가시광 통신의 CSK 변조기법에서 플리커 완화 연구

Abstract

최근 IoT (Internet of Things)기술의 발달로 가시광 통신이 주목을 받고 있다. 가시광 통신은 radio frequency 영역인 3kHz에서 300GHz의 주파수 대역을 사용하는 기존의 통신 방식과 달리 가시광선영역(380nm~ 780nm)을 데이터 전송에 사용한다. 가시광선을 사용함으로써 통신의 기능은 물론 조명의 기능을 수행할 수 있다. 따라서 조명의 기능과 관련된 기술이 많이 연구되어 왔다. 예를 들면 데이터 전송을 하면서 조명의 밝기를 조절을 하는 기술이나 조명의 품질을 좋게 하는 기술이 그것이다. 특히 데이터를 전송함에 있어서 사람의 눈이 인지할 수 있는 조명의 밝기변화를 플리커라고 하는데 이를 완화하기 위한 기술이 연구되어 왔다. 기존에 연구된 플리커 완화 기술은 OOK (On-Off Keying)변조기법을 사용할 때 플리커를 완화하는 기술이다. 본 논문에서는 CSK (Color-Shift Keying)변조기법에서 플리커 완화 기법을 제안하였다. CSK 변조기법은 조명의 밝기는 일정하지만, color variation이 나타날 수 있다. 이러한 color variation도 플리커의 일종으로 고려할 수 있다. 기존에 OOK 변조기법을 사용할 때 플리커를 완화하는 기술인 line code기법에서 아이디어를 얻어 red, green, blue의 LED를 사용하는 CSK변조기법에서 red, green, blue의 조합으로 color balance를 맞출 수 있는 codebook을 제안하였다. red, green, blue의 수가 균일한 codeword를 만들고 그 중 전송에 사용할 codebook을 선택하였다. Codebook 선택 시 고려되어야 할 점은 codebook의 MD (Minimum Distance)이다. MD가 클수록 디코딩시 에러 발생확률이 줄어들게 된다. 따라서 MD를 최대화 하는 codebook을 선택하였다. Matlab simulation을 통해 기존의 CSK방식과 제안하는 기법을 이용한 CSK방식의 플리커의 정도를 비교하였다. 플리커의 정도를 나타내는 척도로 red, green, blue의 밝기를 나타내는 벡터에 대해 moving average를 구해서 백색광을 나타내는 벡터와의 거리를 측정하였다. 또한 두 방식에서 SNR에 따른 BER을 비교하고 분석하였다.