2020 Fiscal Year Research-status Report
Advanced illumination light communications using amplitude-level restricted optical pseudo-noise codes
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19K04367
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
羽渕 裕真 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (90241744)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 照明光通信 / 可視光通信 / 光無線通信 / 多値変調法 / 疑似雑音符号 / ターボ符号 / 階層化変調 / 強度変調/直接検波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究のコンセプトは屋内外をシームレスにつなぐ『疑似雑音符号系列による知的照明光通信ネットワーク』の実現である。本研究では、情報を埋め込んだ照明光による屋内通信システムを構築することを目的とする。特に、(a) 照明機能・信号現示機能、(b) 通信機能、(c) 測位機能、(d) 物理層セキュリティ機能、を兼ね備え、申請者が独自に考案した『振幅レベルを２段階に制限した疑似雑音符号系列による知的照明光通信システム』の構築を目指す。本研究では、『基礎的性能検討段階』、『機能性能向上検討段階』、『統合化検討段階』の３段階を分けて検討する。2020年度は『機能性能向上検討段階』である。
[1] 「拡張プライム符号を用いる可変Nパラレルコードシフトキーイング（VN-CSK）システム」をRGB-LEDsに拡張し、白色光のカラーマッピングを用いる場合のビット誤り率式を導出した。
[2] R,G,B LEDsを用いる照明光通信において、重複照射エリアの干渉を活用するために視覚復号型秘密分散法の考え方を取り入れた方式を考案した。その際、そのまま適用してしまうと照明から発信されるR,G,B の各信号のオン信号とオフ信号のバランスが異なってしまい、調光制御が困難になってしまう。その問題を、０と１が等確率で出現する疑似雑音符号を拡張情報として利用することにより解決した。
[3] 光無線ターボ符号システムの同期法を考案した。シリアル伝送では、変調法としてハイブリッドパルス位置変調-オンオフ信号形式(HPOS)を採用し、競合計数器方式により同期タイミングの保持と更新を行う方式を考案した。パラレル伝送では、各信号はパルス位置変調方式で変調し、その信号の特徴を利用して、１つのカウンタのみで簡易に実現できる方式を考案した。要求同期タイミング更新時間を達成する場合のカウンタ段数に最適値が存在することを示した。
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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
2020年度は『機能性能向上検討段階』である。通信機能の高度化（照明光干渉エリアにおける性能向上とRGB-LED対応、同期タイミング保持法の確立）、測位機能の性能向上（光フィンガープリント法の性能向上）が順調に行われている。それらの成果は、学術誌論文1編、国際会議論文3編（査読付き）、国内研究会等10件の発表を行った。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、4つの考案システムの高度化・最適化の研究を行う。さらに、軸となる変調方式（VN-CSK）と疑似雑音符号系列の設計指針をもとに、４つの要素システムの統合設計指針を検討する。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。4つの考案システムについては、以下の通り2019年度および2020年度の成果をもとに検討する。
(1)『拡張プライム符号と変形擬直交Ｍ系列を融合した疑似雑音符号系列（考案系列）によるVN-CSK方式』において、人間の眼を対象にした調光制御と照明間干渉軽減を実現するシステムを検討する。
(2)『情報ビットとパリティビットの信号再構成を行う光無線ターボ符号システム』のフレーム同期法の簡易化および最適化を検討する。
(3)『疑似雑音符号系列により光フィンガープリント測位法』の性能向上法およびRGB-LED対応化について検討を行う。
(4)『照明光視覚復号型秘密分散法』として、RGB-LEDへの対応と同時に、複数照明機器への拡張について検討する。
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| Causes of Carryover |
COVID-19により国際会議等がオンライン開催になったため、その旅費等が使用できず次年度使用額が生じた。次年度の旅費および学会参加費等に充当する予定である。
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