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근거리 수중 광무선 통신을 위한 주파수 변조 기반 오디오 전송 시스템 연구
A study on the Frequency Modulation-based Audio Transmission System for Short-range Underwater Optical Wireless Communications 원문보기

한국마린엔지니어링학회지 = Journal of the Korean Society of Marine Engineering, v.36 no.1, 2012년, pp.166 - 171  

김연주 (한국해양대학교 대학원 전자통신공학과) ,  손경락 (한국해양대학교 전자통신공학과)

초록
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본 논문에서는 가시광 LED를 이용한 근거리 수중 광무선 통신 기술을 제안하였다. 수중 통신을 위한 기존 음향 시스템의 대안으로 부상하는 가시광 LED 통신은 고품질의 높은 통신 속도를 보장한다. 수중에서 근거리 통신을 위하여 주파수 변조 방식을 적용한 광 무선 오디오 시스템을 개발하였으며 CD4046B 위상잠김루프를 이용하여 주파수 변조와 복조 회로 부분을 구현하였다. 수조내에서 송신단과 수신단을 30 cm 떨어뜨린 후 100 kHz의 변조 중심 주파수에서 오디오 신호를 전송하여 성공적으로 수신됨을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, short-range underwater wireless communication technique using visible LEDs is proposed. As an alternative to conventional acoustic system, visible LED communications show high quality and high speed data transmission characteristics. We design a frequency modulation-based optical wire...

주제어

#광 무선통신   #주파수 변조   #가시광 통신   #수중 통신  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 조명용 백색 LED를 이용하여 수중통신 시스템을 구성하여 통신 성능을 측정하였다. 전압제어발진 회로를 이용한 주파수 변조 방식으로 오디오 데이터를 전송하였으며 수신단에서는 위상잠금루프를 이용한 주파수 복조 회로로 오디오 신호를 재생하였다.
  • 본 연구에서는 기존의 실내 LED 조명통신을 육상이 아닌 수중환경에서 통신이 가능한 시스템[9]으로 구현하고자 하였다. 기존의 수중 음향 통신은 감쇄로 인하여 수십 kbps이상의 데이터 통신은 어려운 실정이다.
  • 250 kHz 변조 주파수에서는 Figure 8(b)의 실험결과와 같이 신호왜곡 현상이 약간 일어나고 있으며 300 kHz에서는 Figure 8(C)와같이 복조된 신호가 원 신호와 달라짐을 알 수 있다. 본 연구에서는 안정적인 오디오 전송을 위하여 송신단의 전압제어발진 주파수를 100 kHz로 설정 하여 LED를 스위칭 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가시광 통신기술은 어떻게 정보를 전송하는가? 조명에 통신기능을 융합하여 서비스 할 수있는 모델을 개발한다면 LED 조명보급이 활성화될 수 있을 것으로 예측하고 있다. 현재 가시광 영역의 파장(400~700nm)을 가지는 백색 LED를 이용 하여 눈이 감지하지 못할 정도의 속도인 100 Hz 이상으로 점멸시켜 정보를 보내는 가시광 통신기술은 가시거리 구간에서만 직접 전송이 되므로 보안성이 높으며, 인체 유해 논란이 있는 전자파와는 달리 친환경적이라는 장점이 있다[3].
LED가 기존의 조명시설을 대체할 경우 장점은 무엇인가? 최근에 들어 LED는 반도체 기술의 발전으로 인해 기존의 조명시설을 대체할 수 있는 친환경 기술로 주목받고 있다. 기존의 형광등에 비하여 4∼5배의 긴 수명과 최소 30% 이상의 에너지 절감효과를 기대할 수 있게 되었다. 그러나 가격면에서는 기존 조명이 아직까지 10배 이상 저렴하여 LED 조명 보급이 활발하지 못한 실정이다.
통신용 광원으로 LED를 활용할 수 있도록 한 LED의 특징은 무엇인가? 그러나 가격면에서는 기존 조명이 아직까지 10배 이상 저렴하여 LED 조명 보급이 활발하지 못한 실정이다. LED의 또 다른 원천적인 특징은 저 전력으로 스위칭 되는 디지털 소자이며 수백 kHz 이상의 빠른 응답특성을 보인다는 것이다. 이러한 특징은 LED를 조명뿐만 아니라 통신용 광원으로 활용할 수 있음을 보여준다[1-2].
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (9)

  1. 손경락, "CAN 기반 LED 가시광 통신 시스템 구현", 한국마린엔지니어링학회지, 제35권, 제1호, pp. 102-107, 2011. 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. 계광현, 손경락, "가시광 LED를 이용한 양방향 무선통신 시스템 연구", 한국마린엔지니어링학회지, 제34권, 제6호, pp. 852-857, 2010. 

  3. T. D. C. Little, P. Dib, K. Shah, N. Barraford, and B. Gallagher, Using LED Lighting Ubiquitous Indoor Wireless Networking", MCL Technical Report, No. TR-05-20-2008, pp. 1-13, 2008. 

  4. http://www.vlcc.net 

  5. D. C. O'Brien et al, "Visible light communications: challenges and possibilities", Proc. PIMRC'2008. pp. 1-5, 2008. 

  6. http://www.bu.edu/smartlighting/ 

  7. http://www.uclight.ucr.edu/ 

  8. 김대호, 임상규, 강태규, "LED 조명통신 융합 가시광 무선통신 응용 서비스 모델", 정보와 통신, pp. 3-9, 2009. 

  9. J.W. Giles and I. N. Bankman, "Under water optical communications systems. Part 2: Basic design considerations", Military Commun. Conference vol. 3, pp. 1700-1705, 2005. 

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