KR20170036245A - 가시광 무선통신 송신기, 변조기, 그리고 이에 적용되는 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가시광 무선통신 송신기, 변조기, 그리고 이에 적용되는 제어 방법를 개시한다. 본 발명에 따른 가시광 무선통신 송신기는 가시광 무선통신을 위한 송신 데이터와 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호를 통해 상기 송신 데이터의 비트 변환된 심볼별로 펄스 변동되는 펄스 신호를 생성하며, 생성된 펄스 신호에 따라 출력전류를 조절하는 발광모듈 드라이버 및 상기 발광모듈 드라이버의 출력전류로 구동되어 가시광 변조신호를 생성하고, 생성된 가시광 변조신호를 출력하는 발광모듈을 포함하되, 상기 발광모듈 드라이버는 상기 출력전류의 생성과 대응되는 상기 송신 데이터의 심볼이 상기 송신 데이터에 포함된 개수에 비례하여 상기 출력전류를 조절한다.

Description

가시광 무선통신 송신기, 변조기, 그리고 이에 적용되는 제어 방법{Visible light communication transmitter and modulator, and control method applied to the same}

본 발명은 가시광 무선통신 송신기, 변조기, 그리고 이에 적용되는 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가시광 무선통신의 송신 방식을 개선하기 위한 가시광 무선통신 송신기, 변조기, 그리고 이에 적용되는 제어 방법에 관한 것이다.

가시광 통신(VLC: Visible Light Communication)은 조명기기의 가시광선을 이용하여 데이터를 송수신하는 무선 데이터 통신 방법이다. 기존 무선 데이터 통신 방식인 RF 통신과 달리 주파수 고갈 문제가 없고 추가적인 인프라 구축 없이 조명 인프라를 사용할 수 있어 최근에 많은 각광을 받고 있다.

그러나, 조명 기기를 이용한 가시광 통신은, 조명 기기가 일정량 이상의 빛으로 조명 역할을 충분히 수행해야 하며, 조명의 깜박거림으로 사용자에게 불편을 유발하는 플리커(Flicker) 현상이 최소화되어야 하는 등의 제약사항들이 있다. 이러한 제약사항들을 만족하기 위한 방법으로 기존의 라인코딩 방법인 펄스의 위치를 이용하여 'H'와 'L'을 구분하는 VPPM(Variable Pulse Position Modulation) 방법과 'H' 비트의 수와 'L' 비트의 수 비율을 일정하게 하는 4B6B 블록코딩 방법이 알려져 있다.

그러나, 이와 같은 기존의 방법들은 전송 효율이 좋지 않거나 스위칭이 자주 일어나서 열 발생율이 높아지는 한계가 있다. 따라서, 가시광 통신을 위한 기존의 기술들이 가지는 한계를 극복할 수 있는 방안이 필요하다.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0019710 (2012.03.07)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 과제는 가시광 무선통신의 송신 과정에서 'H' 비트의 수와 'L' 비트의 수 비율이 일정하지 않은 블록 코딩으로 비트 변환을 한다고 하더라도, 플리커 현상을 차단할 수 있는 가시광 무선통신 송신기, 변조기, 그리고 이에 적용되는 제어 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 가시광 무선통신 송신기는 가시광 무선통신을 위한 송신 데이터와 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호에 따라 상기 송신 데이터로부터 비트 변환된 심볼별로 펄스가 변동되는 펄스 신호를 생성하는 발광모듈 드라이버, 상기 생성된 펄스 신호에 따라 출력전류를 조절하는 파워 조절부 및 상기 발광모듈 드라이버의 출력전류에 의해 구동되어 가시광 변조신호를 생성하고, 상기 생성된 가시광 변조신호를 출력하는 발광모듈을 포함하되, 상기 파워 조절부는 상기 출력전류의 생성과 대응되는 상기 송신 데이터의 심볼이 상기 송신 데이터에 포함된 개수에 따라 상기 출력전류를 조절한다.

상기 송신 데이터의 심볼 수와 상기 출력전류 간에는 비례 관계가 성립하고, 상기 비례 관계는 상기 송신 데이터의 심볼 수가 감소될 때 상기 출력전류가 감소된 송신 데이터의 심볼 수에 비례하여 증가되고, 상기 송신 데이터의 심볼 수가 증가될 때 상기 출력전류가 증가된 송신 데이터의 심볼 수에 비례하여 감소되는 것을 의미한다.

상기 송신 데이터의 비트 변환 방식은 미리 정해진 특정 블록 크기로 코딩되는 블록 코딩 방식이다.

상기 송신 데이터의 비트 변환, 및 상기 출력전류의 생성과 대응되는 상기 송신 데이터의 심볼 구간을 변조하는 변조기를 더 포함할 수 있다.

상기 변조기로부터 출력되는 변조된 송신 데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 아날로그 신호를 상기 발광모듈 드라이버로 제공하는 컨버터를 더 포함할 수 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 가시광 무선통신에 사용되는 변조기는 가시광 무선통신을 위한 송신 데이터를 판독하는 데이터 리더모듈, 상기 판독된 송신 데이터의 비트를 미리 정해진 특정 블록 크기의 다른 비트로 변환하는 비트 변환 모듈 및 상기 다른 비트로 변환된 송신 데이터의 심볼들 중에서 상기 가시광 무선통신의 가시광 출력과 대응되는 특정 심볼 구간을 변조하는 변조모듈을 포함하되, 상기 변조모듈은 상기 특정 심볼 구간을 형성하는 특정 심볼의 수에 비례하여 상기 특정 심볼 구간의 크기를 조절한다.

상기 변조모듈은 상기 특정 심볼의 수가 감소될 때 상기 특정 심볼 구간의 크기를 감소된 특정 심볼의 수에 비례하여 증가시키고, 상기 특정 심볼의 수가 증가될 때 상기 특정 심볼 구간의 크기를 증가된 특정 심볼의 수에 비례하여 감소시킬 수 있다.

상기 변조모듈은 상기 특정 심볼 구간의 크기를 결정하기 위한 출력전류원 회로로 구성되는 적어도 둘의 변조채널부 및 각 변조채널부의 출력을 제공받아 상기 송신 데이터의 특정 심볼 구간에 대한 크기를 변조하여 출력하는 매핑부를 포함할 수 있다.

상기 적어도 둘의 변조채널부는 상기 특정 심볼의 수와 동일한 개수로 구성될 수 있다.

상기 변조채널부는 상기 특정 심볼 구간의 크기를 결정하기 위한 전류 콘트롤이 입력되는 제1 입력포트 및 상기 특정 심볼의 수에 따라 해당 변조채널부의 출력을 스위칭하는 제2 입력포트를 포함할 수 있다.

상기 비트 변환 모듈은 4B5B 코드 또는 M-4B5B 코드를 통해 비트 변환할 수 있다.

그리고, 상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제3 관점에 따른 가시광 무선통신 제어 방법은 가시광 무선통신을 위한 송신 데이터를 판독하는 단계, 판독된 송신 데이터의 비트를 미리 정해진 특정 블록 크기의 다른 비트로 변환하는 단계 및 상기 다른 비트로 변환된 송신 데이터의 심볼들 중에서 상기 가시광 무선통신의 가시광 출력과 대응되는 특정 심볼 구간을 변조하는 단계를 포함하되, 상기 변조하는 단계는 상기 특정 심볼 구간을 형성하는 특정 심볼의 수에 비례하여 상기 특정 심볼 구간의 크기를 조절하는 단계를 포함한다.

상기 조절하는 단계는 상기 특정 심볼의 수가 감소될 때 상기 특정 심볼 구간의 크기를 감소된 특정 심볼의 수에 비례하여 증가시키고, 상기 특정 심볼의 수가 증가될 때 상기 특정 심볼 구간의 크기를 증가된 특정 심볼의 수에 비례하여 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 가시광 무선통신의 송신 과정에서 'H' 비트의 수와 'L' 비트의 수 비율이 일정하지 않은 블록 코딩으로 비트 변환을 한다고 하더라도, 플리커 현상을 차단할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 무선통신 송수신기를 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 송수신기에 의해 송수신되는 가시광 변조신호를 나타내는 신호 파형도이다.
도 3은 도 1의 발광모듈 드라이버를 일 실시 예로 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 변조기를 나타내는 구성도이다.
도 5는 도 1의 송신기로 변조된 송신 데이터가 전달되는 경로를 일 실시 예로 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가시광 무선통신 송신기를 나타내는 구성도이다.
도 7은 가시광 무선통신에서 플리커의 발생 메커니즘을 나타내는 예시도이다.
도 8은 VPPM 라인코드 방식의 가시광 무선통신을 나타내는 예시도이다.
도 9는 VPPM 라인코드 방식에서 밝기 제어 방식을 나타내는 예시도이다.
도 10은 4B5B 코드 및 M-4B5B 코드의 변환 테이블을 나타내는 예시도이다.
도 11은 도 10의 각 코드 변환 방식에 따른 광 출력 파형의 일례를 나타내는 신호 파형도이다.
도 12는 4B6B 코드의 변환 테이블을 나타내는 예시도이다.
도 13은 도 12의 코드 변환 방식에 따른 광 출력 파형의 일례를 나타내는 신호 파형도이다.
도 14는 VPPM 라인코드 방식의 변조 회로를 나타내는 회로도이다.
도 15는 VPPM 라인코드 방식에서의 스위칭 손실을 나타내는 그래프이다.
도 16은 M-4B5B 코드 방식에서의 스위칭 손실을 나타내는 그래프이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 변조 회로를 나타내는 회로도이다.'
도 18은 본 발명의 변조 방식을 적용하기 전의 4B5B 코드 파형과 적용 후의 4B5B 코드 파형을 일례로 나타내는 신호 파형도이다.
그리고, 도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 무선통신 송신 과정을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 다음과 같이 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 무선통신 송수신기를 나타내는 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 송수신기는 가시광 무선통신에 기반한다. 여기서, 가시광 무선통신 기술은 인간이 눈으로 인지할 수 있는 가시광 파장 대역의 광에 데이터를 실어 무선으로 전달하는 통신 기술이다. 가시광 무선통신 기술은 가시광 파장 대역의 광을 이용한다는 측면에서 유선 광통신 기술 및 적외선 무선통신 기술과 구별된다. 또한, 가시광 무선통신 기술은 무선 주파수 통신과 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 가지고 있다.

이와 같은 가시광 무선통신에 활용 가능한 발광모듈(120)은 가시광의 출력이 가능한 전구, LED(Light Emitting Diode) 등의 다양한 광 모듈이 가능하다. 다만, LED의 고속응답특성을 고려한다면, 현재 상용화된 광 모듈 중에서 LED가 가시광 무선통신에 활용되기에 적합한 발광모듈(120)로서 활용 가능하다.

LED 광원을 이용한 가시광 무선통신 시스템에서는 송신 데이터의 위상에 대한 정보를 수신단에서 검출하기 어렵고, 비교적 구성이 간단하다는 장점 때문에 송신단에서는 전기적 데이터 '0'과 '1'을 가시광 신호의 세기 변화로 변조시키는 세기 변조 방법 혹은 온오프 키잉(On-Off keying) 변조 방법이 사용될 수 있다. 또한, LED 광원을 이용한 가시광 무선통신 시스템의 송신단에서는 디지털 통신 시스템의 송신단에서와 같이 데이터 '0'과 '1'을 시스템에서 규정하는 '0'과 '1'의 신호 파형으로 매핑하는 코딩 블록을 포함할 수 있으며, 가시광 무선통신 시스템에 따라 코딩 블록의 구체적 방식이 상이해질 수 있다. 이후부터는, 본 발명의 구체적인 설명의 편의상, 전술한 '0'을 'L' 심볼과 대응되는 것으로 표기하고, '1'을 'H' 심볼과 대응되는 것으로 표기하기로 한다.

또한, 가시광 무선통신은 전술한 바와 같이 '가시광'에 송신 데이터를 포함시켜 통신하는 것인 바, 가시광의 깜박거림, 즉 인간의 눈이 감지할 수 있는 광원의 밝기 변화를 의미하는 플리커 현상이 발생될 수 있다. 이러한 플리커 현상은 그 정도에 따라 인간의 시야에 악영향을 미칠 수 있으므로, 플리커 현상의 차단은 가시광 무선통신의 확산 및 범용화에 필수적이다.

이에, 본 발명은 가시광 무선통신에 기반하여 송신 데이터를 송신할 때, 플리커 현상의 차단과 함께 송신기(100)의 전송효율을 향상시키는 것이 가능한 변조 구성을 제시한다.

구체적으로, 본 발명의 변조 구성에 따른 가시광 무선통신 송신기(100)는 가시광 무선통신을 위한 송신 데이터와 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호를 통해 송신 데이터의 비트 변환된 심볼별로 펄스 변동되는 펄스 신호를 생성하는 발광모듈 드라이버(110), 생성된 펄스 신호에 따라 출력전류를 조절하는 파워 조절부(130), 생성된 펄스 신호에 따라 출력전류를 조절하는 발광모듈 드라이버(110)를 포함하되, 파워 조절부(130)는 출력전류의 생성과 대응되는 송신 데이터의 심볼(예: 'H' 심볼)이 송신 데이터에 포함된 개수에 비례하여 출력전류를 조절한다.

여기서, 송신 데이터의 심볼 수와 출력전류 간의 비례 관계는 송신 데이터의 심볼 수가 감소될 때 출력전류가 감소된 송신 데이터의 심볼 수에 비례하여 증가되고, 송신 데이터의 심볼 수가 증가될 때 출력전류가 증가된 송신 데이터의 심볼 수에 비례하여 감소되는 것이 바람직하다.

즉, 송신 데이터 중에서 'H' 심볼이 발광모듈(120)의 전원을 '온 상태'로 제어하는 파라미터이고, 송신 데이터 중에서 'L' 심볼이 발광모듈(120)의 전원을 '오프 상태'로 제어하는 파라미터인 것으로 가정한다면, 발광모듈(120)의 전원 온을 위하여 발광모듈 드라이버(110)로부터 출력되는 출력전류는 'H' 심볼의 수에 따라 전류 레벨이 증감할 것이기 때문에, 전술한 바와 같이 플리커 현상을 차단하기 위해서는 'H' 심볼의 수가 변동됨에 따라 외부로 노출되는 가시광 출력의 변화가 크지 않아야 한다.

따라서, 바로 이전의 송신 데이터에 비해 금번 송신 데이터에 포함된 'H' 심볼의 수가 줄어든 경우, 줄어든 'H' 심볼의 수에 비례하여 발광모듈 드라이버(110)의 출력전류가 증가하게 된다.

반대로, 바로 이전의 송신 데이터에 비해 금번 송신 데이터에 포함된 'H' 심볼의 수가 늘어난 경우, 늘어난 'H' 심볼의 수에 비례하여 발광모듈 드라이버(110)의 출력전류가 감소하게 된다.

이에 대한 구체적 구성은 이하 관련 내용의 구체적 설명과 함께 단계적으로 상술하기로 한다.

도 1을 참조하면, 발광모듈(120)을 실내 LED 조명인 경우로 예를 들 수 있다. LED 광원을 이용한 조명기기들은 LED 조명의 밝기 조절과 다양한 색상 구현에 필요한 제어 신호 및 필요 전원을 안정적으로 공급받기 위한 LED 드라이버(110)라고 하는 구동 회로를 갖출 수 있고, 가시광 무선통신을 위한 통신 신호가 LED 조명기기에 인가되면 세기 변조된 광이 LED 조명으로부터 방사된다. 결국, LED 조명을 이용하여 가시광 무선통신 환경을 구성할 때 조명 기능을 위해 설치되는 LED 조명은 가시광 무선통신 송신기(100)로서의 기능도 함께 수행하는데, 이때 송신기(100)로서의 기능 수행도 중요하겠지만 조명으로서의 기본 기능과 LED 조명의 장점을 훼손하지 않는 것도 중요하다.

가시광 무선통신 송신기(100)는 LED 조명과 대응되는 발광모듈(120), LED 드라이버(110)와 대응되는 발광모듈 드라이버(110)를 포함할 수 있다. 이때, 발광모듈 드라이버(110)는 입력전류로서 제공되는 전원(B), 가시광 무선통신을 통해 전달되기 위한 송신 데이터(C), 송신 데이터(C)의 심볼 별로 출력전류를 조절하기 위한 제어신호(A)를 제공받는다. 여기서, 제어신호(A)은 송신 데이터(C)의 심볼 별로 출력전류를 조절하는 역할을 함으로써, 발광모듈(120)의 밝기 조절이 가능하게 한다.

발광모듈 드라이버(110)에서 출력되는 출력전류는 발광모듈(120)로 제공되고, 발광모듈(120)은 제공받은 출력전류로 구동되어 출력전류의 변화에 기반한 가시광 출력을 한다. 이로 인해, 결과적으로 발광모듈(120)은 출력전류로 구동되어 가시광 출력을 함에 따라, 출력전류의 변화에 따른 가시광 변조신호를 생성한 후 생성된 가시광 변조신호를 출력한 것이 된다.

이때, 발광모듈 드라이버(110)는 송신 데이터의 심볼 별로 출력전류를 동일한 변동 폭으로 조절하는 것이 아니라, 송신 데이터에 포함된 특정 심볼(예: 'H' 심볼)의 수에 따라 출력전류의 변동 폭을 차등 적용한다.

도 2는 도 1의 송수신기에 의해 송수신되는 가시광 변조신호를 나타내는 신호 파형도이다.

도 2의 (a) 도면은 송신기(100)의 발광모듈(120)로부터 방사되는 가시광과 이와 대응되는 가시광 변조신호를 나타낸다. 송신기(100)로부터 출력되는 송신 데이터가 '01001' 인 경우로서, '0'은 발광모듈(120)의 전원이 오프되는 것과 대응되는 'L' 심볼이 적용되고, '1'은 발광모듈(120)의 전원이 온되는 것과 대응되는 'H' 심볼이 적용된다. 따라서, 도 2의 (a) 도면과 같이 발광모듈(120)은 송신 데이터인 '01001'의 펄스 신호에 따라 순차적으로 '전원 오프 → 전원 온 → 전원 오프 → 전원 오프 → 전원 온'으로 구동됨으로써, 가시광 변조신호를 방사한다.

도 2의 (b) 도면은 수신기(500)에 수신되는 가시광 변조신호를 나타낸다. 송신기(100)로부터 방사된 가시광 변조신호(즉, '전원 오프 → 전원 온 → 전원 오프 → 전원 오프 → 전원 온')를 인근 위치에 있는 수신기(500)에서 수신할 수 있다. 예를 들어, 수신기(500)는 광 수신이 가능한 포토 다이오드를 포함하는 구성이 가능하다.

도 3은 도 1의 발광모듈 드라이버를 일 실시 예로 나타내는 회로도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, T1, P-ch MOSFET의 온/오프 동작에 의하여 스위칭이 실행되고, 이러한 스위칭 과정에서 아래 수학식 1과 같이 스위칭 손실 정도를 살펴보면 MOSFET의 온/오프 지연시간과 주파수에 비례하여 손실이 발생하고, 이렇게 발생된 손실 전력은 MOSFET의 발열을 촉발하는 원인이 된다. 결국, MOSFET의 발열 온도가 MOSFET의 동작 한계 온도까지 도달하면 오동작과 부품 파열을 초래할 수도 있다.

따라서, 발광모듈 드라이버(110)는 위 언급된 바와 같은 스위칭 손실을 유발하지 않도록 본 발명의 변조 구성에 기초하여 변조된 송신 데이터에 대한 스위칭 수행을 전제로 동작하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 변조기를 나타내는 구성도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 변조기(200)는 데이터 리더모듈(210), 비트 변환모듈(220) 및 변조모듈(230)을 포함함으로써, 송신 데이터를 미리 정해진 특정 블록 크기로 코딩하는 블록 코딩에 따른 비트 변환과 송신 데이터 중 'H' 심볼과 대응되는 심볼 구간을 특정하여 변조한다.

여기서, 송신 데이터 중 'H' 심볼과 대응되는 심볼 구간을 변조한다고 한 것은 'H' 심볼이 가시광 출력과 대응되는 것으로 정의한 것으로부터 비롯한 것이기 때문에, 'L' 심볼이 가시광 출력과 대응되는 것으로 재정의한다면 송신 데이터 중 'L' 심볼과 대응되는 심볼 구간을 특정하여 변조하는 것도 가능하다.

데이터 리더모듈(210)은 가시광 무선통신을 위한 송신 데이터를 판독한다.

데이터 리더모듈(210)에 의해 판독된 송신 데이터는 비트 변환모듈(220)로 제공되고, 비트 변환모듈(220)에서 판독된 송신 데이터의 비트를 미리 정해진 특정 블록 크기의 다른 비트로 변환할 수 있다.

예를 들면, 송신 데이터가 4 비트인 것으로 가정할 경우, 4 비트의 변환 가능한 다른 비트는 4B5B 코드에 따른 5 비트 또는 M-4B5B 코드에 따른 5 비트가 될 수 있다.

변조모듈(230)은 다른 비트로 변환된 송신 데이터의 심볼들 중에서 가시광 무선통신의 가시광 출력과 대응되는 특정 심볼 구간(예: 'H' 심볼이 배열된 위치 구간)을 변조한다.

이때, 변조모듈(230)은 위 언급된 특정 심볼 구간(예: 'H' 심볼이 배열된 위치 구간)을 형성하는 특정 심볼의 수에 비례하여 특정 심볼 구간의 크기를 조절한다. 즉, 여기서 특정 심볼 구간의 크기를 조절한다는 것은 특정 심볼(예: 'H' 심볼)에 대응하여 발광모듈 드라이버(110)에서 출력되기 위한 출력전류의 크기를 조절하는 것을 의미한다.

또한, 발광모듈 드라이버(110)에서 출력되기 위한 출력전류의 크기는 해당 송신 데이터에 포함된 특정 심볼(예: 'H' 심볼)의 수에 따라 비례적으로 변동 조절되는 것이며, 특정 심볼(예: 'H' 심볼)의 수가 감소하는 것에 대응하여 출력전류의 크기는 증가하고, 특정 심볼(예: 'H' 심볼)의 수가 증가하는 것에 대응하여서는 출력전류의 크기가 감소할 수 있다.

도 5는 도 1의 송신기로 변조된 송신 데이터가 전달되는 경로를 일 실시 예로 나타내는 구성도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가시광 무선통신 송신기를 나타내는 구성도이다.

도 5를 참조하면, 가시광 무선통신 송신기(100)는 통신망에 연결된 외부 장치(300)로부터 변조된 송신 데이터 및 제어신호를 수신할 수 있다. 여기서, 통신망은 유선망 또는 무선망이거나, 유선 및 무선망으로 조합된 형태가 될 수 있다. 또한, 통신망이 유선망 또는 무선망으로 구성되는 경우, 여러 타입의 유선망이 조합된 형태 또는 여러 타입의 무선망이 조합된 형태로도 구성되는 것이 가능하다.

외부 장치(300)는 송신 데이터의 변조를 위한 변조기(200)와, 변조된 송신 데이터를 통신망에 실어 송신기(100)까지 전달하기 위한 신호 형태로 변환하기 위한 컨버터를 포함할 수 있다.

도 6을 참조하면, 가시광 무선통신 송신기(400)는 변조기(200)(410)와, 컨버터(420)를 자체적으로 포함하는 구성도 가능하며, 이러한 구성의 가시광 무선통신 송신기(100)는 송신 데이터를 수신하는 경우, 수신된 송신 데이터에 대한 변환 및 변조를 실행하고, 실행 결과로서 생성된 변조 송신 데이터를 아날로그 신호로 컨버팅한 후 컨버팅된 아날로그 신호를 발광모듈 드라이버(110)에 제공함에 따라, 수신된 송신 데이터의 가시광 무선통신 송출 한다.

도 7은 가시광 무선통신에서 플리커의 발생 메커니즘을 나타내는 예시도이다.

도 7을 참조로, 가시광 무선통신에서의 플리커의 발생 메커니즘을 구체적으로 살펴볼 필요가 있다. 플리커는 인간의 눈이 감지할 수 있는 주기적 또는 비주기적 광원의 밝기 변화를 의미하며, 가시광 무선통신의 세기 변조된 광을 방사하는 송신기(100)에서는 가시광 무선통신의 데이터 전송 메커니즘과 같이 크게 두 종류의 플리커가 나타날 수 있다.

첫번째는, 가시광 무선통신의 디지털 전송에서 통신 데이터의 프레임 내에 존재하는 비트 '0'과 비트 '1'이 발광모듈(120)의 출력 관점에서 서로 다른 평균 밝기를 가질 때 발생하는 프레임 내부에서의 플리커이다.

두번째는, 실제 통신 데이터가 전송되는 구간과 데이터가 전송되지 않는 아이들 구간(Idle time)이 발광모듈(120)의 출력 관점에서 서로 다른 평균 밝기를 가지거나 데이터 전송 구간 각각이 서로 다른 평균 밝기를 보일 때 발생하는 프레임 상호 간의 플리커이다.

이와 같은 플리커는 플리커 발생 메커니즘에 따라 프레임 내부에서의 플리커를 방지하기 위한 기술과, 프레임 상호 간의 플리커를 방지하기 위한 기술로 구분할 수 있다. 프레임 내부에서의 플리커를 방지하기 위한 기술들은 구체적 방식별로 라인 코딩을 이용하는 방법들과 변조 방법을 이용하는 방법으로 분류할 수 있다.

즉, 라인 코딩을 이용하는 방법들은 'Manchester 코드, 4B5B, M-4B5B 및 4B6B' 로 구분 가능하고, 변조 방법은 'VPPM 코드'가 있다.

먼저, 'Manchester 코드'는 이더넷 등의 통신 방법에 응용되는 기술로서 디지털 비트 '1'과 '0'을 부호화하는 기술이다. 이 코드는 DC 밸런싱 코드로서 디지털 비트 '1'과 '0'에서 항상 변이가 발생하기 때문에 강한 클럭 스펙트럼 성분을 가지고 있으며, 이에 따라 클럭을 쉽게 복원할 수 있다.

한편, 'Manchester 코드'를 OOK 변조 방법과 함께 가시광 무선통신을 위한 발광모듈(120)에 적용하면 발광모듈(120)에서 출력되는 광 출력 파형이 비트 '1'과 '0'에서 동일한 평균 밝기를 가진다. 이에, 'Manchester 코드'는 가시광 무선통신에서 프레임 내부 플리커를 방지하는 것이 가능하나, 스위칭 회수가 다른 방식들에 비해 증가한다.

도 8은 VPPM 라인코드 방식의 가시광 무선통신을 나타내는 예시도이다.

도 8을 참고하면, VPPM 라인코드는 프레임 내부 플리커 방생을 차단하고 광원의 밝기를 조절하기 위해 2-PPM 변조와 PWM 변조로부터 착안된 변조 방식이다. 2-PPM 변조는 펄스의 위치에 따라 비트 '0'과 비트 '1'을 나타내는 것으로서 'Manchester 코드'의 광 출력과 유사하게 비트 '1'과 비트 '0에서 동일한 평균 밝기를 제공한다. 이를 통해, VPPM 라인코드는 플리커 발생의 차단이 가능하다.

그리고, PWM 변조는 펄스의 폭을 변화시킴으로서 광원의 밝기를 조절한다. VPPM 라인코드는 펄스의 위치에 따라 비트 '0'과 비트 '1'을 표시한다는 점에서 2-PPM과 유사하고, 사용자가 원하는 밝기에 따라 펄스의 폭이 도 9와 같이 변화될 수 있다는 점에서 PWM 변조와 유사하다.

VPPM 라인코드의 경우, 한 비트씩 전송하며, 비트 '0'을 전송하는 경우에는 펄스의 위치가 주기 내 앞쪽에 위치하고, 주기 내 앞쪽에 위치한 펄스는 심볼 'L'로 할 수 있다.

또한, 비트 '1'을 전송하는 경우에는 펄스의 위치가 주기 내 뒤쪽에 위치하고, 주기 내 뒤쪽에 위치한 펄스는 심볼 'H'로 할 수 있다.

즉, VPPM 라인코드는 플리커 완화와 디밍 조절이 가능하지만 클럭 레이트가 증가함에 따른 스위칭 손실이 유발된다.

도 10은 4B5B 코드 및 M-4B5B 코드의 변환 테이블을 나타내는 예시도이다.

도 10을 참고로, M-4B5B 코드는 가시광 무선통신에서 프레임 내부 플리커를 완화하기 위해 4B5B 코드를 변형한 것이다.

4B5B 코드는 4비트로 나타낼 수 있는 16개의 심볼들을 도 10과 같은 변환 테이블에 따라 5비트로 변환한다. 그러나, M-4B5B 코드는 4비트로 나타낼 수 있는 16개의 심볼들을 도 10과 같이 5비트로 변환한다는 점에서는 4B5B 코드와 동일하지만, 5비트로 나타낼 수 있는 32개 조합 중 프레임 내부 플리커를 완화하기 위해 비트 '1'과 비트 '0'이 3:2(8개) 혹은 2:3(8개)의 비율로 존재하는 16개의 조합을 선택하여 변환한다는 점에서 4B5B 코드와 상이하다.

즉, 4B5B 코드는 4비트를 비트 '1'과 비트 '0'이 4:1(5개), 3:2(7개), 2:3(4개의 비율을 갖는 16개의 5비트 조합 코드로 변환하기 때문에 NRZ-OOK 변조방법을 가정할 때, 16개의 심볼들에서 최대 평균 밝기는 도 11의 (a) 도면에 도시된 바와 같이 80%를 나타내고, 최소 평균 밝기는 40%를 나타낸다.

그러나, M-4B5B 코드는 5비트로 변환된 16개의 심볼들에서 비트 '1'과 비트 '0'의 비율이 항상 3:2 혹은 2:3이므로 평균 밝기가 도 11의 (b) 도면에 도시된 바와 같이 60%(3:2) 혹은 40%(2:3)을 나타낸다. 이로써 평균 밝기 차이가 4B5B 코드에 비해 경감되는 특징이 있다.

도 12는 4B6B 코드의 변환 테이블을 나타내는 예시도이다.

도 12를 참고하면, 4B6B 코드는 M-4B5B 코드보다 플리커 방지를 더 강력하게 실행하는 것이 가능하다.

구체적으로, 4B6B 코드는 4비트로 나타낼 수 있는 16개의 심볼들을 도 12의 변환 테이블에 따라 6비트로 변환한다. 이때, 4B6B 코드는 6비트로 나타낼 수 있는 64개의 조합 중 프레임 내부 플리커를 제거하기 위해 비트 '1'과 비트 '0'이 3:3의 동일 비율로 존재하는 16개의 조합을 선택하여 변환한다.

즉, 4B6B 코드는 6비트로 변환된 16개의 심볼들에서 비트 '1'과 비트 '0의 비율이 3:3으로 동일하기 때문에, 16개 심볼들의 평균 밝기는 도 13의 (b) 도면에 도시된 바와 같이 모두 50%를 나타내게 되며, 이로써 심볼들 사이에서 평균 밝기 차이가 발생하지 않는다는 특징이 있다.

한편, 프레임 상호 간 플리커는 실제 통신 데이터가 전송되는 구간과 데이터가 전송되지 않는 아이들 구간이 서로 다른 평균 밝기를 보이거나 혹은 데이터 전송 구간 각각이 서로 다른 평균 밝기를 보일 때 발생하는 플리커를 나타낸다.

아이들 패턴은 데이터 프레임들의 평균 밝기는 동일하다는 가정하에, 데이터 전송 구간과 아이들 구간 사이의 평균 밝기를 동일하게 유지할 수 있도록 아이들 구간에 삽입하는 임의의 비트 패턴을 가르킨다.

도 14는 VPPM 라인코드 방식의 변조 회로를 나타내는 회로도이다.

도 14에 도시된 바와 같이, VPPM 라인코드 방식의 변조 회로는 ① 포트로 전류가 인가되는지 여부에 따라 'K'의 다이오드를 거쳐 전류가 전달되는 회로 구성 또는 'K'의 다이오드를 거쳐 전류가 전달되지 않는 회로 구성으로 구분된다.

즉, 송신 데이터가 '001110'인 경우, 송신 데이터인 '001110' 중에서 첫번째 비트인 '0'에 대한 변조 시, 해당 주기의 앞쪽 시점에 ① 포트로 인가되는 전류를 차단하여 'K'의 다이오드를 거쳐 전류가 전달되는 회로 구성을 구현한다. 이후, 해당 주기의 뒤쪽 시점이 도래하면 ① 포트로 전류를 재인가한다.

또한, 송신 데이터인 '001110' 중에서 두번째 비트인 '0'에 대한 변조 시, 해당 주기의 앞쪽 시점에 ① 포트로 인가되는 전류를 차단하여 'K'의 다이오드를 거쳐 전류가 전달되는 회로 구성을 구현한다. 이후, 해당 주기의 뒤쪽 시점이 도래하면 ① 포트로 전류를 재인가한다.

또한, 송신 데이터인 '001110' 중에서 세번째 비트인 '1'에 대한 변조 시, 해당 주기의 뒤쪽 시점에 ① 포트로 인가되는 전류를 차단하여 'K'의 다이오드를 거쳐 전류가 전달되는 회로 구성을 구현한다. 이후, 해당 주기의 종료 시에 ① 포트로 전류를 재인가한다.

이러한 과정을 반복함에 따라, 'Q' 에서 송신 데이터인 '001110'에 대한 VPPM 라인코드가 생성된다.

그리고, ② 포트로 전류 인가 여부에 따라, 'Q'의 VPPM 라인코드를 회로 외부로 출력할 것인지 보류하는 것이 가능하다.

도 15는 VPPM 라인코드 방식에서의 스위칭 손실을 나타내는 그래프이다.

도 15에 도시된 그래프는 'SUD50P04-09L' 스위칭 소자를 VPPM 라인코드 방식에 적용한 경우에 대한 것이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 'SUD50P04-09L' 스위칭 소자의 90도 발열 지점에서 35V 정도인 것으로 확인된다.

도 16은 M-4B5B 코드 방식에서의 스위칭 손실을 나타내는 그래프이다.

도 16에 도시된 그래프는 'SUD50P04-09L' 스위칭 소자를 M-4B5B 코드 방식에 적용한 경우에 대한 것이다.

도 16에 도시된 바와 같이, 'SUD50P04-09L' 스위칭 소자의 90도 발열 지점에서 50V 정도인 것으로 확인된다. 도 15와 같이 'SUD50P04-09L' 스위칭 소자에 35V가 소요된 경우에는 45도의 발열이 발생하는 것으로 확인된다.

즉, 도 15 및 도 16의 결과를 비교하면, VPPM 라인코드 보다 M-4B5B 코드의 스위칭 효율이 우수하다는 것을 알 수 있다.

한편, 4B6B 코드도 위에서 언급된 바와 같이, 스위칭 효율면에서는 한계가 있다는 점이 확인된다.

따라서, 송신 데이터에 포함된 특정 심볼(예: H 심볼)의 수에 비례하여 발광모듈 드라이버(110)의 출력전류를 조절함으로써, 가시광 무선통신의 송신 과정에서 'H' 비트의 수와 'L' 비트의 수 비율이 일정하지 않은 블록 코딩으로 비트 변환을 한다고 하더라도, 플리커 현상을 차단하는 것이 가능한 본 발명의 변조 구성은 M-4B5B 코드에 적용하는 것이 가능하다.

다른 예로서, 본 발명의 변조 구성을 4B5B 코드에 적용하는 것도 가능하다.

이는, 가시광 무선통신의 송신 데이터가 4 비트인 경우를 일례로 든 것이고, 송신 데이터를 다른 비트(예: 8 비트 또는 16 비트 등)으로 설정할 경우, 본 발명의 변조 구성이 적용되는 코드 또한 전술한 방식을 적용함에 따라 확장 가능하다.

도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 변조 회로를 나타내는 회로도이다.

도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변조 회로는 M-4B5B 코드를 기초로 구성될 수 있다.

즉, M-4B5B 코드의 경우, H 심볼의 수가 2개 또는 3개이다.

이에, 도 17과 같이 변조 회로로 구성된 변조기(200)의 변환모듈(220)은 출력전류의 크기를 40%로 설정하기 위한 제1 변조채널부(231), 출력전류의 크기를 60%로 설정하기 위한 제2 변조채널부(232) 및 송신 데이터의 특정 심볼(예: H 심볼)의 수에 비례하여 제1 변조채널부의 출력 또는 제2 변조 채널부의 출력을 제공받아 송신 데이터의 특정 심볼 구간에 대한 크기를 변조하여 출력하는 매핑부(233)를 포함한다.

제1 변조채널부(231)는 출력전류의 크기를 40%로 설정하기 위한 전류 콘트롤이 입력되는 제1 입력포트(①) 및 송신 데이터의 특정 심볼(예: H 심볼)의 수에 따라 제1 변조채널부(231)의 출력을 스위칭하기 위한 제2 입력포트(③)를 포함한다.

예를 들어, M-4B5B 코드로 비트 변환된 송신 데이터가 '00101'인 경우, 제1 변조채널부의 제2 입력포트(③)는 제1 변조채널부(231)의 출력을 오프 상태로 제어하는 스위칭 입력이 인가된다. 즉, M-4B5B 코드로 비트 변환된 송신 데이터가 '00101'인 경우에는 발광모듈(120)로부터 방사되는 광 출력 비율이 60%가 되어야 하기 때문에 제2 변조 채널부(232)의 출력이 온 상태로 하고 제1 변조채널부의 출력은 오프 상태로 하여 H 심볼이 2개인 송신 데이터로 인한 가시광 출력 레벨이 60%가 되도록 한다.

제2 변조채널부(232)는 출력전류의 크기를 60%로 설정하기 위한 전류 콘트롤이 입력되는 제1 입력포트(②) 및 송신 데이터의 특정 심볼(예: H 심볼)의 수에 따라 제2 변조채널부(232)의 출력을 스위칭하기 위한 제2 입력포트(④)를 포함한다.

예를 들어, M-4B5B 코드로 비트 변환된 송신 데이터가 '10011'인 경우, 제2 변조채널부(232)의 제2 입력포트(④)는 제2 변조채널부(232)의 출력을 오프 상태로 제어하는 스위칭 입력이 인가된다. 즉, M-4B5B 코드로 비트 변환된 송신 데이터가 '10011'인 경우에는 발광모듈(120)로부터 방사되는 광 출력 비율이 60%가 되어야 하기 때문에 제1 변조채널부(231)의 출력이 온 상태로 하고 제2 변조채널부(232)의 출력은 오프 상태로 하여 H 심볼이 3개인 송신 데이터로 인한 가시광 출력 레벨이 60%가 되도록 한다.

한편, 다른 예로 본 발명의 변조 회로는 4B5B 코드를 기초로 구성될 수 있다.

즉, 4B5B 코드의 경우, H 심볼의 수가 2개, 3개 또는 4개이다.

이에, 변조기(200)의 변환모듈(220)은 출력전류의 크기를 40%로 설정하기 위한 제1 변조채널부, 출력전류의 크기를 60%로 설정하기 위한 제2 변조채널부, 출력전류의 크기를 80%로 설정하기 위한 제3 변조채널부 및 송신 데이터의 특정 심볼(예: H 심볼)의 수에 비례하여 제1 변조채널부의 출력, 제2 변조채널부 또는 재3 변조채널부의 출력을 제공받아 송신 데이터의 특정 심볼 구간에 대한 크기를 변조하여 출력하는 매핑부를 포함한다.

제1 변조채널부는 출력전류의 크기를 40%로 설정하기 위한 전류 콘트롤이 입력되는 제1 입력포트 및 송신 데이터의 특정 심볼(예: H 심볼)의 수에 따라 제1 변조채널부의 출력을 스위칭하기 위한 제2 입력포트를 포함한다.

예를 들어, 4B5B 코드로 비트 변환된 송신 데이터가 '11110'인 경우, 제1 변조채널부의 제2 입력포트는 제1 변조채널부의 출력을 온 상태로 제어하는 스위칭 입력이 인가된다. 즉, 4B5B 코드로 비트 변환된 송신 데이터가 '11110'인 경우에는 발광모듈(120)로부터 방사되는 광 출력 비율이 80%가 되어야 하기 때문에 제1 변조 채널부의 출력이 온 상태로 하고 제2 변조채널부 및 제3 변조채널부의 출력은 오프 상태로 하여 H 심볼이 4개인 송신 데이터로 인한 가시광 출력 레벨이 80%가 되도록 한다.

제2 변조채널부는 출력전류의 크기를 60%로 설정하기 위한 전류 콘트롤이 입력되는 제1 입력포트 및 송신 데이터의 특정 심볼(예: H 심볼)의 수에 따라 제2 변조채널부의 출력을 스위칭하기 위한 제2 입력포트를 포함한다.

예를 들어, 4B5B 코드로 비트 변환된 송신 데이터가 '10101'인 경우, 제2 변조채널부의 제2 입력포트는 제2 변조채널부의 출력을 온 상태로 제어하는 스위칭 입력이 인가된다. 즉, 4B5B 코드로 비트 변환된 송신 데이터가 '10101'인 경우에는 발광모듈(120)로부터 방사되는 광 출력 비율이 80%가 되어야 하기 때문에 제2 변조채널부의 출력이 온 상태로 하고 제1 변조채널부의 출력 및 제3 변조채널부의 출력은 오프 상태로 하여 H 심볼이 3개인 송신 데이터로 인한 가시광 출력 레벨이 80%가 되도록 한다.

제3 변조채널부는 출력전류의 크기를 80%로 설정하기 위한 전류 콘트롤이 입력되는 제1 입력포트 및 송신 데이터의 특정 심볼(예: H 심볼)의 수에 따라 제3 변조채널부의 출력을 스위칭하기 위한 제2 입력포트를 포함한다.

예를 들어, 4B5B 코드로 비트 변환된 송신 데이터가 '01001'인 경우, 제3 변조채널부의 제2 입력포트는 제3 변조채널부의 출력을 온 상태로 제어하는 스위칭 입력이 인가된다. 즉, 4B5B 코드로 비트 변환된 송신 데이터가 '01001'인 경우에는 발광모듈(120)로부터 방사되는 광 출력 비율이 80%가 되어야 하기 때문에 제3 변조채널부의 출력이 온 상태로 하고 제1 변조채널부의 출력 및 제2 변조채널부의 출력은 오프 상태로 하여 H 심볼이 2개인 송신 데이터로 인한 가시광 출력 레벨이 80%가 되도록 한다.

도 18은 본 발명의 변조 방식을 적용하기 전의 4B5B 코드 파형과 적용 후의 4B5B 코드 파형을 일례로 나타내는 신호 파형도이다.

도 18의 (a)도면에 도시된 바와 같이, 'H', 'L' 비율이 불균형으로 인한 플리커 현상이 유발된다. 즉, '0'에 대한 송신 데이터에서 '1'에 대한 송신 데이터로 변경될 때, 발광모듈(120)로부터 출력되는 밝기 차이가 2배 차이를 이룸에 따라, 플리커 현상이 명확하게 유발된다.

반면에, 도 18의 (b)도면에 도시된 바와 같이, 'H', 'L' 비율이 불균형이라고 하더라도 40%용 출력 전류원과 80%용 출력 전류원을 'H' 심볼의 수에 따라 선택적으로 적용함으로써, 플리커 현상을 방지하는 것이 가능하다.

그리고, 도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 무선통신 송신 과정을 나타내는 순서도이다.

도 19에 도시된 바와 같이, 가시광 무선통신 송신방법은 가시광 무선통신을 위한 송신 데이터를 수신하고(S1), S1 단계에서 수신된 송신 데이터를 판독하여 송신 데이터의 비트를 미리 정해진 특정 블록 크기의 다른 비트로 변환한다(S3).

S3 단계에서, 비트 변환된 송신 데이터로부터 'H' 심볼의 수를 결정한다(S5).

이후, 상기 비트 변환이 M-4B5B 코드에 기반하여 실행된 것으로 가정할 경우, S5 단계에서 결정된 'H' 심볼의 수가 2개 또는 3개인지를 결정한다(S7).

이후, S7 단계에서 결정된 'H' 심볼의 수가 2개인 경우 송신 데이터의 광 출력 레벨이 'H' 심볼의 수가 2개인 것에 비례하여 증가시키는 변조를 하고, S7 단계에서 결정된 'H' 심볼의 수가 3개인 경우 송신 데이터의 광 출력 레벨이 'H' 심볼의 수가 3개인 것에 비례하여 감소시키는 변조를 한다(S9 또는 S7-1).

이후, 변조된 송신 데이터를 발광모듈 드라이버(110)로 제공하여 발광모듈 드라이버(110)의 구동을 통해 발광모듈(120)로부터 상기 변조된 송신 데이터에 기초한 가시광 변조신호가 광 출력되도록 한다(S11).

이후, 가시광 무선통신이 종료되면 전술한 각 단계들의 실행도 종료된다(S13).

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명은 가시광 무선통신의 송신 과정에서 'H' 비트의 수와 'L' 비트의 수 비율이 일정하지 않은 블록 코딩으로 비트 변환을 한다고 하더라도, 플리커 현상을 차단할 수 있는 가시광 무선통신 송신기, 변조기, 그리고 이에 적용되는 제어 방법을 제공하기 위한 것으로, 현재 개발된 기존의 가시광 무선통신에 바로 적용하여 실제로 구현이 가능한, 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

100, 400: 송신기 110, 430: 발광모듈 드라이버
120, 440: 발광모듈 200: 변조기
210: 데이터 리더모듈 220: 비트 변환모듈
230: 변조모듈 300: 외부 장치
420: DAC 500: 수신기

Claims (13)

1. 가시광 무선통신을 위한 송신 데이터와 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호에 따라 상기 송신 데이터로부터 비트 변환된 심볼별로 펄스가 변동되는 펄스 신호를 생성하는 발광모듈 드라이버;
   상기 생성된 펄스 신호에 따라 출력전류를 조절하는 파워 조절부; 및
   상기 발광모듈 드라이버의 출력전류에 의해 구동되어 가시광 변조신호를 생성하고, 상기 생성된 가시광 변조신호를 출력하는 발광모듈을 포함하되,
   상기 파워 조절부는 상기 출력전류의 생성과 대응되는 상기 송신 데이터의 심볼이 상기 송신 데이터에 포함된 개수에 따라 상기 출력전류를 조절하는 가시광 무선통신 송신기.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 송신 데이터의 심볼 수와 상기 출력전류 간에는 비례 관계가 성립하고, 상기 비례 관계는 상기 송신 데이터의 심볼 수가 감소될 때 상기 출력전류가 감소된 송신 데이터의 심볼 수에 비례하여 증가되고, 상기 송신 데이터의 심볼 수가 증가될 때 상기 출력전류가 증가된 송신 데이터의 심볼 수에 비례하여 감소되는 것을 의미하는 가시광 무선통신 송신기.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 송신 데이터의 비트 변환 방식은 미리 정해진 특정 블록 크기로 코딩되는 블록 코딩 방식인 가시광 무선통신 송신기.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 송신 데이터의 비트 변환, 및 상기 출력전류의 생성과 대응되는 상기 송신 데이터의 심볼 구간을 변조하는 변조기를 더 포함하는 가시광 무선통신 송신기.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 변조기로부터 출력되는 변조된 송신 데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 아날로그 신호를 상기 발광모듈 드라이버로 제공하는 컨버터를 더 포함하는 가시광 무선통신 송신기.
6. 가시광 무선통신을 위한 송신 데이터를 판독하는 데이터 리더모듈;
   상기 판독된 송신 데이터의 비트를 미리 정해진 특정 블록 크기의 다른 비트로 변환하는 비트 변환 모듈; 및
   상기 다른 비트로 변환된 송신 데이터의 심볼들 중에서 상기 가시광 무선통신의 가시광 출력과 대응되는 특정 심볼 구간을 변조하는 변조모듈을 포함하되,
   상기 변조모듈은,
   상기 특정 심볼 구간을 형성하는 특정 심볼의 수에 비례하여 상기 특정 심볼 구간의 크기를 조절하는 가시광 무선통신에 사용되는 변조기.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 변조모듈은 상기 특정 심볼의 수가 감소될 때 상기 특정 심볼 구간의 크기를 감소된 특정 심볼의 수에 비례하여 증가시키고, 상기 특정 심볼의 수가 증가될 때 상기 특정 심볼 구간의 크기를 증가된 특정 심볼의 수에 비례하여 감소시키는 가시광 무선통신에 사용되는 변조기.
8. 제6 항에 있어서,
   상기 변조모듈은,
   상기 특정 심볼 구간의 크기를 결정하기 위한 출력전류원 회로로 구성되는 적어도 둘의 변조채널부; 및
   각 변조채널부의 출력을 제공받아 상기 송신 데이터의 특정 심볼 구간에 대한 크기를 변조하여 출력하는 매핑부를 포함하는 가시광 무선통신에 사용되는 변조기.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 적어도 둘의 변조채널부는 상기 특정 심볼의 수와 동일한 개수로 구성되는 가시광 무선통신에 사용되는 변조기.
10. 제8 항에 있어서,
    상기 변조채널부는,
    상기 특정 심볼 구간의 크기를 결정하기 위한 전류 콘트롤이 입력되는 제1 입력포트; 및
    상기 특정 심볼의 수에 따라 해당 변조채널부의 출력을 스위칭하는 제2 입력포트를 포함하는 가시광 무선통신에 사용되는 변조기.
11. 제6 항에 있어서,
    상기 비트 변환 모듈은 4B5B 코드 또는 M-4B5B 코드를 통해 비트 변환하는 가시광 무선통신에 사용되는 변조기.
12. 가시광 무선통신을 위한 송신 데이터를 판독하는 단계;
    판독된 송신 데이터의 비트를 미리 정해진 특정 블록 크기의 다른 비트로 변환하는 단계; 및
    상기 다른 비트로 변환된 송신 데이터의 심볼들 중에서 상기 가시광 무선통신의 가시광 출력과 대응되는 특정 심볼 구간을 변조하는 단계를 포함하되,
    상기 변조하는 단계는,
    상기 특정 심볼 구간을 형성하는 특정 심볼의 수에 비례하여 상기 특정 심볼 구간의 크기를 조절하는 단계를 포함하는 가시광 무선통신 제어 방법.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 조절하는 단계는 상기 특정 심볼의 수가 감소될 때 상기 특정 심볼 구간의 크기를 감소된 특정 심볼의 수에 비례하여 증가시키고, 상기 특정 심볼의 수가 증가될 때 상기 특정 심볼 구간의 크기를 증가된 특정 심볼의 수에 비례하여 감소시키는 단계를 포함하는 가시광 무선통신 제어 방법.
    

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