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高速回転式LED送信機を用いたカメラ型可視光通信の高速化及び全方位受信の実現

研究課題

研究課題/領域番号 17K18282
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 通信・ネットワーク工学
知覚情報処理
研究機関岡山理科大学

研究代表者

荒井 伸太郎  岡山理科大学, 工学部, 准教授 (10599195)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード可視光通信 / LED / イメージセンサ / 回転
研究成果の概要

送信機にLED,受信機にカメラを用いた可視光通信は,カメラの特性を活かして外乱光(雑音)の影響を受けにくいことが知られている.しかしながら,本技術の通信速度はカメラの撮影速度に依存するため,低撮影速度のカメラを受信機に用いた場合,十分な通信速度が得られないことが課題となっている.これを解決するため,本研究課題では送信機自体が高速回転する「回転式LED送信機」を提案した.送信機をカメラの撮影速度以上の速さで回転させ,LEDの時間方向の高速点滅を画像の空間方向で捉えることで可視光通信の高速化を実現した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

カメラを受信機に用いた従来の可視光通信では,その通信速度の高速化のために撮影速度の非常に速い高速度カメラを用いる等,受信機側の工夫によって行われるものが多かった.本研究課題で提案した送信機は,それ自体を回転させるというこれまでにない発想で,受信機の機構には改良を加えずに空間サンプリングを行い, 通信速度の高速化を実現した.ここに本技術の特色及び独創性がある.さらに,本技術は回転機構を持つ機器への取り付けも可能であるため,様々な応用が期待される送信機であると言える.

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 10件、 招待講演 2件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Shanghai Key Laboratory of Navigation.../Dept. of Electronic Engineering/Shanghai Jiao Tong University(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Shanghai Key Laboratory of Navigation.../Dept. of Electronic Engineering/Shanghai Jiao Tong University(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Shanghai Key Laboratory of Navigation.../Dept. of Electronic Engineering/Shanghai Jiao Tong University(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Simplified Alamouti-Type Space-Time Coding for Image Sensor Communication Using Rotary LED Transmitter2022

    • 著者名/発表者名
      Tang Zhengqiang、Arai Shintaro、Yamazato Takaya
    • 雑誌名

      IEEE Photonics Journal

      巻: 14 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1109/jphot.2021.3137601

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optical Wireless Communication: A Candidate 6G Technology?2021

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Arai, Masayuki Kinoshita, Takaya Yamazato
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E104.A 号: 1 ページ: 227-234

    • DOI

      10.1587/transfun.2020WBI0001

    • NAID

      130007964770

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2021-01-01
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rotary LED Transmitter for Improving Data Transmission Rate of Image Sensor Communication2021

    • 著者名/発表者名
      Arai Shintaro、Tang Zhengqiang、Nakayama Akinori、Takata Haruhiro、Yendo Tomohiro
    • 雑誌名

      IEEE Photonics Journal

      巻: 13 号: 4 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1109/jphot.2021.3097772

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sequential maximum likelihood decoding incorporating reliability determination for image sensor communication2020

    • 著者名/発表者名
      Zhengqiang Tang, Shintaro Arai Tomohiro Yendo, Di He, Takaya Yamazato
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 9 号: 8 ページ: 365-370

    • DOI

      10.1587/comex.2020XBL0058

    • NAID

      130007884046

    • ISSN
      2187-0136
    • 年月日
      2020-08-01
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High performance demodulation method with less complexity for image-sensor communication2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ohira, Tomohiro Yendo, Shintaro Arai, Takaya Yamazato
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 15 ページ: 21565-21565

    • DOI

      10.1364/oe.27.021565

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Maximum likelihood decoding based on pseudo-captured image templates for image sensor communication2019

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Arai, Haruna Matsushita, Yuki Ohira, Tomohiro Yendo, Di He, and Takaya Yamazato
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 10 号: 2 ページ: 173-189

    • DOI

      10.1587/nolta.10.173

    • NAID

      130007622291

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 回転式LED送信機を用いたイメージセンサ通信のための受信アルゴリズムの一検討2021

    • 著者名/発表者名
      中山晃典,唐 正強,荒井伸太郎,圓道知博
    • 学会等名
      電子情報通信学会ワイドバンドシステム研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高速イメージセンサ通信のための回転式LED送信機の開発2021

    • 著者名/発表者名
      荒井伸太郎
    • 学会等名
      革新的無線通信技術に関する横断型研究会 (MIKA)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] [ポスター講演]回転式LED送信機を用いたイメージセンサ通信におけるAlamouti型時空間符号化の実験評価2021

    • 著者名/発表者名
      唐 正強,荒井伸太郎,山里敬也
    • 学会等名
      電子情報通信学会ワイドバンドシステム研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 回転式LED送信機を用いたイメージセンサ通信におけるAlamouti型時空間符号化のためのデータ受信可能範囲の判定法2021

    • 著者名/発表者名
      唐 正強,荒井伸太郎,山里敬也
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 回転式LED送信機を用いた新しいイメージセンサ通信システムの提案2021

    • 著者名/発表者名
      荒井伸太郎
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Implementation Experiment of a Rotary LED Transmitter for Improving the Transmission Rate for Image Sensor Communication2020

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Arai, Zhengqiang Tang, Akinori Nakayama, Haruhiro Takada, Tomohiro Yendo
    • 学会等名
      2020 IEEE Globecom Workshops: OWC
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 回転式LED送信機を用いたイメージセンサ通信のための光の残像に基づくAlamouti型時空間符号化2020

    • 著者名/発表者名
      唐 正強,荒井伸太郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会ワイドバンドシステム研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Rank Deficiency in Optical Channel Estimation Using Pseudo-Inverse Matrix for Image Sensor Communication2020

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Kanemitsu, Toshiyuki Komi, Shintaro Arai, Tomohiro Yendo
    • 学会等名
      2020 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP'20)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Positioning-Aided Scheme for Image Sensor Communication using Single-View Geometry2019

    • 著者名/発表者名
      Zhengqiang Tang, Di He, Shintaro Arai, Danping Zou
    • 学会等名
      2019 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS'19)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Preliminary Study on Spatial Channel Estimation Method for Image Sensor Communication2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Komi, Shintaro Arai, Tomohiro Yendo
    • 学会等名
      2019 Taiwan and Japan Conference on Circuits and Systems (TJCAS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study on LED Transmitter of Image Sensor Communication for Improving Data Transmission Rate2019

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Arai
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イメージセンサ通信のための多数決判定を導入した最尤推定の分割型復調法に関する一検討2019

    • 著者名/発表者名
      唐 正強, 荒井伸太郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会ワイドバンドシステム研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A Study on Rotary LED Transmitter for Improving Data Transmission Rate of Image Sensor Communication2019

    • 著者名/発表者名
      Zhengqiang Tang, Akinori Nakayama, Shintaro Arai, Haruhiko Takata, Tomohiro Yendo
    • 学会等名
      1st Workshop on Optical Wireless Communication for Smart City (1st OWC2)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Introduction of MLD Scheme for Image Sensor Communication2019

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Arai
    • 学会等名
      3rd International Conference and Exhibition on Visible Light Communications (ICEVLC 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Preliminary Study of Data Demodulation Scheme by Image Estimation Using Deep Learning for Image-Sensor-Based Visible Light Communication2018

    • 著者名/発表者名
      Rei Okawa, Toshiyuki Komi, Shintaro Arai, and Haruna Matsushita
    • 学会等名
      2018 Taiwan and Japan Conference on Circuits and Systems (TJCAS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study on Image Division Approach for Signal Demodulation Method Incorporating Reliability Determination in Image-Sensor-Based Visible Light Communication2018

    • 著者名/発表者名
      Zhengqiang Tang, Shintaro Arai, Tomohiro Yendo
    • 学会等名
      2018 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP'18)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Fundamental Study on Computational Cost Reduction for Signal Demodulation Method Based on Pseudo-Captured Image in Image-Sensor-Based Visible Light Communication2017

    • 著者名/発表者名
      Zhengqiang Tang, Shintaro Arai, Tomohiro Yendo
    • 学会等名
      2017 Taiwan and Japan Conference on Circuits and Systems (TJCAS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study on Computational Cost Reduction Using Image Division Approach for Data Demodulation Method in Image-Sensor-Based Visible Light Communication2017

    • 著者名/発表者名
      Zhengqiang Tang, Shintaro Arai, Tomohiro Yendo
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2017 (ICMass2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] Communication System Laboratory

    • URL

      https://vlc.sakura.ne.jp/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] Communication System Laboratory

    • URL

      http://vlc.sakura.ne.jp/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] 可視光通信装置及び可視光通信方法2019

    • 発明者名
      荒井伸太郎
    • 権利者名
      荒井伸太郎、学校法人 加計学園
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-075266
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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