可視光通信における干渉軽減及びチャンネル選択のための装置及び方法
本発明は、可視光通信(VLC)ネットワークに使用するためのデバイス接続、干渉軽減、及びチャンネル選択方法及び装置を提供する。上記方法は、各々のサポートされるカラーチャンネルでの周囲干渉を推定するように第1のデバイスの複数のサポートされるカラーチャンネルのうち一つずつすべてのチャンネルで伝送を遂行し、サポートされるカラーチャンネルのうち少なくとも一部チャンネルで伝送を受信するステップを有し、ここで受信カラーチャンネルの数はサポートされるカラーチャンネルの数以下であり、各々の受信カラーチャンネルに対するチャンネル品質インデックス(CQI)を計算するステップと、第1のデバイスの受信カラーチャンネルのうち少なくとも一つを通信チャンネルとして使用されるように選択するステップと、少なくとも一つの通信チャンネルをVLCネットワークの第2のデバイスに報告するステップとを具備する。また、サポートされるカラーチャンネルの各々に対して保護色チャンネルを設定するステップをさらに具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は一般的に可視光通信に関するものであって、より具体的には可視光通信における干渉軽減及びチャンネル選択のための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
可視光通信(Visible Light Communication:VLC)は、光学的に透明な媒体において可視光を用いる近距離光無線通信のための新たな技術である。この技術は、数百テラヘルツ(THz)の未認可スペクトル(unlicensed spectrum)を利用する方法を提供する。VLCは、無線周波数(RF)システムと関連した電磁波干渉及び非干渉問題の影響を受けない。VLCは、通信チャンネルを横切るデータの伝送を見るようにして付加レベルのセキュリティを提供する。VLCの他の利点は、既存の可視光インフラ施設から(照明、ディスプレイ、指示、及び装飾のような)既存のサービスを増大及び補完するということである。VLCネットワークは、VLCにかかわる2個以上のデバイスの任意のネットワークである。
【0003】
図1は、電磁波周波数スペクトル全体及び可視光によって占められる波長の分類を示す。可視光スペクトルは、おおよそ波長が380nmから780nmまで伸び、これは約400〜790THzの周波数範囲に該当する。このようなスペクトルは広くて複数の色を有する光源をサポートするため、この技術は、多くの通信用チャンネルを提供することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
したがって、上記した従来技術の問題点を解決するために、本発明の目的は、可視光通信(VLC)ネットワークにおいて使用するための干渉軽減及びチャンネル選択の装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、可視光通信(VLC)ネットワークに使用するためのデバイス接続、干渉軽減、及びチャンネル選択方法を提供する。上記方法は、各々のサポートされるカラーチャンネルでの周囲干渉を推定するように第1のデバイスの複数のサポートされるカラーチャンネルのうち一つずつすべてのチャンネルで伝送を遂行するステップを有する。また、上記方法は、サポートされるカラーチャンネルのうち少なくとも一部チャンネルで伝送を受信するステップを有し、ここで受信カラーチャンネルの数はサポートされるカラーチャンネルの数以下である。さらに、各々の受信カラーチャンネルに対するチャンネル品質インデックス(CQI)を計算するステップを有する。なお、第1のデバイスの受信カラーチャンネルのうち少なくとも一つを通信チャンネルとして使用されるように選択するステップを有する。そして、少なくとも一つの通信チャンネルをVLCネットワークの第2のデバイスに報告するステップを有する。特定の実施形態において、上記方法は、干渉軽減を助ける保護色チャンネルの設計を含む。
【0006】
本発明の他の態様によれば、可視光通信(VLC)ネットワークに使用するためのデバイス接続、干渉軽減、及びチャンネル選択が可能な装置を提供する。上記装置は、各々のサポートされるカラーチャンネルでの周囲干渉を推定するように複数のサポートされるカラーチャンネルのうち一つずつすべてのチャンネルで伝送を遂行するように構成される。上記装置は、サポートされるカラーチャンネルのうち少なくとも一部チャンネルで伝送を受信するように構成され、ここで、受信カラーチャンネルの数はサポートされるカラーチャンネルの数以下である。また、上記装置は、各々の受信カラーチャンネルに対するチャンネル品質インデックス(CQI)を計算するように構成される。さらに、上記装置は、第1のデバイスの受信カラーチャンネルのうち少なくとも一つを通信チャンネルとして使用されるように選択される。なお、上記装置は、少なくとも一つの通信チャンネルをVLCネットワークの第2のデバイスに報告するように構成される。特定の実施形態において、上記装置は、通信中に特定チャンネルを保護色チャンネルとして表示するように構成される。
【0007】
また、本発明の他の態様によれば、可視光通信(VLC)ネットワークに使用するためのVLC間の光干渉軽減方法が提供される。上記方法は、少なくとも一つのカラーチャンネルでの伝送電力レベルを減少させるために受信デバイスからの要求を受信するステップを有する。また、上記方法は、少なくとも一つのカラーチャンネルでの伝送電力レベルを減少させるステップを有する。
【発明の効果】
【0008】
本発明は、可視光通信(VLC)ネットワークで使用するための干渉軽減及びチャンネル選択装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】電磁波周波数スペクトル全体で可視光によって占められる波長の分割を示す図である。
【図2】各種光源からの放射の周波数分布を示すグラフである。
【図3】本発明の一実施形態により、VLCを用いて通信する2個のデバイスを備えるシステムを示す図である。
【図4】本発明の一実施形態により、可視光スペクトルをVLCに使用するための複数のチャンネル又はブロックに分割することを示す図である。
【図5】国際照明委員会(International Commission on Illumination:CIE)色度ダイアグラムを示す図である。
【図6】可視光に対する人間の目の反応を示すグラフである。
【図7】異なる色のLEDに対するスペクトル幅及び波長の変動の一例を示すグラフである。
【図8】本発明の一実施形態によるVLCチャンネルに対するサポーティングデータの表を示す図である。
【図9】白色LEDのスペクトル分布を示すグラフである。
【図10】2個の一般的なピコネット構成を示す図である。
【図11】本発明の一実施形態によるデバイス別基準のデバイス接続及びチャンネル選択方法を示す図である。
【図12】デバイス間の通信にかかわるステップを強調した本発明の一実施形態によるデバイス間のデバイス接続及びチャンネル選択方法を示す図である。
【図13】2個のピコネット間の干渉が本発明の一実施形態により解決されることを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
本発明の詳細な説明に先立って、本明細書全般にわたって使用される所定の単語及び慣用句の定義を説明したほうが有利である。用語“含む(include)”及び“からなる(comprise)”と共にその派生語は、制限のない包含を意味する。用語“又は”は、“及び/又は”を意味する包括的用語である。慣用句“と関連する(associated with)”と“それと関連する(associated therrewith)”だけでなくその派生語は、含む、〜に含まれる、相互接続する、包含する、〜に包含される、連結する、伝達できる、協力する、インタリーブする、並列する、隣接した、結合する、有する、特性を有するなどを意味する。用語“制御器”は、少なくとも一つの動作を制御する任意の装置、システム、又はその一部を意味し、このような装置は、ハードウェア、ファームウェア又はソフトウェア、又は少なくとも2個の組み合わせで実現されることができる。任意の特定制御器と関連した機能性は集中されるか、あるいは局部的に又は遠隔的に分散されることができる。所定単語及び慣用句に対する定義は、本明細書を通じて提供され、大部分ではないが、多くの場合において、このように定義された単語及び慣用句の以前及び以後の使用にも適用されることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。
【0011】
以下に説明する図1乃至図13及び本明細書で本発明の原理を説明するために使用される様々な実施形態は、但し例示に過ぎず、本発明の範囲を限定することと解析されてはいけない。本発明の原理が適切に用意した任意の可視光通信ネットワークで実現されることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には理解できることである。
【0012】
次の文献は、その全部が本明細書に示すように本明細書に組み込まれている。“R. Ramirez-Iniguez,S.M.Idrus,Z,Sun,Optical Wireless Communications:IR for Wireless Connectivity,s.l.:CRC Press,2008.”
【0013】
可視光通信における主要挑戦課題のうち一つは、室内及び室外環境で周辺照明からの干渉である。例えば、蛍光灯及び白熱灯のような光源からの室内照明は、VLCと干渉する。室外環境では、太陽光が深刻な干渉源となり得る。図2は、各種光源からの放射の周波数分布を示すグラフである。このグラフに示すように、太陽光及びタングステンランプからの光は、両方とも広い波長スペクトルを有する。これらスペクトルのどこかにあるチャンネル(波長の帯域)で伝送を遂行するVLCは、その光源のうちいずれか一つ又はすべてからの干渉を受けることができる。その反面、蛍光灯からの光は、太陽光又はタングステンランプ光よりはるかに狭い波長のスペクトルを有する。したがって、周囲光から最小干渉を有するVLCチャンネルを選択することが好ましい。光源と受信センサの指向性、及び周波数スペクトルの差異部分に対するその感度も、通信性能に影響を及ぼす。
【0014】
可視光スペクトルが多くの通信チャンネルを許容する程度に十分に広いと、光源と受信センサに対する最適の感度及び周辺光源からの最小の干渉を見せる通信チャンネル又はチャンネルを選択することが望ましい。
【0015】
赤外線通信のような他の光通信の形態も考慮されているが、これらは、典型的に通信のために複数の並列チャンネルがサポートされていない。例えば、特定チャンネルにわたった干渉は、所望する周波数のみを受信センサに移動するように許可する光フィルタ(レンズ)を付加することによって軽減される。しかしながら、このような接近法は、マルチチャンネル通信を困難にするか、あるいは不可能にする。その上、隣接送信器と受信器との間の光干渉は、全二重(full-duplex)方式の赤外線送受信器の開発を妨害した。それによって、赤外線データ通信協会(Infrared Data Association:IrDA)は、共通送信器と受信器との間の自己干渉により半二重(half-duplex)モードのみをサポートする。しかしながら、通信を半二重モードで制約することは、可能な通信データレートを制限することである。
【0016】
範囲(range)及び干渉のような複数の基準を用いるチャンネル選択は、無線周波数(RF)ベースのシステムを対象にして研究されている。ブルートゥースのようなシステムにおいて、周波数ホッピングは、任意の特定周波数からの干渉をさけるために使用される。この方法は、多くの場合にVLCに容易に適用されることができない。例えば、交通信号灯のような特定の光源は、特定カラーを伝送することが要求される。他の光源は、1個又は2個のカラーのみを伝送できる。他のすべてのカラー(チャンネル)は、これらデバイスでサポートされない。また、光源と受信センサにおいてはカラーを迅速に変更すること(すなわち、周波数ホップ)を難しくする物理的限界があり得る。
【0017】
したがって、VLCは、干渉(周辺照明)の存在時に複数のチャンネル(カラー)の下に通信のための新たな挑戦課題を提供する。本発明は、干渉を軽減して通信に使用されるチャンネルの選択を決定するように助ける複数の方法を提供する。
【0018】
図3は、本発明の一実施形態により、VLCを用いて通信しようとする2個のデバイスを有するシステムを示す。このシステムは、送信器302と受信器304とを含む。送信器302と受信器304は、両方とも複数の光源(例えば、LED、レーザダイオードなど)とセンサ(例えば、フォトダイオード、イメージセンサなど)をサポートする。送信器302と受信器304は、複数のカラーチャンネル(周波数)で相互に通信できる。このとき、本明細書で説明される実施形態のうち多数がLEDを使用しているが、本発明は、他のタイプの光(例えば、白熱、蛍光、タングステンランプ、プラズマ、ハロゲンなど)及び他の光源(例えば、レーザダイオード、ディスプレイモニタ、照明看板、交通信号灯など)も包含することはわかるべきである。
【0019】
光源(例えば、LED)の実際のピーク波長とスペクトル幅が製造業者ごとに異なることができるため、特定色を暗示する広範囲な帯域幅を有することが重要である。隣接チャンネルの帯域幅が光源の帯域幅より狭いと、隣接チャンネルに関連したカラーは、相互に干渉して受信器での区別を難しくすることができる。したがって、380〜780nmのスペクトルは、異なる色選択のための複数のブロックに分けられ、各ブロックは、受信器が隣接色を区別できるように十分な幅の帯域を含むべきである。
【0020】
例えば、図4は、本発明の一実施形態により、送信器302と受信器304との間の通信のようにVLCに使用するM個のチャンネル又はブロックに可視光スペクトルを分けることを示す。便宜上、チャンネルは、c1〜cMのラベルを付けておく。特定の実施形態において、送信器302と受信器304の機能に基づき、可視光スペクトルを3個〜12個の色帯域又はチャンネルに分割することが適切である。他の実施形態において、より多い帯域、又はより少ない帯域が可能である。図4に示す実施形態では、Mは7である。
【0021】
可視光を通信に用いる多くの利点のうち一つは、周辺光を提供するランプ、交通信号灯及び他の信号、及びLED看板のような既存光源の長所を活用可能であることである。LEDのような多くの既存光源が人間の色知覚を考慮して製作されるため、その光源は、人間の目に最適化した波長帯域の光を生成できる。したがって、光源によっては、通信での実際受信器が人間でなくデバイスであっても、人間目が受信器のようにカラーチャンネルを決定することがVLCで適切であり、あるいは必要であり得る。
【0022】
チャンネルの数とそれぞれのチャンネルの帯域幅は、図5に示すような国際照明委員会(C.I.E.)の色度ダイアグラム又は図6に示すような人間目の反応グラフを用いるように様々な方法で決定されることができる。図6に釣鐘曲線を示すように、人間の目は、可視光スペクトルの両端のカラーよりは可視光スペクトルの中央のカラー(すなわち、緑色及び緑がかった色に関連した波長)に一層敏感である。したがって、人間の目は、スペクトルの両端よりスペクトル中央の狭い波長帯域にわたった色の差を検出できる。したがって、スペクトルの中央に位置した色を伝達するLEDは、両端の色を伝送するLEDより狭い波長帯域をしばしば使用する。
【0023】
図7は、異なる色のLEDに対するスペクトル幅及び波長の変動の一例を示すグラフである。このグラフに示すように、黄色及びオレンジ色のような色は、群青色(ultra blue)及び淡紅色(bright red)のようなカラーより狭いスペクトル帯域幅を占める。また、スペクトル幅は、LED製造工程で使用される材料の特性に基づく。
【0024】
LED間のスペクトル幅の差によって、帯域幅が他のVLCチャンネルを定義するのに適切であり、あるいは必要である。例えば、図6では、点線が本発明の一実施形態によるVLCチャンネルに対する境界を示す。図8に示す表は、それぞれのチャンネルに対するサポーティングデータを提供する。この表の第1行を見ると、チャンネルc1は、380nmと450nmとの間の帯域として定義されることがわかる。したがって、c1は、70nmのスペクトル幅を有する。この帯域は、図5のCIE色度ダイアグラムの紫がかった青色に該当する。また、この表は、中央チャンネルであるc3〜c5が他のチャンネルより狭いスペクトル幅を占めることを示す。これは、人間の目が中央カラーに一層敏感である事実を反映し、そのため、多くのLEDがその事実と関連して製造されている。
【0025】
送信器302及び受信器304のような通信デバイスが近くの他の光源及び受信器の通信機能だけでなく、各デバイスの通信機能を知るためには、それぞれのサポートされる通信チャンネルあるいは番号又はコードによるカラーを表すことが好ましい。図8の表で、最後列は、本発明の一実施形態により、それぞれの通信チャンネルを表すコードを提供する。この実施形態において、提案されたコードは、チャンネル番号から1を引いた数の2進表現である。このコードの使用は、以下に詳細に説明する。
【0026】
図7を参照すると、異なるタイプのLED間に存在する相当なスペクトル幅及び波長の変動がわかる。これら変動は、LED製造工程で使用される材料の特性に基づく。LEDの選択に基づき、2個のLEDの出力は、スペクトル幅で重なるので、実際に相互に干渉する可能性がある。この場合に、所定の時間でこれらLEDのうち一つのみが伝送に使用されることができる。例えば、図7で、群緑色と純粋な青色(pure blue)は同時に通信することが制限されることができる。
【0027】
同様に、多くのLEDは、飽和色(saturated colors)をサポートせず、複数の帯域に伝送を遂行する。例えば、図9(a)のグラフは、白色LEDのスベクトル分布を示す。白色光は、実際に同一のLEDから青色、緑色、及び赤色光を同時に伝送することによって生成される。青色、緑色、及び赤色光のそれぞれは、上記グラフに示すように、特定帯域にわたって伝送される。緑色光帯域の右側は赤色帯域に漏れ、赤色帯域の左側は緑色帯域に漏れる。青色と緑色帯域との間の漏れも存在するが、より少ない程度である。
【0028】
LEDスペクトル幅及びピーク波長の相当な変動は、異なる製造業者からのLEDの間に、又は同一の製造業者からのLEDの間に発生することができる。さらに、単一LED内のピーク波長は、LEDに電力を供給する電流の変動によって変わることができる。このような変動は、帯域にわたった漏れをより多く顕著にしたり、より少なく顕著にしたりすることができる。
【0029】
LEDデバイスからの出力漏れは、他のデバイスの受信器に影響を及ぼすだけでなく、伝送と受信を同時に使用する周波数分割複信(Frequency Division Duplexing:FDD)モードで送受信デバイスの受信側にも影響を及ぼす。例えば、赤外線伝送に対するIrDAプロトコルでは、送受信器のエミッタが活性化され、データが伝送されている場合に、同一の送受信器の検出器は非活性化される。エミッタがデータ伝送を完了すると、検出器が活性化される。検出器は、高い感度のその正常状態に安定化するまで若干の時間を必要とする。
【0030】
エミッタと検出器は、同一のデバイス内で干渉を避けるために同時に活性化される。IrDA送受信器のエミッタと検出器の両者が同時に動作するようにすると、エミッタにより放出されるエネルギーは、これらが同一のパッケージ内に含まれており、相互に最も短い距離を置いている事実によって、潜在的に自身の検出器によって検出されることができる。これは、もう一つが活性化される場合に非活性化する他の一つを必要とする。伝送と受信が同時に発生しないこの動作モードは、半二重方式として知られている。一方、送信器と受信器が同時に活性化されて同時に動作するようになると、その動作は、全二重方式として分類される。IrDAプロトコルは、但し半二重方式の動作のみを定義する。しかしながら、全二重方式の動作より大きな容量の潜在力は、VLCに対して望ましい。
【0031】
全二重通信に関連したデバイス内での干渉問題は、デバイスで受信器と光源を注意深く位置させることによってある程度軽減させることができる。しかしながら、スペクトルの漏れによるチャンネル干渉は、2個のデバイスが同時に伝送をしている場合に、両者のデバイスの性能に相変らず影響を及ぼす。したがって、2個以上のデバイスが通信を所望する場合には、それぞれのデバイスによってサポートされるチャンネルに関する詳細情報を提供してチャンネル選択を助けることが有利であり得る。
【0032】
FDD動作のように全二重通信をサポートするために、本発明の一実施形態は、伝送に使用されるそれぞれのチャンネルに対する“保護色(guard color)”チャンネルを定義する。保護色チャンネル(又は簡単に“保護色”)はVLCが他のチャンネルでのVLCと同時に発生できない波長のチャンネル又は帯域である。伝送に使用されるそれぞれの色(又はチャンネル)“c”に対して、保護色(又はチャンネル)“g”のリストが定義される。保護色“g”はチャンネル“c”が伝送に使用中である場合にデータ伝送又はデータ受信のいずれか一つに同時に使用されることができない。
【0033】
保護色を定義するのに使用される基準は、実施形態ごとに変わることができる。特定の実施形態において、該当チャンネルでの受信器感度の相当な損失を引き起こすインチャンネル値(in-channel value)以上の特定値(例えば、10〜20dB)を超える帯域外漏れに基づいて保護色を定義することができる。
【0034】
図9(b)のグラフは、図9(a)に示すような白色LEDのスペクトル分布を示す。図8の表に定義されているチャンネルの境界を示す点線は、グラフ上に重ね合わせて示される。図9(b)でそれぞれの定義されたチャンネルの上端には、図8の最右側列に示したように、チャンネルに対する3桁の2進コードが記載されている。
【0035】
青色光のスペクトル分布の大部分がチャンネル指定された001に属することを図9(b)のグラフからわかる。青色光のほんの少しは、隣接チャンネル000及び010に伝送される。青色光のほとんどすべてが一つのチャンネル(チャンネル001)で伝送されるため、チャンネル001に対しては保護色チャンネルを定義するのに利得がないが、それは、干渉が発生する見込みがほとんどない。
【0036】
その反面、図9(b)で緑色光と赤色光を考慮してみる。緑色光のスペクトル分布の大部分がチャンネル011に属するが、チャンネル010及び100への相当量の漏出又は漏れがある。したがって、干渉回避のためにチャンネル010及び100を緑色光に対する保護色チャンネルとして定義することが有益であり得る。このような保護色チャンネルを定義することによって、チャンネル011でVLCが起きる場合にチャンネル010及び100でVLCが発生しないことが保証される。同様に、赤色光はチャンネル100で主に伝送される。しかしながら、チャンネル101へ相当量の漏れがある。したがって、チャンネル101をチャンネル100に対する保護色チャンネルとして定義することができる。
【0037】
保護色チャンネルはチャンネル別基準として定義される。したがって、チャンネル011は、自身の保護色を有し、チャンネル100も自身の保護色を有する。特定の実施形態において、VLCチャンネルを設定するプロセスの一部として保護色に対するコードが送信器から受信器に伝送される。一部の実施形態において、上述したように、それぞれの保護色を3桁コードとして伝達し得る。他の実施形態においては、それぞれの保護色に対応するビット位置に“1”を有するNビット数の一部としてそれぞれの保護色を表示することができる。例えば、図8の表には8個のチャンネルが定義されている。図9(b)の緑色光において、保護色は、第3のチャンネル及び第5のチャンネルである010及び100である。したがって、緑色光に対する保護色を第3及び第5のビットに“1”を有する8ビット数(00101000)として伝達できる。
【0038】
個人領域ネットワークにおいて、デバイスは、アドホック(ad hoc)方式で接続できる。ピコネットは、ラップトップ及び携帯電話のように少なくとも2個のデバイスが接続する場合に形成される。ピコネットが形成される場合、接続の持続時間の間にデバイスのうちの一つがマスタとして動作でき、他の一つがスレーブとして動作できる。図10は、2個の典型的なピコネット構成を示す。デバイス1001及びデバイス1002のような2個のデバイスのみが接続される場合、これは、ピアツーピア(peer-to-peer)トポロジ又はポイントツーポイント(point-to-point)トポロジと称する。デバイス1004〜1006とのような複数のデバイスがマスタ1003のような単一マスタに接続された場合、これは、スター(star)トポロジ又はポイントツーマルチポイント(point-to-multipoint)トポロジと称する。本発明の特定実施形態をピコネットを参照して説明したが、このような参照は、但し例示のためのことに過ぎず、本発明をこのネットワークに限定すると解析されてはならないことを理解すべきである。
【0039】
VLCでのチャンネル選択及び干渉軽減をより詳細に説明するために、一定変数を定義することが有利である。光源の数をSとし、デバイス内の受信センサの数をRとする。利用可能な色の総数をNとする。デバイスがサポートするカラー(又はチャンネル)の数はMとする。
【0040】
一般性の喪失なしに、各光源及びセンサが1個の色のみをサポートできると仮定する。同一の色の複数の光源を使用してデバイスから伝送される光の強さを増加させることができる。光源及びセンサの数がデバイスによりサポートされる色の数以上であると仮定する。したがって、S≧M及びR≧Mである。また、強度変調(intensity modulation)が光源に使用される変調の典型的形態であるので、同一の色のすべての光源は、同一の情報を伝送すると仮定する。表記の目的で、それぞれのデバイスに下付き文字(添え字)を付けることにする。したがって、図10のポイントツーポイントピコネットを参照すると、デバイス1001は、S1個の光源、R1個の受信センサ、及びM1個の色を有する。同様に、デバイス1002は、S2個の光源、R2個の受信センサ、及びM2個の色を有する。この2個のデバイス間の通信に利用可能なチャンネルの数はKとする。したがって、K=M1∩M2である。
【0041】
また、チャンネル品質の推定値を提供する色(チャンネル)品質インデックス(CQI)を定義する。CQIは、チャンネル選択を助けるために使用され、典型的にチャンネル信号対雑音比の推定値を獲得することによって、例えば物理階層での既知のチャンネル推定シーケンスを伝送することによって決定される。また、RX CQI及びTX CQIも定義する。RX CQIは、受信器に対して定義されるものであり、送信器(すなわち、デバイス1001)から受信器(すなわち、デバイス1002)への伝送に対するCQIを提供する。2個のデバイス間のチャンネルが非常に指向的であり、必ず対称ではないので、受信器(デバイス1002)から元の送信器(デバイス1001)に戻るフィードバックに基づいて得られるTX CQI(例えば、デバイス1002からデバイス1001への)も定義する。
【0042】
図11は、本発明の一実施形態によるデバイス別基準のデバイス接続及びチャンネル選択方法を示す。この方法は、図10のポイントツーポイントピコネットを参照して説明するが、1個のノードを同時に接続することによって他のVLCネットワーク(例えば、スタートポロジを有するネットワーク)と共に使用することができる。特定実施形態において、この方法は、図10のデバイス1001〜1006の任意のもの又は全部によって遂行することができる。
【0043】
最初に、デバイス1001は、すべてのサポートされるカラーチャンネルに対するバックグラウンドスキャンを遂行してサポートされるカラーチャンネルのうちいずれか一つでどの伝送が現在起きているかを確認する(ステップ1105)。デバイス1001が任意のチャンネルでの伝送を検出できないと(ステップ1110)、デバイス1001は、デバイス検索段階を開始するように決定できる(ステップ1115)。これは、M個のサポートされるすべてのカラーチャンネルで伝送することによって遂行され(ステップ1120)、その後、デバイス1001はバックグラウンドスキャンモードに戻って応答を待機する(ステップ1105)。
【0044】
もしくは、デバイス1001が同期情報で少なくとも一つの伝送を聴取できると(ステップ1110)、その伝送の出処(例えば、デバイス1002)との接続を試みる(ステップ1125)。デバイス1001がデバイス1002との接続を所望せず、あるいはチャンネルが現在他のピコネットと結合している場合に、デバイスは、そのチャンネルを干渉によって受信に使用できないこととしてマーキングする(ステップ1130)。これは、RX CQIを0に設定することでなされる(ステップ1135)。
【0045】
上記の例でステップ1125に戻ると、デバイス1001がデバイス1002からの伝送を聴取して接続を所望する場合に、デバイス1001は、ビーコン(beacon)情報又は受信同期情報のうち転送できる接続要求でデバイス1002の機能、保護色情報、及びアプリケーション要件を受信する(ステップ1140)。デバイス1002からのサポートされるチャンネル各々に対して、RX CQIが計算される(ステップ1135)。任意の干渉チャンネルに対してRX CQIを0に設定すること(ステップ1130)がこの要件に優先することに留意すべきである。次に、RX CQIは、デバイス1001とデバイス1002との間のK個の共通のサポートされるチャンネルでデバイス1001の機能及びアプリケーション要件(ステップ1140から)と共に伝送される。
【0046】
この伝送後に、デバイス1001は、スキャンモードに戻り(ステップ1150)、以前ステップの伝送に基づいてデバイス1002からTX CQIを獲得する(ステップ1155)。すると、マスタ/ホストデバイス(伝送を開始し、それによって点線で示すデバイスに基づいてデバイス1001又はデバイス1002)にTX CQI及びRX CQI情報を収集する(ステップ1160)。TX CQI及びRX CQI情報は、高いデータレートに必要な任意のアプリケーション要件と結合し(ステップ1140)、通信のためのチャンネル及びFDD又は時分割二重化(TDD)のようなアクセスメカニズムに対する最終決定をする(ステップ1165)。
【0047】
図12は、本発明の一実施形態により、デバイス間の通信に関与するステップを強調したデバイス間のデバイス接続及びチャンネル選択方法を示す。この方法は、図10のポイントツーポイントピコネットを参照して説明するが、他のVLCネットワーク(例えば、スタートポロジを有するネットワーク)と共に使用することができる。特定の実施形態において、上記方法は、図10のデバイス1001〜1006のうち任意の一つ又は全部によって遂行され得る。
【0048】
まず、ホスト又はマスタとして動作して通信を開始するデバイス1001は、すべてのサポートされるM1個のチャンネルで伝送を遂行する(ステップ1205)。送信器及び受信器にはそれぞれの色に対する独立されたハードウェアがあるため、保護色チャンネルがどの特定色の選択に使用されない限り並列伝送が可能である。
【0049】
特定の実施形態において、各デバイスの媒体アクセス制御器(MAC)は、それぞれのデバイスの機能とアプリケーション要件を伝達できる。この情報は、情報要素又はヘッダーのような多様な方式で提供されている。また、MACは、デバイス検索の間に、サポートされるチャンネルの数及びデバイスに対するそれぞれのチャンネルにおける関連保護色もそれぞれの伝送されたカラーチャンネルで報告できる(ステップ1210)。
【0050】
次に、デバイス1002は、デバイスの間に共有されるK個のすべてのチャンネルで受信及び同期化を試みる。しかしながら、デバイス1002は、他の光源との干渉により但し“x”個のチャンネルのみで受信でき、ここで1≦x≦Kである。デバイス1002は、通信するために少なくとも一つのチャンネルで受信しなければならない。K個のチャンネル及びデバイス機能は“x”個のチャンネルを用いて通信する中に獲得された情報要素又はヘッダーに言及されている情報から得られる。周辺光からの干渉エネルギー及び伝送中に受信されたエネルギーに基づき、K個のすべてのチャンネルに対してCQIを計算する。次に、デバイス1002は、K個のすべての共通チャンネルでデバイス1001に伝送を遂行する(ステップ1215)。また、デバイス1002は、その機能情報交換の一部としてそのサポートされるチャンネル、保護チャンネル、及びアプリケーション要件も提供する(ステップ1220)。
【0051】
次に、デバイス1001は、K個のすべてのチャンネルで受信及び同期化を試みる。デバイス1001は、干渉によって、但し“y”個のチャンネルのみで受信でき、ここで1≦y≦Kである。VLCは、非常に高い指向性を有するので、“x”と“y”が異なることが可能である。例えば、デバイス1001が窓により近い場合に、そのデバイス1001は、デバイス1002より多くの周辺光干渉を受ける可能性がある。デバイス1001は、K個のすべてのチャンネルに対する自身のRX CQIを計算するだけでなく、デバイス1002にCQI報告を折返し伝送する(ステップ1225)。
【0052】
およそ同時に、デバイス1002は、デバイス1001から受信された情報に基づいてCQIメトリクスを計算する。受信が不可能であり、あるいはデバイス1002が異なるピコネットが動作していると知っているチャンネルは、0の受信CQIで使用不可のタグが付ける。デバイス1002は、K個のすべてのチャンネルに対するRX CQIをデバイス1001に折り返し報告する(ステップ1230)。
【0053】
デバイスのうち一つ、しばしばマスタデバイス1001は、2個のデバイスの伝送及び受信機能、CQI報告、それぞれのチャンネルに対して選択された保護色チャンネル、及びアプリケーションの要件のように伝送のための情報を収集する。この情報に基づき、デバイス1001は、通信のための単一チャンネル又は複数のチャンネルを決定する。デバイス1001は、通信チャンネルをデバイス1002に報告する(ステップ1235)。したがって、この交換の終了詩に、両者のデバイスは他端での受信に最も適合した、これらの伝送に対するCQIの推定値を有するようになる。その時点から、デバイス1001,1102は、協定されたチャンネル又はチャンネルらで通信することができる(ステップ1240)。
【0054】
通信のために選択したアクセスメカニズムは、交換から獲得された情報によって変わることができる。例えば、単一のチャンネルのみが利用可能であり、あるいはすべてのチャンネルが高いデータレートのために使用される必要があると、TDDが要求される。一方で、チャンネル干渉が非対称であり、異なるチャンネルが伝送と受信に必要である場合には、FDDが好ましい。最終選択は、実現処理によって異なることができる。
【0055】
上述した方法は本質的に静的デバイスを含むピコネットを参照して説明したが、VLCは、デバイスが相互に対して移動しているネットワークで有利になり得るということが考慮されている。例えば、移動中である自動車は、交通信号灯とのVLCに関与できる。あるいは、相互に隣接している2台の車両がその前照灯を通じてVLCに関与することができる。自動車に関連したVLCは、交通状況、道路工事、天気に関する情報、又は任意の他の交通関連情報や交通非関連情報を含む。移動中である自動車が他の自動車又は交通信号と視覚的に接触する短い時間のため、デバイスが迅速に接続して通信のためのチャンネルを選択可能にすることが重要である。迅速な接続を達成する一つの方法は、利用可能なすべてのチャンネルでデバイスの間に並列に伝送することである。
【0056】
上記した接続及びチャンネル選択方法は、2個のデバイスを参照して説明した。2個以上のデバイスを有するVLCシステムにおいて、追加的なメカニズムは、複数のデバイス間の干渉を軽減するためのシステムに使用されることができる。以下、これらメカニズムについて説明する。
【0057】
図13は、2個のピコネット間の干渉が本発明の一実施形態により解決されることを示す。デバイス1301,1302は、一つのピコネットを形成する。デバイス1303,1304は、第2のピコネットを形成する。デバイス1302は、デバイス1302から伝送されたデータを受信するが、デバイス1303からの干渉も受信する。この干渉を訂正する一つのオプションは、デバイス1302がそのチャンネルに対する0のCQIをデバイス1301に報告することである。すると、デバイス1301,1302は、通信するために異なるチャンネルを選択できる。しかしながら、これが望ましくない状況となり得る。例えば、デバイス1301は、通信のための複数のカラーチャンネルを有していない場合がある。あるいは、デバイス1301は、複数のカラーチャンネルを有しているが、デバイス1302との高いデータレートリンクのためにすべてのチャンネルを必要とすることがある。
【0058】
このような場合、干渉を軽減するいくつかの代案が可能である。デバイス1302がデバイス1303と同期化できると、デバイス1302は、代替色(チャンネル)を選択することをデバイス1303に要求する。これは、チャンネル又は色変更要請メカニズムを通じてなされることができる。デバイス1302は、その伝送光電力を減少させることをデバイス1303に要求することができる。したがって、伝送光制御は、干渉を低減するために所定の場合に使用されることができる。
【0059】
伝送光制御は、多様な方法で達成可能である。一実施形態では、デバイス1303への電流を減少させることができる。他の実施形態では、デバイス1303が同一の色の複数の光源を伝送に使用する場合、光源の一部は、ターンオフされ得る。もう一つの実施形態では、デバイス1303のそれぞれのLEDでの電力デューティサイクルは、より低いデューティサイクルを有する異なるパルス幅変調又はチャンネル符号化方式技法を使用して物理階層で変更できる。デバイス1301とデバイス1303が相互に通信する場合(VLC、有線または無線バックプレーン(backplane)、又は他の方法を通じて)、デバイス1301は、これらメカニズムを使用して色(チャンネル)を変更したり、伝送光制御を適用したり、あるいはこれらすべてを遂行することをデバイス1303に要求することができる。
【0060】
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められる本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、形式や細部の様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【符号の説明】
【0061】
302:送信器
304:受信器
1001,1002,1003,1004,105,1006,1301,1302,1303,1304:デバイス
【技術分野】
【0001】
本発明は一般的に可視光通信に関するものであって、より具体的には可視光通信における干渉軽減及びチャンネル選択のための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
可視光通信(Visible Light Communication:VLC)は、光学的に透明な媒体において可視光を用いる近距離光無線通信のための新たな技術である。この技術は、数百テラヘルツ(THz)の未認可スペクトル(unlicensed spectrum)を利用する方法を提供する。VLCは、無線周波数(RF)システムと関連した電磁波干渉及び非干渉問題の影響を受けない。VLCは、通信チャンネルを横切るデータの伝送を見るようにして付加レベルのセキュリティを提供する。VLCの他の利点は、既存の可視光インフラ施設から(照明、ディスプレイ、指示、及び装飾のような)既存のサービスを増大及び補完するということである。VLCネットワークは、VLCにかかわる2個以上のデバイスの任意のネットワークである。
【0003】
図1は、電磁波周波数スペクトル全体及び可視光によって占められる波長の分類を示す。可視光スペクトルは、おおよそ波長が380nmから780nmまで伸び、これは約400〜790THzの周波数範囲に該当する。このようなスペクトルは広くて複数の色を有する光源をサポートするため、この技術は、多くの通信用チャンネルを提供することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
したがって、上記した従来技術の問題点を解決するために、本発明の目的は、可視光通信(VLC)ネットワークにおいて使用するための干渉軽減及びチャンネル選択の装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、可視光通信(VLC)ネットワークに使用するためのデバイス接続、干渉軽減、及びチャンネル選択方法を提供する。上記方法は、各々のサポートされるカラーチャンネルでの周囲干渉を推定するように第1のデバイスの複数のサポートされるカラーチャンネルのうち一つずつすべてのチャンネルで伝送を遂行するステップを有する。また、上記方法は、サポートされるカラーチャンネルのうち少なくとも一部チャンネルで伝送を受信するステップを有し、ここで受信カラーチャンネルの数はサポートされるカラーチャンネルの数以下である。さらに、各々の受信カラーチャンネルに対するチャンネル品質インデックス(CQI)を計算するステップを有する。なお、第1のデバイスの受信カラーチャンネルのうち少なくとも一つを通信チャンネルとして使用されるように選択するステップを有する。そして、少なくとも一つの通信チャンネルをVLCネットワークの第2のデバイスに報告するステップを有する。特定の実施形態において、上記方法は、干渉軽減を助ける保護色チャンネルの設計を含む。
【0006】
本発明の他の態様によれば、可視光通信(VLC)ネットワークに使用するためのデバイス接続、干渉軽減、及びチャンネル選択が可能な装置を提供する。上記装置は、各々のサポートされるカラーチャンネルでの周囲干渉を推定するように複数のサポートされるカラーチャンネルのうち一つずつすべてのチャンネルで伝送を遂行するように構成される。上記装置は、サポートされるカラーチャンネルのうち少なくとも一部チャンネルで伝送を受信するように構成され、ここで、受信カラーチャンネルの数はサポートされるカラーチャンネルの数以下である。また、上記装置は、各々の受信カラーチャンネルに対するチャンネル品質インデックス(CQI)を計算するように構成される。さらに、上記装置は、第1のデバイスの受信カラーチャンネルのうち少なくとも一つを通信チャンネルとして使用されるように選択される。なお、上記装置は、少なくとも一つの通信チャンネルをVLCネットワークの第2のデバイスに報告するように構成される。特定の実施形態において、上記装置は、通信中に特定チャンネルを保護色チャンネルとして表示するように構成される。
【0007】
また、本発明の他の態様によれば、可視光通信(VLC)ネットワークに使用するためのVLC間の光干渉軽減方法が提供される。上記方法は、少なくとも一つのカラーチャンネルでの伝送電力レベルを減少させるために受信デバイスからの要求を受信するステップを有する。また、上記方法は、少なくとも一つのカラーチャンネルでの伝送電力レベルを減少させるステップを有する。
【発明の効果】
【0008】
本発明は、可視光通信(VLC)ネットワークで使用するための干渉軽減及びチャンネル選択装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】電磁波周波数スペクトル全体で可視光によって占められる波長の分割を示す図である。
【図2】各種光源からの放射の周波数分布を示すグラフである。
【図3】本発明の一実施形態により、VLCを用いて通信する2個のデバイスを備えるシステムを示す図である。
【図4】本発明の一実施形態により、可視光スペクトルをVLCに使用するための複数のチャンネル又はブロックに分割することを示す図である。
【図5】国際照明委員会(International Commission on Illumination:CIE)色度ダイアグラムを示す図である。
【図6】可視光に対する人間の目の反応を示すグラフである。
【図7】異なる色のLEDに対するスペクトル幅及び波長の変動の一例を示すグラフである。
【図8】本発明の一実施形態によるVLCチャンネルに対するサポーティングデータの表を示す図である。
【図9】白色LEDのスペクトル分布を示すグラフである。
【図10】2個の一般的なピコネット構成を示す図である。
【図11】本発明の一実施形態によるデバイス別基準のデバイス接続及びチャンネル選択方法を示す図である。
【図12】デバイス間の通信にかかわるステップを強調した本発明の一実施形態によるデバイス間のデバイス接続及びチャンネル選択方法を示す図である。
【図13】2個のピコネット間の干渉が本発明の一実施形態により解決されることを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
本発明の詳細な説明に先立って、本明細書全般にわたって使用される所定の単語及び慣用句の定義を説明したほうが有利である。用語“含む(include)”及び“からなる(comprise)”と共にその派生語は、制限のない包含を意味する。用語“又は”は、“及び/又は”を意味する包括的用語である。慣用句“と関連する(associated with)”と“それと関連する(associated therrewith)”だけでなくその派生語は、含む、〜に含まれる、相互接続する、包含する、〜に包含される、連結する、伝達できる、協力する、インタリーブする、並列する、隣接した、結合する、有する、特性を有するなどを意味する。用語“制御器”は、少なくとも一つの動作を制御する任意の装置、システム、又はその一部を意味し、このような装置は、ハードウェア、ファームウェア又はソフトウェア、又は少なくとも2個の組み合わせで実現されることができる。任意の特定制御器と関連した機能性は集中されるか、あるいは局部的に又は遠隔的に分散されることができる。所定単語及び慣用句に対する定義は、本明細書を通じて提供され、大部分ではないが、多くの場合において、このように定義された単語及び慣用句の以前及び以後の使用にも適用されることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。
【0011】
以下に説明する図1乃至図13及び本明細書で本発明の原理を説明するために使用される様々な実施形態は、但し例示に過ぎず、本発明の範囲を限定することと解析されてはいけない。本発明の原理が適切に用意した任意の可視光通信ネットワークで実現されることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には理解できることである。
【0012】
次の文献は、その全部が本明細書に示すように本明細書に組み込まれている。“R. Ramirez-Iniguez,S.M.Idrus,Z,Sun,Optical Wireless Communications:IR for Wireless Connectivity,s.l.:CRC Press,2008.”
【0013】
可視光通信における主要挑戦課題のうち一つは、室内及び室外環境で周辺照明からの干渉である。例えば、蛍光灯及び白熱灯のような光源からの室内照明は、VLCと干渉する。室外環境では、太陽光が深刻な干渉源となり得る。図2は、各種光源からの放射の周波数分布を示すグラフである。このグラフに示すように、太陽光及びタングステンランプからの光は、両方とも広い波長スペクトルを有する。これらスペクトルのどこかにあるチャンネル(波長の帯域)で伝送を遂行するVLCは、その光源のうちいずれか一つ又はすべてからの干渉を受けることができる。その反面、蛍光灯からの光は、太陽光又はタングステンランプ光よりはるかに狭い波長のスペクトルを有する。したがって、周囲光から最小干渉を有するVLCチャンネルを選択することが好ましい。光源と受信センサの指向性、及び周波数スペクトルの差異部分に対するその感度も、通信性能に影響を及ぼす。
【0014】
可視光スペクトルが多くの通信チャンネルを許容する程度に十分に広いと、光源と受信センサに対する最適の感度及び周辺光源からの最小の干渉を見せる通信チャンネル又はチャンネルを選択することが望ましい。
【0015】
赤外線通信のような他の光通信の形態も考慮されているが、これらは、典型的に通信のために複数の並列チャンネルがサポートされていない。例えば、特定チャンネルにわたった干渉は、所望する周波数のみを受信センサに移動するように許可する光フィルタ(レンズ)を付加することによって軽減される。しかしながら、このような接近法は、マルチチャンネル通信を困難にするか、あるいは不可能にする。その上、隣接送信器と受信器との間の光干渉は、全二重(full-duplex)方式の赤外線送受信器の開発を妨害した。それによって、赤外線データ通信協会(Infrared Data Association:IrDA)は、共通送信器と受信器との間の自己干渉により半二重(half-duplex)モードのみをサポートする。しかしながら、通信を半二重モードで制約することは、可能な通信データレートを制限することである。
【0016】
範囲(range)及び干渉のような複数の基準を用いるチャンネル選択は、無線周波数(RF)ベースのシステムを対象にして研究されている。ブルートゥースのようなシステムにおいて、周波数ホッピングは、任意の特定周波数からの干渉をさけるために使用される。この方法は、多くの場合にVLCに容易に適用されることができない。例えば、交通信号灯のような特定の光源は、特定カラーを伝送することが要求される。他の光源は、1個又は2個のカラーのみを伝送できる。他のすべてのカラー(チャンネル)は、これらデバイスでサポートされない。また、光源と受信センサにおいてはカラーを迅速に変更すること(すなわち、周波数ホップ)を難しくする物理的限界があり得る。
【0017】
したがって、VLCは、干渉(周辺照明)の存在時に複数のチャンネル(カラー)の下に通信のための新たな挑戦課題を提供する。本発明は、干渉を軽減して通信に使用されるチャンネルの選択を決定するように助ける複数の方法を提供する。
【0018】
図3は、本発明の一実施形態により、VLCを用いて通信しようとする2個のデバイスを有するシステムを示す。このシステムは、送信器302と受信器304とを含む。送信器302と受信器304は、両方とも複数の光源(例えば、LED、レーザダイオードなど)とセンサ(例えば、フォトダイオード、イメージセンサなど)をサポートする。送信器302と受信器304は、複数のカラーチャンネル(周波数)で相互に通信できる。このとき、本明細書で説明される実施形態のうち多数がLEDを使用しているが、本発明は、他のタイプの光(例えば、白熱、蛍光、タングステンランプ、プラズマ、ハロゲンなど)及び他の光源(例えば、レーザダイオード、ディスプレイモニタ、照明看板、交通信号灯など)も包含することはわかるべきである。
【0019】
光源(例えば、LED)の実際のピーク波長とスペクトル幅が製造業者ごとに異なることができるため、特定色を暗示する広範囲な帯域幅を有することが重要である。隣接チャンネルの帯域幅が光源の帯域幅より狭いと、隣接チャンネルに関連したカラーは、相互に干渉して受信器での区別を難しくすることができる。したがって、380〜780nmのスペクトルは、異なる色選択のための複数のブロックに分けられ、各ブロックは、受信器が隣接色を区別できるように十分な幅の帯域を含むべきである。
【0020】
例えば、図4は、本発明の一実施形態により、送信器302と受信器304との間の通信のようにVLCに使用するM個のチャンネル又はブロックに可視光スペクトルを分けることを示す。便宜上、チャンネルは、c1〜cMのラベルを付けておく。特定の実施形態において、送信器302と受信器304の機能に基づき、可視光スペクトルを3個〜12個の色帯域又はチャンネルに分割することが適切である。他の実施形態において、より多い帯域、又はより少ない帯域が可能である。図4に示す実施形態では、Mは7である。
【0021】
可視光を通信に用いる多くの利点のうち一つは、周辺光を提供するランプ、交通信号灯及び他の信号、及びLED看板のような既存光源の長所を活用可能であることである。LEDのような多くの既存光源が人間の色知覚を考慮して製作されるため、その光源は、人間の目に最適化した波長帯域の光を生成できる。したがって、光源によっては、通信での実際受信器が人間でなくデバイスであっても、人間目が受信器のようにカラーチャンネルを決定することがVLCで適切であり、あるいは必要であり得る。
【0022】
チャンネルの数とそれぞれのチャンネルの帯域幅は、図5に示すような国際照明委員会(C.I.E.)の色度ダイアグラム又は図6に示すような人間目の反応グラフを用いるように様々な方法で決定されることができる。図6に釣鐘曲線を示すように、人間の目は、可視光スペクトルの両端のカラーよりは可視光スペクトルの中央のカラー(すなわち、緑色及び緑がかった色に関連した波長)に一層敏感である。したがって、人間の目は、スペクトルの両端よりスペクトル中央の狭い波長帯域にわたった色の差を検出できる。したがって、スペクトルの中央に位置した色を伝達するLEDは、両端の色を伝送するLEDより狭い波長帯域をしばしば使用する。
【0023】
図7は、異なる色のLEDに対するスペクトル幅及び波長の変動の一例を示すグラフである。このグラフに示すように、黄色及びオレンジ色のような色は、群青色(ultra blue)及び淡紅色(bright red)のようなカラーより狭いスペクトル帯域幅を占める。また、スペクトル幅は、LED製造工程で使用される材料の特性に基づく。
【0024】
LED間のスペクトル幅の差によって、帯域幅が他のVLCチャンネルを定義するのに適切であり、あるいは必要である。例えば、図6では、点線が本発明の一実施形態によるVLCチャンネルに対する境界を示す。図8に示す表は、それぞれのチャンネルに対するサポーティングデータを提供する。この表の第1行を見ると、チャンネルc1は、380nmと450nmとの間の帯域として定義されることがわかる。したがって、c1は、70nmのスペクトル幅を有する。この帯域は、図5のCIE色度ダイアグラムの紫がかった青色に該当する。また、この表は、中央チャンネルであるc3〜c5が他のチャンネルより狭いスペクトル幅を占めることを示す。これは、人間の目が中央カラーに一層敏感である事実を反映し、そのため、多くのLEDがその事実と関連して製造されている。
【0025】
送信器302及び受信器304のような通信デバイスが近くの他の光源及び受信器の通信機能だけでなく、各デバイスの通信機能を知るためには、それぞれのサポートされる通信チャンネルあるいは番号又はコードによるカラーを表すことが好ましい。図8の表で、最後列は、本発明の一実施形態により、それぞれの通信チャンネルを表すコードを提供する。この実施形態において、提案されたコードは、チャンネル番号から1を引いた数の2進表現である。このコードの使用は、以下に詳細に説明する。
【0026】
図7を参照すると、異なるタイプのLED間に存在する相当なスペクトル幅及び波長の変動がわかる。これら変動は、LED製造工程で使用される材料の特性に基づく。LEDの選択に基づき、2個のLEDの出力は、スペクトル幅で重なるので、実際に相互に干渉する可能性がある。この場合に、所定の時間でこれらLEDのうち一つのみが伝送に使用されることができる。例えば、図7で、群緑色と純粋な青色(pure blue)は同時に通信することが制限されることができる。
【0027】
同様に、多くのLEDは、飽和色(saturated colors)をサポートせず、複数の帯域に伝送を遂行する。例えば、図9(a)のグラフは、白色LEDのスベクトル分布を示す。白色光は、実際に同一のLEDから青色、緑色、及び赤色光を同時に伝送することによって生成される。青色、緑色、及び赤色光のそれぞれは、上記グラフに示すように、特定帯域にわたって伝送される。緑色光帯域の右側は赤色帯域に漏れ、赤色帯域の左側は緑色帯域に漏れる。青色と緑色帯域との間の漏れも存在するが、より少ない程度である。
【0028】
LEDスペクトル幅及びピーク波長の相当な変動は、異なる製造業者からのLEDの間に、又は同一の製造業者からのLEDの間に発生することができる。さらに、単一LED内のピーク波長は、LEDに電力を供給する電流の変動によって変わることができる。このような変動は、帯域にわたった漏れをより多く顕著にしたり、より少なく顕著にしたりすることができる。
【0029】
LEDデバイスからの出力漏れは、他のデバイスの受信器に影響を及ぼすだけでなく、伝送と受信を同時に使用する周波数分割複信(Frequency Division Duplexing:FDD)モードで送受信デバイスの受信側にも影響を及ぼす。例えば、赤外線伝送に対するIrDAプロトコルでは、送受信器のエミッタが活性化され、データが伝送されている場合に、同一の送受信器の検出器は非活性化される。エミッタがデータ伝送を完了すると、検出器が活性化される。検出器は、高い感度のその正常状態に安定化するまで若干の時間を必要とする。
【0030】
エミッタと検出器は、同一のデバイス内で干渉を避けるために同時に活性化される。IrDA送受信器のエミッタと検出器の両者が同時に動作するようにすると、エミッタにより放出されるエネルギーは、これらが同一のパッケージ内に含まれており、相互に最も短い距離を置いている事実によって、潜在的に自身の検出器によって検出されることができる。これは、もう一つが活性化される場合に非活性化する他の一つを必要とする。伝送と受信が同時に発生しないこの動作モードは、半二重方式として知られている。一方、送信器と受信器が同時に活性化されて同時に動作するようになると、その動作は、全二重方式として分類される。IrDAプロトコルは、但し半二重方式の動作のみを定義する。しかしながら、全二重方式の動作より大きな容量の潜在力は、VLCに対して望ましい。
【0031】
全二重通信に関連したデバイス内での干渉問題は、デバイスで受信器と光源を注意深く位置させることによってある程度軽減させることができる。しかしながら、スペクトルの漏れによるチャンネル干渉は、2個のデバイスが同時に伝送をしている場合に、両者のデバイスの性能に相変らず影響を及ぼす。したがって、2個以上のデバイスが通信を所望する場合には、それぞれのデバイスによってサポートされるチャンネルに関する詳細情報を提供してチャンネル選択を助けることが有利であり得る。
【0032】
FDD動作のように全二重通信をサポートするために、本発明の一実施形態は、伝送に使用されるそれぞれのチャンネルに対する“保護色(guard color)”チャンネルを定義する。保護色チャンネル(又は簡単に“保護色”)はVLCが他のチャンネルでのVLCと同時に発生できない波長のチャンネル又は帯域である。伝送に使用されるそれぞれの色(又はチャンネル)“c”に対して、保護色(又はチャンネル)“g”のリストが定義される。保護色“g”はチャンネル“c”が伝送に使用中である場合にデータ伝送又はデータ受信のいずれか一つに同時に使用されることができない。
【0033】
保護色を定義するのに使用される基準は、実施形態ごとに変わることができる。特定の実施形態において、該当チャンネルでの受信器感度の相当な損失を引き起こすインチャンネル値(in-channel value)以上の特定値(例えば、10〜20dB)を超える帯域外漏れに基づいて保護色を定義することができる。
【0034】
図9(b)のグラフは、図9(a)に示すような白色LEDのスペクトル分布を示す。図8の表に定義されているチャンネルの境界を示す点線は、グラフ上に重ね合わせて示される。図9(b)でそれぞれの定義されたチャンネルの上端には、図8の最右側列に示したように、チャンネルに対する3桁の2進コードが記載されている。
【0035】
青色光のスペクトル分布の大部分がチャンネル指定された001に属することを図9(b)のグラフからわかる。青色光のほんの少しは、隣接チャンネル000及び010に伝送される。青色光のほとんどすべてが一つのチャンネル(チャンネル001)で伝送されるため、チャンネル001に対しては保護色チャンネルを定義するのに利得がないが、それは、干渉が発生する見込みがほとんどない。
【0036】
その反面、図9(b)で緑色光と赤色光を考慮してみる。緑色光のスペクトル分布の大部分がチャンネル011に属するが、チャンネル010及び100への相当量の漏出又は漏れがある。したがって、干渉回避のためにチャンネル010及び100を緑色光に対する保護色チャンネルとして定義することが有益であり得る。このような保護色チャンネルを定義することによって、チャンネル011でVLCが起きる場合にチャンネル010及び100でVLCが発生しないことが保証される。同様に、赤色光はチャンネル100で主に伝送される。しかしながら、チャンネル101へ相当量の漏れがある。したがって、チャンネル101をチャンネル100に対する保護色チャンネルとして定義することができる。
【0037】
保護色チャンネルはチャンネル別基準として定義される。したがって、チャンネル011は、自身の保護色を有し、チャンネル100も自身の保護色を有する。特定の実施形態において、VLCチャンネルを設定するプロセスの一部として保護色に対するコードが送信器から受信器に伝送される。一部の実施形態において、上述したように、それぞれの保護色を3桁コードとして伝達し得る。他の実施形態においては、それぞれの保護色に対応するビット位置に“1”を有するNビット数の一部としてそれぞれの保護色を表示することができる。例えば、図8の表には8個のチャンネルが定義されている。図9(b)の緑色光において、保護色は、第3のチャンネル及び第5のチャンネルである010及び100である。したがって、緑色光に対する保護色を第3及び第5のビットに“1”を有する8ビット数(00101000)として伝達できる。
【0038】
個人領域ネットワークにおいて、デバイスは、アドホック(ad hoc)方式で接続できる。ピコネットは、ラップトップ及び携帯電話のように少なくとも2個のデバイスが接続する場合に形成される。ピコネットが形成される場合、接続の持続時間の間にデバイスのうちの一つがマスタとして動作でき、他の一つがスレーブとして動作できる。図10は、2個の典型的なピコネット構成を示す。デバイス1001及びデバイス1002のような2個のデバイスのみが接続される場合、これは、ピアツーピア(peer-to-peer)トポロジ又はポイントツーポイント(point-to-point)トポロジと称する。デバイス1004〜1006とのような複数のデバイスがマスタ1003のような単一マスタに接続された場合、これは、スター(star)トポロジ又はポイントツーマルチポイント(point-to-multipoint)トポロジと称する。本発明の特定実施形態をピコネットを参照して説明したが、このような参照は、但し例示のためのことに過ぎず、本発明をこのネットワークに限定すると解析されてはならないことを理解すべきである。
【0039】
VLCでのチャンネル選択及び干渉軽減をより詳細に説明するために、一定変数を定義することが有利である。光源の数をSとし、デバイス内の受信センサの数をRとする。利用可能な色の総数をNとする。デバイスがサポートするカラー(又はチャンネル)の数はMとする。
【0040】
一般性の喪失なしに、各光源及びセンサが1個の色のみをサポートできると仮定する。同一の色の複数の光源を使用してデバイスから伝送される光の強さを増加させることができる。光源及びセンサの数がデバイスによりサポートされる色の数以上であると仮定する。したがって、S≧M及びR≧Mである。また、強度変調(intensity modulation)が光源に使用される変調の典型的形態であるので、同一の色のすべての光源は、同一の情報を伝送すると仮定する。表記の目的で、それぞれのデバイスに下付き文字(添え字)を付けることにする。したがって、図10のポイントツーポイントピコネットを参照すると、デバイス1001は、S1個の光源、R1個の受信センサ、及びM1個の色を有する。同様に、デバイス1002は、S2個の光源、R2個の受信センサ、及びM2個の色を有する。この2個のデバイス間の通信に利用可能なチャンネルの数はKとする。したがって、K=M1∩M2である。
【0041】
また、チャンネル品質の推定値を提供する色(チャンネル)品質インデックス(CQI)を定義する。CQIは、チャンネル選択を助けるために使用され、典型的にチャンネル信号対雑音比の推定値を獲得することによって、例えば物理階層での既知のチャンネル推定シーケンスを伝送することによって決定される。また、RX CQI及びTX CQIも定義する。RX CQIは、受信器に対して定義されるものであり、送信器(すなわち、デバイス1001)から受信器(すなわち、デバイス1002)への伝送に対するCQIを提供する。2個のデバイス間のチャンネルが非常に指向的であり、必ず対称ではないので、受信器(デバイス1002)から元の送信器(デバイス1001)に戻るフィードバックに基づいて得られるTX CQI(例えば、デバイス1002からデバイス1001への)も定義する。
【0042】
図11は、本発明の一実施形態によるデバイス別基準のデバイス接続及びチャンネル選択方法を示す。この方法は、図10のポイントツーポイントピコネットを参照して説明するが、1個のノードを同時に接続することによって他のVLCネットワーク(例えば、スタートポロジを有するネットワーク)と共に使用することができる。特定実施形態において、この方法は、図10のデバイス1001〜1006の任意のもの又は全部によって遂行することができる。
【0043】
最初に、デバイス1001は、すべてのサポートされるカラーチャンネルに対するバックグラウンドスキャンを遂行してサポートされるカラーチャンネルのうちいずれか一つでどの伝送が現在起きているかを確認する(ステップ1105)。デバイス1001が任意のチャンネルでの伝送を検出できないと(ステップ1110)、デバイス1001は、デバイス検索段階を開始するように決定できる(ステップ1115)。これは、M個のサポートされるすべてのカラーチャンネルで伝送することによって遂行され(ステップ1120)、その後、デバイス1001はバックグラウンドスキャンモードに戻って応答を待機する(ステップ1105)。
【0044】
もしくは、デバイス1001が同期情報で少なくとも一つの伝送を聴取できると(ステップ1110)、その伝送の出処(例えば、デバイス1002)との接続を試みる(ステップ1125)。デバイス1001がデバイス1002との接続を所望せず、あるいはチャンネルが現在他のピコネットと結合している場合に、デバイスは、そのチャンネルを干渉によって受信に使用できないこととしてマーキングする(ステップ1130)。これは、RX CQIを0に設定することでなされる(ステップ1135)。
【0045】
上記の例でステップ1125に戻ると、デバイス1001がデバイス1002からの伝送を聴取して接続を所望する場合に、デバイス1001は、ビーコン(beacon)情報又は受信同期情報のうち転送できる接続要求でデバイス1002の機能、保護色情報、及びアプリケーション要件を受信する(ステップ1140)。デバイス1002からのサポートされるチャンネル各々に対して、RX CQIが計算される(ステップ1135)。任意の干渉チャンネルに対してRX CQIを0に設定すること(ステップ1130)がこの要件に優先することに留意すべきである。次に、RX CQIは、デバイス1001とデバイス1002との間のK個の共通のサポートされるチャンネルでデバイス1001の機能及びアプリケーション要件(ステップ1140から)と共に伝送される。
【0046】
この伝送後に、デバイス1001は、スキャンモードに戻り(ステップ1150)、以前ステップの伝送に基づいてデバイス1002からTX CQIを獲得する(ステップ1155)。すると、マスタ/ホストデバイス(伝送を開始し、それによって点線で示すデバイスに基づいてデバイス1001又はデバイス1002)にTX CQI及びRX CQI情報を収集する(ステップ1160)。TX CQI及びRX CQI情報は、高いデータレートに必要な任意のアプリケーション要件と結合し(ステップ1140)、通信のためのチャンネル及びFDD又は時分割二重化(TDD)のようなアクセスメカニズムに対する最終決定をする(ステップ1165)。
【0047】
図12は、本発明の一実施形態により、デバイス間の通信に関与するステップを強調したデバイス間のデバイス接続及びチャンネル選択方法を示す。この方法は、図10のポイントツーポイントピコネットを参照して説明するが、他のVLCネットワーク(例えば、スタートポロジを有するネットワーク)と共に使用することができる。特定の実施形態において、上記方法は、図10のデバイス1001〜1006のうち任意の一つ又は全部によって遂行され得る。
【0048】
まず、ホスト又はマスタとして動作して通信を開始するデバイス1001は、すべてのサポートされるM1個のチャンネルで伝送を遂行する(ステップ1205)。送信器及び受信器にはそれぞれの色に対する独立されたハードウェアがあるため、保護色チャンネルがどの特定色の選択に使用されない限り並列伝送が可能である。
【0049】
特定の実施形態において、各デバイスの媒体アクセス制御器(MAC)は、それぞれのデバイスの機能とアプリケーション要件を伝達できる。この情報は、情報要素又はヘッダーのような多様な方式で提供されている。また、MACは、デバイス検索の間に、サポートされるチャンネルの数及びデバイスに対するそれぞれのチャンネルにおける関連保護色もそれぞれの伝送されたカラーチャンネルで報告できる(ステップ1210)。
【0050】
次に、デバイス1002は、デバイスの間に共有されるK個のすべてのチャンネルで受信及び同期化を試みる。しかしながら、デバイス1002は、他の光源との干渉により但し“x”個のチャンネルのみで受信でき、ここで1≦x≦Kである。デバイス1002は、通信するために少なくとも一つのチャンネルで受信しなければならない。K個のチャンネル及びデバイス機能は“x”個のチャンネルを用いて通信する中に獲得された情報要素又はヘッダーに言及されている情報から得られる。周辺光からの干渉エネルギー及び伝送中に受信されたエネルギーに基づき、K個のすべてのチャンネルに対してCQIを計算する。次に、デバイス1002は、K個のすべての共通チャンネルでデバイス1001に伝送を遂行する(ステップ1215)。また、デバイス1002は、その機能情報交換の一部としてそのサポートされるチャンネル、保護チャンネル、及びアプリケーション要件も提供する(ステップ1220)。
【0051】
次に、デバイス1001は、K個のすべてのチャンネルで受信及び同期化を試みる。デバイス1001は、干渉によって、但し“y”個のチャンネルのみで受信でき、ここで1≦y≦Kである。VLCは、非常に高い指向性を有するので、“x”と“y”が異なることが可能である。例えば、デバイス1001が窓により近い場合に、そのデバイス1001は、デバイス1002より多くの周辺光干渉を受ける可能性がある。デバイス1001は、K個のすべてのチャンネルに対する自身のRX CQIを計算するだけでなく、デバイス1002にCQI報告を折返し伝送する(ステップ1225)。
【0052】
およそ同時に、デバイス1002は、デバイス1001から受信された情報に基づいてCQIメトリクスを計算する。受信が不可能であり、あるいはデバイス1002が異なるピコネットが動作していると知っているチャンネルは、0の受信CQIで使用不可のタグが付ける。デバイス1002は、K個のすべてのチャンネルに対するRX CQIをデバイス1001に折り返し報告する(ステップ1230)。
【0053】
デバイスのうち一つ、しばしばマスタデバイス1001は、2個のデバイスの伝送及び受信機能、CQI報告、それぞれのチャンネルに対して選択された保護色チャンネル、及びアプリケーションの要件のように伝送のための情報を収集する。この情報に基づき、デバイス1001は、通信のための単一チャンネル又は複数のチャンネルを決定する。デバイス1001は、通信チャンネルをデバイス1002に報告する(ステップ1235)。したがって、この交換の終了詩に、両者のデバイスは他端での受信に最も適合した、これらの伝送に対するCQIの推定値を有するようになる。その時点から、デバイス1001,1102は、協定されたチャンネル又はチャンネルらで通信することができる(ステップ1240)。
【0054】
通信のために選択したアクセスメカニズムは、交換から獲得された情報によって変わることができる。例えば、単一のチャンネルのみが利用可能であり、あるいはすべてのチャンネルが高いデータレートのために使用される必要があると、TDDが要求される。一方で、チャンネル干渉が非対称であり、異なるチャンネルが伝送と受信に必要である場合には、FDDが好ましい。最終選択は、実現処理によって異なることができる。
【0055】
上述した方法は本質的に静的デバイスを含むピコネットを参照して説明したが、VLCは、デバイスが相互に対して移動しているネットワークで有利になり得るということが考慮されている。例えば、移動中である自動車は、交通信号灯とのVLCに関与できる。あるいは、相互に隣接している2台の車両がその前照灯を通じてVLCに関与することができる。自動車に関連したVLCは、交通状況、道路工事、天気に関する情報、又は任意の他の交通関連情報や交通非関連情報を含む。移動中である自動車が他の自動車又は交通信号と視覚的に接触する短い時間のため、デバイスが迅速に接続して通信のためのチャンネルを選択可能にすることが重要である。迅速な接続を達成する一つの方法は、利用可能なすべてのチャンネルでデバイスの間に並列に伝送することである。
【0056】
上記した接続及びチャンネル選択方法は、2個のデバイスを参照して説明した。2個以上のデバイスを有するVLCシステムにおいて、追加的なメカニズムは、複数のデバイス間の干渉を軽減するためのシステムに使用されることができる。以下、これらメカニズムについて説明する。
【0057】
図13は、2個のピコネット間の干渉が本発明の一実施形態により解決されることを示す。デバイス1301,1302は、一つのピコネットを形成する。デバイス1303,1304は、第2のピコネットを形成する。デバイス1302は、デバイス1302から伝送されたデータを受信するが、デバイス1303からの干渉も受信する。この干渉を訂正する一つのオプションは、デバイス1302がそのチャンネルに対する0のCQIをデバイス1301に報告することである。すると、デバイス1301,1302は、通信するために異なるチャンネルを選択できる。しかしながら、これが望ましくない状況となり得る。例えば、デバイス1301は、通信のための複数のカラーチャンネルを有していない場合がある。あるいは、デバイス1301は、複数のカラーチャンネルを有しているが、デバイス1302との高いデータレートリンクのためにすべてのチャンネルを必要とすることがある。
【0058】
このような場合、干渉を軽減するいくつかの代案が可能である。デバイス1302がデバイス1303と同期化できると、デバイス1302は、代替色(チャンネル)を選択することをデバイス1303に要求する。これは、チャンネル又は色変更要請メカニズムを通じてなされることができる。デバイス1302は、その伝送光電力を減少させることをデバイス1303に要求することができる。したがって、伝送光制御は、干渉を低減するために所定の場合に使用されることができる。
【0059】
伝送光制御は、多様な方法で達成可能である。一実施形態では、デバイス1303への電流を減少させることができる。他の実施形態では、デバイス1303が同一の色の複数の光源を伝送に使用する場合、光源の一部は、ターンオフされ得る。もう一つの実施形態では、デバイス1303のそれぞれのLEDでの電力デューティサイクルは、より低いデューティサイクルを有する異なるパルス幅変調又はチャンネル符号化方式技法を使用して物理階層で変更できる。デバイス1301とデバイス1303が相互に通信する場合(VLC、有線または無線バックプレーン(backplane)、又は他の方法を通じて)、デバイス1301は、これらメカニズムを使用して色(チャンネル)を変更したり、伝送光制御を適用したり、あるいはこれらすべてを遂行することをデバイス1303に要求することができる。
【0060】
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められる本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、形式や細部の様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【符号の説明】
【0061】
302:送信器
304:受信器
1001,1002,1003,1004,105,1006,1301,1302,1303,1304:デバイス
【特許請求の範囲】
【請求項1】
可視光通信(VLC)ネットワークに使用するためのデバイス接続、干渉軽減、及びチャンネル選択方法であって、
各々のサポートされるカラーチャンネルでの周囲干渉を推定するように第1のデバイスの複数のサポートされるカラーチャンネルのうち一つずつすべてのチャンネルで伝送を遂行するステップと、
前記サポートされるカラーチャンネルのうち少なくとも一部チャンネルで伝送を受信するステップと、
各々の受信カラーチャンネルに対するチャンネル品質インデックス(CQI)を計算するステップと、
前記第1のデバイスの受信カラーチャンネルのうち少なくとも一つを通信チャンネルとして使用されるように選択するステップと、
少なくとも一つの通信チャンネルを前記VLCネットワークの第2のデバイスに報告するステップと、を具備し、
前記受信カラーチャンネルの数は前記サポートされるカラーチャンネルの数以下であることを特徴とする方法。
【請求項2】
前記第1のデバイスの受信カラーチャンネルのうち少なくとも一つに対する少なくとも一つの保護色チャンネルを設定するステップをさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項3】
任意の伝送を検出するように前記サポートされるカラーチャンネルのバックグラウンドスキャンを遂行するステップと、
望ましくない伝送を検出すると、前記望ましくない伝送の出処と接続しないことを選択するステップと、
前記望ましくない伝送の通信チャンネルを使用不可としてマーキングするステップと、
をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項4】
前記第2のデバイスの複数の受信カラーチャンネルの各々に対する前記CQIを含むCQI報告を前記第2のデバイスから収集するステップをさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項5】
前記少なくとも一つの通信チャンネルの選択は、前記受信カラーチャンネルのCQI、前記第1及び第2のデバイスの伝送及び受信機能、前記少なくとも一つの保護色チャンネル、及び前記VLCのアクセスメカニズムのうち少なくとも一つに基づくことを特徴とする請求項2に記載の方法。
【請求項6】
前記第1及び第2のデバイスは、複数の可視光チャンネルを通じて相互に通信するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項7】
前記可視光スペクトルの少なくとも一部を波長帯域に分割するステップと、
前記可視光スペクトルでの波長帯域のうちいずれか一つに各々関連した複数の通信チャンネルを定義するステップと、
前記第1のデバイスによって前記VLCにサポートされるそれぞれの波長帯域にコードを割り当てるステップと、
前記少なくとも一つの保護色チャンネルの各々にコードを割り当てるステップと、
前記それぞれのサポートされる波長帯域のコード及び前記少なくとも一つの保護色チャンネルそれぞれのコードを前記第2のデバイスに伝達するステップと、
をさらに具備することを特徴とする請求項2に記載の方法。
【請求項8】
前記第1のデバイスは前記第2のデバイスに対して移動していることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項9】
前記少なくとも一つの受信カラーチャンネルの選択は、前記少なくとも一つの受信カラーチャンネルのCQIに基づくことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項10】
可視光通信(VLC)ネットワークに使用するためのデバイス接続、干渉軽減、及びチャンネル選択が可能な装置であって、
各々のサポートされるカラーチャンネルでの周囲干渉を推定するように複数のサポートされるカラーチャンネルのうち一つずつすべてのチャンネルで伝送を遂行し、
前記サポートされるカラーチャンネルのうち少なくとも一部チャンネルで伝送を受信し、
各々の受信カラーチャンネルに対するチャンネル品質インデックス(CQI)を計算し、
前記第1のデバイスの受信カラーチャンネルのうち少なくとも一つを通信チャンネルとして使用されるように選択し、
少なくとも一つの通信チャンネルを前記VLCネットワークの第2のデバイスに報告するように構成され、
前記受信カラーチャンネルの数は前記サポートされるカラーチャンネルの数以下であることを特徴とする装置。
【請求項11】
前記受信カラーチャンネルのうち少なくとも一つに対する少なくとも一つの保護色チャンネルを設定するようにさらに構成されることを特徴とする請求項10に記載の装置。
【請求項12】
任意の伝送を検出するように前記サポートされるカラーチャンネルのバックグラウンドスキャンを遂行し、
望ましくない伝送を検出すると、前記望ましくない伝送の出処と接続しないことを選択し、
前記望ましくない伝送の通信チャンネルを使用不可としてマーキングするようにさらに構成されることを特徴とする請求項10に記載の装置。
【請求項13】
前記第2のデバイスの複数の受信カラーチャンネルの各々に対する前記CQIを含むCQI報告を前記第2のデバイスから収集するようにさらに構成されることを特徴とする請求項10に記載の装置。
【請求項14】
前記少なくとも一つの通信チャンネルの選択は、前記受信カラーチャンネルのCQI、前記第1及び第2のデバイスの伝送及び受信機能、前記少なくとも一つの保護色チャンネル、及び前記VLCのアクセスメカニズムのうち少なくとも一つに基づくことを特徴とする請求項11に記載の装置。
【請求項15】
複数の可視光チャンネルを通じて前記第2のデバイスと通信するようにさらに構成されることを特徴とする請求項10に記載の装置。
【請求項16】
可視光通信(VLC)ネットワークに使用するためのVLC間の光干渉軽減方法であって、
少なくとも一つのカラーチャンネルでの伝送電力レベルを減少させるために受信デバイスからの要求を受信するステップと、
前記少なくとも一つのカラーチャンネルでの伝送電力レベルを減少させるステップと、
を具備することを特徴とする方法。
【請求項17】
前記少なくとも一つのカラーチャンネルでの伝送電力レベルは、少なくとも一つのカラーチャンネルで伝送をする光源への電流を減少させることによって低下されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
【請求項18】
複数の光源が前記少なくとも一つのカラーチャンネルで伝送していると、前記少なくとも一つのカラーチャンネルでの伝送電力レベルは、前記少なくとも一つのカラーチャンネルで伝送する少なくとも一つの光源をターンオフして低下されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
【請求項19】
前記少なくとも一つのカラーチャンネルでの伝送電力レベルは、前記少なくとも一つのカラーチャンネルで伝送する光源の物理階層でのデューティサイクルを減少させることによって低下されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
【請求項20】
前記少なくとも一つのカラーチャンネルに対する少なくとも一つの保護色チャンネルを設定するステップをさらに具備することを特徴とする請求項16に記載の方法。
【請求項21】
前記受信デバイスからの要求はVLCチャンネルを介して伝送されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
【請求項1】
可視光通信(VLC)ネットワークに使用するためのデバイス接続、干渉軽減、及びチャンネル選択方法であって、
各々のサポートされるカラーチャンネルでの周囲干渉を推定するように第1のデバイスの複数のサポートされるカラーチャンネルのうち一つずつすべてのチャンネルで伝送を遂行するステップと、
前記サポートされるカラーチャンネルのうち少なくとも一部チャンネルで伝送を受信するステップと、
各々の受信カラーチャンネルに対するチャンネル品質インデックス(CQI)を計算するステップと、
前記第1のデバイスの受信カラーチャンネルのうち少なくとも一つを通信チャンネルとして使用されるように選択するステップと、
少なくとも一つの通信チャンネルを前記VLCネットワークの第2のデバイスに報告するステップと、を具備し、
前記受信カラーチャンネルの数は前記サポートされるカラーチャンネルの数以下であることを特徴とする方法。
【請求項2】
前記第1のデバイスの受信カラーチャンネルのうち少なくとも一つに対する少なくとも一つの保護色チャンネルを設定するステップをさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項3】
任意の伝送を検出するように前記サポートされるカラーチャンネルのバックグラウンドスキャンを遂行するステップと、
望ましくない伝送を検出すると、前記望ましくない伝送の出処と接続しないことを選択するステップと、
前記望ましくない伝送の通信チャンネルを使用不可としてマーキングするステップと、
をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項4】
前記第2のデバイスの複数の受信カラーチャンネルの各々に対する前記CQIを含むCQI報告を前記第2のデバイスから収集するステップをさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項5】
前記少なくとも一つの通信チャンネルの選択は、前記受信カラーチャンネルのCQI、前記第1及び第2のデバイスの伝送及び受信機能、前記少なくとも一つの保護色チャンネル、及び前記VLCのアクセスメカニズムのうち少なくとも一つに基づくことを特徴とする請求項2に記載の方法。
【請求項6】
前記第1及び第2のデバイスは、複数の可視光チャンネルを通じて相互に通信するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項7】
前記可視光スペクトルの少なくとも一部を波長帯域に分割するステップと、
前記可視光スペクトルでの波長帯域のうちいずれか一つに各々関連した複数の通信チャンネルを定義するステップと、
前記第1のデバイスによって前記VLCにサポートされるそれぞれの波長帯域にコードを割り当てるステップと、
前記少なくとも一つの保護色チャンネルの各々にコードを割り当てるステップと、
前記それぞれのサポートされる波長帯域のコード及び前記少なくとも一つの保護色チャンネルそれぞれのコードを前記第2のデバイスに伝達するステップと、
をさらに具備することを特徴とする請求項2に記載の方法。
【請求項8】
前記第1のデバイスは前記第2のデバイスに対して移動していることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項9】
前記少なくとも一つの受信カラーチャンネルの選択は、前記少なくとも一つの受信カラーチャンネルのCQIに基づくことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項10】
可視光通信(VLC)ネットワークに使用するためのデバイス接続、干渉軽減、及びチャンネル選択が可能な装置であって、
各々のサポートされるカラーチャンネルでの周囲干渉を推定するように複数のサポートされるカラーチャンネルのうち一つずつすべてのチャンネルで伝送を遂行し、
前記サポートされるカラーチャンネルのうち少なくとも一部チャンネルで伝送を受信し、
各々の受信カラーチャンネルに対するチャンネル品質インデックス(CQI)を計算し、
前記第1のデバイスの受信カラーチャンネルのうち少なくとも一つを通信チャンネルとして使用されるように選択し、
少なくとも一つの通信チャンネルを前記VLCネットワークの第2のデバイスに報告するように構成され、
前記受信カラーチャンネルの数は前記サポートされるカラーチャンネルの数以下であることを特徴とする装置。
【請求項11】
前記受信カラーチャンネルのうち少なくとも一つに対する少なくとも一つの保護色チャンネルを設定するようにさらに構成されることを特徴とする請求項10に記載の装置。
【請求項12】
任意の伝送を検出するように前記サポートされるカラーチャンネルのバックグラウンドスキャンを遂行し、
望ましくない伝送を検出すると、前記望ましくない伝送の出処と接続しないことを選択し、
前記望ましくない伝送の通信チャンネルを使用不可としてマーキングするようにさらに構成されることを特徴とする請求項10に記載の装置。
【請求項13】
前記第2のデバイスの複数の受信カラーチャンネルの各々に対する前記CQIを含むCQI報告を前記第2のデバイスから収集するようにさらに構成されることを特徴とする請求項10に記載の装置。
【請求項14】
前記少なくとも一つの通信チャンネルの選択は、前記受信カラーチャンネルのCQI、前記第1及び第2のデバイスの伝送及び受信機能、前記少なくとも一つの保護色チャンネル、及び前記VLCのアクセスメカニズムのうち少なくとも一つに基づくことを特徴とする請求項11に記載の装置。
【請求項15】
複数の可視光チャンネルを通じて前記第2のデバイスと通信するようにさらに構成されることを特徴とする請求項10に記載の装置。
【請求項16】
可視光通信(VLC)ネットワークに使用するためのVLC間の光干渉軽減方法であって、
少なくとも一つのカラーチャンネルでの伝送電力レベルを減少させるために受信デバイスからの要求を受信するステップと、
前記少なくとも一つのカラーチャンネルでの伝送電力レベルを減少させるステップと、
を具備することを特徴とする方法。
【請求項17】
前記少なくとも一つのカラーチャンネルでの伝送電力レベルは、少なくとも一つのカラーチャンネルで伝送をする光源への電流を減少させることによって低下されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
【請求項18】
複数の光源が前記少なくとも一つのカラーチャンネルで伝送していると、前記少なくとも一つのカラーチャンネルでの伝送電力レベルは、前記少なくとも一つのカラーチャンネルで伝送する少なくとも一つの光源をターンオフして低下されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
【請求項19】
前記少なくとも一つのカラーチャンネルでの伝送電力レベルは、前記少なくとも一つのカラーチャンネルで伝送する光源の物理階層でのデューティサイクルを減少させることによって低下されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
【請求項20】
前記少なくとも一つのカラーチャンネルに対する少なくとも一つの保護色チャンネルを設定するステップをさらに具備することを特徴とする請求項16に記載の方法。
【請求項21】
前記受信デバイスからの要求はVLCチャンネルを介して伝送されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
【図2】
【図3】
【図5】
【図7】
【図8】
【図9】
【図11】
【図12】
【図13】
【図1】
【図4】
【図6】
【図10】
【図3】
【図5】
【図7】
【図8】
【図9】
【図11】
【図12】
【図13】
【図1】
【図4】
【図6】
【図10】
【公表番号】特表2012−518365(P2012−518365A)
【公表日】平成24年8月9日(2012.8.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−551012(P2011−551012)
【出願日】平成22年2月19日(2010.2.19)
【国際出願番号】PCT/KR2010/001057
【国際公開番号】WO2010/095894
【国際公開日】平成22年8月26日(2010.8.26)
【出願人】(503447036)サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド (2,221)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成24年8月9日(2012.8.9)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年2月19日(2010.2.19)
【国際出願番号】PCT/KR2010/001057
【国際公開番号】WO2010/095894
【国際公開日】平成22年8月26日(2010.8.26)
【出願人】(503447036)サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド (2,221)
【Fターム(参考)】
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