가시광통신 시스템에서 하이브리드 전송기법을 이용한 BER 성능향상 기법에 대한 연구

이규진 대한산업경영학회 2024 산업융합연구 Vol.22 No.2

가시광을 이용하여 정보를 전송하는 가시광통신은 초고속, 초지연, 초연결등의 장점이 있어 6G 통신을 보완하기 위 한 하나의 방안으로 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 가시광통신에서 RGB 혼합비율에 의하여 발생하는 성능 열화를 극 복하기 위한 연구를 진행하였다. LED 조명을 이용한 가시광통신 시스템은 조명의 역할이 중요한 기능으로 통신을 위해 사용 할 경우 RGB 혼합 비율에 따른 성능 차이는 필연적으로 발생한다. 특히, 일정 기준 이하의 빛의 강도를 갖는 경우 시스템 전 체의 성능을 열화시키는 문제가 발생한다. 이 연구에서는 RGB 3개의 채널 중 혼합 비율의 차이로 발생하는 통신 시스템에서 일정 성능 이하가 발생할 때, 최고의 성능을 보이는 LED를 제외하고 나머지 2개의 신호를 STBC(Space-Time Block Coding)으로 전송하여 통신의 품질을 보장하는 하이브리드 시스템에 대해서 연구를 진행하였다. 제안 시스템의 성능을 검증 하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였고, 제안 시스템의 성능이 기존 시스템과 비교하여 향상된 것을 볼 수 있다. Visible light communication, which transmits information using visible light, has advantages such as ultra-high speed, ultra-delay, and ultra-connectivity, so research is being conducted as a way to complement 6G communication. In this paper, a study was conducted to overcome the performance degradation caused by the RGB mixing ratio in visible light communication. In a visible light communication system using LED lighting, the role of lighting is an important function, and when used for communication, the performance difference according to the RGB mixing ratio inevitably occurs. In particular, if the intensity of light is below a certain standard, the problem of deteriorating the performance of the entire system occurs. In this study, when a certain performance or less occurs in the communication system caused by the difference in the mixing ratio among the three RGB channels, the remaining two signals except the LED with the best performance are transmitted to STBC (Space-Time Block Coding) to ensure the quality of communication. A computer simulation was performed to verify the performance of the proposed system, and it can be seen that the performance of the proposed system is improved compared to the existing system.

가시광통신에서 플리커 완화 및 BER 성능 향상을 위한 코딩 기법에 대한 연구

이규진 중소기업융합학회 2021 융합정보논문지 Vol.11 No.2

본 논문에서는 가시광 통신시스템에서 플리커 완화 및 BER 성능 향상을 위한 코딩 기법에 관해서 연구하였 다. 가시광 통신의 전송 속도를 높이기 위해 다수의 LED를 사용하는 멀티전송 다중 LED 전송시스템이 활발히 연구되고 있다. 그러나 N개의 LED를 사용하는 다중 LED 가시광 통신시스템에서 N개의 LED를 통해 데이터를 전송할 때, 데이터 시퀀스에 따라 동시에 0이 전송되는 연집 Zero 구간이 발생하고, 또한 1의 전송 구간이 서로 다르기 때문에 플리커 현상과 Dimming level의 변화로 인한 조명 성능 저하 현상이 발생하게 된다. 가시광 통신시스 템은 통신 및 조명 기능을 동시에 수행하는 통신시스템이다. 따라서 통신의 전송 효율과 조명의 밝기를 동시에 고려되 어야 한다. 우리는 이러한 문제를 해결하기 위해 각각의 LED 데이터 시퀀스의 코딩 맵핑을 통해 플리커 현상과 Dimming level 문제를 완화하고 에러 검출 및 BER 성능을 향상시킬 수 있는 플리커 완화 기법을 제안하였다. In this paper, we studied the coding technique for flicker mitigation and BER performance improvement in visible light communication system. In order to increase the transmission speed of visible light communication, a multi-transmission multi-LED transmission system using a plurality of LEDs is being actively studied. However, when data is transmitted through N LEDs in a multi-LED visible light communication system using N LEDs, there is a continuous zero section in which 0 is transmitted simultaneously according to the data sequence, and since the transmission section of 1 is different, flickering Or, a phenomenon in which the dimming level changes occurs. The visible light communication system is a communication system that simultaneously performs communication and lighting functions. Therefore, transmission efficiency of communication and brightness of lighting must be considered at the same time. To solve this problem, we proposed a flicker reduction mapping that can alleviate flicker and dimming level problems, improve error detection and BER performance through coding mapping of each LED data sequence.

가시광통신에서 Dimming Level 향상 및 Flicker 감소를 위한 적응-학습 코드할당 기법

이규진,한두희 중소기업융합학회 2022 융합정보논문지 Vol.12 No.2

본 논문에서는 가시광 통신시스템의 조명과 통신의 기능을 동시에 사용할 때, 조명의 Dimming Level 향상과 Flicker 현상을 줄일 수 있는 기법에 대해서 제안한다. 가시광 통신은 통신과 조명의 성능을 함께 만족해야 한다. 그러나 기존의 Data Code Mapping 방식은 전체 조명의 밝기를 감소시키는 결과를 나타낸다. 이는 조명의 성능 저하와 Flicker 현상을 유발한다. 이를 해결하기 위해, 본 논문에서는 전송 알파벳에 대해서 binary code 할당하고, 문자열에 알파벳의 발생 빈도율에 따라 할당된 binary code를 최적화하여 매칭 시키는 적응 학습형 코드 할당 기법을 제안하였다. 이를 통해, 각각의 문자열의 최대 Dimming level을 유지하면서 동시에 ‘OFF' 패턴이 연속적으로 발생하지 않도록 코드를 할당하여 통신 기능뿐만 아니라 조명으 로써의 역할을 충실히 할 수 있는 기법에 대해서 연구하였다. 성능평가 결과, 전체 통신 성능에 큰 영향을 주지 않으면서, '1'의 발생 빈도가 유의미하게 증가하였고 반대로 연속적인 '0' 빈도율이 감소하여 시스템의 조명 성능이 크게 향상된 것을 보였다. In this paper, when the lighting and communication functions of the visible light communication system are used at the same time, we propose a technique to reduce the dimming level and flicker of the lighting. Visible light communication must satisfy both communication and lighting performance. However, the existing data code method results in reducing the brightness of the entire lighting. This causes deterioration of lighting performance and flicker phenomenon. To solve this problem, in this paper, we propose an adaptive learning code allocation technique that allocates binary codes to transmitted characters and optimizes and matches the binary codes allocated according to the frequency of occurrence of alphabets in character strings. Through this, we studied a technique that can faithfully play the role of lighting as well as communication function by allocating codes so that the 'OFF' pattern does not occur continuously while maintaining the maximum dimming level of each character string. As a result of the performance evaluation, the frequency of occurrence of '1' increased significantly without significantly affecting the overall communication performance, and on the contrary, the frequency of consecutive '0' decreased, indicating that the lighting performance of the system was greatly improved.

가시광통신 시스템에서 디밍 향상 및 플리커 감소 방안에 대한 연구

한두희,이규진 대한산업경영학회 2023 산업융합연구 Vol.21 No.2

본 논문에서는 가시광 통신 시스템의 발생하는 Dimming level 감소 및 Flicker 발생 문제를 해결하기 위한 연구를 진행하였다. 가시광 통신은 통신과 조명을 함께 제공하는 융합기술로, 통신 성능뿐만 아니라 조명의 성능을 함께 만족 해야한 다. 그러나 기존의 데이터 전송 방식은 전송 Data sequence를 고려하지 않고 전송하기 때문에, Dimming level을 감소시키 고 Flicker 현상을 발생시킨다. 이를 해결하기 위해, 본 논문에서는 Dimming improvement and Flicker Reduction Mapping 기법을 연구하였다. 기존의 시스템은 단순하게 ‘0’과 ‘1’의 데이터만 전송하였지만, 본 시스템에서는 RGB 채널에 Original data 전송채널과 DIFR(Dimming Improvement and Flicker Reduction) 전송채널을 할당한다. R채널에는 Original data를, DIFR-G채널에는 Original data or Inverse Original data를 할당하고, DIFR-B채널은 R채널과 G채널 의 논리연산을 통해 전송함으로써, 최대 Dimming level을 유지하면서 동시에 ‘OFF' 패턴이 연속적으로 발생하지 않도록 하 여 Flicker 현상을 방지하고 통신 기능뿐만 아니라 조명으로써의 역할을 충실히 할 수 있는 적응형 데이터 할당 알고리즘을 제안했다. In this paper, research was conducted to solve the problem of reducing the dimming level and flicker that occurs in the visible light communication system. Visible light communication is a convergence technology that provides both communication and lighting, and must satisfy not only communication performance but also lighting performance. However, since the existing data transmission method transmits without considering the transmission data sequence, it reduces the dimming level and causes a flicker phenomenon. To solve this problem, in this paper, the Dimming Improvement and Flicker Reduction Mapping technique was studied. Existing systems simply transmitted data of ‘0’ and ‘1’, but in this system, original data transmission channels and DIFR (Dimming Improvement and Flicker Reduction) transmission channels are assigned to RGB channels. Original data is allocated to the R channel and original data or inverse original data is allocated to the DIFR-G channel, and the DIFR-B channel maintains the maximum dimming level by transmitting through the logical operation of the R channel and the G channel. At the same time, the flicker phenomenon is prevented by preventing continuous occurrence of ‘OFF’ patterns. Through this, we proposed an adaptive data allocation algorithm that can faithfully play a role as a light as well as a communication function.

유비쿼터스 센서 네트워크용 LED 가시광통신 송수신 모듈 및 효율 연구

장태수,권재현,김용갑,박춘배,Jang, Tae-Su,Kwon, Jae-Hyun,Kim, Yong-Kab,Park, Choon-Bae 한국전자통신학회 2012 한국전자통신학회 논문지 Vol.7 No.6

본 논문에서는 PC모듈 기반으로 LED(Light Emitting Diode)의 White조명을 이용한 VLC(Visible Light Communication) 송 수신기 모듈의 미디어 전송 시스템을 구현하고 전송 기술에 대해 성능 분석을 하기 위한 연구이다. LED가시광통신을 실현시키고자 송신부에는 1~12개의 LED발광소자와 수신부에는 가변 센서를 사용 하고자 한다. LED가시광통신을 하고자 개발이 이루어진 송 수신부의 초기 거리 값은 0~1m이상으로 하고 전체 시스템 전송 속도는 수천 kbps를 가지는 가시광 미디어 전송 시스템을 이루었다. 성능 분석을 위해서, PC 모듈에 LED 및 적외선센서를 구성하여 예측 및 통신 거리에 분석하여 응용 방법과 가능성에 대해서 확인하고자 한다. LED 모듈의 전체적인 효율 증가를 위하여 렌즈 착용시와 미착용시 각 성능을 측정하여 약 20%의 효율이 증가하였음을 알 수 있었다. This paper is implemented media transmission system of VLC transmitter and receiver module using LED of White lighting that is based on PC module and to transmission technology for performance analysis. To realize LED visible light communication receiver is used 1~12 LED light-emitting device and transmitter is used a variable sensor. Developed initial distance of the tranceiver is more than 0~1m for LED VLC and the overall system transmission speed is achieved on variable having Visible light media transmission system. Composition to PC module with LED module and infrared sensor for performance analysis, predict and analyze the communication distance, check about the possibility of application methods. Measure each performance when the lens wearing and not wearing in order to increase the overall efficiency of the LED module, can know that increase efficiency of approximately 20%.

가시광 통신 환경에서 Multi code MC-CDMA를 통한 동일 채널 간섭 감쇄 기법

이규진,김귀정 한국디지털정책학회 2014 디지털융복합연구 Vol.12 No.8

가시광통신 시스템에서 조명/통신 기능을 위한 효과적인 Dimming level control 기법

이규진 중소기업융합학회 2018 융합정보논문지 Vol.8 No.5

본 논문에서는 가시광 통신시스템에서 조명과 통신의 성능을 동시에 만족하기 위한 Dimming level control 기법을 연구하였다. 일반적으로 가장 많이 사용되는 OOK와 RZ-OOK변조 방식의 경우, 연속적인 Burst Zero Duration이 발생하면 조명 기능이 심각하게 저하된다. 이는 조명뿐만 아니라 시스템 전체의 성능을 열하시키는 원인이 된다. 본 연구를 통해, 기존 시스템의 Dimming level특성을 분석하고, Dimming level을 높이기 위한 기법으로 Illegal Pulse Insertion(IPI) 알고리즘을 제안하였다. 이를 통해, Dimming level을 효과적으로 제어하고 기존 변복조 시스템에서 나타나는 플리커(flicker) 현상과 Dimming level 감소를 해결하여 조명과 통신 양쪽 모두의 QoS를 향상 시킬 수 있다 In this paper, we have studied a dimming level control method to satisfy both lighting and communication performance in visible light communication system. In the case of the most commonly used OOK and RZ-OOK modulation schemes, continuous Burst Zero Duration will seriously degrade the lighting function. This causes not only the illumination but also the performance of the entire system to deteriorate. Through this study, we analyzed the dimming level characteristics of the existing system and proposed the Illegal Pulse Insertion (IPI) algorithm as a technique to increase the dimming level. Through this, it is possible to effectively control the dimming level and improve the QoS of both lighting and communication by resolving the flicker phenomenon and dimming level reduction in the existing modulation and demodulation system.

다중입출력 가시광통신에서 플리커 현상을 완화하기 위한 병렬 코딩 기법

정진욱,이계산,서효덕,이규진,한두희 한국ITS학회 2016 한국ITS학회논문지 Vol.15 No.3

전송 거리 및 입사각에 따른 가시광 통신 시스템 성능 분석에 관한 고찰

김균탁,한두희,이계산,이규진,Kim, Gyun-Tak,Han, Doo-Hee,Lee, Kye-San,Lee, Kyu-Jin 중소기업융합학회 2014 융합정보논문지 Vol.4 No.4

본 논문에서는 가시광 통신 에서 시스템 성능에 주된 영향을 주는 요인들에 대해 분석하였다. 일반적으로 발표된 논문들은 가시광 통신 시스템의 전송속도, 전송거리의 증가, 변조 기법을 통한 성능향상 등에 초점을 맞춰 연구가 진행 되고 있다. 이에, 자세한 가시광 통신 시스템 환경을 분석하기 위해 통신 성능에 주된 영향을 주는 통신거리 및 입사각에 따른 성능 분석을 진행하였으며, 모의실험을 통해 성능 감쇄 정도를 확인하였으며, 향후 연구방향에 대해 고찰 하였다. In this paper, we analyzed the main factors that affect the performance in Visible Light Communication (VLC) system. Generally, published papers of VLC system have been studies to focus on increased data rates, transmission distance and modulation scheme. Therefore, in order to analyze detailed environment for VLC system, we was performed to analyze the performance of a major impact on the VLC system according to communication distance and the angle of incidence. The computer simulation results show that the performance attenuation was confirmed.

연집제로구간에서 발생하는 음영현상을 줄이기 위한 기법에서 신호지연이 미치는 영향 연구

한두희,이규진 중소기업융합학회 2018 융합정보논문지 Vol.8 No.6

In this paper, we analyzed the effect of modulation scheme and modulation scheme on the dimming level of visible light communication system and studied the effect of distortion due to delayed signal. Currently, the modulation schemes most commonly used in visible light communication result in increasing the communication performance but reducing the brightness of the entire illumination. Continuous Burst Zero Duration will severely degrade lighting. This degrades not only the illumination but also the performance of the whole system and causes Flicker phenomenon. In this paper, we analyze the relationship between modulation technique and illumination - communication performance and investigate the effect of signal delay on visible light communication system. Through simulation, we analyze the performance of IPI-OOK which has the best communication-lighting performance and propose future research directions accordingly. 본 논문에서는 가시광 통신시스템의 변조 방식과 각 변조 방식이 Dimming level에 미치는 영향을 분석하고, 지연 신호로 인한 왜곡이 미치는 영향에 대해서 연구하였다. 현재 가시광 통신에서 가장 많이 사용되는 변조 방식들은 통신 성능은 증가하나 전체 조명의 밝기를 감소시키는 결과를 나타낸다. 연속적인 Burst Zero Duration이 발생하면 조명 기능이 심각하게 저하된다. 이는 조명뿐만 아니라 전체 시스템의 성능저하 시키게 되며 Flicker 현상을 유발한다. 본 논문에서는 이러한 변조 기술과 조명-통신 성능의 관계를 분석하고, 신호지연으로 인한 왜곡이 발생하였을 경우에 가시광 통신 시스템에 미치는 영향을 연구하였다. 시뮬레이션을 통해 통신-조명성능이 가장 좋은 IPI-OOK의 성능을 분석하고 그에 따른 향후 연구 방향을 제안하였다.