KR20110030396A - 가시광 통신에서 동기화 및 멀티플 가시광 통신 전송을 구별하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

가시광 통신(Visible Light Communication: VLC)에서의 이용을 위한, 다수 토폴로지 지원을 통한 동기화와 확장된 프리앰블을 송신하기 위한 방법들이 제공된다. 상기 동기화 방법은 2-파트 프리앰블 시퀀스를 송신하는 단계를 포함한다. 상기 프리앰블 시퀀스는, 클럭 동기화를 위해 이용되도록 구성된 패스트 락킹 패턴(Fast Locking Pattern: FLP)의 하나 또는 그 이상의 반복들과 복수 개의 VLC 토폴로지들을 구별하는데 이용되도록 구성된 토폴로지 의존 패턴(Topology Dependent Pattern: TDP)의 하나 또는 그 이상의 반복들을 포함한다. 상기 확장된 프리앰블 송신 방법은 확장된 프리앰블을 생성하는 단계와 가시성 지원을 유지하고 더 나은 동기화 성능을 위해 수신 또는 대기 모드에서 상기 확장된 프리앰블을 송신하는 단계를 포함한다.

Description

가시광 통신에서 동기화 및 멀티플 가시광 통신 전송을 구별하기 위한 방법 {METHOD FOR SYNCHRONIZATION IN VISIBLE LIGHT COMMUNICATION AND DISTINGUISHING MULTIPLE VISIBLE LIGHT COMMUNICATION TRANSMISSIONS}

본 발명은 가시광 통신에 관한 것으로, 특히 가시광 통신에서 복수의 토폴로지들을 지원하기 위한 프리앰블 설계 및 다수의 프리앰블들의 이용에 관한 것이다.

가시광 통신(Visible Light Communication: VLC)은 광학적으로 투명한 매체에서 가시광을 이용한 근거리 광학 무선 통신을 위한 새로운 기술이다. 이러한 기술은 수백 테라헤르츠(THz)의 무허가(unlicensed) 스펙트럼에 대한 접근을 제공한다. VLC는 무선 주파수(RF) 시스템들과 연관된 전자기 간섭과 비간섭의 문제들의 영향을 받지 않는다. VLC는 사용자가 통신 채널에 걸쳐 데이터의 송신을 볼 수 있도록 함으로써, 부가적인 보안 수준을 제공한다. VLC의 다른 장점으로는, 기존의 가시광 인프라들로부터의 서비스들 (조명, 디스플레이, 표시, 장식 등)을 증대시키고 보완한다는 것이다. VLC 네트워크는 VLC와 관련된 둘 이상의 장치들의 네트워크이다.

도 1은 전체 전자기 주파수 스펙트럼과 가시광이 차지하는 파장의 발생을 도시하고 있다. 가시광 스펙트럼은 약 400 내지 790 THz 주파수 범위에 해당하는, 대략 380 ~ 780 nm 파장에 걸쳐 분포한다. 이 스펙트럼은 크고 다수의 컬러들을 가진 광원들을 지원할 수 있으므로, VLC 기술은 통신을 위해 많은 채널들을 제공할 수 있다.

따라서 가시광 통신(VLC)에서의 이용을 위해, 동기화를 위한 방법이 제공될 필요성이 있다.

또한 가시광 통신(VLC)에서의 이용을 위해, 확장된 프리앰블을 송신하기 위한 방법이 제공될 필요성이 있다.

또한 가시광 통신(VLC)에서의 이용을 위해, 다수의 VLC 송신들을 구별하기 위한 방법이 제공될 필요성이 있다.

따라서 본 발명은 가시광 통신(VLC)에서의 이용을 위해, 동기화를 위한 방법을 제공한다. 상기한 바를 달성하기 위한 본 발명에 따른 방법은 2-파트 프리앰블 시퀀스를 송신하는 단계를 포함한다. 상기 프리앰블 시퀀스는 클럭 동기화에 이용되도록 구성된 패스트 락킹 패턴(Fast Locking Pattern: FLP)의 하나 이상의 반복들과, 복수 개의 VLC 토폴로지들을 구별하는데 이용되도록 구성된 토폴로지 의존 패턴(Topology Dependent Pattern: TDP)의 하나 이상의 반복들을 포함한다.

가시광 통신(VLC)에서의 이용을 위해, 확장된 프리앰블을 송신하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 확장된 프리앰블을 생성하고, 가시성 지원을 유지하고 동기화 성능을 위해 수신 또는 휴지 모드 동안 상기 확장된 프리앰블을 송신하는 단계를 포함한다.

가시광 통신(VLC)에서의 이용을 위해, 다수의 VLC 송신들을 구별하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 제 1 VLC 송신과 연관된 제 1 프리앰블을 수신하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 제 1 프리앰블이 예측 프리앰블과 일치하지 않는다고 판단되면, 상기 제 1 VLC 송신을 거절하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 제 2 VLC 송신과 연관된 제 2 프리앰블을 수신하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은, 상기 제 2 프리앰블이 상기 예측 프리앰블과 일치하는 것으로 판단되면, 상기 제 2 VLC 송신에 동기화하는 단계를 더 포함한다.

하기의 발명의 상세한 설명을 시작하기 전에, 본 특허 문서 전반에 걸쳐 이용되는 특정 단어들 및 구들에 대한 정의를 기술하는 것이 이로울 것이다. “포함하다(include, comprise)” 및 그의 파생어들은 제한이 없는 포함을 의미하며, “또는(or)”은 포괄적인(inclusive) 의미로, ‘및/또는’을 의미하며, “연관된(associated with)”와 “그와 연관된(associated therewith)” 및 이들의 파생어는 ‘포함하다(include)’, ‘~내에 포함되다(be included within)’, ‘~와 서로 연결하다(interconnect with)’, ‘함유하다(contain)’, ‘~내에 함유되다(be contained within)’, ‘~에(~와) 연결되다(connect to or with)’, ‘~에(~와) 결합되다(couple to or with)’, ‘~와 통신 가능하다(be communicable with)’, ‘~와 협력하다(cooperate with)’, ‘인터리브하다(interleave)’, ‘병치하다(juxtapose)’, ‘~에 가깝다(be proximate to)’, ‘~에(~와) 결속되다(be bound to or with)’, ‘갖다(have)’, ‘~의 특성을 갖다(have a property of)’ 등과 같은 의미를 가질 수 있다. 또한, ‘제어부’라는 용어는 적어도 하나의 동작을 제어하는 장치, 시스템 또는 이들의 일부를 의미할 수 있으며, 이러한 장치는 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어, 혹은 이들의 적어도 둘의 조합으로 구현될 수 있다. 특정 제어부와 연관된 기능은 근거리 혹은 원격으로 중앙 집중되거나 분산될 수 있음에 유의한다. 본 특허 문서 전반에 걸쳐 특정 단어들 및 구들에 대한 정의가 제공되었으며, 당업자는 대부분의 경우는 아닐 지라도 많은 경우 그러한 정의가 그렇게 정의된 단어들 및 구들의 이전 뿐만 아니라 이후의 사용에도 적용될 것임을 이해해야 한다.

VLC를 위해 다수의 프리앰블들을 지원하는 것은 서로 다른 토폴로지들로부터의 간섭을 분리하고 거절할 수 있도록 하며, 원하는 피코넷 또는 송신들로의 접속을 가능하게 한다.

본 발명 및 그의 이점들에 대한 보다 완전한 이해를 위해, 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타내는 첨부된 도면들과 연관되어 이루어진 하기의 설명을 참조할 것이다.
도 1은 전체 전자기 주파수 스펙트럼과 가시광이 차지하는 파장들의 분포를 도시한 도면,
도 2는 VLC에 의해 가능한 몇 가지 예시적인 통신 방법들을 도시한 도면,
도 3은 VLC 통신에 의해 지원되는 예시적인 토폴로지들을 도시한 도면,
도 4는 VLC 스펙트럼의 서로 다른 주파수들에 대한 컬러 채널 할당의 일 예를 도시한 도면,
도 5는 VLC 통신 중에 일어날 수 있는 광 간섭의 예들을 도시한 도면,
도 6은 하나의 프리앰블을 이용한 VLC 통신과 다수의 프리앰블들을 이용한 VLC 통신의 비교를 예시한 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 클럭 및 데이터 복구 (Clock and Data Recovery: CDR) 유닛에 대한 패스트 락(lock) 타임을 획득하는 방법을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 송수신기가 광학 클럭 동기를 얻고 착신 메시지로 다수의 토폴로지들을 구별하는데 이용될 수 있는 2-파트 프리앰블 필드를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라, 버스트 모드 송신에서 이용될 프리앰블 필드를 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 확장된 프리앰블을 갖는 VLC 송신의 일 예를 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 대기(idle) 및 수신 블록들 중에 패스트 락킹 패턴을 이용하는 VLC 송신의 일 예를 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라, 확장된 프리앰블 모드의 더 상세한 일 예를 도시한 도면,
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따라, 서로 다른 유형의 VLC 간섭들의 분리를 위한 다수의 프리앰블 유형들의 연접을 포함하는 확장된 프리앰블을 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 실시예들에 따라, 패스트 락킹 패턴을 베이스 프리앰블 패턴 반복들에 통합하여 확장된 프리앰블을 발생하는 방법을 도시한 도면.

하기에 논의되는 도면들과 본 발명의 원리들을 설명하는데 이용되는 다양한 실시예들은 예시적인 것일 뿐이며, 어떤 식으로든 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 유추되어서는 안 된다. 당업자는 본 발명의 원리들이 적절하게 배열된 가시광 통신 네트워크에서 구현될 수도 있음을 이해할 것이다.

하기의 문서들과 표준들에 대한 설명은 출원 당시에 'http://www.ieee802.org/15/pub/TG7.html'에서 접근할 수 있었던 IEEE 802.15.7, 출원 당시에 'http://www.ecma-international.org/memento/TC47-M.htm'에서 접근할 수 있었던 ECMA TC-47 및 TG7 기술 고려사항 문서인 IEEE 802.15-09-0564-01-0007에 여기서 완전히 기술된 것처럼 본 발명에 포함된다.

VLC는 다양한 요구사항들을 갖는 광범위한 토폴로지들을 가능하게 한다. 도 2는 VLC에 의해 실행될 수 있는 몇 가지 예시적인 통신 방법들을 도시하고 있다. 도 2(a)는 P2P (peer-to-peer) 통신의 일 예를 도시하고 있다. 이 예에서, 이동 전화기는 VLC를 이용하여 다른 이동 전화기와 통신한다. 도 2(b)는 근거리 통신(Near Field Communication: NFC)을 위한 P2P VLC 통신의 다른 예를 도시하고 있다. NFC는 통신 거리가 매우 짧은 경우 (약 < 30 cm)에 이용될 수 있다. NFC에서는, 매우 높은 데이터율 (> 100 Mbps)이 달성될 수 있다. 도시된 예에서, 이동 전화는 VLC를 이용하여 랩톱 컴퓨터와 통신한다.

도 2(c)는 스타 토폴로지를 이용한 가시 LAN(VLAN)의 일 예를 도시하고 있다. VLAN에서, 인프라 라이팅 시스템은 액세스 포인트로 기능하고 LAN 서비스가 랩톱 또는 이동 전화와 같은 하나 또는 그 이상의 장치들에 가능하게 한다. 도 2(d)는 정보 방송(Information Broadcasting: IB)로 알려진 방송 토폴로지의 일 예를 도시하고 있다. IB 시스템에서, 공중 위치(예를 들어, 쇼핑몰 또는 박물관)에 있는 디스플레이는 VLC를 이용하여 정보(예를 들어, 시설, 방향 또는 서비스에 관한 정보)를 방송할 수 있다. 상기 방송의 범위 내에 있는 장치들(예를 들어, 이동 전화기들)이 상기 정보를 수신할 수 있다. 도 2(e)는 차량 방송(Vehicular Broadcasting: VB)로 알려진 방송 토폴로지의 다른 예를 도시하고 있다. VB는, 예를 들어, 교통 신호들 또는 다른 차량들로부터 안전 또는 교통 정보를 운반하는데 이용될 수 있다. 도 2에 도시된 VLC 토폴로지들과 장치들은 예시일 뿐임을 이해할 것이다. 다른 VLC 토폴로지들과 장치들 또한 가능하다.

도 3은 VLC 통신에 의해 지원되는 예시적인 토폴로지들을 도시하고 있다. 예를 들어, VLC는 도 3(a)에 도시된 바와 같은 P2P 토폴로지를 지원한다. P2P 토폴로지를 이용한 VLC 통신은 NFC를 포함한다. VLC는 또한 도 3(b)에 도시된 바와 같은 스타 토폴로지를 지원한다. 스타 토폴로지를 이용한 VLC의 일 예가 VLAN이다. VLC는 또한 도 3(c)에 도시된 바와 같은 방송 토폴로지를 지원한다. 방송 토폴로지를 이용한 VLC 통신의 예들은 IB와 VB를 포함한다. VLC는 또한 도 3(d)에 도시에 도시된 바와 같이 데이터 송신이 없을 경우 광원이 깜빡이지 않고 일정한 가시성을 갖도록 하기 위해 대기 또는 수신 구간들에서의 가시성 송신들을 지원한다. 따라서, 양방향, 멀티캐스팅 및 방송 기능들은 VLC 통신을 이용하여 지원될 수 있다.

피코넷은, 랩톱과 핸드폰과 같은 적어도 두 개의 장치들이 연결될 때 형성된다. 피코넷이 형성되면, 연결이 지속되는 동안 하나의 장치는 마스터로, 다른 장치(또는 장치들)는 슬레이브로 동작할 수 있다. 피코넷은 두 개의 장치들만을 포함하거나(예를 들어, P2P 토폴로지), 단일 마스터에 연결된 다수의 장치들로 구성될 수도 있다(예를 들어, 스타 토폴로지). 본 발명의 특정 실시예들이 피코넷들을 참조로 하여 설명되지만, 그러한 참조는 예시적인 것일 뿐이며 본 발명을 그러한 네트워크로 제한하는 것으로 유추되어서는 안 되는 것으로 이해될 것이다.

도 4는 VLC 스펙트럼의 서로 다른 주파수들에 대한 컬러 채널 할당들의 예를 도시하고 있다. 예에서 알 수 있듯이, 병렬 채널들에서 VLC 동작을 가능하게 하도록 가시광 스펙트럼이 다수의 컬러 채널들로 분할될 수 있다. 인접한 컬러 대역들로부터 선택된 컬러의 대역으로의 유출이 있을 수 있으며, 이로 인해 인접 컬러 간섭이 일어날 수도 있다. 광검출기(수신기)에서의 주파수 응답은 꽤 넓기 때문에(전체 가시 범위 스펙트럼에 이를 수도 있음), 다수의 컬러 채널들을 분리하는 데 있어 수신기에서 신중해야 한다. 그렇지 않으면 채널들이 서로 간섭될 수 있다.

도 5는 VLC 통신 중에 일어날 수 있는 광 간섭의 예들을 도시하고 있다. VLC는 햇빛, 백열등 및 형광 램프와 같은 주변 광원들로부터의 간섭뿐만 아니라, 세가지 유형의 네트워크 간섭, 즉 토폴로지 간 간섭(Inter-topology interference)(동일 컬러), 토폴로지 내 간섭(Intra-topology interference)(동일 컬러) 및 인접 컬러 간섭(Adjacent color interference)(다른 컬러들)을 경험할 수도 있다.

도 5(a)는 두 개의 VLC 장치들(502, 504)이 P2P 모드에서 통신 중이나 동일한 컬러 채널을 이용하고 있는 인프라 액세스 포인트(506)로부터의 간섭을 경험하는 경우 일어날 수 있는 토폴로지 간 간섭의 일 예를 도시하고 있다. 도 5(b)는 VLAN 네트워크의 액세스 포인트(508)와 통신 중인 장치(502)가 인접한 제 2 액세스 포인트(510)으로부터 간섭을 받게 될 경우 일어날 수 있는 토폴로지 내 간섭의 일 예를 도시하고 있다. 토폴로지 내 간섭은 차량 토폴로지들, 예를 들어 차량이 다른 차량들 또는 다수의 교통 불빛들로부터 간섭을 받게 되는 경우에도 적용 가능하다. 도 5(c) 및 5(d)는 도 5(a)와 5(b)와 동일한 물리적 배열을 도시하고 있으나, 도 5(c)와 5(d)에서의 간섭 광원들은 다른 (예를 들어, 인접) 컬러 대역들 또는 채널들에서 동작한다. 포토다이오드들은 매우 넓은 주파수 응답을 가질 수 있으므로, 인접 컬러 대역들의 신호들을 픽업할 수도 있다. 이는 매우 예민한(sharp) 필터들이 사용되지 않는 한 간섭을 일으킬 수 있다. 그러나, 그러한 필터들은 고가이거나 설치하기 복잡할 수 있다.

방향성은 VLC의 장점이기도 하고 단점이기도 하다. 장치가 간섭을 경험하는 경우, 그러한 간섭을 다른 장치들에게 알리는 것이 어려울 수 있다. 예를 들어, 도 5(a)를 보면, 인프라 액세스 포인트(506)는 P2P 장치들(502, 504) 사이의 통신을 모를 수도 있는데, 이는 P2P 장치들이 액세스 포인트(506)로 향해 있지 않고 제한된 송신 전력을 가지고 있을 수도 있기 때문이다. 따라서, 방향성은 (방향성을 갖게 됨으로써) 간섭 관리를 도울 수 있을 뿐만 아니라 (방향성으로 인해 간섭을 해결할 수 없음으로 인해) 문제가 될 수도 있다.

도 6은 하나의 프리앰블을 이용한 VLC 통신과 다수의 프리앰블들을 이용한 VLC 통신 사이의 비교를 예시하고 있다. 도 6(a)는 단일 프리앰블을 이용한 VLC 통신의 일 예를 도시하고 있다. 이 예에서, 수신기(606)는 원하지 않는 송신기(602)로부터의 프리앰블에 동기화한다. 수신기(606)는 이후에 헤더와 원하지 않는 송신기(602)로부터의 데이터를 디코딩하고자 하고, MAC 계층에서 최종적으로 이를 거절하지만, 이는 수신기(606)가 자신이 의도된 수신자가 아님을 결정한 후이다.

한편, 원하는 송신기(604)는 수신기(606)와의 통신을 시도한다. 그러나, 수신기(606)가 원하지 않는 송신기(602)로부터의 송신을 디코딩하느라 바쁘기 때문에, 원하는 송신기(604)의 프리앰블을 듣지 못한다. 그 결과, 수신기(606)는 원하는 송신기(604)로부터의 프리앰블을 완전히 놓치게 된다. 따라서, 단일 프리앰블을 갖게 되어, 원하지 않는 송신기들에 속한 프레임들을 디코딩하는데 노력을 낭비하게 되고 원하는 송신기의 프레임들을 놓치게 된다.

반대로, 도 6(b)는 본 개시의 실시예들에 따라 다수의 프리앰블 지원을 이용한 VLC 통신의 일 예를 도시하고 있다. 이 예에서, 수신기(612)는 프리앰블(2)을 가진 원하는 송신기(610)로부터의 송신을 듣는다. 우선, 수신기(612)는 원하지 않는 송신기(608)로부터 프리앰블(1)을 수신한다. 프리앰블(1)은 부적합한 프리앰블이므로, 수신기(612)는 프리앰블(1)을 거절하고 원하지 않는 송신기(608)로부터의 남은 송신을 무시한다. 수신기(608)는 원하는 송신기(610)로부터 프리앰블(2)을 수신할 때까지 계속 듣는다. 수신기(612)가 프리앰블(2)을 수신하면, 원하는 송신기(610)로부터의 송신에 동기화한다.

도 6에 예시된 바와 같이, 서로 다른 프리앰블들이 서로 다른 토폴로지들, 인접한 LAN 네트워크들과 피코넷들 및/또는 인접한 컬러 채널들을 구별하는데 이용될 수 있으므로, 수신기는 원하지 않는 송신기들로부터의 프리앰블들을 거절하고 원하는 송신기의 프리앰블을 볼 때까지 계속 들어서, 전력을 절약하고 획득의 확률이 개선될 수 있다.

최선의 경우들에서, 프리앰블들은 동작 신호 대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio: SNR)가 최저 전송율에 대한 SNR보다 낮도록 설계된다. 낮은 확률의 오검출(misdetection)이 있어야 하는데, 이는 헤더 또는 페이로드가 동기화 없이는 디코딩될 수 없기 때문이다. 또한, 낮은 확률의 오경보(false alarm)가 있어야 하는데, 이는 수신기가 계속적으로 트리거되기 때문인데, 이로 인해 유용한 데이터를 놓치게 된다.

무선 통신 표준들에서, 다수의 프리앰블들은 일차적으로 서로 다른 논리 채널들을 분리하는데 이용된다. 프리앰블 설계들은 통상적으로 토폴로지 독립적이다. 무선 통신 시스템들은 (VLC에 비해) 상당히 전방향적이므로, 범위 내에서 위치를 결정하기 쉬우며 모든 장치들에 송신(talk)하기 쉬우며, 서로 다른 장치들은 간섭 없이 작동할 수 있다. 전통적인 무선 시스템들은 또한 특정 위치에서 특정 토폴로지에 대해 설치된다. 예를 들어, 서로 다른 토폴로지들은 VLAN (예를 들어, IEEE 802.11), P2P (예를 들어, 블루투스)와 차량 토폴로지들 (예를 들어, IEEE 802.11p)에 대해 이용될 수 있으며, 상기 서로 다른 토폴로지들은 주파수 스펙트럼의 서로 다른 부분들을 이용하고 동시에 존재할 수 있다. VLC는 동일한 환경 내에서 다수의 토폴로지들에 지원을 제공하며, 방향성으로 인해 다수의 토폴로지들에 걸친 동일한 스펙트럼의 이용을 허용한다. 적외선 데이터 협회(Infrared Data Association: IrDA)가 발표한 것과 같은 많은 광학적 표준들은, VLC 만큼 많은 토폴로지들을 서비스하지 않으므로 단일 프리앰블만을 이용한다.

따라서, VLC에서 다수 프리앰블 지원을 통한 토폴로지 간, 토폴로지 내 및 인접 컬러 분리가 요구된다. 본 발명의 실시예들은 프리앰블 설계에서 이러한 분리와 다수 프리앰블 지원을 제공한다. 특정 실시예들에서, 서로 다른 유형의 VLC 간섭들은 다수의 프리앰블들과 이들의 특성들을 이용하여 구별된다. 다수의 프리앰블들에 기초한 토폴로지 간 분리, 토폴로지 내 분리 및 인접 컬러 분리가 제공된다. 독립적인 프리앰블들이 분리를 제공하도록 구성될 수 있지만, 각 유형에 대한 분리를 보장하기 위해 독립적인 프리앰블들을 제공하는 것은 수백 개에서 수천 개의 프리앰블들을 요구할 수 있으며, 이는 시스템을 더 복잡하게 하고 프리앰블의 길이를 상당히 증가시킨다. 서로 다른 실시예들은 프리앰블들의 개수, 이들의 부호 및 커버 시퀀스들을 수정하여, 동일한 프리앰블의 다수의 반복들이 서로 다른 유형의 VLC 간섭들 간에 분리를 제공하도록 한다. 이러한 실시예들은 아래 표 1에 요약되어 있다.

상기 표 1은 VLC에서 분리를 제공하는 방법들을 예시하고 있다.

각 간섭 유형과 연관된 분리 방법은 본 발명의 바람직한 실시예를 반영한다. 그러나, 서로 다른 실시예들은 어떤 조합이든 VLC에 대한 상기 기술된 3가지의 간섭 유형들 중 어느 것(또는 다른 간섭 유형)과도 함께 이용될 수 있도록 배열되거나 조합될 수 있음에 유의한다.

본 발명의 유용한 실시예에서, 다수의 프리앰블들은 서로 다른 VLC 토폴로지들 및/또는 피코넷들을 분리하는데 이용될 수 있다. 이는 VLC 수신기가 알맞은 송신기 및/또는 피코넷에 동기화되도록 하며, 부적당한 송신기에 접속되지 않도록 하여, 의도하지 않은 프레임들을 디코딩하는데 시간과 전력을 낭비하지 않도록 한다. 이는 또한, 수신기가 원하지 않는 연관을 거절하고 의도한 송신들을 놓치지 않고 원하는 토폴로지에 빨리 접속되도록 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, IEEE에 4개의 주요 VLC 토폴로지들(즉, P2P, VLAN, IB 및 VB)이 기술되어 있으며, 그 중 하나가 ECMA(즉, NFC)를 위해 고려되고 있다. 다수의 프리앰블들을 이용함으로써, VLC 수신기는 서로 다른 VLC 토폴로지들을 구별할 수 있게 된다. 예를 들어, 차량 토폴로지들만을 위해 설치된 VLC 장치는 자동으로 서로 다른 프리앰들의 선택 및 이용에 기초하여 P2P 또는 NFC 토폴로지들을 위한 장치로부터의 송신을 거절할 수 있다.

가능한 프리앰블들의 수와 프리앰블 길이를 결정하기 위해서, 몇 가지 요소들이 고려된다. 각 프리앰블은, 가장 낮은 전송율을 디코딩하기 위한 동작 SNR이 높도록 설계되어야 한다. 데이터는 프리앰블이 검출되고 수신된 데이터가 송신 시간에 동기화되지 않으면 디코딩될 수 없으므로, 각 프리앰블은 낮은 확률의 오검출을 가져야 한다. 오경보는 수신기가 계속적으로 트리거하게 하고 유용한 송신을 놓치게 될 수 있으므로, 각 프리앰블은 낮은 확률의 오검출을 가져야 한다. 많은 수의 프리앰블들은 프리앰블 선택 및 설계를 매우 복잡하게 하며 오경보를 유발할 수 있으므로, 서로 다른 프리앰블들의 총 개수는 최소화하는 것이 바람직하다. 적은 수의 프리앰블들은 또한 프리앰블들의 전체 길이를 더 짧게 하여, 출력 효율을 개선한다.

도 7은 본 발명의 실시예들에 따라, 클럭 및 데이터 회복(Clock and Data Recovery: CDR) 유닛에 대한 패스트 락 타임(fast lock time)을 달성하기 위한 방법을 도시하고 있다. 때로는, CDR 유닛에 대해 패스트 락 타임을 얻기 위해 프리앰블에서 101010… 패턴을 이용하는 것이 바람직하기도 하다. 101010…패턴 (또는 010101… 패턴)은 CDR 회로가 더 빠른 락을 얻도록 돕는 최대 전환 패턴을 나타낸다. 유용한 실시예들에서, 최대 전환 패턴은 “1”과 “0” 비트들이 교대하는 64 비트들이나, 다른 최대 전환 패턴들도 가능하다.

특정 실시예들에서, 프리앰블은 패스트 락킹 타임을 달성하고 다수의 토폴로지들에 대한 분리 및 원하지 않는 토폴로지들의 거절을 제공하기 위해 패스트 락킹 패턴을 다수의 토폴로지 의존 프리앰블 패턴들과 조합한다. 도 7(a)는 토폴로지 의존 프리앰블 패턴의 ‘z’ 반복들을 도시하고 있다. 상기 ‘z’ 반복들은 락킹을 위한 시간을 포함할 수 있다. 반대로, 도 7(b)는 패스트 락킹 패턴의 ‘x’ 반복들과, 그 뒤에 토폴로지 의존 프리앰블 패턴의 ‘y’ 반복들을 도시하고 있다. 도 7(a)에서 락을 달성하기 위해 요구되는 상기 ‘z’ 프리앰블 패턴 반복들은 최대 전환 패턴(10101…)을 이용할 때보다 더 많은 시간을 요구할 수 있다. 따라서, 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 최대 전환 패턴의 ‘x’ 반복들과 토폴로지 의존 프리앰블 패턴의 ‘y’ 반복들을 이용함으로써, 프리앰블 패턴의 ‘z’ 반복들을 이용할 때보다 더 빨리 락이 달성될 수 있다.

특정 예에서, ‘x’는 64 비트 최대 전환 패턴을 나타내고, 토폴로지 의존 프리앰블 패턴의 ‘y’ 반복들은 아래 표 2에 도시된 패턴 P1, P2, P3 또는 P4의 4개의 반복들을 포함할 수 있다. 그러나, ‘x’와 ‘y’의 다른 값들 및 다른 프리앰블 패턴들도 가능함을 이해할 것이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 광학 클럭 동기화를 달성하고 착신 메시지로 다수의 토폴로지들을 구별하기 위해 송수신기가 이용하는 2-파트 프리앰블 필드를 도시하고 있다. 서로 다른 토폴로지들을 구별하기 위해서, 상기 프리앰블 필드는 하나 또는 그 이상의 패스트 락킹 패턴(Fast Locking Pattern: FLP)들과, 그 뒤로 서로 다른 토폴로지 의존 패턴들(Topology Dependent Pattern: TDP) 하나 또는 그 이상의 반복들을 포함한다. 상기 MAC는 클럭 레이트 선택 과정 중에 통신을 위해 광학 클럭 레이트를 선택할 수 있다. 상기 프리앰블 필드는 송신기가 선택하고 수신기가 지원하는 클럭 레이트로 송신될 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 프리앰블 필드는 시간 영역 시퀀스이고, 채널 코딩 또는 라인 코딩을 갖지 않는다.

상기 프리앰블은 적어도 64개의 1과 0들의 교대로 이루어지는 변형 가능한 길이의 FLP로 시작된다. 상기 FLP는 “1010…” 패턴으로 시작되는 것으로 고정된다(그러므로, FLP는 ‘0’으로 끝난다). 이 최대 전환 시퀀스(Maximum Transition Sequence: MTS)는 최단 시간에 CDR 회로를 락킹하는데 이용된다. 전형적으로, FLP 길이는 도 8에 도시된 최대값인 16384 비트를 초과하지 않도록 선택된다. CDR이 락을 달성하고 클럭을 복원하기 전에는, 송신된 시퀀스의 논리값을 결정할 방법이 없다. FLP 후에, 4개의 TDP들로 된 하나가 4번 반복 송신된다. 상기 TDP는 길이가 15 비트이다. 상기 TDP는 DC 균형과 개선된 동기화를 제공하기 위해서 도 8에서 ~TDP로 표시된 바와 같이 매 두번째 반복마다 반전된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스트 모드 송신에서 사용하기 위한 프리앰블 필드를 도시하고 있다. 장치들 간의 VLC 통신을 위해, 다수 프레임들에 걸쳐 동일한 목적지로 긴 데이터 스트림들을 송신할 수도 있다. 이러한 경우들에서, 프리앰블 반복과 연속된 프레임들 사이의 프레임간 스페이싱(Interframe Spacing: IFS)을 줄일 수 있는 버스트 모드가 이용될 수 있다. 이전 프레임 또한 동일한 송신기로부터 수신기로 송신되므로, 상기 감소된 수의 프리앰블 반복은 시스템의 출력을 향상시키고 전체 수신기를 재훈련(retraining)해야 하는 비효율성을 제거해준다. 버스트 모드 송신을 위해, FLP는 도 8에 도시된 바와 같이 제 1 프레임을 위해서만 포함된다. 버스트 모드에서 후속 프레임들은 FLP를 포함하지 않는데, 이는 이것이 이미 송신기에 동기화되었기 때문이다. 따라서, 도 9는 TDP들과 반전된 TDP들이 교대된 것을 도시한다. 이는 프리앰블 길이를 적어도 1/2만큼 감소시켜주고, MAC 계층에서 향상된 출력을 제공한다.

바람직한 일 실시예는 P2P, VLAN, IB 및 VB 토폴로지들을 분리하기 위해 4개의 TDP 시퀀스들을 이용한다. 상기 NFC 토폴로지에 대한 TDP는 독립적으로 설계될 수 있는데, 이는 간섭의 확률이 최소인 매우 근접한 통신 (< 30 cm)을 위해 NFC가 이용되기 때문이다. 4개의 TDP 시퀀스들을 결정하기 위해서, 카사미(Kasami) 짧은 시퀀스 코드 세트를 검색할 수도 있다. 일반적으로, 2ⁿ 비트의 Kasami 시퀀스를 검색하면 (2ⁿ-1) 비트의 TDP가 나올 수도 있다. 일 예에서, 길이가 16인 Kasami 시퀀스들을 검색한 후에 4개의 15 비트 TDP 패턴들 P1-P4이 얻어졌다. 도 2는 상기 검색으로부터 얻어진 4개의 TDP 패턴들을 도시하고 있다.

상기 표 2는 서로 다른 VLC 토폴로지들에 대한 4개의 TDP들을 예시하고 있다.

일 실시예에서, 상기 TDP들은 표 3에 도시된 바와 같이 서로 다른 토폴로지들에 맵핑된다. 어떤 TDP 패턴도 토폴로지를 위해 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 표 3에서의 맵핑은 하나의 특정 예를 증명한다.

상기 표 3은 토폴로지들에 대한 TDP들의 맵핑을 예시하고 있다.

일 실시예에서, 상기 프리앰블 패턴들은 반전되거나 “플립되고”, 상기 반전된 패턴들은 토폴로지 유형 내에서 (즉, 토폴로지 내 분리) 송신들을 구별하기 위해 추가적인 프리앰블들로 이용된다. 여기서, 반전된 패턴은 패턴의 각 비트가 ‘1’에서 ‘0’으로 또는 ‘0’에서 ‘1’로 변경됨을 의미한다. 표 4는 표 2의 프리앰블 패턴들에 기초한 반전된 TDP들을 도시하고 있다.

상기 표 4는 토폴로지 유형 내에서의 구별을 위한 반전된 토폴로지 의존 패턴들(TDP)을 예시하고 있다.

전형적인 무선 시스템들에서, 통신 채널은 180도 위상 반전된 프리앰블 패턴들은 위상 천이를 제공할 수 있으므로 반전된 프리앰블 패턴들은 플립되지 않은 프리앰블 패턴들과 구별이 불가능하다. 그러나, VLC 시스템들은 온-오프 키 변조와 함께 에너지 기반 검출을 이용한다. 본 발명에서의 프리앰블 시퀀스는 온-오프 키 변조를 사용하여 전송된다. 따라서, 수신된 상관 (correlation)의 부호(sign)를 보고, TDP 혹은 그의 반전된 패턴이 송신되었는지를 판단할 수 있다. 따라서, 프리앰블 패턴과 그의 반전 패턴을 검출하는데 동일한 상관기가 이용될 수 있다. 별도의 프리앰블 패턴들이 필요 없이도 토폴로지를 위한 양 패턴들이 동시에 검색될 수 있다.

이 방법은 하나의 토폴로지 유형 내에서 두 개의 패턴들을 구별할 수 있다. 두 개의 패턴들은 VLC에서 충분한데, 왜냐하면 대부분의 경우들에서, 단일 VLC 장치가 VLC의 방향성으로 인해 동일한 컬러 및 동일한 토폴로지의 다수의 장치들로부터 간섭을 받지 않을 것이지 때문이다. 인접 컬러 분리를 이용하여 분리될 수 있는 다수의 컬러 선택들로 더 높은 밀도를 달성할 수 있다.

토폴로지들을 구별하기 위한 이전의 실시예들에서 설명된 방법을 이용하여 더 많은 TDP들을 토폴로지 유형 내의 더 많은 패턴들을 지원하기 위한 실행 가능한 대안으로서 유추하고 정의할 수 있다. 이를 위해서는 더 긴 프리앰블 길이와 특정 토폴로지의 특정 피코넷 또는 송신기의 위치를 정하기 위한 증가된 검색 시간이 필요하다.

표 5는 토폴로지 내 분리를 정의하기 위해 TDP와 TDP의 반전된 버전 모두를 이용하는 방법을 도시하고 있다. 상기 표 5는 토폴로지 내에서의 구별을 위한 두 개의 패턴들을 제공한다. 더 많은 패턴들을 원한하면, 더 많은 프리앰블 시퀀스들을 생성하거나 (하기에 설명된) 더 많은 커버 시퀀스들을 생성하는 것과 같은 다른 방법들을 이용할 수도 있다.

상기 표 5는 토폴로지들에 대한 TDP들의 맵핑을 예시하고 있다.

다른 실시예에서, 인접한 컬러 간섭을 분리하기 위해 커버 시퀀스들이 정의된다. 이러한 분리를 제공하기 위한 커버 시퀀스들을 유추하기 위한 알고리즘이 제공된다. 특정 커버 시퀀스 패턴들도 제공된다. 프리앰블은 송신 중에 동기화를 위한 반복된 다수의 시간들이므로, 상기 프리앰블은 일정 패턴을 다른 패턴들과 구별하기 위한 특정 패턴에 따라 반전될 수 있다. 예를 들어, 패턴에서 다음 수가 0이면, 프리앰블 P1이 송신된다. 패턴에서 다음 수가 1이면, 프리앰블 ~P1이 송신된다. 프리앰블이 플립되는 순서를 정의하는 패턴이 커버 시퀀스이다. 상기 커버 시퀀스는 프리앰블 송신의 종료에 대한 마커의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 수신기가 커버 시퀀스의 마지막 요소와 연관된 프리앰블을 만나면, 수신기는 프리앰블 송신이 종료되었으며 다음으로 송신된 심볼 이후에 제어 및 데이터가 이어질 것임을 알게 된다. 각 논리 채널(예를 들어, 도 4에 도시된 채널들)은 커버 시퀀스를 할당 받을 수 있다.

아래 표 6은 도 4에 도시된 컬러 채널들과 같은 7개의 논리 컬러 채널들에 대해 인접 컬러 채널 분리를 제공하는 7개의 커버 시퀀스들을 열거하고 있다. 각 커버 시퀀스는 길이가 8이며, 이는 VLC를 위해 최소 8개의 프리앰블 반복들이 요구됨을 의미한다. 특정 실시예들에서, 이러한 커버 시퀀스들은 프리앰블 반복 패턴이 끝날 때만 적용된다. 예를 들어, 프리앰블이 32번 반복되면, 커버 시퀀스는 마지막 8개의 반복들에만 적용된다. 표 6이 길이가 8인 7개의 커버 시퀀스들을 제공하고 있지만, 길이가 8이 아닌 커버 시퀀스들을 포함하여, 부가적인 커버 시퀀스들도 가능함을 이해할 것이다.

상기 표 6은 인접 컬러 간섭을 구별하기 위한 커버 시퀀스들을 예시하고 있다.

일 실시예에 따르면, 커버 시퀀스들을 생성하기 위한 알고리즘은 가중된 메트릭(metric)에 기반한다. 프레임 동기 검출은 부호 변화에 기초한다. 예를 들어, x(n) (n=0,...,15)를 커버 시퀀스라 하자. 특정 예는 다음과 같다.

x(n) = ++++++++ ++---++-

x(n-1) = X+++++++ ++++---+

y(n) = x(n) x(n-1) (“차등 상관”이라고도 함)를 계산한다.

위의 일 예를 위해, y(n) = ++++++ ++--+---이다.

수신된 부호 패턴이 --+---와 일치하면, 프레임 동기가 이루어진다.

커버 시퀀스의 거리 메트릭은 불일치(mismatch)의 수에 의존한다. 더 먼 거리는 프레임 동기 오류의 확률이 더 낮음을 의미한다. 시퀀스의 끝에 더 가까운 거리가 더 중요한데, 이는 프레임 동기 시퀀스의 끝에서의 결정이 프레임 검출 결정에 중요하며, 시퀀스의 초기 부분들이 AGC와 프레임 검출 알고리즘들에서 없어질(get lost) 수 있기 때문이다. 따라서, 거리가 프레임 동기 시퀀스의 끝에 가까울수록 거리에 선형적인 가중치를 부여할 수 있다.

표 6에 제공된 커버 시퀀스들은 이 알고리즘에 기초하여 결정된다. 이러한 혹은 다른 알고리즘들의 이용은 부가적인 커버 시퀀스들을 제공할 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 부가적인 커버 시퀀스들은 본 발명의 범위 내에 있다.

전술한 실시예들은 4개의 프리앰블들과 7개의 커버 시퀀스들을 이용하여 토폴로지 간, 토폴로지 내 및 인접 컬러 간섭을 분리하기 위한 간단한 메커니즘을 제공한다. 각 간섭 유형에 대한 별도의 프리앰블들을 생성하기 위한 억지(brute force) 방법은 2^4*2*7 = 2⁵⁶개의 서로 다른 프리앰블들을 요구한다. 이러한 많은 프리앰블들에 대한 요구는 훨씬 더 긴 프리앰블 길이로 귀결되어, 비현실적이다.

도 10은 본 발명의 일 실예에 따른 확장된 프리앰블을 가진 VLC 송신의 일 예를 도시하고 있다. 본 발명의 실시예에서, 프리앰블은 프레임 송신 전에 프리앰블이 확장된다. 상기 확장된 프리앰블을 통해, 플리커링(flickering)이 감소되고 가시성이 향상되며, 동기와 빠른 연합(association)을 위한 추가적인 수신기 훈련(training)을 위해 부가적인 시간을 제공한다. 이는 이동성, 원거리에 걸친 통신 및/또는 짧은 통신 일정(timeline)으로 인해 프리앰블 길이가 불충분한 VB와 같은 토폴로지들에 매우 유익할 수 있다.

도 10(a)는 프리앰블 블록, 제어 블록 및 그 뒤의 데이터 블록을 이용한 데이터의 정기적 송신을 도시하고 있다. 송신들 사이에, VLC 송신기가 어떤 것도 송신하지 않는 대기 또는 수신 블록들이 있을 수 있다. 반대로, 도 10(b)는 각 프리앰블이 인접한 대기 블록에 걸쳐 확장되는 것을 도시하고 있다. 따라서, 도 10(b)에서, 송신기는 확장된 시간 동안 프리앰블을 송신한다. 상기 확장된 프리앰블은 향상된 가시성, 감소된 플리커 및 수신기와의 더 빠른 동기를 제공한다. 가시성 지원을 위한 이러한 부가적인 프리앰블 반복들의 이용을 확장된 프리앰블 모드라 할 수도 있다. 유익한 실시예들에서, 상기 확장된 프리앰블 모드에서의 확장된 프리앰블 반복들은 커버 시퀀스를 이용하지 않는다. 대신에, 정기적 프리앰블이 커버 시퀀스 패턴이 제공하는 프레임의 끝을 갖는다. 그러나, 다른 실시예들은 확장된 프리앰블 반복들에서의 커버 시퀀스의 사용을 허용할 수도 있음을 이해할 것이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 확장된 프리앰블 모드에서 대기 및 수신 블록들 동안 FLP를 이용하는 VLC 통신의 일 예를 도시하고 있다. 본 발명의 실시예에서, FLP (즉, 10101010…)는 감소된 플리커링과 향상된 가시성을 제공하면서도 더 빠르고 더 나은 동기화를 제공하도록 돕기 위해 대기 또는 수신 구간들에서 송신될 수 있다.

특정 실시예들에서, MAC 데이터 프레임은 PHY 계층에 송신되고, 물리적 계층 서비스 데이터 유닛(physical-layer-service data unit: PSDU)라고도 하는 PHY 페이로드가 된다. 상기 PSDU는 프리앰블 시퀀스와, 옥텟값으로 PSDU의 길이를 포함하는 PHY 헤더(PHR)로 프리픽스된다. 상기 프리앰블 시퀀스는 수신기가 심볼 동기화를 달성할 수 있도록 한다.

도 11(a)는 프리앰블 블록, PHR 블록 및 그 뒤에 PSDU 블록을 이용한 데이터의 정기적 송신을 도시하고 있다. 송신들 사이에, VLC 송신기가 어떤 것도 송신하지 않는 대기 또는 수신 블록들이 있을 수 있다. 반대로, 도 11(b)는 FLP가 각 대기/수신 블록 동안에 송신되는 것을 도시한다. 상기 대기/수신 블록의 길이는 FLP의 길이의 정수 배가 아닐 수도 있다. 그러한 경우들에서, 가시성을 유지하기 위해 FLP의 끝수를 버리고(truncate) FLP의 프랙션(fraction)를 송신할 수도 있다. FLP는 개선된 가시성, 감소된 플리커 및 수신기와의 더 빠른 동기화를 제공한다.

다른 실시예에서, FLP의 많은 반복들(예를 들어, 4개의 반복들) 뒤에 TDP의 많은 반복들(예를 들어, 4개의 반복들)이 오게 된다. 상기 반복된 패턴들은 각 대기/수신 블록 동안에 송신된다. 다른 실시예들에서, FLP와 TDP들의 반복들의 수는 증가되거나 감소될 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라, 확장된 프리앰블 모드의 더 자세한 예를 도시하고 있다. 본 발명의 실시예에서, 대기 시간 블록(1102) 뒤에는 반복된 프리앰블들의 구간(1104)이 온다. 매체 접근 제어(MAC) 계층은 얼마나 많은 대기 시간이 존재하는지를 판단하기 위해 대기 시간 블록(1102)에 대한 지식(knowledge)을 이용한다. 상기 MAC 계층은 대기 시간 블록(1102)을 커버하기 위해 송신되는 프리앰블 반복들(1106)의 수를 증가시킨다. 상기 확장된 프리앰블은 다음 프레임 송신의 기존의 프리앰블에 인접하게 된다. 상기 MAC 계층은 대기 시간 블록(1102)에서 가시성 패턴 또는 확장된 프리앰블을 송신할 것을 선택할 수 있다. 상기 선택은 MAC-PHY 인터페이스를 통해 PHY 계층에 표시된다. 예를 들어, 가시성 패턴 또는 확장된 프리앰블 송신 사이의 선택을 표시하기 위해 “macUseExtendedPreamble”와 같은 변수가 MAC에서 송신될 수 있다. 특정 실시예들에서, 대기 시간의 길이는 프리앰블 길이의 정수 배가 아닐 수 있다. 그러한 경우들에서, 가시성을 유지하기 위해 프리앰블의 프랙션(예를 들어, 뒤에 부분)을 송신할 수도 있다. 이러한 프리앰블의 프랙션을 절단(truncated) 프리앰블이라고도 할 수 있다.

도 12는 절단 FLP 프리앰블(1108)의 일 예를 도시하고 있다. 도 12에서, 상기 프리앰블 패턴은 패턴 ‘1010’으로 도시되어있다. 부가적인 ‘1010’ 프리앰블 블록들(1106)은 대기 시간 블록(1102)을 채우기 위해 반복된다. 대기 시간 블록(1102)은 FLP ‘1010’의 정수 배가 아니므로, 프리앰블 패턴의 프랙션(예를 들어, ‘010’)이 대기 시간을 완성하기 위해 송신될 수도 있다. 도 12는 절단 FLP 프리앰블(1108)이 확장된 프리앰블 모드의 전체 프리앰블들 전에 송신되는 것으로 도시되었지만, 절단 FLP 프리앰블(1108)은 프레임의 끝 이후와 같은 다른 시간에 송신될 수도 있음을 이해할 것이다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 서로 다른 유형의 VLC 간섭의 분리를 위한 다수의 프리앰블 유형들의 연접(concatenation)을 포함한 확장된 프리앰블을 도시하고 있다. 상기 확장된 프리앰블은 각각이 VLC 간섭 유형을 분리하도록 설계된 다수의 프리앰블들의 연접을 통해 서로 다른 VLC 간섭 유형들을 분리하는(예를 들어, 토폴로지 간 분리, 토폴로지 내 분리, 인접 컬러 분리) 다중-파트 프리앰블이다. 도시된 실시예에서, 확장된 프리앰블(1200)은 3개의 프리앰블 블록들(1202, 1204, 1206)을 포함한다. 프리앰블 블록(1202)은 토폴로지 간 간섭을 분리하도록 구성된 프리앰블 유형 1의 프리앰블들을 포함한다. 프리앰블 블록(1204)은 토폴로지 내 간섭을 분리하도록 구성된 프리앰블 유형 2의 프리앰블들을 포함한다. 프리앰블 블록(1206)은 인접 컬러 간섭을 분리하도록 구성된 프리앰블 유형 3의 프리앰블들을 포함한다. Kasami 코드 세트 시퀀스 검색에 기초하여 각 간섭 유형에 대해 다른 프리앰블이 생성될 수 있다. 상기 서로 다른 프리앰블들은 모든 서로 다른 간섭 유형들을 구별할 수 있는 더 큰 확장된 프리앰블 패턴을 형성하도록 연접될 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 각 프리앰블 유형의 길이와 각 유형에서의 패턴들의 수는 가변적일 수 있다. 예를 들어, 프리앰블 블록(1202)에서 프리앰블 유형 1의 ‘P’ 패턴들이 있을 수 있으며, 프리앰블 블록(1204)에는 프리앰블 유형 2의 ‘Q’ 패턴들이, 프리앰블 블록(1206)에는 프리앰블 유형 3의 ‘R’ 패턴들이 있을 수 있다. 동일한 프리앰블 유형 내의 프리앰블들간의 교차 상관은 매우 양호할 수 있다. 서로 다른 프리앰블 유형들로부터의 프리앰블들간의 교차 상관은 그리 양호하지 않을 수도 있다. 따라서, 수신기가 공동으로 코딩된 프리앰블 시퀀스의 구성을 알고, 적절한 유형을 찾을 때 적절한 지점에서 상관을 중지시킬 수 있도록 하는 것이 매우 중요하다. 예를 들어, 이 경우, 수신기는 우선 뒤에 프리앰블 유형 2와 프리앰블 유형 3이 오는 프리앰블 유형 1을 찾아야 한다. 도 12에 도시된 간섭 유형들의 순서(토폴로지 간, 토폴로지 내, 인접 채널 분리)는 예시일 뿐이다. 다른 순서들의 간섭 유형들도 가능하다.

도 14는 본 발명의 실시예들에 따라, FLP를 베이스 프리앰블 반복들에 통합하여 확장된 프리앰블을 생성하는 방법을 도시하고 있다. 도 7(a)와 유사하게, 도 14(a)는 길이 ‘L’의 프리앰블의 ‘p’ 반복들을 도시하고 있다. 반대로, 도 14(b)는 패스트 락킹 최대 전환 시퀀스(MTS)(예를 들어, 10101… 또는 01010…)를 각 프리앰블의 시작에 첨부한 새로운 프리앰블 패턴을 도시하고 있다. 상기 새로운 프리앰블은 길이가 ‘M’이다. 그러나, 새로운 프리앰블의 ‘q’ 반복들만이 락을 달성하는데 요구된다. 이는 전체 락킹 시간을 도 14(b)의 프리앰블 패턴 보다 더 빠르게 한다.

다른 실시예들에서, 최대 전환 시퀀스는 프리앰블의 시작 이외의 프리앰블의 부분(예를 들어, 프리앰블의 중간 또는 끝)에 통합되거나 부가될 수 있다. 다른 실시예들에서, 다른 FLP들(예를 들어, 100100100…, 11001100… 등)이 최대 전환 시퀀스 대신에 락킹을 위해 이용될 수 있다.

광범위한 토폴로지들을 위해 VLC가 유용한 것으로 도시되었다. 일부 VLC 장치들은 단일 토폴로지 혹은 토폴로지의 서브셋에 대해 설치되거나 최적화되므로, 모든 VLC 송신을 검출하지 않는 것이 바람직하다. VB와 같은 토폴로지들의 경우, 장치들 간의 총 통신 시간이 짧으므로 시간이 매우 중요하다. VLC를 위해 다수의 프리앰블들을 지원하는 것은 서로 다른 토폴로지들로부터의 간섭을 분리하고 거절할 수 있도록 하며, 원하는 피코넷 또는 송신들로의 접속을 가능하게 한다.

본 발명이 실시예를 통해 설명되었지만, 다양한 변경 및 수정이 당업자에게 제안될 수 있을 것이다. 본 발명은 첨부된 청구항의 범위 내에서 그러한 변경 및 수정을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (23)

1. 가시광 통신(Visible Light Communication: VLC)에서의 이용을 위한, 동기화 방법에 있어서,
   2-파트 프리앰블 시퀀스를 송신하는 단계를 포함하며,
   상기 프리앰블 시퀀스는,
   클럭 동기화를 위해 이용되도록 구성된 패스트 락킹 패턴(Fast Locking Pattern: FLP)의 하나 이상의 반복들; 및
   복수 개의 VLC 토폴로지들을 구별하는데 이용되도록 구성된 토폴로지 의존 패턴(Topology Dependent Pattern: TDP)의 하나 이상의 반복들을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기화 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 FLP는 ‘1’과 ‘0’이 반복되는 패턴을 가진 최대 전환 시퀀스(Maximum Transition Sequence: MTS)인 것을 특징으로 하는 동기화 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 TDP는 피어-대-피어(P2P), 스타, 방송 및 가시성 중 적어도 하나를 포함하는 상기 VLC 토폴로지를 구별하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 동기화 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 TDP는 미리 정해진 복수개의 TDP들로부터 선택되며, 상기 미리 정해진 각 TDP는 Kasami 시퀀스와 연관된 것을 특징으로 하는 동기화 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 미리 정해진 복수 개의 TDP들은, 15 비트 패턴들 “111101011001000”, “001011101111110”, “100110000010011”, 및 “010000110100101”을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기화 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 TDP의 하나 이상의 반복들 중 적어도 하나는 동기화 성능을 위해 반전되는 것을 특징으로 하는 동기화 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 TDP의 하나 이상의 반복들 중 매 두번째 반복이 반전되는 것을 특징으로 하는 동기화 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 2-파트 프리앰블 시퀀스는 제 1 프레임에서 송신되는 경우,
   버스트 모드에서 제 2 프레임에 FLP 없이 프리앰블 시퀀스를 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동기화 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 FLP의 길이는 가변적인 것을 특징으로 하는 동기화 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 FLP의 길이는 64 비트와 16384 비트 사이인 것을 특징으로 하는 동기화 방법.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 TDP는 토폴로지를 결정하기 위해 4회 반복되는 것을 특징으로 하는 동기화 방법.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 프리앰블 시퀀스는 온-오프 키 변조를 이용하여 송신되는 것을 특징으로 하는 동기화 방법.
13. 가시광 통신(Visible Light Communication: VLC)에서의 이용을 위해, 확장된 프리앰블을 송신하는 방법에 있어서,
    확장된 프리앰블을 생성하는 단계; 및
    가시성 지원을 유지하고 동기화 성능을 위해 수신 또는 대기 모드에서 상기 확장된 프리앰블을 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 프리앰블 송신 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 확장된 프리앰블은 패스트 락킹 패턴(Fast Locking Pattern: FLP)인 것을 특징으로 하는 확장된 프리앰블 송신 방법.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 확장된 프리앰블을 송신하는 단계는 대기 또는 수신 블록에서 프리앰블을 미리 정해진 횟수로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 프리앰블 송신 방법.
16. 제 13 항에 있어서, 상기 매체 접근 제어(Media Access Control: MAC) 계층은 송신을 위한 확장된 프리앰블을 결정하고 MAC-PHY 인터페이스에서 변수를 이용하여 물리(PHY) 계층에 상기 결정된 확장된 프리앰블을 나타내는 것을 특징으로 하는 확장된 프리앰블 송신 방법.
17. 제 13 항에 있어서, MAC 계층은 대기 또는 수신 블록의 길이에 기초하여 프리앰블이 송신된 미리 정해진 횟수를 결정하는 것을 특징으로 하는 확장된 프리앰블 송신 방법.
18. 제 13 항에 있어서, 상기 대기 시간이 프리앰블 길이의 정수 배가 아닌 경우, 송신 중에 상기 확장된 프리앰블을 절단(truncated)하는 것을 특징으로 하는 확장된 프리앰블 송신 방법.
19. 가시광 통신(Visible Light Communication: VLC)에서의 이용을 위해, 다수의 VLC 송신들을 구별하는 방법에 있어서,
    제 1 VLC 송신과 연관된 제 1 프리앰블을 수신하는 단계;
    상기 제 1 프리앰블이 예측된 프리앰블과 일치하지 않는다고 판단하면, 상기 제 1 VLC 송신을 거절하는 단계;
    제 2 VLC 송신과 연관된 제 2 프리앰블을 수신하는 단계; 및
    상기 제 2 프리앰블이 상기 예측된 프리앰블과 일치한다고 판단하면, 상기 제 2 VLC 송신에 동기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 VLC 송신 구별 방법.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 제 1 VLC 토폴로지와 제 2 VLC 토폴로지는 서로 다른 토폴로지들인 것을 특징으로 하는 VLC 송신 구별 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 제 1 VLC 토폴로지는 제 1 컬러 채널에서의 통신을 포함하고 상기 제 2 VLC 토폴로지는 제 2 컬러 채널에서의 통신을 포함하는 것을 특징으로 하는 VLC 송신 구별 방법.
22. 제 19 항에 있어서, 상기 제 1 VLC 토폴로지와 상기 제 2 VLC 토폴로지는 동일한 토폴로지인 것을 특징으로 하는 VLC 송신 구별 방법.
23. 제 19 항에 있어서, 상기 제 1 프리앰블은 제 1 커버 시퀀스와 연관되고, 상기 제 2 프리앰블은 제 2 커버 시퀀스와 연관되는 것을 특징으로 하는 VLC 송신 구별 방법.

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