KR100770918B1 - 가시광 통신 장치에서 현재 상태에 따라 방출되는 가시광색 제어 장치 및 방법 - Google Patents

가시광 통신 장치에서 현재 상태에 따라 방출되는 가시광색 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가시광 통신 장치에서 현재 상태에 따라 대응되는 가시광 LED 색을 출력하도록 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 가시광 통신 장치에서 적어도 하나 이상의 통신 상태와 각 통신 상태를 나타내기 위한 발광색을 출력하기 위한 정보를 대응시켜 저장하고, 가시광 통신 모드 선택 시 현재 통신 상태와 현재 통신 상태에 따른 발광색을 확인한 후, 통신을 위해 방출하는 가시광 신호의 색을 상기 확인된 발광색으로 방출함으로써 사용자가 직관적으로 현재 통신 상태를 확인할 수 있도록 한다.
기사광, 통신, 가시광 LED, 가시광 PD

Description

가시광 통신 장치에서 현재 상태에 따라 방출되는 가시광 색 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING EMITTED VISIBLE LIGHT COLOR ACCORDING TO CURRENT STATE IN VISIBLE LIGHT OPTICAL COMMUNICATION}
도 1은 본 발명이 적용되는 가시광 통신 장치 간에 송수신되는 가시광 신호를 보여주는 예시도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가시광 통신 장치의 내부 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 가시광 통신 장치에서 현재 상태에 따라 출력되는 가시광 LED 색을 제어하기 위한 과정을 도시하는 제어 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 가시광 통신 장치 간에 현재 상태에 따라 출력되는 가시광 LED 색이 변하는 것을 보이기 위한 예시도.
본 발명은 가시광 통신 장치에서 현재 상태에 따라 대응되는 가시광 LED 색을 출력하도록 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근들어 LED(light emitting diode)의 효율이 개선되고 가격도 떨어짐에 따 라 휴대기기, 디스플레이, 자동차, 신호등, 광고판 등의 특수 조명 시장에서 LED가 보편화되어가고 있다. 특히 핸드폰이나 PDA(personal digital assistant)의 경우 카메라 플래시 용이나 휴대 플래시 용, LCD 화면의 BLU(back light unit) 용으로 LED가 이미 보편적으로 쓰이고 있다. 또한, 최근에는 RF(Radio Frequncy) 대역 주파수 고갈, 여러 무선 통신 기술 간의 혼선 가능성, 4G 무선 기술의 초고속 유비쿼터스 통신 환경 도래 등으로 인하여 RF 기술과 상호 보안적인 광무선 기술에 대한 관심이 증가하고 있어 LED를 이용한 광무선 통신에 대한 연구가 여러 기업 및 연구소 등에서 진행되고 있다.
또한, 핸드폰이나 PDA와 같은 휴대용 기기, 디지털 카메라나 mp3 플레이어와 같은 소형 가전 제품의 경우 적외선 통신(IrDA : infrared data association) 모듈을 장착해서 기기간 통신을 하는 주변장치 인터페이스(Peripheral interface)에 대해서는 이미 많은 연구가 진행되었고 관련 제품도 개발되어 상용화 되어있다. 이러한 적외선 통신과 같은 광 무선 통신은 블루투스(bluetooth)나 지그비(zigbee) 등의 RF(radio frequency) 통신과 달리 기기간 혼선이 없고 보안이 확실하며 저가로 구현 가능하다는 장점이 있다. 또한, 광 통신 구현에 있어서 IrDA 모듈 대신 기술 측면과 가격 측면에서 큰 발전을 하고 있는 LED를 사용하여 기기간 통신을 하는 방법 또한 제안되고 있다.
가시광 LED를 주변 장치와의 인터페이스 통신으로 이용하는 경우 이동 단말기나 PDA 등에 이미 장착되어 있는 LED 모듈을 그대로 이용하여 추가 모듈 장착이 필요 없고, 기기간 송수신 모듈 간 포인팅(pointing)이 쉬우며, 시감적 효과로 인 해 적외선 통신보다 소비자들에게 호응을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
일반적으로 가시광 통신 장치 간에 통신 방식은 광 신호의 점멸과 광 신호의 색을 이용해서 상호 간의 데이터를 송수신하는 통신 방식을 사용한다. 상기와 같이 가시광 통신 장치 간에 통신을 수행할 시에는 광 신호의 점멸 또는 색 조절을 통해 통신을 수행한다. 도 1을 참조하면, 데이터 송신을 위한 가시광 통신 장치(100)는 가시광 LED를 구동시켜 원하는 데이터를 110과 같은 가시광 신호를 통해 가시광 통신 장치(102)로 전송한다. 이때, 가시광 통신 장치(102)는 가시광 신호를 입력받기 위한 수신부로 카메라부를 이용할 수 있고, 카메라부를 통해 입력된 가시광 신호를 분석하여 가시광 통신 장치(100)와 통신을 수행한다.
한편, 이와 같은 가시광 통신 가능한 장치 간에 통신 수행 시 통신 링크 형성 여부, 데이터 통신 중인지에 대한 여부, 단말기 간 위치 또는 각도에 따라 형성된 통신 링크가 불안정한지에 대한 여부와 같은 현재 통신 상태를 사용자가 직접적으로 알 수 없다.
상술한 바와 같이 종래에는 데이터를 송수신 하는 가시광 통신 장치들의 발견, 발견 이후 두 장치 간에 협상(negotiation)과정 등의 초기화 과정에서도 실제 데이터가 이동하는 과정에서와 같은 색의 빛이 LED에서 방출된다. 또한, 두 장치 간에 데이터가 전송되는 과정에서 중간에 링크가 끊어져도 사용자가 알 수 있는 방법이 없다.
따라서 본 발명은 가시광 통신 장치에서 현재 어떤 상태의 통신이 수행 중인지에 대하여 사용자가 직접적으로 확인할 수 있도록 하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 가시광 통신 장치에서 현재 상태에 따라 방출되는 가시광 색을 제어하기 위한 장치에 있어서, 적어도 하나 이상의 통신 상태와 각 통신 상태를 나타내기 위한 발광색을 대응시켜 저장하는 메모리부와, 전송을 위한 데이터에 대응되는 펄스 신호를 생성하여 출력하는 펄스 생성부와, 입력되는 펄스 신호를 광 무선 통신에 적합한 신호로 변조하여 출력하는 변조부와, 발광색 제어 신호에 따라 해당 발광색의 가시광 신호를 출력하는 가시광 통신 송신부와, 가시광 통신 모드 선택 시 현재 통신 상태와 현재 통신 상태에 따른 발광색을 상기 메모리부를 통해 확인하고, 상기 확인된 발광색으로 가시광 신호를 출력하기 위한 발광색 제어신호를 상기 가시광 통신 송신부로 출력하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 가시광 통신 송신부를 구비하는 가시광 통신 장치에서 현재 상태에 따라 방출되는 가시광 색을 제어하기 위한 방법에 있어서, 적어도 하나 이상의 통신 상태와 각 통신 상태를 나타내기 위한 발광색을 출력하기 위한 정보를 대응시켜 저장하는 제1 과정과, 가시광 통신 모드 선택 시 현재 통신 상태와 현재 통신 상태에 따른 발광색을 확인하는 제2 과정과, 통신을 위해 방출하는 가시광 신 호의 색을 상기 확인된 발광색으로 방출하는 제3 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서는 가시광 LED를 이용하는 무선 가시광 통신을 수행하는 장치에서 데이터를 송신하는 가시광 LED의 색을 변화시킴으로써 통신 링크 형성 여부를 사용자가 쉽게 알 수 있도록 하고, 송신기 또는 수신기를 조절하여 정상적인 통신 링크가 형성되도록 하는 방안을 제공한다.
그러면, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따라 가시광 LED 색을 변화시켜 가시광 통신의 현재 상태를 사용자에게 알리기 위한 가시광 통신 장치의 내부 구성을 살펴보도록 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 가시광 통신 장치는 가시광 통신 송수신부(212)와 가시광 통신 수신부(214), 펄스 생성부(222) 및 펄스 복구부(224), 변조부(232), 복조부(234), 제어부(200)를 포함하여 구성된다. 본 발명의 실시 예에 따른 가시광 통신 장치는 송수신부를 모두 포함하는 것으로 설명하였지만, 가시광 신호를 송신만 할 수 있는 가시광 통신 장치인 경우에는 가시광 통신 수신부(214)는 구비하지 않는다. 이와는 반대로 가시광 신호를 수신만 할 수 있는 가시광 통신 장치인 경우에는 가시광 통신 송신부(212)는 구비하지 않는다.
제어부(200)는 가시광 통신 장치의 전반적인 제어 동작을 수행한다. 특히 본 발명에서 제어부(200)는 가시광 통신 모드 수행 시 현재 상태가 통신 링크 설정 중인 상태이면 가시광 통신 송신부(212)에서 출력되는 가시광 신호의 색이 제1 색으로 방출되도록 제어한다. 또한, 제어부(200)는 현재 상태가 데이터 통신 중인 상태이면 가시광 통신 송신부(212)에서 출력되는 가시광 신호의 색이 제2 색으로 방출되도록 제어한다. 또한, 제어부(200)는 현재 상태가 설정된 통신 링크 범위를 벗어나려고 하는 상태이면 가시광 통신 송신부(212)에서 출력되는 가시광 신호의 색이 제3 색으로 방출되도록 제어한다. 이때, 통신 링크가 제대로 설정되어 있는 경우에는 가시광 통신 수신부(214)의 포토 다이오드(PD)가 빛이 맺히는 상에 완전하게 들어와 있는데 이 경우에는 일정 크기 이상의 세기가 입력된다. 하지만, 링크에서 벗어나려고 하면 빛이 맺히는 상의 경계 쪽에 위치하게 되기 때문에 세기의 크기가 크게 변하게 된다. 즉, 빛이 입력되다가 입력되지 않다가 하게 된다. 이와 같은 경우에는 제어부(200)는 가시광 통신 수신부(214)를 통해 링크 설정의 불안정 유무를 인지하여 가시광 통신 송신부(212)로 현재 링크 설정의 불안정 유무에 대한 정보를 전달하여 통신 링크를 벗어나려고 함을 알린다.
이때, 제1 , 2, 3 색은 LED가 방출할 수 있는 색 중 하나씩 설정할 수도 있고, 제3 색은 각각의 제1 , 제2 색을 혼합한 색을 이용할 수도 있다. 또한, 이와 같은 LED가 방출하는 색을 제어하기 위한 각 링크 설정 상태, 데이터 전송 상태, 통신 링크 범위 이탈 상태에 대응시켜 방출하기 위한 색을 메모리부(240)에 저장한다.
우선, 가시광 통신 장치에서 데이터를 전송하는 동작에 대하여 도 2의 구성을 참조하여 살펴보도록 한다.
먼저, 제어부(200)의 제어 하에 펄스 생성부(222)는 전송을 위한 데이터에 대응되는 펄스 신호를 생성하여 변조부(232)로 출력한다. 그러면, 변조부(232)는 입력되는 펄스 신호를 광 무선 통신에 적합한 신호로 변조하여 가시광 통신 송신부(212)로 출력한다. 이때, 가시광 통신 송신부(212)는 제어부(200)의 발광색 제어 신호에 따라 해당 발광색의 가시광 신호를 출력한다. 이러한 가시광 통신 송신부(212)는 가시광 LED(Light Emitting Diode)로 구성될 수 있다. 일반적인 LED는 적외선 영역의 IRED(Infrared Emitting Diode)와 가시광 영역의 VLED(Visible Light Emitting Diode)로 나뉘어진다. 본 발명의 실시 예에 따른 가시광 통신 송신부(212)는 가시광 통신 수행을 위해 가시광 영역의 VLED를 사용한다. 이러한, VLED의 발광색은 빨강, 녹색, 오랜지색 등이 개발되어 있다. 또한, VLED은 램프로 조립(LED)되어 각종 전자제품의 표시나 신호등 및 전광판 등의 광원으로 쓰인다.
그러면 다음으로, 가시광 통신 장치에서 데이터를 수신하는 동작에 대하여 도 2의 구성을 참조하여 살펴보도록 한다.
다른 가시광 통신 장치로부터 전송되는 가시광 신호가 가시광 통신 수신부(214)로 입력되면, 가시광 통신 수신부(214)는 입력된 가시광 신호를 전기 신호로 변환하여 출력한다. 이때, 가시광 통신 수신부(214)는 이러한 가시광 통신 수신부(214)는 외부에 빛이 입력되면 전기적인 신호로 변환하는 포토 다이오드(PD : Photo Diode)로 구성될 수 있다. 한편, 복조부(234)는 입력받은 전기 신호를 광 무 선 통신 방식에 따른 데이터로 복조한 후 펄스 복구부(224)로 출력한다. 그러면, 펄스 복구부(224)는 입력되는 전기 신호를 펄스 신호로 복구하여 제어부(200)로 출력한다.
그러면, 상기의 도 2와 같이 구성되는 가시광 통신 장치에서 현재 상태에 따라 출력되는 가시광 신호의 발광 색을 제어하기 위한 제어 과정에 대하여 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.
300단계에서 제어부(200)는 대기상태를 유지하다가 302단계에서 가시광 통신 모드가 선택되면 304단계로 진행하여 통신 링크 설정을 위한 동작을 수행하면서 가시광 통신 송신부(212)로 통신 링크 설정 중임을 나타내는 제1 색으로 빛을 출력하기 위한 제어신호를 출력한다. 이때, 통신 링크 설정 상태란 가시광 통신 장치들의 발견, 발견 이후 두 장치 간에 협상(negotiation)과정 등의 초기화 과정을 수행하는 상태를 말한다. 이와 같은 제1 색으로 빛을 출력하기 위한 제어신호를 입력받은 가시광 통신 송신부(212)는 제1 색으로 빛을 출력한다. 즉, 본 발명에서 데이터를 송신하는 가시광 통신 장치가 제1 색으로 빛을 발광함으로써 현재 통신 링크 설정 상태임을 사용자가 직관적으로 알 수 있도록 한다.
이후, 304단계에서 306단계로 진행하면, 제어부(200)는 통신 링크 설정이 완료되었는지를 검사한다. 만약, 가시광 통신 장치 간에 통신 링크 설정이 완료되었으면 제어부(200)는 308단계로 진행하고, 그렇지 않으면 304단계로 진행하여 계속하여 가시광 통신 송신부(212)는 제1 색으로 빛을 출력하도록 제어한다.
가시광 통신 장치 간에 통신 링크 설정이 완료되었음을 인지하여 308단계로 진행하면, 제어부(200)는 데이터 전송을 나타내는 제2 색으로 빛을 출력하기 위한 제어신호를 출력한다. 이와 같은 제2 색으로 빛을 출력하기 위한 제어신호를 입력받은 가시광 통신 송신부(212)는 제2 색으로 빛을 출력한다. 즉, 본 발명에서 데이터를 송신하는 가시광 통신 장치가 제2 색으로 빛을 발광함으로써 현재 전송하고자 하는 데이터를 전송 중임을 사용자가 직관적으로 알 수 있도록 한다.
이후, 308단계에서 310단계로 진행하면, 제어부(200)는 데이터 전송 중 통신 링크 범위를 이탈하는 지를 검사한다. 이때, 만약, 가시광 통신 장치 간에 통신 링크 범위를 이탈함이 감지되면 314단계로 진행하고, 그렇지 않으면 312단계로 진행하여 통신이 완료되는지를 검사한다. 만약, 통신이 완료되면 종료하고 그렇지 않으면 308단계로 진행하여 계속하여 데이터 전송 중임을 나타내기 위해 가시광 통신 송신부(212)가 제2 색으로 빛을 출력하도록 제어한다.
310단계에서 가시광 통신 장치 간에 통신 링크 범위를 이탈함이 감지되어 진행한 314단계에서 제어부(200)는 통신 링크 범위 이탈하려고 하는 상태임을 나타내는 제3 색으로 빛을 출력하기 위한 제어신호를 출력한다. 이와 같은 제3 색으로 빛을 출력하기 위한 제어신호를 입력받은 가시광 통신 송신부(212)는 제3 색으로 빛을 출력한다. 즉, 본 발명에서 데이터를 송신하는 가시광 통신 장치가 제3 색으로 빛을 발광함으로써 현재 통신 링크 범위를 이탈하려고 하는 상태임을 사용자가 직관적으로 알 수 있도록 한다. 이에 사용자는 데이터 수신을 위한 가시광 통신 장치의 위치를 이동시켜 통신 링크 범위에 위치하도록 조정할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 가시광 통신 장치 간 통신 시 통신 링크의 상태와 데이터 전송에 따라 광원즉, 가시광 통신 장치의 수신부에서 방출하는 빛의 색을 조절함으로써 사용자가 직접적으로 현재 어떤 통신이 수행되고 있는지를 확인할 수 있는 이점이 있다.

Claims (9)

  1. 가시광 통신 장치에서 현재 상태에 따라 방출되는 가시광 색을 제어하기 위한 장치에 있어서,
    적어도 하나 이상의 통신 상태와 각 통신 상태를 나타내기 위한 발광색을 대응시켜 저장하는 메모리부와,
    전송을 위한 데이터에 대응되는 펄스 신호를 생성하여 출력하는 펄스 생성부와,
    입력되는 펄스 신호를 광 무선 통신에 적합한 신호로 변조하여 출력하는 변조부와,
    발광색 제어 신호에 따라 해당 발광색의 가시광 신호를 출력하는 가시광 통신 송신부와,
    가시광 통신 모드 선택 시 현재 통신 상태와 현재 통신 상태에 따른 발광색을 상기 메모리부를 통해 확인하고, 상기 확인된 발광색으로 가시광 신호를 출력하기 위한 발광색 제어신호를 상기 가시광 통신 송신부로 출력하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가시광 색 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 가시광 통신 송신부는 가시광 LED(Light Emitting Diode)로 구성되는 것을 특징으로 하는 가시광 색 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 통신 상태는 통신 링크 설정 상태, 데이터 전송 상태, 통신 링크 범위 이탈 상태 중 적어도 하나의 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 색 제어 장치.
  4. 가시광 통신 송신부를 구비하는 가시광 통신 장치에서 현재 상태에 따라 방출되는 가시광 색을 제어하기 위한 방법에 있어서,
    적어도 하나 이상의 통신 상태와 각 통신 상태를 나타내기 위한 발광색을 출력하기 위한 정보를 대응시켜 저장하는 제1 과정과,
    가시광 통신 모드 선택 시 현재 통신 상태와 현재 통신 상태에 따른 발광색을 확인하는 제2 과정과,
    통신을 위해 방출하는 가시광 신호의 색을 상기 확인된 발광색으로 방출하는 제3 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가시광 색 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 통신 상태는 통신 링크 설정 상태, 데이터 전송 상태, 통신 링크 범위 이탈 상태 중 적어도 하나의 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 색 제어 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제1 과정은,
    상기 통신 링크 설정 상태와 제1 색을 방출하기 위한 정보를 대응시켜 저장하고, 상기 데이터 전송 상태와 제2 색을 방출하기 위한 정보를 저장하고, 상기 통신 링크 범위 이탈 상태이면 제3 색을 방출하기 위한 정보를 저장하는 과정임을 특징으로 하는 가시광 색 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제2 과정은,
    현재 상태가 상기 통신 링크 설정 상태인지를 검사하여 상기 현재 상태가 통신 링크 설정 상태이면 상기 제1 색을 방출하는 제1 단계와,
    현재 상태가 상기 데이터 전송 상태인지를 검사하여 상기 현재 상태가 데이터 전송 상태이면 상기 제2 색을 방출하는 제2 단계와,
    상기 데이터 전송 상태 수행 중 현재 상태가 상기 통신 링크 범위 이탈 상태인지를 검사하여 상기 현재 상태가 통신 링크 범위 이탈 상태이면 상기 제3 색을 방출하는 제3 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 가시광 색 제어방법.
  8. 제 7항에 있어서, 제1 단계에서 현재 상태가 상기 통신 링크 설정 상태인지를 검사하여 상기 현재 상태가 통신 링크 설정이 완료되면 상기 제2 색을 방출하는 제4 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 색 제어방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 현재 상태가 통신 링크 범위 이탈 상태이면 상기 제3 색을 방출하는 제3 단계 수행 중 현재 상태가 통신 링크 재설정 완료 상태인지를 검사하는 제5 단계와,
    상기 제5 단계 검사결과 상태 현재 상태가 통신 링크 재설정 완료 상태이면 제2 색을 방출하고, 현재 상태가 통신 링크 재설정 완료되지 않은 상태이면 계속하여 제3 색을 방출하는 제6 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 색 제어방법.
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