KR20150083313A - Apparatus for detecting visible light communication signal and method thereof - Google Patents

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KR20150083313A KR1020140002918A KR20140002918A KR20150083313A KR 20150083313 A KR20150083313 A KR 20150083313A KR 1020140002918 A KR1020140002918 A KR 1020140002918A KR 20140002918 A KR20140002918 A KR 20140002918A KR 20150083313 A KR20150083313 A KR 20150083313A
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for detecting a packet includes: a sampling unit which samples a received VPPM signal; a symbol beginning point energy detection unit which detects energy at a symbol beginning point based on the sampled signal; a symbol ending point energy detection unit which detects energy at a symbol ending point based on the sampled signal; a comparison data estimation unit which estimates comparison data according to energy detection location based on the energy at the symbol beginning point and the energy at the symbol ending point; a correlation calculation unit which calculates correlation based on the comparison data; and a demodulation unit which demodulates the VPPM signal if the correlation is equal to or greater than a threshold value.

Description

가시광 무선통신 신호의 패킷 검출 장치 및 방법{APPARATUS FOR DETECTING VISIBLE LIGHT COMMUNICATION SIGNAL AND METHOD THEREOF} [0001] APPARATUS FOR DETECTING VISIBLE LIGHT COMMUNICATION SIGNAL AND METHOD THEREOF [0002]

본 발명은 가시광 무선통신 신호의 패킷 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for detecting a packet of a visible light wireless communication signal.

최근 조명 광원으로 LED가 주목을 받고 있다. LED의 가격은 10년마다 10배 하락하고, 성능은 20배씩 개선되고 있다. LED 광원의 장점으로 낮은 전력 소비량과 긴 수명을 들 수 있다. 백열전구는 전력의 10%만을 빛으로 전환시키지만, LED는 90%를 빛으로 변환시켜 전력 소모가 현저히 낮다. 또한 기존 전구의 수명이 최대 4,000 시간인데 반해, LED의 수명은 10만 시간 정도로 긴 수명이다. LED 광원의 또 다른 장점으로는 친환경적이라는 것이다. 기존 광원이 수은과 납 등의 중금속을 쓰고 있지만, LED는 이러한 중금속을 사용하지 않는 RoHS (Restriction of Hazardous Substances)규제를 따르고 있다. 가시광 무선통신 기술은 백열등과 형광등 같은 조명이 LED 조명으로 교체되는 인프라를 이용하여 통신을 가능하게 하는 기술로써, 조명 장치에 통신기능을 더한 새로운 융합 (Convergence)기술이다. Recently, LED is attracting attention as an illumination light source. LED prices are 10 times lower every 10 years, and performance is improving by 20 times. The advantages of LED light sources include low power consumption and long lifetime. Incandescent lamps convert only 10% of the power to light, but LEDs convert 90% into light, which significantly reduces power consumption. In addition, the lifetime of conventional bulbs is up to 4,000 hours, while the lifetime of LEDs is about 100,000 hours. Another advantage of LED light sources is that they are environmentally friendly. Existing light sources use heavy metals such as mercury and lead, but LEDs are subject to Restriction of Hazardous Substances (RoHS) regulations that do not use these heavy metals. Visible light wireless communication technology is a new convergence technology that enables communications using an infrastructure where incandescent lamps and fluorescent lamps are replaced by LED lights and adds communication functions to lighting devices.

가시광 무선통신의 가장 큰 장점으로는 통신을 위한 주파수 사용에 법적 규제가 없다는 것이다. 가시광의 파장을 주파수로 환산 하면 대략 385THz ~ 789THz에 해당한다. 이로 인해 RF 주파수를 사용하는 기존의 통신과 혼선의 우려도 없으며, 인체 유해성 시비로부터 자유롭다. 통신 링크를 눈으로 인지할 수 있어 도/감청 여부를 직접 판단할 수 있다. 한국정보통신기술협회 (TTA)에서는 2007년 5월부터 가시광 통신 서비스 실무반을 신설하여 국내 표준을 주도하고 있다. 또한, 2007년 11월 IEEE 802.15에 VLC IG (Visual Light Communication Interest Group)을 신설하여 국제 표준의 기틀을 마련하였다. 일본에서는 VLCC (Visible Light Communication Consortium)를 결성하여 컨소시엄 형태로 가시광 무선통신에 대한 기술을 교류하고 있다. LED는 전기를 빛으로 바꾸는 성질을 이용하여 조명으로 활용한다. LED 조명통신 융합 원리는 LED와 PD(Photo Diode)의 깜박임 송수신을 기본 원리로 하여 조명 기능을 유지하면서 통신도 동시에 할 수 있는 것이다. 전기에서 빛으로 바꾸는 속도가 약 30nm에서 250nm에 달하는데, 이렇게 빠른 스위칭(on-off)을 통신 모듈레이션하여 통신할 수 있다. 사람은 초당 100이상 깜박이면, 깜박임을 인식하지 못하고 계속 켜진 것으로 인식한다. 통신에 의한 깜박임이 있지만, 계속적으로 켜진 것으로 인식되기 때문에 조명의 기능도 유지된다.One of the biggest advantages of visible light wireless communication is that there is no legal restriction on the use of frequency for communication. When the wavelength of the visible light is converted into a frequency, it corresponds to about 385 THz to 789 THz. Therefore, there is no fear of existing communication using RF frequency and crosstalk, and it is free from harmfulness of human body. Even if the communication link can be perceived by the eye, it can be directly judged whether or not to intercept. In May 2007, Korea Telecommunication Technology Association (TTA) established a practical working group of visible light communication service and led domestic standard. In November 2007, we established the VLC IG (Visual Light Communication Interest Group) in IEEE 802.15 to lay the foundation for international standards. In Japan, Visible Light Communication Consortium (VLCC) is formed to exchange technology for visible light wireless communication in the form of a consortium. LEDs utilize electricity to turn light into light. The principle of LED lighting communication convergence is that the flickering transmission and reception of LED and PD (Photo Diode) is the basic principle and communication can be performed while maintaining the lighting function. The speed of changing from electricity to light reaches from about 30nm to 250nm, and it is possible to communicate by modulating this fast switching (on-off). If a person blinks more than 100 per second, he / she perceives that the blinking is not recognized and remains on. Although there is a flicker due to communication, the function of the illumination is maintained because it is recognized as being continuously turned on.

근래에는 효율적인 가시광 무선 통신을 위한 가시광 무선 통신에 사용되는 VPPM변조 신호의 패킷을 검출하는 장치 및 방법이 요구되고 있다. In recent years, an apparatus and a method for detecting a packet of a VPPM modulated signal used for visible light wireless communication for efficient visible light wireless communication have been demanded.

선행문헌1: 한국 공개특허: 제10-2013-0030925호(발명의 명칭: ＬＥＤ 조명기구의 가시광 무선통신을 이용한 그룹제어 디밍시스템)Prior Art 1: Korean Patent Laid-Open No. 10-2013-0030925 (entitled: Group Control Dimming System Using Visible Light Communication of LED Lighting Device)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 VPPM변조 신호의 패킷을 검출하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for detecting a packet of a VPPM modulated signal.

본 발명의 실시예에 따른 패킷 검출 장치는 수신된 VPPM 신호를 샘플링 하는 샘플링부; 샘플링된 신호에 기초하여 심볼 시작부분 에너지를 검출하는 심볼 시작부분 에너지 검출부; 상기 샘플링된 신호에 기초하여 심볼 끝부분 에너지를 검출하는 심볼 끝부분 에너지 검출부; 상기 심볼 시작부분 에너지 및 상기 심볼 끝부분 에너지에 기초하여 에너지 검출 위치에 따른 비교 데이터를 추정하는 비교 데이터 추정부; 상기 비교 데이터에 기초하여 상관도를 계산하는 상관도 계산부; 및A packet detector according to an embodiment of the present invention includes a sampling unit for sampling a received VPPM signal; A symbol start portion energy detector for detecting a symbol start portion energy based on the sampled signal; A symbol end energy detector for detecting a symbol end energy based on the sampled signal; A comparison data estimator for estimating comparison data according to energy detection positions based on the symbol start energy and the symbol end energy; A correlation calculator for calculating a correlation based on the comparison data; And

상기 상관도가 임계값 이상인 경우, 상기 수신된 VPPM 신호의 복조를 실행하는 복조부를 포함한다.And a demodulator for demodulating the received VPPM signal when the correlation is greater than or equal to a threshold value.

본 발명의 실시예에 따르면, VPPM 변조 신호의 패킷을 검출할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, a packet of the VPPM modulation signal can be detected.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 패킷 검출 장치에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 VPPM 신호를 설명하기 위한 2-PPM 및 PWM 파형에 관한 파형도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 VPPM 변조 방법을 통해 밝기를 조절하는 메커니즘을 가시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상관도 계산부에 관한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 VPPM 변조 파형에 대한 디밍 제어, 전송 데이터, 샘플링, 변조 신호의 관계에 관한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 패킷 검출 방법에 대한 흐름도이다.1 is a block diagram of a packet detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a waveform diagram related to a 2-PPM and a PWM waveform for explaining a VPPM signal according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a mechanism for adjusting brightness through a VPPM modulation method according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a correlation calculator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram of a relationship between dimming control, transmission data, sampling, and modulation signals for a VPPM modulated waveform according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a packet detection method according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification and claims, when a section is referred to as "including " an element, it is understood that it does not exclude other elements, but may include other elements, unless specifically stated otherwise.

또한 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Also, throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . When an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 검출 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. Now, a packet detecting apparatus and method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 패킷 검출 장치에 대한 블록도이다.1 is a block diagram of a packet detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 패킷 검출 장치(100)는 샘플링부(110), 심볼 시작 부분 에너지 검출부(120), 심볼 끝부분 에너지 검출부(130), 비교데이터 추정부(140), 상관도 계산부(150) 및 복조부(170)을 포함한다. 그러나 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 패킷 검출 장치(100)가 구현될 수도 있다.1, the packet detecting apparatus 100 includes a sampling unit 110, a symbol start energy detecting unit 120, a symbol end energy detecting unit 130, a comparison data estimating unit 140, A correlation calculation unit 150, and a demodulation unit 170. [ However, the components shown in FIG. 1 are not essential, so that the packet detecting apparatus 100 having more or fewer components may be implemented.

샘플링부(110)는 수신된 VPPM 신호를 샘플링 한다. 본 발명의 실시예에 따르면 샘플링부(110)는 VPPM 신호를 샘플링함과 동시에 버퍼링할 수도 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 패킷 검출 장치(100)는 VPPM 신호를 버퍼링하는 버퍼링부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.The sampling unit 110 samples the received VPPM signal. According to the embodiment of the present invention, the sampling unit 110 may sample and simultaneously buffer the VPPM signal. According to another embodiment of the present invention, the packet detecting apparatus 100 may further include a buffering unit (not shown) for buffering the VPPM signal.

다음은 도 2 및 도 3을 참조하여 VPPM 신호에 대하여 설명한다.Next, the VPPM signal will be described with reference to FIG. 2 and FIG.

본 발명의 실시예에 따른 VPPM 신호는 VPPM 변조 방법에 따라 변조된 신호일 수 있다.The VPPM signal according to the embodiment of the present invention may be a signal modulated according to the VPPM modulation method.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 VPPM 신호를 설명하기 위한 2-PPM 및 PWM 파형에 관한 파형도이다.2 is a waveform diagram related to a 2-PPM and a PWM waveform for explaining a VPPM signal according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 가시광 무선통신 시스템은 가시광 조명을 기반으로 하여 정보를 송수신하는 시스템이다. 본 발명의 실시예에 따른 가시광 시스템은 조명의 기본 기능들이 만족된 상태에서 무선 통신이 이루어져야 한다. 조명의 중요한 기본 기능 중 하나가 바로 조명의 밝기 조절 또는 디밍 기능이므로, 가시광 무선통신 시스템은 가시광을 통한 무선 통신을 기능을 갖는 동시에 디밍 기능도 지원하여야 한다. A visible light wireless communication system according to an embodiment of the present invention is a system for transmitting and receiving information based on visible light illumination. The visible light system according to the embodiment of the present invention requires wireless communication with the basic functions of the illumination being satisfied. Since one of the important basic functions of illumination is brightness control or dimming function of illumination, the visible light wireless communication system should support wireless communication through visible light and also support dimming function.

가시광 무선통신과 관련하여 조명의 밝기 조절을 위해 기술은 '진폭 디밍(Amplitude dimming)'방법과 '베리어블 PPM 디밍(Variable-PPM dimming)'방법을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 Amplitude dimming은 OOK 변조 방법에서 신호의 진폭을 변화시킴으로써 광원의 밝기를 조절한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 Variable-PPM dimming은 Variable-PPM 변조 방법 또는 VPPM 변조 방법을 통해 밝기 조절 기능을 수행한다,Techniques for adjusting the brightness of illumination in connection with visible light wireless communication may include 'Amplitude dimming' and 'Variable-PPM dimming' methods. The amplitude dimming according to the embodiment of the present invention adjusts the brightness of the light source by changing the amplitude of the signal in the OOK modulation method. Variable-PPM dimming according to another embodiment of the present invention performs a brightness control function through a Variable-PPM modulation method or a VPPM modulation method.

본 발명의 실시예에 따른 VPPM 변조 방법은 프레임 내부 플리커 발생을 차단하고 광원의 밝기를 조절하기 위해 2-PPM 변조 방법과 PWM 변조 방법으로부터 고안된 변조 방법이다, 또한 VPPM 변조 방법은 IEEE 802.15.7 국제표준에 채택된 가시광 무선통신용 변조 방식 중 하나이다. The VPPM modulation method according to an exemplary embodiment of the present invention is a modulation method designed from the 2-PPM modulation method and the PWM modulation method to block flicker generation inside the frame and to adjust the brightness of the light source. In addition, the VPPM modulation method is an IEEE 802.15.7 international It is one of the modulation methods for visible light wireless communication adopted in the standard.

도 2를 참조하면, 2-PPM 변조 방법은 펄스의 위치에 따라 비트 "0"과 "1"을 표현하는 방법으로서 멘체스터(Manchester) 코드의 광 출력과 유사하게 비트 "1"과 "0"에서 동일한 평균 밝기를 제공한다. 따라서 이 기술은 프레임 내부 플리커 발생을 차단할 수 있다. Referring to FIG. 2, the 2-PPM modulation method is a method of expressing bits "0" and "1" according to the position of a pulse, Providing the same average brightness. Therefore, this technique can prevent flicker generation inside the frame.

도 2를 참조하면 PWM 변조 방법은 펄스의 폭을 변화시킴으로써 광원의 밝기를 조절하는 변조 방법이다. Referring to FIG. 2, the PWM modulation method is a modulation method for adjusting the brightness of the light source by changing the pulse width.

한편 이러한 VPPM 변조 방법은 펄스의 위치에 따라 비트 "0"과 "1"을 표현한다는 점에서 2-PPM의 특징과 유사하고, 사용자가 원하는 밝기에 따라 펄스의 폭이 변화될 수 있다는 점에서는 PWM 변조 방법과 유사하다. On the other hand, this VPPM modulation method is similar to the 2-PPM feature in that bits "0" and "1" are expressed according to the position of the pulse, and in the point that the width of the pulse can be changed according to the brightness desired by the user, Modulation method.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 VPPM 변조 방법을 통해 밝기를 조절하는 메커니즘을 가시적으로 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating a mechanism for adjusting brightness through a VPPM modulation method according to an embodiment of the present invention.

또한, 도 3은 임의의"001" 디지털 신호가 variable-PPM 기술로 변조될 때 동일한 데이터이지만 펄스 폭 변화에 따라 밝기가 변화하는 것을 예로써 표현한 것이다.3 shows an example in which the brightness changes according to the change in pulse width although the "001 " digital signal is the same data when modulated by the variable-PPM technique.

도 3을 참조하면 펄스의 폭이 50%인 variable-PPM 기술로 변조된 광 파형은 2-PPM 변조 파형과 같다. 또한 본 발명의 실시예에 다른 VPPM 변조 방법은 펄스 폭 변화 단계를 세분하여 설정함으로써 동일한 사양의 LED 조명이 제공하는 수준과 유사한 최대 밝기를 제공할 수 있다. Referring to FIG. 3, the optical waveform modulated by the variable-PPM technique having a pulse width of 50% is the same as the 2-PPM modulated waveform. Further, another VPPM modulation method according to an embodiment of the present invention can provide maximum brightness similar to that provided by LED lighting of the same specification by setting the pulse width changing step in detail.

또한, 본 발명의 실시예에 다른 VPPM 변조 방법은 밝기 조절이 펄스의 진폭이 아닌 시간 축 상의 펄스 폭에 의해 결정되기 때문에 LED 광원을 손상시키지 않을 뿐만 아니라 광원의 색 변이도 유발하지 않는다.Further, in the VPPM modulation method according to the embodiment of the present invention, since the brightness adjustment is determined by the pulse width on the time axis rather than the amplitude of the pulse, the LED light source is not damaged and color variation of the light source is not caused.

본 발명의 실시예에 따른 가시광 무선통신 시스템은 VPPM 송신 모듈 및 패킷 신호 검출 장치(100)를 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, VPPM 송신 모듈은 설정된 디밍에 따라 서로 다른 펄스 폭의 파형을 송신하게 된다. 프리엠블 신호도 VPPM 변조를 통해 전송하게 되면, 지원하는 디밍 해상도 만큼의 프리엠블 신호가 생성된다. 예를 들어, 10%에서부터 90%까지 10% 단계의 디밍 해상도(Dimming resolution)를 지원하는 VPPM 송신 모듈은 모두 9가지의 프리엠블 신호를 생성한다. The visible light wireless communication system according to an embodiment of the present invention may include a VPPM transmission module and a packet signal detection device 100. [ Referring to FIG. 3, the VPPM transmission module transmits waveforms having different pulse widths according to the set dimming. When the preamble signal is also transmitted through VPPM modulation, a preamble signal corresponding to the supported dimming resolution is generated. For example, a VPPM transmit module that supports a 10% step dimming resolution from 10% to 90% generates all nine preamble signals.

다음은 다시 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 패킷 검출 장치(100)를 다시 설명한다.Next, the packet detecting apparatus 100 according to the embodiment of the present invention will be described again with reference to FIG.

심볼 시작부분 에너지 검출부(120)는 심볼의 시작부분의 에너지를 검출한다. The symbol start energy detection unit 120 detects the energy at the start of the symbol.

심볼 끝부분 에너지 검출부(130)는 심볼의 끝부분의 에너지를 검출한다.The symbol end energy detection unit 130 detects the energy of the end portion of the symbol.

비교데이터 추정부(140)는 각각의 에너지 검출부(120, 130)에서 검출된 에너지를 비교하여 비교 데이터를 추정한다. The comparison data estimator 140 compares the energy detected by the energy detectors 120 and 130 and estimates the comparison data.

상관도 계산부(150)는 비교 데이터에 기초하여 상과도를 계산한다. 또한 상관도 계산부(150)는 프리엠블 신호에 기초하여 상관도를 계산할 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따른 상관도 계산부(150)는 프리엠블 신호를 계수로 가질 수도 있다.The correlation calculation unit 150 calculates the phase transition based on the comparison data. The correlation calculating unit 150 may calculate the degree of correlation based on the preamble signal. The correlation calculator 150 according to the embodiment of the present invention may have a preamble signal as a coefficient.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상관도 계산부에 관한 블록도이다.4 is a block diagram of a correlation calculator according to an embodiment of the present invention.

패킷 신호 검출 장치(100)는 패킷 검출을 수행하기 위해서 디밍 해상도에 따라 생성되는 프리엠블 신호에 기초하여 동작하는 상관도 계산부(150)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 패킷 신호 검출 장치(100)가 포함하는 상관도 계산부(150)의 수는 하나일 수도 있다. The packet signal detecting apparatus 100 includes a correlation calculating unit 150 that operates based on a preamble signal generated according to a dimming resolution to perform packet detection. The number of correlation calculators 150 included in the packet signal detecting apparatus 100 according to the embodiment of the present invention may be one.

본 발명의 실시예에 따른 상관도 계산부(150)는 복수일 수도 있다. 또한 패킷 신호 검출 장치(100)가 포함하는 상관도 계산부(150)의 수는 프리엠블 신호의 수와 일대일 관계일 수 도 있다. The correlation calculation unit 150 according to the embodiment of the present invention may be plural. In addition, the number of correlation calculation units 150 included in the packet signal detection apparatus 100 may be a one-to-one relationship with the number of preamble signals.

본 발명의 실시예에 따른 가시광 무선통신 시스템에서 송신 신호는 패킷(Packet)을 이루어 전송된다. 패킷의 앞부분에서는 프리엠블(Preamble) 신호가 삽입된다. 패킷 신호 검출 장치(100)에서의 패킷 검출은 수신 신호와 프리엠블 신호와의 상관도(correlation)를 구하여 이루어진다. 상관도는 두 신호 사이의 상관성을 나타내는 정도로 두 신호가 똑같을 때 최대값이 된다. In a visible light wireless communication system according to an embodiment of the present invention, transmission signals are transmitted in a packet. At the beginning of the packet, a preamble signal is inserted. The packet detection in the packet signal detection apparatus 100 is performed by obtaining a correlation between the reception signal and the preamble signal. Correlation is a measure of the correlation between two signals, which is the maximum when both signals are equal.

도 4는 N 샘플들로 구성된 프리엠블 신호 (P0, P1, … , PN -2, PN- 1)와 수신 신호와의 상관도을 구하기 위한 상관도 계산부(Correlator)의 블록도를 나타낸다. 상관도 계산부는 샘플 시간에 맞추어 저장된 수신 신호 샘플과 계수(Coefficient)로 설정된 프리엠블 신호 샘플을 각각 곱한 후 각각의 결과값을 더하여 상관도를 구한다.4 is a block diagram of a correlation calculator for obtaining correlation between preamble signals (P 0 , P 1 , ..., P N -2 , P N- 1 ) composed of N samples and a received signal . The correlation calculator multiplies the received signal samples stored in accordance with the sample time with the preamble signal samples set as the coefficient, and then adds the respective result values to obtain the correlation.

복조부(170)는 상관도값이 임계값보다 크거나 같은 경우, VPPM 신호의 복조를 수행한다. 본 발명의 실시예에 따른 복조부(170)는 VPPM 복조 모듈(미도시)를 포함할 수 있다. 또한 복조부(170)는 상관도값이 임계값보다 크거나 같은 경우 복조 모듈에 활성 신호 (Enable signal)을 주어 VPPM 신호의 복조를 수행할 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따른 임계값은 미리 설정되어 있을 수도 있다.The demodulator 170 demodulates the VPPM signal when the correlation value is greater than or equal to the threshold value. The demodulator 170 according to the embodiment of the present invention may include a VPPM demodulation module (not shown). Also, the demodulator 170 may demodulate the VPPM signal by giving an enable signal to the demodulation module when the correlation value is greater than or equal to the threshold value. The threshold value according to the embodiment of the present invention may be set in advance.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 VPPM 변조 파형에 대한 디밍 제어, 전송 데이터, 샘플링, 변조 신호의 관계에 관한 개념도이다.FIG. 5 is a conceptual diagram of a relationship between dimming control, transmission data, sampling, and modulation signals for a VPPM modulated waveform according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하여, VPPM 변조 파형으로부터 디밍 레벨과 전송 신호에 대한 샘플링 및 변조 신호의 관계를 설명한다.The relationship between the dimming level and the sampling and modulation signal for the transmission signal from the VPPM modulation waveform will be described with reference to Fig.

VPPM 송수신 장치를 디지털 회로로 구현하기 위해서는 VPPM 신호의 샘플링을 고려하여야만 한다. 도 5에서는 샘플링된 신호로 구성된 VPPM 디지털 변조 파형을 보여준다. 도 5를 참조하면, DTX는 VPPM 변조된 한 개 심볼을 통해 전송되는 비트 정보를, T는 심볼 시간을, TD 는 디밍 제어 신호에 따라 변동되는 디밍 레벨 또는 VPPM 펄스 폭을 나타낸다. 이 때, VPPM 심볼 주파수는 1/T Hz가 된다. 또한, 설정하고자 하는 디밍 백분율 값을 Dimper [%]라 한다면, TD = T*Dimper/100 가 된다. VPPM 한 심볼 주파수 1/T Hz보다 NT배 높은 주파수 NT/T Hz를 갖는 클럭(Clock)으로 VPPM 심볼을 샘플링하면 VPPM의 한개 심볼은 NT개의 샘플로 구성된다. 그러므로, 밝기와 관련된 VPPM 펄스 폭의 샘플 수 ND는 round(TD/T*NT)가 된다. 여기서 round는 반올림 연산을 뜻한다. 한 심볼에서의 디밍 해상도(Dimming resolution), 즉 밝기 조절 정도에 대한 경우의 수가 NT의 약수라면 반올림 연산이 필요없이 ND = TD/T*NT가 된다.In order to implement a VPPM transceiver as a digital circuit, sampling of the VPPM signal must be considered. FIG. 5 shows a VPPM digitally modulated waveform composed of sampled signals. Referring to FIG. 5, D TX denotes bit information transmitted through one VPPM-modulated symbol, T denotes a symbol time, and T D denotes a dimming level or VPPM pulse width which varies according to the dimming control signal. At this time, the VPPM symbol frequency becomes 1 / T Hz. Also, if the dimming percentage value to be set is defined as Dim per [%], T D = T * Dim per / 100. VPPM One symbol of VPPM consists of N T samples when a VPPM symbol is sampled at a clock (Clock) with a frequency N T / T Hz that is N T times higher than a symbol frequency 1 / T Hz. Therefore, the number of samples N D of VPPM pulse widths associated with brightness is round (T D / T * N T ). Where round is the rounding operation. If the number of dimming resolutions in one symbol, that is, the degree of brightness control, is a divisor of N T , N D = T D / T * N T without rounding operations.

도 5에서 보여진 것처럼, 디밍에 따라 파형은 달라지지만 파형 모두에서 나타나는 공통점이 있다. VPPM 변조에서 데이터 변조는 기본적으로 2-PPM에 기반하므로, 디밍에 따라 펄스 폭이 변하더라도 송신 데이터에 따라 심볼의 시작 부분 또는 끝 부분에 펄스가 위치하게 된다. 이는 수신된 VPPM 심볼에서 시작부분 NE 구간 동안의 샘플들 또는 끝부분 NE 구간 동안의 샘플들에서 펄스 에너지가 검출됨을 뜻한다. As shown in Fig. 5, although the waveform varies according to the dimming, there is a common point in both waveforms. Data modulation in VPPM modulation is basically based on 2-PPM, so pulses are placed at the beginning or end of the symbol depending on the transmission data even if the pulse width varies with dimming. This means that the pulse energy is detected in the sample of the start of the received symbol portion VPPM N E region samples or the end of the N E during the interval.

또한 도 5에서, 파라미터 NE 는 에너지 검출을 위해 추출하는 샘플들의 수, 즉 에너지 검출 구간을 나타낸다. VPPM 심볼의 시작부분 샘플 에너지와 끝부분 샘플 에너지를 비교하여 송신된 데이터를 임시 추정할 수 있고, 추정된 데이터 중에는 프리엠블이 포함되어 있다. 추정된 데이터에서 프리엠블을 찾는 것은 도 4에 서 설명된 상관기를 통해 수행될 수 있다. Also in FIG. 5, the parameter N E represents the number of samples to extract for energy detection, i.e., the energy detection period. The transmitted data can be temporarily estimated by comparing the starting sample energy of the VPPM symbol with the end sample energy, and the estimated data includes a preamble. The finding of the preamble in the estimated data can be performed through the correlator described in Fig.

다음은 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 패킷 검출 방법에 대하여 설명한다.Next, a packet detection method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 패킷 검출 방법에 대한 흐름도이다.6 is a flowchart of a packet detection method according to an embodiment of the present invention.

샘플링부(110)는 수신된 VPPM 신호를 샘플링 한다(S101). 본 발명의 실시예에 따르면 샘플링부(110)는 VPPM 신호를 샘플링함과 동시에 버퍼링할 수도 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 패킷 검출 장치(100)는 VPPM 신호를 버퍼링하는 버퍼링부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 패킷 검출 장치(100)가 버퍼링부(미도시)를 더 포함하는 경우, 버퍼링부(미도시)는 이 단계에서 VPPM 신호를 버퍼링 할 수도 있다.The sampling unit 110 samples the received VPPM signal (S101). According to the embodiment of the present invention, the sampling unit 110 may sample and simultaneously buffer the VPPM signal. According to another embodiment of the present invention, the packet detecting apparatus 100 may further include a buffering unit (not shown) for buffering the VPPM signal. When the packet detecting apparatus 100 further includes a buffering unit (not shown), the buffering unit (not shown) may buffer the VPPM signal at this stage.

심볼 시작 부분 에너지 검출부(120) 및 심볼 끝부분 에너지 검출부(130)는 각각 심복 시작 부분 에너지 및 심복 끝부분 에너지를 검출한다(S103).The symbol start energy detection unit 120 and the symbol end energy detection unit 130 respectively detect the seed start energy and the seed end energy (S103).

비교데이터 추정부(140)는 검출된 심복 시작 부분 에너지 및 심복 끝부분 에너지를 비교하여 에너지 검출 위치에 따른 비교데이터를 추정한다(S105).The comparison data estimating unit 140 compares the detected start and end energy of the protest and estimates the comparison data according to the energy detection position (S105).

상관도 계산부(150)는 비교데이터에 기초하여 상관도를 계산한다(S107).The correlation calculator 150 calculates the degree of correlation based on the comparison data (S107).

복조부(170)는 계산된 상관도가 임계값 이상인지를 판단하여(S109), 계산된 상관도가 임계값 미만인 경우, 심볼 시작 부분 에너지 검출부(120) 및 심볼 끝부분 에너지 검출부(130)는 다시 각각 심복 시작 부분 에너지 및 심복 끝부분 에너지를 검출한다.If the calculated correlation is less than the threshold value, the symbol start partial energy detector 120 and the symbol end energy detector 130 determine whether the calculated correlation is greater than or equal to the threshold value Again, we detect the beginning of the protest start energy and the end end energy, respectively.

복조부(170)는 계산된 상관도가 임계값 이상인 경우, VPPM 신호의 복조를 실행한다. The demodulator 170 demodulates the VPPM signal when the calculated correlation is equal to or greater than the threshold value.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

100: 패킷 검출 장치 110: 샘플링 부
120: 심볼 시작부분 에너지 검출부 130: 심볼 끝부분 에너지 검출부
140: 비교 데이터 추정부 150: 상관도 계산부
170: 복조부
100: packet detector 110: sampling unit
120: symbol start energy detection unit 130: symbol end energy detection unit
140: comparison data estimation unit 150: correlation degree calculation unit
170: Demodulator

Claims (1)

수신된 VPPM 신호를 샘플링 하는 샘플링부;
샘플링된 신호에 기초하여 심볼 시작부분 에너지를 검출하는 심볼 시작부분 에너지 검출부;
상기 샘플링된 신호에 기초하여 심볼 끝부분 에너지를 검출하는 심볼 끝부분 에너지 검출부;
상기 심볼 시작부분 에너지 및 상기 심볼 끝부분 에너지에 기초하여 에너지 검출 위치에 따른 비교 데이터를 추정하는 비교 데이터 추정부;
상기 비교 데이터에 기초하여 상관도를 계산하는 상관도 계산부; 및
상기 상관도가 임계값 이상인 경우, 상기 수신된 VPPM 신호의 복조를 실행하는 복조부를 포함하는 패킷 검출 장치.A sampling unit for sampling the received VPPM signal;
A symbol start portion energy detector for detecting a symbol start portion energy based on the sampled signal;
A symbol end energy detector for detecting a symbol end energy based on the sampled signal;
A comparison data estimator for estimating comparison data according to energy detection positions based on the symbol start energy and the symbol end energy;
A correlation calculator for calculating a correlation based on the comparison data; And
And a demodulation unit that demodulates the received VPPM signal when the degree of correlation is equal to or greater than a threshold value.
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KR20170017077A (en) * 2015-08-05 2017-02-15 한국전자통신연구원 Apparatus and method for visible light communication
KR20230072682A (en) * 2021-11-18 2023-05-25 한국전자통신연구원 Pulse matched filter-based packet detection apparatus and method

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