JP2013229799A - 可視光通信送信装置、可視光通信受信装置、可視光通信送信方法、可視光通信受信方法及びそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術に比べて、データの伝送レートを向上させる可視光通信送受信技術を提供する。
【解決手段】可視光通信送信装置は、可視光通信において伝送信号を送信する。可視光通信送信装置は、Ｍは２以上の整数であり、Ｎは１以上（Ｍ−１）以下の整数であり、伝送信号と同期語とを用いて、（Ｍ−Ｎ）個の変調信号の少なくとも一部に同期語が含まれ、Ｎ個の変調信号に伝送信号のみが含まれるように、Ｍ個の変調信号を生成する変調部と、（Ｍ−Ｎ）個の変調信号に基づき、それぞれ発光及び消灯する（Ｍ−Ｎ）個の同期語送信用発光素子と、Ｎ個の変調信号に基づき、それぞれ発光及び消灯するＮ個のデータ送信専用発光素子とを含む。
【選択図】図１０

Description

本発明は可視光及びその周辺帯域の電磁波を用いた通信における情報の送受信方法に関する。

近年、可視光源は、明かりを得るための照明用途のみならず通信用途にも用いられている。これは、可視光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）の普及が進んだことが寄与している。ＬＥＤは、素子一つあたりの発光量は白熱電球や蛍光灯等の従来の可視光源には及ばないものの、その寿命や大きさ及び消費電力の面で従来の可視光源に対して優れている。ＬＥＤは、上記のような特徴に加え、応答速度が非常に速いという特性を持つ。また、ＬＥＤの発光を電気的に制御することは容易である。ＬＥＤには上記のような特性があるため、近年では明かりを得るための照明用途のみならず、可視光の点滅を利用して信号を伝送するという通信用途に用いるための研究開発が行われている。例えば、非特許文献１ではＬＥＤを用いた家庭用照明器具に信号を重畳させて通信を行うことを提案している。また、現在のところ可視光は、電波法の規制の対象外であることから帯域や電力の制限がなく、これらを大きくとることができ、このことを利用してＬＥＤを通信専用に用いることを提案している研究もある（例えば、非特許文献２参照）。ＬＥＤ等の可視光源を用いて行う通信を可視光通信と呼ぶ。

＜可視光通信システム９＞
図１に可視光通信システム９の模式図を示す。可視光通信システム９は、可視光通信送信装置９Ｓと可視光通信受信装置９Ｒとを含む。可視光通信送信装置９Ｓは変調部９１と発光部９２とを含み、可視光通信受信装置９Ｒは受光部９３と復調部９４とを含む。

変調部９１は、ディジタルの伝送信号Ｓ（ｉ）を変調し、０又は１のみの変調信号Ｍ（ｊ）を出力する。例えば、Ｍ（ｊ）＝０は後述する発光部９２のスイッチがＯＦＦであることを表し、Ｍ（ｊ）＝１は発光部９２のスイッチがＯＮであることを表す。また、ｉ及びｊは、それぞれ伝送信号及び変調信号の時間を示すインデックスである。発光部９２は、変調信号Ｍ（ｊ）に従い、発光及び消灯を繰り返し、光信号Ｍ’（ｊ）を出力する。理想的にはＭ（ｊ）＝Ｍ’（ｊ）であるが、ＬＥＤの性能や遅延により変化する場合もあるのでここではＭ（ｊ）とＭ’（ｊ）を分けて記述する。光信号Ｍ’（ｊ）を受光した受光部９３は、受信信号Ｍ”（ｊ）を出力する。理想的にはＭ’（ｊ）＝Ｍ”（ｊ）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Ｍ’（ｊ）とＭ”（ｊ）を分けて記述する。おおよそＭ（ｊ）＝Ｍ”（ｊ＋Ｔ）であることが想定される。ただし、Ｔは、遅延量を表す。復調部９４は、受信信号Ｍ”（ｊ）を復調しディジタルの復調信号Ｘ（ｋ）を出力する。ここで、ｋは、復調信号の時間を表すインデックスである。理想的にはＳ（ｉ）＝Ｘ（ｋ）、ｋ＝ｉ＋Ｔ’となる。ただし、Ｔ’は、遅延量を表す。

通信路において情報を伝送する際には元の情報をなん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び、一つのシンボルを伝送する際に使用する時間幅をクロックと呼ぶ。ディジタル通信路ではシンボルのクロックを検出することが重要である。クロックを検出することを受信機と送信機の間でのシンボルクロック同期という。下記では特にディジタル通信路において符号化された信号をある時間幅を有するフレーム単位で送信することを想定する。フレームは、所定数のシンボルによって構成される。ディジタル通信路では、フレームの先頭を正確に検出することが不可欠かつ重要である。例えば、受信信号から復号されたビットパタンを用いてフレームの先頭を検出するなどの方法でフレームの先頭等を検出し同期をとることをフレーム同期という。可視光通信においてもディジタル信号を伝送する場合は上記のようなシンボルクロック同期やフレーム同期が不可欠かつ重要である。

同期語を用いたフレーム同期について説明する。ただし、同期語とは「０」と「１」のビットの組合せから成る所定のビットパタンである。フレームには、少なくとも通信対象となるデータ（以下、単に「データ」ともいい、伝送信号Ｓ（ｉ）の系列からなるものである）と同期語とが含まれる。送信側では、フレーム中の所定の位置（例えば先頭）に同期語を組込み、送信する。受信側では、信号を受信し、同期語を探索する。同期語を検出すると、その同期語に対応するフレームについて同期を確立できたこととなり、受信側では、その確立できたフレーム単位でデータを取得できる。図２に同期語によるフレーム同期の概念図を示す。ここでは同期語を“１１１１１１１１００００００００”とする。その同期語の後にデータが続く。ここでは、データは、“０００１１０１０”となる。データを伝送した後でまた同期語“１１１１１１１１００００００００”を出力する。このように同期語を含む変調を行うことで、途中からでもデータが読めるように工夫されている。

例として図２の変調方法を説明すると、図１の変調部９１は、同期語としてＭ（１）＝１，Ｍ（２）＝１，…，Ｍ（８）＝１，Ｍ（９）＝０，Ｍ（１０）＝０，…，Ｍ（１６）＝０を出力した後、入力された伝送信号Ｓ（１），Ｓ（２），…，Ｓ（８）をＭ（１７）＝Ｓ（１），Ｍ（１８）＝Ｓ（２），…，Ｍ（２４）＝Ｓ（８）として出力する。その後また同期語をＭ（２５）＝１，Ｍ（２６）＝１，…，Ｍ（３２）＝１，Ｍ（３３）＝０，Ｍ（３４）＝０，…，Ｍ（４０）＝０として出力し、それに続けて入力された伝送信号Ｓ（９），Ｓ（１０），…，Ｓ（１６）をＭ（４１）＝Ｓ（９），Ｍ（４２）＝Ｓ（１０），…，Ｍ（４８）＝Ｓ（１６）として出力する。このようにして変調部９１は、入力伝送信号を変調し、変調信号Ｍ（ｊ）を出力する。発光部９２は、ＬＥＤをＭ（ｊ）が１であれば発光させ、Ｍ（ｊ）が０であれば消灯させ、光信号Ｍ’（ｊ）を送信する。受光部９３は、ＬＥＤの光の強度を計測し、閾値以上であればＭ”（ｊ）＝１を、閾値未満であればＭ”（ｊ）＝０を受信信号として出力する。図１の復調部９４は、入力された受信信号Ｍ”（ｊ）から同期語を探索する。例えば、Ｍ”（１）＝０，Ｍ”（２）＝１，Ｍ”（３）＝０，Ｍ”（４）＝１，Ｍ”（５）＝１，Ｍ”（６）＝１，…，Ｍ”（１１）＝１，Ｍ”（１２）＝０，Ｍ”（１３）＝０，…，Ｍ”（１９）＝０というように１が連続して８回続き、その後に０が８回続いたときに、Ｍ”（４）〜Ｍ”（１９）を同期語として認識する。続く８ビット分（Ｍ”（２０）〜Ｍ”（２７））をデータと認識するので、復調部９４はＸ（１）＝Ｍ”（２０），Ｘ（２）＝Ｍ”（２１），…，Ｘ（８）＝Ｍ”（２７）を出力する。なお、データ部が何ビットかは変調部９１と復調部９４で予め決めておけばよい。

ここでは伝送信号Ｓ（ｉ）を１ビットの信号系列とした例を示したが、伝送信号Ｓ（ｉ）が複数ビットからなる信号でも構わない。例えば、８ビットの信号であれば、ＬＳＢ（Least Significant Bit）側（若しくはＭＳＢ（Most Significant Bit）側）から１ビットずつ変調部９１に入力すれば同じ事が実現できる。ＬＳＢ側から入力するかＭＳＢ側から入力するかは予め決めておけば、復調部９４では決められた順番で１ビットの信号から８ビットの信号を立て直すことができる。
＜可視光通信システム８＞
可視光通信システム８は、二つのＬＥＤと二つのフォトディテクタとを用いる。図３は、可視光通信システム８の模式図を示す。可視光通信システム８は、可視光通信送信装置８Ｓと可視光通信受信装置８Ｒとを含む。可視光通信送信装置８Ｓは変調部８１と第一発光部８２ａと第二発光部８２ｂとを含み、可視光通信受信装置８Ｒは第一受光部８３ａと第二受光部８３ｂと復調部８４とを含む。

［変調部８１］
［［変調部８１の入出力］］
図３の変調部８１には、伝送信号Ｓ（ｉ）の系列Ｓ（１），Ｓ（２），…が入力される。伝送信号Ｓ（ｉ）は、１ビットの情報であり、ｉは伝送信号の番号を表す整数とする。

図３の変調部８１からは、第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列Ｍａ（１），Ｍａ（２），…と第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列Ｍｂ（１），Ｍｂ（２），…が出力される。第一変調信号Ｍａ（ｊ）及び第二変調信号Ｍｂ（ｊ）はそれぞれ１ビットの情報であり、ｊは変調信号の番号を表す整数とする。

［［変調部８１の機能］］
図３の変調部８１は、入力された伝送信号Ｓ（ｉ）の系列と変調部８１内に予め記憶された所定ビット数の同期語とから、第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列Ｍａ（１），Ｍａ（２），…と第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列Ｍｂ（１），Ｍｂ（２），…の二つの変調信号の系列を生成する。

その際、図３の変調部８１は、伝送信号Ｓ（ｉ）の系列のうちの半分の伝送信号を第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列に含め、残りの半分の伝送信号を第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列に含めるようにする。また、図３の変調部８１は、各変調信号の系列に、所定ビット数の同期語と、所定ビット数の伝送信号とを交互に含めるようにする。

図３の変調部８１は、予め設定された時間間隔でｊ＝１，２，…の順に、ｊが等しい第一変調信号Ｍａ（ｊ）と第二変調信号Ｍｂ（ｊ）とを同時に出力する。

［［変調部８１の具体例］］
１６ビットの同期語を“１１１１１１１１００００００００”とし、１６ビットの同期語と８ビットの伝送信号とを交互に変調信号の系列に含める例について説明する。

図３の変調部８１は、入力された伝送信号の系列のうちの最初の１６個の伝送信号であるＳ（１），…，Ｓ（１６）に対しては、第一変調信号の系列のうちの最初の２４個の変調信号であるＭａ（１），…，Ｍａ（２４）と、第二変調信号の系列のうちの最初の２４個の変調信号であるＭｂ（１），…，Ｍｂ（２４）とを下記の通りに生成して出力する。

図３の変調部８１は、１６ビットの同期語“１１１１１１１１００００００００”に対応する１６個の第一変調信号としてＭａ（１）＝１、Ｍａ（２）＝１，…，Ｍａ（８）＝１，Ｍａ（９）＝０，Ｍａ（１０）＝０，…，Ｍａ（１６）＝０を順に出力した後、伝送信号の系列のうちの最初の８個の伝送信号であるＳ（１），Ｓ（２），…，Ｓ（８）に対応する第一変調信号としてＭａ（１７）＝Ｓ（１），Ｍａ（１８）＝Ｓ（２），…，Ｍａ（２４）＝Ｓ（８）を順に出力する。また、図３の変調部８１は、１６ビットの同期語“１１１１１１１１００００００００”に対応する１６個の第二変調信号としてＭｂ（１）＝１，Ｍｂ（２）＝１，…，Ｍｂ（８）＝１，Ｍｂ（９）＝０，Ｍｂ（１０）＝０，…，Ｍｂ（１６）＝０を順に出力した後、伝送信号の系列のうちの最初の８個の伝送信号に続く８個の伝送信号であるＳ（９），Ｓ（１０），…，Ｓ（１６）に対応する第二変調信号としてＭｂ（１７）＝Ｓ（９），Ｍｂ（１８）＝Ｓ（１０），…，Ｍｂ（２４）＝Ｓ（１６）を順に出力する。各ｊについてＭａ（ｊ）とＭｂ（ｊ）の出力タイミングは同時である。

図３の変調部８１は、入力された伝送信号の系列のうちのその後の伝送信号についても、以上と同様に１６個の伝送信号に対して２４個の第一変調信号と２４個の第二変調信号を生成し、伝送信号Ｓ（ｉ）の系列に対応する第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列及び第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列を出力する（図４参照）。

［第一発光部８２ａ及び第二発光部８２ｂ］
［［第一発光部８２ａ及び第二発光部８２ｂの構成］］
図３の第一発光部８２ａは、第一発光信号生成部８２１ａと第一発光素子８２２ａとにより構成される。図３の第二発光部８２ｂは、第二発光信号生成部８２１ｂと第二発光素子８２２ｂとにより構成される。第一発光素子８２２ａ及び第二発光素子８２２ｂは、例えば、ＬＥＤである。

［［第一発光部８２ａ及び第二発光部８２ｂの入出力］］
図３の第一発光部８２ａには第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列Ｍａ（１），Ｍａ（２），…が入力され、図３の第一発光部８２ａからは第一光信号Ｍａ’（ｊ）が出力される。図３の第二発光部８２ｂには第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列Ｍｂ（１），Ｍｂ（２），…が入力され、図３の第二発光部８２ｂからは第二光信号Ｍｂ’（ｊ）が出力される。

［［第一発光部８２ａ及び第二発光部８２ｂの機能］］
第一発光部８２ａの第一発光信号生成部８２１ａは、入力された第一変調信号Ｍａ（ｊ）が１である場合は、時刻ｊτから所定時間Ｕ（Ｕ≦τ）経過した時刻ｊτ＋Ｕまでの間は、第一発光素子８２２ａに電気信号を与える。入力された第一変調信号Ｍａ（ｊ）が０である場合は、時刻ｊτから時刻（ｊ＋１）τまでの間は、第一発光素子８２２ａに電気信号を与えない。第一発光素子８２２ａは、第一発光信号生成部８２１ａから与えられた電気信号により発光する。これらにより、第一発光部８２ａから第一光信号Ｍａ’（ｊ）が出力される。

第二発光部８２ｂの第二発光信号生成部８２１ｂは、入力された第二変調信号Ｍｂ（ｊ）が１である場合は、時刻ｊτから所定時間Ｕ（Ｕ≦τ）経過した時刻ｊτ＋Ｕまでの間は、第二発光素子８２２ｂに電気信号を与える。入力された第二変調信号Ｍｂ（ｊ）が０である場合は、時刻ｊτから時刻（ｊ＋１）τまでの間は、第二発光素子８２２ｂに電気信号を与えない。第二発光素子８２２ｂは、第二発光信号生成部８２１ｂから与えられた電気信号により発光する。これらにより、第二発光部８２ｂから第二光信号Ｍｂ’（ｊ）が出力される。

第一発光部８２ａと第二発光部８２ｂは、上記の通りに動作するので、例えば、第一変調信号Ｍａ（ｊ）と第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の二つの変調信号が共に１である場合には、第一発光素子８２２ａと第二発光素子８２２ｂの二つのＬＥＤは、時刻ｊτに同時に点灯し、時刻ｊτ＋Ｕに同時に消灯することになる。

［第一受光部８３ａ及び第二受光部８３ｂ］
［［第一受光部８３ａ及び第二受光部８３ｂの構成］］
図３の第一受光部８３ａは、第一受光素子８３２ａと第一受信信号生成部８３１ａとにより構成される。図３の第二受光部８３ｂは、第二受光素子８３２ｂと第二受信信号生成部８３１ｂとにより構成される。

第一受光素子８３２ａ及び第二受光素子８３２ｂは、例えば、フォトディテクタである。

第一受光素子８３２ａには主として第一発光素子８２２ａが発した第一光信号Ｍａ’（ｊ）が到達するように、第二受光素子８３２ｂには主として第二発光素子８２２ｂが発した第二光信号Ｍｂ’（ｊ）が到達するように、それぞれ配置される。非特許文献２に記載されているように、必要に応じてレンズを用いてもよい。

［［第一受光部８３ａ及び第二受光部８３ｂの入出力］］
図３の第一受光部８３ａには、第一発光部８２ａから出力された第一光信号Ｍａ’（ｊ）が入力される。第一受光部８３ａからは、第一受信信号Ｍａ”（ｊ）の系列Ｍａ”（１），Ｍａ”（２），…が出力される。図３の第二受光部８３ｂには、第二発光部８２ｂから出力された第二光信号Ｍｂ’（ｊ）が入力される。第二受光部８３ｂからは、第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）の系列Ｍｂ”（１），Ｍｂ”（２），…が出力される。

第一受信信号Ｍａ”（ｊ）及び第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）はそれぞれ１ビットの情報である。

［第一受光部８３ａ及び第二受光部８３ｂの機能］］
第一受光部８３ａの第一受光素子８３２ａは、入力された第一光信号Ｍａ’（ｊ）に対応する電気信号を第一受信信号生成部８３１ａに対して出力する。第二受光部８３ｂの第二受光素子８３２ｂは、入力された第二光信号Ｍｂ’（ｊ）に対応する電気信号を第二受信信号生成部８３１ｂに対して出力する。

第一受信信号生成部８３１ａは、入力された電気信号の強度を、時間間隔τを単位として計測し、電気信号の電力が予め定めた閾値以上であればＭａ”（ｊ）＝１を第一受信信号として出力し、閾値未満であればＭａ”（ｊ）＝０を第一受信信号として出力する。第二受信信号生成部８３１ｂは、入力された電気信号の強度を、時間間隔τを単位として計測し、電気信号の電力が予め定めた閾値以上であればＭｂ”（ｊ）＝１を第二受信信号として出力し、閾値未満であればＭｂ”（ｊ）＝０を第二受信信号として出力する。

第一受光素子８３２ａと第二受光素子８３２ｂとで同じような性能のものを用いて、第一受光部８３ａと第二受光部８３ｂのそれぞれが出力する第一受信信号Ｍａ”（ｊ）と第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）は、番号ｊそれぞれについて時間タイミングをほぼ同じにできるので、図５のように同期した信号を出力することができる。

［復調部８４］
［［復調部８４の入出力］］
図３の復調部８４には、第一受信信号Ｍａ”（ｊ）の系列Ｍａ”（１），Ｍａ”（２），…と第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）の系列Ｍｂ”（１），Ｍｂ”（２），…とが入力される。

図３の復調部８４からは、復調信号Ｘ（ｋ）の系列Ｘ（１），Ｘ（２），…が出力される。復調信号Ｘ（ｋ）は、１ビットの情報であり、ｋは復調信号の番号を表す整数とする。

［［復調部８４の機能］］
図３の復調部８４は、まず、入力された第一受信信号Ｍａ”（ｊ）から同期語を探索する。例えば、第一受信信号の系列にＭａ”（１）＝０，Ｍａ”（２）＝１，Ｍａ”（３）＝０，Ｍａ”（４）＝１，Ｍａ”（５）＝１，Ｍａ”（６）＝１，…，Ｍａ”（１１）＝１，Ｍａ”（１２）＝０，Ｍａ”（１３）＝０，…，Ｍａ”（１９）＝０と、１が連続して８個続き、その後に０が８個連続して続いたときに、Ｍａ”（４）〜Ｍａ”（１９）を同期語とする。そして、第一受信信号の系列中のこれに続く８個の第一受信信号Ｍａ”（２０）〜Ｍａ”（２７）を復調信号とする。具体的には、復調部８４は、Ｘ（１）＝Ｍａ”（２０），Ｘ（２）＝Ｍａ”（２１），…，Ｘ（８）＝Ｍａ”（２７）を復調信号の系列の最初の８個の復調信号として出力する。

図３の復調部８４は、また、入力された第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）から同期語を探索する。例えば、第二受信信号の系列にＭｂ”（１）＝０，Ｍｂ”（２）＝１，Ｍｂ”（３）＝０，Ｍｂ”（４）＝１，Ｍｂ”（５）＝１，Ｍｂ”（６）＝１，…，Ｍｂ”（１１）＝１，Ｍｂ”（１２）＝０，Ｍｂ”（１３）＝０，…，Ｍｂ”（１９）＝０と１が連続して８個続き、その後に０が８個連続して続いたときに、Ｍｂ”（４）〜Ｍｂ”（１９）を同期語とする。そして、第二受信信号の系列中のこれに続く８個の第二受信信号Ｍｂ”（２０）〜Ｍｂ”（２７）を復調信号とする。具体的には、復調部８４は、Ｘ（９）＝Ｍｂ”（２０），Ｘ（１０）＝Ｍｂ”（２１），…，Ｘ（１６）＝Ｍｂ”（２７）を復調信号の系列の最初の８個に続く８個の復調信号として出力する。

このようにして、復調部８４は、復調信号Ｘ（１），Ｘ（２），…，Ｘ（１６）を出力する。

同期語のビット数と内容、同期語に続く受信信号のビット数については、変調部８１と復調部８４とで同一となるように予め定めておく。

このようにして途中に遮蔽物等がなければ、Ｓ（１）＝Ｘ（１），Ｓ（２）＝Ｘ（２），…，Ｓ（１６）＝Ｓ（１６）として、所望の信号を可視光通信で伝送することができる。

＜高速カメラを使用した場合の例＞
図１の受光部９３や図３の第一受光部８３ａ及び第二受光部８３ｂでは、フォトディテクタを用いずに高速カメラを使用してもよい。高速カメラは一つのフォトディテクタ又は複数のフォトディテクタによるアレーと解釈することもできる。図６Ａは可視光通信送信装置９Ｓの外観図を、図６Ｂは可視光通信送信装置８Ｓの外観図を示す。例えば、図６Ｂの従来技術（２ｃｈ）をアレー状に四つ並べたものを撮影して得られる画像は図６Ｃのようになる。図６Ｃの画像のどの部分が何れの可視光通信送信装置の何れのＬＥＤであるかは、例えば非特許文献３や非特許文献４に記載された周知の画像処理技術を使えばよい。光の点滅をそれぞれ１次元の時系列信号としてとらえると、図６Ｃの場合は８ｃｈ分の時系列信号を得ることができる。

ある一つのチャネルを例にすると、該当画素の輝度に応じて閾値以上であればＭ’（ｊ）＝１を出力し、閾値未満であればＭ’（ｊ）＝０を出力する。

小峯敏彦、田中裕一、中川正雄、「白色ＬＥＤ照明信号伝送と電力線信号伝送の融合システム」、電子情報通信学会技術研究報告、社団法人電子情報通信学会、２００２年３月１２日、Ｖｏｌ．１０１、Ｎｏ．７２６、ｐｐ．９９−１０４ 石田正徳、春山真一郎、中川正雄、「並列可視光無線通信方式における通信速度限界の検討」、電子情報通信学会技術研究報告ＣＳ通信方式、社団法人電子情報通信学会、２００７年１月４日、Ｖｏｌ．１０６、Ｎｏ．４５０、ｐｐ．３７−４１ Miyauchi, S.; Komine, T.; Haruyama, S.; Nakagawa, M.; "Analysis of LED-allocation algorithm for high-speed parallel wireless optical communication system", Proc. IEEE 2006 Radio and Wireless Symposium, 2006, pp. 191 - 194. Nagura, T.; Yamazato, T.; Katayama, M.; Yendo, T.; Fujii, T.; Okada, H.; "Improved Decoding Methods of Visible Light Communication System for ITS using LED Array and High-Speed Camera", Proc. IEEE 71st Vehicular Technology Conference 2010, 2010, pp. 1-5.

同期語を用いてフレーム同期を行う場合には、同期語の分だけ伝送情報量が増えてしまう（例えば、図２参照）。同期語として通常のデータにはめったに表れないような系列を選択しなければならず、ときにはデータよりも多くの同期語を送らなければならない。しかし、伝送可能な情報量に占める同期語の伝送情報量が多ければ、伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量が少なくなってしまうという問題がある。また、同期語と同期語の間に存在するデータの情報量を多くすることで、伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量を多くすると、同期語を検出するまでに多くのデータが無駄になるという問題がある。

また、図６Ａの「従来技術（１ｃｈ）」から図６Ｂの「従来技術（２ｃｈ）」にＬＥＤの数を２倍にして伝送可能な情報量を２倍にしたとしても、伝送可能な情報量に占める同期語の伝送情報量とデータの伝送情報量の割合は変わらないため、図７に示すようにデータの伝送レートは２倍にしかならない。同様に、図６Ｂの「従来技術（２ｃｈ）」から図６ＣのようにＬＥＤの数を４倍にして伝送可能な情報量を４倍にしたとしても、伝送可能な情報量に占める同期語の伝送情報量とデータの伝送情報量の割合は変わらないため、データの伝送レートは４倍にしかならない。

本発明は、光速では複数の発光素子から受光素子への伝送遅延がほとんど無視できることを利用して、一部の発光素子にのみ同期語を割り当てることにより、従来技術に比べて、データの伝送レートを向上させる可視光通信送受信技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の第一の態様によれば、可視光通信送信装置は、可視光通信において伝送信号を送信する。可視光通信送信装置は、Ｍは２以上の整数であり、Ｎは１以上（Ｍ−１）以下の整数であり、伝送信号と同期語とを用いて、（Ｍ−Ｎ）個の変調信号の少なくとも一部に同期語が含まれ、Ｎ個の変調信号に伝送信号のみが含まれるように、Ｍ個の変調信号を生成する変調部と、（Ｍ−Ｎ）個の変調信号に基づき、それぞれ発光及び消灯する（Ｍ−Ｎ）個の同期語送信用発光素子と、Ｎ個の変調信号に基づき、それぞれ発光及び消灯するＮ個のデータ送信専用発光素子とを含む。

上記の課題を解決するために、本発明の第二の態様によれば、可視光通信受信装置は、可視光通信において光信号を受信する。可視光通信受信装置は、Ｍは２以上の整数であり、Ｍ個の光信号からそれぞれＭ個の電気信号を生成する受光素子と、Ｍ個の電気信号からそれぞれ生成されるＭ個の受信信号から復調信号を生成する復調部とを含む。Ｎは１以上（Ｍ−１）以下の整数であり、Ｍ個の電気信号の内、Ｎ個の電気信号はデータに対応し、（Ｍ−Ｎ）個の電気信号は同期語に対応する。復調部は、（Ｍ−Ｎ）個の同期語に対応する電気信号からそれぞれ生成される（Ｍ−Ｎ）個の受信信号の少なくとも一つ以上から同期語を探索して、Ｍ個の電気信号からそれぞれ生成されるＭ個の受信信号のフレーム同期を行い、少なくともＮ個のデータに対応する電気信号からそれぞれ生成されるＮ個の受信信号から復調信号を生成する。

上記の課題を解決するために、本発明の第三の態様によれば、可視光通信送信装置は、可視光通信において伝送信号を送信するための装置である。可視光通信送信装置は、Ｍは２以上の整数であり、Ｎは１以上（Ｍ−１）以下の整数であり、伝送信号と同期語とを用いて、（Ｍ−Ｎ）個の変調信号の少なくとも一部に同期語が含まれ、Ｎ個の変調信号に伝送信号のみが含まれるように、Ｍ個の変調信号を生成する変調部と、Ｍ個の変調信号に基づき、それぞれ発光及び消灯するＭ個の光信号に対応する電気信号を生成する発光信号生成部とを含む。

上記の課題を解決するために、本発明の第四の態様によれば、可視光通信受信装置は、可視光通信において光信号を受信するための装置である。可視光通信受信装置は、Ｍは２以上の整数であり、Ｍ個の光信号それぞれに対応するＭ個の受信信号を生成する受信信号生成部と、Ｍ個の受信信号から復調信号を生成する復調部とを含む。Ｎは１以上（Ｍ−１）以下の整数であり、Ｍ個の受信信号の内、Ｎ個の受信信号はデータに対応し、（Ｍ−Ｎ）個の受信信号は同期語に対応する。復調部は、（Ｍ−Ｎ）個の同期語に対応する受信信号の少なくとも一つ以上から同期語を探索して、Ｍ個の受信信号のフレーム同期を行い、少なくともＮ個のデータに対応する受信信号から復調信号を生成する。

上記の課題を解決するために、本発明の第五の態様によれば、可視光通信送信方法は、可視光通信において伝送信号を送信するための方法である。可視光通信送信方法は、Ｍは２以上の整数であり、Ｎは１以上（Ｍ−１）以下の整数であり、伝送信号と同期語とを用いて、（Ｍ−Ｎ）個の変調信号の少なくとも一部に同期語が含まれ、Ｎ個の変調信号に伝送信号のみが含まれるように、Ｍ個の変調信号を生成する変調ステップと、Ｍ個の変調信号に基づき、それぞれ発光及び消灯するＭ個の光信号に対応する電気信号を生成する発光信号生成ステップとを含む。

上記の課題を解決するために、本発明の第六の態様によれば、可視光通信受信方法は、可視光通信において光信号を受信するための方法である。可視光通信受信方法は、Ｍは２以上の整数であり、Ｍ個の光信号それぞれに対応するＭ個の受信信号を生成する受光信号生成ステップと、Ｍ個の受信信号から復調信号を生成する復調ステップとを含む。Ｎは１以上（Ｍ−１）以下の整数であり、Ｍ個の受信信号の内、Ｎ個の受信信号はデータに対応し、（Ｍ−Ｎ）個の受信信号は同期語に対応する。復調ステップにおいて、（Ｍ−Ｎ）個の同期語に対応する受信信号の少なくとも一つ以上から同期語を探索して、Ｍ個の受信信号のフレーム同期を行い、少なくともＮ個のデータに対応する受信信号から復調信号を生成する。

本発明に係る可視光通信システムは、同じ個数の発光素子を用いて、従来技術よりも高いデータの伝送レートを実現することができる。

従来技術に係る可視光通信システムの模式図。 従来技術の同期語によるフレーム同期の概念図。 従来技術、第一、第二実施形態に係る可視光通信システム１０の模式図。 送信側における、従来技術の同期語によるフレーム同期の概念図。 受信側における、従来技術の同期語によるフレーム同期の概念図。 図６Ａは従来技術に係る１ｃｈの可視光通信送信装置の外観図、図６Ｂは従来技術に係る２ｃｈの可視光通信送信装置の外観図、図６Ｃは図６Ｂの可視光通信送信装置をアレー状に四つ並べたものを撮影した場合の図。 従来技術のデータの伝送レートを示す図。 図８Ａは従来技術に係る１ｃｈの可視光通信送信装置の外観図、図８Ｂは従来技術に係る２ｃｈの可視光通信送信装置の外観図、図８Ｃは第一実施形態に係る２ｃｈの可視光通信送信装置の外観図。 第一実施形態に係る可視光通信システムの処理フローを示す図。 第一実施形態の同期語によるフレーム同期の概念図。 第二実施形態の同期語によるフレーム同期の概念図。 第二実施形態の変形例の同期語によるフレーム同期の概念図。 図１３Ａは従来技術に係る４ｃｈの可視光通信送信装置の外観図、図１３Ｂは第三実施形態（Ｎ＝２）に係る４ｃｈの可視光通信送信装置の外観図、図１３Ｃは第三実施形態（Ｎ＝３）に係る４ｃｈの可視光通信送信装置の外観図。 第三実施形態に係る可視光通信システムの模式図。 第五実施形態に係る可視光通信送信装置の外観図。 第五実施形態の変調信号を説明するための図。 図１７Ａは第六実施形態（同期ＬＥＤが一つの基板１０５ｐ上に配置された場合）に係る可視光通信送信装置の外観図、図１７Ｂは第六実施形態（同期ＬＥＤが複数の基板上に配置された場合）に係る可視光通信送信装置の外観図。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、同じ機能を持つ構成部や同じ処理を行うステップには同一の符号を記し、重複説明を省略する。

＜第一実施形態＞
可視光通信システム１０は、二つの発光素子と二つの受光素子とを用いる。発光素子は、電気信号により発光し、例えばＬＥＤからなる。受光素子は、光から電気信号を生成し、例えばフォトディテクタからなる。二つの発光素子の内、一方の発光素子をデータのみを含む変調信号に基づく光信号を出力するＬＥＤ、つまり、データ送信専用のＬＥＤ（以下「データＬＥＤ」ともいう）とし、他方の発光素子を同期語のみを含む変調信号に基づく光信号を出力するＬＥＤ、つまり、同期語送信専用のＬＥＤ（以下「同期ＬＥＤ」ともいう）とする。同様に、二つの受光素子の内、一方の受光素子をデータ受信専用のフォトディテクタとし、他方の受光素子を同期語受信専用のフォトディテクタとする。

これにより、同期語により同期したデータを読みだすことができ、かつ、同期語がデータよりも多くなることのない伝送を実現可能となる。

図３は可視光通信システム１０の模式図を、図８Ａは可視光通信送信装置９Ｓの外観図を、図８Ｂは可視光通信送信装置８Ｓの外観図を、図８Ｃは可視光通信送信装置１０Ｓの外観図を、図９は可視光通信システム１０の処理フローを示す。

可視光通信システム１０は、可視光通信送信装置１０Ｓと可視光通信受信装置１０Ｒとを含む。可視光通信送信装置１０Ｓは可視光通信において伝送信号Ｓ（ｉ）を送信し、可視光通信受信装置１０Ｒは可視光通信において第一光信号Ｍａ’（ｊ）及び第二光信号Ｍｂ’（ｊ）を受信する。可視光通信送信装置１０Ｓは変調部１０１と第一発光部１０２ａと第二発光部１０２ｂを含み、可視光通信受信装置１０Ｒは第一受光部１０３ａと第二受光部１０３ｂと復調部１０４とを含む。

本実施形態と従来技術とは「変調部」と「復調部」が行う動作のみが異なる。

［変調部１０１］
変調部１０１は、伝送信号Ｓ（ｉ）と同期語とを用いて、第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列に伝送信号Ｓ（ｉ）の系列のみが含まれるように第一変調信号Ｍａ（ｊ）を生成し、第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列に同期語のみが含まれるように第二変調信号Ｍｂ（ｊ）を生成する（ｓ１）。変調部１０１は、従来技術の変調部８１と同じ入出力であってもよい。ただし、その機能と具体例が従来技術とは異なる。

［［変調部１０１の入出力］］
図３の変調部１０１には、伝送信号Ｓ（ｉ）の系列Ｓ（１），Ｓ（２），…が入力される。伝送信号Ｓ（ｉ）は、１ビットの情報であり、ｉは伝送信号の番号を表す整数とする。

図３の変調部１０１からは、第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列Ｍａ（１），Ｍａ（２），…と第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列Ｍｂ（１），Ｍｂ（２），…が出力される。第一変調信号Ｍａ（ｊ）及び第二変調信号Ｍｂ（ｊ）はそれぞれ１ビットの情報であり、ｊは変調信号の番号を表す整数とする。

［［変調部１０１の機能］］
図３の変調部１０１は、入力された伝送信号Ｓ（ｉ）の系列と変調部１０１内に予め記憶された所定ビット数の同期語とから、第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列Ｍａ（１），Ｍａ（２），…と第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列Ｍｂ（１），Ｍｂ（２），…の二つの変調信号の系列を生成する。

その際、図３の変調部１０１は、伝送信号Ｓ（ｉ）の系列を第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列に含め、第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列に、所定ビット数の同期語を含めるようにする。この点が、伝送信号Ｓ（ｉ）と同期語をそれぞれ第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列及び第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列に含めるようにしている変調部８１とは異なる。

図３の変調部１０１は、予め設定された時間間隔でｊ＝１，２，…の順に、ｊが等しい第一変調信号Ｍａ（ｊ）と第二変調信号Ｍｂ（ｊ）とを同時に出力する。

［［変調部１０１の具体例］］
８ビットの伝送信号を第一変調信号に含め、８ビットの同期語を“１０００００００”として第二変調信号の系列に含める例について説明する（図１０参照）。

図３の変調部１０１は、入力された伝送信号の系列のうちの最初の８個の伝送信号であるＳ（１），…，Ｓ（８）に対しては、第一変調信号の系列のうちの最初の８個の変調信号であるＭａ（１），…，Ｍａ（８）と、第二変調信号の系列のうちの最初の８個の変調信号であるＭｂ（１），…，Ｍｂ（８）とを下記の通りに生成して出力する。

図３の変調部１０１は、第一変調信号としてＭａ（１）＝Ｓ（１），Ｍａ（２）＝Ｓ（２），…，Ｍａ（８）＝Ｓ（８）を順に出力する。また、図３の変調部１０１は、８ビットの同期語“１０００００００”に対応する８個の第二変調信号としてＭｂ（１）＝１，Ｍｂ（２）＝０，…，Ｍｂ（８）＝０を順に出力する。各ｊについてＭａ（ｊ）とＭｂ（ｊ）の出力タイミングは同時である。続けて同様に、図３の変調部１０１は、第一変調信号としてＭａ（９）＝Ｓ（９），Ｍａ（１０）＝Ｓ（１０），…，Ｍａ（１６）＝Ｓ（１６）を順に出力する。また、図３の変調部１０１は、８ビットの同期語“１０００００００”に対応する８個の第二変調信号としてＭｂ（９）＝１、Ｍｂ（１０）＝０、…，Ｍｂ（１６）＝０を順に出力する。

図３の変調部１０１は、入力された伝送信号の系列のうちのその後の伝送信号についても、以上と同様に８個の伝送信号に対して８個の第一変調信号と８個の第二変調信号を生成し、伝送信号Ｓ（ｉ）の系列に対応する第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列及び第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列を出力する（図１０参照）。

［第一発光部１０２ａ及び第二発光部１０２ｂ］
第一発光部１０２ａの第一発光信号生成部１０２１ａは第一変調信号Ｍａ（ｊ）に基き電気信号を生成し（ｓ３ａ）、その電気信号により第一発光素子１０２２ａが発光及び消灯する（ｓ５ａ）。第一発光素子１０２２ａの発光及び消灯からなる第一光信号Ｍａ’（ｊ）を可視光通信受信装置１０Ｒに送信する。同様に、第二発光部１０２ｂの第二発光信号生成部１０２１ｂは第二変調信号Ｍｂ（ｊ）に基き電気信号を生成し（ｓ３ｂ）、その電気信号により第二発光素子１０２２ｂが発光及び消灯する（ｓ５ｂ）。第二発光素子１０２２ｂの発光及び消灯からなる第二光信号Ｍｂ’（ｊ）を可視光通信受信装置１０Ｒに送信する。第一発光部１０２ａ及び第二発光部１０２ｂは、従来技術の第一発光部８２ａ及び第二発光部８２ｂと同じ入出力、機能及び具体例であってもよい。

［［第一発光部１０２ａ及び第二発光部１０２ｂの構成］］
図３の第一発光部１０２ａは、第一発光信号生成部１０２１ａと第一発光素子１０２２ａとにより構成される。図３の第二発光部１０２ｂは、第二発光信号生成部１０２１ｂと第二発光素子１０２２ｂとにより構成される。第一発光素子１０２２ａ及び第二発光素子１０２２ｂは、例えば、ＬＥＤである。

［［第一発光部１０２ａ及び第二発光部１０２ｂの入出力］］
図３の第一発光部１０２ａには第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列Ｍａ（１），Ｍａ（２），…が入力され、図３の第一発光部１０２ａからは第一光信号Ｍａ’（ｊ）が出力される。図３の第二発光部１０２ｂには第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列Ｍｂ（１），Ｍｂ（２），…が入力され、図３の第二発光部１０２ｂからは第二光信号Ｍｂ’（ｊ）が出力される。

［［第一発光部１０２ａ及び第二発光部１０２ｂの機能］］
第一発光部１０２ａの第一発光信号生成部１０２１ａは、入力された第一変調信号Ｍａ（ｊ）が１である場合は、時刻ｊτから所定時間Ｕ（Ｕ≦τ）経過した時刻ｊτ＋Ｕまでの間は、第一発光素子１０２２ａに電気信号を与える。入力された第一変調信号Ｍａ（ｊ）が０である場合は、時刻ｊτから時刻（ｊ＋１）τまでの間は、第一発光素子１０２２ａには電気信号を与えない。第一発光素子１０２２ａは、第一発光信号生成部１０２１ａから与えられた電気信号により発光する。これらにより、第一発光部１０２ａから第一光信号が出力される。

第二発光部１０２ｂの第二発光信号生成部１０２１ｂは、入力された第二変調信号Ｍｂ（ｊ）が１である場合は、時刻ｊτから所定時間Ｕ（Ｕ≦τ）経過した時刻ｊτ＋Ｕまでの間は、第二発光素子１０２２ｂに電気信号を与える。入力された第二変調信号Ｍｂ（ｊ）が０である場合は、時刻ｊτから時刻（ｊ＋１）τまでの間は、第二発光素子１０２２ｂには電気信号を与えない。第二発光素子１０２２ｂは、第二発光信号生成部１０２１ｂから与えられた電気信号により発光する。これらにより、第二発光部１０２ｂから第二光信号が出力される。

第一発光部１０２ａと第二発光部１０２ｂは上記の通りに動作するので、例えば、第一変調信号Ｍａ（ｊ）と第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の二つの変調信号が共に１である場合には、第一発光素子１０２２ａと第二発光素子１０２２ｂの二つのＬＥＤは、時刻ｊτに同時に点灯し、時刻ｊτ＋Ｕに同時に消灯することになる。

［第一受光部１０３ａ及び第二受光部１０３ｂ］
第一受光素子１０３２ａは第一光信号Ｍａ’（ｊ）から電気信号を生成し（ｓ７ａ）、第一受信信号生成部１０３１ａはその電気信号から第一受信信号Ｍａ”（ｊ）を生成する（ｓ９ａ）。同様に、第二受光素子１０３２ｂは第二光信号Ｍｂ’（ｊ）から電気信号を生成し（ｓ７ｂ）、第二受信信号生成部１０３１ｂはその電気信号から第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）を生成する（ｓ９ｂ）。第一受光部１０３ａ及び第二受光部１０３ｂは、従来技術の第一受光部８３ａ及び第一受光部８３ｂと、同じ入出力、機能及び具体例であってもよい。

［［第一受光部１０３ａ及び第二受光部１０３ｂの構成］］
図３の第一受光部１０３ａは、第一受光素子１０３２ａと第一受信信号生成部１０３１ａとにより構成される。図３の第二受光部１０３ｂは、第二受光素子１０３２ｂと第二受信信号生成部１０３１ｂとにより構成される。

第一受光素子１０３２ａ及び第二受光素子１０３２ｂは、例えば、フォトディテクタである。

第一受光素子１０３２ａには主として第一発光素子１０２２ａが発した光信号Ｍａ’（ｊ）が到達するように、第二受光素子１０３２ｂには主として第二発光素子１０２２ｂが発した光信号Ｍｂ’（ｊ）が到達するように、それぞれ配置される。非特許文献２に記載されているように、必要に応じてレンズを用いてもよい。

［［第一受光部１０３ａ及び第二受光部１０３ｂの入出力］］
図３の第一受光部１０３ａには、第一発光部１０２ａから出力された第一光信号Ｍａ’（ｊ）が入力される。第一受光部１０３ａからは、第一受信信号Ｍａ”（ｊ）の系列Ｍａ”（１），Ｍａ”（２），…が出力される。図３の第二受光部１０３ｂには、第二発光部１０２ｂから出力された第二光信号Ｍｂ’（ｊ）が入力される。第二受光部１０３ｂからは、第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）の系列Ｍｂ”（１），Ｍｂ”（２），…が出力される。

第一受信信号Ｍａ”（ｊ）及び第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）はそれぞれ１ビットの情報である。

［［第一受光部１０３ａ及び第二受光部１０３ｂの機能］］
第一受光部１０３ａの第一受光素子１０３２ａは、入力された第一光信号Ｍａ’（ｊ）に対応する電気信号を第一受信信号生成部１０３１ａに対して出力する。第二受光部１０３ｂの第二受光素子１０３２ｂは、入力された第二光信号Ｍｂ’（ｊ）に対応する電気信号を第二受信信号生成部１０３１ｂに対して出力する。

第一受信信号生成部１０３１ａは、入力された電気信号の強度を、時間間隔τを単位として計測し、電気信号の電力が予め定めた閾値以上であればＭａ”（ｊ）＝１を第一受信信号として出力し、閾値未満であればＭａ”（ｊ）＝０を第一受信信号として出力する。第二受信信号生成部１０３１ｂは、入力された電気信号の強度を、時間間隔τを単位として計測し、電気信号の電力が予め定めた閾値以上であればＭｂ”（ｊ）＝１を第二受信信号として出力し、閾値未満であればＭｂ”（ｊ）＝０を第二受信信号として出力する。

第一受光素子１０３２ａと第二受光素子１０３２ｂとで同じような性能のものを用いて、第一受光部１０３ａと第二受光部１０３ｂのそれぞれが出力する第一受信信号Ｍａ”（ｊ）と第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）は番号ｊそれぞれについて時間タイミングをほぼ同じにできるので、図５のように同期した信号を出力する。

［復調部１０４］
復調部１０４は、第一受信信号Ｍａ”（ｊ）及び第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）から復調信号Ｘ（ｋ）を生成する（ｓ１１）。復調部１０４は、第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）から同期語を探索して、第一受信信号Ｍａ”（ｊ）及び第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）のフレーム同期を行い、第一受信信号Ｍａ”（ｊ）から復調信号Ｘ（ｋ）を生成する。復調部１０４は、従来技術の復調部８４と同じ入出力であってもよい。ただし、その機能と具体例が従来技術とは異なる。

［［復調部１０４の入出力］］
図３の復調部１０４には、第一受信信号Ｍａ”（ｊ）の系列Ｍａ”（１），Ｍａ”（２），…と第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）の系列Ｍｂ”（１），Ｍｂ”（２），…とが入力される。

図３の復調部１０４からは、復調信号Ｘ（ｋ）の系列Ｘ（１），Ｘ（２），…が出力される。復調信号Ｘ（ｋ）は、１ビットの情報であり、ｋは復調信号の番号を表す整数とする。

［［復調部１０４の機能］］
図３の復調部１０４は、まず、入力された第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）から同期語を探索する。例えば、第二受信信号の系列にＭｂ”（１）＝０，Ｍｂ”（２）＝０，Ｍｂ”（３）＝０，Ｍｂ”（４）＝１，Ｍｂ”（５）＝０，Ｍｂ”（６）＝０，…，Ｍｂ”（１１）＝０と、１が１個（この時刻をτＲとする）の後に０が７個連続して続いたときに、Ｍｂ”（４）〜Ｍｂ”（１１）を同期語とする。そして、この同期語の先頭であるｊ＝４を第一受信信号の系列の先頭として８個の連続したビットに対応した第一受信信号Ｍａ”（４）〜Ｍａ”（１１）を復調信号とする。具体的には、復調部１０４は、Ｘ（１）＝Ｍａ”（４），Ｘ（２）＝Ｍａ”（５），…，Ｘ（８）＝Ｍａ”（１１）を復調信号の系列の最初の８個の復調信号として出力する。

図３の復調部１０４は、続けて、Ｘ（９）＝Ｍａ”（１２），Ｘ（１０）＝Ｍａ”（１３），…，Ｘ（１６）＝Ｍａ”（１９）を復調信号の系列の最初の８個に続く８個の復調信号として出力する。

このようにして、復調部１０４は、復調信号Ｘ（１），Ｘ（２），…，Ｘ（１６）を出力する。

同期語のビット数と内容については、変調部１０１と復調部１０４とで同一となるように予め定めておく。

このようにして途中に遮蔽物等がなければ、Ｓ（１）＝Ｘ（１），Ｓ（２）＝Ｘ（２），…，Ｓ（１６）＝Ｓ（１６）として、所望の信号を可視光通信で伝送することができる。

＜効果＞
従来技術では１６個の伝送信号に対して２４個の第一変調信号（そのうち１６個が同期語であり、８個がデータ）と２４個の第二変調信号（そのうち１６個が同期語であり、８個がデータ）を生成しており、伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量の割合は、１／３である。一方、本実施形態では、８個の伝送信号に対して８個の第一変調信号（データ）と８個の第二変調信号（同期語）を生成しており、伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量の割合は、１／２である。よって、本実施形態は、伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量は多くし、同じ個数の発光素子を用いて伝送できるデータの伝送レートを高める。

なお、従来技術において、伝送可能な情報量に占める同期語の伝送情報量の割合を少なくするために、同期語の長さを短くすることも考えられるが、同期語として通常のデータにはめったに表れないような系列を選択しなければならないのである程度の長さを必要とするので、単純に同期語の長さを短くすることはできない。一方、本実施形態では、同期ＬＥＤを用いるため、そのような問題は生じない。また、従来技術の場合、同期語と同期語の間に存在するデータの情報量を多くすることで、伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量を多くすると、同期語を検出するまでに多くのデータが無駄になるという問題があるのに対し、本実施形態では、同期ＬＥＤを用いるため、同期語と同期語の間にデータが存在しないので、そのような問題は生じない。

＜第二実施形態＞
第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態に係る可視光通信システム１０は、二つの発光素子と二つの受光素子とを用いる。二つの発光素子の内、一方の発光素子をデータのみを含む第一変調信号Ｍａ（ｊ）に基づく第一光信号Ｍａ’（ｊ）を出力するＬＥＤ、つまり、データ送信専用のＬＥＤ（以下「データＬＥＤ」ともいう）とし、他方の発光素子を同期語とデータとを含む第二変調信号Ｍｂ（ｊ）に基づく第二光信号Ｍｂ’（ｊ）を出力するＬＥＤ、つまり、同期語及びデータ送信用のＬＥＤ（以下、少なくとも同期語を送信するという意味で「同期ＬＥＤ」ともいう）とする。同様に、二つの受光素子の内、一方の受光素子をデータ受信専用のフォトディテクタとし、他方の受光素子を同期語及びデータ受信用のフォトディテクタとする。これにより、第一実施形態よりも伝送効率を向上させることができる。つまり、第一実施形態では伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量の割合を１／２以上にすることはできないが、本実施形態ではさらにデータの伝送レートを高めることができる。

［変調部１０１］
変調部１０１は、伝送信号Ｓ（ｉ）と同期語とを用いて、第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列に伝送信号Ｓ（ｉ）の系列のみ含まれるように第一変調信号Ｍａ（ｊ）を生成し、第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列の一部に同期語が含まれ、残りの部分に伝送信号Ｓ（ｉ’）の系列が含まれるように第二変調信号Ｍｂ（ｊ）を生成する。ただし、ｉ’は伝送信号の番号を表す整数とし、ｉ≠ｉ’とする。

第一実施形態の変調部１０１とその入出力は同じであるが、その機能と具体例が異なる。

［［変調部１０１の機能］］
図３の変調部１０１は、入力された伝送信号Ｓ（ｉ）の系列と変調部１０１内に予め記憶された所定ビット数の同期語とから、第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列Ｍａ（１），Ｍａ（２），…と第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列Ｍｂ（１），Ｍｂ（２），…の二つの変調信号の系列を生成する。

その際、図３の変調部１０１は、伝送信号Ｓ（ｉ）の系列の一部の伝送信号を第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列に含め、第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列に、所定ビット数の同期語と伝送信号Ｓ（ｉ）の系列の上記以外の伝送信号Ｓ（ｉ’）の系列を含めるようにする。

図３の変調部１０１は、予め設定された時間間隔でｊ＝１，２，…の順に、ｊが等しい第一変調信号Ｍａ（ｊ）及び第二変調信号Ｍｂ（ｊ）を同時に出力する。

［［変調部１０１の具体例］］
１６ビットの伝送信号を第一変調信号に含め、１６ビットの同期語を“１０００００００１０００００００”として第二変調信号の系列に含める例について説明する。

図３の変調部１０１は、入力された伝送信号の系列のうちの最初の１６個の伝送信号であるＳ（１），…，Ｓ（１６）に対しては、第一変調信号の系列のうちの最初の１６個の変調信号であるＭａ（１），…，Ｍａ（１６）と、第二変調信号の系列のうちの最初の１６個の変調信号であるＭｂ（１），…，Ｍｂ（１６）とを下記の通りに生成して出力する。

図３の変調部１０１は、第一変調信号としてＭａ（１）＝Ｓ（１），Ｍａ（２）＝Ｓ（２），…，Ｍａ（１６）＝Ｓ（１６）を順に出力する。また、図３の変調部１０１は、１６ビットの同期語“１０００００００１０００００００”に対応する１６個の第二変調信号として、Ｍｂ（１）＝１，Ｍｂ（２）＝０，…，Ｍｂ（８）＝０，Ｍｂ（９）＝１，Ｍｂ（１０）＝０，…，Ｍｂ（１６）＝０を順に出力する。各ｊについてＭａ（ｊ）とＭｂ（ｊ）の出力タイミングは同時である。続けて、図３の変調部１０１は、第一変調信号としてＭａ（１７）＝Ｓ（１７），Ｍａ（１８）＝Ｓ（１８），…，Ｍａ（２４）＝Ｓ（２４）を順に出力する。また、図３の変調部１０１は、第二変調信号として同期語ではなくデータであるＭｂ（１７）＝Ｓ（２５），Ｍｂ（１８）＝Ｓ（２６），…，Ｍｂ（２４）＝Ｓ（３２）を順に出力する。

図３の変調部１０１は、入力された伝送信号の系列のうちのその後の伝送信号についても、以上と同様に３２個の伝送信号に対して２４個の第一変調信号と２４個の第二変調信号（そのうち１６個が同期語であり、８個がデータ）を生成し、伝送信号Ｓ（ｉ）の系列に対応する第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列及び第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列を出力する（図１１参照）。

第一発光部１０２ａ、第二発光部１０２ｂ、第一受光部１０３ａ及び第二受光部１０３ｂは、第一実施形態と同様の構成、入出力、機能である。

［復調部１０４］
復調部１０４は、第一受信信号Ｍａ”（ｊ）及び第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）から復調信号Ｘ（ｋ）を生成する。復調部１０４は、第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）から同期語を探索して、第一受信信号Ｍａ”（ｊ）及び第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）のフレーム同期を行い、第一受信信号Ｍａ”（ｊ）と第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）とから復調信号Ｘ（ｋ）を生成する。

第一実施形態の復調部１０４とその入出力は同じであるが、その機能と具体例が異なる。

［［復調部１０４の機能］］
図３の復調部１０４は、まず、入力された第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）から同期語を探索する。例えば、第二受信信号の系列にＭｂ”（１）＝０，Ｍｂ”（２）＝０，Ｍｂ”（３）＝０，Ｍｂ”（４）＝１，Ｍｂ”（５）＝０，Ｍｂ”（６）＝０，…，Ｍｂ”（１１）＝０，Ｍｂ”（１２）＝１，Ｍｂ”（１３）＝０，Ｍｂ”（１４）＝０，…，Ｍｂ”（１９）＝０と、１が１個（この時刻をτＲとする）の後に０が７個連続して続き、またその後に１が１個の後に０が７個連続して続いたときに、Ｍｂ”（４）〜Ｍｂ”（１９）を同期語とする。そして、この同期語の先頭であるｊ＝４を第一受信信号の系列の先頭として２４個の連続したビットに対応した第一受信信号Ｍａ”（４）〜Ｍａ”（２７）を復調信号とする。具体的には、復調部１０４は、Ｘ（１）＝Ｍａ”（４），Ｘ（２）＝Ｍａ”（５），…，Ｘ（２４）＝Ｍａ”（２７）を復調信号の系列の最初の２４個の復調信号として出力する。

図３の復調部１０４は続けて、第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）の系列の同期語に続く８個の第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）を復調信号の系列の最初の２４個に続く８個の復調信号として出力する。つまり、Ｘ（２５）＝Ｍｂ”（２０），Ｘ（２６）＝Ｍｂ”（２１），…，Ｘ（３２）＝Ｍｂ”（２７）とする。

このようにして、復調部１０４は復調信号Ｘ（１），Ｘ（２），…，Ｘ（３２）を出力する。

同期語のビット数と内容、同期語に続く受信信号（データ）のビット数については、変調部１０１と復調部１０４とで同一となるように予め定めておく。

このようにして途中に遮蔽物等がなければ、Ｓ（１）＝Ｘ（１），Ｓ（２）＝Ｘ（２），…，Ｓ（３２）＝Ｘ（３２）として、所望の信号を可視光通信で伝送することができる。

＜効果＞
従来技術では１６個の伝送信号に対して２４個の第一変調信号（そのうち１６個が同期語であり、８個がデータ）と２４個の第二変調信号（そのうち１６個が同期語であり、８個がデータ）を生成しており、伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量の割合は、１／３である。一方、本実施形態では、３２個の伝送信号に対して２４個の第一変調信号（データ）と２４個の第二変調信号（そのうち１６個が同期語で８個がデータ）を生成しており、伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量の割合は、２／３である。よって、本実施形態は、従来技術よりも、伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量は多くし、同じ個数の発光素子を用いて伝送できるデータの伝送レートを高める。また、第二変調信号に含まれるデータの分だけ第一実施形態よりもデータの伝送レートを高めることができる。

なお、従来技術において、同期語の長さを短くし、同期語と同期語の間に存在するデータの情報量を多くすることで、伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量を多くすることで、伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量の割合を高めることも考えられるが、本実施形態であれば、データＬＥＤで同期語を送信しない分、伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量の割合を高めることができる。

＜変形例＞
第二実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本変形例に係る可視光通信システム１０は、二つの発光素子と二つの受光素子とを用いる。二つの発光素子の内、一方の発光素子をデータのみを含む第一変調信号Ｍａ（ｊ）に基づく第一光信号Ｍａ’（ｊ）を出力するＬＥＤ、つまり、データ送信専用のＬＥＤ（以下「データＬＥＤ」ともいう）とし、他方の発光素子を同期語と補助データとを含む第二変調信号Ｍｂ（ｊ）に基づく第二光信号Ｍｂ’（ｊ）を出力するＬＥＤ、つまり、同期語及び補助データ送信用のＬＥＤ（以下、少なくとも同期語を送信するという意味で「同期ＬＥＤ」ともいう）とする。同様に、二つの受光素子の内、一方の受光素子をデータ受信専用のフォトディテクタとし、他方の受光素子を同期語及び補助データ受信用のフォトディテクタとする。なお、補助データとは、訂正符号やダウンサンプルした系列や符号化ビットストリーム等である。

第二変調信号Ｍｂ（ｊ）にデータではなく補助データが含まれる点が第二実施形態とは異なる。これにより、第一実施形態と同様のデータの伝送レートを実現しつつ、補助データも伝送することができ、伝送効率を向上させることができる。

［変調部１０１］
第二実施形態の変調部１０１とその入出力は同じであるが、その機能と具体例が異なる。

［［変調部１０１の機能］］
図３の変調部１０１は、入力された伝送信号Ｓ（ｉ）の系列と変調部１０１内に予め記憶された所定ビット数の同期語とから、第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列Ｍａ（１），Ｍａ（２），…と第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列Ｍｂ（１），Ｍｂ（２），…の二つの変調信号の系列を生成する。

その際、図３の変調部１０１は、伝送信号Ｓ（ｉ）の系列を第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列に含め、第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列に、所定ビット数の同期語と補助データの系列を含めるようにする。

図３の変調部１０１は、予め設定された時間間隔でｊ＝１，２，…の順に、ｊが等しい第一変調信号Ｍａ（ｊ）及び第二変調信号Ｍｂ（ｊ）を同時に出力する。

［［変調部１０１の具体例］］
１６ビットの伝送信号を第一変調信号に含め、１６ビットの同期語を“１０００００００１０００００００”として第二変調信号の系列に含める例について説明する（図１２参照）。

図３の変調部１０１は、入力された伝送信号の系列のうちの最初の１６個の伝送信号であるＳ（１），…，Ｓ（１６）に対しては、第一変調信号の系列のうちの最初の１６個の変調信号であるＭａ（１），…，Ｍａ（１６）と、第二変調信号の系列のうちの最初の１６個の変調信号であるＭｂ（１），…，Ｍｂ（１６）とを下記の通りに生成して出力する。

図３の変調部１０１は、第一変調信号としてＭａ（１）＝Ｓ（１），Ｍａ（２）＝Ｓ（２），…，Ｍａ（１６）＝Ｓ（１６）を順に出力する。また、図３の変調部１０１は、１６ビットの同期語“１０００００００１０００００００”に対応する１６個の第二変調信号としてＭｂ（１）＝１，Ｍｂ（２）＝０，…，Ｍｂ（８）＝０，Ｍｂ（９）＝１，Ｍｂ（１０）＝０，…，Ｍｂ（１６）＝０を順に出力する。各ｊについてＭａ（ｊ）とＭｂ（ｊ）の出力タイミングは同時である。続けて、図３の変調部１０１は、第一変調信号としてＭａ（１７）＝Ｓ（１７），Ｍａ（１８）＝Ｓ（１８），…，Ｍａ（２４）＝Ｓ（２４）を順に出力する。また、図３の変調部１０１は、第二変調信号として同期語ではなく補助データであるＭｂ（１７）＝（Ｓ（１）＾Ｓ（２）），Ｍｂ（１８）＝（Ｓ（３）＾Ｓ（４）），…，Ｍｂ（２４）＝（Ｓ（１５）＾Ｓ（１６））を順に出力する。ここで＾は排他的論理和（ＸＯＲ）を表す。

図３の変調部１０１は、入力された伝送信号の系列のうちのその後の伝送信号についても、以上と同様に２４個の伝送信号に対して２４個の第一変調信号と２４個の第二変調信号（そのうち１６個が同期語で８個が補助データ）を生成し、伝送信号Ｓ（ｉ）の系列に対応する第一変調信号Ｍａ（ｊ）の系列及び第二変調信号Ｍｂ（ｊ）の系列を出力する（図１２参照）。

第一発光部１０２ａ、第二発光部１０２ｂ、第一受光部１０３ａ及び第二受光部１０３ｂは、第二実施形態と同様の構成、入出力、機能である。

［復調部１０４］
第二実施形態の復調部１０４とその入出力は同じであるが、その機能と具体例が異なる。

［［復調部１０４の機能］］
図３の復調部１０４は、まず、入力された第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）から同期語を探索する。例えば、第二受信信号の系列にＭｂ”（１）＝０，Ｍｂ”（２）＝０，Ｍｂ”（３）＝０，Ｍｂ”（４）＝１，Ｍｂ”（５）＝０，Ｍｂ”（６）＝０，…，Ｍｂ”（１１）＝０，Ｍｂ”（１２）＝１，Ｍｂ”（１３）＝０，Ｍｂ”（１４）＝０，…，Ｍｂ”（１９）＝０と、１が１個（この時刻をτＲとする）の後に０が７個連続して続き、またその後に１が１個の後に０が７個連続して続いたときに、Ｍｂ”（４）〜Ｍｂ”（１９）を同期語とする。そして、この同期語の先頭であるｊ＝４を第一受信信号の系列の先頭として２４個の連続したビットに対応した第一受信信号Ｍａ”（４）〜Ｍａ”（２７）を復調信号とする。具体的には、復調部１０４は、Ｘ（１）＝Ｍａ”（４），Ｘ（２）＝Ｍａ”（５），…，Ｘ（２４）＝Ｍａ”（２７）を復調信号の系列の最初の２４個の復調信号として出力する。

図３の復調部１０４は続けて、第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）の系列の同期語に続く８個の第二受信信号Ｍｂ”（ｊ）を復調信号の系列Ｘ（１），…Ｘ（１６）と照らし合わせて誤りがあるかどうかを出力する。つまり、（Ｓ（１）＾Ｓ（２））＝Ｍｂ”（２０），（Ｓ（３）＾Ｓ（４））＝Ｍｂ”（２１），…，（Ｓ（１５）＾Ｓ（１６））＝Ｍｂ”（２７）が成り立つか否かを判定し、成り立つ場合には誤りがないことを表す信号を出力し、成り立たない場合には誤りがあることを表す信号を出力する。

このようにして、復調部１０４は、復調信号Ｘ（１），Ｘ（２），…，Ｘ（２４）を出力する。

同期語のビット数と内容、同期語に続く受信信号（補助データ）のビット数については、変調部１０１と復調部１０４とで同一となるように予め定めておく。

このようにして途中に遮蔽物等がなければ、Ｓ（１）＝Ｘ（１），Ｓ（２）＝Ｘ（２），…，Ｓ（２４）＝Ｓ（２４）として、所望の信号を可視光通信で伝送することができる。

＜効果＞
このような構成により、第一実施形態と同様のデータの伝送レートを実現しつつ、補助データも伝送することができ、伝送効率を向上させることができる。なお、補助データとしては、ＸＯＲに限らず、ＣＲＣやチェックサム等なんらかの訂正符号やダウンサンプルした系列や符号化ビットストリーム等所望のデータを用いることができる。

＜第三実施形態＞
上記の第一実施形態から第二実施形態の説明では２ｃｈ（ＬＥＤが２個）の場合の例を示したが、より多くのＬＥＤを用いた可視光通信送信装置を使って伝送してもよい。本実施形態に係る可視光通信システム１０は、Ｍ個のＬＥＤとＭ個のフォトディテクタとを用い、Ｎ個のＬＥＤをデータＬＥＤとし、（Ｍ−Ｎ）個のＬＥＤを同期ＬＥＤとして用いる。Ｍは３以上の整数であり、Ｎは１以上（Ｍ−１）以下の整数である。なお、同期ＬＥＤは、第一実施形態のように同期語送信専用のＬＥＤであってもよいし、第二実施形態やその変形例のように同期語及びデータや補助データ送信用のＬＥＤであってもよい。

変調部１０１は、伝送信号Ｓ（ｉ）と同期語とを用いて、（Ｍ−Ｎ）個の変調信号に少なくとも同期語が含まれ、Ｎ個の変調信号に伝送信号のみが含まれるように、Ｍ個の変調信号を生成する。

Ｍ＝４（４ｃｈ）の場合の外観図を図１３に、模式図を図１４に示す。同期ＬＥＤは一つに限らず、同期ＬＥＤを複数有して、受信側で複数の受信信号から同期語を探索できるようにしてもよい。Ｎ＝２の例を図１３Ｂに、Ｎ＝３の例を図１３Ｃに示す。

図１３Ｂの構成とすれば、何れかの発光部から受光部への経路に障害物が生じて受光部が受信信号を出力できなくなった場合でも、復調部１０４で同期語を得られる可能性を高め、受信側で復調信号を得られなくなる可能性を低くすることが可能となる。

図１３Ｃの構成とすれば、伝送可能な情報量を増加させ、伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量の割合を増加させることができる。

図１３Ａの場合には、データＬＥＤと同期ＬＥＤが分かれているわけではないので、従来技術の方法で四つＬＥＤ（第一発光素子８２２ａ、第二発光素子８２２ｂ、第三発光素子８２２ｃ及び第四発光素子８２２ｄ）を用いているだけである。

図１３Ｂの場合は、データＬＥＤ（第一発光素子１０２２ａ及び第四発光素子１０２２ｄ）と同期ＬＥＤ（第二発光素子１０２２ｂ及び第三発光素子１０２２ｃ）が２個ずつあるので、第一実施形態のデータＬＥＤと同期ＬＥＤによる組が２組あると考えればよい。

図１３Ｃの場合は、三つのデータＬＥＤ（第一発光素子１０２２ａ、第二発光素子１０２２ｂ及び第三発光素子１０２２ｃ）と一つの同期ＬＥＤ（第四発光素子１０２２ｄ）とがあり、データＬＥＤが同期ＬＥＤより多い構成となる。データＬＥＤが、第一実施形態と第二実施形態の変調信号や、発光信号生成部、発光部に対応して複数あり、データを伝送する機能が多いものとなる。

可視光通信受信装置１０Ｒは、発光部に対応する４個の第一〜第四受光部１０３ａ〜１０３ｄを有し、復調部１０４は、４個の第一〜第四受信信号Ｍａ”（ｊ）〜Ｍｄ”（ｊ）から復調信号Ｘ（ｋ）を生成する。復調部１０４は、同期語を含む受信信号から同期語を探索して、Ｍ個の受信信号のフレーム同期を行い、データを含む受信信号から復調信号Ｘ（ｋ）を生成する。

＜効果＞
このような構成により、第一、第二実施形態、その変形例と同様の効果を得ることができる。

なお、従来技術では、伝送可能な情報量を増加させても（チャネル数を増やしても）、伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量の割合は増加させることはできなかったが、本実施形態の図１３Ｃのような構成（同期ＬＥＤよりもデータＬＥＤを多く設ける構成）であれば、伝送可能な情報量を増加させ、伝送可能な情報量に占めるデータの伝送情報量の割合を増加させることは容易である。

なお、データＬＥＤと同期ＬＥＤの組合せによりデータを伝送する機能の数を増やすことのメリット（伝送レートの向上）とデメリット（同期語が隠れてしまった場合のリスク）、及び同期語を増やすことのメリット（ＬＥＤが隠れた時のロバスト性）とデメリット（伝送レートが低下）のトレードオフがあるので、所望のセッティングを施せばよい。

＜第四実施形態＞
発光信号生成部と発光素子（本実施形態ではＬＥＤ）による遅延が同一となるように設計した複数の発光部を用いる。一つの基板上にこれまでの実施形態の複数の発光素子を配置すれば、変調部１０１から同時刻に出力された複数の変調信号に対応する複数の光信号が発せられる時間差がほとんど発生しない。すなわち、可視光通信送信装置が発する光信号の同期がずれることはほとんど考えられない。また、ＬＥＤ間の距離も短いので、一つの受光部が一つの光信号を受信できるように可視光通信受信装置を配置すれば、他の受光部が他の光信号を受信できるようにすることも容易となるため、受光部が同期ＬＥＤの信号を見失う可能性も低い。

＜第五実施形態＞
本実施形態では、複数のＬＥＤを二つの基板上に配置してもよい。例えば、図１５に示すように、第一実施形態から第三実施形態のデータＬＥＤと同期ＬＥＤとを二つの基板の何れかに配置して用いてもよい。例えば、第三実施形態で示した四つのＬＥＤを用いて通信する場合に、二つの基板を用い、基板１０５１にはデータＬＥＤ（第一発光素子１０２２ａ及び第二発光素子１０２２ｂ）のみを配置し、基板１０５２にはデータＬＥＤ（第三発光素子１０２２ｃ）と同期ＬＥＤ（第四発光素子１０２２ｄ）を配置してもよい。可視光通信受信装置１０Ｒでは、基板１０５２の同期ＬＥＤ（第四発光素子１０２２ｄ）からの光信号Ｍｄ’（ｊ）により同期をとることができるので、基板１０５１は図１６のようにデータＬＥＤ（第一発光素子１０２２ａ及び第二発光素子１０２２ｂ）のみを用いることで第三実施形態の図１３Ｃと同様の伝送レートを実現することができる。この場合は基板１０５１上のＬＥＤ（第一発光素子１０２２ａ及び第二発光素子１０２２ｂ）が発する第一及び第二光信号Ｍａ’（ｊ）及びＭｂ’（ｊ）と基板１０５２上のＬＥＤ（第三発光素子１０２２ｃ及び第四発光素子１０２２ｄ）が発する第三及び第四光信号Ｍｃ’（ｊ）及びＭｄ’（ｊ）の発光タイミングの同期をとるために、基板１０５１と基板１０５２をつなぐ接続線１０６が必要である。

つまり第三実施形態のように、基板１０５１が第一及び第二光信号Ｍａ’（ｊ）及びＭｂ’（ｊ）を受け持ち、基板１０５２が第三及び第四光信号Ｍｃ’（ｊ）及びＭｄ’（ｊ）を受け持てばよい。

もちろん一つの基板に配置するＬＥＤの数は二つに限定されず、複数個配置してもよい。

＜第六実施形態＞
図１７Ａに示すように、Ｐ個の基板の場合でも（ただし、Ｐは３以上の整数）、２個の基板の場合と同様に、ある基板ｐ（１≦ｐ≦Ｐ）に同期ＬＥＤを用いれば、同期を得ながら伝送レートを向上させることができる。また同期ＬＥＤを配置する基板は図１７Ｂのように複数個あってもよい。つまり、Ｐ個の基板にはそれぞれ一つ以上のＬＥＤが配置され、Ｐ個の基板の内、Ｐ’個の基板上には同期ＬＥＤが配置され（ただし、１≦Ｐ’＜Ｐ）、同期ＬＥＤが配置されていない（Ｐ−Ｐ’）個の基板上にはデータＬＥＤのみが配置される構成としてもよい。このような構成により、伝送レートを向上させることができる。

データＬＥＤは第一実施形態、第二実施形態又はその変形例のデータＬＥＤと同様の機能を持ち、同期ＬＥＤは第一実施形態、第二実施形態又はその変形例の同期ＬＥＤと同様の機能を持てばよい。

同期ＬＥＤが発する光信号を可視光通信受信装置で受信できないように光信号が遮断されてしまうと、可視光通信受信装置で同期語を探索できずに復調信号が得られなくなってしまう。すなわち、同期ＬＥＤが可視光通信受信装置の受光部から見て同期ＬＥＤが隠れてしまうと、データが送れなくなってしまう。このため、１個おきや２個おき等の任意の間隔の基板に同期ＬＥＤを配置してもよい。
＜その他の変形例＞
本発明は上記の実施形態及び変形例に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、８サンプルを一つのまとまりとして説明してきたが任意のＶサンプルごとに処理してもよい。ただし、Ｖは、１以上の整数である。またデータはＰＣＭ（Pulse Code Modulation）に限らず、対数圧伸されたμ則又はＡ則（若しくはＩＴＵ−ＴＧ．７１１）や圧縮されたビットストリーム（例えば、ＡＡＣやＭＰＥＧ Ｓｕｒｒｏｕｎｄ）でも構わない。

また、例えば、上記実施形態では、受光素子としてフォトディテクタを想定していたが、イメージセンサや高速カメラ等を用いてもよい。この場合、発光素子に対応する個数の受光素子を必要とせず、一つ又は複数のイメージセンサや高速カメラ等によって得られたイメージデータ等に基づき処理を行う。なお、複数の光信号が、イメージデータ内に画素値として含まれることとなる。この場合は、可視光通信受信装置は、イメージセンサや高速カメラ等を含まない構成、すなわち、受信信号生成部と復調部とから構成してもよい。受信信号生成部は、イメージセンサや高速カメラ等によって得られたイメージデータの画素値から複数の受信信号を生成し、復調部は、上記と同様の処理を行う。なお、イメージセンサや高速カメラ等の個数は一つに限られない。複数のイメージセンサや高速カメラ等を用いる場合は、受信信号生成部は、複数のイメージデータの画素値から可視光通信送信装置が出力した光信号に対応する複数の受信信号を生成する。

また、上記実施形態では、発光素子としてＬＥＤを想定していたが、プロジェクタ等を用いてもよい。この場合、複数の発光素子を必要とせず、一つ又は複数のプロジェクタを用いる。この場合は、可視光通信送信装置は、プロジェクタ等を含まない構成、すなわち、変調部と発光信号生成部とから構成してもよい。変調部は上記と同様の処理を行い、発光信号生成部は複数の変調信号に基づき、それぞれ発光及び消灯する複数の光信号に対応する発光信号を生成し、生成した発光信号をプロジェクタに出力する。なお、この場合、発光信号は、プロジェクタにより投影される画像データや映像データ等からなる電気信号である。プロジェクタは、入力された発光信号（画像データ等）をスクリーン等に投影する。なお、投影された画像中に光信号が含まれることとなる。プロジェクタは一つであっても複数個であってもよい。一つのプロジェクタを用いる場合は、発光信号生成部は全ての光信号を含む画像データ等を生成し、プロジェクタはその画像データ等を投影することで光信号を出力する。二つのプロジェクタを用いる場合は、例えば、発光信号生成部は一部の光信号を含む画像データ等を生成し、第一のプロジェクタに出力し、第一のプロジェクタは入力された発光信号（画像データ等）をスクリーン等に投影する。発光信号生成部は残りの光信号を含む画像データ等を生成し、第二のプロジェクタに出力し、第二のプロジェクタは入力された発光信号（画像データ等）をスクリーン等に投影する。

また、ここまでは可視光を対象に説明を行ってきたが、可視光の周辺帯域の電磁波を用いてもよい。例えば、テレビのリモコンなどで使われている赤外光を用いても上記実施形態を実施することができる。赤外光を用いる場合は、発光素子として入力された電気信号に対応する赤外光を発光する素子を用い、受光素子として受光した赤外光に対応する電気信号を出力する素子を用い、その他は上記実施形態で説明した構成とすればよい。

また、例えば、上述の各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

＜プログラム及び記録媒体＞
上述した可視光通信送信装置及び可視光通信受信装置は、コンピュータにより機能させることもできる。液晶ディスプレイ等による表示装置を備えたコンピュータであれば、表示装置の画面を複数の範囲に区分し、それぞれの範囲を発光素子として機能させることで、発光素子を備えた可視光通信送信装置として機能させることができる。また、カメラを備えたコンピュータであれば、受光素子を備えた可視光通信受信装置として機能させることができる。また、表示装置とカメラの双方を備えたコンピュータであれば、発光素子を備えた可視光通信送信装置と受光素子を備えた可視光通信受信装置として同時に機能させることも可能である。この場合は、コンピュータは、コンピュータ外にある可視光通信送信装置に対向する可視光通信受信装置、及び、コンピュータ外にある可視光通信受信装置に対向する可視光通信送信装置として機能する。

コンピュータを可視光通信送信装置又は／及び可視光通信受信装置として機能させる場合はコンピュータに、目的とする装置（各種実施形態で図に示した機能構成を持つ装置）として機能させるためのプログラム、又はその処理手順（各実施形態で示したもの）の各過程をコンピュータに実行させるためのプログラムを、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、半導体記憶装置などの記録媒体から、あるいは通信回線を介してそのコンピュータ内にダウンロードし、そのプログラムを実行させればよい。

１０ 可視光通信システム
１０Ｒ 可視光通信受信装置
１０Ｓ 可視光通信送信装置
１０１ 変調部
１０２ａ 第一発光部
１０２ｂ 第二発光部
１０３ａ 第一受光部
１０３ｂ 第二受光部
１０４ 復調部
１０２１ａ 第一発光信号生成部
１０２１ｂ 第二発光信号生成部
１０２２ａ 第一発光素子
１０２２ｂ 第二発光素子
１０２２ｃ 第三発光素子
１０２２ｄ 第四発光素子
１０３１ａ 第一受信信号生成部
１０３１ｂ 第二受信信号生成部
１０３２ａ 第一受光素子
１０３２ｂ 第二受光素子

Claims (8)

1. 可視光通信において伝送信号を送信する可視光通信送信装置であって、
   Ｍは２以上の整数であり、Ｎは１以上（Ｍ−１）以下の整数であり、伝送信号と同期語とを用いて、（Ｍ−Ｎ）個の変調信号の少なくとも一部に同期語が含まれ、Ｎ個の変調信号に前記伝送信号のみが含まれるように、Ｍ個の変調信号を生成する変調部と、
   （Ｍ−Ｎ）個の前記変調信号に基づき、それぞれ発光及び消灯する（Ｍ−Ｎ）個の同期語送信用発光素子と、
   Ｎ個の前記変調信号に基づき、それぞれ発光及び消灯するＮ個のデータ送信専用発光素子とを含む、
   可視光通信送信装置。
2. 請求項１記載の可視光通信送信装置であって、
   複数の基板が接続され、各前記基板には一つ以上の前記発光素子が配置され、少なくとも一つの前記基板上には前記同期語送信用発光素子が配置され、それ以外の少なくとも一つの前記基板上には前記データ送信専用発光素子のみが配置される、
   可視光通信送信装置。
3. 可視光通信において光信号を受信する可視光通信受信装置であって、
   Ｍは２以上の整数であり、Ｍ個の前記光信号からそれぞれＭ個の電気信号を生成する受光素子と、
   Ｍ個の前記電気信号からそれぞれ生成されるＭ個の受信信号から復調信号を生成する復調部とを含み、
   Ｎは１以上（Ｍ−１）以下の整数であり、Ｍ個の前記電気信号の内、Ｎ個の電気信号はデータに対応し、（Ｍ−Ｎ）個の電気信号は同期語に対応するものとし、前記復調部は、（Ｍ−Ｎ）個の同期語に対応する電気信号からそれぞれ生成される（Ｍ−Ｎ）個の前記受信信号の少なくとも一つ以上から同期語を探索して、Ｍ個の前記電気信号からそれぞれ生成されるＭ個の受信信号のフレーム同期を行い、少なくともＮ個のデータに対応する電気信号からそれぞれ生成されるＮ個の前記受信信号から前記復調信号を生成する、
   可視光通信受信装置。
4. 可視光通信において伝送信号を送信するための可視光通信送信装置であって、
   Ｍは２以上の整数であり、Ｎは１以上（Ｍ−１）以下の整数であり、伝送信号と同期語とを用いて、（Ｍ−Ｎ）個の変調信号の少なくとも一部に同期語が含まれ、Ｎ個の変調信号に前記伝送信号のみが含まれるように、Ｍ個の変調信号を生成する変調部と、
   Ｍ個の前記変調信号に基づき、それぞれ発光及び消灯するＭ個の光信号に対応する電気信号を生成する発光信号生成部とを含む、
   可視光通信送信装置。
5. 可視光通信において光信号を受信するための可視光通信受信装置であって、
   Ｍは２以上の整数であり、Ｍ個の前記光信号それぞれに対応するＭ個の受信信号を生成する受信信号生成部と、
   Ｍ個の前記受信信号から復調信号を生成する復調部とを含み、
   Ｎは１以上（Ｍ−１）以下の整数であり、Ｍ個の前記受信信号の内、Ｎ個の受信信号はデータに対応し、（Ｍ−Ｎ）個の受信信号は同期語に対応するものとし、前記復調部は、（Ｍ−Ｎ）個の同期語に対応する前記受信信号の少なくとも一つ以上から同期語を探索して、Ｍ個の前記受信信号のフレーム同期を行い、少なくともＮ個のデータに対応する前記受信信号から前記復調信号を生成する、
   可視光通信受信装置。
6. 可視光通信において伝送信号を送信するための可視光通信送信方法であって、
   Ｍは２以上の整数であり、Ｎは１以上（Ｍ−１）以下の整数であり、伝送信号と同期語とを用いて、（Ｍ−Ｎ）個の変調信号の少なくとも一部に同期語が含まれ、Ｎ個の変調信号に前記伝送信号のみが含まれるように、Ｍ個の変調信号を生成する変調ステップと、
   Ｍ個の前記変調信号に基づき、それぞれ発光及び消灯するＭ個の光信号に対応する電気信号を生成する発光信号生成ステップとを含む、
   可視光通信送信方法。
7. 可視光通信において光信号を受信するための可視光通信受信方法であって、
   Ｍは２以上の整数であり、Ｍ個の前記光信号それぞれに対応するＭ個の受信信号を生成する受光信号生成ステップと、
   Ｍ個の前記受信信号から復調信号を生成する復調ステップとを含み、
   Ｎは１以上（Ｍ−１）以下の整数であり、Ｍ個の前記受信信号の内、Ｎ個の受信信号はデータに対応し、（Ｍ−Ｎ）個の受信信号は同期語に対応するものとし、前記復調ステップにおいて、（Ｍ−Ｎ）個の同期語に対応する前記受信信号の少なくとも一つ以上から同期語を探索して、Ｍ個の前記受信信号のフレーム同期を行い、少なくともＮ個のデータに対応する前記受信信号から前記復調信号を生成する、
   可視光通信受信方法。
8. 請求項１若しくは請求項２若しくは請求項４記載の可視光通信送信装置、又は／及び、請求項３若しくは請求項５記載の可視光通信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。

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