KR20230103991A - Apparatus and method for optical wireless communication based on fft, m-ary frequency shift keying and full spectrum led - Google Patents

Apparatus and method for optical wireless communication based on fft, m-ary frequency shift keying and full spectrum led Download PDF

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KR20230103991A
KR20230103991A KR1020220183393A KR20220183393A KR20230103991A KR 20230103991 A KR20230103991 A KR 20230103991A KR 1020220183393 A KR1020220183393 A KR 1020220183393A KR 20220183393 A KR20220183393 A KR 20220183393A KR 20230103991 A KR20230103991 A KR 20230103991A
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장영민
응웬위이응옥
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국민대학교산학협력단
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Abstract

본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 신호 수신 장치는 풀 스펙트럼 LED로부터 전송된 풀 스펙트럼 광 신호를 수신하여 영상을 생성하는 풀 스펙트럼 카메라, 적어도 하나의 프로세서 및 프로세서와 전기적으로 연결되고, 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고, 메모리는 프로세서를 통해 실행될 때 프로세서가, 풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원을 촬영한 카메라의 센서 신호에 기반하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성하고, 이미지 프레임에서 광원이 촬영된 영역으로부터 레벨 변화 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하고, FSK 변조 신호를 푸리에 변환한 후 주파수를 추출하여 복수의 대역으로 구분하고, 복수의 대역으로 구분된 FSK 변조 신호를 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 주파수에 기반하여 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 각 대역 별 데이터 스트림을 생성하고, 각 대역 별 데이터 스트림을 병합하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다.An optical signal receiving apparatus according to an embodiment of the present disclosure is electrically connected to a full spectrum camera that generates an image by receiving a full spectrum optical signal transmitted from a full spectrum LED, at least one processor, and the processor, and is performed by the processor. and a memory in which at least one code is stored, and when the memory is executed by a processor, the processor, based on a sensor signal of a camera that captures a light source including a full-spectrum LED, uses an infrared band, a visible band, and an ultraviolet band. An image frame containing all light information of a band is generated, level change information is extracted from an area in which a light source is photographed in the image frame to generate an FSK modulated signal, Fourier transform is performed on the FSK modulated signal, and a frequency is extracted to obtain a plurality of It is divided into bands, and demodulates the FSK modulation signal divided into a plurality of bands using a Mary-Frequency Shift Keying (M-FSK) method based on a preset bit-frequency mapping table and frequency to generate a data stream for each band, Codes causing merging of data streams for each band may be stored.

Description

풀 스펙트럼 LED, FFT 및 M-FSK에 기반한 광학 무선 통신 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR OPTICAL WIRELESS COMMUNICATION BASED ON FFT, M-ARY FREQUENCY SHIFT KEYING AND FULL SPECTRUM LED}Optical wireless communication method and apparatus based on full spectrum LED, FFT and M-FSK

본 개시는 신호를 풀 스펙트럼(full spectrum) LED 및 M-FSK(M-ary Frequency Shift Keying)에 기반한 광학 무선 통신으로 전송하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to an apparatus and method for transmitting signals in optical wireless communication based on full spectrum LEDs and M-ary Frequency Shift Keying (M-FSK).

이하에서 기술되는 내용은 본 발명의 실시 예와 관련되는 배경 정보를 제공할 목적으로 기재된 것일 뿐이고, 기술되는 내용들이 당연하게 종래기술을 구성하는 것은 아니다. The contents described below are only described for the purpose of providing background information related to an embodiment of the present invention, and the contents described do not naturally constitute prior art.

최근 백열전구와 형광등과 같은 조명이 반도체 LED(Light Emitting Diode) 조명으로 교체되는 인프라를 이용하여 가시광 파장에 통신기능을 부가한 무선 통신 기술인 가시광 통신(Visible Light Communication; VLC) 기술이 활발히 연구되고 있다.Recently, Visible Light Communication (VLC) technology, which is a wireless communication technology in which a communication function is added to visible light wavelengths using an infrastructure in which lights such as incandescent bulbs and fluorescent lights are replaced with semiconductor Light Emitting Diode (LED) lights, has been actively researched.

또한, 일반 스마트 폰, 자동차 카메라 등의 사용자 디바이스에 장착된 카메라를 이용하여 수신한 가시광 통신 신호를 복조하는 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication: OCC) 기술도 개발되고 있다.In addition, an optical camera communication (OCC) technology for demodulating a visible light communication signal received using a camera mounted in a user device such as a general smart phone or a car camera is also being developed.

사용자 디바이스에 장착된 카메라는 글로벌 셔터(Global shutter) 방식 또는 롤링 셔터(Rolling shutter) 방식으로 광원을 촬영할 수 있다.A camera installed in the user device may photograph the light source using a global shutter method or a rolling shutter method.

선행기술 1은 롤링 셔터(Rolling-shutter) 방식의 카메라에 기반하여 카메라 기반 M-FSK 방식에 의해 통신하는 기술을 개시하고 있으나, 일반적인 M-FSK 방식은 하나의 광원에서 동일한 시간에 하나의 주파수만 이용할 수 있으므로 고속 데이터의 전송에 어려운 점이 있다.Prior Art 1 discloses a technology for communicating by a camera-based M-FSK method based on a camera of a rolling-shutter method, but a general M-FSK method only uses one frequency from one light source at the same time. However, it is difficult to transmit high-speed data.

선행기술 2는 CSK(Color Shift Keying) 방식에 의해 통신하는 기술을 개시하고 있으나, 일반적인 CSK 방식은 수신 장치에서 수신 환경에 의존적인 색상의 인식에 따라 에러의 확률이 높고, 이를 복구할 별도의 기술이 필요한 문제점이 있다. 또한, 포토 디텍터(Photo Detector)에 기반한 CSK 신호 수신 장치는 송신 장치와의 거리가 멀어지는 경우 환경광의 영향으로 신호를 인식하기 어려운 문제점이 있다.Prior art 2 discloses a technology for communication by color shift keying (CSK) method, but the general CSK method has a high probability of error according to color recognition dependent on the receiving environment in the receiving device, and a separate technology to recover it There is a problem with this need. In addition, a CSK signal receiving device based on a photo detector has a problem in that it is difficult to recognize a signal due to the influence of ambient light when the distance from the transmitting device increases.

선행기술 1: 한국 등록특허공보 제10-165184호(2016.08.22. 등록)Prior art 1: Korean Patent Registration No. 10-165184 (registered on August 22, 2016) 선행기술 2: 한국 등록특허공보 제10-1728518호(2017.04.13. 등록)Prior art 2: Korean Patent Registration No. 10-1728518 (registered on April 13, 2017)

본 개시의 일 실시 예는 풀 스펙트럼 LED에 기반한 광학 무선 통신에 있어서 고속으로 데이터를 전송 가능한 장치 및 방법을 제공한다. An embodiment of the present disclosure provides a device and method capable of transmitting data at high speed in optical wireless communication based on full spectrum LEDs.

본 개시의 다른 실시 예는 풀 스펙트럼 LED에 기반하여 전송된 M-FSK 변조 광 신호를 용이한 구성으로 복조 가능한 장치 및 방법을 제공한다.Another embodiment of the present disclosure provides a device and method capable of demodulating an M-FSK modulated optical signal transmitted based on a full spectrum LED with an easy configuration.

본 개시의 다른 실시 예는 풀 스펙트럼 LED에 기반한 광학 무선 통신에 있어서 왈시(Walsh) 부호화에 기반하여 안정적으로 데이터를 전송 가능한 장치 및 방법을 제공한다. Another embodiment of the present disclosure provides an apparatus and method capable of stably transmitting data based on Walsh encoding in optical wireless communication based on full spectrum LEDs.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned tasks, and other objects and advantages of the present invention not mentioned above can be understood by the following description and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be seen that the objects and advantages of the present invention may be realized by means of the instrumentalities and combinations indicated in the claims.

본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 신호 수신 방법은 풀 스펙트럼 대역을 촬영 가능한 롤링 셔터 기반의 카메라를 포함하는 광학 신호 수신 장치의 프로세서가 각 단계의 적어도 일부를 수행하는 광학 신호 수신 방법으로서, 풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원을 촬영한 카메라의 센서 신호에 기반하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성하는 단계, 이미지 프레임에서 광원이 촬영된 영역으로부터 레벨 변화 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하는 단계, FSK 변조 신호를 푸리에 변환한 후 주파수를 추출하여 복수의 대역으로 구분하는 단계 및 복수의 대역으로 구분된 FSK 변조 신호를 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 주파수에 기반하여 각각 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 각 대역 별 데이터 스트림을 생성하고, 각 대역 별 데이터 스트림을 병합하는 단계를 포함할 수 있다. An optical signal receiving method according to an embodiment of the present disclosure is an optical signal receiving method in which a processor of an optical signal receiving apparatus including a rolling shutter-based camera capable of capturing a full spectrum band performs at least a part of each step, Generating an image frame containing all information of infrared band, visible ray band, and ultraviolet band based on a sensor signal of a camera that has photographed a light source including an LED, and obtaining level change information from an area where the light source is photographed in the image frame. Extracting and generating an FSK modulated signal, Fourier transforming the FSK modulated signal, extracting a frequency and dividing the FSK modulated signal into a plurality of bands, and converting the FSK modulated signal divided into a plurality of bands to a preset bit-frequency mapping table and frequency. Based on the method, demodulation using a Mary-Frequency Shift Keying (M-FSK) method to generate data streams for each band, and merging the data streams for each band may be included.

본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 신호 수신 장치는 풀 스펙트럼 LED로부터 전송된 풀 스펙트럼 광 신호를 수신하여 영상을 생성하는 풀 스펙트럼 카메라, 적어도 하나의 프로세서 및 프로세서와 전기적으로 연결되고, 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고, 메모리는 프로세서를 통해 실행될 때 프로세서가, 풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원을 촬영한 카메라의 센서 신호에 기반하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성하고, 이미지 프레임에서 광원이 촬영된 영역으로부터 레벨 변화 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하고, FSK 변조 신호를 푸리에 변환한 후 주파수를 추출하여 복수의 대역으로 구분하고, 복수의 대역으로 구분된 FSK 변조 신호를 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 주파수에 기반하여 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 각 대역 별 데이터 스트림을 생성하고, 각 대역 별 데이터 스트림을 병합하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다.An optical signal receiving apparatus according to an embodiment of the present disclosure is electrically connected to a full spectrum camera that generates an image by receiving a full spectrum optical signal transmitted from a full spectrum LED, at least one processor, and the processor, and is performed by the processor. and a memory in which at least one code is stored, and when the memory is executed by a processor, the processor, based on a sensor signal of a camera that captures a light source including a full-spectrum LED, uses an infrared band, a visible band, and an ultraviolet band. An image frame containing all light information of a band is generated, level change information is extracted from an area in which a light source is photographed in the image frame to generate an FSK modulated signal, Fourier transform is performed on the FSK modulated signal, and a frequency is extracted to obtain a plurality of It is divided into bands, and demodulates the FSK modulation signal divided into a plurality of bands using a Mary-Frequency Shift Keying (M-FSK) method based on a preset bit-frequency mapping table and frequency to generate a data stream for each band, Codes causing merging of data streams for each band may be stored.

본 개시의 실시 예에 따른 신호 전송 장치 및 방법은 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 전 대역을 활용하여 M-FSK 변조된 신호를 전송함으로써, 광학 무선 통신에서 데이터 전송 속도를 향상시킬 수 있다.A signal transmission apparatus and method according to an embodiment of the present disclosure transmits an M-FSK modulated signal using all bands of infrared band, visible ray band, and ultraviolet band, thereby improving data transmission speed in optical wireless communication. .

본 개시의 실시 예에 따른 신호 전송 장치 및 방법은 풀 스텍트럼 대역으로 광학 통신 기술을 통해 전송된 M-FSK 변조 신호를 용이한 구성으로 복조할 수 있다.A signal transmission apparatus and method according to an embodiment of the present disclosure can demodulate an M-FSK modulated signal transmitted through an optical communication technology in a full spectrum band with an easy configuration.

본 개시의 실시 예에 따른 신호 전송 장치 및 방법은 왈시 코드에 기반하여 M-FSK 변조 신호를 광학 무선 통신의 풀 스펙트럼 대역으로 안정적으로 전송할 수 있다.A signal transmission apparatus and method according to an embodiment of the present disclosure can stably transmit an M-FSK modulated signal in a full spectrum band of optical wireless communication based on a Walsh code.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 송신 장치 및 신호 수신 장치의 통신을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 송신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 데이터 스트림의 패킷의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신을 위해 M-FSK 변조에 사용되는 주파수를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신에서 M-FSK 변조 신호에 기반하여 광 변조 신호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 송신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신으로 수신한 광 신호를 복조하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 9 및 도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신으로 수신한 광 신호를 복조하는 실시 예를 설명하는 도면이다.
도 11은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 송신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 12는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 송신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 13은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 14는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 수신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 15는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 푸리에 변환에 기반한 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 16은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 푸리에 변환에 기반한 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 수신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 17은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 대역 패스 필터에 기반한 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 18은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 대역 패스 필터에 기반한 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 수신된 광 신호를 복조하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 19는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 대역 패스 필터에 기반한 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 수신 방법을 도시한 흐름도이다.
1 is a diagram schematically illustrating communication between a signal transmission device and a signal reception device of full spectrum optical wireless communication according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a block diagram showing the configuration of a signal transmission apparatus for full-spectrum optical wireless communication according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a diagram illustrating an embodiment of a packet of a data stream according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a diagram for explaining a frequency used for M-FSK modulation for full spectrum optical wireless communication according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a diagram for explaining a method of generating an optical modulation signal based on an M-FSK modulation signal in full spectrum optical wireless communication according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a flowchart illustrating a signal transmission method of full-spectrum optical wireless communication according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a block diagram showing the configuration of a signal receiving apparatus for full-spectrum optical wireless communication according to an embodiment of the present disclosure.
8 is a flowchart illustrating a method of demodulating an optical signal received through full-spectrum optical wireless communication according to an embodiment of the present disclosure.
9 and 10 are diagrams for explaining an embodiment of demodulating an optical signal received through full-spectrum optical wireless communication according to an embodiment of the present disclosure.
11 is a block diagram showing the configuration of a signal transmission device for full-spectrum optical wireless communication according to another embodiment of the present disclosure.
12 is a flowchart illustrating a signal transmission method of full-spectrum optical wireless communication according to another embodiment of the present disclosure.
13 is a block diagram showing the configuration of a signal receiving apparatus for full-spectrum optical wireless communication according to another embodiment of the present disclosure.
14 is a flowchart illustrating a signal reception method of full spectrum optical wireless communication according to another embodiment of the present disclosure.
15 is a block diagram showing the configuration of a signal receiving apparatus for full-spectrum optical wireless communication based on Fourier transform according to another embodiment of the present disclosure.
16 is a flowchart illustrating a signal reception method of full-spectrum optical wireless communication based on Fourier transform according to another embodiment of the present disclosure.
17 is a block diagram showing the configuration of a signal receiving apparatus for full-spectrum optical wireless communication based on a band pass filter according to another embodiment of the present disclosure.
18 is a diagram for explaining a method of demodulating a received optical signal of full-spectrum optical wireless communication based on a band pass filter according to another embodiment of the present disclosure.
19 is a flowchart illustrating a signal receiving method of full-spectrum optical wireless communication based on a band pass filter according to another embodiment of the present disclosure.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar elements are given the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used together in consideration of ease of writing the specification, and do not have meanings or roles that are distinct from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the embodiment disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, the technical idea disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention , it should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.

도 1을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼에 기반한 광학 무선 통신의 신호 송신 장치 및 신호 수신 장치 사이의 통신을 설명한다.Referring to FIG. 1 , communication between a signal transmission device and a signal reception device of optical wireless communication based on full spectrum according to an embodiment of the present disclosure will be described.

도 1을 참조하면, 신호 송신 장치(100)는 데이터를 입력 받아 M-FSK에 기반하여 변조하고 이를 다시 적외선(IR) 대역, 가시광선(VL) 대역 및 자외선(UV) 대역을 모두 포함하는 광 신호로 변조한 전송 신호를 적외선 대역, 가시광선 대역 및 적외선 대역의 스펙트럼을 모두 지원하는 풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원부(130)를 통하여 풀 스펙트럼 광 신호로 전송하도록 구성될 수 있다. 데이터는 도 2 내지 5를 참조하여 설명하는 것처럼, 신호 송신 장치(100)는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역으로 광 변조 신호를 송신하기 위한 M-FSK(M-ary Frequency Shift Keying) 변조 신호를 각각 생성하기 위하여, 입력된 데이터를 해당 대역에 대응하도록 복수의 채널로 분리하여 입력한 후, 이를 각 채널에서 각각 변조할 수 있다. Referring to FIG. 1, the signal transmission apparatus 100 receives data and modulates it based on M-FSK, and then transmits the data back to light including all of the infrared (IR) band, the visible light (VL) band, and the ultraviolet (UV) band. It may be configured to transmit the transmission signal modulated into a signal as a full spectrum optical signal through the light source unit 130 including a full spectrum LED supporting all spectrums of the infrared band, the visible ray band, and the infrared band. As the data will be described with reference to FIGS. 2 to 5 , the signal transmission apparatus 100 is a M-ary Frequency Shift Keying (M-FSK) modulation signal for transmitting an optical modulation signal in an infrared band, a visible ray band, and an ultraviolet band. In order to generate each, input data may be separated into a plurality of channels to correspond to a corresponding band, and then modulated in each channel.

본 명세서에서는, 별도의 기재가 없는 한 송신 및 수신되는 광 신호는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 적외선 대역의 스펙트럼을 모두 포함하는 풀 스펙트럼 광 신호를 전제로 하여 설명한다.In this specification, unless otherwise specified, an optical signal to be transmitted and received is described on the premise that a full-spectrum optical signal including all spectrums of an infrared band, a visible ray band, and an infrared band is assumed.

신호 전송 장치(100)는 데이터를 복수의 대역의 M-FSK 방식으로 변조하기 위하여, 데이터를 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 3개의 채널로 분리한 후, 채널 별 데이터를 각각 M-FSK 방식으로 변조할 수 있다.The signal transmission apparatus 100 divides the data into three channels corresponding to optical modulation signals of infrared band, visible ray band, and ultraviolet band, in order to modulate data by the M-FSK scheme of a plurality of bands, and then separates the data for each channel. Data may be modulated by the M-FSK method.

신호 전송 장치(100)는 3개의 채널에서 각각 변조한 복수의 FSK 변조 신호를 합성한 신호에 기반하여 광 변조 신호를 생성할 수 있다. 아래에서 도 5에 기반하여 자세히 설명한다.The signal transmission apparatus 100 may generate an optical modulation signal based on a synthesized signal of a plurality of FSK modulation signals each modulated in three channels. It will be described in detail based on FIG. 5 below.

신호 전송 장치(100)는 광 변조 신호에 따라 풀 스펙트럼 대역에서 발광하도록 풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원부(130)를 제어함으로써 광 변조 신호를 풀 스펙트럼 대역의 광 신호로 전송할 수 있다.The signal transmission apparatus 100 may transmit the light modulation signal as an optical signal of the full spectrum band by controlling the light source unit 130 including the full spectrum LED to emit light in the full spectrum band according to the light modulation signal.

신호 수신 장치(200)는 풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원부(130)를 촬영한 풀 스펙트럼 영역을 모두 센싱할 수 있는 롤링 셔터 기반의 카메라(210)의 센서 신호에 기반하여 생성한 도 10과 같은 스트립(strip) 이미지 프레임으로부터 펄스 형태의 FSK 변조 신호를 생성하고(220), M-FSK 디코더(230)가 FSK 변조 신호로부터 주파수를 추출한 후 이를 M-FSK에 기반하여 복조함으로써 데이터를 생성할 수 있다. The signal receiving device 200 is a strip as shown in FIG. 10 generated based on the sensor signal of the rolling shutter-based camera 210 capable of sensing all of the full spectrum region in which the light source unit 130 including the full spectrum LED is photographed. Data can be generated by generating an FSK modulated signal in the form of a pulse from the (strip) image frame (220), and after the M-FSK decoder 230 extracts a frequency from the FSK modulated signal and demodulates it based on M-FSK .

카메라(210)는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역에서 각각 센서 신호를 출력하고 이미지 프레임을 생성할 수 있는 적외선 대역 카메라, 가시광선 대역 카메라 및 자외선 대역 카메라를 포함하는 복수의 카메라이거나, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역을 각각 분할된 센서 영역에서 동일한 시간에 센싱하는 단일한 카메라 이거나, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역을 동일한 센서 영역에서 필터 처리 등을 통하여 다른 시간에 센싱하는 단일한 카메라일 수 있다.The camera 210 may be a plurality of cameras including an infrared band camera, a visible ray band camera, and an ultraviolet band camera capable of outputting sensor signals and generating image frames in the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band, respectively, or an infrared band camera 210 . , a single camera that senses the visible ray band and the ultraviolet band at the same time in the divided sensor area, or a single camera that senses the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band at different times through filter processing in the same sensor area. It could be a camera.

신호 수신 장치(200)는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 각 센서 신호에 기반한 이미지 프레임에서 광원 영역을 결정하고 광원 영역의 이미지 프레임에서 FSK 변조 신호를 추출할 수 있다. 이미지 프레임은 스트립 형태로 광원(130)의 광 변조 신호가 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 각 센서에 각각 센싱된 스트립 형태의 이미지 프레임일 수 있다. The signal receiving apparatus 200 may determine a light source area in an image frame based on each sensor signal of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band, and extract an FSK modulation signal from the image frame of the light source area. The image frame may be a strip-shaped image frame in which light modulation signals of the light source 130 are sensed by respective sensors in the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band.

신호 수신 장치(200)는 스트립 이미지 프레임에 기반해 FSK 변조 신호를 생성하고, 프리앰블(preamble) 및 페이로드(payload)에 해당하는 부분의 각각 온 레벨(On-level) 또는 오프 레벨(Off-level)의 길이와 카메라의 셔터 스피드를 고려하여 FSK 변조 신호의 주파수를 추출할 수 있다. 신호 수신 장치(200)는 추출된 주파수 및 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 FSK 변조 신호를 M-FSK 방식으로 복조하고 데이터 스트림을 생성할 수 있다.The signal receiving apparatus 200 generates an FSK modulated signal based on the strip image frame, and sets the on-level or off-level of parts corresponding to the preamble and the payload, respectively. ) and the shutter speed of the camera, the frequency of the FSK modulation signal can be extracted. The signal receiving apparatus 200 may demodulate the FSK modulated signal in the M-FSK method based on the extracted frequency and a preset bit-frequency mapping table and generate a data stream.

도 2를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치의 구성을 설명한다.A configuration of a signal transmission device according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 2 .

도 2를 참조하면, 신호 전송 장치(100)는 풀 스펙트럼 M-FSK 인코더, 시리얼 투 패러럴(S2P) 변환부, 프리앰블 삽입부, 풀 스펙트럼 변조부(full spectrum modulator)(113)를 포함하는 변조부(110) 및 풀 스펙트럼 LED 광원을 포함하는 통신 채널인 광원부(130)를 제어하는 제어부(120)를 포함할 수 있고, 클럭(clock) 신호를 발생시키는 클럭 제너레이터를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the signal transmission apparatus 100 includes a full spectrum M-FSK encoder, a serial-to-parallel (S2P) converter, a preamble inserter, and a modulator including a full spectrum modulator 113. 110 and a control unit 120 that controls the light source unit 130, which is a communication channel including a full-spectrum LED light source, and may include a clock generator that generates a clock signal.

일 실시 예에서, 데이터 스트림은 전송하고자 하는 신호를 바이너리 신호로 변조한 패킷일 수 있다. 변조부는 FEC(Forward Error Correction) 인코더, 프리앰블 삽입부, 입력 데이터를 바이너리 신호로 변조하는 바이너리 변조부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the data stream may be a packet obtained by modulating a signal to be transmitted into a binary signal. The modulator may include a Forward Error Correction (FEC) encoder, a preamble inserter, and a binary modulator for modulating input data into a binary signal.

일 실시 예에서, 풀 스펙트럼 M-FSK 변조부(110)는 바이너리 신호가 패킷 형태로 구성된 데이터 스트림을 풀 스펙트럼 데이터 신호로 변조할 수 있다. 아래에서는, 풀 스펙트럼 M-FSK 변조부(110) 가 바이너리 신호인 데이터 스트림을 풀 스펙트럼 데이터 신호로 변조하는 것으로 전제하여 설명한다.In one embodiment, the full-spectrum M-FSK modulator 110 may modulate a data stream in which a binary signal is configured in a packet form into a full-spectrum data signal. In the following description, it is assumed that the full spectrum M-FSK modulator 110 modulates a binary signal data stream into a full spectrum data signal.

일 실시 예에서, 풀 스펙트럼 M-FSK 변조부(110)는 바이너리 신호를 라인 코딩(Line Coding)하여 이진 데이터 신호를 생성할 수 있다. 라인 코딩은 입력 비트 0을 00으로 출력하고, 입력 비트 1을 01로 출력하는 변조일 수 있다.In one embodiment, the full spectrum M-FSK modulator 110 may generate a binary data signal by line coding the binary signal. Line coding may be modulation that outputs input bit 0 as 00 and outputs input bit 1 as 01.

데이터 스트림은 전송하고자 하는 데이터에 해당하는 페이로드(payload), 헤더에 해당하는 프리앰블(preamble)을 포함한 패킷일 수 있다.The data stream may be a packet including a payload corresponding to data to be transmitted and a preamble corresponding to a header.

일 실시 예에서, 신호 전송 장치(100)는 패킷에 시퀀스 넘버(Sequence Number)를 포함할 수 있으며, 시퀀스 넘버는 연속한 데이터 패킷에 대해 연속한 번호로 할당될 수 있고, 시퀀스 넘버는 일정한 번호(비트들일 수 있다)를 순서대로 반복하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 시퀀스 넘버는 첫 패킷은 00, 두 번째 패킷은 01, 세번째 패킷은 다시 00일 수 있다. 신호 수신 장치(200)는 시퀀스 넘버를 통해 패킷의 중복 여부를 판단할 수 있다.In one embodiment, the signal transmission device 100 may include a sequence number in the packet, the sequence number may be assigned as a continuous number for consecutive data packets, and the sequence number may be a constant number ( bits) can be used repeatedly in order. For example, the sequence number may be 00 for the first packet, 01 for the second packet, and 00 for the third packet. The signal receiving apparatus 200 may determine whether packets are duplicated through the sequence number.

도 3을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 M-FSK 변조부(110)에 입력되는 패킷 구조의 일 부분을 설명한다. 다른 실시 예에서, 풀 스펙트럼 M-FSK 변조부(110)는 입력된 데이터 신호를 도 3과 같은 패킷의 일부로 변환하여 구성할 수 있다.A portion of a packet structure input to the full spectrum M-FSK modulator 110 according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 3 . In another embodiment, the full spectrum M-FSK modulator 110 may be configured by converting an input data signal into a part of a packet as shown in FIG. 3 .

입력 데이터 신호를 변환한 패킷들은 복수의 데이터 패킷들(i-1, i, i+1)을 포함할 수 있다. The packets obtained by converting the input data signal may include a plurality of data packets (i−1, i, i+1).

복수의 데이터 패킷들(i-1, i, i+1)은 각각 복수의 데이터 서브 패킷들(예를 들어, 데이터 패킷(i)는 데이터 서브 패킷들(i1, i2, i3)을 포함하고, 각 데이터 서브 패킷은 입력 데이터의 부분에 대응하는 정보 비트들로 구성된 페이로드를 포함할 수 있다. Each of the plurality of data packets (i-1, i, i+1) includes a plurality of data sub-packets (eg, data packet (i) includes data sub-packets (i1, i2, i3), Each data subpacket may include a payload composed of information bits corresponding to a portion of the input data.

일 실시 예에서, 수신 측 카메라의 가변적인 프레임 레이트(frame rate)로 인한 패킷 누락을 방지하기 위해, 하나의 데이터 패킷에 포함된 복수의 데이터 서브 패킷들은 동일한 정보 비트들로 구성된 동일한 페이로드를 포함할 수 있다. 즉, 동일한 페이로드가 중복하여 신호 수신 장치(200)로 전송될 수 있다.In one embodiment, in order to prevent packet omission due to a variable frame rate of a receiving camera, a plurality of data subpackets included in one data packet include the same payload composed of the same information bits. can do. That is, the same payload may be repeatedly transmitted to the signal receiving apparatus 200 .

신호 수신 장치(200)의 롤링 셔터 기반의 카메라는 풀 스펙트럼LED 광원의 점멸을 서로 다른 시간에 연속적으로 복수 회 촬영하고, 각 촬영한 신호를 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에 저장하여 스트립 형태의 이미지 프레임을 생성한다. 이 때, 카메라의 프레임 레이트는 디바이스의 설정 등에 따라 가변적이거나 또는 데이터 패킷 전송률에 비해 낮을 수 있다. 따라서, 신호 송신 장치(100)는 롤링 카메라의 프레임 레이트 한계로 인한 패킷 수신의 누락을 방지하기 위해 동일한 페이로드를 포함하는 데이터 서브 패킷을 중복으로 포함하도록 데이터 패킷을 구성할 수 있다. 즉, 데이터 서브 패킷들(i1, i2, i3)는 동일한 페이로드를 포함할 수 있다.The rolling shutter-based camera of the signal receiving device 200 continuously photographs the flickering of the full-spectrum LED light source multiple times at different times, and stores each photographed signal in one column or row of the image sensor to obtain a strip-shaped image. create a frame In this case, the frame rate of the camera may be variable according to device settings or may be lower than the data packet transmission rate. Therefore, the signal transmission apparatus 100 may configure a data packet to include data subpackets including the same payload in duplicate in order to prevent packet reception loss due to a frame rate limit of a rolling camera. That is, the data subpackets i1, i2, and i3 may include the same payload.

일 실시 예에서, 신호 수신 장치(200)에서 패킷 누락을 감지하거나 중복된 패킷의 구분을 위해서 신호 전송 장치(100)는 각각의 데이터 패킷 또는 데이터 서브 패킷에 시퀀스 넘버(Sequence Number)를 부여할 수 있으며, 시퀀스 넘버는 연속한 데이터 패킷에 대해 연속한 번호로 할당될 수 있다. In an embodiment, the signal transmission apparatus 100 may assign a sequence number to each data packet or data subpacket in order to detect packet omission in the signal reception apparatus 200 or to distinguish duplicate packets. And sequence numbers can be assigned as consecutive numbers for consecutive data packets.

일 실시 예에서, 각각의 데이터 서브 패킷(i1, i2, i3)은 해당 데이터 패킷(i)의 시퀀스 넘버 및 해당 데이터 패킷(i)에 할당된 정보 비트들인 동일한 페이로드를 포함할 수 있다. In an embodiment, each of the data subpackets i1, i2, and i3 may include the same payload, which is the sequence number of the corresponding data packet i and information bits assigned to the corresponding data packet i.

일 실시 예에서, 시퀀스 넘버는 패킷의 전단에 삽입되거나, 다른 실시 예에서 패킷의 전단 및 후단 양쪽에 삽입될 수 있다. 시퀀스 넘버가 패킷의 전단 및 후단 양쪽에 삽입되는 경우, 신호 수신 장치(200)는 촬영한 이미지 프레임 한 장에서 프리앰블 한 개를 발견하는 경우 프리앰블 전 후의 시퀀스 넘버를 고려하여 포워드 디코딩(forward decoding) 및 백워드 디코딩(backward decoding)으로 패킷을 구성할 수 있다. In one embodiment, the sequence number may be inserted at the front of the packet, or in another embodiment, at both the front and back of the packet. When the sequence number is inserted at both the front and rear ends of the packet, when the signal receiving device 200 finds one preamble in one captured image frame, forward decoding and A packet can be configured by backward decoding.

일 실시 예에서, 변조된 패킷 또는 데이터 서브 패킷은 패킷의 사이즈 등의 메타 정보를 포함하는 헤더부를 프리앰블에 포함될 수 있다. In one embodiment, the modulated packet or data subpacket may include a header portion including meta information such as packet size in the preamble.

다른 실시 예에서, 프리앰블은 패킷의 시작(Start Frame: SF)을 알리는 비트 코드로서 신호 전송 장치 및 신호 수신 장치에 미리 알려진 비트 코드일 수 있다. In another embodiment, the preamble is a bit code indicating the start of a packet (Start Frame: SF) and may be a bit code that is previously known to the signal transmission device and the signal reception device.

다른 실시 예에서, 신호 전송 장치(100)는 FEC(Forward Error Correction) 인코더, Ab 비트(asynchronous bits) 삽입부를 포함할 수 있다. 프리앰블은 Ab 비트를 포함할 수 있다.In another embodiment, the signal transmission apparatus 100 may include a forward error correction (FEC) encoder and an asynchronous bits (Ab) inserter. The preamble may include Ab bits.

신호 전송 장치(100)의 풀 스펙트럼 M-FSK 변조부 (110)는 시리얼(serial) 형태의 패킷 또는 프리앰블이 삽입된 패킷의 적어도 일부를 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 3개의 채널(PIR, PVL, PUV)로 분리한 후 각 채널에서 각각 M-FSK 방식으로 변조할 수 있다.The full-spectrum M-FSK modulator 110 of the signal transmission device 100 corresponds to at least a part of a packet in a serial form or a preamble-inserted packet to an optical modulation signal in the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band. After separating into three channels (PIR, PVL, and PUV), each channel can be modulated by the M-FSK method.

예를 들어, 패킷의 페이로드의 비트 코드가 '00 01 10'인 경우 신호 전송 장치(100)는 페이로드의 비트 코드 '00 01 10'을 일정한 개수의 비트 마다 3개의 채널로 분리하여 각각 '00', '01', '10'으로 분리한 후 각 분리된 비트 코드를 M-FSK 방식으로 변조할 수 있다. For example, when the bit code of the payload of the packet is '00 01 10', the signal transmission device 100 divides the bit code of the payload '00 01 10' into three channels for each predetermined number of bits, and each ' After separating into 00', '01', and '10', each separated bit code can be modulated by the M-FSK method.

일 실시 예에서, 프리앰블은 각 채널마다 M-FSK 변조될 수 있다. In one embodiment, the preamble may be M-FSK modulated for each channel.

도 4를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 M-FSK 변조부(110)가 각 채널 별로 입력된 비트 코드를 미리 설정된 서로 다른 주파수 대역의 비트 주파수 맵핑 테이블에 기반하여 변조하는 방법을 설명한다.Referring to FIG. 4, a method in which the full spectrum M-FSK modulator 110 according to an embodiment of the present disclosure modulates a bit code input for each channel based on a preset bit frequency mapping table of different frequency bands is described. Explain.

풀 스펙트럼 M-FSK 변조부(110)는 각 채널 별로 입력된 비트 코드를 아래의 <표 1>과 같은 테이블에 기반하여 주파수를 맵핑할 수 있다.The full spectrum M-FSK modulator 110 may map frequencies based on a table such as Table 1 below to bit codes input for each channel.

<표 1>의 열(column)의 IR, VL, UV는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 M-FSK 변조 채널을 의미한다.IR, VL, and UV in the columns of <Table 1> denote M-FSK modulation channels corresponding to optical modulation signals in the infrared, visible, and ultraviolet bands.

Figure pat00001
Figure pat00001

<표 1>은 두 개의 프리앰블이 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 3개의 채널에서 모두 다른 주파수로 맵핑될 수 있다. 아래의 실시 예들은 두 개의 프리앰블이 3개의 채널에서 서로 다른 주파수로 맵핑되는 것을 전제로 설명한다.Table 1 shows that two preambles may be mapped to different frequencies in three channels corresponding to optical modulation signals in the infrared, visible, and ultraviolet bands. The following embodiments will be described on the premise that two preambles are mapped to different frequencies in three channels.

프리앰블 및 페이로드의 비트 코드에 맵핑되는 각 주파수의 대역은 도 4 (a)와 같을 수 있다.Bands of each frequency mapped to the bit codes of the preamble and payload may be as shown in FIG. 4(a).

일 실시 예에서 프리앰블 1에 맵핑되는 주파수(f1, f2, f3)는 각 각 채널에 할당된 주파수 대역의 각 비트-주파수 맵핑 테이블에서 가장 낮은 대역의(가장 낮은 크기의) 주파수이고, 프리앰블 2에 맵핑되는 주파수(f1+5delta, f2+5delta, f3+5delta)는 가장 높은 대역의(가장 큰 크기의) 주파수일 수 있다. 또한, 페이로드의 비트 코드는 각 채널의 비트-주파수 맵핑 테이블에서 가장 낮은 대역의 주파수와 가장 높은 대역의 주파수, 즉 프리앰블 1에 맵핑되는 주파수들(f1, f2, f3, f4, 아래에서는 기본 주파수라 칭한다)과 프리앰블 2에 맵핑되는 주파수들(f1+5delta, f2+5delta, f3+5delta) 사이에서 균등한 대역 간격으로 위치한 주파수일 수 있다. 도 4에서는 페이로드의 비트 코드에 맵핑되는 주파수들이 각 채널마다 각각 4개로 도시하였지만, 변조하고자 하는 비트 코드의 개수 및 프리앰블 1 및 프리앰블 2에 맵핑되는 주파수의 대역에 따라 페이로드의 비트 코드에 맵핑되는 기본 주파수들의 개수를 변경 가능함을 통상의 기술자는 이해할 수 있다. 각 채널에서 M-FSK 변조에 사용되는 주파수는 최종적으로 전송되는 광 변조 신호의 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 온/오프 주파수(optical clocking rate)라고 이해될 수 있다.In one embodiment, the frequencies (f1, f2, f3) mapped to preamble 1 are frequencies of the lowest band (lowest size) in each bit-frequency mapping table of the frequency band allocated to each channel, and The frequencies to be mapped (f1+5delta, f2+5delta, f3+5delta) may be frequencies of the highest band (largest size). In addition, the bit code of the payload is the frequency of the lowest band and the highest band in the bit-frequency mapping table of each channel, that is, the frequencies mapped to preamble 1 (f1, f2, f3, f4; below, the basic frequency ) and the frequencies mapped to the preamble 2 (f1+5delta, f2+5delta, f3+5delta) at equal band intervals. Although FIG. 4 shows four frequencies mapped to the bit codes of the payload for each channel, the mapping to the bit codes of the payload depends on the number of bit codes to be modulated and the frequency bands mapped to preamble 1 and preamble 2. A person skilled in the art can understand that it is possible to change the number of fundamental frequencies. A frequency used for M-FSK modulation in each channel may be understood as an on/off frequency (optical clocking rate) of an infrared band, a visible ray band, and an ultraviolet band of a finally transmitted optical modulation signal.

비트코드에 맵핑되는 주파수를 더 자세히 설명한다.Frequencies mapped to bitcodes will be described in more detail.

<표 1>에서 확인 가능한 것처럼 프리앰블 및 페이로드의 비트코드들은 동일한 비트코드일 경우에도 서로 다른 채널에 입력되는 경우 서로 다른 대역의 서로 다른 주파수에 맵핑된다. 즉, 적외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 채널에 입력되는 비트코드는 f1 ~ f1+5delta에 맵핑되고, 다른 채널에 입력되는 비트코드들 역시 각각 다른 주파수 대역의 주파수(f2 ~ f2+5delta)와 주파수(f3 ~ f3+5delta)에 맵핑된다. 각 채널의 주파수들은 다른 채널의 주파수들과 최소 10배 이상의 차이가 날 수 있다. 이는, 본 명세서에서 개시하는 모든 실시 예들에 적용될 수 있다.As can be seen in <Table 1>, bitcodes of the preamble and payload are mapped to different frequencies of different bands when they are input to different channels even if they are the same bitcodes. That is, the bit codes input to the channel corresponding to the optical modulation signal in the infrared band are mapped to f1 ~ f1 + 5delta, and the bit codes input to the other channels are also mapped to frequencies (f2 ~ f2 + 5delta) of different frequency bands. It is mapped to frequency (f3 ~ f3 + 5delta). Frequencies of each channel may differ by at least 10 times from frequencies of other channels. This can be applied to all embodiments disclosed in this specification.

즉 동일한 비트코드라도 도 4의 주파수 대역에서 확인 가능한 것처럼 서로 다른 대역의 주파수들에 각각 맵핑될 수 있다.That is, even the same bitcode can be mapped to frequencies of different bands, as can be seen in the frequency band of FIG. 4 .

이로 인해, 페이로드에서 동일한 비트코드가 반복되는 경우에도(비트 코드 '01 01 01'로부터 분리된 동일한 비트코드를 3개의 채널에 분리 입력하여 비트 주파수 맵핑하는 경우를 예로 들 수 있다), 각 채널에 입력되는 동일한 비트코드들이 서로 다른 주파수 대역의 주파수들로 각각 맵핑됨으로써, 신호 수신 장치(200)가 이를 복조할 때 동일한 비트 코드의 반복 여부를 확인할 수 있다. 또한, 최종적으로 각 변조 신호가 광 변조 신호로 전송될 때 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 경우 서로 주파수 대역의 차이가 매우 크므로 간섭이 될 가능성 또한 낮다. 따라서, 신호 수신 장치(200)가 스트립 영상에 기반하여 M-FSK 방식으로 복조할 경우에도 안전하게 패킷을 복조할 수 있는 장점이 있다. 더불어, 총 6개의 비트를 한 번에 전송할 수 있어 전송 속도가 향상되는 효과가 있다.As a result, even when the same bitcode is repeated in the payload (for example, the same bitcode separated from the bitcode '01 01 01' is separately input to three channels and bit frequency mapped), each channel Since the same bit codes input to are each mapped to frequencies of different frequency bands, when the signal receiving apparatus 200 demodulates them, it can check whether the same bit codes are repeated. In addition, when each modulated signal is finally transmitted as an optical modulated signal, there is a very large difference in frequency bands between the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band, so the possibility of interference is also low. Therefore, even when the signal receiving apparatus 200 demodulates the M-FSK method based on the strip image, there is an advantage in that the packet can be safely demodulated. In addition, since a total of 6 bits can be transmitted at once, there is an effect of improving transmission speed.

일 실시 예에서, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 M-FSK 변조를 위한 3개의 채널의 주파수들은 채널 별로 서로 10배 이상의 차이가 날 수 있다. 예를 들어, f2는 f1보다 10배 이상이고, f3는 f2보다 10배 이상일 수 있다. 따라서, 신호 수신 장치(200)의 서로 다른 채널에서 M-FSK 복조 결과의 정확성을 높일 수 있다. In an embodiment, the frequencies of three channels for M-FSK modulation corresponding to light modulation signals in the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band may differ by 10 times or more from each other for each channel. For example, f2 may be 10 times greater than f1, and f3 may be 10 times greater than f2. Accordingly, the accuracy of the M-FSK demodulation result in different channels of the signal receiving apparatus 200 can be improved.

일 실시 예에서, 신호 전송 장치(100)는 데이터를 변조한 광 변조 신호를 전송할 때, 프리앰블을 변환한 광 신호를 먼저 전송할 수 있다.In an embodiment, the signal transmission apparatus 100 may first transmit an optical signal obtained by converting a preamble when transmitting an optical modulation signal obtained by modulating data.

따라서, 신호 수신 장치(200)는 수신한 광 신호로부터 프리앰블을 복조하여 해당 주파수를 추출함으로써, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호들에 대응하는 패킷들의 각 페이로드의 비트 코드에 대응하는 기본 주파수의 대역을 결정할 수 있다. 예를 들어, 신호 수신 장치(200)는 적외선 대역 이미지 프레임의 프리앰블을 복조하여 추출한 주파수들(f1, f1+5delta) 대역의 사이를 미리 알고 있는 개수로 균등하게 분할하여 각 페이로드의 비트 코드에 대응하는 주파수의 대역을 결정할 수 있다. Accordingly, the signal receiving apparatus 200 demodulates the preamble from the received optical signal and extracts a corresponding frequency, thereby generating bit codes of each payload of packets corresponding to optical modulation signals in the infrared, visible, and ultraviolet bands. A corresponding fundamental frequency band may be determined. For example, the signal receiving apparatus 200 evenly divides the preamble of the infrared band image frame into a previously known number of bands of frequencies (f1, f1+5delta) extracted by demodulating the preamble, and outputs the bit code of each payload. A corresponding frequency band can be determined.

즉, 신호 전송 장치(100)는 각 대역마다 가장 낮은 대역의 주파수 및 가장 높은 대역의 주파수가 맵핑된 FSK 변조 신호가 변조된 광 변조 신호를 전송한 후, 페이로드에 기반하여 변조된 광 변조 신호를 전송함으로써, 신호 전송 장치(100)가 비트 주파수 맵핑 테이블의 주파수 대역을 변경하여 M-FSK 방식으로 변조하더라도 신호 수신 장치(200)는 테이블을 별도로 전송받지 않아도 각 대역의 비트 주파수 맵핑 테이블의 비트코드로 맵핑하기 위한 각 주파수를 결정할 수 있다.That is, the signal transmission apparatus 100 transmits an optical modulation signal in which an FSK modulation signal to which the frequency of the lowest band and the frequency of the highest band are mapped are modulated for each band, and then the optical modulation signal modulated based on the payload. By transmitting, even if the signal transmitting apparatus 100 changes the frequency band of the bit frequency mapping table and modulates the M-FSK method, the signal receiving apparatus 200 does not separately transmit the table to the bit of the bit frequency mapping table for each band. Each frequency to be mapped to a code can be determined.

신호 수신 장치(200)는 기본 주파수를 결정한 후에, 각 기본 주파수에서 미리 설정된 주파수(Δf, delta)만큼 떨어진 위치의 주파수들을 각 대역의 광 변조 신호에 대응하는 M-FSK 변조를 위한 비트코드의 주파수로 결정할 수 있다.After determining the fundamental frequency, the signal receiving apparatus 200 determines the frequency of bit codes for M-FSK modulation corresponding to the light modulation signal of each band at a position separated by a predetermined frequency (Δf, delta) from each fundamental frequency. can be determined by

도 5를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 모듈레이터(113)가 각 채널별로 출력된 FSK 변조 신호(510, 520, 530)를 풀 스펙트럼 광 변조 신호로 변조하는 방법을 설명한다.Referring to FIG. 5 , a method of modulating the FSK modulation signals 510 , 520 , and 530 output for each channel by the full spectrum modulator 113 according to an embodiment of the present disclosure into a full spectrum light modulation signal will be described.

도 5는 M-FSK 인코더가 프리앰블을 각 채널마다 M-FSK 변조한 경우에 대해서 풀 스펙트럼 모듈레이터(113)를 설명한다. 5 illustrates the full spectrum modulator 113 in the case where the M-FSK encoder modulates the M-FSK preamble for each channel.

도 5는 각 채널에 페이로드의 비트 코드 '10 01 00'을 각각 서로 다른 주파수 대역의 3개의 채널에 분리 입력하여 비트 주파수 맵핑한 결과인 복수의 FSK 변조 신호를 합성하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 특성을 모두 갖는 광 변조 신호를 생성하는 경우를 예시로 보여 준다. 도 5의 펄스 주파수의 형태는 도식적으로 설명하는 것으로서 도면의 펄스의 간격과 주파수의 크기는 무관하다.5 shows that a plurality of FSK modulated signals resulting from bit frequency mapping are synthesized by separately inputting the payload bit code '10 01 00' into three channels of different frequency bands, respectively, to each channel, and synthesizing the infrared band and the visible ray band. and a case of generating an optical modulation signal having both optical characteristics in the ultraviolet band as an example. The shape of the pulse frequency of FIG. 5 is schematically described, and the size of the pulse interval and frequency in the drawing is irrelevant.

풀 스펙트럼 모듈레이터(113)는 각 채널에서 변조한 FSK 변조 신호(510, 520, 530)에서 시간 축으로 동일한 위치의 채널 별 주파수에 기반하여 각 대역에 적합한 풀 스펙트럼 LED를 제어하기 위한 파라미터(전압 신호 등)를 생성할 수 있다.The full-spectrum modulator 113 is a parameter (voltage signal) for controlling full-spectrum LEDs suitable for each band based on the frequency of each channel at the same position on the time axis in the FSK modulation signals 510, 520, and 530 modulated in each channel. etc.) can be created.

예를 들어, 광 변조 신호(541)는 각 채널별 FSK 변조 신호(510, 520, 530)의 동일한 시간 위치의 각 채널의 FSK 변조 신호(프리앰블 1을 변조한 신호일 수 있다)의 주파수 f1, f2, f3에 대응하는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 파라미터를 합성하여 결정된 합성 파라미터에 기반하여 발광하는 풀 스펙트럼의 LED일 수 있다.For example, the optical modulated signal 541 is the frequency f1 and f2 of the FSK modulated signal (may be a signal obtained by modulating the preamble 1) of each channel at the same time position of the FSK modulated signals 510, 520 and 530 for each channel. , It may be a full-spectrum LED that emits light based on the synthesized parameters determined by synthesizing parameters of the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band corresponding to f3.

마찬가지로, 광 변조 신호(543)는 각 채널별 FSK 변조 신호(510, 520, 530)의 동일한 시간 위치의 FSK 변조 신호(프리앰블 2를 변조한 신호일 수 있다)의 주파수인 f1+5delta, f2+5delta, f3+5delta에 해당하는 풀 스펙트럼 LED의 광 변조 신호이고, 광 변조 신호(545)는 각 채널별 FSK 변조 신호(510, 520, 530)의 동일한 시간 위치의 FSK 변조 신호인 f1+3delta, f2+2delta, f3+delta에 해당하는 풀 스펙트럼 LED의 광 변조 신호일 수 있다.Similarly, the optical modulated signal 543 is f1+5delta, f2+5delta, which is the frequency of the FSK modulated signal (which may be a signal obtained by modulating the preamble 2) of the same time position of the FSK modulated signals 510, 520, and 530 for each channel. , is the light modulation signal of the full spectrum LED corresponding to f3 + 5delta, and the light modulation signal 545 is the FSK modulation signal f1 + 3delta, f2 at the same time position of the FSK modulation signals 510, 520 and 530 for each channel. It may be a light modulation signal of a full-spectrum LED corresponding to +2delta or f3+delta.

즉, 신호 전송 장치(100)는 각 채널별 FSK 변조 신호(510, 520, 530)의 동일한 위치의 FSK 변조 신호들의 주파수에 따라 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 파라미터를 결정하고 이를 합성하여 광 변조 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 최종적으로 풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원(130)을 통해 전송되는 광 변조 신호는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 특성을 모두 갖는 광 변조 신호이다.That is, the signal transmission apparatus 100 determines the parameters of the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band according to the frequencies of the FSK modulated signals at the same location of the FSK modulated signals 510, 520, and 530 for each channel, and synthesizes them. An optical modulation signal may be generated. Therefore, the light modulation signal finally transmitted through the light source 130 including the full spectrum LED is a light modulation signal having all of the light characteristics of the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band.

신호 전송 장치(100)의 제어부(120)는 생성된 광 변조 신호에 기반하여 광원부(130)의 풀 스펙트럼 LED의 발광을 제어함으로써, 광 변조 신호를 풀 스펙트럼 광 신호로 전송할 수 있다. The control unit 120 of the signal transmission device 100 may transmit the light modulation signal as a full spectrum light signal by controlling light emission of the full spectrum LED of the light source unit 130 based on the generated light modulation signal.

도 5에서, 각 시간대의 풀 스펙트럼 LED의 발광(541, 543, 545)은 일정 시간대에서 같은 것처럼 표시하였지만, 각 채널의 FSK 변조 신호의 주파수가 서로 다르므로, 매 시각마다 풀 스펙트럼 LED의 발광은 다를 수 있다.In FIG. 5, the full-spectrum LEDs 541, 543, and 545 emit light at each time period as if they were the same in a given time period, but since the frequency of the FSK modulation signal of each channel is different, the full-spectrum LED light emission at each time can be different.

도 6을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치의 신호 전송 방법을 설명한다.A signal transmission method of a signal transmission apparatus according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 6 .

신호 전송 장치는 바이너리 신호 형태의 패킷을 입력 받거나 또는 전송 신호를 입력 받아 이를 바이너리 신호 형태의 패킷으로 변환할 수 있다(S110).The signal transmission device may receive a packet in the form of a binary signal or receive a transmission signal and convert it into a packet in the form of a binary signal (S110).

신호 전송 장치는 패킷의 적어도 일부를 정해진 비트 개수만큼 분리하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 복수의 채널로 입력하고, 각 채널 별로 입력된 비트 코드들을 각 채널에 대응하는 미리 설정된 비트 주파수 맵핑 테이블에 기반하여 각 채널 별 FSK 변조 신호를 생성할 수 있다(S120). 이때, 각 채널 별로 비트코드에 맵핑되는 주파수는 앞서 설명한 <표 1>과 같을 수 있고, 채널 별 맵핑되는 주파수는 서로 10배 이상의 차이가 날 수 있다.The signal transmission apparatus separates at least a portion of the packet by a predetermined number of bits and inputs them to a plurality of channels corresponding to optical modulation signals in the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band, and the bit codes input for each channel correspond to each channel. An FSK modulation signal for each channel may be generated based on a preset bit frequency mapping table (S120). In this case, the frequencies mapped to the bitcode for each channel may be as shown in Table 1 described above, and the frequencies mapped for each channel may differ by more than 10 times from each other.

신호 전송 장치는 각 채널 별로 생성한 펄스파 형태의 FSK 변조 신호에서 시간 축으로 동일한 위치의 채널 별 FSK 변조 신호의 주파수에 기반하여 풀 스펙트럼 LED를 제어하기 위한 각 대역에 적합한 파라미터(전압 신호 등)를 생성하고, 이를 합성할 수 있다(S130).The signal transmission device is a parameter (voltage signal, etc.) suitable for each band for controlling full-spectrum LEDs based on the frequency of the FSK modulated signal for each channel at the same position on the time axis in the FSK modulated signal in the form of a pulse wave generated for each channel. It can generate and synthesize it (S130).

광 변조 신호는 풀 스펙트럼 LED를 원하는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 각 대역에 해당하는 광에 적합하게 발광할 수 있도록 제어하기 위한 전기적인 신호 또는 명령일 수 있고, 신호 전송 장치는 생성된 광 변조 신호에 따라 풀 스펙트럼 LED를 제어하여 풀 스펙트럼 대역의 광 신호를 전송할 수 있다(S140).The light modulation signal may be an electrical signal or command for controlling the full-spectrum LED to emit light appropriately for each band of desired infrared, visible, and ultraviolet bands, and the signal transmission device generates The full-spectrum LED may be controlled according to the light modulation signal to transmit an optical signal of a full-spectrum band (S140).

도 7을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼에 기반한 신호 수신 장치(200)의 구성을 설명한다.A configuration of a signal receiving apparatus 200 based on a full spectrum according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 7 .

신호 수신 장치(200)는 풀 스펙트럼 광 신호를 수신하는 롤링 셔터(rolling-shutter) 방식으로 이미지 센서에서 획득한 신호에 기반하여 이미지 프레임을 생성하는 롤링 카메라(210), 이미지 프레임에서 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역을 결정한 후 해당 영역의 스트립 형태의 영상에 기반하여 펄스 레벨(ON/OFF) 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하는 변조 신호 생성부(미도시), 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 FSK 변조 신호에 각각 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 캐리어 주파수를 합성하는 멀티플라이어(220), FSK 변조 신호에서 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 프리앰블을 분리하고 프리앰블의 주파수를 결정하는 프리앰블 검출부(240) 및 프리앰블의 주파수 및 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 FSK 변조 신호를 M-FSK(M-ary Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 풀 스펙트럼 M-FSK 디코더(230)를 포함할 수 있다. The signal receiving device 200 includes a rolling camera 210 that generates an image frame based on a signal obtained from an image sensor in a rolling-shutter method for receiving a full-spectrum light signal, and a full-spectrum LED from the image frame. After determining the area to be photographed, a modulation signal generator (not shown) extracts pulse level (ON/OFF) information based on the strip-shaped image of the area to generate an FSK modulation signal, infrared band, visible ray band, and ultraviolet ray band. A multiplier 220 that synthesizes the carrier frequencies of the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band to the FSK modulated signal of the band, respectively, separates the preamble of the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band from the FSK modulated signal, and calculates the frequency of the preamble. A full spectrum M-FSK decoder that generates a data stream by demodulating the FSK modulated signal in an M-ary Frequency Shift Keying (M-FSK) method based on the preamble detector 240 and the preamble frequency and bit-frequency mapping table that determine (230).

도 8 내지 도 10을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200)의 신호 수신 방법을 설명한다.A signal receiving method of the signal receiving apparatus 200 according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 8 to 10 .

롤링 셔터 기반의 풀 스펙트럼 카메라(이하 '롤링 카메라'라고 기재한다)는 풀 스펙트럼 LED 광원의 점멸을 서로 다른 시간에 연속적으로 복수 회 촬영하고, 각 촬영한 신호를 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에 저장하여 이미지 프레임을 생성한다(S210). 롤링 카메라는 이미지 센서의 각 로우 또는 칼럼을 순차적으로 노출시킴으로써, 롤링 카메라의 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에서 풀 스펙트럼 LED 광원의 점멸에 따라 LED 광원의 광에 대응하는 신호 값이 획득될 수 있다. 롤링 카메라는 도 1을 참조하여 설명한 것처럼, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역에서 각각 센서 신호를 출력하고 이미지 프레임을 생성할 수 있는 적외선 대역 카메라, 가시광선 대역 카메라 및 자외선 대역 카메라를 포함하는 복수의 카메라이거나, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역을 각각 분할된 센서 영역에서 동일한 시간에 센싱하는 단일한 카메라 이거나, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역을 동일한 센서 영역에서 필터 처리 등을 통하여 다른 시간에 센싱하는 단일한 카메라일 수 있다.A rolling shutter-based full-spectrum camera (hereinafter referred to as a 'rolling camera') continuously photographs the blinking of a full-spectrum LED light source multiple times at different times, and stores each photographed signal in one column or row of an image sensor. to generate an image frame (S210). The rolling camera sequentially exposes each row or column of the image sensor, so that a signal value corresponding to the light of the LED light source can be obtained according to the blinking of the full-spectrum LED light source in one column or row of the image sensor of the rolling camera. As described with reference to FIG. 1, the rolling camera includes a plurality of infrared band cameras, visible ray band cameras, and ultraviolet band cameras capable of outputting sensor signals and generating image frames in the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band, respectively. camera, or a single camera that senses the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band at the same time in each divided sensor area, or the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band through filter processing in the same sensor area. It may be a single camera sensing in time.

신호 수신 장치(200)는 풀 스펙트럼 LED를 촬영한 센서의 신호에 기반하여 도 10과 같은 스트립 형태의 적외선 대역 이미지 프레임, 가시광선 대역 이미지 프레임 및 자외선 대역 이미지 프레임을 각각 생성할 수 있다(S210). The signal receiving device 200 may generate an infrared band image frame, a visible ray band image frame, and an ultraviolet band image frame in the form of a strip, respectively, as shown in FIG. 10 , based on the signal of the sensor capturing the full spectrum LED (S210). .

롤링 카메라는 LED 광원의 점멸을 서로 다른 시간에 연속적으로 복수 회 촬영하고, 각 촬영한 신호를 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에 저장하여 이미지 프레임을 생성한다. 롤링 카메라는 이미지센서의 각 로우 또는 칼럼을 순차적으로 노출시킴으로써, 롤링 카메라의 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에서 LED 광원의 점멸에 따라 LED 광원의 밝기에 대응하는 신호 값이 획득될 수 있다. 롤링 카메라는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역에서 각각 이미지 프레임을 생성할 수 있다. 아래의 설명에서는 롤링 셔터 기반의 적외선 대역 카메라, 가시광선 대역 카메라 및 자외선 대역 카메라를 포함하는 복수의 카메라가 이미지 센서의 각 로우를 순차적으로 노출시켜 스트립 형태의 이미지 프레임을 생성하는 것으로 가정하고 설명한다.The rolling camera continuously captures the blinking of an LED light source multiple times at different times, and stores each captured signal in one column or row of an image sensor to create an image frame. In the rolling camera, by sequentially exposing each row or column of image sensors, a signal value corresponding to the brightness of the LED light source may be obtained according to the flickering of the LED light source in one column or row of the image sensor of the rolling camera. The rolling camera may generate image frames in an infrared band, a visible ray band, and an ultraviolet band, respectively. In the following description, it is assumed that a plurality of cameras including a rolling shutter-based infrared band camera, a visible band camera, and an ultraviolet band camera sequentially expose each row of image sensors to generate a strip-shaped image frame. .

풀 스펙트럼 LED 광원은 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 빛의 성분을 포함하고 있으며, 각 대역에서 신호 송신 장치가 전송하고자 하는 복수의 광 신호들이 각 대역의 특정 주파수의 빛으로 전송된다. 따라서, 롤링 셔터 기반의 적외선 대역 카메라, 가시광선 대역 카메라 및 자외선 대역 카메라가 각각 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역에서 각각 이미지 프레임을 생성할 수 있다. 각 이미지 프레임에는 신호 전송 장치(100)의 서로 다른 복수의 채널에서 M-FSK 방식으로 변조한 서로 다른 정보들이 포함되어 있다.A full-spectrum LED light source includes light components of an infrared band, a visible ray band, and an ultraviolet band, and a plurality of optical signals to be transmitted by a signal transmission device in each band are transmitted as light of a specific frequency of each band. Accordingly, the rolling shutter-based infrared band camera, the visible ray band camera, and the ultraviolet band camera may generate image frames in the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band, respectively. Each image frame includes different pieces of information modulated by the M-FSK method in a plurality of different channels of the signal transmission device 100 .

신호 수신 장치(200)는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 도 10과 같은 스트립 이미지 프레임으로부터 FSK 변조 신호를 생성할 수 있다(S220). FSK 변조 신호는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 각 로우 또는 컬럼으로부터 추출한 온 또는 오프 값들일 수 있다. 예를 들어, 적외선 대역의 이미지 프레임에서 도 9와 같은 FSK 변조 신호(810)를 생성할 수 있다.The signal receiving apparatus 200 may generate an FSK modulated signal from the strip image frame as shown in FIG. 10 of the area where the full spectrum LED is photographed (S220). The FSK modulation signal may be on or off values extracted from each row or column of the area where the full spectrum LED is imaged. For example, an FSK modulated signal 810 as shown in FIG. 9 may be generated in an image frame of an infrared band.

일 실시 예에서, 신호 수신 장치(200)는 각 대역의 FSK 변조 신호에 신호 송신 장치(100)가 각 채널에 사용한 기본 주파수(f1, f2, f3)에 관련된 합성 주파수를 곱하여 합성할 수 있다. 예를 들어, 적외선 대역 이미지 프레임의 FSK 변조 신호에는 2xf1 ~ 2 x (f1+5delta)의 합성 주파수를 가지는 신호를 곱하고, 가시광선 대역 이미지 프레임의 FSK 변조 신호에는 2xf2 ~ 2 x (f2+5delta)의 합성 주파수를 가지는 신호를 곱하고, 자외선 대역 이미지 프레임의 FSK 변조 신호에는 2xf3 ~ 2 x (f3+5delta)의 합성 주파수를 가지는 신호를 곱할 수 있다. 각 카메라에는 다른 대역의 신호들이 일부 섞일 수 있으므로, 합성 주파수 신호를 곱함으로써 간섭을 감소시킬 수 있다.In one embodiment, the signal receiving apparatus 200 may synthesize the FSK modulated signal of each band by multiplying the synthesized frequencies related to the fundamental frequencies f1, f2, and f3 used by the signal transmitting apparatus 100 for each channel. For example, the FSK modulated signal of the infrared band image frame is multiplied by a signal having a composite frequency of 2xf1 ~ 2 x (f1+5delta), and the FSK modulated signal of the visible light band image frame is 2xf2 ~ 2 x (f2+5delta) A signal having a composite frequency of , and the FSK modulated signal of the UV band image frame may be multiplied by a signal having a composite frequency of 2xf3 to 2x (f3 + 5delta). Since each camera may have some mixed signals of different bands, interference can be reduced by multiplying the synthesized frequency signal.

일 실시 예에서, 신호 수신 장치(200)는 FSK 변조 신호에서 프리앰블에 대응되는 신호를 분리한 후 각 주파수 영역으로 변환하여 주파수를 추출함으로써, 프리앰블에 대응되는 주파수들의 대역을 결정할 수 있다. 즉, 각 대역의 기본 주파수를 신호 수신 장치(200)가 알지 못하는 경우에도 각 대역의 FSK 변조 신호로부터 프리앰블에 대응되는 주파수들의 대역을 추출함으로써, 페이로드에 대응되는 주파수들을 결정할 수 있다.In an embodiment, the signal receiving apparatus 200 may determine a band of frequencies corresponding to the preamble by separating a signal corresponding to the preamble from the FSK modulated signal, converting the signal into each frequency domain, and extracting a frequency. That is, even if the signal receiving apparatus 200 does not know the basic frequency of each band, it is possible to determine frequencies corresponding to the payload by extracting the bands of frequencies corresponding to the preamble from the FSK modulated signal of each band.

도 9는 각 대역의 주파수를 알려주는 프리앰블 만을 포함하는 것으로 예시적으로 설명한 것으로서, 그 외에 시퀀스 넘버 등의 다른 정보도 추가적으로 포함될 수 있다.9 is illustratively described as including only a preamble indicating a frequency of each band, and other information such as a sequence number may be additionally included.

신호 수신 장치(200)는 페이로드의 복조에 사용하는 각 비트 코드에 대응하는 주파수들의 대역을 검출한 각 대역의 프리앰블들의 주파수 대역 2개의 사이를 균등하게 미리 설정된 개수만큼 분할한 위치의 주파수들을 각 비트코드에 대응하는 주파수들로 결정할 수 있다.The signal receiving apparatus 200 detects a band of frequencies corresponding to each bit code used for demodulation of the payload, and divides the two frequency bands of the preambles of each band equally by a predetermined number of frequencies at positions respectively. It can be determined as frequencies corresponding to bit codes.

신호 수신 장치(200)는 FSK 변조 신호(810)를 셔터 스피드 및 FSK 변조 신호(810)의 온 레벨(On-Level)(또는 오프 레벨일 수 있다)에 대응하는 픽셀 수에 기반하여 FSK 변조 신호(810)의 주파수를 추출할 수 있다(S230).The signal receiving apparatus 200 converts the FSK modulated signal 810 to the FSK modulated signal based on the number of pixels corresponding to the shutter speed and the on-level (or may be off-level) of the FSK modulated signal 810. The frequency of 810 can be extracted (S230).

예를 들어, 도 10을 참조하면 풀 스펙트럼 LED 광원을 적외선 대역 카메라, 가시광선 대역 카메라 및 자외선 대역 카메라가 각각 생성한 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 스트립 이미지 프레임은 도 10과 같을 수 있고, 주파수 대역마다 풀 스펙트럼 LED 광원의 ON에 대응하는 칼럼(또는 로우)의 넓이(픽셀 수)가 d1, d2, d3로 다를 수 있다. 신호 수신 장치(200)는 d1, d2, d3와 각 카메라의 셔터 스피드를 고려하여 FSK 변조 신호의 주파수를 결정할 수 있다.For example, referring to FIG. 10 , strip image frames of infrared band, visible ray band, and ultraviolet band respectively generated by an infrared band camera, a visible ray band camera, and an ultraviolet band camera using a full-spectrum LED light source may be shown in FIG. For each frequency band, the width (number of pixels) of the column (or row) corresponding to ON of the full spectrum LED light source may be different as d1, d2, and d3. The signal receiving apparatus 200 may determine the frequency of the FSK modulation signal in consideration of d1, d2, d3 and the shutter speed of each camera.

신호 수신 장치(200)는 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 로부터 추출된 주파수에 기반하여 FSK 변조 신호(810)를 M-FSK(M-ary Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하고 이를 다른 프리앰블 또는 패킷의 페이로드로 구성하여 데이터 스트림을 생성할 수 있다. 데이터 스트림은 앞에서 설명한 패킷일 수 있다. The signal receiving apparatus 200 demodulates the FSK modulated signal 810 in an M-ary frequency shift keying (M-FSK) method based on the frequency extracted from the preset bit-frequency mapping table and , and transmits it to another preamble or packet. You can create a data stream by composing a payload. The data stream may be the packets described above.

풀 스펙트럼 M-FSK 디코더(230)는 앞서 설명한 <표 1>의 테이블을 이용하여 FSK 변조 신호(810)를 M-FSK 방식으로 복조하여 대응되는 비트 코드를 결정할 수 있다. 앞서 설명한 것처럼, 서로 다른 주파수 대역의 서로 다른 주파수들이 동일한 비트코드로 맵핑되어, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역을 모두 포함하는 광 변조 신호로 전송될 수 있다. 따라서, 일반적인 가시광 통신 기반의 광학 무선 통신 기술보다 3배의 데이터 전송률을 달성할 수 있는 효과가 있다. The full spectrum M-FSK decoder 230 may determine a corresponding bit code by demodulating the FSK modulated signal 810 using the M-FSK method using the table of Table 1 described above. As described above, different frequencies of different frequency bands may be mapped to the same bitcode and transmitted as an optical modulation signal including an infrared band, a visible ray band, and an ultraviolet band. Accordingly, there is an effect of achieving a data transmission rate three times higher than that of a general visible light communication-based optical wireless communication technology.

도 11을 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 신호 전송 장치(100b)의 구성을 설명한다. 앞서 설명하는 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다.A configuration of a signal transmission apparatus 100b according to another embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 11 . Detailed descriptions of parts overlapping with those previously described will be omitted.

도 11을 참조하면, 신호 전송 장치(100b)는 풀 스펙트럼 M-FSK 인코더, 시리얼 투 패러럴(S2P) 변환부, 프리앰블 삽입부, 풀 스펙트럼 변조부(full spectrum modulator)(113b)를 포함하는 변조부(110b) 및 풀 스펙트럼 LED 광원을 포함하는 통신 채널인 광원부(130b)를 제어하는 제어부(120b)를 포함할 수 있고, 클럭 신호를 발생시키는 클럭 제너레이터를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 11, the signal transmission apparatus 100b includes a full spectrum M-FSK encoder, a serial to parallel (S2P) converter, a preamble inserter, and a modulator including a full spectrum modulator 113b. 110b and a control unit 120b that controls the light source unit 130b, which is a communication channel including a full-spectrum LED light source, and a clock generator that generates a clock signal.

일 실시 예에서, 신호 전송 장치(100b)는 도 2를 참조하여 설명한 신호 전송 장치(100)와 달리 왈시 부호화기(Walsh coder, 111b)가 데이터 스트림이 FSK 인코더에 입력되기 전에 왈시 코드(Walsh code)를 이용하여 데이터 스트림을 부호화(확산)할 수 있다. 이 경우, 페이로드 및 프리앰블이 포함된 패킷 형태의 데이터 스트림을 왈시 부호화할 수 있다.In one embodiment, unlike the signal transmission apparatus 100 described with reference to FIG. 2, the signal transmission apparatus 100b uses a Walsh coder 111b to generate a Walsh code before the data stream is input to the FSK encoder. The data stream can be encoded (spread) using In this case, a data stream in the form of a packet including a payload and a preamble may be Walsh-encoded.

일 실시 예에서, 왈시 부호화기(111b)는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응되는 채널에 해당하도록 데이터 스트림을 복수의 채널로 분리하고, 분리된 데이터 스트림에 각각 별개의 왈시 코드를 곱할 수 있다.In one embodiment, the Walsh encoder 111b divides the data stream into a plurality of channels to correspond to channels corresponding to the optical modulation signals of the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band, and separates Walsh into separate data streams. Codes can be multiplied.

왈시 코드(일명 Walsh-Hadamard 코드)는 CDMA 시스템의 다운링크(DL) 채널에서 사용자를 분리하는 데 사용되는 직교 코드 세트이지만, 광학 기반 무선 통신 기술에서는 적용된 적이 없다. 이는, 종래의 광학 기반 무선 통신 기술은 하나의 광원에서 동일한 시간에 하나의 주파수만 이용할 수 있으므로 고속 데이터의 전송이 불가능하여, 즉 여러 비트 코드를 서로 다른 채널로 전송하지 못하므로 왈시 코드의 적용 필요성을 통상의 기술자들이 느끼지 못하였다. 이에 반해, 본 발명의 일 실시 예는 복수의 비트 코드를 서로 다른 대역의 주파수에 기반하여 고속 데이터 전송이 가능하므로 왈시 코드를 적용하여 데이터 전송의 강건성을 향상시킬 수 있다. Walsh codes (aka Walsh-Hadamard codes) are a set of orthogonal codes used to separate users on the downlink (DL) channels of CDMA systems, but have never been applied in optical-based wireless communication technologies. This is because the conventional optical-based wireless communication technology can use only one frequency from one light source at the same time, so it is impossible to transmit high-speed data, that is, it is impossible to transmit several bit codes through different channels, so the application of Walsh codes is necessary was not felt by ordinary technicians. In contrast, in an embodiment of the present invention, since high-speed data transmission is possible based on a plurality of bit codes based on frequencies of different bands, robustness of data transmission can be improved by applying a Walsh code.

왈시 코드의 두 코드 W_i와 W_j 간의 코드 직교성은 다음과 같이 정의된다.The code orthogonality between two codes W_i and W_j of Walsh codes is defined as follows.

Figure pat00002
Figure pat00002

이러한 왈시 코드들은 반복적으로 복수 개만큼 생성될 수 있고, 왈시 코드를 생성하는 방법은 종래에 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략한다.A plurality of such Walsh codes may be repeatedly generated, and since a method for generating Walsh codes is conventionally known, a detailed description thereof will be omitted.

신호 전송 장치(100b)는 왈시 부호화기(111b)에서 출력한 왈시 코드화된 데이터 스트림을 복수의 채널에서 각각 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 채널의 서로 다른 대역의 주파수를 상기 데이터 스트림의 비트 코드에 맵핑함으로써 각각 M-FSK 방식으로 변조하여 FSK 변조 신호를 생성한다. The signal transmission apparatus 100b converts the Walsh-coded data stream output from the Walsh encoder 111b to frequencies of different bands of channels corresponding to optical modulation signals of infrared band, visible ray band, and ultraviolet band, respectively, in a plurality of channels. FSK modulation signals are generated by modulating each data stream in an M-FSK manner by mapping to bit codes of the data stream.

도 12를 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 신호 전송 장치(100b)의 신호 전송 방법(S100b)을 설명한다. 앞서 설명한 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다.Referring to FIG. 12, a signal transmission method S100b of the signal transmission apparatus 100b according to another embodiment of the present disclosure will be described. Detailed descriptions of parts overlapping with those described above will be omitted.

신호 전송 장치(100b)는 바이너리 신호 형태의 패킷을 입력 받거나 또는 전송 신호를 입력 받아 이를 바이너리 신호 형태의 패킷으로 변환할 수 있다(S110b).The signal transmission apparatus 100b may receive a packet in the form of a binary signal or receive a transmission signal and convert it into a packet in the form of a binary signal (S110b).

신호 전송 장치(100b)는 패킷 형태의 데이터 스트림을 데이터 스트림의 적어도 일부를 각각 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 복수의 채널로 분리하고, 채널 별로 분리된 데이터 스트림에 각각 별개의 왈시 코드를 곱하여 왈시 변조 신호를 생성할 수 있다(S120b).The signal transmission apparatus 100b divides at least a portion of the packet-type data stream into a plurality of channels corresponding to optical modulation signals of infrared band, visible ray band, and ultraviolet band, respectively, and transmits the separated data streams for each channel. Each separate Walsh code may be multiplied to generate a Walsh modulated signal (S120b).

신호 전송 장치(100b)는 각 채널 별로 입력된 왈시 변조 신호의 비트 코드들을 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역에 대응하는 미리 설정된 <표 1>과 같은 비트 주파수 맵핑 테이블에 기반하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 채널 별 FSK 변조 신호를 생성할 수 있다(S130b).The signal transmission apparatus 100b converts the bit codes of the Walsh-modulated signal input for each channel to the infrared band, the visible band, and the visible band based on a preset bit frequency mapping table such as Table 1 corresponding to the infrared band, the visible band, and the ultraviolet band. FSK modulated signals for each channel corresponding to the optical modulated signals of the light band and the ultraviolet band may be generated (S130b).

신호 전송 장치(100b)는 각 채널 별로 생성한 펄스파 형태의 FSK 변조 신호에서 시간 축으로 동일한 위치의 채널 별 FSK 변조 신호의 주파수에 기반하여 풀 스펙트럼 LED를 제어하기 위한 각 대역에 적합한 파라미터(전압 신호 등)와 같은 광 변조 신호를 생성하고, 이를 합성할 수 있다(S140b).The signal transmission apparatus 100b is a parameter (voltage) suitable for each band for controlling the full spectrum LED based on the frequency of the FSK modulated signal for each channel at the same position on the time axis in the FSK modulated signal in the form of a pulse wave generated for each channel. Signal, etc.) may be generated and synthesized (S140b).

광 변조 신호는 풀 스펙트럼 LED를 원하는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 각 대역에 해당하는 광에 적합하게 발광할 수 있도록 제어하기 위한 전기적인 신호 또는 명령일 수 있고, 신호 전송 장치(100b)는 생성된 광 변조 신호에 따라 풀 스펙트럼 LED를 제어하여 풀 스펙트럼 대역의 광 신호를 전송할 수 있다(S150b).The light modulation signal may be an electrical signal or command for controlling the full-spectrum LED to emit light appropriately for each band of desired infrared, visible, and ultraviolet bands, and the signal transmission device 100b may transmit an optical signal of a full spectrum band by controlling the full spectrum LED according to the generated optical modulation signal (S150b).

도 13을 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 풀 스펙트럼에 기반한 신호 수신 장치(200b)의 구성을 설명한다. 앞서 설명한 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다.A configuration of a signal receiving apparatus 200b based on a full spectrum according to another embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 13 . Detailed descriptions of parts overlapping with those described above will be omitted.

신호 수신 장치(200b)는 풀 스펙트럼 광 신호를 수신하는 롤링 셔터 방식으로 이미지 센서에서 획득한 신호에 기반하여 이미지 프레임을 생성하는 롤링 카메라(210b), 이미지 프레임에서 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역을 결정한 후 해당 영역의 스트립 형태의 영상에 기반하여 펄스 레벨(ON/OFF) 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하는 변조 신호 생성부(미도시), 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호로부터 생성된 FSK 변조 신호를 각각 채널 별로 M-FSK 방식에 기반하여 복조하는 M-FSK 디코더, FSK 변조 신호로부터 복조된 데이터 스트림(FSK 복조 신호)에 왈시 복호화를 수행하고 최종 데이터 스트림을 생성하는 왈시 복호기(220b), FSK 변조 신호에서 각 채널 별 프리앰블을 분리하고 프리앰블의 주파수를 결정하는 프리앰블 검출부(240b) 및 프리앰블의 주파수 및 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 FSK 변조 신호를 M-FSK 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 풀 스펙트럼 M-FSK 디코더를 포함할 수 있다. The signal receiving device 200b includes a rolling camera 210b for generating an image frame based on a signal obtained from an image sensor in a rolling shutter method for receiving a full spectrum light signal, and determining an area in which the full spectrum LED is photographed in the image frame. Then, a modulation signal generator (not shown) extracts pulse level (ON/OFF) information based on the strip-shaped image of the corresponding area to generate an FSK modulation signal, and an optical modulation signal in the infrared, visible, and ultraviolet bands. M-FSK decoder that demodulates the FSK modulated signal generated from each channel based on the M-FSK method, Walsh performs Walsh decoding on the data stream (FSK demodulation signal) demodulated from the FSK modulated signal, and generates a final data stream. The decoder 220b separates the preamble for each channel from the FSK modulated signal and the preamble detector 240b determines the frequency of the preamble and demodulates the FSK modulated signal using the M-FSK method based on the frequency of the preamble and a bit-frequency mapping table. and a full spectrum M-FSK decoder to generate a data stream.

신호 수신 장치(200b)의 롤링 카메라(210b)는 적외선 대역 필터, 가시광선 대역 필터 및 자외선 대역 필터를 포함할 수 있고, 적외선 대역 필터, 가시광선 대역 필터 및 자외선 대역 필터에 기반하여, 적외선 이미지 프레임, 가시광선 대역 이미지 프레임 및 자외선 대역 이미지 프레임을 생성할 수 있다. 적외선 대역 필터, 가시광선 대역 필터 및 자외선 대역 필터에 기반하여, 적외선 이미지 프레임, 가시광선 대역 이미지 프레임 및 자외선 대역 이미지 프레임은 각각의 채널에 대응되는 풀 스펙트럼 M-FSK 디코더에 입력된 후 복조되어 데이터 스트림을 생성하고, 각 채널의 데이터 스트림은 왈시 복호화 방법에 의해 복호화될 수 있다. 왈시 복호화 된 최종 데이터 스트림은 P/S(Parallel to serial) 변환기를 통하여 합성(concatenate)되어 복조가 완료될 수 있다.The rolling camera 210b of the signal receiving device 200b may include an infrared band filter, a visible ray band filter, and an ultraviolet band filter, and based on the infrared band filter, the visible ray band filter, and the ultraviolet band filter, the infrared image frame is framed. , It is possible to create a visible light band image frame and an ultraviolet band image frame. Based on the infrared band filter, the visible band filter, and the ultraviolet band filter, the infrared image frame, the visible band image frame, and the ultraviolet band image frame are input to the full spectrum M-FSK decoder corresponding to each channel and then demodulated to obtain data. A stream is generated, and the data stream of each channel can be decoded by the Walsh decoding method. The final Walsh-decoded data stream may be concatenated through a parallel to serial (P/S) converter to complete demodulation.

도 14를 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200b)의 신호 수신 방법(S200b)을 설명한다. 앞서 설명한 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다.A signal receiving method S200b of the signal receiving apparatus 200b according to another embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 14 . Detailed descriptions of parts overlapping with those described above will be omitted.

롤링 셔터 기반의 적외선 대역 필터, 가시광선 대역 필터 및 자외선 대역 필터를 포함하는 풀 스펙트럼 카메라(이하 '롤링 카메라'라고 기재한다)는 풀 스펙트럼 LED 광원의 점멸을 서로 다른 시간에 연속적으로 복수 회 촬영하고, 각 촬영한 신호를 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에 저장하여 이미지 프레임을 생성한다(S210b). 이미지 프레임은 도 10과 같은 스트립 형태의 적외선 대역 이미지 프레임, 가시광선 대역 이미지 프레임 및 자외선 대역 이미지 프레임일 수 있다.A full-spectrum camera (hereinafter referred to as a 'rolling camera') including an infrared band-pass filter based on a rolling shutter, a visible-ray band-pass filter, and an ultraviolet band-pass filter (hereinafter referred to as a 'rolling camera') continuously photographs the flickering of a full-spectrum LED light source multiple times at different times, , Each photographed signal is stored in one column or row of the image sensor to generate an image frame (S210b). The image frame may be an infrared band image frame, a visible ray band image frame, and an ultraviolet band image frame in a strip shape as shown in FIG. 10 .

신호 수신 장치(200b)는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 도 10과 같은 스트립 이미지 프레임으로부터 FSK 변조 신호를 생성할 수 있다(S220b). FSK 변조 신호는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 각 로우 또는 컬럼으로부터 추출한 온 또는 오프 값들일 수 있다. 예를 들어, 적외선 대역의 이미지 프레임에서 도 9와 같은 FSK 변조 신호(810)를 생성할 수 있다.The signal receiving apparatus 200b may generate an FSK modulated signal from the strip image frame shown in FIG. 10 of the area where the full spectrum LEDs are photographed (S220b). The FSK modulation signal may be on or off values extracted from each row or column of the area where the full spectrum LED is imaged. For example, an FSK modulated signal 810 as shown in FIG. 9 may be generated in an image frame of an infrared band.

일 실시 예에서, 신호 수신 장치(200b)는 FSK 변조 신호에서 프리앰블에 대응되는 신호를 분리한 후 주파수를 추출함으로써, 프리앰블에 대응되는 주파수들의 대역을 결정할 수 있다.In an embodiment, the signal receiving apparatus 200b may determine a band of frequencies corresponding to the preamble by separating the signal corresponding to the preamble from the FSK modulated signal and then extracting the frequency.

신호 수신 장치(200b)는 FSK 변조 신호를 셔터 스피드 및 FSK 변조 신호의 온 레벨 (또는 오프 레벨일 수 있다)에 대응하는 픽셀 수에 기반하여 각 채널 별 FSK 변조 신호의 주파수를 추출하고(S230b), <표 1>과 같은 비트-주파수 맵핑 테이블 및 추출된 주파수에 기반하여 각 대역의 FSK 변조 신호를 각각 M-FSK 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성할 수 있다(S240b).The signal receiving apparatus 200b extracts the frequency of the FSK modulated signal for each channel based on the number of pixels corresponding to the shutter speed and the on level (or may be off level) of the FSK modulated signal (S230b). , a bit-frequency mapping table such as <Table 1> and a data stream may be generated by demodulating the FSK modulated signal of each band using the M-FSK method, respectively, based on the extracted frequency (S240b).

신호 수신 장치(200b)는 M-FSK 복조된 데이터 스트림을 월시 복호화하여 최종 데이터 스트림을 생성할 수 있다(S250b).The signal receiving apparatus 200b may Walsh-decode the M-FSK demodulated data stream to generate a final data stream (S250b).

도 15를 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 풀 스펙트럼에 기반한 신호 수신 장치(200c)의 구성을 설명한다. 앞서 설명한 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다. 본 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200c)는 앞서 도 2를 참조하여 설명한 신호 송신 장치에 대응하여 사용될 수 있다.A configuration of a signal receiving apparatus 200c based on a full spectrum according to another embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 15 . Detailed descriptions of parts overlapping with those described above will be omitted. The signal receiving apparatus 200c according to this embodiment may be used corresponding to the signal transmitting apparatus described above with reference to FIG. 2 .

신호 수신 장치(200c)는 풀 스펙트럼 광 신호를 수신하는 롤링 셔터 방식으로 이미지 센서에서 획득한 신호에 기반하여 이미지 프레임을 생성하는 롤링 카메라(210c), 이미지 프레임에서 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역을 결정한 후 해당 영역의 스트립 형태의 영상에 기반하여 펄스 레벨(ON/OFF) 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하는 변조 신호 생성부(미도시), FSK 변조 신호를 푸리에 변환한 후 주파수를 추출하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역으로 구분하는 주파수 추출부(220c), FSK 변조 신호의 주파수 추출부(220c)에서 분리한 프리앰블의 주파수에 기반하여 각 대역의 비트코드에 맵핑되는 주파수를 결정하는 프리앰블 검출부(240b), 프리앰블의 주파수 및 비트-주파수 맵핑 테이블 또는 프리앰블 검출부(240b)에서 결정한 각 대역의 비트코드에 맵핑되는 주파수에 기반하여 FSK 변조 신호를 M-FSK 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 풀 스펙트럼 M-FSK 디코더를 포함할 수 있다. The signal receiving device 200c includes a rolling camera 210c that generates an image frame based on a signal obtained from an image sensor in a rolling shutter method for receiving a full spectrum light signal, and determines an area in which the full spectrum LED is photographed in the image frame. Then, a modulation signal generator (not shown) extracts pulse level (ON/OFF) information based on the strip-shaped image of the corresponding area to generate an FSK modulated signal, Fourier transforms the FSK modulated signal, and extracts a frequency to generate infrared rays. A preamble that determines a frequency mapped to a bit code of each band based on the frequency of the preamble separated by the frequency extractor 220c divided into band, visible ray band, and ultraviolet band, and the frequency extractor 220c of the FSK modulated signal. The detector 240b demodulates the FSK modulated signal in the M-FSK method based on the frequency mapped to the bitcode of each band determined by the frequency and bit-frequency mapping table of the preamble or the preamble detector 240b to generate a data stream It may include a full spectrum M-FSK decoder.

신호 수신 장치(200c)의 롤링 카메라(210c)는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성할 수 있다. 이미지 프레임은 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 정보를 모두 포함하고 있으므로, 이미지 프레임에서 생성된 FSK 변조 신호는 신호 송신 장치가 전송한 광 변조 신호의 각 대역의 광 정보 및 각 채널의 주파수 정보를 모두 포함한다. The rolling camera 210c of the signal receiving device 200c may generate an image frame including information of an infrared band, a visible ray band, and an ultraviolet band. Since the image frame includes information of the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band, the FSK modulated signal generated in the image frame is the optical information of each band and the frequency information of each channel of the optical modulation signal transmitted by the signal transmission device. includes all

따라서, 신호 수신 장치(200c)의 주파수 추출부(220c)는 각 채널의 주파수 정보를 모두 포함한 FSK 변조 신호를 푸리에 변환하여 주파수 영역으로 변환한 후, 복수의 주파수를 추출하여 이를 각 채널의 프리앰블 또는 페이로드의 주파수로 추출할 수 있다. 추출된 주파수는 각각 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응된다. Therefore, the frequency extractor 220c of the signal receiving apparatus 200c Fourier transforms the FSK modulated signal including all of the frequency information of each channel into the frequency domain, and then extracts a plurality of frequencies and converts them into the preamble or preamble of each channel. It can be extracted by the frequency of the payload. The extracted frequencies correspond to optical modulation signals in the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band, respectively.

일 실시 예에서 신호 수신 장치(200c)의 주파수 추출부(220c)는 각 채널의 각 프리앰블의 주파수를 추출한 후, 이에 기반하여 각 대역의 페이로드에 대응하는 주파수를 결정할 수 있다. 즉, 적외선 대역에 대응되는 채널을 예로 들면, 적외선 대역에 대응되는 채널로 구분된 프리앰블에서 추출한 2개의 주파수들 중 가장 낮은 대역의 주파수 및 가장 높은 대역의 주파수 사이를 미리 설정된 간격으로 균등하게 분할하여 페이로드의 비트코드로 맵핑하기 위한 주파수를 결정할 수 있다. In an embodiment, the frequency extractor 220c of the signal receiving apparatus 200c extracts the frequency of each preamble of each channel and determines a frequency corresponding to the payload of each band based on the extracted frequency. That is, taking the channel corresponding to the infrared band as an example, the frequency of the lowest band and the frequency of the highest band among the two frequencies extracted from the preamble divided into the channel corresponding to the infrared band are equally divided at a preset interval, A frequency for mapping to the bitcode of the payload may be determined.

도 16을 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200c)의 신호 수신 방법(S200c)을 설명한다. 앞서 설명한 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다.A signal receiving method S200c of the signal receiving apparatus 200c according to another embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 16 . Detailed descriptions of parts overlapping with those described above will be omitted.

롤링 셔터 기반의 풀 스펙트럼 카메라(이하 '롤링 카메라'라고 기재한다)는 풀 스펙트럼 LED 광원의 점멸을 서로 다른 시간에 연속적으로 복수 회 촬영하고, 각 촬영한 신호를 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에 저장하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성한다(S210c). 이미지 프레임은 롤링 카메라에 기반하여 생성되므로 스트립 형태의 이미지 프레임일 수 있다. 롤링 카메라는 풀 스펙트럼 기반이므로 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 정보를 모두 센싱할 수 있어 연속된 스트립의 넓이는 서로 다를 수 있다.A rolling shutter-based full-spectrum camera (hereinafter referred to as a 'rolling camera') continuously photographs the blinking of a full-spectrum LED light source multiple times at different times, and stores each photographed signal in one column or row of an image sensor. In this way, an image frame including all information of the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band is generated (S210c). Since the image frame is generated based on a rolling camera, it may be a strip-shaped image frame. Since the rolling camera is full-spectrum based, it can sense all of the infrared band, visible ray band, and ultraviolet band information, so the width of the continuous strip may be different.

신호 수신 장치(200c)는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 스트립 이미지 프레임으로부터 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 정보가 모두 포함된 FSK 변조 신호를 생성할 수 있다(S220c). FSK 변조 신호는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 각 로우 또는 컬럼으로부터 추출한 온 또는 오프 값들일 수 있다. The signal receiving device 200c may generate an FSK modulated signal including information of an infrared band, a visible ray band, and an ultraviolet band from the strip image frame of the area where the full spectrum LED is photographed (S220c). The FSK modulation signal may be on or off values extracted from each row or column of the area where the full spectrum LED is imaged.

일 실시 예에서, 신호 수신 장치(200c)는 FSK 변조 신호를 푸리에 변환하여 프리앰블에 대응되는 주파수를 추출한 후, 프리앰블의 주파수에 기반하여 각 채널의 페이로드에 대응되는 주파수들의 대역을 결정할 수 있다.In an embodiment, the signal receiving apparatus 200c extracts a frequency corresponding to a preamble by Fourier transforming the FSK modulated signal, and then determines a band of frequencies corresponding to the payload of each channel based on the frequency of the preamble.

신호 수신 장치(200c)는 FSK 변조 신호의 페이로드에 대응되는 부분을 푸리에 변환하여(프리앰블에 대응되는 주파수를 고려하여 페이로드 부분의 정확한 대응 주파수를 결정할 수 있다) 각 대역의 페이로드에 대응하는 주파수를 추출하고(S230c), <표 1>과 같은 비트-주파수 맵핑 테이블 및 추출된 주파수에 기반하여 각 대역의 FSK 변조 신호를 각각 M-FSK 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성할 수 있다(S240c).The signal receiving apparatus 200c performs a Fourier transform on a portion corresponding to the payload of the FSK modulated signal (according to a frequency corresponding to the preamble, an accurate corresponding frequency of the payload portion may be determined) corresponding to the payload of each band. The frequency is extracted (S230c), and based on the bit-frequency mapping table as shown in <Table 1> and the extracted frequency, the FSK modulated signal of each band is demodulated using the M-FSK method to generate a data stream (S240c). ).

도 17을 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 풀 스펙트럼에 기반한 신호 수신 장치(200d)의 구성을 설명한다. 앞서 설명한 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다. 본 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200d)는 앞서 도 2를 참조하여 설명한 신호 송신 장치에 대응하여 사용될 수 있다.A configuration of a signal receiving apparatus 200d based on a full spectrum according to another embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 17 . Detailed descriptions of parts overlapping with those described above will be omitted. The signal receiving apparatus 200d according to the present embodiment may be used corresponding to the signal transmitting apparatus described above with reference to FIG. 2 .

신호 수신 장치(200d)는 풀 스펙트럼 광 신호를 수신하는 롤링 셔터 방식으로 이미지 센서에서 획득한 신호에 기반하여 이미지 프레임을 생성하는 롤링 카메라(210c), 이미지 프레임에서 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역을 결정한 후 해당 영역의 스트립 형태의 영상에 기반하여 펄스 레벨(ON/OFF) 정보를 추출하여 변조 신호를 생성하는 변조 신호 생성부(미도시), 변조 신호를 입력 받아 서로 다른 주파수 대역의 신호를 통과시키는 복수의 주파수 대역 필터 회로에 각각 입력하여 복수의 FSK 변조 신호를 생성하는 필터부(220d), 각 대역으로 구분된 FSK 변조 신호에서 프리앰블의 주파수를 결정하는 프리앰블 검출부(240d), 필터부(220d)의 복수의 대역 필터 회로에서 출력한 복수의 FSK 변조 신호를 각 채널로 입력 받아 각 채널에서 프리앰블의 주파수 및 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 FSK 변조 신호를 M-FSK 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 풀 스펙트럼 M-FSK 디코더를 포함할 수 있다.The signal receiving device 200d includes a rolling camera 210c generating an image frame based on a signal obtained from an image sensor in a rolling shutter method for receiving a full spectrum light signal, and determining an area in which the full spectrum LED is photographed in the image frame. Then, a modulation signal generation unit (not shown) that generates a modulation signal by extracting pulse level (ON/OFF) information based on the strip-shaped image of the corresponding area, and a device that receives the modulation signal and passes signals of different frequency bands. A filter unit 220d for generating a plurality of FSK modulated signals by inputting them to a plurality of frequency band filter circuits, a preamble detection unit 240d for determining preamble frequencies from the FSK modulated signals divided into respective bands, and a filter unit 220d receives a plurality of FSK modulated signals output from a plurality of band filter circuits of each channel and demodulates the FSK modulated signal in the M-FSK method based on the preamble frequency and bit-frequency mapping table in each channel to generate a data stream It may include a full spectrum M-FSK decoder that

변조 신호를 입력 받은 필터부(220d)의 복수의 대역 필터 회로는 각각 도 18과 같이 서로 다른 대역의 주파수를 모두 포함하는 변조 신호에서 각 채널과 관련된 대역의 주파수에 해당하는 대역 필터를 적용함으로써 각 대역의 FSK 변조 신호를 생성할 수 있다.The plurality of band filter circuits of the filter unit 220d receiving the modulated signal apply a band filter corresponding to the frequency of the band related to each channel in the modulated signal including all frequencies of different bands as shown in FIG. A band of FSK modulated signals can be generated.

풀 스펙트럼 M-FSK 디코더는 프리앰블이 제거된 각 FSK 변조 신호는 각 대역마다 풀 스펙트럼 LED 광원의 ON에 대응하는 칼럼(또는 로우)의 넓이(픽셀 수)가 서로 다를 수 있다. 신호 수신 장치(200d)는 온 레벨에 대응하는 넓이와 롤링 카메라(210d)의 셔터 스피드를 고려하여 각 채널 별 FSK 변조 신호의 주파수를 결정할 수 있다. 이 때, 각 대역 별 프리앰블에서 추출한 2개의 주파수들 중 가장 낮은 대역의 주파수 및 가장 높은 대역의 주파수 사이를 미리 설정된 간격으로 균등하게 분할한 위치를 더 고려하여 페이로드의 비트코드로 맵핑하기 위한 주파수를 결정할 수 있다.In the full-spectrum M-FSK decoder, each FSK modulated signal from which the preamble is removed may have different widths (number of pixels) of columns (or rows) corresponding to ON of the full-spectrum LED light source for each band. The signal receiving apparatus 200d may determine the frequency of the FSK modulated signal for each channel by considering the width corresponding to the on level and the shutter speed of the rolling camera 210d. At this time, a frequency for mapping into the bitcode of the payload is further considered by a location obtained by equally dividing the frequency of the lowest band and the frequency of the highest band among the two frequencies extracted from the preamble for each band at a preset interval. can decide

신호 수신 장치(200d)는 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 로부터 추출된 주파수에 기반하여 각 채널의 FSK 변조 신호를 M-FSK 방식으로 복조하고 이를 패킷의 페이로드로 구성하여 데이터 스트림을 생성할 수 있다. 데이터 스트림은 앞에서 설명한 패킷일 수 있다. The signal receiving apparatus 200d demodulates the FSK modulated signal of each channel in the M-FSK method based on the frequency extracted from the preset bit-frequency mapping table and , and configures it as a payload of a packet to generate a data stream. there is. The data stream may be the packets described above.

도 19를 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200d)의 신호 수신 방법(S200d)을 설명한다. 앞서 설명한 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다.Referring to FIG. 19, a signal receiving method S200d of the signal receiving apparatus 200d according to another embodiment of the present disclosure will be described. Detailed descriptions of parts overlapping with those described above will be omitted.

롤링 셔터 기반의 풀 스펙트럼 카메라(이하 '롤링 카메라'라고 기재한다)는 풀 스펙트럼 LED 광원의 점멸을 서로 다른 시간에 연속적으로 복수 회 촬영하고, 각 촬영한 신호를 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에 저장하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성한다(S210d). 이미지 프레임은 롤링 카메라에 기반하여 생성되므로 스트립 형태의 이미지 프레임일 수 있다.A rolling shutter-based full-spectrum camera (hereinafter referred to as a 'rolling camera') continuously photographs the blinking of a full-spectrum LED light source multiple times at different times, and stores each photographed signal in one column or row of an image sensor. In this way, an image frame including all information of the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band is generated (S210d). Since the image frame is generated based on a rolling camera, it may be a strip-shaped image frame.

신호 수신 장치(200c)는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 스트립 이미지 프레임으로부터 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호의 정보가 모두 포함된 변조 신호를 생성할 수 있다(S220d). 변조 신호는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 각 로우 또는 컬럼으로부터 추출한 온 또는 오프 값들일 수 있다. The signal receiving apparatus 200c may generate a modulated signal including all of the light modulated signal information of the infrared band, the visible ray band, and the ultraviolet band from the strip image frame of the area where the full spectrum LED is photographed (S220d). The modulation signal may be on or off values extracted from each row or column of the area where the full spectrum LED is imaged.

일 실시 예에서, 신호 수신 장치(200d)는 변조 신호를 서로 다른 주파수 대역의 신호를 통과시키는 복수의 대역 필터 회로에 각각 입력하여 복수의 FSK 변조 신호를 생성할 수 있다(S220d). 이후, 일 실시 예에서, 신호 수신 장치(200d)는 복수의 FSK 변조 신호에서 프리앰블에 대응되는 부분의 온 레벨의 넓이 및 롤링 카메라의 셔터 스피드에 기반하여 프리앰블의 주파수를 추출할 수 있다(S230d). 마찬가지로, 복수의 FSK 변조 신호에서 페이로드에 대응하는 부분의 온 레벨의 넓이에 기반하여 페이로드의 주파수를 추출할 수 있다(S230d). In an embodiment, the signal receiving apparatus 200d may generate a plurality of FSK modulated signals by respectively inputting modulated signals to a plurality of band filter circuits passing signals of different frequency bands (S220d). Subsequently, in an embodiment, the signal receiving apparatus 200d may extract the frequency of the preamble based on the on-level width of the portion corresponding to the preamble in the plurality of FSK modulated signals and the shutter speed of the rolling camera (S230d). . Similarly, the frequency of the payload may be extracted based on the width of the on level of the portion corresponding to the payload in the plurality of FSK modulated signals (S230d).

신호 수신 장치(200d)는 미리 설정된 <표 1>과 같은 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 추출된 페이로드의 주파수를 각각 M-FSK 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성하거나, 프리앰블의 주파수에 기반하여 결정된 각 대역의 페이로드에 대응되는 주파수들에 기반하여 페이로드의 주파수를 각각 M-FSK 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성할 수 있다(S240d).The signal receiving apparatus 200d demodulates the frequencies of the extracted payloads based on a preset bit-frequency mapping table such as Table 1 using the M-FSK method to generate a data stream, or based on the preamble frequency Based on the frequencies corresponding to the determined payloads of each band, the frequencies of the payloads may be demodulated using the M-FSK method to generate data streams (S240d).

전술한 본 개시는, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 각 장치의 프로세서를 포함할 수도 있다.The present disclosure described above can be implemented as computer readable codes in a medium on which a program is recorded. The computer-readable medium includes all types of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. there is Also, the computer may include a processor of each device.

한편, 상기 프로그램은 본 개시를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.On the other hand, the program may be specially designed and configured for the present disclosure, or may be known and usable to those skilled in the art in the field of computer software. Examples of programs may include not only machine language codes generated by a compiler but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

본 개시의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 개시에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. In the specification of the present disclosure (particularly in the claims), the use of the term "above" and similar indicating terms may correspond to both singular and plural. In addition, when a range is described in the present disclosure, as including the invention to which individual values belonging to the range are applied (unless otherwise stated), each individual value constituting the range is described in the detailed description of the invention Same as

본 개시에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 본 개시에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 개시를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 개시의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 인자(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.Unless an order is explicitly stated or stated to the contrary for the steps comprising the method according to the present disclosure, the steps may be performed in any suitable order. The present disclosure is not necessarily limited to the order of description of the steps. The use of all examples or exemplary terms (eg, etc.) in this disclosure is simply to explain the present disclosure in detail, and the scope of the present disclosure is limited due to the examples or exemplary terms unless limited by the claims. it is not going to be In addition, those skilled in the art can appreciate that various modifications, combinations and changes can be made according to design conditions and factors within the scope of the appended claims or equivalents thereof.

따라서, 본 개시의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 개시의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다Therefore, the spirit of the present disclosure should not be limited to the above-described embodiments, and not only the claims to be described later, but also all ranges equivalent to or equivalent to these claims are within the scope of the spirit of the present disclosure. would be said to belong to

100, 100b, 100c, 100d: 신호 송신 장치
200 ,200b, 200c, 300d: 신호 수신 장치
100, 100b, 100c, 100d: signal transmission device
200 ,200b, 200c, 300d: signal receiving device

Claims (8)

풀 스펙트럼 대역을 촬영 가능한 롤링 셔터 기반의 카메라를 포함하는 광학 신호 수신 장치의 프로세서가 각 단계의 적어도 일부를 수행하는 광학 신호 수신 방법으로서,
풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원을 촬영한 상기 카메라의 센서 신호에 기반하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성하는 단계;
상기 이미지 프레임에서 상기 광원이 촬영된 영역으로부터 레벨 변화 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하는 단계;
상기 FSK 변조 신호를 푸리에 변환한 후 주파수를 추출하여 복수의 대역으로 구분하는 단계; 및
복수의 대역으로 구분된 상기 FSK 변조 신호를 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 상기 주파수에 기반하여 각각 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 각 대역 별 데이터 스트림을 생성하고, 각 대역 별 상기 데이터 스트림을 병합하는 단계를 포함하는,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 방법.
An optical signal receiving method in which a processor of an optical signal receiving apparatus including a rolling shutter-based camera capable of capturing a full spectrum band performs at least part of each step,
generating an image frame including light information of an infrared band, a visible ray band, and an ultraviolet band based on a sensor signal of the camera that has captured a light source including a full spectrum LED;
generating an FSK modulation signal by extracting level change information from an area where the light source is photographed in the image frame;
Fourier transforming the FSK modulated signal, extracting a frequency, and dividing the FSK modulated signal into a plurality of bands; and
The FSK modulated signal divided into a plurality of bands is demodulated using a Mary-Frequency Shift Keying (M-FSK) method based on a preset bit-frequency mapping table and the frequency to generate a data stream for each band, and each band merging the data streams separately;
A method for receiving full-spectrum optical signals.
제1 항에 있어서,
상기 데이터 스트림을 생성하는 단계는,
각 대역으로 구분된 상기 주파수들 중 각 대역 별로 가장 낮은 대역의 주파수 및 가장 높은 대역의 주파수를 상기 데이터 스트림의 프리앰블(preamble)의 비트코드로 복조하는 단계를 더 포함하는,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 방법.
According to claim 1,
Generating the data stream,
Demodulating a frequency of the lowest band and a frequency of the highest band for each band among the frequencies divided into each band into a bit code of a preamble of the data stream,
A method for receiving full-spectrum optical signals.
제2 항에 있어서,
상기 데이터 스트림을 생성하는 단계는,
상기 프리앰블에 해당하는 주파수 대역 사이에서 균등한 대역 간격으로 위치한 주파수들을 상기 데이터 스트림의 페이로드(payload)의 비트코드로 복조하되, 상기 페이로드에 맵핑된 주파수들은 각 채널 별로 서로 10배 이상의 차이를 가지는 주파수들인 단계를 더 포함하는,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 방법.
According to claim 2,
Generating the data stream,
Demodulates frequencies located at equal band intervals between frequency bands corresponding to the preamble into bit codes of the payload of the data stream, and the frequencies mapped to the payload have a difference of 10 times or more from each other for each channel. Further comprising the step of having frequencies,
A method for receiving full-spectrum optical signals.
제1 항에 있어서,
상기 이미지 프레임은 각각 각 대역 별 상기 데이터 스트림의 페이로드(payload)의 서로 다른 비트코드로 복조되는,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 방법.
According to claim 1,
The image frames are demodulated with different bitcodes of the payload of the data stream for each band, respectively.
A method for receiving full-spectrum optical signals.
풀 스펙트럼 LED로부터 전송된 풀 스펙트럼 광 신호를 수신하여 영상을 생성하는 풀 스펙트럼 카메라;
적어도 하나의 프로세서; 및
상기 프로세서와 전기적으로 연결되고, 상기 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가,
풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원을 촬영한 상기 카메라의 센서 신호에 기반하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성하고,
상기 이미지 프레임에서 상기 광원이 촬영된 영역으로부터 레벨 변화 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하고,
상기 FSK 변조 신호를 푸리에 변환한 후 주파수를 추출하여 복수의 대역으로 구분하고,
복수의 대역으로 구분된 상기 FSK 변조 신호를 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 상기 주파수에 기반하여 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 각 대역 별 데이터 스트림을 생성하고, 각 대역 별 상기 데이터 스트림을 병합하도록 야기하는 코드가 저장된,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 장치.
a full-spectrum camera that generates an image by receiving the full-spectrum light signal transmitted from the full-spectrum LED;
at least one processor; and
A memory electrically connected to the processor and storing at least one code executed by the processor;
When the memory is executed through the processor, the processor,
Based on a sensor signal of the camera that has taken a light source including a full-spectrum LED, an image frame including all light information of an infrared band, a visible ray band, and an ultraviolet band is generated;
Extracting level change information from an area where the light source is photographed in the image frame to generate an FSK modulation signal;
After Fourier transforming the FSK modulated signal, extracting a frequency and dividing it into a plurality of bands;
The FSK modulated signal divided into a plurality of bands is demodulated using a Mary-Frequency Shift Keying (M-FSK) method based on a preset bit-frequency mapping table and the frequency to generate a data stream for each band, and stored with code causing the data streams to be merged;
Full-spectrum optical signal receiving device.
제5 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
각 대역으로 구분된 상기 주파수들 중 각 대역 별로 가장 낮은 대역의 주파수 및 가장 높은 대역의 주파수를 상기 데이터 스트림의 프리앰블(preamble)의 비트코드로 복조하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 장치.
According to claim 5,
The memory causes the processor to:
Further storing a code that causes the frequency of the lowest band and the frequency of the highest band for each band among the frequencies divided into each band to be demodulated into a bit code of a preamble of the data stream,
Full-spectrum optical signal receiving device.
제6 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
상기 프리앰블에 해당하는 주파수 대역 사이에서 균등한 대역 간격으로 위치한 주파수들을 상기 데이터 스트림의 페이로드(payload)의 비트코드로 복조하도록 야기하는 코드를 더 저장하고,
상기 페이로드에 맵핑된 주파수들은 각 채널 별로 서로 10배 이상의 차이를 가지는 주파수들인,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 장치.
According to claim 6,
The memory causes the processor to:
Further storing a code that causes demodulation of frequencies located at equal band intervals between frequency bands corresponding to the preamble into bit codes of a payload of the data stream;
The frequencies mapped to the payload are frequencies having a difference of 10 times or more from each other for each channel,
Full-spectrum optical signal receiving device.
제5 항에 있어서,
상기 이미지 프레임은 각각 각 대역 별 상기 데이터 스트림의 페이로드(payload)의 서로 다른 비트코드로 복조되는,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 장치.
According to claim 5,
The image frames are demodulated with different bitcodes of the payload of the data stream for each band, respectively.
Full-spectrum optical signal receiving device.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR0165184B1 (en) 1995-11-24 1998-12-15 김태구 Open-close timing control device of variable valve for a vehicle
KR101728518B1 (en) 2016-11-03 2017-05-02 공대원 Method for communicating between vehicles based on visible light communication and devices supporting the same

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