As data traffic for indoor portable devices has increased continuously, the optical wireless communication has been attracted as a candidate to overcome the limitation of capacity of current RF based wireless communication. Line of Sight(LOS) link which has an advantage in fast data rate has a problem that has to search the receiver location and align the link automatically.
In this thesis, we propose and demonstrate a searching and auto-alignment method which uses cheap 3M retroreflective sheet without additional components for alignment. A truncated beam due to finite MEMS mirror size was investigated by taking into account diffraction effects. Then we obtain the optimal focal length of lens for minimum link loss.
We prove the system can be always optimal link condition through auto-alignment and ‘Extremum Seeking’ control for a single axis. Then we demonstrate 2.5Gb/s signal transmission over 7m free space link. The measured sensitivities were -31.92 dBm in back-to-back condition and -31.87 after 7m transmission. The field of view of the realized link was limited by the MEMS’s tuning capacity and was 14$^\circ$.
실내용 휴대용 기기에 대한 데이터 수요량이 지속적으로 늘어남에 따라 기존의 RF(Radio Frequency)기반 무선 통신 수단의 한정된 전송속도를 극복 할 새로운 통신 수단으로 무선 광 통신이 주목을 받고 있다. 빠른 통신 속도를 장점으로 가지는 무선 광통신의 배치 방법 중 하나인 직접적 LOS(Line of Sight)링크 배치 방법은 수신단의 위치를 탐색하고 자동 링크 정렬을 해야 하는 문제를 안고 있다.
이 논문에서는 저렴한 Retro-반사지를 사용하며 탐색 및 자동 정렬 용 추가 장비의 사용없이 수신단의 위치를 탐색하고 자동 정렬하는 시스템을 제안하고 실험하였다. 제한된 크기의 Micro Electro-Mechanical System(MEMS) 거울에서 잘린 빔을 회절 현상을 고려하여 분석하고 시뮬레이션을 통해 정해진 크기의 MEMS 거울이 존재 할 때 링크 손실을 최소화 하는 최적의 렌즈 초점거리를 얻을 수 있었다.
제안하는 시스템은 일련의 자동 링크 정렬 방법이 끝난 후에 그 링크의 연결 정도를 확인 할 수 없다. 따라서 잘 알려진‘극 값 찾기’제어를 시스템에 도입하고 구현함으로써 자동 링크 정렬 후 단일 축에 대하여 항상 최선의 링크 정렬이 됨을 실험을 통해 증명하였다. 자동 정렬된 광 링크를 통해 7m 거리에서 2.5Gbps NRG 신호를 전송 실험하여 전송전의 경우 BER $10^{-12}$에서 수신감도 -31.92dBm, 7m 자유공간 전송 후 같은 BER에서 수신감도 -31.87dBm으로 성능에 거의 차이가 없음을 보였다.
