KR20110063365A

KR20110063365A - 데이터 전송에 이용되는 광원의 밝기 조절을 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20110063365A
Application number: KR1020100122388A
Authority: KR
Inventors: 클린트 에프. 채플린
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2011-06-10
Also published as: EP2507922A4; US9467226B2; CN102640434A; CN105897333A; JP2013512638A; US20110135317A1; CN105897333B; CN102640434B; US20140301738A1; US8798479B2; EP2507922B1; KR101849402B1; EP2507922A2; WO2011068382A2; WO2011068382A3; JP5626930B2

Abstract

본 발명은 데이터 송신에 이용되는 광원의 밝기 조절을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 광원의 원하는 밝기 레벨의 선택을 수신하고,광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 송신될 데이터의 피스를 수신한 후원하는 밝기 레벨에 기초하여 인코딩 방식에 의해 기술된 듀티 사이클을 선택하며,인코딩 방식을 이용하여 데이터를 인코딩함으로써 우선 순위 레벨이 높은 전송 트래픽이 우선 순위 레벨이 낮은 전송 트래픽과 충돌한 가능성도 줄어들고, 전체적인 전력이 소모되는 시간을 줄일 수 있다.

Description

데이터 전송에 이용되는 광원의 밝기 조절을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING BRIGHTNESS OF LIGHT SOURCES USED FOR DATA TRANSMISSION}

본 발명은 광원에 관한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 데이터 전송에 이용되는 광원의 밝기를 조절하는 장치 및 방법을 제공한다.

가시광 통신(Visible Light Communication)은 가시광을 통해 데이터를 통신하는 것을 다루는 통신 연구의 일 분야이다. 최근, 가시광을 통해 데이터에 대해서 뛰어난 성능을 가지는 발광 다이오드들(LED)이 보편화 되면서 가시광 통신이 각광을 받고 있다. LED(light-emitting diode)는 불을 매우 빨리 켜거나 끌 수 있는 특성을 갖는다. 그리하여, 초고속으로 LED들을 켜거나 꺼서 데이터를 송신할 수 있다.

이러한 가시광 통신은 가시광을 사람들에게 송신하는 동시에 데이터를 송신하는데도 이용될 수 있다는 것이다. LED가 더 보편화되면서, 유비쿼터스적인 양의 광원들이 데이터 송신 자원들로서 이용 가능해졌다. 조명 기구(light fixture), 신호등, 제동등(brake light), 활성 광고판 등은 모두 단지 광 보다는 정보를 송신하는데 이용될 수 있다.

일 예에서, 가시광 통신을 이용할 시 신호등과 같이 적색등에서 대기하는 동안 엔진을 꺼서 승용차나 트럭의 가스를 절약할 수 있다. 현재로서는 신호등이 청색으로 바뀔 때 승용차나 트럭의 시동을 다시 거는 데 소요되는 지연시간에 의해 교통을 혼잡하게 할 수 있으므로 그렇게 하는 것은 비현실적이다. 그러나, 신호등이 이미 에너지 절약을 목적으로 점점 보편화되고 있는 LED를 구비한다면, 신호등은 적색과 청색 사이의 임박한 전환에 대해 알려주는 데이터 신호를 차에 송신하도록 구성될 수도 있을 것이다. 그러면, 차는 신호등이 청색으로 바뀌자마자 시동을 걸고 전진할 준비를 하도록 구성될 수도 있을 것이다.

이러한 가시광 통신은 또한 다른 유형의 무선 송신에 비해 장점들을 갖는다. 예를 들어, 무선 주파수(RF) 데이터 송신은 본질적으로 전방향이며, 이는 특정 위치들에 데이터를 집중시킬 수 있는 RF 데이터 송신의 기능을 제한한다. 신호등의 예에서, 다른 방향으로 진행하거나 또는 신호등에 있는 차들은 모두 동일한 신호를 수신하므로 RF를 이용하는 것은 비현실적이다. 가시광 통신의 가시선(line-of-sight) 측면은 이러한 유형의 데이터 송신 유출(data transmission leakage)을 예방할 수 있다.

다른 장점은 가시광 통신은 전력 제한에 구애 받지 않는 것이다.

또 다른 장점은, LED가 절전 특성으로 인해 이미 광원으로서 보편화되어 있고, 이러한 LED가 많은 양의 하드웨어를 교체할 필요 없이 가시광 통신을 송신하는데 이용될 수 있다는 것이다. 또한, RF 송신은 전자 장비에 대한 간섭 가능성으로 인해, 운행중인 항공기에서 혹은 그 근처에서나 병원과 같은 특정 위치에서 금지되어 있지만 가시광 통신은 이러한 금지에 구애받지 않는다.

또한, 가시광 통신과 적외선 통신 모두 유사한 대역폭 (약 100 THz)을 가지지만 적외선 통신은 그 비가시성으로 인해 잠재된 위험한 높은 에너지 밀도와 관련하여 시력 안전 문제를 갖기 때문에 더 높은 데이터율의 송신을 달성할 수는 없다. 따라서, 가시광 통신은 가시성 측면에서 인간의 시력에 더 적절하며, 훨씬 더 높은 데이터율로 데이터를 송신할 수 있다.

뿐만 아니라 가시광 통신은 통신 빔이 눈으로 보이기 때문에, 빔이 포인팅하는 위치를 관찰할 수 있으며, 이는 원하는 수신자가 빔을 수신하는 지를 판단하는데 도움이 될 뿐만 아니라 해커 또는 도청자 등과 같이 부적절한 수신자가 빔을 수신하는 것을 방지하는데 도움이 된다.

LED에 대한 통상적이지 않은 사실은, 이것이 가시광 통신을 송신하는데 뿐만 아니라 수신하는데도 이용될 수 있다는 것이다. 이는 가시광 통신의 잠재적인 응용성을 훨씬 더 확장해준다. 전술한 신호등 예에서, 교통 신호에서 트럭 뒤의 승용차는 신호등에 대한 직접적인 가시선을 갖지 못할 수도 있으므로, 신호등과 승용차 간의 직접적인 데이터 송신이 차단될 수도 있다. 그러나, 시스템 내의 다양한 LED들이 데이지 체인(daisy-chained) 방식으로 함께 연결될 수 있다. 트럭의 헤드라이트가 신호등으로부터 데이터를 수신하는 수신기의 역할을 할 수 있으며, 트럭의 미등이 이 데이터를 재송신하고, 이 데이터를 승용차의 헤드라이트가 수신할 수 있다.

현재 가시광 통신 방법들은 인코딩된 데이터의 출력 듀티 사이클을 고정값인 50%으로 설정하는 방식을 이용하여 데이터를 인코딩한다. 이러한 고정된 양으로, 밝기가 일정한 레벨에 있게 된다. 밝기의 변경은 데이터를 전혀 나타내지는 않지만 대신에 50% 이외의 듀티 사이클을 제공하는 패턴을 포함하는 출력 스트림에 삽입함으로써 이루어진다. 이러한 블랭크 프레임들은 데이터를 전혀 포함하고 있지는 않지만, 광원의 밝기를 제어하기 위해 이용된다. 이를 통해 광원의 전반적인 밝기가 조절될 수 있다.

이러한 가시광 통신 방식의 문제점은 블랭크 프레임들이 데이터를 송신하는데 이용될 수도 있었던 송신 시간의 일부를 모두 소진한다는 것이다. 이는 시스템의 잠재적인 처리량을 감소시키고, 사실 시스템이 50%로부터 더 멀어질 필요가 있을수록 밝기에 대한 인식을 바꾸는데 더 많은 블랭크 프레임들이 필요하므로 처리량은 더 낮아지게 된다.

또한, 이러한 가시광 통신 방식은 전체 밝기를 정밀하게 제어하기 위해서 블랭크 프레임들 내의 패턴들의 듀티 사이클이 데이터를 담고 있는 프레임들의 50% 듀티 사이클을 보상해야 하기 때문에, 송신기에 복잡성을 더해준다. 이러한 보상을 수행하기 위해서는, 송신기가 많은 데이터가 송신되고 있음을 알아야 한다.

본 발명의 제 1 실시 예에서, 광원의 원하는 밝기 레벨의 선택을 수신하는 단계, 상기 광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 송신될 데이터의 조각을 수신하는 단계, 상기 원하는 밝기 레벨에 기초하여 인코딩 방식에 의해 기술된 듀티 사이클을 선택하는 단계, 상기 인코딩 방식을 이용하여 상기 데이터를 인코딩하되, 상기 인코딩은 상기 데이터의 피스와 상기 선택된 듀티 사이클 모두에 대응하는 코드를 확인하는 단계를 포함하는 단계 및 상기 광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 상기 확인된 코드를 송신하는 단계를 포함하는 방법이 개시된다.

본 발명의 제 2 실시 예에서, 광원으로부터 가시광 통신을 통해 송신된 코드를 수신하는 단계 및 변환 테이블을 이용하여 상기 송신된 코드를 디코딩하되, 상기 변환 테이블은 상기 송신된 코드에 대응하는 원시 데이터와 상기 송신된 코드에 대응하는 듀티 사이클을 나타내는 단계를 포함하는 방법이 개시된다.

본 발명의 제 3 실시 예에서, 광원 및 광원 제어기를 포함하며, 상기 광원 제어기는, 광원의 원하는 밝기 레벨의 선택을 수신하고, 상기 광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 송신될 데이터의 피스를 수신하고, 상기 원하는 밝기 레벨에 기초하여 인코딩 방식에 의해 기술된 듀티 사이클을 선택하고, 상기 인코딩 방식을 이용하여 상기 데이터를 인코딩하되, 상기 인코딩은 상기 데이터의 피스와 상기 선택된 듀티 사이클 모두에 대응하는 코드를 확인하는 단계를 포함하고, 상기 광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 상기 확인된 코드를 송신하도록 구성된 장치가 개시된다.

본 발명의 제 4 실시 예에서, 광원으로부터 가시광 통신을 통해 송신된 코드를 수신하도록 구성된 광 수신기 및 변환 테이블을 이용하여 상기 송신된 코드를 디코딩하되, 상기 변환 테이블은 상기 송신된 코드에 대응하는 원시 데이터와 상기 송신된 코드에 대응하는 듀티 사이클을 나타내는 디코딩 엔진을 포함하는 장치가 개시된다.

본 발명의 제 5 실시 예에서, 광원의 원하는 밝기 레벨의 선택을 수신하는 수단, 상기 광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 송신될 데이터의 조각을 수신하는 수단, 상기 원하는 밝기 레벨에 기초하여 인코딩 방식에 의해 기술된 듀티 사이클을 선택하는 수단, 상기 인코딩 방식을 이용하여 상기 데이터를 인코딩하되, 상기 인코딩은 상기 데이터의 조각과 상기 선택된 듀티 사이클 모두에 대응하는 코드를 확인하는 단계를 포함하는 수단 및 상기 광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 상기 확인된 코드를 송신하는 수단을 포함하는 장치가 개시된다.

본 발명의 제 6 실시 예에서, 광원으로부터 가시광 통신을 통해 송신된 코드를 수신하는 수단 및 변환 테이블을 이용하여 상기 송신된 코드를 디코딩하되, 상기 변환 테이블은 상기 송신된 코드에 대응하는 원시 데이터와 상기 송신된 코드에 대응하는 듀티 사이클을 나타내는 수단을 포함하는 장치가 개시된다.

본 발명의 제 7 실시 예에서, 일 방법을 수행하기 위해서 기기에 의해 실행 가능한 명령들의 프로그램을 실체적으로 구현하는 기기에 의해 읽혀질 수 있는 프로그램 저장 장치에 있어서, 상기 방법은 광원의 원하는 밝기 레벨의 선택을 수신하는 단계, 상기 광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 송신될 데이터의 피스를 수신하는 단계, 상기 원하는 밝기 레벨에 기초하여 인코딩 방식에 의해 기술된 듀티 사이클을 선택하는 단계, 상기 인코딩 방식을 이용하여 상기 데이터를 인코딩하되, 상기 인코딩은 상기 데이터의 피스와 상기 선택된 듀티 사이클 모두에 대응하는 코드를 확인하는 단계를 포함하는 단계 및 상기 광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 상기 확인된 코드를 송신하는 단계를 포함하는 프로그램 저장 장치가 개시된다.

본 발명의 제 8 실시 예에서, 일 방법을 수행하기 위해서 기기에 의해 실행 가능한 명령들의 프로그램을 실체적으로 구현하는 기기에 의해 읽혀질 수 있는 프로그램 저장 장치에 있어서, 상기 방법은 광원으로부터 가시광 통신을 통해 송신된 코드를 수신하는 단계 및 변환 테이블을 이용하여 상기 송신된 코드를 디코딩하되, 상기 변환 테이블은 상기 송신된 코드에 대응하는 원시 데이터와 상기 송신된 코드에 대응하는 듀티 사이클을 나타내는 단계를 포함하는 프로그램 저장 장치가 개시된다.

본 발명은 가시광 통신 LED를 구비하여 조명 기구 사이에 제어 신호들이 전달됨으로써 시스템의 물리적인 와이어링을 변경하지 않고 기구들을 제어할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 장치들이 이미 전원을 가지고 있기 때문에 전력선을 추가하거나 배터리 전력을 이용할 필요없어서 전력 관련 문제를 우려할 필요가 없다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 가시광 통신 시스템의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 조명 기구들 간의 물리적 케이블들이 벽면 라이트 스위치 구성을 변경하기 위해 어떻게 바뀌어야 하는지를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 데이터 송신에 이용되는 광원들의 밝기를 조절하는 시스템을 예시한 블록도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 데이터 송신에 이용되는 광원들의 밝기를 조절하는 방법을 예시한 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 데이터 송신에 이용되는 광원들의 밝기를 조절하는 방법을 예시한 흐름도.

본 발명을 실시하기 위해 발명자들이 고안한 최선의 형태들을 포함한 본 발명의 특정 실시 예들을 자세히 참조할 것이다. 이러한 특정 실시 예들의 예들은 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 본 발명은 이러한 실시 예들과 연관하여 설명되지만, 기술된 실시 예들로 본 발명을 제한하도록 의도되지 않음을 이해할 것이다. 반면에, 첨부된 청구항들에 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함될 수 있는 대안, 수정 및 동등한 사항들을 포함하도록 의도된다. 하기의 설명에서, 세부 사항들은 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 기술된다. 본 발명은 이러한 세부 사항들의 일부 혹은 전부가 없이도 실시될 수 있다. 또한, 본 발명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 공지된 특성들은 자세히 설명되지 않을 수도 있다.

본 발명에 따라, 구성요소, 과정 단계 및/또는 데이터 구조는 다양한 유형의 운영 체제, 프로그래밍 언어, 컴퓨팅 플랫폼, 컴퓨터 프로그램 및/또는 범용 기기들을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 당업자는 하드와이어 장치, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA), 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC) 등과 같은 범용의 특성이 덜한 장치들도 여기서 개시된 발명 개념의 범위와 사상을 벗어나지 않는 한 이용될 수 있음을 인식할 것이다. 본 발명은 또한 메모리 장치와 같이 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 저장된 컴퓨터 명령들에 의해 실체적으로 구현될 수 있다.

도 1은 가시광 통신 시스템의 일 예를 도시하고 있는 도면이다. 물론, 유사한 장점들이 휴대용 혹은 랩톱 컴퓨터나 MP3 플레이어와 같은 휴대용 장치를 이용하여 얻을 수 있으므로, 전술한 실시예는 휴대폰들에 제한되지 않는다. 또한, 휴대폰 자체의 상태 LED들은 휴대폰으로부터의 데이터를 수신기로 송신하는데 이용될 수 있다.

도 2는 벽면 라이트 스위치 구성을 변경하기 위해 조명 기구들 사이의 전통적인 물리적 케이블들이 어떻게 바뀌어야 하는지를 예시한 도면이다.

도 2에서 볼 수 있듯이, 라이트 스위치에 부착된 조명 기구들은 각 기구에 대한 전용 전력을 필요로 할 뿐만 아니라, 라이트 스위치에 의해 제어되도록 라이트 스위치로부터 각 및 모든 기구로 하드와이어가 연결되어 있다.

이는 조명 기구를 추가하는 것을 어렵게 할 수도 있는데, 예를 들어, 전 상황에서 방은 각각이 방에서 5개의 라이트들을 제어하는 2개의 서로 다른 라이트 스위치들을 가질 수 있다.

여기서, 사용자가 제 1 스위치를 이용하여 6개의 전등을 제어하고, 제 2 스위치를 이용하여 4개의 전등을 제어하기 하는 경우, 후 상황과 같이 루프들의 리와이어링(rewiring)을 요구하여 제어하고자 하는 6개의 전등들이 하나의 스위치 루프에 있도록 하고, 다른 4개의 라이트들은 다른 스위치의 루프에 있도록 할 것이다.

이는 사용자로부터 와이어링 노하우를 요구할 것이며, 심지어는 추가적인 와이어링을 설치하기 위해 벽면을 뜯어야 할 수도 있다.

그러나, 조명 기구들 각각이 가시광 통신 LED들을 구비하면 제어 신호들은 기구들 및 스위치들 사이에서 전달되기 때문에, 간단한 프로그래밍 변화가 시스템의 물리적 와이어링을 변경하지 않고도 어떤 스위치가 어떤 기구를 제어하는지를 바꾸도록 할 수 있다.

이러한 기존의 장치들을 가시광 통신 송신기들 및 수신기들로 이용하는 경우의 부가적인 장점은, 이들이 이미 전원을 갖고 있다는 점이다. 가정에 전용 가시광 통신 송신기를 부여하려면 전력선을 추가하거나 배터리 전력을 이용해야 할 수도 있다. 그러나, 전구를 가시광 통신 호환 LED로 업그레이드하면, 조명 기구가 이미 전용 전력선을 가지므로 그러한 전력 관련 문제를 우려할 필요가 없다.

본 발명은 다른 듀티 사이클들에서 동일한 데이터에 대한 서로 다른 코드들을 제공하는 인코딩 구조를 제공함으로써 가시광을 통해 많은 양의 데이터가 송신될 수 있으며 동시에 광원 밝기를 제어할 수 있다.

본 발명의 송신측에서는, 원하는 밝기에 근접한 특정 듀티 사이클을 선택하고, 선택된 특정 듀티 사이클과 데이터에 연관된 코드를 선택하여 인코딩 한다. 본 발명의 수신측에서는, 인코딩된 정보를 미리 설정된 변환 테이블과 비교하여 원래 데이터로 디코딩한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 데이터 송신에 이용되는 광원의 밝기를 조절하는 송수신장치의 구성도이다.

먼저, 송신 장치는 광원(300), 광원 제어기(302), 메모리(304)를 포함하고, 수신 장치는 광 수신기(306), 디코딩 엔진(308), 광원(310)을 포함한다.

송신 장치의 광원(300)은 광원 제어기(302)에 연결된다.

광원 제어기(302)는 사용자로부터 광원의 원하는 밝기 레벨에 대한 선택이 수신되면 수신된 밝기 레벨의 광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 송신될 데이터의 피스(piece)를 수신한다.

또한, 광원 제어기(302)는 선택된 밝기 레벨에 기초하여 인코딩 방식에 의해 설명되는 듀티 사이클이 선택하고, 이러한 인코딩 방식을 이용하여 데이터를 인코딩한다.

메모리(304)는 광원 제어기(302)에 연결되며, 광원 제어기(302)에서 이용하는 하나 이상의 변환 테이블들을 저장한다.

상기의 광원 제어기(302) 또는 메모리(304)는 광원(300) 자체에 포함될 수 있고, 분리될 수도 있다. 또한, 광원(300)은 광원 제어기(302)로부터 분리되고, 메모리(304)가 광원 제어기(302)에 포함될 수도 있다. 뿐만 아니라 광원 제어기(302)는 다수의 광원들을 제어하도록 설계될 수 있으며, 다른 광원들과도 연결될 수 있다.

다음으로, 수신 장치의 광 수신기(306)는 송신 장치의 광원(300)으로부터 가시광 통신을 통해 송신된 코드를 수신한다. 여기서, 광 수신기(306)은 LCD처럼 그 자체로 광원일 수 있다.

디코딩 엔진(308)은 변환 테이블을 이용하여 송신된 코드를 디코딩한다. 이러한 변환 테이블은 송신된 코드에 대응하는 데이터와 상기 송신된 코드에 대응하는 듀티 사이클을 나타낸다.

또한, 이러한 수신 장치는 송신된 코드를 재송신하도록 구성된 광원(310)을 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 송신 장치에서 데이터 송신에 이용되는 광원의 밝기를 제어하는 방법을 예시한 흐름도이다.

400단계에서 송신 장치는 광원의 원하는 밝기 레벨에 대한 선택을 수신한다. 구현에 따라, 이러한 밝기 레벨에 대한 선택은 사용자에 의해서 디머(dimmer) 라이트 스위치의 레벨을 통해 설정되거나 컴퓨터 또는 휴대폰 디스플레이상의 밝기 설정을 통해 가능하다. 또한, 낮 또는 밤의 특정 일부들에서 디밍(dimming)되는 가로등과 같은 세트 시퀀스에서 밝기 레벨이 자동으로 설정될 수 있다. 뿐만 아니라, 밝기 레벨은 신호등에서와 같이 특정 레벨에서 다소 고정될 수도 있다.

402단계에서 송신 장치는 광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 송신될 데이터의 피스(piece)를 수신한다. 이때, 송신될 데이터는 사용자에 의해서 명백하게 언급되거나 제어 신호와 같이 자동으로 명시될 수 있다.

404단계에서 송신 장치는 원하는 밝기 레벨에 기초하여 인코딩 방식에 의해 설명되는 듀티 사이클을 선택한다. 이러한 인코딩 방식은 특정 기본 듀티 사이클들을 명시할 수 있는데, 원하는 밝기 레벨에 가장 근접한 기본 듀티 사이클이 선택될 수 있다.

예를 들어, 원하는 밝기 레벨이 기본 듀티 사이클들 중 2개 사이에 있다면 송신 장치는 데이터의 피스를 송신하기 위해 2개의 기본 듀티 사이클들 중 하나를 선택하고, 데이터의 다음 피스를 송신하기 위해 나머지 기본 듀티 사이클을 선택하여 원하는 밝기 레벨에 근접하는 일련의 데이터 피스들을 생성한다.

만약, 원하는 밝기 레벨이 인코딩 방식에 의해 명시된 최저 기본 듀티 사이클 이하인 경우 송신 장치는 0의 밝기에서의 추가적인 라이트 프레임들을 데이터의 피스의 송신 후에 추가함으로써 다수의 데이터 피스들에 걸쳐 원하는 밝기 레벨에 근접한 전체 듀티 사이클을 얻을 수 있다.

이와 유사하게 원하는 밝기 레벨이 인코딩 방식에 의해 명시된 최고 기본 듀티 사이클 이상인 경우 송신 장치는 전체 밝기에서의 추가적인 광 프레임들을 데이터 피스의 송신 후에 추가함으로써 다수의 데이터 피스들에 걸쳐 원하는 밝기 레벨에 근접한 전체 듀티 사이클을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 이는 듀티 사이클 자체의 선택을 통해 추가적인 데이터의 송신을 포함할 수도 있다.

406단계에서 송신 장치는 인코딩 방식을 이용하여 데이터를 인코딩한다. 여기서, 인코딩은 데이터 피스와 선택된 듀티 사이클 모두에 대응하는 코드를 확인하는 것을 의미한다. 다시 말해서, 변환 테이블은 일 축에 원시 데이터 값들을 가지고, 다른 축에 듀티 사이클들을 가지는데, 표에서 각 엔트리에 대해 고유 코드들을 가진다. 그리하여 송신 장치는 이러한 변환 테이블을 참조하여 인코딩을 수행한다.

408단계에서 송신 장치는 광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 확인된 코드를 송신한다.

이와 같이 송신 장치가 변환 테이블을 참조하여 인코딩을 하는 동작에 대해서 하기의 <표 1> 및 <표 2>를 참조하여 설명하도록 한다.즉, 하기의 <표 1>에서 보이는 바와 같이, 송신 장치는 2개의 데이터 비트들을 취하고, 이들을 4개의 송신 비트들로 인코딩한다.

		데이터
		00	01	10	11
듀티 사이클	25%	0001	0010	0100	1000
	50%	1001	0110	1100	0011
	75%	1110	1101	1011	0111

이러한 인코딩된 패턴들은 고유하다는 것을 주목한다. 수신장치는 인코딩된 패턴들을 데이터로 전환하기 위해 듀티 사이클이 어떤지를 알 필요가 없다. 송신 장치는 듀티 사이클 및 데이터의 입력으로 데이터를 인코딩하는데 간단한 룩업 테이블을 이용할 수 있지만, 수신 장치에서 데이터를 복구하고 선택적으로 듀티 사이클을 복구하도록 다른 간단한 룩업 테이블을 이용할 수도 있다.

실시 예에서는 3개의 데이터 사이클들, 즉 25%, 50% 및 75% 이 가능하다. 그러나, 송신 장치는 연속된 인코딩을 위해 듀티 사이클들을 혼합하여 25%과 75% 사이의 혼합된 전체 듀티 사이클들로 3개의 기본 듀티 사이클들을 혼합하도록 할 수 있다. 예를 들어, 송신 장치는 37.5%의 밝기 레벨의 전체 듀티 사이클을 달성하기 위해서 25%와 50%에서의 인코딩 사이에서 균일하게 교대할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서 송신 장치는 인코딩된 데이터를 표시하지 않는 100% 또는 0% 듀티 사이클들에 대응하는 비트 패턴들을 데이터 스트림에 삽입할 수 있다. 이때, <표 1>의 인코딩된 패턴들은 비트 패턴들 “1111”과 “0000”을 포함하지 않는데, 이러한 프레임들은 광의 가시 밝기를 수정하기 위해 사용될 뿐 어떤 데이터도 스스로 나타내지 않기 때문에 전체 데이터 처리량이 감소한다. 만약 25% 이하나 75% 이상의 듀티 사이클이 요구되면, 송신 장치는 이러한 2개의 특별한 데이터 패턴들을 원하는 비율로 인코딩된 스트림에 삽입되어, 평균 듀티 사이클이 요구되는 듀티 사이클이 되도록 한다. 만약 수신기가 이 2개의 특별한 데이터 패턴들을 수신할 때, 이들이 폐기된다. 본 발명의 실시 예에서 송신 장치와 수신 장치간의 데이터가 동기화를 수행할 수 있도록 송신 장치는 동기화 패턴들에 대응하는 비트 패턴들을 데이터 스트림에 삽입할 수 있다. 비트 패턴들 “1010”과 “0101”은 <표 1>에서 이용되지 않았으므로 필요한 경우 동기화에 이용될 수 있다. 이러한 특정 비트 패턴들은 이 패턴들 자체가 일 패턴의 비트들에 대해 최고 주파수를 나타내고, 이 패턴들이 빠른 동기화를 위해 이용될 최상의 유형이 되도록 한다는 점에서 유용하다.

본 발명의 다른 인코딩 방식은 3-to-8 비트 인코딩이 이용된다. 이는 아래의 <표 2>에 예시되어 있다.

		데이터
		000	001	010	011	100	101	110	111
듀티 사이클	12.5%	00000001	00000010	00000100	00001000	00010000	00100000	01000000	10000000
	25.0%	00000011	00000110	00001100	00011000	00110000	01100000	11000000	10000001
	37.5%	00000111	00001110	00011100	00111000	01110000	11100000	11000001	10000011
	50.0%	00001111	00011110	00111100	01111000	11110000	11100001	11000011	10000111
	62.5%	00011111	00111110	01111100	11111000	11110001	11100011	11000111	10001111
	75.0%	00111111	01111110	11111100	11111001	11110011	11100111	11001111	10011111
	87.5%	11111110	11111101	11111011	11110111	11101111	11011111	10111111	01111111

이 인코딩 방식은 듀티 사이클 레벨에 대해 고유한 제어를 가질 수 있다는 장점을 제공한다. 이러한 3-to-8 비트 인코딩 방식은 <표 1>의 2-to-4 비트 인코딩 방식과 동일한 양의 정보를 송신하는 데 더 많은 비트들을 이용한다.

물론, 이러한 인코딩 방식들은 예로서만 제공된다. 당업자는 본 발명과 이용될 수 있는 많은 서로 다른 인코딩 방식들이 있음을 인식할 것이며, 청구항에서 명백히 인용되지 않는 한, 본 문서에서 어떠한 것도 상기 인코딩 방식을 특정한 유형들로 제한하는 것으로 유추되어서는 안 된다. 물론, 결국 시스템 설계자가 밝기 제어 레벨과 시스템의 처리량 사이에 균형을 맞추어야 한다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 수신 장치가 가시광 통신을 디코딩함으로써 듀티 사이클을 복구할 수 있으므로, 듀티 사이클의 선택을 통해 일부 제한된 데이터를 송신할 수도 있다. 다시 말해, 송신자는 송신될 정보에 기초하여 듀티 사이클들을 선택할 수 있고, 이 정보를 수신 장치가 듀티 사이클을 디코딩하여 수신할 수 있다.

본 문서에 기술된 신규한 방법들 및 장치들이 적용될 수 있는 다양한 실시예들이 존재한다. 일 예에서, 휴대폰이 가시광 수신기를 구비할 수 있다. 많은 휴대폰들이 현재 디스플레이 화면을 위해 LCD 기술을 이용하고 있으며, 그러한 LCD들은 가시광 통신 수신기로서 이용될 수 있는 LED 백라이트들을 포함한다. 또는, 많은 휴대폰들이 현재 내부에 전용 IR 수신기들을 구비하는 방식으로 전용 가시광 통신 수신기들이 휴대폰 하우징들에 집적될 수 있다. 본 발명에 따라 휴대폰에 가시광 통신 수신기를 구비하게 되면, 예를 들어, GPRS(general packet radio service), 3G와 같은 전형적인 휴대폰 매체에 귀중한 대역폭을 이용하지 않고도 고속의 데이터를 휴대폰으로 전달할 수 있을 것이다. 다양한 장치들이 가시광 송신기로서 프로그램 될 수 있다. 예를 들어, LCD TV 세트가 사용자의 광대역 연결에 하드와이어 되어, 휴대폰과 TV 세트 사이에서 광대역 연결로부터 그리고 광대역 연결로 데이터를 송신할 수 있다. 전구, 냉장고, 오븐, 디지털 비디오 리코더(DVR) 등과 같은 서로 다른 가정용 장치들을 통해서도 유사한 연결이 이루어질 수 있다. 실제로, 이러한 장치들은 모두 이들 사이에서 데이터를 통신하도록 구성되어, 이러한 장치들 중 하나를 제외한 모두에 대한 하드 와이어 광대역 연결의 필요성을 제거한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 수신 장치에서 데이터 송신을 위해 이용되는 광원의 밝기를 제어하는 방법을 예시하는 흐름도이다.

500단계에서, 수신 장치는 가시광 통신을 통해 광원으로부터 송신되는 코드를 수신한다.

502단계에서, 수신 장치는 송신된 코드를 변환 테이블을 이용해 디코딩한다. 이때, 변환 테이블은 송신된 코드에 대응하는 원시 데이터와 송신된 코드에 대응하는 듀티 사이클을 포함한다. 이러한 변환 테이블은 일 축에는 원시 데이터 값들을 갖고 다른 축에는 듀티 사이클들을 가지며, 테이블에서 각 엔트리에 대해 고유 코드들을 갖는다. 이러한 테이블들의 예는 상기 <표 1>과 <표 2>에 예시되어 있다.

504단계에서, 수신 장치는 송신된 코드를 다른 광원을 이용하여 재송신한다. 이러한 재송신 단계는 상기 디코딩된 데이터가 이에 대해 이용할 것이 있는 모듈 또는 장치에 의해 이용될 수 있으므로 선택적인 단계이다. 본 발명의 실시 예에서는, 수신 장치가 광 수신기뿐만 아니라 광원의 역할을 할 수 있으므로, 이 단계는 본 실시 예를 포함할 수 있다.

본 발명은 그의 특정 실시 예들을 참조하여 도시되고 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 개시된 실시예들의 형태 및 세부 사항들에 있어서의 변경이 있을 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 다양한 장점들, 측면들 및 목적들이 다양한 실시예들을 참조하여 논의되었지만, 본 발명의 범위는 그러한 장점들, 측면들 및 목적들에 대한 참조에 의해 제한되지 않음을 이해할 것이다. 그보다는, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위를 참조하여 결정될 것이다.

300: 광원
302: 광원 제어기
304: 메모리
306: 광 수신기
308: 디코딩 엔진
310: 광원

Claims

송신 장치에서 데이터 송신에 이용되는 광원의 밝기 조절을 위한 방법에 있어서,
광원에 대한 원하는 밝기 레벨의 선택을 수신하는 단계;
상기 광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 송신될 데이터의 피스를 수신하는 단계;
상기 선택된 밝기 레벨에 기초하여 인코딩 방식에 의해 기술된 듀티 사이클을 선택하는 단계;
상기 선택된 인코딩 방식을 이용하여 상기 데이터의 피스를 인코딩하되, 상기 인코딩은 상기 데이터의 피스와 상기 선택된 듀티 사이클 모두에 대응하는 코드를 확인하는 단계를 포함하는 단계; 및
상기 광원을 이용하여 상기 인코딩된 코드를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밝기 조절 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 듀티 사이클을 선택하는 단계는,
상기 원하는 밝기 레벨에 가장 근접한 인코딩 방식에 의해 기술된 듀티 사이클을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밝기 조절 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 듀티 사이클을 선택하는 단계는,
상기 원하는 밝기 레벨이 상기 인코딩 방식에 의해 기술된 듀티 사이클들 사이에 있는 경우, 상기 데이터의 피스를 인코딩하기 위해 상기 듀티 사이클들 중 제 1 듀티 사이클을 선택하고, 상기 광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 송신될 데이터의 후속 피스를 위해 상기 듀티 사이클들 중 제2 듀티 사이클을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밝기 조절 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 듀티 사이클을 선택하는 단계는,
상기 원하는 밝기 레벨이 상기 인코딩 방식에 의해 기술된 최저 듀티 사이클보다 더 낮은 경우, 상기 인코딩 방식에 의해 기술된 최저 듀티 사이클을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밝기 조절 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 듀티 사이클을 선택하는 단계는,
상기 원하는 밝기 레벨이 상기 인코딩 방식에 의해 기술된 최고 듀티 사이클보다 더 높은 경우, 상기 인코딩 방식에 의해 기술된 최고 듀티 사이클을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밝기 조절 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 듀티 사이클 자체의 선택을 통해 추가적인 데이터를 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밝기 조절 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 광원과 수신 장치 사이의 동기화를 허용하기 위해 동기화 신호들에 대응하는 코드들을 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밝기 조절 방법.
수신 장치에서 데이터 송신에 이용되는 광원의 밝기 조절을 위한 방법에 있어서,
가시광 통신을 통해 광원으로부터 송신된 코드를 수신하는 단계; 및
변환 테이블을 이용하여 상기 송신된 코드를 디코딩하되, 상기 변환 테이블은 상기 송신된 코드에 대응하는 원시 데이터와 상기 송신된 코드에 대응하는 듀티 사이클을 나타내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밝기 조절 방법.
제 8항에 있어서, 상기 듀티 사이클은 상기 디코딩된 원시 데이터에 더하여 데이터를 나타내는 것을 특징으로 하는 밝기 조절 방법.
제 8항에 있어서,
다른 광원을 이용하여 상기 송신된 코드를 재송신하는 것을 특징으로 하는 밝기 조절 방법.
데이터 송신에 이용되는 광원의 밝기 조절을 위한 송신 장치에 있어서,
광원; 및
상기 광원에 대한 원하는 밝기 레벨의 선택을 수신하고, 상기 광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 송신될 데이터의 피스를 수신하며, 상기 선택된 밝기 레벨에 기초하여 인코딩 방식에 의해 기술된 듀티 사이클을 선택하고, 상기 선택된 인코딩 방식을 이용하여 상기 데이터의 피스와 상기 선택된 듀티 사이클 모두에 대응하는 코드를 확인함으로써 상기 데이터의 피스를 인코딩하고, 상기 광원을 이용하여 상기 인코딩된 코드를 송신하는 광원 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
제11 항에 있어서, 상기 인코딩 방식을 저장하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
제12항에 있어서, 상기 광원 제어기는,
상기 원하는 밝기 레벨에 가장 근접한 인코딩 방식에 의해 기술된 듀티 사이클을 확인하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
제13항에 있어서, 상기 광원 제어기는,
상기 원하는 밝기 레벨이 상기 인코딩 방식에 의해 기술된 듀티 사이클들 사이에 있는 경우, 상기 데이터의 피스를 인코딩하기 위해 상기 듀티 사이클들 중 제 1 듀티 사이클을 선택하고, 상기 광원을 이용하여 가시광 통신을 통해 송신될 데이터의 후속 피스를 위해 상기 듀티 사이클들 중 제 2 듀티 사이클을 선택하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
제13 항에 있어서, 상기 광원 제어기는,
상기 원하는 밝기 레벨이 상기 인코딩 방식에 의해 기술된 최저 듀티 사이클보다 더 낮은 경우, 상기 인코딩 방식에 의해 기술된 최저 듀티 사이클을 선택하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
데이터 송신에 이용되는 광원의 밝기 조절을 위한 수신 장치에 있어서,
가시광 통신을 통해 광원으로부터 송신된 코드를 수신하는 광 수신기와,
변환 테이블을 이용하여 상기 송신된 코드를 디코딩하는 디코딩 엔진을 포함하되, 상기 변환 테이블은 상기 송신된 코드에 대응하는 원시 데이터와 상기 송신된 코드에 대응하는 듀티 사이클을 나타내는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
제16항에 있어서, 상기 듀티 사이클은 상기 디코딩된 원시 데이터에 더하여 데이터를 나타내는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
제16항에 있어서,
상기 송신된 코드를 재송신하는 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.