KR20180026003A - 가시광통신 신호와 무선통신 신호의 결합장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

가시광통신 신호와 무선통신 신호의 결합장치 및 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 조명장치가 플리커 현상을 발생시키지 않도록 가시광통신 신호와 무선통신 신호를 결합하는 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.

Description

가시광통신 신호와 무선통신 신호의 결합장치 및 방법{Method and Apparatus for Combining Visible Light Signal and Wireless Communication Signal}

본 실시예는 가시광통신 신호와 무선통신 신호를 결합하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

조명장치 내에 무선통신 모듈이 삽입될 수 있다. 따라서 조명장치는 광원으로서의 동작도 하면서 무선통신을 이용하여 데이터를 송수신하는 기능도 가능해진다. 조명장치는 무선통신 모듈을 이용하여 단말 또는 IoT(Internet of Things) 기기들로부터 조명의 속성정보를 수신한다. IoT 기기란 IoT 기술 기반의 서비스 대상이 되는 모든 스마트 기기나 센서 등을 의미한다. 조명의 속성정보는 조명의 밝기에 관한 정보로서, 조명의 광도, 조도, 휘도 또는 디밍(Dimming)을 포함하는 개념이다. 조명장치는 조명의 속성정보에 따라 조명의 밝기 등을 조절할 수 있다.

한편, 조명장치는 조명이라는 본질적인 속성을 이용하여 가시광통신을 구현할 수도 있다. 그러나 종래의 조명장치는 가시광통신 모듈과 무선통신 모듈을 모두 구비하여 한다. 이에 따라 조명장치의 단가가 높아지는 문제가 있으며, 가시광통신 신호와 무선통신 신호를 출력하기 위한 각각의 포트를 이용해야 하는 불편도 존재한다.

이러한 문제점을 극복하고자 가시광통신 신호와 무선통신 신호의 처리를 하나의 모듈에서 수행하는 조명장치가 등장하고 있다. 그러나 이러한 조명장치에서는 가시광통신 신호를 전송하기 위한 광원으로서의 동작과 무선통신 신호를 전송하기 위한 동작이 선택적으로 실행된다. 실시간으로 조명 속성정보를 IoT 기기로부터 수신하기 위해서는 무선통신 신호를 처리하기 위한 모듈이 지속적으로 동작을 해야 하는데, 이러한 경우 종래의 조명장치는 광원으로서의 동작이 불가능해지는 문제가 있다.

본 실시예는, 조명장치가 실시간으로 무선통신을 하면서도 가시광통신을 할 수 있도록 가시광통신 신호와 무선통신 신호를 결합하는 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.

본 실시예는, 플리커의 발생 없이 속도가 상이한 두 신호를 결합하는 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 서로 상이한 속도를 갖는 가시광통신 전기신호와 무선통신 전기신호를 결합한 결합신호에 따른 데이터를 단말로 전송하는 가시광 조명장치에 있어서, 무선통신 모듈을 이용하여 조명의 속성정보를 외부기기로부터 수신하거나, 상기 결합신호에 따른 데이터를 상기 단말로 전송하는 통신부와 상기 조명의 속성정보에 대응하여 상기 무선통신 전기신호의 속도 오프셋(Offset) 값을 저장하는 오프셋 저장부와 상기 무선통신 전기신호가 존재하는 구간 내에 상기 가시광통신 전기신호를 결합시켜 상기 결합신호를 생성하며, 상기 조명의 속성정보에 상응하는 상기 속도 오프셋을 결정하는 제어부와 상기 제어부가 결정한 상기 속도 오프셋을 반영하여 상기 결합신호에 부합하도록 온/오프 스위칭을 결정하는 스위칭부 및 상기 스위칭부의 결정에 의해 상기 결합신호에 따른 데이터를 상기 단말로 전송하는 조명부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 조명장치를 제공한다.

본 실시예의 다른 측면에 의하면, 가시광 조명장치가 서로 상이한 속도를 갖는 가시광통신 전기신호와 무선통신 전기신호를 결합하는 방법에 있어서, 무선통신 모듈을 이용하여 조명의 속성정보를 외부기기로부터 수신하는 수신과정과 상기 무선통신 전기신호가 존재하는 구간 내에 상기 가시광통신 전기신호를 결합시켜 결합신호를 생성하는 생성과정과 상기 조명의 속성정보에 대하여 기 저장된 무선통신 전기신호의 속도 오프셋을 결정하는 결정과정과 상기 속도 오프셋을 반영하여 상기 결합신호에 부합하도록 온/오프 스위칭을 결정하는 스위칭과정 및 상기 스위칭과정의 결정에 따라 상기 결합신호에 따른 데이터를 단말로 전송하는 전송과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 결합방법을 제공한다.

본 실시예의 다른 측면에 의하면, 서로 상이한 속도를 갖는 무선통신 전기신호와 가시광통신 전기신호를 결합한 결합신호에 따른 데이터를 가시광 조명장치로부터 수신하는 가시광 단말에 있어서, 가시광통신을 이용하여 전달되는 데이터를 수신하는 가시광 수신부와 상기 가시광 수신부가 수신한 데이터에 대해 무선통신 전기신호에 해당하는 데이터를 필터링하여 제거하는 제1 필터와 무선통신을 이용하여 전달되는 데이터를 수신하며, 데이터를 상기 가시광 조명장치로 전송하는 통신부와 상기 통신부가 수신한 데이터에 대해 가시광통신 전기신호에 해당하는 데이터를 필터링하여 제거하는 제2 필터 및 상기 제1 필터 또는 상기 제2 필터가 필터링하여 제거하고 남은 데이터를 확인하며, 상기 가시광 조명장치로 데이터를 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 단말을 제공한다.

또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 가시광 조명장치가 가시광 단말과 페어링하는 방법에 있어서, 가시광통신을 이용하여 상기 가시광 조명장치의 식별자를 포함하는 가시광통신 전기신호를 무선통신 전기신호와 결합한 결합신호에 따른 데이터를 상기 가시광 단말로 전송하는 제1 전송과정과 상기 가시광 조명장치가 이용하는 무선통신에 조인(join)을 허용할 것을 요청하는 메시지를 상기 가시광 단말로부터 수신하는 제1 수신과정과 상기 무선통신을 이용하여 상기 무선통신에 조인을 허용하는 메시지를 포함하는 무선통신 전기신호를 가시광통신 전기신호와 결합한 결합신호에 따른 데이터를 상기 가시광 단말로 전송하는 제2 전송과정 및 상기 무선통신을 이용하여 상기 단말의 무선통신 구성정보를 상기 단말로부터 수신하는 제2 수신과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 페어링방법을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 조명장치가 가시광통신 신호와 무선통신 신호를 결합하여 제공하므로 가시광통신 신호를 전송하기 위한 동작과 무선통신 신호를 전송하기 위한 동작을 선택적으로 할 필요가 없으며, 이에 따라 발생하는 플리커 현상도 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치의 구성도이다.
도 3(a)는 종래의 조명장치에서 방사되는 신호의 파형을 도시한 그래프이다.
도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치에서 방사되는 신호의 파형을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치와 단말이 페어링하는 과정을 도시한 타이밍차트이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치의 동작을 도시한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'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', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광통신 시스템을 도시한 도면이다.

가시광통신 시스템(100)은 조명장치(110)와 단말(120)을 포함한다.

조명장치(110)는 가시광통신(Visible Light Communication) 또는 무선통신(Wireless Communication)을 이용하여 데이터를 단말(120)에 전달하는 기기이다. 조명장치(110)는 가시광통신모듈을 이용하여 가시광통신 신호를 생성하며 이를 단말로 전달한다. 가시광 통신이란 눈으로 인지할 수 있는 가시광 파장 대역의 빛을 이용하여 정보를 전달하는 기술로서, 점등(On) 및 소등(Off)을 반복하여 단말로 전송할 데이터를 표현한다. 조명장치(110)는 인간의 시신경이 인지하지 못할 속도로 점등 및 소등을 반복하기 때문에, 조명의 기능을 유지하면서도 데이터를 전송할 수 있다.

조명장치(110)는 무선통신모듈도 함께 구비하며, 단말(120)과 무선통신을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 무선통신이란 전파를 이용해 선에 의한 연결 없이 원격지에 정보를 전달하는 통신기술을 의미한다. 그 예로는, 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA: Infrared Data Association), UWB(Ultra-Wide Band), 지그비(ZigBee), DLNA(Digital Living Network Alliance), WLAN(Wireless LAN, Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), LTE/LTE-A(Long Term Evolution/LTE-Advanced) 등을 포함할 수 있다. 조명장치(110)는 LED(Light Emitting Diode)로 구현될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광등, 가시광 레이저와 같이 가시광을 발산하는 장치라면 어떠한 것으로 대체될 수 있다.

조명장치(110)는 결합신호를 생성한다. 가시광통신을 이용해 전달하고자 하는 데이터에 대응되는 전기신호(이하 '가시광통신 전기신호'라 칭함)가 가시광통신모듈로 전달되며, 가시광통신모듈은 가시광통신 전기신호에 따라 가시광통신으로 단말에 데이터를 전송한다. 마찬가지로, 무선통신을 이용해 전달하고자 하는 데이터에 대응되는 전기신호(이하 '무선통신 전기신호'라 칭함)가 무선통신모듈로 전달되며, 무선통신모듈은 무선통신 전기신호에 따라 무선통신으로 단말에 데이터를 전송한다. 결합신호는 가시광통신 전기신호와 무선통신 전기신호가 결합되어, 하나의 전기신호에 양 전기신호가 모두 포함되어 있는 신호를 의미한다. 무선통신 전기신호는 펄스 변조된 신호, 예를 들어, 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation), 펄스 크기 변조(PAM: Pulse Amplitude Modulation), 펄스 위치 변조(PPM: Pulse Position Modulation) 등일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 속도 변조, 위상 변조된 신호일 수 있다. 무선통신 전기신호는 펄스 폭, 펄스 크기 등을 이용하여 조명의 속성정보를 나타낸다. 이하에서는, 설명의 편의상 무선통신 전기신호를 펄스 폭 변조된 신호로 설정하여 설명하기로 한다. 페어링이 완료된 후, 조명장치(110)는 전달하고자 하는 데이터를 포함하는 결합신호를 생성하여 무선통신 또는 가시광통신을 이용하여 데이터를 단말(120)로 전송한다. 종래의 조명장치는 가시광통신 전기신호와 무선통신 전기신호 중 어느 하나만을 생성할 수 있었기 때문에, 조명으로서 동작할지 또는 통신장치로서 동작할지를 선택적으로 운용되는 불편이 있었다. 또한, 종래의 조명장치가 조명으로서 동작과 통신장치로서 동작을 동시에 하기 위해서는 가시광통신 전기신호를 생성하기 위한 모듈과 무선통신 전기신호를 생성하기 위한 모듈을 모두 구비하여야 하는 단점이 있었다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치(110)는 결합신호를 생성하기 때문에, 각각의 전기신호를 생성하기 위한 모듈을 모두 구비할 필요 없이 결합신호 생성모듈만 구비하면 된다. 또한, 조명장치(110)는 각각의 전기신호를 포함하는 결합신호를 각각의 통신모듈로 전달하고, 각각의 통신모듈은 결합신호에 따라 데이터를 전송하면 되기 때문에, 조명으로서 동작할지 또는 통신장치로서 동작할지를 선택적으로 운용될 필요가 없다.

단말(120)과 무선통신을 위하여 조명장치(110)는 페어링을 시도하며, 페어링 된 후에는 무선통신 모듈을 이용하여 데이터를 송수신한다. 조명장치(110)는 조명장치 식별자를 가시광통신으로 단말(120)에 전달하며, 단말의 무선통신의 구성정보를 단말(120)로부터 수신함으로써 조명장치(110)와 단말(120) 간에 무선통신을 위한 페어링이 된다. 단말의 무선통신의 구성정보란 단말이 이용하는 무선통신을 식별할 수 있는 정보로서 무선통신의 맥 어드레스(MAC Address) 등을 포함한다. 조명장치(110)는 페어링이 완료된 후, 단말(120)과 무선통신 모듈을 이용하여 데이터를 송수신한다. 조명장치(110)는 전달하고자 하는 데이터가 포함된 결합신호를 무선통신모듈을 이용해 단말(120)에 전달한다.

단말(120)은 가시광통신 또는 무선통신으로 전송되는 데이터를 조명장치(110)로부터 수신하며, 무선통신을 이용하여 데이터를 조명장치(110)로 전송하는 기기이다. 단말(120)은 스마트폰, 태블릿 PC 등의 스마트 기기뿐만 아니라, 노트북, 랩톱, 개인휴대용 정보단말기(PDA: Personal Digital Assistant) 등으로 구현될 수 있다. 단말(120)은 가시광 수신모듈을 내장 또는 외장하며, 가시광 수신모듈을 이용하여 조명장치(110)로부터 가시광통신 신호를 수신하여 이를 전기 신호로 변환한다. 가시광 수신모듈은 카메라, 포토다이오드(Photodiode) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 가시광을 수신할 수 있는 모듈이면 어떠한 것으로도 대체될 수 있다.

단말(120)은 결합신호에 따라 가시광통신 또는 무선통신으로 전송되는 데이터를 조명장치(110)로부터 수신하여 원하는 신호를 추출한다. 단말(120)은 가시광 수신모듈을 이용하여 결합신호에 따라 가시광통신으로 송신되는 데이터를 수신한다. 단말(120)은 필터를 이용하여 결합신호 중 가시광통신 전기신호 부분만의 데이터를 추출한다. 또한, 단말(120)은 무선통신모듈을 이용하여 결합신호에 따라 무선통신으로 송신되는 데이터를 수신한다. 단말(120)은 필터를 이용하여 결합신호 중 무선통신 신호 부분만의 데이터를 추출한다.

단말(120)은 조명장치(110)와 무선통신을 위한 페어링을 시도하며, 페어링 완료 후 무선통신을 이용하여 데이터를 송수신한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치의 구성도이다.

조명장치(110)는 통신부(210), 제어부(220), 오프셋 저장부(230), 스위칭부(240), 조명부(250), 타이머(260) 및 데이터 저장부(270)를 포함한다.

통신부(210)는 결합신호에 따라 데이터를 단말(120)에 전송하며, 조명의 속성정보 또는 기타 데이터를 수신한다. 통신부(210)는 무선통신모듈을 포함하며, 무선통신모듈을 이용하여 단말(120)과 무선통신으로 데이터 등을 송수신한다. 통신부(210)는 단말(120) 또는 기타 조명 센서를 포함한 IoT 기기로부터 조명의 속성정보를 수신한다. 조명의 속성정보란 조명의 밝기에 관한 정보로서, 조명의 광도, 조도, 휘도 또는 디밍(Dimming)을 포함하는 개념이다. 또한, 통신부(210)는 단말(120)로부터 단말(120)의 무선통신의 구성정보를 수신할 수 있다.

제어부(220)는 결합신호를 생성한다. 무선통신 전기신호는 무선통신 전기신호의 한 주기 내에서 데이터 전송 구간과 데이터 미전송 구간이 존재한다. 이러한 구간들의 비율은 무선통신 전기신호의 종류와 종류마다 정해진 표준규격에 따라 달라진다. 예를 들어, 무선통신으로 지그비(ZigBee) 통신이 이용되는 경우, 한 주기 내에 데이터 미전송 구간이 약 38 ms 정도 존재한다. 제어부(220)는 이와 같이 무선통신 전기신호의 한 주기 내에서 데이터 미전송 구간에 가시광통신 전기신호를 결합시킨다.

다만, 무선통신 전기신호와 가시광통신 전기신호를 결합함에 있어 양 전기신호의 전송속도를 고려해야 한다. 무선통신 전기신호의 정해진 표준규격에 따라 달라지기는 하지만, 일반적으로 무선통신 전기신호의 속도는 가시광통신 전기신호의 속도에 비해 상대적으로 느리다. 조명장치(120) 내에 존재하는 스위칭부(240)의 스위칭 가능한 한계 속도가 가시광통신 전기신호의 속도보다 빠른 경우라면, 두 전기신호를 단순히 결합한다고 하더라도 아무런 문제가 발생하지 않는다. 그러나 스위칭부(240)의 스위칭 가능한 한계 속도가 가시광통신 전기신호의 속도보다 느리다면 결합신호를 생성하는데 어려움이 있다. 대부분의 조명장치는 무선통신으로 조명의 속성을 제어하기 때문에, 무선통신 전기신호의 속도를 만족시키는 데 충분한 정도의 스위칭부만을 구비하고 있다. 따라서 통상적인 스위칭부를 구비한 조명장치가 두 신호를 단순히 결합한다면, 도 3(a)에 도시된 바와 같은 문제가 발생한다.

도 3(a)는 종래의 조명장치에서 방사되는 신호의 파형을 도시한 그래프이다.

도 3(a)에 도시된 그래프는 무선통신 전기신호와 가시광통신 전기신호를 단순히 결합하였을 때 생성되는 전기신호의 파형을 도시한 그래프이다. 결합된 전기신호는 무선통신 전기신호가 존재하는 구간(310)과 가시광통신 전기신호가 존재하는 구간(320)으로 나뉘며, 각 구간이 순차적으로 나타난다. 가시광통신 전기신호 구간(320)을 살펴보면, 결합되기 이전의 가시광통신 전기신호의 진폭도 무선통신 전기신호의 진폭과 동일한 진폭으로 설정되어 있었다. 그러나 스위칭부의 스위칭 가능한 한계 속도가 가시광통신 전기신호의 속도를 만족시키지 못하는 경우, 가시광통신 전기신호가 존재하는 구간(320)에서 도시한 바와 같이 노이즈(330)가 발생한다. 이에 따라 종래의 조명장치가 결합신호 중 가시광통신 전기신호에 데이터를 포함시키는 경우, 전송하고자 했던 데이터가 온전히 단말로 전송되지 못할 우려가 존재한다.

가시광통신의 속도를 따라가지 못하는 통상적인 스위칭부를 이용하면서도 이러한 문제를 방지하고자, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치에서는 속도 오프셋(Velocity Offset)이 이용된다. 아무런 조작 없이 무선통신 전기신호와 가시광통신 전기신호가 단순히 결합되는 것이 아니라, 무선통신 전기신호의 속도를 특정 속도 오프셋으로 설정하여 가시광통신 전기신호와 특정 오프셋 값(Offset Value)의 속도를 갖는 무선통신 전기신호가 결합된다. 특정 오프셋 값의 속도를 갖는 무선통신 전기신호가 가시광통신 전기신호와 결합됨에 따라, 가시광통신 전기신호에는 노이즈가 발생하지 않는다. 제어부(220)는 무선통신 전기신호의 속도 오프셋 값을 결정한다. 한편, 무선통신 전기신호의 펄스 폭 또는 크기 등은 통신부(210)가 수신한 조명의 속성정보에 따라 시시각각 달라진다. 예를 들어, 무선통신 전기신호는 조명의 디밍이 달라짐에 따라 펄스의 폭도 달라진다. 시시각각 달라지는 무선통신 전기신호에 적합한 속도 오프셋을 결정하기 위해, 제어부(220)는 오프셋 저장부(230)에 저장된 오프셋 중 현재의 무선통신 전기신호에 반영된 조명의 속성정보에 대응하는 오프셋을 결정한다. 예를 들어, 조명의 디밍이 30%로 설정되어 있고, 이 설정이 무선통신 전기신호에 반영되어 있는 경우, 제어부(220)는 무선통신 전기신호의 속도 오프셋을 250 kbit/s로 결정할 수 있으며, 조명의 디밍이 35%로 설정되어 있고, 이 설정이 무선통신 전기신호에 반영되어 있는 경우, 제어부(220)는 무선통신 전기신호의 속도 오프셋을 300 kbit로 결정할 수 있다.

제어부(220)는 단말(120)로 전송할 결합신호를 최초로 생성하는 경우, 가시광통신 전기신호에 조명장치 식별자가 포함된 결합신호를 생성한다. 조명장치(110)가 단말(120)로 결합신호를 전송하기 이전에는, 조명장치(110)와 단말(120) 간에 무선통신을 위한 페어링이 이루어지지 않은 상태이다. 따라서 제어부(220)는 단말(120)이 페어링을 위한 조명장치 식별자를 수신할 수 있도록, 가시광통신 전기신호에 조명장치 식별자를 포함하는 결합신호를 생성한다. 단말(120)은 결합신호에 포함된 조명장치 식별자를 수신하여 조명장치(120)를 식별하고 등록할 수 있으며, 무선통신을 위한 페어링을 시도할 수 있다. 페어링을 위해 단말(120)은 자신이 사용하는 무선통신의 구성정보를 조명장치(110)로 전송한다. 통신부(210)가 이 무선통신의 구성정보를 수신하는 경우, 제어부(220)는 이 무선통신의 구성정보를 데이터 저장부(270)에 저장하도록 제어한다.

오프셋 저장부(230)는 무선통신 전기신호의 속도 오프셋을 저장한다. 전술한 바와 같이, 가시광통신 전기신호에 발생하는 노이즈를 방지하기 위해서는, 조명의 속성정보에 따라 무선통신 전기신호가 달라지는 경우, 달라진 무선통신 전기신호에 적합한 속도 오프셋 값이 필요하다. 오프셋 저장부(230)는 기 설정된 범위 내에서 각각의 조명의 속성정보에 대응되는 무선통신 전기신호의 속도 오프셋을 저장한다. 예를 들어, 조명의 속성정보가 조명의 디밍이며, 기 설정된 범위가 디밍이 30% 내지 70%인 경우를 가정한다. 이때, 오프셋 저장부(230)는 조명의 디밍이 30% 내지 70%인 범위 내에서 각각의 디밍값에 대응되는 속도 오프셋을 저장한다. 조명의 디밍이 30%인 경우, 속도 오프셋으로 250 kbit/s를, 조명의 디밍이 35%인 경우, 속도 오프셋으로 300 kbit/s를 저장할 수 있다. 제어부(220)는 결합신호를 생성하며, 결합신호 중 무선통신 전기신호에 포함된 조명의 속성정보에 대응되는 속도 오프셋을 오프셋 저장부(230)로부터 결정할 수 있다.

스위칭부(240)는 결합신호와 속도 오프셋을 제어부(220)로부터 수신하여, 결합신호와 오프셋에 부합하도록 스위칭한다. 스위칭부(240)는 결합신호 중 무선통신 전기신호를 스위칭함에 있어, 제어부(220)로부터 수신한 속도 오프셋을 반영하여 스위칭 속도를 결정한다. 스위칭부(240)가 속도 오프셋을 반영하여 결합신호를 스위칭하면, 도 3(b)에 예시된 파형과 같은 신호가 출력된다.

도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치에서 방사되는 신호의 파형을 도시한 그래프이다.

스위칭부(240)는 속도 오프셋을 결합신호 중 무선통신 전기신호가 존재하는 구간(340)에 적용한다. 이에 따라 도 3(a)에 도시된 파형과 달리 결합신호 중 가시광통신 전기신호가 존재하는 구간(350)에서 노이즈가 발생하지 않는다.

조명부(250)는 가시광 통신을 이용하여 스위칭부(240)의 스위칭에 따라 데이터를 단말로 전송한다. 조명부(250)가 결합신호에 따라 가시광통신으로 데이터를 전송할 때 단말을 특정하는 것이 아니라, 조명부(250)의 가시광 신호 도달 범위 내에 있는 모든 단말로 결합신호를 전송한다.

타이머(260)는 무선통신 전기신호와 가시광통신 전기신호의 결합 타이밍을 제어부(220)에 제공한다. 무선통신 전기신호는 데이터 전송 구간과 데이터 미전송 구간이 보통 표준 규격으로 정해진다. 제어부(220)가 이와 같이 정해진 구간에 정확히 가시광통신 전기신호를 결합할 수 있도록 하기 위한 것이 결합 타이밍이다. 제어부(220)는 수신한 타이밍에 맞추어 가시광통신 전기신호를 무선통신 전기신호에 결합할 수 있다.

데이터 저장부(270)는 무선통신의 구성정보를 저장한다. 결합신호를 수신하는 경우, 단말(120)은 페어링을 위해 단말(120)이 사용하는 무선통신의 구성정보를 통신부(210)로 전송한다. 통신부(210)가 이 무선통신의 구성정보를 수신하는 경우, 데이터 저장부(270)는 제어부(220)의 제어에 따라 단말(120)이 사용하는 무선통신의 구성정보를 저장한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구성도이다.

단말(120)은 가시광 수신부(410), 제1 필터(420), 통신부(430), 제2 필터(440) 및 제어부(450)를 포함한다.

가시광 수신부(410)는 가시광 수신모듈을 이용하여 조명장치(110)로부터 결합신호에 따른 데이터를 수신한다. 가시광 수신부(410)는 결합신호에 따른 가시광통신으로 전송되는 데이터를 수신한 후, 이를 전기 신호로 변환하여 제1 필터(420)로 제공할 수 있다.

제1 필터(420)는 가시광 수신부(410)가 수신한 데이터 중 결합신호의 무선통신 전기신호에 해당하는 데이터를 필터링하여 제거한다. 수신된 데이터 중 필요로 하는 데이터는 가시광통신 전기신호에 해당하는 데이터이기 때문에, 제1 필터(420)는 무선통신 전기신호에 해당하는 데이터를 제거한다. 이때, 제1 필터(420)는 가시광통신 전기신호와 무선통신 전기신호의 속도 차를 이용하여 결합신호 중 무선통신 전기신호를 제거할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

통신부(430)는 무선통신 모듈을 이용하여 조명장치(110)로부터 결합신호에 따른 데이터를 수신하거나, 신호 또는 데이터를 조명장치(110)로 전송한다.

제2 필터(440)는 통신부(430)가 수신한 데이터 중 결합신호의 가시광통신 전기신호에 해당하는 데이터를 필터링하여 제거한다. 수신된 데이터 중 필요로 하는 데이터는 무선통신 전기신호에 해당하는 데이터이기 때문에, 제2 필터(440)는 결합신호 중 가시광통신 전기신호에 해당하는 데이터를 제거한다.

제어부(450)는 필터링이 완료된 결합신호에 포함된 데이터를 확인하며, 통신부(430)가 데이터를 조명장치(120)에 전송하도록 제어한다. 제어부(450)는 제1 필터(420)로부터 조명장치 식별자가 포함된 전기신호를 수신한다. 제어부(450)는 조명장치 식별자를 확인함으로써, 결합신호를 전송한 조명장치(110)를 확인하고 해당 조명장치(110)를 등록한다. 제어부(450)는 단말(120)이 이용하는 네트워크에의 조인(Join)을 허가하는 메시지를 등록한 조명장치(110)로 전송하도록 제어한다. 제어부(450)는 단말(120)과 조명장치(110) 간에 페어링을 설정하기 위해 네트워크 조인 허가 메시지를 조명장치(110)로 전송하도록 통신부(430)를 제어한다. 이후, 통신부(430)가 네트워크 조인 메시지를 조명장치(110)로부터 수신하는 경우, 제어부(450)는 페어링을 위해 단말(120)이 이용하는 무선통신의 구성정보를 조명장치(110)로 전송하도록 통신부(430)를 제어한다. 제어부(450)의 제어에 따라 통신부(430)가 무선통신의 구성정보를 전송함으로써, 단말(120)과 조명장치(110) 간에 페어링이 완료된다.

제어부(450)는 조명의 속성정보를 조명장치(110)로 전송하도록 통신부(430)를 제어할 수 있다. 조명장치(110)는 수신한 조명의 속성정보를 무선통신 신호에 반영한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치와 단말이 페어링하는 과정을 도시한 타이밍차트이다.

페어링이 형성되기 전에, 조명장치(110)는 조명장치 식별자를 단말(120)로 전송한다(S510). 조명장치(110)는 가시광통신 전기신호에 조명장치 식별자를 포함한 결합신호를 생성하여 단말(120)로 전송한다.

단말(120)은 네트워크 조인 허가 메시지를 조명장치(110)로 전송한다(S520). 더욱 상세하게는, 단말(120)은 조명장치 식별자가 포함된 결합신호에 따른 데이터를 조명장치(110)로부터 수신하는 경우, 조명장치 식별자에 해당하는 조명장치(120)를 등록한다. 등록 후, 단말(120)은 단말(120)과 조명장치(110) 간에 페어링을 형성하기 위해 네트워크 조인 허가 메시지를 조명장치(110)로 전송한다.

네트워크 조인 허가 메시지를 단말(120)로부터 수신하는 경우, 조명장치(110)는 네트워크 조인 메시지를 단말(120)에 전송한다(S530).

네트워크 조인 메시지를 조명장치(110)로부터 수신하는 경우, 단말(120)은 단말의 무선통신의 구성정보를 조명장치(110)로 전송한다(S540).

조명장치(110)와 단말(120) 간의 무선통신을 위한 페어링이 완료된다(S550).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치의 동작을 도시한 흐름도이다.

조명장치(110)의 통신부(210)는 단말(120) 또는 조명센서를 포함하는 IoT 기기(미도시)로부터 조명의 속성정보를 수신한다(S610).

제어부(220)는 조명의 속성정보를 반영한 결합신호를 생성한다(S620). 무선통신 전기신호는 펄스 폭, 펄스 크기 등을 이용하여 조명의 속성정보를 반영하며, 페어링이 완료된 후에는 단말(120)로 전달하고자 하는 데이터를 함께 포함한다.

제어부(220)는 조명의 속성정보에 대한 속도 오프셋을 결정한다(S630). 조명장치(110)의 오프셋 저장부(230)는 기 설정된 범위 내에서 각각의 조명의 속성정보에 대한 속도 오프셋을 저장하고 있다. 제어부(220)는 이에 따라 수신한 조명의 속성정보에 해당하는 속도 오프셋을 오프셋 저장부(230)에서 결정한다.

제어부(220)는, 스위칭부(240)가 속도 오프셋에 따라 결합신호 중 무선통신 전기신호의 속도를 조절할 수 있도록, 속도 오프셋을 결정하여 스위칭(240)부로 결합신호와 함께 전달한다(S640). 속도 오프셋에 따라 결합신호 중 무선통신 전기신호의 속도를 조절하면, 속도가 상이한 두 전기신호를 결합하더라도 노이즈의 발생을 방지할 수 있다.

조명부(250) 또는 통신부(210)는 결합신호를 가시광통신 또는 무선통신을 이용하여 단말(120)로 전송한다(S650).

도 5 및 도 6에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각각의 도면에 기재된 과정의 순서를 변경하여 실행하거나 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 5 및 도 6은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 5 및 도 6에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 가시광통신 시스템 110: 조명장치
120: 단말 210, 430: 통신부
220, 450: 제어부 230: 오프셋 저장부
240: 스위칭부 250: 조명부
260: 타이머 270: 데이터 저장부
410: 가시광 수신부 420: 제1 필터
440: 제2 필터

Claims (13)

1. 서로 상이한 속도를 갖는 가시광통신 전기신호와 무선통신 전기신호를 결합한 결합신호에 따른 데이터를 단말로 전송하는 가시광 조명장치에 있어서,
   무선통신 모듈을 이용하여 조명의 속성정보를 외부기기로부터 수신하거나, 상기 결합신호에 따른 데이터를 상기 단말로 전송하는 통신부;
   상기 조명의 속성정보에 대응하여 상기 무선통신 전기신호의 속도 오프셋(Offset) 값을 저장하는 오프셋 저장부, 상기 무선통신 전기신호는 무선통신을 이용해 전달하고자 하는 데이터에 대응되는 전기신호를 의미함;
   상기 무선통신 전기신호가 존재하는 구간 내에 상기 가시광통신 전기신호를 결합시켜 상기 결합신호를 생성하며, 상기 조명의 속성정보에 상응하는 상기 속도 오프셋을 결정하는 제어부, 상기 가시광통신 전기신호는 가시광통신을 이용해 전달하고자 하는 데이터에 대응되는 전기신호를 의미함;
   상기 제어부가 결정한 상기 속도 오프셋을 반영하여 상기 결합신호에 부합하도록 온/오프 스위칭을 결정하는 스위칭부; 및
   상기 스위칭부의 결정에 의해 상기 결합신호에 따른 데이터를 상기 단말로 전송하는 조명부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 조명장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조명의 속성정보는,
   조명의 광도, 조도, 휘도 및 디밍 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가시광 조명장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 무선통신 전기신호와 상기 가시광통신 전기신호의 결합 타이밍을 상기 제어부로 제공하는 타이머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 조명장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 타이머를 이용하여 상기 무선통신 전기신호의 기 설정된 구간 내에 상기 가시광통신 전기신호를 결합시키는 것을 특징으로 하는 가시광 조명장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 스위칭부는,
   상기 속도 오프셋을 반영하여 상기 결합신호에 포함된 무선통신 전기신호의 온/오프 스위칭을 결정하는 것을 특징으로 하는 가시광 조명장치.
6. 가시광 조명장치가 서로 상이한 속도를 갖는 가시광통신 전기신호와 무선통신 전기신호를 결합하는 방법에 있어서,
   무선통신 모듈을 이용하여 조명의 속성정보를 외부기기로부터 수신하는 수신과정;
   상기 무선통신 전기신호가 존재하는 구간 내에 상기 가시광통신 전기신호를 결합시켜 결합신호를 생성하는 생성과정, 상기 무선통신 전기신호는 무선통신을 이용해 전달하고자 하는 데이터에 대응되는 전기신호를 의미하며, 상기 가시광통신 전기신호는 가시광통신을 이용해 전달하고자 하는 데이터에 대응되는 전기신호를 의미함;
   상기 조명의 속성정보에 대하여 기 저장된 무선통신 전기신호의 속도 오프셋을 결정하는 결정과정;
   상기 속도 오프셋을 반영하여 상기 결합신호에 부합하도록 온/오프 스위칭을 결정하는 스위칭과정; 및
   상기 스위칭과정의 결정에 따라 상기 결합신호에 따른 데이터를 단말로 전송하는 전송과정
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 결합방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 조명의 속성정보는,
   조명의 광도, 조도, 휘도 및 디밍 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 신호 결합방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 기 저장된 무선통신 전기신호의 속도 오프셋은,
   상기 조명의 속성정보에 대응하여 각각 상기 가시광 조명장치 내에 저장되는 것을 특징으로 하는 신호 결합방법.
9. 제6항에 있어서,
   상기 스위칭과정은,
   상기 속도 오프셋을 반영하여 상기 결합신호 중 상기 무선통신 전기신호의 온/오프 스위칭을 결정하는 것을 특징으로 하는 신호 결합방법.
10. 서로 상이한 속도를 갖는 무선통신 전기신호와 가시광통신 전기신호를 결합한 결합신호에 따른 데이터를 가시광 조명장치로부터 수신하는 가시광 단말에 있어서,
    가시광통신을 이용하여 전달되는 데이터를 수신하는 가시광 수신부;
    상기 가시광 수신부가 수신한 데이터에 대해 무선통신 전기신호에 해당하는 데이터를 필터링하여 제거하는 제1 필터, 상기 무선통신 전기신호는 무선통신을 이용해 전달하고자 하는 데이터에 대응되는 전기신호를 의미함;
    무선통신을 이용하여 전달되는 데이터를 수신하며, 데이터를 상기 가시광 조명장치로 전송하는 통신부;
    상기 통신부가 수신한 데이터에 대해 가시광통신 전기신호에 해당하는 데이터를 필터링하여 제거하는 제2 필터, 상기 가시광통신 전기신호는 가시광통신을 이용해 전달하고자 하는 데이터에 대응되는 전기신호를 의미함; 및
    상기 제1 필터 또는 상기 제2 필터가 필터링하여 제거하고 남은 데이터를 확인하며, 상기 가시광 조명장치로 데이터를 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 단말.
11. 제10항에 있어서,
    상기 가시광통신을 이용하여 전달되는 데이터는,
    상기 가시광 조명장치의 식별자를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 단말.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 가시광 조명장치의 식별자를 파악하여 상기 가시광 조명장치를 등록하며, 상기 가시광 단말이 사용하는 무선통신의 구성정보를 상기 가시광 조명장치로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 가시광 단말.
13. 가시광 조명장치가 가시광 단말과 페어링하는 방법에 있어서,
    가시광통신을 이용하여 상기 가시광 조명장치의 식별자를 포함하는 가시광통신 전기신호를 무선통신 전기신호와 결합한 결합신호에 따른 데이터를 상기 가시광 단말로 전송하는 제1 전송과정, 상기 무선통신 전기신호는 무선통신을 이용해 전달하고자 하는 데이터에 대응되는 전기신호를 의미하며, 상기 가시광통신 전기신호는 가시광통신을 이용해 전달하고자 하는 데이터에 대응되는 전기신호를 의미함;
    상기 가시광 조명장치가 이용하는 무선통신에 조인(join)을 허용할 것을 요청하는 메시지를 상기 가시광 단말로부터 수신하는 제1 수신과정;
    상기 무선통신을 이용하여 상기 무선통신에 조인을 허용하는 메시지를 포함하는 무선통신 전기신호를 가시광통신 전기신호와 결합한 결합신호에 따른 데이터를 상기 가시광 단말로 전송하는 제2 전송과정; 및
    상기 무선통신을 이용하여 상기 단말의 무선통신 구성정보를 상기 단말로부터 수신하는 제2 수신과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 페어링방법.

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