KR20120019710A - Apparatus for visible light communication and method of the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A visible light communication device and a method thereof are provided to offer visible light communication when LED lights are off. CONSTITUTION: One or more LED elements(100) emit the light. A LED driving unit(200) opens and closes the LED elements according to a driving signal. A control unit(300) maintains the output power of the LED elements at a constant limit power or less. The control unit modulates the information for communicating a digital signal to generate the driving signal. The limit power is the maximum output power of the LED elements in which the LED elements are recognized to be in an off state.

Description

가시광 통신 장치 및 방법{APPARATUS FOR VISIBLE LIGHT COMMUNICATION AND METHOD OF THE SAME}Visible light communication device and method {APPARATUS FOR VISIBLE LIGHT COMMUNICATION AND METHOD OF THE SAME}

본 발명은 발광다이오드를 이용한 가시광 통신 장치와 이를 이용한 가시광 통신 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a visible light communication device using a light emitting diode and a visible light communication method using the same.

최근, 다양한 통신 수단의 보급 증가에 따라 통신 시스템에서의 주파수 대역의 고갈이 문제되고 있다. 또한, 주파수 대역의 고갈 문제와 함께 주변 기기와의 간섭, 예를 들어 의료기기 오작동,도 큰 문제가 되고 있다. 이에 따라 비교적 안전하게 통신이 가능한 조명광, 즉 가시광을 이용한 통신 기술이 개발되고 있다.In recent years, the depletion of frequency bands in communication systems has become a problem as the spread of various communication means increases. In addition to the problem of exhaustion of the frequency band, interference with peripheral devices, such as malfunction of medical devices, is also a major problem. Accordingly, a communication technology using illumination light, that is, visible light, which can communicate relatively safely has been developed.

가시광에 의한 통신 기술로는 백색 엘이디를 이용한 방식이 최근 각광받고 있는데, 백색 엘이디는 종래의 백열등, 형광등에 비해 소비전력이 적고, 소형이며, 수명이 긴 장점이 있다. 조명용으로 사용하는 백색 엘이디를 점멸하거나 광량을 조절하여 신호전송을 수행하는 가시광 통신 시스템에 대한 연구가 수행되고 있다.As a communication technology using visible light, a method using a white LED has recently been in the spotlight, and a white LED has advantages of low power consumption, a small size, and a long life compared to a conventional incandescent lamp and a fluorescent lamp. Research has been conducted on visible light communication systems that perform signal transmission by flashing white LEDs used for lighting or adjusting the amount of light.

발광다이오드(Light Emitting Diode; LED, 이하 엘이디)를 이용한 가시광 통신 장치는 조명의 신속한 깜빡임을 이용하여 데이터를 전달하는 통신 방식이다. 일반적으로 사람의 눈은 초당 100번 이상 깜박이면 깜박임을 인지하지 못하고 조명으로만 인식하게 된다. 즉, 사람의 눈은 깜박임을 인지하지 못하지만, 수신부는 이러한 깜박임을 인식할 수 있게 된다. 이러한 원리를 이용하여 조명 기능을 유지하면서 동시에 통신을 수행할 수 있게 된다.A visible light communication device using a light emitting diode (LED) is a communication method of transferring data using rapid blinking of illumination. In general, if the human eye blinks more than 100 times per second, the human eye does not recognize the blink but recognizes it only as a light. In other words, the human eye does not recognize the blink, but the receiver can recognize the blink. Using this principle, communication can be performed while maintaining the lighting function.

조명광을 이용한 가시광 무선 통신의 경우, 도 1에 도시한 바와 같이, 조명광에 원하는 데이터 신호를 변조하여 통신하므로, 항상 고속의 온-오프 스위칭을 하여야 한다. 이러한 고속의 깜박임 동작은 사람의 눈에는 인지되지 않으며, 실내 또는 실외에서의 조명의 역할을 하게 된다.In the case of visible light wireless communication using illumination light, as shown in FIG. 1, since a desired data signal is communicated to illumination light, it is always necessary to perform high-speed on-off switching. This fast blink operation is not perceived by the human eye, and serves as lighting in indoors or outdoors.

그러나, 종래 기술에 따른 가시광 통신 장치의 경우, 엘이디를 이용하여 무선 가시광 통신을 수행하기 위하여 항상 조명을 점등한 상태에서 통신이 이루어져야 하는 문제점이 있다. 이에 따라 종래 기술에 따른 가시광 통신 장치는, 조명 기능 유지를 위해 일정 전력 이상의 소비 전력을 필요로 한다.However, in the visible light communication apparatus according to the related art, there is a problem in that communication must be performed while lighting is always turned on to perform wireless visible light communication using an LED. Accordingly, the visible light communication apparatus according to the prior art requires a power consumption of a predetermined power or more to maintain the lighting function.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 엘이디 전구의 소등 상태에서도 가시광 통신을 수행할 수 있는 가시광 통신 장치 및 방법을 제공함에 일 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a visible light communication apparatus and method capable of performing visible light communication even in an unlit state of an LED bulb.

본 발명은 사용자가 소등 상태로 인지하는 엘이디 전구의 출력 전력을 유지함으로써 전력 소비를 최소로 하면서 가시광 통신을 수행할 수 있는 가시광 통신 장치 및 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a visible light communication apparatus and method capable of performing visible light communication while minimizing power consumption by maintaining output power of an LED bulb that a user perceives to be turned off.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가시광 통신 장치는, 광을 발산하는 하나 이상의 엘이디 소자와, 구동 신호에 따라 상기 엘이디 소자를 개폐하는 엘이디 구동유닛과, 상기 엘이디 소자의 출력 전력을 일정 한계 전력 이하로 유지되도록 하면서 통신하고자 하는 정보를 데이터 신호로 변조하여 상기 구동 신호를 생성하는 제어유닛을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 한계 전력은, 상기 엘이디 소자가 소등 상태인 것으로 인지되는 상기 엘이디 소자의 최대 출력 전력일 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a visible light communication apparatus, including one or more LED elements emitting light, an LED driving unit for opening and closing the LED element according to a driving signal, and output power of the LED element to a predetermined limit power. And a control unit for generating the drive signal by modulating the information to be communicated into a data signal while maintaining the following. Here, the limit power may be the maximum output power of the LED element that the LED element is recognized as being off.

본 발명에 따른 가시광 통신 장치는, 상기 한계 전력을 미리 저장하는 저장유닛을 더 포함하여 구성된다.The visible light communication apparatus according to the present invention further comprises a storage unit for storing the above limit power in advance.

본 발명에 따른 가시광 통신 장치는, 상기 엘이디 소자로부터 발산된 상기 광의 조도를 감지하는 조도센서를 더 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제어유닛은, 상기 조도센서로부터 출력된 조도로부터 상기 엘이디 소자의 출력 전력을 연산하고, 상기 엘이디 소자의 출력 전력이 상기 한계 전력 이하로 유지되도록 하는 상기 구동 신호를 생성한다.The visible light communication apparatus according to the present invention may further include an illuminance sensor for sensing the illuminance of the light emitted from the LED element. Here, the control unit calculates the output power of the LED element from the illuminance output from the illuminance sensor, and generates the drive signal to maintain the output power of the LED element below the threshold power.

본 발명에 따른 가시광 통신 장치에 있어서, 상기 제어유닛은, 상기 한계 전력에 따라 상기 구동 신호의 듀티를 결정한다.In the visible light communication apparatus according to the present invention, the control unit determines the duty of the drive signal in accordance with the limit power.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가시광 통신 방법은, 엘이디 소자의 출력 전력 중 상기 엘이디 소자가 소등 상태로 인지되는 최대 출력 전력을 한계 전력으로 설정하는 단계와, 통신하고자 하는 정보를 데이터 신호로 변조하는 단계와, 상기 데이터 신호를 근거로 상기 엘이디 소자를 구동하는 구동 신호를 생성하는 단계와, 상기 한계 전력 이하로 상기 엘이디 소자의 출력 전력을 유지하면서 상기 구동 신호에 따라 상기 엘이디 소자를 통해 통신을 수행하는 단계를 포함하여 구성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a visible light communication method comprising: setting a maximum output power at which an LED element is turned off to a threshold power among output powers of an LED element, and converting information to be communicated as a data signal; Modulating, generating a drive signal for driving the LED element based on the data signal, and communicating through the LED element in accordance with the drive signal while maintaining output power of the LED element below the threshold power It comprises a step of performing.

본 발명에 따른 가시광 통신 방법은, 상기 엘이디 소자로부터 발산된 상기 광의 조도를 감지하는 단계를 더 포함하여 구성된다.The visible light communication method according to the present invention further comprises the step of sensing the illuminance of the light emitted from the LED element.

본 발명에 따른 가시광 통신 방법에 있어서, 상기 구동 신호를 생성하는 단계는, 상기 한계 전력에 따라 상기 구동 신호의 듀티를 결정한다.In the visible light communication method according to the present invention, the generating of the driving signal determines the duty of the driving signal according to the limit power.

본 발명에 따른 가시광 통신 장치 및 방법은, 엘이디 전구의 소등 상태에서도 가시광 통신을 수행할 수 있다.The visible light communication apparatus and method according to the present invention can perform visible light communication even when the LED bulb is turned off.

본 발명에 따라 사용자가 소등 상태로 인지하는 엘이디 전구의 출력 전력을 유지함으로써 전력 소비를 최소화할 수 있고, 효율을 증대할 수 있다.According to the present invention it is possible to minimize the power consumption by maintaining the output power of the LED bulb that the user perceives to be off, it is possible to increase the efficiency.

도 1은 종래 기술에 따른 가시광 통신 장치에 있어서의 엘이디 전구의 출력 전력을 보인 그래프;
도 2는 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 송신기와 수신기의 구성을 개략적으로 보인 도;
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 가시광 통신 장치의 구성을 보인 블록도;
도 5는 본 발명에 따른 가시광 통신 장치에 있어서의 엘이디 소자 및 엘이디 구동유닛의 세부 구성을 보인 도;
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 가시광 통신 장치에 있어서의 데이터 변조의 예를 보인 그래프;
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 가시광 통신 방법을 개략적으로 보인 흐름도이다.1 is a graph showing the output power of the LED bulb in the visible light communication device according to the prior art;
2 is a schematic view showing the configuration of a transmitter and a receiver of a visible light communication apparatus according to the present invention;
3 and 4 are block diagrams showing the configuration of a visible light communication apparatus according to embodiments of the present invention;
5 is a view showing a detailed configuration of the LED element and the LED drive unit in the visible light communication apparatus according to the present invention;
6 to 8 are graphs showing examples of data modulation in the visible light communication apparatus according to the present invention;
9 and 10 are flowcharts schematically showing a visible light communication method according to the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가시광 통신 장치와 이를 이용한 통신 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a visible light communication apparatus and a communication method using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치는, 엘이디 조명광과 함께 데이터 신호를 송신하는 송신기(10)와, 포토 다이오드와 같은 수광 소자를 구비하여 상기 조명광을 수신하고, 상기 조명광으로부터 데이터 신호를 인식하는 수신기(20)로 구성된다. 이하 수신기에 대한 구성은 생략하고 송신기에 대한 구성을 중심으로 기술한다.Referring to FIG. 2, the visible light communication apparatus according to the present invention includes a transmitter 10 for transmitting a data signal together with an LED illumination light, and a light receiving element such as a photodiode to receive the illumination light and receive the data signal from the illumination light. It consists of a receiver 20 that recognizes. Hereinafter, the configuration of the receiver will be omitted and the configuration of the transmitter will be described.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치는, 광을 발산하는 하나 이상의 엘이디 소자(100)와, 구동 신호에 따라 상기 엘이디 소자(100)를 개폐하는 엘이디 구동유닛(200)과, 상기 엘이디 소자(100)의 출력 전력을 일정 한계 전력 이하로 유지되도록 하면서 통신하고자 하는 정보를 데이터 신호로 변조하여 상기 구동 신호를 생성하는 제어유닛(300)을 포함하여 구성된다.2 to 4, the visible light communication apparatus according to the present invention includes one or more LED elements 100 for emitting light and an LED driving unit 200 for opening and closing the LED elements 100 according to a driving signal. And a control unit 300 for generating the driving signal by modulating information to be communicated with a data signal while maintaining the output power of the LED element 100 below a predetermined limit power.

여기서, 상기 한계 전력은, 상기 엘이디 소자(100)가 소등 상태인 것으로 인지되는 상기 엘이디 소자(100)의 최대 출력 전력일 수 있다. 실제로 상기 엘이디 소자(100)를 통해 전력, 즉 광이 출력됨에도 불구하고, 사람이 점등 상태로 인지하지 못하고, 소등 상태로 인지하는 상기 엘이디 소자의 출력 전력을 실험 등을 통해 측정한다. 그런 다음, 소등 상태로 인지하는 상기 엘이디 소자(100)의 출력 전력 중 최대 전력을 한계 전력으로 설정한다.Here, the limit power may be the maximum output power of the LED device 100 that is recognized as the LED device 100 is turned off. In fact, despite the power, that is, light is output through the LED element 100, the output power of the LED element that the person does not recognize the lighting state, but recognizes the off state is measured through an experiment or the like. Then, the maximum power of the output power of the LED element 100 that recognizes the unlit state is set as the limit power.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치는, 광을 발산하는 하나 이상의 엘이디 소자(100)와, 구동 신호에 따라 상기 엘이디 소자(100)를 개폐하는 엘이디 구동유닛(200)과, 상기 엘이디 소자(100)의 출력 전력을 일정 한계 전력 이하로 유지되도록 하면서 통신하고자 하는 정보를 데이터 신호로 변조하여 상기 구동 신호를 생성하는 제어유닛(300)과, 상기 한계 전력을 미리 저장하는 저장유닛(400)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 제어유닛(300)은, 상기 저장유닛(400)에 저장된 한계 전력 이하로 상기 엘이디 소자(100)의 출력 전력이나 출력 전력의 평균 전력이 유지되도록 상기 구동 신호를 생성한다. 이때, 상기 구동 신호는 일반적으로 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 신호로서, 상기 엘이디 소자(100)의 온/오프 시간을 조절한다. 또한, 상기 가시광 통신 장치는, 상기 엘이디 소자로부터 발산된 상기 광의 조도를 감지하는 조도센서(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the visible light communication apparatus according to the present invention includes one or more LED elements 100 for emitting light, an LED driving unit 200 for opening and closing the LED elements 100 according to a driving signal, and A control unit 300 for generating the driving signal by modulating information to be communicated with a data signal while maintaining the output power of the LED element 100 below a predetermined limit power, and a storage unit for storing the limit power in advance; 400). In this case, the control unit 300 generates the drive signal so that the output power of the LED element 100 or the average power of the output power is maintained below the limit power stored in the storage unit 400. In this case, the driving signal is generally a pulse width modulation (PWM) signal, and adjusts the on / off time of the LED element 100. In addition, the visible light communication device may further include an illumination sensor (not shown) for sensing the illumination of the light emitted from the LED element.

도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 제어유닛(300)은 상기 한계 전력에 따라 상기 구동 신호의 듀티비를 결정하는데, 사람의 눈에 엘이디 조명광이 인지되지 않고, 가시광 통신이 가능한 PWM 신호를 생성한다. 즉, 상기 제어유닛(300)은, 눈에 인지되지 않을 정도의 최소한의 PWM 듀티비를 갖는 구동 신호를 출력한다. 예를 들어, 상기 제어유닛(300)은 최소 0% 초과, 최대 10% 이하의 온 시간 비율을 갖고, 100Hz 이상의 고속의 온-오프 스위칭을 한다.6 to 8, the control unit 300 determines the duty ratio of the driving signal according to the limit power. The LED illumination light is not recognized by the human eye, and the PWM signal enables visible light communication. Create That is, the control unit 300 outputs a drive signal having a minimum PWM duty ratio that is not noticeable to the eye. For example, the control unit 300 has an on time ratio of more than 0% and a maximum of 10% or less, and performs high-speed on-off switching of 100 Hz or more.

도 6을 참조하면, 통신하고자 하는 정보를 데이터 신호로 변조하는 방법의 일 예로서, '0'을 '로우(Low)' 레벨에서 '하이(High)”레벨로 전환되는 신호로, '1'을 '하이' 레벨에서 '로우' 레벨로 전환되는 신호로 구성된다.Referring to FIG. 6, as an example of a method of modulating information to be communicated with a data signal, '0' is a signal that is changed from a 'low' level to a 'high' level, and '1'. Consists of a signal that transitions from the 'high' level to the 'low' level.

도 7을 참조하면, 통신하고자 하는 정보를 데이터 신호로 변조하는 방법의 다른 예로서, '0'을 '하이' 레벨에서 '로우”레벨로 전환되는 신호로, '1'을 '로우' 레벨에서 '하이' 레벨로 전환되는 신호로 구성된다.Referring to FIG. 7, as another example of a method of modulating information to be communicated with a data signal, '0' is converted into a signal from 'high' level to 'low' level, and '1' is set at 'low' level. It consists of a signal that transitions to the 'high' level.

물론 도 6 또는 도 7과 다른 예로서, '1'일 때에 온 시간이 없게 하거나, '0'일 때에 온 시간을 없게 하는 변조 방식을 사용할 수도 있다.Of course, as an example different from FIG. 6 or 7, a modulation scheme may be used in which there is no on time when '1' or no time when '0'.

도 6 또는 도 7과 같이 구동 신호, 즉 PWM 신호의 듀티비를 조절하는 조명 제어를 수행함으로써, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치는 일정 한계 전력 이하로 상기 엘이디 소자(100)의 출력 전력을 유지하여 눈에 인지되지 않을 상태, 즉 소등 상태가 유지되도록 한다. 도 8을 참조하면, 상기 제어유닛(300)은, 상기 엘이디 소자(100)의 출력 전력의 평균 전력이 일정 한계 전력, 예를 들어 10% 이하로 유지되도록 하는 구동 신호를 생성한다.By performing lighting control to adjust the duty ratio of the driving signal, that is, the PWM signal, as shown in FIG. 6 or 7, the visible light communication apparatus according to the present invention maintains the output power of the LED element 100 below a predetermined limit power. Make sure that your eyes are not perceived, that is, turned off. Referring to FIG. 8, the control unit 300 generates a drive signal such that the average power of the output power of the LED element 100 is maintained at a predetermined limit power, for example, 10% or less.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치는, 광을 발산하는 하나 이상의 엘이디 소자(100)와, 구동 신호에 따라 상기 엘이디 소자(100)를 개폐하는 엘이디 구동유닛(200)과, 상기 엘이디 소자(100)의 출력 전력을 일정 한계 전력 이하로 유지되도록 하면서 통신하고자 하는 정보를 데이터 신호로 변조하여 상기 구동 신호를 생성하는 제어유닛(300)과, 상기 엘이디 소자로부터 발산된 상기 광의 조도를 감지하는 조도센서(500)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 제어유닛(300)은, 상기 조도센서(500)로부터 출력된 조도로부터 상기 엘이디 소자의 출력 전력을 연산하고, 상기 엘이디 소자의 출력 전력이 상기 한계 전력 이하로 유지되도록 하는 상기 구동 신호를 생성한다. 이때, 상기 구동 신호는 일반적으로 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 신호로서, 상기 엘이디 소자(100)의 온/오프 시간을 조절한다.Referring to FIG. 4, the visible light communication apparatus according to the present invention includes one or more LED elements 100 for emitting light, an LED driving unit 200 for opening and closing the LED elements 100 according to a driving signal, and The control unit 300 for generating the drive signal by modulating the information to be communicated into a data signal while maintaining the output power of the LED element 100 below a certain threshold power, and the illuminance of the light emitted from the LED element It is configured to include an illumination sensor 500 for sensing. Herein, the control unit 300 calculates the output power of the LED element from the illuminance output from the illuminance sensor 500, and outputs the driving signal to maintain the output power of the LED element below the threshold power. Create In this case, the driving signal is generally a pulse width modulation (PWM) signal, and adjusts the on / off time of the LED element 100.

도 5를 참조하면, 상기 엘이디 구동유닛(200)은, 아날로그-디지털 변환부(210)와, 스위칭부(220)와, 대역 통과 필터(230)와, 중첩부(240)로 구성될 수 있다. 물론 가시광 통신 방식에 따라 세부 구성은 달라질 수 있다. 상기 아날로그-디지털 변환부(210)는, 상용 전원으로부터 공급된 교류 전력을 직류로 변환하여 공급함으로써 상기 엘이디 소자(100)가 발광하도록 하고, 상기 대역 통과 필터(230)가 구동되도록 한다. 상기 대역 통과 필터(230)는, 상기 데이터 신호가 주파수 분할 등에 의해 변조된 신호들로 이루어진 경우에 통신하고자 하는 하나의 신호를 통과시킨다. 이때, 상기 스위칭부(220)는, 상기 대역 통과 필터(230) 중 하나 이상의 필터를 선택하여 광으로 전송하고자 하는 데이터 신호를 선택한다. 상기 중첩부(240)는, 상기 아날로그-디지털 변환부(210)에서 직류로 변환된 전력 파형에 상기 대역 통과 필터(230)를 통해 추출된 데이터 신호를 중첩한다. 도 5를 참조하면, 상기 엘이디 소자(100)는 전구(610)의 형태로 소켓(620)에 접속되어 엘이디 전구를 형성한다.Referring to FIG. 5, the LED driving unit 200 may include an analog-digital converter 210, a switching unit 220, a band pass filter 230, and an overlapping unit 240. . Of course, the detailed configuration may vary depending on the visible light communication method. The analog-to-digital converter 210 converts and supplies AC power supplied from a commercial power source into direct current so that the LED element 100 emits light, and the band pass filter 230 is driven. The band pass filter 230 passes one signal to communicate when the data signal consists of signals modulated by frequency division or the like. In this case, the switching unit 220 selects one or more filters of the band pass filter 230 to select a data signal to be transmitted by light. The superimposition unit 240 superimposes the data signal extracted through the band pass filter 230 on a power waveform converted into direct current by the analog-digital converter 210. Referring to FIG. 5, the LED element 100 is connected to the socket 620 in the form of a light bulb 610 to form an LED bulb.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 가시광 통신 방법은, 엘이디 소자의 출력 전력 중 상기 엘이디 소자가 소등 상태로 인지되는 최대 출력 전력을 한계 전력으로 설정하는 단계(S100)와, 통신하고자 하는 정보를 데이터 신호로 변조하는 단계(S200)와, 상기 데이터 신호를 근거로 상기 엘이디 소자를 구동하는 구동 신호를 생성하는 단계(S300)와, 상기 한계 전력 이하로 상기 엘이디 소자의 출력 전력을 유지하면서 상기 구동 신호에 따라 상기 엘이디 소자를 통해 통신을 수행하는 단계(S400)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 9, in the visible light communication method according to the present invention, setting the maximum output power, which is recognized as an extinguished state among the output powers of an LED element, as a threshold power (S100), and information to be communicated. Modulating into a data signal (S200), generating a driving signal for driving the LED element based on the data signal (S300), and maintaining the output power of the LED element below the threshold power; Comprising the step of performing the communication via the LED element according to the signal (S400).

도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 가시광 통신 방법은, 엘이디 소자의 출력 전력 중 상기 엘이디 소자가 소등 상태로 인지되는 최대 출력 전력을 한계 전력으로 설정하는 단계(S100)와, 통신하고자 하는 정보를 데이터 신호로 변조하는 단계(S200)와, 상기 데이터 신호를 근거로 상기 엘이디 소자를 구동하는 구동 신호를 생성하는 단계(S300)와, 상기 구동 신호를 근거로 상기 엘이디 소자를 구동하는 단계(S310)와, 상기 엘이디 소자로부터 발산된 상기 광의 조도를 감지하는 단계(S320)와, 상기 한계 전력 이하로 상기 엘이디 소자의 출력 전력을 유지하는 단계(S330, S340)와, 상기 구동 신호에 따라 상기 엘이디 소자를 통해 통신을 수행하는 단계(S400)를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 가시광 통신 방법은, 상기 엘이디 소자의 조도를 감지하여 출력 전력을 연산하고, 상기 연산된 전력과 상기 한계 전력을 비교하여(S330) 상기 엘이디 소자의 출력 전력이 상기 한계 전력보다 크면 상기 출력 전력을 낮춘다(S340). 이하, 장치의 구성은 도 2 내지 도 5를 참조한다.Referring to FIG. 10, in the visible light communication method according to the present invention, setting the maximum output power, which is recognized as an unlit state of the LED element, among the output powers of the LED element as the threshold power (S100), and information to be communicated. Modulating into a data signal (S200), generating a driving signal for driving the LED element based on the data signal (S300), and driving the LED element based on the driving signal (S310) And detecting the illuminance of the light emitted from the LED element (S320), maintaining the output power of the LED element below the threshold power (S330, S340), and the LED element according to the driving signal. It is configured to include the step of performing communication through (S400). In addition, the visible light communication method, and calculates the output power by sensing the illumination of the LED element, and compares the calculated power and the limit power (S330) if the output power of the LED element is greater than the limit power the output Lower the power (S340). Hereinafter, the configuration of the apparatus is referred to FIGS. 2 to 5.

본 발명에 따른 가시광 통신 방법에 있어서, 상기 구동 신호를 생성하는 단계(S300)는, 상기 한계 전력에 따라 상기 구동 신호의 듀티를 결정한다.In the visible light communication method according to the present invention, the generating of the driving signal (S300) determines the duty of the driving signal according to the limit power.

여기서, 상기 한계 전력은, 상기 엘이디 소자가 소등 상태인 것으로 인지되는 상기 엘이디 소자의 최대 출력 전력이다. 상기 가시광 통신 장치는, 실제로 상기 엘이디 소자를 통해 전력, 즉 광을 출력됨에도 불구하고, 사람이 점등 상태로 인지하지 못하고, 소등 상태로 인지하는 상기 엘이디 소자의 출력 전력을 실험 등을 통해 측정한다. 그런 다음, 상기 가시광 통신 장치는, 소등 상태로 인지하는 상기 엘이디 소자의 출력 전력 중 최대 전력을 한계 전력으로 설정한다(S100). 상기 가시광 통신 방법은, 상기 한계 전력을 미리 저장하는 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.Here, the limit power is the maximum output power of the LED element in which it is recognized that the LED element is in an unlit state. Although the visible light communication device actually outputs power, ie, light through the LED element, the visible power communication device measures the output power of the LED element that a person does not recognize as a lit state, but recognizes the off state through an experiment or the like. Thereafter, the visible light communication device sets the maximum power among the output powers of the LED element recognized as an unlit state as the threshold power (S100). The visible light communication method may further include storing the limit power in advance (not shown).

상기 가시광 통신 장치는, 도 6에 도시한 바와 같이, '0'을 '로우(Low)' 레벨에서 '하이(High)”레벨로 전환되는 신호로, '1'을 '하이' 레벨에서 '로우' 레벨로 전환되는 신호로 변조하거나, 도 7에 도시한 바와 같이, '0'을 '하이' 레벨에서 '로우”레벨로 전환되는 신호로, '1'을 '로우' 레벨에서 '하이' 레벨로 전환되는 신호로 변조하거나, 또는 도 6 또는 도 7과 달리, '1'일 때에 온 시간이 없게 하거나, '0'일 때에 온 시간을 없게 변조한다(S200).As shown in FIG. 6, the visible light communication device is a signal in which '0' is changed from a 'low' level to a 'high' level, and '1' is changed from a 'high' level to a 'low' level. 7 is a signal that is modulated to a signal that is switched to a level, or is switched from a 'high' level to a 'low' level as shown in FIG. 7, and a '1' from a 'low' level to a 'high' level. 6, or 7, unlike on or off, when the signal is switched to '1', the on time is not modulated (S200).

상기 가시광 통신 장치는, 상기 한계 전력에 따라 상기 구동 신호의 듀티를 결정하는데, 사람의 눈에 엘이디 조명광이 인지되지 않고, 가시광 통신이 가능한 PWM 신호를 생성한다(S300). 즉, 상기 가시광 통신 장치는, 눈에 인지되지 않을 정도의 최소한의 PWM 듀티비를 갖는 구동 신호를 생성한다. 예를 들어, 상기 제어유닛(300)은 최소 0% 초과, 최대 10% 이하의 온 시간 비율을 갖고, 100Hz 이상의 고속의 온-오프 스위칭을 한다. 도 8을 참조하면, 상기 가시광 통신 장치는, 상기 엘이디 소자 출력 전력의 평균 전력이 일정 한계 전력, 예를 들어 10% 이하로 유지되도록 하는 구동 신호를 생성한다.The visible light communication apparatus determines a duty of the driving signal according to the limit power, and generates a PWM signal capable of visible light communication without LED illumination light being recognized by a human eye (S300). That is, the visible light communication device generates a drive signal having a minimum PWM duty ratio that is not noticeable to the eye. For example, the control unit 300 has an on time ratio of more than 0% and a maximum of 10% or less, and performs high-speed on-off switching of 100 Hz or more. Referring to FIG. 8, the visible light communication device generates a driving signal for maintaining the average power of the LED element output power at a predetermined limit power, for example, 10% or less.

상기 가시광 통신 장치는, 도 6 또는 도 7과 같이 구동 신호, 즉 PWM 신호의 듀티비를 조절하는 조명 제어를 수행함으로써, 일정 한계 전력 이하로 상기 엘이디 소자의 출력 전력을 유지하여 눈에 인지되지 않을 상태, 즉 소등 상태가 유지되도록 하면서 통신을 수행한다(S400).The visible light communication device maintains the output power of the LED element below a predetermined limit power so as not to be noticed by performing lighting control to adjust the duty ratio of the driving signal, that is, the PWM signal, as shown in FIG. 6 or 7. The communication is performed while maintaining the state, that is, off state (S400).

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치 및 통신 방법은, 엘이디 소자의 출력 전력을 소등 상태로 인지되는 출력 이하로 유지하면서 가시광 통신을 수행할 수 있고, 이렇게 함으로써 전력 소비를 최소화할 수 있고, 효율을 증대할 수 있다.As described above, the visible light communication device and the communication method according to the present invention can perform visible light communication while maintaining the output power of the LED element below the output recognized as off, thereby minimizing power consumption. As a result, the efficiency can be increased.

10: 송신기 20: 수신기
100: 엘이디 소자 200: 엘이디 구동유닛
300: 제어유닛 400: 저장유닛
500: 조도센서 610: 전구
620: 소켓 210: 아날로그-디지털 변환부
220: 스위칭부 230: 대역 통과 필터
240: 중첩부10: transmitter 20: receiver
100: LED element 200: LED drive unit
300: control unit 400: storage unit
500: light sensor 610: light bulb
620: socket 210: analog-to-digital converter
220: switching unit 230: band pass filter
240: overlap

Claims (8)

광을 발산하는 하나 이상의 엘이디 소자;
구동 신호에 따라 상기 엘이디 소자를 개폐하는 엘이디 구동유닛; 및
상기 엘이디 소자의 출력 전력을 일정 한계 전력 이하로 유지되도록 하면서 통신하고자 하는 정보를 데이터 신호로 변조하여 상기 구동 신호를 생성하는 제어유닛;을 포함하는 가시광 통신 장치.One or more LED elements emitting light;
An LED driving unit which opens and closes the LED element according to a driving signal; And
And a control unit for generating the driving signal by modulating information to be communicated with a data signal while maintaining the output power of the LED element below a predetermined limit power. 제1 항에 있어서,
상기 한계 전력은, 상기 엘이디 소자가 소등 상태인 것으로 인지되는 상기 엘이디 소자의 최대 출력 전력인 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.The method according to claim 1,
And the threshold power is the maximum output power of the LED element at which the LED element is perceived to be in an unlit state. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 한계 전력을 미리 저장하는 저장유닛;을 더 포함하는 가시광 통신 장치.The method according to claim 1 or 2,
And a storage unit for storing the limit power in advance. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 엘이디 소자로부터 발산된 상기 광의 조도를 감지하는 조도센서;를 더 포함하고,
상기 제어유닛은, 상기 조도센서로부터 출력된 조도로부터 상기 엘이디 소자의 출력 전력을 연산하고, 상기 엘이디 소자의 출력 전력이 상기 한계 전력 이하로 유지되도록 하는 상기 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.The method according to claim 1 or 2,
And an illumination sensor for sensing an illumination of the light emitted from the LED element.
The control unit calculates the output power of the LED element from the illuminance output from the illuminance sensor, and generates the drive signal to maintain the output power of the LED element below the threshold power. Device. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 제어유닛은, 상기 한계 전력에 따라 상기 구동 신호의 듀티를 결정하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.The method according to claim 1 or 2,
And the control unit determines the duty of the drive signal in accordance with the limit power. 엘이디 소자의 출력 전력 중 상기 엘이디 소자가 소등 상태로 인지되는 최대 출력 전력을 한계 전력으로 설정하는 단계;
통신하고자 하는 정보를 데이터 신호로 변조하는 단계;
상기 데이터 신호를 근거로 상기 엘이디 소자를 구동하는 구동 신호를 생성하는 단계; 및
상기 한계 전력 이하로 상기 엘이디 소자의 출력 전력을 유지하면서 상기 구동 신호에 따라 상기 엘이디 소자를 통해 통신을 수행하는 단계;를 포함하는 가시광 통신 방법.Setting a maximum output power of the output power of the LED device, which is recognized as the unlit state, as the limit power;
Modulating information to be communicated into a data signal;
Generating a driving signal for driving the LED element based on the data signal; And
And performing communication through the LED element according to the driving signal while maintaining the output power of the LED element below the threshold power. 제6 항에 있어서,
상기 엘이디 소자로부터 발산된 상기 광의 조도를 감지하는 단계;를 더 포함하는 가시광 통신 방법.The method of claim 6,
And detecting the illuminance of the light emitted from the LED element. 제6 항 또는 제7 항에 있어서, 상기 구동 신호를 생성하는 단계는,
상기 한계 전력에 따라 상기 구동 신호의 듀티를 결정하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 방법.The method of claim 6 or 7, wherein generating the driving signal comprises:
And determining the duty of the driving signal according to the limit power.
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