2020 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 | 光無線通信 / 可視光通信 / ユーザ体感品質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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時代に対応でき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を付加したことにより、建物内の空間の明るさの変化やちらつきなどが生じないこと、演色性が十分満たされることやグレア、フリッカーなどユーザにとって不快となる要因が生じないことが、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、光がヒトのサーカディアン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ており、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、波長多重通信の多重信号分離に用いるMIMO処理技術の逐次干渉キャンセラで行う通信路の伝搬行列の推定に、機械学習を用いることで、通信特性を向上させることを明らかにした。順伝搬型ニューラルネットワークによる学習を用いることにより、パイロットシンボルを用いることなく、6波長多重通信システムで受信信号の誤り率特性の改善をシミュレーションにより確認した。波長多重信号の分離に機械学習を用いることで、各波長（色）の強度をより柔軟に設計することが可能になることから、本研究の目標とするユーザ体感品質と通信品質の両方を最適化する照明環境の設計の自由度が広がる効果がある。さらに、本研究では、多色LEDの強度分布によって光符号を構成することから照明環境の設計の自由度の拡大は、光符号数の増加につながることが期待される。
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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
このうち、ウ）については、昨年度明らかにした内容を査読論文に投稿した。イ）については、コロナ禍の影響で、シミュレーションによるアプローチを中心に検討を行い、その結果、機械学習を用いることで、色分離後の特性を改善することができることを明らかにした。以上のことから、当初の計画では予想していなかった成果が得られ、この結果を盛り込んだ光源の試作は来年度に行う。また、ア）については、イ）の成果に基づいて試作した光源を用いて新たなデータ取集を来年度に実施する予定である。
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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
イ）については、機械学習を用いることで、色分離後の特性を改善することができることを明らかにしたが、各色の強度分布特性と通信品質の関係についての詳細な検討を行う。イ）の結果に基づいて試作した光源を用いて、ア）についての新たな学習のためのデータ取集を実施する。さらにOFDM信号と符号多重、波長多重の組み合わせを検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍の影響で、実験実証計画からシミュレーションを中心とした検討へと計画の変更を行った結果、機械学習による特性の改善について新たな知見を得たことから、実証実験計画を次年度以降へ繰り下げた。その結果、物品費について次年度使用となった。また、国際会議・学会がコロナ禍の影響で、オンライン開催となったため、旅費の支出がなかった。
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