KR20090047615A - 가시광 통신 시스템에서 가시광 신호 수신 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가시광 통신 시스템(Visible Light Communication)에서 가시광 수신 장치에 있어서, 수신한 광신호를 전기 신호로 변환하는 포토다이오드 어레이와, 포토다이오드 어레이에 위치한 각 포토다이오드의 출력 강도를 바탕으로 포토다이오드 어레이의 위치를 조정하기 위한 제어 신호를 출력하는 위치 조정기와, 위치 조정기에서 출력된 제어 신호에 따라 포토다이오드 어레이의 위치를 조정하는 구동 모터와, 이득치를 곱한 각 포토다이오드의 출력 값들을 합산하는 합산기를 포함한다.
Figure P1020070113536
가시광 통신, 수광소자, 포토 다이오드, 렌즈

Description

가시광 통신 시스템에서 가시광 신호 수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR RECEIVING SIGNALS IN VISIBLE LIGHT COMMUNICATION}
본 발명은 가시광 통신(Visible Light Communication) 시스템에 관한 것으로서, 특히 복수의 수광소자를 이용하는 가시광 통신 수신기에서 가시광 신호를 수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 들어, LED(Light Emitting Diode)의 발광 효율이 개선되고 가격이 하락함에 따라 휴대기기, 디스플레이, 자동차, 신호등, 광고판 등의 특수 조명 시장뿐만 아니라 형광등 백열등과 같은 일반 조명 시장에서도 LED가 보편화 되어가고 있다.
또한 최근에는 RF(Radio Frequency) 대역 주파수 고갈, 여러 무선 통신 기술 간의 혼선 가능성, 통신의 보안성 요구 증대, 4G 무선 기술의 초고속 유비쿼터스(Ubiquitous) 통신 환경 도래 등으로 인하여 RF 기술과 상호 보완적인 광 무선 기술에 대한 관심이 증가하고 있어 가시광 LED를 이용한 가시광 무선 통신에 대한 연구가 여러 기업 및 연구소 등에서 진행되고 있다.
현재 형광등이나 백열등을 사용하고 있는 가정이나 사무실 및 공공장소의 조명등은 향후 성능이 좋고 수명이 긴 LED로 대체될 것이다. 조명등으로 사용되는 LED에 인가하는 전류를 변조하면 조명 LED를 통신용 광원으로 활용할 수 있다. 즉, 추가적인 광원 없이 조명 LED만으로 방송 및 데이터 전송이 가능해 진다.
이처럼 눈에 보이는 빛을 이용해서 정보를 전달하는 가시광 통신은 그 사용 대역이 넓고 전파 통신과는 달리 규제를 받지 않고 자유롭게 사용할 수 있다는 장점 외에도 통신 링크를 눈으로 확인할 수 있는 시감성(示感性)이 있으며, 보안 측면에서도 신뢰할 수 있다는 장점이 있다. 또한 가시광 통신은 조명 기능과 통신 기능을 동시에 수행할 수 있다. 즉 일반적인 조명기를 사용하여 조명의 역할을 수행함과 동시에 가시광 통신 송수신기로서 정보를 송수신하는 것이 가능하다.
도 1은 일반적인 가시광 통신 수신기의 가시광 수광부를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1의(a)는 일반적인 가시광 통신 수신기에서 수광소자로서 하나의 포토다이오드(PD: PhotoDiode)를 사용하는 가시광 수광부를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1의(a)를 참조하면, 가시광 통신 수신기의 가시광 수광부는 수광된 빛을 전기 신호로 광전변환하는 포토다이오드(100)와, 상기 수광된 빛을 상기 포토다이오드(100)로 집광하기 위한 렌즈(120)를 포함하여 구성된다. 송신기로부터 송신된 가시광 신호는 수신기로 수광되어 상기 렌즈(120)와 포토다이오드(100)를 통해 전기 신호로 변환되어 이후 수신 동작을 수행하게 된다.
도 1의 (b)는 일반적인 가시광 통신 수신기에서 수광소자로서 복수의 포토다이오드를 사용하는 가시광 수광부를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1의 (b)는 가시광 통신 수신기에서 복수의 포토다이오드를 배열한 포토다이오드 어레이를 사 용하는 가시광 수광부를 도시한 도면이다. 도 1의 (b)에서 도시하는 가시광 통신 수신기의 가시광 수광부는 수광된 빛을 전기 신호로 광전변환하는 복수의 포토다이오드(131~139)와, 상기 수광된 빛을 상기 포토다이오드 어레이(이하 'PD 어레이'라 칭하기로 한다)로 집광하기 위한 렌즈(140)를 포함하여 구성된다. 복수의 포토다이오드(131~139)로 구성된 PD 어레이를 사용할 때는 가시광의 수광 각도에 따라 렌즈를 통과한 빛이 한 개의 포토다이오드 혹은 복수의 포토다이오드에 수광된다. 가시광 통신 수신기는 상기 빛을 수광한 포토다이오드에서 출력된 전기 신호를 통해 수신 신호의 복원 작업을 수행한다.
도 2는 수광소자로 복수의 포토다이오드로 구성된 PD 어레이를 사용하는 일반적인 가시광 통신 수신기의 개략적인 블록 구성도이다. 상기 일반적인 가시광 통신 수신기는 복수의 포토다이오드(200-1, 200-2, …, 200-n)로 구성되어 수광된 빛을 전기 신호로 광전변환하는 PD 어레이(250)와, 전기 신호로 변환된 수신 신호를 합산하는 합산기(210)와, 수신 신호를 복조하는 복조기(220)와, 오류 정정 부호를 통해 오류를 수정 하는 복호화기(230)를 포함한다.
이와 같은 복수의 포토다이오드를 이용하는 가시광 수신기에서 수광된 가시광 신호는 상기 포토다이오드(200-1, 200-2, …, 200-n)를 통해 광전변환되고, 합산기(210)에서 각 포토다이오드(200-1, 200-2, …, 200-n)의 출력값을 단순 합산한다.
가시광 통신 수신기에서 복수의 포토다이오드를 사용하는 이유는 포토다이오드의 면적과 반응 속도 사이의 관계 때문이다. 일반적으로 포토다이오드의 면적 이 넓어지면 수광량은 많아지지만 포토다이오드의 동작 속도는 느려지게 된다. 또한 포토다이오드의 면적이 넓어지면 저항 성분이 증가하는데 회로에서 저항 성분의 증가는 시상수(time constant)를 증가시키는 결과를 가져온다. 따라서 포토다이오드의 넓이는 포토다이오드의 동작 속도와 반비례 관계를 가지기 때문에, 면적이 적은 복수의 포토다이오드를 배열의 형태로 배치하면 수광 면적을 늘리면서 동작 속도의 향상을 기대할 수 있다.
도 3은 수광소자로 복수의 포토다이오드로 구성된 PD 어레이를 사용하는 일반적인 가시광 통신 수신기의 수신 동작 흐름도이다. 도 3을 참조하여 일반적인 가시광 통신 수신기의 수신 동작을 살펴보기로 한다. 310단계에서 가시광 통신 송신기가 가시광 신호를 송신하면, 가시광 통신 수신기는 PD 어레이(250)를 통해 가시광 신호를 수신한다. 320단계에서 가시광 통신 수신기는 합산기(210)를 사용하여 PD 어레이(250)의 각 포토다이오드의 출력치를 합산한다. 330단계에서 가시광 통신 수신기는 합산된 신호를 복조하고, 340단계에서 복호화 동작을 수행한다. 350단계에서 수신 동작이 종료되는지 판단하여 동작이 종료되지 않으면 310단계로 진행하여 상기의 가시광 신호 수신 동작을 반복 수행하고 그렇지 않으면 동작을 종료한다.
자유 공간 전파 방식을 이용하는 가시광 통신은 광섬유를 이용하는 광통신 방식과는 다른 환경에서 작동하게 된다. 광통신 방식에서는 광섬유를 이용하여 신호를 전달하기 때문에 송신된 신호가 손실이 거의 없이 수신기에 수신되지만 자유 공간 전파 방식을 사용하는 가시광 통신은 송신시 정보를 담은 가시광 신호가 넓은 자유 공간을 비추게 되기 때문에 가시광 수신기는 송신기에서 송신한 빛의 일부분만을 수신할 수 있다. 이를 보완하기 위해 가시광 통신 수신기는 수광량을 늘리기 위한 렌즈와 같은 부품을 사용한다. 상기와 같이 이유로 가시광 통신 수신기는 보다 안정된 신호 복원을 위해 충분한 수광량을 필요로 한다.
또한 가시광 통신에서 수신기의 성능을 높이기 위한 방법으로 복수의 수광소자를 배열하는 방식을 생각할 수 있다. 이 경우에는 수광 면적을 늘리면서 동작 속도의 향상을 기대할 수 있다. 상기와 같이 복수의 수광소자를 사용하는 경우에는, 렌즈에 비추는 가시광의 입사각에 따라 렌즈의 초점이 수광소자 배열상에 맺히는 위치가 변한다. 수신하는 가시광이 렌즈와 수직방향으로 입사된다면 입사광은 수광소자 배열의 중심부에 집중되어 최대의 수광율로서 수신 동작을 수행하게 된다. 그러나 수신하는 가시광의 입사각이 작을 경우에는 수광소자 배열상에서 바깥쪽에 렌즈의 초점이 맺히게 되어 렌즈로부터 입사되는 가시광의 일부만이 수신될 수 있다. 따라서 이때는 수광소자의 수광률이 비교적 작아지게 되어 수신 효율이 떨어질 수 있다. 따라서 가시광 통신 수신기는 원래의 신호를 복원하기에 충분한 양의 빛이 모이지 않아 안정적으로 신호를 복원할 수 없게 될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 복수의 포토다이오드로 구성된 PD 어레이를 사용하는 가시광 통신 수신기에서 가시광 신호 수신시에 렌즈로부터 입사되는 가시광의 수광율을 높이기 위한 가시광 신호 수신 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
이를 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에 따르면, 가시광 통신 시스템(Visible Light Communication)에서 가시광 수신 장치에 있어서, 수신한 광신호를 전기 신호로 변환하는 포토다이오드 어레이와, 상기 포토다이오드 어레이에 위치한 각 포토다이오드의 출력 강도를 바탕으로 상기 포토다이오드 어레이의 위치를 조정하기 위한 제어 신호를 출력하는 위치 조정기와, 상기 위치 조정기에서 출력된 제어 신호에 따라 상기 포토다이오드 어레이의 위치를 조정하는 구동 모터와, 상기 이득치를 곱한 각 포토다이오드의 출력 값들을 합산하는 합산기를 포함함을 특징으로 하며, 상기 포토다이오드 어레이는 복수의 포토다이오드가 평면 형태로 배열되어 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 포토다이오드 어레이는 각 포토다이오드가 독립적으로 작동하는 것을 특징으로 하며, 상기 위치 조정기는 상기 포토다이오드 어레이에 위치하는 각 포토다이오드의 출력값을 입력받는 것을 특징으로 하며, 상기 위치 조정기는 상기 포토다이오드 어레이에 비추는 가시광의 초점이 상기 포토다이오드 어레이의 중심에 위치하도록 상기 포토다이오드 어레이의 위치를 제어하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 가시광 통신 시스템(Visible Light Communication)에서 가시광 신호 수신 방법에 있어서, 가시광 통신 수신기에서 포토다이오드 어레이를 통해 가시광 신호를 수신하는 과정과, 상기 포토다이오드 어레이에 위치한 각 포토다이오드의 출력 강도를 바탕으로 상기 포토다이오드 어레이의 위치 조정이 필요한지 판단하는 과정과, 상기 포토다이오드 어레이의 위치 조정이 필요한 경우, 상기 포토다이오드 어레이의 위치를 조정하는 과정과, 상기 각 포토다이오드의 출력 값들을 합산하는 과정을 포함함을 특징으로 하며, 상기 포토다이오드 어레이의 위치 조정이 필요한지 판단하는 과정은, 상기 포토다이오드 어레이에 위치한 포토다이오드들 중에서 출력 강도가 가장 큰 포토다이오드가 상기 포토다이오드 어레이의 중앙에 위치한 포토다이오드가 아닌 경우, 위치 조정이 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하며, 상기 포토다이오드 어레이의 위치 조정이 필요한 경우, 상기 포토다이오드 어레이에 수신되는 가시광의 초점이 상기 포토다이오드 어레이의 중심에 위치하도록 상기 포토다이오드 어레이의 위치를 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 복수의 포토다이오드로 구성된 포토다이오드 어레이를 사용하는 가시광 통신 수신기에서 렌즈로부터 입사되는 가시광 신호의 수광율을 최대로 할 수 있는 위치로 수광소자 배열의 위치를 제어하여, 수신되는 가시광의 입사각과는 무관하게 언제나 최대의 수광 효율로 광신호를 수신할 수 있고 따라서 더욱 정확한 복원 작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구성하는 장치 및 동작 방법을 본 발명의 실시 예를 참조하여 상세히 설명한다.
가시광 통신 수신기에서 가시광 신호 수신시에 수광소자 배열상에서는 최적의 수광률을 얻을 수 있는 수광 위치가 존재한다. 따라서 본 발명은 가시광 신호 수신 과정에서 포토다이오드(PD: PhotoDiode)로 구성된 수광소자 배열의 위치를 최적의 위치로 제어하여 수신광의 입사각에 무관하게 수광율을 최대로 할 수 있도록 하는 방법을 제안한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 시스템에서 수광소자의 신호 수신 방법을 상세히 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 수신기의 가시광 수광부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4의(a)는 복수의 포토다이오드로 구성된 포토다이오드 어레이(이하 'PD 어레이'라고 칭한다)를 도시한다. 상기 PD 어레이는 복수의 포토다이오드(411, 412, 413, 414, 415, 416, 417, 418, 419)가 평면 형태로 배열되어 구성되며, 각각의 포토다이오드는 독립적으로 작동한다.
도 4의(b)는 가시광 통신 수신기에서 복수의 포토다이오드를 이용한 PD 어레이를 사용하는 가시광 수광부를 도시한다. 도 4에서 도시하는 가시광 통신 수신기의 가시광 수광부는 수광된 빛을 전기 신호로 광전변환하는 PD 어레이(410)와, 상기 수광된 빛을 상기 PD 어레이(410)로 집광하기 위한 렌즈(400)를 포함하여 구 성된다.
도 4의(b)는 가시광 수광부로 수광된 빛이 렌즈의 측면에서 입사되고 있는 상황을 도시한다. 이 경우는 상기 도 1에서 예시한 빛이 렌즈와 수직으로 입사되는 상황과는 달리 렌즈를 통과하는 광이 PD 어레이의 중앙에 집중되지 않고 PD 어레이의 중앙 이외의 특정 부분에 집중될 수 있다. 또한 수광되는 광은 수광 각도에 따라 하나의 포토다이오드 또는 복수의 포토다이오드에 수광될 수 있다. 가시광 수신기는 상기 광을 수광한 하나의 포토다이오드 또는 복수의 포토다이오드로부터 출력된 전기 신호를 통해 수신된 데이터의 복원 작업을 수행하게 된다. 본 발명에서는 상기 PD 어레이가 렌즈로부터 입사되는 가시광을 수신할때 상기 입사광이 PD 어레이의 중앙에 집중되도록 PD 어레이의 위치를 제어하는 방식을 사용한다. 도 5를 참조하여 상기 PD 어레이의 제어 동작을 위한 가시광 수신기의 구성을 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 수신기의 블록 구성도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 수신기는 수광된 빛을 전기 신호로 광전변환하는 복수의 포토다이오드(500-1, 500-2, …, 500-n)와, 상기 포토다이오드(500-1, 500-2, …, 500-n)들이 배열된 포토다이오드 어레이(560)와 상기 포토다이오드 어레이(560)의 위치를 조정하는 제어 신호를 출력하는 위치 조정기(520)와, 상기 위치 조정기(520)의 제어 신호에 따라 상기 포토다이오드 어레이(560)의 위치를 조정하는 구동모터(510)와, 상기 각 포토다이오드(500-1, 500-2, …, 500-n)의 출력 값을 합산하는 합산기(530)와, 합산된 신호를 복조하 는 복조기(540)와, 복조된 신호를 복호화하는 복호화기(550)를 포함한다.
상기 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 수신기의 구성을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 신호 수신시 수광소자의 위치 조정 방법을 설명하기로 한다. 복수의 포토다이오드(500-1, 500-2, …, 500-n)에서 수신된 가시광 신호는 전기 신호로 광전변환되어 출력된다. 이후 위치 조정기(520)는 상기 포토다이오드(500-1, 500-2, …, 500-n)의 출력 값을 입력받고, 상기 각 포토다이오드들의 출력 값을 판단하여 가시광 수광률이 최대가 되도록 포토다이오드 어레이(560)의 위치를 조정하게 된다. 상기 위치조정동작을 수행하며 합산기(530)에서는 각 포토다이오드(500-1, 500-2, …, 500-n)의 출력 값들을 합산하고, 이후 복조기(540), 복호화기(550)에서 각각 복조, 복호화 과정을 수행한다.
상기 포토다이오드 어레이(560)의 위치 선정 방법을 상기 도 4를 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
렌즈(400)에 의해 집광된 빛은 PD 어레이(410)를 구성하고 있는 다수개의 포토다이오드 중 하나에 집중된다. 예를 들어 렌즈의 초점이 상기 도 4의 특정 포토다이오드(411)에 맺힌다면 수신된 광은 렌즈의 초점이 맺힌 포토다이오드(411)에 집중될 것이고 그 주변의 포토다이오드(412, 414, 415)에도 광이 일부 비추게 된다. 이 경우에 광이 집중된 포토다이오드(411)의 수신 전력이 최대가 될 것이고 주변 포토다이오드(412, 414, 415)의 수신 전력은 광이 집중된 포토다이오드(411)보다 상대적으로 적은 값이 될 것이다.
그러나 가시광 수신기가 최대의 수광 효율로 동작하는 것은 렌즈로부터 입 사된 가시광의 초점이 상기 PD 어레이의 중심(415)에 올 때이다. 따라서 상기 예에서는 초점이 수광소자 어레이의 중심(415)이 아닌 모서리(411)에 맺혀 있으므로 수광 효율 측면에서 최고의 상태는 아니다. 이 사실을 근거로 상기 위치 조정기(520)는 현재 포토다이오드의 출력값 중에서 최대값을 가진 포토다이오드의 PD 어레이(410) 내에서의 상대 위치를 알고 있으므로 렌즈의 초점이 중심에 오도록 PD 어레이(410)의 위치를 조정해 줄 수 있다. 또한 PD 어레이(410)의 위치를 제어하는 동안에도 각 포토다이오드 들은 계속해서 빛을 수광하고 있으므로 가시광 수신기의 작동에는 영향을 주지 않는다.
위치 조정기(520)에 의해 높은 수광 효율로 가시광 신호를 수신한 후에 상기 각 PD의 출력 값은 합산기(530)에 의해 합산된 후 복조기(540)로 입력되어 복조과정을 수행하고 이후 복호화기(550)로 입력되어 오류 정정 과정을 수행하게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 수신기의 수신 동작 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 가시광 통신 수신기가 수신 동작을 시작하면 610단계에서 가시광 통신 수신기의 포토다이오드(500-1, 500-2, …, 500-n)에서 가시광 신호를 수광한다. 620단계에서는 상기 가시광 통신 수신기의 위치 조정기(520)에서 각 포토다이오드(500-1, 500-2, …, 500-n)의 출력값을 비교하고, 630단계에서 상기 PD 어레이(560)의 위치 조정이 필요한지 판단한다. 상기 630단계에서 판단결과 PD 어레이(560)의 위치 조정이 필요하다고 판단되면, 640단계로 진행하여 렌즈를 통과하여 수신되는 가시광의 초점이 상기 PD 어레이(560)의 중심에 위치하도록 PD 어레이(560)의 위치를 조정하고, 650단계로 진행한다. 여기서 PD 어레이(560)의 위치 조정은 위치 조정기(520)에서 위치 조정 신호를 구동모터(510)로 출력하여 동작한다. 상기 630단계에서 판단결과 PD 어레이(560)의 위치 조정이 필요하지 않다고 판단되면, 바로 650단계로 진행하여 가시광 통신 수신기의 합산기(530)에서 각 포토다이오드의 출력값들을 합산하고, 복조기(540)에서 합산된 출력 값을 복조한다. 이후 660단계에서는 복호화기(550)에서 복호화 동작을 수행한다. 670단계에서 동작이 종료되는지 판단하여 종료되지 않으면 610단계로 진행하여 상기의 과정을 반복하고, 그렇지 않으면 종료한다.
도 7, 도8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 수신기의 PD 어레이의 위치 제어 동작시 가시광 수광부를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 7, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 PD 어레이의 위치 제어 동작을 설명하기로 한다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 수광부는 복수의 포토다이오드로 구성된 PD 어레이(720)와 렌즈(730)를 포함한다. 도 7에 도시한 바와 같이 가시광이 렌즈에 입사되는 입사각이 수직으로 입사되지 않고 비교적 작은 입사각으로 입사되는 경우에는 렌즈(730)에 의해서 수광된 빛이 특정 포토다이오드(710)에 집중된다. 이 경우에는 수신된 가시광의 일부가 PD 어레이(720) 밖으로 나갈 수 있기 때문에 전체 수광률은 떨어지게 된다.
본 발명은 본 발명의 특징에 따라 상기 설명한 위치 제어기(520)와 구동모터(510)를 이용하여 상기 PD 어레이(720)의 위치를 최적 위치로 제어한다. 도 8을 참조하면, 점선으로 표시된 PD 어레이(720)는 위치 제어기(520)에 의해 제어되기 전의 위치를 나타내고 실선으로 표시된 PD 어레이(720)는 위치 제어기(520)에 의해 제어된 후의 위치를 나타낸다. 따라서 도 8에 도시한 바와 같이, 처음 바깥쪽의 포토다이오드(710)에 집중되던 가시광은 PD 어레이(720)의 위치 이동에 의해 중앙에 위치한 포토다이오드(714)에 집중되게 된다.
상기 도 6의 630단계에서 위치 조정이 필요한지 판단하는 과정은 다음과 같다. 먼저 위치 조종기(520)는 출력 값이 가장 큰 포토다이오드를 렌즈의 초점이 맺힌 포토다이오드로 판단한다. 만일 초점이 맺힌 포토다이오드의 물리적인 위치가 중앙이 아니라면, 상기 위치 조종기(520)는 PD 어레이(720)에 속해 있는 포토다이오드들 중에서 출력값이 최대인 포토다이오드를 모니터링하여, 상기 출력값이 최대인 포토다이오드와, PD 어레이(720)의 중심부에 위치한 포토다이오드 간의 위치 차이를 계산하게 된다. 상기 도 7A를 예를 들어 설명하면, 렌즈의 초점이 포토다이오드(710)에 맺힌 경우에는 수신하는 광의 초점이 중앙 포토다이오드(714)로 올 수 있도록 PD 어레이를 위치 이동시켜야 한다. 따라서 상기 예의 경우에는 위치 조종기(510)는 PD 어레이(720)의 위치를 좌로 하나의 포토다이오드 폭만큼, 위로 하나의 포토다이오드 폭만큼 이동하도록 하는 제어신호를 구동모터로 전송한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 신호의 수신 방법을 사용하여 수광소자의 수광 효율이 최대가 될 수 있도록 수광소자 배열의 위치를 조정하여, 수신광의 입사각도에 상관없이 항상 최대의 수광 효율로 가시광 신호를 수신할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 시스템에서 가시광 신호 수신 방법 및 장치의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명 의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.
도 1은 일반적인 가시광 통신 수신기의 가시광 수광부를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 일반적인 가시광 통신 수신기의 개략적인 블록 구성도
도 3은 일반적인 가시광 통신 수신기의 수신 동작 흐름도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 수신기의 가시광 수광부를 개략적으로 도시한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 수신기의 블록 구성도
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 수신기의 수신 동작 흐름도
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 수신기의 가시광 수광부를 개략적으로 도시한 도면
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 수신기의 포토다이오드 어레이의 위치 제어 동작시 가시광 수광부를 개략적으로 도시한 도면

Claims (8)

  1. 가시광 통신 시스템(Visible Light Communication)에서 가시광 수신 장치에 있어서,
    수신한 광신호를 전기 신호로 변환하는 포토다이오드 어레이와,
    상기 포토다이오드 어레이에 위치한 각 포토다이오드의 출력 강도를 바탕으로 상기 포토다이오드 어레이의 위치를 조정하기 위한 제어 신호를 출력하는 위치 조정기와,
    상기 위치 조정기에서 출력된 제어 신호에 따라 상기 포토다이오드 어레이의 위치를 조정하는 구동 모터와,
    상기 이득치를 곱한 각 포토다이오드의 출력 값들을 합산하는 합산기를 포함함을 특징으로 하는 가시광 수신 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 포토다이오드 어레이는 복수의 포토다이오드가 평면 형태로 배열되어 구성되는 것을 특징으로 하는 가시광 수신 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 포토다이오드 어레이는 각 포토다이오드가 독립적으로 작동하는 것을 특징으로 하는 가시광 수신 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 위치 조정기는 상기 포토다이오드 어레이에 위치하 는 각 포토다이오드의 출력값을 입력받는 것을 특징으로 하는 가시광 수신 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 위치 조정기는 상기 포토다이오드 어레이에 비추는 가시광의 초점이 상기 포토다이오드 어레이의 중심에 위치하도록 상기 포토다이오드 어레이의 위치를 제어하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 가시광 수신 장치.
  6. 가시광 통신 시스템(Visible Light Communication)에서 가시광 신호 수신 방법에 있어서,
    가시광 통신 수신기에서 포토다이오드 어레이를 통해 가시광 신호를 수신하는 과정과,
    상기 포토다이오드 어레이에 위치한 각 포토다이오드의 출력 강도를 바탕으로 상기 포토다이오드 어레이의 위치 조정이 필요한지 판단하는 과정과,
    상기 포토다이오드 어레이의 위치 조정이 필요한 경우, 상기 포토다이오드 어레이의 위치를 조정하는 과정과,
    상기 각 포토다이오드의 출력 값들을 합산하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템에서 가시광 수신 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 포토다이오드 어레이의 위치 조정이 필요한지 판단하는 과정은,
    상기 포토다이오드 어레이에 위치한 포토다이오드들 중에서 출력 강도가 가장 큰 포토다이오드가 상기 포토다이오드 어레이의 중앙에 위치한 포토다이오드가 아닌 경우, 위치 조정이 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템에서 가시광 수신 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 포토다이오드 어레이의 위치 조정이 필요한 경우, 상기 포토다이오드 어레이에 수신되는 가시광의 초점이 상기 포토다이오드 어레이의 중심에 위치하도록 상기 포토다이오드 어레이의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 가시광 수신 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100768774B1 (ko) * 2006-07-10 2007-10-19 삼성전자주식회사 다중 주파수 밴드 안테나를 구비하는 이동 통신 단말기
KR20120016751A (ko) * 2010-08-17 2012-02-27 엘지전자 주식회사 공기조화시스템

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103368646A (zh) * 2012-04-01 2013-10-23 深圳光启创新技术有限公司 基于时分多址的可见光通信接收装置
US20140161466A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-12 Nabeel Agha Riza Multiple mode wireless data link design for robust energy efficient operation
CN103580759B (zh) * 2013-11-14 2016-05-18 中国科学院半导体研究所 一种全自动跟踪光源的可见光通信接收装置
US9571192B2 (en) * 2014-05-21 2017-02-14 Space Photonics, Inc. Simultaneous multi-channel optical communications system with beam pointing, switching, and tracking using moving focal plane devices
EP3542472B1 (en) * 2016-11-16 2020-04-15 Signify Holding B.V. A receiver, method, terminal device, light transmissive structure and system for visible light communication
US10756815B2 (en) * 2017-08-24 2020-08-25 Molex, Llc Free space optical data transmission using photodetector array
JP6869383B2 (ja) * 2018-01-29 2021-05-12 三菱電機株式会社 通信システム
DE102018217148A1 (de) * 2018-10-08 2020-04-09 Osram Gmbh Beleuchtungssystem mit vlc-datenübertragung und verfahren
EP4052390A1 (en) * 2019-10-31 2022-09-07 Technische Universiteit Eindhoven An optical wireless communication receiver with large photodetector surface area, large field of view and high bandwidth
US11909439B2 (en) 2021-04-23 2024-02-20 SA Photonics, Inc. Wavefront sensor with inner detector and outer detector

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5007737A (en) * 1988-11-01 1991-04-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Programmable detector configuration for Fraunhofer diffraction particle sizing instruments
US5146258A (en) * 1990-12-24 1992-09-08 Eastman Kodak Company Multiple photodiode array for light metering
US5790291A (en) * 1995-12-07 1998-08-04 Lucent Technologies Inc. Beam steering and tracking of laser communication links by dual-quadrant tracker and photodiode assembly
US5953146A (en) * 1997-01-30 1999-09-14 At&T Corp. Method and apparatus for tracking alignment in wireless optical communications
US6154297A (en) * 1997-03-19 2000-11-28 At&T Corp Optical transceiver using common optical path for transmission and reception
US6941076B1 (en) * 2001-05-16 2005-09-06 Terabeam Corporation Tone modulation for out-of-band communication in a free-space optical communication link
US6507685B1 (en) * 2001-09-20 2003-01-14 Capella Photonics, Inc. Method and apparatus for servo-based spectral array alignment in optical systems
US6804422B1 (en) * 2001-12-05 2004-10-12 Terabeam Corporation Integrated optic component for binocular FSO transceiver
EP1401125A3 (en) * 2002-09-20 2006-05-31 Victor Company of Japan, Ltd. Optical wireless communication system
GB0408122D0 (en) * 2004-04-13 2004-05-19 Koninkl Philips Electronics Nv Improvements relating to reception in optical networks

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100768774B1 (ko) * 2006-07-10 2007-10-19 삼성전자주식회사 다중 주파수 밴드 안테나를 구비하는 이동 통신 단말기
KR20120016751A (ko) * 2010-08-17 2012-02-27 엘지전자 주식회사 공기조화시스템

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