JP6209282B2

JP6209282B2 - 多段振幅変調に基づく可視光信号のエンコードとデコード方法、装置及びシステム

Info

Publication number: JP6209282B2
Application number: JP2016530316A
Authority: JP
Inventors: ルォペンリウ; リンヨンファン
Original assignee: クワーンチーイノベイティブテクノロジーリミテッド
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2034-06-06
Also published as: CN103795465A; WO2015014160A1; US9780877B2; KR20160037204A; EP3029857B1; JP2016525844A; KR102082931B1; EP3029857A1; EP3029857A4; US20160164604A1; CN103795465B

Description

本発明は、可視光通信分野に関し、特に多段振幅変調に基づく可視光信号のエンコードとデコード方法、装置及びシステムに関する。

可視光通信は、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。可視光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。光があれば二進法の１を表し、光が無ければ二進法の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、光通信設備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、マイ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。光無線通信の設備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、電子設備のＬＥＤ（フォトダイオード）照明を用いて可視光信号を送信する技術がすでに提出された。電子設備のＬＥＤ照明が開閉する時、信号デューティ比が確定していないが、その明るい、暗い持続時間が制御でき、それぞれにハイレベル、ローレベルとすることができる。だから、特別設置のエンコード方式によって、ＬＥＤ照明がキャラクタリゼーションデータ情報の可視光信号を送信するという目的を実現できる。しかし、本願の発明者は実践において現行の方法による情報伝送率（つまり、単位時間で伝送する情報量）がやはり小さく、さらにアップするスペースがあることを発見した。

本発明が解決しようとする技術問題は、ＬＥＤ照明に基づく可視光通信の情報伝送率をアップするように、多段振幅変調に基づく可視光信号のエンコードとデコード方法、装置及びシステムを提供する。

本発明は上記の技術問題を解決するために採用する技術方案は、送信待ちの情報を数個情報ユニットに分け、情報ユニットごとに数個ビットが含まれ、数個情報ユニットを少なくとも三つのレベルで表示する数個電気信号ユニットに転換し、そのうち隣の電気信号ユニットの間に当該少なくとも三つのレベルにおける第一レベルで表示する間隔を有し、各電気信号ユニットは当該少なくとも三つのレベルにおけるほかのレベルの組合せをもって対応される情報ユニットの当該数個ビットを表し、各電気信号ユニットに対して組合せを行って、エンコードした後の電気信号を獲得し、可視光信号の形式によって当該エンコードした後の電気信号を送信する、という手順を含んだ多段振幅変調に基づく可視光信号のエンコード方法である。

本発明の一実施例において、数個情報ユニットを少なくとも三つのレベルで表示する数個電気信号ユニットに転換する手順は、事前に設置した対応表によって、前記情報ユニットの対応される前記電気信号ユニットのレベル組合せを確定する。

本発明の一実施例において、当該方法は、また、当該第一レベルの持続時間が第一閾値になるのを信号終了マークとして設置するのを含む。

本発明の一実施例において、情報ユニットごとにＮ個ビットが含まれ、Ｎが自然数であり、そのうち当該情報は二進法で表示する。

本発明の一実施例において、可視光信号の形式によって当該エンコードした後の電気信号を送信する手順は、当該エンコードした後の電気信号をもってフォトダイオードが可視光信号の形式によって当該エンコードした後の電気信号を送信するように制御し、そのうちフォトダイオードは照明器具であり、あるいは電子設備の中に集積する。

本発明の一実施例において、当該第一レベルは当該少なくとも三つのレベルの平均値である。

本発明の一実施例において、当該第一レベルは当該少なくとも三つのレベルの平均値ではなく、かつエンコードした後の電気信号の始めが当該第一レベルである。

本発明は、また、可視光信号を受信して電気信号に転換し、第一レベルからほかのレベルへのジャンプを検出した場合、電気信号ユニットが開始したと判断し、ほかのレベルの組合せを記録し、ほかのレベルから第一レベルへのジャンプを検出した場合、当該電気信号ユニットが終了したと判断し、時間を計算し始め、第一レベルの持続時間が第一閾値になったのを検出した場合、信号が終了したと判断し、受信した各電気信号ユニットをデコードして情報ユニットに転換し、数個情報ユニットを情報に組合せる、という手順を含んだ、多段振幅変調に基づく可視光信号のデコード方法を提出した。

本発明の一実施例において、受信した各電気信号ユニットをデコードして情報ユニットに転換する手順は、事前に設置した対応表によって、前記の記録した電気信号ユニットのほかのレベルの組合せが対応される情報ユニットを確定する。

本発明の一実施例において、当該情報が二進法で表示する。

本発明の一実施例において、第一レベルからほかのレベルへのジャンプを検出する前に、また、ローパスフィルタを通じてレベル平均値を獲得して当該第一レベルとするのを含む。

本発明の一実施例において、第一レベルからほかのレベルへのジャンプを検出する前に、また、当該電気信号の始めのレベルを当該第一レベルとするのを含む。

本発明の一実施例において、当該方法は、また、当該情報とプリセット情報を比較して、当該情報がプリセット情報とマッチングしたら、当該情報を使って一つの被制御設備に対して制御を行うのを含む。

本発明の一実施例において、当該情報がプリセット情報とのマッチングは、当該データが当該プリセット情報と同じく、あるいは対応関係が存在するのを含む。

本発明は、また、送信待ちの情報を数個情報ユニットに分けるのに用いるモジュールと、情報ユニットごとに数個ビットが含まれ、数個情報ユニットを少なくとも三つのレベルで表示する数個電気信号ユニットに転換するのに用いるモジュールと、そのうち隣の電気信号ユニットの間に当該少なくとも三つのレベルにおける第一レベルで表示する間隔を有し、各電気信号ユニットは当該少なくとも三つのレベルにおけるほかのレベルの組合せをもって対応される情報ユニットの当該数個ビットを表し、各電気信号ユニットに対して組合せを行って、エンコードした後の電気信号を獲得するのに用いるモジュールと、可視光信号の形式によって当該エンコードした後の電気信号を送信するのに用いるモジュールと、を備えた多段振幅変調に基づく可視光信号のエンコード装置を提出した。

本発明の一実施例において、前記の数個情報ユニットを少なくとも三つのレベルで表示する数個電気信号ユニットに転換するのに用いるモジュールは、事前に設置した対応表によって、前記情報ユニットの対応される前記電気信号ユニットのレベル組合せを確定する。

本発明の一実施例において、上記装置は、また、当該第一レベルの持続時間が第一閾値になるのを信号終了マークとして設置するのに用いるモジュールとを備える。

本発明の一実施例において、前記の可視光信号の形式によって当該エンコードした後の電気信号を送信するのに用いるモジュールは、当該エンコードした後の電気信号をもってフォトダイオードが可視光信号の形式によって当該エンコードした後の電気信号を送信するように制御し、そのうちフォトダイオードは照明器具であり、あるいは電子設備の中に集積する。

本発明は、また、可視光信号を受信して電気信号に転換するのに用いるモジュールと、第一レベルからほかのレベルへのジャンプを検出した場合、電気信号ユニットが開始したと判断し、ほかのレベルの組合せを記録するのに用いるモジュールと、ほかのレベルから第一レベルへのジャンプを検出した場合、当該電気信号ユニットが終了したと判断し、時間を計算し始めるのに用いるモジュールと、第一レベルの持続時間が第一閾値になったのを検出した場合、信号が終了したと判断するのに用いるモジュールと、受信した各電気信号ユニットをデコードして情報ユニットに転換するのに用いるモジュールと、数個情報ユニットを情報に組合せるのに用いるモジュールと、を備えた多段振幅変調に基づく可視光信号のデコード装置を提出した。

本発明の一実施例において、前記の受信した各電気信号ユニットをデコードして情報ユニットに転換するのに用いるモジュールは、事前に設置した対応表によって、前記の記録した電気信号ユニットのほかのレベルの組合せが対応される情報ユニットを確定する。

本発明の一実施例において、上記装置は、また、第一レベルからほかのレベルへのジャンプを検出する前に、ローパスフィルタを通じてレベル平均値を獲得して当該第一レベルとするのに用いるモジュールとを備える。

本発明の一実施例において、上記装置は、また、第一レベルからほかのレベルへのジャンプを検出する前に、当該電気信号の始めのレベルを当該第一レベルとするのに用いるモジュールとを備える。

本発明の一実施例において、上記装置は、また、当該情報とプリセット情報を比較して、当該情報がプリセット情報とマッチングしたら、当該情報を使って一つの被制御設備に対して制御を行うのに用いるモジュールとを備える。

本発明の一実施例において、上記装置はアクセスコントロール被制御端末に集積する。

本発明は、また、上記に記載の多段振幅変調に基づく可視光信号のエンコード装置を備えた光子鍵を提出した。

本発明は、また、上記に記載の多段振幅変調に基づく可視光信号のデコード装置を備えた光子被制御端末を提出した。

本発明は、また、上記に記載の光子鍵と上記に記載の光子被制御端末を備えた認証システムを提出した。

本発明は、また、上記に記載の多段振幅変調に基づく可視光信号のエンコード装置と上記に記載の多段振幅変調に基づく可視光信号のデコード装置を備えた認証システムを提出した。本発明は上記の技術方案を採用して、現行技術と比べて、レベルの持続時間ではなくレベルジャンプを通じて情報を表すので、送信端末と受信端末の間にＬＥＤ照明に対してなかなか解決できない同期を維持する必要が無くなる。そして、情報を組分けて多段振幅変調によって情報の密度を向上して、点滅遅延による伝送率低下の問題を解決した。

本願の一部として構成する図面は、本発明に対するさらに理解を提供し、本発明の実例性実施例及びその説明は、本発明の解釈に用いて、本発明に対する不当な限定として構成しない。
図１は本発明第一実施例における可視光信号のエンコード方法のフローチャートを示す。図２は本発明第一実施例における可視光信号のデコード方法のフローチャートを示す。図３は本発明第一実施例における可視光通信の実例性エンコード電子信号を示す。図４は本発明第二実施例における可視光信号のエンコード方法のフローチャートを示す。図５は本発明第二実施例における可視光信号のデコード方法のフローチャートを示す。図６は本発明第二実施例における可視光通信の実例性エンコード電子信号を示す。図７は本発明第三実施例における可視光信号のエンコード方法のフローチャートを示す。図８は本発明第三実施例における可視光信号のデコード方法のフローチャートを示す。

説明が必要なことは、衝突しない場合、本願における実施例及び実施例における特徴はお互いに組合せることができる。以下は図面を参照しながら実施例を合わせて本発明について詳しく説明する。

要するに、本発明の実施例は、ＬＥＤ照明に基づく可視光通信の伝送率をアップできる可視光信号のエンコード方法とデコード方法を提供する。

さらに研究を行って、ＬＥＤ照明に基づく可視光通信の伝送率が小さい原因の一つは、ＬＥＤ照明の点滅制御にランダム遅延が存在し、すなわち明るい、暗い状態の持続時間がある時に期待の設定値より長いことが分かった。この現象の直接結果は、同じ長さのデータを伝播するために、ＬＥＤ照明が必要する時間が予測時間より長い。また、点滅制御の遅滞は送信端末と信号端末の間の同期に困難を発生させる。通常の技術に基づいて、ＬＥＤ照明が高い周波数で点滅することで通信を行い、光があれば二進法の１を表し、光が無ければ二進法の０を表す。しかし、精確な同期が無いため、それぞれに光有り、光無しで二進法の１と０を表す場合、エラー位置での受信が発生する可能性がある。例を挙げると、１桁の二進法の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桁の二進法の０と識別される。

ＬＥＤ照明が上記の欠陥が存在しているので、新しいエンコードとデコード方法を提出する必要がある。本発明の実施例によって、電気信号の角度から見ると、多段振幅レベルの組合せをもって情報を表す。光信号の角度から見ると、光の明るさをもって情報を表す。

これで、エンコードの時、送信待ちの情報を数個情報ユニットに分け、情報ユニットごとに数個ビットが含まれる。それから、これらの情報を数個電気信号ユニットに転換する。これらの電気信号ユニットは少なくとも三つのレベルで表示する。そのうち、少なくとも三つのレベルにおける第一レベルを基準として設置する。第一レベルは隣の電気信号ユニットとの間の間隔を表示する。少なくとも三つのレベルにおけるその他のレベルの一つ又はその他のレベルの相互組合せをもって上記の数個ビットを表す。それから、各電気信号ユニットに対して組合せを行って、エンコードした後の電気信号を獲得する。

全体の電気信号にとって、当該第一レベルの持続時間が第一閾値になるのを信号終了マークとして設置する。

期待される電気信号を得た後、電気信号をもってフォトダイオードを制御し、フォトダイオードより可視光信号の形式によって送信する。

受信端末において、デコード過程は逆である。受信端末は可視光信号を受信して電気信号に転換する。第一レベルからほかのレベルへのジャンプを検出した場合、電気信号ユニットが開始したと判断し、ほかのレベルの組合せを記録する。ほかのレベルから第一レベルへのジャンプを検出した場合、当該電気信号ユニットが終了したと判断し、時間を計算し始める。第一レベルの持続時間が第一閾値になったのを検出した場合、信号が終了したと判断する。それから、受信した各電気信号ユニットをデコードしてそれぞれに情報ユニットに転換し、数個情報ユニットをオリジナルの情報に組合せる。

他のレベルの参考として、基準レベルとする第一レベルは事前に正しく確定される必要がある。第一レベルは、電気信号ユニットにおける数個レベルの平均値として設置することができ、またはこれらのレベルの平均値として設置しなくてもよい。平均値を第一レベルとして採用する場合、送信端末は特別処理を行う必要が無く、受信端末はローパスフィルタを通じてレベル平均値を獲得して当該第一レベルとすることができ、平均値を第一レベルとして採用しない場合、送信端末はエンコードする時に始めに先に当該第一レベルを送信して、受信端末が当該第一レベルの光信号を読み取った後、光電転換を経って、当該転換後のレベルを第一レベルとする。もちろん、事前に送信端末と受信端末に平均値を第一レベルとして採用するかどうかを確定する必要がある。

本発明のエンコード方式の優勢は、レベルの持続時間ではなくレベルジャンプを通じて情報を表すので、送信端末と受信端末の間にＬＥＤ照明に対してなかなか解決できない同期を維持する必要が無くなる。そして、情報を組分けて多段振幅変調によって情報の密度を向上して、点滅遅延による伝送率低下の問題を補った。

今、図面を参照しながら保護が要求される発明を説明し、すべての図面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。

第一実施例
図１は、本発明の第一実施例における可視光信号のエンコード方法のフローチャートを示す。図１のように、当該エンコード方法は、次の手順を含む。

手順１０１、送信待ちの情報を数個情報ユニットに分ける。

オリジナルの情報は二進法で表示することができる。情報ユニットごとに数個ビット（ｂｉｔ）が含まれる。例えば、情報ユニットごとに２ビットが含まれる。

手順１０２、数個情報ユニットを数個電気信号ユニットに転換する。

本実施例において、これらの電気信号ユニットを三つのレベルで、例えば０Ｖ、１Ｖと２Ｖで表示する。そのうち、第一レベルを設置し、例えば０Ｖが基準レベルとし、隣の電気信号ユニット間の間隔を表示するのに用いる。ほかの二つのレベル、例えば１Ｖと２Ｖが電気信号ユニットにおいてお互いに組合せて２個ビットを表す。具体的に言えば、一つの電気信号ユニットにおいて、レベルが０Ｖから１Ｖにジャンプし、それから１Ｖから０Ｖにジャンプする時、情報の００を表し、レベルが０Ｖから２Ｖにジャンプし、それから２Ｖから０Ｖにジャンプする時、情報の０１を表し、レベルが０Ｖから１Ｖにジャンプし、それから１Ｖから２Ｖにジャンプしてから、また２Ｖから０Ｖにジャンプする時、情報の１０を表し、レベルが０Ｖから２Ｖにジャンプし、それから２Ｖから１Ｖにジャンプしてから、また１Ｖから０Ｖにジャンプする時、情報の１１を表す。異なるレベルの組合せがその表す情報との対応関係は表１による。

各電気信号ユニットは２ビット情報を表示し、四つの電気信号ユニットの情報が１バイトを構成する。

したがって、事前に設置した上記の対応関係表によって、情報ユニットが対応される電気信号ユニットのレベル組合せを確定することができる。

この実施例において、レベルの立上りエッジをジャンプのスタートとすることができる。

上表から見ると、ビット値００に対しても、レベルが０Ｖから１Ｖへジャンプし、それから１Ｖから０Ｖへジャンプすることで表示する。このジャンプの方式は、レベル持続の方式と比べて、より遅滞による検出エラーを発生しにくい。

上記の三つのレベルは自由にそのうちの一つを第一レベルとして指定することができ、三つのレベルの具体値も臨機応変に設定することができ、例えば１Ｖ、２Ｖと３Ｖなどに設置する。上記のレベル組合せが表す具体的な情報も臨機応変に設置することができ、例えばレベル組合せ１が情報０１を表し、レベル組合せ２が情報００を表し、レベル組合せ１２が情報１０を表し、レベル組合せ２１が情報１１を表す。

手順１０３、各電気信号ユニットに対して組合せを行って、エンコードした後の電気信号を獲得する。

図３は信号がレベルとの関係表示図を示し、図中の四つ組の信号はそれぞれに０１、１１、００と１０を表し、隣の二つ組の信号間は０Ｖレベルで区分し、組合せた後の信号は１バイトとなり、その二進法が０１１１００１０を表す。

また、当該第一レベルの持続時間が第一閾値に達するように設置することができ、６０ｍｓが全体電気信号終了マークとする。

この実施例において、０Ｖが基準レベルと指定され、三つのレベルの平均値ではない。それゆえ、図３のように、全体電気信号の始めに先に０Ｖの基準レベルを送信して、他のレベルの参考とする。

手順１０４、可視光信号の形式によってエンコードした後の電気信号を送信する。

ここで、エンコードした後の電気信号をもってフォトダイオードが可視光信号の形式によってエンコードした後の電気信号を送信するように制御する。本実施例において、フォトダイオードは携帯電話、タブレットパソコン、ノード型パソコン、デジタルカメラ、ＭＰ３プレーヤーまたはＭＰ４プレーヤーなどの電子設備に集積することができる。フォトダイオードも照明器具といった単独な装置とすることができる。この照明器具が出す可視光は一つの制御装置より変調され、信号を携帯する。

図２は本発明の第一実施例の可視光信号のデコード方法のフローチャートを示し、図２のように当該デコード方法は次の手順を含む。

手順２０１、可視光信号を受信して電気信号に転換する。受信時に受信端末の光受信器を送信端末のＬＥＤ放射線源に合わせる必要がある。

手順２０２、第一レベルが他の二つのレベルのジャンプがあったと検出した場合、電気信号ユニットが開始したと判断し、ほかのレベルの組合せを記録する。

例えば、０Ｖから１Ｖまたは２Ｖへジャンプした時、電気信号ユニットが開始したと判断する。ここで、０Ｖから１Ｖまたは２Ｖへの立上りエッジをジャンプのスタートとすることができる。

第一レベルがほかの二つのレベルへジャンプする前に、まず第一レベルを確定する必要がある。それゆえ、受信端末が光信号の読み取りを始めたら、光電転換を行って、転換後のレベルを第一レベルの０Ｖとする。

各電気信号ユニットにおいて、ほかのレベル間のジャンプを記録することができ、例えばレベルが１Ｖから２Ｖへジャンプすると、レベル１Ｖと２Ｖの組合せを表し、これが情報ユニット１０を表すと考えられ、レベルが２Ｖから１Ｖへジャンプすると、レベル２Ｖと１Ｖの組合せを表し、これが情報ユニット１１を表すと考えられる。表１の通り、情報ユニット００と情報ユニット０１が対応される電気信号ユニットが単一レベルをもって表す。

手順２０３、他の二つのレベルから第一レベルへのジャンプを検出した場合、当該電気信号ユニットが終了したと判断し、時間を計算し始める。例えば、レベルが１Ｖまたは２Ｖから０Ｖへジャンプすると、電気信号ユニットが終了したと考えられる。当該電気信号ユニットが表す情報は、電気信号ユニット開始時から検出したレベル値と電気信号ユニットにおいて検出したレベルジャンプによって共同で確定する。

手順２０４、第一レベルの持続時間が第一閾値になったのを検出した時、信号が終了したと判断する。

例えば、０Ｖレベルの持続時間が６０ｍｓより大きい場合、全体の電気信号が終了したと考える。

もう一つの場合では、第一レベルの持続時間が第一閾値に達したら、例えば６０ｍｓでも信号中断を表す可能性があって、新たに信号を検出しはじめる。

本発明の実施例において、光信号から電気信号までの転換及びデコード過程は、光信号の受信過程において、ラインの方式によって実施することができる。言い換えれば、一部の光信号を受信するたびごとに、転換とデコードを行って、電気信号が終了したと判断した時、光信号の受信が完了したのを意味する。

手順２０５、受信した各電気信号ユニットをデコードして情報ユニットに転換する。

この転換過程は、表１のレベルとビット値が組合せた対応関係表を参照して完成することができる。

手順２０６、数個情報ユニットから情報と組合せて、可視光信号がキャラクタリゼーションする情報を獲得する。

本実施例に提供するエンコードとデコード方式は、情報を若干の組の信号に分け、三つのレベルの０Ｖ、１Ｖと２Ｖを設置し、各組信号間に０Ｖのレベルで区分する。一組の信号において、他の二つのレベルの１Ｖと２Ｖの組合せをもって情報を表示する。ＬＥＤを通じて信号を可視光信号の形式によって送信する。受信端末は、各電気信号ユニットの間を区分するのに用いる０Ｖのレベルを通じて、一つの電気信号ユニットが受信の終了、受信の中断または受信完了を判断して、一つの電気信号ユニットにおけるキャラクタリゼーション情報のほかの二つのレベルの組合せを記録する。したがって、本実施例を利用して可視光信号の受信端末と送信端末の間の通信を実現でき、ユーザー体験を向上させることができる。

第二実施例
図４は、本発明の第二実施例における可視光信号のエンコード方法のフローチャートを示す。図4のように、当該エンコード方法は、次の手順を含む。

手順４０１、送信待ちの情報を数個情報ユニットに分ける。

手順４０２、数個情報ユニットを数個電気信号ユニットに転換する。

本実施例において、これらの電気信号ユニットを四つのレベルで、例えば０Ｖ、１Ｖ、２Ｖと３Ｖで表示する。そのうち、第一レベルを設置し、例えば０Ｖが基準レベルとし、隣の電気信号ユニット間の間隔を表示するのに用いる。ほかの三つのレベル、例えば１Ｖ、２Ｖと３Ｖが電気信号ユニットにおいてお互いに組合せて３個ビットを表す。

例えば、一つの電気信号ユニットにおいて、レベルが０Ｖから１Ｖにジャンプし、それから１Ｖから０Ｖにジャンプする時、情報００００を表し、レベルが０Ｖから２Ｖにジャンプし、それから２Ｖから０Ｖにジャンプする時、情報０００１を表し、レベルが０Ｖから１Ｖにジャンプし、それから１Ｖから２Ｖにジャンプしてから、また２Ｖから０Ｖにする時、情報００１１を表し、レベルが０Ｖから２Ｖにジャンプし、それから２Ｖから１Ｖにジャンプしてから、また１Ｖから０Ｖにジャンプする時、情報１００１を表す。異なるレベルの組合せがその表す情報との対応関係は表２による。

上表から見ると、何れかのビット値の組合せに対しても、少なくとも１回のレベルジャンプが含まれる。このジャンプの方式は、レベル持続の方式と比べて、より遅滞による検出エラーを発生しにくい。

上記の四つのレベルは自由にそのうちの一つを第一レベルとして指定することができ、例えば１Ｖを第一レベルと指定し、四つのレベルの具体値も臨機応変に設定することができ、例えば１Ｖ、２Ｖ、３Ｖと４Ｖなどに設置する。上記のレベル組合せが表す具体的な情報も機敏に設置することができ、例えばレベル組合せ１が情報０００１を表し、レベル組合せ２が情報００１０を表し、レベル組合せ３が情報００００を表す。

手順４０３、各電気信号ユニットに対して組合せを行って、エンコードした後の電気信号を獲得する。

図６は信号がレベルとの関係表示図を示し、図中の四つ組の信号はそれぞれに０００１、０１１０、１００１と０１００を表し、隣の二つ組の信号間は０Ｖレベルで区分し、組合せた後の信号は１バイトとなり、その二進法が００１００１１０１００１０１００を表す。

この実施例において、０Ｖが基準レベルと指定され、三つのレベルの平均値ではない。それゆえ、図６のように、全体電気信号の始めに先に0Vの基準レベルを送信して、他のレベルの参考とする。

手順４０４、可視光信号の形式によってエンコードした後の電気信号を送信する。

ここで、エンコードした後の電気信号をもってフォトダイオードが可視光信号の形式によってエンコードした後の電気信号を送信するように制御する。

本実施例において、フォトダイオードは携帯電話、タブレットパソコン、ノード型パソコン、デジタルカメラ、ＭＰ３プレーヤーまたはＭＰ４プレーヤーなどの電子設備に集積することができる。フォトダイオードも照明器具といった単独な装置とすることができる。この照明器具が出す可視光は一つの制御装置より変調され、信号を携帯する。

図５は本発明の第二実施例の可視光信号のデコード方法のフローチャートを示し、図５のように当該デコード方法は次の手順を含む。

手順５０１、可視光信号を受信して電気信号に転換する。受信時に受信端末の光受信器を送信端末のＬＥＤ放射線源に合わせる必要がある。

手順５０２、第一レベルが他の三つのレベルのジャンプがあったと検出した場合、電気信号ユニットが開始したと判断し、ほかの三つのレベルの組合せを記録する。

例えば、０Ｖから１Ｖ、２Ｖまたは３Ｖへジャンプした時、電気信号ユニットが開始したと判断する。ここで、０Ｖから１Ｖ、２Ｖまたは３Ｖへの立上りエッジをジャンプのスタートとすることができる。

各電気信号ユニットにおいて、ほかのレベル間のジャンプを記録することができる。例えばレベルが１Ｖから２Ｖへジャンプすると、レベル１Ｖと２Ｖの組合せを表し、これが情報ユニット００１１を表すと考えられ、レベルが２Ｖから１Ｖへジャンプすると、レベル２Ｖと１Ｖの組合せを表し、これが情報ユニット１００１を表すと考えられる。

手順５０３、他の三つのレベルから第一レベルへのジャンプを検出した場合、当該電気信号ユニットが終了したと判断し、時間を計算し始める。

例えば、レベルが１Ｖ、２Ｖまたは３Ｖから０Ｖへジャンプすると、電気信号ユニットが終了したと考えられる。当該電気信号ユニットが表す情報は、電気信号ユニット開始時から検出したレベル値と電気信号ユニットにおいて検出したレベルジャンプによって共同で確定する。

第一レベルがほかの三つのレベルへジャンプする前に、まず第一レベルの０Ｖを確定する必要がある。だから、受信端末が光信号の読み取りを始めたら、光電転換を行って、転換後のレベルを第一レベルとする。

手順５０４、第一レベルの持続時間が第一閾値になったのを検出した時、信号が終了したと判断する。例えば、０Ｖのレベルの持続時間が６０ｍｓより大きい場合、全体電気信号が終了したと考える。

手順５０５、受信した各電気信号ユニットをデコードして情報ユニットに転換する。

この転換過程は、表２のレベルとビット値が組合せた対応関係表を参照して完成することができる。

手順５０６、数個情報ユニットから情報と組合せて、可視光信号がキャラクタリゼーションする情報を獲得する。

本実施例に提供するエンコードとデコード方式は、情報を若干の組の信号に分け、四つのレベルの０Ｖ、１Ｖ、２Ｖと３Ｖを設置し、各組信号間に０Ｖのレベルで区分する。一組の信号において、他の三つのレベルの１Ｖ、２Ｖと３Ｖの組合せをもって情報を表示する。ＬＥＤを通じて信号を可視光信号の形式によって送信する。受信端末は、各電気信号ユニットの間を区分するのに用いる０Ｖのレベルを通じて、一つの電気信号ユニットが受信の終了、受信の中断または受信完了を判断して、一つの電気信号ユニットにおけるキャラクタリゼーション情報のほかの三つのレベルの組合せを記録する。したがって、本実施例を利用して可視光信号の受信端末と送信端末の間の通信を実現でき、ユーザー体験を向上させることができる。

第三実施例
本実施例は光子アクセスコントロールシステムにおいて実施され、そのうち携帯電話のような携帯式電子設備を送信端末とし、アクセスコントロール端末を受信端末とする。アクセスコントロール端末は信号のデコードを行う以外に、またも信号をさらに利用してマッチングを行うことができ、ドアを開けるかどうかを決定する。

図７は、本発明の第三実施例における可視光通信のエンコード方法のフローチャートを示す。図７のように、エンコード方法は次の通りである。

手順７０１、携帯電話における送信待ちの身分識別データを数個データユニットに分ける。

オリジナルの身分認証情報は二進法で表示することができる。情報ユニットごとに数個ビット（ｂｉｔ）が含まれる。例えば、情報ユニットごとに２個ビットが含まれる。

手順７０２、当該数個情報ユニットを三つのレベルで表示する数個電気信号ユニットに転換する。

本実施例において、これらの電気信号ユニットを三つのレベルで、例えば０Ｖ、１Ｖと２Ｖで表示する。そのうち、第一レベルを設置し、例えば０Ｖが基準レベルであり、隣の電気信号ユニット間の間隔を表示するのに用いる。ほかの二つのレベル、例えば１Ｖと２Ｖが電気信号ユニットにおいて相互組合せで２個ビットを表す。

具体的に言えば、一つの電気信号ユニットにおいて、レベルが０Ｖから１Ｖにジャンプし、それから１Ｖから０Ｖにジャンプする時、情報００を表し、レベルが０Ｖから２Ｖにジャンプし、それから２Ｖから０Ｖにジャンプする時、情報０１を表し、レベルが０Ｖから１Ｖにジャンプし、それから１Ｖから２Ｖにジャンプしてから、また２Ｖから０Ｖにジャンプする時、情報１０を表し、レベルが０Ｖから２Ｖにジャンプし、それから２Ｖから１Ｖにジャンプしてから、また１Ｖから０Ｖにジャンプする時、情報１１を表す。異なるレベルの組合せがその表す情報との対応関係は表１による。

表１から見ると、ビット値００に対しても、レベルが０Ｖから１Ｖへジャンプし、それから１Ｖから０Ｖへジャンプすることで表示する。このジャンプの方式は、レベル持続の方式と比べて、より遅滞による検出エラーを発生しにくい。

手順７０３、各電気信号ユニットに対して組合せを行って、エンコードした後の電気信号を獲得する。

手順７０４、可視光信号の形式によってエンコードした後の電気信号を送信する。ここで、エンコードした後の電気信号をもってフォトダイオードが可視光信号の形式によってエンコードした後の電気信号を送信するように制御する。送信時、携帯電話のＬＥＤ放射線源を光子アクセスコントロール被制御端末の光受信器に合わせる必要がある。

図８は、本発明の第三実施例の可視光信号のデコード方法のフローチャートを示し、図８のように当該デコード方法は次の手順を含む。

手順８０１、光子アクセスコントロール被制御端末が可視光信号を受信して電気信号に転換する。

手順８０２、第一レベルが他の二つのレベルのジャンプがあったと検出した場合、電気信号ユニットが開始したと判断し、ほかのレベルの組合せを記録する。

手順８０３、他の二つのレベルから第一レベルへのジャンプを検出した場合、当該電気信号ユニットが終了したと判断し、時間を計算し始める。例えば、レベルが１Ｖまたは２Ｖから０Ｖへジャンプすると、電気信号ユニットが終了したと考えられる。当該電気信号ユニットが表す情報は、電気信号ユニット開始時から検出したレベル値と電気信号ユニットにおいて検出したレベルジャンプによって共同で確定する。

手順８０４、第一レベルの持続時間が第一閾値になったのを検出した時、信号が終了したと判断する。

手順8８０５、受信した各電気信号ユニットをデコードして情報ユニットに転換する。

手順８０６、数個情報ユニットから情報と組合せて、可視光信号がキャラクタリゼーションする情報を獲得する。

手順８０７、光子アクセスコントロール被制御端末は、身分識別データとプリセット情報を比較して、身分識別データがプリセット情報とマッチングしたら、それと接続している電気鎖錠器を開ける。

本実施例において、身分識別データがプリセット情報とのマッチングは、識別データがプリセット情報と同じく、あるいは識別データがプリセット情報との間に対応関係が存在するのを含む。

本実施例に提供するエンコードとデコード方式は、情報を若干の組の信号に分け、三つのレベルの０Ｖ、１Ｖと２Ｖを設置し、各組信号間に０Ｖのレベルで区分する。一組の信号において、他の二つのレベルの１Ｖと２Ｖの組合せをもって情報を表示する。ＬＥＤを通じて信号を可視光信号の形式によって送信する。受信端末は、各電気信号ユニットの間を区分するのに用いる０Ｖのレベルを通じて、一つの電気信号ユニットが受信の終了、受信の中断または受信完了を判断して、一つの電気信号ユニットにおけるキャラクタリゼーション情報のほかの二つのレベルの組合せを記録する。したがって、本実施例を利用して携帯電話が光子アクセスコントロールシステムの光子ロックがアクセスコントロール被制御端末との通信を実現でき、ユーザー体験を向上させることができる。

前記の数個情報ユニットを少なくとも三つのレベルで表示する数個電気信号ユニットに転換するのに用いるモジュールは、事前に設置した対応表によって、前記情報ユニットの対応される前記電気信号ユニットのレベル組合せを確定する。

上記装置は、また、当該第一レベルの持続時間が第一閾値になるのを信号終了マークとして設置するのに用いるモジュールとを備える。

情報ユニットごとにＮ個ビットが含まれ、Ｎが自然数であり、そのうち当該情報は二進法で表示する。

前記の可視光信号の形式によって当該エンコードした後の電気信号を送信するのに用いるモジュールは、当該エンコードした後の電気信号をもってフォトダイオードが可視光信号の形式によって当該エンコードした後の電気信号を送信するように制御し、そのうちフォトダイオードは照明器具であり、あるいは電子設備の中に集積する。

当該第一レベルは当該少なくとも三つのレベルの平均値である。

当該第一レベルは当該少なくとも三つのレベルの平均値ではなく、かつエンコードした後の電気信号の始めが当該第一レベルである。

前記の受信した各電気信号ユニットをデコードして情報ユニットに転換するのに用いるモジュールは、事前に設置した対応表によって、前記の記録した電気信号ユニットのほかのレベルの組合せが対応される情報ユニットを確定する。

当該情報が二進法で表示する。

上記装置は、また、第一レベルからほかのレベルへのジャンプを検出する前に、ローパスフィルタを通じてレベル平均値を獲得して当該第一レベルとするのに用いるモジュールとを備える。

上記装置は、また、第一レベルからほかのレベルへのジャンプを検出する前に、当該電気信号の始めのレベルを当該第一レベルとするのに用いるモジュールとを備える。

上記装置は、また、当該情報とプリセット情報を比較して、当該情報がプリセット情報とマッチングしたら、当該情報を使って一つの被制御設備に対して制御を行うのに用いるモジュールとを備える。

当該情報がプリセット情報とのマッチングは、当該データが当該プリセット情報と同じく、あるいは対応関係が存在するのを含む。

上記装置はアクセスコントロール被制御端末に合わせる。

本発明は、また、当該認証システムはアクセスコントロールシステム、地下鉄システム、支払システムまたは消費管理システムとすることができる認証システムを提出した。認証システムは光子鍵と光子被制御端末を含み、光子鍵は前記の多段振幅変調に基づく可視光信号のエンコード装置を備え、光子被制御端末は前記の多段振幅変調に基づく可視光信号のデコード装置を備える。アクセスコントロールシステムを例として、本実施例は光子鍵を送信端末として、エンコードした後の識別データを電子鍵のＬＥＤ照明を通じて可視光信号の形式によって送信する。光子被制御端末は光子鍵から可視光信号を受信してデコードを行って、それからデコードで獲得した識別データによって認証を行い、認証合格した場合、それと接続している電気鎖錠器を開けて、携帯電話のロック解除を実現でき、ユーザー体験を向上させることができる。そのうち、ロックもほかの開けと閉め状態の切替を有するアクセスコントロール開閉装置と切り替えることができる。例えば、ゲートなどである。

本発明は、また、前記の多段振幅変調に基づく可視光信号のエンコード装置と多段振幅変調に基づく可視光信号のデコード装置を備えた認証システムを提出した。

上記の記載は、本発明の最優先実施例だけで、本発明に制限するのに用いられず、本分野における技術者にとっては、本発明はいろんな変更と変化を行うことができる。本発明の精神と原則以内に、行った何れかの修正、同等切替、改造などは、全て本発明の保護範囲以内に含まれるものとする。

Claims

送信待ちの情報を、それぞれが複数のビットを含む複数の情報ユニットに分けることと、
前記複数の情報ユニットのそれぞれを、少なくとも三つのレベルで表示する電気信号ユニットに転換することと、
前記電気信号ユニットのそれぞれに対して組合せを行って、エンコードした後の電気信号を獲得することと、
可視光信号の形式によって前記エンコードした後の電気信号を送信することと、
を含み、
隣り合う前記電気信号ユニットの間に、前記少なくとも三つのレベルのうちの、第一レベルで表示する間隔を有し、各電気信号ユニットは、前記少なくとも三つのレベルのうちの、ほかのレベルの一つ又はほかのレベルの組合せをもって対応する情報ユニットの複数のビットを表し、
前記複数の情報ユニットのそれぞれを、前記少なくとも三つのレベルで表示する電気信号ユニットに転換することは、
事前に設置した対応表によって、前記情報ユニットに対応する前記電気信号ユニットの前記ほかのレベルの一つ又は前記ほかのレベルの組合せを確定することを含む、
多段振幅変調に基づく可視光信号のエンコード方法。
当該第一レベルの持続時間が第一閾値になるのを信号終了マークとして設置するのを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
情報ユニットごとにＮ個ビットが含まれ、Ｎが自然数であり、そのうち当該情報は二進法で表示する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記の可視光信号の形式によって当該エンコードした後の電気信号を送信する手順は、当該エンコードした後の電気信号をもってフォトダイオードが可視光信号の形式によって当該エンコードした後の電気信号を送信するように制御し、そのうちフォトダイオードは照明器具であり、あるいは電子設備の中に集積する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
当該第一レベルは当該少なくとも三つのレベルの平均値である、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
当該第一レベルは当該少なくとも三つのレベルの平均値ではなく、かつエンコードした
後の電気信号の始めが当該第一レベルである、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
可視光信号を受信して電気信号に転換することと、
少なくとも三つのレベルのうちの、第一レベルからほかのレベルへの前記電気信号のジャンプを検出した場合、電気信号ユニットが開始したと判断し、前記ほかのレベルの一つ又は前記ほかのレベルの組合せを記録することと、
前記ほかのレベルから前記第一レベルへのジャンプを検出した場合、当該電気信号ユニットが終了したと判断し、時間を計算し始めることと、
前記第一レベルの持続時間が第一閾値になったのを検出した場合、前記電気信号が終了したと判断することと、
受信した前記電気信号ユニットのそれぞれをデコードして情報ユニットに転換することと、
複数の前記情報ユニットを組合せて情報として得ることと、
を含み、
隣り合う前記電気信号ユニットの間に、前記少なくとも三つのレベルのうちの、第一レベルで表示する間隔を有し、各電気信号ユニットは、前記少なくとも三つのレベルのうちの、ほかのレベルの一つ又はほかのレベルの組合せをもって対応する情報ユニットの複数のビットを表し、
前記受信した前記電気信号ユニットのそれぞれをデコードして情報ユニットに転換することは、
事前に設置した対応表によって、前記電気信号ユニットの記録された前記ほかのレベルの一つ又は前記ほかのレベルの組合せに対応する情報ユニットを確定することを含む、
多段振幅変調に基づく可視光信号のデコード方法。
第一レベルからほかのレベルへのジャンプを検出する前に、ローパスフィルタを通じてレベル平均値を獲得して当該第一レベルとするのを含む、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
第一レベルからほかのレベルへのジャンプを検出する前に、当該電気信号の始めのレベルを当該第一レベルとするのを含む、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
当該情報とプリセット情報を比較して、当該情報がプリセット情報とマッチングしたら、当該情報を使って一つの被制御設備に対して制御を行うのを含む、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
当該情報がプリセット情報とのマッチングは、当該情報が当該プリセット情報と同じく、あるいは対応関係が存在するのを含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
多段振幅変調に基づく可視光信号のエンコード装置とデコード装置とを備えたシステムであって、
前記エンコード装置は、
送信待ちの情報を、それぞれが複数のビットを含む複数の情報ユニットに分けるのに用いるモジュールと、
前記複数の情報ユニットのそれぞれを、少なくとも三つのレベルで表示する電気信号ユニットに転換するのに用いるモジュールと、
前記電気信号ユニットのそれぞれに対して組合せを行って、エンコードした後の電気信号を獲得するのに用いるモジュールと、
可視光信号の形式によって前記エンコードした後の電気信号を送信するのに用いるモジュールと、を備え、
隣り合う前記電気信号ユニットの間に、前記少なくとも三つのレベルのうちの、第一レベルで表示する間隔を有し、各電気信号ユニットは、前記少なくとも三つのレベルのうちの、ほかのレベルの一つ又はほかのレベルの組合せをもって対応する情報ユニットの複数のビットを表し、
前記複数の情報ユニットのそれぞれを、前記少なくとも三つのレベルで表示する電気信号ユニットに転換するのに用いるモジュールは、
事前に設置した対応表によって、前記情報ユニットに対応する前記電気信号ユニットの前記ほかのレベルの一つ又は前記ほかのレベルの組合せを確定し、
前記デコード装置は、
可視光信号を受信して電気信号に転換するのに用いるモジュールと、
前記少なくとも三つのレベルのうちの、第一レベルからほかのレベルへの前記電気信号のジャンプを検出した場合、電気信号ユニットが開始したと判断し、前記ほかのレベルの一つ又は前記ほかのレベルの組合せを記録するのに用いるモジュールと、
前記ほかのレベルから前記第一レベルへのジャンプを検出した場合、当該電気信号ユニットが終了したと判断し、時間を計算し始めるのに用いるモジュールと、
前記第一レベルの持続時間が第一閾値になったのを検出した場合、前記電気信号が終了したと判断するのに用いるモジュールと、
受信した前記電気信号ユニットのそれぞれをデコードして情報ユニットに転換するのに用いるモジュールと、
複数の前記情報ユニットを組合せて情報として得るのに用いるモジュールと、を備えたシステム。
当該第一レベルの持続時間が第一閾値になるのを信号終了マークとして設置するのに用いるモジュールを備える、ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
前記の可視光信号の形式によって当該エンコードした後の電気信号を送信するのに用いるモジュールは、当該エンコードした後の電気信号をもってフォトダイオードが可視光信号の形式によって当該エンコードした後の電気信号を送信するように制御し、そのうちフォトダイオードは照明器具であり、あるいは電子設備の中に集積する、ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
該第一レベルは当該少なくとも三つのレベルの平均値である、ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
当該第一レベルは当該少なくとも三つのレベルの平均値ではなく、かつエンコードした後の電気信号の始めが当該第一レベルである、ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。