KR102298555B1

KR102298555B1 - M-fsk 및 ofdm에 기반한 하이브리드 파형을 이용한 통신 장치 및 통신 방법

Info

Publication number: KR102298555B1
Application number: KR1020200161420A
Authority: KR
Inventors: 장영민; 응웬위이응옥
Original assignee: 국민대학교산학협력단
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2021-09-03

Abstract

본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 방법은 하이브리드 파형을 이용하는 신호 전송 방법으로서, 서로 다른 정보인 제1 정보 및 제2 정보 중 제1 정보를 FSK에 기반하여 펄스 신호로 변조하고, 제2 정보를 OFDM 신호로 변조하는 단계, 펄스 신호 및 OFDM 신호를 하나의 파형으로 합성하여 최종 전송 신호를 생성하는 단계 및 최종 전송 신호를 LED 광원을 포함하는 하나의 통신 채널로 송신하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

M-FSK 및 OFDM에 기반한 하이브리드 파형을 이용한 통신 장치 및 통신 방법{COMMUNICATION DEVICE AND COMMUNICATION METHOD USING HYBRID WAVEFORM BASED ON M-FSK AND OFDM}

본 발명은 M-FSK(M-ary Frequency Shift Keying) 및 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 직교 주파수 분할 다중화)에 기반한 하이브리드 파형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 FSK에 기반하여 변조된 펄스파 신호와 OFDM 신호가 합성된 하이브리드 파형의 합성신호를 이용하여 서로 다른 정보를 동시에 송신 및 수신하는 기술에 관한 것이다.

이하에서 기술되는 내용은 본 발명의 실시 예와 관련되는 배경 정보를 제공할 목적으로 기재된 것일 뿐이고, 기술되는 내용들이 당연하게 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

최근 백열전구와 형광등과 같은 조명이 반도체 LED(Light Emitting Diode) 조명으로 교체되는 인프라를 이용하여 가시광 파장에 통신기능을 부가한 무선 통신 기술인 가시광 통신(Visible Light Communication; VLC) 기술이 활발히 연구되고 있다.

선행기술 1은 롤링 셔터(Rolling-shutter) 방식의 카메라에 기반하여 카메라 기반 M-FSK 방식에 의해 통신하는 기술을 개시하고 있으나, 일반적인 M-FSK 방식은 고속 데이터의 전송에 어려운 점이 있다.

선행기술 2는 디지털 신호의 광 전송 기술을 개시하고 있으나, FSK에 기반하여 정보 비트를 맵핑한 후, 맵핑된 신호를 다시 OFDM에 기반하여 멀티플렉싱하는 기술로서 서로 다른 정보가 아닌 동일한 정보를 FSK 변조 후 OFDM으로 멀티플렉싱하는 한계가 있다.

선행기술 1: 한국 등록특허공보 제10-165184호(2016.08.22. 등록) 선행기술 2: 한국 공개특허공보 제10-2008-0064804호(2008.07.09. 공개)

본 개시의 일 실시 예는 가시광 통신에 있어서 고속 데이터와 저속 데이터를 동시에 전송 가능한 장치 및 방법을 제공한다.

본 개시의 다른 실시 예는 가시광 통신 기술을 통해 변조된 펄스파 신호와 OFDM 변조 신호를 이용하여 서로 다른 데이터를 동시에 전송 가능한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

본 개시의 일 실시 예는 서로 다른 두 정보를 각각 M-FSK 및 OFDM에 기반하여 변조한 후, 하나의 파형에 합성하고 LED 광원을 포함하는 하나의 통신 채널로 전송하는 신호 전송 장치 및 방법을 제공한다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치는 하이브리드 파형을 이용하는 통신 장치로서, 입력되는 신호를 변조하는 변조부 및 LED 광원을 통해 변조된 최종 전송 신호를 송신하는 신호 송신부를 포함하고, 변조부는 서로 다른 정보인 제1 정보 및 제2 정보 중 제1 정보를 FSK에 기반하여 펄스 신호로 변조하고, 제2 정보를 OFDM 신호로 변조하고, 펄스 신호 및 OFDM 신호를 하나의 파형으로 합성하여 최종 전송 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.

본 개시의 다른 실시 예는 서로 다른 두 정보가 각각 M-FSK 및 OFDM에 기반하여 변조되어 하나의 파형에 합성된 신호를 수신하여 복조하는 신호 수신 장치 및 방법을 제공한다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 수신 장치는 하이브리드 파형을 이용하는 신호 수신 장치로서, 광 신호를 수신하는 롤링 셔터(rolling-shutter) 방식으로 영상을 생성하는 카메라를 포함하는 수신부 및 영상에 기반하여 광 신호를 복조하는 복조부를 포함하고, 복조부는 카메라를 통해 수신된 동일한 영상으로부터 롤링 셔터를 고려한 FSK 복조 방식에 따라 제1 신호를 복조하고, 롤링 셔터를 고려한 OFDM 신호 복조 방식에 따라 제2 신호를 복조하며, 제1 신호를 기초로 제1 정보를 출력하고, 제2 신호를 기초로 제2 정보를 출력하며, 제1 정보 및 제2 정보는 서로 다른 정보일 수 있다.

본 개시의 실시 예에 따른 신호 송신 장치 및 방법은 변조된 펄스파 신호와 OFDM 변조 신호를 이용하여 서로 다른 데이터를 동시에 전송 가능함으로써, 가시광 통신에서 데이터 전송 속도를 향상시킬 수 있다.

본 개시의 실시 예에 따른 신호 송신 장치 및 방법은 변조된 펄스파 신호와 OFDM 변조 신호를 하나의 파형인 하이브리드 파형에 합성하는 장치 및 방법을 제공함으로써, 서로 다른 두 가지의 데이터를 동시에 전송할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치 및 신호 수신 장치의 통신을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 FSK 변조에 사용되는 주파수 및 FSK 각 주파수에 합성되는 OFDM 심볼을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 OFDM 심볼을 전송하기 위한 데이터 패킷 구조를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 송신 장치가 M-FSK 변조에 의해 생성된 펄스파에 OFDM 변조에 의해 생성된 OFDM 신호를 혼합하여 생성한 하이브리드 파형을 도시한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 송신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 1을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치 및 신호 수신 장치 사이의 통신을 설명한다.

도 1을 참조하면, 신호 송신 장치(100)는 서로 다른 두 개의 데이터를 각각 M-FSK 및 OFDM에 기반하여 변조하고 이를 합성기(130)에서 하나의 파형으로 합성하여 최종 전송 신호를 생성한 후, 생성된 최종 전송 신호를 LED 광원을 포함하는 동일한 통신 채널(140)로 전송하도록 구성될 수 있다.

본 개시의 실시 예에 있어서, 최종 전송 신호의 하이브리드 파형은 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication, OCC) 기술에 기반하여 M-FSK 방식으로 생성된 펄스파 신호에 OFDM 신호를 합성한 신호이다.

종래의 FSK 방식으로 생성된 또는 OOK(On-Off Keying) 방식을 위한 펄스파 신호는 로우(low) 신호의 진폭(amplitude)이 0인데 반하여, 본 개시의 실시 예에 따른 하이브리드 파형은 높은 진폭 값을 갖는 하이(high) 및 낮은 진폭 값을 갖는 로우로 구성된 펄스파에 OFDM 신호가 합성된 신호이다.

따라서, 본 개시의 실시 예에 따른 신호 송신 장치는 펄스파의 하이 듀티(본 명세서에서는 펄스파의 어느 한 하이 또는 로우 부분을 듀티(duty)로 명명한다.) 뿐만 아니라 로우 듀티에도 OFDM 신호를 합성할 수 있고, 전체 데이터 전송 속도를 향상시킬 수 있다.

일 실시 예에서, 서로 다른 두 개의 데이터가 아날로그 데이터인 경우 신호 송신 장치(100)는 이를 디지털 변조한 후, 각각 FSK 인코더(110) 및 OFDM 인코더(120)에 입력할 수 있다.

일 실시 예에서, 서로 다른 두 개의 데이터는 각각 저속 데이터 및 고속 데이터일 수 있다.

일 실시 예에서, 통신 채널(140)에 포함된 LED 광원은 적어도 하나 이상의 LED 광원을 포함할 수 있다.

신호 수신 장치(200)는 신호 송신 장치(100)가 전송한 최종 전송 신호를 롤링 셔터(rolling-shutter) 카메라(210)로 수신하고, 카메라의 이미지 센서의 각 열 또는 행에서 생성한 신호들을 롤링 셔터에 기반하여 디코딩한 후 각각 FSK 디코더(230) 및 OFDM 디코더(240)에서 복조함으로써 원래의 서로 다른 데이터들을 추출할 수 있다.

도 2를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치(100)의 구성을 설명한다.

신호 송신 장치(100)는 FSK 인코더(110), 롤링 OFDM 인코더(120), 합성기(130) 및 LED 광원을 포함하는 통신 채널(140)을 포함할 수 있고, 클럭(clock) 신호를 발생시키는 클럭 제너레이터를 포함할 수 있다.

FSK 인코더(110)는 획득한 제1 정보를 M-ary FSK에 기반하여 펄스파로 변조할 수 있고, 펄스파는 하이 듀티 및 로우 듀티로 구성되고 하이 듀티 및 로우 듀티 모드 모두 양의 진폭 값을 가질 수 있다.

FSK 인코더(110)는 FEC(Forward Error Correction) 인코더, Ab 비트(asynchronous bits) 삽입부 및 제1 정보에 포함된 정보 비트를 미리 설정된 M-FSK 주파수 테이블을 이용하여 각 정보 비트에 대응하는 주파수를 할당하는 비트 주파수 맵핑부(bits-frequency mapping)를 포함할 수 있다. 미리 설정된 M-FSK 주파수 테이블에는 각 정보 비트 값에 따라 대응되는 복수의 주파수가 설정되어 있다.

OFDM 인코더(120)는 획득한 제2 정보를 병렬로 변환하는 시리얼/패러럴 변환기(serial to parallel), 각 정보 비트에 따라 QAM 변조하는 QAM(Quadrature amplitude modulation) 변조부, IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 변환 후에 OFDM 심볼들이 비 허수 값을 갖도록 하는 Hermitian 맵핑부, IDFT 변환부 및 사이클릭 프리픽스 삽입부를 포함할 수 있다.

도 3을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 M-FSK 인코더(110)의 제1 정보를 변환한 패킷들에 포함된 정보 비트의 주파수 맵핑을 설명한다.

M-FSK 인코더(110)는 제1 정보에 대응하는 각 정보 비트에 특정 주파수를 갖는 펄스파를 할당할 때, 각 펄스파의 주파수는 펄스파에 포함될 OFDM 신호의 OFDM 심볼(symbol) 개수에 기반하도록 설정할 수 있다.

OCC 기술에서 사용되는 롤링 셔터 카메라의 롤링 속도를 고려하고 M-FSK에 기반해 생성된 펄스파에 OFDM 신호를 합성하기 위해, M-FSK 인코더(110)는 M-FSK에 기반하여 생성되는 펄스파의 주파수(

) 및 롤링 OFDM 심볼의 주파수(

)는 <수학식 1> 및 <수학식 2>를 만족하도록 설정할 수 있다. 여기에서, n은 펄스파의 한 듀티에 합성되는 OFDM 프레임의 개수이고,

은 OFDM 심볼인 OFDM 프레임의 길이이다.

이에 따라 미리 설정된 M-FSK 주파수 테이블은 아래의 <표 1>과 같을 수 있다.

M-FSK 인코더(110)는 미리 설정된 M-FSK 주파수 테이블인 <표 1>의 테이블에 따라 제1 정보를 변환한 패킷들을 구성하는 비동기 심볼 및 데이터 패킷의 비트 값에 따른 주파수를 가지는 펄스파를 할당한다. 이 때 펄스파의 하이 듀티 및 로우 듀티의 진폭은 모두 양의 값을 가질 수 있다.

M-FSK 주파수 테이블인 <표 1>의 테이블에 포함된 복수의 펄스 신호들 중 인접하는 펄스 주파수를 가지는 임의의 두 개의 펄스 신호들 사이의 펄스 주파수 차이는 서로 다르도록 설정될 수 있다.

예를 들어, f1과 f2의 펄스 주파수 차이는 f2와 f3의 펄스 주파수 차이와 다를 수 있다.

일 실시 예에서, M-FSK 인코더(110)는 각 정보 비트에 대응하는 주파수의 펄스파 사이마다 신호 수신 장치(200)의 롤링 셔터 카메라(210)와 동기화를 위해 Ab 비트에 대응하는 주파수를 가진 펄스파(f5)를 삽입하여 펄스파를 생성할 수 있다.

합성기(130)는 <표 1> 및 앞에서 설명한 것처럼, 해당 주파수를 갖는 펄스파에 OFDM 신호를 합성할 때, 각 주파수에 적합한 개수의 OFDM 심볼을 합성할 수 있다.

도 3 및 <표 1>을 참조하면, 합성기(130)는 주파수 f0의 펄스파 한 주기에는 두 개의 OFDM 심볼을 합성하고(따라서, 각 듀티에 한 개의 OFDM 심볼을 합성한다), 주파수 f1의 펄스파 한 주기에는 네 개의 OFDM 심볼을 합성하고(따라서, 각 듀티에 두 개의 OFDM 심볼을 합성한다), 주파수 f2의 펄스파 한 주기에는 여섯 개의 OFDM 심볼을 합성(따라서, 각 듀티에 세 개의 OFDM 심볼을 합성한다)할 수 있다.

즉, M-FSK 변조에 사용하는 각 펄스파의 주파수는 펄스파의 하나의 듀티에 합성되는 OFDM 신호의 OFDM 심볼 개수에 반비례하도록 설정될 수 있다.

일 실시 예에서, 합성기(130)는 신호 수신 장치(200)의 롤링 셔터 카메라(210)의 롤링 속도(rolling rate)가 일정하지 않은 경우 송신하는 프레임 중 일부가 손실될 수 있으므로, 도 3과 같이 동일한 OFDM 심볼에 대응하는 동일한 OFDM 프레임을 반복하여 펄스파에 삽입할 수 있다.

도 4를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 OFDM 프레임을 전송하기 위한 데이터 패킷을 설명한다. OFDM 프레임은 복수의 데이터 패킷들(i-1, i, i+1)에 기초하여 전송될 수 있다.

복수의 데이터 패킷들(i-1, i, i+1)은 각각 복수의 데이터 서브 패킷(i1, i2, i3)를 포함하고(n개), 각 데이터 서브 패킷(i2)은 임의의 데이터 패킷(i2)에 할당된 제2 정보의 부분에 대응하는 OFDM 심볼을 의미하는 페이로드(payload)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 수신 측 카메라의 가변적인 프레임 레이트로 인한 패킷 손실을 방지하기 위해, 하나의 데이터 패킷에 포함된 데이터 서브 패킷들은 동일한 OFDM 심볼을 나타내는 동일한 페이로드를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 각각의 데이터 패킷에는 시리얼 번호가 부여될 수 있으며, 시리얼 번호는 연속한 데이터 패킷에 대해 연속한 번호로 할당될 수 있다.

일 실시 예에서, 각각의 데이터 서브 패킷(i2)은 해당 데이터 패킷(i2)의 시리얼 번호 및 해당 데이터 패킷(i2)에 할당된 제2 정보의 부분에 대응하는 OFDM 심볼을 나타내는 페이로드를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 하나의 데이터 패킷에 포함된 데이터 서브 패킷들은 동일한 시리얼 번호를 가질 수 있다. 이로써, 특정 패킷 일부가 손실되더라도 정보가 복사된 복수의 데이터 서브 패킷에 의해 정보 손실을 막아 정보 전달 오류를 방지할 수 있도록 한다. 아울러, 시리얼 번호를 통해 중복으로 수신된 신호들은 제거될 수 있고, 수신된 신호에 누락이 있는지도 판단될 수 있다.

도 3 및 도 5를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 합성기(130)에서 생성하는 M-FSK에 기반하여 생성된 펄스파에 OFDM 신호를 합성하여 생성한 하이브리드 파형을 설명한다.

합성기(130)는 FSK 인코더(110)에 의해 생성된 펄스파의 하이 듀티 및 로우 듀티 모두에 OFDM 신호를 합성할 수 있고, 이 경우 하이 듀티 및 로우 듀티에 합성되는 OFDM 프레임 개수는 동일할 수 있다.

상술된 방식을 통해 M-FSK 방식으로 변조된 펄스파와 OFDM 방식으로 변조된 OFDM 신호를 합성하면 도 5와 같은 하이브리드 파형의 최종 전송 신호가 생성될 수 있다. 도 5의 최종 전송 신호는 서로 다른 주파수를 갖는 펄스파에 OFDM 신호를 합성한 최종 전송 신호의 예를 도시한다.

도 5를 참조하면, 최종 전송 신호의 펄스파의 하이 듀티 및 로우 듀티 모두에 OFDM 신호가 합성되고, 하이 듀티 및 로우 듀티 모두 양의 진폭을 갖도록 최종 전송 신호가 생성될 수 있다.

일 실시 예에서, OFDM 인코더(120)는 OFDM 신호가 가지는 최소값 및 최대값의 차이가 펄스파의 하이 듀티 및 로우 듀티 차이의 절반 미만이 되도록 OFDM 신호를 생성할 수 있다. 이는 M-FSK 및 OFDM에 기반해 합성된 하이브리드 파형에서 OFDM 신호가 큰 폭으로 변화하지 않도록 하여 수신 측에서 로우 듀티와 하이 듀티가 혼동되지 않도록 하기 위함이다. 펄스파에서 로우 듀티와 하이 듀티의 혼동을 줄이기 위해서 OFDM 신호의 진폭은 펄스파 진폭의 1/4, 1/6, 1/8 또는 1/10이 되도록 설정될 수 있다.

도 6을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200)를 설명한다.

신호 수신 장치(200)는 이미지 센서에서 획득한 영상을 1차원 신호로 다운 샘플링하는 다운 샘플러(220), 중간 주파수 신호(IF 신호)에서 제로 크로싱 포인트를 추출하고 추출된 제로 크로싱 포인트 간의 시간을 이용하여 주파수의 주기를 추출하는 제로 크로싱부, 추출된 주기에 기반하여 디코딩을 수행하는 FSK 디코더 및 Ab 비트를 제거하는 Ab 비트 제거부(Ab bits remover)를 포함하는 FSK 디코더부(230)와 사이클릭 프리픽스를 제거한 후 DFT(Discrete Fourier Transform)을 수행하는 DFT 변환부, 진폭 디포메이션을 감소시키는 이퀄라이저(equalizer), Hermitian 맵핑부 및 QAM 복조부를 포함하는 OFDM 디코더부(240)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, FSK 디코더부(230)는 이미지 센서에서 생성한 영상을 스캔하여 FSK 펄스파의 하이 듀티의 진폭 값과 로우 듀티의 진폭 값을 결정할 수 있고, 그 중간 값을 하이 듀티와 로우 듀티를 판단하기 위한 기준 값으로 결정할 수 있다.

일 실시 예에서, FSK 디코더부(230)는 FSK 펄스파의 결정된 하이 듀티와 로우 듀티에 기반하여 FSK 펄스파의 폭(width)을 결정할 수 있고, OFDM 디코더부(240)는 FSK 펄스파의 폭을 고려하여 펄스파의 하이 듀티 및 로우 듀티에서 획득한 신호에 기반하여 OFDM 신호를 복조할 수 있다.

도 7을 참조하여 본 개시의 실시 예에 따라 하이브리드 파형을 이용하는 신호 송신 방법을 설명한다.

도 7을 참조하면, 본 개시의 실시 예에 따라 하이브리드 파형을 이용하는 신호 송신 방법은, 다음의 단계에 의해 수행될 수 있다.

신호 송신 장치는 서로 다른 두 정보에서 획득한 제1 정보 및 제 2 정보를 각각 서로 다른 변조 방법에 의해 변조할 수 있고, 이 경우 제1 정보는 M-FSK 방식에 기반하여 변조하여 펄스파를 생성하고, 제2 정보는 OFDM 방식에 기반하여 OFDM 신호를 생성할 수 있다(S110).

신호 송신 장치는 서로 다른 펄스 주파수를 갖는 펄스파들을 제1 정보로부터 생성된 정보 비트에 대응하여 할당할 수 있고, 각 정보 비트와 특정 펄스 주파수를 갖는 펄스파들의 관계는 앞서 설명한 <표 1>과 같을 수 있다.

신호 송신 장치는 제1 정보로부터 생성된 정보 비트에 대응하는 펄스파의 펄스 주파수는 펄스파에 포함되는 OFDM 신호의 심볼 개수에 기반하도록 미리 설정할 수 있다. 예를 들어, 어느 정보 비트에 대응하는 펄스파의 한 주기에 OFDM 심볼이 2개 합성될 수 있도록 펄스파의 펄스 주파수를 설정하고, 다른 정보 비트에 대응하는 펄스파의 한 주기에는 OFDM 심볼이 3개 합성될 수 있도록 펄스파의 펄스 주파수를 설정할 수 있다.

제1 정보 및 제2 정보는 각각 서로 다른 속도의 스트림 데이터에서 획득될 수 있다.

신호 송신 장치는 생성된 펄스 신호 및 OFDM 신호를 합성하여 최종 전송 신호를 생성할 수 있고(S120), 이 경우 펄스 신호는 모두 양의 진폭을 갖는 하이 듀티 및 로우 듀티로 구성되고 각 하이 듀티 및 로우 듀티 모두에 OFDM 심볼이 합성될 수 있다.

신호 송신 장치는 서로 다른 정보가 각각 서로 다른 변조 방식인 M-FSK 및 OFDM에 의해 변조되어 하나의 파형으로 합성된 최종 전송 신호를 한 개의 신호 송신 채널로 송신할 수 있고, 이 경우 LED 광원을 통하여 최종 전송 신호를 전송할 수 있다(S130).

전술한 본 개시는, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템이 읽을 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 신호 송신 장치 또는 신호 수신 장치의 프로세서를 포함할 수도 있다.

한편, 상기 프로그램은 본 개시를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.

본 개시의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 개시에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다.

본 개시에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 본 개시에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 개시를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 개시의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 인자(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 개시의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 개시의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 신호 송신 장치
110: FSK 인코더
120: OFDM 인코더
200: 신호 수신 장치
230: FSK 디코더부
240: OFDM 디코더부
510, 520: 생성된 하이브리드 파형

Claims

하이브리드 파형을 이용하는 신호 전송 방법으로서,
신호 수신 장치로 전송하기 위한 고속 데이터 및 저속 데이터에 각각 기반한 서로 다른 정보인 제1 정보 및 제2 정보 중 상기 제1 정보를 FSK(Frequency Shift Keying)에 기반하여 하이(high) 신호와 로우(low) 신호 모두 양의 값을 가지는 펄스 신호로 변조하고, 상기 제2 정보를 OFDM(Orthogonal　Frequency　Division　Multiplexing) 신호로 변조하는 단계;
상기 펄스 신호의 상기 하이 신호 및 상기 로우 신호 모두에 상기 OFDM 신호를 하나의 파형으로 합성하여 최종 전송 신호를 생성하는 단계; 및
상기 최종 전송 신호를 LED 광원을 포함하는 하나의 통신 채널로 송신하는 단계를 포함하고,
상기 펄스 신호로 변조하는 단계는,
상기 제1 정보에 대응하는 각 정보 비트를 미리 설정된 서로 다른 주파수를 갖는 복수의 펄스 신호들 중 어느 하나에 맵핑하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 펄스 신호들의 각 주파수는 상기 펄스 신호의 한 주기(period)에 합성되는 상기 OFDM 신호의 OFDM 심볼 개수에 기반하는,
신호 전송 방법.
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제1 항에 있어서,
상기 OFDM 신호를 합성하는 단계는,
상기 펄스 신호의 상기 하이 신호 및 상기 로우 신호에 상기 OFDM 신호의 동일한 개수의 OFDM 심볼(symbol)을 각각 합성하는 단계를 포함하는,
신호 전송 방법.
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제1 항에 있어서,
상기 복수의 펄스 신호들의 각 주파수는 상기 펄스 신호의 하나의 듀티(duty)에 합성되는 상기 OFDM 심볼의 개수에 반비례하는,
신호 전송 방법.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 펄스 신호들 중 인접하는 펄스 주파수를 가지는 임의의 두 개의 펄스 신호들 사이의 펄스 주파수 차이는 서로 다른,
신호 전송 방법.
하이브리드 파형을 이용하는 통신 장치로서,
입력되는 신호를 변조하는 변조부; 및
LED 광원을 통해 변조된 최종 전송 신호를 송신하는 신호 송신부를 포함하고,
상기 변조부는,
신호 수신 장치로 전송하기 위한 고속 데이터 및 저속 데이터에 각각 기반한 서로 다른 정보인 제1 정보 및 제2 정보 중 상기 제1 정보를 FSK(Frequency Shift Keying)에 기반하여 하이(high) 신호와 로우(low) 신호 모두 양의 값을 가지는 펄스 신호로 변조하고, 상기 제2 정보를 OFDM(Orthogonal　Frequency　Division　Multiplexing) 신호로 변조하고, 상기 펄스 신호의 상기 하이 신호 및 상기 로우 신호 모두에 상기 OFDM 신호를 하나의 파형으로 합성하여 상기 최종 전송 신호를 생성하도록 구성되고,
상기 변조부는 상기 제1 정보에 대응하는 각 정보 비트를 미리 설정된 서로 다른 주파수를 갖는 복수의 펄스 신호들 중 어느 하나에 맵핑하도록 더 구성되고,
상기 복수의 펄스 신호들의 각 주파수는 상기 펄스 신호의 한 주기(period)에 합성되는 상기 OFDM 신호의 OFDM 심볼 개수에 기반하는,
신호 전송 장치.
삭제
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제8 항에 있어서,
상기 변조부는 상기 펄스 신호의 상기 하이 신호 및 상기 로우 신호에 상기 OFDM 신호의 동일한 개수의 OFDM 심볼을 각각 합성하는,
신호 전송 장치.
삭제
제8 항에 있어서,
상기 복수의 펄스 신호들의 각 주파수는 상기 펄스 신호의 하나의 듀티(duty)에 합성되는 상기 OFDM 신호의 상기 OFDM 심볼 개수에 반비례하는,
신호 전송 장치.
제8 항에 있어서,
상기 복수의 펄스 신호들 중 인접하는 펄스 주파수를 가지는 임의의 두 개의 펄스 신호들 사이의 펄스 주파수 차이는 서로 다른,
신호 전송 장치.
하이브리드 파형을 이용하는 신호 수신 장치로서,
광 신호를 수신하는 롤링 셔터(rolling-shutter) 방식으로 영상을 생성하는 카메라를 포함하는 수신부; 및
상기 영상에 기반하여 상기 광 신호를 복조하는 복조부를 포함하고,
상기 복조부는,
상기 카메라를 통해 수신된 동일한 영상으로부터 상기 영상을 스캐닝하여 FSK 펄스 신호를 구성하는 하이 듀티 및 로우 듀티의 진폭 값을 결정하고, 결정된 상기 하이 듀티 및 상기 로우 듀티에 기반하여 상기 FSK 펄스 신호의 폭(width)을 결정하고, 롤링 셔터를 고려한 FSK 복조 방식에 따라 제1 신호를 복조하고, 롤링 셔터를 고려한 OFDM 신호 복조 방식에 따라 상기 FSK 펄스 신호의 폭에 기반하여 제2 신호를 복조하며,
상기 제1 신호를 기초로 제1 정보를 출력하고, 상기 제2 신호를 기초로 제2 정보를 출력하며, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보는 서로 다른 정보인,
신호 수신 장치.