KR20100014737A - 가시광 송신장치, 가시광 수신장치, 가시광 통신시스템, 및 가시광 통신방법 - Google Patents

가시광 송신장치, 가시광 수신장치, 가시광 통신시스템, 및 가시광 통신방법 Download PDF

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Abstract

송신신호를 다중치 변조하여 송신하는 송신 장치와, 다중치 변조된 송신 신호를 복조하는 수신장치를 가지는 가시광 통신시스템이 제공된다. 송신장치는, 서로 다른 색으로 발광하는 복수의 발광소자와, 송신신호를 색도좌표에 대응시키는 색도좌표 계산부와, 송신신호에 대응된 색도에 의거하여 복수의 발광소자의 발광량을 제어하는 발광 제어부를 구비한다. 수신장치는, 서로 다른 색의 광을 수광하고, 그 수광량을 검출하는 복수의 수광소자와, 색마다 검출되는 수광량에 의거하여 색도좌표값을 산출하는 색도좌표 계산부와, 색도좌표값으로부터 송신신호를 복조하는 복조부를 구비한다.
Figure P1020097020581
가시광, 통신, 파장, 분할, 색도

Description

가시광 송신장치, 가시광 수신장치, 가시광 통신시스템, 및 가시광 통신방법{VISIBLE LIGHT TRANSMITTER, VISIBLE LIGHT RECEIVER, VISIBLE LIGHT COMMUNICATION SYSTEM, VISIBLE LIGHT COMMUNICATION METHOD}
본 발명은, 가시광 송신장치, 가시광 수신장치, 가시광 통신시스템, 및 가시광 통신방법에 관한 것이다.
최근에 가시광 영역의 광을 이용한 광 통신기술에 대단히 주목이 모아지고 있다. 특히, 발광 다이오드(LED;Light Emitting Diode) 등의 발광소자를 이용한 조명장치의 보급이 급속히 진행되고 있는 상황을 배경으로 하고, 옥 내외에 설치된 조명장치 등의 인프라(infrastructure)를 활용하여, 편리성이 풍부해진, 보다 고속의 데이터 통신을 실현시키기 위한 기술개발이 진행되고 있다.
상기와 같은 고속 광 데이터통신에 이용되는 발광수단으로서는, 인체나 의료기기 등에 대한 영향을 고려하면 LED가 가장 유력한 후보가 되지만, 보다 고속의 응답성능을 가지는 레이저 다이오드(LD;Laser Diode)나 슈퍼 발광 다이오드(SLD;Super Luminescent Diode)라고 하는 그 밖의 반도체 발광소자가 이용될 수도 있다. 또한, 광 통신에서의 데이타 전송속도는, 발광소자의 응답 속도에 의존한다고 하는 특징이 있다. 그 때문에, 광 통신에 있어서의 데이타 전송속도를 향상시 키는 수단으로서, 발광소자가 발광하는 1시그널 간에 많은 데이타를 안정되게 전송하는 기술이 요구되고 있다.
상기와 같은 문제점을 감안하여, 예를 들면, 일본 특허공개공보 제 2004-147063호(이하, 특허문헌 1)에는, 주파수 다중화된 신호에 따라, 광원의 발광량을 변화시키기 위한 제어 전압을 조정하는 구성이 개시되어 있다. 이 구성을 적용하면, 광원의 광량 변화, 또는 온/오프 제어에 의해 다중화된 데이타를 송신하는 것이 가능하게 되며, 다중화하지 않은 경우에 비하여, 보다 고속의 데이타 전송 속도를 실현하는 것이 가능하게 된다. 또한, 일본 특허공개 공보 제 2006-325085호(이하, 특허문헌 2)에는, 서로 다른 스펙트럼을 가지는 복수의 광원을 발광 제어하여, 각각 다른 데이타를 송신하는 구성이 개시되어 있다. 보다 상세하게는, ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)신호의 전환 타이밍의 위상변화에 디지털 값 (1, 0)을 대응하여 데이타 송신을 실현하는 구성이 개시되어 있다.
그러나, 상기의 특허문헌 1에 기재된 전송기술은, 광의 강도 변조를 이용해서 다중화된 데이타를 송신하기 때문에, 전송로에서의 광량 저하에 의해 전송 에러율이 증가한다고 하는 문제가 있다. 특히, 가시광 통신의 경우, 송신장치로서 이용되는 광원이 조명 기기일 경우, 차광 등의 영향에 의해 광량이 저하되므로, 전송 에러율의 증가에 따라 데이타 전송 속도가 저하된다. 아울러, 상기의 특허문헌 1에 기재된 전송 기술을 적용했다고 하더라도, 광원의 응답 한계까지 전송 레이트를 증가시키는 것이 용이하지 않다.
한편, 상기의 특허문헌 2에 기재된 전송 기술은, 데이타의 다중도가, 서로 다른 발광 스펙트럼을 가지는 광원의 수 이하이기 때문에, 기껏해야 몇 배 정도의 데이타 전송 속도의 향상밖에 예상할 수 없는 문제가 있다. 또, 광원이 발광하는 광이 백색 이외의 경우, 더욱 다중도가 저하한다고 하는 문제가 있다.
그래서, 본 발명은, 상기한 문제를 고려하여 안출된 것으로, 광원 수보다도 큰 다중치(multiple-value) 수로 변조된 데이타를 전송 가능하게 됨과 동시에, 전송로에서의 광량 저하에 기인하는 전송 에러율의 증가를 억제하는 것이 가능한, 가시광 송신장치, 가시광 수신장치, 가시광 통신시스템, 및 가시광 통신방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 하나의 관점에 의하면, 가시광 통신을 하는 송신장치와 수신장치를 가지는 가시광 통신시스템이 제공된다. 상기 송신장치는, 서로 다른 색으로 발광하는 복수의 발광부와, 디지털 값을 색도좌표값에 대응시키는 색도좌표 계산부와, 상기 디지털 값에 대응되는 색도좌표값에 의거하여 각 상기 발광부의 발광량을 제어하는 발광량 제어부를 구비함을 특징으로 한다. 상기 수신 장치는, 서로 다른 분광 특성을 가지는 복수의 수광부와, 상기 수광부마다 검출되는 수광량에 의거하여 색도좌표값을 계산하는 색도좌표 계산부와, 상기 색도좌표값으로부터 상기 디지털 값을 복조하는 복조부를 구비함을 특징으로 한다.
또, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 서로 다른 색으로 발광하는 복수의 발광부와, 디지털 값을 색도좌표값에 대응시키는 색도좌표 계산부와, 상기 디지털 값에 대응된 색도좌표값에 의거하여 각 상기 발광부의 발광량을 제어하는 발광량 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가시광 송신장치가 제공된다.
또, 상기 가시광 송신장치는, 상기 복수의 발광부로 이루어진 발광부군을 복수개 구비하도록 구성하는 것도 가능하다.
또, 상기 발광량 제어부는, 참조점이 되는 소정의 색도좌표값에 대응하는 발광량으로 상기 복수의 발광부를 정기적으로 발광시키도록 구성하는 것도 가능하다.
또, 상기 발광량 제어부는, 복수의 상기 발광부군의 일부를 이용하여, 참조점이 되는 소정의 색도좌표값에 대응하는 발광량으로 항상 발광시키도록 구성하는 것도 가능하다.
또, 상기 색도좌표 제어부는, DC-free 부호화된 송신신호를 상기 색도좌표값에 대응되도록 구성하는 것도 가능하다.
또, 상기 발광량 제어부는, PWM의 1주기 사이에 상기 각 발광부가 발광하는 총광량의 비율이 상기 디지털 값에 대응된 색도좌표값에 대응하도록, 상기 각 발광부의 발광량을 제어하도록 구성하는 것도 가능하다.
또, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 색도좌표값에 대응된 디지털 값을 복조하는 가시광 수신장치에 있어서, 서로 다른 분광 특성을 가지는 복수의 수광부와, 상기 수광부마다 검출되는 수광량에 의거하여 색도좌표값을 계산하는 색도좌표 계산부와, 상기 색도좌표값으로부터 상기 디지털 값을 복조하는 복조부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 가시광 수신장치는, 색 재현성을 보상하기 위한 리니어 매트릭스에 대하여, 상기 수광부마다 검출되는 수광량을 성분으로 하는 벡터를 연산하고, 상기 수광부마다 검출되는 수광량을 보정하는 색도좌표 보정부를 더 구비하도록 구성하는 것도 가능하다.
또, 상기 색도좌표 보정부는, 참조점이 되는 소정의 색도좌표값에 대응하는 광을 수신하여 검출되는 상기 수광부마다의 수광량과, 상기 참조점이 되는 소정의 색도좌표값으로부터 산출되는 상기 수광부마다의 수광량에 의거하여, 상기 리니어 매트릭스의 각 계수를 산출하도록 구성하는 것도 가능하다.
또, 상기 색도좌표 계산부는, 상기 색도좌표 계산부는, PWM의 1주기 사이에 각 상기 수광부가 검출한 총 수광량에 의거하여 상기 색도좌표값을 계산하도록 구성하는 것도 가능하다.
또, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 서로 다른 색으로 발광하는 복수의 발광부를 구비하는 송신장치와, 서로 다른 분광 특성을 가지는 복수의 수광부를 구비하는 수신장치를 가지는 가시광 통신시스템에서의 가시광 통신방법에 있어서, 상기 송신장치에 의해, 디지털 값을 색도좌표값에 대응시키는 색도좌표 계산단계와, 상기 송신장치에 의해, 상기 디지털 값에 대응된 색도좌표값에 의거하여 각 상기 발광부의 발광량을 제어하는 발광량 제어단계와, 상기 수신장치에 의해, 상기 수광부마다 검출되는 수광량에 의거하여 색도좌표값을 계산하는 색도좌표 계산단계와, 상기 수신장치에 의해, 상기 색도좌표값으로부터 상기 디지털 값을 복조하는 복조단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 서로 다른 색으로 발광하는 복수의 발광부를 구비하는 가시광 송신장치에서의 가시광 통신방법에 있어서, 디지털 값을 색도좌표값에 대응시키는 색도좌표 계산단계와, 상기 디지털 값에 대응된 색도좌표값에 의거하여 각 상기 발광부의 발광량을 제어하는 발광량 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 서로 다른 분광 특성을 가지는 복수의 수광부를 구비하고, 색도좌표값에 대응된 디지털 값을 복조하는 가시광 수신장치에서의 가시광 통신방법에 있어서, 상기 수광부마다 검출되는 수광량에 의거하여 색도좌표값을 계산하는 색도좌표 계산단계와, 상기 색도좌표값으로부터 상기 디지털 값을 복조하는 복조단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 구성을 적용하면, 디지털 값을 색도좌표에 대응하여 전송하는 것이 가능하게 되므로, 다중치 전송에 의해 데이타 전송속도를 향상시키는 것이 가능하게 됨과 동시에, 전송로에 있어서의 광량 감쇠의 영향을 받지 않기 때문에, 안정되게 높은 데이타 전송속도를 실현하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가시광 통신시스템의 구성을 나타내는 설명도,
도 2는 상기 제1 실시예에 따른 가시광 송신장치의 기능 구성을 나타내는 설명도,
도 3은 상기 제1 실시예에 따른 가시광 수신장치의 기능 구성을 나타내는 설명도,
도 4는 상기 제1 실시예에 따른 색도좌표 맵핑을 설명하기 위한 설명도,
도 5는 상기 제1 실시예에 따른 발광부의 공간배치를 나타내는 설명도.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 한편, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.
<본 발명에 관한 실시예>
우선, 본 발명의 일실시예에 관련된 가시광 통신시스템 1000에 대해서 설명한다. 본 실시예에 관련되는 가시광 통신시스템 1000은, 다중화된 디지털 값을 소정의 표색계(color system)의 색도좌표(chromaticity coordinates; 색)의 값에 대응시키는 구성과, 그 색도좌표 값이 나타내는 색도로 발광하도록 복수의 발광부를 제어하는 구성과, 색도 마다 수광한 광량의 비율에 따라서 색도좌표 값을 검출하는 구성과, 그 색도좌표 값으로부터 원래의 디지털 값을 복조하는 구성의 특징을 가진다. 이하, 도면을 참조하면서 보다 구체적으로 설명한다.
[가시광 통신시스템 1000의 구성]
우선, 도 1을 참조하면서, 본 실시예에 관련된 가시광 통신시스템 1000의 구성에 대해 설명한다. 도 1은, 본 실시예에 관한 가시광 통신시스템 1000의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 가시광 통신시스템 1000은, 주로 가시광 송신장치 100과, 가시광 수신장치 200에 의해 구성된다. 가시광 송신장치 100은, 주로 복수의 발광부 110과, 다중치 변조·발광 제어부 120에 의해 구성된다. 한편, 가시광 수신장치 200은, 주로 복수의 수광부 210과, 색도검출·복조부 220에 의해 구성된다. 도면 중에는 명시되어 있지 않지만, 가시광 송신장치 100은, 예를 들면 디지털 값을 비트마다 직/병렬 변환해서 다중화하는 직/병렬 변환부를 구비하여도 된다. 한편, 가시광 수신장치 200은, 예를 들면 복수의 비트 데이터를 병/직렬 변환하여 일련의(serial) 디지털 값을 복원하는 병/직렬 변환부를 구비하여도 된다.
(가시광 송신장치 100)
가시광 송신장치 100은, 다중치 변조·발광 제어부 120에 있어서, 입력된 디지털 값을 다중화하여 소정의 표색계의 색도좌표 값에 대응시킨다. 이때, 소정의 표색계에는, 변조 다중도에 따라서 복수의 색도점이 배치되어 있다. 이 색도점은, 정확히, 일반적인 전파영역의 다중치 통신방식에서 사용되는 콘스텔레이션(constellation) 상의 신호점에 대응된다. 단, 표색계의 색도좌표는, 색상과 채도를 동시에 표현할 수 있는 점에서 상기의 신호점과는 명확히 서로 다르다. 따라서, 채도를 표현할 수 있는 만큼 디지털 값의 다중도를 높일 수 있다.
또한, 다중치 변조·발광 제어부 120은, 디지털 값이 대응된 상기의 색도점이 나타내는 색도로 복수의 발광부 110을 발광시키기 위해서, 각 발광부 110의 발광량을 제어한다. 이 때, 다중치 변조·발광 제어부 120은, 모든 발광부 110이 발광하는 광량의 총합이 소정 값이 되도록 규격화한 후에, 각 발광부 110의 발광하는 광량의 비율을 결정할 수 있다. 즉, 다중치 변조·발광 제어부 120은, 다중화된 디 지털 값에 대응하는 변조신호를 각 발광부 110이 발광하는 광량의 비율에 대응시키는 것이다. 그 결과, 전송로에서의 광량 감소에 기인해서 전송 에러율이 저하하는 문제를 피할 수 있다.
(가시광 수신장치 200)
가시광 수신장치 200은, 서로 다른 파장의 수광 감도(분광 감도)를 가지는 복수의 수광부 210에 의해, 상기의 색도점에 대응하는 광을 수광하고, 파장(색)마다의 수광량을 측정한다. 그리고, 가시광 수신장치 200이 구비하는 색도검출·복조부 220은, 등색 함수(color matching function)를 이용하여 디지털 변환된 파장마다의 수광량으로부터 3개의 자극 값을 산출하여 색도점을 검출한다. 또한, 색도검출·복조부 220은, 그 색도점의 색도좌표 값에 대응하는 디지털 값을 복조한다. 이 때, 색도검출·복조부 220은, 가시광 송신장치 100이 구비하는 다중치 변조·발광 제어부 120이 이용한 소정의 표색계와 같은 표색계에 의거하여 디지털 값을 복조한다. 아울러, 색도검출·복조부 220은, 소정의 표색계에 배치된 색도점의 위치에 관한 정보를 미리 보유하고 있다고 가정한다.
이상, 본 실시예에 관련된 가시광 통신시스템 1000의 구성에 대해서 간단히 설명하였다. 상기의 구성에 의하면, 예를 들어 도 1에 나타낸 바와 같이, 임의의 다중치 신호 S2, S8, S6에 대응하는 색도점의 정보를 각 발광부 110이 발광하는 광량의 비율로서 전송하는 것이 가능하게 된다.그 결과, 발광부 110의 개수 이상으로 다중도를 크게 할 수 있게 됨과 동시에, 전송로에서의 광량 감소에 기인하여 전송 에러율이 저하되는 문제를 피할 수 있다. 이하, 가시광 송신장치 100, 및 가시광 수신장치 200의 기능 구성에 대해서, 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
[가시광 송신장치 100의 기능 구성]
다음으로, 도 2를 참조하면서, 본 실시예에 관한 가시광 송신장치 100의 기능 구성에 대하여 설명한다. 도 2는, 본 실시예에 관한 가시광 송신장치 100의 기능 구성을 나타낸 설명도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 가시광 송신장치 100은, 주로 색도좌표 계산부 122와, 발광량 제어부 124와, 광원 구동회로 112와, 광원 114에 의해 구성된다. 단, 색도좌표 계산부 122, 및 발광량 제어부 124는, 상기의 다중치 변조·발광 제어부 120을 구성한다. 또, 광원 구동회로 112, 및 광원 114는, 상기의 발광부 110을 구성한다. 또한, 도면 중에는 명시하고 있지 않지만, 상기의 직/병렬 변환부를 더 구비하여도 된다.
(색도좌표 계산부 122)
색도좌표 계산부 122는, 입력된 디지털 값 α을 색도점에 맵핑(mapping)한다. 즉, 색도좌표 계산부 122는, 소정의 다중치 수를 가지는 색도점 배치에 의거하여, 각　디지털 값을 해당하는 색도점의 색도좌표　값에 대응시킨다. 이때, 색도좌표 계산부 122는, 색도점을 배치하는 표색계로서, 예를 들면, 국제 조명위원회(CIE;Commission Internationale de I'Eclairage)에 의해 규정된 CIE 표색계(RGB, XYZ(Yxy), L*u*v*, L*a*b* 등) 이외에, 먼셀(Munsell) 표색계, 또는 오스트발트(Ostwald) 표색계 등의 모든 표색계를 이용할 수 있다. 이것은, 후술하는 바 와 같이, 본 실시예에 관한 가시광 통신시스템 1000이 분광 측색법과 같은 수법을 이용하여 색도 검출을 실현할 수 있기 때문이다.
여기서, 도 4를 참조하여, 색도좌표 계산부 122의 구체적인 기능에 대해서 간단히 설명한다. 도 4는, Yxy 표색계 상에 규정되는 소정의 색도점 배치를 나타낸 설명도이다. 아울러, 도 4에는 참고로 2°시야(실선)의 경우와 10°시야(점선)의 경우를 모두 나타내고 있다.
일 예로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 표색계에는 미리 소정의 색도점 배치 s가 설정되어 있다. 표색계의 종류, 및 색도점 배치의 정보는, 가시광 송신장치 100과 가시광 수신장치 200과의 사이에 미리 공유되어 있거나, 혹은 데이타 전송시에 소정의 수단으로 통지되어 공유된다. 도 4의 예는, 디지털 값을 4비트 다중화할 경우(변조 다중도=16)의 색도점 배치 s를 나타내고 있다. 각 색도점 S0∼S15에는, 예를 들어, 도 4(B)에 나타낸 바와 같은 디지털 값이 대응되어 있고, 색도좌표 계산부 122는, 입력되는 디지털 값 α에 따라서, 색도점 S0∼S15 중에서 해당하는 색도점을 선택하고, 그 색도점의 색도 좌표값 (x, y)를 결정한다.
예를 들면, 디지털 값 α=0x7인 경우, 색도좌표 계산부 122는, 색도점 S7을 선택하여 해당하는 색도 좌표값 (x, y)를 후술하는 발광량 제어부 124에 전송한다. 상기의 예가 나타내는 바와 같이, 다중도를 2M (M은 자연수)으로 하는 것에 의해, 하나의 색도점에 대하여 M비트의 디지털 값을 대응하여 데이타 전송하는 것이 가능하게 된다. 또한, 도 4(A)에 도시한 표색계 상의 색도점 배치에 관한 정보는, 도 4(B)에 나타낸 바와 같이 테이블화 되어 가시광 송신장치 100, 및 가시광 수신장치 200이 보유하는 것이 가능하다.
(발광량 제어부 124)
다시 도 2를 참조하여 설명한다. 발광량 제어부 124는, 색도좌표 계산부 122에 의해 결정된 색도 좌표값 (x, y)에 의거하여, 색도 좌표값 (x, y)가 나타내는 색도로 발광시키기 위하여, 광의 파장(색) 마다 발광부 110의 발광량을 결정한다. 특히, 발광량 제어부 124는, 색도 좌표값 (x, y)에 대응하는 색도를 실현하기 위해서, 광의 파장마다 발광량의 비율을 산출한다. 발광량 제어부 124는, 예를 들어 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 각 색을 혼합해서 색도 좌표값 (x, y)에 대응하는 색도를 실현시키기 위하여, 그 혼합 비율을 계산하고, 각 색의 발광량에 따라서 발광부 110을 구동하기 위한 구동 전압을 계산한다.
또, 발광량 제어부 124는, 발광부 110에 의해 발광되는 총 광량이 소정값이 되도록 각 색마다의 발광량을 결정하고, 그것에 대응하는 구동전압을 산출한다. 이것은, 색도좌표 값이 보통 휘도로 규격화되어 있으므로, 총 광량을 감안하여 발광부 110의 발광량을 제어하는 것이 바람직하기 때문이다. 발광량 제어부 124는, 색마다 산출된 구동 전압에서 후술하는 각 광원 114을 발광시키기 위해서, 후술하는 각 광원 구동회로 112에 구동회로 제어신호를 전송한다. 이 구동회로 제어신호는, 상기와 같이, 각 광원 114의 발광량(발광 강도)을 제어하기 위한 신호이다. 도 2의 예에서는, 발광량 제어부 124는, 3개의 구동회로 제어신호 a, b, c를 각각 광원 구동회로 (A) (B) (C)로 전송한다.
또한, 발광량 제어부 124는, 소정의 시간내에 각 광원 114가 발광하는 총 광량을 제어함으로써 색도를 표현하는 것도 가능하다. 즉, 발광량 제어부 124는, 소정의 시간내에 각 광원 114가 발광한 광량을 색마다 승산하고, 색마다의 승산값을 색마다의 수광량으로 하여 색도 좌표값을 계산했을 때, 상기의 색도 좌표값 (x, y)이 재현되는 바와 같이 각 광원 114의 구동 전압을 결정하는 것도 가능하다. 예를 들어, 가시광 송신장치 100이 PWM 제어하는 조명기기일 경우, PWM 주기에 맞춰서 광량의 적산값과 색도 좌표값 (x, y)를 대응하는 것에 의해, PWM 제어에 의한 영향을 제거하는 것이 가능하게 된다.
더욱이, 발광량 제어부 124는, 초기 설정시, 또는 정기적으로 소정의 색도 좌표점(이하, 참조점, 또는 특정 패턴)에 대응하는 색도에서 발광하는 바와 같이 각 광원 114의 발광량을 제어한다. 후술하는 바와 같이, 가시광 수신장치 200은, 송신측의 발광스펙트럼과 수신측의 분광 감도와의 차이를 보상(calibration)하는 리니어 매트릭스(linear matrix)를 색 재현성의 보정에 이용한다. 그 때문에, 가시광 송신장치 100은, 송신측의 발광 스펙트럼의 변화나 수신측의 분광 감도의 변화에 대응하기 위하여, 소정의 타이밍, 또는 정기적으로 상기 참조점에 대응하는 색도로 발광하는 것으로, 그 리니어 매트릭스의 값을 보정하기 위한 참조 신호를 송신할 수 있다.
(광원 구동회로 112)
광원 구동회로 112는, 발광량 제어부 124로부터 받은 구동회로 제어신호에 따라, 후술하는 광원 114의 발광량을 제어한다. 예를 들면, 광원(A) 114에 접속되 는 광원(A) 구동회로 112는, 구동회로 제어신호 a를 수신하고, 그 구동회로 제어신호 a가 나타내는 구동전압에서 광원(A) 114를 발광시킨다. 마찬가지로, 광원(B) 구동회로 112, 및 광원(C) 구동회로 112도, 각각 구동회로 제어신호 b, c에 따라서 광원(B) 114, 및 광원(C) 114를 발광시킨다.
(광원 114)
광원 114은, 광원 구동회로 112로부터 공급되는 구동전압에 따라 발광한다. 광원 114는, 예를 들면 LED, LD, 또는 SLD 등의 반도체 발광소자에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하지만, 형광등, 브라운관(CRT) 디스플레이장치, 플라즈마 디스플레이(Plasma Display Panel; PDP) 장치, 유기 전계발광(Electro Luminescence; EL) 디스플레이 장치, 또는 액정 디스플레이(LCD) 장치 등에 포함되는 발광 기구에 의해 구성될 수도 있다.
후단에서 상세하게 언급바는 바와 같이, 본 실시예에 관련된 가시광 통신시스템 1000은, 디지털 값을 색도좌표에 대응하여 데이타 전송하기 때문에, 파장변조 방식 등에 의한 데이타 전송과는 다르며, 광원 114의 스펙트럼 분포에 영향을 받지 않기 위해서이다. 예를 들면, 광원 114에 LED를 이용하여 발광한 백색광의 스펙트럼을 검출하면, R, G, B의 파장에 각각 대응하는 피크가 나타나지만, 상기의 각 디스플레이 장치 등을 이용해서 발광한 백색광의 스펙트럼을 검출하면, R, G, B의 파장에 대응하는 피크는 작고, 넓은 스펙트럼을 얻을 수 있다. 스펙트럼 형상이나 신호 강도에 의거하여 신호를 검출하는 구성을 채용하면, 상기 스펙트럼 형상의 차이가, 그대로 복조 데이타의 차이로서 나타나기 때문에, 광원으로서 채용하는 기기의 종류를 한정할 필요가 있지만, 본 실시예와 같이, 색도좌표를 이용하여 데이터를 전송할 경우, 그 광원 114의 종류에 의하지 않고 동일한 가시광 수신장치 200을 이용하여 신호를 수신할 수 있다. 그 결과, 상기와 같은 여러가지 발광기구를 가지는 광원 114에 대응할 수 있는 것이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 가시광 송신장치 100은, 복수의 광원 114를 가지고 있다. 광원 114는, 각각 고유의 발광 스펙트럼 분포를 가지며, 서로 다른 색의 광(La, Lb, Lc)을 발광할 수 있다. 또한, 각 광원 114는, 싱글 모드(single mode; 단일 파장)의 발진장치에 한정되는 것은 아니다. 또, 동일한 색으로 발광하는 복수의 광원 114의 그룹을 복수개 구성하고, 그룹 단위로 발광량을 제어하는 것도 가능하다. 그 경우, 예를 들면, 상기의 광원 구동회로 112가, 그룹마다 광원 114의 구동전압을 공급하도록 구성하거나, 혹은 상기의 발광량 제어부 124로부터, 동일한 그룹에 속하는 광원 114에 접속된 광원 구동회로 112에 대하여 동일한 구동회로 제어신호가 전송되도록 구성하게 된다. 다른 방법으로서, 각 그룹에 속하는 광원 114의 일부 또는 전부를 온/오프 제어하는 것에 의해, 그룹마다 광원 114의 발광 수를 제어하는 것으로 광의 색도를 조정하는 구성도 가능하다.
이상, 본 실시예에 관한 가시광 송신장치 100의 기능 구성에 대해서 설명하였다. 상기의 구성을 적용하면, 색도좌표를 이용해서 데이터를 전송하기 때문에, 가시광 송신장치 100이 구비하는 광원 114의 수 이상의 다중치 수로 데이터를 변조하는 것이 가능하게 되며, 1개의 펄스로 송신 가능한 데이타량이 증대되며, 보다 고속의 데이타 전송을 실현할 수 있다. 또한, 색마다의 발광량 비율에 정보를 싣는 것에 의해, 전송로에서의 광량의 감쇠에 따른 영향을 거의 받지 않으므로, 전송 에러율을 저감하는 것이 가능해진다. 아울러, 색도를 이용해서 데이터 전송을 하기 때문에, 그것에 포함되는 채도 분만큼 다중치 수를 증가하여 고속화를 도모하는 것이 가능하다고 하는 이점이 있으며, 뿐만아니라 광원 114의 종류를 선택하지 않는다는 이점도 있다.
[가시광 수신장치 200의 기능 구성]
다음에, 도 3을 참조하여, 본 실시예에 관한 가시광 수신장치 200의 기능 구성에 대해서 설명한다. 도 3은, 본 실시예에 관한 가시광 수신장치 200의 기능 구성을 나타내는 설명도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 가시광 수신장치 200은, 주로 필터 212와, 광전 변환소자 214과, AD변환 회로 216과, 색도좌표 보정부 222와, 색도좌표값 검출부 224와, 복조부 226에 의해 구성된다. 단, 필터 212, 광전 변환소자 214, 및 AD변환 회로 216은, 상기의 수광부 210을 구성한다. 또한, 색도좌표 보정부 222, 색도좌표값 검출부 224, 및 복조부 226은, 상기의 색도검출·복조부 220을 구성한다.
(필터 212, 광전 변환소자 214)
필터 212는, 특정의 분광 감도특성을 가지는 광학필터이다. 보다 구체적으로는, 필터 212는, 색마다 광을 분리하기 위한 칼라 필터이다. 필터 212를 통해서 광이 입사되면, 광전 변환소자 214는, 그 수광량에 따른 전력을 출력한다. 따라서, 필터 212와 광전 변환소자 214를 조합시키는 것에 의해, 색마다의 수광량을 검출할 수 있다.
광전 변환소자 214는, 예를 들어 포토다이오드(PD;Photo Diode, pn형 PD, pin형 PD, APD;Avalanche Photodiode) 등에 의해 구성되고, 수광량에 비례한 양의 전류가 출력된다. 그 때문에, 광전 변환소자 214는, 출력 전류의 크기에 따라서 신호를 출력할 수 있다. 한편, 본 실시예에 관련되는 가시광 통신시스템 1000에 있어서는, 후단에서 리니어 매트릭스를 이용한 색 재현성의 보정이 행하여지기 때문에, 가시광 수신장치 200의 분광 감도와, 가시광 송신장치 100의 스펙트럼 분포가 완전히 일치하지 않더라도 색도좌표 값의 검출이 가능하다.
(AD변환 회로 216)
AD변환 회로 216은, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 Ａ/D 컨버터이다. AD변환 회로 216은, 광전 변환소자 214로부터 출력되는 색마다의 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환한다. 예를 들면, 도 3의 예에서는, 필터(A')212를 통해서 광전 변환소자 214에 입사된 광이 아날로그 신호로 광전 변환된 후, 그 아날로그 신호가 AD 변환회로 216에 의해 디지털 신호 a'에 A/D 변환되며, 색도좌표 보정부 222에 입력된다. 마찬가지로, 필터(b'), (C') 212를 통해서 입사되는 광에 대응하여, 디지털 신호 b', c'가 색도좌표 보정부 222에 입력된다.
(색도좌표 보정부 222)
색도좌표 보정부 222는, 리니어 매트릭스법을 이용해서 색 재현성을 보상한다. 우선, 리니어 매트릭스법에 대해서 간단히 설명한다.
디지털 카메라나 비디오 카메라 등의 촬상장치에 있어서, 색 재현성을 보상하기 위해서 리니어 매트릭스법이라고 하는 색 보상기술이 적용된다. 이러한 촬상 장치는, 소정의 조건(예를 들면, 조광 조건이 일정, 등) 하에서 촬영된 샘플 화상(특정의 칼라 패턴 등)의 색 재현성과, 실제의 조건 하에서 촬영된 샘플 화상의 색 재현성을 비교하여, 리니어 매트릭스의 성분을 결정하는 기능을 가진다. 구체적으로는, 샘플 화상을 촬영하고, 실제로 촬영된 샘플 화상의 RGB 데이타(색마다 측정되는 수광량)를, 미리 유지하고 있는 샘플 화상의 RGB 데이타로 변환하는 행렬 요소를 결정하는 것이다.
그리고, 샘플 화상 이외의 화상에 대해서도, 촬영하여 얻어지는 RGB 데이타에 리니어 매트릭스를 연산하고, 필터 특성이나 수광 감도특성의 변화가 없을 경우의 RGB 데이타로 변환하는 것이다. 그 결과, 필터 특성이나 수광 감도특성이 변했다고 하더라도, 소정의 샘플 화상을 이용하여 리니어 매트릭스를 보정하는 것이 가능하게 되기 때문에, 항상 일정한 필터 특성이나 수광 감도특성에 의거하는 출력 결과를 얻을 수 있는 것이다.
상기한 바와 같이 색좌표를 이용해서 다중화된 데이터를 광 전송할 경우, 발광 스펙트럼이 분리한 광을 수신해서 복조하는 통상의 파장 다중방식의 경우와는 달리, 수신측의 분광 감도가 저하되면, 신호를 복조할 때에 에러율이 증가해 버린다. 또한, 수신측의 분광 감도는, 예를 들면 광전 변환소자 214의 분광 감도, 및 색 분리용 필터 212의 분광 감도 등에 의존하고 있어, 이것들이 변화되면 색 재현성에 영향이 생긴다.
그래서, 비디오 카메라나 디지털 카메라 등에서 이용되는 리니어 매트릭스법을 적용한다. 이 방법은, 하기 수학식1과 같이, 색(R, G, B) 마다 수광량을 소정의 행렬(리니어 매트릭스)에 연산하여 색 재현성이 보상된 색마다의 수광량(R', G', B')을 산출하는 방법이다. 또한, 비디오 카메라 등에서는, 색 재현성을 영상신호의 규격으로 정해진 이상형에 가깝게 하기 위하여 리니어 매트릭스법이 이용된다.
Figure 112009060487019-PCT00001
행렬의 성분 a11∼a33은, 필터 212, 및 광전 변환소자 214 등의 분광 감도에 의존해서 결정되는 계수이다. 리니어 매트릭스의 각 계수는, 수광량(R, G, B)와 보상후의 수광량(R', G', B')에 대해서, 적어도 3세트의 데이터를 이용함으로써 산출할 수 있다. 그래서, 가시광 송신장치 100은, 송신신호에 특정의 색도좌표 값(참조점)에 대응하는 참조신호를 혼합하여 정기적으로, 또는 소정의 타이밍으로 송신한다. 그리고, 가시광 수신장치 200은, 수광부 210을 통하여, 그 참조신호를 수신한 뒤에, 색도좌표 보정부 222에 의해 리니어 매트릭스의 각 계수를 산출할 수 있다. 물론, 참조점에 대응하는 보상 후의 수광량(R', G', B')의 값은, 미리 색도좌표 보정부 222가 유지하고 있는 것으로 한다. 또한, 색도좌표 보정부 222는, 3세트 이상의 데이타에 의거하여 최소 제곱법을 이용해서 리니어 매트릭스의 각 계수를 산출하는 것도 가능하다. 이 방법에 의하면, 보다 신뢰성이 높은 계수를 산출할 수 있다.
색도좌표 보정부 222는, 상기의 방법에 의거하여 산출된 리니어 매트릭스를 이용하여 상기 수학식1의 계산을 실행한다. 즉, 색도좌표 보정부 222는, 송신측의 색좌표와 수신측의 색좌표가 일치하도록 색 재현성을 보상한다. 그 결과, 가시광 송신장치 100의 발광 스펙트럼 분포와 가시광 수신장치 200의 분광 감도가 완전히 일치하지 않은 경우라도, 리니어 매트릭스 변환에 의해 양자의 색좌표를 대응시키는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, 가시광 송신장치 100이 구비하는 광원 114의 색의 조합이 바뀌어도, 색도점(S0∼S15)의 색도점 간격과 상대위치 관계를 알고 있으므로, 색도점에 대응된 디지털 값의 복호가 가능하게 된다.
또, 가시광 수신장치 200이 구비하는 수광부 210에, 가시광 송신장치 100 이외에서 입사되는 광(노이즈 광)이 있을 경우, 수광량(R, G, B)로부터 보정 후의 수광량(R', G', B')으로 변환할 때에 가산항이 부가된다. 따라서, 색도좌표 보정부 222는, 하기 수학식2의 연산을 실행하게 된다.
Figure 112009060487019-PCT00002
색도좌표 보정부 222는, 상기 수학식1 또는 상기 수학식2의 연산 처리를 실행하여 색마다의 수광량에 대응하는 디지털 신호 a', b', c'을 보상한 후, 보상후의 디지털 신호 a, b, c를 색도좌표값 검출부 224에 전송한다.
(색도좌표값 검출부 224)
색도좌표값 검출부 224는, 상기의 색도좌표 보정부 222에 의해 보상된 디지털신호 a, b, c에 의거하여 색도좌표값 (x, y)를 검출한다. 그 때, 색도좌표값 검출부 224는, 가시광 송신장치 100이 구비하는 색도좌표 계산부 122가 이용한 표색계에 의거하여 색도좌표값 (x, y)를 검출한다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 Yxy 표색계의 경우, 색도좌표값 검출부 224는, 인간의 눈에 대응하는 분광 감도를 나타내는 등색 함수를 이용하여 상기의 디지털 신호(a, b, c)로부터 3개의 자극값(X, Y, Z)을 산출하고, 그 산출 결과로부터 색도좌표값 (x, y)를 도출한다. 한편, 일반적인 분광 측색방법과 같이 하여, 디지털 신호(a, b, c)로부터 색도좌표값 (x, y)를 도출할 수 있다. 색도좌표값 검출부 224는, 상기한 방법에 의해 도출된 색도좌표값 (x, y)를 복조부 226에 전송한다.
또한, 가시광 송신장치 100이 구비하는 발광량 제어부 124가 PWM 제어를 고려하여 광원 114를 구동시킬 경우, PWM 주기에 맞춰 신호가 송신되기 때문에, 색도좌표값 검출부 224는, PWM의 1주기 또는 소정의 시간에 걸쳐 색마다 디지털 신호(a, b, c)를 승산하고, 그 승산값(A, B, C)에 따라서 색도좌표값 (x, y)를 도출한다.
일반적인 조명기기에서는, 광원을 PWM 구동하여 광량 조정하는 것에 의해, 발광시간을 길고 짧게 하여 사람이 감지하는 광량을 조정할 수 있다. 상기의 구성에 따르면, 적어도 PWM 의 1주기에 걸쳐 승산한 광량을 이용하여 색도좌표값 (x, y)를 측정하기 때문에, PWM 제어에 의한 영향을 거의 받지 않고 완료된다. 단, 각 광원 114의 PWM 주기가 동기할 필요가 있는 점에 주의가 필요하다.
(복조부 226)
복조부 226은, 색도좌표값 검출부 224로부터 전송되는 색도좌표값 (x, y)에 의거하여, 원래의 디지털 값 α를 복조한다. 복조부 226은, 가시광 송신장치 100이 구비하는 색도좌표 계산부 122가 이용한 표색계 상의 색도점 배치(도 4를 참조)에 의거하여, 상기의 색도좌표값 (x, y)가 나타내는 색도점에 대응하는 디지털 값 α를 검출할 수 있다. 단, 복조부 226은, 상기의 색도점 배치의 정보를 보유하고 있는 것으로 한다.
이상, 본 실시예에 관한 가시광 수신장치 200의 기능 구성에 대해서 상세하게 설명하였다. 상기한 구성을 적용하면, 색마다 수광량에 대응하는 색도좌표값을 산출하고, 그 색도좌표값에 의거하여 원래의 디지털 값 α를 복조하기 때문에, 전송로에서의 광량의 감쇠에 의한 전송 에러율의 증가를 억제할 수 있다. 또한, 리니어 매트릭스법을 이용해서 색 재현성을 보상하므로, 송신측의 발광 스펙트럼과 수신측의 수광 감도가 완전히 일치하지 않는 경우라도, 원래의 디지털 값 α를 복조하는 것이 가능하게 된다. 이하, 본 실시예에 관련한 가시광 통신시스템 1000의 구성을 적용하여 얻을 수 있는 효과에 대해서, 보다 상세하게 설명한다.
[본 실시예의 효과]
여기서, 본 실시예에 관련되는 가시광 통신시스템 1000의 구성을 적용했을 경우에 얻을 수 있는 효과에 대하여 상세하게 설명한다. 우선, 본 실시예와는 다른 관점에서 가시광 통신기술에 관한 고찰을 한 후에, 본 실시예가 가지는 효과에 대하여 대비해서 설명한다.
(고찰 1)
우선, 3종류 (R, G, B)의 광원을 각각 온 /오프 제어하여 가시광 통신을 하는 구성에 대해서 검토한다. 예를 들면, 광원 R, 광원 G, 광원 B의 각각이 독립해서 온 /오프 제어하는 구성에 따르면, R, G, B 각각이 1비트의 데이타를 전송하는 것이 가능해지므로, 그 조합에 의해 한번에 3비트의 데이터를 전송할 수 있게 된다. 이 때, R, G, B의 조합에 8진수를 대응시켜서 전송하는 구성도 생각할 수 있지만, 한번에 송신할 수 있는 데이터의 비트 수가 광원 수 이상이 되지 않기 때문에, 데이타의 전송 레이트를 향상시킬 수 없다. 이에 대하여, 상기의 본 실시예에 관한 가시광 통신시스템 1000은, 색도좌표에 다중치의 색도점을 배치해서 다중화된 디지털 값을 대응시키기 때문에, 상기의 Ｒ, G, B를 단순히 온 /오프 제어하는 구성에 대하여, 광원 수 이상의 다중화가 가능하게 되는 점에서 각별한 효과를 얻을 수 있다.
(고찰 2)
다음으로, 3종류(R, G, B)의 광원이 각각 발광하는 발광량의 절대치에 데이타를 대응시켜서 전송하는 구성에 대해서 검토한다. 예를 들면, 송신측에서 각 광원의 발광량을 조절해서 발광하고, 수신측에서 R, G, B의 각각의 수광량의 절대치를 관측하고, 각 수광량에 대응하는 데이타를 복조하는 구성을 고려할 수 있다. 이 구성에 의하면, 전송로에서 광량이 감쇠함에 따라서 복조시의 에러율이 증대한다고 하는 문제가 있다. 특히, 이 구성을 조명기기 등에 적용하면, 차광 등의 영향을 받아서 광량이 용이하게 감쇠하기 때문에, 전송 에러율이 증가하고, 그 결과 데이타 전송 속도를 증가시키는 것이 곤란하다. 이에 대하여, 상기의 본 실시예에 관련되는 가시광 통신시스템 1000은, 색도좌표에 디지털 값을 대응시켜서 송신하므로, 전송로에서 광량이 변화되었다고 하더라도, 색마다 측정되는 수광량의 비율(상대값)에 의거하여 색도좌표값이 검출되기 때문에, 광량의 변화가 복조시의 에러율에 거의 영향을 주지 않는 점에서 특별한 효과를 얻을 수 있다.
(고찰 3)
그 다음으로, 색상차에 디지털 값을 대응하여 송신하는 구성에 대하여 검토한다. 색상차는, 색상환의 각도로 표현할 수 있다. 예를 들면, 적색의 위치에 있는 색상으로 발광한 다음 타이밍에, 적색으로부터 시계방향으로 10°색상환을 이동한 색상으로 발광했을 때, 데이터 1을 나타내는 구성이 가능하다. 이 색상차를 이용하면, 본 실시예와 같이, 전송로에서의 광량 감쇠가 전송 에러율에 그다지 영향을 미치지 않는 이점을 얻을 수 있다. 그러나, 시계방향으로 10°이동할 때의 색상차에 데이터 1을 대응시키면, 연속해서 데이터 1을 전송했을 때에 색상이 일정 방향으로 크게 변화되기 때문에, 조명기기의 색이 크게 변화되고, 이용할 수 있는 조명기기 등의 종류가 한정된다고 하는 문제가 있다. 또한, 작은 색상차에 데이터를 대응시키면, 신호 식별정도가 저하되어 복조시의 전송 에러율이 증가하기 때문에, 결과로서 데이타 전송속도가 저하한다고 하는 문제도 있다. 이에 대하여, 본 실시예에 관련되는 가시광 통신시스템 1000은, 표색계 상에 형성된 색도점 배치에 의해 디지털 값을 다중치 변조하기 때문에, 연속해서 전송되는 데이타에 따르지 않으며 소정의 색상범위를 이용해서 다중화하는 것이 가능하게 되고, 조명 장치 등의 색상이 크게 변화될 일이 없는(광원의 종류나 용도를 고르지 않음) 각별한 효과가 있다. 또한, 색상차로 변조할 경우와 비교하면, 색도가 채도를 포함하는 만큼 다중치 변조가 가능하게 되어, 보다 고속의 데이타 전송이 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 관련된 가시광 통신시스템 1000은, 디지털 값을 색좌표에 대응시켜서 전송한다는 기본적인 특징에 의해 상기의 각별한 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 가시광 통신시스템 1000에 의해 얻을 수 있는 효과는, 이들 효과에 한정되지 않는다.
예를 들면, LED보다도 3원색(R, G, B)의 발광 스펙트럼이 넓은 액정 디스플레이장치나 플라즈마 디스플레이장치를 광원으로서 이용할 수 있는 효과가 있다. 색도좌표는, 광의 스펙트럼에 대응하는 것이 아니고, 등색 함수에 의한 응답을 규정하는 것이다. 그 때문에, 발광 스펙트럼이 다르더라도 동일한 색도좌표가 될 수 있는 것이다. 예를 들어, 넓은 발광 스펙트럼을 가지는 형광등의 백색과, LED의 Ｒ, G, B로 표현한 Ｒ, G, B (예를 들면, 623nm, 523nm, 456nm)에 강한 피크를 가지는 백색을 비교했을 경우이더라도 동일한 색도좌표가 된다. 따라서, 분광 스펙트럼의 형상에 따라 신호 식별을 하는 구성에 비하면, 광원의 스펙트럼 분포에 따르지 않고 신호 식별이 가능해지는 점에서 특별한 효과를 가진다.
또한, 다른 예로서, R, G, B의 3원색을 이용하지 않아도 된다는 효과가 있다. 수신측에서는, 색도점의 색도좌표값을 검지하면 되므로, 색도점 간격이 노이즈보다도 크게 설정되어 있으면 백색상태의 광이 아니더라도 데이터를 전송하는 것이 가능하다. 예를 들어, 파랑(B)과 초록(G)의 광원만을 이용해서 다중화하는 것도 가 능하다.
또 다른 예로서, 가시광 송신장치 100의 광원색을 변경하여도, 가시광 수신장치 200의 구성을 변경하지 않고 데이터의 전송이 가능하다고 하는 효과가 있다. 이것은, 참조점에 대응하는 색도에서 특정패턴을 송신하여 리니어 매트릭스를 보정하는 구성에 의한다. 초기 설정시, 소정의 타이밍, 또는 정기적으로 참조신호를 송신하여 리니어 매트릭스를 보정하는 구성을 적용하면, 색도점 간격과 상대위치 관계에 의거하여, 송신측의 색도좌표와 수신측의 색도좌표를 대응시킬 수 있기 때문에, 리니어 매트릭스를 변환한 색마다의 수광량에 따라서 색도좌표점을 검출하는 것이 가능해진다.
아울러, 다른 예로서, 전송되는 데이터로부터 클럭을 생성하는 것이 가능하기 때문, 여러가지 전송 속도에 대응할 수 있다는 효과도 있다.
이상, 본 실시예에 관련되는 가시광 통신시스템 1000이 가지는 효과에 대해서 상세하게 설명하였다. 상기와 같이, 통상적으로 이용되는 조명용 LED 등에서는, 비교적 저속의 변조밖에 실현되지 않기 때문에, 이것을 이용하는 광 통신에 있어서는 데이타 전송레이트를 높이는 기술은 중요하다. 그 점에서, 상기의 구성을 적용하면, 낮은 변조속도의 조명 기기를 이용해서 고속으로 데이터 전송을 행하는 것이 가능하게 된다. 한편, 상기의 구성에 있어서의 다중화의 상한은, 색도간 거리, 노이즈, 수광감도의 어긋남 폭, 및 전송 에러정정 능력에 따라 결정되며, 데이타 전송속도의 상한도 이들 요인에 의해 결정된다.
이상, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명했 지만, 본 발명은 관련되는 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 청구의 범위에 기재된 범주 내에서, 여러가지 변경예 또는 수정예를 예측할 수 있음은 당업자에는 자명하며, 그것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해될 수 있다.
예를 들면, 상기한 실시예에 관한 설명에서는, 전송 경로에 대해서 언급하지 않았지만, 상기의 실시예에 관한 기술은, 무선전송로에 더하여, 광섬유에 의한 전송 경로에도 대응 가능하다. 특히, 전송 경로에 있어서의 광량 감쇠에 대한 내성이 높기 때문에, 다중화된 신호를 이용하여 고속 광섬유 통신을 실현시키는 것도 가능하다.
또한, 상기의 실시예에 관한 설명에서는, 복수의 광원을 공간적으로 다중화하는 구성에 대해서는 언급하고 있지 않지만, 도 5에 나타낸 바와 같이, 동일한 구성을 가지는 복수의 광원군을 공간적(이차원적)으로 배치하여 다중화하는 것이 가능하다. 이 경우, 공간 다중화된 만큼만 고속으로 데이터 전송을 할 수 있다. 또, 도 5에 나타낸 바와 같이, 일부의 광원군으로부터 참조 신호를 송신하는 구성을 적용하면, 항상, 참조점에 대응하는 신호를 이용하여 리니어 매트릭스의 보정이 가능하게 되므로, 다른 광원으로부터 광이 입사했을 경우에도, 신속하게 원래의 상태로 복구될 수 있다. 또, 이 구성을 적용할 경우, 수신측의 구성에 있어서, 리니어 매트릭스의 보정을 항상 실행할 것인지, 혹은 소정의 타이밍으로 실행할 것인지를 설정해 두는 것도 가능하다.
아울러, 상기의 실시예에 관한 설명에서는, 색마다 분광 특성이 다른 복수의 수광부를 이용하여 색마다의 수광량을 측량하였지만, 1개의 분광 센서, 또는 1개의 검출기(detector)와 스펙트럼 분석기(spectrum analyzer)의 조합을 이용해서 광의 스펙트럼 분해를 실행하도록 구성하는 것도 가능하다. 또한, 송신측에서 DC-free 부호화된 신호를 이용하고, 사람의 눈에 단일 조명광으로서 보이도록 구성하는 것도 가능하다. 여기서, DC-free 부호란, 같은 수의 1과 0을 포함하는 부호이다.
이상에 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광원 수보다도 큰 다중치 수로 변조된 데이타가 전송 가능하게 됨과 동시에, 전송로에서의 광량 저하에 기인하는 전송 에러율의 증가를 억제하는 것이 가능하게 된다.

Claims (16)

  1. 가시광 통신을 하는 송신장치와 수신장치를 가지는 가시광 통신시스템에 있어서,
    상기 송신장치는,
    서로 다른 색으로 발광하는 복수의 발광부와,
    디지털 값을 색도좌표값에 대응시키는 색도좌표 계산부와,
    상기 디지털 값에 대응되는 색도좌표값에 의거하여 각 상기 발광부의 발광량을 제어하는 발광량 제어부를 구비하고,
    상기 수신 장치는,
    서로 다른 분광 특성을 가지는 복수의 수광부와,
    상기 수광부마다 검출되는 수광량에 의거하여 색도좌표값을 계산하는 색도좌표 계산부와,
    상기 색도좌표값으로부터 상기 디지털 값을 복조하는 복조부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신시스템.
  2. 서로 다른 색으로 발광하는 복수의 발광부와,
    디지털 값을 색도좌표값에 대응시키는 색도좌표 계산부와,
    상기 디지털 값에 대응된 색도좌표값에 의거하여 각 상기 발광부의 발광량을 제어하는 발광량 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가시광 송신장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 발광부에 의해 구성되는 발광부군을 복수개 구비하는 것을 특징으로 하는 가시광 송신장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 발광량 제어부는, 참조점이 되는 소정의 색도좌표값에 대응하는 발광량으로 상기 복수의 발광부를 정기적으로 발광시키는 것을 특징으로 하는 가시광 송신장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 발광량 제어부는, 참조점이 되는 소정의 색도좌표값에 대응하는 발광량으로 상기 복수의 발광부를 정기적으로 발광시키는 것을 특징으로 하는 가시광 송신장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 발광량 제어부는, 복수의 상기 발광부군의 일부를 이용하여, 참조점이 되는 소정의 색도좌표값에 대응하는 발광량으로 항상 발광시키는 것을 특징으로 하는 가시광 송신장치.
  7. 제 2항 내지 제 6항 중, 어느 한 항에 있어서,
    상기 색도좌표 계산부는, DC-free 부호화된 송신신호를 상기 색도좌표값에 대응시키는 것을 특징으로 하는 가시광 송신장치.
  8. 제 2항 내지 제 6항 중, 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광량 제어부는, PWM의 1주기 사이에 상기 각 발광부가 발광하는 총광량의 비율이 상기 디지털 값에 대응된 색도좌표값에 대응하도록, 상기 각 발광부의 발광량을 제어하는 것을 특징으로 하는 가시광 송신장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 발광량 제어부는, PWM의 1주기 사이에 상기 각 발광부가 발광하는 총광량의 비율이 상기 디지털 값에 대응된 색도좌표값에 대응하도록, 상기 각 발광부의 발광량을 제어하는 것을 특징으로 하는 가시광 송신장치.
  10. 색도좌표값에 대응된 디지털 값을 복조하는 가시광 수신장치에 있어서,
    서로 다른 분광 특성을 가지는 복수의 수광부와,
    상기 수광부마다 검출되는 수광량에 의거하여 색도좌표값을 계산하는 색도좌표 계산부와,
    상기 색도좌표값으로부터 상기 디지털 값을 복조하는 복조부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가시광 수신장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    색 재현성을 보상하기 위한 리니어 매트릭스에 대하여, 상기 수광부마다 검출되는 수광량을 성분으로 하는 벡터를 연산하고, 상기 수광부마다 검출되는 수광량을 보정하는 색도좌표 보정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가시광 수신장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 색도좌표 보정부는, 참조점이 되는 소정의 색도좌표값에 대응하는 광을 수신하여 검출되는 상기 수광부마다의 수광량과, 상기 참조점이 되는 소정의 색도좌표값으로부터 산출되는 상기 수광부마다의 수광량에 의거하여, 상기 리니어 매트릭스의 각 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 가시광 수신장치.
  13. 제 10항 내지 제 12항 중, 어느 한 항에 있어서,
    상기 색도좌표 계산부는, PWM의 1주기 사이에 각 상기 수광부가 검출한 총 수광량에 의거하여 상기 색도좌표값을 계산하는 것을 특징으로 하는 가시광 수신장치.
  14. 서로 다른 색으로 발광하는 복수의 발광부를 구비하는 송신장치와, 서로 다른 분광 특성을 가지는 복수의 수광부를 구비하는 수신장치를 가지는 가시광 통신 시스템에서의 가시광 통신방법에 있어서,
    상기 송신장치에 의해, 디지털 값을 색도좌표값에 대응시키는 색도좌표 계산단계와,
    상기 송신장치에 의해, 상기 디지털 값에 대응된 색도좌표값에 의거하여 각 상기 발광부의 발광량을 제어하는 발광량 제어단계와,
    상기 수신장치에 의해, 상기 수광부마다 검출되는 수광량에 의거하여 색도좌표값을 계산하는 색도좌표 계산단계와,
    상기 수신장치에 의해, 상기 색도좌표값으로부터 상기 디지털 값을 복조하는 복조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신방법.
  15. 서로 다른 색으로 발광하는 복수의 발광부를 구비하는 가시광 송신장치에서의 가시광 통신방법에 있어서,
    디지털 값을 색도좌표값에 대응시키는 색도좌표 계산단계와,
    상기 디지털 값에 대응된 색도좌표값에 의거하여 각 상기 발광부의 발광량을 제어하는 발광량 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신방법.
  16. 서로 다른 분광 특성을 가지는 복수의 수광부를 구비하고, 색도좌표값에 대응된 디지털 값을 복조하는 가시광 수신장치에서의 가시광 통신방법에 있어서,
    상기 수광부마다 검출되는 수광량에 의거하여 색도좌표값을 계산하는 색도좌표 계산단계와,
    상기 색도좌표값으로부터 상기 디지털 값을 복조하는 복조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신방법.
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