JP6185982B2 - 可視光通信のための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、可視光通信の分野に関し、可視光通信によってデータを送信するための改善された方法及び装置に向けられる。

可視光通信（ＶＬＣ：Visible Light Communication）は、様々なタイプのデータを通信するためのＬＥＤなどの光源を利用した成長中の無線通信技術である。インテリジェント照明制御、高速データストリーミングなどの多くのアプリケーションが存在している。さらに、ＶＬＣのためのＩＥＥＥ ８０２．１５．７標準が公開されており、将来の高度化が訪れようとしている。

他の無線通信技術に関しては、ＶＬＣのための通信チャネルが、様々な干渉に晒されている。かかる干渉を対処する方法の異なる技術がある。一例として、国際公開第２００９／０１０９０９号は、受信器へデータを送信するために、ランプからの可視光を採用する方法に関するものである。当該文書は、信号の２位相（bi-phase）変調が、環境照明における低周波数成分からの干渉を回避するために利用可能であることを開示している。この文書及び他の文書は、上記文書において取り上げられた問題のための実用的な解決法を提供しているが、既知のＶＬＣ技術の改善がなお必要とされている。

本発明の目的は、上記問題を克服すること、及び、既知のＶＬＣ技術について改善されたＶＬＣ方法を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、上記目的及び他の目的は、データを埋め込むための第１のシンボルを表すために、光強度周波数の第１のシーケンスを選択し、データを埋め込むための第２のシンボルを表すために、第１のシーケンスとは異なる、光強度周波数の第２のシーケンスを選択し、光信号の光強度が周波数の第１のシーケンスに従って順次制御された第１の期間を有するとともに、光信号の光強度が周波数の第２のシーケンスに従って順次制御された第２の期間を有することによって、周波数ホッピング光信号を生成する光信号を送信する、可視光通信方法によって達成される。

従って、光信号は、複数の連続した期間によって構成される。一のかかる期間において、光信号は、光強度周波数の選択されたシーケンスの１つに従った周波数で異なる強度の間で変化するように、順次制御される。順次とは、ある期間における強度周波数が、対応する選択されたシーケンスにおける周波数の順序に従って変化することを意味する。

光信号は、光強度周波数の異なるシーケンスに従って順次制御される少なくとも２つの期間を有する。

周波数ホッピング信号は、データを形成するシンボルのシーケンスを表す。第１のシンボルが、ビット０に対応していてもよく、第２のシンボルが、ビット１に対応していてもよく、ここで、送信のためのデータは、１及び０のビットによって構成される。

周波数ホッピングスキームは、予め定められることができる、即ち、送信器及び受信器は、光強度周波数の第１のシーケンス及び第２のシーケンスが一旦決定されるとその後固定されたままであるように、構成されることができる。あるいは、周波数ホッピングスキームは、フレキシブルであってもよい、即ち、光強度周波数の第１及び／又は第２のシーケンスが、時間と共に再選択されてもよい。特定のデータパケットのための周波数ホッピングスキームについての情報が、データパケットに対するヘッダにおいて、受信器へ送信されることができる。上記ヘッダを有する光信号部分は、ＶＬＣ信号の既知の変調に従って変調されることができる。

従って、第１の態様に従った本発明は、ＶＬＣによってデータを送信するための光信号のための強度周波数変調を提供する。当該方法は、既知の技術と比較して、周囲の干渉に対して改善されたロバスト性を供給する。干渉強度周波数は、基本強度周波数を有していてもよく、及び／又は、強度周波数の倍数の高周波を有していてもよい。干渉は周期的である、即ち、固定の強度周波数からなり、又は、フレキシブルである、即ち、時間と共に変化する強度周波数からなる。

ＶＬＣの主な障害の１つは、２つの理由に起因する、干渉の存在である。第１に、ランプ、コンピュータ、及び、ラップトップスクリーン、又は、ＴＶなどの、潜在的に干渉源となり得る多くの光源がある。これらの干渉の強度は、ＶＬＣにおいて利用される光信号よりも極めて高く、例えば１桁ほど高い。第２に、無線通信などの他の通信媒体と比較して、可視光スペクトルにおける規制がない。換言すれば、ＶＬＣは、通信の目的のために、可視光スペクトルの任意の部分を採用することができる。現在、ＶＬＣ周波数スペクトルのために予見されるがないため、異なる通信装置に、重複しない信号帯域幅を使用させる、又は、複数のアクセススキームを介して共通の帯域幅を共有させる共通の手法は、従って、適用できない。

本手法に従った光信号の光強度周波数は、異なる周波数のシーケンスに従って順次変わるため、光信号は、周囲干渉に対してはっきりと区別できる。このため、データは、干渉が存在していても送信されることができる。異なる強度周波数のシーケンスを利用することによって、異なる周波数の幾つかが周囲干渉源の強度周波数と一致していたとしても、特定のシンボルに対応している期間において送信される光信号の少なくとも一部が、光信号を受信するように構成された受信器へ送信され得るため、データは、送信され得る。上記期間において送信された光信号の受信部分によって、受信された部分がシンボルを一意に識別する場合、対応しているシンボルが、抽出されることができる。

さらに、本手法に従ったＶＬＣは、周波数源の強度周波数と同一の帯域幅における周波数を利用してもよい。これにより、実行可能な強度周波数の範囲が、対応している干渉を回避するために、同一の帯域幅における周波数が回避される既知の技術に比して、広げられる。

周波数の第２のシーケンスは、周波数の第１のシーケンスと同じ周波数を有していてもよいが、周波数の第１のシーケンスとは異なる順序で配置される。当該特徴による利点は、光信号を受信するように構成された受信器によって検出されなければならない光強度周波数の数が限られることである。従って、当該特徴は、光信号の検出容易性を改善する。

特に、周波数の第２のシーケンスは、周波数の第１のシーケンスに関して逆順で配置されてもよい。当該特徴による利点は、光強度周波数の第１のシーケンス及び第２のシーケンスが互いに区別できることであり、このことは、受信器がこれらを区別するのを容易にする。従って、当該特徴は、光信号の検出容易性を更に改善する。

光信号の光強度は、第１の強度と第２の強度との間で光強度をシフトすることによって制御されてもよい。特に、上記期間の周波数期間は、５０％のデューティサイクルを持っていてもよい。デューティサイクルは、光信号の総時間に対する、より高い強度を持つ光信号の時間の比を意味する。ある送信器の構成では、これは便利な手法である。

強度の下限はゼロであってもよい。従って、光信号は、変化するオンオフ強度周波数を具備するオンオフシーケンスから構成される。

光信号は、光信号を送信するために構成された送信器に対する電力を制御するために利用されるパルス幅変調信号と同じであってもよい。

上記方法は、基準周波数を選択し、複数の相互に異なる約数で基準周波数を除することによって、光強度周波数の候補のセットを生成し、ここで、各商は、光強度周波数の候補を定めることを更に有していてもよい。光強度周波数の第１及び第２のシーケンスは、光強度周波数の候補のセットから選択される。

当該手法による利点は、光強度周波数の効果的な生成を提供することである。特に、当該手法は、周波数合成器を用いるよりも効果的である。

上記約数は、素数であるように選択されてもよい。従って、光信号において利用される光強度周波数は、お互いの倍数でない。これにより、第１の選択された光強度周波数が、第１の選択された光強度周波数の倍数である第２の選択された光強度周波数として検出されることが回避される。さらに、２以上の選択された周波数が、干渉周波数又はその倍数の高調波によって干渉されることが回避される。

上記基準周波数は、光信号を送信するように構成された送信器におけるクロックのためのクロック周波数であってもよい。

上記方法は、周囲光における光強度周波数を有する周波数スペクトルを測定し、周波数スペクトルの周波数と等しくないか、周波数スペクトルの周波数の倍数と等しくない、光強度周波数を選択することによって、光強度周波数の候補のセットを生成し、ここで、各選択された周波数は、光強度周波数の候補を定めることを更に有していてもよい。光強度周波数の第１及び第２のシーケンスは、光強度周波数の候補のセットから選択される。

周囲の光強度周波数を測定することによって、信号が周囲光からの干渉に晒されないように、光信号のための光強度周波数が選択され得る。

上記方法は、基準周波数を選択し、複数の相互に異なる約数で基準周波数を除することによって、光強度周波数の候補の第１のセットを生成し、ここで、各商は、光強度周波数の候補の第１のセットにおける光強度周波数の候補を定め、周囲光における光強度周波数を有する周波数スペクトルを測定し、周波数スペクトルの周波数と等しくないか、周波数スペクトルの周波数の倍数と等しくない、光強度周波数を選択することによって、光強度周波数の候補の第２のセットを生成し、ここで、各選択された周波数は、光強度周波数の候補の第２のセットにおける光強度周波数の候補を定め、光強度周波数の候補の第１のセットと光強度周波数の候補の第２のセットとの間の共通部分を形成する光強度周波数を選択することによって、光強度周波数の候補のセットを生成することを更に有していてもよい。光強度周波数の第１及び第２のシーケンスは、光強度周波数のセットから選択される。

当該手法は、光強度周波数の効果的な生成が提供され、信号が周囲光からの干渉に晒されないように、光信号のための光強度周波数が選択され得るという、上述の利点を併せ持つ。光強度周波数の候補の第１のセット及び光強度周波数の候補の第２のセットの生成は、代替的に、逆順で実行されてもよいし、又は、互いに対応した順序で実行されてもよい。

光強度周波数の第１のシーケンス及び／又は第２のシーケンスにおける光強度周波数は、互いに素であってもよい。当該手法によって、光信号に用いられる光強度周波数は、互いの倍数でない。これにより、第１の選択された光強度周波数が、第１の選択された光強度周波数の倍数である第２の選択された光強度周波数として検出されることが回避される。さらに、２以上の選択された周波数が、干渉周波数又はその倍数の高調波によって干渉されることが回避される。

第１及び第２のシーケンスにおける光強度周波数は、１００Ｈｚから数ＭＨｚのオーダであってもよい。

ある実施形態では、光強度周波数が１００Ｈｚから５００００Ｈｚの範囲内にある場合が好適である。ＩＥＥＥ８０２．１５．７標準などの既知のＶＬＣ手法のほとんどは、数十ｋＨｚよりも通常小さい干渉周波数強度によって干渉されないように、ＶＬＣ信号用に１００ｋＨｚより大きい周波数スペクトルに注目している。１００ｋＨｚより上のオーダにおける周波数は、厳密に設計された光源及びドライバコンポーネントを必要とするが、これらは、高コストなコンポーネントである。本発明のＶＬＣ手法によって、干渉周波数と同じ範囲にある周波数をも使用することが可能である。

当該特徴は、より低コストな、ＶＬＣの実装を提供する。発光器が１００ｋＨｚ又は数ＭＨｚより上の光信号を生成することを可能とするために、発光器のドライバが特別に設計される必要があることに留意すべきであろう。さらに、より強力且つ高価なアナログコンポーネント及びディジタルコンポーネントが、使用される必要がある。さらに、電磁準拠（ＥＭＣ：Electro-Magnetic Compliance）上の問題を回避するために、追加的な注意深い手法が採用されなければならない。これらの理由のため、発光器のコストは、著しく増加するであろう。しかしながら、本手法によれば可能であるように、発光器がより低い周波数で駆動されれば、特別に設計された発光器及び高価なコンポーネントは、通常、必要がなくなる。例えば、より低い周波数において光出力を変化させる性能は、実現可能な、現在のパルス幅変調調光信号によって、既に可能である。ＥＭＣの問題における要求も、より低い周波数ではそれほど厳密でないので、更に実装コストを低減することができる。

本発明の第２の態様によれば、上述の目的及び他の目的が、データを埋め込むための第１のシンボルを表すために、光強度周波数の第１のシーケンスを選択し、データを埋め込むための第２のシンボルを表すために、第１のシーケンスとは異なる、光強度周波数の第２のシーケンスを選択する、周波数シーケンス選択器と、光信号の光強度が周波数の第１のシーケンスに従って順次制御された第１の期間を有するとともに、光信号の光強度が周波数の第２のシーケンスに従って順次制御された第２の期間を有することによって、周波数ホッピング光信号を生成する光信号を送信する発光器と、を有する、可視光通信のための光送信装置によって達成される。

上記発光器は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、白熱ランプ、蛍光ランプ、レーザ光源、又は、これらの組み合わせのグループから選択され得る。他の適切な発光器又はそれらの組み合わせも、勿論、実現可能である。

第１の態様の上記特徴は、当該第２の態様にも適用可能である。

本発明は請求項に記載された特徴の全ての可能な組み合わせに関することに留意すべきである。

本発明の上記態様及び他の態様が、本発明の実施形態を図示している添付の図面を参照して、より詳細に説明される。
図１は、光送信装置を示している。 図２は、可視光通信のための方法を示している。 図３は、光信号の期間を示している。 図４は、図３に示されるような期間を有する光信号を示している。 図５は、本発明の異なる実施形態に従って、光強度周波数の候補のセットを生成するための方法を示している。 図６は、本発明の異なる実施形態に従って、光強度周波数の候補のセットを生成するための方法を示している。 図７は、本発明の異なる実施形態に従って、光強度周波数の候補のセットを生成するための方法を示している。 図面は、例示目的のために適したものであって、本発明の実施形態の一般概念を示すために提供されている。同様の参照符号は、図面を通じて、同様の要素を示している。

本発明は、以下、本発明の現時点で好ましい実施形態を示す添付の図面を参照して、より完全に説明される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形式で実施されてもよく、ここで示される実施形態に限定して解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、深く、完全、且つ、十分に、本発明を当業者に伝えるために提供されている。

光送信装置１が、図１に図示されている。当該光送信装置１は、周波数シーケンス選択器１１、発光器１２、コントローラ１３、候補光強度周波数生成器１５、及び、光学センサ１６を有する。

光送信装置１は、可視光通信用に構成されており、即ち、光信号によってデータを送信するように構成される。周波数シーケンス選択器１１は、周波数のシーケンスを選択するように構成される。周波数のシーケンスとは、特定の順序で配置される複数の周波数を意味する。周波数シーケンス選択器１１は、プロセッサなどのハードウェア、又は、ソフトウェア実装された方法であってもよい。選択されたシーケンスは、データを埋め込むためのシンボルを表す。

発光器１２は、データを埋め込むための光信号を形成する光を発するように構成される。発光器１２は、例えば、ＬＥＤ、白熱ランプ、蛍光ランプ、レーザ光源、又は、任意の他の適切な光源であってもよい。光源の組み合わせも可能である。

コントローラ１３は、選択された周波数のシーケンスに従って、光信号の期間において、光信号の光強度を順次制御することによって、周波数ホッピング光信号を生成するように構成される。コントローラ１３は、プロセッサなどのハードウェア、又は、ソフトウェア実装された方法であってもよい。

候補光強度周波数生成器１５は、周波数のシーケンスが選択され得る元となる、候補光強度周波数を生成するように構成される。候補光強度周波数生成器１５は、プロセッサなどのハードウェア、又は、ソフトウェア実装された方法であってもよい。候補光強度周波数生成器１５の機能が、以下詳細に記載される。

センサ１６は、光送信装置１を囲んでいる領域に存在する光強度周波数を有する周波数スペクトルを測定するように構成される。センサ１６は、光送信装置１において組み込まれてもよいし、又は、代替的に、光送信装置１に接続される別個のハードウェアとして構成されてもよい。センサ１６は、例えば、センサ信号処理回路と関連付けられた、フォトダイオードなどのフォトセンサであってもよい。

光送信装置は、生成された候補光強度周波数、選択されたシーケンス、従前の送信器光信号、所定の周波数ホッピングスキームなどの様々なデータを格納するためのメモリ（図示省略）を更に有していてもよい。

周波数シーケンス選択器１１、コントローラ１３、及び、候補光強度周波数生成器１５は、図面に示されるように、単一のコンポーネントに組み込まれてもよい。当業者によって理解されるように、当該コンポーネントの様々な構成が可能である。

光信号が得られる方法が、図２乃至図４を参照して説明される。

当該方法は、光強度周波数の第１のシーケンスＦ_１及び光強度周波数の第２のシーケンスＦ_２を選択すること２０１を有する。第１のシーケンスＦ_１は、ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３、ｆ_４の順で配置された強度周波数からなる。第２のシーケンスＦ_２は、ｆ_４、ｆ_３、ｆ_２、ｆ_１の順で配置された強度周波数からなる。第１のシーケンスＦ_１は、データを埋め込むための第１のシンボル「ビット０」を表し、第２のシーケンスＦ_２は、データを埋め込むための第２のシンボル「ビット１」を表す。第１のシーケンスＦ_１と第２のシーケンスＦ_２とは、異なっているが、当該実施形態のように、異なる順序で配置された同一の周波数によって構成されていてもよい。

シーケンスにおける周波数は、互いに素となるように選択されてもよく、好ましくは、単一の周波数、及び、全てのシーケンスにおける全ての周波数が互いに素となるように選択されてもよい。これにより、単一の干渉周波数の倍数の高調波に悩むリスクが少なくとも低減される。例えば、ｆ_１が、第１のシーケンスＦ_１における周波数として選択された場合、２×ｆ_１、３×ｆ_１、又は、４×ｆ_１などの強度周波数ｆ_１の倍数は、第１のシーケンスＦ_１又は第２のシーケンスＦ_２のいずれかにおける強度周波数として選択されない。

上記方法は、光信号を送信すること２０２を更に有する。光信号は、光強度が制御される期間によって構成される。当該期間は、図３に図示されている。第１の期間Ｔ_１は、第１のシンボル「ビット０」を表し、第２の期間Ｔ_２は、第２のシンボル「ビット１」を表す。

「ビット０」を表す期間Ｔ_１における光の強度は、第１の強度Ｉ_１と第１の強度とは異なる第２の強度Ｉ_２との間で強度をシフトすることによって制御される。強度制御は、期間の長さ１／ｆ_ｉ（ここで、ｉ＝１，２，３，４）によって示されるように、光強度周波数の第１のシーケンスＦ_１に従って順次実行される。この実施形態では、光強度が２つの強度レベルの間でシフトされる。他の実施形態では、光強度は、２より多い強度間で、シフト又は制御されてもよいが、特定の周波数を有する周期的な態様でシフト又は制御される。

この実施形態では、強度Ｉ_１はゼロである。このため、光信号は、オン状態とオフ状態との間でシフトされる。しかしながら、２つの非ゼロの強度間で、光信号をシフトすることも可能である。

あるいは、光信号は、例えば、正弦関数に従って、強度を変化させることによって制御されてもよいし、光信号は、幾つかの強度間で変化するように制御されてもよいし、又は、これらの変化の組み合わせが利用されてもよい。

光強度周波数のシーケンスに従って順次制御することは、上記期間の第１の部分のためのシーケンスにおける第１の強度周波数、上記期間の第１の部分に続く第２の部分のためのシーケンスにおける第２の強度周波数、・・・に従って強度を制御することを意味し、この結果、上記期間における光信号の光強度周波数は、シーケンスにおける光強度周波数に従って変化し、シーケンスにおける光強度周波数の順序に従って変化する。

第２の期間Ｔ_２における光信号の光強度は、第１の期間Ｔ_１と同じ態様で制御される。第２の期間Ｔ_２において光信号強度がシフトされる強度の幅は、第１の期間Ｔ_１と同じである必要はない。第２の期間Ｔ_２は、第１の期間Ｔ_１とは異なる長さであってもよい。

光強度が光強度周波数のシーケンスのうちの１つの強度周波数に従って制御される、各期間部分のための期間の数は、異なる部分、異なる期間、及び、異なる実施形態で違っていてもよい。期間の数は、例えば、標準に従って予め定められていてもよいし、又は、実施形態に依存して変更され得るように柔軟であり得る。

この実施形態では、第２のシーケンスＦ_２の周波数は、第１のシーケンスＦ_１における周波数と同一である。当該手法は、周波数の数が限られるため、光信号を受信するように構成された受信器が光信号における周波数を検出するのを容易にする。第２のシーケンスＦ_２が、第１のシーケンスＦ_１に基づいて、例えば、逆順、又は、他の置換における同一の周波数によって、構成されるべきであるということが、受信器において予め定められ、構成されていてもよい。従って、周波数の第１のシーケンスに関する情報のみが、受信器に対して知られる必要があり、これにより、受信器に送信される必要があるデータ、又は、受信器で作られる必要があるデータの量を低減することができる。

さらに、第２のシーケンスＦ_２の周波数は、第１のシーケンスＦ_１に対する逆順で配置されてもよい。当該配置は、第１のシーケンスＦ_１及び第２のシーケンスＦ_２が互いに区別できるようにする。これにより、受信器は、互いを容易に区別できるようになる。

第１のシンボル（ビット０）及び第２のシンボル（ビット１）をそれぞれ表す期間Ｔ_１及びＴ_２を有する光信号が、図４に図示されている。これは、当該方法を理解するための例示的な図である。実際には、光信号は、データを埋め込むための、極めて多大な量の連続的なシンボルの組み合わせを有する。従って、シーケンスにおいてシンボルの組み合わせによって表されるデータが、送信され得る。

ある実施形態では、周波数の第１のシーケンスＦ_１及び第２のシーケンスＦ_２が、図５に示されるように選択される。上記実施形態に従った方法は、基準周波数を選択すること５０１、及び、候補光強度周波数Ｆ_ｃａｎｄのセットを生成すること５０２を更に有する。

この実施形態において、基準周波数ｆ_ｒｅｆは、光送信装置１に配置されるクロック（図示省略）のクロック周波数であるように選択される。クロックは、一般的な方法に従って、送信器、送受信機、プロセッサなどの様々なコンポーネントに存在する。かかるクロックは、しばしば、高周波数、例えば、ＭＨｚのオーダで動作する。この実施形態では、基準周波数ｆ_ｒｅｆは、１ＭＨｚとして選択される。

光強度周波数の候補Ｆ_ｃａｎｄのセットは、ｆ_ｒｅｆを約数によって割ることで生成される。約数は、整数値である。それぞれ形成される商は、光強度周波数の候補を規定する。また、光強度周波数の候補は、候補周波数ｆ_ｃａｎｄのセットを形成する。光強度周波数ｆ_ｃａｎｄのセットから、光強度周波数の第１のシーケンスＦ_１及び第２のシーケンスＦ_２が選択される。従って、光強度周波数Ｆ_ｃａｎｄのセットの生成５０２は、光強度周波数の第１のシーケンスＦ_１及び第２のシーケンスＦ_２の選択２０１の前に実行される。

約数は、素数であってもよい。これにより、約数、ひいては商が、互いに素となる。このため、第１のシーケンスＦ_１及び第２のシーケンスＦ_２における光強度周波数は、互いに素となり、上述したように、送信器が、光強度周波数の候補を生成するのを簡単にする。

光送信装置１では、図１に示されるように、光強度周波数Ｆ_ｃａｎｄの候補は、候補光強度周波数生成器１５によって生成される。

ある実施形態では、光信号の強度の周波数は、現在のパルス幅変調調光信号の周波数に等しく、即ち、光信号を送信するための光送信装置に対する電力を制御するのに利用されるパルス幅変調信号の周波数に等しい。当該実施形態では、光信号の強度の周波数は、ＰＷＭ調光周波数と同じである。従って、ＰＷＭ調光周波数は、周波数ホッピング光信号の周波数変化に従って変化する。光信号の一連のデューティサイクルは、ＰＷＭ調光レベルによって規定される。このようにして、光信号は、ＰＷＭ調光と適合して生成される。

第１のシーケンスＦ_１及び第２のシーケンスＦ_２の光強度周波数は、ＶＬＣチャネルにおいて存在している干渉周波数を考慮して選択され得る。従って、これらの干渉周波数が回避されることができ、これにより、ＶＬＣのロバスト性がより改善されることとなる。当該手法を説明している実施形態が、以下開示される。

ある実施形態では、光強度周波数の第１のシーケンスＦ_１及び第２のシーケンスＦ_２は、図６に示されるように選択される。図２に従った方法は、周波数スペクトルＦ_ｓｐｅｃを測定すること６０１、及び、光強度周波数の候補Ｆ´_ｃａｎｄのセットを生成すること６０２を更に有する。

光強度周波数の候補Ｆ´_ｃａｎｄのセットは、周波数スペクトルＦ_ｓｐｅｃの周波数と等しくない、又は、周波数スペクトルＦ_ｓｐｅｃの周波数の倍数と等しくない光強度周波数を有する。周波数スペクトルＦ_ｓｐｅｃは、ＶＬＣチャネルにおける干渉周波数を有する。当該干渉は、例えば、ラップトップ、ＴＶ、又は、他のＶＬＣチャネルなどの周囲の干渉源から発生する。周波数スペクトルＦ_ｓｐｅｃにおいて、強度のピーク６１、６１´、６１´´は、周囲に存在している周波数にそれぞれ対応する。従って、光強度周波数は、符号６２及び６２´が付された、強度が低い周波数領域から選択される。

周波数スペクトルＦ_ｓｐｅｃは、周囲からの光を検知し、且つ、周波数スペクトルを得るために高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を適用することによって得られることができる。周囲に存在する周波数を得るための他の方法も実行可能である。周波数スペクトルＦ_ｓｐｅｃは、図６に示されるように、可視スペクトルに限定されないが、データのテーブルなどによって表されてもよい。

光強度周波数の候補Ｆ´_ｃａｎｄのセットから、光強度周波数の第１のシーケンスＦ_１及び第２のシーケンスＦ_２が選択される。従って、光信号における強度周波数は、任意の存在している干渉周波数と一致しない。

光送信器１において、図１に示されるように、周波数スペクトルＦ_ｓｐｅｃは、センサ１６によって測定されてもよく、光強度周波数の候補Ｆ´_ｃａｎｄのセットは、候補光強度周波数生成器１５によって生成される。

周波数スペクトルＦ_ｓｐｅｃの測定６０１と、光強度周波数の候補Ｆ´_ｃａｎｄのセットの生成６０２とは、定期的に実行されてもよいし、又は、周囲の干渉源に依存して一度だけ実行されてもよい。定期的な測定６０１は、周囲干渉源が時間とともに変化することが予期される場合に選択されるが、干渉源が変化しないことが予期される環境では、測定６０１を一度実行するだけで十分である。

光強度周波数の第１のシーケンスＦ_１及び第２のシーケンスＦ_２は、シーケンスの選択のための前の実施形態と組み合わせることによって選択されることができる。かかる実施形態が、図７に示されている。基準周波数ｆ´_ｒｅｆが、符号７０１のように、選択される。光強度周波数の候補の第１のセットＦ_{ｃａｎｄ１}が、符号７０２のように、生成される。これは、前述の態様に従って実行され、即ち、基準周波数ｆ´_ｒｅｆを複数の相互に異なる約数で割ることによって実行される。さらに、周波数スペクトルＦ´_ｓｐｅｃが、符号７０３のように、測定される。光強度周波数の候補の第２のセットＦ_{ｃａｎｄ２}が、符号７０４のように、生成される。これは、前述の態様に従って実行され、即ち、光強度周波数Ｆ´_ｓｐｅｃの周波数と等しくない、又は、光強度周波数Ｆ´_ｓｐｅｃの周波数の倍数と等しくない、光強度周波数を選択することによって実行される。選択された光強度周波数は、光強度周波数の候補の第２のセットＦ_{ｃａｎｄ２}を形成する。

最終的に、光強度周波数の候補Ｆ_{ｃａｎｄ１}の第１のセットと光強度周波数の候補Ｆ_{ｃａｎｄ２}の第２のセットとの間の共通部分を形成する光強度周波数、即ち、光強度周波数の候補の第１のセット及び第２のセットに存在している光強度周波数を選択することによって、光強度周波数の候補Ｆ´´_ｃａｎｄのセットが生成される。

光強度周波数の候補Ｆ´´_ｃａｎｄのセットから、光強度周波数の第１のシーケンスＦ_１及び第２のシーケンスＦ_２が選択される。

光強度周波数の候補の第１のセットの生成７０２と、光強度周波数の候補の第２のセットの生成７０４とは、図７に示された順序とは異なる順序で実行されてもよい。互いに並列的に実行されてもよいし、逆順で実行されてもよい。

上記実施形態は、ＶＬＣにおいてデータを埋め込むための２つのシンボルを開示している。当該手法は、光強度周波数の一意のシーケンスによって各シンボルが表される上記実施形態の単純拡張によってもたらされる、２つのシンボルよりも多くのシンボルを用いるＶＬＣ技術にも等しく適用可能であることが理解される。従って、本発明の範囲は、２つのシンボルのみを用いるＶＬＣ技術に限定されない。

光送信装置１は、上記実施形態の幾つかで既に述べたように、受信器を更に有するＶＬＣシステムの一部であってもよい。

受信器が送信された信号からデータを抽出する方法について、幾つかの異なる手法がある。第１の例として、周波数ホッピング信号は、固定された割当を持っていてもよい、即ち、第１及び第２のシーケンスは、データを埋め込むためのシンボルを表すために固定的に決定されてもよい。かかる固定されたホッピング周波数の割当てのため、受信器は、通信を開始する前に、これらのホッピング周波数のために予め定められていてもよい。第２の例として、周波数ホッピング信号は、柔軟であってもよく、即ち、光信号を構成している第１及び／又は第２のシーケンスは、異なる送信間で再選択されてもよい。かかる柔軟なホッピング周波数割当てでは、通信は、予め定められたシグナリング手法に基づいていてもよい。例えば、全てのデータパケットは、パケットヘッダを含んでいてもよい。当該パケットヘッダは、受信器に対して既知である、二位相偏移変調（ＢＰＳＫ：Binary Phase Shift Keying）などの、固定された変調態様で変調される。これにより、パケットヘッダは、パケットの残りがどのように変調されるのか、即ち、どの強度周波数が選択されるのかについての情報を含む。

光送信装置１は、もう１つの光送信装置からの光信号を受信するように構成された受信器を更に有する、光送受信装置の一部であってもよい。発光器及び受信器は、同一のコンポーネントであってもよい。２つの光送受信装置が、これらの間のＶＬＣのために構成されてもよい。光送受信装置は、スタンドアロンネットワークを形成してもよいし、又は、より大きなネットワークの一部であってもよい。

要約すると、可視光通信のための方法及び装置が開示される。当該方法は、データを埋め込むための第１のシンボル及び第２のシンボルをそれぞれ表す、光強度周波数の第１のシーケンス及び第２のシーケンスを選択することを有する。さらに、当該方法は、光信号を送信することを有する。当該光信号は、光強度周波数の選択されたシーケンスに従って、光信号の光強度が順次制御される期間を有する。これにより、データが埋め込まれ得る、周波数ホッピング光信号が生成される。光信号は、発光器を有する装置によって生成及び送信されてもよい。

当該技術分野における当業者は、本発明が、上記の好適な実施形態に決して限定されないことを理解する。反対に、添付の請求項の範囲内で、多くの修正及び変形が可能である。例えば、光強度周波数のシーケンスは、例えば、標準ＶＬＣプロトコルによって決定された、光強度周波数の候補の予め定められたセットから選択されてもよい。変形のもう１つの例は、データを埋め込むために２個よりも多いシンボルを用いたデータを送信することであり、これも本発明の範囲内で実現可能である。

さらに、開示の実施形態に対する変形が、図面、明細書、及び、添付の請求項の研究から、本発明を実施する際、当業者によって理解及び実行されることができる。請求項において、「有する」なる用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形であることは、複数であることを除外しない。特定の特徴が相互に異なる従属項において言及されているという単なる事実は、これらの特徴の組み合わせが好適に用いられないということを示すものではない。

Claims (13)

1. 基準周波数を選択し、
   複数の相互に異なる約数で前記基準周波数を除することによって、光強度の周波数の候補の第1のセットを生成し、ここで、各商は、前記光強度の周波数の候補の第１のセットにおける光強度の周波数の候補を定め、
   データを埋め込むための第１のシンボルを表すために、光強度の周波数の第１のシーケンスを前記光強度の周波数の候補の第1のセットから選択し、データを埋め込むための第２のシンボルを表すために、前記第１のシーケンスとは異なる、光強度の周波数の第２のシーケンスを前記光強度の周波数の候補の第1のセットから選択し、
   光信号の光強度が前記周波数の第１のシーケンスに従って順次制御された第１の期間を有するとともに、光信号の光強度が前記周波数の第２のシーケンスに従って順次制御された第２の期間を有することによって、周波数ホッピング光信号を生成する光信号を送信する、
   可視光通信方法。
2. 前記周波数の第２のシーケンスが、前記周波数の第１のシーケンスと同じ周波数を有し、前記周波数の第２のシーケンスが、前記周波数の第１のシーケンスとは異なる順序で配置されている、請求項１記載の方法。
3. 前記周波数の第２のシーケンスは、前記周波数の第１のシーケンスの逆順で配置されている、請求項２記載の方法。
4. 前記光強度が、第１の強度と第２の強度との間の光強度を変調することによって制御される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記第１の強度及び前記第２の強度のうちのより低い方は、ゼロである、請求項４記載の方法。
6. 前記光信号の光強度の周波数が、前記光信号を送信するための光送信装置への電力を制御するために用いられるパルス幅変調信号の周波数と等しい、請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記約数は、素数である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記基準周波数が、前記光信号を送信するための光送信器におけるクロックのためのクロック周波数である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 周囲光における光強度の周波数を有する周波数スペクトルを測定し、
   前記周波数スペクトルの周波数と等しくないか、前記周波数スペクトルの周波数の倍数と等しくない、光強度の周波数を選択することによって、光強度の周波数の候補の第２のセットを生成し、ここで、各選択された周波数は、前記光強度の周波数の候補の第２のセットにおける光強度の周波数の候補を定め、
   前記光強度の周波数の候補の第１のセットと前記光強度の周波数の候補の第２のセットとの間の共通部分を形成する光強度の周波数を選択することによって、光強度の周波数の候補のセットを生成し、
   前記光強度の周波数の第１及び第２のシーケンスが、前記光強度の周波数の候補のセットから選択される、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記光強度の周波数の第１及び第２のシーケンスの少なくとも１つにおける複数の光強度の周波数が、互いに素である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記第１及び第２のシーケンスにおける光強度の周波数が、１００Ｈｚ乃至５００００Ｈｚの範囲内にある、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 基準周波数を選択し、複数の相互に異なる約数で前記基準周波数を除することによって、光強度の周波数の候補のセットを生成する、候補光強度周波数生成器であって、各商は、光強度の周波数の候補を定める、候補光強度周波数生成器と、
    データを埋め込むための第１のシンボルを表すために、光強度の周波数の第１のシーケンスを前記光強度の周波数の候補のセットから選択し、データを埋め込むための第２のシンボルを表すために、前記第１のシーケンスとは異なる、光強度の周波数の第２のシーケンスを前記光強度の周波数の候補のセットから選択する、周波数シーケンス選択器と、
    光信号の光強度が前記周波数の第１のシーケンスに従って順次制御された第１の期間を有するとともに、光信号の光強度が前記周波数の第２のシーケンスに従って順次制御された第２の期間を有することによって、周波数ホッピング光信号を生成する光信号を発する発光器と、
    を有する、可視光通信のための光送信装置。
13. 前記発光器が、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、白熱ランプ、蛍光ランプ、レーザ光源、又は、これらの組み合わせのグループから選択される、請求項１２記載の光送信装置。

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