| 研究課題/領域番号 |
16K06371
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
中條 渉 名城大学, 理工学部, 教授 (40292289)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 可視光通信 / イメージセンサ / LEDアレイ / ローリングシャッター / シンボル同期 / 逐次推定 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，イメージセンサとLEDアレイを組み合わせた送受信機を双方向で用いて，空間分割多重アクセス技術を利用した双方向マルチアクセス可視光通信技術の開発を目指す。このため，(1)シンボル同期技術，(2)双方向マルチアクセス技術，(3)空間分割多重技術，(4)直交周波数分割多重技術，(5)ちらつき防止技術を開発し，統合してイメージセンサ可視光通信の高速化を図る。
(1)フレーム画像を用いた高速シンボル同期技術は，イメージセンサのローリングシャッターを利用してシンボル同期の高速化を図った。ローリングシャッター方式のフレームレート30フレーム／秒のイメージセンサにシンボル同期技術を適用して，オンオフキーイングで5,000シンボル／秒のシンボルレートでシンボル同期を実現した。平成31年度の最終目標である800シンボル／秒を遥かに超える高速シンボル同期を実現した。
(2)双方向マルチアクセス技術は，送受信間アイソレーション特性を定量的に評価する技術を開発した。半値全角140度の広角LEDと視野角70度のイメージセンサを用いて，送受信機の送信LEDと受信イメージセンサの送受信間アイソレーション特性をオンオフキーイングで定量的に評価した。広角LEDを用いて視野角70度にわたり150dB以上の送受信間アイソレーション特性が得られることを明らかにした。
(3)イメージセンサとLEDアレイを組み合わせた空間分割多重技術は， 8×8のチップLEDを用いた64素子の分散LEDアレイと30フレーム／秒のイメージセンサを組み合わせてシンボル同期方式を適用し，9,600ビット／秒のスループットを実現した。
(4) 直交周波数分割多重技術は，正弦波サブキャリア変調による多値変調技術を開発した。シングルキャリアで256QAMの多値変調を実現し，30フレーム／秒のイメージセンサでビットレート80ビット／秒を実現した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
(1)フレーム画像を用いた高速シンボル同期技術は，当初計画になかったローリングシャッター方式のイメージセンサにシンボル同期技術を適用することでシンボルレートを大幅に向上できた。30フレーム／秒のイメージセンサを用いて，オンオフキーイングで5,000シンボル／秒のシンボルレートでシンボル同期を実現した。当初の計画以上に進展している。
(2)双方向マルチアクセス技術は，当初計画になかった送受信間アイソレーション量を定量的に評価する技術を開発した。広角LEDを用いて視野角70度にわたり150dB以上の送受信間アイソレーション特性が得られることを明らかにした。おおむね順調に進展している。
(3)イメージセンサとLEDアレイを組み合わせた空間分割多重技術は，8×8のチップLEDを用いた64素子の分散LEDアレイと30フレーム／秒のイメージセンサを組み合わせてシンボル同期方式を適用し，9,600ビット／秒のスループットを実現した。当初の計画以上に進展している。
(4) 直交周波数分割多重技術は，シングルキャリアで256QAMの多値変調を実現し，30フレーム／秒のイメージセンサでビットレート80ビット／秒を実現した。おおむね順調に進展している。
(5) ちらつき防止技術は，既に平成30年度の目標である直交振幅変調16QAMでビットレート80ビット／秒でちらつき防止を実現している。当初の計画以上に進展している。以上，(1)～(5)まで全体としてはおおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
(1)フレーム画像を用いた高速シンボル同期技術は，高性能のイメージセンサを使用している最新のスマートフォンを用いて，イメージセンサのローリングシャッターを利用してシンボル同期の高速化を図る。30フレーム／秒のイメージセンサにシンボル同期技術を適用して，オンオフキーイングで10,000シンボル／秒のシンボルレートでシンボル同期を実現する。
(2)双方向マルチアクセス技術は，広角の双方向マルチアクセス可視光通信の送受信間アイソレーション量として150dB以上が得られることを明らかにしたので，多値変調で双方向マルチアクセス可視光通信の実現を目指す。
(3)イメージセンサとLEDアレイを組み合わせた空間分割多重技術は，64素子のLEDアレイにシンボル同期方式を適用し，9,600ビット／秒のスループットを実現しているので，60フレーム／秒のイメージセンサを受信機に用いて20,000ビット／秒のスループットを目指す。
(4)直交周波数分割多重技術は，シングルキャリアで256QAMの多値変調を実現しているので，16QAM以上の多値変調を用いた直交周波数分割多重を目指す。
(5)ちらつき防止技術は，平成30年度の目標である直交振幅変調16QAMでちらつき防止を既に実現しているので，平成31年度の最終目標である64QAMでのちらつき防止を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）
既存のイメージセンサであるフレームレート30 フレーム／秒のイメージセンサをローリングシャッター方式で用いることで5000シンボル／秒以上の高速シンボル同期を実現できたため，当初計画より経費の使用を節約できたことにより未使用額が生じた。また国際会議の参加については，今年度は開催場所の異なる２か所の海外での国際会議で発表を行ったが，日本国内においても開催場所の異なる２か所の国際会議で発表を行ったため，当初計画より経費の使用を節約できたことにより未使用額が生じた。
（使用計画）
次年度は高性能のイメージセンサを使用している最新のスマートフォンを入手し，スマートフォンを用いた高速のシンボル同期方式を実証する予定である。また評価を行うため36ch用のロジックアナライザをさらに追加で1台導入する予定である。また日本国内で開催される国際会議のみならず，海外で開催される国際会議で3件以上の研究成果の発表を行い，未使用額をこれらの経費に充てることとしたい。
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