JP2017511034A - 符号化光の休止期間を用いたシグナリング - Google Patents

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Abstract

本発明は、符号化光システムのための情報符号化器、復号器、信号、並びに情報を符号化及び復号する方法に関する。本発明は、とりわけ可視光通信用のシステム内でメッセージｍｓｇ１，．．．，ｍｓｇ６を送受信するための方法を提供することを目的とし、メッセージは複数のソースシンボルを含み、伝送するための方法は、光源の出力を変調するためのチャネルシンボル上にメッセージのソースシンボルをマッピングすることによって変調信号を生成するステップであって、メッセージは連続したチャネルシンボルの複数のパケットｄ１，．．．，ｄ３へと区分化され、各対の隣接するパケットの間に休止期間ｉ１，．．．，ｉ５が置かれ、メッセージに関する情報をシグナリングするために休止期間の持続時間が変えられる、ステップと、メッセージを少なくとも所定の回数伝送するために変調信号に基づいて光源の出力を変調するステップとを含む。

Description

本発明は、可視光通信用のシステム内でメッセージを伝送する方法、可視光通信用のシステム内でメッセージを受信する方法、可視光通信用のシステム内でメッセージを符号化するための情報符号化器、可視光通信用のシステム内でメッセージを復号するための情報復号器、変調符号化光信号、通信ネットワークからダウンロード可能であり、且つ／又はコンピュータ可読媒体及び／若しくはマイクロプロセッサ実行可能媒体上に記憶される、可視光通信用のシステム内でメッセージを伝送する方法を実施するコンピュータプログラム製品、並びに通信ネットワークからダウンロード可能であり、且つ／又はコンピュータ可読媒体及び／若しくはマイクロプロセッサ実行可能媒体上に記憶される、可視光通信用のシステム内でメッセージを受信する方法を実施するためのコンピュータプログラム製品に関する。
個々に制御可能なますます多くの光源、照明装置、照明器具、照明機構等で構成される高度なレンダリング機能を有する一体型照明設備の出現は、専門家及び消費者の両方の市場向けの変わりつつある照明システムと見なされ得る。このシステムは、全照明インフラのレンダリング機能を存分に活用することができる直感的制御に対する要求を引き起こす。光源、照明装置、照明器具、照明機構等を制御するための幾つかの手法が提案されている。
光源を選択し、高度に制御するための光学的自由空間通信、即ち可視光（ＶＬ：visible light）通信は過去に提案されており、符号化光（ＣＬ：coded light）と呼ばれる。概して、符号化光は光源の高度な制御を可能にするために提案されている。符号化光は、光源の光出力中にデータ、とりわけ不可視の識別情報を埋め込むことに基づく。従って符号化光は、可視光源の光出力中にデータ及び／又は識別情報を埋め込むこととして定義され得、埋め込まれるデータ及び／又は識別情報は、好ましくは光源の主要な照明機能に影響を及ぼさない。従って、データ及び／又は識別情報に関する放射光の如何なる変調も人間に実質的に見えないものとする。このことは、ネットワーク化された照明システムの対話型シーン設定、コミッショニング、再コミッショニング等の応用を可能にする。符号化光は、符号化照明システム内の１つ又は複数の光源が符号化光を放ち、それにより受信機に情報を伝達するように構成される通信の応用に使用され得る。
例えば国際公開第２０１３１０８１６７Ａ１号で開示されているように、最近では様々な応用において符号化光を検出するために、専門的な装置を使用することから、より普及したスマートフォンを使用することに関心が移っている。
付属の実施形態の本発明者らは、日常生活に符号化光を採用できるようにするために、スマートフォン等の多く製造される装置が光源上に変調される情報を適切に受信することを可能にするが、それと同時に、関心領域カメラ等のより高度なカメラ及び／又は受信機と共に使用され得る点で将来性がある、符号化光を伝送するためのフォーマットを定める必要があることに気付いた。本明細書では、関心領域（ＲＯＩ：region of interest）カメラは、画像材料が捕捉されるカメラのフルビュー内の関心領域を指定できるようにするカメラとして見なされ、典型的にはこの指定はＲＯＩの大きさ及び位置を指定することを必要とする。
本発明者らによれば、符号化光のための既存のデータフォーマットには幾つかの問題がある。最初の問題は、カメラを用いた符号化光の検出に特有である。カメラを使用して光源を撮像するとき、概して符号化光の送信機として機能する光源は、捕捉画像のそれぞれのフレームのラインのごく一部のみに及ぶ場合がある（例えば図１参照）。実際に、典型的には光源を範囲に含むラインのみが符号化光源の強度変化を記録するピクセルを含む。残りの全てのライン（及びピクセル）は、関心のある光源に関係する符号化光情報を含まない。光源が小さい場合、符号化光源の時間的に遮られた短いビューを個々のフレーム内で効果的に取得し、従って既存の技法は非常に短いメッセージを考慮するに過ぎない。
更に、現行の多くのスマートフォン及びタブレットは、スマートフォン及び／又はタブレットの露光時間Ｔｅｘｐ及びＩＳＯの設定を利用者又はユーザソフトウェアが制御することを認めない。代わりに、既存の「自動」組込み制御アルゴリズムは、カメラの検出後、光源によって逐次的に伝送されるデジタルシンボル間の重い符号間干渉（ＩＳＩ：inter-symbol interface）を招く長い露光時間を引き起こす。
最後に、現在のＬＥＤドライバ技術は、伝送されるデジタル信号の帯域幅（シンボルレート）が非常に限られている場合（例えば１ｋＨｚ〜８ｋＨｚのシンボルレート）、安価でエネルギ効率の良い解決策のみを可能にする。そのような低周波では、低周波を抑制するために信号フォーマット内で特別な予防措置が取られない限り、フリッカ及びストロボ効果が深刻になり得る。ＤＣフリーコードを有するだけでは概して不十分である。
これらの問題に対処するために、本発明者らは、これらの欠点の１つ又は複数を軽減する符号化光を送受信する方法を考案した。この過程で得られた見識の１つは、課せられた全ての制約に対応するために、現行のスマートフォンの符号化光通信チャネルのビットレートがかなり低くなければならないことである。更に、現時点での殆どのスマートフォンはローリングシャッターカメラを利用する。特定の見識は、スマートフォンのカメラによって一般に使用される「ローリングシャッター」技法は、光源の強度変化がラインごとにサンプリングされ、且つ記録されることを可能にし得ることである。本発明者らが取り組んだ問題の１つは、そのような厳しい低ビットレート体制内でパケット情報をシグナリングすることである。本発明は、この状況を改善することを目指す。
本発明の第１の態様によれば、可視光通信用のシステム内でメッセージを伝送する方法が提供され、メッセージは複数のソースシンボルを含み、この方法は、光源の出力を変調するためのチャネルシンボル上にメッセージのソースシンボルをマッピングすることによって変調信号を生成するステップであって、メッセージは連続したチャネルシンボルの複数のパケットへと区分化され、各対の隣接するパケットの間に休止期間が置かれ、受信機に情報をシグナリングするために休止期間の持続時間が変えられる、ステップと、メッセージを少なくとも所定の回数伝送するために変調信号に基づいて光源の出力を変調するステップとを含む。
とりわけ、本明細書ではペイロードユニットを示すためにメッセージの概念を広い意味で使用する。ペイロードユニット内には、例えば光源を識別するために使用され得る単一の装置識別情報／アドレスを収めることが可能であり得る。このようにして、ペイロードユニットが無制限に反復され得る。別のシナリオでは、ペイロードユニットが、ソース装置からシンク装置に転送されなければならないペイロードユニットのより大きい組の一部であり得る。かかるシナリオでは、各ペイロードユニットが数回反復されることができ、その後、別のペイロードユニットが転送され得る。
本発明は、変調信号内にある最短のメッセージ内休止期間（ＩＰＩＰ：intra-message idle period）が、符号化信号を適切に受信できなければならない最も遅いカメラの露光時間によって部分的に決定される事実を利用する。妨害がある中でロバストな検出を可能にするようにＩＰＩＰが選択される場合、更なる符号化／復号体系に対する有害な影響なしに休止期間の変化が加えられ得る。
その結果、本発明は、メッセージ全体、個々のパケット、及び／又は被選択パケットに関する情報を受信機／情報復号器にシグナリングできるようにする。
好ましくは、伝送メッセージに関する情報をシグナリングするために休止期間の持続時間が変えられる。
一実施形態では、全てのチャネルシンボルが等しい持続時間を有し、この特徴の結果として、パケットサイズの予測可能性が高まり、休止期間のばらつきがより微細であり得る。
一実施形態では、パケット間休止期間がチャネルシンボルの持続時間の整数倍の持続時間を有する。その結果、パケット間休止期間の持続時間を検出すること、及びチャネルシンボルを検出するためのサンプル点を選択することが単純化される。
一実施形態では、メッセージ間休止期間がチャネルシンボルの持続時間の整数倍の持続時間を有する。その結果、メッセージ間休止期間の持続時間を検出すること、及びチャネルシンボルを検出するためのサンプル点を選択することが単純化される。
一実施形態では、パケット間休止期間がメッセージ間休止期間よりも短い。このことは、メッセージの各反復の開始をより良く区別できるようにし、従ってクロック同期及びチャネルシンボルを検出するためのサンプル点の選択を容易にする。或いは、メッセージ間休止期間がパケット間休止期間よりも短いように選択され得るが、典型的にはメッセージ間休止期間よりもパケット間休止期間の方が多いため、好ましい実施形態は、パケット間休止期間がメッセージ間休止期間よりも短いものである。
一実施形態では、（Ｔｅｘｐ，ｍｉｎ，Ｔｅｘｐ，ｍａｘ）の範囲内の露光時間を有するローリングシャッターデジタルカメラによる符号化光の検出を考慮するように符号化器が構成され、パケット間休止期間が最長露光時間Ｔｅｘｐ，ｍａｘの８０％以上であり、より好ましくはパケット間休止期間が最長露光時間Ｔｅｘｐ，ｍａｘ以上である。基礎にある原理は、ローリングシャッターカメラを使用して符号化光源を撮像する過程が符号間干渉（ＩＳＩ）を引き起こすことである。更に詳しく調べると、受信信号に対する変調信号の変換関数は、露光時間、即ちＴｅｘｐ秒にわたる移動平均のＦＩＲフィルタ動作に対応する矩形関数によって変調信号を畳み込むことに類似する。その結果、最長露光時間を上回るパケット間休止期間を使用することにより、ＩＳＩが減らされ得る。
一実施形態では、メッセージが或るタイミングで所定の回数伝送され、それにより各フレーム内でカメラによって露光されるよりも少数のラインから、符号化光信号のサンプルがデジタルカメラを使って複数のフレームにわたって得られ、メッセージが前記ライン数の持続時間よりも長い持続時間を有する場合、メッセージの異なる部分が複数の前記フレームのそれぞれの中でカメラによって見られ、メッセージの所定の伝送回数の間にメッセージ全体が見られ得る。各フレームでメッセージからの新たなサンプルが得られるものであるようにメッセージの持続時間及び露光時間を確実にすることにより、ローリングシャッターカメラの実装形態は、全てのフレーム内で少数のサンプルのみを見るにもかかわらず、メッセージ全体を捕捉することができる。
一実施形態では、マッピングされるメッセージの持続時間が休止期間のシグナリングの影響を受けず、その結果、休止期間の変化がシグナリングに使用される場合にメッセージの持続時間が変わらない。
好ましい実施形態では、メッセージの持続時間を保つために、休止期間のシグナリングがメッセージ内の１つ又は複数のパケット間休止期間を短くし、且つメッセージ間休止期間を長くすることを含み、このようにしてメッセージ内のデータパケットのみがシフトする。
別の実施形態では、メッセージ内にある情報の種類をシグナリングするために休止期間の持続時間が使用され、より好ましくは、その種類はヘッダ、ペイロード、誤り検出、及び誤り訂正の少なくとも１つである。上記の手法を使用し、例えばメッセージの１つのパケット内に誤り訂正情報が与えられる場合、信号を送るための休止期間の持続時間を短縮することが可能であり得る。とりわけ、符号化器及び復号器が同じセマンティックスを使用しなければならない。しかし、これらは事前に合意され、例えばソフトウェア又はハードウェア内に符号化され得、（ｎ ＲＦ）サイドチャネルを使用して伝達され得、又は探索過程により受信機によって（部分的に）発見され得る。
別の実施形態では、特定の種類の情報の位置をシグナリングするために休止期間の持続時間が使用され、より好ましくは、メッセージの始まり及び終わりの少なくとも１つをシグナリングするためにメッセージ間休止期間の持続時間が使用される。
別の実施形態では、情報をシグナリングするために休止期間の持続時間の少なくとも１つの最小有効ビットが使用され、より好ましくは、メッセージに関する情報をシグナリングするために休止期間の持続時間の少なくとも１つの最小有効ビットが使用される。このようにして、受信機に情報をシグナリングするための比較的きめ細かな制御が実現され得る。
別の実施形態では、特定の種類の情報の位置をシグナリングするために休止期間の持続時間が使用され、例えば複数の休止期間がメッセージ内にある場合、パケット間休止期間の短縮は、メッセージ内のそれぞれの休止期間の後に続く後続のパケットが誤り検出／訂正コードパケットを含むことを示し得る。従ってここでは、休止期間が誤り検出コードの最初のパケットを知らせる。
或いは、メッセージの始めにある既定のパケット間休止期間よりも長い休止期間の持続時間がメッセージの始まりを表すことができ、同様に、メッセージの終わりにある既定のパケット間休止期間よりも長い休止期間の持続時間がメッセージの終わりを表し得る。
好ましい実施形態では、この方法がManchesterチャネルシンボル、又はより好ましくは国際公開第２０１２／０５２９３５号で開示されているTernary Manchesterチャネルシンボルを利用する。Ternary Manchesterコードを使用する利点は、Ternary Manchesterコードが低周波成分の追加の抑制をもたらすＤＣ２フリー変調コードを表し、従って放射光内の低シンボル周波数におけるフリッカをなくすことである。
本発明の第２の態様によれば、複数のソースシンボルを含むメッセージを運ぶ変調符号化光信号が提供され、符号化光信号の変調は、メッセージを少なくとも所定の回数伝送するために変調信号に基づいて光源の出力を変調することから生じ、変調信号は光源の出力を変調するためのチャネルシンボル上にメッセージのソースシンボルをマッピングすることから生じ、メッセージは連続したチャネルシンボルの複数のパケットへと区分化され、各対の隣接するパケットの間に休止期間が置かれ、受信機に情報をシグナリングするために休止期間の持続時間が変えられる。信号の利点については第１の態様に関して既に説明されている。
好ましくは、伝送メッセージに関する情報をシグナリングするために変調符号化光信号内の休止期間の持続時間が変えられる。
本発明の第３の態様によれば、可視光通信用のシステム内でメッセージを受信する方法が提供され、メッセージは複数のソースシンボルを含み、この方法は、センサにおいて光を受光するステップであって、センサは可視光通信装置の光源によって変調される光にさらされる、ステップと、受光される光に含まれるデータを復調するステップとを含み、復調するステップは、受光される光におけるチャネルシンボルを検出するステップ、受信メッセージの検出済みチャネルシンボルを更に処理するためにソースシンボル上にマッピングするステップであって、検出済みチャネルシンボルは連続したチャネルシンボルの複数のパケットを含み、各対の隣接するパケットの間に休止期間が置かれる、ステップ、及び対の隣接するパケット間の休止期間の持続時間を決定するステップを含む。メッセージに関する情報をシグナリングするために休止期間の持続時間の変化を使用する利点は、それがペイロードパケット内で提供されるメッセージ帯域幅を損なわず、ペイロードの処理に関してトランスペアレントであるが、代わりに様々な用途に使用され得る代替的シグナリングチャネルを提供する方法でシグナリングを可能にすることである。
より好ましくは、上記の方法は、決定された休止期間の持続時間に応じて受信メッセージを処理するステップを更に含む。
第３の態様の更なる実施形態では、センサがカメラであり、復調するステップが、伝送されたチャネルシンボルを示す受信メッセージを、画像ラインであって、その中に撮像される符号化光源による放射光を含む画像ラインに基づいてサンプルを収集し、メッセージの持続時間Ｔｍｓｇ、カメラの露光時間Ｔｅｘｐ、及び画像内のラインのラインタイミングを考慮して、符号化光源を画像化する画像シーケンスの複数の画像からサンプルを収集することによって受信メッセージを組み立て、及びメッセージの全持続時間についてサンプルが組み立てられるまで収集及び組み立てを続けることにより、組み立て直すステップを更に含む。
第３の態様の更なる実施形態によれば、この方法は、全てのフレームが幾つかのサンプルをもたらし、組み立て直しがより簡単であるため、かかる事例におけるメッセージの収集及び組立てがローリングシャッターカメラよりも便利な場合があるにもかかわらず、工業用の関心領域カメラと共に適用され得る。露光時間が長いローリングシャッターカメラに対して、後で論証されるように組み立て直しのプロセスがより煩雑な場合がある。
本発明の第４の態様によれば、可視光通信用のシステム内でメッセージを符号化するための情報符号化器が提供され、この符号化器は、光源の出力を変調するためのチャネルシンボル上にメッセージのソースシンボルをマッピングすることによって変調信号を生成するように構成される信号発生器であって、メッセージは連続したチャネルシンボルの複数のパケットへと区分化され、各対の隣接するパケットの間に休止期間が置かれ、受信機に情報をシグナリングするために休止期間の持続時間が変えられる、信号発生器と、メッセージを少なくとも所定の回数伝送するために変調信号に基づいて光源の出力を変調するように構成される変調器とを含む。第４の態様による実施形態は、第１の態様に関して上記で論じられた利点を共有する。
好ましくは、伝送メッセージに関する情報をシグナリングするために休止期間の持続時間が変えられる。
本発明の第５の態様によれば、第３の態様に関して上記で論じられた利点を共有する情報復号器が提供される。この情報復号器は、可視光通信用のシステム内でメッセージを復号するように構成され、メッセージは複数のソースシンボルを含み、復号器は、光を受光するように構成される光検出器であって、符号化光源の光源によって変調される光を検出するのに適した光検出器と、受光される光に含まれるデータを復調するように構成される復調器であって、復調は、受光される光におけるチャネルシンボルを検出すること、受信メッセージの検出済みチャネルシンボルを更に処理するためにソースシンボル上にマッピングすることであって、検出済みチャネルシンボルは連続したチャネルシンボルの複数のパケットを含み、各対の隣接するパケットの間に休止期間が置かれる、マッピングすること、及び対の隣接するパケット間の休止期間の持続時間を決定することを含む、復調器とを含む。
より好ましくは、情報復号器が処理装置を更に含み、処理装置は決定された休止期間の持続時間に応じて受信メッセージを処理するように構成される。
本発明の第６の態様によれば、第１の態様による方法を実施するためのプログラムコード命令を含む、通信ネットワークからダウンロード可能であり、且つ／又はコンピュータ可読媒体及び／若しくはマイクロプロセッサ実行可能媒体上に記憶されるコンピュータプログラム製品が提供される。
本発明の第７の態様によれば、第３の態様による方法を実施するためのプログラムコード命令を含む、通信ネットワークからダウンロード可能であり、且つ／又はコンピュータ可読媒体及び／若しくはマイクロプロセッサ実行可能媒体上に記憶されるコンピュータプログラム製品が提供される。
本発明のこれらの及び他の態様、特徴、並びに利点が以下に記載の実施形態に関して明らかになり、説明される。
本発明の実施形態が専ら例として以下の図面に関して説明される。
一実施形態による照明システムを示す。 一実施形態による光源を示す。 一実施形態による符号化光復号器を示す。 符号化光を符号化する方法のフローチャートを示す。 符号化光を検出する方法のフローチャートを示す。 オーバレイ情報と共に、携帯電話を使って捕捉されたダウンライトの画像を示す。 携帯電話によって捕捉された画像内のアクティブピクセルを識別するイメージマークを示す。 Ternary Manchester符号化を使用して符号化された周期的反復メッセージの３回の反復を示す。 ９ビットから成る３つのパケットで構成されるメッセージを示す。 １００フレームからの符号化光源の検出強度を示す。 メッセージの持続時間Ｔｍｓｇまで拡張された検出強度画像を示す。 時間が整合された検出強度画像を示す。 図１１に基づいて組み合わせられたメッセージを示す。 再構築された信号を示す。 休止期間のシグナリングを使用する幾つかのメッセージを示す。
以下の実施形態は、本開示が徹底的且つ完璧であるように例として示されており、本発明の範囲を当業者に完全に伝える。全体を通して同様の数字は同様の要素を指す。
図１は、参照番号２によって概略的に示されている少なくとも１つの光源を含む照明システム１を示す。少なくとも１つの光源２は、照明器具とすることができ、且つ／又は照明制御システムの一部とすることができる。矢印６によって概略的に示されているように、各光源２は符号化光を放つことができる。従って、照明システム１は符号化光照明システムとして示され得る。照明器具は、少なくとも１つの光源２を含み得る。「光源」という用語は、室内の物体を照らす目的で室内に光を与えるために使用される装置を意味する。これに関連して部屋とは、典型的にはアパートの部屋、事務室、体育館の広間、公共の場所の部屋、街路の一部等の屋外環境の一部である。
光源２は符号化光を放つことができ、従って放射光は情報シーケンスを含む符号化光に関連する変調部分を含む。放射光は、照明の寄与に関連する非変調部分も含み得る。各光源２は、放射光の色、色温度、強度等、とりわけ光源の照明の寄与に関係する幾つかの照明設定に関連し得る。光源の照明の寄与は、大まかに言えば光源２による放射光の時間平均出力として定義され得る。光源２については図２に関して更に説明される。
上記のように、少なくとも１つの光源２が、１つ又は複数の情報シーケンスを可視光６によって放つことができる。とりわけ情報シーケンスは経時変化し得る。可視光６によって放たれる前に、情報シーケンスは変調信号を形成するために一連のチャネル符号にマッピングされる。この変調信号が、少なくとも１つの光源を駆動するための制御信号の役割を果たし得る。それにより制御信号は、（「オン」状態における）発光と（「オフ」状態における）非発光との間で少なくとも１つの光源２を切り替えるパルス列を決定することができる。
照明システム１は、符号化光検出器４と呼ばれる機器を更に含む。符号化光検出器４は、少なくとも１つの光源２によって放たれる符号化光から情報シーケンスを復号するように構成される。符号化光検出器４については図３に関して更に説明される。
照明システム１は、少なくとも１つの光源２を制御し且つ／又は少なくとも１つの光源２に情報を与えるように構成される他の装置１０を更に含み得る。
図２は、幾つかの機能ブロックに関して光源２を示す。光源２は、符号化光を放つための発光体１４を含む。発光体１４は１つ又は複数のＬＥＤを含み得るが、代わりに又は加えて１つ又は複数のＦＬ若しくはＨＩＤ光源、レーザ、ＯＬＥＤ、若しくは同様の方法で変調され得る他の適切な光源を含み得る。概して、符号体系は複数の光源を利用することができる。例えば３層の符号体系では、「−Ａ」層の（オフ，オフ）、「０」層の（オン，オフ）、及び「＋Ａ」層の（オン，オン）のマッピングを２つのＬＥＤに使用させることができる。
発光体はライトドライバ１８によって制御される。ライトドライバ１８は、情報符号化器１６を含むことができ又は情報符号化器１６と一体化され得、情報符号化器は中央処理装置（ＣＰＵ：central processing unit）等の処理装置を使用して実現され得る。
そのためライトドライバ１８は、受信機２０及び変調器２４を含み得る。受信機２０は、設定、制御情報、コードパラメータ等を受信するように構成され得る。受信機２０は、符号化光を受光するように構成される受信機であり得る。受信機２０は、赤外光を受光するための赤外線インタフェースを含み得る。或いは、受信機２０は、無線伝送される情報を受信するための無線受信機とすることができる。また或いは、受信機２０は、電線によって伝送される情報を受信するためのコネクタを含み得る。電線は、電力線ケーブルとすることができる。電線は、コンピュータケーブルとすることができる。設定、制御情報、コードパラメータ等に関係する情報はメモリ２２内に記憶され得る。ライトドライバ１８は、光源２により符号化光によって伝送される情報シーケンスに関する情報を受信機２０を介して受信することができる。
或いは、符号化光装置が所定のコードシーケンス又はコードシーケンスの組を伝送するように単に構成される場合、受信機／送信機はそれらの所定のシーケンスを継続的に伝送することができる。その後、それらのシーケンスは、例えば建物管理システム内の光源２のコミッショニングの際に使用され得る。
情報符号化器１６を利用することにより、発光体１４によって放たれる符号化光が情報シーケンス（の符号化版）を含むように、ライトドライバ１８が符号化光の符号化を変えることができる。かかる伝送を実現するために、ライトドライバ１８は幾つかの機能を実行するように構成され得る。例えば、受信機２０が設けられる場合、受信機２０は、情報源の情報シーケンスを表すソースシンボルｕｋのシーケンスｕ＝［ｕ１，．．．，ｕｋ，．．．，ｕＫ］を受信するように構成される。情報符号化器１６は、ソースシンボルのシーケンスから、制御又は変調信号を形成するチャネルシンボルｚｋのシーケンスｚ＝［ｚ１，．．．，ｚｋ，．．．，ｚＫ］を決定するように構成される。変調器２４は、光源２に制御信号を与え、それにより発光体１４を駆動するように構成される。これらの機能については以下でより詳細に説明される。或いは、光源２はライトドライバを含まない。その場合、ライトドライバ１８は照明システム１の一部であり得る。
符号化光検出器４は、少なくとも１つの光源２によって放たれる情報シーケンスを含む符号化光等の光、並びに照明システム１の外部にある光源（不図示）による放射光を検出し、受光するように構成され得る。検出され、受光される光から、受信機４は少なくとも１つの光源２によって伝送される情報シーケンスを決定するように構成される。本発明の一実施形態による符号化光検出器４の機能ブロック図が図３に示されている。符号化光検出器４は、光検出器又はセンサ３２から信号を受信するように構成される受信機３４を含む。その信号から、復号器又は復調器が、チャネルシンボルのシーケンス
を導出し、十分な信号対雑音比があることがシーケンスｚ＝［ｚ１，．．．，ｚｋ，．．．，ｚＫ］を示すと仮定される。情報復号器２６が、復号済み情報シーケンスを形成する復号済みソースシンボル
のシーケンス
をチャネルシンボルのシーケンスｚから決定するように更に構成される。かかる決定を実現するために、符号化光検出器４は幾つかの機能を実行するように構成され得る。それらの機能については図４ｂのフローチャートに関して以下で説明される。符号化光検出器４は、メモリ２８及び送信機３０を更に含み得る。メモリ２８は、情報シーケンスを推定するための機能に関する命令を記憶することができる。送信機３０は、照明システム１内の少なくとも１つの光源２に情報を伝達するために利用され得る。
符号化光フォーマット
ソースシンボルをチャネルシンボル上にマッピングし得る方法を更に詳述するために、符号化光のフォーマットをまず簡単に紹介し、本発明者らによって開発された符号化光フォーマットの様々な選択について解説する。この設定は、本発明のコンテキストを提供する。それらの選択及び現在のカメラ付き携帯電話によって示される制約の結果、メッセージペイロード外の更なるシグナリングの解決策が求められている。そのため、上記の設計上の選択はコンテキストを提供し、同様の制約を有する他のシステム内に本発明を適用することを除外しない。
ビットレート
システムの複雑さを低く保つことができ、好ましくは現在のドライバの物理的機能（振幅変調及びパルス幅変調の両方）に適合することを確実にするために、このフォーマットのビットレートは意図的に低ビットレートであるように選択されている。
チャネル変調
次に行われた選択はチャネル変調の選択であり、この応用では、Ternary Manchester（ＴＭ）コード等のＤＣ２フリーコードが好ましいことが分かっている。ＤＣ２フリーコードを使用する利点は、低周波成分のかなり高い、即ち「単に」ＤＣフリーの従来のManchesterコードよりも優れた抑制を有することにある。低周波の動作が原因で、符号化光システム内の低周波成分は非常に容易にフリッカをもたらすため、ＤＣ２フリーコードが好ましい。
上記で示されているように、ローリングシャッターカメラはかなりの量のＩＳＩを引き起こす傾向にあり、その効果はメッセージサイズが長くなるにつれて強くなる。この問題に対処するために、使用される信号フォーマットは休止符号が散在させられた比較的短いパケットを使用し、各パケットをＤＣ２フリーにすることによりメッセージがＤＣ２フリーであることを保証することができる。これは、ＴＭインパルス応答｛−０．５，１，−０．５｝を使用してユーザビットを変調することによって実現される。９ユーザビットから成るパケットは、１９ＴＭシンボルから成るＴＭ符号化パケットをもたらすことに留意されたい。
当然ながら、スペクトル密度が目に見えるフリッカを引き起こさないという条件で、高ビットレートでは多重レベルＤＣフリー変調コード（例えばQuaternary Manchester）等の他の変調コードも考えられる。
例えば振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation）実装を有するドライバ又はパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）実装を有するドライバについて、使用される変調コードは、ドライバの実際の実装において幾らかの自由度を認める方法で定められ得る。このことは、従来の変調フォーマットとは対照的に、伝送される波形の実際の形状が特定の応用に適合され得ることを含意する。
符号化光の変調コードを定める好ましい方法は、最適なサンプリング点において変調器の出力波形に適用されるフルＴ移動平均フィルタの出力の規則及び許容値を定めることである。
パケット長
好ましくは、パケット長が１２ビット以下に選択されるべきことを実験が示している。しかし、１ｋＨｚのシンボルレートにおいて８又は９チャネルシンボルから成るＴＭ符号化パケットを使用し、より優れた結果が実現された。とりわけ少ないビット数ではＩＳＩが更に減るが、９チャネルシンボルから成るパケットを使用することは、８データビット及び１シグナリングビットを単一のパケット内に符号化できるようにするため、特に有益である。
光源から受信機に有用な量の情報を伝送するためにｍパケットの連結で構成されるメッセージを構築し、各パケットは独自のビットコンテンツを有する。パケット同士の間には、異なるパケット間のＩＳＩクロストークを防ぐためのパケット間休止期間（ＩＰＩＰ）が少なくともある。メッセージ間にはメッセージ間休止期間（ＩＭＩＰ：Inter-Message Idle Period）がある。低仕様のローリングシャッターカメラによる検出を可能にするために、最も低仕様のカメラにさえメッセージを検出するのに十分な時間が与えられるまで、ｍパケットで構成されるメッセージが周期的に繰り返される。
好ましい実施形態では、ｍ＝３であり、そのため事実上３バイトの情報（２４ビット）がメッセージごとに伝送される。３パケットを選択する根拠は、ローリングシャッターカメラによってメッセージをロバストに検出するのにかかる時間が概して２秒の範囲内になるからである。とりわけ、より短い露光時間を使用できる場合、パケットサイズが増加され且つ／又は検出速度が改善され得る。
パケット間休止期間
パケット間休止期間（ＩＰＩＰ）の目的は、カメラの露光時間（Ｔｅｘｐ）によって引き起こされるＩＳＩを単一のパケットに限定することである。好ましくは、ＩＰＩＰの持続時間は予期される最長Ｔｅｘｐｍａｘに等しいものとする。何れのＴｅｘｐ（即ちＴｅｘｐ≦ＩＰＩＰ＝Ｔｅｘｐｍａｘの場合）についてもメッセージの回復を可能にするため、これをユニバーサルＩＰＩＰフォーマットと呼ぶ。
メッセージ間休止期間
メッセージ間休止期間（ＩＭＩＰ）は、隣接する２つのメッセージを区別する休止期間である。好ましくは、ＩＭＩＰはメッセージの最後のパケットの後に続く。ここではＩＭＩＰの長さがＴＭシンボルによって測定される。ＩＭＩＰは２つの目的に役立ち、第１に、ローリングシャッターカメラが信号を適切に復号できる総メッセージ持続時間であることを確実にするためのパラメータとしてＩＭＩＰは使用され、従ってＩＭＩＰはＴｅｘｐの持続時間の８０％を上回り、より好ましくはＴｅｘｐに等しく（図５〜図１３の図面の説明も参照されたい）、第２に、ＩＭＩＰは、パケットのパターン内の非対称性及びメッセージの周期的反復内の休止期間を与えるために使用される。この特性は、受信機の周期的同期に使用される。
ＣＲＣ
好ましい実施形態では、メッセージが幾つかのパケットで構成され、各パケットは１バイトの情報及びシグナリングビットを含む。ＣＲＣが使用される場合、各メッセージの最後のバイトが８ビットのＣＲＣ及びシグナリングビットであることを提唱する。メッセージ内の誤りを検出するためにＣＲＣを使用するのとは別に、ＣＲＣは、メッセージの遷移を検出するためにも使用され得る。異なるメッセージｍｉの連結を伝送し、各メッセージｍｉがＮ回反復され、Ｎは、伝送側光源のフットプリントを所与としてカメラの受信機が完全なメッセージｍｉを確実に再構築できるのに十分な回数であるシナリオを検討されたい。
総メッセージ持続時間（Ｔｍｓｇ）
メッセージの持続時間Ｔｍｓｇは、メッセージを構成する全パケット及び全休止期間の持続時間の和である。従ってＴｍｓｇの概略値は、メッセージを構成するパケット数及び休止期間の持続時間に極めて依存する。上記のように、カメラ内の「ローリング」を促進する厳密な値を保証するためにＩＭＩＰが使用される。
多くの実施形態において、ＩＰＩＰによって運ばれる如何なるシグナリングとも独立にメッセージの持続時間が保たれることが好ましく、保たれる正確な持続時間はシステムの構成に応じて異なることが理解されよう。それでもなお、採用される基本原理は同じままである。
同一メッセージｍｉをＮ回反復した後、光源は、例えばｍｉの直後にメッセージｍｊのＮ回の反復を連結することにより、同じ信号パラメータを有する完全に異なるメッセージｍｊを伝送することができる。受信機は、ＣＲＣを観察することによってコヒーレントに再構築されたメッセージを認識できるようになり、従ってメッセージの遷移を検出することができる。
或いは、本発明に沿って、休止期間のシグナリングを使用することにより、新たなメッセージをシグナリングすることが可能であり得る。
図４Ａに示されているフローチャートに移り、このフローチャートは変調信号を生成するための流れを示す。入力４１形式のソースシンボルのシーケンスｕ＝［ｕ１，．．．，ｕｋ，．．．，ｕＫ］を所与とし、このシーケンスが処理される。上記で説明されているように、最初のステップでメッセージが幾つかのパケットに分割される。次に、符号化器がパケットのソースシンボルをチャネルシンボル上にマッピングする。これがメッセージ内の最後のパケットではない場合、復号器がＩＰＩＰを挿入し、次のパケットの符号化に進む。メッセージの最後のパケットに処理が到達すると、復号器がＩＭＩＰを挿入する。とりわけ、ＩＰＩＰ又はＩＭＩＰをそれ自体で挿入することは、本発明による休止期間の改変を既に表している。しかし、ＩＰＩＰ及びＩＭＩＰのより細密な改変が本明細書では実施され得る。
本処理がＩＭＩＰ休止期間を挿入すると、ソースシンボルの全シーケンスが変調信号へと変換される。同一メッセージが複数回繰り返されなければならない場合、同じ手順をオンザフライで繰り返すことが可能であるが、符号化済みのソースシンボルを記憶し、変調信号を再利用する方が便利な場合がある。
図８は、上記のフォーマットに従って変調された３つのパケットの一例を示す。それぞれのパケット間の休止期間がかなり大きいことに留意されたい。図９は、上記のフォーマットによる変調信号の一例を示す。この変調は、８０％の光強度上に重畳されることに留意されたい。
当業者には明らかであるように、図４Ａに関して上記で説明された方法は単一の実装形態を説明するに過ぎず、全シーケンスが最初に符号化され、その後休止期間が挿入される改変形態、又はチャネルシンボル及び休止期間がオンザフライで符号化される改変形態を含む他の様々な実装形態が考えられる。
図４Ｂに移り、図４Ｂは符号化光受信機内で使用され得る一例示的復号器プロセスを示す。とりわけ検出器内の処理は、２Ｄ信号処理（破線の四角４６）と１Ｄ信号処理（破線の四角４８）とに分けられ得る。次に、共通フォーマットで撮られたムービーに基づいて符号化されるカメラベースを用いて生成されるサンプル画像を使用する、情報復号器について論じる。例えば、良く知られている映像フォーマットは４８０ｐフォーマット、即ち２９．９７フレーム／秒（ｆｐｓ：frames per second）でフレームが撮られる順次走査フォーマットであり、各フレームは４８０ラインで構成され、各ラインは６４０ピクセルを含む。符号化光受信機エイル（ail）はその後、変調光源のデジタルコンテンツを得るために画像シーケンスのそれぞれの画像を処理する。
最初のステップとして、この方法は適切な色を選択することを含み、典型的にはカメラはＲ、Ｇ、及びＢ成分を記録する。典型的には緑色成分が最も高いピクセル密度を有するが、本発明では青色成分の方が概して有利であることが分かっている。しかし、当業者には明らかであるように、例えばＰＣＡを使用し、最高の色の組合せの選択を更に最適化することが考えられ得る。
図５は、天井に取り付けられたダウンライトに由来する画像シーケンスのうちの画像を示す。光源は、明るい点として明確に認識できる。この画像の隣に示されているように、画像のＴｅｘｐは、アクティブラインを越えて広がるフレームごとの総ライン数に基づく。更に、光源を実際に対象として含むライン数又は光源からの寄与を有するライン数を見ると、画像内のラインのごく一部のみが光源からの情報を実際に含むようである。その後の検出の一部は、それらのラインを隔離することを目的とする。
次のステップで、場合により符号化光を伝送するランプに関連付けられ得る画像内の領域を認識するために画像が区分化される。典型的には、光は画像内の高輝度領域に対応することが認められる。任意選択的に、検出器は選択対象の一連の光を利用者に提示することができ、又はそれを行うためにヒューリスティックが使用され得る。
更なるステップでは、光源に対応するピクセルのブロブを隔離し選択することによってアクティブピクセルを選択し、かなりの数のピクセルを既に除去している。但し、このブロブ内でさえ全てのピクセルが変調されるわけではなく、即ち全てのピクセルが、信号検出に効果的に寄与する変調光源による十分な強度変化を有するわけではない。典型的には、切り取られたピクセルを更に検討することはない。更に、不十分な強度を有するピクセルも除去される。その結果生じる光源に属する「アクティブピクセル」の組が、図６に示されているようにバイナリ空間２Ｄマスクとして表され得る。
２Ｄ処理の次の及び最後のステップは、任意選択的な動き補償ステップである。とりわけ動き補償は、人が手で持つ携帯型装置内に検出器が搭載される場合に必要とされる。そのような状況では、メッセージの組み立て直しを妨げないために利用者の動きを補正することが重要である。しかし、検出器及び符号化光源の両方が固定されている場合、このステップは飛ばされ得る。
その後のステップは１Ｄ処理に関する。光源のフットプリントがメッセージの持続時間よりもはるかに大きい場合、伝送クロックを推定するために捕捉フレーム内の情報を使用することが可能であり得る。しかし、とりわけローリングシャッターカメラを使用する場合、概してそれは該当しない。その結果、メッセージの持続時間Ｔｍｓｇ、フレーム／秒の既知の数、カメラのラインレート等、知られている情報を確立する必要がある。組み立て直しのプロセスについてはローリングシャッターカメラの例に関して説明される。
図５に移り、図５はローリングシャッターカメラを使用して捕捉された画像を示す。ローリングシャッターの結果、画像の各ラインが異なる瞬間に対応する。従って、確立したばかりの空間２Ｄマスク内に含まれるライン上のピクセルは、ラインのタイミングに対応する瞬間における符号化光の値の指示を提供し得る。空間２Ｄマスク内のピクセルの寄与を考慮に入れ、ラインごとに単一のサンプルが決定される。それらの個々のサンプルは、次第に増加していく瞬間における光源の光出力に上から下へと対応する。
図９に移り、図９は各水平ラインが画像からのサンプルに対応するグラフを示し、とりわけ各ラインの持続時間はおおよそ１／３０秒、約３３ｍｓに相当する。しかし、これらの水平ラインは、隠れたライン（図５参照）により２６．５ｍｓにしか及ばない。とりわけ、各ラインの小さな部分（１４％）のみが信号の寄与を有するサンプルを含む。ライン９０は、サポート期間、即ちサンプルに対応するフレーム内の期間を示す。
全てのサンプルが異なる瞬間において捕捉されているため、それらのサンプルを再編成する必要がある。再編成を行う１つの方法が図１０〜図１２に示されている。図１０から始まり、図１０は図９の１００本の水平ラインを再び示す。しかし、今回はラインがＴｍｓｇ＝１５８ｍｓまで拡張されており、Ｔｆｒａｍｅ＝３３．３６ｍｓである。このことから、事実上各フレームがメッセージ全体の約３％のみを捕捉していることが明らかになる。
次に図１１では、メッセージが捕捉された実際の瞬間及びメッセージが周期的に反復される事実を考慮に入れ、それぞれのサンプルの時間を整合させる。その結果、実際のメッセージの適切な瞬間に合わせてサンプルのそれぞれを周期的にシフトすることができる。この図面から、光源の鉛直高さがそれぞれのサポートの幅に対応するため、画像内の光源の大きさが、画像を再構築するのに必要なフレーム数に対してかなりの影響を有することが明らかになる。
各フレームからのサポートがメッセージの０．０３にしかならないため、完全なメッセージを回復するのに少なくとも１／（０．０３）、約３３フレームかかると予期することができる。典型的には、メッセージ間の重複が原因で、完全な回復にはその約二倍のフレームが必要である。
図１２は、図１１の畳まれて整合されたサンプルを示し、この例では復号器が完全なメッセージ（約２秒のムービー）を再構築するために連続した７０のフレームを必要とすることが図１２から分かる。連続した７０フレームごとに再構築を与えるため、１００フレームの映像は（それらが依存しても）３１の異なる再構築を与える。
再び図４Ｂを参照し、メッセージを組み立て直した後、伝送クロックを推定するために連続した再構築済みメッセージ間の相関関係を使用することができる。
メッセージが組み立て直されると、そのメッセージは等化される。「通常の」手法はメッセージを取り、スライサを効果的に使用して信号の正確なタイミングを決定し、その後、そのメッセージを等化することである。しかし、以下の実施形態によれば、幾分効率的であるウィーナフィルタの実装を（好ましくは全復号アルゴリズムがありふれた標準的な携帯電話上に実装され得るように）使用してその手法がより賢明な方法で実現され得る。
ウィーナフィルタはそのように良く知られており、信号を等化するために使用される。古典的なウィーナフィルタでは、Ｈ（ｆ）、即ち等化されるフィルタ、及びＮ（ｆ）雑音スペクトル密度が知られていると仮定される。そのような従来のウィーナフィルタは、Ｈ（ｆ）を推定する際の誤差に敏感である。未知の歪みに対処するための幾つかの技法、例えば、
− 最良の結果を得るまでターゲット応答を変えようと試みる反復的（時間のかかる）手法、又は
− 最悪状況Ｈ（ｆ）を明らかにしようと試み、その状況についてウィーナフィルタを最適化するミニマックス法
が過去に開発されている。
これらの技法を使用しても最適な結果が得られない場合がある。本システム内のＩＳＩから図１２の再構築済み信号を取り消す（undo）ために、Ｈ（ｆ）の定義の不正確さに対して鈍感な、「強力な」等化フィルタを提供することが望ましい。
以下に提示されるロバストウィーナフィルタは、チャネルの不確実性を考慮に入れ、そのようにして符号間干渉（ＩＳＩ）を減らすことができる。以下、このフィルタが組み立て直し後に使用されるが、（ローリングシャッターの効果を等化すること、又は符号化光の応用だけに限定されず）他のシステムでも使用され得る。
ロバストウィーナフィルタは、例えば未知のパラメータを有するフィルタＨ（ｆ）によって、及び付加雑音によって破損された信号を等化するために使用され得る。ロバストウィーナは、フィルタパラメータの確率分布が知られていると仮定し、ＭＳＥの意味で最適な結果をもたらす定数フィルタである。
古典的な（周波数領域内の）ウィーナフィルタの式は、
であり、ここで、Ｓ（ｆ）は入力信号Ｘのスペクトル密度であり、Ｎ（ｆ）は雑音項Ｎ０のスペクトル密度である。
ロバストウィーナフィルタは、第１のフィルタ、雑音、及び／又は干渉の影響を受ける入力信号に対する第１のフィルタの効果を等化するためのウィーナフィルタとして説明されることができ、第１のフィルタは少なくとも１つの未知の量に依存し、ウィーナフィルタは、第１のフィルタの表現が知られていると仮定される代わりに、前記少なくとも１つの未知の量にわたって平均される第１のフィルタの平均表現に基づいて構成される。
好ましくは、前記平均表現は、第１のフィルタの共役（conjugate）の平均を含む。より好ましくは、前記平均表現は、第１のフィルタに第１のフィルタの共役を乗じたものの平均を含む。また更に好ましくは、前記平均表現は、第１のフィルタの共役の平均、及び第１のフィルタに第１のフィルタの共役を乗じたものの平均を含む。
ロバストウィーナフィルタの一実装形態は、
として分類され得、ここで、Ｇは周波数領域内のウィーナフィルタであり、Ｈは周波数領域内の最初のフィルタであり、Ｓは入力信号のスペクトル密度であり、Ｎ０は雑音及び／又は干渉のスペクトル密度であり、θは未知の量であり、Ｅはθに対する平均である。
ロバストウィーナフィルタの実装に関する更なる詳細のために、Stan Baggen, Ronald Rietman and Paul van Voorthuisenによる「Coded Light」という名称の、２０１４年２月１４日に出願され、参照により本明細書に援用される並行出願欧州特許第１４１５５２６９号（代理人整理番号２０１４ＰＦ００１２１）を読者に紹介する。
次に図１３では、再構築の結果及び第１の再構築メッセージのロバストウィーナの等化を示す。
次のステップは、ｓｙｎｃテンプレートを用いた処理により大域的な循環同期を探すことと、その後に続く、大域的な循環同期によって与えられる最適なサンプリング点に関する決定を下すことによってビットを復号することである。ビットのタイミングが入手できると、再構築メッセージが、
− メッセージの完全性を確認するためにＣＲＣを確認し、
− メッセージ内のＩＰＩＰ及びＩＭＩＰを明らかにする
ために使用され得る。これらが使用される順序は、ＣＲＣを含むパケットを確立するためにＩＰＩＰ／ＩＭＩＰが必要かどうかに依存する。
しかし、順序に関係なく、ＣＲＣ検査はロバストな検出のために必要とされ、メッセージの遷移を検出するために活用され得る。
休止期間のシグナリング
先に論じられたように、本明細書に記載の符号化光フォーマットは、パケット間休止期間ＩＰＩＰ及びメッセージ間休止期間ＩＭＩＰという２つの別個の休止期間を含む。両方の休止期間の目的の１つは、ＩＳＩを減らすことである。ＩＳＩを減らすために、好ましくはこれらの期間それぞれの持続時間が、最長露光時間のＴｅｘｐの８０％を上回る。しかし、これらの期間が符号化光を検出する全カメラの最大Ｔｅｘｐ以上である場合、とりわけ長い露光時間を有するカメラについてより優れた性能が得られる。
２つのメッセージタイプの区別
情報符号化器及び情報復号器がメッセージをやり取りしたい状況を検討されたい。更に、この特定の設定内で、データの完全性が重要ではない第１のメッセージタイプ、及びデータの完全性が極めて重要である第２のメッセージタイプという２種類のデータがあると仮定されたい。この要件に対処するために、本発明は、符号化器及び復号器が休止期間のシグナリングによってかかるパケットを区別することを可能にする。
次に図１４に移り、図１４は、この目的のために使用され得る２つの例示的メッセージｍｓｇ１及びｍｓｇ２を示す。一番上にある第１のメッセージはｍｓｇ１と名付け、データの完全性が重要ではない第１のメッセージタイプに対応する。第１のメッセージタイプｍｓｇ１は、
− ３つのデータパケットｄ１、ｄ２、及びｄ３と、
− ｉ１及びｉ２である２つのパケット間休止期間ＩＰＩＰと、
− ｉ５である後続の１つのメッセージ間休止期間ＩＭＩＰと
を含む。
とりわけ、この例ではＩＭＩＰ＞ＩＰＩＰであるため、後続のＩＭＩＰはＩＰＩＰ ｉ３と追加の短い休止期間ｉ４との和に相当すると解釈され得る。
とりわけそのように解釈される場合、ＩＭＩＰが逸脱長（deviant length）を伴うＩＰＩＰであるという点で、ＩＰＩＰとＩＭＩＰとの差が休止期間のシグナリングの基本形として解釈され得る。
第２のメッセージに移り、第２のメッセージはｍｓｇ２と名付け、データの完全性が極めて重要である第２のメッセージタイプに対応し、この理由から、データパケットの１つｄ３がチェックサムパケットｃｒｃ１によって置換される。情報復号器がその２つを区別するために休止期間ｉ２が短縮され、メッセージの持続時間を保つ（及びそれにより組み立て直しのためにメッセージのローリング特性を保つ）ためにＩＭＩＰが等しい量延長される。
その結果、本発明による情報復号器は、第２のＩＰＩＰの持続時間を調べることにより第１のメッセージタイプと第２のメッセージタイプとを区別することができる。より具体的には、情報復号器は、第２のＩＰＩＰの持続時間の持続時間の計数値に対応するＬＳＢを使用して２つのメッセージタイプを区別することができる。このことは、Ｔｅｘｐの全ての値についてメッセージタイプを区別する能力を保ちながら、（場合により、所与のＴｅｘｐの最短回復時間を促進するためにメッセージの持続時間Ｔｍｓｇを必然的に変更することと共に）予期されるＴｅｘｐ値に対処するために、ＩＰＩＰの粗い持続時間が２又は４等の刻みで設定されることを可能にする。ｍｓｇ２の改変形態では、ＩＰＩＰシグナリングのロバスト性を改善する反復コードの一形式を作成するために、全てのＩＰＩＰフィールド（３パケットのメッセージの場合は２つ）が同様の量短縮される（メッセージの持続時間を保つためにＩＭＩＰが延長される）。
メッセージタイプの参照表
図１４のデータパケット及び休止期間の持続時間は一見して同じように見えるが、それは単に図面が縮尺通りに描かれていないからである。図８に示されているように、このフォーマットの実際の実装におけるＩＰＩＰ及びＩＭＩＰはかなりの持続時間を有し得る。その結果、有害な影響なしに、休止期間を１つだけではなく、場合により２つ以上のチャネルシンボルでも変えることが可能であり得る。
ＩＰＩＰ及びＩＭＩＰのもう１つの機能は、メッセージの境界を回復することである。その結果、一方が他方よりも長くなければならない。更に、休止期間のシグナリングに使用される変化がこの特徴的性質を損なうべきではない。従って、ＩＭＩＰがＩＰＩＰよりも大きくなければならない場合、シグナリング目的でＩＰＩＰのみを縮小することが推奨される。他方で、ＩＭＩＰがＩＰＩＰよりも小さくなければならない場合、ＩＰＩＰのみを長くすることが推奨される。
上記のようにメッセージタイプを選択するために休止期間のＬＳＢを使用するのとは別に、それぞれの休止期間の値のデルタを参照表内の索引として使用することもでき、このようにして休止期間のシグナリングは、メッセージのパケットフォーマットのシグナリングを促進し得る。
メッセージ持続時間の保護
休止期間の変調中にメッセージの持続時間を保つ場合、メッセージの「ローリング」特性が保たれる。上記に示されているように、それを行う簡単な態様は、ＩＰＩＰ及びＩＭＩＰの持続時間の和が一定のままであることを確実にすることである（即ちデータシンボルが追加されないことを条件とする（下記参照））。これは、休止期間の変調にかかわらず、例えばメッセージがｃｒｃパケットを含むかどうかを示すために休止変調が使用されるとき、情報復号器がメッセージを処理できると予期される場合に該当し得る。
但し、メッセージの持続時間の微細な変化をもたらすことが可能であり得る。持続時間Ｔｍｓｇ１のメッセージを予期する受信機は、持続時間Ｔｍｓｇ２のメッセージを認識することはなく、それは上記の再構築が失敗するからである。受信機のこの特性は、情報復号器によって処理できないメッセージ或いは不適切なメッセージが受信機に探知されず、従って復号資源を消費しないことを確実にするために送信機によって活用され得る。メッセージの持続時間のかかる変化は、ＩＰＩＰ及びＩＭＩＰの持続時間の変化とは独立に決められ得る。
チャネルシンボルに関する休止期間の交換
シグナリング時にメッセージ長は一定のままであることが好ましいが、メッセージの持続時間の微細な変化を認めることが可能であり得る。図１４はｍｓｇ３を更に示し、ｍｓｇ２と同様に、ｍｓｇ３もｉ２の短縮及びｃｒｃパケットによるデータパケットの置換を含むが、この事例では、ＩＭＩＰを延長する代わりに、休止期間の持続時間から取り去られた２つのチャネルシンボルの均等物が２つのヘッダチャネルシンボルとして付加され、それにより４つの別個の値をシグナリングする能力を提供する。とりわけこのようにしてパケットサイズが延長されるが、特に結果として生じるパケットサイズが１２チャネルシンボル未満に留まる場合、それは問題にならない場合がある。
後続の又は先行するＩＭＩＰ
ＩＰＩＰ及びＩＭＩＰに関するこれらの例は全て、後に続くＩＭＩＰによって図示されてきたが、本発明は、ｍｓｇ４及びｍｓｇ５に示されているように先行するＩＭＩＰを使用するシステム内でも等しく適用され得る。
休止期間に隣接しないパケットに関する情報のシグナリング
次にＭｓｇ６は、異なる持続時間のメッセージに本発明が等しく適用できることを示し、休止期間のシグナリングが休止期間に隣接しないパケットに関係し得ることを更に示す。
メッセージの始まりのシグナリング
メッセージ群を伝送するとき、メッセージ群の始まりを示すために休止期間のシグナリングが使用され得る。同様に、群の最後のメッセージを示すために休止期間のシグナリングが使用され得る。より任意選択的には、休止期間のシグナリングが（例えば参照表に索引を付けるために使用されるシグナリングを使用して）メッセージの計数を示すことができる。
このメカニズムの単純化されたバージョンは、例えば第１の休止期間の持続時間の計数値に対応するＬＳＢに基づいてメッセージの変化をシグナリングすることであり、後者は、休止期間がチャネルシンボルの境界上で位置合せされ、休止期間の長さが幾つかの均等なチャネルシンボルの持続時間を示す整数として示される場合に特に有用である。このようにして、偶数のシーケンス番号を有するメッセージ群のメッセージが、休止期間の持続時間内で０ビットのＬＳＢを有するものとして符号化され得、メッセージ群の奇数のメッセージは休止期間の持続時間内で１ビットのＬＳＢを有するものとして符号化され得る。
とりわけ、フラグとしてＬＳＢビットを使用することは、他の実施形態でも応用例を見出し得る。
上記に加えて、特定の休止期間信号が受信機側で（即ち情報復号器によって）どのように解釈されるべきかに関する様々な態様は、製造時、コミッショニング中、若しくはプログラミング中に予め設定され得、更にはＲＦサイドチャネルによって装置に知らされ得る。
本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組合せを含む任意の適切な形式で実装され得る。本発明は、任意選択的に１個又は複数個のデータプロセッサ及び／又はデジタル信号プロセッサ上で実行されるコンピュータソフトウェアとして少なくとも部分的に実装され得る。本発明の実施形態の要素及び構成要素は、任意の適切な方法で物理的に、機能的に、及び論理的に実装され得る。実際に、機能は単一のユニットによって、複数のユニットによって、又は他の機能ユニットの一部として実装され得る。そのため、本発明は単一のユニットによって実装され得、又は様々なユニット、回路、及びプロセッサ間で物理的に及び機能的に分散され得る。
本発明が一部の実施形態に関連して説明されてきたが、本発明を本明細書に記載した特定の形態に限定することは意図されない。むしろ本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。更に、或る特徴が特定の実施形態に関連して説明されているように思われ得るが、説明した実施形態の様々な特徴が本発明に従って組み合わせられ得ることを当業者なら理解されよう。特許請求の範囲では、含むという用語は他の要素又はステップがあることを除外するものではない。
更に、別々に記載したが、複数の手段、要素、回路、又は方法のステップが、例えば単一の回路、ユニット、又はプロセッサによって実施され得る。加えて、個々の特徴が異なる請求項中に含まれる場合があるが、それらの特徴は場合により有利に組み合わせられることができ、異なる請求項中に含まれることは、特徴の組合せが実現可能でないこと及び／又は有利でないことを意味するものではない。更に、或る請求項のカテゴリに特徴を含めることは、そのカテゴリに限定することを含意せず、むしろその特徴が必要に応じて他の請求項のカテゴリに等しく適用され得ることを示す。更に、特許請求の範囲における特徴の順序は、それらの特徴が実行されなければならない如何なる特定の順序も含意せず、とりわけ方法クレーム内の個々のステップの順序はステップがその順序で実行されなければならないことを含意するものではない。むしろ、ステップは任意の適切な順序で実行され得る。加えて、単数形での言及は複数形を除外しない。従って、「１つの（a）」、「１つの（an）」、「第１の」、「第２の」等の言及は複数形を排除しない。特許請求の範囲における参照符号は明確にするための例として与えるに過ぎず、特許請求の範囲を限定するものとして決して解釈されるべきではない。

Claims (20)

  1. 可視光通信用のシステム内で複数のソースシンボルを含むメッセージを伝送する方法であって、前記方法は、
    − 光源の出力を変調するためチャネルシンボル上に前記メッセージの前記ソースシンボルをマッピングすることによって変調信号を生成するステップであって、前記メッセージは連続したチャネルシンボルの複数のパケットへと区分化され、各対の隣接するパケットの間に休止期間が置かれ、受信機に情報をシグナリングするために前記休止期間の持続時間が変えられる、ステップと、
    − 前記メッセージを少なくとも所定の回数伝送するために前記変調信号に基づいて前記光源の前記出力を変調するステップと
    を含む、方法。
  2. 全てのチャネルシンボルが等しい持続時間を有する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記休止期間は、
    − メッセージ間休止期間が前記チャネルシンボルの前記持続時間の整数倍の持続時間を有すること、
    − パケット間休止期間が前記チャネルシンボルの前記持続時間の整数倍の持続時間を有すること、及び
    − 前記パケット間休止期間が前記メッセージ間休止期間よりも短いこと
    の少なくとも１つを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記メッセージの伝送が（Ｔｅｘｐ，ｍｉｎ，Ｔｅｘｐ，ｍａｘ）の範囲内の露光時間を有するローリングシャッターデジタルカメラによる検出のために寸法合わせされ、前記パケット間休止期間が最長露光時間Ｔｅｘｐ，ｍａｘの８０％以上であり、より好ましくは前記パケット間休止期間が前記最長露光時間Ｔｅｘｐ，ｍａｘ以上である、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
  5. 各フレーム内で前記カメラによって露光されるよりも少数のラインから、符号化光信号のサンプルがデジタルカメラを使って複数のフレームにわたって得られ、前記メッセージが前記ライン数の持続時間よりも長い持続時間を有する場合、前記メッセージの異なる部分が前記複数の前記フレームのそれぞれの中で前記カメラによって見られ、前記メッセージの前記所定の伝送回数の間に前記メッセージ全体が見られ得るタイミングで、前記メッセージが所定の回数伝送される、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
  6. マッピングされる前記メッセージの持続時間が前記休止期間のシグナリングの影響を受けない、請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法。
  7. 前記メッセージの持続時間を保つために、前記休止期間のシグナリングが前記メッセージ内の１つ又は複数のパケット間休止期間を短くし、且つ前記メッセージ間休止期間を長くすることを含む、請求項６に記載の方法。
  8. 前記メッセージ内にある情報の種類をシグナリングするために前記休止期間の前記持続時間が使用され、より好ましくは、前記種類がヘッダ、ペイロード、誤り検出、及び誤り訂正の少なくとも１つである、請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法。
  9. 特定の種類の情報の位置をシグナリングするために前記休止期間の前記持続時間が使用され、より好ましくは、メッセージの始まり及び終わりの少なくとも１つをシグナリングするために前記メッセージ間休止期間の前記持続時間が使用される、請求項１乃至８の何れか一項に記載の方法。
  10. 情報をシグナリングするために前記休止期間の持続時間の少なくとも１つの最小有効ビットが使用され、より好ましくは、前記メッセージに関する情報をシグナリングするために前記休止期間の持続時間の少なくとも１つの最小有効ビットが使用される、請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法。
  11. 複数のソースシンボルを含むメッセージを運ぶ変調符号化光信号であって、前記符号化光信号の前記変調は、前記メッセージを少なくとも所定の回数伝送するために変調信号に基づいて光源の出力を変調することから生じ、
    − 前記変調信号は前記光源の前記出力を変調するためのチャネルシンボル上に前記メッセージの前記ソースシンボルをマッピングすることから生じ、前記メッセージは連続したチャネルシンボルの複数のパケットへと区分化され、各対の隣接するパケットの間に休止期間が置かれ、受信機に情報をシグナリングするために前記休止期間の前記持続時間が変えられる、変調符号化光信号。
  12. 可視光通信用のシステム内で複数のソースシンボルを含むメッセージを受信する方法であって、前記方法は、
    − センサにおいて光を受光するステップであって、前記センサは可視光通信装置の光源によって変調される光にさらされる、ステップと、
    − 受光される光に含まれるデータを復調するステップと
    を含み、前記復調するステップは、
    − 前記受光される光におけるチャネルシンボルを検出するステップ、
    − 受信メッセージの検出済み前記チャネルシンボルを更に処理するためにソースシンボル上にマッピングするステップであって、前記検出済みチャネルシンボルは連続したチャネルシンボルの複数のパケットを含み、各対の隣接するパケットの間に休止期間が置かれる、ステップ、及び
    − 対の隣接するパケット間の休止期間の持続時間を決定するステップ
    を含む、方法。
  13. 前記センサがカメラであり、前記復調するステップが、
    − 伝送されたチャネルシンボルを示す受信メッセージを、
    − 画像ラインであって、その中に撮像される符号化光源による放射光を含む当該画像ラインに基づいてサンプルを収集し、
    − メッセージの持続時間Ｔｍｓｇ、カメラの露光時間Ｔｅｘｐ、及び画像内のラインのラインタイミングを考慮して、前記符号化光源を画像化する画像シーケンスの複数の画像からサンプルを収集することによって前記受信メッセージを組み立て、及び
    − 前記メッセージの全持続時間についてサンプルが組み立てられるまで収集及び組み立てを続けることにより、
    組み立て直すステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記メッセージ内にある情報の種類をシグナリングするために前記休止期間の前記持続時間が使用され、より好ましくは、前記種類がヘッダ、ペイロード、誤り検出符号、及び誤り訂正符号の少なくとも１つである、請求項１２又は１３に記載の方法。
  15. 可視光通信用のシステム内でメッセージを符号化するための情報符号化器であって、前記符号化器は、
    − 光源の出力を変調するためのチャネルシンボル上に前記メッセージのソースシンボルをマッピングすることによって変調信号を生成する信号発生器であって、前記メッセージは連続したチャネルシンボルの複数のパケットへと区分化され、各対の隣接するパケットの間に休止期間が置かれ、受信機に情報をシグナリングするために前記休止期間の持続時間が変えられる、信号発生器と、
    − 前記メッセージを少なくとも所定の回数伝送するために前記変調信号に基づいて前記光源の前記出力を変調する変調器と
    を含む、情報符号化器。
  16. − 請求項１５に記載の情報符号化器と、
    − 発光体と
    を含む、符号化光源。
  17. 可視光通信用のシステム内で複数のソースシンボルを含むメッセージを復号するための情報復号器であって、前記復号器は、
    − 光を受光する光検出器であって、符号化光源の光源によって変調される光を検出する光検出器と、
    − 受光される光に含まれるデータを復調する復調器であって、前記復調は、
    − 前記受光される光におけるチャネルシンボルを検出すること、
    − 受信メッセージの検出済み前記チャネルシンボルを更に処理するためにソースシンボル上にマッピングすることであって、前記検出済みチャネルシンボルは連続したチャネルシンボルの複数のパケットを含み、各対の隣接するパケットの間に休止期間が置かれる、マッピングすること、及び
    − 対の隣接するパケット間の休止期間の持続時間を決定すること
    を含む、復調器と
    を含む、情報復号器。
  18. 前記光検出器がデジタルカメラセンサであり、前記復調器が、
    − 前記デジタルカメラセンサによって捕捉されるそれぞれの画像を処理することにより、伝送されたチャネルシンボルを示す受信メッセージを組み立て直すための組立て直し器
    を更に含み、前記処理が、
    − それぞれの画像ラインであって、その中に撮像される符号化光源による放射光を含む当該それぞれの画像ラインに基づいてサンプルを収集すること、
    − メッセージの持続時間Ｔｍｓｇ、カメラの露光時間Ｔｅｘｐ、及び前記画像内のラインのラインタイミングを考慮して、前記符号化光源を画像化する画像シーケンスの複数の画像からサンプルを収集することによって前記受信メッセージを組み立てること、及び
    − 前記メッセージの全持続時間についてサンプルが組み立てられるまで収集及び組み立てを続けること
    を含む、請求項１７に記載の情報復号器。
  19. 請求項１乃至１０の何れか一項に記載の方法を実施するためのプログラムコード命令を含むことを特徴とする、通信ネットワークからダウンロード可能であり、且つ／又はコンピュータ可読媒体及び／若しくはマイクロプロセッサ実行可能媒体上に記憶されるコンピュータプログラム。
  20. 請求項１２乃至１４の何れか一項に記載の方法を実施するためのプログラムコード命令を含むことを特徴とする、通信ネットワークからダウンロード可能であり、且つ／又はコンピュータ可読媒体及び／若しくはマイクロプロセッサ実行可能媒体上に記憶されるコンピュータプログラム。
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