KR20060117413A

KR20060117413A - Ｏｏｋ 또는 ｐｓｋ 변복조를 이용한 무선 ｌｅｄ 통신시스템

Info

Publication number: KR20060117413A
Application number: KR1020050038815A
Authority: KR
Inventors: 이계산; 차재상
Original assignee: 이계산; 차재상
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2006-11-17
Also published as: KR100654935B1

Abstract

본 발명은 가시광을 발산하는 LED를 사용하는 무선 광통신 시스템에 관한 것으로, 특히 OOK-CDMA를 기반으로 하거나 on-off offset를 사용하여 OOK 신호를 PSK로 변환하는 형태의 시스템을 기반으로 하여, 무선광 통신을 위해서 차세대 조명기기로 각광받고 있는 가시광을 발산하는 LED(White-LED 및 Red, Green, Blue, Yellow LED)를 사용하여 무선 광통신을 수행하는데 적당하도록 한 가시광선을 발산하는 LED를 이용한 무선광 통신 시스템 및 이를 이용한 광통신 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 가시광선을 발산하는 LED를 이용한 무선광 통신 시스템을 이루는 구성수단은, 단극성 정보데이터들을 발생하는 정보데이터발생부와, 상기 정보데이터발생부로부터 발생된 단극성 정보데이터들을 단극형 확산코드 신호들로 변형하는 확산 처리부와, 상기 확산코드 신호를 특정 주파수 대역의 반송주파수에 실어서 변조하는 OOK(On-Off Keying)변조부와, 상기 변조된 신호를 송출하는 가시광 발광 LED를 포함하여 구성된 송신부와, 상기 송신부의 가시광 발광 LED로부터 송출된 광신호를 수신하는 포토디텍터(Photo-detector)와, 상기 수신된 신호로부터 상기 송신부에 의하여 송신된 신호를 추출하는 리시버필터(Receiver Filter)부와, 상기 추출된 신호로부터 원신호를 추출하는 역확산처리부와, 상기 복원된 신호로부터 정보데이터를 복원 생성하는 OOK복조부를 포함하여 구성된 수신부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

단극성코드, OOK, 무선광통신, LED

Description

ＯＯＫ 또는 ＰＳＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템{WIRELESS LED COMMUNICATION SYSTEM USING OOK OR PSK MODEM}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OOK 변복조를 이용한 무선 LED 통신 시스템의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PSK 변복조를 이용한 무선 LED 통신 시스템의 블록도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리시버필터의 세부 블록도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 신호 변환을 보여주는 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10,30 : 송신부 11 : 정보데이터발생부

13 : 확산처리부 15,31 : OOK변조부

17,35 : LED 20,40 : 수신부

21,41 : 포토디텍터(photo detector) 23,43 : 리시버필터(receiver filter)

25,45 : 등화기(equalizer) 27 : 역확산처리부

29,49 : OOK복조부 47 : 온오프오프셋(on-off offset)

종래의 무선 통신 시스템은 IS-95 및 IMT-2000과 같은 디지털 셀룰러 기반의 CDMA 통신시스템, 무선 홈 네트워크 및 무선 광 통신시스템 및 초광대역 무선통신 등이 있다.

이러한 종래의 무선 통신시스템에 있어서, IS-95 및 IMT-2000과 같은 디지털 셀룰러 기반의 CDMA 통신시스템과 무선 홈 네트워크 시스템에서는 시스템의 전송품질 개선과 더불어 전송 용량을 극대화 하기 위한 High DATA RATE 구현 기술들이 절실하게 요구되고 있다.

이러한 관점에서 그 대안 중의 하나로 제시되고 연구되고 있는 무선광통신 시스템인 적외선 통신은 초광대역을 제공하지만 적외선이 눈에 치명적인 단점으로 인해서 International Organization for Standardization (ISO)에서 정한 Eye- safety 규격에 따라 송신전력을 제한받는다.

이에 따라 수신율을 높이기 위해서 송수신 장치 모두 Field of View(FOV)가 좁은 소자를 사용한다. 이로 인해 송/수신단간 FOV가 어긋나거나 물리적인 장애물이 존재할 경우 통신이 단절되는 현상이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 무선광 통신을 위해서 차세대 조명기기로 각광받고 있는 가시광을 발산하는 LED(White-LED 및 Red, Green, Blue, Yellow LED)를 사용하는 무선광통신 시스템 및 이를 이용한 광통신 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 가시광을 발산하는 LED를 사용하여 조명장치와 무선광통신 시스템을 결합시킨 통합 시스템을 구성할 수 있고 적외선 통신에서 FOV를 확보하지 못할 경우 발생하는 통신 단절을 극복할 수 있는 초광대역 통신을 지원하는 가시광을 발산하는 LED를 사용하는 무선광통신 시스템 및 이를 이용한 광통신 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 가시광선을 발산하는 LED를 이용한 무선광 통신 시스템을 이루는 구성수단은, 단극성 정보데이터들을 발생하는 정보데이터발생부와, 상기 정보데이터발생부로부터 발생된 단극성 정보데이터들을 단극형 확산코드 신호들로 변형하는 확산 처리부와, 상기 확산코드 신호를 특정 주파수 대역의 반송주파수에 실어서 변조하는 OOK(On-Off Keying)변조부와, 상기 변조된 신호를 송출하는 가시광 발광 LED를 포함하여 구성된 송신부와, 상기 송신부의 가시광 발광 LED로부터 송출된 광신호를 수신하는 포토디텍터(Photo-detector)와, 상기 수신된 신호로부터 상기 송신부에 의하여 송신된 신호를 추출하는 리시버필터(Receiver Filter)부와, 상기 추출된 신호로부터 원신호를 추출하는 역확산처리부와, 상기 복원된 신호로부터 정보데이터를 복원 생성하는 OOK복조부를 포함하여 구성된 수신부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 OOK변조부에 의하여 변조된 신호는 다중화부에 의하여 CDM(Code Division Multiplexing) 처리되는 것이 바람직하고, 상기 다중화부에 의하여 CDM(Code Division Multiplexing) 처리된 신호는 CDMA(Code Division Multiple Access) 다중 접속부를 통해 상기 가시광 발광 LED에 의하여 송출되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 리시버필터(Receiver Filter)부는 특정 주파수 대역만 통과시켜 출력하는 밴드패스필터와, 상기 출력되는 신호중에 반송파 성분을 제거하여 단극형 확산 코드 패턴만을 출력하는 포락선 검파기와, 상기 반송파 성분이 제거된 단극형 확산 코드 패턴에 대하여 상관(correlation)처리를 수행하여 자기상관피크 값을 도출하는 정합필터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 리시버필터와 역확산처리부 사이에 상기 추출된 신호를 보정하기 위한 등화기(Equalizer)를 더 구비시켜 ISI(Inter-symbol interference)의 영향을 최대한 줄여 왜곡되지 않은 신호로 복구하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 정보데이터는 신호의 레벨이 있는 경우에는 "1", 신호의 레벨이 없는 경우에는 "0"인 단극성 데이터인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단극형 확산 코드는 코드간의 상호상관특성이 한지점에서 "0"이되는 한점직교이거나 일정시간구간 동안 연속적으로 상호상관특성이 "0"이되는 ZCD(Zero corelation duration) 특성을 가지거나 또는 일정시간구간 동안 연속적으로 상호상관특성이 "0"에 근접한 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 OOK(On-Off Keying)변조부는 소정의 스위칭회로를 통하여 상기 단극형 확산코드 신호에 특정한 주파수 대역을 가지는 반송파 캐리어를 곱하여 OOK(On-Off Keying)변조를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가시광 발광 LED는 White-LED, Red-LED, Green-LED, Blue-LED, Yellow-LED 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

한편, 또 다른 본 발명인 가시광선을 발산하는 엘이디(LED)를 이용한 무선광 통신 시스템을 이루는 구성수단은, 전송데이터들을 특정 주파수 대역에 실어서 변조하는 OOK(On-Off Keying)변조부와, 상기 OOK 변조된 신호들의 신호레벨의 변화를 통해 PSK 형태의 신호로 인식하도록하는 온오프오프셋(on-off offset)부와, 상기 온오프오프셋(on-off offset)부를 통해서 PSK(Phase Shift Keying)로 인식되는 신호를 송출하는 가시광 발광 LED를 포함하여 구성된 송신부와; 상기 송신부의 가시광 발광 LED로부터 송신되는 광신호를 수신하는 포토디텍터(Photo-detector)와, 상기 수신된 신호로부터 상기 송신부에 의하여 송신된 신호를 추출하는 리시버필터 (Receiver Filter)부와, 상기 추출된 신호를 OOK 형태의 신호로 변환하기 위한 온오프오프셋(on-off offset)부와, 상기 변환된 OOK 형태의 신호로부터 전송데이터를 복원 생성하는 OOK 복조부를 포함하여 구성된 수신부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 리시버필터(Receiver Filter)부는, 특정 주파수 대역만 통과시켜 출력하는 밴드패스필터와, 상기 출력되는 신호중에 반송파 성분을 제거하는 포락선 검파기와, 상기 반송파 성분이 제거된 신호를 수신부에 매칭시키는 정합필터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 리시버필터(Receiver Filter)부와 온오프오프셋(on-off offset)부 사이에 상기 추출된 신호를 보정하기 위한 등화기(Equalizer)를 더 구비시켜 ISI(Inter-symbol interference)의 영향을 최대한 줄여 왜곡되지 않은 신호로 복구하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 OOK(On-Off Keying)변조부는 소정의 스위칭회로를 통하여 상기 전송 데이터 신호에 특정한 주파수 대역을 가지는 반송파 캐리어를 곱하여 OOK(On-Off Keying)변조를 수행하고 "on" 상태에서만 상기 OOK 변조 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기와 같은 구성수단으로 이루어져 있는 본 발명인 가시광선을 발산 하는 엘이디를 이용한 무선광 통신 시스템에 관한 작용 및 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 OOK 변복조를 이용한 무선 LED 통신 시스템에 관한 세부 블록도이다. 본 발명의 제1 실시예는 가시광선을 발산하는 LED를 이용한 무선광 통신 시스템이 한점 직교 및 ZCD구간을 갖는 단극성 코드를 이용하여 OOK-CDMA 기반에서 수행된다.

도 1에 도시된 바와 같이 한점 직교 및 ZCD구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 가시광 발광 LED를 이용하는 무선광 통신 시스템은 송신부(10)와 수신부(20)로 이루어져 있다. 상기 송신부(10)는 LED 조명장치가 해당할 것이고, 상기 수신부(20)는 통신 단말기 또는 소정의 수신장치가 해당할 것이다.

상기 송신부(10)는 단극성 정보데이터들을 발생하는 정보데이터발생부(11)와, 정보데이터를 확산 처리하는 확산 처리부(13)와, 확산처리된 신호를 변조하는 OOK변조부(15)와, 변조된 신호를 송출하는 LED(17)를 포함하여 이루어져 있다.

그리고, 상기 수신부(20)는 상기 송신부(10)의 LED(17)로부터 송신되는 광신호를 수신하여 전기신호로 변환해주는 포토디텍터(Photo-detector)(21)와, 상기 수신되어 변환된 신호를 필터링하는 리시버필터(Receiver Filter)(23)와, 상기 필터링된 신호로부터 원 신호를 추출하기 위한 역확산처리부(27)와, 상기 추출된 신호로부터 전송된 정보데이터를 복조하는 OOK복조부(29)를 포함하여 이루어져 있다.

한편, 상기 리시버필터(Receiver Filter)(23)와 역확산처리부(27) 사이에는 도 1에 도시된 바와 같이, 등화기(이퀄라이져 : Equalizer)(25)가 구비되어 추출된 신호를 보정하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 송신부(10)의 정보데이터발생부(11)는 전송데이터를 “1”(신호의 레벨이 있는 형태) 또는 “0”(신호의 레벨이 없는 형태)의 형태로 구성된 단극성(unipolar) 정보데이터를 발생한다. 상기 정보데이터발생부(11)에서 발생한 단극성 정보데이터의 형태는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같다.

상기 정보데이터발생부(11)로부터 발생된 단극성 정보데이터는 확산처리부(13)에서 단극형 확산코드(unipolar spreading sequence)로 확산된다.

상기 단극형 확산코드는 상기 정보데이터발생부(11)에서 발생한 정보데이터보다 주파수가 높은 주파수를 가지며, 단극형 확산코드를 구성하는 신호는 “1”과 “0”과 같이 신호의 유무로 판정되는 단극형 신호로써 종래의 양극형(bipolar)신호와는 다른 형태를 갖는다. 상기 확산처리부(13)에서 생성된 단극형 확산코드 신호는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같다.

또한, 상기 단극형 확산코드는 코드간의 상호상관특성이 코드간의 칩동기가 확립된 한지점에서 “0”이되는 한점직교 또는 일정시간구간 동안 연속적으로 상호상관특성이 "0"이 되는 ZCD(zero correlation duration)특성을 갖거나 일정시간구간 동안 연속적으로 상호상관특성이 "0"에 근접한 특성을 갖는다.

상기 확산처리부(13)로부터 생성된 확산신호의 형태는 “0”과 “1”로 구성된 단극형(Uniploar)신호가 되는데, 상기 OOK변조부(15)에서는 상기 단극형 확산코드 신호에 특정한 주파수 대역을 차지하는 반송파 케리어를 곱함으로써 OOK(on-off keying) 변조를 행하게 된다.

상기 OOK변조부(15)는 “on"상태에서는 신호를 전송하고 ”off"상태에서는 신호의 레벨을 없애는 동작을 수행한다. 상기와 같은 동작은 스위칭회로 등을 통해서 간단하게 구현될 수 있다. 상기와 같은 OOK변조부(15)의 동작에 따라, 수신부에서는 비동기 검파도 용이하게 구현할 수 있다. 상기 OOK변조부(15)를 통해 출력되는 신호는 도 4의 (c)에 도시된 바와 같다.

상기 OOK변조부(15)에서 변조 및 확산된 신호는 가시광을 발산하는 LED(17)를 통하여 송신부(10) 외부로 송출시키게 된다. 상기 가시광 발광 LED는 White-LED, Red-LED, Green-LED, Blue-LED, Yellow-LED 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기 OOK변조부(15)에 의하여 변조된 신호는 다중화부(미도시)에 의하여 CDM(Code Division Multiplexing) 처리되어 송출되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 다중화부(미도시)에 의하여 CDM(Code Division Multiplexing) 처리된 신호는 CDMA(Code Division Multiple Access) 다중 접속부(미도시)를 통해 상기 가시광 발광 LED에 의하여 송출된다.

상기와 같이 LED(17)를 통해 송출된 신호는 수신부(20)의 포토디텍터(Photo-detector)(21)를 통해 수신부(20)측으로 입력된다.

상기 포토디텍터(Photo-detector)(21)로부터 출력된 신호는 리시버필터(Receiver Filter)(23)를 통해 반송파 성분이 포함된 특정 주파수 대역 성분이 모두 제거되고 참고 코드(reference code)를 이용하여 상관(correlation)처리된다.

상기 리시버필터(Receiver Filter)(23)는 도 3에 도시된 바와 같이, 특정 주파수 대역만 통과시키는 밴드패스 필터(23a), 반송파 내에 존재하던 특정 주파수 대역성분들은 모두 제거가 되는 포락선 검파기(23b)와, 수신된 단극형 확산코드 패턴으로 입력으로 받은 상태에서 자기 자신이 가지고 있는 참고 코드(reference code)를 이용하여 상관(correlation)처리를 행하는 정합필터(matched filter)(23c)로 구성되어 수신신호로부터 반송파 성분을 제거한다.

즉, 상기 포토디텍터(Photo-detector)(21)로부터 출력된 신호는 상기 리시버필터(23)의 밴드패스필터(23a)를 거쳐 특정 주파수 대역만 통과된 상태로 출력되고, 상기 밴드패스필터(23a)를 통해 특정 주파수 대역만 통과된 신호는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 포락선검파기(23b)를 통해서 반송파 성분이 제거된다.

상기 밴드패스 필터(23a)로부터 출력된 신호가 상기 포락선 검파기(23b)를 통과하게 되면, 반송파 내에 존재하던 특정주파수대역성분들은 모두 제거가 되고 포락선은 단극형 확산코드의 패턴만을 유지하게 된다. 상기 포락선 검파기(23b)로부터 출력되는 단극형 확산코드 패턴 신호는 도 4의 (d)에 도시된 바와 같다.

그리고, 상기 정합필터(23c)는 상기 단극형 확산코드 패턴을 입력으로 받은 상태에서 자기 자신이 가지고 있는 참고 코드(reference code)를 이용하여 상관(correlation)처리를 수행한다.

상기 리시버필터(Receiver Filter)(23)를 통해 출력되는 신호는 역확산처리부(27)를 통해 바로 원 신호로 복구될 수 있지만, 전송 중에 발생하는 노이즈를 제거하기 위하여 등화기(equalizer)(25) 통한 다음 상기 역확산처리부(27)로 전송된다.

즉, 상기 리시버필터(Receiver Filter)(23)로부터 반송파가 제거된 수신 신 호를 전달 받아 등화기(equalizer)(25)에서 수신 신호를 송신단에서 송출한 신호로 보정하도록 한다. 그리고, 상기 등화기(equalizer)(25)에서 보정된 신호는 역확산처리부(27)로 보내어 지고 역확산처리부(27)에서 OOK 형태의 신호로 변조한다.

상기 역확산처리부(27)에서 OOK 신호로 변조된 신호는 OOK복조부(29)로 보내어 지고 OOK복조부(29)에서 전송데이터로 최종 복구된다.

상기 OOK복조부(29)는 상관피크치를 임계치와 비교하여, 상기 상관피크치가 임계치 이상인 경우에는 상기 정보데이터를 “1”로 판정하고, 임계치 이하인 경우에는 상기 정보데이터를 “0”으로 판정함으로써, 수신된 데이터를 최종 복구한다.

이상에서 설명한 OOK-CDMA를 기반으로 한 가시광 발광 LED를 이용한 무선광통신 시스템에서 각 송신부와 수신부 사이에는 코드분할에 의한 직교성을 유지하기위하여 상호간에 특별히 약속으로 정하는 단극형 직교코드를 사용하게 되며, 정합필터는 이러한 약정된 코드가 입력신호로 입력되었을 때만 상관피크를 도출하게 되며, 관련이 없는 코드가 입력신호로 입력되는 경우는 상관특성이 0(zero)이 되므로 피크를 도출하지 않게 된다.

상기 정합필터로부터 출력되는 상관 피크치는 상기 등화기(equalizer)로 입력되며, 등화기에서는 상관 피크치를 입력받아 ISI(Inter-symbol interference)의 영향을 최대한 줄여 왜곡되지 않은 신호로 복구한다.

다음은, 제2 실시예에 따른 본 발명의 PKS 변복조를 이용한 무선 LED 통신 시스템에 관한 작용 및 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명 한다.

본 발명의 제2 실시예는 온오프오프셋(on-off offset)을 사용하여 OOK(on-off keying) 신호를 PSK(Phase Shift Keying)신호로 변환하여 광통신 시스템에서 사용할 수 있도록 하는 것을 기반으로 하는 가시광 발광 LED를 사용하는 무선광 통신 시스템이다. 여기서 상기 PSK(Phase Shift Keying) 변조는 BPSK 변조, QPSK 변조를 포함한다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가시광을 발산하는 LED를 이용한 무선광 통신 시스템의 블록도이다. 본 발명의 제2 실시예는 OOK(on-off keying)를 PSK(Phase Shift Keying)로 변환하는 온오프컨트롤러(on-off controller)를 이용하여 무선광 통신을 수행한다는 점에서 전술한 제1 실시예와 다르다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 본 발명인 가시광을 발산하는 LED를 이용한 무선광 통신 시스템은 송신부(30)와 수신부(40)로 이루어져 있다. 전술한 제1 실시예에 따른 본 발명과 같이 상기 송신부(30)는 LED 조명장치가 해당할 것이고, 상기 수신부(40)는 통신 단말기 또는 소정의 수신장치가 해당할 것이다.

상기 송신부(30)는 전송할 데이터를 신호로 변조하는 OOK변조부(31)와, OOK로 변조된 신호를 PSK 형태의 신호로 변환하는 온오프오프셋(on-off offset)(33)부와, PSK 형태로 변환된 신호를 송출하는 가시광 발광 LED(35)를 포함하여 이루어져 있다.

상기 수신부(40)는 상기 송신부(30)의 LED로부터 송신되는 광신호를 수신하여 전기신호로 변환해주는 포토디텍터(Photo-detector)(41)와, 상기 수신되어 변환 된 신호를 필터링하는 리시버필터(Receiver Filter)(43)와, 상기 필터링되어 추출된 신호를 OOK 형태의 신호로 변환하는 온오프오프셋(on-off offset)(47)부와, 상기 OOK 형태로 변환된 신호로부터 송신된 전송데이터를 복원하는 OOK복조부(49)를 포함하여 이루어져 있다.

한편, 상기 리시버필터(Receiver Filter)(43)와 온오프오프셋(on-off offset)(47)부 사이에는 상기 추출된 신호를 보정하기 위한 등화기(Equalizer)(45)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 송신부(30)의 OOK변조부(31)는 입력되는 데이터의 값에 따라서 특정한 주파수 대역을 차지하는 반송파 케리어를 곱함으로써 OOK(on-off keying) 변조를 행하게 된다.

상기 OOK변조부(31)는 “on" 상태에서는 신호를 전송하고 "off"상태에서는 신호의 레벨을 없애는 동작을 수행한다. 상기와 같은 동작은 스위칭회로 등을 통해서 간단하게 구현될 수 있다. 상기와 같은 OOK변조부(31)의 동작에 따라, 수신부(40)에서는 비동기 검파도 용이하게 구현할 수 있다.

상기 OOK변조부(31)에서 변조된 신호는 온오프오프셋(on-off offset)(33)부를 통과함으로써 OOK 신호이지만 PSK 형태의 신호로 표현할 수 있도록 한다. 상기 온오프오프셋(on-off offset)(33)부에서 PSK 형태로 표현된 신호는 가시광을 발산하는 LED(35)를 통하여 송신부(30) 외부로 송출시키게 된다.

상기와 같이 LED(35)를 통해 송출된 신호는 수신부(40)의 포토디텍터(Photo-detector)(41)를 통해 수신부(40)측으로 입력된다. 상기 가시광 발광 LED는 White- LED, Red-LED, Green-LED, Blue-LED, Yellow-LED 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기 포토디텍터(Photo-detector)(41)로부터 출력된 신호는 리시버필터(43)부를 통해 반송파를 포함한 특정 주파수 대역 성분을 제거된 상태로 출력된다.

상기 리시버필터(43)부는 도 3을 참조하여 설명한 제1 실시예와 동일하게 특정 주파수 대역만 통과시키는 밴드패스필터(23a)와, 반송파 내에 존재하던 특정 주파수 대역 성분을 모두 제거하는 포락선검파기(23b)와, 반송파 성분이 제거된 신호를 수신부에 매칭시키는 정합필터(23c)로 구성되어 수신신호로부터 반송파 성분을 제거한다.

즉, 상기 포토디텍터(Photo-detector)(41)로부터 출력된 신호는 밴드패스필터(23a)를 거쳐 특정 주파수 대역만 통과된 상태로 출력되고, 상기 밴드패스필터(23a)를 통해 특정 주파수 대역만 통과된 신호는 상기 포락선검파기(23b)를 통해서 반송파 성분이 제거된다.

상기 밴드패스필터(23a)로부터 출력된 신호가 상기 포락선 검파기(23b)를 통과하게 되면, 반송파 내에 존재하던 특정주파수대역성분들은 모두 제거가 되고 포락선은 BPSK로 표현 할수 있는 OOK신호가 된다. 따라서 리시버필터(Receiver Filter)(43)를 거쳐 반송파 성분이 제거된다.

상기 리시버필터(Receiver Filter)(43)로부터 반송파가 제거된 신호는 바로 온오프오프셋(on-off offset)(47)부에 전달되어 OOK 형태의 신호로 변환될 수 있지만, 등화기(equalizer)(45)를 통해 노이즈 성분이 제거된 후 온오프오프셋(on-off offset)(47)부로 전달되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 리시버필터(Receiver Filter)(43)로부터 반송파가 제거된 신호는 등화기(equalizer)(45)에 전달되어 송신단에서 송출한 신호로 보정된다. 그리고, 상기 등화기(equalizer)(45)에서 보정된 신호는 온오프오프셋(on-off offset)(47)부로 보내어져 OOK 형태의 신호로 변조된다.

상기 온오프오프셋(on-off offset)(47)부에서 OOK 신호로 변조된 신호는 OOK 복조부(49)로 보내어 지고 OOK 복조부(49)에서 전송데이터로 복구된다.

전술한 송신부(30)의 온오프오프셋(on-off offset)(33)부는 OOK로 변조된 신호의 레벨에 변화를 주어 “1”,“0”로 표현되는 OOK 신호를 “1”,“-1”로 표현할 수 있도록 하여 PSK 변조 방식을 사용하지 않고 PSK 변조를 한 것처럼 작용하도록 한다.

광통신은 빛의 유무로 데이터를 표현하므로 표현할 수 있는 것은 “1”과 “0”이다. “1”과 "0"을 신호레벨의 차이를 갖도록 하여 “1”->“1”, “0”->“-1”로 인식하도록 하는 것이다. 광통신에서 전달하는 신호를 PSK로 표현할 수 있도록 함으로써 신호체계에 유연성을 더하여 전체 시스템의 효율을 상승시키는 효과를 가져온다.

상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명인 가시광선을 발산하는 엘이디를 이용한 무선광 통신 시스템 및 그 방법에 의하면, 각각의 정보데이터와 또 다른 단극형 직교코드를 이용하여 코드분할에 의한 다중화(CDM : Code Division Muliplexing), 다중접속(CDMA : Code Division Multiplexing Access)을 행할 수 있는 장점이 있다.

즉, 한 개의 송신기 내에서는 데이터의 전송속도를 향상시키기 위하여 상호간에 직교하는 여러개의 단극형 직교코드 셋(SET)을 이용하여 정보데이터를 병렬로 변환하여 동시에 멀티코드형태로 병렬전송을 행할 수 있다. 또한, 각 송신기 마다 각자 고유한 확산코드를 할당하고 이들을 다중화해서 전송하는 방식에도 유용하다.

또한 각 송신기로부터 발생된 단극형 확산코드에 기반을 둔 OOK 변조신호는 단극형 확산코드와 곱해지고, 이러한 형태가 상호간에 직교하는 또다른 단극형 코드셋과 어울어져 다중채널 또는 기지국에 적용되어, 확산된 신호들 상호간에 한점직교 또는 ZCD 특성을 유지함으로 인해서 일정시간 구간동안 상호간에 간섭을 일으키지 않는 효과가 있다.

그러므로 송신기간 또는 기지국간 간섭문제(inter-cell interference; or inter-net-interference)는 물론이고, 한 셀내에서 기지국에 업링크할 경우에 발생되는 다중접속간섭(MAI; Multiple access interference)이나 다중경로에 의한 간섭(MPI; multi-path interference)과 같은 다양한 시간지연에 의한 간섭을 일정시간 이내에서 코드의 직교성으로 해결해 줄 수 있다는 큰 장점을 가진다.

또한, on-off offset단에서 on-off controller를 사용하여 OOK 변조된 신호를 PSK의 신호 패턴으로 바꾸어주어 광통신 시스템에서의 OOK 변조방식에 국한되는 것을 해결해 줄 수 있다는 장점을 가진다.

Claims

가시광선을 발산하는 엘이디(LED)를 이용한 무선광 통신 시스템에 있어서,

단극성 정보데이터들을 발생하는 정보데이터발생부와, 상기 정보데이터발생부로부터 발생된 단극성 정보데이터들을 단극형 확산코드 신호들로 변형하는 확산 처리부와, 상기 확산코드 신호를 특정 주파수 대역의 반송주파수에 실어서 변조하는 OOK(On-Off Keying)변조부와, 상기 변조된 신호를 송출하는 가시광 발광 LED를 포함하여 구성된 송신부와;

상기 송신부의 가시광 발광 LED로부터 송출된 광신호를 수신하는 포토디텍터(Photo-detector)와, 상기 수신된 신호로부터 상기 송신부에 의하여 송신된 신호를 추출하는 리시버필터(Receiver Filter)부와, 상기 추출된 신호로부터 CDM 신호에 포함된 자기채널신호를 추출하는 역확산처리부와, 상기 복원된 신호로부터 정보데이터를 복원 생성하는 OOK복조부를 포함하여 구성된 수신부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 ＯＯＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 OOK변조부에 의하여 변조된 신호는 다중화부에 의하여 CDM(Code Division Multiplexing) 처리되는 것을 특징으로 하는 ＯＯＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템.
청구항 2에 있어서,

상기 다중화부에 의하여 CDM(Code Division Multiplexing) 처리된 신호는 CDMA(Code Division Multiple Access) 다중 접속부를 통해 상기 가시광 발광 LED에 의하여 송출되는 것을 특징으로 하는 ＯＯＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 리시버필터(Receiver Filter)부는,

특정 주파수 대역만 통과시켜 출력하는 밴드패스필터와, 상기 출력되는 신호중에 반송파 성분을 제거하여 단극형 확산 코드 패턴만을 출력하는 포락선 검파기와, 상기 반송파 성분이 제거된 단극형 확산 코드 패턴에 대하여 상관(correlation)처리를 수행하여 자기상관피크 값을 도출하는 정합필터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 ＯＯＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 리시버필터와 역확산처리부 사이에는 상기 추출된 신호를 보정하기 위한 등화기(Equalizer)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 ＯＯＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 정보데이터는 신호의 레벨이 있는 경우에는 "1", 신호의 레벨이 없는 경우에는 "0"인 단극성 데이터인 것을 특징으로 하는 ＯＯＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 단극형 확산 코드는 코드간의 상호상관특성이 한지점에서 "0"이되는 한점직교이거나 일정시간구간 동안 연속적으로 상호상관특성이 "0"이되는 ZCD(Zero corelation duration) 특성을 가지거나 또는 일정시간구간 동안 연속적으로 상호상관특성이 "0"에 근접한 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 ＯＯＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 OOK(On-Off Keying)변조부는 소정의 스위칭회로를 통하여 상기 단극형 확산코드 신호에 특정한 주파수 대역을 가지는 반송파 캐리어를 곱하여 OOK(On-Off Keying)변조를 수행하는 것을 특징으로 하는 ＯＯＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 가시광 발광 LED는 White-LED, Red-LED, Green-LED, Blue-LED, Yellow-LED 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 ＯＯＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템.
청구항 4에 있어서,

상기 정합필터는 입력되는 단극형 확산코드패턴신호를 사전에 정해진 참고코드(reference code)를 이용하여 상관(correlation)처리하는 것을 특징으로 하는 ＯＯＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 OOK복조부는 상관피크치를 임계치와 비교하여, 상기 상관피크치가 임계치 이상인 경우에는 상기 정보데이터를 “1”로 판정하고, 임계치 이하인 경우에는 상기 정보데이터를 “0”으로 판정하는 것을 특징으로 하는 ＯＯＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템.
가시광선을 발산하는 엘이디(LED)를 이용한 무선광 통신 시스템에 있어서,

전송데이터들을 특정 주파수 대역에 실어서 변조하는 OOK(On-Off Keying)변조부와, 상기 OOK 변조된 신호들의 신호레벨의 변화를 통해 PSK 형태의 신호로 인식하도록하는 온오프오프셋(on-off offset)부와, 상기 온오프오프셋(on-off offset)부를 통해서 PSK(Phase Shift Keying)로 인식되는 신호를 송출하는 가시광 발광 LED를 포함하여 구성된 송신부와;

상기 송신부의 가시광 발광 LED로부터 송신되는 광신호를 수신하는 포토디텍터(Photo-detector)와, 상기 수신된 신호로부터 상기 송신부에 의하여 송신된 신호를 추출하는 리시버필터(Receiver Filter)부와, 상기 추출된 신호를 OOK 형태의 신호로 변환하기 위한 온오프오프셋(on-off offset)부와, 상기 변환된 OOK 형태의 신호로부터 전송데이터를 복원 생성하는 OOK 복조부를 포함하여 구성된 수신부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 ＰＳＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템.
청구항 12에 있어서, 상기 리시버필터(Receiver Filter)부는,

특정 주파수 대역만 통과시켜 출력하는 밴드패스필터와, 상기 출력되는 신호중에 반송파 성분을 제거하는 포락선 검파기와, 상기 반송파 성분이 제거된 신호를 수신부에 매칭시키는 정합필터를 포함하여 코드분할 및 코드분할 다중접속된 신호를 복원하는 것을 특징으로 하는 ＰＳＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스 템.
청구항 12에 있어서,

상기 리시버필터(Receiver Filter)부와 온오프오프셋(on-off offset)부 사이에는 상기 추출된 신호를 보정하기 위한 등화기(Equalizer)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 ＰＳＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템.
청구항 12에 있어서

상기 OOK(On-Off Keying)변조부는 소정의 스위칭회로를 통하여 상기 전송 데이터 신호에 특정한 주파수 대역을 가지는 반송파 캐리어를 곱하여 OOK(On-Off Keying)변조를 수행하고 "on" 상태에서만 상기 OOK 변조 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 ＰＳＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템.
청구항 12에 있어서,

상기 가시광 발광 LED는 White-LED, Red-LED, Green-LED, Blue-LED, Yellow-LED 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 ＰＳＫ 변복조를 이용한 무선 ＬＥＤ 통신 시스템.