| 講演名 | 2021-05-21 RGB-LED並列伝送におけるBPPMフレーム同期法 松島 丈(茨城大), 木口 朋洋(茨城大), 羽渕 裕真(茨城大), |
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| 抄録(和) | 光無線通信は、可視光線や赤外線などを用いる通信であり、照明光やLED等を利用する強度変調/直接検波(IM/DD)方式が主に使われている。送信機では、送信する情報ビットの種類に応じて光の強弱を調整し、光を送信する。通信路では、背景光雑音やシンチレーション、減衰などの影響を受け、その光信号が受信される。受信機側では、受信した光量により、送信時の情報ビットの推定を行う。光無線通信は従来の電気通信と比較し、人体への影響が抑えられ、電子レンジ等の周辺機器からの電波の影響を被らず、影響を与えない、電波法による制限を受けない等の利点が挙げられる。光無線通信では、代表的な変調方式として、オンオフキーイング(OOK)方式とパルス位置変調(PPM)方式がある。OOKは、'0'と'1'の情報ビットに対して、１スロット中に光のオン信号とオフ信号を生起する方式である。そのため、1[bit/slot]を達成することができるものの、しきい値検出のために背景光雑音の影響を大きく受けることや０が続くことによる同期タイミングずれの問題を有している。PPMは、M個のスロット中から１つのスロットをデータにより選択する方式であり、多値変調方式の１つである。最も伝送速度が高い場合がM=2の2値PPM(BPPM)となる。BPPM は情報ビットを2つのスロットからなるフレームとして表され、情報ビットにより何れかのスロットにパルスを生起する。このBPPMはスロット間の最大値比較を行ってデータを抽出するため、背景光雑音などの影響を低く抑えることができる。また、OOKとは異なり、必ずフレーム中にパルスが生起しているため、同期ズレが小さくなると期待できる。しかしながら、フレーム構成になっているため、新たにフレーム同期が必要不可欠である。PPMのためのフレーム同期法として、(1)フレーム同期信号をPPMフレームの外側に配置する外部同期法、(2)フレーム同期信号をPPMフレームの内側に配置する内部同期法、(3)PPMフレームのデータ信号をそのまま同期信号としても利用する内部同期法が考えられる。(1)方式では、情報伝送速度が低下することや同期信号パターンとPPMデータ信号パターンの分離が困難であることが考えられる。(2)方式では、情報伝送速度が低下することは避けられるものの、やはり同期信号パターンとPPMデータ信号パターンの分離が困難になると考えられる。(3)方式では、(1)(2)方式の問題は解決できるものの、データ信号から同期信号を取り出すため同期性能が劣化する懸念がある。また、これら３つの方式は、R,G,B LEDによる並列伝送での検討はなされていない。 本稿では、BPPMを用いた光無線通信におけるRGB-LED並列伝送のためのフレーム同期法について検討する。R,G,Bの各カラーで異なるデータ列を送信タイミングを合わせてBPPMにより伝送する。その際、フレーム同期がとれている同期状態の場合には、推定フレームの何れか１つのスロットに必ず１が生起する（つまり、確率1で生起）。同期タイミングが１スロットずれている非同期状態の場合は、１つの推定フレームに１が１つのみ生起する場合は確率1/2で生じる。この同期状態と非同期状態の確率の違いを利用する簡易同期タイミング法を提示する。さらに、性能評価として、平均同期保持時間、平均同期復帰時間を求め、同期性能を考慮したビット誤り率についても考察する。 |
| 抄録(英) | In this paper, a frame synchronization method for parallel RGB-LED transmission is proposed in optical wireless communications using a binary pulse position modulation (BPPM). In the proposed system, the different colors of RGB-LED transmit different source data sequences by BPPM. Therefore, in synchronous case where frame is synchronized, the probability that the correlation value between the received signal and the Manchester signal becomes $pm$ 1 is 1. In the asynchronous case where the frame synchronization timing slips off 1 slot, the probability of the correlation value being $pm$ 1 is 1/2. A simple frame synchronization system, that utilizes this difference in probability between synchronous and asynchronous states, is shown. Furthermore, the average frame retention time and average frame recovery time are evaluated. Consequently, it is shown that there is a trade-off between the average frame retention time and the average frame recovery time. It is also found that there is an optimal number of counter stages in the frame synchronization system for achieving the required frame recovery time. |
| キーワード(和) | 光無線通信 / パルス位置変調 / フレーム同期 |
| キーワード(英) | Optical wireless communication / Pulse Position Modulation / Frame Synchronization |
| 資料番号 | WBS2021-12,RCC2021-12,SAT2021-10,MICT2021-8 |
| 発行日 | 2021-05-13 (WBS, RCC, SAT, MICT) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | WBS / RCC / SAT / MICT |
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| 開催期間 | 2021/5/20(から2日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催（Zoom） |
| 開催地（英） | Online (Zoom) |
| テーマ（和） | 符号化，変復調・信号処理技術，高信頼制御通信，ヘルスケア・医療情報及び一般 |
| テーマ（英） | Coding, Modulation, Signal processing, Reliable Communication and Control, Healthcare and Medical Information Communication Technologies, and General |
| 委員長氏名（和） | 浜村 昌則(高知工科大) / 李 還幇(NICT) / 筋誡 久(NHK) / 花田 英輔(佐賀大) |
| 委員長氏名（英） | Masanori Hamamura(Kochi Univ. of Tech.) / HUAN-BANG LI(NICT) / Hisashi Sujikai(NHK) / Eisuke Hanada(Saga Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 庄納 崇(インテル) / 藤井 雅弘(宇都宮大) / 東 俊一(名大) / 石井 光治(香川大) / 石川 博康(日大) / 井家上 哲史(明大) / 田中 宏和(広島市大) / 安在 大祐(名工大) |
| 副委員長氏名（英） | Takashi Shono(INTEL) / Masahiro Fujii(Utsunomiya Univ.) / Shunichi Azuma(Nagoya Univ.) / Koji Ishii(Kagawa Univ.) / Hiroyasu Ishikawa(Nihon Univ.) / Tetsushi Ikegami(Meiji Univ.) / Hirokazu Tanaka(Hiroshima City Univ.) / Daisuke Anzai(Nagoya Inst. of Tech.) |
| 幹事氏名（和） | 荒井 伸太郎(岡山理科大) / 中村 僚兵(防衛大) / 加川 敏規(電中研) / 林 直樹(阪大) / 小島 政明(NHK) / 難波 忍(KDDI総合研究所) / 和泉 慎太郎(神戸大) / 小林 匠(横浜国大) |
| 幹事氏名（英） | Shintaro Arai(Okayama Univ. of Science) / Ryohei Nakamura(National Defence Academy) / Toshinori Kagawa(CRIEPI) / Naoki Hayashi(Osaka Univ.) / Masaaki Kojima(NHK) / Shinobu Nanba(KDDI Research) / Shintaro Izumi(Kobe Univ.) / Takumi Kobayashi(Yokohama National Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | Duong Quang Thang(奈良先端大) / 森山 雅文(NICT) / 木下 雅之(千葉工大) / 単 麟(NICT) / 小蔵 正輝(阪大) / 大倉 拓也(NICT) / 五藤 大介(NTT) / 朔 啓太(九大) / 石田 開(神奈川県立産業技術総研) / 高林 健人(岡山県立大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Duong Quang Thang(NAIST) / Masafumi Moriyama(NICT) / Masayuki Kinoshita(Chiba Univ. of Tech.) / SHAN LIN(NICT) / Masaki Ogura(Osaka Univ.) / Takuya Okura(NICT) / Daisuke Goto(NTT) / Keita Saku(Kyushu Univ.) / Kai Ishida(KISTEC) / Kento Takabayashi(Okayama Pref. Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Wideband System / Technical Committee on Reliable Communication and Control / Technical Committee on Satellite Telecommunications / Technical Committee on Healthcare and Medical Information Communication Technology |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | RGB-LED並列伝送におけるBPPMフレーム同期法 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | BPPM frame synchronization method in RGB-LED parallel transmission |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 光無線通信 / Optical wireless communication |
| キーワード(2)（和/英） | パルス位置変調 / Pulse Position Modulation |
| キーワード(3)（和/英） | フレーム同期 / Frame Synchronization |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 松島 丈 / Jyo Matsushima |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 茨城大学(略称：茨城大) Ibaraki University(略称：Ibaraki Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 木口 朋洋 / Tomohiro Kiguchi |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 茨城大学(略称：茨城大) Ibaraki University(略称：Ibaraki Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 羽渕 裕真 / Hiromasa Habuchi |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 茨城大学(略称：茨城大) Ibaraki University(略称：Ibaraki Univ.) |
| 発表年月日 | 2021-05-21 |
| 資料番号 | WBS2021-12,RCC2021-12,SAT2021-10,MICT2021-8 |
| 巻番号（vol） | vol.121 |
| 号番号（no） | WBS-24,RCC-25,SAT-26,MICT-27 |
| ページ範囲 | pp.62-65(WBS), pp.62-65(RCC), pp.50-53(SAT), pp.40-43(MICT), |
| ページ数 | 4 |
| 発行日 | 2021-05-13 (WBS, RCC, SAT, MICT) |