WO2017119619A1 - 디스플레이의 표출 컬러 및 패턴 형태를 이용한 가시광 통신 방법 - Google Patents

디스플레이의 표출 컬러 및 패턴 형태를 이용한 가시광 통신 방법 Download PDF

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WO2017119619A1
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visible light
display
data
transmitting device
light signal
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PCT/KR2016/014391
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차재상
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서울과학기술대학교 산학협력단
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/116—Visible light communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation

Definitions

  • the present invention relates to a visible light communication method through a display, and more particularly, to a visible light communication method for performing visible light communication by transmitting a visible light signal from a display device to a camera device.
  • Visible Light Communication one of various wireless communication technologies, is a wireless communication method that transmits a signal to visible light having a wavelength of 380 to 780 nanometers and is continuously developed due to the development of light emitting diode technology. have.
  • the visible light communication technology is applied to various types of displays such as various signage panels, light tubes, etc. that emit visible light in addition to lighting devices.
  • various information may be provided to a user having a visible light communication receiver through a display device included in a TV, a monitor, a smart device, or the like.
  • the visible light communication may be somewhat inconvenient for a general user because the user who wants to use it has to separately purchase a visible light communication receiver.
  • An embodiment of the present invention provides a visible light communication method capable of transmitting a large amount of information in a fast time using at least one of the color and pattern of visible light emitted from a display.
  • the visible light communication method for transmitting a signal from a transmitting device having a display to a receiving device having a camera is at least one of color and pattern Outputting a visible light signal including data for transmission (hereinafter referred to as 'transmission data') through the display using a display; And receiving, by the receiving device, the visible light signal through the camera to extract the transmission data.
  • the outputting of the visible light signal through the display may include: changing, by the transmitting device, the transmission data into modulated data using a communication modulation technique; And including, by the transmitting device, the modulated data in the visible light signal using at least one of a color and a pattern, and outputting the modulated data through the display.
  • the communication modulation technique is SS-CSK modulation (Spread Spectrum Color Shift Keying Modulation), SCAM (Scalable Color Amplitude Modulation), SS-SCAM (Spread Spectrum Scalable Color Amplitude Modulation) and VTASC Modulation (Variable Transparent Amplitude Shape Color Modulation) ) Technique.
  • the extracting of the transmission data may include: receiving, by the receiving device, the visible light signal through the camera to extract the modulated data; And changing, by the receiving device, the modulated data into the transmitted data by using a demodulation method corresponding to the communication modulation technique.
  • the transmitting device converting the transmission data into modulated data using a communication modulation scheme may be modulated using a different spreading code for each video frame according to a VTASC modulation scheme.
  • the modulated data may be extracted using the spreading code stored in the receiving device.
  • the receiving device When the receiving device receives the same video frame a plurality of times, the receiving device removes the duplicate video frame based on a despreading demodulation technique using a spreading code applied to the received video frame and the next received video frame. can do.
  • the receiving device extracting the modulated data by receiving the visible light signal through the camera may include transmitting data from the transmitting device based on a distortion correction algorithm when the angle between the transmitting device and the receiving device is not in the forward direction. It is possible to extract the modulated data by restoring.
  • the receiving device extracts the modulated data by receiving the visible light signal through the camera, when the distance between the transmitting device and the receiving device is greater than or equal to a preset distance, based on the size of the pattern of the transmission data.
  • the distance to the device may be calculated, and the modulation data may be extracted by restoring the transmission data based on the calculated distance.
  • Including the modulated data in the visible light signal and outputting the same through the display includes: dividing, by the transmitting device, a screen of the display into a plurality of areas; Dividing, by the transmitting device, the modulated data to correspond to the areas; And outputting, by the transmitting device, divided visible light signals including each of the divided data through the regions using at least one of color and pattern.
  • the dividing the screen of the display into a plurality of areas by the transmitting device may include: detecting, by the transmitting device, a separation distance from the receiving device; And dividing, by the transmitting device, the modulated data so as to correspond to a number of areas determined according to the separation distance.
  • the transmitting device divides the screen of the display into a plurality of regions
  • the number and arrangement of the divided regions may be determined according to the size and shape of the screen of the display.
  • the modulated data is displayed using the color and size of the pattern It can be included in a signal and output through the display.
  • the pattern may have a shape of any one of a circle, a square, a rectangle, an oval, a triangle, and a star.
  • the pattern may be an extended two-dimensional code having continuity, and the extended two-dimensional code having continuity may be implemented through one or more of a QR code and a color code.
  • Including the modulated data in the visible light signal and outputting the modulated data through the display may include: detecting, by the transmitting device, a separation distance from the receiving device; Dividing the screen of the display into a plurality of areas so that the transmitting device corresponds to the number of areas determined by the separation distance; Dividing, by the transmitting device, the modulated data to correspond to the areas; And outputting, by the transmitting device, divided visible light signals including each of the divided data through the regions using at least one of color and pattern.
  • Including the modulated data in the visible light signal and outputting the modulated data through the display may include outputting the visible light signal by dividing the visible light signal into a plurality of frames per second (fps).
  • Including the modulated data in the visible light signal and outputting the modulated data through the display may include transmitting the modulated data into the visible light signal using a color of an app icon and output the modulated data through the display.
  • the transmitting device may be any one of a smart phone, a smart watch, a tablet PC, a monitor, a TV, and an electronic display board
  • the receiving device may be any one of a smartphone, a smart watch, a smart pad, and a tablet PC.
  • the transmitting device transmits the data to be transmitted to the receiving device by including the data to be transmitted in the visible light signal using at least one of the color and the pattern of the display, It can transfer a large amount of data faster.
  • both the color and size of the pattern may be used, and a screen of one display may be divided into a plurality of areas to transmit a visible light signal, or a plurality of patterns and colors of a plurality of displays formed of the same or different models may be collected.
  • the transmitting device can quickly transmit a larger amount of data.
  • the user when the user possesses a reception device including a camera, for example, a smartphone, a smart pad, a smart watch, etc., the user may use the same to perform visible light communication, so that the user may have a separate visible light communication receiver. You can easily use visible light communication without purchasing.
  • a reception device including a camera, for example, a smartphone, a smart pad, a smart watch, etc.
  • the user may use the same to perform visible light communication, so that the user may have a separate visible light communication receiver. You can easily use visible light communication without purchasing.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a visible light communication method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a transmitting device and a receiving device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which the display-based transmitting device of FIG. 1 divides and transmits a visible light signal using color into a plurality of regions, and is received by the receiving device.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which a display screen of the transmitting device of FIG. 1 is divided into a plurality of areas.
  • FIG. 5 is a diagram for describing an example of a process of outputting a visible light signal through a display by applying SS-CSK modulation scheme to data to be transmitted by the transmitting device of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a diagram for describing an example of a process of outputting a visible light signal by applying an SCAM modulation scheme to data to be transmitted by the transmitting device of FIG. 1.
  • FIG. 7 is a diagram for describing an example of a process of outputting a visible light signal through a display by applying an SS-SCAM modulation scheme to data to be transmitted by the transmitting device of FIG. 1.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a process of outputting a visible light signal through a display by applying a VTASC modulation technique to data to be transmitted by the transmitting device of FIG. 1.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an asynchronous communication scheme applied to a VTASC modulation scheme.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a pattern output by a VTASC modulation technique.
  • FIG. 11 is a diagram for describing an example of a process of extracting data by receiving a visible light signal by the receiving device of FIG. 1.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which the number of areas displayed according to the separation distance is changed by the transmitting device of FIG. 1 detecting a separation distance from the reception device.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of transmitting data in a color change and a size of a pattern displayed in the transmitting device of FIG. 1.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example for describing another shape of the pattern of FIG. 13.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example in which a pattern is displayed according to a distance between the transmitting device and the receiving device together with the size of the pattern of FIG. 13.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining an example of a continuous extended two-dimensional code.
  • FIG. 17 is a diagram for describing a change in arrangement of regions according to the size and shape of a display screen of the transmitting device of FIG. 1.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of transmitting a visible light signal in a plurality of frames per second in the transmission device of FIG. 1.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example of transmitting data by color change of an app icon displayed on the transmitting device of FIG. 1.
  • 20 is an exemplary diagram for describing a communication process between a display and a camera having angle freedom.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of performing access authentication by the color / pattern combination displayed on the transmitting device of FIG. 1.
  • 1 is a conceptual diagram illustrating a visible light communication method according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a block diagram of a transmitting device 100 and a receiving device 200 according to an embodiment of the present invention.
  • a visible light communication method is a communication method of transmitting a visible light signal from a transmitting device 100 having a display 140 to a receiving device 200 having a camera 240. .
  • the transmission device 100 is a digital device having a display 140, and may be any one of a smartphone, a smart, a pad, a smart watch, a tablet PC, a monitor, and a TV.
  • the reception device 200 is a digital device including the camera 240, and may be any one of a smartphone, a smart pad, a smart watch, and a tablet PC.
  • the transmitting device 100 and the receiving device 200 are not limited to the above-described example, but may be a display 140 or a camera 240 such as a digital signage such as a digital information display (DID) or a touch screen kiosk. Various types of devices including) may correspond to this.
  • a display 140 or a camera 240 such as a digital signage such as a digital information display (DID) or a touch screen kiosk.
  • DID digital information display
  • touch screen kiosk Various types of devices including) may correspond to this.
  • the transmitting device 100 and the receiving device 200 communicate the communication modules 110 and 210, the memory 120 and 220, the processors 130 and 230, the display 140, and the camera 240. Each may be configured to include.
  • the communication modules 110 and 210 are components for transmitting and receiving data by the visible light communication method.
  • the memories 120 and 220 store programs for transmitting data by the visible light communication method.
  • the memories 120 and 220 collectively refer to nonvolatile storage and volatile storage that maintain stored information even when power is not supplied.
  • the memory 120, 220 may include a compact flash (CF) card, a secure digital (SD) card, a memory stick, a solid-state drive (SSD), and a micro ) NAND flash memory such as SD card, magnetic computer storage device such as hard disk drive (HDD) and optical disc drive such as CD-ROM, DVD-ROM, etc. It may include.
  • CF compact flash
  • SD secure digital
  • SSD solid-state drive
  • micro micro
  • NAND flash memory such as SD card
  • magnetic computer storage device such as hard disk drive (HDD) and optical disc drive such as CD-ROM, DVD-ROM, etc. It may include.
  • programs stored in the memory 120 and 220 may be implemented in software or in a hardware form such as a field programmable gate array (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC), and may perform predetermined roles.
  • FPGA field programmable gate array
  • ASIC application specific integrated circuit
  • the processor 130 modulates the transmission data into the modulation data and transmits the data through the communication modules 110 and 210, or receives and demodulates the modulation data. Transmission data can be obtained.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which the display 140 based transmission device 100 of FIG. 1 divides and transmits a visible light signal using color into a plurality of regions, and the reception device 200 receives it.
  • the transmission device 100 includes visible light including data for transmission using at least one of color and pattern (hereinafter, referred to as 'transmission data').
  • the signal may be output through the display 140.
  • the reception device 200 captures the display 140 of the transmission device 100 using the camera 240, thereby receiving the visible light signal output from the transmission device 100 to extract transmission data. .
  • the smart phone is illustrated as an example of the transmitting device 100 and the receiving device 200 shown in FIG. 3, the smart device may be implemented as various devices as described with reference to FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the display screen 140 of the transmitting device 100 of FIG. 1 is divided into a plurality of areas.
  • the modulated data is included in the visible light signal and output through the display 140, and the transmission device 100 displays a plurality of areas of the screen of the display 140.
  • the visible light signal can be output by dividing by.
  • the plurality of regions may be arranged in a matrix form corresponding to the display screen 140 as shown in FIG. 4.
  • the display screen 140 having M ⁇ N pixels is divided into a plurality of areas having K ⁇ L pixels.
  • the transmission device 100 divides the modulation data to correspond to the respective areas.
  • divided visible light signals including each of modulated data divided by using at least one of color and pattern may be output through the regions.
  • the transmission device 100 may output only modulation data to which one color and pattern is applied to each of the plurality of areas, or as shown in FIG. 4, the modulation data having a plurality of colors and patterns in one area as well. (P1) can be output.
  • the communication modulation scheme illustrated in FIGS. 5 to 7 may be used.
  • the communication modulation scheme may be any one of a spread spectrum color shift keying (SS-CSK) modulation scheme, a scalable color amplitude modulation (SCAM) scheme, and a spread spectrum scalable color amplitude modulation (SS-SCAM) scheme.
  • SS-CSK spread spectrum color shift keying
  • SCAM scalable color amplitude modulation
  • SS-SCAM spread spectrum scalable color amplitude modulation
  • the SS-CSK modulation technique, the SCAM modulation technique, and the SS-SCAM modulation technique are one of efficient modulation schemes for a display-based VLC system. Compared to a single color, it has a strong characteristic against color interference.
  • FIG. 5 is a diagram for describing an example of a process of outputting a visible light signal through the display 140 by applying the SS-CSK modulation technique to the data to be transmitted by the transmitting device 100 of FIG. 1.
  • the CSK can improve the data rate by increasing the number of symbols per bit, and the SS has a strong characteristic against the interference error of the signal, and has security for the connection of multi-users.
  • the SS-CSK modulation scheme using the SS and CSK modulation schemes corresponds to an asynchronous communication method having higher data rate and error resistance than the conventional scheme.
  • the SS-CSK modulation scheme can have a low error rate of BER ⁇ 10-6 and a maximum data rate of 96 Mbit / s.
  • the transmission data D is modulated by the bipolar transformer 510, the spreading code generator 520, the unipolar transformer 530, and the CSK modulator 540.
  • the display device 100 may be displayed on the transmission device 100 via the color pattern generator 550 and the visual display frame generator 560.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a process of outputting a visible light signal by applying an SCAM modulation scheme to data to be transmitted by the transmitting device 100 of FIG. 1.
  • SCAM modulation is a CSK based modulation structure called variable color amplitude modulation to improve distance and angle with high bit rate.
  • the SCAM modulation technique can be a modulation scheme for display based VLC systems with improved VLC throughput with increased symbol per bit rate.
  • the SCAM modulation scheme can have a low error rate of BER ⁇ 10-6 and a maximum data rate of 240Mbit / s.
  • the transmission data D is modulated via the SCAM modulator 610 and then displayed on the transmission device 100 via the color pattern generator 620 and the visual display frame generator 630. Can be.
  • FIG. 7 is a diagram for describing an example of a process of outputting a visible light signal through the display 140 by applying the SS-SCAM modulation scheme to the data to be transmitted by the transmitting device 100 of FIG. 1.
  • SS-SCAM modulation technique is a CSK-based modulation structure called variable color amplitude modulation to improve distance and angle with high bit rate.
  • the SS modulation technique is an advantageous technique for removing interference of the SS signal, and can be applied together with the SCAM modulation method to have robustness against interference errors.
  • the SS-SCAM modulation scheme can have a low error rate of BER ⁇ 10-6 and a maximum data rate of 240Mbit / s.
  • the transmission data D is modulated by the bipolar transformer 710, the spreading code generator 720, the unipolar transformer 730, and the SCAM modulator 740.
  • the display device 100 may be displayed on the transmission device 100 via the color pattern generator 750 and the visual display frame generator 760.
  • FIG. 8 is a diagram for describing an example of a process of outputting a visible light signal through the display 140 by applying a VTASC modulation technique to data to be transmitted by the transmitting device 100 of FIG. 1.
  • 9 is a diagram illustrating an asynchronous communication scheme applied to a VTASC modulation scheme.
  • 10 is a diagram illustrating an example of a pattern output by a VTASC modulation technique.
  • the visible light communication method according to an embodiment of the present invention may modulate the transmission data through the VTASC modulation technique, in addition to the modulation scheme.
  • the VTASC modulation technique is an extension of the SCAM modulation technique. If the SCAM modulation technique is modulated using a variable color and amplitude, the VTASC modulation technique modulates the modulation by considering the transparency and shape as well as the variable color and amplitude. Say.
  • the transmission data D may include a frame generator 810, a modulation unit 820 provided with a modulation technique of the SS 821 and the VTASC 822, and a color pattern generator. 831, a display driver 832, and a display screen 833 may be displayed on the transmitting device 100 through the display unit 830.
  • the VTASC modulation scheme applied to an embodiment of the present invention corresponds to an asynchronous communication method having a high data rate and strong characteristics.
  • the asynchronous communication method when transmitting data, different spreading codes may be transmitted for each video frame V1 to V5 as shown in FIG. 9.
  • each spreading code set SC1 to SC5 is represented by spreading data according to a spreading factor, and each spreading code set SC1 to SC5 is continuously allocated to five video frames V1 to V5 as shown in FIG. 9. .
  • the receiving device 200 may know the spreading codes SC1 to SC5 in advance in order to automatically synchronize the received data.
  • the receiving device 200 receives the same frame through the camera 240, for example, when receiving the first video frame V1 twice, the receiving device 200 receives the first video frame V1.
  • the first and second spreading codes SC1 and SC2 used in the second video frame V2 may be despread.
  • the dominant value is not revealed and the overlapped first video frame V1 may be removed.
  • TxAxSxC PHY Operating Modes Modulation
  • FEC Forward Error Correction
  • Kbps 2 Color VTASC Code 1
  • T Transparency
  • A Amplitude
  • S Shape
  • C Color
  • RS eed Solomon
  • Table 2 the forward error correction rate
  • VTASC modulation schemes can be combined in various combinations of transparency, amplitude, shape, and color to provide high data rates.
  • the transmission device 100 modulates transmission data in a form of a combination of various transparency, amplitude, shapes, and colors, and transmits the data by using visible light communication through the display 140. Can be.
  • Transparency here means including the transparency value in the original color displayed at one pixel in the display 140 of the transmitting device 100.
  • the transparency may be changed by adding a transparency value to at least one of a red value, a green value, and a blue value corresponding to the original color.
  • the transparency value may be changed by adding the transparency value to all of the red, green, and blue values corresponding to the original color.
  • the transparency value may be changed in the form of a sine wave of any frequency, where the frequency of the transparency value may be selectively changed by the transmitting device 100. That is, the transmission device 100 may output the transmission data by including the transmission data in the visible light signal by changing the frequency in the transparency value.
  • an embodiment of the present invention can transmit more diverse and large amounts of data by adjusting not only the flicker of the original color but also the transparency value.
  • the media access control layer (MAC) frame structure of the VTASC may be shown in Table 3.
  • Octets2 One 0/2/8 0/2/8 Variable 2 Frame Control Sequence Number Destination Address Source Address Frame payload FCS Address fields MHR MSDU MFR
  • the frame control field will first be described in the MAC frame structure.
  • the frame control field may be represented as shown in Table 4 below.
  • the frame version subfield may be set to 0b01 to be compatible with IEEE 802.15.7r1 as a field for a detailed version of the frame, and values of all other subfields may be left for later use.
  • the frame type subfield is for the detailed frame type of the MAC frame and may be allocated to one of non-reserved values in Table 5 below.
  • the security subfield relates to a field for determining whether to activate security in a data frame upon transmission.
  • the security subfield has a length of 1 bit and is set to 1 when protected by the MAC sublayer, and 0 otherwise. Meanwhile, the auxiliary security header field of the MHR may appear only when the security subfield is set to '1'.
  • the frame pending subfield relates to a field for determining whether to hold a data frame during transmission.
  • the frame pending subfield has a length of 1 bit and is set to 1 when the transmitting device 100 has more data to transmit to the receiving device 200, and otherwise, is set to 0.
  • the response request subfield relates to a field specified according to whether a response is requested from the receiving device 200 receiving the data or MAC command frame.
  • the response request subfield has a length of 1 bit and may be set to 1 when the receiving device 200 sends a response frame. If the response request subfield is set to 0, the reception device 200 does not transmit a response frame.
  • the sequence number field has a length of one octet and is a field for sequence identification of a frame.
  • the sequence number field may be specified as a BSN
  • the sequence number field may be specified as a DSN.
  • the destination address field has a length of 2 octets or 8 octets, and a value thereof may be specified according to the destination address mode subfield of the frame control field and the reception address of the frame.
  • a destination address field with a 16-bit value of 0xffff may be represented as a short address for broadcast that can be accepted by all devices currently waiting for broadcasting over the channel as a valid 16-bit short address.
  • This destination address field may be included in the MAC frame when the destination address mode subfield of the frame control field is not zero.
  • the source address field has a length of 2 or 8 octets, and its value may be specified according to the source addressing subfield of the frame control field and the operator address of the frame.
  • This source address field may be included in the MAC frame only when the source address mode subfield of the frame control field is 10 or 11.
  • the frame payload field may have various lengths and may include information for specifying an individual frame type.
  • the frame payload field may be protected as defined in the security suite selected for the frame.
  • the FCS field has a length of two octets, and the FCS is calculated for the MHR and MSDU parts of the frame.
  • the FCS can only be generated if the payload is greater than zero.
  • the FCS is an optional field of the MAC frame format, and field information of the FCS may be generated from RS (64, 32) / RS (160, 128) / None based on the payload and the FCS option used for the MAC frame.
  • the MAC PIB applied to an embodiment of the present invention includes attributes required for managing the MAC sublayer of the device.
  • the attributes are included in IEEE 802.15.7.
  • the addition of additional MAC PIB attributes to two-dimensional codes is shown in Table 6 below.
  • MAC PIB Attributes Table 60 Additions property Identifier type range detailed description Initial value macTxMode 0x91 Unsigned 0-255 This attribute indicates the MAC transmission mode is visible or Invisible.0: Visual VTASC mode1: Visible Sequential Scalable 2D code2: Non Invisible Mode-Blending Method3: Invisible Mode-Watermarking Method 0 macTxCamerEnable 0x92 Unsigned 0-255 0: This attribute indicates the Transmitter is Enabled with Camera or not for Interactive Receiver distance specific data transfer control.
  • VTASC modulation scheme it is possible to provide more data rate than the SCAM modulation scheme.
  • FIG. 11 is a diagram for describing an example of a process of extracting data by receiving a visible light signal by the receiving device 200 of FIG. 1.
  • the receiving device 200 may receive the visible light signal through the camera 240 to extract the modulated data. Thereafter, the reception device 200 may change the modulated data into transmission data using a demodulation method corresponding to a communication modulation technique.
  • the decoded transmission data D may be obtained through the polar converter 1150.
  • the demodulation method corresponding to the communication modulation technique may be any one of an SS-CSK demodulation technique, an SCAM demodulation technique, an SS-SCAM demodulation technique, and a VTASC demodulation technique.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which the number of regions displayed according to the separation distance is changed by the transmitting device 100 of FIG. 1 detecting a separation distance from the reception device 200.
  • the transmitting device 100 may first detect a separation distance from the receiving device 200.
  • the transmitting device 100 may include a camera, an ultrasonic wave, a range finder, radio waves, microwaves, and infrared rays, which may measure a separation distance from the receiving device 200 therein. and a detection sensor (not shown), such as infrared rays, and the like, and detect a separation distance from the receiving device 200 using the detection sensor.
  • a detection sensor such as infrared rays, and the like, and detect a separation distance from the receiving device 200 using the detection sensor.
  • the transmitting device 100 may divide the modulated data to correspond to the number of areas determined according to the separation distance.
  • the transmission device 100 may transmit data through color change by utilizing the display screen 140 as one area. .
  • the transmitting device 100 divides the display screen 140 into four areas (2 ⁇ 2) and the color. You can transfer the data through the change.
  • the transmission device 100 divides the display screen 140 into sixteen areas (4 ⁇ 4), and the color. You can transfer the data through the change.
  • the transmitting device 100 divides the display screen 140 into 64 areas (8 ⁇ 8), and the color. You can transfer the data through the change.
  • the transmission device 100 may transmit data through color change while dividing the screen 140 of the display to a greater extent.
  • the division of the screen 140 according to the separation distance may be preset and stored to be divided into the optimal number of screens 140 based on the data rate.
  • the transmitting device 100 transmits data through color change by dividing the screen 140 of the display into a relatively small number (for example, one area or four areas), the change of flicker is further added. This can increase the data transfer rate.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of transmitting data in a color change and a size of a pattern displayed by the transmitting device 100 of FIG. 1.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example for describing another shape of the pattern of FIG. 13.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example in which a pattern is displayed according to a separation distance between the transmitting device 100 and the receiving device 200 together with the size of the pattern of FIG. 13.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining an example of a continuous extended two-dimensional code.
  • Modulation data may be included in the visible light signal using the color and size of the pattern and output through the display 140.
  • the transmission device 100 may improve the data transmission rate by dividing the display screen 140 to transmit data by changing the circular color as well as the circular size.
  • the transmission device 100 may transmit data by varying the size and color of the circle in each divided area.
  • Such a pattern may be formed in various shapes such as a square P1, a rectangle P2, an ellipse P3, P4, a star P5, a triangle, and the like as shown in FIG. 14.
  • this pattern may be displayed in each of the divided regions on the display screen 140. Therefore, as the separation distance between the transmitting device 100 and the receiving device 200 decreases, the number of divided regions increases, thereby increasing the number of patterns that can be displayed at one time, thereby further increasing the data transmission speed. have.
  • an embodiment of the present invention may transmit data through a sequential scalable 2D code using the color and size of the pattern as shown in FIG.
  • the two-dimensional code is for the display 140 based on the VLC system as shown in FIG. 16A, and a graphic image (for example, a barcode, a color code, QR code, etc.).
  • a graphic image for example, a barcode, a color code, QR code, etc.
  • One embodiment of the present invention can provide higher bit rate with distance and angular freedom through such continuous extended two-dimensional code.
  • the continuous extended two-dimensional code may be composed of a QR code or color code encoded with data or a combination thereof, together with a visual frame on the display 140.
  • Continuously scalable two-dimensional code is one of the promised modulation schemes for displays based on VLC systems that have high VLC performance by increasing symbol rate per bit and reducing color interference.
  • the transmission device 100 detects a distance from the reception device 200 and continuously extends two-dimensional code to have an optimal transmission rate according to the distance. You can output by dividing.
  • the transmitting device 100 may display only the entire area of the QR code or the color code.
  • the transmission device 100 divides the entire area into four and then uses a corresponding QR code or a color code if the first reference distance w1 is less than or exceeds the second reference distance w2. Can be transmitted.
  • the QR code or the color code is applied to (b) and (c) of FIG. 16, respectively, but in the case of remote transmission and reception divided into a plurality of areas, the QR code and the color code are combined to provide more various transmission data. It can be controlled to be transmitted and received.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an arrangement change of regions according to the size and shape of the display screen 140 of the transmitting device 100 of FIG. 1.
  • the transmitting device 100 divides the screen 140 of the display into a plurality of regions
  • the number and arrangement of the divided regions may be determined according to the size and shape of the screen 140 of the display. .
  • the display 140 when the display 140 is a general display (a), 16 areas are arranged in 4 rows and 4 columns, whereas when the display 140 is a wide display (b), 24 areas are arranged in 4 rows and 6 columns. Can be.
  • the number of regions can be increased by the enlarged amount.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of transmitting a visible light signal at a plurality of frames per second in the transmitting device 100 of FIG. 1.
  • the transmitting device 100 when the transmitting device 100 includes the modulated data in the visible light signal and outputs the modulated data through the display 140, the transmitting device 100 outputs the visible light signal to a plurality of frames per second (fps). can be divided and output.
  • fps frames per second
  • the transmission device 100 may divide each area of the display 140 into two areas having a speed of 15 fps and 30 fps, and output images at different frames per second.
  • the reception device 200 may selectively receive the visible light signal according to the performance of the camera 240.
  • a slightly lower performance smartphone 200a only needs to receive an area corresponding to 15 fps
  • a high performance smartphone 200b only receives an area corresponding to 30 fps or, in some cases, both 15 and 30 fps. May be received.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example of transmitting data by color change of an app icon displayed on the transmitting device 100 of FIG. 1.
  • the transmitting device 100 when the transmitting device 100 includes the modulated data in the visible light signal and outputs the modulated data through the display 140, the transmitting device 100 transmits the modulated data to the visible light signal using the color of the app icon. It can be included and output through the display 140.
  • data to be transmitted may be transmitted by changing (P6 ′) a color P6 of an app icon displayed on the display 140.
  • P6 ′ a color P6 of an app icon displayed on the display 140.
  • the shape of the app icon, flickering per second, etc. can be adjusted along with the color to transmit more data.
  • 20 is an exemplary diagram for describing a communication process between the display 140 and the camera 240 having angle freedom.
  • the visible light communication method receives and transmits a visible light signal emitted from the transmitting device 100 regardless of where the reception device 200 is photographing. Data can be extracted easily.
  • the ratio of the first pattern D1 and the second pattern D2 output on the display 140 is 1, and the angle of the receiving device 200 is at the position of the first camera whose side angle is not forward.
  • the receiving device 200 performs the correction based on the distortion correction algorithm, thereby photographing the first photographed image.
  • the ratio of the pattern d1 and the second pattern d2 may be corrected to be 1.
  • the transmitting device 100 may determine the cameras 240-3 and 240-of the receiving device 200. It is also possible to estimate the position of 4). At this time, the size of the pattern corresponding to the transmission data should be known in advance, and the straight line passing through the center of the pattern should be orthogonal to the positions of the cameras 240-3 and 240-4.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of performing access authentication by the color / pattern combination displayed on the transmitting device 100 of FIG. 1.
  • the transmission data D is the same but is external.
  • the combinations shown in FIG. 3 are different each time, and unlike RF signals, the transmission data D is received through the camera 240 of the reception device 200 without a signal radiating from the surroundings, thereby further improving security.
  • the smart watch may be provided to operate only for registered users using biometric patterns such as skin patterns and pulses of the user, and thus, when used in combination with the above access authentication technology, higher security may be expected. Can be.
  • Such access authentication may be implemented through not only a smart watch but also a smart phone and a smart pad.
  • Such access authentication is performed when the reception device 200 is implemented by a closed circuit (CC) camera, and when the transmission device 100 transmits transmission data according to a pattern and color through visible light communication, the reception device 200 performs You can also authenticate users.
  • CC closed circuit
  • the present invention may be applied to various fields such as an authentication system for controlling a vehicle and an interphone such as a home and a company.
  • the transmission device 100 includes the data to be transmitted to the receiving device 200 by including the visible light signal using at least one of the color and the pattern of the display 140. By transmitting, the transmitting device 100 can transmit a large amount of data faster.
  • the color and size of the pattern may be used, and the screen 140 of one display may be divided into a plurality of areas to transmit a visible light signal, or a plurality of displays formed of a plurality of identical or different types of devices may be formed.
  • the transmission device 100 can quickly transmit a larger amount of data.
  • the user when the user has a receiving device 200 having a camera 240, for example, a smart phone, a smart pad, a smart watch, etc., the user can use this as is to perform visible light communication. It is easy to use visible light communication without purchasing a separate visible light communication receiver.
  • a camera 240 for example, a smart phone, a smart pad, a smart watch, etc.
  • the visible light communication method may be implemented in the form of a computer program stored in a medium executed by a computer or a recording medium including instructions executable by the computer.
  • Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media.
  • computer readable media may include both computer storage media and communication media.
  • Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data.
  • Communication media typically includes computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transmission mechanism, and includes any information delivery media.

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Abstract

본 발명에 따른 디스플레이를 갖는 송신 디바이스에서 카메라를 갖는 수신 디바이스로 신호를 전송하는 가시광 통신 방법은 상기 송신 디바이스가 색상 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 전송을 위한 데이터(이하 '전송 데이터'라 함)가 포함된 가시광 신호를 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계; 및 상기 수신 디바이스가 상기 카메라를 통해 상기 가시광 신호를 수신하여 상기 전송 데이터를 추출하는 단계를 포함한다.

Description

디스플레이의 표출 컬러 및 패턴 형태를 이용한 가시광 통신 방법
본 발명은 디스플레이를 통한 가시광 통신 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스플레이 디바이스에서 카메라 디바이스로 가시광 신호를 전송하여 가시광 통신을 수행하는 가시광 통신 방법에 관한 것이다.
다양한 무선 통신 기술 중에 하나인 가시광 통신 기술(VLC: Visible Light Communication)은 380~780 나노미터의 파장을 갖는 가시광에 신호를 실어 전송하는 무선통신 방식으로, 최근 발광 다이오드 기술의 발전으로 말미암아 계속 발전되고 있다.
특히, 이러한 가시광 통신 기술은 조명기기 이외에도, 가시광을 발하는 다양한 사이니지 패널, 전광관 등과 같은 다양한 형태의 디스플레이에도 적용되어 활용되고 있다.
예를 들어, TV, 모니터, 스마트 디바이스 등에 포함된 디스플레이 디바이스를 통해 가시광 통신 수신기를 소지한 사용자에게 다양한 정보를 제공할 수 있다.
하지만 종래 기술의 경우, 상기 가시광 통신은 이를 사용하고자 하는 사용자가 가시광 통신 수신기를 별도로 구입하여야 하므로, 일반 사용자가 사용하기엔 다소 불편할 수 있다.
본 발명의 실시예는 디스플레이에서 출사되는 가시광의 컬러 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 다량의 정보를 빠른 시간에 전송할 수 있는 가시광 통신 방법을 제공한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이를 갖는 송신 디바이스에서 카메라를 갖는 수신 디바이스로 신호를 전송하는 가시광 통신 방법은 상기 송신 디바이스가 색상 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 전송을 위한 데이터(이하 ‘전송 데이터’라 함)가 포함된 가시광 신호를 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계; 및 상기 수신 디바이스가 상기 카메라를 통해 상기 가시광 신호를 수신하여 상기 전송 데이터를 추출하는 단계를 포함한다.
상기 가시광 신호를 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계는, 상기 송신 디바이스가 상기 전송 데이터를 통신 변조 기법을 이용하여 변조 데이터로 변경하는 단계; 및 상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 색상 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 통신 변조 기법은 SS-CSK 변조(Spread Spectrum Color Shift Keying Modulation) 기법, SCAM(Scalable Color Amplitude Modulation) 기법, SS-SCAM(Spread Spectrum Scalable Color Amplitude Modulation) 기법 및 VTASC 변조(Variable Transparent Amplitude Shape Color Modulation) 기법 중 어느 하나일 수 있다.
상기 전송 데이터를 추출하는 단계는, 상기 수신 디바이스가 상기 가시광 신호를 상기 카메라를 통해 수신하여 상기 변조 데이터를 추출하는 단계; 및 상기 수신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 통신 변조 기법에 대응하는 복조 방법을 이용하여 상기 전송 데이터로 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 송신 디바이스가 상기 전송 데이터를 통신 변조 기법을 이용하여 변조 데이터로 변경하는 단계는, VTASC 변조 기법에 따라 각 비디오 프레임마다 각각 상이한 확산 코드를 사용하여 변조할 수 있다.
상기 수신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 통신 변조 기법에 대응하는 복조 방법을 이용하여 상기 전송 데이터로 변경하는 단계는, 상기 수신 디바이스에 미리 저장된 상기 확산 코드를 사용하여 상기 변조 데이터를 추출할 수 있다.
상기 수신 디바이스가 동일한 비디오 프레임을 복수회 수신한 경우, 상기 수신 디바이스는 상기 복수회 수신한 비디오 프레임 및 다음 수신한 비디오 프레임에 적용된 확산 코드를 이용한 역확산 복조 기법에 기초하여 중복된 비디오 프레임을 제거할 수 있다.
상기 수신 디바이스가 상기 가시광 신호를 상기 카메라를 통해 수신하여 상기 변조 데이터를 추출하는 단계는, 상기 송신 디바이스와 수신 디바이스의 각도가 정방향이 아닌 경우, 왜곡 보정 알고리즘에 기초하여 상기 송신 디바이스에서의 전송 데이터를 복원하여 상기 변조 데이터를 추출할 수 있다.
상기 수신 디바이스가 상기 가시광 신호를 상기 카메라를 통해 수신하여 상기 변조 데이터를 추출하는 단계는, 상기 송신 디바이스와 수신 디바이스의 거리가 기 설정된 거리 이상인 경우, 상기 전송 데이터의 패턴의 크기에 기초하여 상기 송신 디바이스와의 거리를 산출하고, 산출된 거리에 기초하여 상기 전송 데이터를 복원하여 상기 변조 데이터를 추출할 수 있다.
상기 변조 데이터를 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계는, 상기 송신 디바이스가 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계; 상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 영역들에 대응하도록 분할하는 단계; 및 상기 송신 디바이스가 색상 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 상기 분할된 데이터들 각각이 포함된 분할 가시광 신호들을 상기 영역들을 통해 각각 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 송신 디바이스가 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계는, 상기 송신 디바이스가 상기 수신 디바이스와의 이격 거리를 감지하는 단계; 및 상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 이격 거리에 따라 결정되는 개수의 영역들에 대응하도록 분할하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 송신 디바이스가 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계는, 상기 디스플레이의 화면의 사이즈 및 형태에 따라 분할되는 영역들의 개수 및 배치가 결정될 수 있다.
상기 변조 데이터를 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계는, 상기 송신 디바이스가 패턴을 이용하여 상기 가시광 신호를 출력할 경우, 상기 패턴의 색상 및 크기를 이용하여 상기 변조 데이터를 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력할 수 있다.
상기 패턴은 원형, 정사각형, 직사각형, 타원형, 삼각형, 별 중 어느 하나의 모양을 가질 수 있다.
상기 패턴은 연속성을 가지는 확장형 2차원 코드이되, 상기 연속성을 가지는 확장형 2차원 코드는 QR 코드 및 컬러 코드 중 하나 이상을 통해 구현될 수 있다.
상기 변조 데이터를 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계는, 상기 송신 디바이스가 상기 수신 디바이스와의 이격 거리를 감지하는 단계; 상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 이격 거리에 따라 결정되는 개수의 영역들에 대응하도록 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계; 상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 영역들에 대응하도록 분할하는 단계; 및 상기 송신 디바이스가 색상 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 상기 분할된 데이터들 각각이 포함된 분할 가시광 신호들을 상기 영역들을 통해 각각 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 변조 데이터를 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계는, 상기 송신 디바이스가 상기 가시광 신호를 복수개의 초당 프레임수(fps, frame per second)로 분할하여 출력할 수 있다.
상기 변조 데이터를 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계는, 상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 앱 아이콘의 색상을 이용하여 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력할 수 있다.
상기 송신 디바이스는 스마트폰, 스마트 워치, 태블릿 PC, 모니터, TV 및 전광판 중 어느 하나이고, 상기 수신 디바이스는 스마트폰, 스마트워치, 스마트패드 및 태블릿 PC 중 어느 하나일 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 송신 디바이스가 전송하고자하는 데이터를 디스플레이의 색상 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 가시광 신호에 포함시켜 수신 디바이스로 전송함에 따라, 상기 송신 디바이스는 많은 양의 데이터를 보다 빠르게 전송시킬 수 있다.
특히, 상기 패턴의 색상 및 크기를 모두 이용할 수도 있고, 한 개의 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하여 가시광 신호를 전송하거나, 복수개의 동일 기종 또는 다른 기종이 모여 형성된 복수개의 디스플레이의 패턴과 컬러를 이용하여 가시광 송신을 행함으로써, 상기 송신 디바이스는 보다 더 많은 양의 데이터를 빠르게 전송시킬 수 있다.
또한, 사용자가 카메라를 구비하는 수신 디바이스, 예를 들어 스마트폰, 스마트패드, 스마트 워치 등을 소지하고 있을 경우, 이를 그대로 사용하여 가시광 통신을 수행할 수 있음에 따라, 사용자가 별도의 가시광 통신 수신기를 구입하지 않고 쉽게 가시광 통신을 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광 통신 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 디바이스 및 수신 디바이스의 블록도이다.
도 3은 도 1의 디스플레이 기반 송신 디바이스가 색상을 이용한 가시광 신호를 복수의 영역들로 분할하여 전송하고 수신 디바이스가 수신하는 일 예시를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 송신 디바이스의 디스플레이 화면이 복수의 영역들로 구분된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 송신 디바이스가 전송하고자 하는 데이터를 SS-CSK 변조 기법을 적용하여 디스플레이를 통해 가시광 신호를 출력시키는 과정의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 송신 디바이스가 전송하고자 하는 데이터를 SCAM 변조 기법을 적용하여 가시광 신호를 출력시키는 과정의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 송신 디바이스가 전송하고자 하는 데이터를 SS-SCAM 변조 기법을 적용하여 디스플레이를 통해 가시광 신호를 출력시키는 과정의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1의 송신 디바이스가 전송하고자 하는 데이터를 VTASC 변조 기법을 적용하여 디스플레이를 통해 가시광 신호를 출력시키는 과정의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 VTASC 변조 기법에 적용된 비동기식 통신 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 VTASC 변조 기법에 의해 출력된 패턴의 일 예시를 도시한 도면이다.
도 11은 도 1의 수신 디바이스가 가시광 신호를 수신하여 데이터를 추출하는 과정의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 1의 송신 디바이스가 수신 디바이스와의 이격 거리를 감지하여 이격 거리에 따라 표시되는 영역들의 수가 변경되는 일 예시를 도시한 도면이다.
도 13은 도 1의 송신 디바이스에서 표시되는 컬러의 변화 및 패턴의 크기로 데이터를 전송하는 일 예시를 도시한 도면이다.
도 14는 도 13의 패턴의 다른 모양을 설명하기 위한 일 예시를 도시한 도면이다.
도 15는 도 13의 패턴의 크기와 함께 송신 디바이스 및 수신 디바이스 사이의 이격 거리에 따라 패턴이 표시되는 일 예시를 도시한 도면이다.
도 16은 연속 확장형 2차원 코드의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도 1의 송신 디바이스의 디스플레이 화면의 사이즈 및 형태에 따라 영역들의 배치 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 도 1의 송신 디바이스에서 복수의 초당 프레임수로 가시광 신호를 전송하는 일 예시를 도시한 도면이다.
도 19는 도 1의 송신 디바이스에서 표시되는 앱 아이콘의 색상 변화로 데이터를 전송하는 일 예시를 도시한 도면이다.
도 20은 각도 자유성을 갖는 디스플레이와 카메라 간 통신 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 21은 도 1의 송신 디바이스에 표시된 컬러/패턴 조합에 의해 출입 인증을 실시하는 예시를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세히 설명하도록 한다. 한편, 본 발명의 도면에 도시된 서로 다른 모양의 해칭들은 각각 서로 다른 색상을 의미하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광 통신 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 디바이스(100) 및 수신 디바이스(200)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광 통신 방법은 디스플레이(140)를 갖는 송신 디바이스(100)에서 카메라(240)를 갖는 수신 디바이스(200)로 가시광 신호를 전송하는 통신 방법이다.
여기서, 송신 디바이스(100)는 디스플레이(140)를 구비하는 디지털 디바이스로서, 스마트폰, 스마트, 패드, 스마트 워치, 태블릿 PC, 모니터, TV 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 수신 디바이스(200)는 카메라(240)를 구비하고 있는 디지털 디바이스로서, 스마트폰, 스마트패드, 스마트 워치 및 태블릿 PC 중 어느 하나일 수 있다.
이러한 송신 디바이스(100)와 수신 디바이스(200)는 상술한 예시에 한정되는 것은 아니며, DID(Digital Information Display), 터치스크린 키오스크와 같은 디지털 사이니즈(Digital signage) 등 디스플레이(140) 또는 카메라(240)를 구비하는 다양한 형태의 디바이스가 이에 해당될 수 있다.
한편, 도 2와 같이 송신 디바이스(100) 및 수신 디바이스(200)는 통신모듈(110, 210), 메모리(120, 220) 및 프로세서(130, 230)와 디스플레이(140) 및 카메라(240)를 각각 포함하도록 구성될 수 있다.
통신모듈(110, 210)은 가시광 통신 방법에 의해 데이터를 송수신하기 위한 구성이다. 메모리(120, 220)에는 가시광 통신 방법에 의해 데이터를 전송하기 위한 프로그램이 저장된다. 여기에서, 메모리(120, 220)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다.
예를 들어, 메모리(120, 220)는 콤팩트 플래시(compact flash; CF) 카드, SD(secure digital) 카드, 메모리 스틱(memory stick), 솔리드 스테이트 드라이브(solid-state drive; SSD) 및 마이크로(micro) SD 카드 등과 같은 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD) 등과 같은 마그네틱 컴퓨터 기억 장치 및 CD-ROM, DVD-ROM 등과 같은 광학 디스크 드라이브(optical disc drive) 등을 포함할 수 있다.
또한, 메모리(120, 220)에 저장된 프로그램은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 형태로 구현될 수 있으며, 소정의 역할들을 수행할 수 있다.
프로세서(130, 230)는 메모리(120, 220)에 저장된 프로그램을 실행시킴에 따라, 전송 데이터를 변조 데이터로 변조하여 상기 통신모듈(110, 210)을 통해 전송하거나, 변조 데이터를 수신하여 복조함으로써 전송 데이터를 획득할 수 있다.
도 3은 도 1의 디스플레이(140) 기반 송신 디바이스(100)가 색상을 이용한 가시광 신호를 복수의 영역들로 분할하여 전송하고 수신 디바이스(200)가 수신하는 일 예시를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광 통신 방법은 송신 디바이스(100)가 색상 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 전송을 위한 데이터(이하 ‘전송 데이터’라 함)가 포함된 가시광 신호를 디스플레이(140)틀 통해 출력할 수 있다.
다음으로, 수신 디바이스(200)가 카메라(240)를 이용하여 송신 디바이스(100)의 디스플레이(140)를 촬영함으로써, 송신 디바이스(100)에서 출력된 가시광 신호를 수신하여 전송 데이터를 추출할 수 있다.
이때, 도 3에 도시된 송신 디바이스(100)와 수신 디바이스(200)의 일 예로 스마트폰이 도시되어 있으나, 도 1에서 설명한 바와 같이 다양한 디바이스로 구현될 수 있음은 물론이다.
이하에서는 도 4 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 디바이스(100)에서 전송 데이터를 송신하는 과정을 설명하도록 한다.
도 4는 도 1의 송신 디바이스(100)의 디스플레이 화면(140)이 복수의 영역들로 구분된 상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 송신 디바이스(100)는 변조 데이터를 가시광 신호에 포함시켜 디스플레이(140)를 통해 출력하는 과정에서, 송신 디바이스(100)가 디스플레이(140)의 화면을 복수의 영역들로 분할하여 가시광 신호를 출력할 수 있다. 이때, 복수의 영역들은 도 4와 같이 디스플레이 화면(140)에 대응하여 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
이에 따라, M×N 픽셀을 가지는 디스플레이 화면(140)은 K×L 픽셀을 가지는 복수의 영역들로 분할된다.
이후 송신 디바이스(100)는 변조 데이터를 각 영역들에 대응되도록 분할한다. 그리고 색상 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 분할된 변조 데이터들 각각이 포함된 분할 가시광 신호들을 상기 영역들을 통해 각각 출력할 수 있다.
이때, 송신 디바이스(100)는 복수의 영역 각각에 하나의 색상 및 패턴이 적용된 변조 데이터만이 포함되도록 출력할 수도 있으며, 또는 도 4와 같이 하나의 영역 내에도 복수의 색상 및 패턴을 가지는 변조 데이터(P1)가 출력되도록 할 수 있다.
이와 같이 전송 데이터를 변조 데이터로 변경하기 위해서는 도 5 내지 도 7에 도시된 통신 변조 기법을 이용할 수 있다. 이때, 통신 변조 기법은 SS-CSK 변조(Spread Spectrum Color Shift Keying Modulation) 기법, SCAM 변조(Scalable Color Amplitude Modulation) 기법 및 SS-SCAM 변조(Spread Spectrum Scalable Color Amplitude Modulation) 기법 중 어느 하나일 수 있다.
이러한 SS-CSK 변조 기법, SCAM 변조 기법, SS-SCAM 변조 기법은 디스플레이 기반의 VLC 시스템을 위한 효율적인 변조 방식의 하나로서, 기존 방식에 비해 높은 데이터율과 에러에 강한 특성을 갖는 비동기 통신 방식이고, 단일 컬러에 비해 색 간섭에 강한 특성을 갖고 있다.
도 5는 도 1의 송신 디바이스(100)가 전송하고자 하는 데이터를 SS-CSK 변조 기법을 적용하여 디스플레이(140)를 통해 가시광 신호를 출력시키는 과정의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
CSK는 비트 당 심볼수를 증가시킴으로써 데이터율을 향상시킬 수 있고, SS는 신호의 간섭 에러에 강한 특성을 가지며, 멀티 유저의 접속에 대한 보안성을 갖는다.
이와 같은 SS와 CSK 변조 기법이 적용된 SS-CSK 변조 기법은 기존 방식에 비해 높은 데이터율과 에러에 강한 특성을 갖는 비동기 통신 방식에 해당한다. SS-CSK 변조 기법은 BER<10-6 정도의 낮은 에러율과 최대 96Mbit/s 데이터 전송율을 가질 수 있다.
이러한 SS-CSK 변조 기법에 의해, 전송 데이터(D)는 바이폴라 변환부(510), 확산 코드 생성부(520), 유니폴라 변환부(530) 및 CSK 변조부(540)를 통해 변조된 다음, 컬러 패턴 생성부(550) 및 비주얼 디스플레이 프레임 생성부(560)를 거쳐 송신 디바이스(100)에 디스플레이될 수 있다.
도 6은 도 1의 송신 디바이스(100)가 전송하고자 하는 데이터를 SCAM 변조 기법을 적용하여 가시광 신호를 출력시키는 과정의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
SCAM 변조 기법은 높은 비트율과 함께 거리 및 각도를 향상시키기 위하여 가변 컬러 진폭 변조라고 불리는 CSK 기반 변조 구조이다.
SCAM 변조 기법은 비트당 심볼율을 증가시킨 개선된 VLC 처리량을 가지는 디스플레이 기반 VLC 시스템을 위한 변조 방식일 수 있다. SCAM 변조 기법은 BER<10-6 정도의 낮은 에러율과 최대 240Mbit/s 데이터 전송율을 가질 수 있다.
이러한 SCAM 변조 기법에 의해, 전송 데이터(D)는 SCAM 변조부(610)를 거쳐 변조된 다음, 컬러 패턴 생성부(620) 및 비주얼 디스플레이 프레임 생성부(630)를 거쳐 송신 디바이스(100)에 디스플레이될 수 있다.
도 7은 도 1의 송신 디바이스(100)가 전송하고자 하는 데이터를 SS-SCAM 변조 기법을 적용하여 디스플레이(140)를 통해 가시광 신호를 출력시키는 과정의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
SS-SCAM 변조 기법은 높은 비트율과 함께 거리 및 각도를 향상시키기 위하여 가변 컬러 진폭 변조라 불리는 CSK 기반의 변조 구조이다. SS 변조 기법은 SS 신호의 간섭을 제거하는데 유리한 기법으로서, 간섭 에러에 대한 강건성을 가지기 위해 SCAM 변조 법과 함께 적용될 수 있다. SS-SCAM 변조 기법은 BER<10-6 정도의 낮은 에러율과 최대 240Mbit/s 데이터 전송율을 가질 수 있다.
이러한 SS-SCAM 변조 기법에 의해, 전송 데이터(D)는 바이폴라 변환부(710), 확산 코드 생성부(720), 유니폴라 변환부(730) 및 SCAM 변조부(740)를 통해 변조된 다음, 컬러 패턴 생성부(750) 및 비주얼 디스플레이 프레임 생성부(760)를 거쳐 송신 디바이스(100)에 디스플레이될 수 있다.
도 8은 도 1의 송신 디바이스(100)가 전송하고자 하는 데이터를 VTASC 변조 기법을 적용하여 디스플레이(140)를 통해 가시광 신호를 출력시키는 과정의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 VTASC 변조 기법에 적용된 비동기식 통신 기법을 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 VTASC 변조 기법에 의해 출력된 패턴의 일 예시를 도시한 도면이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광 통신 방법은 상기 변조 기법 외에도, VTASC 변조 기법을 통해 전송 데이터를 변조할 수 있다.
VTASC 변조 기법은 SCAM 변조 기법이 확장된 것으로서, SCAM 변조 기법이 가변 가능한 컬러 및 진폭을 이용하여 변조한 것이라면, VTASC 변조 기법은 가변 가능한 컬러 및 진폭과 더불어 투명도와 형상을 더 고려하여 변조하는 기법을 말한다.
이러한 VTASC 변조 기법에 의해, 도 8과 같이 전송 데이터(D)는 프레임 생성부(810), SS(821)와 VTASC(822)의 변조 기법이 제공되는 변조부(820), 그리고 컬러 패턴 생성부(831), 디스플레이 드라이버(832) 및 디스플레이 스크린(833)으로 구성되는 디스플레이부(830)를 통해 송신 디바이스(100)에 디스플레이될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 적용된 VTASC 변조 기법은 높은 데이터율과 강한 특성을 갖는 비동기 통신 방식에 해당한다. 비동기식 통신 방식의 경우 데이터를 전송할 때, 도 9와 같이 비디오 프레임(V1~V5)마다 각각 상이한 확산 코드를 사용하여 전송할 수 있다. 이때, 각 확산 코드 집합(SC1~SC5)은 확산 인자에 따라 확산 데이터로 표현되고, 각 확산 코드 집합(SC1~SC5)은 도 9와 같이 다섯 개의 비디오 프레임(V1~V5)에 연속적으로 할당된다.
수신 디바이스(200) 측은 수신한 데이터의 자동 동기화를 위해 확산 코드(SC1~SC5)를 사전에 미리 알고 있을 수 있다.
만약, 수신 디바이스(200)가 카메라(240)를 통해 동일한 프레임을 수신한 경우, 예를 들어 제 1 비디오 프레임(V1)을 두 번 수신한 경우, 수신 디바이스(200)는 제 1 비디오 프레임(V1) 및 제 2 비디오 프레임(V2)에 사용된 제 1 및 제 2 확산 코드(SC1, SC2)를 이용하여 역확산(despread)할 수 있다. 제 2 확산 코드(SC2)를 이용한 과정이 진행되면, 우세한 값은 드러나지 않게 되어 중복된 제 1 비디오 프레임(V1)은 제거될 수 있다.
한편, VTASC가 물리 계층(PHY)에서 동작하는 모드의 일 예시는 다음 표1과 같이 나타낼 수 있다.
물리 계층 동작 모드(PHY Operating Modes)
변조(Modulation)(TxAxSxC) RLL 코드 광학클럭속도 순방향 에러 정정(FEC) 전송률(Data Rate, Kbps)
2 Color VTASC Code1(T = 2,A=2/4/8,S=2/4,C=2) NONE 30Hz RS(64,32)/ RS(160,128)/ None 390
4 Color VTASC Code1(T = 2,A=2/4/8,S=2/4, C=4) NONE 30Hz RS(64,32)/ RS(160,128)/ None 450
8 Color VTASC Code1(T = 2,A=2/4/8,S=2/4,C=8) NONE 30Hz RS(64,32)/ RS(160,128)/ None 506
16 Color VTASC Code2(T = 2,A=2/4/8,S=2/4,C=16) NONE 30Hz RS(64,32)/ RS(160,128)/ None 1054
2 Color SS VTASC Code1(T = 2,A=2/4/8,S=2/4,C=2) NONE 30Hz NONE 195
4 Color SS VTASC Code1(T = 2,A=2/4/8,S=2/4,C=4) NONE 30Hz NONE 225
8 Color SS VTASC Code1(T = 2,A=2/4/8,S=2/4,C=8) NONE 30Hz NONE 253
16 Color SS VTASC Code1(T = 2,A=2/4/8,S=2/4,C=16) NONE 30Hz NONE 527
여기에서 T는 투명도(Transparency), A는 진폭(Amplitude), S는 형상(Shape), C는 컬러(Color)를 의미한다.
이때, RS(Reed Solomon)와 순방향 에러 정정율은 다음 표 2와 같다.
순번 RS 순방향 에러 정정율
1 None 1
2 RS(64, 32) 32/64
3 RS(160, 128) 128/160
VTASC 변조 기법은 투명도, 진폭, 형상 및 컬러에 따라 다양한 조합이 가능하여 높은 데이터 전송률을 제공할 수 있다.
예를 들어, V=2, A=4, S=4, C=8인 경우에는 2×4×4×8=256=28의 조합이 가능하며, 이를 통해 8비트의 심볼을 제공할 수 있다.
이러한 VTASC 변조 기법에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이 송신 디바이스(100)는 다양한 투명도, 진폭, 형상 및 컬러가 조합된 형태로 전송 데이터를 변조하여 디스플레이(140)를 통해 가시광 통신을 이용하여 전송될 수 있다.
여기에서 투명도는 송신 디바이스(100)의 디스플레이(140)에서의 하나의 픽셀에서 표시되는 원본 색상에 투명도값을 포함시키는 것을 의미한다. 즉, 투명도값이 포함된 색상을 통해 더욱 다양하고 많은 양의 데이터를 전송하는 것이다. 이때, 원본 색상에 대응되는 적색값, 녹색값 및 청색값 중 적어도 하나에 투명도값을 더해 투명도를 변경시킬 수 있다.
예를 들어, 원본 색상에 대응되는 적색값, 녹색값 및 청색값 모두에 상기 투명도값을 더해 투명도를 변경시킬 수도 있다. 이때, 투명도의 변화는 인간이 인지하지 못하는 범위 내로 변경되는 것이 바람직하다.
또한, 투명도값은 임의의 주파수의 사인파 형태로 변화될 수 있으며, 이때 투명도값의 주파수는 송신 디바이스(100)에 의해 선택적으로 변경될 수 있다. 즉, 송신 디바이스(100)는 투명도값에서의 주파수의 변경을 통해 전송 데이터를 가시광 신호에 포함시켜 출력할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예는 원본 색상의 깜빡임뿐만이 아니라, 투명도값을 조절함으로써 더욱 다양하고 많은 양의 데이터를 전송할 수 있다.
한편, VTASC의 매체 엑세스 제어 계층(MAC) 프레임 구조는 표 3과 같이 나타낼 수 있다.
Octets2 1 0/2/8 0/2/8 Variable 2
프레임 제어(Frame Control) 시퀀스 번호(Sequence Number) 목적지 주소(Destination Address) 출발지 주소(Source Address) 프레임 페이로드(Frame payload) FCS
주소필드(Address fields)
MHR MSDU MFR
MAC 프레임 구조 중 먼저 프레임 제어 필드에 대해 설명하도록 한다. 프레임 제어 필드는 아래 표 4와 같이 나타낼 수 있다.
Bits: 0-1 2-5 6-8 9 10 11 12-13 14-15
프레임 버전(Frame verson) 예약(Reserved) 프레임 타입(Frame type) 보안성(Security Enabled) 프레임 펜딩(Frame Pending) 응답 요청(Ack Request) 예약(Reserved) 예약(Reserved)
이때, 프레임 버전 서브 필드는 프레임의 세부 버전에 대한 필드로서, IEEE 802.15.7r1과 호환될 수 있도록 0b01로 설정될 수 있으며, 모든 다른 서브필드의 값들은 나중 사용을 위하여 남겨놓을 수 있다.
프레임 타입 서브필드는 MAC 프레임의 세부 프레임 타입을 위한 것으로서, 아래 표 5에서 예약되지 않은 값(non-reserved value)들 중 하나로 할당될 수 있다.
프레임 타입값(b2b1b0)(Frame type value) 상세 설명(Description)
000 비콘(Beacon)
001 데이터(Data)
010 응답(Acknowledgement)
011 명령(Command)
100-111 예약(Reserved)
보안성 서브 필드는 전송시 데이터 프레임에서의 보안성을 활성화시킬 것인지 여부를 결정하는 필드에 관한 것이다. 보안성 서브 필드는 1비트의 길이를 가지며, MAC 서브 계층에 의해 보호되는 경우에는 1로 설정되고, 그 외에는 0으로 설정된다. 한편, MHR의 보조 보안 헤더 필드(Auxiliary Security Header field)는 상기 보안성 서브 필드가 1로 설정된 경우에만 나타날 수 있다.
프레임 펜딩 서브 필드는 전송시 데이터 프레임의 펜딩(pending) 여부를 결정하는 필드에 관한 것이다. 프레임 펜딩 서브 필드는 1비트의 길이를 가지며, 송신 디바이스(100)가 수신 디바이스(200)로 전송할 데이터를 더 가지고 있는 경우 1로 설정되고, 그 외에는 0으로 설정된다.
응답 요청 서브 필드는 데이터나 MAC 명령 프레임을 수신한 수신 디바이스(200)로부터 응답이 요구되는지 여부에 따라 특정되는 필드에 관한 것이다. 응답 요청 서브 필드는 1비트의 길이를 가지며, 수신 디바이스(200)가 응답 프레임을 보내는 경우 1로 설정될 수 있다. 만약, 응답 요청 서브 필드가 0으로 설정된 경우 수신 디바이스(200)는 응답 프레임을 전송하지 않는다.
다음으로, 시퀀스 번호 필드는 1옥텟 길이를 가지며, 프레임의 시퀀스 식별을 위한 필드이다. 비콘 프레임을 위한 경우, 시퀀스 번호 필드는 BSN으로 특정될 수 있으며, 데이터, 응답 또는 MAC 명령 프레임을 위한 경우, 시퀀스 번호 필드는 DSN으로 특정될 수 있다.
다음으로, 목적지 주소 필드는 2옥텟 또는 8옥텟의 길이를 가지며, 프레임 제어 필드의 목적지 주소 모드 서브 필드(Destination Addressing subfield) 및 프레임의 수신 주소에 따라 그 값이 특정될 수 있다.
0xffff의 16비트 값을 가지는 목적지 주소 필드는, 현재 채널을 통해 브로드캐스팅을 대기 중인 모든 디바이스들로 하여금 유효한 16비트의 짧은 주소로 받아들일 수 있는 브로드캐스트용 짧은 주소로 표현될 수 있다.
이러한 목적지 주소 필드는 프레임 제어 필드의 목적지 주소 모드 서브필드가 0이 아닌 경우 MAC 프레임에 포함될 수 있다.
다음으로, 출발지 주소 필드는 2옥텟 또는 8옥텟의 길이를 가지며, 프레임 제어 필드의 출발지 주소 모드 서브 필드(Source Addressing subfield) 및 프레임의 발신자(operator) 주소에 따라 그 값이 특정될 수 있다.
이러한 출발지 주소 필드는 프레임 제어 필드의 출발지 주소 모드 서브필드가 10 또는 11인 경우에만 MAC 프레임에 포함될 수 있다.
다음으로, 프레임 페이로드 필드는 다양한 길이를 가질 수 있으며, 개별 프레임 종류를 특정하는 정보가 포함될 수 있다.
만약 제어 프레임의 보안성 서브 필드가 1로 설정된 경우, 프레임 페이로드 필드는 해당 프레임에 대해 선택된 보안 제품군(security suite)에 정의된대로 보호될 수 있다.
마지막으로, FCS 필드는 2옥텟의 길이를 가지며, FCS는 프레임의 MHR과 MSDU 부분에 대해 계산된다. FCS는 페이로드가 0보다 큰 경우에만 생성될 수 있다.
FCS는 MAC 프레임 형식의 선택적 필드이며, FCS의 필드 정보는 MAC 프레임에 사용되는 페이로드 및 FCS 옵션을 기반으로 RS(64, 32)/RS(160, 128)/None으로부터 생성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 적용되는 MAC PIB는 디바이스의 MAC 서브 계층을 관리하는데 요구되는 속성들을 포함한다. 상기 속성들은 IEEE 802.15.7에 포함되어 있다. 아울러 2차원 코드들에 추가적인 MAC PIB 속성들이 추가된 내용은 아래 표 6에 나타나있다.
MAC PIB 속성 테이블(MAC PIB Attributes Table 60 Additions)
속성 식별자 타입 범위 상세설명 초기값
macTxMode 0x91 Unsigned 0-255 MAC 전송 모드가 시각적 또는 비시각적인지 여부를 나타내는 속성(This attribute indicates the MAC transmission mode is visible or Invisible.)0 : 시각적 VTASC 모드1 : 시각적 및 연속적인 2D 코드(Visible Sequential Scalable 2D 코드)2 : 비시각적 모드-혼합 방법(Invisible Mode - Blending Method)3 : 비시각적 모드-워터마킹 방법(Invisible Mode - Watermarking Method) 0
macTxCamerEnable 0x92 Unsigned 0-255 양방향 수신기의 거리 관련 데이터 전송 제어를 위해 송신기가 카메라와 함께 활성화 되었는지 여부를 나타내는 속성(This attribute indicates the Transmitter is Enabled with Camera or not for Interactive Receiver distance specific data transfer control.)0 : 카메라와 연결 안됨1 : 카메라와 연결됨 0
macRxDistance 0x93 Unsigned 0-255 송신기로부터의 수신부까지의 거리를 알리기 위한 속성(This attribute notify the Receiver distance from Transmitter) 0
macTxDataType 0x94 Unsigned 0-255 전송된 데이터의 타입을 나타내는 속성(This attribute indicates the type of data to be transmitted.)0 : 일반 데이터(Media Content, Information Content based on the Application used for)1 : ID 데이터 2 : 인증 Data 0
maxDataLength 0x95 Unsigned 0-65535 전송된 데이터의 길이를 특정하기 위한 속성(This attribute specify the length of the data to be transmitted) 0
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 VTASC 변조 기법에 따르면, SCAM 변조 기법보다 더욱 많은 데이터 전송률을 제공할 수 있다.
또한, 후술하는 도 20에서 설명하는 바와 같이 송신 디바이스와 수신 디바이스의 각도 및 거리에 구애받지 않는 자유로운 가시광 통신이 가능하다.
도 11은 도 1의 수신 디바이스(200)가 가시광 신호를 수신하여 데이터를 추출하는 과정의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
수신 디바이스(200)는 가시광 신호를 카메라(240)를 통해 수신하여 변조 데이터를 추출할 수 있다. 이후 수신 디바이스(200)는 변조 데이터를 통신 변조 기법에 대응하는 복조 방법을 이용하여 전송 데이터로 변경할 수 있다.
예를 들어, 도 11과 같이 카메라(240)를 통해 가시광 신호를 수신하면, 프레임 획득부(1110), 컬러 코드 검출부(1120), 바이폴라 변환부(1130), 확산 코드 생성부(1140) 및 유니폴라 변환부(1150)를 거쳐 디코딩된 전송 데이터(D)를 획득할 수 있다.
이때, 통신 변조 기법에 대응하는 복조 방법은 SS-CSK 복조 기법, SCAM 복조 기법, SS-SCAM 복조 기법, VTASC 복조 기법 중 어느 하나일 수 있다.
도 12는 도 1의 송신 디바이스(100)가 수신 디바이스(200)와의 이격 거리를 감지하여 이격 거리에 따라 표시되는 영역들의 수가 변경되는 일 예시를 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 송신 디바이스(100)가 디스플레이 화면(140)을 복수의 영역들로 분할하기 위해, 우선 송신 디바이스(100)가 수신 디바이스(200)와의 이격 거리를 감지할 수 있다.
이를 위해, 송신 디바이스(100)는 내부에 수신 디바이스(200)와의 이격 거리를 측정할 수 있는 카메라, 초음파(ultrasonic), 거리계(range finder), 전파(radio waves), 마이크로파(microwaves), 적외선(infrared) 등과 같은 감지 센서(미도시)를 포함할 수 있으며, 감지 센서를 이용하여 수신 디바이스(200)와의 이격 거리를 감지할 수 있다.
이후, 송신 디바이스(100)는 변조 데이터를 이격 거리에 따라 결정되는 개수의 영역들에 대응되도록 분할할 수 있다.
예를 들어, 도12와 같이 이격 거리가 제 1 기준 거리(w1)를 초과할 경우, 송신 디바이스(100)는 디스플레이 화면(140)을 하나의 영역으로 활용하여 색상 변경을 통해 데이터를 전송할 수 있다.
반면, 이격 거리가 제 1 기준 거리(w1) 이하이고 제 2 기준 거리(w2)를 초과할 경우, 송신 디바이스(100)는 디스플레이 화면(140)을 4개의 영역(2×2)으로 분할하면서 색상 변경을 통해 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 이격 거리가 제 2 기준 거리(w2) 이하이고 제 3 기준 거리(w3)를 초과할 경우, 송신 디바이스(100)는 디스플레이 화면(140)을 16개의 영역(4×4)으로 분할하면서 색상 변경을 통해 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 이격 거리가 제 3 기준 거리(w3) 이하이고 제 4 기준 거리(w4)를 초과할 경우, 송신 디바이스(100)는 디스플레이 화면(140)을 64개의 영역(8×8)으로 분할하면서 색상 변경을 통해 데이터를 전송할 수 있다.
이와 같이, 송신 디바이스(100)는 이격 거리가 감소할수록 디스플레이의 화면(140)을 보다 크게 분할하면서 색상 변경을 통해 데이터를 전송할 수 있다. 이러한 이격 거리에 따른 화면(140) 분할은 데이터 전송률에 기초하여 최적의 화면(140) 개수로 분할되도록 기 설정되어 저장될 수 있다.
한편, 송신 디바이스(100)가 디스플레이의 화면(140)을 비교적 적은 개수로 분할(예를 들어, 하나의 영역 또는 네 개의 영역 등)하여 색상 변경을 통해 데이터를 전송할 경우, 깜빡임의 변화를 더 추가시켜 데이터의 전송 속도를 증가시킬 수 있다.
이하에서는 도 13 내지 도 16를 참조하여 다양한 컬러 및 패턴으로 데이터를 전송하는 예시를 설명하도록 한다.
도 13은 도 1의 송신 디바이스(100)에서 표시되는 컬러의 변화 및 패턴의 크기로 데이터를 전송하는 일 예시를 도시한 도면이다. 도 14는 도 13의 패턴의 다른 모양을 설명하기 위한 일 예시를 도시한 도면이다. 도 15는 도 13의 패턴의 크기와 함께 송신 디바이스(100) 및 수신 디바이스(200) 사이의 이격 거리에 따라 패턴이 표시되는 일 예시를 도시한 도면이다. 도 16은 연속 확장형 2차원 코드의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 16을 참조하면, 송신 디바이스(100)가 변조 데이터를 가시광 신호에 포함시켜 디스플레이(140)를 통해 출력하는 과정에서, 송신 디바이스(100)가 패턴을 이용하여 가시광 신호를 출력할 경우, 패턴의 색상 및 크기를 이용하여 변조 데이터를 가시광 신호에 포함시켜 디스플레이(140)를 통해 출력할 수 있다.
예를 들어, 도 13와 같이 송신 디바이스(100)는 디스플레이 화면(140)을 분할하여, 원형의 색상뿐만 아니라 원형의 크기를 다르게 하여 데이터를 전송함으로써 데이터 전송률을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 도 13과 같이 송신 디바이스(100)는 분할된 각 영역에 원형의 크기와 색상을 각각 다르게 하여 데이터를 전송할 수 있다.
이러한 패턴은 원형 외에도 도 14과 같이 정사각형(P1), 직사각형(P2), 타원형(P3, P4), 스타형(P5), 삼각형 등 다양한 모양으로 형성될 수 있다.
도 15를 참조하면, 이러한 패턴은 디스플레이 화면(140)에서 분할된 각각의 영역들 내에서 표시될 수 있다. 따라서, 송신 디바이스(100) 및 수신 디바이스(200) 사이의 이격 거리가 감소할수록 분할된 영역들의 개수가 증가되므로, 그에 따라 한번에 표시될 수 있는 패턴의 수도 증가되어, 데이터 전송 속도를 더욱 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 도 16과 같이 패턴의 색상 및 크기를 이용하여 연속 확장형 2차원 코드(sequential scalable 2D code)를 통해 데이터를 전송할 수도 있다.
2차원 코드는 도 16의 (a)와 같이, VLC 시스템을 기반으로 하는 디스플레이(140)를 위한 것으로서 수평 방향과 수직 방향 모두에 정보를 저장하고 있는 그래픽 이미지(예를 들어, 바코드, 컬러 코드, QR 코드 등)이다.
본 발명의 일 실시예는 이러한 연속 확장형 2차원 코드를 통해 거리 및 각도 자유성과 함께 보다 높은 비트 전송 속도를 제공할 수 있다.
연속 확장형 2차원 코드는 디스플레이(140) 상에서 시각적인 프레임과 함께 데이터가 인코딩된 QR 코드나 컬러 코드 각각이나 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
연속 확장형 2차원 코드는 비트 당 심벌 전송률을 증가시키고 색상 간섭을 낮춤으로써 높은 VLC 성능을 가지도록 하는 VLC 시스템을 기반으로 하는 디스플레이를 위한 약속된 변조 기법 중 하나이다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 도 12에서 설명한 바와 같이 송신 디바이스(100)가 수신 디바이스(200)와의 거리를 감지하여, 거리에 따라 적응적으로 최적의 전송률을 가질 수 있도록 연속 확장형 2차원 코드를 분할하여 출력할 수 있다.
예를 들어, 도 16의 (b) 및 (c)와 같이 수신 디바이스(200)와의 거리가 제 1 기준거리(w1)를 초과하는 경우 송신 디바이스(100)는 QR 코드나 컬러 코드를 전체 영역만을 사용하여 전송할 수 있고, 제 1 기준거리(w1) 이하이나 제 2 기준거리(w2)를 초과하는 경우 송신 디바이스(100)는 전체 영역을 4개로 분할한 뒤 해당 영역을 이용하여 QR 코드나 컬러 코드를 전송할 수 있다.
이때, 도 16의 (b)와 (c)에는 각각 QR 코드나 컬러 코드만이 적용되는 것으로 도시하였으나, 복수의 영역으로 분할된 원거리 송수신의 경우 QR 코드와 컬러 코드가 조합되어 보다 다양한 전송 데이터가 송수신될 수 있도록 제어될 수 있다.
도 17은 도 1의 송신 디바이스(100)의 디스플레이 화면(140)의 사이즈 및 형태에 따라 영역들의 배치 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 송신 디바이스(100)가 디스플레이의 화면(140)을 복수의 영역으로 분할하는 과정에서, 디스플레이의 화면(140) 사이즈 및 형태에 따라 분할되는 영역들의 개수 및 배치가 결정될 수 있다.
예를 들어, 디스플레이(140)가 일반 디스플레이(a)일 경우 16개의 영역들이 4행 4열로 배치되는 반면, 디스플레이(140)가 와이드 디스플레이(b)일 경우 24개의 영역들이 4행 6열로 배치될 수 있다.
즉, 가로 또는 세로 사이즈가 확대되는 경우, 확대된 만큼 영역들의 개수가 증가될 수 있다.
도 18은 도 1의 송신 디바이스(100)에서 복수의 초당 프레임수로 가시광 신호를 전송하는 일 예시를 도시한 도면이다.
도 18을 참조하면, 송신 디바이스(100)가 변조 데이터를 가시광 신호에 포함시켜 디스플레이(140)를 통해 출력하는 단계에서, 송신 디바이스(100)가 가시광 신호를 복수 개의 초당 프레임수(fps, frame per second)로 분할하여 출력할 수 있다.
예를 들어 도 18과 같이 송신 디바이스(100)는 디스플레이(140)의 각 영역을 15fps와 30fps 속도를 가지는 2개의 영역으로 분할하여 서로 다른 초당 프레임수로 영상을 출력할 수 있다.
이에 따라, 수신 디바이스(200)는 카메라(240)의 성능에 따라 선택적으로 가시광 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 성능이 다소 낮은 스마트폰(200a)의 경우 15fps에 해당하는 영역만을 수신하면 되고, 고성능 스마트폰(200b)의 경우 30fps에 해당하는 영역들만 수신하거나 경우에 따라서는 15fps와 30fps를 모두 수신할 수도 있다.
도 19는 도 1의 송신 디바이스(100)에서 표시되는 앱 아이콘의 색상 변화로 데이터를 전송하는 일 예시를 도시한 도면이다.
도 19를 참조하면, 송신 디바이스(100)가 변조 데이터를 가시광 신호에 포함시켜 디스플레이(140)를 통해 출력하는 단계에서, 송신 디바이스(100)는 변조 데이터를 앱 아이콘의 색상을 이용하여 가시광 신호에 포함시켜 디스플레이(140)를 통해 출력할 수 있다.
예를 들어 송신 디바이스(100)가 스마트폰 또는 태블릿 PC인 경우, 디스플레이(140)에 표시되는 앱 아이콘의 색상(P6)을 변경(P6’)함으로써 전송하고자 하는 데이터를 전송할 수 있다. 뿐만 아니라, 경우에 따라서는 앱 아이콘의 모양, 초당 깜빡임 등을 색상과 함께 조절하여 더 많은 양의 데이터를 전송할 수 있음은 물론이다.
도 20은 각도 자유성을 갖는 디스플레이(140)와 카메라(240) 간 통신 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 20을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광 통신 방법은 수신 디바이스(200)가 어느 위치에서 촬영을 수행하는지 여부에 상관없이, 송신 디바이스(100)에서 출사되는 가시광 신호를 수신하여 전송 데이터를 용이하게 추출할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이(140) 상에서 출력되는 제 1 패턴(D1)과 제 2 패턴(D2)의 비율이 1이고, 각도가 정방향이 아닌 측면 방향인 제 1 카메라의 위치에서 수신 디바이스(200)의 카메라(240-1)로 촬영된 제 1 패턴(d1)과 제 2 패턴(d2)의 비율이 0.8인 경우, 수신 디바이스(200)는 이를 왜곡 보정 알고리즘에 기초하여 보정을 수행함으로써 촬영된 제 1 패턴(d1)과 제 2 패턴(d2)의 비율이 1이 되도록 보정할 수 있다.
또한, 수신 디바이스(200)의 카메라(240-3, 240-4)에 의해 촬영된 패턴의 크기와 위치에 기초하여 송신 디바이스(100)는 수신 디바이스(200)의 카메라(240-3, 240-4)의 위치를 추정할 수도 있다. 이때, 전송 데이터에 대응하는 패턴의 크기는 사전에 미리 알고 있어야 하며, 패턴의 중심을 관통하는 직선은 카메라(240-3, 240-4)의 위치와 서로 직교해야 한다.
도 21은 도 1의 송신 디바이스(100)에 표시된 컬러/패턴 조합에 의해 출입 인증(Authentication)을 실시하는 예시를 도시한 도면이다.
도 21을 참조하면, 송신 디바이스(100)로 스마트 워치에 표시되는 컬러/패턴 조합에 의해, 도어락 등으로 구현된 수신 디바이스(200)의 출입 인증을 하는 경우, 전송 데이터(D)는 동일하나 외부에서 보이는 조합은 매번 상이하며, RF 신호와 달리 주변에서 방사되는 신호가 없이 수신 디바이스(200)의 카메라(240)를 통해 전송 데이터(D)를 수신하기 때문에 보안성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 스마트 워치의 경우 사용자의 피부 무늬, 맥박 등의 생체 패턴을 이용하여 등록된 사용자의 경우에만 동작하는 기능이 제공될 수도 있는바, 위 출입 인증 기술과 결합하여 사용할 경우 더 높은 보안성을 기대할 수 있다.
이러한 출입 인증은 스마트 워치뿐만 아니라 스마트폰, 스마트 패드 등을 통해 구현될 수도 있다.
이러한 출입 인증은 CC(Closed Circuit) 카메라로 수신 디바이스(200)가 구현된 경우, 송신 디바이스(100)가 가시광 통신을 통해 패턴 및 색상에 따른 전송 데이터를 전송하면, 수신 디바이스(200)는 이를 통해 사용자를 인증할 수 도 있다.
또한, 차량 제어를 위한 인증 시스템, 가정 및 회사 등의 인터폰 등 다양한 분야에 적용되어 실시될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예 중 어느 하나에 의하면, 송신 디바이스(100)가 전송하고자 하는 데이터를 디스플레이(140)의 색상 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 가시광 신호에 포함시켜 수신 디바이스(200)로 전송함에 따라, 상기 송신 디바이스(100)는 많은 양의 데이터를 보다 빠르게 전송시킬 수 있다.
특히, 상기 패턴의 색상 및 크기를 모두 이용할 수도 있고, 한 개의 디스플레이의 화면(140)을 복수의 영역들로 분할하여 가시광 신호를 전송하거나, 복수개의 동일 기종 또는 다른 기종이 모여 형성된 복수개의 디스플레이의 패턴과 컬러를 이용하여 가시광 송신을 행함으로써, 상기 송신 디바이스(100)는 보다 더 많은 양의 데이터를 빠르게 전송시킬 수 있다.
또한, 사용자가 카메라(240)를 구비하는 수신 디바이스(200), 예를 들어 스마트폰, 스마트패드, 스마트 워치 등을 소지하고 있을 경우, 이를 그대로 사용하여 가시광 통신을 수행할 수 있음에 따라, 사용자가 별도의 가시광 통신 수신기를 구입하지 않고 쉽게 가시광 통신을 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광 통신 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (19)

  1. 디스플레이를 갖는 송신 디바이스에서 카메라를 갖는 수신 디바이스로 신호를 전송하는 가시광 통신 방법에 있어서,
    상기 송신 디바이스가 색상 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 전송을 위한 데이터(이하 ‘전송 데이터’라 함)가 포함된 가시광 신호를 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계; 및
    상기 수신 디바이스가 상기 카메라를 통해 상기 가시광 신호를 수신하여 상기 전송 데이터를 추출하는 단계를 포함하는 가시광 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가시광 신호를 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계는,
    상기 송신 디바이스가 상기 전송 데이터를 통신 변조 기법을 이용하여 변조 데이터로 변경하는 단계; 및
    상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 색상 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계를 포함하는 것인 가시광 통신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 통신 변조 기법은 SS-CSK 변조(Spread Spectrum Color Shift Keying Modulation) 기법, SCAM(Scalable Color Amplitude Modulation) 기법, SS-SCAM(Spread Spectrum Scalable Color Amplitude Modulation) 기법 및 VTASC 변조(Variable Transparent Amplitude Shape Color Modulation) 기법 중 어느 하나인 것인 가시광 통신 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 전송 데이터를 추출하는 단계는,
    상기 수신 디바이스가 상기 가시광 신호를 상기 카메라를 통해 수신하여 상기 변조 데이터를 추출하는 단계; 및
    상기 수신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 통신 변조 기법에 대응하는 복조 방법을 이용하여 상기 전송 데이터로 변경하는 단계를 포함하는 것인 가시광 통신 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 송신 디바이스가 상기 전송 데이터를 통신 변조 기법을 이용하여 변조 데이터로 변경하는 단계는,
    VTASC 변조 기법에 따라 각 비디오 프레임마다 각각 상이한 확산 코드를 사용하여 변조하는 것인 가시광 통신 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 통신 변조 기법에 대응하는 복조 방법을 이용하여 상기 전송 데이터로 변경하는 단계는,
    상기 수신 디바이스에 미리 저장된 상기 확산 코드를 사용하여 상기 변조 데이터를 추출하는 것인 가시광 통신 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 수신 디바이스가 동일한 비디오 프레임을 복수회 수신한 경우,
    상기 수신 디바이스는 상기 복수회 수신한 비디오 프레임 및 다음 수신한 비디오 프레임에 적용된 확산 코드를 이용한 역확산 복조 기법에 기초하여 중복된 비디오 프레임을 제거하는 것인 가시광 통신 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 수신 디바이스가 상기 가시광 신호를 상기 카메라를 통해 수신하여 상기 변조 데이터를 추출하는 단계는,
    상기 송신 디바이스와 수신 디바이스의 각도가 정방향이 아닌 경우, 왜곡 보정 알고리즘에 기초하여 상기 송신 디바이스에서의 전송 데이터를 복원하여 상기 변조 데이터를 추출하는 것인 가시광 통신 방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 수신 디바이스가 상기 가시광 신호를 상기 카메라를 통해 수신하여 상기 변조 데이터를 추출하는 단계는,
    상기 송신 디바이스와 수신 디바이스의 거리가 기 설정된 거리 이상인 경우, 상기 전송 데이터의 패턴의 크기에 기초하여 상기 송신 디바이스와의 거리를 산출하고, 산출된 거리에 기초하여 상기 전송 데이터를 복원하여 상기 변조 데이터를 추출하는 것인 가시광 통신 방법.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 변조 데이터를 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계는,
    상기 송신 디바이스가 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계;
    상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 영역들에 대응하도록 분할하는 단계; 및
    상기 송신 디바이스가 색상 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 상기 분할된 데이터들 각각이 포함된 분할 가시광 신호들을 상기 영역들을 통해 각각 출력하는 단계를 포함하는 것인 가시광 통신 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 송신 디바이스가 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계는,
    상기 송신 디바이스가 상기 수신 디바이스와의 이격 거리를 감지하는 단계; 및
    상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 이격 거리에 따라 결정되는 개수의 영역들에 대응하도록 분할하는 단계를 포함하는 것인 가시광 통신 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 송신 디바이스가 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계는,
    상기 디스플레이의 화면의 사이즈 및 형태에 따라 분할되는 영역들의 개수 및 배치가 결정되는 것인 가시광 통신 방법.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 변조 데이터를 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계는,
    상기 송신 디바이스가 패턴을 이용하여 상기 가시광 신호를 출력할 경우, 상기 패턴의 색상 및 크기를 이용하여 상기 변조 데이터를 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 것인 가시광 통신 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 패턴은 원형, 정사각형, 직사각형, 타원형, 삼각형, 별 중 어느 하나의 모양을 갖는 것인 가시광 통신 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 패턴은 연속성을 가지는 확장형 2차원 코드이되,
    상기 연속성을 가지는 확장형 2차원 코드는 QR 코드 및 컬러 코드 중 하나 이상을 통해 구현된 것인 것인 가시광 통신 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 변조 데이터를 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계는,
    상기 송신 디바이스가 상기 수신 디바이스와의 이격 거리를 감지하는 단계;
    상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 이격 거리에 따라 결정되는 개수의 영역들에 대응하도록 상기 디스플레이의 화면을 복수의 영역들로 분할하는 단계;
    상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 상기 영역들에 대응하도록 분할하는 단계; 및
    상기 송신 디바이스가 색상 및 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 상기 분할된 데이터들 각각이 포함된 분할 가시광 신호들을 상기 영역들을 통해 각각 출력하는 단계를 포함하는 것인 가시광 통신 방법.
  17. 제 2 항에 있어서,
    상기 변조 데이터를 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계는,
    상기 송신 디바이스가 상기 가시광 신호를 복수개의 초당 프레임수(fps, frame per second)로 분할하여 출력하는 것인 가시광 통신 방법.
  18. 제 2 항에 있어서,
    상기 변조 데이터를 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 단계는,
    상기 송신 디바이스가 상기 변조 데이터를 앱 아이콘의 색상을 이용하여 상기 가시광 신호에 포함시켜 상기 디스플레이를 통해 출력하는 것인 가시광 통신 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 디바이스는 스마트폰, 스마트 워치, 태블릿 PC, 모니터, TV 및 전광판 중 어느 하나이고, 상기 수신 디바이스는 스마트폰, 스마트워치, 스마트패드 및 태블릿 PC 중 어느 하나인 것인 가시광 통신 방법.
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