KR20110014074A - Ｒｇｂ 색 조합을 이용하여 통신 품질을 표시하는 가시광 통신 장치 및 그 방법 - Google Patents

Ｒｇｂ 색 조합을 이용하여 통신 품질을 표시하는 가시광 통신 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 가시광 통신 장치는, 송신단말로부터 수신한 가시광 수신신호로부터 타겟 파장의 신호만을 필터링하는 타겟 신호 수신부; 타겟 파장의 신호의 특성을 이용하여 가시광 수신신호의 수신 품질을 판단하고, 수신 품질에 따라 타겟 파장과 상이한 파장을 갖는 하나 이상의 광원을 이용하여 가시적 신호를 생성하는 신호 생성부; 및 데이터가 전송되는 타겟 파장의 신호가 가시적 신호와 함께 송신되어 가시광 송신신호의 발광색이 변경되도록 하는 광신호 송신부를 구비한다. 본 발명에 의하면, 가시광을 이용한 통신에서 사용자로 하여금 현재의 통신 품질을 색으로 인식 가능하게 하는 효과를 갖는다.

Description

ＲＧＢ 색 조합을 이용하여 통신 품질을 표시하는 가시광 통신 장치 및 그 방법{Apparatus for visible light communication indicating communication quality using RGB color mixing and method thereof}
본 발명은 RGB 색 조합을 이용하여 통신 품질을 표시하는 가시광 통신 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 송신단말로부터 수신되는 가시광 수신신호의 수신 품질에 따라 발광색을 변경시켜 사용자가 통신 품질을 확인할 수 있도록 하는 가시광 통신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호:2009-P1-04-09K50, 과제명:가시광 무선통신 근거리 하위 계층 표준개발].
가시광선이란 전자기파 중에서 사람의 눈에 보이는 범위의 파장을 가지는 광선으로 파장으로는 380nm~780nm에 해당한다. 가시광선 내에는 파장에 따른 성질의 변화가 각각 색깔로 나타나며 빨강색으로부터 보라색으로 갈수록 파장이 짧아진다. 빨강색보다 파장이 긴 빛을 적외선이라 하고, 보라색보다 파장이 짧은 빛을 자외선이라고 한다. 단색광인 경우 610nm~700nm는 빨강, 590nm~610nm는 주황, 570nm~590nm는 노랑, 500nm~570nm는 초록, 450nm~500nm는 파랑, 400nm~450nm는 보라로 보인다. 각 파장의 색들의 혼합으로 다양한 색으로 보인다.
통신 영역에서의 빛을 이용한 통신 기술에는 적외선 영역을 사용하는 적외선 데이터 무선통신(IrDA), 가시광선을 이용한 가시광 무선통신, 광섬유를 이용한 광통신 등이 있다. 이중 가시광선을 이용한 가시광 무선통신은 가시광선을 이용한다는 점에서 다른 무선통신과 달리 통신 데이터를 전달하는 신호를 눈으로 직접 확인이 가능하다는 특징으로 가지고 있다.
적외선 데이터 통신(IrDA:Infrared Data Association)은 적외선 데이터 통신의 규격을 제정하기 위해 1993년에 설립된 민간 표준 단체이나 일반적으로는 IrDA가 정한 통신 규격을 가리키는 경우가 많다. PC에서 이용되는 주요 규격으로는 최대 데이터 전송 속도가 2.4~115.kbps인 IrDA1.0 및 1,152Mbps의 IrDA1.1이 있다. 이러한 적외선 통신은 앞서 설명한 850nm~900nm의 파장을 가지는 적외선 영역을 사용하여 통신을 하는 기술이다.
가시광 무선통신은 380n~780nm 영역의 파장을 이용하는 통신 기술로 IEEE 802.15WPAN(Wireless Personal Area Network)에서 Study Group으로 표준화가 진행 중이며, 국내에서는 한국정보통신기술협회(TTA)에서 가시광 무선통신 실무반이 운영 중이다.
대한민국 등록특허 제10-0770918호에는 "가시광 통신 장치에서 현재 상태에 따라 방출되는 가시광색 제어장치 및 방법"이 개시되어 있다. 이 등록특허에서는, 가시광 통신 장치에서 적어도 하나 이상의 통신 상태와 각 통신 상태를 나타내기 위한 발광색을 출력하기 위한 정보를 대응시켜 저장하고, 가시광 통신 모드 선택시 현재 통신 상태와 현재 통신 상태에 따른 발광색을 확인한 후, 통신을 위해 방출하는 가시광 신호의 색을 상기 확인된 발광색으로 방출함으로써 사용자가 직관적으로 현재 통신 상태를 확인할 수 있도록 하는 방법에 관하여 기술하고 있다. 상기한 등록특허는 '통신 상태'를 통신 링크 설정 상태, 데이터 전송 상태, 통신 링크 범위 이탈 상태로 구분하고, 각각의 통신 상태에 따라 설정된 제1색, 제2색, 제3색을 방출한다.
또한, 대한민국 공개특허 10-2009-0005794호에는 "가시광 통신 시스템에서 데이터 전송 프레임을 위한 가시적인 신호 생성 방법 및 장치"개시되어 있다. 이 공개특허에는, 송신측으로부터 다수의 프레임으로 구성된 특정의 데이터를 수신하는 과정과, 상기 송신측으로부터 측정된 RSSI(Received Signal Strength Indication:수신신호강도) 신호를 체크 및 변환하는 과정과, 상기 특정 데이터의 각 프레임이 순차적으로 수신되는 시점마다, 상기 변환된 RSSI를 확인하여, 각 프레임별 해당 통신채널의 상태를 차별화하여 가시광으로 표시하는 가시적인(visible) 신호의 수준을 결정하여 이를 상기 송신측으로 전송하는 과정과, 상기 특정 데이터의 순신이 완료되면, 상기 수신 완료된 특정의 데이터에 대한 수신 성공 여부에 따라 해당 응답메시지를 상기 송신측으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템에서 데이터 전송 프레임을 위한 가시적인 신호 생성 방법 및 장치에 관하여 기술하고 있다. 상기한 공개특허에서는 송신측에서 측정된 RSSI 신호를 판단 조건으로 하여 데이터 전송 프레임을 이용하여 신호의 점등 속도 및 색을 변화시키는 방법에 대해서 기술하고 있다.
하지만, 상기 선행기술들은 송신단말로부터 수신되는 패킷의 오류 발생을 검사하여 이를 RGB 색 조합을 통해 다양한 색으로 발광하여 표현함으로써, 사용자가 가시광 신호를 통해 전송되는 데이터의 수신 품질을 직관적으로 확인할 수 있도록 하는 방법을 제공하지 못하고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서,
송신단말로부터 수신되는 패킷의 오류 발생을 검사하여 이를 RGB 색 조합을 통해 다양한 색으로 발광하여 표현함으로써, 사용자가 가시광 신호를 통해 전송되는 데이터의 수신 품질을 직관적으로 확인할 수 있도록 하는 방법 및 가시광 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 장치는, 송신단말로부터 수신한 가시광 수신신호로부터 타겟 파장의 신호만을 필터링하는 타겟 신호 수신부; 상기 타겟 파장의 신호의 특성을 이용하여 상기 가시광 수신신호의 수신 품질을 판단하고, 상기 수신 품질에 따라 상기 타겟 파장과 상이한 파장을 갖는 하나 이상의 광원을 이용하여 가시적 신호를 생성하는 신호 생성부; 및 데이터가 전송되는 상기 타겟 파장의 신호가 상기 가시적 신호와 함께 송신되어 가시광 송신신호의 발광색이 변경되도록 하는 광신호 송신부를 구비한다.
특히, 상기 타겟 파장의 신호의 데이터 프레임에 대한 비트 오류를 검출하는 프레임 오류 처리부를 더 구비하고, 상기 신호 생성부는, 상기 프레임 오류 처리부에 의해 검출된 비트 오류 정보를 이용하여 상기 데이터 프레임의 비트 오류율을 계산하고, 상기 계산된 비트 오류율을 기반으로 상기 가시광 수신신호의 수신 품질을 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레임 오류 처리부는, 상기 가시광 수신신호의 데이터 프레임에 대한 비트 오류를 검출하는 비트오류 검출부; 및 상기 검출된 비트 오류 정보를 이용해 상기 데이터 프레임의 비트 오류 복구가 가능한지 여부를 판단하여 상기 데이터 프레임의 패킷 오류 정보를 등록하는 복구여부 판단부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신호 생성부는, 상기 비트오류 검출부에 의해 검출된 비트 오류 정보와 상기 데이터 프레임의 패킷 오류 정보를 저장하는 패킷수신정보 저장부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레임 오류 처리부는, 상기 복구여부 판단부의 판단결과에 따라 상기 데이터 프레임의 비트 오류를 복구하는 비트오류 복구부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신호 생성부는, 청색 광원 및 녹색 광원을 이용하여 상기 가시적 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신호 생성부는, 상기 가시광 수신신호의 수신 품질에 따라 상기 청색 광원 및 녹색 광원의 발광 비율을 달리하여 상기 가시적 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 청색 광원 및 녹색 광원의 발광 비율은, 미리 설정된 값 또는 사용자 입력 값에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 타겟 신호 수신부는, 적색 필터를 이용하여 상기 송신단말로부터 적색 광 신호만을 수신하는 것을 특징으로 한다
또한, 상기 광신호 송신부는, 청색 광을 발광하는 청색 발광 다이오드; 녹색 광을 발광하는 녹색 발광 다이오드; 및 적색 광을 이용하여 상기 송신단말로 데이터를 전송하는 적색 발광 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 발광색 변경 방법은, 송신단말로부터 수신한 가시광 수신신호로부터 타겟 파장의 신호만을 필터링하는 단계; 상기 타겟 파장의 신호의 특성을 이용하여 상기 가시광 수신신호의 수신 품질을 판단하는 단계; 상기 수신 품질에 따라 상기 타겟 파장과 상이한 파장을 갖는 하나 이상의 광원을 이용하여 가시적 신호를 생성하는 단계; 및 데이터가 전송되는 상기 타겟 파장의 신호가 상기 가시적 신호와 함께 송신되어 가시광 송신신호의 발광색이 변경되도록 하는 단계를 포함한다.
특히, 상기 타겟 파장의 신호의 특성을 이용하여 상기 가시광 수신신호의 수신 품질을 판단하는 단계는, 상기 타겟 파장의 신호의 데이터 프레임에 대한 비트 오류를 검출하는 단계; 상기 검출된 비트 오류 정보를 이용하여 상기 데이터 프레임의 비트 오류율을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 비트 오류율을 기반으로 상기 가시광 수신신호의 수신 품질을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 검출된 비트 오류 정보를 이용하여 상기 데이터 프레임의 비트 오류율을 계산하는 단계는, 상기 검출된 비트 오류 정보를 이용하여 상기 데이터 프레임의 비트 오류 복구가 가능한지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 데이터 프레임의 비트 오류를 복구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가시적 신호를 생성하는 단계는, 청색 광원과 녹색 광원을 이용하여 상기 가시적 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가시적 신호를 생성하는 단계는, 상기 가시광 수신신호의 수신 품질에 따라 상기 청색 광원 및 녹색 광원의 발광 비율을 달리하여 상기 가시적 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 타겟 파장의 신호만을 필터링하는 단계는, 적색 필터를 이용하여 상기 송신단말로부터 적색 광 신호만을 수신하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가시광 통신 발광색 변경 방법은, 송신단말로부터 수신한 가시광 수신신호로부터 타겟 파장의 신호만을 필터링하는 단계; 상기 필터링된 신호의 데이터 프레임에 대한 비트 오류를 검출하는 단계; 상기 검출된 비트 오류 정보를 기반으로 상기 데이터 프레임의 비트 오류가 복구 가능한지 여부를 판단하여 상기 데이터 프레임의 패킷 오류 정보를 등록하는 단계; 상기 비트 오류 정보 및 패킷 오류 정보를 이용하여 상기 데이터 프레임의 비트 오류율과 패킷 오류율을 계산하는 단계; 상기 계산된 비트 오류율과 패킷 오류율을 기반으로 상기 가시광 수신신호의 수신 품질을 판단하는 단계; 상기 수신 품질에 따라 하나 이상의 광원을 이용하여 가시적 신호를 생성하는 단계; 및 데이터가 전송되는 상기 타겟 파장의 신호가 상기 가시적 신호와 함께 송신되어 가시광 송신신호의 발광색이 변경되도록 하는 단계를 포함한다.
특히, 상기 가시적 신호를 생성하는 단계는, 상기 가시광 수신신호의 수신 품질에 따라 상기 청색 광원 및 녹색 광원의 발광 비율을 달리하여 상기 가시적 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 데이터 프레임의 패킷 오류 정보를 등록하는 단계는, 상기 데이터 프레임의 비트 오류가 복구 가능한 경우, 상기 데이터 프레임의 해당 패킷에 오류가 없음을 등록하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 타겟 파장의 신호만을 필터링하는 단계는, 적색 필터를 이용하여 상기 송신단말로부터 적색 광 신호만을 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
송신측과 수신측으로 이루어지는 가시광 통신 시스템에서 사용자로 하여금 현재의 통신 품질을 색으로 인식 가능하게 하는 효과를 갖는다. 보다 상세하게는, 송신단말로부터 수신되는 패킷의 오류 발생을 검사하여 이를 RGB 색 조합을 통해 다양한 색으로 발광하여 표현함으로써, 사용자가 가시광 신호를 통해 전송되는 데이터의 수신 품질을 직관적으로 확인할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 데이터 전송율이 우수한 적색 광 신호만을 이용하여 데이터를 전송하고, 이때 수신 품질에 따라 녹색 광 신호 및 청색 광 신호를 이용하여 각기 다른 발광색을 갖는 가시적 신호를 생성하여줌으로써, 광 신호 각각의 색이 조합된 다양한 RGB 조합색을 통해 사용자에게 현재의 통신 품질을 인식할 수 있게 함과 동시에, 빠르고 안정적으로 데이터를 전송할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가시광 통신 장치가 적용될 수 있는 단말기 간의 가시광 통신을 보여주는 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가시광 통신 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가시광 통신 발광색 변경 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 RGB 색 조합을 통해 통신 품질에 따라 가시광 통신 발광색을 변경하여 통신하는 가시광 통신 장치를 설명하기 위한 예시도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가시광 통신 장치가 적용될 수 있는 단말기 간의 가시광 통신을 보여주는 예시도이다.
도 1을 참조하면, 가시광 통신을 위한 가시광 통신 단말(10)은 발광 다이오드 소자를 구동시켜 원하는 데이터를 가시광 신호를 통해 가시광 통신 단말(20)로 전송한다. 이때, 가시광 통신 장치(20)는 가시광 수신부(예컨대, 카메라, 포토다이오드 등)를 이용하여 가시광 통신 장치(10)로부터 송신되는 가시광 신호를 수신한다.
도 2는 본 발명에 따른 가시광 통신 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치는 광신호 송수신부(120), 프레임 오류 처리부(140), 신호 생성부(160), 및 송수신 프레임 처리부(180)를 구비한다.
먼저, 광신호 송수신부(120)는 송신단말(도시 생략)로부터 전송되는 가시광 신호를 수신하고, 수신한 가시광 수신신호로부터 타겟 파장의 신호만을 필터링한다. 또한, 광신호 송수신부(120)는 데이터가 전송되는 상기 타겟 파장의 신호가 하나 이상의 광원을 이용하여 생성되는 가시적 신호와 함께 송신단말로 송신되도록 한다.
이를 위해, 광신호 송수신부(120)는 적색 광신호 수신부(122) 및 광신호 송신부(125)를 구비한다.
적색 광신호 수신부(122)는 적색 필터를 이용하여 송신단말로부터 전송되는 가시광 신호 중 적색 광 신호(타겟 파장의 신호)만을 필터링하여 수신한다. 이때 송신단말로부터 전송되는 가시광 신호에는 기본적으로 데이터 프레임을 전송하기 위한 적색 광신호가 포함되며, 여기에 적색 이외의 다른 색을 갖는 광신호가 추가로 포함될 수 있다(예컨대, RGB 조합색). 한편, 적색 광신호 수신부(122)는 본 명세서의 청구범위에 기재된 '타겟 신호 수신부'에 해당된다.
광신호 송신부(125)는 청색 광신호 송신부(124), 녹색 광신호 송신부(126), 및 적색 광신호 송신부(125)를 구비한다.
청색 광신호 송신부(124) 및 녹색 광신호 송신부(126)는 청색 LED(발광 다이오드 소자) 및 녹색 LED를 통해 구현될 수 있으며, 신호 생성부(160)의 제어에 따라 가시적 신호를 생성한다. 이때의 청색 광신호 송신부(124) 및 녹색 광신호 송신부(126)는 송신단말로부터 수신한 가시광 수신신호의 수신 품질에 따라, 신호 생성부(160)의 제어 하에 각각의 발광 비율을 달리하며 가시적 신호를 생성한다.
적색 광신호 송신부(125)는 송수신 프레임 처리부(180)로부터 송신단말로 전송한 데이터 프레임을 입력받고, 입력받은 데이터 프레임을 적색 광 신호를 이용하여 송신단말로 송신한다.
즉, 본 발명의 광신호 송신부(125)는 녹색 광 신호, 청색 광 신호, 및 적색 광 신호 각각의 색이 조합된 RGB 조합색을 갖는 가시광 신호를 생성하여 송신단말로 데이터 프레임을 전송함과 동시에, 송신단말로부터 수신한 가시광 신호의 수신품질을 RGB 조합색을 이용하여 표시한다.
예를 들어, RGB 조합색이 녹색에 가까울수록, 현재 송신단말로부터 수신한 가시광 신호의 수신 품질이 양호함을 나타내고, RGB 조합색이 적색에 가까울수록 현재 송신단말로부터 수신한 가시광 신호의 수신 품질이 좋지 못함을 나타내도록 할 수 있다. 물론 이는 사용자 설정에 따라 달라질 수 있으며, 현재 가시광 신호의 수신 품질을 나타내는 색이 특정 색에 국한되지 않는다.
프레임 오류 처리부(140)는 필터링된 적색 광 신호를 적색 광신호 수신부(122)로부터 전달받아, 적색 광신호의 데이터 프레임에 대한 비트 오류를 검출한다. 또한, 프레임 오류 처리부(140)는 검출된 비트 오류 정보를 기반으로 데이터 프레임의 비트 오류가 복구 가능한지를 판단하여, 데이터 프레임의 오류가 복구 가능한 경우에는 비트 오류를 복구하고, 복구된 데이터 프레임을 송수신 프레임 처리부(180)에 전달한다.
보다 상세하게는 프레임 오류 처리부(140)는 비트오류 검출부(142), 복구오류 판단부(144), 및 비트오류 복구부(146)를 구비한다.
비트오류 검출부(142)는 타겟 파장의 신호(적색 광 신호)의 데이터 프레임에 포함된 수신 패킷의 비트 오류를 검출한다. 그리고, 비트오류 검출부(142)는 검출된 수신 패킷의 비트 오류 정보를 복구오류 판단부(144)에 전달한다. 또한, 비트오류 검출부(142)는 검출된 수신 패킷의 비트 오류 정보를 신호 생성부(160)의 패킷수신정보 저장부(162)에 저장한다.
복구오류 판단부(144)는 비트오류 검출부(142)로부터 수신한 데이터 프레임에 대한 비트 오류 정보를 전달받아, 발생된 비트 오류가 복구 가능한 것인지를 판단한다. 복구오류 판단부(144)에서의 판단 결과, 비트 오류가 복구 가능한 경우에는 수신한 데이터 프레임을 비트오류 복구부(146)로 전달하여 발생된 비트 오류가 복구될 수 있도록 처리한다.
또한, 복구오류 판단부(144)는 수신한 데이터 프레임의 수신 패킷에 발생된 비트 오류가 복구가 가능한 경우에는, 해당 패킷에 오류가 없음을 패킷수신정보 저장부(162)에 등록한다. 하지만, 수신 패킷에 발생된 비트 오류가 복구가 불가능한 경우에는, 해당 패킷의 복구 불가능 정보(즉, 패킷 오류 정보)를 패킷수신정보 저장부(162)에 등록한다.
비트오류 복구부(146)는 복구오류 판단부(144)에서의 판단 결과, 수신한 패킷의 비트 오류가 복구 가능한 경우에는 해당 패킷의 비트 오류를 복구하고, 복구된 패킷을 송수신 프레임 처리부(180)에 전달한다. 이에 송수신 프레임 처리부(180)는 일련의 데이터 처리 절차에 따라 패킷을 처리하여, 가시광 통신 장치 간에 데이터 통신이 이루어질 수 있도록 처리한다. 한편, 복구오류 판단부(144) 및 비트오류 복구부(146)에서의 복구 여부 판단 및 비트 오류 복구는 패킷 단위로 수행될 수 있다.
신호 생성부(160)는 적색 광신호 수신부(122)를 통해 수신한 적색 광신호의 특성을 이용하여 가시광 수신신호의 수신 품질을 판단하고, 그 수신 품질에 따라 타겟 파장과 상이한 파장을 갖는 하나 이상의 광원을 이용하여 가시광 신호를 생성한다.
보다 상세하게는, 신호 생성부(160)는 패킷수신정보 저장부(162), 오류율 계산부(164), 가시적 신호 수준 결정부(166), 및 가시적 신호 생성부(168)를 구비한다.
패킷수신정보 저장부(162)는 송신단말로부터 수신한 데이터 프레임에 발생된 비트 오류 정보 및 패킷 오류 정보를 저장한다. 즉, 패킷수신정보 저장부(162)는 비트오류 검출부(142)로부터 비트 오류 정보를 전달받아 저장하고, 복구오류 판단부(144)로부터 패킷 오류 정보를 전달받아 저장한다.
오류율 계산부(164)는 복구오류 판단부(144)에서 매 패킷에 대한 복구 여부 판단이 끝나면, 패킷수신정보 저장부(162)에 저장된 비트 오류 정보 및 패킷 오류 정보를 이용하여 수신한 데이터 프레임의 비트 오류율(BER:Bit Error Rate) 및 패킷 오류율(PER:Packet Error Rate)을 계산하여 가시적 신호 수준 결정부(166)에 전달한다.
가시적 신호 수준 결정부(166)는 오류율 계산부(164)로부터 비트 오류율 및 패킷 오류율 정보를 입력받아, 입력받은 비트 오류율 및 패킷 오류율에 따라 청색 광신호 송신부(124) 및 녹색 광신호 송신부(126)의 발광 비율, 발광 빈도, 발광 및 무발광의 상대적 비율 등을 달리하여 구동시키기 위한 가시적인(visible) 신호의 수준을 결정한다. 여기서, 비트 오류율 및 패킷 오류율에 따른 청색 광신호 송신부(124) 및 녹색 광신호 송신부(126)의 가시적 신호의 수준은 미리 설정된 값 또는 사용자 입력 값에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 비트 오류율 및 패킷 오류율이 높을수록 녹색 광원에 비해 상대적으로 청색 광원의 발광 비율을 높게 하고, 비트 오류율 및 패킷 오류율이 낮을수록 녹색 광원에 비해 상대적으로 청색 광원의 발광 비율을 높게 할 수 있다.
가시적 신호 생성부(168)는 가시적 신호 수준 결정부(166)에 의해 결정된 가시적 신호의 수준에 따라 타겟 파장과 상이한 파장을 갖는 하나 이상의 광원을 이용하여 가시적 신호를 생성한다. 보다 상세하게는, 가시적 신호 생성부(168)는 송신단말로 데이터 프레임을 전송하는 적색 광원과 상이한 파장을 갖는 광원을 발광하는 청색 광신호 송신부(124) 및 녹색 광신호 송신부(126)를 이용하여 가시적 신호를 생성한다.
광신호 송신부(125)는 RGB 조합색 광신호를 송신한다.
이를 위해 광신호 송신부(125)는 청색 광신호 송신부(124), 녹색 광신호 송신부(126), 및 적색 광신호 송신부(128)를 구비한다.
청색 광신호 송신부(124) 및 녹색 광신호 송신부(126)는 청색 광을 발광하는 청색 LED 및 녹색 광을 발광하는 녹색 LED를 통해 구현될 수 있으며, 가시적 신호 수준 결정부(166)에서 결정된 가시적 신호의 수준에 따라 가시적 신호를 송신한다.
적색 광신호 송신부(128)은 송수신 프레임 처리부(180)으로부터 전송할 데이터 프레임을 입력받아, 이를 적색 광 신호를 이용하여 전송한다.
즉, 본 발명의 광신호 송신부(125)는 녹색 광 신호, 청색 광 신호, 및 적색 광 신호 각각의 색이 조합된 RGB 조합색을 갖는 가시광 신호를 생성하여 송신단말로 데이터 프레임을 전송함과 동시에, 송신단말로부터 수신한 가시광 신호의 수신품질을 RGB 조합색을 이용하여 표시한다.
도 3은 본 발명에 따른 수신측 가시광 통신 장치에서 수신 품질에 따라 가시광 통신 발광색을 변경하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저, 본 발명에 따른 수신측 가시광 통신 장치는 송신측 가시광 통신 장치로부터 통신 시작을 요청하는 신호를 수신한다(S100).
S100 단계에서의 통신 시작 요청에 따라, 통신이 시작되고 본 발명의 수신측 가시광 통신 장치(이하, 수신단말)는, 송신측 가시광 통신 장치(이하, 송신단말)로부터 가시광 신호를 통해 데이터 프레임을 수신한다(S105). 이때, 수신단말은 적색 필터를 이용하여 송신단말로부터 전송되는 가시광 신호 중 적색 광 신호만을 필터링하여 수신한다. 송신단말로부터 전송되는 가시광 신호에는 기본적으로 데이터 프레임을 전송하기 위한 적색 광신호가 포함되며, 여기에 적색 이외의 다른 색을 갖는 광신호가 추가로 포함될 수 있다.
다음으로, 수신단말은 송신단말로부터 수신한 데이터 프레임의 비트 오류를 검사한다(S110).
S110 단계의 비트 오류 검사를 통해 비트 오류가 검출되면(S115), 검출된 비트 오류 정보를 기반으로 송신단말로부터 수신한 데이터 프레임의 오류가 복구 가능한 수준인지 판단한다(S120).
S120 단계에서의 판단 결과, 데이터 프레임의 패킷에 발생한 비트 오류가 복구 가능한 수준이면, 발생한 비트 오류를 복구하고(S125), 해당 비트 오류 정보와 비트 오류가 복구되어 패킷에 오류가 없음(패킷 무오류 정보)을 저장수단에 등록한다(S130).
하지만, 수신 패킷에 발생된 비트 오류가 복구 불가능한 경우에는, 해당 비트 오류 정보와 해당 패킷의 복구 불가능 정보(패킷 오류 정보)를 저장수단에 등록한다(S135).
다음으로, 저장수단에 저장된 오류 정보를 이용하여 비트 오류율과 패킷 오류율을 계산한다(S140).
S140 단계를 통해 비트 오류율(BER)과 패킷 오류율(PER)이 계산되면, 계산된 오류율에 따라 적색 광 신호의 수신 품질을 판단하고, 그 수신 품질에 따라 가시적인(visible) 신호의 수준을 결정한다(S150).
S150 단계를 통해 가시적인 신호의 수준이 결정되면, 가시적인 신호 수준이 이전 수준에서 변경되었는지 판단한다(S155).
S155 단계에서의 판단 결과, 가시적인 신호의 수준이 변경되었으면, 변경된 가시적인 신호의 수준에 따라 녹색 광원과 청색 광원의 발광 비율, 발광 빈도, 및 발광과 무발광의 상대적 비율 등을 달리하여 해당 발광색을 갖는 가시적인 신호를 생성한다(S160). 이때, S160 단계에서 생성된 가시적인 신호는 데이터가 전송될 적색 광 신호와 함께 송신되어 RGB 조합색으로 나타나며, 이전과 다른 발광색을 갖게 된다.
한편, S155 단계에서의 판단 결과, 가시적인 신호의 수준이 변경되지 않았으면, S105 단계로 이동하여 다음 패킷을 수신하고 전술한 절차를 반복한다. 다음 패킷 수신으로 넘어가는 과정에서 통신이 종료 되었는지를 판단하여(S165) 통신 종료 또는 다음 패킷 수신을 진행한다.
본 발명에서는, 데이터 전송율이 우수한 적색 광 신호만을 이용하여 데이터를 전송하고, 이때 수신 품질에 따라 녹색 광 신호 및 청색 광 신호를 이용하여 각기 다른 발광색을 갖는 가시적 신호를 생성하여줌으로써, 광 신호 각각의 색이 조합된 다양한 RGB 조합색을 통해 사용자에게 현재의 통신 품질을 인식할 수 있게 함과 동시에, 빠르고 안정적으로 데이터를 전송할 수 있는 효과가 있다.
도 4를 참조하면, 도 4는 통신 상태에 따른 가시적인 색 변경이 가능한 두 가시광 통신 통신 장치 사이의 통신 방법에 대한 예시도이다.
참조부호 420과 430는 녹색 LED(426), 청색 LED(424), 적색 LED(428)와 적색 광 신호가 필터링이 되는 적색 PD(422)로 구성된 가시광 통신 소자이다.
녹색 LED(426)와 청색 LED(424)는 가시광 수신신호의 수신 품질에 따라 다른 가시적 신호를 생성하고, 통신 데이터 전송을 위한 적색 LED(428)는 데이터 신호를 송신한다. 그리고, 적색 필터링이 되는 적색 PD(422)는 적색 광 신호만 수신하고, 수신한 적색 광 신호의 데이터 프레임을 다음 단에서 처리할 수 있도록 출력한다.
도 5를 참조하면, 도 5는 통신 상태에 따른 가시적인 색 변경이 가능한 가시광 통신 장치와 가시적인 색 변경이 불가능한 가시광 통신 장치 사이의 통신 방법에 대한 예시도이다.
참조부호 450은 가시적 신호 생성이 불가능한 적색 LED(428)만을 가진 가시광 통신 소자이며, 참조부호 430은 녹색 LED(426), 청색 LED(424), 적색 LED(428)와 적색 광 신호가 필터링이 되는 적색 PD(422)로 구성된 가시광 통신 소자이다. 도 5에서 참조부호 430은 도 4에서와 마찬가지로, 녹색 LED(426)와 청색 LED(424)는 가시광 수신신호의 수신 품질에 따라 다른 가시적 신호를 생성하고, 통신 데이터 전송을 위한 적색 LED(428)는 데이터 신호를 송신한다. 그리고, 적색 필터링이 되는 적색 PD(422)는 적색 광 신호만 수신하고, 수신한 적색 광 신호의 데이터 프레임을 다음 단에서 처리할 수 있도록 출력한다.
반면, 참조부호 450는 적색 LED(428)와 적색 PD(422)만을 구비하는 가시광 통신 소자이다. 적색 LED(428)는 데이터 신호를 송신하고, 적색 PD(422) 적색 광 신호만 수신한다. 즉, 참조부호 430 소자를 사용하는 가시광 통신 장치만이 통신 상태에 따라 색이 변경된다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 송신단말로부터 수신되는 패킷의 오류 발생을 검사하여 이를 RGB 색 조합을 통해 다양한 색으로 발광하여 표현함으로써, 사용자가 가시광 신호를 통해 전송되는 데이터의 수신 품질을 직관적으로 확인할 수 있는 효과가 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10,20,100:가시광 통신 장치 120:광신호 송수신부
122:적색 광신호 수신부 124:청색 광신호 송신부
125:광신호 송신부 126:녹색 광신호 송신부
128:적색 광신호 송신부 140:프레임 오류 처리부
142:비트오류 검출부 144:복구오류 판단부
146:비트오류 복구부 160:신호 생성부
162:패킷수신정보 저장부 164:오류율 계산부
166:가시적 신호 결정부 168:가시적 신호 생성부
180:송수신 프레임 처리부

Claims (20)

  1. 송신단말로부터 수신한 가시광 수신신호로부터 타겟 파장의 신호만을 필터링하는 타겟 신호 수신부;
    상기 타겟 파장의 신호의 특성을 이용하여 상기 가시광 수신신호의 수신 품질을 판단하고, 상기 수신 품질에 따라 상기 타겟 파장과 상이한 파장을 갖는 하나 이상의 광원을 이용하여 가시적 신호를 생성하는 신호 생성부; 및
    데이터가 전송되는 상기 타겟 파장의 신호가 상기 가시적 신호와 함께 송신되어 가시광 송신신호의 발광색이 변경되도록 하는 광신호 송신부를 구비하는, 가시광 통신 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 타겟 파장의 신호의 데이터 프레임에 대한 비트 오류를 검출하는 프레임 오류 처리부를 더 구비하고,
    상기 신호 생성부는,
    상기 프레임 오류 처리부에 의해 검출된 비트 오류 정보를 이용하여 상기 데이터 프레임의 비트 오류율을 계산하고, 상기 계산된 비트 오류율을 기반으로 상기 가시광 수신신호의 수신 품질을 판단하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 프레임 오류 처리부는,
    상기 가시광 수신신호의 데이터 프레임에 대한 비트 오류를 검출하는 비트오류 검출부; 및
    상기 검출된 비트 오류 정보를 이용해 상기 데이터 프레임의 비트 오류 복구가 가능한지 여부를 판단하여 상기 데이터 프레임의 패킷 오류 정보를 등록하는 복구여부 판단부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 신호 생성부는,
    상기 비트오류 검출부에 의해 검출된 비트 오류 정보와 상기 데이터 프레임의 패킷 오류 정보를 저장하는 패킷수신정보 저장부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 프레임 오류 처리부는,
    상기 복구여부 판단부의 판단결과에 따라 상기 데이터 프레임의 비트 오류를 복구하는 비트오류 복구부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 생성부는,
    청색 광원 및 녹색 광원을 이용하여 상기 가시적 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 신호 생성부는,
    상기 가시광 수신신호의 수신 품질에 따라 상기 청색 광원 및 녹색 광원의 발광 비율을 달리하여 상기 가시적 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 청색 광원 및 녹색 광원의 발광 비율은, 미리 설정된 값 또는 사용자 입력 값에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 타겟 신호 수신부는,
    적색 필터를 이용하여 상기 송신단말로부터 적색 광 신호만을 수신하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 광신호 송신부는,
    청색 광을 발광하는 청색 발광 다이오드;
    녹색 광을 발광하는 녹색 발광 다이오드; 및
    적색 광을 이용하여 상기 송신단말로 데이터를 전송하는 적색 발광 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 장치.
  11. 송신단말로부터 수신한 가시광 수신신호로부터 타겟 파장의 신호만을 필터링하는 단계;
    상기 타겟 파장의 신호의 특성을 이용하여 상기 가시광 수신신호의 수신 품질을 판단하는 단계;
    상기 수신 품질에 따라 상기 타겟 파장과 상이한 파장을 갖는 하나 이상의 광원을 이용하여 가시적 신호를 생성하는 단계; 및
    데이터가 전송되는 상기 타겟 파장의 신호가 상기 가시적 신호와 함께 송신되어 가시광 송신신호의 발광색이 변경되도록 하는 단계를 포함하는, 가시광 통신 발광색 변경 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 타겟 파장의 신호의 특성을 이용하여 상기 가시광 수신신호의 수신 품질을 판단하는 단계는,
    상기 타겟 파장의 신호의 데이터 프레임에 대한 비트 오류를 검출하는 단계;
    상기 검출된 비트 오류 정보를 이용하여 상기 데이터 프레임의 비트 오류율을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 비트 오류율을 기반으로 상기 가시광 수신신호의 수신 품질을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 발광색 변경 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 검출된 비트 오류 정보를 이용하여 상기 데이터 프레임의 비트 오류율을 계산하는 단계는,
    상기 검출된 비트 오류 정보를 이용하여 상기 데이터 프레임의 비트 오류 복구가 가능한지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 데이터 프레임의 비트 오류를 복구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 발광색 변경 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 가시적 신호를 생성하는 단계는,
    청색 광원과 녹색 광원을 이용하여 상기 가시적 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 발광색 변경 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 가시적 신호를 생성하는 단계는,
    상기 가시광 수신신호의 수신 품질에 따라 상기 청색 광원 및 녹색 광원의 발광 비율을 달리하여 상기 가시적 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 발광색 변경 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 타겟 파장의 신호만을 필터링하는 단계는,
    적색 필터를 이용하여 상기 송신단말로부터 적색 광 신호만을 수신하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 발광색 변경 방법.
  17. 송신단말로부터 수신한 가시광 수신신호로부터 타겟 파장의 신호만을 필터링하는 단계;
    상기 필터링된 신호의 데이터 프레임에 대한 비트 오류를 검출하는 단계;
    상기 검출된 비트 오류 정보를 기반으로 상기 데이터 프레임의 비트 오류가 복구 가능한지 여부를 판단하여 상기 데이터 프레임의 패킷 오류 정보를 등록하는 단계;
    상기 비트 오류 정보 및 패킷 오류 정보를 이용하여 상기 데이터 프레임의 비트 오류율과 패킷 오류율을 계산하는 단계;
    상기 계산된 비트 오류율과 패킷 오류율을 기반으로 상기 가시광 수신신호의 수신 품질을 판단하는 단계;
    상기 수신 품질에 따라 하나 이상의 광원을 이용하여 가시적 신호를 생성하는 단계; 및
    데이터가 전송되는 상기 타겟 파장의 신호가 상기 가시적 신호와 함께 송신되어 가시광 송신신호의 발광색이 변경되도록 하는 단계를 포함하는, 가시광 통신 발광색 변경 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 가시적 신호를 생성하는 단계는,
    상기 가시광 수신신호의 수신 품질에 따라 상기 청색 광원 및 녹색 광원의 발광 비율을 달리하여 상기 가시적 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 발광색 변경 방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 데이터 프레임의 패킷 오류 정보를 등록하는 단계는,
    상기 데이터 프레임의 비트 오류가 복구 가능한 경우, 상기 데이터 프레임의 해당 패킷에 오류가 없음을 등록하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 발광색 변경 방법.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 타겟 파장의 신호만을 필터링하는 단계는,
    적색 필터를 이용하여 상기 송신단말로부터 적색 광 신호만을 수신하는 것을 특징으로 하는, 가시광 통신 발광색 변경 방법.
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