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2021 年度 実施状況報告書

振幅レベル数を制限した疑似雑音符号系列による知的照明光通信システムの高度化

研究課題

研究課題/領域番号 19K04367
研究機関茨城大学

研究代表者

羽渕 裕真  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (90241744)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード照明光通信 / 可視光通信 / 光無線通信 / 多値変調方式 / 疑似雑音符号 / ターボ符号 / 秘密分散法
研究実績の概要

本研究のコンセプトは屋内外をシームレスにつなぐ『疑似雑音符号系列による知的照明光通信ネットワーク』の実現である。本研究では、情報を埋め込んだ照明光による屋内通信システムを構築することを目的とする。特に、(a) 照明機能・信号現示機能、(b) 通信機能、(c) 測位機能、(d) 物理層セキュリティ機能、を兼ね備え、申請者が独自に考案した『振幅レベルを2段階に制限した疑似雑音符号系列による知的照明光通信システム』の構築を目指す。本研究では、『基礎的性能検討段階』、『機能性能向上検討段階』、『統合化検討段階』の3段階を分けて検討する。2021年度は『機能性能向上検討段階』から『統合化検討段階』である。
[1] 「拡張プライム符号を用いる可変Nパラレルコードシフトキーイング(VN-CSK)システム」をRGB-LEDsに拡張し、測位システムへの適用を検討した。照明光間干渉とR,G,B光間の干渉を変形擬直交M系列を用いることにより解決している。
[2] 疑似雑音符号系列により光フィンガープリント測位法の性能向上法を検討した。その1つとして、測位性能を維持しながら計算量を低減できる多段階で存在位置セルを探索する方法を考案した。
[3] R,G,B光視覚復号型秘密分散法と[1]のVN-CSK方式を融合する方式を検討した。また、人間の眼に与える影響を小さくするために各照明機器が非同期に点滅、しかも0連続(オフ期間)の長期化を軽減できる視覚復号型秘密分散法を提示した。N段シフトレジスタから生成されるM系列を利用することによりオフ期間をNチップ時間以内になるようにした。

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

コロナ禍のため研究会および国際会議が中止またはオンライン開催になってしまったため、発表内での質疑応答はできるものの、セッション後の専門家との意見交換や討論が不十分であり研究の進捗が大いに進んでいるとは言えない。

今後の研究の推進方策

4つの考案システムの高度化・最適化の研究を行う。さらに、軸となるVN-CSK方式と疑似雑音符号系列の設計指針を再検討するとともに、4つの要素システムの統合設計指針を検討する。システム性能は申請設備を利用し、理論解析、計算機シミュレーションにより検討する。その成果は、国際会議論文や国内研究会にて発表し、その質疑や聴衆者の反応をもとに学術誌論文へと昇華させる。4つの考案システムについては、以下の通り2019年度から2021年度の成果をもとに検討する。
(1)『拡張プライム符号と変形擬直交M系列を融合した疑似雑音符号系列(考案系列)によるVN-CSK方式』において、人間の眼を対象にした調光制御と照明間干渉軽減を実現するシステムを検討する。
(2)『情報ビットとパリティビットの信号再構成を行うターボ符号システム』で利用するパルス位置変調方式(PPM)、振幅シフトキーイング(ASK)とPPMを融合するAPPMのためのフレーム同期法の簡易化および最適化を検討する。
(3) 考案方式の高度化および統合化を検討する。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍のため出張ができなかったため。これにより専門家との討論ができなかった。
令和4年度には、国内学会・国際会議参加し、専門家との意見交換を行うための費用に充当する。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Design and analysis of optical wireless code shift keying with nonorthogonal sequences2021

    • 著者名/発表者名
      Nobuyoshi Komuro, Hiromasa Habuchi
    • 雑誌名

      OSA Continuum

      巻: Vol.4, Issue 5 ページ: 1437-1451

    • DOI

      10.1364/OSAC.413635

    • 査読あり
  • [学会発表] Simple Optical Fingerprint Method for Indoor Visible-Light Communications2022

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ogawa, Kouki Taruishi, Yusuke Kozawa, Hiromasa Habuchi
    • 学会等名
      2022 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communicaions and Signal Processing (NCSP'22)
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhancement of VN-CodeSK with VSS System on RGB Illumination-Light Parallel Communication2022

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Hazu, Keisuke Manaka, Hiromasa Habuchi, Yusuke Kozawa
    • 学会等名
      2022 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communicaions and Signal Processing (NCSP'22)
    • 国際学会
  • [学会発表] VN-CSK型RGB並列伝送における光フィンガープリント法2022

    • 著者名/発表者名
      垂石興起, 小川大輔, 小澤佑介, 羽渕裕真
    • 学会等名
      電子情報通信学会研究会ワイドバンドシステム研究会
  • [学会発表] Improved Optical Fingerprint Positioning System for Illumination-Light VN-CSK Communications2021

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ogawa, Kouki Taruishi, Yusuke Kozawa, Hiromasa Habuchi
    • 学会等名
      IEEE 10th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE)
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of VN-CSK System Based Parallel Transmission with RGB-LED2021

    • 著者名/発表者名
      Kouki Taruishi, Yusuke Kozawa, Hiromasa Habuchi
    • 学会等名
      IEEE 10th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE)
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel Frame Synchronization System for RGB-LED Parallel Transmission Employing BPPM Format2021

    • 著者名/発表者名
      Jyo Matsushima, Hiromasa Habuchi
    • 学会等名
      International Symposium on Communications and Information Technologies (ISCIT)
    • 国際学会
  • [学会発表] Code Tracking System for Optical-Wireless Code-Shift-Keying Using Two-Layered PN Code2021

    • 著者名/発表者名
      Ryouta Kuriyama, Hiromasa Habuchi
    • 学会等名
      International Symposium on Communications and Information Technologies (ISCIT)
    • 国際学会
  • [学会発表] Visual Secret Sharing Based RGB Parallel Transmission System2021

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Hazu, Yusuke Kozawa, Hiromasa Habuchi
    • 学会等名
      24th International Symposium On Wireless Personal Multimedia Communications (WPMC2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] 視覚復号型(n,n)秘密分散法によるRGB並列伝送システム2021

    • 著者名/発表者名
      幡豆亮平, 真中佳祐, 羽渕裕真
    • 学会等名
      電子情報通信学会研究会ワイドバンドシステム研究会
  • [学会発表] VN-CSK照明光通信における光フィンガープリント法の性能向上法2021

    • 著者名/発表者名
      小川大輔, 垂石興起, 羽渕裕真
    • 学会等名
      電子情報通信学会研究会ワイドバンドシステム研究会
  • [学会発表] RGB-LED並列伝送におけるBPPMフレーム同期法2021

    • 著者名/発表者名
      松島丈, 木口朋洋, 羽渕裕真
    • 学会等名
      電子情報通信学会研究会ワイドバンドシステム研究会
  • [学会発表] VN-CSK型RGB並列伝送における誤り率性能の位置依存性2021

    • 著者名/発表者名
      垂石興起, 小澤佑介, 羽渕裕真
    • 学会等名
      電子情報通信学会研究会ワイドバンドシステム研究会
  • [学会発表] VN-CodeSK方式による知的照明光通信2021

    • 著者名/発表者名
      羽渕裕真, 小澤佑介
    • 学会等名
      電子情報通信学会革新的無線通信技術に関する横断型研究会
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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