VLID (Visible Light Identification) : 가시광의 후방산란을 이용한 무선 인식 기술 :VLID (Visible Light Identification) : Identification Technology using backscattering of Visible Light

윤지수

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자료유형: 학위논문

저자정보: 윤지수 (국민대학교, 국민대학교 일반대학원)

지도교수: 장병준

발행연도: 2017

저작권: 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2017

VLID (Visible Light Identification) : 가시광의 후방산란을 이용한 무선 인식 기술

윤지수 전자공학과 2017.01 학위논문

가시광의 후방산란을 이용한 VLID 시스템 설계 및 구현

윤지수 , 장병준 한국전자파학회논문지 2017.01 학술저널

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최근 IoT에 대한 관심이 증가하면서 IoT 통신기술에 대한 연구가 활발하다. 대표적인 기술로 Wi-Fi, Bluethooth 같은 무선통신기술, NFC, RFID 같은 무선인식기술, 전파가 아닌 가시광을 이용하는 가시광통신기술 (VLC: Visible Light Communication) 등이 있다. 하지만, 기존 기술들은 배터리나 전력소모에 대한 문제가 있어 이를 극복할 수 있는 새로운 IoT 통신기술이 필요하다. 이에 본 논문에서는 에너지 밀도가 높은 가시광선을 이용하고, 이를 후방산란하여 태그의 정보를 전송하는 VLID 시스템을 설계하였다. 제안한 VLID 시스템은 가시광을 조사하는 소스 (LED)와 가시광을 후방산란하기 위한 태그, 그리고 태그에서 후방산란된 신호를 수신하기 위한 PD (Photodiode)로 구성된다. 특히, 소스와 PD가 일체화된 리더를 설계하여, 마이컴과 LCD 셔터로 구성된 태그의 정보를 인식함을 확인하였다. 또한, VLID 시스템을 확장하여 소스와 리더를 분리하고 주변에 산재되어 있는 주변광 (Ambient light)를 이용하는 실험도 수행하였다. 또한 가시광이 아닌 주변에 산재한 전파신호를 후방산란하여 태그의 정보를 인식하는 bistatic RFID 시스템을 구현하여 검증하고 이를 VLID와 비교하였다. bistatic RFID는 연속 정현파를 송신하는 소스, 연속 정현파를 후방산란하여 태그의 정보를 전송하는 태그, 그리고 태그로부터 후방산란된 전파 신호를 수신하기 위한 리더 (스펙트럼 또는 NI USRP)로 구성된다. 소스에서 연속 정현파를 송신하면 이를 일정거리로 떨어진 태그가 정보에 따라 안테나 임피던스를 조절하여 태그의 정보를 리더로 전송한다. 이론적인 link budget을 계산하고 이를 실험적 link budget을 측정하여 비교하였다. 또한 NI USRP-2922와 LabVIEW 프로그램을 이용하여 태그의 정보를 복조하여 확인하였다. 이러한 실험 결과를 토대로, VLID와 bistatic RFID에 대한 시스템 구성 및 성능에 대해 비교하여 설계한 시스템을 고찰하였다. 본 연구는 가시광을 후방산란하여 태그의 정보를 전송하고 인식함으로써 기존 무선통신기술과 무선인식기술에 단점을 보완하고 태그를 인식하는 새로운 기술을 제안하였다. 또한 추가적인 조명 없이 주변광을 이용하여 태그를 인식하고 주변 전파원을 후방산란하여 태그를 인식하는 시스템을 구성함으로써 저전력으로 태그를 인식하였다. 이를 발전시켜 주변 가시광과 전파원으로부터 전력을 공급받아 배터리 없이 태그를 인식한다면 앞으로 IoT 기술에 적용 가능할 것으로 기대한다.

목차 ................................................................................................................................ ⅰ
목차 ⅰ
그림 목차 ⅲ
표 목차 ⅴ
국문요약 ⅵ
Ⅰ. 서 론 1
Ⅱ. 가시광의 후방산란을 이용한 VLID 시스템 5
2.1 개요 5
2.2 VLID 시스템 구성 8
2.2.1 VLID 리더 8
2.2.2 VLID 태그 12
2.3 LCD 셔터 특성 14
2.3.1 LCD 셔터 정적 특성 14
2.3.2 LCD 셔터 동적 특성 22
2.4 VLID 시스템 실험 및 결과 27
2.4.1 VLID 시스템 실험구성 27
2.4.2 VLID 시스템 실험결과 28
Ⅲ. VLID 시스템의 확장 및 유사 시스템과의 비교 34
3.1 주변 가시광을 이용한 VLID 34
3.1.1 개요 34
3.1.2 실험구성 36
3.1.3 실험결과 38
3.2 전파의 후방산란을 이용한 bistatic RFID 시스템 40
3.2.1 개요 40
3.2.2 전파의 후방산란을 위한 태그 설계 43
3.2.3 bistatic RFID 실험구성 및 결과 46
3.2.4 VLID와 bistatic RFID 비교 55
Ⅳ. 결 론 61
참고문헌 63
Abstract 65
Appendix ⅠVLID reader UI MATLAB 코드 68
Appendix Ⅱbistatic RFID 함수발생기 실험설정 75
Appendix Ⅲbistatic RFID 복조 LabVIEW 프로그램 77

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