JP5895236B2

JP5895236B2 - 光信号送信装置

Info

Publication number: JP5895236B2
Application number: JP2011224940A
Authority: JP
Inventors: 茂章山崎
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2031-10-12
Also published as: JP2013085183A; US20130094850A1; EP2582071B1; CN103051387A; US8861974B2; CN103051387B; EP2582071A1

Description

本発明は、受信装置が正確に解読可能な光信号を発信する光信号送信装置に関する。

非特許文献１及び非特許文献２には、人の目に見える光（可視光）を用いた通信に関する規格が定められている。また、特許文献１には、可視光を用いて情報通信を行う装置における可視光制御装置が開示されている。当該可視光制御装置は、副搬送波を変調し、変調信号を生成する変調手段と、変調信号を基に可視光の点滅を制御し、所定の発光時間比率で可視光を発光させる可視光制御手段と、所定の発光時間比率を変化させる発光時間比率制御手段とを有する。

特許第４３２５６０４号公報

電子情報技術産業協会規格（Standard of Japan Electronics and Information Technology Industries Association），「ＪＥＩＴＡＣＰ−１２２１可視光通信システム Visible Light Communication System」，２００７年３月，社団法人電子情報技術産業協会電子情報技術産業協会規格（Standard of Japan Electronics and Information Technology Industries Association）「ＪＥＩＴＡＣＰ−１２２２可視光ＩＤシステム Visible Light ID System」，２００７年６月，社団法人電子情報技術産業協会

上記説明した可視光通信を行う可視光信号の送信装置は、当該送信装置におけるクロック信号に従って可視光信号を生成し発信する。また、可視光信号の受信装置は、当該受信装置におけるクロック信号に従って可視光信号を受信する。但し、送信装置のクロック信号と受信装置のクロック信号の間には、周波数に微小なずれがある。

電磁波信号を用いた一般的な通信の場合は、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）など汎用の通信用ＩＣを用いて調歩式通信を行うことにより、送信側と受信側の間のクロック信号のずれによる問題が発生しないよう設計されている。しかし、可視光通信にＵＡＲＴを用いた調歩式通信を適用すると、可視光信号の明るさに影響する。このため、ＵＡＲＴを用いた調歩式通信を可視光通信に適用することは不適当である。

また、非特許文献２で定められた可視光通信におけるフレームは５４２ビットで構成されているが、副変調波（ＳＣ）を変調する符号化方式としては４ＰＰＭ（4 Pulse Position Modulation）が使用されている。このため、１フレームは、物理的には１０８４ビットで構成されている。このように、１フレームが多数のビットで構成されていると、クロック信号のずれが蓄積され、受信装置で可視光信号が正常に解読されない場合がある。

図４は、送信側のクロック信号に対して受信側のクロック信号の周波数が低いが低い場合の、可視光送信信号と、受信側のクロック信号と、受信装置が解読した受信データとの経時的な関係を示す図である。送信側のクロック信号に対して受信側のクロック信号の周波数が低いとき、送信側のクロック信号に従って発信された可視光送信信号を受信装置が受信側のクロック信号に従って解読する。しかし、図４に示すように、クロック信号のずれによって、可視光送信信号のデータの一部が抜けてしまう場合がある。

ここで、送信側と受信側のクロック信号の許容交差を±０．５％とすると、送信側と受信側との合計でクロック信号のタイミングに最大１％の差が発生する。この場合、１００ビットの内の１ビットが、クロック信号のずれによって過不足する。すなわち、仮に１００ビットを１フレームとして受信した場合、受信側において、１フレーム中に最大１ビットのエラーが含まれる。

本発明の目的は、送信側のクロック信号と受信側のクロック信号の間にずれがあっても、受信側で正確に光信号を解読可能な光信号送信装置を提供することである。

本発明は、デジタルデータを示す光信号の授受によって通信を行う光通信システムを構成する光信号送信装置であって、送受信間におけるクロック信号の許容公差に基づいて、光信号を構成する各フレームのデータ長を算出により設定し、当該データ長の同じ内容のフレームが複数回連続した送信デジタルデータを生成する送信データ生成部と、前記送信デジタルデータに応じた形態の光信号を出力するよう発光部を駆動する発光駆動部と、を備え、前記送信データ生成部は、前記許容公差が±Ａ／２％のとき、各フレームのデータ長を「（１／Ａ）×１００／２」の計算式から算出する光信号送信装置を提供する。

上記光信号送信装置では、前記送信データ生成部は、所定データ長のデータを前記設定したデータ長の２つのフレームに分割する際、前記所定データ長のデータの先頭ビットから前記設定したデータ長のデータと、前記所定データ長のデータの最終ビットから前記設定したデータ長のデータとに分割する。

上記光信号送信装置では、前記送信データ生成部は、誤り検出符号を含む送信デジタルデータを生成する。

上記光信号送信装置では、前記光信号は可視光信号である。

本発明に係る光信号送信装置によれば、送信側のクロック信号と受信側のクロック信号の間にずれがあっても、受信側で正確に光信号を解読できる。

一実施形態の可視光通信システムの構成を示すブロック図１００ビットのデジタルデータを、前半の５０ビットのデータのフレームと、後半の５０ビットのデータのフレームとに分割する様子を示す図エラーが含まれないフレームの可視光送信信号と、受信側のクロック信号と、受信装置が解読した受信データとの経時的な関係を示す図送信側のクロック信号に対して受信側のクロック信号の周波数が低いが低い場合の、可視光送信信号と、受信側のクロック信号と、受信装置が解読した受信データとの経時的な関係を示す図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、一実施形態の可視光通信システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、可視光通信システムは、可視光信号を発信する送信装置１００と、送信装置１００から発信された可視光信号を受信する受信装置２００とを備える。送信装置１００は、クロック信号発生部１０１と、ＣＰＵ１０３と、ＬＥＤ駆動回路１０５と、ＬＥＤ１０７とを有する。また、受信装置２００は、光センサ２０１と、ＣＰＵ２０３と、クロック信号発生部２０５とを有する。なお、送信装置１００のクロック信号発生部１０１が発生するクロック信号と、受信装置２００のクロック信号発生部２０５が発生するクロック信号との間には、従来と同様、周波数に微妙なずれがあっても良い。

送信装置１００では、クロック信号発生部１０１が発生したクロック信号に従って、ＣＰＵ１０３が送信デジタルデータを生成し、ＬＥＤ駆動回路１０５は、当該クロック信号のタイミングで送信デジタルデータに応じてＬＥＤ１０７を駆動する。なお、ＬＥＤ１０７は可視光を出力する。ＬＥＤ１０７は、送信デジタルデータに応じて異なる明るさの可視光を出力するよう駆動される。このＬＥＤ１０７の明るさが変化する光が「可視光信号」である。

受信装置２００では、送信装置１００からの可視光信号が示すデータを光センサ２０１が検出し、ＣＰＵ２０３は、クロック信号発生部２０５が発生したクロック信号に従って、光センサ２０１が検出したデータを処理する。

本実施形態で示した可視光通信システムにおいて、送信側と受信側のクロック信号の許容交差を±Ａ／２％としたときは、送信側と受信側との合計でクロック信号のタイミングに最大Ａ％の差が発生する。したがって、送信装置１００のＣＰＵ１０３は、可視光信号における１フレームのビット長を「（１／Ａ）×１００／２」ビット以下に設定し、同じ内容のフレームが間隔を空けずに２回以上連続した送信デジタルデータを生成する。

例えば、送信側と受信側のクロック信号の許容交差を±０．５％とすると、送信側と受信側との合計でクロック信号のタイミングに最大１％の差が発生する。この場合、送信装置１００のＣＰＵ１０３は、可視光信号における１フレームのビット長を５０（＝（１／１）×１００／２」ビット以下に設定し、同じ内容のフレームが間隔を空けずに２回以上連続した送信デジタルデータを生成する。クロック信号のタイミングに最大１％の差が発生するため、仮に１フレームのビット長を１００ビットに設定すると、受信側において、１フレーム中に最大１ビットのエラーが含まれる。なお、１ビットのエラーは、１００ビットのフレームの前半か後半のいずれかに含まれる。

本実施形態では、ＣＰＵ１０３が、１フレームのビット長を５０ビットに設定し、１００ビットのデジタルデータを、前半の５０ビットのデータのフレームと、後半の５０ビットのデータのフレームとに分割する。なお、図２に示すように、前半の５０ビットは先頭ビットからの５０ビットであり、後半の５０ビットは最終ビットからの５０ビットである。さらに、ＣＰＵ１０３は、フレーム毎に、同じ内容の５０ビットのデータのフレームが間隔を空けずに２回連続した送信デジタルデータを生成する。

当該送信デジタルデータを受信した受信装置２００は、光センサ２０１が検出したデータを処理する際、２回連続した同じ内容のフレームから構成された１００ビットのデータの内、図３に示すように、エラーが含まれないフレームのデータを処理すれば良い。したがって、受信装置２００は、送信側と受信側との間にクロック信号のずれがあっても、正確に可視光信号を解読することができる。

なお、ＣＰＵ１０３は、上記送信デジタルデータを生成する際、当該送信デジタルデータにエラーチェックコード（誤り検出符号）を含めても良い。また、本実施形態では、可視光を用いた通信を行うシステムを例に説明したが、赤外線等の可視光以外の帯域の光を用いた通信を行うシステムにも適用可能である。

１００送信装置
１０１クロック信号発生部
１０３ＣＰＵ
１０５ＬＥＤ駆動回路
１０７ＬＥＤ
２００受信装置
２０１光センサ
２０３ＣＰＵ
２０５クロック信号発生部

Claims

デジタルデータを示す光信号の授受によって通信を行う光通信システムを構成する光信号送信装置であって、
送受信間におけるクロック信号の許容公差に基づいて、光信号を構成する各フレームのデータ長を算出により設定し、当該データ長の同じ内容のフレームが複数回連続した送信デジタルデータを生成する送信データ生成部と、
前記送信デジタルデータに応じた形態の光信号を出力するよう発光部を駆動する発光駆動部と、を備え、
前記送信データ生成部は、前記許容公差が±Ａ／２％のとき、各フレームのデータ長を「（１／Ａ）×１００／２」の計算式から算出することを特徴とする光信号送信装置。
請求項１に記載の光信号送信装置であって、
前記送信データ生成部は、所定データ長のデータを前記設定したデータ長の２つのフレームに分割する際、前記所定データ長のデータの先頭ビットから前記設定したデータ長のデータと、前記所定データ長のデータの最終ビットから前記設定したデータ長のデータとに分割することを特徴とする光信号送信装置。
請求項１又は２に記載の光信号送信装置であって、
前記送信データ生成部は、誤り検出符号を含む送信デジタルデータを生成することを特徴とする光信号送信装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光信号送信装置であって、
前記光信号は可視光信号であることを特徴とする光信号送信装置。