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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박영일
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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가시광 통신 기술은 최근까지 RF 기반 무선 통신에 가려 주목받지 못하였지만 최근 LED 기술의 발전으로 인해 조명-IT 융합 기술로 많은 주목을 받고 있다. 특히 디스플레이나 전광판 등을 통해 정보를 전달하는 방송형 통신, 교통신호나 자동차 램프에 사용하는 ITS 통신, 조명기기를 이용한 통신 등 가시광 기반의 통신 시스템에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있다. 지금까지 시도된 가시광통신은 대부분 조명에서 단말로 신호를 보내는 단방향이었다. 그러나 인터넷 등 양방향 통신을 지원하기 위해서는 가시광통신 또한 양방향이 되어야 하는데, 아직까지는 만족할 만한 해결책이 제시되지 않았다.
이에 본 논문에서는 실내조명과 단말을 대상으로 양방향 가시광통신 시스템을 제안한다. 양방향 가시광통신의 문제점을 제시하고 효율적인 전송방식을 제안함으로써 이를 해결하였다. 하향전송으로는 추가적인 인프라를 구축할 필요 없는 실내조명을 사용하였으며, 상향전송으로는 이동성이 있는 단말을 대상으로 적외선 LED를 이용하였다. 양방향 전송을 위해서는 충분한 전송거리, LED 조명의 간섭배제, 전력효율성 등을 확보해야만 한다. 특히 상향 전송에서 움직이는 단말의 특성상 크기의 제약과 배터리의 수명을 최소화하는 것을 목표로 하였으며, 이를 위해 집광된 적외선 LED를 사용하였다. 이때 집광도와 전송거리는 비례하게 되고, 3∼4 m의 전송거리를 확보하기 위해 집광도를 크게 하는 경우 이동하는 단말의 특성상 조명부의 PD와 조정이 어려워지게 된다. 이를 해결하기 위해 4개의 IR-LED를 사용하였다. 4개의 IR-LED는 각각 서로 다른 영역을 커버할 수 있도록 배치하고, PD의 위치에 따라 실시간으로 최적의 전송성능을 보이는 IR-LED를 선택하여 통신에 이용하도록 하였다.
제안된 방식의 실생활에서의 활용가능성을 보여주기 위해 테스트베드를 구현하였다. 실험에 이용한 IR-LED의 경우 속도 및 거리에 제한이 있지만 더욱 최적화된 소자 선택 및 회로 설계를 통해 향후 실제의 양방향 가시광통신에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
이에 본 논문에서는 실내조명과 단말을 대상으로 양방향 가시광통신 시스템을 제안한다. 양방향 가시광통신의 문제점을 제시하고 효율적인 전송방식을 제안함으로써 이를 해결하였다. 하향전송으로는 추가적인 인프라를 구축할 필요 없는 실내조명을 사용하였으며, 상향전송으로는 이동성이 있는 단말을 대상으로 적외선 LED를 이용하였다. 양방향 전송을 위해서는 충분한 전송거리, LED 조명의 간섭배제, 전력효율성 등을 확보해야만 한다. 특히 상향 전송에서 움직이는 단말의 특성상 크기의 제약과 배터리의 수명을 최소화하는 것을 목표로 하였으며, 이를 위해 집광된 적외선 LED를 사용하였다. 이때 집광도와 전송거리는 비례하게 되고, 3∼4 m의 전송거리를 확보하기 위해 집광도를 크게 하는 경우 이동하는 단말의 특성상 조명부의 PD와 조정이 어려워지게 된다. 이를 해결하기 위해 4개의 IR-LED를 사용하였다. 4개의 IR-LED는 각각 서로 다른 영역을 커버할 수 있도록 배치하고, PD의 위치에 따라 실시간으로 최적의 전송성능을 보이는 IR-LED를 선택하여 통신에 이용하도록 하였다.
제안된 방식의 실생활에서의 활용가능성을 보여주기 위해 테스트베드를 구현하였다. 실험에 이용한 IR-LED의 경우 속도 및 거리에 제한이 있지만 더욱 최적화된 소자 선택 및 회로 설계를 통해 향후 실제의 양방향 가시광통신에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
목차
목 차국문요약Ⅰ. 서론 11.1 가시광통신의 정의 11.2 가시광통신의 특징 31.3 가시광통신의 표준화 현황 및 양방향통신 5Ⅱ. 양방향 가시광통신 구조 및 상향링크 선택 알고리즘 82.1 가시광통신 송수신부의 구조 82.2 양방향 가시광통신 구조 92.3 집광된 IR-LED 이용한 양방향통신 122.4 상향링크 선택 알고리즘 142.4.1 IR-LED선택을 위한 프로토콜 142.4.2 최적성능 IR-LED 선택 152.4.3 통신성능 저하 시 IR-LED 재선택 17Ⅲ. 상향링크 선택 알고리즘을 적용한 테스트베드 구성 203.1 테스트베드 구성 시 문제점 203.1.1 간섭의 문제점 203.1.2 지향성을 고려한 IR-LED배치 223.2 FPGA를 이용한 디지털부 설계 263.2.1 조명의 송수신부 블록도 263.2.2 모바일 송수신부 블록도 273.2.3 제안된 테스트베드 구조 29Ⅳ. 실험 결과 및 분석 344.1 시뮬레이션을 이용한 분석 344.2 테스트베드 실험 결과 37Ⅴ. 결론 39참고문헌 40Abstract 42
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