• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제18권6호
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• pp.663-671
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• 2014

LED lamp arrangement is a critical issue in indoor visible light communication (VLC) system. In this paper, we analyze the illumination distribution under the arrangement of $2{\times}3$ and propose a method to find the optimal lamp arrangement. The method, based on the MIMO (Multiple Input/Multiple Output) system model and taking the first order reflection into consideration, enables accurate analysis of the arrangement of the LED lamps for any room. The studies show that under the optimal arrangement the uniformity of illumination is improved from 0.55 to 0.86, which guarantees that users can get almost equal lighting effects, no matter where they locate themselves. At the same time, the RMS delay spread distribution which is used to evaluate the inter-signal-interference (ISI) is analyzed, and the simulation results indicate that the optimal arrangement also can improve the communication quality by reducing the fluctuation of the RMS delay spread.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제20권4호
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• pp.488-499
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• 2016

We present a design and optical simulation of a cost-effective hybrid daylighting/LED system composed of mixing sunlight and light-emitting diode (LED) illumination powered by renewable solar energy for indoor lighting. In this approach, the sunlight collected by the concentrator is split into visible and non-visible rays by a beam splitter. The proposed sunlight collector consists of a Fresnel lens array. The non-visible rays are absorbed by the solar photovoltaic devices to provide electrical power for the LEDs. The visible rays passing through the beam splitters are coupled to a stepped thickness waveguide (STW) by tilted mirrors and confined by total internal reflection (TIR). LEDs are integrated at the end of the STW to improve the lighting quality. LEDs’ light and sunlight are mixed in the waveguide and they are coupled into an optical fiber bundle for indoor illumination. An optical sensor and lighting control system are used to control the LED light flow to ensure that the total output flux for indoor lighting is a fixed value when the sunlight is inadequate. The daylighting capacity was modeled and simulated with a commercial ray tracing software (Lighttools^TM). Results show that the system can achieve 63.8% optical efficiency at geometrical concentration ratio of 630. A required accuracy of sun tracking system achieved more than ±0.5^o . Therefore, our results provide an important breakthrough for the commercialization of large scale optical fiber daylighting systems that are faced with challenges related to high costs.

• 한국통신학회논문지
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• 제38B권4호
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• pp.247-256
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• 2013

2011년 9월 IEEE 802.15.7 워킹그룹(Working group)을 통해 LED와 PD를 이용하는 가시광 무선 통신 기술에 대한 물리 계층과 MAC 계층에 대한 표준 규격이 완성됨에 따라 가시광 무선 통신 기술을 이용한 다양한 응용 서비스 기술 개발의 토대가 마련되었다. 이에 따라 가시광 무선 통신 기술은 상용화를 위한 응용 연구 단계로 진입하였으나 대부분의 가시광 무선 통신 환경 개발 현황이 PtP(Peer to peer) 환경을 고려하고 있다. 따라서 보다 다양한 응용 서비스의 개발을 위해서는 PtMP(Point to multi-point) 환경에 대한 연구가 요구된다. 이에 따라 본 논문에서는 IEEE 802.15.7 표준에서 정의한 물리계층과 MAC 계층의 특성을 반영한 스타 토폴로지 기반의 VPAN(Visible personal area network) 시스템 시뮬레이터를 구현하였고, 이를 기반으로 MAC 프로토콜에 영향을 끼치는 주요 파라미터들에 대한 네트워크 성능을 분석하였다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제6권1호
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• pp.57-62
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• 2011

가시광 통신 시스템은 LED를 통해 방사되는 가시광을 이용한 차세대 통신 시스템으로, 유비쿼터스 네트워크 서비스 구축 시 에너지 절감 효과를 가져 올 수 있다. 또한 기존 인프라를 활용하여 고출력 전송이 가능하며 유지 보수 비용을 절감할 수 있다. 하지만 가시광 통신 시스템에서는 인접 송신기 간섭 신호의 영향으로 네트워크 경계에 위치한 수신기의 신호 검출 성능은 급격히 열화되고 전송 효율은 감소하게 된다. 본 논문에서는 광 빔포밍을 활용하는 경우, 송신기 간 간섭 완화 방안을 제시하고 그 수신 성능을 평가한다. 제안하는 광 빔포밍 방식은 사용하지 않는 기존 가시광 통신 시스템 대비 BER 측면에서 향상된 성능을 보이며, 평균 5~7dB 성능 개전을 가져온다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.449-455
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• 2022

본 논문에서는 발광 다이오드(LED)의 조도를 기반으로 삼각측량법을 사용한 위치 계측 시스템을 제안한다. 세 개의 LED는 가상공간의 천장에 위치하고 각각의 고정 좌표는 모니터링 프로그램에 입력하여, 조도 값과 길이의 관계식을 통해 각각 LED로부터 조도 센서까지의 길이를 도출하였다. 도출된 길이를 바탕으로 삼각측량법을 사용해 가상공간의 물체 위치 정보를 검출하였다. 삼각측량법으로 도출된 길이의 오차를 최소화하기 위해 최소자승식을 이용하여 오차를 최대한으로 줄였다. 기존의 가시광통신(VLC)을 이용한 실내 위치 측정시스템과는 달리, 제안된 시스템은 송신기와 수신기 사이의 동기화가 필요치 않으므로 시스템을 간결하게 구성할 수 있다.

• 전자공학회논문지
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• 제49권10호
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• pp.3-10
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• 2012

가시광 무선 통신 기술은 LED와 PD를 이용한 차세대 무선 통신 기술로서 다양한 실내 응용 서비스 제공이 가능하다. 특히 가시광 무선 랜 서비스는 효율적인 조명 기능 이외에 고속의 데이터 전송이 가능하다는 점과 기존 ISM 대역 기반의 WPAN 통신 기술과의 간섭 회피가 가능하다는 점에서 새로운 WLAN 기술로 많은 관심을 받고 있다. 하지만 기존에 연구된 MAC 프로토콜은 상향 링크 접속 시 충돌이 발생하는 경우 충돌 인식 및 백오프 시간 등으로 인해 통신 지연이 발생한다. 이에 본 논문에서는 FDD 기반의 VLAN 시스템에서 상향 링크 프레임과 하향 링크의 프레임의 전송 시간차 이용하여 통신 지연을 최소화시킬 수 있는 MAC 프로토콜을 제안한다. 이와 더불어 모의실험을 토대로 제안하는 MAC 프로토콜의 통신 지연 감소를 확인할 수 있었다.

• Current Optics and Photonics
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• 제2권6호
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• pp.532-539
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• 2018

Multiple LED arrays can be utilized in visible-light communication (VLC) to improve communication efficiency, while maintaining smart illumination functionality through dimming control. This paper proposes a modulation scheme called "Spatial Intensity Modulation" (SIM), where the effective number of turned-on LEDs is employed for data modulation and dimming control in VLC systems. Unlike the conventional pulse-amplitude modulation (PAM), symbol intensity levels are not determined by the amplitude levels of a VLC signal from each LED, but by counting the number of turned-on LEDs, illuminating with a single amplitude level. Because the intensity of a SIM symbol and the target dimming level are determined solely in the spatial domain, the problems of conventional PAM-based VLC and related MIMO VLC schemes, such as unstable dimming control, non uniform illumination functionality, and burdens of channel prediction, can be solved. By varying the number and formation of turned-on LEDs around the target dimming level in time, the proposed SIM scheme guarantees homogeneous illumination over a target area. An analysis of the dimming capacity, which is the achievable communication rate under the target dimming level in VLC, is provided by deriving the turn-on probability to maximize the entropy of the SIM-based VLC system. In addition, a practical design of dimmable SIM scheme applying the multilevel inverse source coding (MISC) method is proposed. The simulation results under a range of parameters provide baseline data to verify the performance of the proposed dimmable SIM scheme and applications in real systems.

• 한국통신학회논문지
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• 제38C권9호
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• pp.797-801
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• 2013

Visible light communication (VLC) is a rapidly growing area of research and applications, due to the potential and predicted high efficiency of bandwidth. One of the key challenges in VLC technology is the choice of devices which are going to be deployed VLC features. Smartphone rationally uses the most widely deployed visible light sensor i.e. image sensor in camera, which could be used to receive the intensity modulated data. Image sensor based VLC system would be the most deployable scenario but initially the capacity was not much attractive compared with photodetector based VLC system. Here, the spatial multiplexing is proposed in MIMO based VLC system to increase the system capacity by utilizing the property of spatial separation of optical light sources in smartphone's camera module. The active pixels of imaging plane act as the multiple receivers which could be able to use on MIMO spatial multiplexing to enhance the system performance.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제11권5호
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• pp.238-241
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• 2010

The purpose of this study is to solve the problems of radio frequency bandwidth frequency depletion, confusion possibilities, and security that are in current wireless communications systems, and to confirm the possibility of applying those solutions for the next generation network. To solve the problems of the current wireless communications system, a visible light communications system for power line communication (PLC) via 8-bit microcontroller is created and the capacity is analyzed. The exclusive PLC chip APLC-485MA, an 8-bit ATmega16 microcontroller, high brightness 5pi light emitting diodes (LEDs), and the LLS08-A1 visible light-receiving sensor were used for the transmitter and receiver. The performance was analyzed using a designed program and an oscilloscope. The voltage change was measured as a function of distance from 10-50 cm. Blue LEDs showed the best performance among the measured LED types, with 0.47 V of voltage loss, but for a distance over 50 cm, precise data was not easy to obtain due to the weak light. To overcome these types of problems, specific values such as the changing conditions and efficiency value relevant to the light emitting parts and the visible light-receiving sensor should be calculated, and continuous study and improvements should also be realized for better communication conditions.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권10B호
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• pp.1258-1267
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• 2011

본 논문에서는, 실내에서 Light Emitting Diode-Identification(LED-ID) 통신 시스템을 이용하여 비디오 신호를 전송하는 방법에 대하여 연구하였다. LED-ID 통신 기술은 기존 조명의 기능을 수행하는 LED를 사용하여 통신의 가능까지 동시에 구현할 수 있는 효과적인 방법이다. 본 기술은 LED의 RGB(Red Green Blue)광원을 통하여 신호를 전송하는 방법으로, RGB의 혼합 비율에 따라서 조명의 색이 결정되고, 또한 각 RGB신호의 BER성능이 결정된다. 그러나, 기존의 시스템처럼 비디오 신호를 RGB에 고정적으로 할당 시켜 전송하는 경우, 각 선호의 중요도가 다른 Scalable Video Coding(SVC) 신호에 비해서 비디오의 품질에 한계가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 이 논문에서는 White LED를 위한 RGB 혼합 비율에 따른 RGB신호의 성능을 분석하고, 분석된 성능을 바탕으로 SVC 신호를 할당 하여 전송함으로써 비디오의 품질을 향상 시킬 수 있는 방법에 대해서 연구하였다.