(57)【要約】【課題】可視光通信システムにおいてクロミナンス情報を用いてデータを送受信する装置及び方法を提供する。【解決手段】クロミナンス情報を用いて通信を行う送信装置、受信装置及び方法において、送信装置は、データからシンボルを得るシンボル変換器と、前記シンボルに基づいてクロミナンス値を生成するシンボル変調器と、輝度値を生成する輝度コントローラと、前記輝度値及び前記クロミナンス値に基づいてＲＧＢ値を生成する色空間変換器と、前記ＲＧＢ値に基づいて光を発する発光部とを備える。受信装置は、光を受信し、前記光のＲＧＢ色情報を有する電気信号を生成する可視光受信器と、前記ＲＧＢ色情報に基づいて輝度値及びクロミナンス値を生成する色空間変換器と、前記クロミナンス値に基づいてシンボルを得るシンボル復調器と、前記シンボルをデータに変換するデータ変換器とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データからシンボルを得るシンボル変換器と、
前記シンボルに基づいてクロミナンス値を生成するシンボル変調器と、
輝度値を生成する輝度コントローラと、
前記輝度値及び前記クロミナンス値に基づいてＲＧＢ値を生成する色空間変換器と、
前記ＲＧＢ値に基づいて光を発する発光部と、
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記シンボル変調器は、クロミナンス面の信号点に前記シンボルをマッピングし、前記信号点の座標値を前記クロミナンス値として生成することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記クロミナンス面は、クロミナンス情報を有する二次元平面であり、
前記クロミナンス情報は、２種類のクロミナンス値を含む前記座標値を含むことを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
【請求項４】
前記クロミナンス面は、ＹＵＶ色空間のＵ−Ｖ面、またはＹＩＱ色空間のＩ−Ｑ面であることを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
【請求項５】
前記Ｉ−Ｑ面は、前記座標値としてＩ値及びＱ値を有する複数の信号点を含み、
前記複数の信号点のＱ値間の差は、前記複数の信号点のＩ値間の差よりも小さく、
前記シンボルは、前記複数の信号点のうち１つの信号点にマッピングされることを特徴とする請求項４に記載の送信装置。
【請求項６】
前記シンボル変調器は、前記クロミナンス面内の複数の信号点の座標値を有するコンステレーションを含み、
前記シンボルは、前記複数の信号点のうち１つの対応する信号点にマッピングされることを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
【請求項７】
前記コンステレーションは、前記クロミナンス面の１領域内で決定され、
前記領域内の信号点のクロミナンス値間の差は、前記クロミナンス面の少なくとも１つの他の領域内の信号点のクロミナンス値間の差ほど人間の目に感じられないことを特徴とする請求項６に記載の送信装置。
【請求項８】
前記シンボル変調器は、前記クロミナンス面内の複数の信号点の座標値を有するコンステレーションを含み、
前記複数の信号点はそれぞれ１つのシンボルに対応し、
前記複数の信号点の数は、２のべき乗であることを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
【請求項９】
前記ＲＧＢ値を、前記ＲＧＢ値に対応するＲＧＢ色情報を有するアナログ信号に変換するデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器をさらに備え、
前記発光部は前記アナログ信号に基づいて前記光を発することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項１０】
光を受信し、前記光のＲＧＢ色情報を有する電気信号を生成する可視光受信器と、
前記ＲＧＢ色情報に基づいて輝度値及びクロミナンス値を生成する色空間変換器と、
前記クロミナンス値に基づいてシンボルを得るシンボル復調器と、
前記シンボルをデータに変換するデータ変換器と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項１１】
前記シンボル復調器は、決定した信号点のうちクロミナンス面の信号点に前記クロミナンス値をデマッピングし、前記信号点に対応するシンボルを得ることを特徴とする請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１２】
前記クロミナンス面は、クロミナンス情報を有する二次元平面であり、
前記クロミナンス情報は、２種類のクロミナンス値を含む座標値を含むことを特徴とする請求項１１に記載の受信装置。
【請求項１３】
前記クロミナンス面は、ＹＵＶ色空間のＵ−Ｖ面、またはＹＩＱ色空間のＩ−Ｑ面であることを特徴とする請求項１１に記載の受信装置。
【請求項１４】
前記輝度値に基づいて前記電気信号または前記デジタル信号を制御する等化器をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の受信装置。
【請求項１５】
前記等化器は、前記輝度値に基づいて前記電気信号の信号強度を制御して前記輝度値を規制することを特徴とする請求項１４に記載の受信装置。
【請求項１６】
前記等化器は、前記輝度値に基づいて前記デジタル信号のＲＧＢ値を制御して前記輝度値を規制することを特徴とする請求項１４に記載の受信装置。
【請求項１７】
前記等化器は、送信装置の輝度値コントローラが生成した基準輝度値を参照して、前記電気信号または前記デジタル信号を制御することを特徴とする請求項１４に記載の受信装置。
【請求項１８】
前記電気信号を、前記ＲＧＢ色情報に対応するＲＧＢ値を有するデジタル信号に変換するアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器をさらに備え、
前記色空間変換器は、前記ＲＧＢ値に基づいて前記輝度値及び前記クロミナンス値を生成することを特徴とする請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１９】
クロミナンス情報を用いてデータを送信する方法であって、
データをシンボルに変換することと、
前記シンボルに対応する信号点に基づいてクロミナンス情報を生成することと、
輝度値を生成することと、
前記輝度値及び前記クロミナンス情報に基づいて赤値、緑値及び青値（ＲＧＢ値）を生成することと、
前記ＲＧＢ値をアナログ信号に変換することと、
前記アナログ信号に基づいて可視光を発することと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記クロミナンス情報を生成することは、
前記シンボルを、コンステレーションに基づいて前記信号点にマッピングすることと、
前記信号点の座標値を前記クロミナンス情報として生成することとを含み、
前記コンステレーションは、前記シンボルと前記信号点間のマッピング情報を含み、
前記信号点はクロミナンス面の座標であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
クロミナンス情報を用いてデータを受信する方法であって、
可視光を受信することと、
前記可視光に基づいて、赤、緑及び青（ＲＧＢ）色情報を有する電気信号を生成することと、
前記電気信号を、前記ＲＧＢ色情報に対応するＲＧＢ値を有するデジタル信号に変換することと、
前記ＲＧＢ値に基づいて輝度値及びクロミナンス値を生成することと、
前記クロミナンス値に基づいてシンボルを得ることと、
前記シンボルをデータに変換することと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記シンボルを得ることは、
前記クロミナンス値に対応する座標値をクロミナンス面から得ることと、
コンステレーションに基づいて信号点の情報を得ることと、
前記座標値に基づいて前記信号点のうち最も近い信号点に前記クロミナンス値をデマッピングすることと、
前記最も近い信号点に対応するシンボルを得ることとを含み、
前記コンステレーションは、前記シンボルと前記最も近い信号点間のデマッピング情報を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロミナンス情報（ｃｈｒｏｍｉｎａｎｃｅ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を用いて通信を行う装置及び方法に関し、特に可視光システム（ｖｉｓｉｂｌｅ  ｌｉｇｈｔ  ｓｙｓｔｅｍ）においてクロミナンス情報を用いてデータを送受信する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光通信技術とは、可視光を用いて情報を送信する無線通信技術である。可視光の波は人間の目で認識可能な可視光波長帯域の波長を有する。可視光通信技術は、可視光を用いるという面で、従来の有線光通信技術及び赤外線無線通信とは異なり、無線通信であるという面で、有線光通信技術とも異なる。
【０００３】
可視光通信技術は、広く普及している高周波（ＲＦ）無線通信に比較して、周波数帯域の使用に関する規則も許可もなく用いることができる。また可視光通信技術は、よりよい物理的セキュリティを提供し、可視光通信の通信リンクはユーザが目で見て認識することができる。さらに可視光通信技術は、光源として光を提供するという本来の目的及び通信プロセスの両方を満たし得るコンバージェンス技術としての特性を有する。
【０００４】
他方、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた発光装置のなかには、ＬＥＤの明るさ及び色を制御するのに必要な制御信号及び電力供給を受け取る駆動回路すなわちＬＥＤドライバを有するものがある。ＬＥＤ装置は、可視光無線通信用の通信信号を受信すると、強度が変調された光を発する。ＬＥＤ発光装置は、可視光無線通信に用いた場合、光を発して無線通信の送信プロセスを実行する。
【０００５】
ＬＥＤ発光装置を可視光通信装置として用いる場合、ＬＥＤ発光装置の発光性能を維持するために考慮すべき点がいくつかある。例えばアンチフリッカー（ａｎｔｉ−ｆｌｉｃｋｅｒ）能力、ＬＥＤ発光装置の光の輝度調節、光の最大明るさの使用可能性、ＬＥＤ光源の保護、及び色変動（ｃｏｌｏｒ  ｖａｒｉａｔｉｏｎ）の防止が考慮され得る。フリッカー（ｆｌｉｃｋｅｒ  ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）は人間の目で認識し得る、光源の明るさの変動であり、フリッカー現象は、可視光通信用の強度変調光を発するＬＥＤ発光装置に起こり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしフリッカー現象は人間の目に害となり得、心理的害を及ぼし得る。そのため発光装置にとってはアンチフリッカー能力を有することが望まれる。アンチフリッカー能力以外の考慮すべき点は、ほとんどが光の輝度調節に関連する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の例示的実施形態は、可視光通信システムにおいてクロミナンス情報を用いてデータを送受信する装置及び方法を提供する。
【０００８】
本発明の追加的な特徴は、以下の説明に記載されており、一部は以下の説明から明らかになり、また本発明の実施によって学習され得る。
【０００９】
本発明の一例示的実施形態は、データからシンボルを得るシンボル変換器と、前記シンボルに基づいてクロミナンス値を生成するシンボル変調器と、輝度値を生成する輝度コントローラと、前記輝度値及び前記クロミナンス値に基づいてＲＧＢ値（ＲＧＢ  ｖａｌｕｅ）を生成する色空間変換器と、前記ＲＧＢ値に基づいて光を発する発光部とを備えることを特徴とする送信装置を開示する。
【００１０】
本発明の一例示的実施形態は、光を受信し、前記光のＲＧＢ色情報（ＲＧＢ  ｃｏｌｏｒ  ｖａｌｕｅ）を有する電気信号を生成する可視光受信器と、前記ＲＧＢ色情報に基づいて輝度値及びクロミナンス値を生成する色空間変換器と、前記クロミナンス値に基づいてシンボルを得るシンボル復調器と、前記シンボルをデータに変換するデータ変換器とを備えることを特徴とする受信装置を開示する。
【００１１】
本発明の一例示的実施形態は、クロミナンス情報を用いてデータを送信する方法であって、データをシンボルに変換することと、前記シンボルに対応する信号点に基づいてクロミナンス情報を生成することと、輝度値を生成することと、前記輝度値及び前記クロミナンス情報に基づいて赤値、緑値及び青値（ＲＧＢ値）を生成することと、前記ＲＧＢ値をアナログ信号に変換することと、前記アナログ信号に基づいて可視光を発することとを含むことを特徴とする方法を開示する。
【００１２】
本発明の一例示的実施形態は、クロミナンス情報を用いてデータを受信する方法であって、可視光を受信することと、前記可視光に基づいて、赤、緑及び青（ＲＧＢ）色情報を有する電気信号を生成することと、前記電気信号を、前記ＲＧＢ色情報に対応するＲＧＢ値を有するデジタル信号に変換することと、前記ＲＧＢ値に基づいて輝度値及びクロミナンス値を生成することと、前記クロミナンス値に基づいてシンボルを得ることと、前記シンボルをデータに変換すること、を含むことを特徴とする方法を開示する。
【００１３】
なお、上述した一般的な説明及び以下の詳細な説明は例示的かつ本発明を説明するものであり、特許請求の範囲に記載された本発明の更なる説明の提供を意図すると理解されるべきである。他の特徴及び解釈は、以下の詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになる。
【００１４】
添付の図面は本発明のさらなる理解のために含めており、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を成す。添付の図面は本発明の実施形態を示しており、本明細書の記載と共に本発明の原理を説明する一助となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の例示的実施形態による、可視光通信システムにおいてクロミナンス情報を用いてデータを送信する送信装置を示す図である。
【図２】図２は、本発明の例示的実施形態による、可視光通信システムにおいてクロミナンス情報を用いてデータを受信する受信装置を示す図である。
【図３】図３は、本発明の例示的実施形態による、クロミナンス情報を用いてデータを送信する方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の例示的実施形態による、クロミナンス情報を用いてデータを受信する方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の例示的実施形態による、ＹＵＶ色空間のＵ−Ｖ面を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の例示的実施形態による、Ｕ−Ｖ面上に４つの信号点を有するコンステレーション（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の例示的実施形態による、Ｉ−Ｑ面上に４つの信号点を有するコンステレーションを示す図である。
【図７】図７は、本発明の例示的実施形態による、Ｕ−Ｖ面上に８つの信号点を有するコンステレーションを示す図である。
【図８】図８は、本発明の例示的実施形態による、Ｕ−Ｖ面上に１６の信号点を有するコンステレーションを示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の例示的実施形態による、Ｕ−Ｖ面の一部領域にコンステレーション４ＣＤＳＫ（相関遅延キーシフティング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｄｅｌａｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ））を付与する例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の例示的実施形態による、Ｕ−Ｖ面の一部領域にコンステレーション４ＣＤＳＫ（相関遅延キーシフティング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｄｅｌａｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ））を付与する例を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、本発明の例示的実施形態による、Ｕ−Ｖ面の一部領域にコンステレーション４ＣＤＳＫ（相関遅延キーシフティング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｄｅｌａｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ））を付与する例を示す図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、本発明の例示的実施形態による、Ｕ−Ｖ面の一部領域にコンステレーション４ＣＤＳＫ（相関遅延キーシフティング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｄｅｌａｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ））を付与する例を示す図である。
【図９Ｅ】図９Ｅは、本発明の例示的実施形態による、Ｕ−Ｖ面の一部領域にコンステレーション４ＣＤＳＫ（相関遅延キーシフティング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｄｅｌａｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ））を付与する例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の例示的実施形態による、受信した可視光のクロミナンス情報に対応するシンボルを決定する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の例示的実施形態を、例示的実施形態を示す添付の図面を参照してより詳細に説明する。しかし本発明は、多くの異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載された例示的実施形態に限定して解釈されるものではない。むしろ、これらの例示的実施形態は、この開示が詳細なものであり当業者に本発明の範囲を十分に伝えるものとするように提供されている。
【００１７】
本明細書で用いる用語は特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本開示を限定すると解釈すべきではない。本明細書において、特に明らかなことわりがない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は複数形をも含むことを意図する。さらに用語「ａ」、「ａｎ」等が用いられた場合、それは量の限定を表すものではなく、むしろその要素が少なくとも１つ存在することを表す。用語「第１の」、「第２の」等が用いられた場合、それは特定の順序を示唆するものではなく、個々の要素を識別するために含まれる。さらに、用語「第１の」、「第２の」等が用いられた場合、それは重要度の順序を表すものではない。用語「第１の」、「第２の」等は、ある要素を別の要素と区別するために用いられる。さらに本明細書中において、用語「備える」及び／または「備えて」あるいは「含む」及び／または「含んで」は記載した特徴、領域、完全体、工程、動作、要素及び／または成分の存在または追加を特定するものであり、１以上の他の特徴、領域、完全体、工程、動作、要素、成分及び／またはそれらの組み合わせの存在を排除するものではないことを理解すべきである。
【００１８】
本発明の例示的実施形態は、可視光通信システムにおいてクロミナンス値を用いてデータの送信を行う送信装置、受信装置及び方法を提供する。人間の視力は、輝度の差に対してよりもクロミナンスの差に対して、より空間的感度が低い。輝度は「ｌｕｍａ」と呼ばれることもあり、画像または画像の無色の部分の明るさを表す。
【００１９】
ＹＵＶは、色画像パイプライン（ｃｏｌｏｒ  ｉｍａｇｅ  ｐｉｐｅｌｉｎｅ）の一部として用い得る色空間である。ＹＵＶはＲＧＢなどの色を表す標準である。ＲＧＢ色モデルは、赤、緑及び青の光が混ぜ合わされて様々な色を再現する加色モデルである。ＲＧＢ色空間は、原色に対する信号情報を規定し、他方ＹＵＶは、明るさ及びクロミナンスに対する信号情報を規定する色空間である。より具体的には、Ｙは輝度を意味し、Ｕは青色−Ｙ（Ｂ−Ｙ）を意味し、Ｖは赤色−Ｙ（Ｒ−Ｙ）を意味する。Ｕ及びＶなどの色情報をクロミナンスと呼ぶ。クロミナンスはＵ及びＶという２つの色差成分（ｃｏｌｏｒ−ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）として表すことができるが、これに限られない。人間の目は、Ｕ成分及びＶ成分の変化に対してよりもＹ成分の変化に対して、より感度が高い。
【００２０】
可視光スペクトル分布において、緑色（Ｇ）は高い輝度を有し、Ｇの色成分はスペクトル内で広く分布している。そのため人間の目はＧ成分の変化に対して、より感度が高いことがあり得る。従って本発明の例示的実施形態は、Ｕ−Ｖ面内でシンボルの位置を変化させながら人間の目の感度を最小とし得るＵ−Ｖ面を提供する。
【００２１】
図１は、本発明の例示的実施形態による、可視光通信システムにおいてクロミナンス情報を用いてデータを送信する送信装置を示す図である。
【００２２】
図１に示すように、送信装置１００は、シンボル変換器（ｓｙｍｂｏｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１１０と、シンボル変調器（ｓｙｍｂｏｌ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）１２０と、輝度コントローラ（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１３０と、色空間変換器（ｃｏｌｏｒ  ｓｐａｃｅ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１４０と、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１５０と、発光部１６０とを含み得る。
【００２３】
シンボル変換器１１０は、データのビットストリームを、該データのビットストリームをＵ−Ｖ面上でマッピングするのに用いるシンボルに変換し得る。Ｕ−Ｖ面は図５に示すように表すことができる。
【００２４】
図５は、本発明の例示的実施形態によるＹＵＶ色空間内のＵ−Ｖ面を示す図である。
【００２５】
ＹＵＶは輝度情報及びクロミナンス情報によって表される色空間であり、Ｕ−Ｖ面は、Ｕ値及びＶ値という２つのクロミナンス値によって規定される二次元平面である。図５を参照すると、Ｕ値はｘ座標値として示され、Ｖ値はｙ座標値として示されている。図５は、輝度値Ｙが０．５であるときのＵ−Ｖ面の一例を示す。Ｕ−Ｖ面の象限Ｉの大部分は紫を表示している。Ｕ−Ｖ面の象限ＩＩ、象限ＩＩＩ及び象限ＩＶの大部分はそれぞれ、赤、緑及び青を表示している。クロミナンス情報はクロミナンス面の座標を含んでもよいし、Ｕ値、Ｖ値などのクロミナンス値を含んでもよい。
【００２６】
シンボル変調器１２０は、シンボル変換器１１０が変換したシンボルを、当該シンボルの決定したコンステレーションを用いて、Ｕ−Ｖ面の単一の点上にマッピングし得、当該シンボルに対応する信号点のＵ−Ｖ座標値を出力し得る。送信装置１００内の決定したコンステレーションと受信装置２００内の決定したコンステレーションとは互いに逆であり得る。そのため、シンボルが送信装置１００によってある座標値にマッピングされ、その座標値が受信装置２００によってシンボルにデマッピングされることがあり得る。コンステレーションとは、通信システムにおける、固定した信号点群を示し得る。信号点は、互いに合致するシンボル情報と信号点情報とを含み得る。しかし本明細書全体を通して、コンステレーションは、クロミナンス面内の信号点であってもよく、クロミナンス面内の信号点の座標値であってもよく、クロミナンス面内の各シンボルのクロミナンス情報、例えばＵ値、Ｖ値、Ｉ値及びＱ値などであってもよい。
【００２７】
シンボル変調器１２０は、ＹＵＶのＵ−Ｖ面に基づいてシンボルを変調し得るが、シンボルの変調はＹＵＶのＵ−Ｖ面に限定されない。シンボルの変調は、輝度及びクロミナンス情報が表す任意の色空間を用いて行い得る。シンボルの変調はまた、ＹＩＱのクロミナンス情報を用いて行ってもよい。ＹＩＱは、ＮＴＳＣのカラーＴＶシステムで用いられている色空間である。Ｉはｉｎ−ｐｈａｓｅ（同位相）を表し、Ｑはｑｕａｄｒａｔｕｒｅ（直交）を表しており、直交変調で用いられる成分を意味する。Ｉ及びＱはクロミナンス情報を表す。ＹＩＱ色空間のＩ−Ｑ面の例を図６Ｂに示す。
【００２８】
すなわちＵ−Ｖ面は、輝度情報及びクロミナンス情報によって表される色空間標準（ｃｏｌｏｒ  ｓｐａｃｅ  ｓｔａｎｄａｒｄｓ）のうち、クロミナンス情報が二次元平面として表される色空間の１タイプであり得る。ＹＩＱ色空間は赤色及び青色によって表される平面であり得る。
【００２９】
シンボルに対応する信号点の座標を示す、シンボルの決定されたコンステレーションは、シンボルのサイズに応じて図６、図７及び図８に示すように表すことができる。
【００３０】
図６Ａは、本発明の例示的実施形態による、Ｕ−Ｖ面上に４つの信号点を有するコンステレーションを示す図である。
【００３１】
図６Ａを参照すると、２ビットのシンボルのコンステレーションを、４つの異なるシンボルにそれぞれ対応する４つの信号点によって表すことができる。図６Ａに示すように、２ビットのシンボルのコンステレーションを、二次元のＵ−Ｖ面上で、Ｕ値及びＶ値を含む４つの座標によって表すことができる。４つの座標（ｕ１，ｖ１）（ｕ２，ｖ１）（ｕ１，ｖ２）及び（ｕ２，ｖ２）すなわちＵ−Ｖ面の各隅上の４つの信号点をそれぞれ、シンボル（００）、（１０）、（０１）及び（１１）と表すことができる。２ビットのシンボルのコンステレーションを用いて、シンボル変調器１２０によってシンボルに対するＵ値及びＶ値を得ることができる。
【００３２】
図６Ｂは、本発明の例示的実施形態による、Ｉ−Ｑ面上に４つの信号点を有するコンステレーションを示す図である。
【００３３】
図６Ｂを参照すると、２ビットのシンボルのコンステレーションを、４つの異なるシンボルにそれぞれ対応する４つの信号点によって表すことができる。図６Ｂに示すように、２ビットのシンボルのコンステレーションを、二次元のＩ−Ｑ面上で、Ｉ値及びＱ値を含む４つの座標によって表すことができる。４つの座標（０，３ｑ１）（０，ｑ１）（０，−ｑ１）及び（０，−３ｑ１）すなわちＩ−Ｑ面の４つの信号点またはコンステレーションをそれぞれ、シンボル（００）、（１０）、（０１）及び（１１）と表すことができる。２ビットのシンボルのコンステレーションを用いて、シンボル変調器１２０によってシンボルに対するＩ値及びＱ値を得ることができる。
【００３４】
ＹＩＱ色空間では、人間の目は紫−緑範囲（Ｑ範囲）内の変化よりも赤−紫範囲（Ｉ範囲）内の変化に対して、より感度が高い。そのため、信号点が垂直方向に配置されている場合、例えば図６Ｂに示すように信号点が同一のＩ値及び異なるＱ値を有する場合、人間の目は差異に気づかないことがあり得る。この場合、可視光通信中によりよい光が提供され得る。信号点が水平方向に配置されている場合、例えば信号点が同一のＱ値及び異なるＩ値を有する場合、可視光通信は高い耐ノイズ性を有し得る。なぜなら可視光スペクトルでは青色と赤色との関連が比較的弱いからである。
【００３５】
同様に、信号点がＵ−Ｖ面の赤−青範囲に沿って配置されている場合、可視光通信は高い耐ノイズ性を有し得る。なぜなら可視光スペクトルでは青色と赤色との関連が比較的弱いからである。例えば図６ＡのＵ−Ｖ面の信号点を、−１の傾斜を有する線に沿って配置することにより、図９Ａから図９Ｅに示す信号点よりも耐ノイズ性を高くすることができる。
【００３６】
コンステレーションは通信環境によって変化し得る。ノイズによって可視光通信エラーが頻繁に起こるのであれば、送信装置及び受信装置のコンステレーションを変更することにより、耐ノイズ性を比較的高くすることができる。可視光通信エラーが頻繁に起こらないのであれば、信号点間のクロミナンス差が人間の目にとってより感じにくくなるように、送信装置及び受信装置のコンステレーションを変更してもよい。
【００３７】
図７は、本発明の例示的実施形態による、Ｕ−Ｖ面上に８つの信号点を有するコンステレーションを示す図である。
【００３８】
図７を参照すると、３ビットのシンボルのコンステレーションを、８つの異なるシンボルにそれぞれ対応する８つの信号点によって表すことができる。
【００３９】
図８は、本発明の例示的実施形態による、Ｕ−Ｖ面上に１６の信号点を有するコンステレーションを示す図である。
【００４０】
図８を参照すると、４ビットのシンボルのコンステレーションを、１６の異なるシンボルにそれぞれ対応する１６の信号点によって表すことができる。
【００４１】
シンボル変調器１２０は、クロミナンスの変化を感じるユーザ用に、Ｕ−Ｖ面の一部領域のみを用いてシンボルのコンステレーションを生成し得る。Ｕ−Ｖ面の上記一部領域とは、ユーザがその目でクロミナンスの差を認識しないかもしれない領域である。Ｕ−Ｖ面の一部領域の例を図９Ａから図９Ｅに示す。
【００４２】
図９Ａから図９Ｅは、本発明の例示的実施形態による、Ｕ−Ｖ面の一部領域に対してコンステレーション４ＣＤＳＫ（相関遅延キーシフティング）を行った例を示す図である。
【００４３】
図９Ａから図９Ｅは、ユーザがその目でクロミナンスの差を認識しないかもしれない領域内における、シンボルの生成されたコンステレーションの例である。
【００４４】
輝度コントローラ１３０は輝度値Ｙを生成し得る。輝度コントローラ１３０が生成した輝度値を用いて色信号用の輝度値を一定に維持し得る。
【００４５】
色空間変換器１４０は、輝度コントローラ１３０が生成したＹ値と、シンボル変調器１２０が生成したＵ値及びＶ値を含むＵ−Ｖ座標値とを用いて、赤値、緑値及び青値（ＲＧＢ値）を生成し得る。一例では、ＹＵＶからＲＧＢへの変換は以下の式１によって行い得る。
【００４６】
【数１】
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【００４７】
図１を参照すると、Ｄ／Ａ変換器１５０は色空間変換器１４０内で生成されたＲＧＢ値の各々をアナログ信号に変換し得る。Ｄ／Ａ変換器１５０は、赤色、緑色及び青色をそれぞれ表すＲ値、Ｇ値及びＢ値用に３つのデジタル−アナログ変換器を含み得る。ＲＧＢ値の各々を別々のアナログ信号に変換してもよいし、ＲＧＢ値をＲＧＢ色情報を有するアナログ信号に変換してもよい。ＲＧＢ値は、赤（Ｒ）値、緑（Ｇ）値及び青（Ｂ）値を含む値を意味してもよいし、ＲＧＢ値の各々、すなわちＲ値、Ｇ値及びＢ値を意味してもよい。
【００４８】
発光部１６０は、Ｄ／Ａ変換器１５０から送信されたアナログ信号に基づき、各色用の可視光を発光し得る。
【００４９】
図２は、本発明の例示的実施形態による、可視光通信システムにおいて、クロミナンス情報を用いてデータを受信する受信装置を示す図である。
【００５０】
図２に示すように、受信装置２００は、可視光受信器２１０と、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２２０と、色空間変換器２３０と、等化器２４０と、シンボル復調器２５０と、データ変換器２６０とを含み得る。
【００５１】
可視光受信器２１０は、ＲＧＢの可視光を受信し、当該可視光信号をＲＧＢ各色用の電気信号に変換し得る。可視光受信器２１０は、フォトダイオード及びイメージセンサなどを含み得る。可視光受信器２１０は、赤色、緑色及び青色をそれぞれ感知するセンサーを３つ含み得る。
【００５２】
Ａ／Ｄ変換器２２０は、可視光受信器２１０内で変換された電気信号をＲＧＢ各色用のデジタル信号に変換し得る。Ａ／Ｄ変換器２２０は、赤、緑及び青をそれぞれ表すＲ値、Ｇ値及びＢ値用のアナログ−デジタル変換器を３つ含み得る。
【００５３】
色空間変換器２３０は、Ａ／Ｄ変換器２２０が変換したＲＧＢ３色のデジタル信号をＹＵＶ値に変換し得る。ＲＧＢ３色のデジタル信号はＲＧＢ値を含み得る。ＲＧＢからＹＵＶへの変換は以下の式２によって行い得る。
【００５４】
【数２】
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【００５５】
等化器２４０は、Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号を、色空間変換器２３０から出力されたＹ値で制御し得る。さらに等化器２４０は、可視光受信器２１０から出力されたＲＧＢ各色用の電気信号を、色空間変換器２３０から出力されたＹ値で制御し得る。例えばＹ値が基準値より高い場合、等化器２４０はＡ／Ｄ変換器２２０から出力されたＲＧＢ信号の値を減少させ得る。Ｙ値が基準値より低い場合、等化器２４０はＡ／Ｄ変換器２２０から出力されたＲＧＢ信号の値を増加させ得る。例えばＲＧＢ値を増加または減少させることによりＹ値を規制し得る。その後式２に従ってＵ値及びＶ値を制御し得る。Ｙの基準値は、送信装置１００の輝度コントローラ１３０のＹ値を参照して決定し得る。
【００５６】
シンボル復調器２５０は、得られたＵ値及びＶ値というクロミナンス値を、色空間変換器２３０が変換したＵ値及びＶ値に基づいて最も近い信号点にデマッピングし、デマッピングした信号点に対応するシンボルを出力し得る。以下、シンボル復調器２５０におけるデマッピングの例を図１０を参照して説明する。
【００５７】
図１０は、本発明の例示的実施形態による、受信した可視光のクロミナンス情報に対応するシンボルを決定する方法を示す図である。
【００５８】
可視光受信器２１０が受信した情報は、ノイズのために、送信装置１００から送信された情報に対応していないことがあり得る。例えば、送信装置１００のＵ−Ｖ面上のいくつかの信号点を（Ｕ１，Ｖ１）及び（Ｕ２，Ｖ２）と規定し、送信装置１００から送信され受信装置２００のＵ−Ｖ面上で得られた信号のＵ値及びＶ値を（Ｕ’，Ｖ’）を規定し得る。
【００５９】
シンボル復調器２５０は、信号点（Ｕ１，Ｖ１）及び（Ｕ２，Ｖ２）のうち得られたＵ値及びＶ値（Ｕ’，Ｖ’）に最も近い信号点を決定し、信号点（Ｕ２，Ｖ２）よりも（Ｕ’，Ｖ’）に近い信号点（Ｕ１，Ｖ１）を、対応する信号として決定し得る。送信装置１００及び受信装置２００は、シンボルのマッピング情報を共有することにより、（Ｕ１，Ｖ１）及び（Ｕ２，Ｖ２）などの決定した信号点を有し得る。
【００６０】
データ変換器２６０は、シンボル変換器２５０から出力されたシンボルを対応するデータに変換し得る。
【００６１】
以下、図３及び図４を参照して、可視光通信システムにおいてクロミナンス情報を用いてデータを送受信する方法を説明する。
【００６２】
図３は、本発明の例示的実施形態による、クロミナンスを用いてデータを送信する方法を示すフローチャートである。
【００６３】
図３を参照すると、動作３１０で送信装置が入力データを受信し得る。次に動作３２０で送信装置は、入力データを、当該入力データをＵ−Ｖ面上にマッピングするシンボルに変換し得る。
【００６４】
動作３１４で送信装置は、シンボルをＵ−Ｖ面上の信号点にマッピングし、シンボルの信号点に対応するＵ値及びＶ値を有する、Ｕ−Ｖ面上の座標値を生成することによりシンボルを変調し得る。
【００６５】
動作３１６で送信装置は、輝度値Ｙを生成し、Ｙ値、Ｕ値及びＶ値をデジタルＲＧＢ信号に変換し得る。輝度値Ｙの値は、出力された可視光の輝度値を一定に維持するように決定し得る。
【００６６】
動作３１８で送信装置は、デジタルＲＧＢ信号をアナログ信号に変換し得る。動作３２０で送信装置は、ＲＧＢ各色用のアナログ信号に基づいてＲＧＢ各色の可視光を発光し得る。
【００６７】
図４は、本発明の例示的実施形態による、クロミナンス情報を用いてデータを受信する方法を示すフローチャートである。
【００６８】
図４を参照すると、動作４１０で受信装置が、ＲＧＢの可視光を受信し、当該可視光をＲＧＢ各色の電気信号に変換し得る。ＲＧＢの可視光は、ＲＧＢ各色を感知する３つのイメージセンサによって感知してもよい。
【００６９】
動作４１２で受信装置は、ＲＧＢ各色について電気信号（「アナログ信号」）をデジタル信号に変換し得る。動作４１４で受信装置は、ＲＧＢのデジタル信号をＹＵＶ値に変換し得る。
【００７０】
動作４１６で受信装置は、クロミナンス値を、Ｕ値及びＶ値に基づいて最も近い信号点にデマッピングし、デマッピングした信号点を、当該デマッピングした信号点に対応するシンボルに復調し得る。動作４１８で受信装置は、シンボルを対応するデータに変換し得る。動作４２０で受信装置は、データを出力し得る。
【００７１】
本発明のいくつかの局面による例示的実施形態は、コンピュータによって実現される様々な操作を実行するためのプログラム命令を含む、非一時的な（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）、コンピュータ可読媒体（ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉａ）に記録されてもよい。また媒体は、データファイル及びデータ構造等を、単独またはプログラム命令と組み合わせて含んでもよい。媒体及びプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計され、構築されたものであってもよく、また、コンピュータソフトウェア分野の当業者に周知であり利用可能な種類のものであってもよい。
【００７２】
クロミナンス情報を用いて通信を行う装置及び方法において、データの各シンボルはクロミナンス面のコンステレーションとして表すことができる。複数のシンボルは、一定または類似の輝度値を維持する一方で赤色のクロミナンス情報及び青色のクロミナンス情報によって互いに区別することができる。青色のクロミナンス情報及び赤色のクロミナンス情報を用いて変調したデータは、耐ノイズ性を有し得る。なぜなら可視光スペクトルでは青色と赤色との関連が比較的弱いからである。さらに、クロミナンス面のコンステレーションを用いてデータを送信しながら可視光の輝度値の変化を減少させることにより、フリッカー現象を減少させることができる。
【００７３】
本発明は、その精神又は範囲から逸脱することなく、様々な改変及び変形が可能であることは当業者には明らかである。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内に含まれる発明の改変及び変形をカバーすることを意図する。
【００７４】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１０年１１月２２日出願の韓国特許出願第１０−２０１０−０１１６００２号を基礎として米国特許法第１１９条（ａ）に基づく優先権およびその利益を主張する。上記出願の全体をすべての目的のために参考により本明細書に援用する。
【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０】
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