2019 Fiscal Year Research-status Report
逐次干渉キャンセラマルチアクセス可視光通信における照明環境とユーザ品質最適化
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19K04375
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大柴 小枝子 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (90372599)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 可視光通信 / ユーザ体感品質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
可視光通信は可視光域のLED光を用いる通信で、電波環境に影響を及ぼさず、また、そのスペクトル帯域幅が300 THzと広帯域であることから、次世代の無線として注目が高まっている。本研究では、LED照明光を光源として符号拡散通信と色（波長）多重通信を組み合わせ、さらに多重信号分離にMIMO処理技術を用いることで、雑音耐性が高く、かつ、IoT時代に対応出来るマルチアクセス通信を実現することを目標とする。一方で、照明機器を用いた可視光通信では、通信機能の付加による建物内の空間の明るさの変化やちらつきが生じないこと、演色性やグレア、フリッカーフリーなどの照明条件を満たすことがユーザ体感品質（QoE:Quality of Experience）を満足させる重要な条件として求められる。また、光がヒトの概日リズムに影響を及ぼし睡眠問題を引き起こす可能性が指摘されおり、本研究では人間によい照明環境での通信品質の最適化を目標とする。
本年度は、3色（波長）多重通信の多重信号分離にMIMO処理技術の逐次干渉キャンセラを用いた通信光源を試作し、安価な色ガラスフィルタでも多重干渉雑音のキャンセルが可能となることを明らかにし、色多重通信が可能であることを実験的に示した。また、ショウジョウバエを用いて概日リズムへの影響評価実験を行った。ショウジョウバエは人間と疾患遺伝子が似ていることから様々な実証実験に用いられている。スペクトル設計した通信用光源を試作し検討を行った。その結果、活動期と休息期の概日リズムの周期性に明確な異常は認められなかったが、青色LED照射は、朝夕の活動ピーク時の平均活動量を有意に減少させた。青色光は人に対して鎮静効果を示すとされ、防犯灯として導入された時期があったが、防犯の効果は明確にはなっていない。本研究で得られた明期の活動量抑制のメカニズムがわかれば、人の生活への応用も期待される。
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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
本研究では以下の三つの課題について研究を行うことを計画している。
ア）可視光通信時の照明空間における視認性環境学習・分析・予測技術
イ）マルチアクセス可視光通信のスペクトル管理・最適化と逐次干渉キャンセラによる色分離技術
ウ）ショウジョウバエを用いたサーカディアンリズムへの影響評価実験
ア）については、学習のためのデータ収集・蓄積を行っている段階であり、教師データの取得を進めている。イ）については、多重数を拡大するためのシミュレータを構築中であり、シミュレーション用の評価用基礎データ取得と、基本実験系の構築を進めている。評価用基礎データ取得に関連して、OFDM通信方式の検討を行っており、符号多重方式よりも良好な特性が得られることが判明した。今後は、OFDM多重と色多重の組み合わせについても検討する予定である。ウ）については評価実験を実施し、得られた結果をまとめて論文投稿中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では以下の三つの課題について研究を行うことを計画していおり、今後も基本的に計画にもとづいて実施する予定である。
ア）可視光通信時の照明空間における視認性環境学習・分析・予測技術
イ）マルチアクセス可視光通信のスペクトル管理・最適化と逐次干渉キャンセラによる色分離技術
ウ）ショウジョウバエを用いたサーカディアンリズムへの影響評価実験
ア）については、学習のためのデータ収集・蓄積を進めており、まずは、QoEの定量化とその条件を優先したモデル構築を行う。次に、その条件の下で、QoSを確立するための学習モデルの構築を進めることを計画している。イ）については、多重数を拡大するためのシミュレータを構築し、それに基づいて、波長数を増やした光源を試作する。これまでの検討から、OFDM通信方式が、符号多重方式よりも良好な特性が得られることが判明しており、今後は、OFDM多重と色多重の組み合わせについて検討する予定である。ウ）については評価実験を実施した結果をア）のQoE条件に反映させる。得られた結果をまとめて論文投稿中であり、さらなる検討を進める予定である。
更に、IoT機器（センサを含む）が広がりを見せる中で、可視光通信へ水中や水上などのエリアをを含む通信としての応用が期待されている。水中では光の吸収散乱特性が複雑化することが課題となっている。今後、水中通信特性の検討を実施し、さらにア）への反映も検討する。
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Research Products
(3 results)
