KR20110031879A - 가시광 무선 통신 송신기, 수신기 및 이를 이용한 통신 방법 - Google Patents

가시광 무선 통신 송신기, 수신기 및 이를 이용한 통신 방법 Download PDF

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Abstract

가시광 무선 통신시 조명의 밝기 변화를 줄일 수 있는 라인 코딩 기법이 개시된다. 본 발명에 따른 가시광 무선 통신 송신기는 소스 비트열을 수신하여 제1 개수의 비트들 단위의 소스 코드들로 인식하는 소스코드 인식부; 상기 소스 코드들 각각을 상기 제1 개수보다 큰 제2 개수의 비트들 단위의 인코딩 코드로 인코딩하는 라인 코딩부를 포함한다. 특히, 상기 인코딩 코드는 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일하다. 따라서, 가시광 무선 통신시 조명의 밝기 변화를 최소화할 수 있다.

Description

가시광 무선 통신 송신기, 수신기 및 이를 이용한 통신 방법{Transmitter, receiver for visible light communication and method using the same}
본 발명은 가시광 무선 통신 장치 및 그의 플리커링 제거를 위한 라인 코딩 기술에 관한 것으로, 특히 조명 기기를 이용한 가시광 무선통신 시스템에서 플리커링(flickering)을 줄일 수 있는 가시광 무선 통신 장치 및 플리커링 제거를 위한 라인 코딩 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-009-02, 과제명: IT조명통신융합 380~780 나노미터 가시광 RGB 선별 무선통신 연구].
가시광선이란 전자기파 중에서 사람의 눈에 보이는 범위의 파장을 가지는 광선으로 파장으로는 380nm~780nm에 해당한다.
가시광선 내에서는 파장이 따른 성질의 변화가 각각 색깔로 나타나며, 빨강색으로부터 보라색으로 갈수록 파장이 짧아진다. 빨강색보다 파장이 긴 빛을 적외선이라 하고, 보라색보다 파장이 짧은 빛을 자외선이라 한다. 단색광인 경우 700~610nm는 빨강, 610~590nm는 주황, 590~570nm는 노랑, 570~500nm는 초록, 500~450nm는 파랑, 450~400nm는 보라로 보인다. 각 파장의 색들의 혼합으로 다양한 색의 표현이 가능하다.
가시광선은 자외선이나 적외선과 달리 사람이 볼 수 있는 빛으로서 이를 발산하는 조명은 정확한 색 표현 등 다양한 요구사항을 만족시켜야 한다. 그 요구사항 중 하나가 깜박임이 적어야 한다는 것이다.
인간은 초당 200회 이상의 깜빡임은 인식할 수 없기 때문에 빠른 점멸 성능을 갖는 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 조명은 조명의 수명 연장과 에너지 절약을 위하여 PWM(Pulse Width Modulation)을 이용하여 깜빡임을 제어하고 있다.
통신 기술 중에는 DC 성분을 제거하기 위한 기술로 라인코딩 기술이 알려져 있다. 잘 알려진 라인코딩 기술의 예로는 4B5B, 8B10B, 맨체스터 코드(Manchester code) 등이 있다. 이러한 라인코딩 기술은 0 또는 1이 연속해서 발생하지 않도록 전송하고자 하는 데이터를 임의의 패턴으로 변경시키는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 4B5B 라인코드는 4비트의 전송 데이터를 5비트로 변경시킨다. 4비트는 16가지 비트 패턴을 가지고 있고, 5비트는 32가지의 비트 패턴을 가지고 있기 때문에 5비트의 32가지 패턴 중 1과 0의 변화가 많은 16가지 패턴만을 선별하여 4비트의 전송 데이터 패턴에 1대 1로 대응시킴으로써 0 또는 1의 연속적인 발생을 줄일 수 있다.
가시광 무선 통신은 데이터가 1일 때 LED가 켜지고, 0일 때 꺼지는 형태의 OOK(On Off Keying)을 주로 사용한다. 이 경우, 단위 시간당 1과 0의 비율이 일정하지 않으면 밝기가 변화하여 사용자가 깜빡임을 느끼게 되는 문제가 있다. 즉, 1초 동안은 1만 반복되고 다시 1초 동안은 0만 반복되는 데이터를 전송하는 경우, LED 조명은 1초 단위로 깜빡이게 되는 것이다. 이러한 문제점 때문에 1과 0이 연속해서 발생하지 않도록 하는 라인코딩 기술이 사용된다.
그러나, 종래의 라인코딩 기술을 포함한 가시광 무선통신 기술을 LED를 이용한 조명에 적용할 경우, 인간이 인식 가능한 깜빡임이 발생할 가능성이 크다는 문제점이 있다. 예를 들어, 4B5B에는 전송되는 5비트 패턴에 1이 4개, 0이 1개인 패턴과 1이 3개, 0이 2개인 패턴, 1이 2개, 0이 3개인 패턴 등이 혼재해 있다. 따라서, 1이 4개, 0이 1개인 패턴이 연속해서 나올 경우 밝기는 80%이지만, 1이 2개, 0이 3개인 패턴이 연속될 경우 밝기는 40%로 줄어들게 된다. 이와 같은 패턴이 반복될 경우 LED 조명은 깜빡이게 되고 이러한 깜빡임은 LED 조명을 이용한 가시광 무선 통신에서 심각한 문제가 된다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, LED 조명을 이용한 가시광 무선 통신 중에도 조명의 밝기를 일정하게 유지하여, 가시광 무선통신에서 데이터 전송시 발생 가능한 조명의 깜빡임 현상을 제거하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 조명이 켜지는 비율과 꺼지는 비율을 1:1로 동일하게 할 수 있는 새로운 라인 코딩 기법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 데이터 패턴의 런랭스(run length)를 4까지 줄여 DC 성분을 제거할 수 있는 4B6B 라인코딩 기법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가시광 무선 통신 송신기는, 소스 비트열을 수신하여 제1 개수의 비트들 단위의 소스 코드들로 인식하는 소스코드 인식부; 및 상기 소스 코드들 각각을 상기 제1 개수보다 큰 제2 개수의 비트들 단위의 인코딩 코드로 인코딩하는 라인 코딩부를 포함한다. 특히, 상기 인코딩 코드는 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일하다.
이 때, 상기 제1 개수는 4개이고, 상기 제2 개수는 6개일 수 있다. 즉, 본 발명에서 제안하는 라인 코딩 기법은 소위 4B6B일 수 있다.
이 때, 가시광 무선 통신 송신기는 상기 소스 코드들 각각에 대응하는 인코딩 코드들에 근거하여 생성된 가시광 신호를 출력하는 광 신호 출력부를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 가시광 무선 통신 송신기는 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일한 20개의 6비트 패턴들 중 "111000" 및 "000111" 중 어느 하나 이상을 데이터 전송이 이루어지지 않는 구간에서 사용되는 아이들 패턴(idle pattern)으로 사용할 수 있다.
이 때, 가시광 무선 통신 송신기는 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일한 20개의 6비트 패턴들 중 "110100" 및 "001011" 중 어느 하나 이상을 데이터 프레임의 시작을 알리는 프리앰블 패턴(preamble pattern)으로 사용할 수 있다.
이 때, 라인 코딩부는 상기 소스 코드 "0000", "0001", "0010", "0011", "0100", "0101", "0110", "0111", "1000", "1001", "1010", "1011", "1100", "1101", "1110", "1111"을 각각 상기 인코딩 코드 "001110", "001101", "010011", "010110", "010101", "100011", "100110", "100101", "011001", "011010", "011100", "110001", "110010", "101001", "101010", "101100" 중 어느 하나로 인코딩할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 수신기는, 가시광 신호를 수신하여 제1 개수의 비트들 단위의 수신 코드들로 인식하는 수신 코드 인식부; 및 상기 수신 코드들 각각을 상기 제1 개수보다 작은 제2 개수의 비트들 단위의 디코딩 코드로 디코딩하는 라인 디코딩부를 포함한다. 이 때, 상기 수신 코드들 각각은 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법은, 소스 비트열을 수신하여 제1 개수의 비트들 단위의 소스 코드들로 인식하는 단계; 및 상기 소스 코드들 각각을 상기 제1 개수보다 큰 제2 개수의 비트들 단위의 인코딩 코드로 인코딩하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 인코딩 코드는 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법은, 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일한 6비트 패턴들 중 어느 하나 이상을 기본 프리앰블 패턴으로 전송하는 단계; 상기 6비트 패턴들 중 상기 프리앰블 패턴 이외의 패턴을 단말마다 고유하게 할당되는 추가 프리앰블 패턴으로 전송하는 단계; 및 전송하고자 하는 4비트 소스 코드들을 상기 6비트 패턴들 중 상기 기본 프리앰블 패턴을 제외한 어느 하나로 라인 인코딩하여 송신하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 추가 프리앰블 패턴은 수신 단말 또는 송신 단말을 구분하는데 사용되며, 가변 길이를 가질 수 있다.
이 때, 상기 소스 코드들은 프레임 헤더 및 프레임 바디에 상응하는 것일 수 있다.
이 때, 상기 기본 프리앰블 패턴은 "110100" 및 "001011" 중 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명에 따르면, LED 조명을 이용한 가시광 무선 통신 중에 조명의 밝기를 일정하게 유지하여, 가시광 무선통신에서 데이터 전송시 발생 가능한 조명의 깜빡거림 현상을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은 조명이 켜지는 비율과 꺼지는 비율을 1:1로 동일하게 할 수 있는 새로운 라인 코딩 기법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 데이터 패턴의 런랭스(run length)를 4까지 줄여 DC 성분을 제거할 수 있는 새로운 4B6B 라인코딩 기법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가시광 무선 통신 장치가 적용된 시스템 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 1과 0의 개수가 각각 3개씩인 6비트 데이터 패턴을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 4B6B 라인코드를 나타낸 도면이다.
도 4는 4비트 소스 코드를 그대로 전송하는 경우의 가시광 무선 통신 조명의 밝기 변화를 나타낸 도면이다.
도 5는 4B5B 라인코딩이 적용되는 경우의 가시광 무선 통신 조명의 밝기 변화를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 4B6B 라인코딩이 적용되는 경우의 가시광 무선 통신의 밝기 변화를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 물리 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 송신기를 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 수신기를 나타낸 블록도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
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.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 가시광 무선 통신 장치가 적용된 시스템 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 가시광 무선 통신 장치는 조명 장치를 구비하고, 가시광 신호를 출력하는 가시광 무선 통신 송신기(110)와, 가시광 신호를 수신하는 가시광 무선 통신 수신기(120)로 구성된다.
도 1에 도시된 가시광 무선 통신 송신기(110)와 가시광 무선 통신 수신기(120)의 구성은 이후 상세히 설명하도록 한다.
가시광 무선 통신 송신기(110)의 조명의 깜빡임을 원천적으로 제거하기 위해서는 조명이 켜지는 비율과 꺼지는 비율이 1:1로 동일하여야 한다. 즉, LED 등의 조명을 이용한 가시광 무선통신에서 전송되는 데이터의 1과 0의 비율이 1:1로 동일하면 깜빡임이 발생하지 않는다.
종래의 4B5B 라인 코딩 기법은 4비트를 5비트로 표현함에 있어서 표현 가능한 5비트의 수가 충분하지 않고, 5비트 코드의 비트수가 홀수이기 때문에 1과 0의 비율이 동일할 수가 없다.
본 발명에서는 전송되는 데이터 패턴을 6비트로 확장함으로써 1과 0의 비율이 각각 3개씩이 되도록 할 수 있다. 6비트의 데이터 패턴중에 1과 0의 개수가 각각 3개인 패턴은 모두 20개가 존재한다.
도 2는 1과 0의 개수가 각각 3개씩인 6비트 데이터 패턴을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 20개의 데이터 패턴이 모두 3개의 1과 3개의 0을 포함하고 있는 것을 알 수 있다.
본 발명이 제안하는 4B6B 라인코딩 기법은 도 2에 도시된 20개의 데이터 패턴 중 16개를 데이터(4비트 데이터) 전송을 위해 사용한다. 20개의 데이터 패턴 중 데이터 전송을 위해 사용되는 16개를 제외한 4개는 프리앰블 패턴(preamble pattern)이나 아이들 패턴(idle pattern)으로 사용될 수 있다.
예를 들어, 4B6B 라인코드는 도 2에 도시된 20개의 패턴들 중 16개를 데이터 전송에 사용하고, 2개는 데이터 프레임의 시작을 알리는 패턴인 프리앰블 패턴으로 사용하고, 나머지 2개는 데이터 전송이 이루어지지 않는 구간(idle time)에서 사용되는 아이들 패턴으로 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 4B6B 라인코드를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 16개의 4비트 데이터가 16개의 6비트 패턴들 중 하나에 대응되고, 두 개의 6비트 패턴들 "110100" 및 "001011"은 프리앰블 패턴으로 설정되고, 두 개의 6비트 패턴들 "111000" 및 "000111"은 아이들 패턴으로 설정되는 것을 알 수 있다.
라인코드에서 패턴을 선정하는 기준에는 선정된 패턴이 사용될 경우 연속된 1 또는 0의 개수가 몇 개까지 가능한지 여부가 중요하다. 연속된 1 또는 0의 개수를 통상 런랭스(run length)라 한다.
기존의 4B5B는 7(0111) 다음에 0(0000)이 나올 경우, 인코딩 코드 "01111" 다음에 인코딩 코드 "11110"이 나오게 되므로 런랭스가 8이 된다. 이와 같이 긴 런랭스는 기존의 4B5B가 데이터 및 클럭 복원 등에 활용되는데 심각한 장애 요소였다.
본 발명에 따른 4B6B 라인코딩은 런랭스를 4까지 줄일 수 있다.
이를 위해, 20개의 1과 0의 개수가 같은 6비트 패턴들 중 "111000" 및 "000111"을 아이들 패턴으로 사용할 수 있다. 즉, "111000" 및 "000111"을 데이터 송/수신에 사용하지 않으면 런랭스 6이 발생하는 경우를 제거할 수 있다.
"111000" 및 "000111"을 데이터 패턴으로 사용하지 않고 나머지 18개의 6비트 패턴들 중에서 16개를 선택해서 데이터 송/수신에 사용하면 런랭스는 4로 줄어들게 된다.
가시광 무선통신에는 데이터가 1일 때 LED가 켜지고 0일 때 LED가 꺼지는 OOK(On Off Keying)이 주로 사용된다. 이 때, 데이터 1과 데이터 0은 각각 서로 상이한 전압이나 전류 레벨에 상응하는 것으로 데이터 1에 상응하는 전압/전류 레벨이 데이터 0에 상응하는 전압/전류 레벨보다 높을 수도 있고, 낮을 수도 있다.
도 4는 4비트 소스 코드를 그대로 전송하는 경우의 가시광 무선 통신 조명의 밝기 변화를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 4비트 소스 코드 "0000"이 전송되는 경우에는 조명이 계속 꺼져있고, 4비트 소스 코드 "1111"이 전송되는 경우에는 조명이 계속 켜져 있는 것을 알 수 있다.
따라서, 전송하고자 하는 소스 코드 "0000" 이후에 바로 소스 코드 "1111"이 라인코딩 없이 전송되는 경우 밝기는 0%에서 100%로 변하게 된다.
즉, 라인 코딩 없이 소스코드를 그대로 전송하게 되면 전송되는 데이터에 포함되는 1의 개수(또는 0의 개수)가 시간에 따라 크게 변하게 되므로 조명의 깜빡임이 발생할 수 밖에 없다.
도 5는 4B5B 라인코딩이 적용되는 경우의 가시광 무선 통신 조명의 밝기 변화를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 소스 코드 "0000"이 5비트 인코딩 코드 "11110"으로 인코딩되고, 소스 코드 "0001"이 5비트 인코딩 코드 "01001"로 인코딩되는 것을 알 있다. 인코딩 코드 "11110"는 단위 시간의 80% 동안 켜져 있는 조명에 해당하고, 인코딩 코드 "01001"은 단위 시간의 40% 동안 켜져 있는 조명에 해당한다.
따라서, 전송하고자 하는 소스 코드 "0000" 이후에 바로 소스 코드 "0001"이 4B5B 라인코딩 되어 전송되는 경우 밝기는 80%에서 40%로 변화하게 된다.
즉, 4B5B 라인코딩이 사용되는 경우 소스코드를 그대로 전송하는 것보다는 데이터 송/수신에 따른 조명의 밝기 변화가 덜하지만 여전히 전송되는 데이터에 따라 밝기 변화가 커서 깜빡임이 발생한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 4B6B 라인코딩이 적용되는 경우의 가시광 무선 통신의 밝기 변화를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 소스 코드 "0000"이 6비트 인코딩 코드 "001110"으로 인코딩되고, 소스 코드 "0001"이 6비트 인코딩 코드 "001101"로 인코딩되는 것을 알 있다. 인코딩 코드 "001110" 및 인코딩 코드 "001101"은 모두 단위 시간의 50% 동안 켜져 있는 조명에 해당한다.
따라서, 전송하고자 하는 소스 코드 "0000" 이후에 바로 소스 코드 "0001"이 4B6B 라인코딩 되어 전송되는 경우 밝기는 50%로 계속 유지된다.
즉, 4B6B 라인코딩이 사용되는 경우 어떤 소스코드가 전송되든지 밝기는 50%로 일정하게 유지되므로 데이터 송/수신에 따른 조명의 밝기 변화가 없고, 조명의 깜빡임이 발생하지 않는다.
가시광을 통하여 데이터를 전송/수신하는 가시광 무선통신 단말이 복수개 구비되어 있는 경우, 프리앰블을 이용하여 송/수신자를 구분할 수 있다.
즉, 1의 개수와 0의 개수가 동일한 두 개의 6비트 패턴들 중 하나 이상을 기본 프리앰블 패턴으로 하고, 기본 프리앰블 패턴에 송신자 또는 수신자를 구분하는 6비트 패턴인 추가 프리앰블 패턴을 순차적으로 연결하여 전체적인 프리앰블 패턴을 구성할 수 있다.
이와 같이, 기본 프리앰블 패턴 및 단말 구분이 가능한 추가 프리앰블 패턴의 조합에 해당하는 프리앰블 패턴을 사용함으로써 송신 단말 또는 수신 단말이 복수개인 경우에도 깜빡임 없이 가시광 무선 통신을 수행할 수 있다. 이 때, 기본 프리앰블 패턴에 해당하는 6비트 패턴은 데이터 송/수신에 사용되지 아니하고, 추가 프리앰블 패턴은 데이터 송/수신에 사용될 수 있다.
예를 들어, 액세스 포인트(Access Point; AP)로 동작하는 LED 조명에 3개의 단말들이 연결된 경우를 생각해 볼 수 있다. 이 때, 첫 번째 단말을 위한 프리앰블은 기본 프리앰블 패턴인 "110100", "001011"과 "0000"의 6비트 표현인 "001110"의 순차적인 연결로 생성될 수 있다. 이 때, 두 번째 단말을 위한 프리앰블은 기본 프리앰블 패턴인 "110100", "001011"과 "0001"의 6비트 표현인 "001101"의 순차적인 연결로 생성될 수 있다. 이 때, 세 번째 단말을 위한 프리앰블은 기본 프리앰블 패턴인 "110100", "001011"과 "0010"의 6비트 표현인 "010011"의 순차적인 연결로 생성될 수 있다.
즉, 기본 프리앰블 패턴은 프레임의 시작을 알리고, 추가 프리앰블 패턴은 단말을 구분하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 추가 프리앰블 패턴은 동시에 연결되는 단말들의 개수에 따라 추가가 가능하다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 물리 구조를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 가시광 무선 통신 물리(PHY) 구조는 기본 프리앰블 패턴(710), 추가 프리앰블 패턴(720), 프레임 헤더(730) 및 프레임 바디(740)를 포함한다.
예를 들어, 기본 프리앰블 패턴(710)은 순차적으로 연결된 6비트 코드들 "110100" 및 "001011"일 수 있다.
추가 프리앰블 패턴은 데이터 송/수신에 사용되는 6비트 코드들 중 단말을 식별하기 위한 것일 수 있고, 동시에 연결되는 단말의 개수가 많은 경우 둘 이상의 6비트 코드가 순차적으로 연결된 것일 수 있다. 즉, 추가 프리앰블 패턴의 길이는 동시에 연결되는 단말의 개수에 따라 가변적일 수 있다.
프레임 헤더(730)는 프레임의 속성 등을 포함하는 헤더에 해당하고, 프레임 바디(740)는 전송하고자 하는 데이터를 포함하는 프레임의 바디에 해당한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법은 가시광 무선 통신 시작을 위해 조명이 동작되도록 한다(S810).
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법은 아이들 타임에 전송되는 아이들 패턴을 전송한다(S820).
이 때, 아이들 패턴은 1과 0의 개수가 동일한 20개의 6비트 패턴들 중 "111000" 및 "000111" 중 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 가시광 무선 통신 방법은 전송하고자 하는 데이터가 있는지 여부를 판단한다(S830).
단계(S830)의 판단 결과, 전송하고자 하는 데이터가 없는 경우 가시광 무선통신 방법은 계속해서 아이들 패턴을 전송한다(S820).
단계(S830)의 판단 결과, 전송하고자 하는 데이터가 있는 경우 가시광 무선통신 방법은 기본 프리앰블 패턴을 전송한다(S840).
이 때, 기본 프리앰블 패턴은 1과 0의 개수가 동일한 20개의 6비트 패턴들 중 "110100" 및 "001011" 중 어느 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 기본 프리앰블 패턴은 두 개의 6비트 패턴이 순차적으로 연결된 12비트 패턴 "110100001011"일 수 있다.
또한, 가시광 무선 통신 방법은 수신 단말이 둘 이상인지 여부를 판단한다(S850).
단계(S850)의 판단 결과, 수신 단말이 두 개 이상인 경우 가시광 무선 통신 방법은 추가 프리앰블 패턴을 전송한다(S850).
추가 프리앰블 패턴은 데이터 송/수신에 사용되는 16개의 6비트 패턴들 중 한 개일 수 있다.
단계(S850)의 판단 결과 수신 단말이 한 개이거나, 추가 프리앰블 패턴이 전송된 경우, 가시광 무선 통신 방법은 프레임 헤더를 전송하고(S870), 프레임 바디를 전송한다(S880). 이 때, 프레임 헤더 및 프레임 바디는 4비트 소스 코드들에 상응하는 것일 수 있다.
프레임 헤더 및 프레임 바디의 전송이 끝나면, 가시광 무선 통신 방법은 통신을 종료할 것인지 여부를 판단한다(S890).
단계(S890)의 판단 결과, 통신을 종료하지 않는다고 판단되면 가시광 무선 통신 방법은 아이들 패턴을 전송한다(S820).
단계(S890)의 판단 결과, 통신을 종료한다고 판단되면 가시광 무선 통신 방법은 LED 조명을 소등하고 통신을 종료한다(S895).
도 8에 도시된 단계들은 모두 가시광 무선 통신 송신기에서 수행되는 것일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 송신기를 나타낸 블록도이다.
도 9를 참조하면, 가시광 무선 통신 송신기는 소스코드 인식부(910), 라인 코딩부(920) 및 광 신호 출력부(930)를 포함한다.
소스코드 인식부(910)는 소스 비트열을 수신하여 제1 개수의 비트들 단위의 소스 코드들로 인식한다.
이 때, 제1 개수는 4개일 수 있다.
라인 코딩부(920)는 상기 소스 코드들 각각을 상기 제1 개수보다 큰 제2 개수의 비트들 단위의 인코딩 코드로 인코딩한다.
이 때, 제2 개수는 6개일 수 있다. 즉, 본 발명의 라인 코딩은 4B6B 코딩일 수 있다.
이 때, 인코딩 코드는 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일하다.
광 신호 출력부(930)는 상기 소스 코드들 각각에 대응하는 인코딩 코드들에 근거하여 생성된 가시광 신호를 출력한다.
이 때, 가시광 무선 통신 송신기는 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일한 20개의 6비트 패턴들 중 "111000" 및 "000111" 중 어느 하나 이상을 데이터 전송이 이루어지지 않는 구간에서 사용되는 아이들 패턴(idle pattern)으로 사용할 수 있다.
이 때, 가시광 무선 통신 송신기는 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일한 20개의 6비트 패턴들 중 "110100" 및 "001011" 중 어느 하나 이상을 데이터 프레임의 시작을 알리는 프리앰블 패턴(preamble pattern)으로 사용할 수 있다. 이 때, 프리앰블 패턴은 이 두 개의 6비트 코드들이 순차적으로 연결된 12비트 코드 "110100001011"일 수 있다.
이 때, 라인 코딩부(920)는 상기 소스 코드 "0000", "0001", "0010", "0011", "0100", "0101", "0110", "0111", "1000", "1001", "1010", "1011", "1100", "1101", "1110", "1111"을 각각 상기 인코딩 코드 "001110", "001101", "010011", "010110", "010101", "100011", "100110", "100101", "011001", "011010", "011100", "110001", "110010", "101001", "101010", "101100" 중 어느 하나로 인코딩할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 수신기를 나타낸 블록도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가시광 무선 통신 수신기는 신호 수신부(1010), 수신 코드 인식부(1020) 및 라인 디코딩부(1030)를 포함한다.
신호 수신부(1010)는 가시광 신호를 수신한다.
수신 코드 인식부(1020)는 수신된 상기 가시광 신호를 제1 개수의 비트들 단위의 수신 코드들로 인식한다. 이 때, 수신 코드들 각각은 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일하다.
이 때, 제1 개수는 6개일 수 있다.
이 때, 상기 수신 코드들 각각은 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 3으로 동일한 20개의 6비트 패턴들 중 하나일 수 있다.
라인 디코딩부(1030)는 상기 수신 신호들 각각을 상기 제1 개수보다 작은 제2 개수의 비트들 단위의 디코딩 코드로 디코딩한다.
이 때, 제2 개수는 4개일 수 있다.
이 때, 가시광 무선 통신 수신기는 상기 수신 코드들 중 "111000" 및 "000111" 중 어느 하나 이상을 아이들 패턴으로 인식할 수 있다.
이 때, 가시광 무선 통신 수신기는 상기 수신 코드들 중 "110100" 및 "001011" 중 어느 하나 이상을 프리앰블 패턴으로 인식할 수 있다. 이 때, 가시광 무선 통신 수신기는 이 두 개의 6비트 패턴들이 순차적으로 연결된 12비트 패턴 "110100001011"을 프리앰블 패턴으로 인식할 수 있다.
이 때, 라인 디코딩부(1030)는 상기 수신 코드 "001110", "001101", "010011", "010110", "010101", "100011", "100110", "100101", "011001", "011010", "011100", "110001", "110010", "101001", "101010", "101100"를 각각 상기 디코딩 코드 "0000", "0001", "0010", "0011", "0100", "0101", "0110", "0111", "1000", "1001", "1010", "1011", "1100", "1101", "1110", "1111" 중 어느 하나로 디코딩할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가시광 무선 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 가시광 무선 통신 방법은 소스 비트열을 수신한다(S1110). 이 때, 수신은 통신 채널 등을 통하여 수신되는 것뿐만 아니라 기기 내에서의 신호 전송을 포괄하는 개념이다.
또한, 가시광 무선 통신 방법은 수신된 소스 비트열을 4비트 단위의 소스 코드들로 인식한다(S1120).
또한, 가시광 무선 통신 방법은 상기 소스 코드들 각각을 1에 해당하는 비트의 개수와 0에 해당하는 비트의 개수가 동일한 6비트 인코딩 코드로 인코딩한다(S1130).
또한, 가시광 무선 통신 방법은 상기 소스 코드들 각각에 대응하는 인코딩 코드들에 근거하여 생성된 가시광 신호를 출력한다(S1140).
이 때, 가시광 무선 통신 방법은 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일한 20개의 6비트 패턴들 중 "111000" 및 "000111" 중 어느 하나 이상을 아이들 패턴(idle pattern)으로 사용할 수 있다. 이와 같이 "111000" 및 "000111"을 데이터 송/수신에 사용하지 않음으로써 데이터 송/수신의 최대 런랭스를 4로 할 수 있다.
이 때, 가시광 무선 통신 방법은 상기 20개의 6비트 패턴들 중 "110100" 및 "001011" 중 어느 하나 이상을 프리앰블 패턴(preamble pattern)으로 사용할 수 있다. 이 때, 이 두 개의 6비트 패턴들이 순차적으로 연결된 12비트 패턴 "110100001011"이 프리앰블 패턴으로 사용될 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 가시광 무선 통신 송/수신기 및 가시광 무선 통신 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
910: 소스코드 인식부 920: 라인 코딩부
930: 광 신호 출력부 1010: 신호 수신부
1020: 수신 코드 인식부 1030: 라인 디코딩부

Claims (20)

  1. 소스 비트열을 수신하여 제1 개수의 비트들 단위의 소스 코드들로 인식하는 소스코드 인식부;
    상기 소스 코드들 각각을 상기 제1 개수보다 큰 제2 개수의 비트들 단위의 인코딩 코드로 인코딩하는 라인 코딩부를 포함하고,
    상기 인코딩 코드는 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일한 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 송신기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 개수는 4개이고, 상기 제2 개수는 6개인 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 송신기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가시광 무선 통신 송신기는
    상기 소스 코드들 각각에 대응하는 인코딩 코드들에 근거하여 생성된 가시광 신호를 출력하는 광 신호 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 송신기.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 가시광 무선 통신 송신기는
    1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일한 20개의 6비트 패턴들 중 "111000" 및 "000111" 중 어느 하나 이상을 데이터 전송이 이루어지지 않는 구간에서 사용되는 아이들 패턴(idle pattern)으로 사용하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 송신기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가시광 무선 통신 송신기는
    상기 20개의 6비트 패턴들 중 "110100" 및 "001011" 중 어느 하나 이상을 데이터 프레임의 시작을 알리는 프리앰블 패턴(preamble pattern)으로 사용하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 송신기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 라인 코딩부는
    상기 소스 코드 "0000", "0001", "0010", "0011", "0100", "0101", "0110", "0111", "1000", "1001", "1010", "1011", "1100", "1101", "1110", "1111"을 각각 상기 인코딩 코드 "001110", "001101", "010011", "010110", "010101", "100011", "100110", "100101", "011001", "011010", "011100", "110001", "110010", "101001", "101010", "101100" 중 어느 하나로 인코딩하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 송신기.
  7. 가시광 신호를 수신하여 제1 개수의 비트들 단위의 수신 코드들로 인식하는 수신 코드 인식부; 및
    상기 수신 코드들 각각을 상기 제1 개수보다 작은 제2 개수의 비트들 단위의 디코딩 코드로 디코딩하는 라인 디코딩부를 포함하고,
    상기 수신 코드들 각각은 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일한 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 수신기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 개수는 6개이고, 상기 제2 개수는 4개이고, 상기 수신 코드들 각각은 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 3으로 동일한 20개의 6비트 패턴들 중 하나인 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 수신기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 가시광 무선 통신 수신기는
    상기 수신 코드들 중 "111000" 및 "000111" 중 어느 하나 이상을 아이들 패턴(idle pattern)으로 인식하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 수신기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 가시광 무선 통신 수신기는
    상기 수신 코드들 중 "110100" 및 "001011" 중 어느 하나 이상을 프리앰블 패턴으로 인식하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 수신기.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 라인 디코딩부는
    상기 수신 코드 "001110", "001101", "010011", "010110", "010101", "100011", "100110", "100101", "011001", "011010", "011100", "110001", "110010", "101001", "101010", "101100"를 각각 상기 디코딩 코드 "0000", "0001", "0010", "0011", "0100", "0101", "0110", "0111", "1000", "1001", "1010", "1011", "1100", "1101", "1110", "1111" 중 어느 하나로 디코딩하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 수신기.
  12. 소스 비트열을 수신하여 제1 개수의 비트들 단위의 소스 코드들로 인식하는 단계; 및
    상기 소스 코드들 각각을 상기 제1 개수보다 큰 제2 개수의 비트들 단위의 인코딩 코드로 인코딩하는 단계를 포함하고,
    상기 인코딩 코드는 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일한 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 개수는 4개이고, 상기 제2 개수는 6개인 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 가시광 무선 통신 방법은
    1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일한 20개의 6비트 패턴들 중 "111000" 및 "000111" 중 어느 하나 이상을 아이들 패턴(idle pattern)으로 사용하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 가시광 무선 통신 방법은
    상기 20개의 6비트 패턴들 중 "110100" 및 "001011" 중 어느 하나 이상을 프리앰블 패턴(preamble pattern)으로 사용하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 인코딩하는 단계는
    상기 소스 코드 "0000", "0001", "0010", "0011", "0100", "0101", "0110", "0111", "1000", "1001", "1010", "1011", "1100", "1101", "1110", "1111"을 각각 상기 인코딩 코드 "001110", "001101", "010011", "010110", "010101", "100011", "100110", "100101", "011001", "011010", "011100", "110001", "110010", "101001", "101010", "101100" 중 어느 하나로 인코딩하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  17. 1에 해당하는 비트수와 0에 해당하는 비트수가 동일한 6비트 패턴들 중 어느 하나 이상을 기본 프리앰블 패턴으로 전송하는 단계;
    상기 6비트 패턴들 중 상기 프리앰블 패턴 이외의 패턴을 단말마다 고유하게 할당되는 추가 프리앰블 패턴으로 전송하는 단계; 및
    전송하고자 하는 4비트 소스 코드들을 상기 6비트 패턴들 중 상기 기본 프리앰블 패턴을 제외한 어느 하나로 라인 인코딩하여 송신하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 추가 프리앰블 패턴은
    수신 단말 또는 송신 단말을 구분하는데 사용되며, 가변 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 소스 코드들은 프레임 헤더 및 프레임 바디에 상응하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 기본 프리앰블 패턴은 "110100" 및 "001011" 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 가시광 무선 통신 방법.
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