LED는 친환경적 특성, 긴 수명, 우수한 효율 등의 장점이 있어 최근 기존의 백열전등 및 형광등을 대체하는 조명 수단으로 각광받고 있다. 또한, LED는 전기를 빛으로 변환하는 속도가 굉장히 빠른 반도체로 정보의 변조 및 인코딩이 용이하기 때문에 통신 소자로서 활용이 가능하다. 이를 이용하여 기존의 조명 기능을 수행함과 동시에 부가적으로 근거리 무선 통신을 수행하는 것을 가시광 통신 시스템이라 한다. 기존의 전압원 구동 가시광 통신 시스템의 경우, 스위치의 선형 영역 구동으로 인해 전력 변환 효율의 저하 및 발열이 심각하였다. 본 논문에서는 스위치를 스위칭 영역에서 구동시킴으로써 전력 변환 효율과 발열의 획기적인 개선이 가능한 고효율 스위칭 방식의 LED 드라이버를 제안한다. 또한 3MHz 무선 오디오 통신 시스템에 제안된 20W급 LED 드라이버를 적용하여 그 타당성을 검증한다.
In this paper, we propose a new modulation scheme called multi-coded variable pulse position modulation (MC-VPPM) for visible light communication systems. Two groups of signals (Pulse Width Modulation (PWM) and Pulse Position Modulation (PPM) groups) are multi-coded by orthogonal codes for transmitting data simultaneously. Then, each multi-level value of the multi-coded signal is converted to pulse width and position which results in not only an improved data rate, but also a processing gain in reception. In addition, we introduce average duty ratio and cyclic shift concepts in PWM through which dimming control for light illumination can be supported without any degradation in communication performance. Through simulation, we confirm that the proposed MC-VPPM shows a comparable BER curve and much greater achievable data rate than the conventional VPPM scheme using a visible light optical channel environment.
본 논문에서는 LED 조명을 기반으로 미디어 전송기법 가시광통신 시스템 모듈 설계 및 효율 연구와 성능분석을 하였다. 고휘도 Withe LED조명을 이용한 가시광통신(Visible Light Communication) 송 수신기 모듈을 통해 미디어 전송 시스템을 구현하기 위해 송신부에는 1~12개의 LED 발광 소자와 수신부에는 PD(Photo Diode)센서를 구성하여 전송속도에 따른 최대 송 수신의 통신 거리를 실험해 보고자 가시광통신 시스템을 제안하였다. 또한 미디어 전송 시스템의 효율을 증대시키기 위해 LED모듈에 렌즈 착용시와 미착용시 각각의 성능을 측정하여 약 20%의 효율이 증가하였음을 확인 할 수 있었다.
Nguyen, Tuan;Chowdhury, Mostafa Zaman;Jang, Yeong Min
한국통신학회논문지
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제37C권10호
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pp.888-893
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2012
Quality of Service (QoS) provisioning is an important issue in the design of next generation wireless network. In visible light communication (VLC) networks, link switching is a solution to maintain or improve the quality of communication. In this paper, we propose a novel link switching scheme using the location of mobile nodes (MNs). The current serving transmitter uses location history of the MN to find out which neighbor transmitter the MN is approaching. This neighbor transmitter is chosen to inform the MN as the next serving transmitter. The simulation results show that our proposed scheme gains better performance than non-predictive link switching scheme.
최근에 그린 IT기술이 온실 효과, 자원의 재활용 등의 문제들로 주목받고 있다. 본 논문에서는 보다 개선된 성능을 얻기 위해서 터보 부호화된 가시광 통신 시스템을 제안한다. 본 논문에서는 정보 손실을 줄이기 위해 사용되는 터보 부호 기술을 사용하였고 복호 알고리즘으로 Log MAP 알고리즘과 SOVA를 사용하여 비교 분석하였다. 그 결과, 터보 부호 기술로 약 5[dB] 이상의 성능이 개선됨을 알 수 있었다.
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 백색 LED와 PD를 이용하여 가시광 무선 통신 링크를 제안하였다. 제안된 구조는 Q-factor와 eye pattern을 이용하여 실험을 통해 그 특성을 분석하였다. 또한, 일반적으로 사용되는 조명용 형광등을 이용하여 간섭광 잡음 환경에 대한 송, 수신 특성을 분석하였다. LED와 PD 모듈간의 거리가 1m일 경우, 10Mb/s 까지 비트 오율 없이 전송 가능함을 알 수 있었으며, 간섭광 잡음 환경 하에서는 5Mb/s 까지 낮은 비트오율로 전송 가능함을 알 수 있었다. 또한, 수신기의 위치가 중심축으로부터 5cm 와 10cm 떨어진 거리에 위치해 있는 경우 각각 10Mb/s와 1Mb/s 의 데이터까지 낮은 비트오율로 전송 가능함을 알 수 있었다.
최근 LED를 기반으로 하여 빛에 정보를 실어 무선으로 통신하는 기술인 VLC(Visible Light Communication)이 주목받고 있다. 가시광 통신은 기존 조명 인프라와 주파수 면허가 필요하지 않은 가시광 주파수 대역을 이용하여 기존 무선 통신 시스템과 혼선 가능성이 적다. LED는 백열전등에 비해 전기 절감 효과가 크고, 수은을 사용하지 않아 친환경적이다. 본 논문은 이러한 장점을 고려하여 가시광 통신을 기반으로 한 교통 및 신호 시스템에 대해 연구하였다.
본 연구는 디밍 요구 사항 하에서 가시광 통신 시스템의 다양한 이진 변조 방식들에 대한 플리커 효과의 영향에 대해 분석하였다. 기존의 플리커에 관한 분석 연구는 신호의 통계만을 고려하여 플리커의 동적 현상을 효과적으로 기술하지 못하였으나 본 연구에서는 전력 스펙트럼을 적절히 이용하여 가시광 신호에 대한 저주파 플리커의 영향을 비교 분석하였다. 그 결과, 플리커 측면에서는 변조 방식들 중 아날로그 디밍이 우수하며 또한 신호의 파형 및 분포에 대한 처리를 통해 플리커를 완화할 수 있음을 확인하였다.
종래의 LED(Light Emitting Diode) 조명을 사용한 가시광 통신에서 송수신기 회로 사이의 통신 거리가 증가함에 따라 가시광 채널의 페이딩과 채널의 경로손실 특성으로 인해 가시광 수신 회로의 포토다이오드에서 수신된 신호는 불규칙한 크기이며 감쇠된 특성을 가진다. 이런 문제점을 극복하기 위해, 이 논문에서는 가시광 통신의 통신거리 확장을 위해 반드시 필요한 거리 보상 회로가 내장된 비교기 문턱 전압 기반의 가시광 통신 회로를 제안하여 설계하고 가시광 시스템 시스템을 구현한다. 또한, 구현된 문턱값 기반 가시광 통신 시스템을 통신 거리와 통신 시스템 속도에 따라 종래 가시광 통신 시스템과 비교하여 제안된 방식시스템의 성능을 분석한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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