KR20170060955A

KR20170060955A - 가시광 통신 시스템 및 그 시스템에서의 전송 제어 방법

Info

Publication number: KR20170060955A
Application number: KR1020150165759A
Authority: KR
Inventors: 이계산; 한두희; 김균탁; 신현송
Original assignee: 경희대학교 산학협력단
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2017-06-02
Also published as: KR101856175B1; WO2017091035A1; EP3382907A4; EP3382907A1; US20180269969A1; US10439717B2

Abstract

가시광 통신 시스템 및 그 시스템에서의 전송 제어 방법이 개시된다.
이 시스템에서 전송 제어 서버는 영상 데이터를 입력받아서 SVC 비트스트림의 계층 신호로 인코딩하고, 상기 SVC 비트 스트림의 계층별 신호의 중요도에 따라 수신 장치로부터 피드백되는 간섭량에 따른 채널 상태에 따라 결정되는 채널별 우선순위에 대응되는 채널의 복수의 조명으로 상기 계층별 신호를 할당하여 전송하도록 제어를 수행한다. 수신 장치는 상기 복수의 조명으로부터 전송되는 SVC 비트스트림의 영상 신호를 수신하여 SVC 디코딩하여 영상 데이터를 생성하고, 수신되는 영상 신호의 채널별로 측정되는 수신 전력에 기초하여 채널별 간섭량을 산출하여 상기 전송 제어 서버로 피드백한다. 여기서, 상기 수신 장치는 채널의 간섭량이 상대적으로 높은 채널에 대해 채널 상태가 더 좋은 것으로 판단하여 상기 전송 제어 서버로 피드백하고, 상기 전송 제어 서버는 우선순위가 높은 채널의 조명에 대해 중요도가 높은 계층 신호를 할당하며, 또한, 상기 수신 장치는 간섭량이 일정 임계값 미만인 채널을 전송이 불가한 채널로 설정하여 상기 전송 제어 서버로 피드백하고, 상기 전송 제어 서버는 상기 전송이 불가한 채널에 해당하는 조명에 대해서는 계층 신호를 할당하지 않도록 우선순위 결정시 해당 채널을 제외한다.

Description

가시광 통신 시스템 및 그 시스템에서의 전송 제어 방법{VISIBLE LIGHT COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING TRANSMISSION IN THE SAME}

본 발명은 가시광 통신 시스템 및 그 시스템에서의 전송 제어 방법에 관한 것이다.

SVC(Scalable Video Coding) 기법은 영상 전송 시스템이 영상을 다수의 단말에 전송해야 하는 상황에서 효과적인 방법으로 주목받고 있다.

영상 전송 시스템이 전송하는 영상을 수신하는 단말의 종류와 요구 성능이 다르기 때문에 하나의 품질만을 가지는 영상으로는 다양한 용도에 맞게 사용하기 어렵다.

SVC 기법은 영상을 전송하는데 있어 다양한 프레임과 여러 종류의 해상도를 가진 다수의 영상을 전송함으로써, 수신하는 단말에 맞게 영상을 선택하고 재생할 수 있게 한다.

SVC 기법에서는 영상 재생에 대한 최소한의 신호인 기본(Base) 계층과 기본 계층에 결합하여 수신된 영상 품질을 향상시키는 역할을 담당하는 N(N은 자연수임)개의 향상(Enhanced) 계층으로 구분된다.

이러한 두 종류 계층의 신호는 서로 다른 중요도를 가지며, 요구되는 BER(Bit Error Rate) 성능 역시 계층별로 차이가 있다.

SVC 기법에 따라 영상 전송 시스템에서 전송되는 영상 신호는 고품질의 동영상 정보를 통신 네트워크를 통해 전송하는데 있어, 높은 수준의 비디오 비트 스트림 부호화를 가능하게 한다.

한편, LED 등의 조명을 이용한 가시광 통신은 조명과 통신 기능을 동시에 사용 가능하기 때문에 학계와 산업계로부터 많은 주목을 받고 있는 기술이다. 특히, 전시장, 오피스, 가정 등 실내 환경에서 근거리 무선 네트워크의 일종으로 크게 주목 받고 있다.

그러나, 가시광 통신에서는 동일한 색의 조명을 사용함으로써 인접 조명간에 간섭이 발생하는 문제로 인해 다수의 조명을 통해 상기와 같은 SVC 기법에 따라 영상 신호를 전송하는 것이 쉽지 않다.

따라서, 다수의 조명이 설치된 환경에서 안정적인 조명 서비스를 제공함과 동시에 효율적인 영상 전송이 가능하도록 하는 방안이 요구되고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다수의 LED 조명이 설치된 환경에서 안정적인 조명 서비스를 제공함과 동시에 효율적인 가시광 통신 네트워크를 구성할 수 있는 가시광 통신 시스템 및 그 시스템에서의 전송 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 한 특징에 따른 송신 장치는,

영상 데이터를 입력받아서 SVC(Scalable Video Coding) 비트스트림－여기서, SVC 비트스트림은 송신되어야 하는 기본 계층 신호와 상기 기본 계층 신호에 결합되어 동영상 정보의 품질을 향상시키는 역할을 하는 적어도 하나의 향상 계층 신호로 구분됨－으로 인코딩하는 인코더; 수신 장치로부터 피드백되는 간섭량에 따른 채널 상태에 따라 채널별 우선순위를 결정하는 할당 제어부; 및 상기 할당 제어부에 의해 결정되는 채널별 우선순위에 따라 상기 인코더에서 인코딩되는 계층 신호를 할당하여 채널별로 대응되는 복수의 조명―여기서, 복수의 조명은 상기 수신 장치와 가시광 통신이 가능한 조명임―으로 할당하는 조명 할당부를 포함한다.

여기서, 상기 할당 제어부는 채널별 우선순위가 높은 채널에 중요도가 높은 계층 신호가 할당되도록 채널별 우선순위를 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 간섭량은 상기 수신 장치에서 채널별로 수신되는 수신 신호에 대해 측정된 수신 전력을 기반으로 기준 채널 신호의 수신 전력 대비 상기 기준 채널 신호를 제외한 나머지 채널 신호들의 수신 전력으로부터의 간섭량인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 할당 제어부는, 상기 수신 장치로부터 피드백되는 채널 정보 중 전송이 불가한 채널의 정보가 있는지를 판단하는 불가 채널 판단부; 및 상기 수신 장치로부터 피드백되는 채널 정보와 상기 불가 채널 판단부에 의한 판단 결과를 사용하여 채널별 우선순위를 결정하는 우선순위 결정부를 포함하며, 상기 우선순위 결정부는 상기 불가 채널 판단부에 의해 전송이 불가한 채널이 있는 것으로 판단되는 경우 상기 전송이 불가한 채널을 제외하고 나머지 채널들에 대해서만 채널별 우선순위를 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 수신 장치는,

복수의 조명―여기서, 복수의 조명은 가시광 통신이 가능한 조명임―으로부터 송신되는 SVC 비트 스트림－여기서, SVC 비트스트림은 송신되어야 하는 기본 계층 신호와 상기 기본 계층 신호에 결합되어 동영상 정보의 품질을 향상시키는 역할을 하는 적어도 하나의 향상 계층 신호로 구분됨－의 영상 신호 각각의 수신 전력을 측정하는 전력 측정부; 상기 전력 측정부에 의해 측정되는 각 수신 전력을 사용하여 채널별 간섭량을 각각 산출하고, 산출되는 채널별 간섭량에 의해 판단되는 채널 상태 정보를 상기 복수의 조명에 대한 전송 제어를 수행하는 전송 제어 서버로 피드백하는 간섭량 산출부; 상기 영상 신호 각각에 대해 동일 간섭 채널 간섭 제거를 수행하는 간섭 제거부; 상기 간섭량 산출부에서 판단되는 상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 간섭 제거부에서 간섭이 제거된 신호를 SVC 비트 스트림의 계층 신호로 할당하여 출력하는 계층 할당부; 및 상기 계층 할당부에서 출력되는 SVC 비트스트림을 결합하여 영상 데이터로서 출력하는 디코더를 포함한다.

여기서, 상기 간섭량 산출부는 산출되는 간섭량이 큰 채널이 간섭량이 작은 채널에 비해 채널 상태가 더 좋은 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 간섭량 산출부는 채널에 대해 산출되는 간섭량이 일정 임계값 미만인 경우 해당 채널을 전송이 불가한 채널로 설정하여 상기 전송 제어 서버로 피드백하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 간섭량은 DUR(Desired-to-Undesired power Ratio)에 의해 산출되는 값인 것을 특징으로 하는 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 전송 제어 방법은,

가시광 통신 시스템이 복수의 조명을 사용한 영상 신호의 전송을 제어하는 방법으로서, 상기 복수의 조명으로부터 SVC 비트스트림－여기서, SVC 비트스트림은 송신되어야 하는 기본 계층 신호와 상기 기본 계층 신호에 결합되어 동영상 정보의 품질을 향상시키는 역할을 하는 적어도 하나의 향상 계층 신호로 구분됨－의 영상 신호를 수신하는 수신 장치로부터 간섭량에 따른 채널 상태의 정보를 피드백받는 단계; 상기 채널 상태 정보에 기초하여 채널별 우선순위를 결정하는 단계; 및 상기 채널별 우선순위와 송신할 영상 데이터에 해당되는 SVC 비트 스트림의 계층별 중요도에 기초하여 상기 SVC 비트 스트림의 계층 신호를 상기 복수의 조명으로 할당하여 상기 수신 장치로 송신하도록 제어하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 채널별 우선순위를 결정하는 단계에서, 상기 수신 장치로부터 피드백되는 정보 중 전송이 불가한 채널에 대한 정보가 있는 경우, 상기 전송이 불가한 채널을 제외한 나머지 채널들에 대해 우선순위를 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수신 장치에서의 간섭량은 채널별로 수신되는 수신 신호에 대해 측정된 수신 전력을 기반으로 기준 채널 신호의 수신 전력 대비 상기 기준 채널 신호를 제외한 나머지 채널 신호들의 수신 전력으로부터의 간섭량인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전송이 불가한 채널은 상기 간섭량이 일정 임계값 미만인 채널인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 가시광 통신 시스템은,

영상 데이터를 입력받아서 SVC(Scalable Video Coding) 비트스트림－여기서 SVC 비트스트림은 송신되어야 하는 기본 계층 신호와 상기 기본 계층 신호에 결합되어 동영상 정보의 품질을 향상시키는 역할을 하는 적어도 하나의 향상 계층 신호로 구분됨－으로 인코딩하고, 상기 SVC 비트 스트림의 계층별 신호의 중요도에 따라 수신 장치로부터 피드백되는 간섭량에 따른 채널 상태에 따라 결정되는 채널별 우선순위에 대응되는 채널의 복수의 조명으로 상기 계층별 신호를 할당하여 전송하도록 제어를 수행하는 전송 제어 서버; 및 상기 복수의 조명으로부터 전송되는 SVC 비트스트림의 영상 신호를 수신하여 SVC 디코딩하여 영상 데이터를 생성하고, 수신되는 영상 신호의 채널별로 측정되는 수신 전력에 기초하여 채널별 간섭량을 산출하여 상기 전송 제어 서버로 피드백하는 수신 장치를 포함한다.

여기서, 상기 전송 제어 서버는, 영상 데이터를 SVC 비트스트림으로 인코딩하는 인코더; 상기 수신 장치로부터 피드백되는 간섭량에 따른 채널 상태에 따라 채널별 우선순위를 결정하는 할당 제어부; 및 상기 할당 제어부에 의해 결정되는 채널별 우선순위에 따라 상기 인코더에서 인코딩되는 계층 신호를 할당하여 채널별로 대응되는 복수의 조명으로 할당하는 조명 할당부를 포함한다.

또한, 상기 수신 장치는, 상기 복수의 조명으로부터 송신되어 수신되는 영상 신호 각각의 수신 전력을 측정하는 전력 측정부; 상기 전력 측정부에 의해 측정되는 각 수신 전력을 사용하여 채널별 간섭량을 각각 산출하고, 산출되는 채널별 간섭량에 의해 판단되는 채널 상태 정보를 상기 전송 제어 서버로 피드백하는 간섭량 산출부; 상기 영상 신호 각각에 대해 동일 간섭 채널 간섭 제거를 수행하는 간섭 제거부; 상기 간섭량 산출부에서 판단되는 상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 간섭 제거부에서 간섭이 제거된 신호를 SVC 비트 스트림의 계층 신호로 할당하여 출력하는 계층 할당부; 및 상기 계층 할당부에서 출력되는 SVC 비트스트림을 결합하여 영상 데이터로서 출력하는 디코더를 포함한다.

또한, 상기 수신 장치는 채널의 간섭량이 상대적으로 높은 채널에 대해 채널 상태가 더 좋은 것으로 판단하여 상기 전송 제어 서버로 피드백하고, 상기 전송 제어 서버는 우선순위가 높은 채널의 조명에 대해 중요도가 높은 계층 신호를 할당하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수신 장치는 간섭량이 일정 임계값 미만인 채널을 전송이 불가한 채널로 설정하여 상기 전송 제어 서버로 피드백하고, 상기 전송 제어 서버는 상기 전송이 불가한 채널에 해당하는 조명에 대해서는 계층 신호를 할당하지 않도록 우선순위 결정시 해당 채널을 제외하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 다수의 LED 조명이 설치된 환경에서 안정적인 조명 서비스를 제공함과 동시에 효율적인 가시광 통신 네트워크를 구성할 수 있다.

또한, 가시광 신호의 동일 채널 간섭 제거를 통해 신호 복원이 불가능한 채널을 통해서 영상 신호를 전송하지 않도록 제어함으로써 효율적인 가시광 통신을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전송 제어 서버의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 수신 장치의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도2에 도시된 할당 제어부의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전송 제어 방법의 흐름도이다.
도 6은 도 5에 도시된 채널에 대한 우선순위를 결정하는 방법의 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 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. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템(10)의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템(10)은 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n), 전송 제어 서버(200) 및 수신 장치(200) 및 전송 제어 서버(300)를 포함한다.

다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)은 가정, 오피스, 전시장 등의 천장에 설치되어 있으며 조명 기능과 함께 가시광 통신 기능을 수행할 수 있는 LED 조명이다. 이러한 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)은 R(Red), G(Green), B(Blue)를 사용하여 다양한 가시광 통신을 수행할 수 있지만, 본 발명의 실시예에서는 동일한 파장대역을 사용하며 동일한 색의 빛을 사용하여 가시광 통신을 수행하는 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)으로 가정하여 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)은 영상 신호를 SVC 비트 스트림을 구성하는 각 계층 신호로써 가시광 통신을 통해서 송신한다. 이 때, SVC 비트 스트림은 영상 신호를 기본 계층 신호, 제1 향상 계층 신호, …, 제n 향상 계층 신호(n은 2 이상의 자연수임)를 사용하여 분류하며, 각 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)은 SVC 비트 스트림 중 하나의 계층 신호를 송신한다. 물론, SVC 비트 스트림을 구성하는 계층 신호의 개수보다 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)이 많은 경우에는 영상 신호를 송신하지 않는 조명이 있거나 또는 가시광 통신 채널 상태에 따라 송신하는 계층 신호의 종류가 달라질 수 있다.

전송 제어 서버(200)는 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)의 영상 신호 송신을 제어한다. 즉, 전송 제어 서버(200)는 영상을 송신하기 위한 영상 데이터를 입력받아서 SVC 기법에 따라 계층 신호로 인코딩하고, 인코딩된 각 계층 신호를 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)으로 각각 전달하여 가시광 통신을 통해 수신 장치(300)로 송신하도록 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)을 제어한다.

이 때, 전송 제어 서버(200)는 수신 장치(300)로부터 피드백되는 간섭량에 따른 채널 정보에 의해 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)의 채널 상태에 따른 우선순위를 판단한 후 우선순위와 SVC 비트 스트림의 중요도에 따라 계층 신호를 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)으로 할당한다. 여기서, SVC 비트 스트림에서 중요도는 기본 계층 신호가 가장 높고, 그 다음으로 제1 향상 신호 계층, 제2 향상 신호 계층, … 제n 향상 신호 계층의 순이다.

따라서, 전송 제어 서버(200)는 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n) 중에서 간섭량에 따른 채널 상태에 의해 우선순위가 가장 높은 LED 조명을 통해 기본 계층 신호가 송신될 수 있도록 할당 제어한다.

한편, 수신 장치(300)는 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)과 가시광 통신을 수행한다. 즉, 수신 장치(300)는 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)으로부터 송신되는 SVC 비트 스트림의 계층 신호를 수신하여 SVC 비트 스트림으로 디코딩하여 영상 데이터를 복원한다. 이러한 수신 장치(300)로는 가시광 통신이 가능한 단말로써, 휴대 단말, 개인용 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등을 포함한다.

이 때, 수신 장치(300)는 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)으로부터 각각 수신되는 가시광 신호의 간섭량을 산출하고 산출되는 간섭량에 의해 채널 상태를 판단하여 채널 정보로써 전송 제어 서버(200)로 피드백한다. 이러한 간섭량은 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)으로부터 각각 수신되는 신호의 전력에 기반하여 산출되는 DUR(Desired-to-Undesired power Ratio)이며, 이에 대해서는 추후 구체적으로 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 전송 제어 서버(200)의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전송 제어 서버(200)는 SVC 인코더(210), 할당 제어부(220) 및 조명 할당부(230)를 포함한다. 도 2에서는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템(10)에서 설명의 편의상 본 발명의 특징과 관련 없는 일반적인 구성 및 그 동작에 대한 설명은 생략하였다.

SVC 인코더(210)는 송신할 영상 데이터를 SVC 비트 스트림으로 생성하여 출력한다. 즉, SVC 인코더(210)는 영상 데이터를 기본 계층 신호, 제1 향상 계층 신호, …, 제n 향상 계층 신호로 분류하여 출력한다.

할당 제어부(220)는 수신 장치(300)로부터 피드백되는 간섭량에 따른 채널 정보를 수신하여 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)과 수신 장치(300) 사이에 형성되는 각 채널의 우선순위를 결정한다. 이 때, 할당 제어부(220)는 수신 장치(300)로부터 피드백되는 채널 정보를 통해 간섭이 심하여 수신 장치(300)에서의 신호 검출이 불가능한 채널 정보가 있는 경우 해당 채널에 대해서는 우선순위 포함시키지 않도록 할 수 있다.

조명 할당부(230)는 할당 제어부(220)에서 전달되는 채널의 우선순위에 따라 SVC 인코더(210)에서 출력되는 계층 신호, 즉 기본 계층 신호, 제1 향상 계층 신호, …, 제n 향상 계층 신호를 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)으로 할당한다. 예를 들어, 도 1에서 LED 조명(100-2)이 수신 장치(300)와 거리상 가장 가까워서 수신 전력이 높게 나오고 그로 인해 간섭량이 가장 커서 채널 상태가 가장 좋다고 가정하는 경우, 할당 제어부(220)에 의해 해당 LED 조명(100-2)의 채널별 우선순위가 가장 높도록 결정되어 조명 할당부(230)에 의해 SVC 인코더(210)에서 출력되는 기본 계층 신호가 LED 조명(100-2)에게 할당된다. 따라서, 채널 상태가 가장 좋은 LED 조명(100-2)을 통해 중요도가 가장 높은 기본 계층 신호가 수신 장치(300)로 송신되도록 함으로써 효율적인 영상 데이터 전송이 가능해진다.

도 3은 도 1에 도시된 수신 장치(300)의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 수신 장치(300)는 수신부(310), 전력 측정부(320), 간섭량 산출부(330), 간섭 제거부(340), 계층 할당부(350) 및 SVC 디코더(360)를 포함한다. 도 3에서도 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템(10)에서 설명의 편의상 본 발명의 특징과 관련 없는 일반적인 구성 및 그 동작에 대한 설명은 생략하였다.

수신부(310)는 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)으로부터 가시광 통신을 통해 송신되는 신호에 대한 수신 처리를 수행하여 수신 영상 신호로써 출력한다. 이러한 수신부(310)는 가시광 통신을 통해 송신되는 가시광 신호를 수신 처리하는 것에 대해서는 본 기술분야의 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 것이므로, 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.

전력 측정부(320)는 수신부(310)에 의해 출력되는 수신 영상 신호별 수신 전력을 측정하여 출력한다.

간섭량 산출부(330)는 전력 측정부(320)에 의해 측정되는 수신 영상 신호별 수신 전력을 사용하여 채널별 간섭량을 각각 산출한다.

이하, 간섭량 산출부(330)가 채널별 간섭량을 산출하는 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 실시예에서, 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)과 수신 장치(300) 사이의 수신 전력은 퍼펙트 채널 추정(perfect channel estimation)을 통해 실시할 수 있다. 즉, 실제 영상 신호를 송수신하기 전에 채널 추정을 위한 훈련 신호의 송수신을 미리 실시하는 것이다.

이를 통해, 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n) 각각으로부터 수신 장치(300)까지의 수신 전력을 측정할 수 있다. 이러한 전력 측정은 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 기법 등을 통해 수행될 수 있다. 이러한 수신 전력은 기본적으로는 송신 전력의 통신 거리 제곱에 반비례하여 감소된다.

본 발명의 실시예에서 사용되는 간섭량은 DUR로써 수신 전력을 사용하여 산출된다.

예를 들어, 3개의 LED 조명이 설치된 환경에서 각 LED 조명으로부터 전송되는 신호의 수신 전력을 Pr1, Pr2, Pr3라고 가정할 때, 하나의 LED 조명(Pdesired)으로부터 수신되는 신호에 대한 간섭량(DUR)은 그 LED 조명(Pdesired)의 수신 전력을 그 LED 조명을 제외한 나머지 LED 조명들의 수신 전력의 합으로 나눈 값으로써 아래의 [수학식 1]과 같이 정의된다.

[수학식 1]

상기 예를 들어, 1번 LED 조명에 대한 간섭량(DUR)은 다음의 [수학식 2]와 같이 산출된다.

[수학식 2]

상기한 바와 같은 [수학식 1]을 사용하여 각 LED 조명별 간섭량이 산출될 수 있다.

이러한 간섭량(DUR)은 그 값이 클수록 다른 채널에 의한 간섭 정도가 작아서 채널 상태가 좋은 것을 의미하고, 그 값이 작을수록 간섭 정도가 커서 채널 상태가 좋지 않은 것을 의미한다.

간섭량 산출부(330)는 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)으로부터 송신되어 수신 장치(300)로 수신되는 영상 신호들의 간섭량을 산출하여 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)과 수신 장치(300) 사이에 형성되는 채널의 상태를 판단할 수 있다.

따라서, 간섭량 산출부(330)는 각 채널별로 산출되는 간섭량에 의해 판단되는 채널 상태를 포함하는 채널 정보를 전송 제어 서버(200)로 피드백한다.

다음, 간섭 제거부(340)는 수신부(310)에서 출력되는 수신 영상 신호에 대한 간섭 제거를 수행한다. 이러한 간섭 제거는 가시광 통신에서 동일한 파장 대역을 사용하여 동일한 색의 빛을 통해 가시광 통신을 수행할 때 발생되는 동일 채널간 간섭 제거를 위한 동일 채널간 간섭 제거 기법을 적용하며, 이러한 동일 채널간 간섭 제거 기법은 수신 전력간의 전력 차이를 이용하여 간섭을 제거하는 것으로, 먼저 가장 수신 전력의 세기가 높은 신호를 검출한 후 그 신호를 전체 신호에서 감산하여 나머지 채널의 신호를 검출하는 방법이다. 이와 같은 반복 작업이 신호를 송신한 LED 조명의 수만큼 반복되면 간섭을 받은 신호의 정보를 검출할 수 있다. 이러한 동일 채널간 간섭 제거 기법은 상대적으로 크게 간섭을 받는 신호의 정보를 검출할 수 있어서 가시광 통신 시스템에서 활용된다.

한편, 간섭 제거부(340)에 의해 수행되는 동일 채널간 간섭 제거 기법은 간섭량 산출부(330)에서 산출된 간섭량(DUR)이 일정 레벨 구간을 만족할 때에만 신호 검출이 가능해진다. 즉, 간섭량 산출부(330)에서 산출되는 간섭량이 매우 작아서 일정 레벨 구간이 안되는 경우 간섭 제거부(340)에 의해 동일 채널간 간섭 제거 기법이 수행되었을 때 복원되는 신호 성분이 매우 작기 때문에 신호 검출이 불가능해진다. 또한, 신호들간에 간섭량 차이가 매우 적을 때도 또한 신호간 왜곡에 의한 영향이 심해지기 때문에 검출이 불가능할 수도 있다. 이와 같이, 간섭 제거부(340)에 의해 신호 검출이 불가능할 것으로 판단되는 채널을 통해 영상 신호의 계층 신호를 송신하게 되면 송신의 의미가 없어질 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 이러한 채널을 통해서는 신호 송신을 하지 않도록 제어된다.

이를 위해, 간섭량 산출부(330)는 각 채널별로 산출되는 간섭량이 임계값보다 작은지의 여부를 판단하고, 임계값보다 작은 간섭량이 산출되는 채널 정보, 즉 전송 불가 채널 정보를 또한 전송 제어 서버(200)로 피드백한다.

따라서, 전송 제어 서버(200)의 할당 제어부(220)는 간섭량 산출부(330)에서 피드백되는 임계값보다 작은 간섭량이 산출되는 채널 정보인 전송 불가 채널 정보를 수신하여 채널별 우선순위를 결정할 때 전송 불가 채널 정보에 포함된 채널은 제외한다. 이로 인해 채널 간섭량이 매우 작아서 동일 채널 간섭 제거 기법에 의해 신호 검출이 어려운 전송 불가 채널을 통해서 영상 신호의 계층 신호가 송신되지 않게 된다.

다음, 계층 할당부(350)는 간섭량 산출부(330)에서 출력되는 채널 정보, 즉 채널 상태를 나타내는 채널 정보에 기초하여 간섭 제거부(240)에서 간섭이 제거된 신호를 SVC 비트 스트림의 계층 신호로 할당하여 출력한다. 즉, 채널 상태에 의해 가장 좋은 채널을 통해 기본 계층 신호가 송신되었으므로 해당 채널을 통해 수신되어 간섭이 제거된 신호가 기본 계층 신호로써 할당되어 출력되도록 한다. 물론, 이 때의 채널 정보는 이전에 수신된 신호에 의해 산출된 채널 정보이다.

SVC 디코더(360)는 계층 할당부(350)에서 출력되는 기본 계층 신호, 제1 향상 계층 신호, …, 제n 향상 계층 신호를 결합하여 영상 데이터로서 출력한다.

도 4는 도2에 도시된 할당 제어부(220)의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 할당 제어부(220)는 불가 채널 판단부(221) 및 우선순위 결정부(222)를 포함한다.

불가 채널 판단부(221)는 수신 장치(300)로부터 피드백되는 채널 정보 중에서 전송 불가 채널 정보를 통해서 전송이 불가한 채널을 판단한다.

우선순위 결정부(222)는 수신 장치(300)로부터 피드백되는 채널 정보 중에서 간섭량에 의해 판단되는 채널 상태와 불가 채널 판단부(221)에 의해 판단되는 전송 불가 채널에 기초하여 SVC 비트 스트림의 계층 신호를 전송할 채널을 결정함과 동시에 해당 채널들의 우선순위를 결정하여 조명 할당부(230)로 전달한다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 다수의 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)으로부터 전송되는 SVC 비트 스트림의 계층 신호를 수신하여 각 신호별 간섭량에 기초한 채널 상태 정보를 피드백하고, 전송 제어 서버(200)가 이 피드백 정보를 사용하여 간섭량에 기초한 채널 상태의 우선순위와 SVC 비트 스트림의 중요도가 매칭되도록 영상 신호를 할당하여 전송함으로써 SVC 기법에 따른 영상 신호의 전송이 가능해짐과 동시에 효율적인 가시광 통신이 가능해진다.

또한, 수신 신호 중에서 동일 채널간 간섭 제거 기법에 의한 간섭 제거에 의해 신호 검출이 어려운 채널, 즉 전송 불가 채널을 간섭량에 의거하여 판단하여 피드백하고, 전송 제어 서버(200)는 피드백되는 전송 불가 채널을 통해서는 영상 신호의 계층 신호를 전송하지 않음으로써 신뢰성있는 영상 신호 전송이 가능해진다.

다음, 본 발명의 실시예에 따른 전송 제어 방법에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전송 제어 방법의 흐름도이다. 이러한 방법에 대해 수신 장치(300)에서는 수신 신호의 간섭량 산출에 기초하여 계층별 채널 상태를 나타내는 계층별 채널 정보로서 전송 제어 서버(200)로 피드백하면 되므로, 전송 제어 서버(200)에서 수행되는 내용에 대해서만 구체적으로 설명한다.

도 5를 참조하면, 전송 제어 서버(200)의 할당 제어부(220)는 가시광 통신 시스템(10)의 동작 초기에 미리 설정되어 있는 기본 신호를 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)으로 할당하여 수신 장치(300)로 각각 전송한다(S100, S110).

따라서, 수신 장치(300)는 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)으로부터 각각 송신되는 영상 신호를 수신하여 전력을 측정한 후, 측정된 수신 전력에 기초하여 각 채널별 간섭량을 산출한 후 이에 기초하여 각 채널 상태를 포함하는 채널 정보를 전송 제어 서버(200)로 피드백함으로써 전송 제어 서버(200)에서는 수신 장치(300)로부터 피드백되는 채널 정보를 수신할 수 있다(S120).

이와 같이, 수신 장치(300)로부터 채널 정보가 피드백되어 수신되면, 할당 제어부(220)는 채널 정보를 분석하여 각 계층별 채널 상태를 파악한 후 각 채널에 대한 우선순위를 결정한다(S130).

그 후, 결정된 우선순위와 계층 신호의 중요도에 따라 해당되는 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)에게 계층 신호를 각각 할당한다(S140).

그리고, 가시광 통신 시스템(10)에서의 영상 신호 송신이 종료되는지를 판단한 후(S150) 영상 신호 송신이 계속되는 경우 상기 단계(S140)에서 할당된 계층 신호를 LED 조명(100-1, 100-2, …, 100-n)을 통해서 수신 장치(300)로 송신하는 단계(S110)부터 반복 수행한다.

도 6은 도 5에 도시된 채널에 대한 우선순위를 결정하는 방법의 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 수신 장치(300)로부터 채널 정보가 피드백되어 수신되면, 할당 제어부(220)는 채널 정보를 분석하여 간섭량이 임계값 미만이어서 전송이 불가능한 채널인 전송 불가 채널이 있는지를 판단한다(S131).

만약 전송 불가 채널이 있으면 영상 신호를 전송할 채널에 대한 우선순위를 걸정할 때 해당 전송 불가 채널을 제외하고(S132) 나머지 채널에 대해서만 우선순위를 결정한다(S133).

그러나, 상기 단계(S131)에서 전송 불가 채널이 없는 경우에는 모든 전송 채널에 대해 우선순위를 결정하게 된다(S133).

이상에서 본 발명의 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.

Claims

영상 데이터를 입력받아서 SVC(Scalable Video Coding) 비트스트림－여기서, SVC 비트스트림은 송신되어야 하는 기본 계층 신호와 상기 기본 계층 신호에 결합되어 동영상 정보의 품질을 향상시키는 역할을 하는 적어도 하나의 향상 계층 신호로 구분됨－으로 인코딩하는 인코더;
수신 장치로부터 피드백되는 간섭량에 따른 채널 상태에 따라 채널별 우선순위를 결정하는 할당 제어부; 및
상기 할당 제어부에 의해 결정되는 채널별 우선순위에 따라 상기 인코더에서 인코딩되는 계층 신호를 할당하여 채널별로 대응되는 복수의 조명―여기서, 복수의 조명은 상기 수신 장치와 가시광 통신이 가능한 조명임―으로 할당하는 조명 할당부
를 포함하는 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 할당 제어부는 채널별 우선순위가 높은 채널에 중요도가 높은 계층 신호가 할당되도록 채널별 우선순위를 결정하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 간섭량은 상기 수신 장치에서 채널별로 수신되는 수신 신호에 대해 측정된 수신 전력을 기반으로 기준 채널 신호의 수신 전력 대비 상기 기준 채널 신호를 제외한 나머지 채널 신호들의 수신 전력으로부터의 간섭량인 것을 특징으로 하는 송신 장치.
제3항에 있어서,
상기 할당 제어부는,
상기 수신 장치로부터 피드백되는 채널 정보 중 전송이 불가한 채널의 정보가 있는지를 판단하는 불가 채널 판단부; 및
상기 수신 장치로부터 피드백되는 채널 정보와 상기 불가 채널 판단부에 의한 판단 결과를 사용하여 채널별 우선순위를 결정하는 우선순위 결정부를 포함하며,
상기 우선순위 결정부는 상기 불가 채널 판단부에 의해 전송이 불가한 채널이 있는 것으로 판단되는 경우 상기 전송이 불가한 채널을 제외하고 나머지 채널들에 대해서만 채널별 우선순위를 결정하는
것을 특징으로 하는 송신 장치.
복수의 조명―여기서, 복수의 조명은 가시광 통신이 가능한 조명임―으로부터 송신되는 SVC(Scalable Video Coding) 비트 스트림－여기서, SVC 비트스트림은 송신되어야 하는 기본 계층 신호와 상기 기본 계층 신호에 결합되어 동영상 정보의 품질을 향상시키는 역할을 하는 적어도 하나의 향상 계층 신호로 구분됨－의 영상 신호 각각의 수신 전력을 측정하는 전력 측정부;
상기 전력 측정부에 의해 측정되는 각 수신 전력을 사용하여 채널별 간섭량을 각각 산출하고, 산출되는 채널별 간섭량에 의해 판단되는 채널 상태 정보를 상기 복수의 조명에 대한 전송 제어를 수행하는 전송 제어 서버로 피드백하는 간섭량 산출부;
상기 영상 신호 각각에 대해 동일 간섭 채널 간섭 제거를 수행하는 간섭 제거부;
상기 간섭량 산출부에서 판단되는 상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 간섭 제거부에서 간섭이 제거된 신호를 SVC 비트 스트림의 계층 신호로 할당하여 출력하는 계층 할당부; 및
상기 계층 할당부에서 출력되는 SVC 비트스트림을 결합하여 영상 데이터로서 출력하는 디코더
를 포함하는 수신 장치.
제5항에 있어서,
상기 간섭량 산출부는 산출되는 간섭량이 큰 채널이 간섭량이 작은 채널에 비해 채널 상태가 더 좋은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
제6항에 있어서,
상기 간섭량 산출부는 채널에 대해 산출되는 간섭량이 일정 임계값 미만인 경우 해당 채널을 전송이 불가한 채널로 설정하여 상기 전송 제어 서버로 피드백하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 간섭량은 DUR(Desired-to-Undesired power Ratio)에 의해 산출되는 값인 것을 특징으로 하는 수신 장치.
가시광 통신 시스템이 복수의 조명을 사용한 영상 신호의 전송을 제어하는 방법에 있어서,
상기 복수의 조명으로부터 SVC(Scalable Video Coding) 비트스트림－여기서, SVC 비트스트림은 송신되어야 하는 기본 계층 신호와 상기 기본 계층 신호에 결합되어 동영상 정보의 품질을 향상시키는 역할을 하는 적어도 하나의 향상 계층 신호로 구분됨－의 영상 신호를 수신하는 수신 장치로부터 간섭량에 따른 채널 상태의 정보를 피드백받는 단계;
상기 채널 상태 정보에 기초하여 채널별 우선순위를 결정하는 단계; 및
상기 채널별 우선순위와 송신할 영상 데이터에 해당되는 SVC 비트 스트림의 계층별 중요도에 기초하여 상기 SVC 비트 스트림의 계층 신호를 상기 복수의 조명으로 할당하여 상기 수신 장치로 송신하도록 제어하는 단계
를 포함하는 전송 제어 방법.
영상 데이터를 입력받아서 SVC(Scalable Video Coding) 비트스트림－여기서 SVC 비트스트림은 송신되어야 하는 기본 계층 신호와 상기 기본 계층 신호에 결합되어 동영상 정보의 품질을 향상시키는 역할을 하는 적어도 하나의 향상 계층 신호로 구분됨－으로 인코딩하고, 상기 SVC 비트 스트림의 계층별 신호의 중요도에 따라 수신 장치로부터 피드백되는 간섭량에 따른 채널 상태에 따라 결정되는 채널별 우선순위에 대응되는 채널의 복수의 조명으로 상기 계층별 신호를 할당하여 전송하도록 제어를 수행하는 전송 제어 서버; 및
상기 복수의 조명으로부터 전송되는 SVC 비트스트림의 영상 신호를 수신하여 SVC 디코딩하여 영상 데이터를 생성하고, 수신되는 영상 신호의 채널별로 측정되는 수신 전력에 기초하여 채널별 간섭량을 산출하여 상기 전송 제어 서버로 피드백하는 수신 장치
를 포함하는 가시광 통신 시스템.