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Study on High-Speed, Two-Way, and Multi-Access Visible Light Communication by Image Sensor and LED Array

Research Project

Project/Area Number 16K06371
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Communication/Network engineering
Research InstitutionMeijo University

Principal Investigator

CHUJO WATARU  名城大学, 理工学部, 教授 (40292289)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords可視光通信 / イメージセンサ / ローリングシャッター / 空間輝度分布 / 空間多重 / スマートフォン / LED / LCD / 空間分割多重 / 双方向 / LEDアレイ / シンボル同期 / 逐次推定 / マルチアクセス
Outline of Final Research Achievements

High-speed, two-way, and multi-access optical camera communication was achieved. Downlink consists of LED lighting transmitter and smartphones’ built-in camera receiver. Uplink consists of smartphones’ built-in LCD display transmitter and indoor surveillance camera receiver.
To increase the symbol rate for downlink, we developed rolling-shutter asynchronous communication with variable symbol rates based on a cycle pattern of received symbols, ensemble average using dual rolling-shutter camera, and threshold decision based on spatial luminance distribution. On the other hand, adaptive thresholding considering spatial inter-symbol interference was developed for uplink.
In downlink, 156k symbol/s was achieved with LED array and smartphones’ built-in rolling-shutter camera. In uplink, 168.75k symbol/s was achieved with smartphones’ built-in LCD display and indoor camera based on space division multiplexing.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では,既存のスマートフォン内蔵カメラと液晶ディスプレイ,LED照明と室内カメラを用いて双方向可視光通信を実現した.スマートフォンを用いて双方向可視光通信を実現した例は,国内外を含めてなく独自のシステムであり学術的意義は高い.
可視光は電波に比べて,免許や混信,情報漏洩の心配がなく,安全・安心に利用することができる.モノのインターネット(IoT)には環境に適応した様々な通信手段が必要と考えられる.電波にない特長を有する可視光通信をイメージセンサを用いて双方向化し,高速化できたことは社会的に意義がある.

Report

(5 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (46 results)

All 2020 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (41 results) (of which Int'l Joint Research: 16 results,  Invited: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Rolling-shutter-based 16-QAM optical camera communication by spatial luminance distribution2019

    • Author(s)
      Chujo Wataru、Kinoshita Masahiro
    • Journal Title

      IEICE Communications Express

      Volume: 8 Issue: 12 Pages: 566-571

    • DOI

      10.1587/comex.2019GCL0055

    • NAID

      130007755114

    • ISSN
      2187-0136
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  • [Journal Article] Rolling-shutter-based asynchronous optical camera communication by a cycle pattern of received symbols using smartphones2019

    • Author(s)
      Ohshima Kazuki、Naramoto Takuji、Yamaguchi Keisuke、Chujo Wataru
    • Journal Title

      IEICE Communications Express

      Volume: 8 Issue: 3 Pages: 49-54

    • DOI

      10.1587/comex.2018XBL0141

    • NAID

      130007607155

    • ISSN
      2187-0136
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  • [Journal Article] Synchronization Method of Image-Sensor Visible Light Communication by Sequential Estimation2017

    • Author(s)
      近藤那樹, 北岡涼太郎, 水野翔太, 中條渉
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌B 通信

      Volume: J100-B Issue: 2 Pages: 77-89

    • DOI

      10.14923/transcomj.2016GTP0003

    • ISSN
      1881-0209
    • Year and Date
      2017-02-01
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      北海道大学(札幌市)
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      北海道大学
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      2016-09-23
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      東京都市大学(世田谷区)
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      2016-08-25
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      T. Kondo, R. Kitaoka, and W. Chujo
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      朱鷺メッセ(新潟市)
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      2016-07-03
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Published: 2016-04-21   Modified: 2021-02-19  

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