KR20130034510A - 가시광 통신 장치 및 이의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데이터 신호의 비트 길이를 임의의 길이로 분할하고, 조명의 밝기에 따라 상기 데이터 신호의 비트 길이를 조절하여 전력대비 광효율을 개선한 가시광 통신 장치 및 이의 제어 방법을 제고하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 임의의 펄스 폭을 갖는 1 비트 신호가 균등한 길이를 갖도록 임의의 개수로 분할하고, 상기 분할된 1 비트 신호의 전체 펄스 폭 또는 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭보다 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭 중 어느 하나의 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부; 및 상기 신호 생성부에서 생성된 펄스 신호를 일정 주기마다 온/오프 변이가 발생되도록 변조하는 변조부를 포함한다. 따라서 데이터 신호의 비트 길이를 임의의 길이로 분할하고, 조명의 밝기에 따라 데이터 신호의 비트 길이를 조절하여 전력대비 광효율을 개선할 수 있는 장점이 있다.

Description

가시광 통신 장치 및 이의 제어 방법{VISIBLE LIGHT COMMUNICATION DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 가시광 통신 장치 및 이의 제어 방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 데이터 신호의 비트 길이를 임의의 길이로 분할하고, 조명의 밝기에 따라 데이터 신호의 비트 길이를 조절하여 전력대비 광효율을 개선한 가시광 통신 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
가시광 무선통신 기술은 인간이 눈으로 인지할 수 있는 가시광 파장 대역(380n~780nm 영역)의 빛을 이용하여 무선으로 정보를 전달하는 무선통신 기술로서, 이러한 기술은 가시광 파장 대역의 빛을 이용한다는 측면에서 기존의 유선 광통신 기술과 구별된다.
가시광 무선통신 기술은 현재 널리 사용하고 있는 RF(Radio Frequency) 무선통신과 달리 주파수 이용 측면에서 규제 또는 허가를 받지 않고 자유롭게 이용할 수 있다는 편리성과 물리적 보안성이 우수하고 통신 링크를 사용자가 눈으로 확인할 수 있다는 차별성을 갖고 있으며, 무엇보다도 광원의 고유 목적과 통신 기능을 동시에 얻을 수 있다는 융합 기술로서의 특징이 있다.
한편, LED 광원을 이용한 디지털 가시광 무선통신 시스템에서는 송신 광신호의 위상에 대한 정보를 수신부에서 검출하기 어렵기 때문에, 도 1과 같이 전기적 데이터 신호 "0"과 "1"을 가시광 신호의 세기 변화로 변조시키는 세기 변조 방법 혹은 OOK(On-Off Keying) 변조 방법이 일반적으로 적용되고 있으며, 이는 비교적 구성이 간단하다는 장점이 있다.
또한, 디지털 신호 "0"과 "1"을 시스템에서 규정하는 "0"과 "1"의 신호 파형으로 매핑하는 코딩 블록을 갖게 되는데, 시스템의 특성에 따라 NRZ(Non Return-to-Zero), RZ(Return-to-Zero),Manchester 등과 같은 코딩 기법이 주로 사용된다.
송신부의 가시광 광원에서 출력되는 광신호의 평균 출력은 확률적으로 데이터 "1"과 "0"의 개수가 동일하다고 할 때, NRZ-OOK와 Manchester-OOK 코딩 및 변조 방법에서는 데이터 "1" 신호의 절반에 해당하는 크기의 신호가 일정하게 인가되는 경우의 광 출력과 같다.
예를 들어 도 2와 같이, 4B5B 라인 코드는 4비트의 전송 데이터를 5비트로 변경시킨 것으로 4비트는 16가지 비트 패턴을 구성할 수 있고, 5비트는 32가지의 비트 패턴을 구성할 수 있기 때문에 5비트의 32가지 패턴 중 "1"과 "0"의 변화가 많은 16가지 패턴만을 선별하여 4비트의 전송 데이터 패턴에 1대 1로 대응시킴으로써 "0" 또는 "1"의 연속적인 발생을 줄일 수 있다.
이 경우, 단위 시간당 "1"과 "0"의 비율이 일정하지 않으면 밝기가 변화하여 사용자가 깜빡임을 느끼게 되는 문제점이 있는데, 도 5(a)와 같이 전송되는 5비트 패턴에 "1"이 4개, "0"이 1개인 패턴이 있고, 도 5(b)와 같이 1이 3개, "1"이 2개, "0"이 3개인 패턴 등이 혼재해 있으면, "1"이 4개, "0"이 1개인 패턴이 연속해서 나올 경우 조명의 밝기는 80%이지만, "1"이 2개, "0"이 3개인 패턴이 연속될 경우 조명의 밝기는 40%로 줄어들게 되는 문제점이 있다.
또한, 이러한 패턴이 반복될 경우 LED 조명은 깜빡이게 되고 이러한 깜빡임은 LED 조명을 이용한 가시광 무선 통신에서 심각한 문제가 된다.
또한, 표 1과 같이, 4B6B로 데이터를 코딩하면 데이터와 관계없이 항상 50%는 광원이 켜져 있게 된다.
소스코드 4B6B 라인코드
0 0000 001110
1 0001 001101
2 0010 010011
3 0011 010110
4 0100 010101
5 0101 100011
6 0110 100110
7 0111 100101
8 1000 011001
9 1001 011010
A 1010 011100
B 1011 110001
C 1100 110010
D 1101 101001
E 1110 101010
F 1111 101100
즉, 데이터 값과 상관없이 총 6비트 중에 "1"과 "0"의 비율이 3:3이 되어 절반은 점등된 상태일 수 있게 되어 광원의 깜박임이 없어 조명과 통신 기능을 동시에 할 수 있게 된다.
또한, 조명의 밝기에 변화를 주고 싶을 때에는 도 3과 같이 펄스폭의 길이에 변화를 주는 PWM( Pulse Width Modulation) 방식을 도입할 수 있다.
그러나, 이러한 종래 기술은 전체 시간 중 50%만 조명이 켜지므로 전력대비 광효율이 낮게 되는 문제점이 있고, 또한 PWM을 적용할 경우 데이터 "0"의 경우 동기되는 시점을 명확하게 알 수 있지만, 데이터 "1"의 경우 펄스 신호의 시작 위치가 변하여 CDR (Clock Data Recovery)의 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 데이터 신호의 비트 길이를 임의의 길이로 분할하고, 조명의 밝기에 따라 상기 데이터 신호의 비트 길이를 조절하여 전력대비 광효율을 개선한 가시광 통신 장치 및 이의 제어 방법을 제고하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 가시광 통신 장치로서,
임의의 펄스 폭을 갖는 1 비트 신호가 균등한 길이를 갖도록 임의의 개수로 분할하고, 상기 분할된 1 비트 신호의 전체 펄스 폭 또는 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭보다 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭 중 어느 하나의 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부; 및 상기 신호 생성부에서 생성된 펄스 신호를 일정 주기마다 온/오프 변이가 발생되도록 변조하는 변조부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치는 상기 변조부에서 변조된 신호에 따라 광원을 통한 가시광 통신이 수행되도록 하는 광신호 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치는 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭 또는 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭은 광원의 밝기에 따라 가변되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 전송 대상 데이터 신호 "1"은 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭이 되고, 상기 전송 대상 데이터의 "0"은 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭보다 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 가시광 통신 장치로서,
가시광 통신 신호를 수신하는 광신호 수신부; 상기 광신호 수신부에서 수신된 가시광 통신 신호를 복조하는 복조부; 상기 복조된 수신 신호로부터 펄스 신호의 상승 에지가 검출되면, 상기 상승 에지가 검출된 후 경과되는 임의의 시간을 카운트하는 타이머; 및 상기 복조된 수신 신호로부터 펄스 신호의 상승 에지가 검출되면 상기 타이머가 임의의 시간동안 동작되도록 제어 신호를 출력하고, 상기 타이머가 카운트한 시간이 상기 임의의 시간에 도달하면 상기 수신 신호 상에서 샘플링을 통해 검출한 펄스 신호의 비트 값을 미리 설정된 포맷의 데이터 패킷으로 저장하는 신호 분석부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 샘플링은 1 비트 신호의 전체 펄스 폭과 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭보다 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭의 평균값 사이의 시간 구간에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 신호 분석부는 상기 복조된 수신 신호로부터 데이터 패킷의 수신이 완료되면, 타이머의 카운트 시간을 임의의 시간으로 초기화하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 제어 방법은 a) 신호 생성부가 전송 대상 데이터 신호를 수신하는 단계; b) 상기 신호 생성부가 임의의 펄스 폭을 갖는 1 비트 신호가 균등한 길이를 갖도록 임의의 개수로 분할하고, 상기 분할된 1 비트 신호의 전체 펄스 폭 또는 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭보다 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭 중 어느 하나의 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하는 단계; 및 c) 변조부가 상기 신호 생성부에서 생성된 펄스 신호를 일정 주기마다 온/오프 변이가 발생되도록 변조하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 제어 방법은 d) 광신호 출력부가 상기 변조부에서 변조된 신호에 따라 광원을 통한 가시광 통신을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 제어 방법은 b-1) 상기 신호 생성부가 광원의 밝기 신호를 더 수신하고, 상기 수신된 광원의 밝기 신호에 따라 상기 1 비트 신호의 펄스 폭이 증가 또는 감소되도록 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 제어 방법은 i) 광신호 수신부가 가시광 통신을 위한 전송 주기 값을 초기화하고, 가시광 통신 신호를 수신하면, 복조부가 상기 수신된 통신 신호를 복조하여 출력하는 단계; ii) 신호 분석부가 상기 복조된 수신 신호로부터 펄스 신호의 상승 에지를 검출하면, 타이머가 상승 에지를 검출한 후 임의의 시간에 도달할 때까지 시간을 카운트하는 단계; iii) 상기 타이머의 카운트 종료 후 상기 신호 분석부가 복조된 수신 신호 상에서 샘플링을 통해 펄스 신호의 비트 값을 검출하여 미리 설정된 포맷의 데이터 패킷으로 저장하는 단계; 및 iv) 상기 저장된 데이터 패킷을 분석하여 수신 완료 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 데이터 수신을 종료하거나 또는 추가 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 iii) 단계의 샘플링은 1 비트 신호의 전체 펄스 폭과 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭보다 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭의 평균값 사이의 시간 구간에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 iv) 단계는 데이터 패킷의 수신이 완료되면, 타이머의 카운트 시간을 임의의 시간으로 초기화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 데이터 신호의 비트 길이를 임의의 길이로 분할하고, 조명의 밝기에 따라 데이터 신호의 비트 길이를 조절하여 전력대비 광효율을 개선할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 "1"과 "0"이 각각 50%의 확률로 나타나므로 유효적인 평균 펄스폭은 "1" 비트의 펄스폭과 "0" 비트의 펄스폭의 평균값이 되어 모든 데이터 펄스가 동기화되어 일정 주기로 전송할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 수신시 송신장치와의 동기가 수월해질 뿐만 아니라 데이터 비트내에서 데이터의 변화는 한번만 발생하여 송수신 데이터의 전송 속도인 비트 레이트(Bit rate)를 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 수신측에서 동기 펄스의 도달 시간을 예측하여 수신하는 것이 가능하므로 예측 수신을 통한 전력 소모를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 일반적인 NRZ-OOK를 이용하여 데이터 신호를 변조한 파형도.
도 2 는 종래 기술에 따른 4B5B를 이용하여 데이터 신호를 변조한 파형도.
도 3 은 종래 기술에 따른 PWM을 이용한 조명의 밝기 변화를 나타낸 파형도.
도 4 는 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 송신부 구성을 나타낸 블록도.
도 5 는 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 일 실시예에 따른 데이터 신호를 나타낸 파형도.
도 6 은 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 다른 실시예에 따른 데이터 신호를 나타낸 파형도.
도 7 은 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 수신부 구성을 나타낸 블록도.
도 8 은 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 송신부 동작 과정을 나타낸 흐름도.
도 9 는 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 수신부 동작 과정을 나타낸 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가시광 통신 장치 및 이의 제어 방법에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
(가시광 통신 장치)
도 4는 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 송신부 구성을 나타낸 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 일 실시예에 따른 데이터 신호를 나타낸 파형도이며, 도 6은 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 다른 실시예에 따른 데이터 신호를 나타낸 파형도이고, 도 7은 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 수신부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치는 전송 대상 데이터를 변조하여 출력하는 송신부(100)와 상기 송신부(100)에서 출력된 가시광 통신 신호를 검출하여 복조하고 상기 복조된 신호를 미리 설정된 포맷의 데이터로 변환하여 출력하는 수신부(200)를 포함하여 구성된다.
상기 송신부(100)는 임의의 장치로부터 입력되는 전송 대상 데이터를 임의의 펄스 폭을 갖는 신호로 변환하고, 상기 변환된 신호를 변조하여 가시광 통신 신호로 출력하는 구성으로서, 신호 생성부(110)와 변조부(120)와 광신호 출력부(130)를 포함하여 구성된다.
상기 신호 생성부(110)는 임의의 펄스 폭을 갖는 1 비트 신호가 균등한 길이를 갖도록 임의의 개수로 분할하고, 상기 분할된 1 비트 신호의 전체 펄스 폭 또는 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭보다 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭 중 어느 하나의 펄스 폭을 갖는 펄스 신호로 생성한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 1 비트의 신호가 예를 들면 길이가 "15"인 펄스 폭을 갖는 펄스 신호인 경우 상기 펄스 신호를 균일한 폭을 갖도록 15등분하고, 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭(Pulse Width = 15)은 데이터 신호 "1"로 정의하고, 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭(PW = 15)보다 임의의 크기(예를 들면 '1' )만큼 짧은 펄스 폭(PW = 14)은 데이터 신호 "0"로 정의하여 전송 대상 데이터 신호에 대하여 가시광 통신용 펄스 신호를 생성한다.
또한, 상기 펄스 폭은 조명의 밝기와 밀접한 관련이 있으므로 조명의 밝기를 어둡게 한 상태에서 데이터 신호를 전송할 경우 도 6에 나타낸 바와 같이 펄스 폭을 감소시켜 예를 들면, 데이터 신호 "1"은 펄스 폭이 "2"가 되도록 신호를 생성하고, 데이터 신호 "0"은 펄스 폭이 "1"이 되도록 신호를 생성할 수 있다.
따라서 외부에서 광원의 밝기를 제어하기 위한 신호가 입력된 경우 상기 1 비트 신호의 펄스 폭을 조절하여 광원에 의한 최소 밝기와 최대 밝기를 조절할 수 있도록 한다.
이러한 펄스 신호의 구성은 데이터 신호 "1"과 "0"이 각각 50%의 확률로 나타나므로 유효적인 평균 펄스 폭은 데이터 신호 "1"의 펄스 폭과 데이터 신호 "0"의 펄스 폭의 평균값이 되고, 데이터 신호 "1"과 "0"의 모든 데이터 펄스가 동기화되어 일정 주기로 전송되므로 수신부(200)에서 가시광 통신 신호를 수신할 경우 송신부(100)와의 동기화가 용이하게 이루어질 수 있다.
상기 변조부(120)는 신호 생성부(110)에서 생성된 펄스 신호를 일정 주기(T)마다 온/오프 변이가 발생되도록 변조하여 출력한다.
상기 광신호 출력부(130)는 변조부(120)에서 변조된 신호에 따라 광원을 통한 가시광 통신이 수행될 수 있도록 점등 또는 소등되어 광신호가 출력되도록 하고, 바람직하게는 LED이다.
상기 수신부(200)는 송신부(100)로부터 전송되는 가시광 통신 신호를 수신하여 복조하고, 상기 복조된 신호를 분석하여 데이터 신호로 변환하여 출력하는 구성으로서, 광신호 수신부(210), 복조부(220), 타이머(230) 및 신호 분석부(240)를 포함하여 구성된다.
상기 광신호 수신부(210)는 송신부(100)로부터 출력되는 가시광 통신 신호를 검출하여 출력한다.
상기 복조부(220)는 일정 주기(T)마다 광신호 수신부(210)에서 검출한 가시광 통신 신호를 복조하여 출력한다.
상기 타이머(230)는 복조부(220)로부터 복조된 수신 신호로부터 펄스 신호의 상승 에지가 검출되면, 상기 상승 에지가 검출된 후 경과되는 임의의 시간을 카운트하는 구성으로서, 다운 카운터 또는 업 카운터 중 어느 하나의 카운터로 이루어진다.
상기 타이머(230)에 의한 카운트 시간은 미리 설정된 임의의 카운트 시간일 수도 있고, 송신부(100)로부터 전송된 카운트 시간 일 수도 있다.
상기 신호 분석부(240)는 복조부(220)로부터 복조된 수신 신호로부터 펄스 신호의 상승 에지가 검출되면 타이머(230)가 임의의 시간동안 업 카운트 또는 다운 카운트하도록 동작 제어 신호를 출력하고, 상기 타이머(230)가 카운트한 시간이 상기 임의의 시간에 도달하면 상기 수신 신호 상에서 샘플링을 수행한다.
상기 샘플링은 디지타이징(Digitizing)으로써, 타이머(230)가 임의의 시간에 도달하면 그 순간의 수신 신호(펄스 신호) 상태를 검출하여 비트 값이 결정되도록 한다.
즉 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 임의의 주기를 갖는 수신 신호 상에서 샘플링 타임에 샘플링을 수행한 결과 임의의 전압 레벨이 검출되면 비트 값을 데이터 신호 "1"로 결정하고, 임의의 샘플링 타임에 샘플링을 수행한 결과 영(Zero) 전압이 검출되면 비트 값을 데이터 신호 "0"으로 결정한다.
상기 샘플링은 1 비트 신호의 전체 펄스 폭과 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭보다 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭의 평균값 사이의 시간 구간, 즉 데이터 신호 "1"의 펄스 폭과 데이터 신호 "0"의 펄스 폭의 평균값 사이에서 이루어진다.
또한, 상기 신호 분석부(240)는 상기 검출된 펄스 신호의 비트 값을 미리 설정된 포맷의 데이터 패킷에 따라 저장하고, 상기 데이터 패킷의 수신이 완료되면, 타이머의 카운트 시간을 임의의 시간 또는 송신부(100)로부터 전송된 카운트 시간으로 초기화한다.
즉 광원의 밝기 변화로 인해 펄스 폭이 변경된 경우 샘플링의 위치가 상기 변경된 펄스 폭에 따라 함께 변경될 수 있도록 한다.
(가시광 통신 장치의 제어 방법)
도 8은 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 송신부 동작 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 9는 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 수신부 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 가시광 통신 장치의 제어 방법은 송신부(100)가 전송 대상 데이터를 변조하여 출력하는 송신 단계와 수신부(200)가 가시광 통신 신호를 검출하여 복조하고 상기 복조된 신호를 미리 설정된 포맷의 데이터로 변환하여 출력하는 수신 단계를 포함하여 구성된다.
상기 송신 단계는 전송 대상 데이터 신호를 수신하는 단계(S100), 광원의 밝기 신호를 수신하는 단계(S110), 펄스 신호를 생성하는 단계(S120), 변조 및 출력 단계(S130)를 포함한다.
상기 S100 단계는 신호 생성부(110)가 외부 장치가 입력하는 전송 대상 데이터 신호를 수신한다.
상기 S110 단계는 신호 생성부(110)가 외부 장치가 입력하는 광원의 밝기 제어 신호를 수신하면, 상기 수신된 광원의 밝기 신호에 따라 광원의 밝기가 조절되도록 펄스 폭이 임의의 길이 만큼 증가 또는 감소되도록 조절한다.
상기 S120 단계는 신호 생성부(110)가 임의의 펄스 폭 또는 상기 S110 단계에서 조절된 펄스 폭을 갖는 1 비트 신호가 균등한 길이를 갖도록 임의의 개수로 분할하고, 상기 분할된 1 비트 신호의 전체 펄스 폭 또는 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭보다 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭 중 어느 하나의 펄스 폭을 갖는 펄스 신호로 생성한다.
상기 S130 단계는 신호 생성부(110)에서 생성된 펄스 신호를 일정 주기(T)마다 온/오프 변이가 발생되도록 변조하고, 상기 변조된 신호에 따라 광신호 출력부(130)를 통해 가시광 통신을 수행한다.
또한, 상기 수신 단계는 전송 주기를 초기화(S200)하고, 통신 신호를 복조하여 수신 신호를 출력하는 단계(S210)와, 상기 수신 신호를 샘플링하여 데이터 신호를 검출하는 단계(S220, 내지 S270)를 포함한다.
상기 S200 단계는 광신호 수신부(210)가 가시광 통신 수행시 송신부(100)로부터 전송되는 통신 신호를 수신하면, 상기 수신된 신호를 복조하기 위해 미리 설정된 임의의 전송 주기 값으로 초기화한다.
상기 S210 단계는 광신호 수신부(210)가 가시광 통신 신호를 수신하면, 복조부(220)가 상기 전송 주기에 따라 수신된 통신 신호를 복조하여 복원된 수신 신호를 출력한다.
상기 S220 단계는 상기 복조된 수신 신호로부터 펄스 신호의 상승 에지가 검출되는지 여부를 판단하는 것으로 상기 상승 에지는 데이터 신호 "1" 또는 "0"이 시작되는 시점을 검출한다.
상기 S230 및 S240 단계는 펄스 신호의 상승 에지가 검출되면, 타이머(230)가 상승 에지를 검출한 후 임의의 시간에 도달할 때까지 시간을 다운 카운트 또는 업 카운트한다.
상기 타이머(230)에 의한 카운트 시간은 미리 설정된 임의의 카운트 시간일 수도 있고, 송신부(100)로부터 전송된 카운트 시간 일 수도 있다.
상기 S250 단계는 타이머의 카운트 종료 후 신호 분석부가 복조된 수신 신호 상에서 샘플링을 통해 펄스 신호의 비트 값을 검출하여 미리 설정된 포맷의 데이터 패킷으로 저장하는 것으로 상기 샘플링은 1 비트 신호의 전체 펄스 폭과 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭보다 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭의 평균값 사이의 시간 구간에서 이루어진다.
상기 S260 및 S270 단계는 상기 저장된 데이터를 분석하여 수신 완료 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 데이터 수신을 종료하거나 또는 추가 데이터 신호를 수신하기 위해 상기 S210 단계를 수행한다.
한편, 상기 S260 단계는 데이터 패킷의 수신이 완료되면, 타이머의 카운트 시간을 임의의 시간 또는 송신부(100)로부터 전송되는 카운트 시간으로 초기화함으로써, 광원의 밝기 변화로 인해 펄스 폭이 변경된 경우 샘플링의 위치가 상기 변경된 펄스 폭에 따라 함께 변경될 수 있도록 한다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 송신부 110 : 신호 생성부
120 : 변조부 130 : 광신호 출력부
200 : 수신부 210 : 광신호 수신부
220 : 복조부 230 : 타이머
240 : 신호 분석부

Claims (13)

  1. 임의의 펄스 폭을 갖는 1 비트 신호가 균등한 길이를 갖도록 임의의 개수로 분할하고, 상기 분할된 1 비트 신호의 전체 펄스 폭 또는 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭보다 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭 중 어느 하나의 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부; 및
    상기 신호 생성부에서 생성된 펄스 신호를 일정 주기마다 온/오프 변이가 발생되도록 변조하는 변조부를 포함하는 가시광 통신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변조부에서 변조된 신호에 따라 광원을 통한 가시광 통신이 수행되도록 하는 광신호 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭 또는 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭은 광원의 밝기에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    전송 대상 데이터 신호의 "1"은 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭이 되고, 상기 전송 대상 데이터의 "0"은 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭보다 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭인 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
  5. 가시광 통신 신호를 수신하는 광신호 수신부;
    상기 광신호 수신부에서 수신된 가시광 통신 신호를 복조하는 복조부;
    상기 복조된 수신 신호로부터 펄스 신호의 상승 에지가 검출되면, 상기 상승 에지가 검출된 후 경과되는 임의의 시간을 카운트하는 타이머; 및
    상기 복조된 수신 신호로부터 펄스 신호의 상승 에지가 검출되면 상기 타이머가 임의의 시간동안 동작되도록 제어 신호를 출력하고, 상기 타이머가 카운트한 시간이 상기 임의의 시간에 도달하면 상기 수신 신호 상에서 샘플링을 통해 검출한 펄스 신호의 비트 값을 미리 설정된 포맷의 데이터 패킷으로 저장하는 신호 분석부를 포함하는 가시광 통신 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 샘플링은 1 비트 신호의 전체 펄스 폭과 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭보다 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭의 평균값 사이의 시간 구간에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 신호 분석부는 상기 복조된 수신 신호로부터 데이터 패킷의 수신이 완료되면, 타이머의 카운트 시간을 임의의 시간으로 초기화하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
  8. a) 신호 생성부가 전송 대상 데이터 신호를 수신하는 단계;
    b) 상기 신호 생성부가 임의의 펄스 폭을 갖는 1 비트 신호가 균등한 길이를 갖도록 임의의 개수로 분할하고, 상기 분할된 1 비트 신호의 전체 펄스 폭 또는 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭보다 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭 중 어느 하나의 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하는 단계; 및
    c) 변조부가 상기 신호 생성부에서 생성된 펄스 신호를 일정 주기마다 온/오프 변이가 발생되도록 변조하는 단계를 포함하는 가시광 통신 장치의 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    d) 광신호 출력부가 상기 변조부에서 변조된 신호에 따라 광원을 통한 가시광 통신을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치의 제어 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    b-1) 상기 신호 생성부는 광원의 밝기 신호를 더 수신하고, 상기 수신된 광원의 밝기 신호에 따라 상기 1 비트 신호의 펄스 폭이 증가 또는 감소되도록 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치의 제어 방법.
  11. i) 광신호 수신부가 가시광 통신을 위한 전송 주기 값을 초기화하고, 가시광 통신 신호를 수신하면, 복조부가 상기 수신된 통신 신호를 복조하여 출력하는 단계;
    ii) 신호 분석부가 상기 복조된 수신 신호로부터 펄스 신호의 상승 에지를 검출하면, 타이머가 상승 에지를 검출한 후 임의의 시간에 도달할 때까지 시간을 카운트하는 단계;
    iii) 상기 타이머의 카운트 종료 후 상기 신호 분석부가 복조된 수신 신호 상에서 샘플링을 통해 펄스 신호의 비트 값을 검출하여 미리 설정된 포맷의 데이터 패킷으로 저장하는 단계; 및
    iv) 상기 저장된 데이터 패킷을 분석하여 수신 완료 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 데이터 수신을 종료하거나 또는 추가 데이터를 수신하는 단계를 포함하는 가시광 통신 장치의 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 iii) 단계의 샘플링은 1 비트 신호의 전체 펄스 폭과 상기 1 비트 신호의 전체 펄스 폭보다 임의의 크기만큼 짧은 펄스 폭의 평균값 사이의 시간 구간에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치의 제어 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 iv) 단계는 데이터 패킷의 수신이 완료되면, 타이머의 카운트 시간을 임의의 시간으로 초기화하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치의 제어 방법.
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