Visible light communication technology is being studied and developed in various ways due to advantages such as high transmission speed, excellent positioning and higher security. However, existing visible light communication systems have difficulties in entering the market because they use special transmitters and receivers. We will overcome the difficulty if we develope a VLC system that uses a conventional LED light as a transmitter and a smartphone camera as a receiver. What matters is that LED lights include a scatter filter to prevent glareness for human eyes, but the existing VLC(Visual Light Communication) method can not be applied. In this paper, we propose a method to encode data with On / Off patterns of LEDs in the lighting with $M{\times}N$ LEDs. We defined parameters like L-off-able and K-seperated to facilitate the recognition of On / Off patterns in the diffused Lights. We conducted experiments using an LED lighting and smart phones to determine the parameter values. Also, the maximum transmission rate of our encoding technique is mathematically presented. Our encoding scheme can be applied to indoor and outdoor positioning applications or settlement of commercial transactions.
본 논문에서는 주파수 자원의 고갈로 인하여 차세대 무선 정보통신으로 사용의 가능성이 예상되는 가시광 소자를 조명, 신호기, 전광표시, 표시 등에 이용하여, 발광효율의 가시 광 반도체가 조명이나 표시에 이용되어지는 경향이 있고 거기다 고속으로 점멸 가능한 능력을 갖는 것이나 이을 이용한 가시광 통신의 무선 통신에의 응용과 표준화 기술에 대하여 알아보고자한다.
발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 p형과 n형의 반도체 접합에서 다이오드양단에 전압을 가하여 정공과 전자가 접합부분에서 결합하면서 그 밴드갭만큼의 에너지가 빛으로 발광되는 현상을 이용한 다이오드 소자의 일종이다. 최근 고휘도 LED소자가 신호등이나 어선의 집어등 등에서 기존의 백열전구를 대체하고 있으며, 또한 디스플레이분야에서도 LCD와 더불어 광범위하게 사용되고 있다. 또한 LCD 디스플레이의 백라이트로 사용되기 시작하면서 새로운 영역으로 응용분야가 개척되고 있다. 한편으로는 가시광영역의 LED 소자의 빛에 디지털 정보를 실어서 보내는 LED 통신기술이 주목을 받게 되면서, 조명이나 디스플레이기능과 동시에 디지털 정보를 전달하는 분야에 적용되는 노력이 이루어지고 있다. 본 논문에서는 이러한 LED통신시스템을 위한 기반 기술들을 살펴보고, LED통신의 응용분야에 대하여 고찰해보고자 한다.
본 논문에서는 LED(Light Emitting Diode)의 White 조명을 이용한 VLC(Visible Light Communication) 송 수신기를 구현하였다. 가시광 통신과 다양한 환경에서 고속 데이터 전송을 위한 무선 통신 방식의 차이점을 분석하였고 QAM 전송 기법을 이용하여 실제채널을 통과한 심벌의 수신을 확인하였다. 그리고 가시광 통신의 높은 데이터 속도를 얻기 위해 실험을 통해서 고려해야 되는 변수를 찾았다. 또한 주파수 대역을 정하고 거리에 따른 송수신간의 최적의 게인을 찾았다. 효율적인 가시광 통신의 신호 전송 및 검출을 위하여 직교 시퀀스를 이용한 효율적인 신호 검출 기법의 성능을 랩뷰를 이용하여 보였다.
본 논문에서는 조명용 LED(Light Emitting Diode)의 스위칭 구동 회로를 이용한 변조 기법으로 조명 기능과 무선 통신 기능을 동시에 수행하는 가시광 통신(VLC: Visible Light Communication) 시스템을 제안하였다. 본 방식은 기존의 선형 영역에서 동작하는 LED 구동 회로를 갖는 가시광 통신 시스템에 비해 고효율이므로 고출력의 조명용 LED 시스템에 적용할 수 있는 장점이 있다. 제안된 시스템의 유용성을 입증하기 위하여 디지틀 방식의 오디오 시스템을 채용하여 가시광 통신 시스템을 구현하고, 그 실험 결과를 제시함으로써 제안된 방식의 우수성을 검증하였다. 실험 결과, 제안 회로의 시작품은 특별한 광필터 없이 20 W급 조명을 사용해서 약 1.5 m의 반경에서 최대 10 Mbps의 데이터 전송률을 달성하였다.
LED 기반 가시광 통신 시스템은 RF통신과 달리 인체에 무해하며, 주파수 허가를 받을 필요가 없고, 보안 특성이 우수하며, 넓은 가시광 대역을 사용할 수 있는 시스템이다. 하지만 LED 발광을 조명과 광 데이터 전송으로 동시에 사용하기 위해 깜박거림 방지와 밝기 조절 기능의 구현이 요구되는데 이때 code rate의 열화가 발생한다. 따라서 고속 멀티미디어 데이터 전송을 위해 본 논문에서 가시광 통신 시스템에서 적용 가능한 line coding기법 Symbolic-PPM(Pulse Position Modulation)을 제안하고 기존의 VPPM(Variable Pulse Position Modulation) 기법과 비교하여 깜박거림 방지 및 밝기 조절 기능을 구현 한 상태에서 고속 데이터 전송을 위한 전송 효율 증가 효과를 모의실험을 통하여 검증하였다.
최근 실내조명으로 사용하는 LED(Light Emitting Diode)와 무선통신 기술을 융합한 가시광통신이 주목받고 있다. 하지만 가시광 통신은 광 신호를 측정할 수 있는 커버리지 내에서만 통신이 가능하고, 비가시선 영역에서 통신이 단절되는 현상이 발생한다. 본 논문에서는 가시광 통신의 커버리지 확장과 비가시선 영역에서 통신 단절 현상 개선을 위해 VLC(Visible Light Communication) 릴레이 모듈을 제안한다. 제안하는 VLC 릴레이 모듈은 송신기로부터 전달받은 패킷을 VLC 릴레이 모듈 및 수신기로 전송한다. 1개의 VLC 송신기와 3개의 VLC 릴레이 모듈을 설치하여 실험을 진행하였으며, VLC 릴레이 모듈의 증가에 따른 통신 커버리지 확장과 비가시선 영역에서 통신 단절 현상 개선을 확인하였다. 또한, 이중 샘플링 기법을 사용하여 광 신호 측정 성능이 2.4배 향상됨을 확인하였다.
In visible light (VL) positioning based on angle of arrival (AOA) estimation for smart indoor service, the AOA parameters obtained at the receiver has sometimes a random and distributed angle form instead of a point angle form due to the multipath transfer of the actual visible light and short positioning distance. The AOA estimation of a VL signal with a random and parametric distributed angle form may give incorrect AOA parameter estimates, which may result in poor VL positioning performance. In this paper, we classify the AOA parameters of the received VL signal into three forms according to the actual positioning channel environment and consider the short-range VL positioning method. We propose a subspace-based AOA parameter estimation technique and a data fusion method, and analyzed the proposed method by simulation and the measurement of the real VL channel characteristics.
Visible light communication (VLC) is a short range optical communication technology using light emitting diodes. In this paper, we implement variable pulse position modulation (VPPM) defined in the IEEE 802.15.7 standard with a Cortex-M processor, which is a new modulation scheme for VLC providing a dimming control mechanism for flicker-free optical communication. The synchronization procedure between the transmitter and receiver is not defined clearly in the VPPM standard. In order to synchronize the transmitter and receiver easily, two overhead bits are used including one start bit and one stop bit modulated by on-off keying (OOK). Experimental results under various environmental conditions show that the proposed VPPM can support a seamless 100 Kbps data rate with 10 levels in the dimming control.
These days, research related to Intelligent Transportation System (ITS) technology is being widely considered. ITS is inevitable for future transportation systems to reduce accidents, congestion, and offer a smooth flow of traffic. The use of Visible Light Communication (VLC) in ITS systems has been considered widely because of its EMC/EMI free and LED infrastructure reusable properties. Among the VLC schemes, this study analyzed the performance of the Color Shift Keying (CSK) scheme under a Vehicle-to-Infrastructure (V2I) downlink scenario to verify the capability of CSK as a communication tool for ITS. By modeling daylight noise using the modified Blackbody radiation model, this study examined the performance of V2I VLC under daytime conditions. The relationship between BER, the communication distance, and the amount of ambient-light noises under the pre-described V2I scenario were determined by simulations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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