KR20180068674A - Led-id 시스템에서 이미지 센서 줌/인 기능을 이용한 성능 향상 방법 - Google Patents

Led-id 시스템에서 이미지 센서 줌/인 기능을 이용한 성능 향상 방법 Download PDF

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Abstract

LED-ID 시스템에서 이미지 센서 줌/인 기능을 이용한 성능 향상 방법이 개시된다.
이 방법은 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 광원의 수신전력을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 BER을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 SNR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 SINR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 CNR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 CINR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 RSSI을 측정하는 단계를 포함한다.

Description

LED-ID 시스템에서 이미지 센서 줌/인 기능을 이용한 성능 향상 방법 {METHOD FOR IMPROVING PERFOMANCE USING IMAGE SENSOR'S ZOOM-IN FUNCTION IN LED-ID SYSTEM}
본 발명은 LED-ID 시스템에서 이미지 센서 줌/인 기능을 이용한 성능 향상 방법에 관한 것으로, 구체적으로는, 가시광통신 시스템에서 광원의 밝기에 따라 변하는 채널 환경과 수신신호 감쇄를 보정하는 수신부 이미지센서 줌/인 컨트롤 기술이다.
최근 LED 관련 시장은 Green 산업 및 차세대 정보통신 기술로 주목 받고 있다. 기존 형광물질 및 가스등을 사용하는 조명등과 비교하여 적은 환경오염 물질을 배출하고 낮은 소비전력과 긴 수명, 인체에 무해한 가시광원을 선택적으로 사용이 가능하여 친환경적인 소자로 주목받고 있다. Visible Light Communication (VLC) 시스템은 LED를 통해 조명 및 데이터 전송을 동시에 제공하는 융합 기술이다. 빛의 파장은 사람의 눈에 보이는 가시 광 영역, 근적외선 영역을 포함하는 빛을 이용하여 정보를 전송 및 교환하는 기술로 기존의 유선광섬유를 통한 광통신 기술과는 차별화 된다. 또한 다양한 색상 구현이 가능하다. 백열전구와 형광등과 같은 조명이 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode) 조명으로 교체되는 인프라를 사용하여 정보를 각 객체에 전송하고 이를 재이용하는 차세대 통신 시스템이라 할 수 있다. 가시광통신은 빛을 이용하기 때문에 인체에 무해하며, 주파수 허가를 받을 필요가 없고, ISM(Industrial Scientific Medical band) 대역과의 간섭도 없으며, 물리적으로 높은 보안 수준을 제공한다. 또한 LED 광원의 넓은 대역폭(THz)은 무선 광 통신 시스템을 설계함에 있어서 기존 RF 통신과 비교하여 고속의 데이터 전송이 가능하도록 해준다.
가시광 통신 시스템에서, 광원과의 거리가 멀어지거나, 또는 광원의 밝기의 변화 및 주변 조도의 변화로 인한 광원의 송신신호 전력이 약화될 경우 주변 광원들로 인한 간섭으로 인해 시스템의 평균 BER 성능이 열하된다. 이러한 가변적인 환경에서는 고정된 수신환경에서 서비스 품질의 한계가 발생하기 때문이다.
따라서, 시스템의 성능향상과 QoS를 만족하는 방법이 요구된다.
본 발명에서는 이러한 가시광을 이용한 LED-ID 시스템에서, 광원의 밝기에 따라 변하는 채널 환경과 수신신호 감쇄를 보정하고자 이미지센서 줌/인 기능을 활용하여 시스템의 성능향상과 QoS를 만족하는 기법을 개발 하였다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 가시광을 이용한 LED-ID 시스템에서, 광원의 밝기에 따라 변하는 채널 환경과 수신신호 감쇄를 보정하고자 이미지센서 줌/인 기능을 활용하여 시스템의 성능향상과 QoS를 만족하는 방법을 제공한다.
본 발명의 한 특징에 따른 성능 향상 방법은,
수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 광원의 수신전력을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 BER을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 SNR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 SINR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 CNR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 CINR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 RSSI을 측정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 무선통신시스템에서 사용자들이 요구하는 데이터 전송 속도와 QoS를 만족하는 서비스를 제공할 수 있으며, 사용자들은 스마트폰과 태블릿 PC를 통해서 고품질의 멀티미디어 서비스 및 다양한 데이터 전송을 할 수 있는 시스템을 설계하여 다양한 어플리케이션 및 새로운 환경을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기본 상태의 LED-ID 시스템의 동작 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 줌-인 기능을 단계적으로 사용하는 동작 상태를 각각 도시한 도면이다.
광원과의 거리가 멀어지거나, 또는 광원의 밝기의 변화 및 주변 조도의 변화로 인한 광원의 송신신호 전력이 약화될 경우 주변 광원들로 인한 간섭으로 인해 시스템의 평균 BER 성능이 열하된다. 이러한 가변적인 환경에서는 고정된 수신환경에서 서비스 품질의 한계가 발생하기 때문에, 이미지센서의 광학/디지털 줌/인 기능을 이용하여 광원이 멀어지거나 밝기 변화에 능동적으로 적응하여 시스템 성능을 향상시키는 수신부를 개발하였다.
전체 시스템 구조를 나타낸 도 1에서 볼 수 있듯이 LED 소자를 통하여 전송되어지는 수신 신호의 전력 및 상태 판단을 통하여 광원의 거리가 멀어지거나, 수신 파워가 감소할 경우, 이미지 센서의 광학/디지털 줌/인 기능을 이용하여, 광원을 tracking 한다. 줌/인 기능을 이용하면 멀리 떨어진 광원의 빛을 더 민감하게 받아들일 수 있기 때문에 이러한 전송 거리 및 밝기 차이에 따라 발생하는 문제점을 해결하여 일정 수신 전력을 유지할 수 있으며 통신 서비스의 안정성을 보장할 수 있을 것이다.
무선통신시스템에서 사용자들이 요구하는 데이터 전송 속도와 QoS를 만족하는 서비스를 제공할 수 있으며, 사용자들은 스마트폰과 태블릿 PC를 통해서 고품질의 멀티미디어 서비스 및 다양한 데이터 전송을 할 수 있는 시스템을 설계하여 다양한 어플리케이션 및 새로운 환경을 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 무선통신시스템에서 가장 중요한 고속 데이터 전송 및 보다 나은 QoS를 만족하게 된다면, 무선통신에 국한 되지 않고 ITS(Intelligent Transport Systems), 텔레매틱스 등 여러 분야에서 활발한 연구가 진행될 것으로 예상된다.
구체적인 구성은 다음과 같다.
무선 광 통신 장치는 각 송신부에서 파일럿 및 프리엠블 심볼을 포함한 송신 신호를 생성하는 신호 생성부; 채널에 의한 성능저하를 방지하기 위해 디지털 정보를 부호화 단계; 및 부호화된 정보를 다중화하는 다중화부; 상기 다중화된 정보를 modulation하는 변조부를 포함한다.
파일럿 및 프리엠블 혹은 포스트엠블 신호를 통해서 채널상태 및 광신호의 입사각을 측정하는 단계를 포함한다.
송신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 광원의 송신전력을 측정하는 단계를 포함한다.
수신된 신호를 통해서 일정 이상의 성능을 유지할 수 있는 임계치(threshold)와 비교하는 단계를 포함한다.
비교된 값과 측정된 채널상태를 고려하여 적응 변조 및 부호와, 전송전력을 제어하는 단계를 포함한다.
상기에서 채널 환경을 분석하기 위한 파라미터에는 광원과 광 수신기간의 광각, MSE(Mean Square Error), BER(Bit Error Rate), SNR, SINR, CNR, CINR을 이용한다.
변조 및 복조를 위해 사용되는 변복조 방식에는 M-PSK, M-QAM, M-APSK, 그리고 OOK 및 M-PPM 방식이 사용된다.
상기에서 사용되는 변복조 방식 M-PSK, M-QAM, M-APSK을 위해서는 광신호를 1과 -1로 맵핑할 수 있는 맵핑기를 포함한다. 다시말해 빛이 있을 때는 1->1, 빛이 없을 때 0->-1로 맵핑하는 기술이다.
부호화 방법에는 컨볼루셔날 코드, 터보코드, LDPC 코드 및 랩터코드가 사용된다.
수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 광원의 수신전력을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 BER을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 SNR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 SINR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 CNR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 CINR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 RSSI을 측정하는 단계를 포함한다.
PD를 통하여 수신되는 성능분석 데이터를 송신단에 피드백하는 단계; 수신된 신호를 통하여 일정 이상의 성능을 만족할 수 있는 전력 가중치를 결정하고 각 수신신호에 따른 줌/인 기능 단계를 포함한다.

Claims (1)

  1. 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 광원의 수신전력을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 BER을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 SNR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 SINR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 CNR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 CINR을 측정하는 단계; 수신 신호의 성능을 분석하기 위한 파라미터로 RSSI을 측정하는 단계
    를 포함하는 성능 향상 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021043996A3 (de) * 2019-09-04 2021-04-22 Markus Fischer System zur datenübertragung mittels optischer datensignale

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