(57)【要約】【課題】可視光通信と電波通信の通信状況や気候などの外部状況に応じて、通信品質の確保と通信速度の向上を両立させる。【解決手段】可視光通信システムは、可視光通信部および電波通信部の少なくとも一方の通信状況を判断して通信状況信号を出力する通信状況判断部、通信状況信号を受信し、複数のモードのうち１つの選択するモード選択信号を出力する通信モード選択部を備え、複数のモードは、可視光通信部および電波通信部の一方の信号が他方の信号に完全に含まれる通信信号を送信する冗長モード、および、可視光通信部および電波通信部により互いに重複しない信号を含む通信信号を送信する回線容量増大モードを含む。 【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の機器と可視光領域の光により通信を行う可視光通信部、および、外部の機器と電波により通信を行う電波通信部を備え、前記可視光通信部および前記電波通信部により通信を行う可視光通信システムであって、
前記可視光通信部と前記電波通信部の少なくとも一方の通信状況を判断して通信状況信号を出力する通信状況判断部、
前記通信状況信号を受信し、複数のモードのうち１つの選択するモード選択信号を出力する通信モード選択部を備え、
前記複数のモードは、前記可視光通信部および前記電波通信部の一方の信号が他方の信号に完全に含まれる通信信号を送信する冗長モード、および、前記可視光通信部および前記電波通信部により互いに重複しない信号を含む通信信号を送信する回線容量増大モードを含むことを特徴とする、可視光通信システム。
【請求項２】
前記冗長モードは、前記可視光通信部および前記電波通信部により同一の信号を送信する完全冗長モード、および、前記可視光通信部および前記電波通信部により同一ではない信号を送信する一部冗長モード、のいずれかから選択されることを特徴とする、請求項１に記載の可視光通信システム。
【請求項３】
前記回線容量増大モードは、前記可視光通信部および前記電波通信部により互いに重複する信号および互いに重複しない信号を含む通信信号を送信する回線容量部分増大モード、および、前記可視光通信部および前記電波通信部により互いに重複しない信号のみを送信する回線容量最大化モードのいずれかから選択されることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の、可視光通信システム。
【請求項４】
外部情報信号を出力する外部情報検知部を備え、前記通信モード選択部は受信した前記通信状況信号および前記外部情報信号に基づいて前記モード選択信号を出力することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の、可視光通信システム。
【請求項５】
前記外部情報検知部は、外部状況を検知するセンサ、および、外部状況に関する情報または外部からの指示情報を受信する外部情報受信部のうち、少なくとも一方を有することを特徴とする、請求項４に記載の可視光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光域の光を用いて通信を行う、可視光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光通信においては、通信機器が使用する光が減衰する霧・豪雨などの際に通信回線が途絶する。
このため、可視光通信以外の通信方法との併用が望ましい。
【０００３】
電波通信と併用する場合、元の信号を可視光通信用の信号と電波通信用の信号に分割し、双方を用いることが考えられる（引用文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２３１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電波通信と併用する場合、しかし、元の信号を可視光通信用の信号と電波通信用の信号に分割し、双方を用いる方式では、可視光通信も電波通信の双方が可能な場合にも、通信量は、可視光通信のみを行った場合と同様であり、通信量を増加させることはできない。
また、可視光通信と電波通信の一方の通信速度が他方より小さくなる場合、双方の通信において同一の信号を送受信しようとすると、通信速度の小さい方に合わせなければならず、通信速度が犠牲となってしまう。
そこで、本発明は、天候による通信品質の劣化を予防するなど、通信回線の通信品質を確保することを目的とする。ここで、通信品質とは、回線断確率の低減、通信速度低下率の低減などを含む。
また、通常は、可視光通信回線と電波通信回線を併用することで、回線容量を大きくして通信速度を向上することを目的とする。
また、可視光通信と電波通信の通信状況や気候などの外部状況に応じて、通信品質の確保と通信速度の向上を両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る、可視光通信システムは、
外部の機器と可視光領域の光により通信を行う可視光通信部、および、外部の機器と電波により通信を行う電波通信部を備え、前記可視光通信部および前記電波通信部により通信を行う可視光通信システムであって、前記可視光通信部と前記電波通信部の少なくとも一方の通信状況を判断して通信状況信号を出力する通信状況判断部、前記通信状況信号を受信し、複数のモードのうち１つの選択するモード選択信号を出力する通信モード選択部を備え、前記複数のモードは、前記可視光通信部および前記電波通信部の一方の信号が他方の信号に完全に含まれる通信信号を送信する冗長モード、および、前記可視光通信部および前記電波通信部により互いに重複しない信号を含む通信信号を送信する回線容量増大モードを含むことを特徴とする、可視光通信システムである。
本構成により、天候による通信品質の劣化を予防するなど、通信回線の通信品質を確保し、また、可視光通信部および電波通信部の双方の通信状況がよい、通常の場合には、可視光通信回線と電波通信回線を併用することで、回線容量を大きくすることができる。
本発明の請求項２に係る可視光通信システムは、前記冗長モードは、前記可視光通信部および前記電波通信部により同一の信号を送信する完全冗長モード、および、前記可視光通信部および前記電波通信部により同一ではない信号を送信する一部冗長モード、のいずれかから選択されることを特徴とする、請求項１に記載の可視光通信システムである。
本構成により、例えば可視光通信部および電波通信部のいずれの通信状況も悪い場合には完全冗長モードで通信を行うことで通信品質を向上させることができる。また、例えば可視光通信部の通信状況が悪い場合に、可視光通信部が送信する信号の量を電波通信部が送信する信号の量より少ない一部冗長モードにより通信を行うことで、より少ない電力消費量で効率的に通信を行うことができ、可視光通信システムの耐久性が向上する。
本発明の請求項３に係る可視光通信システムは、前記回線容量増大モードは、前記可視光通信部および前記電波通信部により互いに重複する信号および互いに重複しない信号を含む通信信号を送信する回線容量部分増大モード、および、前記可視光通信部および前記電波通信部により互いに重複しない信号のみを送信する回線容量最大化モードのいずれかから選択されることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の、可視光通信システムである。
本構成により、例えば通信状況が非常に良好な場合には回線容量最大化モードで通信を行うことで、回線容量を最大限に活用することができ、通信状況において一部にエラーが確認され非常に良好ではないものの、全体としては良好と判断される場合には、回線容量部分増大モードで通信を行うことで、回線容量を一部増大させつつ、一部の信号を冗長化しておくことで通信品質を向上させることができる。このようにして、可視光通信システムと電波通信部の双方を有する構成の利点を活かして、通信容量の増大と通信品質の向上を図ることができる。
本発明の請求項４に係る可視光通信システムは、外部情報信号を出力する外部情報検知部を備え、前記通信モード選択部は受信した前記通信状況信号および前記外部情報信号に基づいて前記モード選択信号を出力することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の、可視光通信システムである。
本構成により、通信状況信号のみならず、外部情報検知部からの外部情報信号を用いることができ、外部情報検知部において例えば霧や豪雨の発生を検知した場合に、より的確なモード選択信号を出力し、通信が途絶する前に予め冗長モードに切り替えておくことにより通信の途絶を事前に予防するなど、通信品質を向上することができる。
本発明の請求項５に係る可視光通信システムは、前記外部情報検知部は、外部状況を検知するセンサ、および、外部状況に関する情報または外部からの指示情報を受信する外部情報受信部のうち、少なくとも一方を有することを特徴とする、請求項４に記載の可視光通信システムである。
本構成により、霧や豪雨などの外部状況をセンサが直接検知し、あるいは、外部状況受信部が通信回線などを用いて外部状況の情報や外部からの指示を受信することにより、より的確なモード選択信号を出力し、通信が途絶する前に予め冗長モードに切り替えておくことにより通信の途絶を事前に予防するなど、通信品質を向上することができる。
電波通信と併用する場合、元の信号を可視光通信用の信号と電波通信用の信号に分割し、双方を用いることが考えられる（引用文献１）。しかし、この方式では、可視光通信も電波通信の双方が可能な場合にも、通信量は、可視光通信のみを行った場合と同様であり、通信量を増加させることはできない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例における、可視光通信装置の構成例を示す。
【図２】本発明の一実施例における、可視光通信装置の構成例を示す。
【図３】本発明の一実施例における、可視光通信装置の構成例を示す。
【図４】本発明の一実施例における、可視光通信装置の構成例を示す。
【図５】本発明の一実施例におけるモードの例を示す。
【図６】本発明の一実施例におけるモードの例を示す。
【図７】本発明の一実施例におけるモードの例を示す。
【図８】本発明の一実施例におけるモードの例を示す。
【図９】本発明の一実施例におけるモードの例を示す。
【図１０】本発明の一実施例におけるモードの例を示す。
【図１１】本発明の一実施例におけるモードの例を示す。
【図１２】本発明の一実施例におけるモードの例を示す。
【図１３】本発明の一実施例における、可視光通信装置の構成例を示す。
【図１４】本発明の一実施例における、可視光通信装置の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明の一実施例における、可視光通信装置の構成を示す。
本実施例において、可視光通信システム１００は、外部の機器と可視光領域の光により通信を行う、可視光通信部１１０、外部の機器と電波により通信を行う電波通信部１２０を備え、可視光通信部１１０および電波通信部１２０により通信を行う。
【０００９】
図２は、本発明の一実施例における、通信制御部１３０の構成を示す。
通信制御部１３０は、通信状況判断部１３１および通信モード選択部１３２を含む。通信状況判断部１３１は通信モード選択部１３２に接続されている。
【００１０】
通信状況判断部１３１は、可視光通信部１１０または電波通信部１２０の一方、あるいは、可視光通信部１１０および電波通信部１２０の通信状況を判断して通信状況信号を通信モード選択部１３２に出力する。
通信モード選択部１３２は、受信した通信状況信号に基づいて、複数のモードのうち１つの選択するモード選択信号を出力し、可視光通信部１１０および電波通信部１２０に送信する。可視光通信部１１０および電波通信部１２０は、受信したモード選択信号に基づいて信号を送信する。
【００１１】
図３は、本発明の一実施例における、可視光通信装置の構成を示す。
本実施例において、通信状況判断部１３１は、可視光通信装置および通信モード選択部１３２に接続されている。通信状況判断部１３１は可視光通信部１１０の通信状況を判断し、通信状況判断信号を通信モード選択部１３２に出力する。
通信モード選択部１３２は、受信した通信状況信号に基づいて、複数のモードのうち１つの選択するモード選択信号を出力し、可視光通信部１１０および電波通信部１２０に送信する。可視光通信部１１０および電波通信部１２０は、受信したモード選択信号に基づいて信号を送信する。
【００１２】
図４は、本発明の一実施例における、可視光通信装置の構成を示す。
本実施例において、通信状況判断部１３１は、可視光通信装置、電波通信部１２０、および通信モード選択部１３２に接続されている。そして、通信状況判断部１３１は可視光通信部１１０および電波通信部１２０の通信状況を判断し、通信状況判断信号を通信モード選択部１３２に出力する。
通信モード選択部１３２は、受信した通信状況信号に基づいて、複数のモードのうち１つの選択するモード選択信号を出力し、可視光通信部１１０および電波通信部１２０に送信する。可視光通信部１１０および電波通信部１２０は、受信したモード選択信号に基づいて信号を送信する。
【００１３】
以下、可視光通信と電波通信の通信容量が同じである場合について説明する。なお、可視光通信による通信をV、電波通信による通信をW、合計の通信容量をT、冗長化領域にある通信をUとして説明する。
【００１４】
図５は、本発明の一実施例における複数のモードのうち、完全冗長モードを示す。
完全冗長モードでは、可視光通信部１１０および電波通信部１２０により同一の信号を送信する。本実施例では、Ｖ＝Ｗ＝Ｔ＝Ｕである。これにより、例えば可視光通信部１１０および電波通信部１２０のいずれの通信状況も悪い場合には完全冗長モードで通信を行うことで通信品質を向上させることができる。
【００１５】
図６は、本発明の一実施例における複数のモードのうち、一部冗長モードを示す。
一部冗長モードでは、可視光通信部１１０および電波通信部１２０により同一ではない信号を送信する。本実施例では、Ｖ＝Ｕ、Ｗ＝Ｔであり、ＶはＷに含まれる。
【００１６】
例えば可視光通信部１１０の通信状況が悪い場合に、可視光通信部１１０が送信する信号の量を電波通信部１２０が送信する信号の量より少ない一部冗長モードにより通信を行うことで、より少ない電力消費量で効率的に通信を行うことができ、可視光通信システム１００の耐久性が向上する。
可視光通信部１１０を完全に停止しておくこともできる。
しかし、一部冗長モードでは、少ないながらも可視光通信を続けているため、可視光通信の通信状態をモニターし続けることができ、可視光通信の通信状態が良好となった場合に、迅速に回線容量増大モードに移行し、データ容量を大きくすることができるなどの利点がある。
【００１７】
図７は、本発明の一実施例における複数のモードのうち、回線容量部分増大モードを示す。
回線容量部分増大モードは、可視光通信部１１０および電波通信部１２０により互いに重複する信号および互いに重複しない信号を含む。本実施例では、ＵはＶ、Ｗに包含され、Ｖ＋Ｗ−Ｕ＝Ｔである。
例えば、通信状況において一部にエラーが確認され非常に良好ではないものの、全体としては良好と判断される場合などには、回線容量部分増大モードで通信を行うことにより回線容量を一部増大させつつ、一部の信号を冗長化しておくことで通信品質を向上させることができる。このようにして、可視光通信システム１００と電波通信部１２０の双方を有する構成の利点を活かして、通信容量の増大と通信品質の向上を図ることができる。
【００１８】
図８は、本発明の一実施例における複数のモードのうち、回線容量最大化モードを示す。
回線容量最大化モードでは、可視光通信部１１０および電波通信部１２０により互いに重複しない信号のみを送信する。本実施例では、Ｖ＝Ｗ＝Ｔである。例えば通信状況が非常に良好な場合には回線容量最大化モードで通信を行うことで、回線容量を最大限に活用することができる。
【００１９】
上述の、複数のモードは、可視光通信部１１０および電波通信部１２０の一方の信号が他方の信号に完全に含まれる通信信号を送信する冗長モード、および、可視光通信部１１０および電波通信部１２０により互いに重複しない信号を含む通信信号を送信する回線容量増大モードを含む。
本構成により、天候による通信品質の劣化を予防するなど、通信回線の通信品質を確保し、また、可視光通信部１１０および電波通信部１２０の双方の通信状況がよい、通常の場合には、可視光通信回線と電波通信回線を併用することで、回線容量を大きくすることができる。
【００２０】
一実施例において、冗長モードは、完全冗長モード、および、一部冗長モード、のいずれかから選択される。
一実施例において、回線容量増大モードは、回線容量部分増大モード、および、回線容量最大化モードのいずれかから選択される。
【００２１】
以下、可視光通信と電波通信の通信容量が異なる場合について、可視光通信の通信容量が大きい場合を例にとって、説明する。
【００２２】
図９は、本発明の一実施例における複数のモードのうち、完全冗長モードを示す。
完全冗長モードでは、可視光通信部１１０および電波通信部１２０により同一の信号を送信する。このとき、可視光通信の一部では、通信に使用しない非使用領域を設定している。本実施例では、Ｖ―ＶＮ＝Ｗ＝Ｔ＝Ｕである。これにより、例えば可視光通信部１１０および電波通信部１２０のいずれの通信状況も悪い場合には完全冗長モードで通信を行うことで通信品質を向上させることができる。
【００２３】
図１０は、本発明の一実施例における複数のモードのうち、一部冗長モードを示す。
一部冗長モードでは、可視光通信部１１０および電波通信部１２０により同一ではない信号を送信する。本実施例では、Ｖ＝Ｕ、Ｗ＝Ｔであり、ＶはＷに包含される。
【００２４】
例えば可視光通信部１１０の通信状況が悪い場合に、可視光通信部１１０が送信する信号の量を電波通信部１２０が送信する信号の量より少ない一部冗長モードにより通信を行うことで、より少ない電力消費量で効率的に通信を行うことができ、可視光通信システム１００の耐久性が向上する。
可視光通信部１１０を完全に停止しておくこともできる。
しかし、一部冗長モードでは、少ないながらも可視光通信を続けているため、可視光通信の通信状態をモニターし続けることができ、可視光通信の通信状態が良好となった場合に、迅速に回線容量増大モードに移行し、データ容量を大きくすることができるなどの利点がある。
【００２５】
図１１は、本発明の一実施例における複数のモードのうち、回線容量部分増大モードを示す。
回線容量部分増大モードは、可視光通信部１１０および電波通信部１２０により互いに重複する信号および互いに重複しない信号を含む。本実施例では、ＵはＶ、Ｗに包含され、Ｖ＋Ｗ−Ｕ＝Ｔである。
例えば、通信状況において一部にエラーが確認され非常に良好ではないものの、全体としては良好と判断される場合などには、回線容量部分増大モードで通信を行うことにより回線容量を一部増大させつつ、一部の信号を冗長化しておくことで通信品質を向上させることができる。このようにして、可視光通信システム１００と電波通信部１２０の双方を有する構成の利点を活かして、通信容量の増大と通信品質の向上を図ることができる。
【００２６】
図１２は、本発明の一実施例における複数のモードのうち、回線容量最大化モードを示す。
回線容量最大化モードでは、可視光通信部１１０および電波通信部１２０により互いに重複しない信号のみを送信する。本実施例では、Ｖ＋Ｗ＝Ｔである。例えば通信状況が非常に良好な場合には回線容量最大化モードで通信を行うことで、回線容量を最大限に活用することができる。
【００２７】
上述の、複数のモードは、可視光通信部１１０および電波通信部１２０の一方の信号が他方の信号に完全に含まれる通信信号を送信する冗長モード、および、可視光通信部１１０および電波通信部１２０により互いに重複しない信号を含む通信信号を送信する回線容量増大モードを含む。
本構成により、天候による通信品質の劣化を予防するなど、通信回線の通信品質を確保し、また、可視光通信部１１０および電波通信部１２０の双方の通信状況がよい、通常の場合には、可視光通信回線と電波通信回線を併用することで、回線容量を大きくすることができる。
【００２８】
一実施例において、冗長モードは、可視光通信部１１０および電波通信部１２０により同一の信号を送信する完全冗長モード、および、可視光通信部１１０および電波通信部１２０により同一ではない信号を送信する一部冗長モード、のいずれかから選択される。
本構成により、例えば可視光通信部１１０および電波通信部１２０のいずれの通信状況も悪い場合には完全冗長モードで通信を行うことで通信品質を向上させることができる。また、例えば可視光通信部１１０の通信状況が悪い場合に、可視光通信部１１０が送信する信号の量を電波通信部１２０が送信する信号の量より少ない一部冗長モードにより通信を行うことで、より少ない電力消費量で効率的に通信を行うことができ、可視光通信システム１００の耐久性が向上する。
【００２９】
一実施例において、回線容量増大モードは、可視光通信部１１０および電波通信部１２０により互いに重複する信号および互いに重複しない信号を含む通信信号を送信する回線容量部分増大モード、および、可視光通信部１１０および電波通信部１２０により互いに重複しない信号のみを送信する回線容量最大化モードのいずれかから選択されることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の、可視光通信システム１００である。
本構成により、例えば通信状況が非常に良好な場合には回線容量最大化モードで通信を行うことで、回線容量を最大限に活用することができ、通信状況において一部にエラーが確認され非常に良好ではないものの、全体としては良好と判断される場合には、回線容量部分増大モードで通信を行うことで、回線容量を一部増大させつつ、一部の信号を冗長化しておくことで通信品質を向上させることができる。このようにして、可視光通信システム１００と電波通信部１２０の双方を有する構成の利点を活かして、通信容量の増大と通信品質の向上を図ることができる。
【００３０】
図１３は、本発明の一実施例における、可視光通信装置の構成を示す。
本実施例において、可視光通信システム１００は、外部情報受信部１３４を有する外部情報検知部１３３を備える。そして、通信状況判断部１３１は可視光通信部１１０、電波通信部１２０、通信モード選択部１３２に加えて、外部情報検知部１３３に接続されている。
【００３１】
外部情報受信部１３４は、例えば無線通信により、天候状況などの外部状況に関する情報や、外部からの指示情報を受信する。
外部情報検知部１３３は外部情報信号を通信モード選択部１３２に出力し、通信モード選択部１３２は受信した通信状況信号および外部情報信号に基づいてモード選択信号を出力する。
本構成により、通信状況信号のみならず、外部情報検知部１３３内の外部情報受信部１３４からの外部情報信号を用いることができ、外部情報検知部１３３内の外部情報受信部１３４において例えば霧や豪雨の発生を検知した場合に、より的確なモード選択信号を出力し、通信が途絶する前に予め冗長モードに切り替えておくことにより通信の途絶を事前に予防するなど、通信品質を向上することができる。
また、外部から遠隔操作で指示を与えて、より的確なモード選択信号を出力させることにより、通信速度や通信品質を向上させることができる。
【００３２】
図１４は、本発明の一実施例における、可視光通信装置の構成を示す。
本実施例において、可視光通信システム１００は、センサ１３５を有する外部情報検知部１３３を備える。そして、通信状況判断部１３１は可視光通信部１１０、電波通信部１２０、通信モード選択部１３２に加えて、外部情報検知部１３３に接続されている。
【００３３】
センサ１３５は、霧や豪雨などの外部状況を検知するものであり、例えば光量計などの光センサ１３５や雨量計である。
本構成により、霧や豪雨などの外部状況をセンサ１３５が直接検知することにより、可視光通信システム１００の設置されている現地の情報をより早く、より正確に知ることができ、より的確なモード選択信号を出力し、通信品質を向上することができる。
例えば、センサ１３５として光量計を用い、光量が所定量以下になった場合には光量増大モードから冗長モードに切り替える構成とすることができる。この構成の場合、安全性が求められる場合には、まだ通常の光通信も可能である値を所定量としておくことにより、安全性を確保することもできる。また、安全性の確保よりデータの送受信が重要視される場合には、安全性を重視する場合に比べて低い値を所定量とし、より多くの通信量を確保することもできる。
【００３４】
本発明は以上の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な実施例を含むことは言うまでもない。
例えば、可視光通信システムは、外部情報検知部は、外部状況を検知するセンサ、および、外部状況に関する情報または外部からの指示情報を受信する外部情報受信部の双方を有するものとしてもよい。この場合、センサあるいは外部情報検知部のみを有する場合に比べ、通信品質がさらに向上する。
例えば、電波通信における波長は、通常の波長でもよいが、霧や豪雨の影響を考慮し、影響を受けにくい、つまり、降雨減衰の少ない周波数とすることもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１００  可視光通信システム
１１０  可視光通信部
１２０  電波通信部
１３０  通信制御部
１３１  通信状況判断部
１３２  通信モード選択部
１３３  外部情報検知部
１３４  外部情報受信部
１３５  センサ
T  合計の通信容量
U  冗長化領域
V  可視光通信
VN  可視光通信非使用領域
W  電波通信
【図１】
2020080478.tif 000003
【図２】
2020080478.tif 000004
【図３】
2020080478.tif 000005
【図４】
2020080478.tif 000006
【図５】
2020080478.tif 000007
【図６】
2020080478.tif 000008
【図７】
2020080478.tif 000009
【図８】
2020080478.tif 000010
【図９】
2020080478.tif 000011
【図１０】
2020080478.tif 000012
【図１１】
2020080478.tif 000013
【図１２】
2020080478.tif 000014
【図１３】
2020080478.tif 000015
【図１４】
2020080478.tif 000016