JP4929126B2 - Visible light communication system - Google Patents

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Description

本発明は、発光ダイオードなどの発光素子から発光する可視光を利用した可視光通信システムに関する。   The present invention relates to a visible light communication system using visible light emitted from a light emitting element such as a light emitting diode.

近年、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した発光素子から発光する可視光を利用した可視光通信技術の開発が推進されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１では、信号機の光源として発光ダイオードを利用し、それを高速で点滅させることで、交通情報などを車両に伝送する装置が提案されている。   In recent years, development of visible light communication technology using visible light emitted from a light emitting element using a light emitting diode (LED) has been promoted (see, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 proposes an apparatus that uses a light-emitting diode as a light source of a traffic light and blinks it at high speed to transmit traffic information and the like to a vehicle.

発光ダイオードは、照明用の光源、自動車の赤色灯や前照灯、表示器のバックライト、懐中電灯、信号機などの各種の光源として利用が推進されている。   Light-emitting diodes have been promoted as various light sources such as illumination light sources, automobile red lights and headlamps, display backlights, flashlights, and traffic lights.

可視光通信では、可視光通信で利用する発光ダイオードは送信機能と照明機能を兼ねているため、通信が可能な範囲は、少なくとも照明の領域内に限定される。これは、通信範囲を限定することが可能で、かつそれを視覚的に容易に認識できるという可視光通信の特徴でもある。一方で、可視光通信では、照明機能が働いていないときは、通信ができないという問題が生じる。   In the visible light communication, since the light emitting diode used in the visible light communication has both a transmission function and an illumination function, the range in which communication is possible is limited to at least the illumination area. This is also a feature of visible light communication that can limit the communication range and can easily recognize it visually. On the other hand, in the visible light communication, there is a problem that communication is not possible when the illumination function is not working.

具体例として、自動車のテールランプから発光する可視光に信号パルスを重畳させて、この可視光により後続車に対して危険度ランクを示すデータを伝送する車両用通信装置が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。この可視光通信では、データ伝送はテールランプが点灯状態にあるときに限られ、消灯状態ではデータ伝送ができない。   As a specific example, a vehicle communication device has been proposed in which a signal pulse is superimposed on visible light emitted from a tail lamp of an automobile and data indicating a risk rank is transmitted to the following vehicle by this visible light (for example, (See Patent Document 2). In this visible light communication, data transmission is limited only when the tail lamp is in the on state, and data transmission is not possible in the off state.

このような問題は、例えば、車両の前照灯や屋外照明による可視光通信にも該当する。即ち、消灯中、例えば昼間の明るい時間帯などでは通信ができない。このような問題に対する対策としては、照明を常時点灯することが考えられる。しかしながら、本来、点灯が不要な場所や状況での常時点灯は、環境問題などの別の問題が発生する。また、自動車のテールランプを利用する通信では、テールランプの本来の機能が点灯・消灯状態でブレーキのオン・オフ状態を示すため、常時点灯は採用できない。   Such a problem also applies to visible light communication using, for example, a vehicle headlamp or outdoor illumination. In other words, communication cannot be performed while the light is off, for example, during a bright daytime. As a countermeasure against such a problem, it is conceivable to always turn on the illumination. However, normally lighting in a place or situation where lighting is not necessary causes another problem such as an environmental problem. In communication using the tail lamp of an automobile, the on / off state of the brake cannot be adopted because the original function of the tail lamp indicates the on / off state of the brake when it is on / off.

以上のように、現状の可視光通信は、常時点灯が前提となる場所や状況であること、もしくは、消灯時に通信を行う必要がない場所や状況に限られる。前者の場合では、トンネル内の照明光を利用した可視光通信による交通情報案内システムがある。この場合には、トンネル内の照明は昼夜を問わず、常時点灯が前提であるため、可視光通信システムが成立する。また、後者の場合では、屋内の対人向け情報提供システムへの適用が挙げられる。この場合には、情報受益者が居る場所は、照明が点灯しているという前提により、可視光通信システムが成立する。逆に、情報受益者が居ない場合には、消灯により通信ができなくなっても何ら差し支えないからである。   As described above, the current visible light communication is limited to a place or situation that is supposed to be constantly turned on, or to a place or situation that does not require communication when the light is turned off. In the former case, there is a traffic information guidance system by visible light communication using illumination light in a tunnel. In this case, since the lighting in the tunnel is always on regardless of day or night, a visible light communication system is established. Moreover, in the latter case, application to an indoor information providing system for people is mentioned. In this case, the visible light communication system is established on the assumption that the place where the information beneficiary is present is illuminated. Conversely, when there is no information beneficiary, there is no problem even if communication is not possible due to the light being turned off.

ところで、ＰＷＭ変調回路による調光機能を備えた可視光通信装置が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。この装置は、光源の明るさを多段階又は無段階に調整した上で通信する。このような調光機能を備えた可視光通信装置は、屋内照明、特に部屋の雰囲気を重視するリビングや店舗にて使用する場合は有効である。
特許第３３９１２０４号公報 特開２００６−３２３７６６号公報 特開２００６−３２５０８５号公報 By the way, a visible light communication device having a dimming function using a PWM modulation circuit has been proposed (see, for example, Patent Document 3). This apparatus communicates after adjusting the brightness of the light source in a multi-step or stepless manner. The visible light communication device having such a dimming function is effective when used in indoor lighting, particularly in a living room or a store that places importance on the room atmosphere.
Japanese Patent No. 3391204 JP 2006-323766 A JP 2006-325085 A

可視光通信システムとしては、照明の点灯・消灯状態に関係なく通信を行うことができることが望ましい。しかしながら、前述したように、通信機能だけでなく、本来の照明機能（例えば、テールランプによるブレーキのオン・オフ状態を示す機能も含む）を兼ねるため、実現は容易でない。先行技術として、調光機能を備えた可視光通信装置が提案されているが、調光機能は、通常の照明機能を利用する利用者からは、複雑な制御が必要となり、無駄なコスト負担となる。即ち、通常の照明機能としては、点灯と消灯状態の２段階、もしくはそれらに点灯状態より少し輝度を下げた状態を加えた３段階程度の制御で十分である。   As a visible light communication system, it is desirable that communication can be performed regardless of whether the illumination is on or off. However, as described above, not only the communication function but also the original illumination function (for example, including the function of indicating the on / off state of the brake by the tail lamp) is also difficult to realize. As a prior art, a visible light communication device having a dimming function has been proposed, but the dimming function requires a complicated control from a user who uses a normal lighting function, and is a wasteful cost burden. Become. That is, as a normal illumination function, control in about two steps, that is, a lighting and extinguishing state, or a step in which the luminance is slightly lowered from the lighting state is sufficient.

そこで、本発明の目的は、調光機能のような複雑な制御を要することなく、照明の点灯と消灯状態とは無関係に、可視光通信を行なうことができる可視光通信システムを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a visible light communication system capable of performing visible light communication regardless of lighting on and off states without requiring complicated control such as a dimming function. is there.

本発明によれば、調光機能のような複雑な制御を要することなく、照明の点灯と消灯状態とは無関係に可視光通信を実現する可視光通信システムを提供できる。これにより、可視光通信の応用範囲を拡大することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the visible light communication system which implement | achieves visible light communication irrespective of the lighting on and off state of illumination can be provided, without requiring complicated control like a light control function. Thereby, the application range of visible light communication can be expanded.

本発明の観点は、通信中に可視光の状況に応じて変調方式の変更を可能にして、照明の点灯と消灯状態に関係なく、常にデータ通信を実現できる可視光通信システムである。   An aspect of the present invention is a visible light communication system that can change the modulation method according to the state of visible light during communication, and can always realize data communication regardless of whether the illumination is on or off.

本発明の観点に従った可視光通信システムに適用する送信装置は、照明機器と兼用する発光素子から発光する可視光に送信信号を重畳して送信する可視光通信システムにおいて、前記照明機器の点灯と消灯とを切り替えるスイッチ手段と、前記スイッチ手段による前記消灯の指示に応じて所定レベルの第１のタイミング変更信号を出力し、前記点灯の指示に応じてその反転レベルの第２のタイミング変更信号を出力するタイミング変更手段と、前記タイミング変更手段からの前記第１及び第２のタイミング変更信号に応じて前記送信信号を変調して第１及び２の変調信号を出力する変調手段と、前記変調手段から出力される前記第１及び２の変調信号に基づいて前記発光素子を駆動する駆動手段とを具備し、前記変調手段は、前記第１のタイミング変更信号の出力期間に、前記送信信号の第１の論理レベルに応じて第１の論理レベルに変化し、一定のタイミングで第１の論理レベルから第２の論理レベルに変化する前記第１の変調信号を出力し、前記第２のタイミング変更信号の出力期間に、前記送信信号の第１の論理レベルに応じて第１の論理レベルに変化し、第１の論理レベルから第２の論理レベルに変化するタイミングが可変である前記第２の変調信号を出力するように構成されている。 A transmission device applied to a visible light communication system according to an aspect of the present invention is a visible light communication system that transmits a transmission signal superimposed on visible light emitted from a light emitting element that also serves as a lighting device. Switch means for switching between turning off and turning off, a first timing change signal at a predetermined level in response to the turn-off instruction from the switch means, and a second timing change signal at the inverted level in response to the turn-on instruction timing changing means for outputting a modulating means for outputting a first and second modulated signal by modulating the transmission signal in response to said first and second timing change signal from the timing changing means, the modulation ; and a driving means for driving the light emitting element based on the first and second modulation signals output from the means, said modulation means, said first tie The first logic level changes from the first logic level to the second logic level at a fixed timing in response to the first logic level of the transmission signal during the output period of the transmission change signal. The modulation signal is output, and during the output period of the second timing change signal, the first logic level changes from the first logic level to the second logic level according to the first logic level of the transmission signal. The second modulation signal having a variable timing of changing to the level is output .

以下図面を参照して、本発明の各実施形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に関する可視光通信システムの構成を説明するためのブロック図である。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram for explaining a configuration of a visible light communication system according to the first embodiment.

システムは、図１に示すように、送信装置１及び受信装置２を組み合わせたものである。送信装置１は、信号を可視光１４０に重畳させて送信する送信機能と照明機能とを兼ねる発光素子１３を有する。発光素子１３は、発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、発光素子駆動回路１２により駆動制御されて点灯又は消灯し、点灯により可視光１４０を発光する。   As shown in FIG. 1, the system is a combination of a transmission device 1 and a reception device 2. The transmission device 1 includes a light emitting element 13 having both a transmission function for transmitting a signal superimposed on the visible light 140 and an illumination function. The light emitting element 13 is composed of a light emitting diode (LED), and is driven or controlled by the light emitting element driving circuit 12 to be turned on or off, and emits visible light 140 when turned on.

さらに、送信装置１は、変調回路１０及び反転・非反転回路１１を有する。変調回路１０は、送信すべきディジタルデータである送信信号１００を、所定の変調方式の変調信号１１０に変換する。ここで、変調回路１０の変調方式としては、変調信号１１０の信号レベルの平均値が信号レベルの中間値からかけ離れる方式が望ましい。具体的には、変調信号１１０の信号レベルが「０」から「１」の範囲を取るとき、その平均値が中間値である０．５からかけ離れた値、すなわち０．１のように極力「０」に近い値、もしくは０．９のように極力「１」に近い値を取る変調方式が望ましい。本実施形態では、図２に示すように、変調信号１１０の信号レベルは「０」と「１」の２値しか取らない場合で、その平均値が極力「１」に近い値を取る変調方式を想定する。   Further, the transmission device 1 includes a modulation circuit 10 and an inverting / non-inverting circuit 11. The modulation circuit 10 converts the transmission signal 100, which is digital data to be transmitted, into a modulation signal 110 of a predetermined modulation method. Here, as a modulation method of the modulation circuit 10, a method in which the average value of the signal level of the modulation signal 110 is far from the intermediate value of the signal level is desirable. Specifically, when the signal level of the modulation signal 110 takes a range from “0” to “1”, the average value is a value far from the intermediate value of 0.5, that is, 0.1, as much as possible. A modulation method that takes a value close to “0” or a value as close to “1” as possible, such as 0.9, is desirable. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the modulation signal 110 takes only two values “0” and “1”, and the modulation method takes an average value as close to “1” as possible. Is assumed.

反転・非反転回路１１は、信号レベルを非反転のまま又は反転した変調信号１１０を、駆動信号１２０に変換する。反転・非反転回路１１は、反転・非反転制御回路１４から出力される反転・非反転制御信号（以下、単に制御信号）１３０に応じて、変調信号１１０の信号レベルを反転するか否かを決定する。反転・非反転制御回路１４は、例えば、照明の消灯と点灯とを切り替えるスイッチ回路である。   The inverting / non-inverting circuit 11 converts the modulation signal 110 whose signal level is not inverted or inverted into a driving signal 120. The inversion / non-inversion circuit 11 determines whether to invert the signal level of the modulation signal 110 in accordance with an inversion / non-inversion control signal (hereinafter simply referred to as control signal) 130 output from the inversion / non-inversion control circuit 14. decide. The inversion / non-inversion control circuit 14 is, for example, a switch circuit that switches between turning off and turning on the illumination.

即ち、本実施形態では、発光素子１３は、送信機能と共に照明機能を兼ねているため、スイッチ回路のオンにより点灯し、またオフにより消灯する。このスイッチ回路が、反転・非反転制御回路１４の機能を兼ねる構成である。なお、当然ながら、反転・非反転制御回路１４は、当該スイッチ回路とは独立したスイッチ回路でもよい。   That is, in the present embodiment, the light emitting element 13 has a lighting function as well as a transmission function, so that it is turned on when the switch circuit is turned on and turned off when it is turned off. This switch circuit serves as the function of the inversion / non-inversion control circuit 14. Of course, the inversion / non-inversion control circuit 14 may be a switch circuit independent of the switch circuit.

発光素子駆動回路１２は、反転・非反転回路１１から出力される駆動信号１２０により、発光素子１３を駆動する。具体的には、発光素子駆動回路１２は、図２に示すように、駆動信号１２０の信号レベルが「１」のときに発光素子１３を点灯し、駆動信号１２０の信号レベルが「０」のときに発光素子１３を消灯させる。   The light emitting element driving circuit 12 drives the light emitting element 13 by the driving signal 120 output from the inverting / non-inverting circuit 11. Specifically, as shown in FIG. 2, the light emitting element drive circuit 12 lights the light emitting element 13 when the signal level of the drive signal 120 is “1”, and the signal level of the drive signal 120 is “0”. Sometimes the light emitting element 13 is turned off.

発光素子１３は、点灯により可視光１４０を発光する。送信装置１は、送信信号１００を可視光１４０に重畳させて送信する送信機能を実現している。なお、前述したように、発光素子１３は、点灯により可視光１４０を発光させることで照明機能も実現している。   The light emitting element 13 emits visible light 140 when turned on. The transmission device 1 realizes a transmission function for transmitting the transmission signal 100 by superimposing it on the visible light 140. As described above, the light emitting element 13 also realizes an illumination function by emitting visible light 140 by lighting.

一方、受信装置２は、受光素子２０と、受光信号整形回路２１と、反転・非反転回路２２と、反転・非反転判定回路２３と、復調回路２４とを有する。受光素子２０は、発光素子１３から発光された可視光１４０を受けて、電気信号（以下受光信号と表記）に変換する。   On the other hand, the receiving device 2 includes a light receiving element 20, a received light signal shaping circuit 21, an inversion / non-inversion circuit 22, an inversion / non-inversion determination circuit 23, and a demodulation circuit 24. The light receiving element 20 receives the visible light 140 emitted from the light emitting element 13 and converts it into an electrical signal (hereinafter referred to as a light receiving signal).

受光信号整形回路２１は、受光素子２０から出力される信号を、後段の復調回路２４に適した受光信号２００に整形する。具体的には、受光信号整形回路２１は、受光素子２０から出力される微弱な信号を増幅する機能や、当該信号から不要なノイズを除去するフィルタ機能を有する。   The light reception signal shaping circuit 21 shapes the signal output from the light receiving element 20 into a light reception signal 200 suitable for the demodulation circuit 24 at the subsequent stage. Specifically, the received light signal shaping circuit 21 has a function of amplifying a weak signal output from the light receiving element 20 and a filter function of removing unnecessary noise from the signal.

反転・非反転回路２２は、受光信号２００の信号レベルを非反転の状態で、または反転して変調信号２１０に変換する。このとき、反転・非反転回路２２は、反転・非反転判定回路２３から反転・非反転判定信号２２０に基づいて、受光信号２００の信号レベルを反転するか否かを決定する。反転・非反転判定回路２３の決定方法については、後述する。   The inversion / non-inversion circuit 22 converts the signal level of the received light signal 200 into a modulation signal 210 in a non-inverted state or after being inverted. At this time, the inversion / non-inversion circuit 22 determines whether to invert the signal level of the light reception signal 200 based on the inversion / non-inversion determination signal 220 from the inversion / non-inversion determination circuit 23. A determination method of the inversion / non-inversion determination circuit 23 will be described later.

復調回路２４は、反転・非反転回路２２から出力される変調信号２１０から送信信号１００を復調し、受信信号２３０として出力する。   The demodulation circuit 24 demodulates the transmission signal 100 from the modulation signal 210 output from the inverting / non-inverting circuit 22 and outputs it as a received signal 230.

（システムの動作）
以下、図２のタイミングチャートを参照して、本実施形態の可視光通信システムの動作を説明する。 (System operation)
Hereinafter, the operation of the visible light communication system of this embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG.

まず、送信装置１は、例えばＬＡＮなどのネットワークから、図２に示すようなディジタルの送信信号１００が有線又は無線により伝送されると、発光素子１３から可視光１４０に当該信号を重畳させて送信する。ここで、発光素子１３は、例えば施設などの照明機器としての照明機能と、送信装置１の送信機能とを兼ねている。   First, when a digital transmission signal 100 as shown in FIG. 2 is transmitted by wire or wireless from a network such as a LAN, the transmission device 1 superimposes the signal on the visible light 140 from the light emitting element 13 and transmits it. To do. Here, the light emitting element 13 has both an illumination function as an illumination device such as a facility and a transmission function of the transmission device 1.

一方、受信装置２は、可視光１４０を受光し、後述するように、送信信号１００を復調した受信信号２３０を、例えばパーソナルコンピュータや携帯端末に出力する。このような送信装置１と受信装置２により、可視光１４０を利用して、例えばネットワークに接続されたサーバと携帯端末との間でデータ通信を行なうことが可能となる。以下、さらに、システムの動作を具体的に説明する。   On the other hand, the receiving device 2 receives the visible light 140 and outputs a received signal 230 obtained by demodulating the transmission signal 100 to, for example, a personal computer or a portable terminal, as will be described later. By using the transmitting device 1 and the receiving device 2 as described above, it becomes possible to perform data communication between a server and a mobile terminal connected to a network, for example, using visible light 140. Hereinafter, the operation of the system will be specifically described.

送信装置１では、変調回路１０は送信信号１００を変調信号１１０に変換する。本実施形態では、変調回路１０は、図２に示すように、変調信号１１０の信号レベルは「０」と「１」の２値しか取らない場合で、その平均値が極力「１」に近い値を取る変調方式の構成である。   In the transmission device 1, the modulation circuit 10 converts the transmission signal 100 into the modulation signal 110. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the modulation circuit 10 has a case where the signal level of the modulation signal 110 takes only two values “0” and “1”, and the average value thereof is as close to “1” as possible. It is the structure of the modulation system which takes a value.

反転・非反転回路１１は、変調信号１１０を非反転状態のまま、あるいは反転した駆動信号１２０として出力する。反転・非反転回路１１は、反転・非反転制御回路１４からの制御信号１３０に基づいて、変調信号１１０の信号レベルを反転するか否かを決定する。本実施形態では、照明の消灯・点灯を切り替えるスイッチのオン・オフ動作に連動して、反転・非反転制御回路１４は制御信号１３０を出力する。   The inverting / non-inverting circuit 11 outputs the modulation signal 110 as a driving signal 120 in the non-inverting state or inverted. The inversion / non-inversion circuit 11 determines whether to invert the signal level of the modulation signal 110 based on the control signal 130 from the inversion / non-inversion control circuit 14. In the present embodiment, the inversion / non-inversion control circuit 14 outputs a control signal 130 in conjunction with an on / off operation of a switch for switching off / on the illumination.

例えば、照明を消灯させるために、スイッチをオフさせたときに、反転・非反転制御回路１４は、図２に示すように、反転を示す制御信号１３０を出力する。また、照明を点灯させるために、スイッチをオンさせたときに、反転・非反転制御回路１４は、図２に示すように、非反転を示す制御信号１３０を出力する。反転・非反転回路１１は、反転を示す制御信号１３０に応じて、変調信号１１０の信号レベルを反転させた駆動信号１２０を出力する。   For example, when the switch is turned off to turn off the illumination, the inversion / non-inversion control circuit 14 outputs a control signal 130 indicating inversion as shown in FIG. When the switch is turned on to turn on the illumination, the inversion / non-inversion control circuit 14 outputs a control signal 130 indicating non-inversion as shown in FIG. The inverting / non-inverting circuit 11 outputs a drive signal 120 obtained by inverting the signal level of the modulation signal 110 in accordance with the control signal 130 indicating inversion.

発光素子駆動回路１２は、反転・非反転回路１１から出力される駆動信号１２０により、発光素子１３を駆動する。具体的には、発光素子駆動回路１２は、図２に示すように、駆動信号１２０の信号レベルが「１」のときに発光素子１３を点灯し、駆動信号１２０の信号レベルが「０」のときに発光素子１３を消灯させる。   The light emitting element driving circuit 12 drives the light emitting element 13 by the driving signal 120 output from the inverting / non-inverting circuit 11. Specifically, as shown in FIG. 2, the light emitting element drive circuit 12 lights the light emitting element 13 when the signal level of the drive signal 120 is “1”, and the signal level of the drive signal 120 is “0”. Sometimes the light emitting element 13 is turned off.

図２に示すように、反転された駆動信号１２０が出力されている期間、発光素子１３は、大部分の時間で消灯状態にある。このとき、信号レベルが反転された変調信号１１０に対応する駆動信号１２０に応じて、発光素子１３は、短時間だけ点灯状態になる。但し、点灯する時間が非常に短いため、人間には点灯状態を認識できず、照明としては消灯している状態となる。   As shown in FIG. 2, during the period in which the inverted drive signal 120 is output, the light emitting element 13 is in the extinguished state for most of the time. At this time, the light emitting element 13 is turned on for a short time in response to the drive signal 120 corresponding to the modulation signal 110 whose signal level is inverted. However, since the lighting time is very short, the lighting state cannot be recognized by humans, and the lighting is turned off.

一方、非反転された駆動信号１２０が出力されている期間、発光素子１３は、大部分の時間で点灯状態にある。このとき、変調信号１１０に対応する駆動信号１２０に応じて、発光素子１３は、短時間だけ消灯状態になる。但し、消灯の時間が非常に短いため、人間には、照明としては完全に点灯している状態として認識される。   On the other hand, during the period in which the non-inverted drive signal 120 is output, the light emitting element 13 is in a lit state for most of the time. At this time, the light emitting element 13 is turned off for a short time in accordance with the drive signal 120 corresponding to the modulation signal 110. However, since the turn-off time is very short, it is perceived by human beings as being completely lit as illumination.

次に、受信装置２は、図２に示すように、受光素子２０及び受光信号整形回路２１により、送信装置１の発光素子１３から発光した可視光１４０を受けて、駆動信号１２０に対応する受光信号２００を生成する。本実施形態では、復調回路２４により、受光信号２００から送信信号１００を復調する場合に、反転・非反転判定回路２３が、受光信号２００から、変調信号１１０の信号レベルが反転されているか否かを判定する。   Next, as shown in FIG. 2, the receiving device 2 receives visible light 140 emitted from the light emitting element 13 of the transmitting device 1 by the light receiving element 20 and the light receiving signal shaping circuit 21, and receives light corresponding to the drive signal 120. A signal 200 is generated. In this embodiment, when the demodulation circuit 24 demodulates the transmission signal 100 from the light reception signal 200, the inversion / non-inversion determination circuit 23 determines whether the signal level of the modulation signal 110 is inverted from the light reception signal 200. Determine.

具体的には、反転・非反転判定回路２３は、受光信号２００の移動平均値２００Ａを算出し、この移動平均値２００Ａが中間値２００Ｒより低いレベルの場合には反転していると判定し、高いレベルの場合には非反転状態であると判定する。別の判定方法として、反転・非反転判定回路２３は、受光信号２００をローパスフィルタ（ＬＰＦ）に入力し、このＬＰＦの通過前の信号レベルＬ１と通過後の信号レベルＬ２の大小関係の比率をみて、「Ｌ１＜Ｌ２」の比率が多い場合には、反転していると判定する。また、「Ｌ１＞Ｌ２」の比率が多い場合には、非反転状態であると判定する。   Specifically, the inversion / non-inversion determination circuit 23 calculates a moving average value 200A of the received light signal 200, determines that the moving average value 200A is inverted when the moving average value 200A is lower than the intermediate value 200R, If the level is high, it is determined that the non-inverted state. As another determination method, the inversion / non-inversion determination circuit 23 inputs the received light signal 200 to a low-pass filter (LPF), and calculates the ratio of the magnitude relationship between the signal level L1 before passing through the LPF and the signal level L2 after passing through the LPF. By the way, when the ratio of “L1 <L2” is large, it is determined that it is reversed. When the ratio of “L1> L2” is large, it is determined that the non-inverted state.

本実施形態では、反転・非反転判定回路２３は、前者の判定方法により、受光信号２００の信号レベルが反転されているか否かを判定する。いずれの判定方法も、その判定動作に遅れが生じるため、反転・非反転判定回路２３は判定信号２２０を切り替えてから、しばらくの間は、図２に示すように、受信エラー２３０Ｅの発生が予想される。しかし、可視光通信システムでは、原理的な側面からも、通信用の光源以外による光量変化が受光素子２０に及ぶ影響による受信エラーの発生が予想されている。従って、本実施形態に関する受信エラーも含めて、多少の受信エラー２３０Ｅの発生はそれほどの問題にはならない。当然ながら、可視光通信システムにおいても、他の通信システムと同様に、受信エラーの対処として、各種のエラー検知機能やエラー訂正機能が組み込まれることが想定されている。   In the present embodiment, the inversion / non-inversion determination circuit 23 determines whether or not the signal level of the light reception signal 200 is inverted by the former determination method. In any of the determination methods, there is a delay in the determination operation. Therefore, the inversion / non-inversion determination circuit 23 switches the determination signal 220, and a reception error 230E is expected to occur for a while as shown in FIG. Is done. However, in the visible light communication system, it is expected that a reception error occurs due to the influence of the change in the amount of light other than the light source for communication on the light receiving element 20 from the principle side. Therefore, the occurrence of some reception errors 230E, including the reception errors related to the present embodiment, does not cause much problem. Of course, in the visible light communication system, it is assumed that various error detection functions and error correction functions are incorporated in order to deal with reception errors, as in other communication systems.

なお、照明の点灯・消灯の切り替えスイッチの頻度に伴って、制御信号１３０による反転と非反転の切り替えが、連続的かつ頻繁に行なわれる場合には、許容範囲外の受信エラーの発生が問題となるが、実際上の可能性はきわめて低い。   In addition, when the switching of inversion and non-inversion by the control signal 130 is performed continuously and frequently with the frequency of the lighting on / off switching switch, the occurrence of a reception error outside the allowable range is a problem. However, the practical possibility is very low.

反転・非反転回路２２は、反転・非反転判定信号２２０に基づいて、受光信号２００の信号レベルを非反転の状態で、または反転して変調信号２１０に変換する。復調回路２４は、反転・非反転回路２２から出力される変調信号２１０から送信信号１００を復調し、受信信号２３０として出力する。このとき、前述したように、判定信号２２０を切り替えに伴って、受信信号２３０に含まれる受信エラー２３０Ｅについては、エラー検知機能やエラー訂正機能により復元処理がなされる。   Based on the inversion / non-inversion determination signal 220, the inversion / non-inversion circuit 22 converts the signal level of the light reception signal 200 into a modulation signal 210 in a non-inversion state or after inversion. The demodulation circuit 24 demodulates the transmission signal 100 from the modulation signal 210 output from the inverting / non-inverting circuit 22 and outputs it as a received signal 230. At this time, as described above, as the determination signal 220 is switched, the reception error 230E included in the reception signal 230 is restored by the error detection function or the error correction function.

以上のように本実施形態の可視光通信システムであれば、調光機能のような複雑な制御を要することなく、照明の点灯と消灯の状態とは無関係に、可視光通信を実現することができる。従って、本実施形態の可視光通信システムは、発光素子１３を照明機能と送信機能を兼ねて使用する環境において、低コストでかつ応用範囲の拡大が可能となる。なお、本実施形態での消灯状態というのは、人間の目では点灯している状態が認識できない状態のことを意味する。   As described above, the visible light communication system of the present embodiment can realize visible light communication without requiring complicated control such as a dimming function, regardless of the lighting on and off states. it can. Therefore, the visible light communication system according to the present embodiment can expand the application range at low cost in an environment where the light emitting element 13 is used as both an illumination function and a transmission function. In addition, the light-off state in this embodiment means a state in which the lighted state cannot be recognized by human eyes.

［第２の実施形態］
図３は、第２の実施形態に関する可視光通信システムの構成を示すブロック図である。 [Second Embodiment]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a visible light communication system according to the second embodiment.

なお、図１に示す第１の実施形態に関する可視光通信システムと同様の構成要素については同一符号を付して説明を省略する。   In addition, about the component similar to the visible light communication system regarding 1st Embodiment shown in FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

本実施形態の関する可視光通信システムでは、送信装置１は、変調方式が異なる第１から第３の変調回路１０ａ〜１０ｃ、及び変調信号選択回路１５を有する。第１から第３の変調回路１０ａ〜１０ｃは、送信すべきディジタルデータである送信信号１００を、それぞれの所定の変調方式により変調する。即ち、送信信号１００は、第１から第３の変調回路１０ａ〜１０ｃから、複数種の変調信号１１０ａ〜１１０ｃに変換される。   In the visible light communication system according to the present embodiment, the transmission device 1 includes first to third modulation circuits 10 a to 10 c and a modulation signal selection circuit 15 having different modulation schemes. The first to third modulation circuits 10a to 10c modulate the transmission signal 100, which is digital data to be transmitted, by respective predetermined modulation methods. That is, the transmission signal 100 is converted from the first to third modulation circuits 10a to 10c into a plurality of types of modulation signals 110a to 110c.

第１から第３の変調回路１０ａ〜１０ｃの各変調方式の種類としては、変調信号１１０ａ〜１１０ｃの各信号レベルの平均値が異なることが望ましい。具体的には、変調信号の信号レベルが「０」から「１」の範囲をとるとき、第１の変調回路１０ａとしては、変調信号１１０ａは、その平均値が０．１のように極力「０」に近い値を取る変調方式が望ましい。また、第２の変調回路１０ｂとしては、変調信号１１０ｂは、その平均値が０．５のように中間値に近い値を取る変調方式が望ましい。さらに、第３の変調回路１０ｃとしては、変調信号１１０ｃは、その平均値が０．９のように極力１に近い値を取る変調方式が望ましい。本実施形態では、図４に示すように、変調信号１１０ａ〜１１０ｃの各信号レベルは「０」と「１」の２値しか取らない場合で、各平均値が異なるような変調方式を想定する。   As the types of the modulation schemes of the first to third modulation circuits 10a to 10c, it is desirable that the average values of the signal levels of the modulation signals 110a to 110c are different. Specifically, when the signal level of the modulation signal is in the range of “0” to “1”, the first modulation circuit 10a has the modulation signal 110a as much as possible so that the average value thereof is 0.1. A modulation scheme that takes a value close to "0" is desirable. In addition, as the second modulation circuit 10b, a modulation method in which the modulation signal 110b takes a value close to an intermediate value such as 0.5 is desirable. Further, as the third modulation circuit 10c, a modulation method in which the modulation signal 110c takes a value as close to 1 as possible, such as an average value of 0.9, is desirable. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, a modulation scheme is assumed in which each signal level of the modulation signals 110 a to 110 c takes only two values “0” and “1”, and each average value is different. .

変調信号選択回路１５は、変調信号１１０ａ〜１１０ｃから、いずれか１つを選択して駆動信号１２０として出力する。変調信号選択回路１５は、変調信号指定回路１６からの選択信号１５０に応じて、変調信号１１０ａ〜１１０ｃからの選択を決定する。変調信号指定回路１６は、例えば、照明の消灯、輝度が小さい点灯、輝度が大きい点灯のいずれかに切り替えるスイッチ回路の動作に連動して選択信号１５０を出力する構成である。   The modulation signal selection circuit 15 selects any one of the modulation signals 110 a to 110 c and outputs it as the drive signal 120. The modulation signal selection circuit 15 determines the selection from the modulation signals 110 a to 110 c according to the selection signal 150 from the modulation signal designating circuit 16. The modulation signal designating circuit 16 is configured to output the selection signal 150 in conjunction with, for example, the operation of a switch circuit that switches between lighting off, lighting with low luminance, and lighting with high luminance.

発光素子駆動回路１２は、変調信号選択回路１５から出力される駆動信号１２０により、発光素子１３を駆動する。発光素子駆動回路１２は、図４に示すように、駆動信号１２０の信号レベルが「１」のときに発光素子１３を点灯し、駆動信号１２０の信号レベルが「０」のときに発光素子１３を消灯させる。   The light emitting element drive circuit 12 drives the light emitting element 13 by the drive signal 120 output from the modulation signal selection circuit 15. As shown in FIG. 4, the light emitting element driving circuit 12 lights the light emitting element 13 when the signal level of the driving signal 120 is “1”, and the light emitting element 13 when the signal level of the driving signal 120 is “0”. Turn off the light.

一方、受信装置２は、受光素子２０及び受光信号整形回路２１以外に、第１から第３の復調回路２４ａ〜２４ｃ及び受信信号選択回路２５を有する。受光素子２０は、発光素子１３から発光された可視光１４０を受けて、受光信号に変換する。受光信号整形回路２１は、受光素子２０から出力される信号を、後段の第１から第３の復調回路２４ａ〜２４ｃに適した変調信号２１０（駆動信号１２０と同一波形）に整形する。   On the other hand, the receiving apparatus 2 includes first to third demodulation circuits 24 a to 24 c and a reception signal selection circuit 25 in addition to the light receiving element 20 and the light reception signal shaping circuit 21. The light receiving element 20 receives the visible light 140 emitted from the light emitting element 13 and converts it into a light reception signal. The light reception signal shaping circuit 21 shapes the signal output from the light receiving element 20 into a modulation signal 210 (same waveform as the drive signal 120) suitable for the first to third demodulation circuits 24a to 24c in the subsequent stage.

第１から第３の復調回路２４ａ〜２４ｃは、変調信号２１０を復調して、それぞれ受信信号２３０ａ〜２３０ｃを出力する。ここで、第１から第３の復調回路２４ａ〜２４ｃはそれぞれ、第１から第３の変調回路１０ａ〜１０ｃに対応している。受信信号選択回路２５は、受信信号２３０ａ〜２３０ｃから1つを選択して、それを送信信号１００に対応する受信信号２３０として出力する。   The first to third demodulation circuits 24a to 24c demodulate the modulation signal 210 and output reception signals 230a to 230c, respectively. Here, the first to third demodulation circuits 24a to 24c correspond to the first to third modulation circuits 10a to 10c, respectively. The reception signal selection circuit 25 selects one of the reception signals 230 a to 230 c and outputs it as the reception signal 230 corresponding to the transmission signal 100.

受信信号選択回路２５は、後述するように、受信信号２３０ａ〜２３０ｃに含まれるエラー判定結果に基づいて、許容範囲外の受信エラーを含む受信信号を選択して、受信信号２３０として出力する。   As will be described later, the reception signal selection circuit 25 selects a reception signal including a reception error outside the allowable range based on the error determination result included in the reception signals 230a to 230c, and outputs the reception signal 230.

（システムの動作）
以下、図４のタイミングチャートを参照して、本実施形態の可視光通信システムの動作を説明する。 (System operation)
Hereinafter, the operation of the visible light communication system of the present embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG.

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、送信装置１は、例えばＬＡＮなどのネットワークから、図４に示すようなディジタルの送信信号１００が有線又は無線により伝送されると、発光素子１３から可視光１４０に当該信号を重畳させて送信する。ここで、発光素子１３は、例えば施設などの照明機器としての照明機能と、送信装置１の送信機能とを兼ねている。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment, when the digital transmission signal 100 as shown in FIG. 4 is transmitted by wire or wireless from a network such as a LAN, the transmission device 1 emits light emitting elements. The signal is superimposed on visible light 140 from 13 and transmitted. Here, the light emitting element 13 has both an illumination function as an illumination device such as a facility and a transmission function of the transmission device 1.

一方、受信装置２は、可視光１４０を受光し、後述するように、送信信号１００を復調した受信信号２３０を、例えばパーソナルコンピュータや携帯端末に出力する。このような送信装置１と受信装置２により、可視光１４０を利用して、例えばネットワークに接続されたサーバと携帯端末との間でデータ通信を行なうことが可能となる。以下、さらに、本実施形態のシステムの動作を具体的に説明する。   On the other hand, the receiving device 2 receives the visible light 140 and outputs a received signal 230 obtained by demodulating the transmission signal 100 to, for example, a personal computer or a portable terminal, as will be described later. By using the transmitting device 1 and the receiving device 2 as described above, it becomes possible to perform data communication between a server and a mobile terminal connected to a network, for example, using visible light 140. Hereinafter, the operation of the system of this embodiment will be described in detail.

送信装置１では、第１から第３の変調回路１０ａ〜１０ｃは、送信すべきディジタルデータである送信信号１００から、図４に示すように、複数種の変調信号１１０ａ〜１１０ｃに変換する。変調信号選択回路１５は、選択信号１５０に基づいて、変調信号１１０ａ〜１１０ｃからいずれか１つを選択して、駆動信号１２０として出力する。   In the transmission apparatus 1, the first to third modulation circuits 10a to 10c convert the transmission signal 100, which is digital data to be transmitted, into a plurality of types of modulation signals 110a to 110c as shown in FIG. The modulation signal selection circuit 15 selects any one of the modulation signals 110 a to 110 c based on the selection signal 150 and outputs it as the drive signal 120.

ここで、変調信号指定回路１６は、照明の消灯、輝度が小さい点灯、輝度が大きい点灯のいずれかに切り替えるスイッチ回路の選択動作に連動して選択信号１５０を出力する。具体的には、照明の消灯時に出力される選択信号１５０（図４の１の期間）に応じて、変調信号選択回路１５は、変調信号１１０ａを選択して駆動信号１２０として出力する。この期間では、発光素子１３は、短時間だけ点灯状態であり、ほとんどの時間で消灯状態である。従って、点灯する時間が非常に短いため、人間には点灯状態を認識できず、照明としては消灯状態となる。   Here, the modulation signal designating circuit 16 outputs the selection signal 150 in conjunction with the selection operation of the switch circuit that switches between lighting off, lighting with low luminance, and lighting with high luminance. Specifically, the modulation signal selection circuit 15 selects the modulation signal 110a and outputs it as the drive signal 120 according to the selection signal 150 (period 1 in FIG. 4) output when the illumination is turned off. In this period, the light-emitting element 13 is in a lit state for a short time and is in an extinguished state for most of the time. Therefore, since the lighting time is very short, a human cannot recognize the lighting state, and the lighting is turned off.

一方、照明の輝度が大きい点灯時に出力される選択信号１５０（図４の３の期間）に応じて、変調信号選択回路１５は、変調信号１１０ｃを選択して駆動信号１２０として出力する。この期間では、発光素子１３は、大部分の時間で点灯状態にあり、消灯の時間が非常に短いため、人間には、照明としては完全に点灯している状態として認識される。また、照明の輝度が小さい点灯時に出力される選択信号１５０（図４の２の期間）に応じて、変調信号選択回路１５は、変調信号１１０ｂを選択して駆動信号１２０として出力する。この期間では、発光素子１３は、ほぼ同じ時間比率で点灯と消灯を繰り返している。人間の目ではこの短い時間の点灯と消灯の繰り返しを認識することができないため、見かけ上は点灯しているが、輝度が半分程度の点灯状態である。   On the other hand, the modulation signal selection circuit 15 selects the modulation signal 110c and outputs it as the drive signal 120 in response to the selection signal 150 (period 3 in FIG. 4) that is output when the illumination brightness is high. During this period, the light emitting element 13 is in a lit state for most of the time, and the time for turning off the light is very short, so that it is recognized by humans as a fully lit state as illumination. Further, the modulation signal selection circuit 15 selects the modulation signal 110b and outputs it as the drive signal 120 in accordance with the selection signal 150 (period 2 in FIG. 4) output when the illumination brightness is low. During this period, the light emitting element 13 is repeatedly turned on and off at substantially the same time ratio. Since the human eye cannot recognize the repetition of lighting and extinguishing for a short time, it is lit in appearance but is in a lit state with about half the luminance.

次に、受信装置２は、図４に示すように、受光素子２０及び受光信号整形回路２１により、送信装置１の発光素子１３から発光した可視光１４０を受けて、駆動信号１２０に対応する変調信号２１０を生成する。   Next, as shown in FIG. 4, the receiving device 2 receives the visible light 140 emitted from the light emitting element 13 of the transmitting device 1 by the light receiving element 20 and the light receiving signal shaping circuit 21, and modulates corresponding to the drive signal 120. A signal 210 is generated.

第１から第３の復調回路２４ａ〜２４ｃは、変調信号２１０を復調して、それぞれ受信信号２３０ａ〜２３０ｃを出力する。受信信号選択回路２５は、受信信号２３０ａ〜２３０ｃから1つを選択して、それを送信信号１００に対応する受信信号２３０として出力する。   The first to third demodulation circuits 24a to 24c demodulate the modulation signal 210 and output reception signals 230a to 230c, respectively. The reception signal selection circuit 25 selects one of the reception signals 230 a to 230 c and outputs it as the reception signal 230 corresponding to the transmission signal 100.

ここで、各復調回路２４ａ〜２４ｃは、変調信号２１０の変化タイミングを厳密に評価し、本来であれば変化しないタイミングで変化したり、もしくは本来であれば変化すべきタイミングで変化しなかったりした際にエラーと判定し、図４に示すように、受信信号２３０ａ〜２３０ｃに対して、そのエラー判定結果を埋め込む。   Here, each of the demodulation circuits 24a to 24c strictly evaluates the change timing of the modulation signal 210, and changes at a timing that does not change originally, or does not change at a timing that should change originally. At this time, an error is determined, and the error determination result is embedded in the received signals 230a to 230c as shown in FIG.

受信信号選択回路２５は、受信信号２３０ａ〜２３０ｃから、エラーが発生していない受信信号の部分を選択して、受信信号２３０として出力する。選択した受信信号２３０において、判定信号１５０に対応する変調信号２１０の変化タイミングの判定に遅れが生じるため、受信エラーの発生が予想される。しかし、前述の第１の実施形態において説明したように、各種のエラー検知機能やエラー訂正機能が組み込まれることを想定するため、実際上では大きな問題にはならない。なお、図４では、変調信号選択信号１５０の切り替えを短期間に２度行っているが、これは便宜的な具体例である。   The reception signal selection circuit 25 selects a portion of the reception signal in which no error has occurred from the reception signals 230 a to 230 c and outputs the received signal 230. In the selected reception signal 230, a delay occurs in the determination of the change timing of the modulation signal 210 corresponding to the determination signal 150, so that a reception error is expected to occur. However, as described in the first embodiment, since it is assumed that various error detection functions and error correction functions are incorporated, this is not a big problem in practice. In FIG. 4, the modulation signal selection signal 150 is switched twice in a short time, but this is a specific example for convenience.

また、受信信号選択回路２５の別の選択方法としては、予め、送信信号１００にエラー検知用の冗長コードを含ませて、当該冗長コードに基づいて、受信信号２３０ａ〜２３０ｃのそれぞれにエラーが発生していないかを判定する。次に、受信信号２３０ａ〜２３０ｃのうち、エラーが発生していない受信信号が１つあれば、受信信号選択回路２５は、それを選択して受信信号２３０とする方法である。   As another selection method of the reception signal selection circuit 25, a redundant code for error detection is included in the transmission signal 100 in advance, and an error occurs in each of the reception signals 230a to 230c based on the redundancy code. Judge whether or not. Next, if there is one reception signal in which no error has occurred among the reception signals 230a to 230c, the reception signal selection circuit 25 selects it as the reception signal 230.

なお、図４では、変調信号選択信号１５０を１、３、２の順で切り替えた場合の例が示されている。これは、最初に第１の変調回路１０ａの変調信号１１０ａを選択している状態から始まり、次に第３の変調回路１０ｃの変調信号１１０ｃを選択し、最後に第２の変調回路１０ｂの変調信号１１０ｂを選択していることを意味する。見かけ上、発光素子１３の状態は、変調信号選択信号１５０の切り替えに同期して、消灯状態、輝度の大きい点灯状態、輝度の小さい点灯状態に、順次切り換えられている。   FIG. 4 shows an example in which the modulation signal selection signal 150 is switched in the order of 1, 3, and 2. This starts from the state where the modulation signal 110a of the first modulation circuit 10a is first selected, then selects the modulation signal 110c of the third modulation circuit 10c, and finally the modulation of the second modulation circuit 10b. This means that the signal 110b is selected. Apparently, the state of the light emitting element 13 is sequentially switched to a light-off state, a light-on state with high luminance, and a light-on state with low luminance in synchronization with the switching of the modulation signal selection signal 150.

以上のように本実施形態の可視光通信システムにおいても、調光機能のような複雑な制御を要することなく、照明の点灯と消灯の状態とは無関係に、可視光通信を実現することができる。従って、本実施形態の可視光通信システムは、発光素子１３を照明機能と送信機能を兼ねて使用する環境において、低コストでかつ応用範囲の拡大が可能となる。   As described above, also in the visible light communication system according to the present embodiment, visible light communication can be realized regardless of lighting on and off states without requiring complicated control such as a dimming function. . Therefore, the visible light communication system according to the present embodiment can expand the application range at low cost in an environment where the light emitting element 13 is used as both an illumination function and a transmission function.

［第３の実施形態］
図５は、第３の実施形態に関する可視光通信システムの構成を示すブロック図である。 [Third Embodiment]
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a visible light communication system according to the third embodiment.

なお、図１に示す第１の実施形態に関する可視光通信システムと同様の構成要素については同一符号を付して説明を省略する。   In addition, about the component similar to the visible light communication system regarding 1st Embodiment shown in FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

本実施形態の関する可視光通信システムでは、送信装置１は、変調回路１０及び発光素子駆動回路１２を有する。変調回路１０は、送信すべきディジタルデータである送信信号１００を、所定の変調方式の変調信号１１０に変換する。変調回路１０は、図６に示すように、タイミング変更回路１７から出力されるタイミング変更信号１６０に基づいて、信号の立上がりタイミングまたは立下りタイミングが変化する変調信号１１０を生成する。タイミング変更回路１７は、例えば、発光素子１３により実現する照明の点灯と消灯を切り替えるスイッチ回路と連動して動作する構成である。   In the visible light communication system according to the present embodiment, the transmission device 1 includes a modulation circuit 10 and a light emitting element driving circuit 12. The modulation circuit 10 converts the transmission signal 100, which is digital data to be transmitted, into a modulation signal 110 of a predetermined modulation method. As shown in FIG. 6, the modulation circuit 10 generates a modulation signal 110 whose signal rise timing or fall timing changes based on the timing change signal 160 output from the timing change circuit 17. The timing changing circuit 17 is configured to operate in conjunction with a switch circuit that switches on and off the illumination realized by the light emitting element 13, for example.

発光素子駆動回路１２は、変調回路１０から出力される変調信号１１０を駆動信号（１２０）として発光素子１３を駆動する。具体的には、発光素子駆動回路１２は、図６に示すように、駆動信号１２０の信号レベルが「１」のときに発光素子１３を点灯し、駆動信号１２０の信号レベルが「０」のときに発光素子１３を消灯させる。発光素子１３は、点灯により可視光１４０を発光し、送信信号１００を可視光１４０に重畳させて送信する送信機能と共に、照明機能も実現している。   The light emitting element drive circuit 12 drives the light emitting element 13 using the modulation signal 110 output from the modulation circuit 10 as a drive signal (120). Specifically, as shown in FIG. 6, the light emitting element drive circuit 12 lights the light emitting element 13 when the signal level of the drive signal 120 is “1”, and the signal level of the drive signal 120 is “0”. Sometimes the light emitting element 13 is turned off. The light emitting element 13 realizes an illumination function as well as a transmission function that emits visible light 140 by lighting and transmits the transmission signal 100 superimposed on the visible light 140.

一方、受信装置２は、受光素子２０と、受光信号整形回路２１と、復調回路２４とを有する。受光素子２０は、発光素子１３から発光された可視光１４０を受けて、受光信号に変換する。受光信号整形回路２１は、受光素子２０から出力される信号を、後段の復調回路２４に適した受光信号２００に整形する。具体的には、受光信号整形回路２１は、受光素子２０から出力される微弱な信号を増幅する機能や、当該信号から不要なノイズを除去するフィルタ機能を有する。復調回路２４は、後述するように、受光信号２００の立上がりタイミング又はたち下がりタイミングに基づいて、送信信号１００を復調し、受信信号２３０として出力する。   On the other hand, the receiving device 2 includes a light receiving element 20, a received light signal shaping circuit 21, and a demodulation circuit 24. The light receiving element 20 receives the visible light 140 emitted from the light emitting element 13 and converts it into a light reception signal. The light reception signal shaping circuit 21 shapes the signal output from the light receiving element 20 into a light reception signal 200 suitable for the demodulation circuit 24 at the subsequent stage. Specifically, the received light signal shaping circuit 21 has a function of amplifying a weak signal output from the light receiving element 20 and a filter function of removing unnecessary noise from the signal. As will be described later, the demodulation circuit 24 demodulates the transmission signal 100 based on the rising timing or falling timing of the light reception signal 200 and outputs it as a reception signal 230.

（システムの動作）
以下、図６のタイミングチャートを参照して、本実施形態の可視光通信システムの動作を説明する。 (System operation)
Hereinafter, the operation of the visible light communication system of the present embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG.

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、送信装置１は、例えばＬＡＮなどのネットワークから、図６に示すようなディジタルの送信信号１００が有線又は無線により伝送されると、発光素子１３から可視光１４０に当該信号を重畳させて送信する。ここで、発光素子１３は、例えば施設などの照明機器としての照明機能と、送信装置１の送信機能とを兼ねている。   Also in this embodiment, as in the first embodiment, when the digital transmission signal 100 as shown in FIG. 6 is transmitted by wire or wireless from a network such as a LAN, the transmission device 1 emits light emitting elements. The signal is superimposed on visible light 140 from 13 and transmitted. Here, the light emitting element 13 has both an illumination function as an illumination device such as a facility and a transmission function of the transmission device 1.

一方、受信装置２は、可視光１４０を受光し、後述するように、送信信号１００を復調した受信信号２３０を、例えばパーソナルコンピュータや携帯端末に出力する。このような送信装置１と受信装置２により、可視光１４０を利用して、例えばネットワークに接続されたサーバと携帯端末との間でデータ通信を行なうことが可能となる。以下、さらに、本実施形態のシステムの動作を具体的に説明する。   On the other hand, the receiving device 2 receives the visible light 140 and outputs a received signal 230 obtained by demodulating the transmission signal 100 to, for example, a personal computer or a portable terminal, as will be described later. By using the transmitting device 1 and the receiving device 2 as described above, it becomes possible to perform data communication between a server and a mobile terminal connected to a network, for example, using visible light 140. Hereinafter, the operation of the system of this embodiment will be described in detail.

まず、送信装置１では、変調回路１０は、送信信号１００を変調信号１１０に変換する。変調回路１０は、タイミング変更回路１７からのタイミング変更信号１６０に基づいて、信号の立上がりタイミングは固定で、立下りタイミングが変化する変調信号１１０を生成する。   First, in the transmission device 1, the modulation circuit 10 converts the transmission signal 100 into the modulation signal 110. Based on the timing change signal 160 from the timing change circuit 17, the modulation circuit 10 generates a modulation signal 110 whose signal rise timing is fixed and whose fall timing changes.

本実施形態では、照明の消灯・点灯を切り替えるスイッチのオン・オフ動作に連動して、タイミング変更回路１７は、タイミング変更信号１６０を出力する。例えば、照明を消灯させるために、スイッチをオフさせたときに、タイミング変更回路１７は、図６に示すように、「１」のレベルを示すタイミング変更信号１６０を出力する。また、照明を点灯させるために、スイッチをオンさせたときに、タイミング変更回路１７は、図６に示すように、「１」の反転である「２」のレベルを示すタイミング変更信号１６０を出力する。   In the present embodiment, the timing change circuit 17 outputs a timing change signal 160 in conjunction with the on / off operation of a switch that switches off / on the illumination. For example, when the switch is turned off to turn off the illumination, the timing change circuit 17 outputs a timing change signal 160 indicating the level of “1” as shown in FIG. Further, when the switch is turned on to turn on the illumination, the timing changing circuit 17 outputs a timing changing signal 160 indicating a level of “2” which is an inversion of “1”, as shown in FIG. To do.

具体的には、図６に示すように、送信信号１００が「１」のときに、変調信号１１０の信号レベルが「０」から「１」に変化する。ここで、変調信号１１０の信号レベルが「０」から「１」に変化するのは、送信信号１００が「１」のときに限り、その変化タイミングは常に固定で送信信号１００に同期している。   Specifically, as shown in FIG. 6, when the transmission signal 100 is “1”, the signal level of the modulated signal 110 changes from “0” to “1”. Here, the signal level of the modulation signal 110 changes from “0” to “1” only when the transmission signal 100 is “1”, and the change timing is always fixed and synchronized with the transmission signal 100. .

一方、変調信号１１０の信号レベルが「１」から「０」に変化するタイミングは可変で、そのタイミングは、タイミング変更回路１７から出力されるタイミング変更信号１６０により決定される。図６に示すように、タイミング変更信号１６０が「１」の状態にあるときに、変調信号１１０の信号レベルが「１」から「０」に変化するタイミングは、変調信号１１０の信号レベルが「０」から「１」に変化してから一定の短い時間が経過したときとなる。   On the other hand, the timing at which the signal level of the modulation signal 110 changes from “1” to “0” is variable, and the timing is determined by the timing change signal 160 output from the timing change circuit 17. As shown in FIG. 6, when the timing change signal 160 is in the “1” state, the signal level of the modulation signal 110 changes to “0” when the signal level of the modulation signal 110 changes from “1” to “0”. It is when a certain short time has elapsed since the change from “0” to “1”.

また、タイミング変更信号１６０が「２」の状態にあるときに、変調信号１１０の信号レベルが「１」から「０」に変化するタイミングは、変調信号１１０の信号レベルが、次に「０」から「１」に変化する直前に一定の短い時間が経過したときとなる。   When the timing change signal 160 is in the “2” state, the signal level of the modulation signal 110 changes from “1” to “0”. It is when a certain short time has passed immediately before the change from 1 to “1”.

タイミング変更回路１７からのタイミング変更信号１６０は、結果として変調信号１１０の信号レベルの平均値を変化させる機能を有する。即ち、タイミング変更信号１６０が「１」の状態にあるとき、変調信号１１０の平均値は「０」に近い値となる。また、タイミング変更信号１６０が「２」の状態にあるとき、変調信号１１０の平均値は「１」に近い値となる。   The timing change signal 160 from the timing change circuit 17 has a function of changing the average value of the signal level of the modulation signal 110 as a result. That is, when the timing change signal 160 is in the “1” state, the average value of the modulation signal 110 is close to “0”. When the timing change signal 160 is in the “2” state, the average value of the modulation signal 110 is close to “1”.

発光素子駆動回路１２は、変調信号１１０を駆動信号（１２０）として受けて、発光素子１３を駆動する。図６に示すように、変調信号１１０の信号レベルが「１」のときに、発光素子１３は点灯し、変調信号１１０の信号レベルが「０」のときに発光素子１３は消灯する。   The light emitting element driving circuit 12 receives the modulation signal 110 as a driving signal (120), and drives the light emitting element 13. As shown in FIG. 6, the light emitting element 13 is turned on when the signal level of the modulation signal 110 is “1”, and the light emitting element 13 is turned off when the signal level of the modulation signal 110 is “0”.

タイミング変更信号１６０が「１」の状態にあるとき、発光素子１３は、短時間だけ点灯状態であり、ほとんどの時間で消灯状態である。従って、点灯する時間が非常に短いため、人間には点灯状態を認識できず、照明としては消灯状態となる。一方、タイミング変更信号１６０が「２」の状態にあるとき、発光素子１３は、大部分の時間で点灯状態にあり、消灯の時間が非常に短いため、人間には、照明としては完全に点灯している状態として認識される。   When the timing change signal 160 is “1”, the light emitting element 13 is lit for only a short time and is unlit for most of the time. Therefore, since the lighting time is very short, a human cannot recognize the lighting state, and the lighting is turned off. On the other hand, when the timing change signal 160 is in the “2” state, the light emitting element 13 is in the lit state for most of the time and the turn-off time is very short. It is recognized as a state that

次に、受信装置２は、図６に示すように、受光素子２０及び受光信号整形回路２１により、送信装置１の発光素子１３から発光した可視光１４０を受けて、変調信号１１０（駆動信号１２０）に対応する受光信号２００を生成する。   Next, as shown in FIG. 6, the receiving device 2 receives the visible light 140 emitted from the light emitting element 13 of the transmitting device 1 by the light receiving element 20 and the light receiving signal shaping circuit 21, and receives the modulation signal 110 (drive signal 120). ) Is generated.

復調回路２４は、受光信号２００を復調して、それを送信信号１００に対応する受信信号２３０として出力する。即ち、図６に示すように、復調回路２４は受光信号２００の信号レベルが「０」から「１」に変化するときに、「１」レベルの受信信号２３０を出力し、それ以外のときは「０」レベルの受信信号２３０を出力する。図６には、タイミング変更信号１６０を「１」から「２」に切り替えた場合の具体例を示している。この切り替えによって、変調信号１１０のレベルが「１」から「０」に変化するタイミングが変わり、結果として発光素子１３は、見かけ上において消灯状態から点灯状態に変化する。これに対して、受信装置２の復調回路２４は、消灯状態及び点灯状態の影響を受けずに、正常な受信信号２３０を出力する。   The demodulation circuit 24 demodulates the light reception signal 200 and outputs it as a reception signal 230 corresponding to the transmission signal 100. That is, as shown in FIG. 6, the demodulation circuit 24 outputs a reception signal 230 of “1” level when the signal level of the received light signal 200 changes from “0” to “1”, and otherwise. The reception signal 230 of “0” level is output. FIG. 6 shows a specific example when the timing change signal 160 is switched from “1” to “2”. By this switching, the timing at which the level of the modulation signal 110 changes from “1” to “0” changes, and as a result, the light emitting element 13 apparently changes from the unlit state to the lit state. On the other hand, the demodulation circuit 24 of the reception device 2 outputs a normal reception signal 230 without being affected by the light-off state and the light-on state.

以上のように本実施形態の可視光通信システムにおいても、調光機能のような複雑な制御を要することなく、照明の点灯と消灯の状態とは無関係に、可視光通信を実現することができる。従って、本実施形態の可視光通信システムは、発光素子１３を照明機能と送信機能を兼ねて使用する環境において、低コストでかつ応用範囲の拡大が可能となる。   As described above, also in the visible light communication system according to the present embodiment, visible light communication can be realized regardless of lighting on and off states without requiring complicated control such as a dimming function. . Therefore, the visible light communication system according to the present embodiment can expand the application range at low cost in an environment where the light emitting element 13 is used as both an illumination function and a transmission function.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第１の実施形態に関する可視光通信システムの要部を示すブロック図。The block diagram which shows the principal part of the visible light communication system regarding the 1st Embodiment of this invention. 本実施形態に関する可視光通信システムの動作を説明するためのタイミングチャート。The timing chart for demonstrating operation | movement of the visible light communication system regarding this embodiment. 第２の実施形態に関する可視光通信システムの要部を示すブロック図。The block diagram which shows the principal part of the visible light communication system regarding 2nd Embodiment. 第２の実施形態に関する可視光通信システムの動作を説明するためのタイミングチャート。The timing chart for demonstrating operation | movement of the visible light communication system regarding 2nd Embodiment. 第３の実施形態に関する可視光通信システムの要部を示すブロック図。The block diagram which shows the principal part of the visible light communication system regarding 3rd Embodiment. 第３の実施形態に関する可視光通信システムの動作を説明するためのタイミングチャート。The timing chart for demonstrating operation | movement of the visible light communication system regarding 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１…送信装置、２…受信装置、１０，１０ａ〜１０ｃ…変調回路、
１１…反転・非反転回路、１２…発光素子駆動回路、１３…発光素子、
１４…反転・非反転制御回路、１５…変調信号選択回路、１６…変調信号指定回路、
２０…受光素子、２１…受光信号整形回路、２２…反転・非反転回路、
２３…反転・非反転判定回路、２４，２４ａ〜２４ｃ…復調回路、
２５…受信信号選択回路、１４０…可視光。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transmission apparatus, 2 ... Reception apparatus, 10, 10a-10c ... Modulation circuit,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Inversion / non-inversion circuit, 12 ... Light emitting element drive circuit, 13 ... Light emitting element
14 ... Inversion / non-inversion control circuit, 15 ... Modulation signal selection circuit, 16 ... Modulation signal designation circuit,
20 ... light receiving element, 21 ... light receiving signal shaping circuit, 22 ... inverting / non-inverting circuit,
23: Inversion / non-inversion determination circuit, 24, 24a to 24c ... Demodulation circuit,
25: Received signal selection circuit, 140: Visible light.

Claims (4)

照明機器と兼用する発光素子から発光する可視光に送信信号を重畳して送信する可視光通信システムにおいて、
前記照明機器の点灯と消灯とを切り替えるスイッチ手段と、
前記スイッチ手段による前記消灯の指示に応じて所定レベルの第１のタイミング変更信号を出力し、前記点灯の指示に応じてその反転レベルの第２のタイミング変更信号を出力するタイミング変更手段と、
前記タイミング変更手段からの前記第１及び第２のタイミング変更信号に応じて前記送信信号を変調して第１及び２の変調信号を出力する変調手段と、
前記変調手段から出力される前記第１及び２の変調信号に基づいて前記発光素子を駆動する駆動手段と
を具備し、
前記変調手段は、
前記第１のタイミング変更信号の出力期間に、前記送信信号の第１の論理レベルに応じて第１の論理レベルに変化し、一定のタイミングで第１の論理レベルから第２の論理レベルに変化する前記第１の変調信号を出力し、
前記第２のタイミング変更信号の出力期間に、前記送信信号の第１の論理レベルに応じて第１の論理レベルに変化し、第１の論理レベルから第２の論理レベルに変化するタイミングが可変である前記第２の変調信号を出力するように構成されていることを特徴とする送信装置。 In a visible light communication system that transmits a transmission signal superimposed on visible light emitted from a light emitting element that also serves as a lighting device,
Switch means for switching on and off the lighting device;
Timing changing means for outputting a first timing change signal of a predetermined level in response to the turn-off instruction by the switch means, and outputting a second timing change signal of the inverted level in response to the turn-on instruction;
Modulation means for modulating the transmission signal in accordance with the first and second timing change signals from the timing change means and outputting first and second modulation signals;
Driving means for driving the light emitting element based on the first and second modulation signals output from the modulation means;
The modulating means includes
During the output period of the first timing change signal, it changes to the first logic level according to the first logic level of the transmission signal, and changes from the first logic level to the second logic level at a fixed timing. Outputting the first modulated signal,
During the output period of the second timing change signal, the timing changes to the first logic level according to the first logic level of the transmission signal, and the timing at which the first logic level changes to the second logic level is variable. A transmission apparatus configured to output the second modulated signal. 前記変調手段は、
前記第２のタイミング変更信号の出力期間に、前記送信信号の第１の論理レベルに応じて第２の論理レベルから第１の論理レベルに変化し、次の前記送信信号の第１の論理レベルに変化する前の所定のタイミングで第１の論理レベルから第２の論理レベルに変化する前記第２の変調信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。 The modulating means includes
During the output period of the second timing change signal, the second logic level changes from the first logic level according to the first logic level of the transmission signal, and the first logic level of the next transmission signal changes. 2. The transmission apparatus according to claim 1, wherein the second modulation signal that changes from the first logic level to the second logic level is output at a predetermined timing before the change to. 前記請求項１または２のいずれか１項に記載の送信装置を含む可視光通信システムにおいて、
前記可視光を受光する受光素子と、
前記受光素子により受光された可視光に重畳された前記第１及び２の変調信号を受光信号として抽出する受光信号処理手段と、
前記受光信号から前記送信信号を復調する復調手段と
を具備したことを特徴とする受信装置。 In the visible light communication system including the transmission device according to any one of claims 1 and 2,
A light receiving element for receiving the visible light;
A light receiving signal processing means for extracting the first and second modulation signals superimposed on the visible light received by the light receiving element as a light receiving signal;
And a demodulating means for demodulating the transmission signal from the received light signal. 前記復調手段は、
前記照明機器の消灯期間に前記第１の変調信号から前記送信信号を復調し、
前記照明機器の点灯期間に前記第２の変調信号から前記送信信号を復調することを特徴とする請求項３に記載の受信装置。 The demodulating means includes
Demodulating the transmission signal from the first modulated signal during a turn-off period of the lighting device;
The receiving apparatus according to claim 3, wherein the transmission signal is demodulated from the second modulation signal during a lighting period of the lighting device.
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