| 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 / ローリングシャッター / スマートフォン |
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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。(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，スマートフォン内蔵カメラのイメージセンサのローリングシャッターを利用した非同期通信技術を開発した。ローリングシャッター方式の30フレーム／秒のイメージセンサに非同期通信技術を適用して，オンオフキーイングで7,500シンボル／秒のシンボルレートを実現した。最終目標である800シンボル／秒を遥かに超えるシンボルレートでエラーフリー通信を実現した。
(2)双方向マルチアクセス技術は，オンオフキーイングで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既に明らかにしている。更に直交振幅変調16QAMで双方向マルチアクセス可視光通信が実現でき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，スマートフォン内蔵カメラのイメージセンサのローリングシャッターを利用した。画像サイズVGA（640ピクセル×480ピクセル）でローリングシャッターを利用して，30フレーム／秒で14,000シンボル／秒のシンボルレートを実現した。
(4) 直交周波数分割多重技術(OFDM)は，直交振幅変調64QAMでサブキャリア数8のOFDMを実現した。更にローリングシャッターを利用して，4QAMでサブキャリア数4のOFDMを実現した。30フレーム／秒で，ローリングシャッターを利用して，OFDMでビットレート5,000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)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
(1)フレーム画像を用いた高速シンボル同期技術は，スマートフォン内蔵カメラのイメージセンサのローリングシャッターを利用して，シンボルレートを更に向上できた。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シンボルレート7,500シンボル／秒を実現した。最終目標の800シンボル／秒を遥かに超えて，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，オンオフキーイングに加えて，直交振幅変調16QAMで双方向マルチアクセス可視光通信が実現でき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，スマートフォン内蔵カメラのイメージセンサを，画像サイズVGA （640ピクセル×480ピクセル）でローリングシャッターを利用して，ビットレート14,000ビット／秒を実現した。平成30年度目標の8,000シンボル／秒を超えて，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(OFDM)は，直交振幅変調64QAMでサブキャリア数8のOFDMを実現した。更にローリングシャッターを利用して，4QAMでサブキャリア数4のOFDMを実現した。30フレーム／秒のイメージセンサで，ローリングシャッターを利用して，OFDMによりビットレート5,000ビット／秒を実現した。平成30年度目標の1,000ビット／秒を超えて，当初の計画以上に進展している。
(5) ちらつき防止技術は，平成30年度目標の直交振幅変調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。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，最終年度目標の800シンボル／秒を遥かに超えるシンボルレートを実現している。スマートフォン内蔵カメラのイメージセンサのローリングシャッターを利用してオンオフキーイングの高速化を図る。30フレーム／秒のイメージセンサに非同期通信技術を適用して，オンオフキーイングでシンボルレート10,000シンボル／秒以上を達成する。
(2)双方向マルチアクセス技術は，ローリングシャッターを用いて直交振幅変調16QAM，ビットレート2,500ビット／秒で，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，スマートフォン内蔵カメラのイメージセンサを高解像度でローリングシャッターを利用することで，ビットレート20,000ビット／秒を達成する。
(4)直交周波数分割多重技術(OFDM)は，ローリングシャッターを利用して，直交振幅変調16QAMでサブキャリア数4のOFDMを実現する。ローリングシャッターを利用して，OFDMによりビットレート10,000ビット／秒を実現する。
(5)ちらつき防止技術は，最終年度目標の64QAM，ビットレート100ビット／秒のちらつき防止技術を実現する。
これらの技術を統合して，30フレーム／秒のイメージセンサで，フレームレートの1,000倍の30,000ビット／秒を達成する。
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