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[국내논문] 사용자 위치 기반의 VLC 채널 모델 도출에 관한 연구
A Study of VLC Channel Modeling using user Location Environment 원문보기

한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 네트워크 및 서비스, v.36 no.10B, 2011년, pp.1240 - 1245  

이정훈 (서울과학기술대학교 매체공학과) ,  차재상 (서울과학기술대학교 매체공학과)

초록
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본 논문에서는 실내 환경에서 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 가시광 통신(VLC : Visible Light Communication) 채널의 특성을 모델링 및 분석하였다. LED에서 방사된 광 입자(Photon)의 일부는 직접(LOS : Line Of Sight) 또는 반사(NLOS : None Line Of Sight)의 경로를 거쳐서 PD(PhotoDiode)에 도달하며, 이것은 수신 부에서 시간 지연(delay profile)과 감쇠(attenuation)를 가진 다중 수신 신호 특성을 나타낸다. 가로, 세로, 높이의 크기가 20*8*2.3m로 가정된 실내 환경에서 2개의 LED와 3개의 PD를 사용하여, 각 PD에서 직접파, 반사파에 의한 채널 특성을 컴퓨터 모의실험하고 분석하였다. 채널 모델별 특성은 BPSK 기반의 통신 모의실험을 통하여 그 유용성을 입증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, channel modeling and analysis of wireless visible light communication(VLC) were studied in indoor circumstance. Photons emitted from LED straightly moved and navigated within indoor, after that a part of photons reached on PD via LOS(Line Of Sight) or NLOS(None Line Of Sight). These r...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 본 논문에서는 가시광 통신이 많이 적용되고 있는 LED 조명 광 기반의 실내의 전송 환경을 실내 공간의 육면체 특성을 반영한 격자 구조로 가정한 뒤, 격자 구조 내에 존재하는 조명원의 배치나 형태의 다양성을 반영하여 크게 세 가지 유형으로 이를 분류한 뒤, 전송 시에 발생되는 직접파와 반사파의 특성과 FOV(field of view) 및 송수신기 사이의 공간배치를 매개 변수로 하여, 채널 모델을 도출하기 위한 모의실험을 행하고자 한다.
  • 또한, 본 논문에서 도출되는 채널모델이 완성될 경우에는 채널 모델별 환경에 따라서, 실내 가시광 통신시스템이 가지는 성능의 변화 특성을 BPSK 기반의실내 가시광 통신 시스템의 성능 분석을 통해 검토해봄으로써, 가시광 통신 채널 모델의 유용성을 확인해보고자 한다.
  • 전력이다. 본 논문에서는 PD에서 수신된 유효한 신호를 최대 수신 신호크기 대비 -20dB 크기를 갖는 반사파 신호까지로 정하였으며, 이 값이 수신 신호 크기의 하한 수준이다.
  • 본 논문에서는 제안한 채널 모델의 유용성을 확인하고자, BPSK 기반의 가시광 통신 시스템을 예로 들어 본 논문에서 모델링한 채널 모델을 적용하여 성능 모의실험을 수행하였다. 본 논문에서 제시한 세 개의 채널 모-델이 각각 다른 패턴의 지연 확산을 갖고 있기 때문, 에, 모의 측정된 지연 시간 이내에서 전송 신호 비트 구간(bit duration)을 10~80ns까지 1* 0n의 단위로 변경을 하며 모의실험을 진행하였으며, 모의실험 시사 용한 세부 파라미터는 표 4와 같다.
  • 본 논문에서는 실내 환경에서 LED를 이용한 가시광 통신(VLC) 채널의 특성을 모델링하고, 모의실험을통하여 특성을 추출하고 분석하였다. LED, PD의 위치 및 FOV로 인하여 본 논문에서 제안한 채널 모델에 따라서 직접파, 간접파로 인한 특성이 다양하게 나타났다.
  • 이로 인하여 해당 PD 에서 각기 다른 수신 전력, MED, RMS 지연 확산 값을 보였으며, 이것은 수신부에서 통신 복호 성능에 많은 영향을 미쳤다. 본논문에서는 전송 비트 구간을 변수로 BPSK 기반의통신 모의실험을 통하여 제안된 채널 모델의 유용성을 입증하였다. 이는 향후 실내 환경의 가시광 통신을적용을 위한 좋은 참고가 될 것으로 기대된다.

가설 설정

  • 본 논문에서는 실내 무선 가시광 통신을 위한 공간 2로서 2*8*20.3m 크기의 빈 공간을 가정한다. 천정에는 두 개의 VLC 송신 기능을 가지는 LED 조명원이 있으며, LED 조명원에서 방사된 일부의 광입자는직선 운동을 하다가 VLC의 수신부인 PD에 도달한다.
  • 그림 1의 (a)는 본 논문에서 채널 모델을 위해 가정한 송수신 환경의 구성도를 나타내며, LED에서 방출된 광입자는 육면체에서 천정을 제외한 면을 1mm 단위로 분할한 격자를 향해서 직선 운동하며, 실내에서전반사하여 움직이다가 PD에 도달하게 되면 수신 신호로써 인정된다. 여기서 FOV는 70이고 실내 공간의 크기와 LED의 위치를 고려하면, 각 LED로부터직접파를 수신하는 영역은 실험 환경을 수직으로 바라본 평면도에서 LED를 중심으로 약 5.
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참고문헌 (5)

  1. Y. Tanaka, S. Haruyama and M. Nakagawa, "Wireless optical transmission with the white colored LED for the wireless home links", Proc. of the 11th Int. Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC 2000), London, US, pp.1325-1329, 2000. 

  2. J. Grubor, S. C. J. Lee, K.-D. Langer, T. Koonen, and J. W. Walewski, "Wireless high-speed data transmission with phosphorescent whitelight LEDs", in Proc. Post Deadline Session Eur. Conf. Opt. Commun.(ECOC 2007), Berlin, Germany, 2007, pp.1-2, [06.11]. 

  3. R. Windisch, et al., "Large-signal-modulation of high-efficiency light-emitting diodes for optical communication", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol.36, No.12, pp.1445-1453, 2000. 

  4. J. Grubor, et al., "High-speed wireless indoor communication via visible light," ITG Fachbericht, Vol.198, pp.203-208, 2007. 

  5. RAPPAPORT, T. S. Wireless Comm.: Principles and Practice. 2nd ed. Prentice Hall, 2002. 

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