JP7006539B2 - 受信装置、受信方法、およびプログラム - Google Patents
受信装置、受信方法、およびプログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7006539B2 JP7006539B2 JP2018156078A JP2018156078A JP7006539B2 JP 7006539 B2 JP7006539 B2 JP 7006539B2 JP 2018156078 A JP2018156078 A JP 2018156078A JP 2018156078 A JP2018156078 A JP 2018156078A JP 7006539 B2 JP7006539 B2 JP 7006539B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- unit
- signal
- received signal
- received
- receiver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
- H04B10/075—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal
- H04B10/079—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal using measurements of the data signal
- H04B10/0795—Performance monitoring; Measurement of transmission parameters
- H04B10/07953—Monitoring or measuring OSNR, BER or Q
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/40—Transceivers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
- H04B10/075—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
- H04B10/114—Indoor or close-range type systems
- H04B10/116—Visible light communication
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
送信装置8の変調部81は、ディジタルの伝送信号S(i)を入力として(図2A参照)、当該伝送信号S(i)を変調し、0または1のみ(スイッチがオンかオフか)の変調信号M(i)を出力する(図2B参照)。このような変調方法をオンオフ変調と呼ぶ。ここで、iは時間を示すインデックスであり、伝送信号の番号を表す整数とする。変調部81は、入力された伝送信号S(i)の系列S(1), S(2), …の変調信号M(i)の系列M(1), M(2), …を生成し、当該変調信号M(i)の系列M(1), M(2), …を出力する。伝送信号S(i)、変調信号M(i)はともに1ビットの情報である。
発光信号制御部821は変調信号M(i)に従って発光素子822を駆動するための電気信号E(t)を出力する(図2C参照)。ただし、M(i)は時間的に離散的な信号であるのに対して、E(t)は時間的に連続的な信号である。発光素子822は電気信号E(t)に従い発光・消灯を繰り返し、光信号F(t)を出力する(図2D参照)。時間のインデックスiに相当する電気信号E(t)の出力時間はインデックスiで示される時刻を中心とする所定の時間幅TTXとする。以下ではTTXを点滅周期と呼ぶ。
発光素子822は電気信号E(t)に従って光信号F(t)を出力する。発光素子822は例えばLEDとすることができる。なお、図2Dに示すように、インデックスiは所定の時間幅TTXを持つ。ただし、時間的に離散的な信号を表す場合はインデックスiの示す時間幅のある一点(例えば中心の時刻)をやはりiによって表す。例えば離散的な信号を表す場合、インデックスiとi+1で表される時間の差はTTXとなる。また、遅延だけでなく図2Fに示すように、発光素子822の制御に時間を要する場合があり、処理に要する時間をTPとおくとインデックスあたりの発光時間はTTX-TPとなる。
受光素子911は送信装置8(の発光素子822)から出力された光信号F(t)にノイズが重畳した光信号F'(t)を受信(受光)する。理想的にはF(t)=F'(t)であるが,フォトディテクタの性能や遅延により変化する場合もあるので、ここではF(t)とF'(t)とを分けて記述する。おおよそF'(t+T)=F'(t)であることが想定される。受光素子911は、例えばフォトディテクタやフォトディテクタを格子状に並べたイメージセンサや高速カメラ等である。また、受光素子911の前段に光学レンズを設けてもよい。
通信路において情報を伝送する際には元の情報を何らかのかたちで符号化することが一般的である。符号化された情報を構成する最小単位の信号をシンボルと呼ぶ。ディジタル通信路では、送信装置から送信される符号化された情報を復号装置で正しく復号するために送信装置のシンボルのクロック(1つのシンボルを伝送する際に使用する時間幅を表す情報)を受信装置側で検出することが重要である。これを行うことを受信装置と送信装置の間でのシンボルクロック同期という。シンボルクロック同期は通信をしている間常に行われていることが望ましい。これは、一般に受信装置と送信装置の間で同じ発振器を共有する手段がないため、同期が常にずれてしまう可能性があるからである。
クロック素子921は、クロックを発生する。
シンボルタイミング再生回路922は、クロック素子921から取得したクロックと受光部91(の受光素子911)から得た電気信号E'(t)とを用いて、クロック素子921のクロックと送信装置8のクロックとの同期ずれを表すパラメータgcを求めて出力する。シンボルタイミング再生回路922は、入力された2つの信号の位相差を検出しフィードバック制御をかけることで位相を同期させるものが知られている。このシンボルタイミング再生回路は、入力される2つの信号のうち片方が発振器からの入力であり、もう片方が同期させたい信号である。
輝度推定素子923は、受光部91(の受光素子911)から得た電気信号E'(t)を用いて、最大輝度を表すパラメータ(以下、「最大輝度値」ともいう)Rを推定する。
復号部93は、受光部91(の受光素子911)から出力された電気信号E'(t)を、同期ずれを表すパラメータgcと最大輝度を表すパラメータRとを手掛かりに最小二乗法などを用いて復号し、復号結果M'(j)を出力する。ここで、jは時間を示すインデックスであり、通常i=jである。電気信号E'(t)を何らかのかたちで離散化することで最小二乗法をディジタル回路で行うことができる。なお、受信装置9に図示していない復調部を設け、復調部が復号結果M'(j)を復調して復調結果S'(j)を出力する構成としてもよい。この場合復調部は変調部81と対応するように構成されている必要がある。
図4は、第一実施形態の可視光通信システム100の機能構成を示すブロック図である。図4に示すとおり、第一実施形態の可視光通信システム100は、送信装置8と受信装置1とからなる。送信装置8は上述した従来の可視光通信システム900に含まれる送信装置8と同じものである。受信装置1は、受光部11とパラメータ推定部12と復号部13とを備える。受信装置1が備える受光部11は、受光素子111と受信信号生成部112とを備える。受信装置1が備えるパラメータ推定部12は、受信信号分布推定部121と分布推定結果解釈部122とを備える。この可視光通信システム100が、図5に示す各ステップの処理を行うことにより第一実施形態の可視光通信方法が実現される。なお、第一実施形態の可視光通信方法のうち受信装置1が実行する一連のステップを第一実施形態の受信方法とする。
受光素子111は、従来技術と同じく例えばフォトディテクタとすることができる。また、受光素子111の前段に光学レンズを設けてもよい。さらに、受光素子111はフォトディテクタを格子状に並べたイメージセンサでもよい。受信信号生成部112は標本化素子、メモリ、演算装置などからなる。
受光素子111は、送信装置8から出力された光信号F(t)にノイズが重畳した光信号F'(t)を受信して、光信号F'(t)に対応する電気信号E'(t)を受信信号生成部112に対して出力する(ステップS111)。
受信信号生成部112は、電気信号E'(t)の強度を所定の時間間隔TRX(≒TTX)毎に計測する(ステップS112)。受光素子111が単独のフォトディテクタの場合、受信信号生成部112は、図6に示すように、時刻gc*τ+j*TRX-TRX/2-τ/2からgc*τ+j*TRX-TRX/2+τ/2までに標本化素子に蓄積された電荷を計測し、計測結果をインデックスj毎の受信信号B'(j)の系列として出力する。一方、受光素子111がイメージセンサの場合、受信信号生成部112は、図6に示すように、各フォトディテクタで時刻gc*τ+j*TRX-TRX/2-τ/2からgc*τ+j*TRX-TRX/2+τ/2までに標本化素子に蓄積された電荷を計測し、予め定められた範囲Ωk内の計測結果を加算した結果をインデックスj毎の受信信号B'(j)の系列として出力する。
パラメータ推定部12はメモリ、演算装置などからなる。パラメータ推定部12は受信信号生成部112から受信信号B'(j)の系列を取得し、受信信号分布推定部121および分布推定結果解釈部122を用いて、最大輝度のパラメータRと同期ずれのパラメータgcと定常ノイズレベルのパラメータdとのうち、少なくとも最大輝度のパラメータRを含むいずれか1以上のパラメータを推定し、復号部13に対して出力する。
信号分布推定部121は、受信信号B'(j)を入力とし、順次メモリに格納する。次に、信号分布推定部121は、J個の受信信号B'(j), B'(j+1), …, B'(j+J)のヒストグラムから受信信号の分布を推定する(ステップS121)。ここで、Jは点滅周期TTX、計測周期TRX、露光時間τ、および非定常ノイズの大きさなどに合わせて決まる量である。受信信号B'(j)は時間のインデックスjが示す時刻における輝度に対応するため、受信信号の分布は受信信号の輝度毎の頻度を表す分布である。
分布推定結果解釈部122は、受信信号分布推定部121が推定した受信信号の分布から式(1)のモデルにおける最大輝度のパラメータRと同期ずれのパラメータgcと定常ノイズレベルのパラメータdとを推定し、出力する(ステップS122)。
B'(j)=R(gc*S(i)+(1-gc)*S(i+1))+d …(1)
ステップS13において、復号部13は、パラメータ推定部12が出力する最大輝度のパラメータRと同期ずれのパラメータgcと定常ノイズレベルのパラメータdとに基づいて、受信信号生成部112から出力された受信信号B'(j)を復号し、復号結果M'(j)を出力する。復号の方法は、従来の受信装置9の復号部93と同様である。上述した従来の受信装置9と同様に図示していない復調部を設け、復調部が復号結果M'(j)を復調して復調結果S'(j)を出力する構成としてもよい。この場合復調部は変調部81と対応するように構成されている必要がある。
<送信装置が複数ある場合>
送信装置が複数(H(≧2)個)ある場合でも、本発明の可視光通信システムを構成することができる。この場合は、各送信装置8に対応する受光部11とパラメータ推定部12と復号部13とを複数組(計H組)用意すればよい。この場合は最大輝度のパラメータRと同期ずれのパラメータgcと定常ノイズレベルのパラメータdとはそれぞれの送信装置8に対応して計算される。このように構成することで、送信装置8が複数ある場合においても、各々の送信装置8に対して独立に同期をとることが可能である。
上記実施形態で説明した各装置における各種の処理機能をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記各装置における各種の処理機能がコンピュータ上で実現される。
11、91 受光部
12 パラメータ推定部
92 同期部
13、93 復号部
8 送信装置
81 変調部
82 発光部
Claims (6)
- 送信装置と可視光通信をする受信装置であって、
上記送信装置から受信した光信号に対応する電気信号の強度を所定の時間間隔毎に計測して受信信号の系列を生成する受信信号生成部と、
上記受信信号の系列から推定した受信信号の分布を用いて、最大輝度値、同期ずれ、および定常ノイズレベルのうち、少なくとも上記最大輝度値を含むいずれか1つ以上のパラメータを推定するパラメータ推定部と、
を含む受信装置。 - 請求項1に記載の受信装置であって、
上記パラメータ推定部は、
上記受信信号の系列から上記受信信号の輝度毎の頻度を表すヒストグラムを生成する受信信号分布推定部と、
上記ヒストグラムに現れる各ピークの平均から上記パラメータを求める分布推定結果解釈部と、
を含む受信装置。 - 請求項2に記載の受信装置であって、
上記分布推定結果解釈部は、Rを上記最大輝度値とし、gcを上記同期ずれとし、dを上記定常ノイズレベルとし、上記ヒストグラムに現れる各ピークの平均がd, R*gc+d, R(1-gc)+d, R+dのいずれかであるとして、上記最大輝度値R、上記同期ずれgc、および上記定常ノイズレベルdを求めるものである、
受信装置。 - 請求項1から3のいずれかに記載の受信装置であって、
上記パラメータ推定部が推定した上記パラメータに基づいて上記受信信号を復号する復号部をさらに含む、
受信装置。 - 送信装置と可視光通信をする受信装置が実行する受信方法であって、
受信信号生成部が、上記送信装置から受信した光信号に対応する電気信号の強度を所定の時間間隔毎に計測して受信信号の系列を生成し、
パラメータ推定部が、上記受信信号の系列から推定した受信信号の分布を用いて、最大輝度値、同期ずれ、および定常ノイズレベルのうち、少なくとも上記最大輝度値を含むいずれか1つ以上のパラメータを推定する、
受信方法。 - 請求項1から4のいずれかに記載の受信装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018156078A JP7006539B2 (ja) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | 受信装置、受信方法、およびプログラム |
| PCT/JP2019/031288 WO2020039950A1 (ja) | 2018-08-23 | 2019-08-08 | 受信装置、受信方法、およびプログラム |
| US17/269,486 US11228369B2 (en) | 2018-08-23 | 2019-08-08 | Receiving apparatus, receiving method, and program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018156078A JP7006539B2 (ja) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | 受信装置、受信方法、およびプログラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020031345A JP2020031345A (ja) | 2020-02-27 |
| JP7006539B2 true JP7006539B2 (ja) | 2022-01-24 |
Family
ID=69593102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018156078A Active JP7006539B2 (ja) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | 受信装置、受信方法、およびプログラム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11228369B2 (ja) |
| JP (1) | JP7006539B2 (ja) |
| WO (1) | WO2020039950A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020226844A1 (en) * | 2019-05-06 | 2020-11-12 | Commscope Technologies Llc | Transport cable redundancy in a distributed antenna system using digital transport |
| JP2024027225A (ja) * | 2022-08-17 | 2024-03-01 | 日本電信電話株式会社 | 受信装置、可視光通信システム、受信方法、プログラム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001194267A (ja) | 2000-01-06 | 2001-07-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光信号品質評価方法および光信号品質評価装置並びに記憶媒体 |
| JP2014171173A (ja) | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 受信装置、受信方法、プログラム |
| JP2015159361A (ja) | 2014-02-21 | 2015-09-03 | 日本電信電話株式会社 | 受信装置、受信方法、プログラム |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011055288A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Toshiba Corp | 可視光通信装置及びデータ受信方法 |
| EP2940893B1 (en) * | 2012-12-27 | 2021-05-19 | Panasonic Intellectual Property Corporation of America | Information communication method |
| JP6183802B2 (ja) * | 2013-06-04 | 2017-08-23 | ユニバーリンク株式会社 | 可視光受信方法及びその装置 |
-
2018
- 2018-08-23 JP JP2018156078A patent/JP7006539B2/ja active Active
-
2019
- 2019-08-08 WO PCT/JP2019/031288 patent/WO2020039950A1/ja not_active Ceased
- 2019-08-08 US US17/269,486 patent/US11228369B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001194267A (ja) | 2000-01-06 | 2001-07-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光信号品質評価方法および光信号品質評価装置並びに記憶媒体 |
| JP2014171173A (ja) | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 受信装置、受信方法、プログラム |
| JP2015159361A (ja) | 2014-02-21 | 2015-09-03 | 日本電信電話株式会社 | 受信装置、受信方法、プログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11228369B2 (en) | 2022-01-18 |
| US20210306070A1 (en) | 2021-09-30 |
| WO2020039950A1 (ja) | 2020-02-27 |
| JP2020031345A (ja) | 2020-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9385816B2 (en) | Methods and arrangements for frequency shift communications by undersampling | |
| CN104730536B (zh) | 在飞行时间测距装置之间交换信息 | |
| JP6185982B2 (ja) | 可視光通信のための方法及び装置 | |
| RU2475795C2 (ru) | Собственная регистрация светового потока | |
| JP4885234B2 (ja) | 可視光及び赤外光を用いた光空間伝送システム | |
| US10237534B2 (en) | Imaging device and a method for producing a three-dimensional image of an object | |
| US20160315702A1 (en) | Apparatus for visible light communications in accordance with ufsook and fsk dimming | |
| CN112424640B (zh) | 电子设备和方法 | |
| JP2018524836A (ja) | 可視光通信(vlc)信号のコヒーレント復号 | |
| JP7006539B2 (ja) | 受信装置、受信方法、およびプログラム | |
| CN106605262A (zh) | 编码光符号编码 | |
| JP2019175737A (ja) | 受信装置、プログラム、送信装置、発光装置、及び通信システム | |
| JP6126026B2 (ja) | 受信装置、受信方法、プログラム | |
| JP5925146B2 (ja) | 受信装置、受信方法、プログラム | |
| Linnartz et al. | Code division-based sensing of illumination contributions in solid-state lighting systems | |
| JP6922796B2 (ja) | 受信装置、可視光通信システム、受信方法、プログラム | |
| JP6922795B2 (ja) | 受信装置、受信方法、プログラム | |
| Terra et al. | Design, development and performance analysis of DSSS-based transceiver for VLC | |
| US9843387B2 (en) | Decoding apparatus, decoding method, and non-transitory recording medium | |
| CN111262627A (zh) | 发送装置、发送方法以及记录介质 | |
| Das et al. | Performance analysis of color-independent visible light communication using a color-space-based constellation diagram and modulation scheme | |
| CN112152715A (zh) | 通信控制方法、装置、存储介质及电子设备 | |
| CN106646367A (zh) | 一种可见光定位方法、系统和装置 | |
| CN114759987A (zh) | 同频方波作为载波的调制解调方法 | |
| JP2024027225A (ja) | 受信装置、可視光通信システム、受信方法、プログラム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201201 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211207 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211220 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7006539 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |