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문제 정의
- 본 논문에서는 실내 네트워크 용 가시광 통신시스템에서의 송신기 간 간섭 완화를 위하여 광 빔포밍 (Optical Beam- forming) 기법을 사용하는 송신기 간 간섭 완화 방식을 제안하고, 간섭 완화 기법을 적용한 시스템의 성능을 분석한다. 즉, 광 빔포밍을 통해 원하는 신호를 수신기에게 전송파워를 높이고 집중적으로 전송함으로써 다른 송신기 간의 발행하는 간섭을 보완한다.
- 본 논문에서는 홈네트워크를 위한 가시광 통신 시스템에서 발생 할 수 있는 Tx 간 간섭 완화를 위하여 광 빔포밍 기법을 제안하고, 이에 따른 성능 향상 효과를 분석 하였다. 또한 Tx와 Rx 간의 거리 및 Tx의 LED 수에 따른 시스템의 BER 성능을 비교 분석하였다.
가설 설정
- LOS 인 경우에는 반사가 없으며 수신단의 면적 A r 은 송·수신단의 거리 R 에 비해 상당히 작다고 가정한다.
- 우리는 모의 실험 결과를 통하여 광 빔포밍을 적용한 경우가 적용하지 않은 경우보다 약 5~7dB 정도의 평균 SNR을 향상 시킬 수 있음을 보였다. 그렇지만 본 모의실험은 LED의 기본 특성인 조명의 역할을 고려하지 않고 단순히 통신만을 위한 환경을 가정하였다. 그렇기 때문에 조명의 역할까지 고려된 시스템 모델 환경에서 추가적인 연구가 필요하다.
- 모의실험에서 가시광 통신 시스템에서 Tx 와 Rx 사이의 거리는 실제 가정에서 쓰이는 조명의 높이를 가정하여 2m와 3m로 가정을 하였다. 그리고 정보를 송신하는 Tx의 LED 수를 2개로 가정하였다. 모의실험 결과를 살펴보면 거리가 3m 일 때, 광 빔포밍 기법을 적용한 가시광 통신 시스템의 경우가 적용하지 않은 가시광 통신 시스템의 경우보다 약 5dB SNR 이득이 있었으며, 2m 일 때, 약 7dB SNR 이득을 얻을 수 있음을 확인 할 수 있다.
- 그림 4는 광 빔포밍 기법을 적용한 가시광 통신 시스템의 거리에 따른 BER 성능을 비교하였다. 모의실험에서 가시광 통신 시스템에서 Tx 와 Rx 사이의 거리는 실제 가정에서 쓰이는 조명의 높이를 가정하여 2m와 3m로 가정을 하였다. 그리고 정보를 송신하는 Tx의 LED 수를 2개로 가정하였다.
- 본 논문에서 잡음 모델은 AWGN(Adaptive White Gaussian Noise)으로 가정한다. 일반적으로 무선 광 채널에서는 전송 품질은 산탄 잡음에 의존한다.
- 본 장에서는 그림 2와 같이 다수의 Tx 가 존재하여 Rx 에서 Tx 간 간섭이 발생할 때, 이러한 간섭을 완화하기 위한 광 빔포밍 기법을 설명하였다. 본 모의실험에서는 Tx 개수가 2개, Rx 개수가 1개인 가시광 통신 시스템을 고려하였고, 각 Tx는 2개의 LED를 가지며 Rx는 1개의 LED를 가진다고 가정하였다.
- 그림 6은 Tx의 LED 수에 따른 광 빔포밍을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 BER 성능을 비교하였다. 이때 거리는 확실한 성능 비교를 위하여 2m로 가정을 하였 다. 광 빔포밍을 적용하지 않은 경우는 LED의 수와 관계 없이 비슷한 성능을 보였으며, 광 빔포밍 기법을 적용하였 을 때는 SNR이 20dB일 때, 약 만큼 우수한 성능을 보였다.
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