• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2021 年度 実施状況報告書

複数のLED光変調サブキャリアの空間コヒーレンス合成による高速可視光通信

研究課題

研究課題/領域番号 21K04047
研究機関名城大学

研究代表者

中條 渉  名城大学, 理工学部, 教授 (40292289)

研究分担者 小林 健太郎  名城大学, 理工学部, 准教授 (40583878)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード可視光通信 / イメージセンサ / 空間合成 / ローリングシャッター / デジタルサイネージ / 均等色空間 / カメラ / スマートフォン
研究実績の概要

本研究は,多数の発光素子で構成するLED照明やディスプレイを送信機,イメージセンサを受信機に用いる.オンオフキーイングやサブキャリア変調した多数のインコヒーレント光をイメージセンサで個別に受信し,変調光の空間コヒーレンス合成を実現する.2021年度は以下の4つの技術開発を進めた.
(1)LED照明光とイメージセンサによる空間合成技術:スマートフォンのディスプレイを送信機,室内カメラを受信機とする空間合成技術を開発した.シンボル間干渉を受けた空間分割多重画像を適応閾値処理することで,スクリーンピクセル値255の85x85セルとピクセル値95の75x75セル空間分割多重で,30フレーム/秒のスマートフォンディスプレイを用いて,216.75キロシンボル/秒と168.75キロシンボル/秒のデータレートをそれぞれ達成した.
(2)複眼カメラによる空間合成技術:液晶ディスプレイバックライトによるオンオフキーイング信号の複眼カメラによる空間合成技術を開発した.複眼カメラによる空間合成でディスプレイ表示色に関わらず2.7キロシンボル/秒のデータレートでシンボル誤り率を改善できることを確認した.
(3)液晶ディスプレイバックライトの空間合成技術:液晶ディスプレイバックライトによるオンオフキーイング信号のディスプレイ表示色に関わらず,サンプリングした受信ピクセル値のアンサンブル平均がシンボル判定に有効であることを明らかにした.
(4)ディスプレイ映像に重畳されたデータ信号の空間合成技術:人の視覚特性を考慮した均等色空間(ULAB色空間,Jzazbz色空間)を用いることで従来の人の視覚特性を考慮しない色空間を用いた変調方式よりも視認されにくくより低い誤り率を達成できることを示した.

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

(1)LED照明光とイメージセンサによる空間合成技術: スマートフォンのディスプレイと室内カメラを用いた空間分割多重技術を用いることでシンボルレートを大幅に向上できた.シンボル間干渉を受けた空間分割多重画像を適応閾値処理することで,スクリーンピクセル値95の低輝度75x75白セル空間分割多重で,168.75キロシンボル/秒のデータレートを達成した.得られた成果を学術誌IEICE Communications Expressに論文を投稿し掲載された.おおむね順調に進んでいる.
(2)複眼カメラによる空間合成技術:液晶ディスプレイバックライトによるオンオフキーイング信号のディスプレイ表示色に関わらず,複眼カメラによる空間合成技術を用いることで,2.7キロシンボル/秒のデータレートでシンボル誤り率を改善できた.おおむね順調に進んでいる.
(3)液晶ディスプレイバックライトの空間合成技術:液晶ディスプレイバックライトによるオンオフキーイング信号のディスプレイ表示色に関わらず,サンプリングした受信ピクセル値の空間アンサンブル平均がシンボル判定に有効であることを1.6キロシンボル/秒のデータレートで明らかにした.得られた成果を電子情報通信学会総合大会で学会発表を行った.おおむね順調に進んでいる.
(4)ディスプレイ映像に重畳されたデータ信号の空間合成技術:55インチディスプレイとUSBカメラを用いた可視光通信実験により,広色域標準画像に対して提案方式の有効性を明らかにした.得られた成果を学術誌IEICE Communications Expressに論文を投稿し掲載された.おおむね順調に進んでいる.

今後の研究の推進方策

(1)LED照明光とイメージセンサによる空間合成技術:スマートフォンのディスプレイと室内カメラを用いた空間分割多重技術を更に進展させて,低輝度化とデータレート向上を図る.低輝度化については,白セルよりも低輝度化が期待される青セルや赤セルを用いて,低輝度化とシンボルレートを評価する.一方,データレート向上については,赤と青など複数色を用いた波長多重を空間分割多重と組み合わせてデータレート向上を図る.
(2)複眼カメラによる空間合成技術:液晶ディスプレイバックライトによるオンオフキーイング信号のディスプレイ標準画像に関わらず,複眼カメラによる空間合成技術を用いることで,シンボル誤り率を改善できることを明らかにする.
(3)液晶ディスプレイバックライトの空間合成技術:液晶ディスプレイバックライトによるオンオフキーイング信号のディスプレイ標準画像に関わらず,サンプリングした受信ピクセル値の空間アンサンブル平均でシンボル誤り率を改善できることを明らかにする.
(4)ディスプレイ映像に重畳されたデータ信号の空間合成技術:単一の色成分を用いた変調方式を拡張し,複数の色成分への変調とダイバーシチ合成受信を組み合わせ,更なる性能向上を図る.

次年度使用額が生じた理由

(理由)
コロナ禍のため国内および国際学会の大部分がオンラインとなったため旅費を当初計画どおり使用することができなかったため未使用額が生じた.
(使用計画)
令和4年度はコロナ収束に伴い,国内で行われる研究発表の場は国際会議も含めて現地での対面開催が増えており,積極的に現地開催の国内及び国際会議で研究成果を発表する.また日本国内で開催される国際会議のみならず,海外で現地開催される国際会議で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.

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Data signal modulation based on uniform color space for digital signage and image sensor based visible light communication2022

    • 著者名/発表者名
      Shimei Kazuya、Kobayashi Kentaro、Chujo Wataru
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 11 ページ: 26~32

    • DOI

      10.1587/comex.2021xbl0177

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Space division multiplexing by adaptive thresholding for uplink optical camera communication using smartphone screen2021

    • 著者名/発表者名
      Kawade Alisa、Chujo Wataru、Kobayashi Kentaro
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 10 ページ: 954~960

    • DOI

      10.1587/comex.2021col0046

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Data signal demodulation based on machine learning for digital signage and image sensor based visible light communication2021

    • 著者名/発表者名
      Iyoda Yuki、Kobayashi Kentaro、Chujo Wataru
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 10 ページ: 912~917

    • DOI

      10.1587/comex.2021col0009

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 空間多重低輝度アップリンクOCCの緑/青と赤/緑2 波長多重伝送2022

    • 著者名/発表者名
      川出 有紗,中條 渉,小林 健太郎
    • 学会等名
      2022年電子情報通信学会総合大会
  • [学会発表] 低輝度空間分割多重スクリーンによるアップリンク可視光通信の物理層セキュリティ強化2022

    • 著者名/発表者名
      川出 有紗,中條 渉,小林 健太郎
    • 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] デジタルサイネージ・イメージセンサ可視光通信における均等色空間に基づく多重化変調方式に関する一検討2022

    • 著者名/発表者名
      仕明 和也,中條 渉,小林 健太郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
  • [学会発表] Adaptive thresholding with cell-size reduction for low-luminance, space-division-multiplexing, uplink optical camera communication2021

    • 著者名/発表者名
      A. Kawade, W. Chujo, and K. Kobayashi
    • 学会等名
      2021 International Conference on Emerging Technologies for Communications
    • 国際学会
  • [学会発表] デジタルサイネージ・イメージセンサ可視光通信における機械学習に基づく復調方式の性能へ信号画像サイズが及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      伊与田 友貴,小林 健太郎,中條 渉
    • 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] デジタルサイネージ・イメージセンサ可視光通信における均等色空間に基づく変調方式の性能へ画像色成分が及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      仕明 和也,小林 健太郎,中條 渉
    • 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] 空間分割多重低輝度アップリンク可視光通信の赤/青波長多重伝送特性2021

    • 著者名/発表者名
      川出 有紗,中條 渉,小林 健太郎
    • 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 machine learning-based signal demodulation for image sensor-based visible light communication2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Iyoda, K. Kobayashi, and W. Chujo
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study on Uniform Color Space-Based Signal Modulation for Image Sensor-Based Visible Light Communication2021

    • 著者名/発表者名
      K. Shimei, K. Kobayashi, and W. Chujo
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Increasing data rate and security by blue-pixel-value adaptive thresholding for smartphone-screen-based blue-light optical camera communication2021

    • 著者名/発表者名
      A. Kawade, W. Chujo and K. Kobayasi
    • 学会等名
      2021 IEEE 10th Global Conference on Consumer Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] 低輝度青色セルを用いた空間分割多重アップリンク可視光通信2021

    • 著者名/発表者名
      川出有紗,中條渉,小林健太郎
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • [学会発表] イメージセンサ可視光通信における機械学習に基づく信号復調方式の性能へ学習量が及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      伊与田友貴,小林健太郎,中條 渉
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • [学会発表] 青色セル空間分割多重アップリンク可視光通信の低輝度化2021

    • 著者名/発表者名
      川出有紗,中條渉,小林健太郎
    • 学会等名
      令和3年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • [学会発表] 白色光のセルサイズ縮小による空間分割多重低輝度アップリンク可視光通信2021

    • 著者名/発表者名
      川出有紗,中條渉,小林健太郎
    • 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] Smartphone-screen-based, low-luminance uplink optical camera communication by blue-color adaptive thresholding2021

    • 著者名/発表者名
      A. Kawade, W. Chujo and K. Kobayasi
    • 学会等名
      The 26th OptoElectronics and Communications Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] スマートフォンのOLED画面を利用した空間分割多重低輝度アップリンク可視光通信2021

    • 著者名/発表者名
      川出有紗,中條渉,小林健太郎
    • 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] デジタルサイネージ・イメージセンサ可視光通信における均等色空間に基づく信号変調方式の一検討2021

    • 著者名/発表者名
      仕明和也,小林健太郎,中條 渉
    • 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] デジタルサイネージ・イメージセンサ可視光通信における機械学習に基づく信号復調方式の一検討2021

    • 著者名/発表者名
      伊与田友貴,小林健太郎,中條 渉
    • 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] 小型LCD バックライト制御OCC アップリンクの検討2021

    • 著者名/発表者名
      後藤巧磨,中條渉,小林健太郎
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会総合大会
  • [学会発表] 適応閾値処理による空間分割多重OCC アップリンクの低輝度化2021

    • 著者名/発表者名
      川出有紗,中條渉,小林健太郎
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会総合大会
  • [備考] 小林・中條研究室

    • URL

      https://www1.meijo-u.ac.jp/~kkobaysh/

URL: 

公開日: 2022-12-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi