JP2017535103A - 信号の符号化／復号化方法、装置およびシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、無線信号の復号化方法を提供する。無線信号から変換される電気信号を復号化する方法は、前記電気信号各レベルの持続時間を記録するステップと、ｍ個の最大持続時間の第１平均値及びｎ個の最小持続時間の第２平均値を算出し、また、前記ｍ、ｎは該当データの第１バイナリビット値及び第２バイナリビット値の割合をそれぞれに参考しながら決定する正の整数であるステップと、前記第１平均値及び第２平均値に基づき、判定時間Ｔｄを算出するステップと、各レベルの持続時間及び前記判定時間を比較し、その比較結果に基づき当該レベルが特定できるバイナリビット値を判定するステップと、各バイナリビット値を統合して、前記電気信号が特定するデータを元に戻すステップと、を備えるものである。【選択図】図２

Description

本発明は、通信分野に関し、特に信号の符号化／復号化方法、装置およびシステムに関する。

光無線通信は、発光ダイオード（ＬＥＤ）技術の上に発展してきた新興、短距離型高速光無線通信技術である。光無線通信の基本原理は発光ダイオード（ＬＥＤ）が蛍光灯と白熱電球の切替スピードより速いという特徴を利用して、ＬＥＤ光源が高い周波数で点滅することで通信を行う。光があれば二進数の１を表し、光が無ければ二進数の０を表す。デジタル情報を含んだ高速光信号が光電転換によってすぐに情報を入手できる。光無線通信技術は、そのデータが干渉または収集されにくくて、光通信デバイスの制作が簡単でかつ損壊や磁気除去しにくいので、それを利用して光無線の暗証化キーを作ることができる。マイクロ波の技術と比べると、光無線通信ではかなり豊かなスペクトル資源を有するのは、ミクロ波通信と無線通信が比べられないものである。同時、可視光通信はいかなる通信プロトコルにおいても適用され、いかなる環境でも利用可能である。安全性について、光無線通信は従来の磁性材料と比べて、磁気除去という問題に心配をかける必要がなく、さらに通信内容が他人に盗み取られる心配もない。光無線通信のデバイス架設は柔軟で利便性のある、かつ低コストのため、大規模の普及応用に適合する。

可視光通信が広く普及されるにつれて、携帯式電子デバイス、たとえば、携帯のＬＥＤランプを用いて可視光信号を送信する技術がすでに提供された。携帯式電子デバイスのＬＥＤランプが開閉する時、信号デューティ比が確定していないが、その明るい、暗い持続時間がある程度、制御できる。だから、特別設置の符号化方法によって、端末中のＬＥＤランプがキャラクタリゼーションデータ情報を有する可視光信号を送信するという目的を実現できる。

携帯式電子デバイスであるＬＥＤランプから発する光信号の点灯・消灯継続時間がランダムに変化されることによって、光信号の認識率を下げる。一方、電子デバイスによって、そのＬＥＤランプの点滅頻度も異なる。光受信側に設定される受信パラメータは、送信側を適応するために、大きな余裕度を持たせている。点滅特性に優れた携帯式電子デバイスが当該受信パラメータにあわせるため、本来の性能を発揮できない場合がある。それでも、当該パラメータに一致しない携帯式電子デバイス、その信号の認識率も低い状況にある。さらに、ＬＥＤランプからの光信号のパラメータが変わる都度、受信側のアップグレード作業が必要となるので、システムへのアップグレードは複雑な作業となる。

従来技術では、光の受信側は、携帯式電子機器であるＬＥＤランプから発する光信号について、認識率が低く、かつ、光受信側のシステムのアップグレード作業が複雑である問題がある。

上記の技術的問題を解決するために採用する技術方案として、本発明は無線信号の符号化／復号化する方法を提供する。当該信号の符号化／復号化する方法は、
送信側において、データ中の第１バイナリビット値、第２バイナリビット値をそれぞれに第１持続時間のレベル及び第２持続時間のレベルに符号化し、各レベル間において区切り記号にて区切り、また、前記第１持続時間と前記第２持続時間はお互いに等しくない時間であるステップと、
送信側から符号化された電気信号を無線信号に変換するステップと、
受信側は前記無線信号を受信して電気信号に変換するステップと、
受信側において、前記電気信号を復号化処理するステップと、を備える方法であって、
前記電気信号復号化処理方法は、前記電気信号各レベルの持続時間を記録するステップと、ｍ個の最大持続時間の第１平均値Ｔａ及びｎ個の最小持続時間の第２平均値Ｔｂを算出し、また、前記ｍ、ｎは該当データの第１バイナリビット値及び第２バイナリビット値の割合をそれぞれに参考しながら決定する正の整数であるステップと、前記第１平均値及び第２平均値に基づき、判定時間Ｔｄを算出するステップと、各レベルの持続時間及び前記判定時間を比較し、その比較結果に基づき当該レベルが特定できるバイナリビット値を判定するステップと、各バイナリビット値を統合して、データを元に戻すステップと、を備えるものである。

また、本発明は、無線信号から変換された電気信号を復号化する無線信号の復号化方法を提供する。当該無線信号の復号化方法は、前記電気信号各レベルの持続時間を記録するステップと、ｍ個の最大持続時間の第１平均値Ｔａ及びｎ個の最小持続時間の第２平均値Ｔｂを算出し、また、前記ｍ、ｎは該当データの第１バイナリビット値及び第２バイナリビット値の割合をそれぞれに参考しながら決定する正の整数であるステップと、前記第１平均値及び第２平均値に基づき、判定時間Ｔｄを算出するステップと、各レベルの持続時間及び前記判定時間を比較し、その比較結果に基づき当該レベルが特定できるバイナリビット値を判定するステップと、各バイナリビット値を統合して、前記電気信号が特定するデータを元に戻すステップと、を備えるものである。

また、本発明は、無線信号から変換された電気信号を復号化する無線信号の復号化装置を提供する。当該信号復号化装置は、前記電気信号各レベルの持続時間を記録するモジュールと、ｍ個の最大持続時間の第１平均値Ｔａ及びｎ個の最小持続時間の第２平均値Ｔｂを算出し、また、前記ｍ、ｎは該当データの第１バイナリビット値及び第２バイナリビット値の割合をそれぞれに参考しながら決定する正の整数であるモジュールと、前記第１平均値及び第２平均値に基づき、判定時間Ｔｄを算出するモジュールと、各レベルの持続時間及び前記判定時間を比較し、その比較結果に基づき当該レベルが特定できるバイナリビット値を判定するモジュールと、各バイナリビット値を統合して、前記電気信号が特定するデータを元に戻すモジュールと、を備えるものである。

本発明は、また、上記の復号化装置を有する受信側を提供する。

また、本発明は、送信側及び上記通りの受信側を備える通信システムを提供する。前記送信側は、データ中の第１バイナリビット値、第２バイナリビット値をそれぞれに第１持続時間のレベル及び第２持続時間のレベルに符号化し、各レベル間において区切り記号にて区切り、また、前記第１持続時間と前記第２持続時間はお互いに等しくない時間である符号化装置を備える。

本発明では、より高い通信効率及び認識率の符号化方法を採用するだけではなく、復号化処理の際に、受信された光信号に基づき、受信側のパラメータを自己適応によって設定し、光信号の復号化処理を実現する。当該方法によれば、ほとんどの送信側のＬＥＤランプから送信する光信号に応じて、自己適応によって受信を行われる。送信側の光信号のパラメータを変更する場合には、受信側をアップグレード処理する必要がない。

本発明の上記の目的、特徴及び長所を容易に理解するために、以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。添付する図面は次のとおりとする。

図１は、本発明の一つの実施例における光通信システムを説明するためのブロック図である。 図２は、本発明の実施例１における光信号の符号化・送信方法のフローチャートを示す。 図３は、本発明の一つの実施例における光信号の受信・復号化方法のフローチャートを示す。 図４は、本発明の実施例１における光通信の実例性符号化電気信号を示す。 図５は、本発明の実施例２における光通信の符号化・送信方法のフローチャートを示す。 図６は、本発明の実施例２における光通信の受信・復号化方法のフローチャートを示す。 図７は、本発明の実施例２における光通信の実例性符号化電気信号を示す。 図８は、本発明の実施例３における光通信の符号化・送信方法のフローチャートを示す。 図９は、本発明の実施例３における光通信の受信・復号化方法のフローチャートを示す。 図１０は、本発明の実施例３における光通信の実例性符号化電気信号を示す。 図１１は、本発明の実施例４における光通信の符号化・送信方法のフローチャートを示す。 図１２は、本発明の実施例４における光通信の受信・復号化方法のフローチャートを示す。 図１３は、本発明の実施例４における光通信の実例性符号化電気信号を示す。

本発明の実施例によれば、光信号の符号化／復号化方法を提供できる。特に、携帯式電子デバイスのＬＥＤランプから送信されるストローブ信号（点滅頻度が多い信号）について、符号化／復号化方法を提供する。

携帯式電子デバイスのＬＥＤランプに試験を行った。試験した結果、ＬＥＤランプの点滅制御にランダム遅延が存在しているが分かった。点滅制御の遅滞は送信側と受信側の間の同期に困難を発生させる。通常の技術を採用すれば、ＬＥＤランプが高い周波数で点滅することで通信を行い、光があれば二進数の１を表し、光が無ければ二進数の０を表す。但し、精確な同期が無いため、それぞれに光有り、光無しで二進数の１と０を表す場合、ビット受信エラーを発生する可能性がある。例えば、１桁の二進数の０を表す光無し状態の持続時間が設定値を超えた場合、定額以上の持続時間がもう１桁の二進数の０と識別される。

上記の課題を解決するブロック符号化方法を提供する。すなわち、符号化の時、送信待ちのデータを複数個のデータセットに分けることができ、データセットごとに一個または複数個のビットが含まれる。それから、これらのデータセットを数個電気信号ユニットに変換し、電気信号ユニットごとにレベルのジャンプ回数で対応されるデータセットのビットを表す。隣接する電気信号ユニット間に固定レベルにて間隔を表示する。レベルのジャンプが、ローレベルからハイレベルへのジャンプだけを含む、あるいはハイレベルからローレベルへのジャンプだけを含むことができ、また、ローレベルからハイレベルへのジャンプ及びローレベルからハイレベルへのジャンプを同時に含むことができる。レベルユニットにおける１ビットを表すレベルが、ハイレベルでもよいし、ローレベルでもよいが、電気信号ユニット内におけるレベルとは、異なってもよい。

上記の方法によれば、各電気信号ユニット間を区切って、一個の電気信号ユニットのみで連続ビットの識別を行う。この短い時間には、ランダム遅延による信号の誤認識率が大幅に低下することができる。さらに、この方法は、通信の信頼性向上に寄与できる。

但し、特別に設定しているブロック間の間隔は、単にブロックを分けるだけのものであり、いかなる情報を有していないので、通信効率の低下にいたる問題点も存在する。

また、本発明は、もう一つの符号化方法を提供する。すなわち、レベルの大きさではなく、レベルの持続時間を用いて、異なるビットを表す。より具体的に言えば、第１バイナリビット値、例えば二進数の０を第１持続時間のレベル、データ中の第２バイナリビット値、例えば二進数の１を第２持続時間のレベルに符号化する。ここでは、第１持続時間と第２持続時間はお互いに等しくない時間である。また、第１持続時間のレベル及び第２持続時間のレベルはハイレベルでも、ローレベルでもよい。各レベル間において区切り記号にて区切る。

受信側において、各レベルの持続時間及び判定時間を比較した結果に応じて、該当レベルが表すビットを識別することができる。その為、送信側が受信側と同期しなくても、送信側から送信してきた信号を問題なく復号化できる。

但し、ＬＥＤランプ点滅制御の遅延により、送信側はレベルの持続時間を制御する時、設計値に一致しない場合がある。例えば、送信側はレベルの持続時間が２ｍｓと期待したい場合、送信されてきた信号のレベル持続時間が５ｍｓになってしまう。その為に、この様なバラつきを無くす判定時間が必要となる。但し、異なる時間や異なる端末間において、前記の遅延がランダムに発生するので、適当な判定時間を予め設定しておくことは困難である。例えば、事前に設定した、第１時間と第２時間の平均値の判定時間によって、第１持続時間を識別できないが、実際の持続時間が前記平均値のレベルより長い。差が大きい第１持続時間と第２持続時間を設定するのは、上記の問題を解決できるが、長い持続時間の設定は、通信効率の低下になってしまう問題がある。

本発明の考案によれば、電気信号を復号化する時、前記電気信号各レベルの持続時間を記録し、ｍ個の最大持続時間の第１平均値Ｔａ及びｎ個の最小持続時間の第２平均値Ｔｂを算出し、また、前記ｍ、ｎは該当データの第１バイナリビット値及び第２バイナリビット値の割合をそれぞれに参考しながら決定する正の整数である。次は、前記第１平均値及び第２平均値に基づき、判定時間Ｔｄを算出する。各レベルの持続時間及び前記判定時間を比較し、その比較結果に基づき当該レベルが特定できるバイナリビット値を判定する。最後は、各バイナリビット値を統合して、前記電気信号が特定するデータを元に戻す。

持続時間の集計によって、自己的に適応な判定時間を決定することができるため、受信側は、送信側の種類を問わずに、よりよい処理ができる。さらに、一定な判定時間の設定や判定時間の更新の作業が必要なくなる。

今、附図を参照しながら保護が要求される発明を説明し、すべての附図において同じ参照表示番号で同じ部品または手順を指す。以下の説明には、解釈のために、たくさんの具体的な細かい点を開示して、保護が要求されるテーマに対する全面理解を提供する。しかし、明らかにこれらの発明はこれらの具体的な細かい点で実施しなくてもいい。

実施例１

本実施例の送信及び受信の作業は、各電子デバイスに実施する。図１は、本発明の一つの実施例における光通信システムを説明するためのブロック図である。当該通信システム１００は、送信側１０１及び受信側１０２を含む。送信側１０１より光信号を受信側１０２に送信する。送信側１０１は、他の携帯式電子デバイスでもよい。携帯式電子デバイスは、携帯電話、タブレットＰＣ、専用の通信端末を用いてもよいが、これらに限定されない。

図２は、本発明の実施例１における光信号の符号化・送信方法のフローチャートを示す。図２のように、当該方法は、次のステップを含む。

ステップ２０１、送信待ちのデータを電気信号に符号化する。より具体的に言えば、データ中の二進数の０を第１持続時間Ｔ０のハイレベル、データ中の二進数の１を第２持続時間Ｔ１のハイレベルに符号化し、また、Ｔ０はＴ１より小さいこと。また、各ハイレベル間においてローレベルを区切り記号として区切る。これらの送信待ちのデータは、テキスト、写真、音声及び／または動画でもよい。

図４は、実例性符号化電気信号であり、バイナリビット値が持続レベルとの関係表示図を示し、図の４ハイレベルの持続時間は、それぞれにＴ１、Ｔ０、Ｔ０、Ｔ１であり、二進数データである１００１を表す。例えば、Ｔ０が２ｍｓ、Ｔ１が３０ｍｓとする。ハイレベル間のローレベルが区切り記号として使われ、データの終わりと見なす。ここでは、通信効率を向上するため、ローレベルの持続時間を短い方に設定することが望ましい。

ステップ２０２、電気信号を光信号に変換して送信する。

ここでは、電気信号にて発光ダイオードを制御し、光信号の形でデータを送信する。

図４は、理想的な符号化電気信号を示すことを理解されたい。信号から可視光信号に変換した場合、一部のレベルの持続時間がランダムに変動し、図４に示す形と違っていく可能性がある。この場合は、受信側より復号化して認識する必要がある。

図３は、本発明の実施例１における光信号の受信・復号化方法のフローチャートを示す。図３のように、当該方法は、次のステップを含む。

ステップ３０１、光信号を受信して電気信号に変換する。

ここでは、電気信号は前記送信された電気信号である。信号中の第１持続時間Ｔ０であるハイレベル及び第２持続時間Ｔ１であるハイレベルがそれぞれに、二進数の０及び二進数の１を表す。

ステップ３０２、電気信号を確認し、電気信号中の各ハイレベルの持続時間を記録する。

電気信号中のハイレベルの数がそれほど多くない場合、すべてのハイレベルの持続時間を検査する。ハイレベルの数が非常に多い場合、ハイレベルの持続時間の一部を検査する。電気信号全体を把握するために最低限必要なサンプル数を取って検査する必要がある。

ステップ３０３、ｍ個の最大持続時間の平均値Ｔａ及びｎ個の最小持続時間の平均値Ｔｂを算出し、また、ｍ及びｎは該当データ中の二進数の０及び二進数の１の割合をそれぞれに参考しながら決定する正の整数である。

通常は、ｍ及びｎは、３以上の正の整数である。持続時間が約第二時間Ｔ１になるハイレベルの数であるＭをｍの上限、持続時間が約第一時間Ｔ０になるハイレベルの数であるＮをｎの上限とする。電気信号中のハイレベルの数がそれほど多くない場合、下記の方法でＭ及びＮを得る。

あるケースでは、データ中の二進数の０及び二進数の１の割合は、予め決定するものである。それによって、すべてのハイレベル数Ｐをそれぞれに０及び１の割合を乗じて前記のＭ及びＮを得る。このために、ｍはＭ以下、ｎはＮ以下でもよい。

もう一つのケースでは、データ中の二進数の０及び二進数の１の割合は、ランダムな値である。この場合には、二進数の０の割合は、通常、４０％−６０％となる。二進数の１の割合も同じである。このために、ｍは０．４Ｐ以下、ｎは０．４Ｐ以下となる。マージンを持たせるため、ｍはＰ／３以下、ｎはＰ／３以下であることが望ましい。

電気信号中のハイレベルの数が非常に多い場合、ｍ及びｎは３以上の正の整数であれば、選択肢が多く、上限を超える可能性がない。

ステップ３０４、前記第１平均値Ｔａ及び前記第２平均値Ｔａに基づき、判定時間Ｔｄを算出する。

ステップ３０５、各ハイレベルの持続時間及び判定時間Ｔｄを比較し、その比較結果に基づき、当該ハイレベルが表すビットを判定する。もし、あるハイレベルの持続時間がＴｎ≦Ｔｄである場合、当該ハイレベルが二進数の０を表すが、Ｔｎ＞Ｔｄである場合、当該ハイレベルが二進数の１を表す。

ステップ３０６、各バイナリビット値を統合して、データを元に戻す。

本実施例に記載の方法によって符号化すれば、通信効率の向上を実現すると同時に、高い識別率を得ることができる。また、判定時間の自己適応設定による復号化は、通用の判定時間設定にかかる送信側の手間を省くとともに、受信側での固定の判定時間の設定作業の無駄を無くして、アップグレードのリスクを回避することができる。

実施例２

本実施例の送信及び受信の作業は、各電子デバイスに実施する。送信側は、他の携帯式電子デバイスでもよい。携帯式電子デバイスは、携帯電話、タブレットＰＣ、専用の通信端末を用いてもよいが、これらに限定されない。

図５は、本発明の実施例２における光信号の符号化・送信方法のフローチャートを示す。図５のように、当該方法は、次のステップを含む。

ステップ５０１、送信待ちのデータを電気信号に符号化する。より具体的に言えば、データ中の二進数の０を第１持続時間Ｔ０のハイレベル、データ中の二進数の１を第２持続時間Ｔ１のハイレベルに符号化し、また、Ｔ０はＴ１より大きいこと。また、各ハイレベル間においてローレベルを区切り記号として区切る。これらの送信待ちのデータは、テキスト、写真、音声及び／または動画でもよい。

図７は、実例性符号化電気信号であり、バイナリビット値が持続レベルとの関係表示図を示し、図の４ハイレベルの持続時間は、それぞれにＴ１、Ｔ０、Ｔ０、Ｔ１であり、二進数データである０１１０を表す。例えば、Ｔ０が３０ｍｓ、Ｔ１が２ｍｓとする。ハイレベル間のローレベルが区切り記号として使われ、データの終わりと見なす。ここでは、通信効率を向上するため、ローレベルの持続時間を短い方に設定することが望ましい。

ステップ５０２、電気信号を光信号に変換して送信する。

ここでは、電気信号にて発光ダイオードを制御し、光信号の形でデータを送信する。

図７は、理想的な符号化電気信号を示すことを理解されたい。信号から可視光信号に変換した場合、一部のレベルの持続時間がランダムに変動し、図７に示す形と違っていく可能性がある。この場合は、受信側より復号化して認識する必要がある。

図６は、本発明の実施例２における光信号の受信・復号化方法のフローチャートを示す。図６のように、当該方法は、次のステップを含む。

ステップ６０１、光信号を受信して電気信号に変換する。

ここでは、電気信号は前記送信された電気信号である。信号中の第１持続時間Ｔ０であるハイレベル及び第２持続時間Ｔ１であるハイレベルがそれぞれに、二進数の０及び二進数の１を表す。

ステップ６０２、電気信号を確認し、電気信号中の各ハイレベルの持続時間を記録する。

電気信号中のハイレベルの数がそれほど多くない場合、すべてのハイレベルの持続時間を検査する。ハイレベルの数が非常に多い場合、ハイレベルの持続時間の一部を検査する。電気信号全体を把握するために最低限必要なサンプル数を取って検査する必要がある。

ステップ６０３、ｍ個の最大持続時間の平均値Ｔａ及びｎ個の最小持続時間の平均値Ｔｂを算出し、また、ｍ及びｎは該当データ中の二進数の０及び二進数の１の割合をそれぞれに参考しながら決定する正の整数である。

通常は、ｍ及びｎは、３以上の正の整数である。持続時間が約第二時間Ｔ１になるハイレベルの数であるＭをｍの上限、持続時間が約第一時間Ｔ０になるハイレベルの数であるＮをｎの上限とする。電気信号中のハイレベルの数がそれほど多くない場合、下記の方法でＭ及びＮを得る。

あるケースでは、データ中の二進数の０及び二進数の１の割合は、予め決定するものである。それによって、すべてのハイレベル数Ｐをそれぞれに０及び１の割合を乗じて前記のＭ及びＮを得る。このために、ｍはＭ以下、ｎはＮ以下でもよい。

もう一つのケースでは、データ中の二進数の０及び二進数の１の割合は、ランダムな値である。この場合には、二進数の０の割合は、通常、４０％−６０％となる。二進数の１の割合も同じである。このために、ｍは０．４Ｐ以下、ｎは０．４Ｐ以下となる。マージンを持たせるため、ｍはＰ／３以下、ｎはＰ／３以下であることが望ましい。

電気信号中のハイレベルの数が非常に多い場合、ｍ及びｎは３以上の正の整数であれば、選択肢が多く、上限を超える可能性がない。

ステップ６０４、前記第１平均値Ｔａ及び前記第２平均値Ｔａに基づき、判定時間Ｔｄを算出する。

ステップ６０５、各ハイレベルの持続時間及び判定時間Ｔｄを比較し、その比較結果に基づき、当該ハイレベルが表すビットを判定する。

もし、あるハイレベルの持続時間がＴｎ≦Ｔｄである場合、当該ハイレベルが二進数の１を表すが、Ｔｎ＞Ｔｄである場合、当該ハイレベルが二進数の０を表す。

ステップ６０６、各バイナリビット値を統合して、データを元に戻す。

本実施例に記載の方法によって符号化すれば、通信効率の向上を実現すると同時に、高い識別率を得ることができる。また、判定時間の自己適応設定による復号化は、通用の判定時間設定にかかる送信側の手間を省くとともに、受信側での固定の判定時間の設定作業の無駄を無くして、アップグレードのリスクを回避することができる。

実施例３

本実施例の送信及び受信の作業は、各電子デバイスに実施する。送信側は、他の携帯式電子デバイスでもよい。携帯式電子デバイスは、携帯電話、タブレットＰＣ、専用の通信端末を用いてもよいが、これらに限定されない。

図８は、本発明の実施例３における光信号の符号化・送信方法のフローチャートを示す。図８のように、当該方法は、次のステップを含む。

ステップ８０１、送信待ちのデータを電気信号に符号化する。より具体的に言えば、データ中の二進数の０を第１持続時間Ｔ０のローレベル、データ中の二進数の１を第２持続時間Ｔ１のローレベルに符号化し、また、Ｔ０はＴ１より小さいこと。また、各ローレベル間においてハイレベルを区切り記号として区切る。これらの送信待ちのデータは、テキスト、写真、音声及び／または動画でもよい。

図１０は、実例性符号化電気信号であり、バイナリビット値がローレベル持続との関係表示図を示し、図の４ローレベルの持続時間は、それぞれにＴ１、Ｔ０、Ｔ０、Ｔ１であり、二進数データである１００１を表す。例えば、Ｔ０が２ｍｓ、Ｔ１が３０ｍｓとする。ローレベル間のハイレベルが区切り記号として使われ、データの終わりと見なす。ここでは、通信効率を向上するため、ハイレベルの持続時間を短い方に設定することが望ましい。

ステップ８０２、電気信号を光信号に変換して送信する。

ここでは、電気信号にて発光ダイオードを制御し、光信号の形でデータを送信する。

図１０は、理想的な符号化電気信号を示すことを理解されたい。信号から可視光信号に変換した場合、一部のレベルの持続時間がランダムに変動し、図１０に示す形と違っていく可能性がある。この場合は、受信側より復号化して認識する必要がある。

図９は、本発明の実施例３における光信号の受信・復号化方法のフローチャートを示す。図９のように、当該方法は、次のステップを含む。

ステップ９０１、光信号を受信して電気信号に変換する。

ここでは、電気信号は前記送信された電気信号である。信号中の第１持続時間Ｔ０であるローレベル及び第２持続時間Ｔ１であるローレベルがそれぞれに、二進数の０及び二進数の１を表す。

ステップ９０２、電気信号を確認し、電気信号中の各ローレベルの持続時間を記録する。

電気信号中のローレベルの数がそれほど多くない場合、すべてのローレベルの持続時間を検査する。ローレベルの数が非常に多い場合、ローレベルの持続時間の一部を検査する。電気信号全体を把握するために最低限必要なサンプル数を取って検査する必要がある。

ステップ９０３、ｍ個の最大持続時間の平均値Ｔａ及びｎ個の最小持続時間の平均値Ｔｂを算出し、また、ｍ及びｎは該当データ中の二進数の０及び二進数の１の割合をそれぞれに参考しながら決定する正の整数である。

通常は、ｍ及びｎは、３以上の正の整数である。持続時間が約第二時間Ｔ１になるローレベルの数であるＭをｍの上限、持続時間が約第一時間Ｔ０になるローレベルの数であるＮをｎの上限とする。電気信号中のローレベルの数がそれほど多くない場合、下記の方法でＭ及びＮを得る。

あるケースでは、データ中の二進数の０及び二進数の１の割合は、予め決定するものである。それによって、すべてのローレベル数Ｐをそれぞれに０及び１の割合を乗じて前記のＭ及びＮを得る。このために、ｍはＭ以下、ｎはＮ以下でもよい。

もう一つのケースでは、データ中の二進数の０及び二進数の１の割合は、ランダムな値である。この場合には、二進数の０の割合は、通常、４０％−６０％となる。二進数の１の割合も同じである。このために、ｍは０．４Ｐ以下、ｎは０．４Ｐ以下となる。マージンを持たせるため、ｍはＰ／３以下、ｎはＰ／３以下であることが望ましい。

電気信号中のローレベルの数が非常に多い場合、ｍ及びｎは３以上の正の整数であれば、選択肢が多く、上限を超える可能性がない。

ステップ９０４、前記第１平均値Ｔａ及び前記第２平均値Ｔａに基づき、判定時間Ｔｄを算出する。

ステップ９０５、各ローレベルの持続時間及び判定時間Ｔｄを比較し、その比較結果に基づき、当該ローレベルが表すビットを判定する。もし、あるローレベルの持続時間がＴｎ≦Ｔｄである場合、当該ローレベルが二進数の０を表すが、Ｔｎ＞Ｔｄである場合、当該ローレベルが二進数の１を表す。

ステップ９０６、各バイナリビット値を統合して、データを元に戻す。

本実施例に記載の方法によって符号化すれば、通信効率の向上を実現すると同時に、高い識別率を得ることができる。また、判定時間の自己適応設定による復号化は、通用の判定時間設定にかかる送信側の手間を省くとともに、受信側での固定の判定時間の設定作業の無駄を無くして、アップグレードのリスクを回避することができる。

実施例４

本実施例の送信及び受信の作業は、各電子デバイスに実施する。送信側は、他の携帯式電子デバイスでもよい。携帯式電子デバイスは、携帯電話、タブレットＰＣ、専用の通信端末を用いてもよいが、これらに限定されない。

図１１は、本発明の実施例４における光信号の符号化・送信方法のフローチャートを示す。図１１のように、当該方法は、次のステップを含む。

ステップ１１０１、送信待ちのデータを電気信号に符号化する。より具体的に言えば、データ中の二進数の０を第１持続時間Ｔ０のレベル、データ中の二進数の１を第２持続時間Ｔ１のレベルに符号化し、また、Ｔ０はＴ１より小さいこと。二進数の０を表すレベルは、ハイレベルでもよいし、ローレベルでもよい。同様に、二進数の１を表すレベルは、ハイレベルでもよいし、ローレベルでもよい。各レベル間にはレベルジャンプを区切り記号として採用する。これらの送信待ちのデータは、テキスト、写真、音声及び／または動画でもよい。

図１３は、実例性符号化電気信号であり、バイナリビット値がレベルとの関係表示図を示し、図の８ハイレベルの持続時間は、それぞれにＴ１、Ｔ０、Ｔ０、Ｔ１、Ｔ１、Ｔ０ Ｔ１、Ｔ０であり、二進数データである１００１１０１０を表す。例えば、Ｔ０が２ｍｓ、Ｔ１が３０ｍｓとする。隣接するレベル同士がお互い異なるビットを表す。つまり、レベルジャンプにてレベルを区切るので、前記実施例のように、ビットを表すレベルをローレベルにて区切る必要がない。

ステップ１１０２、電気信号を光信号に変換して送信する。

ここでは、電気信号にて発光ダイオードを制御し、光信号の形でデータを送信する。

図１３は、理想的な符号化電気信号を示すことを理解されたい。信号から可視光信号に変換した場合、一部のレベルの持続時間がランダムに変動し、図１３に示す形と違っていく可能性がある。この場合は、受信側より復号化して認識する必要がある。

図１２は、本発明の実施例４における光信号の受信・復号化方法のフローチャートを示す。図１２のように、当該方法は、次のステップを含む。

ステップ１２０１、光信号を受信して電気信号に変換する。

ここでは、電気信号は前記送信された電気信号である。信号中の第１持続時間Ｔ０であるレベル及び第２持続時間Ｔ１であるレベルがそれぞれに、二進数の０及び二進数の１を表す。

ステップ１２０２、電気信号を確認し、電気信号中の各レベルの持続時間を記録する。

電気信号中のレベルの数がそれほど多くない場合、すべてのレベルの持続時間を検査する。レベルの数が非常に多い場合、レベルの持続時間の一部を検査する。電気信号全体を把握するために最低限必要なサンプル数を取って検査する必要がある。

ステップ１２０３、ｍ個の最大持続時間の平均値Ｔａ及びｎ個の最小持続時間の平均値Ｔｂを算出し、また、ｍ及びｎは該当データ中の二進数の０及び二進数の１の割合をそれぞれに参考しながら決定する正の整数である。

通常は、ｍ及びｎは、３以上の正の整数である。持続時間が約第二時間Ｔ１になるレベルの数であるＭをｍの上限、持続時間が約第一時間Ｔ０になるレベルの数であるＮをｎの上限とする。電気信号中のレベルの数がそれほど多くない場合、下記の方法でＭ及びＮを得る。

あるケースでは、データ中の二進数の０及び二進数の１の割合は、予め決定するものである。それによって、すべてのレベル数Ｐをそれぞれに０及び１の割合を乗じて前記のＭ及びＮを得る。このために、ｍはＭ以下、ｎはＮ以下でもよい。

もう一つのケースでは、データ中の二進数の０及び二進数の１の割合は、ランダムな値である。この場合には、二進数の０の割合は、通常、４０％−６０％となる。二進数の１の割合も同じである。このために、ｍは０．４Ｐ以下、ｎは０．４Ｐ以下となる。マージンを持たせるため、ｍはＰ／３以下、ｎはＰ／３以下であることが望ましい。

電気信号中のレベルの数が非常に多い場合、ｍ及びｎは３以上の正の整数であれば、選択肢が多く、上限を超える可能性がない。

ステップ１２０４、前記第１平均値Ｔａ及び前記第２平均値Ｔａに基づき、判定時間Ｔｄを算出する。

ステップ１２０５、各レベルの持続時間及び判定時間Ｔｄを比較し、その比較結果に基づき、当該レベルが表すビットを判定する。もし、あるレベルの持続時間がＴｎ≦Ｔｄである場合、当該レベルが二進数の０を表すが、Ｔｎ＞Ｔｄである場合、当該レベルが二進数の１を表す。

ステップ１２０６、各バイナリビット値を統合して、データを元に戻す。

本実施例に記載の方法によって符号化すれば、通信効率の向上を実現すると同時に、高い識別率を得ることができる。また、判定時間の自己適応設定による復号化は、通用の判定時間設定にかかる送信側の手間を省くとともに、受信側での固定の判定時間の設定作業の無駄を無くして、アップグレードのリスクを回避することができる。さらに、実施例１乃至実施例３に記載の内容と比べ、一定時間の基準レベルを区切る記号として扱わないので、伝送時間を短くすることができる。

前記の実施例１乃至実施例４に記載の内容から、第一時間Ｔ０と第二時間Ｔ１の差が大きいことがわかる。例えば、Ｔが２ｍｓであるが、Ｔ１が３０ｍｓである。伝送信号に持続時間Ｔ１のレベル数が持続時間Ｔ０のレベル数より多い場合は、全体での信号の伝送時間が大きくなる。そのために、好適な実施例において、事前に下記の判定を行う。すなわち、伝送する二進数の１（持続時間Ｔ１のレベルにて表す）の個数が二進数の０（持続時間Ｔ０のレベルにて表す）個数より多い場合、全体の値を逆転させる。つまり、二進数の１と二進数の０とを入れ替える。そうすれば、元のデータである１０１１１１００１を０１００００１１０に逆転する。

上記の逆転対象は、必ずしもデータ全体とは限らなく、データのある部分を特定してもよい。例えば、伝送するデータを複数のブロック（例えば、データである２７を伝送する場合、データを３ブロックに分け、各ブロックにはビットが九つある）に分け、ブロックごとに前記の判定処理を行い、逆転する必要があるブロックを逆転処理する。

前記の逆転処理によって、伝送時間を短くすることもできる。

本発明は、また、信号の復号化装置を提供する。無線信号から変換された電気信号を復号化する前記復号化装置は、
前記電気信号各レベルの持続時間を記録するモジュールと、ｍ個の最大持続時間の第１平均値及びｎ個の最小持続時間の第２平均値を算出し、また、前記ｍ、ｎは該当データの第１バイナリビット値及び第２バイナリビット値の割合をそれぞれに参考しながら決定する正の整数であるモジュールと、前記第１平均値及び第２平均値に基づき、判定時間を算出するモジュールと、各レベルの持続時間及び前記判定時間を比較し、その比較結果に基づき当該レベルが特定できるバイナリビット値を判定するモジュールと、各バイナリビット値を統合して、前記電気信号が特定するデータを元に戻すモジュールと、を備えるものである。

本発明は、また、前記の復号化装置を有する受信側を提供する。

本発明は、また、送信側及び受信側を含む通信システムを提供する。前記送信側は、データ中の第１バイナリビット値、第２バイナリビット値をそれぞれに第１持続時間のレベル及び第２持続時間のレベルに符号化し、また、前記第１持続時間と前記第２持続時間は、お互いに等しくない時間である符号化装置を備える。前記受信側は上記の受信側である。

本発明に記載の光信号の符号化／復号化方法、これらの方法を実施する装置及びシステムでは、より高い通信効率及び認識率の符号化方法を採用するだけではなく、復号化処理の際に、受信された光信号に基づき、受信側のパラメータを自己適応によって設定し、光信号の復号化処理を実現する。当該方法によれば、ほとんどの送信側のＬＥＤランプから送信する光信号に応じて、自己適応によって受信を行われる。送信側の光信号のパラメータを変更する場合には、受信側をアップグレード処理する必要がない。

上記の実施例は、光信号の例を挙げて本発明を説明するものであるが、本発明は、超低周波音信号、可聴音波信号や超音波信号の音波信号で実施可能であることを理解されたい。そのために、本発明に記載の実施例は、例えば、前記の光信号や音波信号などの無線信号にも適用される。

本発明について好適な実施形態を参照して説明したが、開示された実施の形態に限定されるものではなく、これらの態様へのさまざまな変更、入れ替えなどは、本発明の精神から逸脱することなく、他の態様に適用されることは、当業者であれば、理解されるべきである。本発明に係わる変形や実施形態は、請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれることが理解されるべきである。

Claims (20)

1. 送信側において、データ中の第１バイナリビット値、第２バイナリビット値をそれぞれに第１持続時間のレベル及び第２持続時間のレベルに符号化し、各レベル間において区切り記号にて区切り、また、前記第１持続時間と前記第２持続時間はお互いに等しくない時間であるステップと、送信側から符号化された電気信号を無線信号に変換するステップと、受信側は前記無線信号を受信して電気信号に変換するステップと、受信側において、前記電気信号を復号化処理するステップと、を備える方法であって、前記電気信号を復号化処理するステップは、前記電気信号各レベルの持続時間を記録するステップと、ｍ個の最大持続時間の第１平均値Ｔａ及びｎ個の最小持続時間の第２平均値Ｔｂを算出するステップであって、前記ｍ、ｎは該当データの第１バイナリビット値及び第２バイナリビット値の割合をそれぞれに参考しながら決定する正の整数であるステップと、前記第１平均値及び第２平均値に基づき、判定時間Ｔｄを算出するステップと、各レベルの持続時間及び前記判定時間を比較し、その比較結果に基づき当該レベルが特定できるバイナリビット値を判定するステップと、各バイナリビット値を統合して、データを元に戻すステップと、を備えたことを特徴とする無線信号の符号化／復号化方法。
2. 前記第１持続時間のレベル及び前記第２持続時間のレベルは特性レベルであり、且つ、各基準レベル間の区切り記号は前記特性レベルと異なる基準レベルであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 各レベル間の区切り記号はレベルジャンプであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記第１時間が前記第２時間より長い、また、当該データ中の前記第１バイナリビット値の個数は前記第２バイナリビット値の個数より多い場合、前記第１バイナリビット値と前記第２バイナリビット値をお互いに入れ替え、前記第２時間が前記第１時間より長い、また、当該データ中の前記第２バイナリビット値の個数は前記第１バイナリビット値の個数より多い場合、前記第１バイナリビット値と前記第２バイナリビット値をお互いに入れ替えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の方法。
5. 前記第１時間が前記第２時間より長い、また、当該データ中のブロックの前記第１バイナリビット値の個数は前記第２バイナリビット値の個数より多い場合、当該ブロック中の前記第１バイナリビット値と前記第２バイナリビット値をお互いに入れ替え、前記第２時間が前記第１時間より長い、また、当該データ中のブロックの前記第２バイナリビット値の個数は前記第１バイナリビット値の個数より多い場合、当該ブロック中の前記第１バイナリビット値と前記第２バイナリビット値をお互いに入れ替えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の方法。
6. 前記データ中の第１バイナリビット値及び第２バイナリビット値の割合は、予め決定しておくものであり、ｍは前記レベルの総数と第１バイナリビット値の割合との積と等しいまたはこれより小さいものであり、ｎは前記レベルの総数と第２バイナリビット値の割合との積と等しいまたはこれより小さいものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記データ中の第１バイナリビット値及び第２バイナリビット値の割合は、ランダムな値であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. ｍはＰ／３以下であること、及び／またはｎはＰ／３以下であり、Ｐは前記信号でのレベル総数であり、ｍ及びｎのいずれも３以上であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 比較結果に基づき当該レベルが特定できるバイナリビット値を判定するステップは、
   前記第１時間は第２時間より短い場合、レベルの持続時間が前記判定時間と等しいかまたはこれより短ければ、当該レベルは第１バイナリビット値を表すが、レベルの持続時間が前記判定時間より長ければ、当該レベルが第２バイナリビット値を表すステップと、
   前記第１時間は第２時間より長い場合、レベルの持続時間が前記判定時間と等しいかまたはこれより短ければ、当該レベルは第２バイナリビット値を表すが、レベルの持続時間が前記判定時間より長ければ、当該レベルが第１バイナリビット値を表すステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記無線信号は可視光信号、赤外光信号、紫外光信号のうち少なくとも何れか１つを含む光信号、或いは超低周波音、可聴音波と超音波のうち少なくとも何れか１つを含む音波信号であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記判定時間Ｔｄは、第１平均値Ｔａ及び第２平均値Ｔｂとの関係は、Ｔｄ＝（Ｔａ＋Ｔｂ）／２とすることを特徴とする請求項１−３及び６−１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 無線信号から変換された電気信号を復号化する無線信号の復号化方法であって、当該復号化方法は、前記電気信号各レベルの持続時間を記録するステップと、ｍ個の最大持続時間の第１平均値Ｔａ及びｎ個の最小持続時間の第２平均値Ｔｂを算出するステップであって、前記ｍ、ｎは該当データの第１バイナリビット値及び第２バイナリビット値の割合をそれぞれに参考しながら決定する正の整数であるステップと、前記第１平均値及び第２平均値に基づき、判定時間Ｔｄを算出するステップと、各レベルの持続時間及び前記判定時間を比較し、その比較結果に基づき当該レベルが特定できるバイナリビット値を判定するステップと、各バイナリビット値を統合して、前記電気信号が特定するデータを元に戻すステップと、を特徴とする無線信号の復号化方法。
13. 前記データ中の第１バイナリビット値及び第２バイナリビット値の割合は、予め決定しておくものであり、ｍは前記レベルの総数と第１バイナリビット値の割合との積と等しいまたはこれより小さいものであり、ｎは前記レベルの総数と第２バイナリビット値の割合との積と等しいまたはこれより小さいものであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記データ中の第１バイナリビット値及び第２バイナリビット値の割合は、ランダムな値であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. ｍはＰ／３以下であること、及び／またはｎはＰ／３以下であり、Ｐは前記信号でのレベル総数であり、ｍ及びｎのいずれも３以上であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 比較結果に基づき当該レベルが特定できるバイナリビット値を判定するステップは、
    前記第１時間は第２時間より短い場合、レベルの持続時間が前記判定時間と等しいかまたはこれより短ければ、当該レベルは第１バイナリビット値を表すが、レベルの持続時間が前記判定時間より長ければ、当該レベルが第２バイナリビット値を表すステップと、
    前記第１時間は第２時間より長い場合、レベルの持続時間が前記判定時間と等しいかまたはこれより短ければ、当該レベルは第２バイナリビット値を表すが、レベルの持続時間が前記判定時間より長ければ、当該レベルが第１バイナリビット値を表すステップと、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
17. 前記判定時間Ｔｄは、第１平均値Ｔａ及び第２平均値Ｔｂとの関係は、Ｔｄ＝（Ｔａ＋Ｔｂ）／２とすることを特徴とする請求項１２−１５及び１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 無線信号から変換された電気信号を復号化する無線信号の復号化装置であって、当該復号化装置は、前記電気信号各レベルの持続時間を記録するモジュールと、ｍ個の最大持続時間の第１平均値及びｎ個の最小持続時間の第２平均値を算出するモジュールであって、前記ｍ、ｎは該当データの第１バイナリビット値及び第２バイナリビット値の割合をそれぞれに参考しながら決定する正の整数であるモジュールと、前記第１平均値及び第２平均値に基づき、判定時間を算出するモジュールと、各レベルの持続時間及び前記判定時間を比較し、その比較結果に基づき当該レベルが特定できるバイナリビット値を判定するモジュールと、各バイナリビット値を統合して、前記電気信号が特定するデータを元に戻すモジュールと、を特徴とする無線信号の復号化装置。
19. 請求項１８に記載の復号化装置を含むことを特徴とする受信側。
20. 送信側及び請求項１９に記載の受信側を備える通信システムであって、前記送信側は、データ中の第１バイナリビット値、第２バイナリビット値をそれぞれに第１持続時間のレベル及び第２持続時間のレベルに符号化し、各レベル間において区切り記号にて区切り、また、前記第１持続時間と前記第２持続時間はお互いに等しくない時間である符号化装置を備えることを特徴とする通信システム。

Images