 위한 카메라장치
JP2010098574A (ja) 可視光通信システム、及び可視光通信方法
EP2267935A3 (en) Preamble design for multicarrier transmission over channels with multiple inputs and outputs
KR20170017077A (ko) 가시광 무선통신 장치 및 방법
EP2996263A1 (en) Method and system for implementing visible-light communication, sending apparatus, and receiving apparatus
JP6373577B2 (ja) 撮像制御装置
WO2021121491A3 (de) Umwandlung von eingangs-bilddaten einer mehrzahl von fahrzeugkameras eines rundumsichtsystems in optimierte ausgangs-bilddaten
KR20160137342A (ko) Ｌｅｄ와 롤링셔터카메라를 이용한 광학 카메라 통신 방법
JP6425173B2 (ja) 照明装置及び照明システム
KR102020095B1 (ko) Ｌｅｄ와 롤링셔터카메라 기반의 주파수분할변조(ｆｄｍ) 방식의 광학카메라통신 방법
TWI470947B (zh) 光通訊資料嵌入的裝置與方法以及光通訊系統和方法
TWI467937B (zh) 可降低背景光雜訊之發光二極體通訊裝置
KR102327442B1 (ko) 컬러 m-fsk 및 회색조 영상에 기반한 광학 무선 통신 방법 및 장치
US10075237B2 (en) Visible light communication system and method
JP2016024576A (ja) 送信装置及び情報伝送方法
JPWO2019013023A1 (ja) 情報伝送システム
US20210127076A1 (en) Illumination state monitoring apparatus
KR20170084708A (ko) 디머블 다중 위상편이변조(ｍ-ｐｓｋ) 기반 이미지 센서 통신 시스템
KR101508873B1 (ko) 광통신을 위한 송신 장치 및 수신 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant