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Shore-to-sea Maritime Visible Light Communication using Color Clustered MIMO

컬러 클러스터 MIMO 기술을 적용한 해상 가시광 통신 시스템
Hyeong-ji Kim, Yeon-ho Chung식별저자
한국정보통신학회논문지 제19권 제8호, 2015.8, 1773-1779 (7 pages)
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초록
본 논문은 컬러 클러스터 MIMO 기술을 적용하여 육상과 해상 간의 저비용 고속 무선 데이터 전송이 가능한 해상가시광 통신 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 각 컬러 클러스터에 50개의 RGB LED 로 구성되며, 온-오프키잉을 사용하여 변조한다. 수신기에서는 선택적 합성기술을 수행하여 컬러 클러스터의 다이버시티 효과를 얻어 비트오율 개선을 제공한다. 성능 실험에서는 해상 채널 구성을 위해 대기 난류 조건에서 바다 상태 데이터 (파고, 풍속 등)를 Pierson-Moskowitz 및 JONSWAP 스펙트럼에 적용하여 구현하였으며 해상 링크 품질을 통신거리와 비트 오율을 통해 분석하였다. 시뮬레이션 결과를 통하여 제안한 시스템은 국제항로표지협회의 해상 부표식에 충족하고, 고출력 LED를 사용하기 때문에 충분한 조명을 동시에 제공할 수 있는 효율적인 해상 가시광통신 기술임을 보여주고 있다.

Shore-to-sea visible light communication using color clustered multiple-input and multiple-output (MIMO) is presented. The proposed maritime visible light communication (MVLC) offers a low-cost, high-speed wireless link for shore-to-sea maritime communications. Each color cluster is comprised of 50 red, green and blue (RGB) light emitting diodes (LEDs) and is modulated using on-off-keying (OOK). Selection combining is performed at the receiver, producing diversity effect within that color cluster. In this paper, we employ sea states (wave height, wind speed, etc.) data from both Pierson-Moskowitz and JONSWAP spectrum models under atmospheric turbulence conditions. Based on the simulation model, the maritime link quality is analysed in terms of coverage distance and bit error rate performance. The results show that the proposed system provides an efficient MVLC, while satisfying International Association of Lighthouse Authorities (IALA) requirements for maritime buoyage system and also offering sufficient illumination from high power LEDs.

목차
요약
ABSTRACT
Ⅰ. Introduction
Ⅱ. System Configuration
Ⅲ. Result and Analysis
Ⅳ. Conclusions
REFERENCES
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