JP5777138B2 - 光送信装置、光受信装置、及び光通信システム - Google Patents
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Description
<実施形態>
実施の形態に係る光通信システムは、例えば、LED信号機の複数のLED発光素子を用いて構成され、それらのLEDを高速に点滅させてデータを送信する光送信装置12と、車両に搭載された光受信装置14とを備えている。
信号生成部24は階層分離部30、誤り訂正符号化部32、重畳部34、バイアス部36、駆動信号生成部38を備えている。
例えば、2種類の階層に分離されたデータを考える。これを高優先度データと低優先度データとする。
誤り訂正符号化部32では、階層分離部30によってデータの優先度毎に複数種類の空間周波数成分が対応するように分類されたデータが入力され、そのデータに対してそれぞれの階層に応じた誤り訂正符号化処理が施されることで、その階層の優先度データが生成される。それぞれの優先度データは重畳部34にて重畳、すなわち各誤り訂正符号化部32で誤り訂正符号化された各優先度信号を加算することで階層的符号化を実現している。そしてバイアス部36でバイアスが与えられ、駆動信号生成部38によりLEDアレイ26を駆動する信号を生成する。
例えば、誤り訂正符号化後の高優先度信号が{−1,+1}の値を取り、誤り訂正符号化後の低優先度信号も同様に{−1,+1}の値を取る場合、重畳された信号は{−2,0,+2}の3値を取る。
駆動信号生成部38では、バイアスされた信号を用いLEDアレイを駆動するための信号を生成する。例えば、個々のLEDを0〜255の輝度値で制御する場合、バイアス部の出力を対応する輝度値、例えば{0,128,255}に変換する。そして、駆動信号生成部38によって生成された駆動信号に基づいて、LEDアレイ26を点滅させて、送信すべきデータを送信する。
ここで、階層信号受信部66は、優先度の高いデータから順にデータ再生を行う。
光通信路等化部72では、正規化部の出力、すなわち光通信路を通ってきた光信号に対して光通信路等化を施し、光信号の歪みを修正する。
次に高優先度データについては、階層信号再生成部67にて、該階層の信号が再生成された後、干渉除去部68によって、正規化部64の出力から該階層信号による干渉成分が除去される。
しきい値判定部78によって再生されたデータは、光送信装置12と同じ誤り訂正符号部82によって誤り訂正符号化され、光通信路フィルタ部84にて該優先度信号が再生される。この信号を用いて干渉除去部68によって該信号が他の階層信号に与える干渉を除去する。ここでは階層信号再生成部67によって再生された信号を正規化部64の出力から減算する単純な操作を行うものとする。
再生された高優先度データをもとに、階層信号再生成部67にて高優先度信号が再生される。正しくデータが再生された場合、この高優先度信号は{−1,+1}のいずれかの値を持つ。
実験は、従来方法として、特許公開2010−28481の階層的符号化にハールウェーブレット変換を用いた場合と、本実施の形態である重畳により階層的符号化を行った場合とを行った。
また、2つの階層に分類された高優先度データと低優先度データに対して、同じ誤り訂正符号化を行った例を示したが、これに限定されるものでは無く、各優先度毎に異なる誤り訂正符号化、あるいは誤り訂正符号化を行わない場合を含めても良い。
また、送信データに対して定められた優先度に基づいて、送信データを階層に分類する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、予め階層に分類された送信データが、光送信装置に入力されるようにしてもよい。
14 光受信装置
22 送信データ生成装置
24 信号生成部
26 LEDアレイ
30 階層分離部
32 誤り訂正符号化部
34 重畳部
36 バイアス部
38 駆動信号生成部
52 高速カメラ
54 画像処理部
56 出力装置
62 輝度値取得部
64 正規化部
66 階層信号受信部
67 階層信号再生成部
68 干渉除去部
72 光通信路等化部
74 平均部
76 誤り訂正復号部
78 しきい値判定部
82 誤り訂正符号化部
84 光通信路フィルタ部
Claims (10)
- 複数の発光素子が配列された光源と、
複数種類の空間周波数成分が対応するように定められた複数の階層に分類された複数の送信データの少なくとも1つに対し、誤り訂正符号化を行う訂正符号化手段と、
前記訂正符号化手段による誤り訂正符号化の後、前記複数の送信データを1つの信号に重畳して重畳送信データを生成する重畳送信データ生成手段と、
前記重畳送信データのパターンに基づいて前記複数の発光素子を点灯させる点灯制御手段と、
を含む光送信装置。 - 前記訂正符号化手段は、誤り訂正符号化を行う送信データについては、複数の階層に分類された複数の送信データ毎に、異なる誤り訂正符号化方式によって訂正符号化を行うことを特徴とする請求項1記載の光送信装置。
- 前記異なる誤り訂正符号化方式とは、各々符号化率が異なる訂正符号化方式であることを特徴とする請求項2記載の光送信装置。
- 前記点灯制御手段は、前記空間周波数成分に対応する輝度値分布に従い重畳送信データと輝度値を対応させることで重畳送信データの変調を行うことを特徴とする請求項1記載の光送信装置。
- 請求項1〜請求項4の何れか1項記載の光送信装置の前記複数の発光素子を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像が表わす前記複数の発光素子の輝度値データを、低い空間周波数成分に対応する前記複数の発光素子から成る複数の発光素子群に割り当てられた送信データから順に、復調あるいは復調と誤り訂正復号を行うことで送信データを再生する光受信装置。 - 前記撮像手段によって撮像された画像が表わす前記複数の発光素子の輝度値データを、それぞれの階層の空間周波数成分に対応する前記複数の発光素子群に割り当てられた該送信データの領域で平均を取ることで、該空間周波数成分より高い空間周波数成分に割り当てられた送信データの影響を取り除く復調手法を含むことを特徴とする請求項5記載の光受信装置。
- 再生した送信データに対し、前記光送信装置と同様に誤り訂正符号化、データ変調を行うことで該階層の複数の発光素子の輝度値データを再生成し、それを撮像された画像が表わす前記複数の発光素子の輝度値データから減算する減算手段を含むことを特徴とする請求項5又は請求項6記載の光受信装置。
- 前記減算手段は、再生した送信データに対し、前記光送信装置と同様に誤り訂正符号化、データ変調を行い、それぞれの発光素子が周りの発光素子へ与える干渉と光通信路の特徴を表すフィルタを通すことで、該階層の複数の発光素子の輝度値データを再生成し、それを発光素子の輝度値データから減算することを特徴とする請求項7記載の光受信装置。
- 前記減算手段は、その処理を繰り返し実行することを特徴とする請求項7又は請求項8記載の光受信装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の光送信装置と、請求項5〜9のいずれか1項に記載の光受信装置と、から構成される光通信システム。
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