KR102745401B1 - Apparatus and method for optical wireless communication based on fft, m-ary frequency shift keying and full spectrum led - Google Patents
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Abstract
본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 신호 수신 장치는 풀 스펙트럼 LED로부터 전송된 풀 스펙트럼 광 신호를 수신하여 영상을 생성하는 풀 스펙트럼 카메라, 적어도 하나의 프로세서 및 프로세서와 전기적으로 연결되고, 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고, 메모리는 프로세서를 통해 실행될 때 프로세서가, 풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원을 촬영한 카메라의 센서 신호에 기반하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성하고, 이미지 프레임에서 광원이 촬영된 영역으로부터 레벨 변화 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하고, FSK 변조 신호를 푸리에 변환한 후 주파수를 추출하여 복수의 대역으로 구분하고, 복수의 대역으로 구분된 FSK 변조 신호를 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 주파수에 기반하여 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 각 대역 별 데이터 스트림을 생성하고, 각 대역 별 데이터 스트림을 병합하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, an optical signal receiving device includes a full-spectrum camera which receives a full-spectrum optical signal transmitted from a full-spectrum LED to generate an image, at least one processor, and a memory which is electrically connected to the processor and stores at least one code executed by the processor, wherein the memory may store a code which, when executed through the processor, causes the processor to generate an image frame including all of light information of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band based on a sensor signal of a camera which has photographed a light source including the full-spectrum LED, extract level change information from an area where the light source has been photographed in the image frame to generate an FSK modulation signal, perform a Fourier transform on the FSK modulation signal and then extract a frequency to divide the FSK modulation signal into a plurality of bands, demodulate the FSK modulation signal divided into the plurality of bands using an M-FSK (Mary-Frequency Shift Keying) method based on a preset bit-frequency mapping table and frequency to generate a data stream for each band, and merge the data streams for each band.
Description
본 개시는 신호를 풀 스펙트럼(full spectrum) LED 및 M-FSK(M-ary Frequency Shift Keying)에 기반한 광학 무선 통신으로 전송하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a device and method for transmitting a signal using full spectrum LED and optical wireless communication based on M-FSK (M-ary Frequency Shift Keying).
이하에서 기술되는 내용은 본 발명의 실시 예와 관련되는 배경 정보를 제공할 목적으로 기재된 것일 뿐이고, 기술되는 내용들이 당연하게 종래기술을 구성하는 것은 아니다. The contents described below are described only for the purpose of providing background information related to embodiments of the present invention, and the contents described do not necessarily constitute prior art.
최근 백열전구와 형광등과 같은 조명이 반도체 LED(Light Emitting Diode) 조명으로 교체되는 인프라를 이용하여 가시광 파장에 통신기능을 부가한 무선 통신 기술인 가시광 통신(Visible Light Communication; VLC) 기술이 활발히 연구되고 있다.Recently, Visible Light Communication (VLC) technology, a wireless communication technology that adds communication functions to visible light wavelengths, is being actively studied by utilizing the infrastructure in which lighting such as incandescent bulbs and fluorescent lamps are being replaced with semiconductor LED (Light Emitting Diode) lighting.
또한, 일반 스마트 폰, 자동차 카메라 등의 사용자 디바이스에 장착된 카메라를 이용하여 수신한 가시광 통신 신호를 복조하는 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication: OCC) 기술도 개발되고 있다.Additionally, optical camera communication (OCC) technology is being developed to demodulate visible light communication signals received using cameras mounted on user devices such as general smartphones and car cameras.
사용자 디바이스에 장착된 카메라는 글로벌 셔터(Global shutter) 방식 또는 롤링 셔터(Rolling shutter) 방식으로 광원을 촬영할 수 있다.The camera mounted on the user device can capture light sources using either a global shutter or a rolling shutter method.
선행기술 1은 롤링 셔터(Rolling-shutter) 방식의 카메라에 기반하여 카메라 기반 M-FSK 방식에 의해 통신하는 기술을 개시하고 있으나, 일반적인 M-FSK 방식은 하나의 광원에서 동일한 시간에 하나의 주파수만 이용할 수 있으므로 고속 데이터의 전송에 어려운 점이 있다.
선행기술 2는 CSK(Color Shift Keying) 방식에 의해 통신하는 기술을 개시하고 있으나, 일반적인 CSK 방식은 수신 장치에서 수신 환경에 의존적인 색상의 인식에 따라 에러의 확률이 높고, 이를 복구할 별도의 기술이 필요한 문제점이 있다. 또한, 포토 디텍터(Photo Detector)에 기반한 CSK 신호 수신 장치는 송신 장치와의 거리가 멀어지는 경우 환경광의 영향으로 신호를 인식하기 어려운 문제점이 있다.
본 개시의 일 실시 예는 풀 스펙트럼 LED에 기반한 광학 무선 통신에 있어서 고속으로 데이터를 전송 가능한 장치 및 방법을 제공한다. One embodiment of the present disclosure provides a device and method capable of transmitting data at high speed in optical wireless communication based on full spectrum LEDs.
본 개시의 다른 실시 예는 풀 스펙트럼 LED에 기반하여 전송된 M-FSK 변조 광 신호를 용이한 구성으로 복조 가능한 장치 및 방법을 제공한다.Another embodiment of the present disclosure provides an apparatus and method capable of easily demodulating a transmitted M-FSK modulated optical signal based on a full spectrum LED.
본 개시의 다른 실시 예는 풀 스펙트럼 LED에 기반한 광학 무선 통신에 있어서 왈시(Walsh) 부호화에 기반하여 안정적으로 데이터를 전송 가능한 장치 및 방법을 제공한다. Another embodiment of the present disclosure provides a device and method capable of stably transmitting data based on Walsh coding in optical wireless communication based on full spectrum LEDs.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.The purpose of the present invention is not limited to the tasks mentioned above, and other purposes and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. In addition, it will be understood that the purposes and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 신호 수신 방법은 풀 스펙트럼 대역을 촬영 가능한 롤링 셔터 기반의 카메라를 포함하는 광학 신호 수신 장치의 프로세서가 각 단계의 적어도 일부를 수행하는 광학 신호 수신 방법으로서, 풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원을 촬영한 카메라의 센서 신호에 기반하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성하는 단계, 이미지 프레임에서 광원이 촬영된 영역으로부터 레벨 변화 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하는 단계, FSK 변조 신호를 푸리에 변환한 후 주파수를 추출하여 복수의 대역으로 구분하는 단계 및 복수의 대역으로 구분된 FSK 변조 신호를 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 주파수에 기반하여 각각 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 각 대역 별 데이터 스트림을 생성하고, 각 대역 별 데이터 스트림을 병합하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, an optical signal receiving method is provided, in which a processor of an optical signal receiving device including a rolling shutter-based camera capable of photographing a full-spectrum band performs at least a part of each step, the method including: a step of generating an image frame including information of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band based on a sensor signal of a camera that photographs a light source including a full-spectrum LED; a step of extracting level change information from an area in the image frame where the light source is photographed to generate an FSK modulation signal; a step of extracting a frequency after Fourier transforming the FSK modulation signal to divide it into a plurality of bands; and a step of demodulating the FSK modulation signal divided into the plurality of bands using a Mary-Frequency Shift Keying (M-FSK) method based on a preset bit-frequency mapping table and frequency to generate a data stream for each band, and a step of merging the data streams for each band.
본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 신호 수신 장치는 풀 스펙트럼 LED로부터 전송된 풀 스펙트럼 광 신호를 수신하여 영상을 생성하는 풀 스펙트럼 카메라, 적어도 하나의 프로세서 및 프로세서와 전기적으로 연결되고, 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고, 메모리는 프로세서를 통해 실행될 때 프로세서가, 풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원을 촬영한 카메라의 센서 신호에 기반하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성하고, 이미지 프레임에서 광원이 촬영된 영역으로부터 레벨 변화 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하고, FSK 변조 신호를 푸리에 변환한 후 주파수를 추출하여 복수의 대역으로 구분하고, 복수의 대역으로 구분된 FSK 변조 신호를 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 주파수에 기반하여 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 각 대역 별 데이터 스트림을 생성하고, 각 대역 별 데이터 스트림을 병합하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, an optical signal receiving device includes a full-spectrum camera which receives a full-spectrum optical signal transmitted from a full-spectrum LED to generate an image, at least one processor, and a memory which is electrically connected to the processor and stores at least one code executed by the processor, wherein the memory may store a code which, when executed through the processor, causes the processor to generate an image frame including all of light information of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band based on a sensor signal of a camera which has photographed a light source including the full-spectrum LED, extract level change information from an area where the light source has been photographed in the image frame to generate an FSK modulation signal, perform a Fourier transform on the FSK modulation signal and then extract a frequency to divide the FSK modulation signal into a plurality of bands, demodulate the FSK modulation signal divided into the plurality of bands using an M-FSK (Mary-Frequency Shift Keying) method based on a preset bit-frequency mapping table and frequency to generate a data stream for each band, and merge the data streams for each band.
본 개시의 실시 예에 따른 신호 전송 장치 및 방법은 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 전 대역을 활용하여 M-FSK 변조된 신호를 전송함으로써, 광학 무선 통신에서 데이터 전송 속도를 향상시킬 수 있다.A signal transmission device and method according to an embodiment of the present disclosure can improve a data transmission speed in optical wireless communication by transmitting an M-FSK modulated signal by utilizing the entire band of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band.
본 개시의 실시 예에 따른 신호 전송 장치 및 방법은 풀 스텍트럼 대역으로 광학 통신 기술을 통해 전송된 M-FSK 변조 신호를 용이한 구성으로 복조할 수 있다.A signal transmission device and method according to an embodiment of the present disclosure can easily demodulate an M-FSK modulated signal transmitted through an optical communication technology in a full spectrum band.
본 개시의 실시 예에 따른 신호 전송 장치 및 방법은 왈시 코드에 기반하여 M-FSK 변조 신호를 광학 무선 통신의 풀 스펙트럼 대역으로 안정적으로 전송할 수 있다.A signal transmission device and method according to an embodiment of the present disclosure can stably transmit an M-FSK modulated signal based on a Walsh code over the full spectrum band of optical wireless communication.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 송신 장치 및 신호 수신 장치의 통신을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 송신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 데이터 스트림의 패킷의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신을 위해 M-FSK 변조에 사용되는 주파수를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신에서 M-FSK 변조 신호에 기반하여 광 변조 신호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 송신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신으로 수신한 광 신호를 복조하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 9 및 도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신으로 수신한 광 신호를 복조하는 실시 예를 설명하는 도면이다.
도 11은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 송신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 12는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 송신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 13은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 14는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 수신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 15는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 푸리에 변환에 기반한 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 16은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 푸리에 변환에 기반한 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 수신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 17은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 대역 패스 필터에 기반한 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 18은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 대역 패스 필터에 기반한 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 수신된 광 신호를 복조하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 19는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 대역 패스 필터에 기반한 풀 스펙트럼 광학 무선 통신의 신호 수신 방법을 도시한 흐름도이다.FIG. 1 is a schematic diagram illustrating communication of a signal transmitting device and a signal receiving device of full spectrum optical wireless communication according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a signal transmission device for full spectrum optical wireless communication according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 3 is a diagram illustrating one embodiment of a packet of a data stream according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 4 is a diagram illustrating frequencies used for M-FSK modulation for full spectrum optical wireless communication according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 5 is a diagram for explaining a method for generating an optical modulation signal based on an M-FSK modulation signal in a full spectrum optical wireless communication according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a signal transmission method of full spectrum optical wireless communication according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a signal receiving device for full spectrum optical wireless communication according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a method for demodulating an optical signal received via full spectrum optical wireless communication according to one embodiment of the present disclosure.
FIGS. 9 and 10 are diagrams illustrating an example of demodulating an optical signal received by full spectrum optical wireless communication according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a signal transmission device for full spectrum optical wireless communication according to another embodiment of the present disclosure.
FIG. 12 is a flowchart illustrating a signal transmission method of full spectrum optical wireless communication according to another embodiment of the present disclosure.
FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of a signal receiving device for full spectrum optical wireless communication according to another embodiment of the present disclosure.
FIG. 14 is a flowchart illustrating a signal receiving method of full spectrum optical wireless communication according to another embodiment of the present disclosure.
FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of a signal receiving device for full spectrum optical wireless communication based on Fourier transform according to another embodiment of the present disclosure.
FIG. 16 is a flowchart illustrating a signal receiving method of full spectrum optical wireless communication based on Fourier transform according to another embodiment of the present disclosure.
FIG. 17 is a block diagram showing the configuration of a signal receiving device for full spectrum optical wireless communication based on a band pass filter according to another embodiment of the present disclosure.
FIG. 18 is a diagram illustrating a method for demodulating a received optical signal of full spectrum optical wireless communication based on a band pass filter according to another embodiment of the present disclosure.
FIG. 19 is a flowchart illustrating a signal receiving method of full spectrum optical wireless communication based on a band pass filter according to another embodiment of the present disclosure.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the attached drawings. Regardless of the drawing symbols, identical or similar components will be given the same reference numerals and redundant descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and "part" used for components in the following description are assigned or used interchangeably only for the convenience of writing the specification, and do not have distinct meanings or roles in themselves. In addition, when describing embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a specific description of a related known technology may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the attached drawings are only intended to facilitate easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical ideas disclosed in this specification are not limited by the attached drawings, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only to distinguish one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When it is said that a component is "connected" or "connected" to another component, it should be understood that it may be directly connected or connected to that other component, but that there may be other components in between. On the other hand, when it is said that a component is "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there are no other components in between.
도 1을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼에 기반한 광학 무선 통신의 신호 송신 장치 및 신호 수신 장치 사이의 통신을 설명한다.Referring to FIG. 1, communication between a signal transmitting device and a signal receiving device of optical wireless communication based on a full spectrum according to one embodiment of the present disclosure is described.
도 1을 참조하면, 신호 송신 장치(100)는 데이터를 입력 받아 M-FSK에 기반하여 변조하고 이를 다시 적외선(IR) 대역, 가시광선(VL) 대역 및 자외선(UV) 대역을 모두 포함하는 광 신호로 변조한 전송 신호를 적외선 대역, 가시광선 대역 및 적외선 대역의 스펙트럼을 모두 지원하는 풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원부(130)를 통하여 풀 스펙트럼 광 신호로 전송하도록 구성될 수 있다. 데이터는 도 2 내지 5를 참조하여 설명하는 것처럼, 신호 송신 장치(100)는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역으로 광 변조 신호를 송신하기 위한 M-FSK(M-ary Frequency Shift Keying) 변조 신호를 각각 생성하기 위하여, 입력된 데이터를 해당 대역에 대응하도록 복수의 채널로 분리하여 입력한 후, 이를 각 채널에서 각각 변조할 수 있다. Referring to FIG. 1, the signal transmission device (100) may be configured to receive data, modulate it based on M-FSK, modulate it again into an optical signal including an infrared (IR) band, a visible light (VL) band, and an ultraviolet (UV) band, and transmit the modulated transmission signal as a full-spectrum optical signal through a light source unit (130) including a full-spectrum LED that supports the spectrums of the infrared band, the visible light band, and the infrared band. As described with reference to FIGS. 2 to 5, the signal transmission device (100) may separate the input data into a plurality of channels corresponding to the corresponding bands, input the same, and then modulate each channel in order to generate an M-FSK (M-ary Frequency Shift Keying) modulation signal for transmitting an optical modulation signal in the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet light band, respectively.
본 명세서에서는, 별도의 기재가 없는 한 송신 및 수신되는 광 신호는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 적외선 대역의 스펙트럼을 모두 포함하는 풀 스펙트럼 광 신호를 전제로 하여 설명한다.In this specification, unless otherwise stated, the transmitted and received optical signals are described as full spectrum optical signals including the spectrum of the infrared band, the visible light band, and the infrared band.
신호 전송 장치(100)는 데이터를 복수의 대역의 M-FSK 방식으로 변조하기 위하여, 데이터를 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 3개의 채널로 분리한 후, 채널 별 데이터를 각각 M-FSK 방식으로 변조할 수 있다.The signal transmission device (100) can modulate data in the M-FSK manner of multiple bands by separating the data into three channels corresponding to optical modulation signals of the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet band, and then modulating data for each channel in the M-FSK manner.
신호 전송 장치(100)는 3개의 채널에서 각각 변조한 복수의 FSK 변조 신호를 합성한 신호에 기반하여 광 변조 신호를 생성할 수 있다. 아래에서 도 5에 기반하여 자세히 설명한다.The signal transmission device (100) can generate an optical modulation signal based on a signal synthesized by modulating multiple FSK modulation signals respectively in three channels. This will be described in detail below based on FIG. 5.
신호 전송 장치(100)는 광 변조 신호에 따라 풀 스펙트럼 대역에서 발광하도록 풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원부(130)를 제어함으로써 광 변조 신호를 풀 스펙트럼 대역의 광 신호로 전송할 수 있다.The signal transmission device (100) can transmit the light modulation signal as an optical signal of a full spectrum band by controlling a light source unit (130) including a full spectrum LED to emit light in a full spectrum band according to an optical modulation signal.
신호 수신 장치(200)는 풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원부(130)를 촬영한 풀 스펙트럼 영역을 모두 센싱할 수 있는 롤링 셔터 기반의 카메라(210)의 센서 신호에 기반하여 생성한 도 10과 같은 스트립(strip) 이미지 프레임으로부터 펄스 형태의 FSK 변조 신호를 생성하고(220), M-FSK 디코더(230)가 FSK 변조 신호로부터 주파수를 추출한 후 이를 M-FSK에 기반하여 복조함으로써 데이터를 생성할 수 있다. A signal receiving device (200) generates a pulse-shaped FSK modulation signal (220) from a strip image frame, such as that shown in FIG. 10, based on a sensor signal of a rolling shutter-based camera (210) capable of sensing the entire full spectrum region photographed by a light source unit (130) including a full spectrum LED, and an M-FSK decoder (230) can generate data by extracting a frequency from the FSK modulation signal and then demodulating it based on M-FSK.
카메라(210)는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역에서 각각 센서 신호를 출력하고 이미지 프레임을 생성할 수 있는 적외선 대역 카메라, 가시광선 대역 카메라 및 자외선 대역 카메라를 포함하는 복수의 카메라이거나, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역을 각각 분할된 센서 영역에서 동일한 시간에 센싱하는 단일한 카메라 이거나, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역을 동일한 센서 영역에서 필터 처리 등을 통하여 다른 시간에 센싱하는 단일한 카메라일 수 있다.The camera (210) may be a plurality of cameras including an infrared band camera, a visible light band camera and an ultraviolet band camera, which can output sensor signals and generate image frames in an infrared band, a visible light band and an ultraviolet band, respectively, or a single camera that senses the infrared band, the visible light band and the ultraviolet band in separate sensor areas at the same time, or a single camera that senses the infrared band, the visible light band and the ultraviolet band in the same sensor area at different times through filter processing or the like.
신호 수신 장치(200)는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 각 센서 신호에 기반한 이미지 프레임에서 광원 영역을 결정하고 광원 영역의 이미지 프레임에서 FSK 변조 신호를 추출할 수 있다. 이미지 프레임은 스트립 형태로 광원(130)의 광 변조 신호가 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 각 센서에 각각 센싱된 스트립 형태의 이미지 프레임일 수 있다. The signal receiving device (200) can determine a light source area in an image frame based on each sensor signal of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet light band, and extract an FSK modulation signal from the image frame of the light source area. The image frame can be a strip-shaped image frame in which the light modulation signal of the light source (130) is sensed by each sensor of the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet light band.
신호 수신 장치(200)는 스트립 이미지 프레임에 기반해 FSK 변조 신호를 생성하고, 프리앰블(preamble) 및 페이로드(payload)에 해당하는 부분의 각각 온 레벨(On-level) 또는 오프 레벨(Off-level)의 길이와 카메라의 셔터 스피드를 고려하여 FSK 변조 신호의 주파수를 추출할 수 있다. 신호 수신 장치(200)는 추출된 주파수 및 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 FSK 변조 신호를 M-FSK 방식으로 복조하고 데이터 스트림을 생성할 수 있다.The signal receiving device (200) can generate an FSK modulation signal based on a strip image frame, and extract a frequency of the FSK modulation signal by considering the length of an on-level or an off-level of each portion corresponding to a preamble and a payload and the shutter speed of a camera. The signal receiving device (200) can demodulate the FSK modulation signal in an M-FSK manner based on the extracted frequency and a preset bit-frequency mapping table, and generate a data stream.
도 2를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치의 구성을 설명한다.Referring to FIG. 2, a configuration of a signal transmission device according to an embodiment of the present disclosure is described.
도 2를 참조하면, 신호 전송 장치(100)는 풀 스펙트럼 M-FSK 인코더, 시리얼 투 패러럴(S2P) 변환부, 프리앰블 삽입부, 풀 스펙트럼 변조부(full spectrum modulator)(113)를 포함하는 변조부(110) 및 풀 스펙트럼 LED 광원을 포함하는 통신 채널인 광원부(130)를 제어하는 제어부(120)를 포함할 수 있고, 클럭(clock) 신호를 발생시키는 클럭 제너레이터를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a signal transmission device (100) may include a modulation unit (110) including a full spectrum M-FSK encoder, a serial-to-parallel (S2P) converter, a preamble insertion unit, a full spectrum modulator (113), and a control unit (120) that controls a light source unit (130) that is a communication channel including a full spectrum LED light source, and may include a clock generator that generates a clock signal.
일 실시 예에서, 데이터 스트림은 전송하고자 하는 신호를 바이너리 신호로 변조한 패킷일 수 있다. 변조부는 FEC(Forward Error Correction) 인코더, 프리앰블 삽입부, 입력 데이터를 바이너리 신호로 변조하는 바이너리 변조부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the data stream may be a packet that modulates a signal to be transmitted into a binary signal. The modulation unit may include an FEC (Forward Error Correction) encoder, a preamble insertion unit, and a binary modulation unit that modulates input data into a binary signal.
일 실시 예에서, 풀 스펙트럼 M-FSK 변조부(110)는 바이너리 신호가 패킷 형태로 구성된 데이터 스트림을 풀 스펙트럼 데이터 신호로 변조할 수 있다. 아래에서는, 풀 스펙트럼 M-FSK 변조부(110) 가 바이너리 신호인 데이터 스트림을 풀 스펙트럼 데이터 신호로 변조하는 것으로 전제하여 설명한다.In one embodiment, the full spectrum M-FSK modulator (110) can modulate a data stream in which a binary signal is configured in the form of a packet into a full spectrum data signal. In the following, it is assumed that the full spectrum M-FSK modulator (110) modulates a data stream which is a binary signal into a full spectrum data signal.
일 실시 예에서, 풀 스펙트럼 M-FSK 변조부(110)는 바이너리 신호를 라인 코딩(Line Coding)하여 이진 데이터 신호를 생성할 수 있다. 라인 코딩은 입력 비트 0을 00으로 출력하고, 입력 비트 1을 01로 출력하는 변조일 수 있다.In one embodiment, the full spectrum M-FSK modulation unit (110) may generate a binary data signal by line coding a binary signal. Line coding may be a modulation that outputs input bit 0 as 00 and
데이터 스트림은 전송하고자 하는 데이터에 해당하는 페이로드(payload), 헤더에 해당하는 프리앰블(preamble)을 포함한 패킷일 수 있다.A data stream can be a packet containing a payload corresponding to the data to be transmitted and a preamble corresponding to the header.
일 실시 예에서, 신호 전송 장치(100)는 패킷에 시퀀스 넘버(Sequence Number)를 포함할 수 있으며, 시퀀스 넘버는 연속한 데이터 패킷에 대해 연속한 번호로 할당될 수 있고, 시퀀스 넘버는 일정한 번호(비트들일 수 있다)를 순서대로 반복하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 시퀀스 넘버는 첫 패킷은 00, 두 번째 패킷은 01, 세번째 패킷은 다시 00일 수 있다. 신호 수신 장치(200)는 시퀀스 넘버를 통해 패킷의 중복 여부를 판단할 수 있다.In one embodiment, the signal transmission device (100) may include a sequence number in the packet, and the sequence number may be assigned as a consecutive number for consecutive data packets, and the sequence number may be used by repeating a certain number (which may be bits) in sequence. For example, the sequence number may be 00 for the first packet, 01 for the second packet, and 00 again for the third packet. The signal reception device (200) may determine whether the packet is duplicated through the sequence number.
도 3을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 M-FSK 변조부(110)에 입력되는 패킷 구조의 일 부분을 설명한다. 다른 실시 예에서, 풀 스펙트럼 M-FSK 변조부(110)는 입력된 데이터 신호를 도 3과 같은 패킷의 일부로 변환하여 구성할 수 있다.Referring to FIG. 3, a portion of a packet structure input to a full spectrum M-FSK modulation unit (110) according to one embodiment of the present disclosure is described. In another embodiment, the full spectrum M-FSK modulation unit (110) may convert an input data signal into a portion of a packet such as FIG. 3.
입력 데이터 신호를 변환한 패킷들은 복수의 데이터 패킷들(i-1, i, i+1)을 포함할 수 있다. The packets converted from the input data signal may include multiple data packets (i-1, i, i+1).
복수의 데이터 패킷들(i-1, i, i+1)은 각각 복수의 데이터 서브 패킷들(예를 들어, 데이터 패킷(i)는 데이터 서브 패킷들(i1, i2, i3)을 포함하고, 각 데이터 서브 패킷은 입력 데이터의 부분에 대응하는 정보 비트들로 구성된 페이로드를 포함할 수 있다. Each of the plurality of data packets (i-1, i, i+1) may include a plurality of data sub-packets (e.g., data packet (i) may include data sub-packets (i1, i2, i3), and each data sub-packet may include a payload composed of information bits corresponding to a portion of input data).
일 실시 예에서, 수신 측 카메라의 가변적인 프레임 레이트(frame rate)로 인한 패킷 누락을 방지하기 위해, 하나의 데이터 패킷에 포함된 복수의 데이터 서브 패킷들은 동일한 정보 비트들로 구성된 동일한 페이로드를 포함할 수 있다. 즉, 동일한 페이로드가 중복하여 신호 수신 장치(200)로 전송될 수 있다.In one embodiment, to prevent packet loss due to variable frame rate of the receiving camera, multiple data subpackets included in one data packet may include the same payload consisting of the same information bits. That is, the same payload may be transmitted to the signal receiving device (200) in a redundant manner.
신호 수신 장치(200)의 롤링 셔터 기반의 카메라는 풀 스펙트럼LED 광원의 점멸을 서로 다른 시간에 연속적으로 복수 회 촬영하고, 각 촬영한 신호를 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에 저장하여 스트립 형태의 이미지 프레임을 생성한다. 이 때, 카메라의 프레임 레이트는 디바이스의 설정 등에 따라 가변적이거나 또는 데이터 패킷 전송률에 비해 낮을 수 있다. 따라서, 신호 송신 장치(100)는 롤링 카메라의 프레임 레이트 한계로 인한 패킷 수신의 누락을 방지하기 위해 동일한 페이로드를 포함하는 데이터 서브 패킷을 중복으로 포함하도록 데이터 패킷을 구성할 수 있다. 즉, 데이터 서브 패킷들(i1, i2, i3)는 동일한 페이로드를 포함할 수 있다.A rolling shutter-based camera of the signal receiving device (200) sequentially captures multiple shots of the flashing of a full-spectrum LED light source at different times, and stores each captured signal in one column or row of an image sensor to generate a strip-shaped image frame. At this time, the frame rate of the camera may be variable or lower than the data packet transmission rate depending on the settings of the device, etc. Therefore, the signal transmitting device (100) may configure a data packet to include data subpackets including the same payload repeatedly in order to prevent packet reception omission due to the frame rate limit of the rolling camera. That is, the data subpackets (i1, i2, i3) may include the same payload.
일 실시 예에서, 신호 수신 장치(200)에서 패킷 누락을 감지하거나 중복된 패킷의 구분을 위해서 신호 전송 장치(100)는 각각의 데이터 패킷 또는 데이터 서브 패킷에 시퀀스 넘버(Sequence Number)를 부여할 수 있으며, 시퀀스 넘버는 연속한 데이터 패킷에 대해 연속한 번호로 할당될 수 있다. In one embodiment, in order to detect packet loss or distinguish duplicate packets in the signal receiving device (200), the signal transmitting device (100) may assign a sequence number to each data packet or data subpacket, and the sequence number may be assigned as a consecutive number for consecutive data packets.
일 실시 예에서, 각각의 데이터 서브 패킷(i1, i2, i3)은 해당 데이터 패킷(i)의 시퀀스 넘버 및 해당 데이터 패킷(i)에 할당된 정보 비트들인 동일한 페이로드를 포함할 수 있다. In one embodiment, each data subpacket (i1, i2, i3) may contain the same payload, which is a sequence number of the corresponding data packet (i) and information bits assigned to the corresponding data packet (i).
일 실시 예에서, 시퀀스 넘버는 패킷의 전단에 삽입되거나, 다른 실시 예에서 패킷의 전단 및 후단 양쪽에 삽입될 수 있다. 시퀀스 넘버가 패킷의 전단 및 후단 양쪽에 삽입되는 경우, 신호 수신 장치(200)는 촬영한 이미지 프레임 한 장에서 프리앰블 한 개를 발견하는 경우 프리앰블 전 후의 시퀀스 넘버를 고려하여 포워드 디코딩(forward decoding) 및 백워드 디코딩(backward decoding)으로 패킷을 구성할 수 있다. In one embodiment, the sequence number may be inserted into the front of the packet, or in another embodiment, may be inserted into both the front and back of the packet. When the sequence number is inserted into both the front and back of the packet, the signal receiving device (200) may, when it finds one preamble in one captured image frame, configure the packet by forward decoding and backward decoding by considering the sequence numbers before and after the preamble.
일 실시 예에서, 변조된 패킷 또는 데이터 서브 패킷은 패킷의 사이즈 등의 메타 정보를 포함하는 헤더부를 프리앰블에 포함될 수 있다. In one embodiment, a modified packet or data subpacket may include a header portion in the preamble that includes meta information such as the packet size.
다른 실시 예에서, 프리앰블은 패킷의 시작(Start Frame: SF)을 알리는 비트 코드로서 신호 전송 장치 및 신호 수신 장치에 미리 알려진 비트 코드일 수 있다.In another embodiment, the preamble may be a bit code that is known in advance to the signal transmitting device and the signal receiving device as a bit code that indicates the start of the packet (Start Frame: SF).
다른 실시 예에서, 신호 전송 장치(100)는 FEC(Forward Error Correction) 인코더, Ab 비트(asynchronous bits) 삽입부를 포함할 수 있다. 프리앰블은 Ab 비트를 포함할 수 있다.In another embodiment, the signal transmission device (100) may include a Forward Error Correction (FEC) encoder and an Ab bit (asynchronous bits) insertion unit. The preamble may include Ab bits.
신호 전송 장치(100)의 풀 스펙트럼 M-FSK 변조부 (110)는 시리얼(serial) 형태의 패킷 또는 프리앰블이 삽입된 패킷의 적어도 일부를 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 3개의 채널(PIR, PVL, PUV)로 분리한 후 각 채널에서 각각 M-FSK 방식으로 변조할 수 있다.The full spectrum M-FSK modulation unit (110) of the signal transmission device (100) can divide at least a portion of a packet in serial form or a packet with a preamble inserted into three channels (PIR, PVL, PUV) corresponding to optical modulation signals of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band, and then modulate each channel using the M-FSK method.
예를 들어, 패킷의 페이로드의 비트 코드가 '00 01 10'인 경우 신호 전송 장치(100)는 페이로드의 비트 코드 '00 01 10'을 일정한 개수의 비트 마다 3개의 채널로 분리하여 각각 '00', '01', '10'으로 분리한 후 각 분리된 비트 코드를 M-FSK 방식으로 변조할 수 있다. For example, if the bit code of the payload of the packet is '00 01 10', the signal transmission device (100) can separate the bit code '00 01 10' of the payload into three channels for each fixed number of bits, and then separate them into '00', '01', and '10', respectively, and then modulate each separated bit code using the M-FSK method.
일 실시 예에서, 프리앰블은 각 채널마다 M-FSK 변조될 수 있다. In one embodiment, the preamble may be M-FSK modulated for each channel.
도 4를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 M-FSK 변조부(110)가 각 채널 별로 입력된 비트 코드를 미리 설정된 서로 다른 주파수 대역의 비트 주파수 맵핑 테이블에 기반하여 변조하는 방법을 설명한다.Referring to FIG. 4, a method of modulating a full spectrum M-FSK modulation unit (110) according to an embodiment of the present disclosure by modulating a bit code input for each channel based on a bit frequency mapping table of preset different frequency bands is described.
풀 스펙트럼 M-FSK 변조부(110)는 각 채널 별로 입력된 비트 코드를 아래의 <표 1>과 같은 테이블에 기반하여 주파수를 맵핑할 수 있다.The full spectrum M-FSK modulation unit (110) can map the bit code input for each channel to a frequency based on a table such as <Table 1> below.
<표 1>의 열(column)의 IR, VL, UV는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 M-FSK 변조 채널을 의미한다.The columns IR, VL, and UV in <Table 1> represent M-FSK modulation channels corresponding to optical modulation signals in the infrared band, visible light band, and ultraviolet band.
<표 1>은 두 개의 프리앰블이 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 3개의 채널에서 모두 다른 주파수로 맵핑될 수 있다. 아래의 실시 예들은 두 개의 프리앰블이 3개의 채널에서 서로 다른 주파수로 맵핑되는 것을 전제로 설명한다.<Table 1> shows that the two preambles can be mapped to different frequencies in three channels corresponding to optical modulation signals in the infrared band, visible light band, and ultraviolet band. The examples below are explained on the premise that the two preambles are mapped to different frequencies in three channels.
프리앰블 및 페이로드의 비트 코드에 맵핑되는 각 주파수의 대역은 도 4 (a)와 같을 수 있다.The band of each frequency mapped to the bit code of the preamble and payload can be as shown in Fig. 4 (a).
일 실시 예에서 프리앰블 1에 맵핑되는 주파수(f1, f2, f3)는 각 각 채널에 할당된 주파수 대역의 각 비트-주파수 맵핑 테이블에서 가장 낮은 대역의(가장 낮은 크기의) 주파수이고, 프리앰블 2에 맵핑되는 주파수(f1+5delta, f2+5delta, f3+5delta)는 가장 높은 대역의(가장 큰 크기의) 주파수일 수 있다. 또한, 페이로드의 비트 코드는 각 채널의 비트-주파수 맵핑 테이블에서 가장 낮은 대역의 주파수와 가장 높은 대역의 주파수, 즉 프리앰블 1에 맵핑되는 주파수들(f1, f2, f3, f4, 아래에서는 기본 주파수라 칭한다)과 프리앰블 2에 맵핑되는 주파수들(f1+5delta, f2+5delta, f3+5delta) 사이에서 균등한 대역 간격으로 위치한 주파수일 수 있다. 도 4에서는 페이로드의 비트 코드에 맵핑되는 주파수들이 각 채널마다 각각 4개로 도시하였지만, 변조하고자 하는 비트 코드의 개수 및 프리앰블 1 및 프리앰블 2에 맵핑되는 주파수의 대역에 따라 페이로드의 비트 코드에 맵핑되는 기본 주파수들의 개수를 변경 가능함을 통상의 기술자는 이해할 수 있다. 각 채널에서 M-FSK 변조에 사용되는 주파수는 최종적으로 전송되는 광 변조 신호의 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 온/오프 주파수(optical clocking rate)라고 이해될 수 있다.In one embodiment, the frequencies (f1, f2, f3) mapped to
비트코드에 맵핑되는 주파수를 더 자세히 설명한다.Let's go into more detail about the frequencies that map to bitcode.
<표 1>에서 확인 가능한 것처럼 프리앰블 및 페이로드의 비트코드들은 동일한 비트코드일 경우에도 서로 다른 채널에 입력되는 경우 서로 다른 대역의 서로 다른 주파수에 맵핑된다. 즉, 적외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 채널에 입력되는 비트코드는 f1 ~ f1+5delta에 맵핑되고, 다른 채널에 입력되는 비트코드들 역시 각각 다른 주파수 대역의 주파수(f2 ~ f2+5delta)와 주파수(f3 ~ f3+5delta)에 맵핑된다. 각 채널의 주파수들은 다른 채널의 주파수들과 최소 10배 이상의 차이가 날 수 있다. 이는, 본 명세서에서 개시하는 모든 실시 예들에 적용될 수 있다.As can be seen in <Table 1>, the bit codes of the preamble and payload are mapped to different frequencies of different bands when input to different channels even if they are the same bit codes. That is, the bit code input to the channel corresponding to the optical modulation signal of the infrared band is mapped to f1 to f1+5delta, and the bit codes input to other channels are also mapped to the frequencies (f2 to f2+5delta) and frequencies (f3 to f3+5delta) of different frequency bands, respectively. The frequencies of each channel may differ by at least 10 times from the frequencies of other channels. This can be applied to all embodiments disclosed in the present specification.
즉 동일한 비트코드라도 도 4의 주파수 대역에서 확인 가능한 것처럼 서로 다른 대역의 주파수들에 각각 맵핑될 수 있다.That is, even if the same bit code is used, it can be mapped to different frequencies in different bands, as can be seen in the frequency bands in Fig. 4.
이로 인해, 페이로드에서 동일한 비트코드가 반복되는 경우에도(비트 코드 '01 01 01'로부터 분리된 동일한 비트코드를 3개의 채널에 분리 입력하여 비트 주파수 맵핑하는 경우를 예로 들 수 있다), 각 채널에 입력되는 동일한 비트코드들이 서로 다른 주파수 대역의 주파수들로 각각 맵핑됨으로써, 신호 수신 장치(200)가 이를 복조할 때 동일한 비트 코드의 반복 여부를 확인할 수 있다. 또한, 최종적으로 각 변조 신호가 광 변조 신호로 전송될 때 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 경우 서로 주파수 대역의 차이가 매우 크므로 간섭이 될 가능성 또한 낮다. 따라서, 신호 수신 장치(200)가 스트립 영상에 기반하여 M-FSK 방식으로 복조할 경우에도 안전하게 패킷을 복조할 수 있는 장점이 있다. 더불어, 총 6개의 비트를 한 번에 전송할 수 있어 전송 속도가 향상되는 효과가 있다.Due to this, even when the same bit code is repeated in the payload (for example, when the same bit code separated from the bit code '01 01 01' is input separately into three channels and bit frequency mapped), the same bit codes input into each channel are respectively mapped to frequencies of different frequency bands, so that the signal receiving device (200) can check whether the same bit code is repeated when demodulating it. In addition, when each modulation signal is finally transmitted as an optical modulation signal, the difference in frequency bands is very large in the case of the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet band, so that the possibility of interference is also low. Therefore, even when the signal receiving device (200) demodulates using the M-FSK method based on the strip image, there is an advantage in that it can safely demodulate the packet. In addition, since a total of 6 bits can be transmitted at one time, there is an effect of improving the transmission speed.
일 실시 예에서, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 M-FSK 변조를 위한 3개의 채널의 주파수들은 채널 별로 서로 10배 이상의 차이가 날 수 있다. 예를 들어, f2는 f1보다 10배 이상이고, f3는 f2보다 10배 이상일 수 있다. 따라서, 신호 수신 장치(200)의 서로 다른 채널에서 M-FSK 복조 결과의 정확성을 높일 수 있다. In one embodiment, the frequencies of three channels for M-FSK modulation corresponding to optical modulation signals of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band may differ from each other by at least 10 times for each channel. For example, f2 may be at least 10 times greater than f1, and f3 may be at least 10 times greater than f2. Accordingly, the accuracy of the M-FSK demodulation result in different channels of the signal receiving device (200) may be improved.
일 실시 예에서, 신호 전송 장치(100)는 데이터를 변조한 광 변조 신호를 전송할 때, 프리앰블을 변환한 광 신호를 먼저 전송할 수 있다.In one embodiment, when transmitting an optical modulation signal that modulates data, the signal transmission device (100) may first transmit an optical signal that has converted a preamble.
따라서, 신호 수신 장치(200)는 수신한 광 신호로부터 프리앰블을 복조하여 해당 주파수를 추출함으로써, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호들에 대응하는 패킷들의 각 페이로드의 비트 코드에 대응하는 기본 주파수의 대역을 결정할 수 있다. 예를 들어, 신호 수신 장치(200)는 적외선 대역 이미지 프레임의 프리앰블을 복조하여 추출한 주파수들(f1, f1+5delta) 대역의 사이를 미리 알고 있는 개수로 균등하게 분할하여 각 페이로드의 비트 코드에 대응하는 주파수의 대역을 결정할 수 있다. Accordingly, the signal receiving device (200) can determine the band of the fundamental frequency corresponding to the bit code of each payload of packets corresponding to optical modulation signals of the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet band by demodulating the preamble from the received optical signal and extracting the corresponding frequency. For example, the signal receiving device (200) can determine the band of the frequency corresponding to the bit code of each payload by evenly dividing the bands of frequencies (f1, f1+5delta) extracted by demodulating the preamble of the infrared band image frame into a pre-known number.
즉, 신호 전송 장치(100)는 각 대역마다 가장 낮은 대역의 주파수 및 가장 높은 대역의 주파수가 맵핑된 FSK 변조 신호가 변조된 광 변조 신호를 전송한 후, 페이로드에 기반하여 변조된 광 변조 신호를 전송함으로써, 신호 전송 장치(100)가 비트 주파수 맵핑 테이블의 주파수 대역을 변경하여 M-FSK 방식으로 변조하더라도 신호 수신 장치(200)는 테이블을 별도로 전송받지 않아도 각 대역의 비트 주파수 맵핑 테이블의 비트코드로 맵핑하기 위한 각 주파수를 결정할 수 있다.That is, the signal transmission device (100) transmits an optical modulation signal modulated with an FSK modulation signal to which the frequency of the lowest band and the frequency of the highest band are mapped for each band, and then transmits an optical modulation signal modulated based on the payload, so that even if the signal transmission device (100) modulates in the M-FSK manner by changing the frequency band of the bit frequency mapping table, the signal reception device (200) can determine each frequency to be mapped to the bit code of the bit frequency mapping table of each band without receiving the table separately.
신호 수신 장치(200)는 기본 주파수를 결정한 후에, 각 기본 주파수에서 미리 설정된 주파수(Δf, delta)만큼 떨어진 위치의 주파수들을 각 대역의 광 변조 신호에 대응하는 M-FSK 변조를 위한 비트코드의 주파수로 결정할 수 있다.After determining the fundamental frequency, the signal receiving device (200) can determine the frequencies at positions spaced apart from each fundamental frequency by a preset frequency (Δf, delta) as the frequency of the bit code for M-FSK modulation corresponding to the optical modulation signal of each band.
도 5를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼 모듈레이터(113)가 각 채널별로 출력된 FSK 변조 신호(510, 520, 530)를 풀 스펙트럼 광 변조 신호로 변조하는 방법을 설명한다.Referring to FIG. 5, a method of modulating an FSK modulation signal (510, 520, 530) output for each channel into a full spectrum optical modulation signal by a full spectrum modulator (113) according to an embodiment of the present disclosure is described.
도 5는 M-FSK 인코더가 프리앰블을 각 채널마다 M-FSK 변조한 경우에 대해서 풀 스펙트럼 모듈레이터(113)를 설명한다. Figure 5 describes a full spectrum modulator (113) for the case where an M-FSK encoder M-FSK modulates the preamble for each channel.
도 5는 각 채널에 페이로드의 비트 코드 '10 01 00'을 각각 서로 다른 주파수 대역의 3개의 채널에 분리 입력하여 비트 주파수 맵핑한 결과인 복수의 FSK 변조 신호를 합성하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 특성을 모두 갖는 광 변조 신호를 생성하는 경우를 예시로 보여 준다. 도 5의 펄스 주파수의 형태는 도식적으로 설명하는 것으로서 도면의 펄스의 간격과 주파수의 크기는 무관하다.Fig. 5 shows an example of a case where multiple FSK modulation signals are synthesized as a result of bit frequency mapping by separately inputting the bit code '10 01 00' of the payload to three channels of different frequency bands, respectively, to generate an optical modulation signal having optical characteristics of the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet band. The form of the pulse frequency of Fig. 5 is a schematic explanation, and the interval and frequency size of the pulses in the drawing are unrelated.
풀 스펙트럼 모듈레이터(113)는 각 채널에서 변조한 FSK 변조 신호(510, 520, 530)에서 시간 축으로 동일한 위치의 채널 별 주파수에 기반하여 각 대역에 적합한 풀 스펙트럼 LED를 제어하기 위한 파라미터(전압 신호 등)를 생성할 수 있다.A full spectrum modulator (113) can generate parameters (voltage signals, etc.) for controlling a full spectrum LED suitable for each band based on the frequency of each channel at the same position on the time axis in the FSK modulation signal (510, 520, 530) modulated in each channel.
예를 들어, 광 변조 신호(541)는 각 채널별 FSK 변조 신호(510, 520, 530)의 동일한 시간 위치의 각 채널의 FSK 변조 신호(프리앰블 1을 변조한 신호일 수 있다)의 주파수 f1, f2, f3에 대응하는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 파라미터를 합성하여 결정된 합성 파라미터에 기반하여 발광하는 풀 스펙트럼의 LED일 수 있다.For example, the light modulation signal (541) may be a full-spectrum LED that emits light based on a composite parameter determined by synthesizing parameters of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet light band corresponding to the frequencies f1, f2, and f3 of the FSK modulation signal (which may be a signal modulating preamble 1) of each channel at the same time position of the FSK modulation signal (510, 520, 530) for each channel.
마찬가지로, 광 변조 신호(543)는 각 채널별 FSK 변조 신호(510, 520, 530)의 동일한 시간 위치의 FSK 변조 신호(프리앰블 2를 변조한 신호일 수 있다)의 주파수인 f1+5delta, f2+5delta, f3+5delta에 해당하는 풀 스펙트럼 LED의 광 변조 신호이고, 광 변조 신호(545)는 각 채널별 FSK 변조 신호(510, 520, 530)의 동일한 시간 위치의 FSK 변조 신호인 f1+3delta, f2+2delta, f3+delta에 해당하는 풀 스펙트럼 LED의 광 변조 신호일 수 있다.Similarly, the optical modulation signal (543) may be an optical modulation signal of a full spectrum LED corresponding to the frequencies f1+5delta, f2+5delta, and f3+5delta of the FSK modulation signal (which may be a signal modulating preamble 2) of the same time position of the FSK modulation signal (510, 520, and 530) for each channel, and the optical modulation signal (545) may be an optical modulation signal of a full spectrum LED corresponding to f1+3delta, f2+2delta, and f3+delta of the FSK modulation signal of the same time position of the FSK modulation signal (510, 520, and 530) for each channel.
즉, 신호 전송 장치(100)는 각 채널별 FSK 변조 신호(510, 520, 530)의 동일한 위치의 FSK 변조 신호들의 주파수에 따라 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 파라미터를 결정하고 이를 합성하여 광 변조 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 최종적으로 풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원(130)을 통해 전송되는 광 변조 신호는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 특성을 모두 갖는 광 변조 신호이다.That is, the signal transmission device (100) can determine parameters of the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet band according to the frequencies of the FSK modulation signals of the same position of the FSK modulation signals (510, 520, 530) for each channel and synthesize them to generate an optical modulation signal. Therefore, the optical modulation signal finally transmitted through the light source (130) including the full-spectrum LED is an optical modulation signal having optical characteristics of the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet band.
신호 전송 장치(100)의 제어부(120)는 생성된 광 변조 신호에 기반하여 광원부(130)의 풀 스펙트럼 LED의 발광을 제어함으로써, 광 변조 신호를 풀 스펙트럼 광 신호로 전송할 수 있다. The control unit (120) of the signal transmission device (100) can transmit the light modulation signal as a full spectrum light signal by controlling the light emission of the full spectrum LED of the light source unit (130) based on the generated light modulation signal.
도 5에서, 각 시간대의 풀 스펙트럼 LED의 발광(541, 543, 545)은 일정 시간대에서 같은 것처럼 표시하였지만, 각 채널의 FSK 변조 신호의 주파수가 서로 다르므로, 매 시각마다 풀 스펙트럼 LED의 발광은 다를 수 있다.In Fig. 5, the emission (541, 543, 545) of the full spectrum LED at each time zone is displayed as being the same at a certain time zone, but since the frequencies of the FSK modulation signals of each channel are different, the emission of the full spectrum LED may be different at each time zone.
도 6을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 전송 장치의 신호 전송 방법을 설명한다.A signal transmission method of a signal transmission device according to an embodiment of the present disclosure is described with reference to FIG. 6.
신호 전송 장치는 바이너리 신호 형태의 패킷을 입력 받거나 또는 전송 신호를 입력 받아 이를 바이너리 신호 형태의 패킷으로 변환할 수 있다(S110).A signal transmission device can receive a packet in the form of a binary signal or can receive a transmission signal and convert it into a packet in the form of a binary signal (S110).
신호 전송 장치는 패킷의 적어도 일부를 정해진 비트 개수만큼 분리하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 복수의 채널로 입력하고, 각 채널 별로 입력된 비트 코드들을 각 채널에 대응하는 미리 설정된 비트 주파수 맵핑 테이블에 기반하여 각 채널 별 FSK 변조 신호를 생성할 수 있다(S120). 이때, 각 채널 별로 비트코드에 맵핑되는 주파수는 앞서 설명한 <표 1>과 같을 수 있고, 채널 별 맵핑되는 주파수는 서로 10배 이상의 차이가 날 수 있다.A signal transmission device may separate at least a portion of a packet into a predetermined number of bits and input them into a plurality of channels corresponding to optical modulation signals of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band, and may generate an FSK modulation signal for each channel based on a preset bit frequency mapping table corresponding to each channel, based on the bit codes input for each channel (S120). At this time, the frequencies mapped to the bit codes for each channel may be as described in <Table 1> above, and the frequencies mapped for each channel may differ by 10 times or more.
신호 전송 장치는 각 채널 별로 생성한 펄스파 형태의 FSK 변조 신호에서 시간 축으로 동일한 위치의 채널 별 FSK 변조 신호의 주파수에 기반하여 풀 스펙트럼 LED를 제어하기 위한 각 대역에 적합한 파라미터(전압 신호 등)를 생성하고, 이를 합성할 수 있다(S130).The signal transmission device can generate parameters (voltage signals, etc.) suitable for each band for controlling a full spectrum LED based on the frequency of the FSK modulation signal of each channel at the same position on the time axis from the FSK modulation signal in the form of a pulse wave generated for each channel, and synthesize them (S130).
광 변조 신호는 풀 스펙트럼 LED를 원하는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 각 대역에 해당하는 광에 적합하게 발광할 수 있도록 제어하기 위한 전기적인 신호 또는 명령일 수 있고, 신호 전송 장치는 생성된 광 변조 신호에 따라 풀 스펙트럼 LED를 제어하여 풀 스펙트럼 대역의 광 신호를 전송할 수 있다(S140).The optical modulation signal may be an electrical signal or command for controlling the full spectrum LED to emit light appropriately corresponding to each band of a desired infrared band, visible light band, and ultraviolet band, and the signal transmission device may control the full spectrum LED according to the generated optical modulation signal to transmit an optical signal of a full spectrum band (S140).
도 7을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 풀 스펙트럼에 기반한 신호 수신 장치(200)의 구성을 설명한다.Referring to FIG. 7, a configuration of a signal receiving device (200) based on a full spectrum according to an embodiment of the present disclosure is described.
신호 수신 장치(200)는 풀 스펙트럼 광 신호를 수신하는 롤링 셔터(rolling-shutter) 방식으로 이미지 센서에서 획득한 신호에 기반하여 이미지 프레임을 생성하는 롤링 카메라(210), 이미지 프레임에서 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역을 결정한 후 해당 영역의 스트립 형태의 영상에 기반하여 펄스 레벨(ON/OFF) 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하는 변조 신호 생성부(미도시), 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 FSK 변조 신호에 각각 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 캐리어 주파수를 합성하는 멀티플라이어(220), FSK 변조 신호에서 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 프리앰블을 분리하고 프리앰블의 주파수를 결정하는 프리앰블 검출부(240) 및 프리앰블의 주파수 및 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 FSK 변조 신호를 M-FSK(M-ary Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 풀 스펙트럼 M-FSK 디코더(230)를 포함할 수 있다. The signal receiving device (200) may include a rolling camera (210) that generates an image frame based on a signal acquired from an image sensor in a rolling shutter manner that receives a full-spectrum optical signal, a modulation signal generating unit (not shown) that determines an area in which a full-spectrum LED is photographed in the image frame and then extracts pulse level (ON/OFF) information based on a strip-shaped image of the area to generate an FSK modulation signal, a multiplier (220) that synthesizes carrier frequencies of the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet band into FSK modulation signals of the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet band, respectively, a preamble detector (240) that separates preambles of the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet band from the FSK modulation signal and determines the frequency of the preamble, and a full-spectrum M-FSK decoder (230) that demodulates the FSK modulation signal in an M-FSK (M-ary Frequency Shift Keying) manner based on the frequency of the preamble and a bit-frequency mapping table to generate a data stream.
도 8 내지 도 10을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200)의 신호 수신 방법을 설명한다.A signal receiving method of a signal receiving device (200) according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 8 to 10.
롤링 셔터 기반의 풀 스펙트럼 카메라(이하 '롤링 카메라'라고 기재한다)는 풀 스펙트럼 LED 광원의 점멸을 서로 다른 시간에 연속적으로 복수 회 촬영하고, 각 촬영한 신호를 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에 저장하여 이미지 프레임을 생성한다(S210). 롤링 카메라는 이미지 센서의 각 로우 또는 칼럼을 순차적으로 노출시킴으로써, 롤링 카메라의 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에서 풀 스펙트럼 LED 광원의 점멸에 따라 LED 광원의 광에 대응하는 신호 값이 획득될 수 있다. 롤링 카메라는 도 1을 참조하여 설명한 것처럼, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역에서 각각 센서 신호를 출력하고 이미지 프레임을 생성할 수 있는 적외선 대역 카메라, 가시광선 대역 카메라 및 자외선 대역 카메라를 포함하는 복수의 카메라이거나, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역을 각각 분할된 센서 영역에서 동일한 시간에 센싱하는 단일한 카메라 이거나, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역을 동일한 센서 영역에서 필터 처리 등을 통하여 다른 시간에 센싱하는 단일한 카메라일 수 있다.A rolling shutter-based full-spectrum camera (hereinafter referred to as the “rolling camera”) sequentially captures multiple shots of the blinking of a full-spectrum LED light source at different times, and stores each captured signal in a column or row of an image sensor to generate an image frame (S210). The rolling camera sequentially exposes each row or column of the image sensor, so that a signal value corresponding to the light of the LED light source can be acquired according to the blinking of the full-spectrum LED light source in a column or row of the image sensor of the rolling camera. As described with reference to FIG. 1, the rolling camera may be a plurality of cameras including an infrared band camera, a visible-light band camera, and an ultraviolet-light band camera, which can output sensor signals in an infrared band, a visible-light band, and an ultraviolet-light band, respectively, and generate an image frame, or a single camera that senses the infrared band, the visible-light band, and the ultraviolet band at the same time in each of the divided sensor regions, or a single camera that senses the infrared band, the visible-light band, and the ultraviolet band at different times in the same sensor region through filter processing, etc.
신호 수신 장치(200)는 풀 스펙트럼 LED를 촬영한 센서의 신호에 기반하여 도 10과 같은 스트립 형태의 적외선 대역 이미지 프레임, 가시광선 대역 이미지 프레임 및 자외선 대역 이미지 프레임을 각각 생성할 수 있다(S210). The signal receiving device (200) can generate an infrared band image frame, a visible light band image frame, and an ultraviolet band image frame in a strip shape, such as in FIG. 10, based on a signal from a sensor that has captured a full spectrum LED (S210).
롤링 카메라는 LED 광원의 점멸을 서로 다른 시간에 연속적으로 복수 회 촬영하고, 각 촬영한 신호를 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에 저장하여 이미지 프레임을 생성한다. 롤링 카메라는 이미지센서의 각 로우 또는 칼럼을 순차적으로 노출시킴으로써, 롤링 카메라의 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에서 LED 광원의 점멸에 따라 LED 광원의 밝기에 대응하는 신호 값이 획득될 수 있다. 롤링 카메라는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역에서 각각 이미지 프레임을 생성할 수 있다. 아래의 설명에서는 롤링 셔터 기반의 적외선 대역 카메라, 가시광선 대역 카메라 및 자외선 대역 카메라를 포함하는 복수의 카메라가 이미지 센서의 각 로우를 순차적으로 노출시켜 스트립 형태의 이미지 프레임을 생성하는 것으로 가정하고 설명한다.A rolling camera sequentially captures multiple shots of the blinking of an LED light source at different times, and stores each captured signal in a column or row of an image sensor to generate an image frame. By sequentially exposing each row or column of the image sensor, a signal value corresponding to the brightness of the LED light source can be acquired according to the blinking of the LED light source in one column or row of the image sensor of the rolling camera. The rolling camera can generate image frames in an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band, respectively. In the description below, it is assumed and explained that a plurality of cameras including a rolling shutter-based infrared band camera, a visible light band camera, and an ultraviolet band camera sequentially expose each row of the image sensor to generate a strip-shaped image frame.
풀 스펙트럼 LED 광원은 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 빛의 성분을 포함하고 있으며, 각 대역에서 신호 송신 장치가 전송하고자 하는 복수의 광 신호들이 각 대역의 특정 주파수의 빛으로 전송된다. 따라서, 롤링 셔터 기반의 적외선 대역 카메라, 가시광선 대역 카메라 및 자외선 대역 카메라가 각각 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역에서 각각 이미지 프레임을 생성할 수 있다. 각 이미지 프레임에는 신호 전송 장치(100)의 서로 다른 복수의 채널에서 M-FSK 방식으로 변조한 서로 다른 정보들이 포함되어 있다.A full spectrum LED light source includes light components of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band, and a plurality of optical signals to be transmitted by a signal transmission device in each band are transmitted as light of a specific frequency of each band. Accordingly, a rolling shutter-based infrared band camera, a visible light band camera, and an ultraviolet band camera can generate image frames in the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet band, respectively. Each image frame includes different information modulated by an M-FSK method in a plurality of different channels of a signal transmission device (100).
신호 수신 장치(200)는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 도 10과 같은 스트립 이미지 프레임으로부터 FSK 변조 신호를 생성할 수 있다(S220). FSK 변조 신호는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 각 로우 또는 컬럼으로부터 추출한 온 또는 오프 값들일 수 있다. 예를 들어, 적외선 대역의 이미지 프레임에서 도 9와 같은 FSK 변조 신호(810)를 생성할 수 있다.The signal receiving device (200) can generate an FSK modulation signal from a strip image frame such as Fig. 10 of an area where a full spectrum LED is photographed (S220). The FSK modulation signal can be on or off values extracted from each row or column of an area where a full spectrum LED is photographed. For example, an FSK modulation signal (810) such as Fig. 9 can be generated from an image frame of an infrared band.
일 실시 예에서, 신호 수신 장치(200)는 각 대역의 FSK 변조 신호에 신호 송신 장치(100)가 각 채널에 사용한 기본 주파수(f1, f2, f3)에 관련된 합성 주파수를 곱하여 합성할 수 있다. 예를 들어, 적외선 대역 이미지 프레임의 FSK 변조 신호에는 2xf1 ~ 2 x (f1+5delta)의 합성 주파수를 가지는 신호를 곱하고, 가시광선 대역 이미지 프레임의 FSK 변조 신호에는 2xf2 ~ 2 x (f2+5delta)의 합성 주파수를 가지는 신호를 곱하고, 자외선 대역 이미지 프레임의 FSK 변조 신호에는 2xf3 ~ 2 x (f3+5delta)의 합성 주파수를 가지는 신호를 곱할 수 있다. 각 카메라에는 다른 대역의 신호들이 일부 섞일 수 있으므로, 합성 주파수 신호를 곱함으로써 간섭을 감소시킬 수 있다.In one embodiment, the signal receiving device (200) can synthesize the FSK modulation signal of each band by multiplying it by a synthesis frequency related to the fundamental frequency (f1, f2, f3) used by the signal transmitting device (100) for each channel. For example, the FSK modulation signal of the infrared band image frame can be multiplied by a signal having a synthesis frequency of 2 x f1 to 2 x (f1+5delta), the FSK modulation signal of the visible light band image frame can be multiplied by a signal having a synthesis frequency of 2 x f2 to 2 x (f2+5delta), and the FSK modulation signal of the ultraviolet band image frame can be multiplied by a signal having a synthesis frequency of 2 x f3 to 2 x (f3+5delta). Since signals of different bands may be mixed in each camera, interference can be reduced by multiplying the synthesis frequency signal.
일 실시 예에서, 신호 수신 장치(200)는 FSK 변조 신호에서 프리앰블에 대응되는 신호를 분리한 후 각 주파수 영역으로 변환하여 주파수를 추출함으로써, 프리앰블에 대응되는 주파수들의 대역을 결정할 수 있다. 즉, 각 대역의 기본 주파수를 신호 수신 장치(200)가 알지 못하는 경우에도 각 대역의 FSK 변조 신호로부터 프리앰블에 대응되는 주파수들의 대역을 추출함으로써, 페이로드에 대응되는 주파수들을 결정할 수 있다.In one embodiment, the signal receiving device (200) can determine the band of frequencies corresponding to the preamble by separating a signal corresponding to the preamble from the FSK modulation signal, converting it into each frequency domain, and extracting the frequency. That is, even if the signal receiving device (200) does not know the fundamental frequency of each band, the frequencies corresponding to the payload can be determined by extracting the band of frequencies corresponding to the preamble from the FSK modulation signal of each band.
도 9는 각 대역의 주파수를 알려주는 프리앰블 만을 포함하는 것으로 예시적으로 설명한 것으로서, 그 외에 시퀀스 넘버 등의 다른 정보도 추가적으로 포함될 수 있다.Figure 9 is an example that only includes a preamble indicating the frequency of each band, and other information such as a sequence number may also be additionally included.
신호 수신 장치(200)는 페이로드의 복조에 사용하는 각 비트 코드에 대응하는 주파수들의 대역을 검출한 각 대역의 프리앰블들의 주파수 대역 2개의 사이를 균등하게 미리 설정된 개수만큼 분할한 위치의 주파수들을 각 비트코드에 대응하는 주파수들로 결정할 수 있다.The signal receiving device (200) can detect a band of frequencies corresponding to each bit code used for demodulation of the payload and determine the frequencies at positions where the interval between two frequency bands of the preambles of each band is divided by a preset number of equal parts as the frequencies corresponding to each bit code.
신호 수신 장치(200)는 FSK 변조 신호(810)를 셔터 스피드 및 FSK 변조 신호(810)의 온 레벨(On-Level)(또는 오프 레벨일 수 있다)에 대응하는 픽셀 수에 기반하여 FSK 변조 신호(810)의 주파수를 추출할 수 있다(S230).The signal receiving device (200) can extract the frequency of the FSK modulation signal (810) based on the shutter speed and the number of pixels corresponding to the on-level (or off-level) of the FSK modulation signal (810) (S230).
예를 들어, 도 10을 참조하면 풀 스펙트럼 LED 광원을 적외선 대역 카메라, 가시광선 대역 카메라 및 자외선 대역 카메라가 각각 생성한 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 스트립 이미지 프레임은 도 10과 같을 수 있고, 주파수 대역마다 풀 스펙트럼 LED 광원의 ON에 대응하는 칼럼(또는 로우)의 넓이(픽셀 수)가 d1, d2, d3로 다를 수 있다. 신호 수신 장치(200)는 d1, d2, d3와 각 카메라의 셔터 스피드를 고려하여 FSK 변조 신호의 주파수를 결정할 수 있다.For example, referring to FIG. 10, the strip image frames of the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet band generated by the infrared band camera, the visible light band camera, and the ultraviolet band camera, respectively, from the full spectrum LED light source may be as shown in FIG. 10, and the width (number of pixels) of the column (or row) corresponding to the ON of the full spectrum LED light source may be different as d1, d2, and d3 for each frequency band. The signal receiving device (200) may determine the frequency of the FSK modulation signal by considering d1, d2, d3 and the shutter speed of each camera.
신호 수신 장치(200)는 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 로부터 추출된 주파수에 기반하여 FSK 변조 신호(810)를 M-FSK(M-ary Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하고 이를 다른 프리앰블 또는 패킷의 페이로드로 구성하여 데이터 스트림을 생성할 수 있다. 데이터 스트림은 앞에서 설명한 패킷일 수 있다. The signal receiving device (200) can demodulate the FSK modulation signal (810) using the M-FSK (M-ary Frequency Shift Keying) method based on a preset bit-frequency mapping table and a frequency extracted from it, and can generate a data stream by configuring it as a payload of another preamble or packet. The data stream can be a packet as described above.
풀 스펙트럼 M-FSK 디코더(230)는 앞서 설명한 <표 1>의 테이블을 이용하여 FSK 변조 신호(810)를 M-FSK 방식으로 복조하여 대응되는 비트 코드를 결정할 수 있다. 앞서 설명한 것처럼, 서로 다른 주파수 대역의 서로 다른 주파수들이 동일한 비트코드로 맵핑되어, 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역을 모두 포함하는 광 변조 신호로 전송될 수 있다. 따라서, 일반적인 가시광 통신 기반의 광학 무선 통신 기술보다 3배의 데이터 전송률을 달성할 수 있는 효과가 있다. The full spectrum M-FSK decoder (230) can demodulate the FSK modulation signal (810) in the M-FSK manner using the table of <Table 1> described above to determine the corresponding bit code. As described above, different frequencies in different frequency bands can be mapped to the same bit code and transmitted as an optical modulation signal including an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band. Therefore, there is an effect of being able to achieve a data transmission rate three times higher than that of a general visible light communication-based optical wireless communication technology.
도 11을 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 신호 전송 장치(100b)의 구성을 설명한다. 앞서 설명하는 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다.Referring to FIG. 11, the configuration of a signal transmission device (100b) according to another embodiment of the present disclosure is described. Parts that overlap with those described above are omitted for detailed description.
도 11을 참조하면, 신호 전송 장치(100b)는 풀 스펙트럼 M-FSK 인코더, 시리얼 투 패러럴(S2P) 변환부, 프리앰블 삽입부, 풀 스펙트럼 변조부(full spectrum modulator)(113b)를 포함하는 변조부(110b) 및 풀 스펙트럼 LED 광원을 포함하는 통신 채널인 광원부(130b)를 제어하는 제어부(120b)를 포함할 수 있고, 클럭 신호를 발생시키는 클럭 제너레이터를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 11, a signal transmission device (100b) may include a modulation unit (110b) including a full spectrum M-FSK encoder, a serial-to-parallel (S2P) converter, a preamble insertion unit, a full spectrum modulator (113b), and a control unit (120b) that controls a light source unit (130b) that is a communication channel including a full spectrum LED light source, and may include a clock generator that generates a clock signal.
일 실시 예에서, 신호 전송 장치(100b)는 도 2를 참조하여 설명한 신호 전송 장치(100)와 달리 왈시 부호화기(Walsh coder, 111b)가 데이터 스트림이 FSK 인코더에 입력되기 전에 왈시 코드(Walsh code)를 이용하여 데이터 스트림을 부호화(확산)할 수 있다. 이 경우, 페이로드 및 프리앰블이 포함된 패킷 형태의 데이터 스트림을 왈시 부호화할 수 있다.In one embodiment, the signal transmission device (100b) may encode (spread) a data stream using a Walsh code before the data stream is input to the FSK encoder, unlike the signal transmission device (100) described with reference to FIG. 2. In this case, a data stream in the form of a packet including a payload and a preamble may be Walsh-encoded.
일 실시 예에서, 왈시 부호화기(111b)는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응되는 채널에 해당하도록 데이터 스트림을 복수의 채널로 분리하고, 분리된 데이터 스트림에 각각 별개의 왈시 코드를 곱할 수 있다.In one embodiment, the Walsh encoder (111b) may separate the data stream into a plurality of channels corresponding to optical modulation signals of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band, and multiply each of the separated data streams by a separate Walsh code.
왈시 코드(일명 Walsh-Hadamard 코드)는 CDMA 시스템의 다운링크(DL) 채널에서 사용자를 분리하는 데 사용되는 직교 코드 세트이지만, 광학 기반 무선 통신 기술에서는 적용된 적이 없다. 이는, 종래의 광학 기반 무선 통신 기술은 하나의 광원에서 동일한 시간에 하나의 주파수만 이용할 수 있으므로 고속 데이터의 전송이 불가능하여, 즉 여러 비트 코드를 서로 다른 채널로 전송하지 못하므로 왈시 코드의 적용 필요성을 통상의 기술자들이 느끼지 못하였다. 이에 반해, 본 발명의 일 실시 예는 복수의 비트 코드를 서로 다른 대역의 주파수에 기반하여 고속 데이터 전송이 가능하므로 왈시 코드를 적용하여 데이터 전송의 강건성을 향상시킬 수 있다. Walsh codes (also known as Walsh-Hadamard codes) are a set of orthogonal codes used to separate users in the downlink (DL) channel of a CDMA system, but have never been applied in optical-based wireless communication technologies. This is because conventional optical-based wireless communication technologies cannot transmit high-speed data since they can use only one frequency at the same time from one light source, that is, they cannot transmit multiple bit codes on different channels, and thus, ordinary technicians have not felt the need to apply Walsh codes. In contrast, an embodiment of the present invention can transmit multiple bit codes on the basis of frequencies in different bands, and thus, the robustness of data transmission can be improved by applying Walsh codes.
왈시 코드의 두 코드 W_i와 W_j 간의 코드 직교성은 다음과 같이 정의된다.The code orthogonality between two codes W_i and W_j of Walsh codes is defined as follows.
이러한 왈시 코드들은 반복적으로 복수 개만큼 생성될 수 있고, 왈시 코드를 생성하는 방법은 종래에 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략한다.These Walsh codes can be generated repeatedly multiple times, and the method of generating Walsh codes is known in the art, so a detailed description is omitted.
신호 전송 장치(100b)는 왈시 부호화기(111b)에서 출력한 왈시 코드화된 데이터 스트림을 복수의 채널에서 각각 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 채널의 서로 다른 대역의 주파수를 상기 데이터 스트림의 비트 코드에 맵핑함으로써 각각 M-FSK 방식으로 변조하여 FSK 변조 신호를 생성한다. The signal transmission device (100b) modulates the Walsh coded data stream output from the Walsh encoder (111b) by mapping the frequencies of different bands of the channels corresponding to optical modulation signals of the infrared band, visible light band, and ultraviolet band to the bit codes of the data stream in the M-FSK manner, thereby generating an FSK modulation signal.
도 12를 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 신호 전송 장치(100b)의 신호 전송 방법(S100b)을 설명한다. 앞서 설명한 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다.Referring to FIG. 12, a signal transmission method (S100b) of a signal transmission device (100b) according to another embodiment of the present disclosure is described. Parts that overlap with those described above are omitted for detailed description.
신호 전송 장치(100b)는 바이너리 신호 형태의 패킷을 입력 받거나 또는 전송 신호를 입력 받아 이를 바이너리 신호 형태의 패킷으로 변환할 수 있다(S110b).The signal transmission device (100b) can receive a packet in the form of a binary signal or can receive a transmission signal and convert it into a packet in the form of a binary signal (S110b).
신호 전송 장치(100b)는 패킷 형태의 데이터 스트림을 데이터 스트림의 적어도 일부를 각각 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 복수의 채널로 분리하고, 채널 별로 분리된 데이터 스트림에 각각 별개의 왈시 코드를 곱하여 왈시 변조 신호를 생성할 수 있다(S120b).A signal transmission device (100b) can separate a packet-shaped data stream into a plurality of channels, each corresponding to an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band, at least part of the data stream, and generate a Walsh modulation signal by multiplying the data stream separated by each channel by a separate Walsh code (S120b).
신호 전송 장치(100b)는 각 채널 별로 입력된 왈시 변조 신호의 비트 코드들을 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역에 대응하는 미리 설정된 <표 1>과 같은 비트 주파수 맵핑 테이블에 기반하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응하는 채널 별 FSK 변조 신호를 생성할 수 있다(S130b).The signal transmission device (100b) can generate an FSK modulation signal for each channel corresponding to an optical modulation signal of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band based on a bit frequency mapping table such as <Table 1> that corresponds to the bit codes of the Walsh modulation signal input for each channel, an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet light band (S130b).
신호 전송 장치(100b)는 각 채널 별로 생성한 펄스파 형태의 FSK 변조 신호에서 시간 축으로 동일한 위치의 채널 별 FSK 변조 신호의 주파수에 기반하여 풀 스펙트럼 LED를 제어하기 위한 각 대역에 적합한 파라미터(전압 신호 등)와 같은 광 변조 신호를 생성하고, 이를 합성할 수 있다(S140b).The signal transmission device (100b) can generate an optical modulation signal such as a parameter (voltage signal, etc.) suitable for each band for controlling a full spectrum LED based on the frequency of the FSK modulation signal of each channel at the same position on the time axis from the pulse wave type FSK modulation signal generated for each channel, and synthesize the same (S140b).
광 변조 신호는 풀 스펙트럼 LED를 원하는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 각 대역에 해당하는 광에 적합하게 발광할 수 있도록 제어하기 위한 전기적인 신호 또는 명령일 수 있고, 신호 전송 장치(100b)는 생성된 광 변조 신호에 따라 풀 스펙트럼 LED를 제어하여 풀 스펙트럼 대역의 광 신호를 전송할 수 있다(S150b).The optical modulation signal may be an electrical signal or command for controlling the full spectrum LED to emit light appropriately corresponding to each band of a desired infrared band, visible light band, and ultraviolet band, and the signal transmission device (100b) may control the full spectrum LED according to the generated optical modulation signal to transmit an optical signal of a full spectrum band (S150b).
도 13을 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 풀 스펙트럼에 기반한 신호 수신 장치(200b)의 구성을 설명한다. 앞서 설명한 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다.Referring to FIG. 13, a configuration of a signal receiving device (200b) based on a full spectrum according to another embodiment of the present disclosure is described. Parts that overlap with those described above are omitted for detailed description.
신호 수신 장치(200b)는 풀 스펙트럼 광 신호를 수신하는 롤링 셔터 방식으로 이미지 센서에서 획득한 신호에 기반하여 이미지 프레임을 생성하는 롤링 카메라(210b), 이미지 프레임에서 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역을 결정한 후 해당 영역의 스트립 형태의 영상에 기반하여 펄스 레벨(ON/OFF) 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하는 변조 신호 생성부(미도시), 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호로부터 생성된 FSK 변조 신호를 각각 채널 별로 M-FSK 방식에 기반하여 복조하는 M-FSK 디코더, FSK 변조 신호로부터 복조된 데이터 스트림(FSK 복조 신호)에 왈시 복호화를 수행하고 최종 데이터 스트림을 생성하는 왈시 복호기(220b), FSK 변조 신호에서 각 채널 별 프리앰블을 분리하고 프리앰블의 주파수를 결정하는 프리앰블 검출부(240b) 및 프리앰블의 주파수 및 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 FSK 변조 신호를 M-FSK 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 풀 스펙트럼 M-FSK 디코더를 포함할 수 있다. The signal receiving device (200b) includes a rolling camera (210b) that generates an image frame based on a signal acquired from an image sensor in a rolling shutter manner that receives a full-spectrum optical signal, a modulation signal generating unit (not shown) that determines an area in which a full-spectrum LED is photographed in the image frame and then extracts pulse level (ON/OFF) information based on a strip-shaped image of the area to generate an FSK modulation signal, an M-FSK decoder that demodulates an FSK modulation signal generated from an optical modulation signal of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band based on an M-FSK method for each channel, a Walsh decoder (220b) that performs Walsh decoding on a data stream (FSK demodulated signal) demodulated from the FSK modulation signal and generates a final data stream, a preamble detection unit (240b) that separates a preamble for each channel from the FSK modulation signal and determines the frequency of the preamble, and a full-spectrum M-FSK decoder that demodulates an FSK modulation signal in the M-FSK method based on the frequency of the preamble and a bit-frequency mapping table to generate a data stream. Can be.
신호 수신 장치(200b)의 롤링 카메라(210b)는 적외선 대역 필터, 가시광선 대역 필터 및 자외선 대역 필터를 포함할 수 있고, 적외선 대역 필터, 가시광선 대역 필터 및 자외선 대역 필터에 기반하여, 적외선 이미지 프레임, 가시광선 대역 이미지 프레임 및 자외선 대역 이미지 프레임을 생성할 수 있다. 적외선 대역 필터, 가시광선 대역 필터 및 자외선 대역 필터에 기반하여, 적외선 이미지 프레임, 가시광선 대역 이미지 프레임 및 자외선 대역 이미지 프레임은 각각의 채널에 대응되는 풀 스펙트럼 M-FSK 디코더에 입력된 후 복조되어 데이터 스트림을 생성하고, 각 채널의 데이터 스트림은 왈시 복호화 방법에 의해 복호화될 수 있다. 왈시 복호화 된 최종 데이터 스트림은 P/S(Parallel to serial) 변환기를 통하여 합성(concatenate)되어 복조가 완료될 수 있다.The rolling camera (210b) of the signal receiving device (200b) may include an infrared band filter, a visible light band filter, and an ultraviolet band filter, and may generate an infrared image frame, a visible light band image frame, and an ultraviolet band image frame based on the infrared band filter, the visible light band filter, and the ultraviolet band filter. Based on the infrared band filter, the visible light band filter, and the ultraviolet band filter, the infrared image frame, the visible light band image frame, and the ultraviolet band image frame are input to a full spectrum M-FSK decoder corresponding to each channel and then demodulated to generate a data stream, and the data stream of each channel can be decoded by a Walsh decoding method. The Walsh-decoded final data stream can be concatenated through a P/S (Parallel to serial) converter to complete the demodulation.
도 14를 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200b)의 신호 수신 방법(S200b)을 설명한다. 앞서 설명한 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다.Referring to FIG. 14, a signal receiving method (S200b) of a signal receiving device (200b) according to another embodiment of the present disclosure is described. Parts that overlap with those described above are omitted for detailed description.
롤링 셔터 기반의 적외선 대역 필터, 가시광선 대역 필터 및 자외선 대역 필터를 포함하는 풀 스펙트럼 카메라(이하 '롤링 카메라'라고 기재한다)는 풀 스펙트럼 LED 광원의 점멸을 서로 다른 시간에 연속적으로 복수 회 촬영하고, 각 촬영한 신호를 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에 저장하여 이미지 프레임을 생성한다(S210b). 이미지 프레임은 도 10과 같은 스트립 형태의 적외선 대역 이미지 프레임, 가시광선 대역 이미지 프레임 및 자외선 대역 이미지 프레임일 수 있다.A full spectrum camera (hereinafter referred to as a 'rolling camera') including an infrared band filter, a visible light band filter, and an ultraviolet band filter based on a rolling shutter continuously captures multiple times the blinking of a full spectrum LED light source at different times, and stores each captured signal in one column or row of an image sensor to generate an image frame (S210b). The image frame may be an infrared band image frame, a visible light band image frame, and an ultraviolet band image frame in a strip shape as in FIG. 10.
신호 수신 장치(200b)는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 도 10과 같은 스트립 이미지 프레임으로부터 FSK 변조 신호를 생성할 수 있다(S220b). FSK 변조 신호는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 각 로우 또는 컬럼으로부터 추출한 온 또는 오프 값들일 수 있다. 예를 들어, 적외선 대역의 이미지 프레임에서 도 9와 같은 FSK 변조 신호(810)를 생성할 수 있다.The signal receiving device (200b) can generate an FSK modulation signal from a strip image frame such as Fig. 10 of an area where a full spectrum LED is photographed (S220b). The FSK modulation signal can be on or off values extracted from each row or column of an area where a full spectrum LED is photographed. For example, an FSK modulation signal (810) such as Fig. 9 can be generated from an image frame of an infrared band.
일 실시 예에서, 신호 수신 장치(200b)는 FSK 변조 신호에서 프리앰블에 대응되는 신호를 분리한 후 주파수를 추출함으로써, 프리앰블에 대응되는 주파수들의 대역을 결정할 수 있다.In one embodiment, the signal receiving device (200b) can determine the band of frequencies corresponding to the preamble by extracting the frequency after separating the signal corresponding to the preamble from the FSK modulation signal.
신호 수신 장치(200b)는 FSK 변조 신호를 셔터 스피드 및 FSK 변조 신호의 온 레벨 (또는 오프 레벨일 수 있다)에 대응하는 픽셀 수에 기반하여 각 채널 별 FSK 변조 신호의 주파수를 추출하고(S230b), <표 1>과 같은 비트-주파수 맵핑 테이블 및 추출된 주파수에 기반하여 각 대역의 FSK 변조 신호를 각각 M-FSK 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성할 수 있다(S240b).The signal receiving device (200b) extracts the frequency of the FSK modulation signal for each channel based on the number of pixels corresponding to the shutter speed and the on level (or off level) of the FSK modulation signal (S230b), and based on the bit-frequency mapping table as in <Table 1> and the extracted frequency, the signal receiving device (200b) can demodulate the FSK modulation signal of each band in the M-FSK manner to generate a data stream (S240b).
신호 수신 장치(200b)는 M-FSK 복조된 데이터 스트림을 월시 복호화하여 최종 데이터 스트림을 생성할 수 있다(S250b).The signal receiving device (200b) can Walsh decode the M-FSK demodulated data stream to generate a final data stream (S250b).
도 15를 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 풀 스펙트럼에 기반한 신호 수신 장치(200c)의 구성을 설명한다. 앞서 설명한 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다. 본 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200c)는 앞서 도 2를 참조하여 설명한 신호 송신 장치에 대응하여 사용될 수 있다.Referring to FIG. 15, the configuration of a signal receiving device (200c) based on a full spectrum according to another embodiment of the present disclosure is described. Parts that overlap with those described above are omitted for detailed description. The signal receiving device (200c) according to the present embodiment can be used in correspondence to the signal transmitting device described above with reference to FIG. 2.
신호 수신 장치(200c)는 풀 스펙트럼 광 신호를 수신하는 롤링 셔터 방식으로 이미지 센서에서 획득한 신호에 기반하여 이미지 프레임을 생성하는 롤링 카메라(210c), 이미지 프레임에서 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역을 결정한 후 해당 영역의 스트립 형태의 영상에 기반하여 펄스 레벨(ON/OFF) 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하는 변조 신호 생성부(미도시), FSK 변조 신호를 푸리에 변환한 후 주파수를 추출하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역으로 구분하는 주파수 추출부(220c), FSK 변조 신호의 주파수 추출부(220c)에서 분리한 프리앰블의 주파수에 기반하여 각 대역의 비트코드에 맵핑되는 주파수를 결정하는 프리앰블 검출부(240b), 프리앰블의 주파수 및 비트-주파수 맵핑 테이블 또는 프리앰블 검출부(240b)에서 결정한 각 대역의 비트코드에 맵핑되는 주파수에 기반하여 FSK 변조 신호를 M-FSK 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 풀 스펙트럼 M-FSK 디코더를 포함할 수 있다. The signal receiving device (200c) may include a rolling camera (210c) which generates an image frame based on a signal acquired from an image sensor in a rolling shutter manner that receives a full-spectrum optical signal, a modulation signal generating unit (not shown) which determines an area in which a full-spectrum LED is photographed in the image frame and then extracts pulse level (ON/OFF) information based on a strip-shaped image of the area to generate an FSK modulation signal, a frequency extracting unit (220c) which Fourier transforms the FSK modulation signal and then extracts a frequency to divide the signal into an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band, a preamble detector (240b) which determines a frequency mapped to a bit code of each band based on the frequency of the preamble separated by the frequency extracting unit (220c) of the FSK modulation signal, and a full-spectrum M-FSK decoder which demodulates the FSK modulation signal in an M-FSK manner based on the frequency of the preamble and a bit-frequency mapping table or the frequency mapped to the bit code of each band determined by the preamble detector (240b) to generate a data stream.
신호 수신 장치(200c)의 롤링 카메라(210c)는 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성할 수 있다. 이미지 프레임은 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 정보를 모두 포함하고 있으므로, 이미지 프레임에서 생성된 FSK 변조 신호는 신호 송신 장치가 전송한 광 변조 신호의 각 대역의 광 정보 및 각 채널의 주파수 정보를 모두 포함한다. The rolling camera (210c) of the signal receiving device (200c) can generate an image frame that includes information of all of the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet band. Since the image frame includes information of all of the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet band, the FSK modulation signal generated from the image frame includes both the optical information of each band of the optical modulation signal transmitted by the signal transmitting device and the frequency information of each channel.
따라서, 신호 수신 장치(200c)의 주파수 추출부(220c)는 각 채널의 주파수 정보를 모두 포함한 FSK 변조 신호를 푸리에 변환하여 주파수 영역으로 변환한 후, 복수의 주파수를 추출하여 이를 각 채널의 프리앰블 또는 페이로드의 주파수로 추출할 수 있다. 추출된 주파수는 각각 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호에 대응된다. Accordingly, the frequency extraction unit (220c) of the signal receiving device (200c) can extract multiple frequencies by Fourier transforming the FSK modulation signal including all frequency information of each channel into the frequency domain, and then extracting them as the frequencies of the preamble or payload of each channel. The extracted frequencies correspond to optical modulation signals of the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet band, respectively.
일 실시 예에서 신호 수신 장치(200c)의 주파수 추출부(220c)는 각 채널의 각 프리앰블의 주파수를 추출한 후, 이에 기반하여 각 대역의 페이로드에 대응하는 주파수를 결정할 수 있다. 즉, 적외선 대역에 대응되는 채널을 예로 들면, 적외선 대역에 대응되는 채널로 구분된 프리앰블에서 추출한 2개의 주파수들 중 가장 낮은 대역의 주파수 및 가장 높은 대역의 주파수 사이를 미리 설정된 간격으로 균등하게 분할하여 페이로드의 비트코드로 맵핑하기 위한 주파수를 결정할 수 있다. In one embodiment, the frequency extraction unit (220c) of the signal receiving device (200c) can extract the frequency of each preamble of each channel, and then determine the frequency corresponding to the payload of each band based on the extracted frequency. That is, taking a channel corresponding to an infrared band as an example, the frequency for mapping to the bit code of the payload can be determined by evenly dividing the frequency of the lowest band and the frequency of the highest band among the two frequencies extracted from the preamble divided into channels corresponding to the infrared band at a preset interval.
도 16을 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200c)의 신호 수신 방법(S200c)을 설명한다. 앞서 설명한 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다.Referring to FIG. 16, a signal receiving method (S200c) of a signal receiving device (200c) according to another embodiment of the present disclosure is described. Parts that overlap with those described above are omitted for detailed description.
롤링 셔터 기반의 풀 스펙트럼 카메라(이하 '롤링 카메라'라고 기재한다)는 풀 스펙트럼 LED 광원의 점멸을 서로 다른 시간에 연속적으로 복수 회 촬영하고, 각 촬영한 신호를 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에 저장하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성한다(S210c). 이미지 프레임은 롤링 카메라에 기반하여 생성되므로 스트립 형태의 이미지 프레임일 수 있다. 롤링 카메라는 풀 스펙트럼 기반이므로 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 정보를 모두 센싱할 수 있어 연속된 스트립의 넓이는 서로 다를 수 있다.A rolling shutter-based full-spectrum camera (hereinafter referred to as a “rolling camera”) continuously captures multiple shots of a full-spectrum LED light source blinking at different times, and stores each captured signal in one column or row of an image sensor to generate an image frame including information of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band (S210c). Since the image frame is generated based on the rolling camera, it may be a strip-shaped image frame. Since the rolling camera is full-spectrum-based, it can sense information of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band, and thus the widths of continuous strips may be different from each other.
신호 수신 장치(200c)는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 스트립 이미지 프레임으로부터 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 정보가 모두 포함된 FSK 변조 신호를 생성할 수 있다(S220c). FSK 변조 신호는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 각 로우 또는 컬럼으로부터 추출한 온 또는 오프 값들일 수 있다. The signal receiving device (200c) can generate an FSK modulation signal including information of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band from a strip image frame of an area where a full spectrum LED is photographed (S220c). The FSK modulation signal can be on or off values extracted from each row or column of an area where a full spectrum LED is photographed.
일 실시 예에서, 신호 수신 장치(200c)는 FSK 변조 신호를 푸리에 변환하여 프리앰블에 대응되는 주파수를 추출한 후, 프리앰블의 주파수에 기반하여 각 채널의 페이로드에 대응되는 주파수들의 대역을 결정할 수 있다.In one embodiment, the signal receiving device (200c) can extract a frequency corresponding to a preamble by Fourier transforming an FSK modulation signal, and then determine a band of frequencies corresponding to a payload of each channel based on the frequency of the preamble.
신호 수신 장치(200c)는 FSK 변조 신호의 페이로드에 대응되는 부분을 푸리에 변환하여(프리앰블에 대응되는 주파수를 고려하여 페이로드 부분의 정확한 대응 주파수를 결정할 수 있다) 각 대역의 페이로드에 대응하는 주파수를 추출하고(S230c), <표 1>과 같은 비트-주파수 맵핑 테이블 및 추출된 주파수에 기반하여 각 대역의 FSK 변조 신호를 각각 M-FSK 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성할 수 있다(S240c).The signal receiving device (200c) extracts a frequency corresponding to the payload of each band by performing a Fourier transform on a portion corresponding to the payload of the FSK modulation signal (the exact corresponding frequency of the payload portion can be determined by considering the frequency corresponding to the preamble) (S230c), and based on the bit-frequency mapping table as in <Table 1> and the extracted frequency, the signal receiving device (200c) can demodulate the FSK modulation signal of each band using the M-FSK method to generate a data stream (S240c).
도 17을 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 풀 스펙트럼에 기반한 신호 수신 장치(200d)의 구성을 설명한다. 앞서 설명한 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다. 본 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200d)는 앞서 도 2를 참조하여 설명한 신호 송신 장치에 대응하여 사용될 수 있다.Referring to FIG. 17, the configuration of a signal receiving device (200d) based on a full spectrum according to another embodiment of the present disclosure is described. Parts that overlap with those described above are omitted for detailed description. The signal receiving device (200d) according to the present embodiment can be used in correspondence to the signal transmitting device described above with reference to FIG. 2.
신호 수신 장치(200d)는 풀 스펙트럼 광 신호를 수신하는 롤링 셔터 방식으로 이미지 센서에서 획득한 신호에 기반하여 이미지 프레임을 생성하는 롤링 카메라(210c), 이미지 프레임에서 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역을 결정한 후 해당 영역의 스트립 형태의 영상에 기반하여 펄스 레벨(ON/OFF) 정보를 추출하여 변조 신호를 생성하는 변조 신호 생성부(미도시), 변조 신호를 입력 받아 서로 다른 주파수 대역의 신호를 통과시키는 복수의 주파수 대역 필터 회로에 각각 입력하여 복수의 FSK 변조 신호를 생성하는 필터부(220d), 각 대역으로 구분된 FSK 변조 신호에서 프리앰블의 주파수를 결정하는 프리앰블 검출부(240d), 필터부(220d)의 복수의 대역 필터 회로에서 출력한 복수의 FSK 변조 신호를 각 채널로 입력 받아 각 채널에서 프리앰블의 주파수 및 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 FSK 변조 신호를 M-FSK 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 풀 스펙트럼 M-FSK 디코더를 포함할 수 있다.The signal receiving device (200d) may include a rolling camera (210c) which generates an image frame based on a signal acquired from an image sensor in a rolling shutter manner that receives a full-spectrum optical signal, a modulation signal generating unit (not shown) which determines an area in which a full-spectrum LED is photographed in the image frame and then extracts pulse level (ON/OFF) information based on a strip-shaped image of the area to generate a modulation signal, a filter unit (220d) which receives a modulation signal and inputs it to a plurality of frequency band filter circuits that pass signals of different frequency bands, thereby generating a plurality of FSK modulation signals, a preamble detector (240d) which determines a frequency of a preamble in the FSK modulation signal divided into each band, and a full-spectrum M-FSK decoder which receives a plurality of FSK modulation signals output from the plurality of band filter circuits of the filter unit (220d) as each channel, demodulates the FSK modulation signal in an M-FSK manner based on the frequency of the preamble and a bit-frequency mapping table in each channel, and generates a data stream.
변조 신호를 입력 받은 필터부(220d)의 복수의 대역 필터 회로는 각각 도 18과 같이 서로 다른 대역의 주파수를 모두 포함하는 변조 신호에서 각 채널과 관련된 대역의 주파수에 해당하는 대역 필터를 적용함으로써 각 대역의 FSK 변조 신호를 생성할 수 있다.The multiple band filter circuits of the filter section (220d) that receives the modulation signal can generate an FSK modulation signal of each band by applying a band filter corresponding to the frequency of the band related to each channel to the modulation signal including all frequencies of different bands, as shown in FIG. 18.
풀 스펙트럼 M-FSK 디코더는 프리앰블이 제거된 각 FSK 변조 신호는 각 대역마다 풀 스펙트럼 LED 광원의 ON에 대응하는 칼럼(또는 로우)의 넓이(픽셀 수)가 서로 다를 수 있다. 신호 수신 장치(200d)는 온 레벨에 대응하는 넓이와 롤링 카메라(210d)의 셔터 스피드를 고려하여 각 채널 별 FSK 변조 신호의 주파수를 결정할 수 있다. 이 때, 각 대역 별 프리앰블에서 추출한 2개의 주파수들 중 가장 낮은 대역의 주파수 및 가장 높은 대역의 주파수 사이를 미리 설정된 간격으로 균등하게 분할한 위치를 더 고려하여 페이로드의 비트코드로 맵핑하기 위한 주파수를 결정할 수 있다.In the full spectrum M-FSK decoder, each FSK modulation signal with the preamble removed may have a different width (number of pixels) of a column (or row) corresponding to the ON of the full spectrum LED light source for each band. The signal receiving device (200d) may determine the frequency of the FSK modulation signal for each channel by considering the width corresponding to the ON level and the shutter speed of the rolling camera (210d). At this time, the frequency to be mapped to the bit code of the payload may be determined by further considering a position where the frequency of the lowest band and the frequency of the highest band among the two frequencies extracted from the preamble for each band are evenly divided at a preset interval.
신호 수신 장치(200d)는 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 로부터 추출된 주파수에 기반하여 각 채널의 FSK 변조 신호를 M-FSK 방식으로 복조하고 이를 패킷의 페이로드로 구성하여 데이터 스트림을 생성할 수 있다. 데이터 스트림은 앞에서 설명한 패킷일 수 있다. The signal receiving device (200d) can demodulate the FSK modulation signal of each channel in the M-FSK manner based on the preset bit-frequency mapping table and the frequency extracted from it, and configure it as the payload of a packet to generate a data stream. The data stream can be the packet described above.
도 19를 참조하여 본 개시의 다른 실시 예에 따른 신호 수신 장치(200d)의 신호 수신 방법(S200d)을 설명한다. 앞서 설명한 부분과 중복되는 부분은 자세한 설명을 생략한다.Referring to FIG. 19, a signal receiving method (S200d) of a signal receiving device (200d) according to another embodiment of the present disclosure is described. Parts that overlap with those described above are omitted for detailed description.
롤링 셔터 기반의 풀 스펙트럼 카메라(이하 '롤링 카메라'라고 기재한다)는 풀 스펙트럼 LED 광원의 점멸을 서로 다른 시간에 연속적으로 복수 회 촬영하고, 각 촬영한 신호를 이미지 센서의 한 칼럼 또는 로우에 저장하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성한다(S210d). 이미지 프레임은 롤링 카메라에 기반하여 생성되므로 스트립 형태의 이미지 프레임일 수 있다.A full spectrum camera based on a rolling shutter (hereinafter referred to as a “rolling camera”) sequentially captures multiple shots of the blinking of a full spectrum LED light source at different times, and stores each captured signal in one column or row of an image sensor to generate an image frame including information of an infrared band, a visible light band, and an ultraviolet band (S210d). Since the image frame is generated based on a rolling camera, it may be a strip-shaped image frame.
신호 수신 장치(200c)는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 스트립 이미지 프레임으로부터 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 변조 신호의 정보가 모두 포함된 변조 신호를 생성할 수 있다(S220d). 변조 신호는 풀 스펙트럼 LED가 촬영된 영역의 각 로우 또는 컬럼으로부터 추출한 온 또는 오프 값들일 수 있다. The signal receiving device (200c) can generate a modulation signal including all information of light modulation signals of the infrared band, the visible light band, and the ultraviolet band from the strip image frame of the area where the full spectrum LED is photographed (S220d). The modulation signal can be on or off values extracted from each row or column of the area where the full spectrum LED is photographed.
일 실시 예에서, 신호 수신 장치(200d)는 변조 신호를 서로 다른 주파수 대역의 신호를 통과시키는 복수의 대역 필터 회로에 각각 입력하여 복수의 FSK 변조 신호를 생성할 수 있다(S220d). 이후, 일 실시 예에서, 신호 수신 장치(200d)는 복수의 FSK 변조 신호에서 프리앰블에 대응되는 부분의 온 레벨의 넓이 및 롤링 카메라의 셔터 스피드에 기반하여 프리앰블의 주파수를 추출할 수 있다(S230d). 마찬가지로, 복수의 FSK 변조 신호에서 페이로드에 대응하는 부분의 온 레벨의 넓이에 기반하여 페이로드의 주파수를 추출할 수 있다(S230d). In one embodiment, the signal receiving device (200d) can input a modulation signal to each of a plurality of band filter circuits that pass signals of different frequency bands to generate a plurality of FSK modulation signals (S220d). Thereafter, in one embodiment, the signal receiving device (200d) can extract a frequency of the preamble based on the width of the on level of a portion corresponding to the preamble in the plurality of FSK modulation signals and the shutter speed of the rolling camera (S230d). Similarly, the frequency of the payload can be extracted based on the width of the on level of a portion corresponding to the payload in the plurality of FSK modulation signals (S230d).
신호 수신 장치(200d)는 미리 설정된 <표 1>과 같은 비트-주파수 맵핑 테이블에 기반하여 추출된 페이로드의 주파수를 각각 M-FSK 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성하거나, 프리앰블의 주파수에 기반하여 결정된 각 대역의 페이로드에 대응되는 주파수들에 기반하여 페이로드의 주파수를 각각 M-FSK 방식으로 복조하여 데이터 스트림을 생성할 수 있다(S240d).The signal receiving device (200d) can generate a data stream by demodulating the frequency of each extracted payload using the M-FSK method based on a bit-frequency mapping table such as the preset <Table 1>, or by demodulating the frequency of each payload using the M-FSK method based on frequencies corresponding to the payload of each band determined based on the frequency of the preamble (S240d).
전술한 본 개시는, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 각 장치의 프로세서를 포함할 수도 있다.The above-described present disclosure can be implemented as a computer-readable code on a medium in which a program is recorded. The computer-readable medium includes all kinds of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of the computer-readable medium include a hard disk drive (HDD), a solid state disk (SSD), a silicon disk drive (SDD), a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like. In addition, the computer may include a processor of each device.
한편, 상기 프로그램은 본 개시를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.Meanwhile, the above program may be specially designed and configured for the present disclosure or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the program may include not only machine language codes produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc.
본 개시의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 개시에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. The use of the term "above" and similar referential terms in the specification of this disclosure (especially in the claims) may refer to both the singular and the plural. In addition, when a range is described in this disclosure, it is intended that the invention be applied to individual values falling within the range (unless otherwise stated), and it is the same as describing each individual value constituting the range in the detailed description of the invention.
본 개시에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 본 개시에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 개시를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 개시의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 인자(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.Unless the steps constituting the method according to the present disclosure are explicitly described in an order or contrary description, the steps can be performed in any suitable order. The present disclosure is not necessarily limited by the order in which the steps are described. The use of all examples or exemplary terms (e.g., etc.) in this disclosure is merely intended to describe the present disclosure in more detail and is not intended to limit the scope of the present disclosure due to the examples or exemplary terms, unless otherwise defined by the claims. In addition, those skilled in the art will appreciate that various modifications, combinations, and changes can be configured according to design conditions and factors within the scope of the appended claims or their equivalents.
따라서, 본 개시의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 개시의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다Therefore, the idea of the present disclosure should not be limited to the embodiments described above, and not only the scope of the patent claims described below, but also all scopes equivalent to or equivalently modified from the scope of the patent claims are considered to belong to the scope of the idea of the present disclosure.
100, 100b, 100c, 100d: 신호 송신 장치
200 ,200b, 200c, 300d: 신호 수신 장치100, 100b, 100c, 100d: Signal Transmitter
200,200b,200c,300d: Signal receiving device
Claims (8)
풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원을 촬영한 상기 카메라의 센서 신호에 기반하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성하는 단계;
상기 이미지 프레임에서 상기 광원이 촬영된 영역으로부터 레벨 변화 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하는 단계;
상기 FSK 변조 신호를 푸리에 변환한 후 주파수를 추출하여 복수의 대역으로 구분하는 단계; 및
복수의 대역으로 구분된 상기 FSK 변조 신호를 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 상기 주파수에 기반하여 각각 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 각 대역 별 데이터 스트림을 생성하고, 각 대역 별 상기 데이터 스트림을 병합하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 대역으로 구분하는 단계는,
상기 FSK 변조 신호 및 상기 비트-주파수 맵핑 테이블을 기반으로 각각 대역 별 기본 주파수에 관련된 합성 주파수를 곱한 후, 대역 별 합성 주파수가 곱해진 상기 FSK 변조 신호를 푸리에 변환한 후 상기 주파수를 추출하는,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 방법.
An optical signal receiving method in which a processor of an optical signal receiving device including a rolling shutter-based camera capable of capturing a full spectrum band performs each step,
A step of generating an image frame including all light information of an infrared band, a visible light band and an ultraviolet band based on a sensor signal of the camera that photographs a light source including a full-spectrum LED;
A step of extracting level change information from an area where the light source is photographed in the image frame and generating an FSK modulation signal;
A step of extracting the frequency after Fourier transforming the above FSK modulation signal and dividing it into multiple bands; and
A step of demodulating the FSK modulation signal divided into multiple bands using the M-FSK (Mary-Frequency Shift Keying) method based on a preset bit-frequency mapping table and the frequency to generate a data stream for each band, and merging the data streams for each band,
The step of dividing into the above multiple bands is:
Based on the above FSK modulation signal and the bit-frequency mapping table, the synthesized frequency related to each band's fundamental frequency is multiplied, and then the FSK modulation signal multiplied by the band's synthesized frequency is Fourier transformed to extract the frequency.
Method for receiving full spectrum optical signals.
상기 데이터 스트림을 생성하는 단계는,
각 대역으로 구분된 상기 주파수들 중 각 대역 별로 가장 낮은 대역의 주파수 및 가장 높은 대역의 주파수를 상기 데이터 스트림의 프리앰블(preamble)의 비트코드로 복조하는 단계를 더 포함하는,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 방법.
In the first paragraph,
The steps for generating the above data stream are:
Further comprising a step of demodulating the frequency of the lowest band and the frequency of the highest band among the frequencies divided into each band into a bit code of the preamble of the data stream.
Method for receiving full spectrum optical signals.
상기 데이터 스트림을 생성하는 단계는,
상기 프리앰블에 해당하는 주파수 대역 사이에서 균등한 대역 간격으로 위치한 주파수들을 상기 데이터 스트림의 페이로드(payload)의 비트코드로 복조하되, 상기 페이로드에 맵핑된 주파수들은 각 채널 별로 서로 10배 이상의 차이를 가지는 주파수들인 단계를 더 포함하는,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 방법.
In the second paragraph,
The steps for generating the above data stream are:
A method of demodulating frequencies located at equal intervals between frequency bands corresponding to the preamble into bit codes of the payload of the data stream, wherein the frequencies mapped to the payload are frequencies having a difference of 10 times or more for each channel.
Method for receiving full spectrum optical signals.
상기 이미지 프레임은 각각 각 대역 별 상기 데이터 스트림의 페이로드(payload)의 서로 다른 비트코드로 복조되는,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 방법.
In the first paragraph,
The above image frames are each demodulated into different bit codes of the payload of the data stream for each band.
Method for receiving full spectrum optical signals.
적어도 하나의 프로세서; 및
상기 프로세서와 전기적으로 연결되고, 상기 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고,
상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가,
풀 스펙트럼 LED를 포함하는 광원을 촬영한 상기 카메라의 센서 신호에 기반하여 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역의 광 정보가 모두 포함된 이미지 프레임을 생성하고,
상기 이미지 프레임에서 상기 광원이 촬영된 영역으로부터 레벨 변화 정보를 추출하여 FSK 변조 신호를 생성하고,
상기 FSK 변조 신호를 푸리에 변환한 후 주파수를 추출하여 복수의 대역으로 구분하고,
복수의 대역으로 구분된 상기 FSK 변조 신호를 미리 설정된 비트-주파수 맵핑 테이블 및 상기 주파수에 기반하여 M-FSK(Mary-Frequency Shift Keying) 방식으로 복조하여 각 대역 별 데이터 스트림을 생성하고, 각 대역 별 상기 데이터 스트림을 병합하도록 야기하는 코드가 저장되며,
상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
상기 FSK 변조 신호 및 상기 비트-주파수 맵핑 테이블을 기반으로 각각 대역 별 기본 주파수에 관련된 합성 주파수를 곱한 후, 대역 별 합성 주파수가 곱해진 상기 FSK 변조 신호를 푸리에 변환한 후 상기 주파수를 추출하도록 야기하는 코드가 더 저장된,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 장치.
A full spectrum camera that generates images by receiving full spectrum light signals transmitted from full spectrum LEDs;
at least one processor; and
A memory electrically connected to the processor and storing at least one code to be executed by the processor,
The above memory, when executed through the processor, causes the processor to:
Based on the sensor signal of the camera that captures the light source including the full spectrum LED, an image frame containing all the light information of the infrared band, the visible light band and the ultraviolet band is generated,
Extracting level change information from the area where the light source is photographed in the image frame to generate an FSK modulation signal,
After Fourier transforming the above FSK modulation signal, the frequency is extracted and divided into multiple bands.
A code is stored that causes the FSK modulation signal divided into multiple bands to be demodulated using the M-FSK (Mary-Frequency Shift Keying) method based on a preset bit-frequency mapping table and the frequency to generate a data stream for each band, and to merge the data streams for each band.
The above memory causes the processor to:
A code is further stored that causes the FSK modulation signal and the bit-frequency mapping table to be multiplied by a synthesized frequency related to each band's fundamental frequency, and then the FSK modulation signal multiplied by the synthesized frequency for each band is Fourier transformed and then the frequency is extracted.
Full spectrum optical signal receiving device.
상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
각 대역으로 구분된 상기 주파수들 중 각 대역 별로 가장 낮은 대역의 주파수 및 가장 높은 대역의 주파수를 상기 데이터 스트림의 프리앰블(preamble)의 비트코드로 복조하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 장치.
In clause 5,
The above memory causes the processor to:
Further storing a code that causes the lowest frequency and the highest frequency of each band among the frequencies divided into each band to be demodulated into the bit code of the preamble of the data stream.
Full spectrum optical signal receiving device.
상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
상기 프리앰블에 해당하는 주파수 대역 사이에서 균등한 대역 간격으로 위치한 주파수들을 상기 데이터 스트림의 페이로드(payload)의 비트코드로 복조하도록 야기하는 코드를 더 저장하고,
상기 페이로드에 맵핑된 주파수들은 각 채널 별로 서로 10배 이상의 차이를 가지는 주파수들인,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 장치.
In Article 6,
The above memory causes the processor to:
Further storing a code that causes frequencies located at equal intervals between the frequency bands corresponding to the above preamble to be demodulated into bit codes of the payload of the above data stream,
The frequencies mapped to the above payload are frequencies that have a difference of more than 10 times for each channel.
Full spectrum optical signal receiving device.
상기 이미지 프레임은 각각 각 대역 별 상기 데이터 스트림의 페이로드(payload)의 서로 다른 비트코드로 복조되는,
풀 스펙트럼 광학 신호 수신 장치.
In clause 5,
The above image frames are each demodulated into different bit codes of the payload of the data stream for each band.
Full spectrum optical signal receiving device.
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