JP5459691B2 - 可視光通信送信装置、可視光通信受信装置及び可視光通信方法 - Google Patents
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Description
ここで、以下に記載する本発明の実施形態に関する説明の流れについて簡単に述べる。まず、図1〜図4を参照しながら、色座標多重方式に係る可視光通信方法について説明する。この説明の中で、従前の色座標多重方式に係る可視光通信システム10が抱える技術的課題について説明する。その後で、図5〜図10を参照しながら、本発明の一実施形態に係る可視光通信システム20の構成、及び効果について詳細に説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る技術について詳細な説明をするに先立ち、同実施形態が解決しようとする課題について簡単に纏める。
はじめに、図1を参照しながら、色座標多重方式に係る可視光通信システム10の構成について説明する。可視光通信システム10は、入力データを表色系(color system)の色度座標(chromaticity coordinates)上に配置された色度点にマッピングし、当該色度点に対応する色光で入力データを多重伝送する構成に特徴を有する。本稿では、このような多重伝送方式のことを色座標多重方式と呼ぶ。
まず、送信装置100による変調処理等について説明する。
次に、受信装置130による復調処理等について説明する。
以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、光伝送路の伝送特性を示すチャネル行列を推定し、そのチャネル行列を用いて光伝送路の伝送特性を補償することにより伝送品質の劣化を低減させる技術に特徴がある。以下、本実施形態に係る可視光通信システム20の構成、及び伝送特性の補償方法について詳細に説明する。
まず、図5を参照しながら、本実施形態に係る可視光通信システム20の構成について説明する。但し、図1に示した可視光通信システム10と実質的に同一の構成要素については詳細な説明を省略する。
まず、送信装置200の機能構成について説明する。図5に示すように、送信装置200は、主に、色座標変調部202と、座標系変換部204と、プリアンブル信号生成部208と、複数の発光部206とを有する。但し、色座標変調部202は、上記の送信装置100が備える色座標変調部102と実質的に同じ機能構成を有する。また、座標系変換部204は、上記の送信装置100が備える座標系変換部104と実質的に同じ機能構成を有する。さらに、発光部206は、上記の送信装置100が備える発光部106と実質的に同じ機能構成を有する。従って、プリアンブル信号生成部208の機能構成を中心に説明する。
次に、受信装置230の機能構成について説明する。図5に示すように、受信装置230は、主に、複数の受光部232と、信号検出/同期部234と、チャネル推定部236と、色補償部238と、座標系変換部240と、色座標復調部242とを有する。上記の受信装置130との主な相違点は、信号検出/同期部234、チャネル推定部236、及び色補償部238の機能構成にある。一方で、受光部232、座標系変換部240、色座標復調部242は、上記の受信装置130が有する受光部132、座標系変換部134、色座標復調部136と実質的に同じである。従って、信号検出/同期部234、チャネル推定部236、及び色補償部238の機能構成を中心に説明する。
まず、図9を参照する。図9は、参照点として色度座標上に4つの色度点を設定し、これらの色度点に対応する信号を送信した場合に得られる受信結果を示すものである。図9の左図は、上記の可視光通信システム10のように光伝搬路の補償をしない場合に得られる受信結果である。同図から明らかなように、伝搬路特性の影響により、4つの色度点間の間隔が狭まると共に、4つの色度点で形成される矩形が歪みつつ回転しているのが分かる。その結果、受信信号から検出された色度点の多くは参照点から大きく離れてしまっている。なお、このケースにおけるEVM(Error Vector Magnitude)を算出すると、EVM=13.6[dB]という値が得られた。
上記の座標系変換部204は、発光量算出部、発光制御部の一例である。上記の色補償部238は、伝搬路補償部の一例である。上記の色座標復調部242は、データ復調部の一例である。上記の符号発生器254、相関器256は、相関値算出部の一例である。上記の比較器258は、同期タイミング検出部の一例である。
100、200 送信装置
102、202 色座標変調部
104、204 座標系変換部
106、206 発光部
130、230 受信装置
132、232 受光部
134、240 座標系変換部
136、242 色座標復調部
234 信号検出/同期部
236 チャネル推定部
238 色補償部
252 クロック発生器
254 符号発生器
256 相関器
258 比較器
260 相関計算部
Claims (10)
- 可視光通信送信装置であって、
互いに異なる色の光を発光する複数の発光部と、
送信データを前記発光部の各々が発する色の組み合わせに変調し、当該色の組み合わせに対応する色が放射されるように前記発光部の各々の発光量を算出する発光量算出部と、
チャネル行列の推定に用いるプリアンブル信号を生成するプリアンブル信号生成部と、
前記プリアンブル信号生成部により生成されたプリアンブル信号に基づいて前記発光部の各々の発光量を制御すると共に、前記発光量算出部により算出された発光量で前記発光部の各々を発光させる発光制御部と、
を有し、
前記プリアンブル信号生成部は、前記発光部の各々に対応するプリアンブル信号を生成し、一の前記発光部に対応するプリアンブル信号のチャネル推定符号成分、及び他の前記発光部に対応するプリアンブル信号のチャネル推定符号成分は、互いに直交関係を有する、可視光通信送信装置。 - 送信データを色度座標上に配置された所定の色度点に対応付ける色座標変調部をさらに有し、
前記発光量算出部は、前記色座標変調部により前記送信データが対応付けられた色度点に対応する色が放射されるように前記発光部の各々の発光量を算出する、請求項1に記載の可視光通信送信装置。 - 前記プリアンブル信号には、自己相関が強くタイミング同期に用いられる同期符号成分が含まれ、
前記発光制御部は、前記対応するプリアンブル信号に基づいて前記発光部の各々を制御し、
一の前記発光部に対応するプリアンブル信号の同期符号成分と、他の前記発光部に対応するプリアンブル信号の同期符号成分とは同一形状である、請求項1又は2に記載の可視光通信送信装置。 - 可視光通信受信装置であって、
互いに異なる色の光信号を受信する複数の受光部と、
プリアンブル信号に対応する光信号が前記受光部の各々で受信された場合に当該光信号に基づいてチャネル行列を推定するチャネル推定部と、
前記色の組み合わせに対応する光信号が前記受光部の各々で受信された場合に前記チャネル推定部により推定されたチャネル行列に基づいて当該光信号に伝搬路補償を施す伝搬路補償部と、
前記伝搬路補償部から出力された信号に基づき、前記色の組み合わせを検出して送信データを復調するデータ復調部と、
を有し、
一の前記受光部で受信されるプリアンブル信号のチャネル推定符号成分、及び他の前記受光部で受信されるプリアンブル信号のチャネル推定符号成分は、互いに直交関係を有する、可視光通信受信装置。 - 前記伝搬路補償部は、色度点に対応する光信号が前記受光部の各々で受信された場合に前記チャネル推定部により推定されたチャネル行列に基づいて当該光信号に伝搬路補償を施し、
前記データ復調部は、前記伝搬路補償部から出力された信号に基づき、色度座標上の前記色度点を検出して前記送信データを復調する、請求項4に記載の可視光通信受信装置。 - 前記プリアンブル信号の同期符号成分と同じ波形のサンプル信号を生成し、前記受光部の各々で受信した光信号のタイミングとサンプル信号のタイミングとを互いにスライドさせながら相関値を算出する相関値算出部と、
前記相関値算出部により算出された相関値が所定の閾値を越えるタイミングを検出する同期タイミング検出部と、
をさらに有する、請求項5に記載の可視光通信受信装置。 - 前記伝搬路補償部は、前記チャネル行列Hに基づいて算出されるウェイト行列Wを前記光信号に作用させて当該光信号に伝搬路補償を施す、請求項4〜6のいずれか1項に記載の可視光通信受信装置。
- 前記ウェイト行列Wは、W=(H*HH)−1*HHである、請求項7の記載の可視光通信受信装置。
- 互いに異なる色の光を発光する複数の発光部を有する送信装置で実行される可視光通信における可視光通信方法であって、
送信データが前記発光部の各々の発する色の組み合わせに変調され、当該色の組み合わせに対応する色が放射されるように前記発光部の各々の発光量が算出される発光量算出ステップと、
チャネル行列の推定に用いるプリアンブル信号が生成されるプリアンブル信号生成ステップと、
前記プリアンブル信号生成ステップで生成されたプリアンブル信号に基づいて前記発光部の各々の発光量が制御されると共に、前記発光量算出ステップで算出された発光量に応じて前記発光部の各々が発光制御させる発光制御ステップと、
を含み、
前記プリアンブル信号生成ステップでは、前記発光部の各々に対応するプリアンブル信号を生成し、一の前記発光部に対応するプリアンブル信号のチャネル推定符号成分、及び他の前記発光部に対応するプリアンブル信号のチャネル推定符号成分は、互いに直交関係を有する、可視光通信方法。 - 互いに異なる色の光信号を受信する複数の受光部を有する受信装置で実行される可視光通信における可視光通信方法であって、
プリアンブル信号に対応する光信号が前記受光部の各々で受信された場合に当該光信号に基づいてチャネル行列を推定するチャネル推定ステップと、
前記色の組み合わせに対応する光信号が前記受光部の各々で受信された場合に前記チャネル推定ステップで推定されたチャネル行列に基づいて当該光信号に伝搬路補償が施される伝搬路補償ステップと、
前記伝搬路補償ステップで伝搬路補償が施された光信号に基づき、前記色の組み合わせが検出される色検出ステップと、
前記色検出ステップで検出された色の組み合わせに基づいて送信データが復調されるデータ復調ステップと、
を含み、
一の前記受光部で受信されるプリアンブル信号のチャネル推定符号成分、及び他の前記受光部で受信されるプリアンブル信号のチャネル推定符号成分は、互いに直交関係を有する、可視光通信方法。
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