WO2011142174A1 - 可視光通信用受信機、可視光通信システム、及び可視光通信方法 - Google Patents
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Abstract
Description
リウム・アルミニウム・ガーネット)系等の蛍光体を配置して構成されるLED(本明細
書において、「青色光励起型白色LED」と称することがある。)が知られている。青色
光励起型白色LEDにおいては、青色LEDから出射される青色光によって周囲の蛍光体が励起され、この蛍光体から出力される黄色光と前記青色LEDからの青色光とが混色されることによって擬似的な白色光が得られる。
本発明の様々な実施態様は、高速な伝送速度を実現しつつ送信機から受信機までの通信距離を拡大することが可能で、簡易な処理回路から構成される可視光通信用受信機、可視光通信システム、及び可視光通信方法を提供する。
ーフィルタ205を経てレンズで集光され、フォトダイオード210に入射する。フォトダイオード210の出力側には、トランスインピーダンスアンプ215、イコライザ220、3値弁別器225、閾値生成部230、PLL(Phase Locked Loop)240、ビタビ復号器245、(1,x)RLL復号器250が配置される。以下、フォトダイオードを省略して「PD」と称することがある。
Inverted)変調前の符号系列におけるビット「0」の連続数の最小値(最小ラン)と最大値(最大ラン)の一方又は双方が制限された符号である。最小ランがdで、最大ランがkのRLL符号は「(d,k)RLL符号」と表記される。(d,k)RLL符号によって符号化された符号系列をビット「1」で反転させてNRZI変調を行う場合、連続するビット「0」または「1」の最小個数は(d+1)個、最大個数は(k+1)個となる。例えば、(1,7)RLL符号を用いて符号化されたRLLデータにおいて、連続するビット「0」または「1」の最小個数は2個、最大個数は8個となる。NRZI変調されたRLLデータに含まれるビットの連続数に関する制約を、本明細書において、「dk則」と称することがある。
がる階調信号SAを示し、図4(E)は、送信データの立ち下がりタイミングで立ち下がりパルス幅WCに相当する一定時間経過後に立ち上がる階調信号SCを示す。また、図4(D)は、(1,x)RLL符号器105から入力されるRLL符号化された送信データに対応する送信データパルスSBを示し、図4(F)は、駆動波形成生成部110を構成するデジタル回路に供給されるプリバイアス電流SDを示す。
KWD」=「1,1,1,1」,立ち上がりタイミングから階調信号SAのパルス幅WAに相当する時間の経過後に「0,1,1,1」,送信データが論理値のHからLとなるタイミング(立ち下がりタイミング)で「0,0,0,1」,立ち下がりタイミングから階調信号SCのパルス幅WCに相当する時間の経過後に「0,0,1,1」となる。
(1)立ち上がりパルスSAの電流値HA:32.9mA(2)データパルスSBの電流値HB:49.4mA(3)立ち下がりパルスSCの電流値HC:59.8mA(4)プリバイアス電流値HD:5.2mA(5)立ち上がりパルス幅WA、立ち下がりパルス幅WCは、ユニットインターバルTの1/2(T/2) PD210として、受光径が7mmφのレンズ付きSi-PINフォトダイオードを使用した。イコライザ220による等化後の信号が、図12に示すアイパターンとなるようにイコライザ220を調整した。閾値生成部230の抵抗233、234、235の抵抗値の比が27:43:30となるように、各抵抗233、234、235の抵抗値を調整した。なお、イコライザ220の周波数特性と閾値の初期値を決めた後は、その調整、変更は不要である。ビタビ復号器245はパスメモリを10段とした。また、レジスタエクスチェンジ法を使用した。
(1)青色光励起型白色LED120として、蛍光体からの発光成分に青色と補色関係にある黄色だけでなく赤色成分等の色成分を含み演色性を改善したものを用いることができる。
(2)図5に示した駆動波形生成部110及び多階調駆動部115の回路構成は例示に過ぎず適宜変更することができる。
(3)変調符号はDCフリーの(1,x)RLL符号であればよく、17PP以外の様々な符号を用いることが可能である。例えば、特許第3957679号公報等の文献に記載されているEight-to-Twelve Modulation(ETM)やIEEE ELECTRONICS LETTERS,VOL.42,No.20,1169-1170p,Four-to-six modulation code for blue laser recording channels」等の文献に記載されているFour-to-sixModulation(FSM)を用いることができる。
(4)受信機200におけるカラーフィルタ205とレンズ等の集光系の前後関係は変わ
っても差し支えない。
(5)カラーフィルタ205は省略可能である。
(6)駆動波形生成部における立ち上がり及び立下りパルスのパルス幅については、本明細書において明示的に説明した例に限定されない。
(7)外符号としてReed-Solomon符号等のFEC(前方誤り訂正)を用いることにより,更なる通信距離の拡大を図ることができる。また、これらの外符号に加えてインターリーブやビットスクランブルを組み合わせて用いることにより、更に通信距離の拡大を図ることができる。
(8)ビタビ復号器245における復号方法として、レジスタエクスチェンジ法に代えてトレースバック法を用いることができる。
105 (1,x)RLL符号器
110 駆動波形生成部
115 多諧調駆動部
120 青色光励起型白色LED
200 受信機
205 カラーフィルタ
210 フォトダイオード
215 トランスインピーダンスアンプ
220 イコライザ
225 3値弁別器
230 閾値生成部230
240 PLL
245 ビタビ復号器
250 (1,x)RLL復号器
Claims (6)
- 最小ランが1でDCフリーのRLL符号に符号化され、NRZI変調された送信データの立ち上がり時に当該送信データに立ち上がりパルスを付加するとともに立ち下がり時に立ち下がりパルスを付加することによって生成される駆動電流信号によって駆動された青色光励起型白色LEDからの可視光信号を受光する受光部と、
受光した可視光信号を電気信号に変換する光電変換部と、
前記光電変換部からの電気信号をデュオバイナリ信号に等化する等化器と、
前記等化器からのデュオバイナリ信号を3値信号に弁別する弁別器と、
前記弁別器からの3値信号を最尤復号する最尤復号器と、
前記最尤復号器の復号結果をRLL復号化する復号器と、
を備える可視光通信用受信機。 - 前記RLL符号が17PP符号である請求項1に記載の可視光通信用受信機。
- 前記青色光励起型白色LEDは、青色LEDと、当該青色LEDからの青色光によって励起され当該青色光の補色に相当する波長成分を含む蛍光を出射する蛍光体とを含み、
前記受光部が、前記蛍光体からの蛍光に相当する波長成分を前記可視光信号から除去するフィルタを備える請求項1に記載の可視光通信用受信機。 - 前記青色光励起型白色LEDのピーク波長範囲が440~470nmである請求項3に記載の可視光通信用受信機。
- 送信データを最小ランが1でDCフリーのRLL符号に符号化し、この符号化後のデータ系列をNRZI変調する変調部、
前記変調部において変調された送信データの立ち上がり時に当該変調後の送信データに立ち上がりパルスを付加するとともに前記送信データの立ち下がり時に立ち下がりパルスを付加することによって駆動電流信号を生成する駆動電流生成部、及び、
前記駆動電流によって駆動される青色光励起型白色LED、
を含む送信機と、
前記青色光励起型白色LEDからの可視光信号を受光する受光部、
受光した可視光信号を電気信号に変換する光電変換部、
前記光電変換部からの電気信号をデュオバイナリ信号に等化する等化器、
前記等化器からのデュオバイナリ信号を3値信号に弁別する弁別器、
前記弁別器からの3値信号を最尤復号する最尤復号器、及び、
前記最尤復号器の復号結果をRLL復号化する復号器、
を含む受信機と、
を備える可視光通信システム。 - 送信データを最小ランが1でDCフリーのRLL符号によって符号化し、この符号化後のデータ系列をNRZI変調するステップと、
変調された送信データの立ち上がり時に当該送信データに立ち上がりパルスを付加するとともに前記送信データの立ち下がり時に立ち下がりパルスを付加することによって駆動電流信号を生成し、生成した駆動電流信号を青色光励起型白色LEDに供給するステップと、
前記青色光励起型白色LEDからの可視光信号を受光するステップと、
受光した可視光信号を電気信号に変換するステップと、
前記光電変換部からの電気信号をデュオバイナリ信号に等化するステップと、
前記デュオバイナリ信号を3値信号に弁別するステップと、
前記3値信号を最尤復号するステップと、
前記最尤復号結果をRLL復号化するステップと、
を備える可視光通信方法。
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