가시광 무선통신은 LED의 깜박임(ON/OFF)을 이용한 통신 방식으로, 인간의 시신경 인식의 한계로 조명의 기능도 유지된다. VLC 시스템에서 사용되는 LED의 밝기 조절은 에너지 절약과 생활 혜택을 제공하는데 필요한 중요한 요소이다. 또한, VLC 시스템이 발전하면서 MIMO 기술은 안테나 수에 비례하는 채널 용량을 얻을 수 있다는 점에서 큰 주목을 받아오고 있다. 이에 본 논문에서는 VLC 시스템의 MIMO 방식 중 하나인 RC방식으로, 4개의 변조 방법인 RZ-OOK, VPPM, MPPM, OPPM을 사용하여 디밍에 따른 통신 성능을 분석하였다. 이에 대해 시뮬레이션 한 결과, 4개의 변조들 중 power requirement 측면에서는 MPPM 변조가, spectral efficiency와 bandwidth requirement 측면에서는 OPPM 변조가 성능이 좋음을 확인하였고, 디밍에 따라서 각 변조들의 통신 성능이 달라짐을 확인하였다.
We propose a visible light communication system in which the color and brightness are controllable. Pulse width modulation and variable pulse position modulation (VPPM) schemes are used to control the color and brightness, respectively. A digital algorithm to decode VPPM signals is suggested and implemented. A seamless transmission is observed in a testbed experiment under various environmental conditions. The proposed scheme can be applied to emotional-lighting-based wireless optical communication.
반도체 LED가 조명 인프라를 바꾸게 되면서 동시에 이를 통신에 이용하고자 하는 많은 연구들이 진행 중에 있다. 지금까지는 주로 한 가지 색상의 LED가 가시광통신에 이용되었다. 그러나 감성조명이 점차 중요해지면서 LED를 이용한 가시광통신의 필요성이 커지고 있다. 본 논문에서는 R,G,B 3 색상의 LED를 이용하여 연속적으로 원하는 색상을 구현하면서 데이터를 전송하는 컬러 가시광통신 시스템을 위한 전송방식을 제한하고 실험 결과를 제시하였다.
LED 기술의 급속한 발전으로 LED를 이용한 다양한 응용서비스 연구가 진행되고 있는데, 그 중 실내 측위 기술은 최근 가장 많은 관심을 받고 있는 연구 분야이다. 특히 가시광 무선 통신 기반의 실내 측위 기법 연구는 삼각 측량 기술을 접목하여 높은 측위 정확도를 제시하였는데, 기존 연구의 경우 LED 패널의 ID를 고정적으로 운용하고, 파일럿 신호 전송 시 별도의 ID 정보를 송신하는 구조를 가지고 있다. 따라서 LED 조명 장치 설계 시 ID 정보를 고려한 배치가 요구되기 때문에 인프라 구축의 복잡성을 가중시킨다. 이에 본 논문에서는 별도의 ID 전송 없이 VLC-TDoA 기반 실내 측위가 가능한 개선된 측위 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘의 성능 평가를 위해 컴퓨터 모의실험을 수행하였고, 그 결과 $5{\times}5{\times}3m^3$의 실험 공간에서 약 3.6cm의 평균 측위 오차가 나타남을 확인하였다.
In outdoor visible light communication channels and LED road illumination communications for the intelligent transport systems (ITS), inter symbol interference (ISI) due to multipath propagation prevents high data rate transmission. Indoor wireless optical communication systems utilizing white LED lights and on the road illumination have been studying about it. Generally, plural lights are installed in room and considered to the traffic information system using existing LED traffic lights. Therefore, their optical path difference must be considered. In this paper, the influence of an optical path difference has been investigated and two approaches against this problem are introduced. One uses on-off keying, return-to-zero (OOK-RZ) coding and the other uses optical orthogonal frequency division multiplexing(OFDM).
A novel color clustered optical RGB multiple-input multiple-output (MIMO) system is presented. As visible light can be divided into three primary regions of red, green and blue, data can be modulated and transmitted separately using these three color clusters. Each color cluster comprised of 30 RGB LEDs is modulated using on-off-keying (OOK), and selection combining is performed at the receiver, producing a diversity effect within that color cluster. The simulations demonstrate that the proposed RGB MIMO VLC system provides high performance via a relatively simple design of MIMO. Moreover, the proposed system ensures sufficient illumination from LEDs and offers extended distance if more LEDs are applied.
LED는 조명뿐만 아니라 휴대폰, 자동차, 디스플레이 등과 같은 다양한 분야에 널리 사용되고 있으며, LED 조명과 통신이 융합된 가시광 통신(VLC)이 크게 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 일반적인 차량에서 사용되고 있는 적색, 황색 LED를 이용하여 차량 간(V2V) 데이터를 전송할 수 있는 차량 간 가시광 통신시스템을 직접 구현하고 실험하였다. 전위 차량에서 수집된 데이터와 속도 데이터인 서로 다른 데이터들을 차량의 후미등인 적색, 황색 LED를 이용해 NRZ-OOK로 변조하여 가시광으로 각각 전송했으며, 광 검출기(PD)는 가시광 신호를 수신하여 데이터를 복원한다. 형광등과 자연광의 간섭 광의 영향을 감소시키기 위해, 간섭제거를 위한 PD를 설치하였으며, 편광필터와 차동증폭기를 이용한 간섭제거기를 사용하였다. 제안된 가시광 통신시스템이 이상적인 경우, 실내 그리고 실외환경에서 성능을 분석하였다. 실외환경에서 약 30[cm]거리를 유지하고 4800[bps] 전송속도를 갖는 차량 간 데이터전송에서 적색 LED는 약 13.63[dB], 황색 LED는 약 11.90[dB]의 성능 향상을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
본 연구는 TFT-LCD모듈 기반으로 LED가시광통신용 영상신호 전달 시스템을 구현하고 디지털 신호에 대한 성능 분석을 하기 위한 연구이다. LED 조명은 빛을 이용해 데이터를 전송 가능하여 가시광통신을 할 수 있으며 LED의 재료와 구성 물질에 따라 다른 파장의 빛을 제어 할 수 있다. 이러한 LED 효율과 기존 TFT-LCD모듈에 LED 및 가시광센서를 접목한 송 수신기 센서를 구성하여 예측 및 통신 거리에 대해 나타내고 응용방법과 문제점 등에 대해서 확인하고자 한다. 또한 TFT-LCD의 기술과 차세대 기술인 LED 가시광통신을 접목함으로써, 유비쿼터스 등의 다양한 통신에 응용함으로써 기술적인 실현 가능성을 확인 하고자 한다.
IM/DD 방식을 이용한 가시광 무선 통신의 성능 저하를 발생시키는 인공광과 태양광에 의한 잡음 레벨을 분석하였다. 통신 성능을 확인하기 위해 LED에 QPSK로 변조된 50ksymbol/sec의 신호를 2MHz의 부반송파에 전송하였으며 PD를 통해 수신된 신호의 EVM과 스펙트럼을 분석하였다. 또한 차광막을 이용하여 신호의 성능을 향상시켰으며 이를 통해 IM/DD방식으로 실외 가시광 통신이 가능함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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