The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication (한국인터넷방송통신학회논문지)

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Performance of hybrid modulation for digital IoT doorlock system with color grid

컬러그리드기반 디지털 IoT 도어락 시스템을 위한 혼합변조의 성능

  • Received : 2018.09.13
  • Accepted : 2018.12.07
  • Published : 2018.12.31
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Abstract

This paper presents implementation possibilities of digital IoT doorlock systems via VLC(Visible Light Communication)'s color grid. The color grid-based VLC modulation scheme which are discussed in this paper utilize the straightness of light and abundant frequency resources which are the properties of the light. Performance results in this paper are compared to that of conventional modulations with Bit Error Rate (BER) and Signal to Noise Ratio (SNR) simulations. With respect to a channel model, the proposed modulation schemes select the nearest Line Of Sight (LOS) except Non Line Of Sight (NLOS). Experiments in this paper show error rates of received symbols by changing power dB at a distance of 3m between Tx and Rx in an indoor environment. Through performance results and experiments, this paper demonstrates superiority of the proposed color grid-based modulation schemes.

본 논문은 VLC (Visible Light Communication)의 컬러그리드 기반 가시광 IoT 도어락 시스템의 구현 가능성을 제시한다. 이 논문에서 논의된 컬러그리드 기반의 VLC 변조 방식은 빛의 직진성과 빛의 특성 인 풍부한 주파수 자원을 이용한다. 이 시스템의 성능 결과는 비트 오류율 (BER) 및 신호 대 잡음비 (SNR) 시뮬레이션을 사용하는 기존 변조 방식과 비교한다. 채널 모델과 관련하여 제안된 혼합변조 방식은 NLOS (Non Line Of Sight)를 제외한 가장 가까운 LOS (Line Of Sight)를 선택한다. 이 논문의 실험은 실내 환경에서 Tx와 Rx 사이에서 3m의 거리에서 전력 dB을 변화시킴으로써 수신 된 심볼의 에러율을 보여준다. 성능 결과 및 실험을 통해 제안 된 컬러그리드 기반 변조 방식의 우수성을 보인다.

Keywords

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그림 1. 컬러그리드기반 스마트 빌딩용 IoT 도어락 시스템의 예. Fig. 1. Example of a color grid based IoT doorlock system for smart building.

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그림 3. 16QAM 송신 전력 18dB 컨스텔레이션 및 트랜지션. Fig. 3. Transmitter constellation and transition of signal with 18dB transmitted power and 16QAM.

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그림 4. 송신 전력 18dB의 16QAM 수신기 컨스텔레이션 및 트랜지션. Fig. 4. Receiver constellation and transition of signal with 18dB transmitted power and 16QAM.

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그림 5. 송신전력 18dB의 128QAM 수신기 컨스텔레이션 및 트랜지션. Fig. 5. Receiver constellation and transition of signal with 18dB transmitted power and 128QAM.

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그림 6. 송신전력 21dB의 128QAM 수신기 컨스텔레이션 및 트랜지션. Fig. 6. Receiver constellation and transition of signal with 21dB transmitted power and 128QAM.

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그림 7. 송신전력 21dB의 256QAM 송신기 컨스텔레이션 및 트랜지션. Fig. 7. Transmitter constellation and transition of signal with 21dB transmitted power and 256QAM.

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그림 8. 송신전력 21dB의 256QAM 수신기 컨스텔레이션 및 트랜지션. Fig. 8. Receiver constellation and transition of signal with 21dB transmitted power and 256QAM.

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그림 9. 혼합변조 기법과 256QAM의 BER. Fig. 9. BER graph of 256QAM and hybrid modulation.

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그림 2. (a) 이진 FSK, (b) 이진 FSK+4AM, (c) 이진 FSK+4AM+이진 PPM. Fig. 2. (a) Binary FSK, (b) Binary FSK + 4AM, and (c) Binary FSK + 4AM + Binary PPM.

표 1. 실험 매개 변수값. Table 1. Simulation parameters.

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