KR102327442B1 - Apparatus and method for optical wireless communication based on color m-ary frequency shift keying and grayscale image - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 신호를 컬러 M-FSK(M-ary Frequency Shift Keying) 및 회색조 영상(grayscale image)에 기반한 광학 무선 통신으로 전송하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to an apparatus and method for transmitting a signal through optical wireless communication based on color M-ary Frequency Shift Keying (M-FSK) and grayscale images.
이하에서 기술되는 내용은 본 발명의 실시 예와 관련되는 배경 정보를 제공할 목적으로 기재된 것일 뿐이고, 기술되는 내용들이 당연하게 종래기술을 구성하는 것은 아니다. The content to be described below is only provided for the purpose of providing background information related to the embodiment of the present invention, and the content to be described does not naturally constitute the prior art.
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.Recently, Visible Light Communication (VLC) technology, a wireless communication technology that adds communication functions to visible light wavelengths using infrastructure in which lighting such as incandescent bulbs and fluorescent lamps is replaced with semiconductor LED (Light Emitting Diode) lighting, is being actively researched.
또한, 일반 스마트 폰, 자동차 카메라 등의 사용자 디바이스에 장착된 카메라를 이용하여 수신한 가시광 통신 신호를 복조하는 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication: OCC) 기술도 개발되고 있다.In addition, an optical camera communication (OCC) technology for demodulating a visible light communication signal received using a camera mounted on a user device such as a general smart phone or a car camera is also being developed.
사용자 디바이스에 장착된 카메라는 글로벌 셔터(Global shutter) 방식 또는 롤링 셔터(Rolling shutter) 방식으로 광원을 촬영할 수 있다.The camera mounted on the user device may photograph the light source using a global shutter method or a rolling shutter method.
선행기술 1은 롤링 셔터(Rolling-shutter) 방식의 카메라에 기반하여 카메라 기반 M-FSK 방식에 의해 통신하는 기술을 개시하고 있으나, 일반적인 M-FSK 방식은 하나의 광원에서 동일한 시간에 하나의 주파수만 이용할 수 있으므로 고속 데이터의 전송에 어려운 점이 있다.
선행기술 2는 CSK(Color Shift Keying) 방식에 의해 통신하는 기술을 개시하고 있으나, 일반적인 CSK 방식은 수신 장치에서 수신 환경에 의존적인 색상의 인식에 따라 에러의 확률이 높고, 이를 복구할 별도의 기술이 필요한 문제점이 있다. 또한, 포토 디텍터(Photo Detector)에 기반한 CSK 신호 수신 장치는 송신 장치와의 거리가 멀어지는 경우 환경광의 영향으로 신호를 인식하기 어려운 문제점이 있다.
본 개시의 일 실시 예는 카메라에 기반한 가시광 통신에 있어서 고속으로 데이터를 전송 가능한 장치 및 방법을 제공한다. An embodiment of the present disclosure provides an apparatus and method capable of transmitting data at high speed in visible light communication based on a camera.
본 개시의 다른 실시 예는 가시광 통신 기술을 통해 변조된 M-FSK 변조 및 CSK 변조에 기반하여 강건하게 고속으로 데이터를 전송 가능한 장치 및 방법을 제공한다.Another embodiment of the present disclosure provides an apparatus and method capable of robustly and high-speed data transmission based on M-FSK modulation and CSK modulation modulated through visible light communication technology.
본 개시의 다른 실시 예는 가시광 통신 기술을 통해 변조된 M-FSK 변조 및 CSK 변조에 기반한 광 신호를 용이한 구성으로 복조 가능한 장치 및 방법을 제공한다.Another embodiment of the present disclosure provides an apparatus and method capable of demodulating an optical signal based on M-FSK modulation and CSK modulation modulated through visible light communication technology with an easy configuration.
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.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned tasks, and other objects and advantages of the present invention that are not mentioned may be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by means of the instrumentalities and combinations thereof indicated in the claims.
본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 신호 전송 방법은 프로세서가 각 단계의 적어도 일부를 수행하는 광학 신호 전송 방법으로서, 데이터 스트림을 입력받는 단계, 데이터 스트림의 적어도 일부를 3개의 채널로 분리하고, 분리된 데이터 스트림을 각각 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 변조하여 FSK 변조 신호를 생성하는 단계로서, 동일한 비트 코드에 대하여 채널 별로 맵핑되는 주파수는 서로 다르고, 3개의 채널에서 각각 변조한 복수의 FSK 변조 신호를 합성하고, 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기반하여 컬러 변조 신호를 생성하는 단계 및 컬러 변조 신호에 기반하여 동일한 광 채널의 광원을 제어하여 컬러 변조 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다. An optical signal transmission method according to an embodiment of the present disclosure is an optical signal transmission method in which a processor performs at least a portion of each step, and includes receiving a data stream, dividing at least a portion of the data stream into three channels, and separating A step of generating an FSK-modulated signal by modulating each of the data streams in an M-FSK (Mary-Frequency Shift Keying) method. For the same bit code, frequencies mapped to each channel are different, and a plurality of modulated data streams in three channels are each different. synthesizing the FSK modulated signal of , generating a color modulated signal based on a preset bit-color mapping table, and transmitting the color modulated signal by controlling a light source of the same optical channel based on the color modulated signal. can
본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 신호 전송 장치는 컬러 LED를 포함하는 광원부, 입력되는 신호를 변조하는 변조부 및 광원부를 제어해 변조된 전송 신호를 송신하는 제어부를 포함하고, 변조부는 입력 받은 데이터 스트림의 적어도 일부를 3개의 채널로 분리하고, 분리된 데이터 스트림을 각각 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 변조하여 FSK 변조 신호를 생성하고, 동일한 비트 코드에 대하여 채널 별로 맵핑되는 주파수는 서로 다르고, 3개의 채널에서 각각 변조한 복수의 FSK 변조 신호를 합성하고, 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기반하여 컬러 변조 신호를 생성하고, 컬러 변조 신호에 기반하여 동일한 광 채널의 광원을 제어하여 컬러 변조 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.An optical signal transmission apparatus according to an embodiment of the present disclosure includes a light source unit including a color LED, a modulator for modulating an input signal, and a control unit for controlling the light source to transmit a modulated transmission signal, and the modulator includes the received data At least a part of the stream is divided into three channels, and the separated data stream is modulated by the M-FSK (Mary-Frequency Shift Keying) method to generate an FSK modulated signal, and the frequency mapped for each channel with respect to the same bit code is By synthesizing a plurality of FSK modulated signals that are different and each modulated in three channels, generating a color modulated signal based on a preset bit-color mapping table, and controlling the light source of the same optical channel based on the color modulated signal. and may be configured to transmit a color modulated signal.
본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 신호 수신 방법은 카메라를 포함하는 신호 수신 장치의 프로세서가 각 단계의 적어도 일부를 수행하는 광학 신호 수신 방법으로서, 컬러 LED를 포함하는 광원을 촬영한 카메라의 센서 신호에 기반하여 회색조(grayscale) 이미지 프레임을 생성하는 단계, 회색조 이미지 프레임에서 상기 광원이 촬영된 영역으로부터 회색조 레벨 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하는 단계. FSK 변조 신호를 푸리에 변환하여 주파수를 추출하는 단계 및 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 주파수에 기반하여 FSK 변조 신호를 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.An optical signal receiving method according to an embodiment of the present disclosure is an optical signal receiving method in which a processor of a signal receiving apparatus including a camera performs at least a part of each step, and a sensor signal of a camera photographing a light source including a color LED generating a grayscale image frame based on Step of extracting a frequency by Fourier transforming the FSK-modulated signal and demodulating the FSK-modulated signal in an M-FSK (Mary-Frequency Shift Keying) method based on a preset bit-frequency mapping table and frequency to generate a data stream may include
본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 신호 수신 장치는 광 신호를 수신하여 영상을 생성하는 카메라, 적어도 하나의 프로세서 및 프로세서와 전기적으로 연결되고, 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고, 메모리는 프로세서를 통해 실행될 때 프로세서가, 컬러 LED를 포함하는 광원을 촬영한 카메라의 센서 신호에 기반하여 회색조(grayscale) 이미지 프레임을 생성하고, 회색조 이미지 프레임에서 광원이 촬영된 영역으로부터 회색조 레벨 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하고, FSK 변조 신호를 푸리에 변환하여 주파수를 추출하고, 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 상기 주파수에 기반하여 상기 FSK 변조 신호를 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성하도록 야기하는 코드를 저장할 수 있다.An optical signal receiving apparatus according to an embodiment of the present disclosure is electrically connected to a camera generating an image by receiving an optical signal, at least one processor, and the processor, and at least one code executed by the processor is stored. a memory, wherein the memory, when executed through the processor, causes the processor to generate a grayscale image frame based on a sensor signal from a camera that has photographed the light source including the color LED, and an area in the grayscale image frame where the light source was captured. Generates an FSK modulated signal by extracting grayscale level information from the FSK modulated signal, Fourier transforms the FSK modulated signal to extract a frequency, and M-FSK (Mary-FSK) the FSK modulated signal based on a preset bit-frequency mapping table and the frequency. It is possible to store the code that causes the demodulation to generate a data stream in a frequency shift keying method.
본 개시의 실시 예에 따른 신호 전송 장치 및 방법은 변조된 M-FSK 변조된 신호를 다시 컬러 신호로 변조하여 전송함으로써, 가시광 통신에서 데이터 전송 속도를 향상시킬 수 있다.A signal transmission apparatus and method according to an embodiment of the present disclosure may improve data transmission speed in visible light communication by modulating and transmitting the modulated M-FSK modulated signal back to a color signal.
본 개시의 실시 예에 따른 신호 전송 장치 및 방법은 변조된 M-FSK 변조된 신호를 다시 컬러 신호로 변조하여 전송함으로써, 가시광 통신에서 에러 발생 확률을 낮출 수 있다.The signal transmission apparatus and method according to an embodiment of the present disclosure modulates and transmits the modulated M-FSK modulated signal back to a color signal, thereby reducing the error occurrence probability in visible light communication.
본 개시의 실시 예에 따른 신호 수신 장치 및 방법은 가시광 통신 기술을 통해 변조된 M-FSK 변조 및 CSK 변조에 기반한 광 신호를 용이한 구성으로 복조할 수 있다.A signal receiving apparatus and method according to an embodiment of the present disclosure can demodulate an optical signal based on M-FSK modulation and CSK modulation modulated through visible light communication technology with an easy configuration.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
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 데이터 스트림의 패킷의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 M-FSK 변조에 사용되는 주파수를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 M-FSK 변조 신호에 기반하여 컬러 변조 신호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 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.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 수신한 광 신호를 복조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 수신 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a diagram schematically illustrating communication between a signal transmission apparatus and a signal reception apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a block diagram illustrating a configuration of a signal transmission apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a diagram for explaining an embodiment of a packet of a data stream according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a diagram for explaining a frequency used for M-FSK modulation according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a diagram for explaining a method of generating a color modulation signal based on an M-FSK modulation signal according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a flowchart illustrating a signal transmission method according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a block diagram illustrating a configuration of a signal receiving apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
8 is a diagram for explaining a method of demodulating a received optical signal according to an embodiment of the present disclosure.
9 is a flowchart illustrating a signal reception method according to an embodiment of the present disclosure.
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.Hereinafter, the embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar components are assigned the same reference numerals regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and "part" for the components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have a meaning or role distinct from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in the present specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical spirit disclosed herein is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and scope of the present invention , should be understood to include equivalents or substitutes.
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.Terms including an ordinal number, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
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.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle.
도 1을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 송신 장치 및 신호 수신 장치 사이의 통신을 설명한다.Communication between a signal transmitting apparatus and a signal receiving apparatus according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 1 .
도 1을 참조하면, 신호 송신 장치(100)는 데이터를 입력 받아 M-FSK에 기반하여 변조하고 이를 다시 컬러 신호로 변조한 전송 신호를 컬러 LED를 포함하는 광원부(130)를 통하여 가시광 신호로 전송하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
신호 수신 장치(200)는 카메라(210, 롤링 카메라 또는 글로벌 카메라)를 통해서 컬러 LED를 포함하는 광원부(130)를 촬영한 카메라의 센서 신호에 기반하여 생성한 회색조(grayscale) 영상으로부터 회색조 영상 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하고(220), M-FSK 디코더(230)가 FSK 변조 신호로부터 주파수를 추출한 후 이를 M-FSK에 기반하여 복조함으로써 데이터를 생성할 수 있다.The
신호 전송 장치(100)는 데이터를 M-FSK 방식으로 변조하기 위하여, 데이터를 3개의 채널로 분리한 후, 채널별 데이터를 각각 M-FSK 방식으로 변조할 수 있다.In order to modulate data by the M-FSK method, the
신호 전송 장치(100)는 3개의 채널에서 각각 변조한 복수의 FSK 변조 신호를 합성한 신호에 기반하여 컬러 변조 신호를 생성할 수 있다. 아래에서 도 5에 기반하여 자세히 설명한다.The
신호 전송 장치(100)는 컬러 변조 신호에 따라 발광하도록 컬러 LED를 포함하는 광원부(130)를 제어함으로써 컬러 변조 신호를 가시광 신호로 전송할 수 있다.The
신호 수신 장치(200)는 컬러 LED를 포함하는 신호 전송 장치(100)의 광원을 촬영하여 이미지 프레임을 생성할 수 있다.The
신호 수신 장치(200)는 이미지 프레임에서 광원 영역을 결정하고 광원 영역의 이미지 프레임에서 회색조 레벨 정보를 추출할 수 있다.The
신호 수신 장치(200)는 추출한 회색조 레벨 정보에 기반해 FSK 변조 신호를 생성하고, FSK 변조 신호의 프리앰블(preamble) 및 페이로드(payload)에 해당하는 부분을 각각 푸리에 변환하여 주파수를 추출할 수 있다. 신호 수신 장치(200)는 추출된 주파수 및 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 FSK 변조 신호를 M-FSK 방식으로 복조하고 데이터 스트림을 생성할 수 있다.The
도 2를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치의 구성을 설명한다.A configuration of a signal transmission apparatus according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 2 .
도 2를 참조하면, 신호 전송 장치(100)는 컬러 M-FSK 인코더(110), 시리얼 투 패러럴(S2P) 변환부, 프리앰블 삽입부, 컬러 M-FSK 인코더(110), 컬러 변조부(color modulator)를 포함하는 변조부(110) 및 LED 광원을 포함하는 통신 채널인 광원부(130)를 제어하는 제어부(120)을 포함할 수 있고, 클럭(clock) 신호를 발생시키는 클럭 제너레이터를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
일 실시 예에서, 데이터 스트림은 전송하고자 하는 신호를 바이너리 신호로 변조한 패킷일 수 있다. 변조부는 FEC(Forward Error Correction) 인코더, 프리앰블 삽입부, 입력 데이터를 바이너리 신호로 변조하는 바이너리 변조부를 포함할 수 있다.In an embodiment, the data stream may be a packet obtained by modulating a signal to be transmitted into a binary signal. The modulator may include a forward error correction (FEC) encoder, a preamble inserter, and a binary modulator that modulates input data into a binary signal.
일 실시 예에서, 컬러 M-FSK 인코더(110)는 바이너리 신호가 패킷 형태로 구성된 데이터 스트림을 컬러 코드 데이터 신호로 변조할 수 있다. 아래에서는, 컬러 M-FSK 인코더(110) 가 바이너리 신호인 데이터 스트림을 컬러 코드 데이터 신호로 변조하는 것으로 전제하여 설명한다.In an embodiment, the color M-
일 실시 예에서, 컬러 M-FSK 인코더(110)는 바이너리 신호를 라인 코딩(Line Coding)하여 이진 데이터 신호를 생성할 수 있다. 라인 코딩은 입력 비트 0을 00으로 출력하고, 입력 비트 1을 01로 출력하는 변조일 수 있다.In an embodiment, the color M-
데이터 스트림은 전송하고자 하는 데이터에 해당하는 페이로드(payload), 헤더에 해당하는 프리앰블(preamble)을 포함한 패킷일 수 있다.The data stream may be a packet including a payload corresponding to data to be transmitted and a preamble corresponding to a header.
일 실시 예에서, 신호 전송 장치(100)는 패킷에 시퀀스 넘버(Sequence Number)를 포함할 수 있으며, 시퀀스 넘버는 연속한 데이터 패킷에 대해 연속한 번호로 할당될 수 있고, 시퀀스 넘버는 일정한 번호(비트들일 수 있다)를 순서대로 반복하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 시퀀스 넘버는 첫 패킷은 00, 두 번째 패킷은 01, 세번째 패킷은 다시 00일 수 있다. 신호 수신 장치(200)는 시퀀스 넘버를 통해 패킷의 중복 여부를 판단할 수 있다.In an embodiment, the
도 3을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 컬러 M-FSK 인코더(110)에 입력되는 패킷 구조의 일 부분을 설명한다. 다른 실시 예에서, 컬러 M-FSK 인코더(110)는 입력된 데이터를 도 3과 같은 패킷의 일부로 변환하여 변조할 수 있다.A portion of the packet structure input to the color M-
입력 데이터를 변환한 패킷들은 복수의 데이터 패킷들(i-1, i, i+1)을 포함할 수 있다. Packets converted from input data may include a plurality of data packets i-1, i, and i+1.
복수의 데이터 패킷들(i-1, i, i+1)은 각각 복수의 데이터 서브 패킷들(예를 들어, 데이터 패킷(i)는 데이터 서브 패킷들(i1, i2, i3)을 포함하고, 각 데이터 서브 패킷은 입력 데이터의 부분에 대응하는 정보 비트들로 구성된 페이로드를 포함할 수 있다. Each of the plurality of data packets (i-1, i, i+1) includes a plurality of data subpackets (eg, data packet (i) includes data subpackets (i1, i2, i3), Each data subpacket may include a payload consisting of information bits corresponding to a portion of the input data.
일 실시 예에서, 수신 측 카메라의 가변적인 프레임 레이트(frame rate)로 인한 패킷 누락을 방지하기 위해, 하나의 데이터 패킷에 포함된 복수의 데이터 서브 패킷들은 동일한 정보 비트들로 구성된 동일한 페이로드를 포함할 수 있다. 즉, 동일한 페이로드가 중복하여 신호 수신 장치(200)로 전송될 수 있다.In an embodiment, in order to prevent packet drop due to a variable frame rate of the receiving side camera, a plurality of data subpackets included in one data packet include the same payload composed of the same information bits. can do. That is, the same payload may be repeatedly transmitted to the
신호 수신 장치(200)의 롤링 카메라는 LED 광원의 점멸을 서로 다른 시간에 연속적으로 복수 회 촬영하고, 각 촬영한 신호를 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에 저장하여 이미지 프레임을 생성한다. 이 때, 카메라의 프레임 레이트는 디바이스의 설정 등에 따라 가변적이거나 또는 데이터 패킷 전송률에 비해 낮을 수 있다. 따라서, 신호 송신 장치(100)는 롤링 카메라의 프레임 레이트 한계로 인한 패킷 수신의 누락을 방지하기 위해 동일한 페이로드를 포함하는 데이터 서브 패킷을 중복으로 포함하도록 데이터 패킷을 구성할 수 있다. 즉, 데이터 서브 패킷들(i1, i2, i3)는 동일한 페이로드를 포함할 수 있다.The rolling camera of the
일 실시 예에서, 신호 수신 장치(200)에서 패킷 누락을 감지하거나 중복된 패킷의 구분을 위해서 신호 전송 장치(100)는 각각의 데이터 패킷 또는 데이터 서브 패킷에 시퀀스 넘버(Sequence Number)를 부여할 수 있으며, 시퀀스 넘버는 연속한 데이터 패킷에 대해 연속한 번호로 할당될 수 있다. In an embodiment, in order to detect packet omission in the
일 실시 예에서, 각각의 데이터 서브 패킷(i1, i2, i3)은 해당 데이터 패킷(i)의 시퀀스 넘버 및 해당 데이터 패킷(i)에 할당된 정보 비트들인 동일한 페이로드를 포함할 수 있다. In an embodiment, each data subpacket i1 , i2 , and i3 may include the same payload as the sequence number of the data packet i and information bits allocated to the data packet i.
일 실시 예에서, 시퀀스 넘버는 패킷의 전단에 삽입되거나, 다른 실시 예에서 패킷의 전단 및 후단 양쪽에 삽입될 수 있다. 시퀀스 넘버가 패킷의 전단 및 후단 양쪽에 삽입되는 경우, 신호 수신 장치(200)는 촬영한 이미지 프레임 한 장에서 프리앰블 한 개를 발견하는 경우 프리앰블 전 후의 시퀀스 넘버를 고려하여 포워드 디코딩(forward decoding) 및 백워드 디코딩(backward decoding)으로 패킷을 구성할 수 있다. In one embodiment, the sequence number may be inserted at the front end of the packet, or in another embodiment, it may be inserted at both the front end and the rear end of the packet. When the sequence number is inserted at both the front and rear ends of the packet, the
일 실시 예에서, 변조된 패킷 또는 데이터 서브 패킷은 패킷의 사이즈 등의 메타 정보를 포함하는 헤더부를 프리앰블에 포함될 수 있다. In an embodiment, the modulated packet or data subpacket may include a header part including meta information such as a size of the packet in the preamble.
다른 실시 예에서, 프리앰블은 패킷의 시작(Start Frame: SF)을 알리는 비트 코드로서 신호 전송 장치 및 신호 수신 장치에 미리 알려진 비트 코드일 수 있다. In another embodiment, the preamble is a bit code indicating the start of a packet (Start Frame: SF) and may be a bit code known in advance to the signal transmission apparatus and the signal reception apparatus.
다른 실시 예에서, 신호 전송 장치(100)는 FEC(Forward Error Correction) 인코더, Ab 비트(asynchronous bits) 삽입부를 포함할 수 있다. 프리앰블은 Ab 비트를 포함할 수 있다.In another embodiment, the
신호 전송 장치(100)의 컬러 M-FSK 인코더(110)는 시리얼(serial) 형태의 패킷 또는 프리앰블이 삽입된 패킷의 적어도 일부를 3개의 채널로 분리한 후 각각 M-FSK 방식으로 변조할 수 있다.The color M-
예를 들어, 패킷의 페이로드의 비트 코드가 '00 01 10'인 경우 신호 전송 장치(100)는 페이로드의 비트 코드 '00 01 10'을 일정한 개수의 비트 마다 3개의 채널로 분리하여 각각 '00', '01', '10'으로 분리한 후 각 분리된 비트 코드를 M-FSK 방식으로 변조할 수 있다. For example, when the bit code of the payload of the packet is '00 01 10', the
일 실시 예에서, 프리앰블은 각 채널마다 M-FSK 변조할 수도 있고, 어느 한 채널에서면 M-FSK 변조할 수도 있다. 어느 한 채널에서면 M-FSK 변조하는 경우 프리앰블은 분리하여 각 채널에 입력되지 않고 어느 한 채널에서 프리앰블을 변조한 펄스파에 기반하여 컬러 변조하고, 페이로드의 비트 코드만 분리하여 각 채널에 입력할 수 있다. In an embodiment, the preamble may be M-FSK-modulated for each channel or may be M-FSK-modulated for any one channel. In case of M-FSK modulation in one channel, the preamble is not input to each channel separately, but is color-modulated based on the pulse wave modulated the preamble in one channel, and only the bit code of the payload is separated and input to each channel can do.
도 4를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 컬러 M-FSK 인코더(110)가 각 채널별로 입력된 비트 코드를 미리 설정된 비트 주파수 맵핑 테이블에 기반하여 변조하는 방법을 설명한다.A method of modulating a bit code input for each channel by the color M-
컬러 M-FSK 인코더(110)는 각 채널별로 입력된 비트 코드를 아래의 <표 1>과 같은 테이블에 기반하여 주파수를 맵핑할 수 있다.The color M-
<표 1>은 두 개의 프리앰블이 3개의 채널에서 모두 동일한 주파수로 맵핑되는 것을 예시로 들었지만, 다른 실시 예에서는 다른 비트 코드와 마찬가지로 프리앰블 역시 각 채널에서 서로 다른 주파수로 맵핑될 수 있다. 아래의 실시 예들은 두 개의 프리앰블이 3개의 채널에서 모두 동일한 주파수로 맵핑되는 것을 전제로 설명한다.In Table 1, two preambles are mapped to the same frequency in all three channels as an example, but in another embodiment, like other bit codes, the preamble may also be mapped to different frequencies in each channel. The following embodiments will be described on the assumption that both preambles are mapped to the same frequency in three channels.
프리앰블 및 페이로드의 비트 코드에 맵핑되는 각 주파수의 대역은 도 4 (a)와 같을 수 있다.The band of each frequency mapped to the bit code of the preamble and the payload may be as shown in FIG. 4 (a).
일 실시 예에서 프리앰블에 맵핑되는 주파수(f0, f5)는 비트-주파수 맵핑 테이블에서 가장 낮은 대역의 주파수 또는 가장 높은 대역의 주파수일 수 있다. 또한, 페이로드의 비트 코드는 비트-주파수 맵핑 테이블에서 가장 낮은 대역의 주파수와 가장 높은 대역의 주파수, 즉 프리앰블에 맵핑되는 주파수들의 대역 사이에서 균등한 대역 간격으로 위치한 주파수들(f1, f2, f3, f4, 아래에서는 기본 주파수라 칭한다) 또는 균등한 대역 간격으로 위치한 기본 주파수들(f1, f2, f3, f4)과 일정한 대역 정도만큼 떨어져 있는 주파수일 수 있다. 도 4에서는 페이로드의 비트 코드에 맵핑되는 주파수들 중 균등한 대역 간격으로 위치한 기본 주파수들(f1, f2, f3, f4)을 4개로 도시하였지만, 변조하고자 하는 비트 코드의 개수 및 프리앰블에 맵핑되는 주파수(f0, f5)의 대역에 따라 페이로드의 비트 코드에 맵핑되는 기본 주파수들의 개수를 변경 가능함을 통상의 기술자는 이해할 수 있다.In an embodiment, the frequencies f0 and f5 mapped to the preamble may be a frequency of the lowest band or a frequency of the highest band in the bit-frequency mapping table. In addition, the bit code of the payload includes frequencies (f1, f2, f3) located at equal band intervals between the frequencies of the lowest and highest bands in the bit-frequency mapping table, that is, frequencies mapped to the preamble. , f4, hereinafter referred to as a fundamental frequency) or a frequency spaced apart from the fundamental frequencies f1, f2, f3, and f4 located at equal band intervals by a predetermined band distance. Although FIG. 4 shows four fundamental frequencies f1, f2, f3, and f4 located at equal band intervals among frequencies mapped to the bit code of the payload, the number of bit codes to be modulated and the number of frequencies mapped to the preamble A person skilled in the art can understand that the number of fundamental frequencies mapped to the bit code of the payload may be changed according to the band of the frequencies f0 and f5.
페이로드의 비트코드에 맵핑되는 주파수를 더 자세히 설명한다.The frequency mapped to the bitcode of the payload is described in more detail.
<표 1>에서 확인 가능한 것처럼 페이로드의 비트코드들은 동일한 비트코드일 경우에도 서로 다른 채널에 입력되는 경우 서로 다른 주파수에 맵핑될 수 있다. 예를 들어, 비트 코드 '10'은 적색 채널에 입력되는 경우 주파수 'F1'에 맵핑되지만, 녹색 채널에 입력되는 경우 주파수 'F1 + Δf' 및 적색 채널에 입력되는 경우 주파수 'F1 - Δf'로 맵핑될 수 있다. 여기에서, 각 채널별 색상은 구현 예에 따라 변경될 수 있다.As can be seen from <Table 1>, the bitcodes of the payload may be mapped to different frequencies when they are input to different channels even if they are the same bitcode. For example, bit code '10' maps to frequency 'F1' when input to the red channel, but to frequency 'F1 + Δf' when input to the green channel and frequency 'F1 - Δf' when input to the red channel. can be mapped. Here, the color for each channel may be changed according to an implementation example.
즉 페이로드의 동일한 비트코드는 도 4(b)의 주파수 대역에서 확인 가능한 것처럼 어느 한 채널에서는 기본 주파수로 맵핑되고 다른 두 채널에서는 기본 주파수의 대역으로부터 동일한 차이만큼 떨어져 있는 주파수 대역의 주파수들에 각각 맵핑될 수 있다.That is, the same bit code of the payload is mapped to the fundamental frequency in one channel as can be confirmed in the frequency band of FIG. can be mapped.
이로 인해, 페이로드에서 동일한 비트코드가 반복되는 경우에도(도 3과 같이 페이로드의 비트 코드 '01 01 01'을 각각 3개의 채널에 분리 입력하여 비트 주파수 맵핑하는 경우를 예로 들 수 있다), 각 채널에 입력되는 동일한 비트코드들이 서로 다른 주파수 대역의 주파수들로 각각 맵핑됨으로써, 신호 수신 장치(200)가 이를 복조할 때 동일한 비트 코드의 반복 여부를 확인할 수 있다. 특히, 신호 수신 장치(200)가 회색조 영상에 기반하여 M-FSK 방식으로 복조할 경우, 색상 정보에 따라 색상 채널로 분리한 후 복조할 수 없다. 따라서, 신호 송신 장치(100)에서 동일한 비트코드에 대하여 각 채널 별로 동일한 주파수로 맵핑할 경우, 신호 수신 장치(200)는 동일한 비트 코드의 반복인지 일부 패킷이 누락되었는지 확인할 수 없는 문제가 있다. 따라서, 페이로드의 동일한 비트코드를 각 채널 별로 서로 다른 대역의 주파수로 맵핑할 경우, 신호 수신 장치(200)가 회색조 영상에 기반하여 M-FSK 방식으로 복조할 경우에도 안전하게 패킷을 복조할 수 있는 장점이 있다.For this reason, even when the same bit code is repeated in the payload (as shown in FIG. 3, a case in which bit code '01 01 01' of the payload is separately input to three channels and the bit frequency is mapped can be taken as an example), Since the same bit codes input to each channel are mapped to frequencies of different frequency bands, it can be checked whether the same bit code is repeated when the
일 실시 예에서, 신호 전송 장치(100)는 데이터를 변조한 컬러 광 신호를 전송할 때, 프리앰블을 변환한 광 신호를 먼저 전송할 수 있다.In an embodiment, the
따라서, 신호 수신 장치(200)는 수신한 광 신호로부터 프리앰블을 복조하여 해당 주파수를 추출함으로써, 각 페이로드의 비트 코드에 대응하는 기본 주파수의 대역을 결정할 수 있다. 예를 들어, 신호 수신 장치(200)는 프리앰블을 복조하여 추출한 주파수들(f0, f5) 대역의 사이를 미리 알고 있는 개수로 균등하게 분할하여 각 페이로드의 비트 코드에 대응하는 기본 주파수의 대역을 결정할 수 있다. Accordingly, the
즉, 신호 전송 장치(100)는 가장 낮은 대역의 주파수 및 가장 높은 대역의 주파수가 맵핑된 FSK 변조 신호가 변조된 컬러 변조 신호를 전송한 후, 페이로드에 기반하여 변조된 컬러 변조 신호를 전송함으로써, 신호 전송 장치(100)가 비트 주파수 맵핑 테이블의 주파수 대역을 변경하여 M-FSK 방식으로 변조하더라도 신호 수신 장치(200)는 테이블을 별도로 전송받지 않아도 비트 주파수 맵핑 테이블의 각 주파수 대역을 결정할 수 있다.That is, the
신호 수신 장치(200)는 기본 주파수 대역을 결정한 후에, 각 기본 주파수에서 미리 설정된 주파수 대역(Δf)만큼 떨어진 대역의 주파수들을 다른 채널의 주파수로 결정할 수 있다.After determining the basic frequency band, the
도 5를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 컬러 M-FSK 인코더(110)가 각 채널별로 입력된 FSK 변조 신호(510, 520, 530)를 미리 설정된 비트 컬러 맵핑 테이블에 기반하여 변조하는 방법을 설명한다.Referring to FIG. 5 , the color M-
도 5는 M-FSK 인코더가 프리앰블을 각 채널마다 M-FSK 변조한 경우에 대해서 컬러 변조부를 설명하지만, 앞에 언급한 것처럼 프리앰블을 분리하여 각 채널에 입력하지 않고 어느 한 채널에서 프리앰블을 변조한 펄스파에 기반하여 컬러 변조할 수 있다. 이 경우, 프리앰블을 변조한 펄스파가 동일하게 3개 있는 것으로 가정한 후 미리 설정된 비트 컬러 맵핑 테이블에 기반하여 컬러 변조할 수 있다. 5 illustrates the color modulator for the case where the M-FSK encoder M-FSK modulates the preamble for each channel. Color modulation is possible based on the spar. In this case, color modulation may be performed based on a preset bit color mapping table, assuming that there are the same three pulse waves modulated with the preamble.
도 5는 각 채널에 페이로드의 동일한 비트코드들이 각각 입력된 것을 예시로 보여준다. 즉, 도 3과 같이 페이로드의 비트 코드 '01 01 01'을 각각 3개의 채널에 분리 입력하여 비트 주파수 맵핑하는 경우를 예시로 보여 준다.5 shows, as an example, that the same bit codes of the payload are respectively input to each channel. That is, as shown in FIG. 3 , a case in which bit code '01 01 01' of the payload is separately input to each of three channels and the bit frequency is mapped is shown as an example.
컬러 변조부는 각 채널에서 변조한 FSK 변조 신호(510, 520, 530)에서 시간 축으로 동일한 위치의 레벨 신호에 기반하여 상기 컬러 변조 신호를 생성할 수 있고, FSK 변조 신호(510, 520, 530)는 펄스파 형태일 수 있다.The color modulator may generate the color modulated signal based on the level signal at the same position on the time axis in the FSK modulated signals 510, 520, and 530 modulated in each channel, and the FSK modulated signals 510, 520, and 530 may be in the form of a pulse wave.
예를 들어, 컬러 변조 신호(541)는 각 채널별 FSK 변조 신호(510, 520, 530)의 동일한 시간 위치의 레벨 신호인 '000'을 아래의 <표 2>와 같은 비트 컬러 맵핑 테이블에 기반하여 생성된 '검정' 색상에 해당하는 컬러 변조 신호(컬러 LED의 색상을 제어하기 위한 전압 신호 등의 제어 신호 형태일 수 있다)일 수 있다.For example, the
마찬가지로, 컬러 변조 신호(543)는 각 채널별 FSK 변조 신호(510, 520, 530)의 동일한 시간 위치의 레벨 신호인 '111'이 비트 컬러 맵핑 테이블에 기반하여 생성된 '하양' 색상에 해당하는 컬러 변조 신호이고, 컬러 변조 신호(545)는 각 채널별 FSK 변조 신호(510, 520, 530)의 동일한 시간 위치의 레벨 신호인 '000'이 비트 컬러 맵핑 테이블에 기반하여 생성된 '하양' 색상에 해당하는 컬러 변조 신호이고, 컬러 변조 신호(547)는 각 채널별 FSK 변조 신호(510, 520, 530)의 동일한 시간 위치의 레벨 신호인 '001'(가운데 채널이 적색 채널)이 비트 컬러 맵핑 테이블에 기반하여 생성된 '파랑' 색상에 해당하는 컬러 변조 신호이고, 컬러 변조 신호(549)는 각 채널별 FSK 변조 신호(510, 520, 530)의 동일한 시간 위치의 레벨 신호인 '101'이 비트 컬러 맵핑 테이블에 기반하여 생성된 '심홍색(마젠타)' 색상에 해당하는 컬러 변조 신호일 수 있다.Similarly, the color modulated
즉, 신호 전송 장치(100)는 각 채널별 FSK 변조 신호(510, 520, 530)의 동일한 위치의 레벨 신호들 신호 크기에 따라 비트로 변환한 후, 변환된 비트들을 연결(concatenate)한 비트 코드를 비트 컬러 맵핑 테이블에 기반하여 맵핑된 색상에 해당하는 컬러 변조 신호를 생성할 수 있다.That is, the
비트 컬러 맵핑 테이블의 색상은 각 레벨 신호의 비트를 빨강, 녹색, 파랑으로 간주한 테이블일 수 있고, 즉, FSK 변조 신호(510, 520, 530)를 생성한 각 채널을 삼원색 채널로 간주한 것일 수 있다.The color of the bit color mapping table may be a table in which the bits of each level signal are regarded as red, green, and blue, that is, each channel generating the FSK modulation signals 510, 520, and 530 is regarded as a three primary color channel. can
신호 전송 장치(100)의 제어부는 생성된 컬러 변조 신호에 기반하여 광원부(130)의 컬러 LED 발광 색상을 제어함으로써, 컬러 변조 신호를 가시광 신호로 전송할 수 있다. The control unit of the
신호 전송 장치(100)는 컬러 변조 신호를 전송할 때, 광원부(130)에 포함된 모든 컬러 LED들이 컬러 변조 신호에 따라 동일한 시간에는 하나의 색으로만 발광하도록 컬러 LED를 제어할 수 있다.When transmitting the color modulation signal, the
도 6을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치의 신호 전송 방법을 설명한다.A signal transmission method of a signal transmission apparatus according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 6 .
신호 전송 장치는 바이너리 신호 형태의 패킷을 입력 받거나 또는 전송 신호를 입력 받아 이를 바이너리 신호 형태의 패킷으로 변환할 수 있다(S110).The signal transmission apparatus may receive a packet in the form of a binary signal or receive a transmission signal and convert it into a packet in the form of a binary signal (S110).
신호 전송 장치는 패킷의 적어도 일부를 정해진 비트 개수만큼 분리하여 복수의 채널로 입력하고, 각 채널 별로 입력된 비트 코드들을 미리 설정된 비트 주파수 맵핑 테이블에 기반하여 FSK 변조 신호를 생성할 수 있다(S120). 이때, 각 채널 별로 비트코드에 맵핑되는 주파수는 앞서 설명한 <표 1>과 같을 수 있다.The signal transmission apparatus may divide at least a portion of a packet by a predetermined number of bits, input it to a plurality of channels, and generate an FSK-modulated signal based on a preset bit frequency mapping table with bit codes input for each channel (S120). . In this case, the frequency mapped to the bit code for each channel may be as shown in <Table 1> described above.
신호 전송 장치는 각 채널 별로 생성한 펄스파 형태의 FSK 변조 신호의 레벨 신호들을 연결한 비트 코드들을 미리 설정된 비트 컬러 맵핑 테이블에 기반하여 맵핑한 색상에 대응하는 컬러 변조 신호를 생성할 수 있다(S130).The signal transmission apparatus may generate a color modulation signal corresponding to a color by mapping bit codes connecting level signals of the FSK modulation signal in the form of a pulse wave generated for each channel based on a preset bit color mapping table (S130). ).
컬러 변조 신호를 컬러 LED를 원하는 색상으로 발광할 수 있도록 제어하기 위한 전기적인 신호 또는 명령일 수 있고, 신호 전송 장치는 생성된 컬러 변조 신호에 따라 컬러 LED를 제어하여 가시광 신호를 전송할 수 있다(S140).The color modulation signal may be an electrical signal or command for controlling the color LED to emit light in a desired color, and the signal transmission device may transmit a visible light signal by controlling the color LED according to the generated color modulation signal (S140). ).
도 7을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200)의 구성을 설명한다.A configuration of the
신호 수신 장치(200)는 광 신호를 수신하는 롤링 셔터(rolling-shutter) 방식으로 이미지 센서에서 획득한 신호에 기반하여 이미지 프레임을 생성하는 롤링 카메라(210), 이미지 프레임에서 컬러 LED가 촬영된 영역을 결정한 후 해당 영역의 영상에 기반하여 회색조 레벨(grayscale level) 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하는 회색조 정보 추출부(220), 회색조 레벨 정보에서 프리앰블을 분리하고 프리앰블의 주파수를 결정하는 프리앰블 검출부(240) 및 프리앰블의 주파수 및 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 FSK 변조 신호를 M-FSK(M-ary Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 컬러 M-FSK 디코더(230)를 포함할 수 있다. The
도 8 및 도 9를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200)의 신호 수신 방법을 설명한다.A signal receiving method of the
롤링 카메라는 LED 광원의 점멸을 서로 다른 시간에 연속적으로 복수 회 촬영하고, 각 촬영한 신호를 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에 저장하여 이미지 프레임을 생성한다(S210). 롤링 카메라는 이미지 센서의 각 로우 또는 칼럼을 순차적으로 노출시킴으로써, 롤링 카메라의 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에서 LED 광원의 점멸에 따라 LED 광원의 색상에 대응하는 신호 값이 획득될 수 있다. 롤링 카메라는 컬러 카메라 또는 회색조 영상을 생성하는 모노크롬(monochrome) 카메라 일 수 있다.The rolling camera continuously shoots the blinking of the LED light source a plurality of times at different times, and stores each captured signal in one column or row of the image sensor to generate an image frame (S210). The rolling camera sequentially exposes each row or column of the image sensor, so that a signal value corresponding to the color of the LED light source may be obtained according to the blinking of the LED light source in one column or row of the image sensor of the rolling camera. The rolling camera may be a color camera or a monochrome camera that produces a grayscale image.
신호 수신 장치(200)는 컬러 LED를 촬영한 센서의 신호에 기반하여 회색조 이미지 프레임을 생성할 수 있다(S210). 컬러 카메라인 경우, 컬러 영상으로부터 각 색상별 채널의 정보에 기반하여 회색조 영상을 생성할 수 있고(컬러 영상으로부터 회색조 영상을 생성하는 종래의 다양한 방법들이 사용될 수 있다), 모노크롬 카메라인 경우 바로 회색조 영상을 구성 가능한 신호들이 카메라 센서로부터 출력될 수 있다. The
롤링 카메라는 LED 광원의 점멸을 서로 다른 시간에 연속적으로 복수 회 촬영하고, 각 촬영한 신호를 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에 저장하여 이미지 프레임을 생성한다. 롤링 카메라는 이미지센서의 각 로우 또는 칼럼을 순차적으로 노출시킴으로써, 롤링 카메라의 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에서 LED 광원의 점멸에 따라 LED 광원의 색상 또는 밝기에 대응하는 신호 값이 획득될 수 있다. 롤링 카메라는 복수의 이미지 프레임들을 생성할 수 있다. 아래의 설명에서는 롤링 카메라가 이미지 센서의 각 로우를 순차적으로 노출시키는 것으로 가정하고 설명한다.A rolling camera continuously shoots the blinking of an LED light source multiple times at different times, and stores each captured signal in one column or row of an image sensor to create an image frame. The rolling camera sequentially exposes each row or column of the image sensor, thereby obtaining a signal value corresponding to the color or brightness of the LED light source according to the blinking of the LED light source in one column or row of the image sensor of the rolling camera. A rolling camera may generate a plurality of image frames. In the description below, it is assumed that the rolling camera sequentially exposes each row of the image sensor.
신호 수신 장치(200)는 컬러 LED 가 촬영된 영역으로부터 회색조 레벨 정보(810)를 추출할 수 있다 회색조 레벨 정보는 컬러 LED 가 촬영된 영역의 각 로우 또는 컬럼으로부터 추출한 회색조 인텐시티(intensity) 값들일 수 있다. 신호 수신 장치(200)는 회색조 레벨 정보를 FSK 변조 신호로 생성할 수 있다(S220). The
신호 수신 장치(200)는 회색조 레벨 정보 또는 회색조 이미지 프레임에서 프리앰블에 대응되는 신호를 분리한 후 주파수 영역으로 변환하여 주파수를 추출함으로써, 프리앰블에 대응되는 주파수들의 대역을 결정할 수 있다. The
신호 수신 장치(200)는 페이로드의 복조에 사용하는 각 비트 코드에 대응하는 주파수들의 대역을 검출한 프리앰블들의 주파수 대역 2개의 사이를 균등하게 미리 설정된 개수만큼 분할한 기본 주파수들의 대역으로 결정할 수 있다.The
신호 수신 장치(200)는 FSK 변조 신호(810)를 FFT(Fourier Fast Transform) 등의 방법에 기반하여 주파수 영역으로 변환한 후 주파수를 추출할 수 있다(S230).The
신호 수신 장치(200)는 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 로부터 추출된 주파수에 기반하여 FSK 변조 신호(810)를 M-FSK(M-ary Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하고 이를 패킷의 페이로드로 구성하여 데이터 스트림을 생성할 수 있다. 데이터 스트림은 앞에서 설명한 패킷일 수 있다.The
컬러 M-FSK 디코더(230)는 앞서 설명한 <표 1>의 테이블을 이용하여 FSK 변조 신호(810)를 M-FSK 방식으로 복조하여 대응되는 비트 코드를 결정할 수 있다. 앞서 설명한 것처럼, 서로 다른 주파수 대역(즉, 기본 주파수와 기본 주파수로부터 미리 설정된 대역 Δf 만큼 떨어진 대역들)의 주파수들이 동일한 비트코드로 맵핑될 수 있다.The color M-
따라서, 회색조 영상에 기반하여 컬러 M-FSK 신호를 복조하는 경우 모노크롬 카메라 및 한 개의 주파수 변환 모듈을 이용함으로써 보다 저렴한 비용과 용이하게 컬러 M-FSK 신호를 복조할 수 있는 효과가 있다. Therefore, when demodulating a color M-FSK signal based on a grayscale image, there is an effect that the color M-FSK signal can be demodulated at a lower cost and easily by using a monochrome camera and one frequency conversion module.
전술한 본 개시는, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 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 각 장치의 프로세서를 포함할 수도 있다.The present disclosure described above can be implemented as computer-readable code on a medium in which a program is recorded. The computer-readable medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. there is this In addition, the computer may include a processor of each device.
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.Meanwhile, the program may be specially designed and configured for the present disclosure, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the program may include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
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. In the specification of the present disclosure (especially in the claims), the use of the term "above" and similar referential terms may be used in both the singular and the plural. In addition, when a range is described in the present disclosure, each individual value constituting the range is described in the detailed description of the invention as including the invention to which individual values belonging to the range are applied (unless there is a description to the contrary). same as
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.Steps constituting the method according to the present disclosure may be performed in an appropriate order unless there is an explicit order or description to the contrary. The present disclosure is not necessarily limited to the order of description of the above steps. The use of all examples or exemplary terminology (eg, etc.) in the present disclosure is merely for the purpose of describing the present disclosure in detail, and the scope of the present disclosure is limited by the examples or exemplary terms unless limited by the claims. it's not going to be In addition, those skilled in the art will appreciate that various modifications, combinations, and changes may be made according to design conditions and factors within the scope of the appended claims or their equivalents.
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.Therefore, the spirit of the present disclosure should not be limited to the above-described embodiments, and the scope of the spirit of the present disclosure as well as the claims to be described later are equivalent to or equivalently changed therefrom. will be said to belong to
100: 신호 전송 장치
200: 신호 수신 장치100: signal transmission device
200: signal receiving device
Claims (20)
데이터 스트림을 입력받는 단계;
상기 데이터 스트림의 적어도 일부를 3개의 채널로 분리하고, 분리된 상기 데이터 스트림을 각각 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 변조하여 FSK 변조 신호를 생성하는 단계로서, 동일한 비트 코드에 대하여 채널 별로 맵핑되는 주파수는 서로 다르고,;
상기 3개의 채널에서 각각 변조한 복수의 FSK 변조 신호를 합성하고, 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기반하여 컬러 변조 신호를 생성하는 단계; 및
상기 컬러 변조 신호에 기반하여 동일한 광 채널의 광원을 제어하여 상기 컬러 변조 신호를 전송하는 단계를 포함하고,
상기 컬러 변조 신호를 생성하는 단계는,
펄스파 형태인 복수의 상기 FSK 변조 신호에서 시간 축으로 동일한 위치의 레벨 신호에 기반하여 상기 컬러 변조 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는,
광학 신호 전송 방법.
An optical signal transmission method in which a processor performs at least a portion of each step, the method comprising:
receiving a data stream;
generating an FSK modulated signal by dividing at least a portion of the data stream into three channels and modulating each of the separated data streams using a Mary-Frequency Shift Keying (M-FSK) method, wherein the channel for the same bit code The frequencies mapped to each are different;
synthesizing a plurality of FSK modulated signals modulated on the three channels, respectively, and generating a color modulated signal based on a preset bit-color mapping table; and
Transmitting the color modulation signal by controlling a light source of the same optical channel based on the color modulation signal,
The generating of the color modulation signal comprises:
Further comprising the step of generating the color modulated signal based on the level signal at the same position on the time axis in the plurality of the FSK modulated signal in the form of a pulse wave,
Optical signal transmission method.
복수의 상기 FSK 변조 신호의 상기 레벨 신호를 비트로 변환한 후, 변환된 비트들을 연결(concatenate)하여 상기 컬러 변조 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는,
광학 신호 전송 방법.
According to claim 1,
After converting the level signal of the plurality of FSK modulated signals into bits, the method further comprising the step of concatenating the converted bits to generate the color modulated signal,
Optical signal transmission method.
데이터 스트림을 입력받는 단계;
상기 데이터 스트림의 적어도 일부를 3개의 채널로 분리하고, 분리된 상기 데이터 스트림을 각각 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 변조하여 FSK 변조 신호를 생성하는 단계로서, 동일한 비트 코드에 대하여 채널 별로 맵핑되는 주파수는 서로 다르고,;
상기 3개의 채널에서 각각 변조한 복수의 FSK 변조 신호를 합성하고, 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기반하여 컬러 변조 신호를 생성하는 단계; 및
상기 컬러 변조 신호에 기반하여 동일한 광 채널의 광원을 제어하여 상기 컬러 변조 신호를 전송하는 단계를 포함하고,
상기 FSK 변조 신호를 생성하는 단계는,
미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 분리된 상기 데이터 스트림을 변조하고, 상기 데이터 스트림의 프리앰블(preamble)은 상기 비트-주파수 맵핑 테이블에서 가장 낮은 대역의 주파수 또는 가장 높은 대역의 주파수를 맵핑하여 상기 FSK 변조 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는,
광학 신호 전송 방법.
An optical signal transmission method in which a processor performs at least a portion of each step, the method comprising:
receiving a data stream;
generating an FSK modulated signal by dividing at least a portion of the data stream into three channels and modulating each of the separated data streams using a Mary-Frequency Shift Keying (M-FSK) method, wherein the channel for the same bit code The frequencies mapped to each are different;
synthesizing a plurality of FSK modulated signals modulated on the three channels, respectively, and generating a color modulated signal based on a preset bit-color mapping table; and
Transmitting the color modulation signal by controlling a light source of the same optical channel based on the color modulation signal,
The generating of the FSK modulated signal comprises:
The data stream separated based on a preset bit-frequency mapping table is modulated, and a preamble of the data stream is mapped to a frequency of a lowest band or a frequency of a highest band in the bit-frequency mapping table. further comprising generating an FSK modulated signal;
Optical signal transmission method.
상기 데이터 스트림의 페이로드(payload)는 상기 비트-주파수 맵핑 테이블에서 가장 낮은 대역의 주파수와 가장 높은 대역의 주파수 사이에서 균등한 대역 간격으로 위치한 주파수들을 어느 한 채널의 주파수로 맵핑하여 상기 FSK 변조 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는,
광학 신호 전송 방법.
4. The method of claim 3,
In the bit-frequency mapping table, the payload of the data stream maps frequencies located at equal band intervals between a frequency of the lowest band and a frequency of the highest band to a frequency of one channel to obtain the FSK modulated signal. further comprising the step of generating
Optical signal transmission method.
상기 컬러 변조 신호를 전송하는 단계는,
상기 비트-주파수 맵핑 테이블에서 가장 낮은 대역의 주파수 및 가장 높은 대역의 주파수가 맵핑된 FSK 변조 신호가 변조된 컬러 변조 신호를 전송한 후, 상기 데이터 스트림의 페이로드(payload)에 기반하여 변조된 컬러 변조 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는,
광학 신호 전송 방법.
4. The method of claim 3,
Transmitting the color modulation signal comprises:
In the bit-frequency mapping table, after transmitting a color modulated signal in which an FSK modulated signal to which a frequency of the lowest band and a frequency of the highest band is mapped is transmitted, the color modulated based on the payload of the data stream Further comprising the step of transmitting a modulated signal,
Optical signal transmission method.
데이터 스트림을 입력받는 단계;
상기 데이터 스트림의 적어도 일부를 3개의 채널로 분리하고, 분리된 상기 데이터 스트림을 각각 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 변조하여 FSK 변조 신호를 생성하는 단계로서, 동일한 비트 코드에 대하여 채널 별로 맵핑되는 주파수는 서로 다르고,;
상기 3개의 채널에서 각각 변조한 복수의 FSK 변조 신호를 합성하고, 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기반하여 컬러 변조 신호를 생성하는 단계; 및
상기 컬러 변조 신호에 기반하여 동일한 광 채널의 광원을 제어하여 상기 컬러 변조 신호를 전송하는 단계를 포함하고,
상기 FSK 변조 신호를 생성하는 단계는,
미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 분리된 상기 데이터 스트림을 변조하는 단계를 더 포함하고,
상기 데이터 스트림의 페이로드(payload)의 어느 한 비트코드에 대하여 상기 비트-주파수 맵핑 테이블의 채널 별로 맵핑되는 주파수들은 각각 제1 주파수 대역, 제2 주파수 대역 및 제3 주파수 대역 중 어느 하나이고, 상기 제2 주파수 대역 및 상기 제3 주파수 대역은 각각 상기 제1 주파수 대역으로부터 동일한 차이만큼 떨어져 있는 주파수 대역들인,
광학 신호 전송 방법.
An optical signal transmission method in which a processor performs at least a portion of each step, the method comprising:
receiving a data stream;
generating an FSK modulated signal by dividing at least a portion of the data stream into three channels and modulating each of the separated data streams using a Mary-Frequency Shift Keying (M-FSK) method, wherein the channel for the same bit code The frequencies mapped to each are different;
synthesizing a plurality of FSK modulated signals modulated on the three channels, respectively, and generating a color modulated signal based on a preset bit-color mapping table; and
Transmitting the color modulation signal by controlling a light source of the same optical channel based on the color modulation signal,
The generating of the FSK modulated signal comprises:
Further comprising the step of modulating the separated data stream based on a preset bit-frequency mapping table,
The frequencies mapped for each channel of the bit-frequency mapping table with respect to any one bit code of the payload of the data stream are any one of a first frequency band, a second frequency band, and a third frequency band, wherein the second frequency band and the third frequency band are frequency bands separated by the same difference from the first frequency band, respectively,
Optical signal transmission method.
입력되는 신호를 변조하는 변조부; 및
상기 광원부를 제어해 변조된 전송 신호를 송신하는 제어부를 포함하고,
상기 변조부는 입력 받은 데이터 스트림의 적어도 일부를 3개의 채널로 분리하고, 분리된 상기 데이터 스트림을 각각 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 변조하여 FSK 변조 신호를 생성하고, 동일한 비트 코드에 대하여 채널 별로 맵핑되는 주파수는 서로 다르고, 상기 3개의 채널에서 각각 변조한 복수의 FSK 변조 신호를 합성하고, 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기반하여 컬러 변조 신호를 생성하고, 상기 컬러 변조 신호에 기반하여 동일한 광 채널의 광원을 제어하여 상기 컬러 변조 신호를 전송하도록 구성되고,
상기 변조부는,
펄스파 형태인 복수의 상기 FSK 변조 신호에서 시간 축으로 동일한 위치의 레벨 신호에 기반하여 상기 컬러 변조 신호를 생성하도록 더 구성되는,
광학 신호 전송 장치.
a light source including a color LED;
a modulator for modulating an input signal; and
A control unit for controlling the light source unit to transmit a modulated transmission signal,
The modulator divides at least a portion of the received data stream into three channels, modulates the separated data streams by a Mary-Frequency Shift Keying (M-FSK) method, respectively, to generate an FSK modulation signal, and to the same bit code. For each channel, frequencies mapped for each channel are different, a plurality of FSK modulated signals modulated in each of the three channels are synthesized, and a color modulated signal is generated based on a preset bit-color mapping table, and based on the color modulated signal to control the light source of the same optical channel to transmit the color modulation signal,
The modulator,
further configured to generate the color modulated signal based on a level signal at the same position on the time axis in a plurality of the FSK modulated signals in the form of a pulse wave,
Optical signal transmission device.
상기 변조부는,
복수의 상기 FSK 변조 신호의 상기 레벨 신호를 비트로 변환한 후, 변환된 비트들을 연결(concatenate)하여 상기 컬러 변조 신호를 생성도록 더 구성되는,
광학 신호 전송 장치.
8. The method of claim 7,
The modulator,
after converting the level signal of a plurality of the FSK modulated signals into bits, concatenate the converted bits to generate the color modulated signal,
Optical signal transmission device.
입력되는 신호를 변조하는 변조부; 및
상기 광원부를 제어해 변조된 전송 신호를 송신하는 제어부를 포함하고,
상기 변조부는 입력 받은 데이터 스트림의 적어도 일부를 3개의 채널로 분리하고, 분리된 상기 데이터 스트림을 각각 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 변조하여 FSK 변조 신호를 생성하고, 동일한 비트 코드에 대하여 채널 별로 맵핑되는 주파수는 서로 다르고, 상기 3개의 채널에서 각각 변조한 복수의 FSK 변조 신호를 합성하고, 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기반하여 컬러 변조 신호를 생성하고, 상기 컬러 변조 신호에 기반하여 동일한 광 채널의 광원을 제어하여 상기 컬러 변조 신호를 전송하도록 구성되고,
상기 변조부는,
미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 분리된 상기 데이터 스트림을 변조하고, 상기 데이터 스트림의 프리앰블(preamble)은 상기 비트-주파수 맵핑 테이블에서 가장 낮은 대역의 주파수 또는 가장 높은 대역의 주파수를 맵핑하여 상기 FSK 변조 신호를 생성하도록 더 구성되는,
광학 신호 전송 장치.
a light source including a color LED;
a modulator for modulating an input signal; and
A control unit for controlling the light source unit to transmit a modulated transmission signal,
The modulator divides at least a portion of the received data stream into three channels, modulates the separated data streams by a Mary-Frequency Shift Keying (M-FSK) method, respectively, to generate an FSK modulation signal, and to the same bit code. For each channel, frequencies mapped for each channel are different, a plurality of FSK modulated signals modulated in each of the three channels are synthesized, and a color modulated signal is generated based on a preset bit-color mapping table, and based on the color modulated signal to control the light source of the same optical channel to transmit the color modulation signal,
The modulator,
The data stream separated based on a preset bit-frequency mapping table is modulated, and a preamble of the data stream is mapped to a frequency of a lowest band or a frequency of a highest band in the bit-frequency mapping table. further configured to generate an FSK modulated signal;
Optical signal transmission device.
상기 변조부는,
상기 데이터 스트림의 페이로드(payload)는 상기 비트-주파수 맵핑 테이블에서 가장 낮은 대역의 주파수와 가장 높은 대역의 주파수 사이에서 균등한 대역 간격으로 위치한 주파수들을 어느 한 채널의 주파수로 맵핑하여 상기 FSK 변조 신호를 생성하도록 더 구성되는,
광학 신호 전송 장치.
10. The method of claim 9,
The modulator,
In the bit-frequency mapping table, the payload of the data stream maps frequencies located at equal band intervals between a frequency of the lowest band and a frequency of the highest band to a frequency of one channel to obtain the FSK modulated signal. further configured to generate
Optical signal transmission device.
상기 변조부는,
상기 비트-주파수 맵핑 테이블에서 가장 낮은 대역의 주파수 및 가장 높은 대역의 주파수가 맵핑된 FSK 변조 신호가 변조된 컬러 변조 신호를 전송한 후, 상기 데이터 스트림의 페이로드(payload)에 기반하여 변조된 컬러 변조 신호를 전송하도록 더 구성되는,
광학 신호 전송 장치.
10. The method of claim 9,
The modulator,
In the bit-frequency mapping table, after transmitting a color modulated signal in which an FSK modulated signal to which a frequency of the lowest band and a frequency of the highest band is mapped is transmitted, the color modulated based on the payload of the data stream further configured to transmit a modulated signal,
Optical signal transmission device.
입력되는 신호를 변조하는 변조부; 및
상기 광원부를 제어해 변조된 전송 신호를 송신하는 제어부를 포함하고,
상기 변조부는 입력 받은 데이터 스트림의 적어도 일부를 3개의 채널로 분리하고, 분리된 상기 데이터 스트림을 각각 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 변조하여 FSK 변조 신호를 생성하고, 동일한 비트 코드에 대하여 채널 별로 맵핑되는 주파수는 서로 다르고, 상기 3개의 채널에서 각각 변조한 복수의 FSK 변조 신호를 합성하고, 미리 설정된 비트-컬러 맵핑 테이블에 기반하여 컬러 변조 신호를 생성하고, 상기 컬러 변조 신호에 기반하여 동일한 광 채널의 광원을 제어하여 상기 컬러 변조 신호를 전송하도록 구성되고,
상기 변조부는,
미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 분리된 상기 데이터 스트림을 변조하도록 더 구성되고,
상기 데이터 스트림의 페이로드(payload)의 어느 한 비트코드에 대하여 상기 비트-주파수 맵핑 테이블의 채널 별로 맵핑되는 주파수들은 각각 제1 주파수 대역, 제2 주파수 대역 및 제3 주파수 대역 중 어느 하나이고, 상기 제2 주파수 대역 및 상기 제3 주파수 대역은 각각 상기 제1 주파수 대역으로부터 동일한 차이만큼 떨어져 있는 주파수 대역들인,
광학 신호 전송 장치.
a light source including a color LED;
a modulator for modulating an input signal; and
A control unit for controlling the light source unit to transmit a modulated transmission signal,
The modulator divides at least a portion of the received data stream into three channels, modulates the separated data streams by a Mary-Frequency Shift Keying (M-FSK) method, respectively, to generate an FSK modulation signal, and to the same bit code. For each channel, frequencies mapped for each channel are different, a plurality of FSK modulated signals modulated in each of the three channels are synthesized, and a color modulated signal is generated based on a preset bit-color mapping table, and based on the color modulated signal to control the light source of the same optical channel to transmit the color modulation signal,
The modulator,
further configured to modulate the separated data stream based on a preset bit-frequency mapping table,
The frequencies mapped for each channel of the bit-frequency mapping table with respect to any one bit code of the payload of the data stream are any one of a first frequency band, a second frequency band, and a third frequency band, wherein the second frequency band and the third frequency band are frequency bands separated by the same difference from the first frequency band, respectively,
Optical signal transmission device.
컬러 LED를 포함하는 광원을 촬영한 상기 카메라의 센서 신호에 기반하여 회색조(grayscale) 이미지 프레임을 생성하는 단계;
상기 회색조 이미지 프레임에서 상기 광원이 촬영된 영역으로부터 회색조 레벨 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하는 단계;
상기 FSK 변조 신호를 푸리에 변환하여 주파수를 추출하는 단계; 및
미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 상기 주파수에 기반하여 상기 FSK 변조 신호를 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 데이터 스트림을 생성하는 단계는,
추출한 주파수들 중 가장 낮은 대역의 주파수 및 가장 높은 대역의 주파수를 상기 데이터 스트림의 프리앰블(preamble)의 비트코드로 복조하는 단계를 더 포함하는,
광학 신호 수신 방법.
An optical signal receiving method in which a processor of a signal receiving device including a camera performs at least a part of each step,
generating a grayscale image frame based on a sensor signal of the camera photographing a light source including a color LED;
generating an FSK-modulated signal by extracting grayscale level information from an area in which the light source is photographed in the grayscale image frame;
extracting a frequency by Fourier transforming the FSK modulated signal; and
Demodulating the FSK modulated signal using a Mary-Frequency Shift Keying (M-FSK) method based on a preset bit-frequency mapping table and the frequency to generate a data stream,
The generating of the data stream comprises:
The method further comprises demodulating a frequency of a lowest band and a frequency of a highest band among the extracted frequencies into a bit code of a preamble of the data stream,
How to receive an optical signal.
상기 데이터 스트림을 생성하는 단계는,
상기 프리앰블에 해당하는 주파수 대역 사이에서 균등한 대역 간격으로 위치한 주파수들을 상기 데이터 스트림의 페이로드(payload)의 비트코드로 복조하는 단계를 더 포함하는,
광학 신호 수신 방법.
14. The method of claim 13,
The generating of the data stream comprises:
The method further comprising demodulating frequencies located at equal band intervals between frequency bands corresponding to the preamble into bit codes of a payload of the data stream,
How to receive an optical signal.
적어도 하나의 프로세서; 및
상기 프로세서와 전기적으로 연결되고, 상기 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가,
컬러 LED를 포함하는 광원을 촬영한 상기 카메라의 센서 신호에 기반하여 회색조(grayscale) 이미지 프레임을 생성하고, 상기 회색조 이미지 프레임에서 상기 광원이 촬영된 영역으로부터 회색조 레벨 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하고, 상기 FSK 변조 신호를 푸리에 변환하여 주파수를 추출하고, 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 상기 주파수에 기반하여 상기 FSK 변조 신호를 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성하도록 야기하는 코드가 저장되고, 상기 비트-주파수 맵핑 테이블은 서로 다른 3개의 주파수에 대해 어느 하나의 동일한 비트 코드로의 맵핑을 포함하는,
광학 신호 수신 장치.
a camera for generating an image by receiving an optical signal;
at least one processor; and
It is electrically connected to the processor and includes a memory in which at least one code (code) executed by the processor is stored,
The memory, when executed by the processor, causes the processor to:
A grayscale image frame is generated based on a sensor signal of the camera photographing a light source including a color LED, and grayscale level information is extracted from the area where the light source is photographed in the grayscale image frame to generate an FSK modulation signal and Fourier transform the FSK modulated signal to extract a frequency, and demodulate the FSK modulated signal based on a preset bit-frequency mapping table and the frequency in an M-FSK (Mary-Frequency Shift Keying) method to obtain a data stream a code causing to generate is stored, wherein the bit-frequency mapping table includes mapping of three different frequencies to any one identical bit code;
Optical signal receiving device.
상기 서로 다른 3개의 주파수들은 각각 제1 주파수 대역, 제2 주파수 대역 및 제3 주파수 대역 중 어느 하나이고, 상기 제2 주파수 대역 및 상기 제3 주파수 대역은 각각 상기 제1 주파수 대역으로부터 동일한 차이만큼 떨어져 있는 주파수 대역들인,
광학 신호 수신 장치.
16. The method of claim 15,
Each of the three different frequencies is any one of a first frequency band, a second frequency band, and a third frequency band, and the second frequency band and the third frequency band are respectively separated by the same difference from the first frequency band frequency bands in
Optical signal receiving device.
Priority Applications (3)
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US18/339,171 US20230336250A1 (en) | 2021-05-06 | 2023-06-21 | Apparatus and method for optical wireless communication based on color m-ary frequency shift keying |
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KR1020210064815A KR102327442B1 (en) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | Apparatus and method for optical wireless communication based on color m-ary frequency shift keying and grayscale image |
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KR1020210064815A KR102327442B1 (en) | 2021-05-06 | 2021-05-20 | Apparatus and method for optical wireless communication based on color m-ary frequency shift keying and grayscale image |
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Cited By (1)
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