KR101391921B1 - 빔포밍 가시광 통신의 수행이 가능한 모바일 단말기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 「가시광 통신의 수행이 가능한 모바일 단말기로서, 각각 자신의 고유코드를 가지는 2이상의 LED 광원으로 구성된 LED 어레이(array), 상기 LED 어레이의 LED 광원들을 구동하는 LED 구동회로, 상기 LED 어레이를 통해 송신될 정보를 변환하여 상기 LED 구동회로로 전달하는 신호변조부 및 상기 LED 구동회로를 제어하는 제어부를 구비하는 가시광 송신모듈; 및 외부에서 전송되는 가시광을 수신하여 정보를 검출하는 가시광 수신모듈;을 포함하고, 상기 가시광 송신모듈의 LED 구동회로는 상기 LED 어레이의 각 LED 광원들이 자신의 고유코드를 포함하는 정보를 송출하도록 하고, 외부 단말장치가 상기 정보를 수신하여 수신감도가 가장 좋은 고유코드를 알려주는 응답정보를 송신하면 상기 가시광 수신모듈은 이를 수신하여 검출하며, 상기 가시광 송신모듈의 제어부는 상기 LED 구동회로가 상기 응답정보가 알려주는 고유코드를 가지는 LED 광원의 출력을 강화하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말기.」에 관한 것이다.

Description

빔포밍 가시광 통신의 수행이 가능한 모바일 단말기{A mobile device capable of visible light communications with beamforming}
본 발명은 가시광 송·수신모듈을 구비하고 있어 가시광 통신의 수행이 가능한 모바일 단말기로서, 상기 가시광 송신모듈은 각각 자신의 고유코드를 가지는 2이상의 LED 광원들로 구성된 LED 어레이(array)를 포함하는 것을 특징으로 하여 외부 단말장치의 수신 상태에 따라 특정 LED 광원의 출력을 강화하는 빔포밍을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 모바일 단말기에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode) 무선 가시광 통신은 고효율이면서도 친환경적인 LED 조명을 이용하여 무선 통신을 구현하는 기술로서, LED 조명이 널리 쓰이게 되면서 함께 발전하고 있는 기술이다. LED 소자는 고속응답특성을 가지고 있어 이를 활용해 가시광 통신을 수행할 경우 대용량 데이터의 송신도 가능해지며, 주파수 할당 문제나 인체에의 유해성 문제 등도 없어 그 활용방안에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
한편, 최근 몇 년 동안 스마트폰, 태블릿 PC 등 모바일 컴퓨팅이 가능한 모바일 단말기가 널리 보급되었다. 이들 모바일 단말기는 대부분 카메라의 플래쉬나 조명용 플래쉬 라잇으로 기능하는 LED 광원을 구비하고 있다. 따라서 모바일 단말기 간에 LED 광원을 통한 가시광 통신의 구현도 가능하다. 다만 현재의 모바일 단말기를 통해 원활한 가시광 통신을 수행하기에는 구비하고 있는 LED 광원들의 커버리지(coverage)가 협소한 문제가 있으며, 가시광 통신의 일반적 문제인 멀티패스(multipath)채널 환경의 극복도 요구된다.
본 발명은 가시광 송·수신모듈을 구비하고 있어 가시광 통신의 수행이 가능한 모바일 단말기로서, 상기 가시광 송신모듈은 각각 자신의 고유코드를 가지는 2이상의 LED 광원들로 구성된 LED 어레이(array)를 포함하는 것을 특징으로 하여 외부 단말장치의 수신 상태에 따라 특정 LED 광원의 출력을 강화하는 빔포밍을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 모바일 단말기를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 과제의 해결을 위해 본 발명은 「가시광 통신의 수행이 가능한 모바일 단말기로서, 각각 자신의 고유코드를 가지는 2이상의 LED 광원으로 구성된 LED 어레이(array), 상기 LED 어레이의 LED 광원들을 구동하는 LED 구동회로, 상기 LED 어레이를 통해 송신될 정보를 변환하여 상기 LED 구동회로로 전달하는 신호변조부 및 상기 LED 구동회로를 제어하는 제어부를 구비하는 가시광 송신모듈; 및 외부에서 전송되는 가시광을 수신하여 정보를 검출하는 가시광 수신모듈;을 포함하고, 상기 가시광 송신모듈의 LED 구동회로는 상기 LED 어레이의 각 LED 광원들이 자신의 고유코드를 포함하는 정보를 송출하도록 하고, 외부 단말장치가 상기 정보를 수신하여 수신감도가 가장 좋은 고유코드를 알려주는 응답정보를 송신하면 상기 가시광 수신모듈은 이를 수신하여 검출하며, 상기 가시광 송신모듈의 제어부는 상기 LED 구동회로가 상기 응답정보가 알려주는 고유코드를 가지는 LED 광원의 출력을 강화하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말기.」를 제공한다.
이때, 상기 가시광 송신모듈의 제어부는 상기 LED 구동회로가 상기 응답정보가 알려주는 고유코드를 가지는 LED 광원의 출력을 강화하되 나머지 LED 광원은 소등되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 가시광 송신모듈의 LED 어레이는 각각 고유코드를 가지는 4이상의 LED 광원으로 구성되고, 상기 가시광 송신모듈의 제어부는 상기 LED 구동회로가 상기 응답정보가 알려주는 고유코드를 가지는 LED 광원 및 그 바로 옆에 이웃하는 LED 광원의 출력을 강화하되 나머지 LED 광원은 소등되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수도 있다.
한편, 상기 모바일 단말기는 카메라 기능의 구현을 위한 모듈을 더 포함하되, 상기 LED 어레이의 LED 광원들이 카메라 기능의 구현 시 카메라 플래쉬로서의 역할을 수행하는 것을 특징으로 할 수도 있다.
본 발명에 따른 모바일 단말기에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
1. 빔포밍 가시광 통신의 수행이 가능해져 모바일 단말기를 통한 가시광 통신의 효율이 높아진다.
2. 기존의 스마트폰, 태블릿 PC 등의 모바일 단말기에 적용될 때 LED 어레이(array)는 성능히 향상된 LED 플래쉬로서 기능하게 된다.
1. [도 1]은 본 발명에 따른 모바일 단말기의 가시광 송·수신 모듈의 블록 구성도이다.
2. [도 2]는 본 발명에 따른 모바일 단말기의 LED 어레이(array)의 일실시예를 나타낸 도면이다.
3. [도 3]은 [도 2]의 LED 어레이의 작동 실시예이다.
4. [도 4]는 [도 2]의 LED 어레이의 또다른 작동 실시예이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 빔포밍 가시광 통신의 수행이 가능한 모바일 단말기에 관하여 상세하게 설명하도록 한다.
[도 1]에는 본 발명에 따른 모바일 단말기의 가시광 송·수신 모듈의 블록 구성도가 도시되어 있고, [도 2]에는 본 발명에 따른 모바일 단말기의 LED 어레이(array)의 일실시예를 나타낸 도면이 도시되어 있다.
본 발명에 따른 모바일 단말기는 가시광 송신모듈(100) 및 가시광 수신모듈(200)을 포함하여 구성되어 있다. 상기 모바일 단말기는 스마트폰, 태블릿 PC 등의 단말장치에 상기 가시광 송신모듈(100) 및 상기 가시광 수신모듈(200)을 구비시키는 방식으로 구현되는 것이 바람직하다.
상기 가시광 송신모듈(100)은 각각 자신의 고유코드를 가지는 2이상의 LED 광원(111)으로 구성된 LED 어레이(array, 110), 상기 LED 어레이(110)의 LED 광원(111)들을 구동하는 LED 구동회로(120), 상기 LED 어레이(110)를 통해 송신될 정보를 변환하여 상기 LED 구동회로(120)로 전달하는 신호변조부(130) 및 상기 LED 구동회로(120)를 제어하는 제어부(140)를 구비하고 있다.
각각 자신의 고유코드를 가지는 2이상의 LED 광원(111)으로 구성된 LED 어레이(110)는 본 발명에 따른 모바일 단말기의 특징적인 구성이며, 상기 LED 어레이(110)의 LED 광원(111)들은 동일한 정보를 가시광을 통해 송출하되 각각 자신의 고유코드를 함께 송출한다. 구체적으로 [도 2]에 나타난 모바일단말기는 [도 2]의 (b)에서 확인할 수 있는 것처럼 후면에 LED 어레이(110)를 구비하고 있는데, 모두 8개의 LED 광원(111-1 내지 111-8)들로 구성되어 있다. 따라서 [도 2]의 모바일 단말기에 구비된 LED 어레이(110)는 8개의 LED 광원(111-1 내지 111-8)들을 통해 동일한 정보를 송출하되, 8개의 고유코드를 송출하게 된다. 통신의 효율과 사용자 인터페이스 등을 종합적으로 고려할 때 상기 가시광 송신모듈(100)의 LED 어레이(110)는 [도 2]에서와 같이 모바일 단말기의 후면에 폭방향으로 일렬로 배치되는 것이 바람직할 것이다.
상기 가시광 수신모듈(200)은 외부에서 전송되는 가시광을 수신하여 정보를 검출하는 역할을 수행하는 부분으로서 통상적인 가시광 수신장치로 구성되는데, 일반적으로 광신호를 검출하여 전기적인 신호로 바꾸어 주는 역할을 하는 PD(Photo Detector)로 구성되는 광수신부 및 상기 광수신부가 검출한 전기적 신호에서 수신정보를 복호하는 신호복조부를 포함하여 구성된다.
상기 가시광 송신모듈(100)의 LED 구동회로(120)는 상기 LED 어레이(110)의 각 LED 광원(111)들이 자신의 고유코드를 포함하는 정보를 송출하도록 하고, 외부 단말장치가 상기 정보를 수신하여 수신감도가 가장 좋은 고유코드를 알려주는 응답정보를 송신하면 상기 가시광 수신모듈(200)은 이를 수신하여 검출하며, 상기 가시광 송신모듈(100)의 제어부(140)는 상기 LED 구동회로(120)가 상기 응답정보가 알려주는 고유코드를 가지는 LED 광원의 출력을 강화하도록 제어한다. 2이상 다수개의 LED 광원(111)을 통해 송출한 정보를 수신한 외부 단말장치가 전송한 수신상태 피드백 내용을 기초로 상기 가시광 송신모듈(100)의 제어부(140)는 송출하는 가시광의 빔포밍(beamforming)이 이루어지도록 상기 LED 구동회로(120)를 제어하는 것이다.
이와 같은 방식을 통하여 상기 가시광 송신모듈(100)은 자신이 송출하는 정보를 수신하고 있는 외부 단말장치에 상응하는 지향성을 가지고 정보를 송출하게 되므로 가시광 수신장치의 SNR(Signal to Noise Ratio)이 향상되게 된다. 따라서 고속의 데이터 전송이 가능해지고, 통신의 전송거리도 증가될 수 있게 된다.
[도 3]에는 [도 2]의 LED 어레이의 작동 실시예가 도시되어 있다.
[도 3]에 나타난 실시예는 [도 2]의 모바일 단말기의 LED 어레이(110)가 수신장치로부터 수신강도가 가장 좋다고 피드백이 온 고유코드를 가지는 LED 광원(111-3)의 출력을 강화하되 나머지 LED 광원(111-1, 111-2, 111-4 내지 111-8)은 소등하는 방식으로 작동되는 모습을 보여주고 있다. 이와 같이 상기 가시광 송신모듈(100)의 제어부(140)는 상기 LED 구동회로(120)가 수신장치로부터 송신되는 응답정보가 알려주는 고유코드를 가지는 LED 광원(111)의 출력을 강화하되 나머지 LED 광원(111)은 소등되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이러한 제어를 통하여 모바일 단말기의 전력 사용 효율과 가시광 통신의 효율을 동시에 향상시킬 수 있다.
[도 4]에는 [도 2]의 LED 어레이의 또다른 작동 실시예가 도시되어 있다.
[도 4]에 나타난 실시예는 [도 2]의 모바일 단말기의 LED 어레이(110)가 수신장치로부터 수신강도가 가장 좋다고 피드백이 온 고유코드를 가지는 LED 광원(111-3) 및 그 바로 옆에 이웃하는 LED 광원(111-2 및 111-4)의 출력을 강화하되 나머지 LED 광원(111-1, 111-5 내지 111-8)은 소등하는 방식으로 작동되는 모습을 보여주고 있다. [도 2]의 모바일 단말기의 LED 어레이(110)와 같이 LED 어레이(110)가 각각 자신의 고유코드를 가지는 4이상의 LED 광원(111)으로 구성된다고 가정할 경우에는, 상기 가시광 송신모듈(100)의 제어부(140)는 상기 LED 구동회로(120)가 수신장치로부터 송신되는 응답정보가 알려주는 고유코드를 가지는 LED 광원(111) 및 그 바로 옆에 이웃하는 LED 광원(111)의 출력을 강화하되 나머지 LED 광원은 소등되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수도 있다. 이러한 방식으로 LED 어레이(110)의 출력이 조절될 경우 수신장치는 수신 각도 등에 있어 약간의 변동이 있더라도 안정적으로 정보를 수신할 수 있게 되어 통신의 효율이 지속적으로 일정 수준 이상으로 유지될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 모바일 단말기는 카메라 기능의 구현을 위한 모듈을 더 포함하되, 상기 LED 어레이의 LED 광원들이 카메라 기능의 구현 시 카메라 플래쉬로서의 역할을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명에 따른 모바일 단말기는 전술한 바와 같이 기존의 스마트폰, 태블릿 PC 등의 단말장치를 통해 구현되는 것이 그 활용면에 있어서 바람직한데 기존의 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 단말장치는 일반적으로 카메라 기능을 제공하고 있다. 따라서 이러한 경우에는 상기 LED 어레이(110)를 카메라 플래쉬와 별도로 구비되도록 하기 보다는 상기 LED 어레이(110)가 카메라 플래쉬로서의 기능도 수행하도록 구성하는 것이 설계면에서 바람직하다. 상기 LED 어레이(110)는 2이상의 LED 광원(111)으로 구성되므로 조명으로서의 성능이 기존의 LED 플래쉬보다 우수하며, 결과적으로 모바일 단말기의 카메라 플래쉬 기능의 향상도 기대할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명에 따른 빔포밍 가시광 통신의 수행이 가능한 모바일 단말기에 관해 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 살펴보았다. 그러나 첨부된 도면과 관련하여 설명한 실시예로 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 설명한 실시예 외에도 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
100: 가시광 송신모듈 110: LED 어레이(array)
111: LED 광원 120: LED 구동회로
130: 신호변조부 140: 제어부
200: 가시광 수신모듈

Claims (4)

  1. 가시광 통신의 수행이 가능한 모바일 단말기로서,
    각각 자신의 고유코드를 가지는 2이상의 LED 광원으로 구성된 LED 어레이(array), 상기 LED 어레이의 LED 광원들을 구동하는 LED 구동회로, 상기 LED 어레이를 통해 송신될 정보를 변환하여 상기 LED 구동회로로 전달하는 신호변조부 및 상기 LED 구동회로를 제어하는 제어부를 구비하는 가시광 송신모듈; 및
    외부에서 전송되는 가시광을 수신하여 정보를 검출하는 가시광 수신모듈;을 포함하고,
    상기 가시광 송신모듈의 LED 구동회로는 상기 LED 어레이의 각 LED 광원들이 자신의 고유코드를 포함하는 정보를 송출하도록 하고, 외부 단말장치가 상기 정보를 수신하여 수신감도가 가장 좋은 고유코드를 알려주는 응답정보를 송신하면 상기 가시광 수신모듈은 이를 수신하여 검출하며, 상기 가시광 송신모듈의 제어부는 상기 LED 구동회로가 상기 응답정보가 알려주는 고유코드를 가지는 LED 광원의 출력을 강화하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말기.
  2. 제1항에서,
    상기 가시광 송신모듈의 제어부는 상기 LED 구동회로가 상기 응답정보가 알려주는 고유코드를 가지는 LED 광원의 출력을 강화하되 나머지 LED 광원은 소등되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말기.
  3. 제1항에서,
    상기 가시광 송신모듈의 LED 어레이는 각각 고유코드를 가지는 4이상의 LED 광원으로 구성되고,
    상기 가시광 송신모듈의 제어부는 상기 LED 구동회로가 상기 응답정보가 알려주는 고유코드를 가지는 LED 광원 및 그 바로 옆에 이웃하는 LED 광원의 출력을 강화하되 나머지 LED 광원은 소등되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    카메라 기능의 구현을 위한 모듈을 더 포함하되,
    상기 LED 어레이의 LED 광원들이 카메라 기능의 구현 시 카메라 플래쉬로서의 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말기.
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