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2019 年度 実施状況報告書

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, 講師 (10599195)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード可視光通信 / LED / イメージセンサ / 回転
研究実績の概要

カメラを受信機に用いた可視光通信では,通信速度がカメラの撮影速度に依存して決まるため,一般的な市販のカメラを用いた場合,通信速度は非常に低速になってしまう問題がある.本研究課題では、送信機自体が高速回転する「高速回転式LED送信機」を提案し,この問題点の解決に努めている.
令和元年度は,前年度までに開発した「高速回転式LED送信機」と,その送信機からのデータを受信するための受信アルゴリズムを用いた通信実験を,装置とアルゴリズムの改良をしながら行った.平成30年度に行った通信実験では,受信画像からLEDの座標取得にした場合に,データ復調精度が大幅に劣化していた.令和元年度では,この座標取得アルゴリズムを改良し,従来手法よりも高い通信速度をを維持しながら,データ復調性能の向上に成功した.また、カメラの位置を変えて実験した結果,それぞれの位置からデータ受信できたことを確認した.これにより,本研究課題の目標の1つだった,可視光通信の全方位(360°)受信が達成できたと言える.
これらの結果をまとめ,本研究課題で開発した送信機を2019年4月に特許出願した.特許出願に合わせて,本技術を2019年8月29日、30日に東京ビッグサイト青梅展示棟で開催された大学見本市「イノベーション・ジャパン2019」で展示した.加えて,本研究成果の一部を学術論文(Optics Express)として1編,国際会議(ISCAS'19, TJCAS2019, ICMaSS2019, NCSP'20)で4件,国内研究会(電子情報通信学会ワイドバンドシステム研究会,1st OWC2)で2件発表した。また,現在も本研究に関連した論文を執筆中である.

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

上述の「研究実績の概要」で説明した通り,高速回転式LED送信機の改良,及び,受信アルゴリズムの改良によって,本送信機を用いた可視光通信でのデータ復調精度が向上した.さらに,上述の通り,目標の1つであった可視光通信の全方位(360°)受信が達成できた.本研究課題に関連した研究業績も発表出来ていることから,現在のところ,本研究課題の進捗はおおむね順調であると言える.

今後の研究の推進方策

上述の通り,本研究課題に関連した論文を執筆中であり,追加実験を行いながら,今年度中に投稿する.また,本来なら令和元年度中に、国際会議にて,本研究成果の一部を発表予定であったが、新型コロナウイルスの影響で、会議の開催がキャンセルとなってしまった.同会議は新型コロナウイルスの影響が収まれば,新たに開催されると思われるため,今年度中に,その国際会議にて成果を発表したいと考えている.

次年度使用額が生じた理由

2020年2月末から3月頭にかけて開催予定だった国際会議(NCSP'20)にて,本研究課題の成果の一部を発表予定だったが,新型コロナウイルスの影響で,会議の開催がキャンセルとなってしまった.年度末開催の国際会議であったため、他への使用ができなかったことで、差額が生じてしまった.令和2年度に新型コロナウイルスの影響が収まれば,同会議は開催され鵜可能性は高く,開催された場合,その会議にて,本研究成果の一部を発表したいと考えている.

備考

「Communication System Laboratory」は研究代表者である荒井のWebページです.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件) 備考 (1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)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Shanghai Key Laboratory of Navigation.../Dept. of Electronic Engineering/Shanghai Jiao Tong University
  • [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 ページ: 21565~21565

    • DOI

      10.1364/OE.27.021565

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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)
    • 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)
    • 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)
    • 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)
    • 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
  • [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)
  • [備考] Communication System Laboratory

    • URL

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

  • [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
      特願2019-075266

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公開日: 2021-01-27  

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