KR20130016215A - 데이터의 광 송신을 위한 색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법 및 어레인지먼트 - Google Patents

데이터의 광 송신을 위한 색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법 및 어레인지먼트 Download PDF

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미하엘 바르
요하임 발레브스키
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지멘스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 송신기와 수신기 사이에 데이터를 광학적으로 전송하기 위한 방법에 관한 것으로, 여기서 복수의 원색들(elementary colors)에 기초한 색 코딩 방법이 데이터를 인코딩 및 전송하기 위해 제공되며, 여기서 각각의 원색은 송신기-측 광 방사원에 의해 전송되며 광 방사 수신기에 의해 수신기 측 상에서 수신된다. 상기 방법은, 상기 송신기 측 상에서 형성된 캘리브레이션 정보를 포함하는 트레이닝 요청 메시지를 전송하고; 상기 캘리브레이션 정보로부터 상기 수신기에 의해 채널 속성들 매트릭스를 형성하고 상기 수신기 내에 상기 채널 속성들 매트릭스를 저장하며; 상기 수신기 내에 저장된 기준 채널 속성들 매트릭스와 상기 기준 채널 속성들 매트릭스에 기초하여 적어도 하나의 보상 정보를 계산하고; 그리고 상기 수신기로부터 상기 송신기로 상기 보상 정보를 전송하기 위해 제공된다.

Description

데이터의 광 송신을 위한 색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법 및 어레인지먼트{METHOD AND ARRANGEMENT FOR STABILIZING A COLOR CODING METHOD FOR OPTICAL TRANSMISSION OF DATA}
본 발명은 광 데이터 송신을 위한 색 코딩 방법(color coding method)을 안정시키기 위한 방법 및 어레인지먼트에 관한 것이다.
가시광에 의한 데이터 송신(가시광 통신들(VLC))은 종래 기술로부터 알려져 있으며, 예를 들어, 종래의 무선 기술에 부가하여 사용될 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 발광 다이오드들(light-emitting diodes: LEDs)에 의해 전송될 수 있다. 전송될 데이터 스트림은, 예를 들어, 인간의 눈이 감지할 수 없는 변조들의 형태로 전달된다.
더욱이, 원색들(primary colors)을 이용한 색 코딩에 기초하는 가시광을 위한 비교적 최근의 코딩 방법이 알려져 있다. 이러한 타입의 방법은 또한 CSK('색 시프트 키잉(color shift keying)')의 제목으로 전문적인 분야에 알려져 있다. 게다가 이러한 코딩 방법에 대한 보다 오래된 명칭들은 CCM(color code modulation)과 CMC(color multiplex coding)이다.
이러한 색 코딩 방법을 이용한 VLC의 기능적 원리는 대략적으로, 복수의 원색들로부터 혼합(mix)된 조명(illumination)이 데이터의 부가적인 송신을 위해 사용되고, 원색들로부터의 순간적인 혼합 색(mix color)이 공통의 "색 무게 중심(color center of gravity)"에 관해 급속히 변조된다는 점, 그리고 불변의 혼합 색, 구체적으로 색 무게 중심의 불변의 혼합 색만이 인간의 눈에 검출가능하다는 점으로 이루어진다. 통상적으로, 이러한 목적을 위해, 3개의 원색들 적색, 녹색 그리고 청색이, 기술적으로 장기간-확립된 방식으로 방출되는 바와 같이, 대응하는 발광 다이오드들에 의해 사용된다.
CSK의 상세한 설명은 Yokoi 등에 의해 IEEE 표준 802.15.7에 제안된 보정안: "Modified Text Clause 6.9.2.2", 2010년 1월 17일, 문서 식별 "15-10-0036-00-0007"에 포함된다. CSK를 위해 제안된 어플리케이션들 중 하나가 VLC, 즉, 광을 이용한 자유-공간 통신(free-space communication)이다.
상기 제안된 보정안에서, 송신기 측 상에서 제공된 원색-LED들의 광출력에 있어서의 변화들에 대한 수신기 측 상에서의 자동 보상이 기술된다. 이와 같은 변화들은, 예를 들어, 동작 지속기간의 증가를 고려해볼 때, 동일한 전기적 입력 전력에 대해 감소된 광 출력을 출력하는 개개의 LED들에 있어서의 노화 효과들(ageing effects)에 의해 발생된다. 이러한 타입의 변화는 송신기의 양자 효율에 있어서의 변화와 관련된다. 혼합 색의 보상, 즉 시간에 걸쳐 평균화된, 전송된 방사의 스펙트럼은, 순전히(purely) 수신기 측 상에서의 보상으로 인해, 상기 제안된 보정안에 따라 자연스럽게 제공되지 않는다.
그러므로, 예를 들어, 방사 수신기들의 조절된 민감도에 의해, 수신기 측 상에서가 아니라, 양자 효율이 감소함에 따라서 전기 에너지의 증가된 공급에 의해, 송신기 측 상에서, 제공된 원색 LED들의 광 출력에 있어서의 변화들을 보상할 필요성이 있다.
본 발명의 목적은 전송된 광 방사의 혼합 색의 송신기 측 상에서의 보상을 위한 수단을 제공하는데 있다.
이러한 문제점의 해결방안은 청구항 제1항의 특징들을 갖는 방법에서 그리고 청구항 제15항의 특징들을 갖는 광 송신 시스템에 의해 제공된다.
본 발명은 송신기와 수신기 사이의 데이터의 광 송신을 위해 그 자체가 알려진 방법에 기초하며, 여기서 복수의 원색들에 기초한 색 코딩 방법은 데이터의 코딩과 송신을 위해 제공되며, 여기서 더욱이 각각의 원색은 송신기 측 상의 각각의 광 방사원에 의해 전송되고, 수신기 측 상에서, 각각의 광 방사 수신기에 의해 수신된다.
본 발명에 따르면 제어 루프가 송신기와 수신기 사이에 형성되고, 캘리브레이션 정보를 포함하는 트레이닝 요청 메시지가 송신기에 의해 수신기에 전송되며, 그리고 수신기 내의 캘리브레이션 정보에 기초하여 채널 속성 매트릭스가 형성되고 저장되도록 규정되어 있다. 채널 속성 매트릭스와 적어도 하나의 이전에 저장된 채널 속성 매트릭스, 또한 지정된 기준 채널 속성 매트릭스에 기초하여, 보상 정보 중 적어도 하나의 아이템이 결정되고 송신기에 역으로(back) 전송된다.
표현들 "송신기"와 "수신기"는, "송신기"가 듀플렉스 동작에서, 데이터를 전송하고 수신하는 양측 모두를 할 수 있는 속성을 갖는 것 외에도, 광원으로서 또한 기능하는 반면에, "수신기"가 듀플렉스 동작에서 데이터를 전송하고 수신할 수 있는 동안, 상기 수신기는 광원으로서 반드시 동작 될 필요가 없다는 것을 의미한다는 것이 이해되어야 한다. 광원으로서 송신기의 동작은, 예를 들어, 룸 조명과 같은 또는 디스플레이 패널과 같은 실시예를 커버한다.
이로운 방식에 있어서, 본 발명은, 예를 들어, 개개의 원색의 인텐서티 드리프트(intensity drift)로 인해 변화되는, 전송된 광 방사의 혼합 색의 송신기 측 상에서의 보상을 가능하게 한다.
본 발명의 핵심적인 장점은, 본 발명에 따른 수단을 이용하면, 안정된 색 코딩이 가능하게 되고, 색 드리프트(color drift)가 송신기 측 상에서 보상된다는 점에서 찾아질 수 있다. 추가의 명백한 장점은 원래 설정된 색이 시간에 걸쳐 변하지 않는다는 것이다.
송신기 측 상에서의 색 드리프트의 보상은, 상기 보상이 시스템 ― 즉 예를 들어, 데이터 송신을 위해 동시에 사용된 룸 조명 ― 에서 수행되어야만 하고, 복수의 수신기들 ― 예를 들어, 룸 조명 시스템과 통신하는 휴대용 컴퓨터들 ― 에서 수행되지 않아야 한다는 점에서 특히 수신기 측 상에서의 보상과 비교하여 유리하다.
유리한 방식으로, 본 발명에 따른 송신기는, 데이터의 교환 외에도, 추가적으로(additively) 혼합된 원색들이 일시적으로 인간의 눈에 일정한 혼합 색을 발생한다는 점에서 룸 조명을 위해 사용된다. 그러나, 강조되어야 할 것은 본 발명에 따른 송신기의 룸 조명으로서의 병행 사용은 확실히 본 발명에 핵심적이지 않다는 것이다.
정반대의 방식으로, 본 발명의 사용이 생각될 수 있으며 여기서 데이터의 광 송신을 위한 본 발명에 따른 방법은 캘리브레이션 메시지들 및/또는 보상 정보의 교환을 통해 룸 조명의 스펙트럼 데이터를 설정하는 전용의 목적을 갖는다. 이러한 타입의 대안적인 실시예에서, 원하는 색이 설정되거나 또는 룸 조명에 있어서 색 드리프트가 데이터의 송신없이 이러한 색 드리프트의 보상을 넘어서는 임의의 목적에 도움을 주기 위해 보상되도록 룸 조명은 제어될 것이다.
본 발명의 유리한 실시예들과 개발들은 종속 청구항들의 요지이다.
본 발명의 대안적인 실시예들에 따르면, 기준 채널 속성 매트릭스는 미리 전송되어 저장되었거나 대응하는 공장 설정치(factory setting)로 이미 저장되었을 수 있다.
본 발명의 대안적인 실시예들에 따르면, 본 발명은, 결정된 보상 정보에 기초하여, 송신기에서 적어도 하나의 송신 파라미터의 채택을 착수(undertake)하기 위해 제공된다.
이제 본 발명의 추가의 장점들과 구성들을 갖는 예시적인 실시예가 도면들을 참조하여 보다 상세하게 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 송신 시스템의 개략적인 표현의 구조적인 예시이고,
도 2는 교류 및 직류 가동(behavior)과 관련한 양자 효율에 있어서의 동일한 변화에 기초한 색 코딩의 정정을 위해 교환된 메시지들의 시간에 걸친 시퀀스의 다이어그램이고,
도 3은 교류 및 직류 가동과 관련한 양자 효율에 있어서의 상이한 변화에 기초한 색 코딩의 정정을 위해 교환된 메시지들의 시간에 걸친 시퀀스의 다이어그램이고,
도 4는 공급된 드라이버 교류에 종속하는 광 방사 출력의 함수로서 방사원의 양자 효율이며,
도 5는 공급된 드라이버 직류에 종속하는 광 방사 출력의 함수로서 방사원의 양자 효율이다.
도 1은 CSK(색 시프트 키잉), 예를 들어 VLC 시스템(가시광 통신)에 기초한, 가시광을 위한 광 데이터 송신 시스템을 도시한다.
데이터 송신 시스템은 본질적으로 송신기(TX), 송신 라우트(TRM) 및 수신기(RX)를 포함한다. 송신 시스템은, 송신기(TX)가 데이터 전송 및 수신 양측 모두를 할 수 있는 듀플렉스 동작으로 기능한다. 수신기(RX)의 경우에도 마찬가지이다.
CSK 가동은 복수의 원색들, 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색을 이용한 색 코딩에 기초한다. CSK의 상세한 설명은 Yokoi 등에 의해 IEEE 표준 802.15.7에 제안된 보정안 : "Modified Text Clause 6.9.2.2", 2010년 1월 17일, 문서 식별 "15-10-0036-00-0007"에 포함된다.
도 1에서, 간단히 하기 위해, 전송을 위해 필요한 기능적 유닛들만이 송신기 측(TX) 상에 도시되고 수신을 위해 필요한 기능적 유닛들만이 수신기 측(RX) 상에 도시된다.
송신기 측(TX) 상에서, 디지털 데이터(DAT)가 초기에 색 코더(color coder; CC)에 공급된다. 데이터(DAT)는 변환 규칙에 따라 색 코더 내에서 XY 값들로 변환된다. 상기 XY 값들은 XY 색 좌표 시스템 내의 값들에 대응한다.
색 코더(CC)의 출력에서, 이들 2차원 데이터 ― 도면에서 2개의 화살표들을 이용하여 상징됨 ― 가 트랜스포머(TR)에 공급되고, 상기 트랜스포머(TR)의 출력에서 3개의 원색들의 각각의 인텐서티를 위한 3개의 디지털 인텐서티 데이터가 이용가능하게 된다.
각각의 경우에 있어서, 디지털 인텐서티 데이터는, 디지털 인텐서티 데이터가 아날로그 인텐서티 데이터로 변환되는 컨버터(DA)에 공급된다. 상기 아날로그 인텐서티 데이터는 각각 연관된 광 방사원(Ti, Tj, Tk), 즉, 제 1 광 방사원(Ti), 제 2 광 방사원(Tj), 및 제 3 광 방사원(Tk)에 공급된다.
본 발명의 바람직한 예시적인 실시예에 따라서, 제 1 광 방사원(Ti)은 적색 발광 다이오드에 대응하고, 제 2 광 방사원(Tj)은 녹색 발광 다이오드에 대응하며, 제 3 광 방사원(Tk)은 청색 발광 다이오드에 대응한다.
따라서 방사원(Ti, Tj, Tk)에 의해 방출된 광 방사는 수신기(RX)를 향한 방향으로 송신 라우트(TRM)를 통해 도통(conduct)된다.
수신기(RX)의 측 상에서, 방출된 광 방사는 원색들 중 하나에 대해 각각 조절된 각각의 방사 수신기들(Ri, Rj, Rk), 구체적으로 제 1 광 방사 수신기(Ri), 제 2 광 방사 수신기(Rj), 및 제 3 광 방사 수신기(Rk)에 영향을 준다(impinge).
유사한 방식으로, 송신기(TX)와 반대로 구동하는, 수신기(RX)에서, 각각의 광 신호는 광 방사 수신기들(Ri, Rj, Rk)에 의해 아날로그 전기 신호로 변환되며, 상기 아날로그 전기 신호는, 아날로그 신호의 각각의 디지털 신호로의 각각의 변환이 발생하는 각각의 컨버터(DA)에 공급된다.
3개의 각각의 컨버터들(DA)로부터 빼낸(draw off) 디지털 인텐서티 데이터는 트랜스포머(TR)에 공급되고, 상기 트랜스포머(TR)는, 송신기(Tx)에 반대되는 방식으로, 세 개의 값들(triplet of values)의 한 쌍의 값들로의 변환을 착수하며, 결국 상기 한 쌍의 값들은 색 디코더(color decoder; CD)에 공급되고, 상기 색 디코더(CD)의 출력에서 최종적으로, 데이터(DAT)가 추출되고, 상기 데이터는 송신기(Tx)에 공급된 데이터(DAT)의 모드와 동일한 정확한(correct) 동작 모드 내에 있다.
이제 CSK 시스템의 전달 함수가 기술될 것이다. 통상적인 방식에 있어서,
Figure pct00001
는 매트릭스를 표시하고
Figure pct00002
는 단일-컬럼 매트릭스를 표시한다.
'플랫(flat)' 주파수 응답을 갖는 이상적인 동기화된 CSK 시스템에서, 광 방사원들(Ti, Tj, Tk)에 의해 전송될 디지털 신호(
Figure pct00003
)와 광 방사 수신기들(Ri, Rj, Rk)에 의해 수신되는 디지털 신호(
Figure pct00004
) 사이의 상관관계는 다음과 같이 기술될 수 있다:
Figure pct00005
벡터로 수신된 신호(
Figure pct00006
)는, 예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색 신호를 포함할 수 있으며, 인덱스 i는 적색 신호에 할당되고, 인덱스 j는 녹색 신호에 할당되며, 인덱스 k는 청색 신호에 할당되고, 즉 다음과 같고,
Figure pct00007
여기서,
Figure pct00008
는 벡터
Figure pct00009
의 켤레 매트릭스(conjugate matrix)이다.
수신기 측 상에서의 변환 매트릭스(
Figure pct00010
)는 대각선 매트릭스이며 아날로그와 디지털 수신기 신호들 사이의 변환 인자(conversion factor)를 정의한다.
감도 매트릭스(
Figure pct00011
)는 원색들 중 하나를 수신할 때 색-선택적인 방사 수신기들(Ri, Rj, Rk)(광수용기들) 중 하나의 감도를 정의한다. 전형적으로, 비록 반드시 필요한 것은 아니라고 하더라도, 원색 발광 다이오드들, 즉, 광 방사원들(Ti, Tj, Tk)이 존재하기 때문에 이만큼 많은 방사 수신기들(Ri, Rj, Rk)이 사용된다. 인덱스 i가 '적색'에, 인덱스 j가 '녹색'에, 그리고 인덱스 k가 '청색'에 할당되는 것과 더불어, 매트릭스(
Figure pct00012
)의 엘리먼트(
Figure pct00013
)는, 예를 들어, 적색 LED에 의해 방출된 광의 수용시 적색 광수용기의 감도이다. 그러므로 감도 매트릭스(
Figure pct00014
)는, 원색에 대응하는 각각의 방사 수신기(Ri, Rj, Rk)의 스펙트럼 효율성과 또한, 제공가능한 색 필터(color filter), 그리고 감도 매트릭스(
Figure pct00015
)의 계수들의 대응하는 선형 조합을 통해 각각의 원색들에 대응하는 방사 수신기들(Ri, Rj, Rk) 사이의 '누화(cross-talk)'를 고려한다. 감도 매트릭스(
Figure pct00016
)의 이와 같은 계수들에 대한 예는
Figure pct00017
이다.
투과도 매트릭스(
Figure pct00018
)는 상이한 원색을 위해 제공된 각각의 방사 수신기(Ri, Rj, Rk)에 대한 각각의 원색 방사원(Ti, Tj, Tk)의 광 투과도를 정의한다. 다시 말해, 투과도 매트릭스(
Figure pct00019
)는 광의 전파 특성들(propagation characteristics), 예를 들어, 제 1 광 방사원(Ti)에 의해 전송된 적색 광이 얼마나 많이, 청색 광을 위해 제공된 제 3 방사 수신기(Rk)에 도달하는지를 정의한다.
양자 효율 매트릭스(
Figure pct00020
)는 대각선 매트릭스이며 드라이버 전류의 광 출력으로의 변환의 양자 효율을 정의한다.
송신기-측 변환 매트릭스(
Figure pct00021
)는 또한 대각선 매트릭스이며 LED에 공급된 AC 드라이버 전류와 디지털 신호 사이의 관계를 기술한다.
채널 속성 매트릭스(
Figure pct00022
)는,
Figure pct00023
로 주어진 바와 같이, 광 전달 루트의 채널 속성들을 조합한다.
채널 속성 매트릭스(
Figure pct00024
)는, 이하 기술된 바와 같이, 캘리브레이션 부호들을 전송함으로써 결정된다. 이러한 목적을 위해, 예를 들어, 월시 코딩들(Walsh codings)이 사용된다.
광 방사원들(Ti, Tj, Tk)의 양자 효율이 시간에 걸쳐서 변하면, 즉 각각 공급된 드라이버 전류 대 광 출력의 비율 따라서, 계산적으로, 양자 효율 매트릭스(
Figure pct00025
) 대 변경된 양자 효율 매트릭스(
Figure pct00026
)의 비율이면, 동일한 송신기 신호들을 고려해볼 때, 수신된 신호들 따라서, 식(1)에 기초하여, 또한
Figure pct00027
가 변경된다.
양자 효율(
Figure pct00028
)에 있어서의 변화들은, 예를 들어, 전송중인 발광 다이오드들에 있어서의 온도 변화들 또는 노화 프로세스를 야기한다. 양자 효율에 있어서의 변화는, 각각의 광 방사원(Ti, Tj, Tk)에 대해, 동일한 전류를 고려해볼 때, 보다 크거나 또는 보다 작은 광 출력이 방사된다는 것을 의미한다.
전송된 캘리브레이션 부호들의 도움으로, 변경된 채널 속성 매트릭스(
Figure pct00029
)가 다음 식에 따라서 발견된다.
Figure pct00030
이러한 변경된 채널 매트릭스(
Figure pct00031
)는, 개개의 발광 다이오드들의 광 오버레이로부터 야기된 전송된 광의 혼합 색이 아니라, 수신된 신호들을 정정한다. 다시 말해, 종래 기술에 따르면, 송신 파라미터들에 대해 변화들이 이루어지지 않으며 종래의 보상은 수신기 측 상에서 전적으로(exclusively) 발생한다.
송신 파라미터들을 정정하기 위해, 본 발명에 따른 제어 루프는 리턴 채널 (BC)에 의해 구현된다.
송신기 측(TX) 상에, 캘리브레이션 메시지 발생기(TSG)가 제공되며, 상기 캘리브레이션 메시지 발생기(TSG)에 의해, 디지털 캘리브레이션 메시지들은 각각의 광 방사원(Ti, Tj, Tk)의 각각의 컨버터(DA)의 입력에 적용될 수 있다. 그 다음, 변환되고 광 방사원들(Ti, Tj, Tk)을 통해 전송되는 캘리브레이션 메시지들은 그에 따라 수신기 측(RX) 상에서 디코딩되고 수신기 측 상의 정정 유닛(CU)에 의해 평가된다.
캘리브레이션 메시지는 직교하는, 바람직하게는 월시 코드 부호들이 기록되는 복수의 시간 슬롯들을 포함한다. 바람직하게는, 부호는 복수의 연속적인 시간 슬롯들내로 입력된다. 통계적인 이유들 때문에, 수신된 값이 복수의 시간 슬롯들에 걸쳐서 평균되면 수신기의 일부에 대한 평가에 있어서 개선의 결과를 이로부터 가져온다.
도 4를 참조하여 이하 기술되는, 교류 특성을 평가하기 위해, 부호들의 길이와 부호가 입력되는 연속적인 시간 슬롯들의 수 양측 모두가 낮게 유지되는 것이 유리하며, 따라서 각각의 방사원(Ti, Tj, Tk)의 직류 특성은 평가된 캘리브레이션 메시지들에 영향을 주지 않는다.
다른 한편, 연속적인 시간 슬롯들에서 전송된 복수의 동일한 부호들은, 도 5를 참조하여 이하 기술된 바와 같이, 직류 가동의 바람직한 평가를 가져올 수 있다. 그러나, 전반적으로, 캘리브레이션 메시지들은 약 10㎳의 시간적인(temporal) 길이를 초과하지 않아야 하는데, 그렇지 않다면 인간의 눈이 룸 조명으로서 또한 사용되는 방사원(Ti, Tj, Tk)의 깜빡거림을 인지할 것이기 때문이다.
적어도 하나의 미리 전송되거나 저장된 캘리브레이션 메시지의 대응하는 채널 속성과 적어도 하나의 수신된 캘리브레이션 메시지의 적어도 하나의 채널 속성의 비교에 의해, 보상 인자는 수신기(RX)의 정정 유닛(CU)에서 결정된다.
이러한 목적을 위해, 전술한 바와 같이, 복수의 채널 속성들을 정의하는 채널 매트릭스(
Figure pct00032
)는 기준 채널 속성 매트릭스(
Figure pct00033
)로서 캘리브레이션 신호 데이터의 시퀀스의 초기에 수신기 측(RX) 상의 정정 유닛(CU)에 의해 저장되거나, 또는 수신기 측(RX) 상에 이미 존재한다. 복수(i)의 캘리브레이션 메시지 사이클들 후, i번째 캘리브레이션에 대해,
Figure pct00034
에 대해 새로이 추정된 값들은 기준 채널 속성 매트릭스(
Figure pct00035
)의 오래된 값들과 비교된다. 반전된 채널 속성 매트릭스와 기준 채널 속성 매트릭스의 좌측 곱셈(left-side multiplication)은 매트릭스
Figure pct00036
의 결과를 가져오며 여기서
Figure pct00037
이다.
Figure pct00038
대각선 엘리먼트들의 차이가 미리결정된 값을 초과한다면, 수치 벡터
Figure pct00039
는 송신기로 리턴된다. 계산 연산자
Figure pct00040
는 매트릭스
Figure pct00041
의 대각선 엘리먼트들을 포함하는 단일-컬럼 벡터를 표시한다. 본 예시적인 실시예에서, 수치 벡터(
Figure pct00042
)는 따라서 3개의 원색들에 대한 3개의 보상 인자들을 통합한다.
이러한 프로세스의 개시에 대해 가능한 기준은 의 값들과 유닛 벡터의 비교이다.
Figure pct00044
의 벡터 엘리먼트들 중 적어도 하나 사이의 관계있는 차이들이 값 1, 또는 1±0.05 만큼, 미리-정의할 수 있는 신뢰 구간의 허용치들 보다 크다면, 보상은 송신기에서 개시된다. 이와 같은 값은, 예를 들어, 미리-정의된, 조정가능한 그리고/또는 미리 결정된 신뢰 구간과
Figure pct00045
의 히스토그램의 결정에 기초하여 결정될 수 있다.
Figure pct00046
의 수치 벡터의 값들과 유닛 벡터의 비교가, 예를 들어, 신뢰 구간의 상한치보다 큰 차이를 보인다면, 상기 프로세스가 개시된다.
예를 들어, 결정된 벡터 보상 인자
Figure pct00047
에 기초하여, 보상 정보 ― 도시되지 않음 ― 는 수신기(RX)의 정정 유닛(CU)에 의해 송신기(TX)에 전송된다.
매트릭스
Figure pct00048
의 2차 대각선 엘리먼트들이 0이 아니면, 상기 엘리먼트들은 다른 결함 요인들, 예를 들어, Rk에 대해 Ti와 Tj의 '누화'에 있어서의 차단(blocking)에 기인할 수 있다. 이러한 경우에, 본 발명의 일 실시예에 있어서 보상 정보 대신에 또는 보상 정보에 부가하여, 에러 메시지가 송신기(TX)에 전달될 것으로 규정되어 있다. 그 다음, 송신기(TX)는 가능한 결함 기능(fault function)에 관한 적절한 경고를 식별가능한 수신기(RX) 또는 보다 높은 통신 레이어들에 출력할 수 있다.
그 다음, 수신기에서, 출력 광의 혼합 색이 본래의 색과 매칭하도록 각각의 정정 엘리먼트(Ci, Cj, Ck)를 삽입함으로써 전송될 디지털 신호들은
Figure pct00049
의 관련 값들에 의해 곱해진다.
수신기 측(RX) 상의 정정 유닛(CU)에 본래 저장된 기준 매트릭스(
Figure pct00050
)는 이제 '디코딩 매트릭스'로서 수신기 측 상에서 다시(again) 사용될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 핵심적인 개념은, 보상 매트릭스(
Figure pct00051
)와 본래의 보상 매트릭스(
Figure pct00052
)를 비교하고 보상 인자들(
Figure pct00053
)을 역으로(back) 송신기에 전송함으로써, 송신기내 색 드리프트가 보상될 수 있다는데 있다.
이에 의해, CSK-변조 광 자유-공간 시스템은 조명 및/또는 시그널링 목적들을 위해 동시에 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 첫째로, 송신기와 수신기의 서로에 관한 이동으로 인한
Figure pct00054
에 있어서 변화와, 둘째로, 색 시프트 사이에 구별이 이루어지며, 첫번째 경우에 있어서, 송신기와 수신기 사이의 상대적인 이동은
Figure pct00055
의 값들에 있어서의 상대적인 변화와 동일한 반면에, 전술한 두번째 경우에 따른 색 시프트의 경우에 있어서, 이는 그러하지 않다.
송신기와 수신기의 상대적인 움직임의 경우에 있어서, 정정값은 수신기에 의해 송신기에 전송되지 않는다. 그러나,
Figure pct00056
는
Figure pct00057
로 대체된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 따라서 정정된
Figure pct00058
의 값들은 LED의 오버로딩을 방지하기 위해 상향으로(upwardly) 제한된다. 통상적인 방식에서,
Figure pct00059
은
Figure pct00060
의 절대값들의 벡터이다. 이들 제한 값들은 예를 들어, 제조업체에 의해 특정될 수 있거나 또는 매트릭스(
Figure pct00061
)가 알려지면 권고된 LED 드라이버 전류들로부터 계산될 수 있다.
제안된 방법은 LED를 위한 드라이버 전류와 광 출력 사이의 엄격히 단조로운 비-선형성의 경우에 또한 기능한다는 것을 주목하는 것이 중요하다. 동작점에 관해 단순한 선형 관계가 가정된다면, 전술한 보상은 바람직하게,
Figure pct00062
를 위한 안정된 값이 발생 될 때까지 연속적으로 여러 차례 수행된다.
CSK 다이어그램에서 색 무게 중심이 의도적으로(deliberately) 옮겨지면, 새로운
Figure pct00063
가 결정되어야만 한다. 불변인 색 무게 중심을 고려해볼 때, 전술한 보상 프로세스가 다시 사용될 수 있다.
시스템 전달 함수의 스펙트럼이 '플랫(flat)'하지 않다면, 전술한 형식주의(formalism)는 다음과 같이 변화될 수 있다:
상기 식들에서 모든 부호들은 펄스 응답들의 푸리에 변환으로 대체되거나, 또는 다음 식과 같고,
Figure pct00064
여기서,
Figure pct00065
는
Figure pct00066
의 푸리에 변환이고 t는 시간 변수(time variable)이다. 식(3)은 벡터
Figure pct00067
의 볼록 함수가 최대 값을 취하는 주파수를 위해 평가된다. 이러한 함수의 도움으로,
Figure pct00068
의 주파수 표현이 계산되고 이것은
Figure pct00069
로 표시된다.
이러한 타입의 볼록 함수의 예는 다음 식과 같다.
Figure pct00070
Figure pct00071
를 대신하여,
Figure pct00072
가
Figure pct00073
의 전술한 결정을 위해 사용된다.
유용한 데이터가 결정되지 않으면 전술한 보상 방법이 또한 사용될 수 있다는 것을 또한 주목해야 한다. 이러한 목적을 위해, 캘리브레이션 부호들은 특정 인터벌들과 추정된 매트릭스(
Figure pct00074
)에서만 전송될 필요가 있다는 것이다.
도 4에서, 방사원(Ti, Tj, Tk)의 광 방사 출력(P)의 함수는 공급된 드라이버 교류(IAC), 또한 지정된 양자 효율에 대해 그래픽적으로 도시된다. 이러한 함수는 거의 선형인 것으로 가정된다.
도 4에 도시된 실선은 본래의 양자 효율(
Figure pct00075
)에 대응하고, 이는 변경된 양자 효율(
Figure pct00076
)에 따라 도면 아래에 점선으로 도시된, 방사원의 동작, 예를 들어 본 경우에 있어서, 쇠퇴들(lessens) 도중에 변한다.
이러한 변화된 양자 효율(
Figure pct00077
)은, 주어진 드라이버 교류(i)에 대해, 본래의 광 출력(
Figure pct00078
)은 보다 낮은 값(
Figure pct00079
)으로 떨어지는 결과를 갖는다. 본래의 광 출력(
Figure pct00080
)으로 되돌아가기(come back) 위해, 드라이버 교류는 보다 높은 값(i')으로 변화되어야 한다.
양자 효율 매트릭스(
Figure pct00081
)와 관련하여, 상기 양자 효율 매트릭스(
Figure pct00082
)의 대각선 엘리먼트들은 각각의 방사원(Ti, Tj, Tk)의 양자 효율에 비례한다.
그러므로, 개개의 방사원들(Ti, Tj, Tk)의 양자 효율에 있어서의 변화는 변화된 양자 효율 매트릭스(
Figure pct00083
)에 대해 그리고 대응하여, 변화된 채널 속성 매트릭스(
Figure pct00084
)에 대해 양자 효율 매트릭스(
Figure pct00085
)에 있어서의 변경을 초래한다.
도 5는 공급된 드라이버 직류(IDC)의 함수로서 방사원(Ti, Tj, Tk)의 광 방사 출력(P)의 함수를 도시한다. 실제적인 구현들에 있어서, 방사원들을 위해 사용된 발광 다이오드들은 도 4에서와 같이 교류들을 위한 양자 효율과 상이한 직류들을 위한 양자 효율을 갖는다. 이에 대한 이유들은, 예를 들어, 발광 다이오드에서 일어나는 임의의 포화 효과들 및 열 관성(thermal inertia)이다.
전술한 바와 같이, 교류 가동에 관련한 채널 속성 매트릭스(
Figure pct00086
)의 결정을 위해, 직교 코드들, 특히 수정된 월시 코드들이 사용될 수 있다.
유사한 접근법이 발광 다이오드의 직류들 또는 작업 전류들(바이어스 전류)을 위한 정정 인자들을 추정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 사용된 직교 코드의 시간 슬롯들은 상기 방사원이 열평형(thermal equilibrium)에 도달할 때까지 충분히 자주 광 방사원을 통해 보내진다. 직류 가동에 관하여 채널 속성 매트릭스를 결정하기 위해, 따라서 캘리브레이션 메시지의 복수의 시간 슬롯들은 각각 동일한 부호가 주어진다.
월시 코드 슬롯의 끝에 마지막 수신된 값들은 직류 채널 속성 매트릭스(
Figure pct00087
)를 추정하기 위해 사용된다. 그 다음, 각각의 채널 속성 매트릭스들은 정정 값
Figure pct00088
의 결정을 위해 유사한 방식으로 사용된다.
이제 색 코딩을 정정하기 위해 교환된 메시지들의 시간적인 흐름도가 도 2 와 도 3을 참조하여 기술될 것이다. 보편성(generality)을 제한함이 없이, 송신기(TX)와 수신기(RX) 사이의 메시지들의 교환이 가정되고, 송신기(TX)와 수신기(RX)에서 참여 기능 유닛들은 정의되지 않는다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 메시지 교환을 예시하기 위해, 메시지들은 송신기(TX)와 수신기(RX) 사이의 수평 방향으로 이어지는(running) 것으로 도시되고, 각각의 메시지들은 시간적 순서로 예시되며, 여기서 보다 오래된 메시지들은 보다 새로운 메시지들 위에 각각 도시된다.
첫째로, 도 2에서, 색 코딩을 안정시키기 위한 방법의 실행을 위해 수행된 메시지들의 교환이 도시되며, 이에 의해 송신기 측 상의 광원의 양자 효율에 있어서의 변화가 보상되며, 여기서, 전술한 도 4에 따라, 양자 효율의 교류 특성은 양자 효율의 직류 특성과 매칭한다. 따라서, 이러한 경우에 있어서, 양자 효율의 직류 특성들과 양자 효율의 교류 특성들은 동일한 기울기들을 갖는다.
방법을 개시하기 위해, 송신기(TX)는 보상 요청 메시지(RACCC)를 수신기(RX)에 전송한다. 보상 요청 메시지(RACCC)는 바람직하게는 표현 '요청 AC 색 보상(request AC color Compensation)'으로 식별된다.
보상 요청 메시지(RACCC)는 'AC 트레이닝 프레임(AC training Frame)'으로 또한 지정되는 송신기 측 상에 결집된 캘리브레이션 정보를 포함한다. 이러한 캘리브레이션 정보는 하드웨어 레벨('물리적 레이어')에서 데이터 패킷의 헤더(메시지 헤더 엔트리)에 위치되거나, 또는 대안적으로 보상 요청 메시지(RACCC)를 포함하는 데이터 패킷의 데이터 링크 레이어 또는 MAC('매체 액세스 제어(Media Access Control)') 레이어 내 헤더에 위치된다. 캘리브레이션 정보는 수신기(RX)에 현재 이용가능한 채널 속성들의 계산 및/또는 추정을 제공하는데 기여한다. 채널 매트릭스의 대응하는 값들은 기준 채널 속성 매트릭스(
Figure pct00089
) 내에 저장된다.
수신기(RX)에 기준 채널 속성 매트릭스(
Figure pct00090
)의 저장 후, 상기 수신기는 확인응답 메시지(AACCC)를 송신기(TX)에 전송한다. 상기 확인응답 메시지는 바람직하게는 약어 'Ack AC'('Acknowledge')로 표시된다.
확인응답 메시지(AACCC)와 더불어, 수신기(RX)는, 보상 요청 메시지(RACCC)의 성공적인 수신과는 별개로, 수신기가 양자 효율의 교류 특성에 관하여 본 명세서에 기술된 색 안정화 방법을 수행하기 위한 포지션에 있다는 것을 동시에 확인한다. 비록 상기 정보가 이하 상세히 설명되지 않는다 하더라도, 확인응답 메시지(AACCC)는 부가적인 상태 및/또는 성능 특징 정보를 또한 포함할 수 있다.
확인응답 메시지(AACCC)가 생략되거나, 또는 대응하는 네거티브 엔트리로 송신기(TX)에 리턴되면, 이것은 수신기(RX)가 양자 효율의 교류 특성에 따라서 색 안정화 방법을 수행하기 위한 포지션에 있지 않다는 것을 암시한다. 확인응답 메시지(AACCC)가 미리-정의된 대기 기간 내에 송신자(sender)(TX)에서 수신되지 않는다면, 송신기(TX)가 새로운 보상 요청 메시지(RACCC) ― 도시되지 않음 ― 를 수신기(RX)에 전송하는 것으로 규정되어 있다. 상기 미리-정의된 대기 기간은 바람직하게는 약어 표시 'macAckColorCompWaitTime'로 또한 식별된다.
확인응답 메시지(AACCC)의 수신에 이어서, 트레이닝 요청 메시지(TRAC)가 송신기(TX)에 의해 수신기(RX)에 전송된다. 상기 트레이닝 요청 메시지(TRAC)는 바람직하게는 약어 표시 '트레이닝 AC(Training AC)'로 식별된다. 트레이닝 요청 메시지(TRAC)는 양자 효율의 교류 특성에 관하여 색 안정화 방법을 위해 요구된 캘리브레이션 정보를 포함한다.
트레이닝 요청 메시지(TRAC)의 도움으로, 수신기 측 상에서의 현재의 채널 속성들은 유도되거나 또는 계산되고 채널 속성 매트릭스(
Figure pct00091
) 내에 저장된다.
Yokoi 등에 의해 IEEE 표준 802.15.7에 제안된 보정안 : "Modified Text Clause 6.9.2.2", 2010년 1월 17일, 문서 식별 "15-10-0036-00-0007"에 제시되는 수신기-측 보상 체계와 대조적으로, 현재의 채널 속성 매트릭스(
Figure pct00092
)는 광 출력에 대한 스펙트럼 변화들을 위한 보상('등가화')의 기초로서 기여하지 않으며, 오히려 수신기 측 상에 저장된 기준 채널 속성 매트릭스(
Figure pct00093
)가 이러한 목적을 위해 기여한다. 채널 속성 매트릭스(
Figure pct00094
)와 기준 채널 매트릭스(
Figure pct00095
)에 기초하여, 보상 정보 또는, 보다 정확히, 보상 벡터(
Figure pct00096
)가 수신기(RX)에서 계산되고, 상기 보상 벡터는 보상 정보 메시지(CCAC)의 도움으로 수신기(RX)에 의해 송신기(TX)에 전송된다.
보상 정보 메시지(CCAC)는 바람직하게는 표현 'AC 보상 계수들(AC Compensation Coefficients)'로 식별된다. 송신기(TX)에서의 상기 보상 정보 메시지(CCAC)의 수신 및 평가에 이어서, 송신기는 정정이 적절한지를 결정한다. 결정이 포지티브이면, 보상 벡터(
Figure pct00097
)의 벡터 엘리먼트들이 도 1에 도시된 정정 엘리먼트들(Ci, Cj, Ck)에 곱해진다.
미리-정의된 사이클 시간(TC)에 이어서, 송신기(TX)는 전술한 바와 같이 트레이닝 요청 메시지(TRAC)를 다시 전송하고, 그 결과, 수신기(RX)는 현재의 채널 속성 매트릭스(
Figure pct00098
)를 갱신하고, 보상 벡터(
Figure pct00099
)를 계산하며 그리고 추가의 보상 정보 메시지(CCAC)와 함께 송신기(TX)에 결과를 역으로(back) 전송한다.
이러한 사이클은 사이클 시간(TC)의 역(inverse)에 대응하는 주파수에서 반복된다. 반복은 송신기(TX)가 종료 메시지(ECC)를 수신기(RX)에 전송할 때까지 일어난다. 상기 종료 메시지(ECC)는 바람직하게는 표현 '엔드 색 보상(end color compensation)'으로 식별된다.
색 코딩을 안정시키기 위한 방법의 실행동안 수행된 메시지 교환은, 송신기 측 상의 광원의 양자 효율에 있어서의 변화가 보상되는 것의 도움으로 이제 도 3을 참조하여 기술될 것이며, 여기서, 앞서 기술된 도 5에 따라, 양자 효율의 서로 다른 직류 특성과 교류 특성이 보상될 것이다. 그러므로, 양자 효율의 교류 특성은 ― 도 2에 대한 참조로서 앞서 기술된 방법과 대조적으로 ― 이러한 메시지 교환이 기초하는 방법에서 양자 효율의 직류 특성과 같지 않다.
방법을 개시하기 위해, 송신기(TX)는 보상 요청 메시지(RADCC)를 수신기(RX)에 전송한다. 보상 요청 메시지(RADCC)는 바람직하게는 표현 '요청 AC & DC 색 보상(Request AC& DC Color Compensation)'으로 식별된다.
보상 요청 메시지(RADCC)는 송신기 측 상에서 형성되고 'AC & DC 트레이닝 프레임(AC & DC training Frame)'으로 식별된 캘리브레이션 정보를 포함한다. 이러한 캘리브레이션 정보는 하드웨어 레벨('물리적 레이어')에서 데이터 패킷의 헤더(메시지 헤더 엔트리) 내에 포함되거나, 또는 대안적으로, 보상 요청 메시지(RADCC)를 형성하는 데이터 패킷의 MAC('매체 액세스 제어') 레이어 또는 보안 레이어에서 헤더에 포함된다. 캘리브레이션 정보는 수신기(RX)에 대한 현재의 채널 속성들의 계산 및/또는 추정을 수행하는데 기여한다. 교류 가동 및 직류 가동을 위한 각각의 채널 매트릭스의 대응하는 값들은 2개의 기준 채널 속성 매트릭스들(
Figure pct00100
및
Figure pct00101
) 내에 저장된다.
수신기(RX) 내에 기준 채널 속성 매트릭스들(
Figure pct00102
및
Figure pct00103
)의 저장 후, 수신기는 확인응답 메시지(AADCC)를 송신기(TX)에 전송한다. 상기 확인응답 메시지는 바람직하게는 약어 표시 'Ack AC & DC'로 식별된다.
확인응답 메시지(AADCC)와 더불어, 보상 요청 메시지(RADCC)의 성공적인 수신과는 별개로, 이에 의해 수신기(RX)는 양자 효율의 조합된 직류와 교류 특성들에 관하여 기술된 색 안정화 방법을 수행하기 위해 포지션에 존재하는 것을 동시에 확인한다. 확인응답 메시지(AADCC)는, 비록 이들이 본 명세서에 상세히 기술되지 않는다고 하더라도, 부가적인 상태 및/또는 성능 특성 정보를 또한 포함할 수 있다.
상기 확인응답 메시지(AADCC)가 전송되지 않거나, 또는 대응하는 네거티브 엔트리로 송신기(TX)에 리턴되면, 이것은 수신기(RX)가 양자 효율의 직류 특성과 교류 특성에 관하여 색 안정화 방법을 수행하기 위한 포지션에 있지 않다는 것을 의미한다. 확인응답 메시지(AADCC)가 미리-정의된 대기 기간 내에 송신기(TX)에 의해 수신되지 않으면, 송신기(TX)가 새로운 보상 요청 메시지(RADCC)를 ― 도 3에 도시되지 않음 ― 수신기(RX)에 전송하는 것으로 규정되어 있다. 상기 미리-정의된 대기 시간은 바람직하게는 약어 표시 'macAckColorCompWaitTime'으로 식별된다.
확인응답 메시지(AADCC)의 수신에 이어서, 트레이닝 요청 메시지(TRAD)가 송신기(TX)에 의해 수신기(RX)에 전송된다. 상기 트레이닝 요청 메시지(TRAD)는 바람직하게는 약어 표시 '트레이닝 AC & DC(Training AC & DC)'로 식별된다. 트레이닝 요청 메시지(TRAD)는 양자 효율의 직류 및 교류 특성들에 관한 색 안정화 방법을 위해 필요한 캘리브레이션 정보를 포함한다.
트레이닝 요청 메시지(TRAD)의 도움으로, 수신기 측 상에서, 현재의 채널 속성들이 유도되거나 계산되며, 각각의 채널 속성 매트릭스(
Figure pct00104
및
Figure pct00105
) 내에 저장된다.
Yokoi 등에 의해 IEEE 표준 802.15.7에 제안된 보정안 : "Modified Text Clause 6.9.2.2", 2010년 1월 17일, 문서 식별 "15-10-0036-00-0007"에 제시되는 수신기 측 상에서의 보상 체계와 대조적으로, 광 출력에 대한 스펙트럼 변화들을 위한 보상('등가화')의 기초로서 기여하는 것은 현재의 채널 속성 매트릭스들(
Figure pct00106
및
Figure pct00107
)이 아니며, 오히려 수신기 측 상에 저장된 기준 채널 속성 매트릭스들(
Figure pct00108
및
Figure pct00109
)이다. 채널 속성 매트릭스들(
Figure pct00110
및
Figure pct00111
)과 기준 채널 속성 매트릭스들(
Figure pct00112
및
Figure pct00113
)에 기초하여, 보상 정보, 또는 보다 정확히 보상 정보 메시지(CCAD)의 도움으로 수신기(RX)에 의해 송신기(TX)에 전송되는 각각의 보상 벡터들(
Figure pct00114
및
Figure pct00115
)이 수신기(RX)에서 계산된다.
보상 정보 메시지(CCAD)는 바람직하게는 표시 'AC & DC 보상 계수들(AC & DC Compensation Coefficients)'로 식별된다. 송신기(TX)에서 이러한 보상 정보 메시지(CCAD)의 수신 및 평가 후, 상기 송신기는 정정이 적절한지를 결정한다. 결정이 포지티브이면, 보상 벡터들(
Figure pct00116
및
Figure pct00117
)의 벡터 엘리먼트들이 정정 엘리먼트들(Ci, Cj, Ck)에 곱해진다. 본 명세서에서, 바이어스 전류로 또한 알려진, 드라이버 전류의 DC 값들이
Figure pct00118
의 대응하는 값들과 곱해지는 반면에 드라이버 전류의 정보-함유(information-bearing) AC 값들은
Figure pct00119
의 대응하는 값들과 곱해진다.
미리-정의된 사이클 시간(TC) 후에, 송신기(TX)는 전술한 바와 같이 새로운 트레이닝 요청 메시지(TRAD)를 전송하며, 그 결과, 수신기(RX)는 현재의 채널 속성 매트릭스(
Figure pct00120
)를 갱신하고, 보상 벡터(
Figure pct00121
)를 계산하며, 그 결과를 추가의 보상 정보 메시지(CCAD)와 함께 송신기(TX)에 역으로(back) 전송한다.
이러한 사이클은 사이클 시간(TC)의 역(inverese)에 대응하는 주파수에서 반복된다. 상기 반복은 송신기(TX)가 종료 메시지(ECC)를 수신기(RX)에 전송할 때까지 발생한다. 상기 종료 메시지(ECC)는 바람직하게는 표시 '엔드 색 보상'으로 식별된다.
이제 전술한 메시지들의 구조가 본 발명의 예시적인 실시예를 참조하여 기술될 것이다. 메시지들의 구조는 2009년 발행된, 제안된 표준 IEEE 802.15.7 : 'IEEE Standard for Information Technology - Telecommunications and Information Exchange between Systems - Local and Metropolitan Area Networks - Specific Requirements - Part 15.7: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Visible Light Wireless Personal Area Networks (WPANs)'에 기초하여 그리고 연속하여 구성된다.
첫째로, 후속하는 표 1에 기초하여, 각각의 식별자가 삽입되는 메시지들이 교류 특성의 안정화('AC 색 안정화(AC Color Stabilization)')의 맥락에서 사용되는지 또는 양자 효율의 직류 특성과 교류 특성의 조합된 안정화('AC & DC 색 안정화(AC & DC Color Stabilization)')의 맥락에서 사용되는지를 설명하는 식별자가 소개된다('커맨드-프레임 식별자(Command-frame identifier)'). 표에서, 식별자는 이들의 연관된 표시('커맨드 이름(Command name)')로 주어진다.
커맨드-프레임 식별자 커맨드 이름
0×0f AC 색 안정화
0×10 AC & DC 색 안정화
이제 제목 '색 안정화 커맨드' 아래에 포함된 메시지들의 그룹('커맨드 프레임')이 제목 '색 안정화' 아래에 기술될 것이며, 상기 그룹의 일반적인 구조는 아래의 표 2의 제 2 라인에 도시된다. 표 2의 제 1 라인은 '옥텟들(Octets)'로 측정된, 상기 구조내 각각의 필드들의 정보 길이의 크기를 도시한다.
옥텟들 1 1 가변
MHR 필드들 커맨드-프레임
식별자		 색-안정화
커맨드 식별자		 커맨드-특정 정보
메시지 헤더 엔트리('Message Header', MHR)의 필드들, 즉, 'MHR 필드들'은, 순차적으로, 1 옥텟의 길이를 갖는 표 1에 정의된 식별자('커맨드-프레임 식별자'), 1 옥텟의 길이를 갖는 아래의 표 3에 정의된 방법 식별자('색 안정화 커맨드 식별자'), 및 가변 길이('가변(Variable)')를 갖는 방법론(method argument)('커맨드-특정 정보')을 도시한다. 표 2에 도시된 열과 행 시퀀스는 핵심이 아니다; 본 발명의 대안적인 실시예들에서, 다른 임의의 시퀀스가 제공될 수 있다.
아래의 표 3은 가능한 방법 식별자들('색 안정화 커맨드 식별자')을 이들의 각각의 메시지 타입들('색 안정화 커맨드')과 함께 도시한다.
색-안정화 커맨드 식별자 색-안정화 커맨드
0×00 요청 색 보상
0×01 확인응답 색 보상
0×02 색-보상 트레이닝
0×03 색-보상 계수들
0×04 엔드 색 보상
이제 도 2와 도 3으로부터 알려진 메시지들의 구조가 상기 시스템을 참조하여 기술될 것이다.
바람직하게는 표현 '요청 AC 색 보상'으로 식별된 교류-관련 보상 요청 메시지(RACCC)가 양자 효율의 교류 특성에 관하여 색 안정화 방법을 개시하기 위해 사용되며, 이의 도중에 교류-관련 보상 정보의 전달이 발생한다. 이러한 교류-관련 보상 요청 메시지(RACCC)의 구조는 표 2에서와 같이 일반적인 구조를 따르고, 이의 특정한 구성에 있어서, 아래의 표 4에 도시된다.
옥텟들 1 1 0
MHR 필드들 'AC 색 안정화'를 위한 커맨드-프레임 식별자 색-안정화 커맨드 식별자 '요청 색 보상' N/A
식별자('커맨드-프레임 식별자')로서 표 4에서, 표시 'AC 색 안정화'로 표 1에 정의된 식별자 0×0f가 입력된다. 방법 식별자와 같이, 표 4에서, 표시 '요청 색 보상(Request color compensation)'으로 표 3에 정의된 방법 식별자 0×00가 입력된다. (0 옥텟들의 정보 길이를 갖는) 추가의 필드는 사용되지 않으며 그러므로 'N/A'로 식별되거나 또는 '적용할 수 없다'.
바람직하게는 표현 '요청 AC & DC 색 보상(Request AC & DC Color Compensation)'으로, 직류 및 교류-관련 보상 요청 메시지(RADCC)가 양자 효율의 조합된 직류 및 교류 특성에 관하여 색 안정화 방법을 개시하기 위해 사용되며, 이러한 도중에, 직류-관련 및 교류-관련 보상 정보의 아이템이 전달된다. 이러한 교류-관련 보상 요청 메시지(RADCC)의 구조는 표 2에서와 같이 일반적인 구조를 따르고 이의 특정한 구성이 아래의 표 5에 도시된다.
옥텟들 1 1 0
MHR 필드들 'AC & DC 색 안정화'를 위한 커맨드-프레임 식별자 색-안정화 커맨드 식별자 '요청 색 보상' N/A
식별자('커맨드-프레임 식별자')로서 표 5에서, 표시 'AC & DC 색 안정화'로 표 1에 정의된 식별자 0×10이 입력된다. 방법 식별자로서, 표 5에서 표시 '요청 색 보상'으로 표 3에 정의된 방법 식별자 0×00이 입력된다. (0 옥텟들의 정보 길이를 갖는) 추가의 필드는 사용되지 않으며 따라서 'N/A'로 식별되거나 또는 '적용할 수 없다'.
바람직하게는 표현 'Ack AC'로 식별된, 교류-관련 확인응답 메시지(AACCC)는 보상 요청 메시지(RACCC)의 성공적인 수신을 확인응답하기 위해 사용되는 동시에, 요청된 색 안정화 방법이 수신기 측 상에서 수행될 수 있다는 것을 확인하기 위해 사용된다. 이러한 교류-관련 확인응답 메시지(AACCC)의 구조는 표 2에 따라서 일반적인 구조를 따르며 이의 특정한 구성이 아래의 표 6에 도시된다.
옥텟들 1 1 사용자-정의
MHR 필드들 'AC 색 안정화'를 위한 커맨드-프레임 식별자 '확인응답 색 보상'을 위한 색-안정화 커맨드 식별자 사용자-정의
(부가적인 상태 및 능력 정보)
식별자('커맨드-프레임 식별자')로서 표 6에서, 표시 'AC 색 안정화'로 표 1에 정의된 식별자 0×0f가 입력된다. 방법 식별자로서, 표 6에서 표시 '확인응답 색 보상(Acknowledge color compensation)'으로 표 3에 정의된 방법 식별자 0×01이 입력된다. 정의할 수 있는 정보 길이를 갖는 추가의 필드('사용자-정의(User-defined)')는 상태 및/또는 출력 특징 정보를 선택적으로 포함한다.
바람직하게는 표현 'Ack AC & DC'로 식별된 직류-관련 및 교류-관련 확인응답 메시지(AADCC)가 보상 요청 메시지(RADCC)의 성공적인 수신을 확인응답하기 위해 사용되는 동시에, 요청된 색 안정화 방법이 수신기 측 상에서 수행될 수 있다는 것을 확인하기 위해 사용된다. 이러한 직류-관련 및 교류-관련 확인응답 메시지(AADCC)의 구조는 표 2에서와 같이 일반적인 구조를 따르며 이의 특정한 구성은 아래의 표 7에 도시된다.
옥텟들 1 1 사용자-정의
MHR 필드들 'AC & DC 색 안정화'를 위한 커맨드-프레임 식별자 '확인응답 색 보상'을 위한 색-안정화 커맨드 식별자 사용자-정의
(부가적인 상태 및 능력 정보)
식별자('커맨드-프레임 식별자')로서 표 7에서, 표시 'AC & DC 색 안정화'로 표 1에 정의된 식별자 0×10이 입력된다. 방법 식별자로서 표 7에서, 표시 '확인응답 색 보상'으로 표 3에 정의된 방법 식별자 0×01이 입력된다. 정의할 수 있는 정보 길이를 갖는 추가의 필드('사용자-정의')는 상태 및/또는 출력 특징 정보를 선택적으로 포함한다.
바람직하게는 표현 '트레이닝 AC'로 식별된, 교류-관련 트레이닝 요청 메시지(TRAC)는 양자 효율의 교류 특성에 관하여 색 안정화 방법을 위해 필요한 캘리브레이션 정보를 포함한다. 이러한 직류-관련 트레이닝 요청 메시지(TRAC)의 구조는 표 2에서와 같은 일반적인 구조를 따르며 이의 특정한 구성은 아래의 표 8에 도시된다.
옥텟들 1 1 구현자-정의
MHR 필드들 'AC 색 안정화'를 위한 커맨드-프레임 식별자 '색 보상 트레이닝'을 위한 색-안정화 커맨드 식별자 트레이닝 시퀀스의 길이는 선택된 코드 시퀀스들 및 다른 구현 선택들에 종속된다. 또한, 트레이닝 시퀀스들은 PHY 헤더의 일부로 만들어질 수 있다. 그러나, 우리는 이러한 텍스트에서, 단지 MAC-레이어 구현만을 기술한다.
식별자('커맨드-프레임 식별자')로서 표 8에서, 표시 'AC 색 안정화'로 표 1에 정의된 식별자 0×0f가 입력된다. 방법 식별자로서, 표 8에서 표시 '색-보상 트레이닝(Color-compensation training)'으로 표 3에 정의된 방법 식별자 0×02가 입력된다. 정의할 수 있는 정보 길이를 갖는 추가의 필드('구현자-정의(Implementer-defined)')는 송신자 측 상에 형성된 캘리브레이션 정보를 포함한다. 상기 필드의 길이는 트레이닝 시퀀스들의 길이에 종속하며, 이는 결국, 선택된 코드 시퀀스들 및 다른 구현 세부 사항들에 종속한다. 이러한 실시예에서, 캘리브레이션 정보는 표 8에 도시된 트레이닝 요청 메시지(TRAC)의 헤더 또는 MHR('메시지 헤더')내에, 즉 보안 또는 MAC('매체 액세스 제어') 레이어 상에 존재하는 것으로 가정된다. 대안적으로, 상기 정보는 하드웨어 레벨('물리적 레이어')에서 데이터 패킷의 헤더 내에 존재한다.
바람직하게는 표현 '트레이닝 AC & DC'로 식별된, 직류-관련 및 교류-관련 트레이닝 요청 메시지(TRAD)는 양자 효율의 조합된 직류 및 교류 특성에 관하여 색 안정화 방법을 위해 필요한 캘리브레이션 정보를 포함한다. 이러한 교류-관련 트레이닝 요청 메시지(TRAC)의 구조는 표 2에서와 같이 일반적인 구조를 따르며 이의 특정한 구성은 아래의 표 9에 도시된다.
옥텟들 1 1 구현자-정의
MHR 필드들 'AC & DC 색 안정화'를 위한 커맨드-프레임 식별자 '색 보상 트레이닝'을 위한 색-안정화 커맨드 식별자 트레이닝 시퀀스의 길이는 선택된 코드 시퀀스들 및 다른 구현 선택들에 종속된다. 또한, 트레이닝 시퀀스들은 PHY 헤더의 일부로 만들어질 수 있다. 그러나, 우리는 이러한 텍스트에서, 단지 MAC-레이어 구현만을 기술한다.
식별자('커맨드-프레임 식별자')로서 표 9에서, 표시 'AC & DC 색 안정화'로 표 1에 정의된 식별자 0×10이 입력된다. 방법 식별자로서, 표 9에서, 표시 '색-보상 트레이닝'으로 표 3에 정의된 방법 식별자 0×02가 입력된다. 정의할 수 있는 정보 길이를 갖는 추가의 필드('구현자-정의')는 송신자 측 상에 형성된 캘리브레이션 정보를 포함한다. 상기 필드의 길이는 트레이닝 시퀀스들의 길이에 종속하며, 이는 결국, 선택된 코드 시퀀스들 및 다른 구현 세부 사항들에 종속한다. 이러한 실시예에서, 캘리브레이션 정보는 표 9에 도시된 트레이닝 요청 메시지(TRAD)의 헤더 또는 MHR('메시지 헤더') 내에, 즉 보안 또는 MAC('매체 액세스 제어') 레이어 상에 존재하는 것으로 가정된다. 대안적으로, 상기 정보는 하드웨어 레벨('물리적 레이어')에서 데이터 패킷의 헤더 내에 존재한다.
바람직하게는 표현 'AC 보상 계수들'로 식별된, 교류-관련 보상 정보 메시지(CCAC)는 보상 정보, 또는 보다 정확히, 교류-관련 보상 벡터(
Figure pct00122
)를 수신기(RX)로부터 송신기(TX)에 전달하기 위해 사용된다. 이러한 교류-관련 정보 메시지(CCAC)의 구조는 표 2에서와 같이 일반적인 구조를 따르며 이의 특정한 구성은 아래의 표 10에 도시된다.
옥텟들 1 1 6
MHR 필드들 'AC 색 안정화'를 위한 커맨드-프레임 식별자 '색 보상 계수들'을 위한 색-안정화 커맨드 식별자 AC 보상 인자 벡터
식별자('커맨드-프레임 식별자')로서 표 10에서, 표시 'AC 색 안정화'로 표 1에 정의된 식별자 0×0f가 입력된다. 방법 식별자로서, 표 8에서 표시 '색-보상 계수들(Color-compensation coefficients)'로 표 3에 정의된 방법 식별자 0×03이 입력된다. 6 옥텟들의 정보 길이를 갖는 추가의 필드는 교류-관련 보상 벡터(
Figure pct00123
)의 벡터 값들을 포함한다.
바람직하게는 표현 'AC & DC 보상 계수들'로 식별된 직류-관련 및 교류-관련 보상 정보 메시지(CCAD)는 보상 정보, 또는 보다 정확히, 직류-관련 및 교류-관련 보상 벡터들(
Figure pct00124
및
Figure pct00125
)을 수신기(RX)로부터 송신기(TX)에 전달하기 위해 사용된다. 이러한 교류-관련 보상 정보 메시지(CCAD)의 구조는 표 2에서와 같이 일반적인 구조를 따르며 이의 특정한 구성은 아래의 표 11에 도시된다.
옥텟들 1 1 6 6
MHR 필드들 'AC & DC 색 안정화'를 위한 : 커맨드-프레임 식별자 '색 보상 계수들'을 위한 색-안정화 커맨드 식별자 AC 보상 인자 벡터 DC 보상 인자 벡터
식별자('커맨드-프레임 식별자')로서 표 11에서, 표시 'AC & DC 색 안정화'로 표 1에 정의된 식별자 0×10이 입력된다. 방법 식별자로서, 표 11에서 표시 '색-보상 계수들'로 표 3에 정의된 방법 식별자 0×03이 입력된다. 6 옥텟들의 정보 길이를 갖는 추가의 필드는 교류-관련 보상 벡터(
Figure pct00126
)의 벡터 값들을 포함한다. 또한 6 옥텟들의 정보 길이를 갖는 추가의 필드는 직류-관련 보상 벡터(
Figure pct00127
)의 벡터 값들을 포함한다.
바람직하게는 표현 '엔드 색 보상'으로 식별된 종료 메시지(ECC)는 색 안정화 방법을 끝내기 위해 사용된다. 이러한 교류-관련 종료 메시지(ECC)의 구조는 표 2에서와 같이 일반적인 구조를 따르며 이의 특정한 구성은 아래의 표 12에 도시된다.
옥텟들 1 1 0
MHR 필드들 종료될 안정화 프로세스가 무엇인지에 따라서, 'AC 색 안정화' 또는 'AC & DC 색 안정화'를 위한 : 커맨드-프레임 식별자 '엔드 색 보상'을 위한 색-안정화 커맨드 식별자 N/A
식별자('커맨드-프레임 식별자')로서 표 12에서, 종료될 색 안정화 프로세스의 타입에 따라서, 표시 'AC 색 안정화'로 표 1에 정의된 식별자 0×0f 또는 표시 'AC & DC 색 안정화'를 갖는 식별자 0×10이 입력된다. 표 12에서 방법 식별자로서, 표시 '엔드 색 보상'으로 표 3에 정의된 방법 식별자 0×04가 입력된다. (0 옥텟들의 정보 길이를 갖는) 추가의 필드는 사용되지 않으며 따라서 'N/A'(적용할 수 없음)으로 식별된다.

Claims (15)

  1. 송신기(TX)와 수신기(RX) 사이의 데이터의 광 송신을 위한 색 코딩 방법(color coding method)을 안정시키기 위한 방법으로서,
    상기 데이터의 코딩과 송신을 위해, 복수의 원색들(primary colors)에 기초한 색 코딩 방법이 제공되고,
    각각의 원색은 상기 송신기 측 상의 적어도 하나의 광 방사원(Ti, Tj, Tk)에 의해 전송되고 상기 수신기 측 상의 적어도 하나의 광 방사 수신기(Ri, Rj, Rk)에 의해 수신되며,
    a) 캘리브레이션 정보를 포함하고 상기 송신기 측 상에서 형성된 트레이닝 요청 메시지(TRAC, TRAD)의, 상기 송신기(TX)로부터 상기 수신기(RX)로의 송신;
    b) 상기 수신기(RX)에 의한, 상기 캘리브레이션 정보로부터 채널 속성 매트릭스의 형성, 및 상기 수신기(RX) 내에 상기 채널 속성 매트릭스의 저장;
    c) 상기 수신기(RX) 내에 저장된 기준 채널 속성 매트릭스 및 상기 기준 채널 속성 매트릭스에 기초한 보상 정보 중 적어도 하나의 아이템의 계산;
    d) 상기 수신기(RX)로부터 상기 송신기(TX)로의 상기 보상 정보의 송신
    을 특징으로 하는,
    색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    방법 단계 a)에 앞서,
    a1) 상기 송신기(TX)로부터 상기 수신기(RX)로의, 캘리브레이션 정보를 포함하고 상기 송신기 측 상에서 형성된 보상 요청 메시지(RADCC, RACCC)의 송신,
    a2) 상기 수신기(RX)에 의한, 상기 캘리브레이션 정보로부터 기준 채널 속성 매트릭스의 형성 및 상기 수신기(RX) 내에 상기 기준 채널 속성 매트릭스의 저장,
    a3) 상기 보상 요청 메시지에 응답하여 상기 수신기(RX)로부터 상기 송신기(TX)로의 확인응답(acknowledgement) 메시지(AACCC; AADCC)의 송신
    의 단계들이 수행되는,
    색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 송신기(TX) 내의 상기 보상 정보에 기초하여, 적어도 하나의 송신 파라미터의 조정이 착수(undertake)되는,
    색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보상 정보는 반전된(inverted) 채널 속성 매트릭스와 상기 기준 채널 속성 매트릭스의 좌측 곱셈(left-sided multiplication)으로부터 초래된 매트릭스의 대각선 엘리먼트들을 포함하는 수치 벡터인,
    색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보상 정보의 적어도 하나의 벡터 엘리먼트가 1이 아닌 값에 본질적으로 대응하는 값을 취하면, 상기 수신기(RX)로부터 상기 송신기(TX)로 상기 보상 정보만이 전송되는,
    색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 벡터 엘리먼트의 값이 미리결정가능한 신뢰 구간의 허용치들을 1의 값만큼 지나치거나 미치지 못하면, 상기 보상 정보의 적어도 하나의 벡터 엘리먼트는 1이 아닌 값을 취하는,
    색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기준 채널 속성 매트릭스와 반전된 채널 속성 매트릭스의 곱셈으로 야기된 매트릭스의 적어도 하나의 2차 대각선 엘리먼트는, 상기 적어도 하나의 2차 대각선 엘리먼트가 0의 값으로부터 실질적으로 벗어나는지(deviate)에 대해 테스트되는,
    색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 매트릭스의 적어도 하나의 2차 대각선 엘리먼트의 실질적인 편차(deviation)의 경우에, 에러 메시지가 전송되는,
    색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 트레이닝 요청 메시지(TRAC, TRAD)는, 0×0f의 값에 대해, 교류-관련(alternating current-related) 트레이닝 요청 메시지(TRAC)를 나타내고, 그리고 0×10의 값에 대해, 조합된 직류-관련 및 교류-관련 트레이닝 요청 메시지(TRAD)를 나타내는 식별(identification)을 포함하는,
    색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수신기(RX)에 의해 상기 송신기(TX)로의 상기 보상 정보의 송신은 보상 정보 메시지(CCAC, CCAD)에 의해 수행되는,
    색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 보상 정보 메시지(CCAC, CCAD)는, 0×0f의 값에 대해, 교류-관련 보상 정보 메시지(CCAC)를 나타내고, 그리고 0×10의 값에 대해, 조합된 직류-관련 및 교류-관련 보상 정보 메시지(CCAD)를 나타내는 식별자를 포함하는,
    색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 확인응답 메시지(AACCC, AADCC)는, 0×0f의 값에 대해, 교류-관련 확인응답 메시지(AACCC)를 나타내고, 그리고 0×10의 값에 대해, 조합된 직류-관련 및 교류-관련 확인응답 메시지(AADCC)를 나타내는 식별자를 포함하는,
    색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 확인응답 메시지(AACCC, AADCC)는 상태 및/또는 출력 특징 정보를 포함하는,
    색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법.
  14. 제 2 항에 있어서,
    대안적인 단계인
    a3) 상기 수신기(RX)가 상기 교류 특성에 관하여 및/또는 상기 양자 효율의 상기 직류 및 교류 특성에 관하여 색 안정화 방법을 수행하기 위해 하나의 포지션에 적어도 일시적으로 존재한다는 것을 나타내는 엔트리(entry)와 함께 상기 보상 요청 메시지에 응답하여 상기 수신기(RX)로부터 상기 송신기(TX)로의 확인응답 메시지(AACCC; AADCC)의 송신
    을 특징으로 하는,
    색 코딩 방법을 안정시키기 위한 방법.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법을 수행하기 위한 광 송신 시스템.
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