2016 Fiscal Year Research-status Report
疑似雑音符号系列による知的照明光通信ネットワークの創出
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16K06334
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
羽渕 裕真 茨城大学, 工学部, 教授 (90241744)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 照明光通信 / 可視光通信 / 光無線通信 / 多値変調方式 / 疑似雑音符号 / 誤り訂正符号 / 強度変調／直接検波 / 階層化変調法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、屋内外をシームレスに繋ぐ『疑似雑音符号系列による知的照明光通信ネットワーク』を創出する。平成２８年度は「基礎的性能検討段階」であり、次の成果を得ている。
[1] 調光と情報配信を同時に実現する知的照明光通信として、「拡張プライム符号を用いるＮパラレル符号多値変調方式」を考案し、屋内照明光通信路での誤り率を理論解析した。本方式は時間的な重なりのないN個の符号系列からなる系列群を用いる。情報配信は、(a)調光度に合わせて同時送信符号数Mを決定、(b)情報データによりN個の符号の中からM個を選択、(c)符号系列の振幅レベルに合わせて伝送の手順で行われる。Line-of-Sightリンクでの誤り率理論式を導出し、調光度によらず情報データ誤り率が同程度となることを示した。
[2] 2種類の変調法を融合する階層化変調法として、「コードシフトキーイング(CSK)とマルチパルス・パルス位置変調(MPPM)を融合する方式」を考案し、背景光雑音やシンチレーションを考慮した誤り率性能を明らかにした。本方式は、CSKで選択された符号系列をMPPMフレームに配置する際に、MPPMデータにより配置スロットを決定する方式である。そのため、MPPMスロットにMPPM用の符号系列を加算する従来方式よりも電力効率が高く、良好な誤り率性能を示すことを明らかにした。
[3] 誤り訂正符号による高信頼化配信法として、低密度パリティチェック(LDPC)符号やターボ符号を用いる方式を検討した。特に、ターボ符号に対して、２つのパリティチェックストリームのビットを交互に入れ替えて再構成を行う方式を考案した。R,G,BのLEDを用いて並列伝送する本方式は、従来の非再構成型ターボ符号よりも部分光消失通信路において有効であることを計算機シミュレーションにより明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度は「基礎的性能検討段階」である。特に、[1] 調光と情報配信を同時に実現する知的照明光通信として「拡張プライム符号を用いるNパラレル符号多値変調方式」、[2] 2種類の変調法を融合する階層化変調法として「マルチパルス・パルス位置変調(MPPM)とコードシフトキーイング(CSK) を融合する方式」、[3] 誤り訂正符号による高信頼化配信法として「パリティビットストリーム再構築型ターボ符号」を考案した。それらについてチャネルモデル（屋内照明、屋外照明、水中）を設定し、誤り率理論式および計算機シミュレーションにより基礎性能を明らかにした。その結果、３つの考案方式すべてが従来方式よりも良好な特性になることを明らかにした。それらの成果は、国際会議論文７件（査読付き）、国内研究会７件にて発表した。そのため、『おおむね順調に進展している』と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、以下の４点について研究を行う。システム性能は申請設備を利用し、理論解析、計算機シミュレーションにより検討する。その成果は、国際会議論文や国内研究会にて発表し、その質疑や聴衆者の反応をもとに学術誌論文へと昇華させる。
(1) 28年度の成果をもとに更に『調光と情報配信を同時に実現する知的照明光通信』を洗練させる。特に、(a)調光段階の多段数化、(b)照明位置を考慮した拡張プライム符号群の割当法、(c)人の位置を反映する情報変調法、(d)疑似雑音符号の再構築、について検討する。
(2) 28年度の成果をもとに『2種類の変調法を融合する階層化変調法』を洗練させる。特に、(a)受信同期法と同期誤差による性能劣化度、(b)大型車両によるシャドウイングの影響軽減法、(c)疑似雑音符号の非直交化による性能改善度、について検討する。
(3) 28年度の成果をもとに『誤り訂正符号による高信頼化配信法』を洗練させる。特に、(a)部分消失通信路のモデル化、(b)パリティチェックストリームの再構築法、(c)光ポジショニングシステム、について検討する。
(4) 屋内外シームレス化について検討する。上記システムで用いる疑似雑音符号の統一化と最適化の設計を行う。さらに、準最適なシステムを視野にいれた統合化、統合化のために必要な中継システムの高度化を検討する。
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