(57)【要約】【課題】コスト上昇などを抑えつつ光源に流れる電流波形の乱れを抑制する。【解決手段】制御部(信号発生回路６)が、プリアンブルを、３以上の整数と４の積に等しい数(１２)のスロットからなり、３以上の整数(３)に等しい数のスロットで光量を減らすとともに、光量を増やすスロットが７つ以上連続し、光量を減らすスロットが４つ以上連続しないように構成される。これにより、コスト上昇などを抑えつつＬＥＤ光源３に流れる電流波形の乱れを抑制することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機と受信機を含み、可視光を通信媒体とする光通信信号を前記送信機から前記受信機へ伝送する可視光通信システムであって、
前記送信機は、前記可視光を放射する光源と、前記光源に給電して点灯させる点灯回路部と、前記点灯回路部を制御して前記光源が放射する前記可視光の光量を増減させる制御部とを備え、
前記制御部は、単位時間を均等に分割した複数のスロットのうちの何れか１つのスロットのみで光量を減らし、且つ前記複数のスロットのうちの残り全部のスロットで光量を増やすことにより、前記光量を減らすスロットの位置に情報を割り当て、さらに、前記光通信信号のフレーム開始位置を示すプリアンブルの先頭から３つ以上のスロットで光量を減らすとともに、前記プリアンブルの直前のスロットでは光量を増やすように構成されることを特徴とする可視光通信システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記フレームのうちで前記プリアンブルを除くデータ部分において、２ビットを１シンボルとして当該１シンボルの時間を均等に分割した４つのスロットのうちで前記光量を減らす１つのスロットの位置に２ビットのデータを割り当てるように構成され、
さらに前記制御部は、前記プリアンブルを、３以上の整数と４の積に等しい数のスロットからなり、前記３以上の整数に等しい数のスロットで光量を減らすとともに、前記光量を増やすスロットが７つ以上連続し、前記光量を減らすスロットが４つ以上連続しないように構成されることを特徴とする請求項１記載の可視光通信システム。
【請求項３】
送信機と受信機を含み、可視光を通信媒体とする光通信信号を前記送信機から前記受信機へ伝送する可視光通信システムであって、
前記送信機は、前記可視光を放射する光源と、前記光源に給電して点灯させる点灯回路部と、前記点灯回路部を制御して前記光源が放射する前記可視光の光量を増減させる制御部とを備え、
前記制御部は、単位時間を均等に分割した複数のスロットのうちの何れか１つのスロットのみで光量を減らし、且つ前記複数のスロットのうちの残り全部のスロットで光量を増やすことにより、前記光量を減らすスロットの位置に情報を割り当てるとともに、前記フレームのうちで前記プリアンブルを除くデータ部分において、２ビットを１シンボルとして当該１シンボルの時間を均等に分割した４つのスロットのうちで前記光量を減らす１つのスロットの位置に２ビットのデータを割り当てるように構成され、
さらに前記制御部は、前記プリアンブルを、３以上の整数と４の積に等しい数のスロットからなり、前記３以上の整数に等しい数のスロットで光量を減らすとともに、前記光量を増やすスロットが７つ以上連続し、前記光量を減らすスロットが３つ以上連続しないように構成されることを特徴とする可視光通信システム。
【請求項４】
送信機と受信機を含み、可視光を通信媒体とする光通信信号を前記送信機から前記受信機へ伝送する可視光通信システムであって、
前記送信機は、前記可視光を放射する光源と、前記光源に給電して点灯させる点灯回路部と、前記点灯回路部を制御して前記光源が放射する前記可視光の光量を増減させる制御部とを備え、
前記制御部は、単位時間を均等に分割した複数のスロットのうちの何れか１つのスロットのみで光量を減らし、且つ前記複数のスロットのうちの残り全部のスロットで光量を増やすことにより、前記光量を減らすスロットの位置に情報を割り当てるとともに、前記フレームのうちで前記プリアンブルを除くデータ部分において、２ビットを１シンボルとして当該１シンボルの時間を均等に分割した５つのスロットのうちで先頭又は最後尾のスロットを除く４つのスロットのなかから前記光量を減らす１つのスロットの位置に２ビットのデータを割り当てるように構成され、
さらに前記制御部は、前記プリアンブルを、２以上の整数と５の積に等しい数のスロットからなり、前記２以上の整数に等しい数のスロットで光量を減らすとともに、前記光量を増やすスロットが８つ以上連続し、前記光量を減らすスロットが３つ以上連続しないように構成されることを特徴とする可視光通信システム。
【請求項５】
送信機と受信機を含み、可視光を通信媒体とする光通信信号を前記送信機から前記受信機へ伝送する可視光通信システムであって、
前記送信機は、前記可視光を放射する光源と、前記光源に給電して点灯させる点灯回路部と、前記点灯回路部を制御して前記光源が放射する前記可視光の光量を増減させる制御部とを備え、
前記制御部は、単位時間を均等に分割した複数のスロットのうちの何れか１つのスロットのみで光量を減らし、且つ前記複数のスロットのうちの残り全部のスロットで光量を増やすことにより、前記光量を減らすスロットの位置に情報を割り当てるとともに、前記フレームのうちで前記プリアンブルを除くデータ部分において、２ビットを１シンボルとして当該１シンボルの時間を均等に分割した５つのスロットのうちで先頭又は最後尾のスロットを除く４つのスロットのなかから前記光量を減らす１つのスロットの位置に２ビットのデータを割り当てるように構成され、
さらに前記制御部は、前記プリアンブルを、２以上の整数と５の積に等しい数のスロットからなり、前記２以上の整数に等しい数のスロットで光量を減らすとともに、前記光量を増やすスロットが８つ以上連続し、前記光量を減らすスロットが連続しないように構成されることを特徴とする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、可視光を通信媒体とする可視光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明器具(送信機)から放射される可視光(照明光)を変調して当該照明器具に固有のID情報などを送信し、前記可視光を受光する受信機でID情報を復調するようにした可視光通信システム(可視光IDシステム)が実用化されている。
【０００３】
ここで、可視光通信システムを構成する送信機の従来例として、特許文献１に記載されている可視光通信装置を例示する。この可視光通信装置10は、図７に示すように定電流源１と、平滑コンデンサ２と、ＬＥＤ光源３と、負荷変動要素４と、信号発生回路６と、スイッチ要素５とを備える。
【０００４】
平滑コンデンサ２は定電流源１の出力端間に接続されて、定電流源１の出力を平滑する。ＬＥＤ光源３は、定電流源１の出力端間に直列接続された複数の発光ダイオードを含み、平滑コンデンサ２で平滑された定電流源１の出力が供給される。負荷変動要素４は、ＬＥＤ光源３に付加されることでＬＥＤ光源３の負荷特性を部分的に変化させるものであり、例えば一部の発光ダイオードに並列接続された抵抗器で構成される。信号発生回路６は２値の光通信信号を発生する。スイッチ要素５は、例えば負荷変動要素４を構成する抵抗器と直列に接続されたスイッチング素子(例えばＭＯＳＦＥＴ)からなる。スイッチ要素５は、２値の光通信信号によりオン／オフが切り替えられることによって、負荷変動要素４をＬＥＤ光源３に付加するか否かを切り替える。
【０００５】
すなわち、負荷変動要素４がＬＥＤ光源３に付加されていないときと付加されているときとで発光ダイオードに流れる負荷電流の大きさが変化することにより、可視光通信装置10の光出力に光通信信号を重畳して送信することができる。
【０００６】
可視光通信装置10から送信される光通信信号は、フォトＩＣを有する受信機20によって受信される。受信機20は、光通信信号が重畳されていない光出力と、光通信信号が重畳された光出力との差分を検出することで光通信信号を受け取る方式を採用している。このような方式を採用することで微少な変調光でも検出が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−６９５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、可視光通信の仕様(プロトコル)は、例えば、電子情報技術産業協会規格JEITA CP-1222(可視光IDシステム)に規定されている。この規格では、２ビットごとを単位として送信データをパルス位置に変換している。なお、このような変換(符号化)方式を４ＰＰＭ(Pulse Position Modulation：パルス位置変調)と呼ぶ。４ＰＰＭ符号化において、信号発生回路６は、スロットを「０」とするときにスイッチ要素５をオンして光出力を上昇(点灯)させ、スロットを「１」とするときにスイッチ要素５をオフして光出力を低下(又は消灯)させる(図２参照)。
【０００９】
ここで、上記規格においては、フレームの開始位置を規定するためのプリアンブルとして、データを４ＰＰＭ符号化しても発生しない、３スロット連続の１、９スロット連続の０のパターン(「111000000000」)が用いられている(図８参照)。そうすると、プリアンブルの直前に送信したデータの４番目のスロットが「１」であった場合、プリンアンプルの先頭３スロットの「１」と合わせて、「１」が４スロット連続することになる。上記規格におけるデータ速度は４．８キロビット毎秒であるから、１スロットは１０４．２μ秒となり、４スロット分の時間は１０４．２×４≒４１６．７μ秒となる。
【００１０】
そして、スイッチ要素５の連続したオフ期間が４スロット分の時間まで伸びた場合、平滑コンデンサ２に充電された電荷の放電量が増えるため、最後の「１」から「０」に変化する際に負荷電流の波形が大きく乱れてしまうことがある(図９における期間Ｔ参照)。このように負荷電流波形が大きく乱れると、光通信信号が正しく変調されずに通信エラーが生じる虞がある。なお、このような問題を解決するために平滑コンデンサ２の静電容量を大きくすると、平滑コンデンサ２の寸法が大きくなったり、平滑コンデンサ２の部品コストが上昇してしまうので望ましくない。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、コスト上昇などを抑えつつ光源に流れる電流波形の乱れを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の可視光通信システムは、送信機と受信機を含み、可視光を通信媒体とする光通信信号を前記送信機から前記受信機へ伝送する可視光通信システムであって、前記送信機は、前記可視光を放射する光源と、前記光源に給電して点灯させる点灯回路部と、前記点灯回路部を制御して前記光源が放射する前記可視光の光量を増減させる制御部とを備え、前記制御部は、単位時間を均等に分割した複数のスロットのうちの何れか１つのスロットのみで光量を減らし、且つ前記複数のスロットのうちの残り全部のスロットで光量を増やすことにより、前記光量を減らすスロットの位置に情報を割り当て、さらに、前記光通信信号のフレーム開始位置を示すプリアンブルの先頭から３つ以上のスロットで光量を減らすとともに、前記プリアンブルの直前のスロットでは光量を増やすように構成されることを特徴とする。
【００１３】
この可視光通信システムにおいて、前記制御部は、前記フレームのうちで前記プリアンブルを除くデータ部分において、２ビットを１シンボルとして当該１シンボルの時間を均等に分割した４つのスロットのうちで前記光量を減らす１つのスロットの位置に２ビットのデータを割り当てるように構成され、さらに前記制御部は、前記プリアンブルを、３以上の整数と４の積に等しい数のスロットからなり、前記３以上の整数に等しい数のスロットで光量を減らすとともに、前記光量を増やすスロットが７つ以上連続し、前記光量を減らすスロットが４つ以上連続しないように構成されることが好ましい。
【００１４】
本発明の可視光通信システムは、送信機と受信機を含み、可視光を通信媒体とする光通信信号を前記送信機から前記受信機へ伝送する可視光通信システムであって、前記送信機は、前記可視光を放射する光源と、前記光源に給電して点灯させる点灯回路部と、前記点灯回路部を制御して前記光源が放射する前記可視光の光量を増減させる制御部とを備え、前記制御部は、単位時間を均等に分割した複数のスロットのうちの何れか１つのスロットのみで光量を減らし、且つ前記複数のスロットのうちの残り全部のスロットで光量を増やすことにより、前記光量を減らすスロットの位置に情報を割り当てるとともに、前記フレームのうちで前記プリアンブルを除くデータ部分において、２ビットを１シンボルとして当該１シンボルの時間を均等に分割した４つのスロットのうちで前記光量を減らす１つのスロットの位置に２ビットのデータを割り当てるように構成され、さらに前記制御部は、前記プリアンブルを、３以上の整数と４の積に等しい数のスロットからなり、前記３以上の整数に等しい数のスロットで光量を減らすとともに、前記光量を増やすスロットが７つ以上連続し、前記光量を減らすスロットが３つ以上連続しないように構成されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の可視光通信システムは、送信機と受信機を含み、可視光を通信媒体とする光通信信号を前記送信機から前記受信機へ伝送する可視光通信システムであって、前記送信機は、前記可視光を放射する光源と、前記光源に給電して点灯させる点灯回路部と、前記点灯回路部を制御して前記光源が放射する前記可視光の光量を増減させる制御部とを備え、前記制御部は、単位時間を均等に分割した複数のスロットのうちの何れか１つのスロットのみで光量を減らし、且つ前記複数のスロットのうちの残り全部のスロットで光量を増やすことにより、前記光量を減らすスロットの位置に情報を割り当てるとともに、前記フレームのうちで前記プリアンブルを除くデータ部分において、２ビットを１シンボルとして当該１シンボルの時間を均等に分割した５つのスロットのうちで先頭又は最後尾のスロットを除く４つのスロットのなかから前記光量を減らす１つのスロットの位置に２ビットのデータを割り当てるように構成され、さらに前記制御部は、前記プリアンブルを、２以上の整数と５の積に等しい数のスロットからなり、前記２以上の整数に等しい数のスロットで光量を減らすとともに、前記光量を増やすスロットが８つ以上連続し、前記光量を減らすスロットが３つ以上連続しないように構成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の可視光通信システムは、送信機と受信機を含み、可視光を通信媒体とする光通信信号を前記送信機から前記受信機へ伝送する可視光通信システムであって、前記送信機は、前記可視光を放射する光源と、前記光源に給電して点灯させる点灯回路部と、前記点灯回路部を制御して前記光源が放射する前記可視光の光量を増減させる制御部とを備え、前記制御部は、単位時間を均等に分割した複数のスロットのうちの何れか１つのスロットのみで光量を減らし、且つ前記複数のスロットのうちの残り全部のスロットで光量を増やすことにより、前記光量を減らすスロットの位置に情報を割り当てるとともに、前記フレームのうちで前記プリアンブルを除くデータ部分において、２ビットを１シンボルとして当該１シンボルの時間を均等に分割した５つのスロットのうちで先頭又は最後尾のスロットを除く４つのスロットのなかから前記光量を減らす１つのスロットの位置に２ビットのデータを割り当てるように構成され、さらに前記制御部は、前記プリアンブルを、２以上の整数と５の積に等しい数のスロットからなり、前記２以上の整数に等しい数のスロットで光量を減らすとともに、前記光量を増やすスロットが８つ以上連続し、前記光量を減らすスロットが連続しないように構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の可視光通信システムは、コスト上昇などを抑えつつ光源に流れる電流波形の乱れを抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】(ａ)〜(ｄ)は本発明に係る可視光通信システムの実施形態１におけるプリアンブルの説明図である。
【図２】同上における４ＰＰＭ符号化の説明図である。
【図３】本発明に係る可視光通信システムの実施形態２におけるプリアンブルの説明図である。
【図４】本発明に係る可視光通信システムの実施形態３におけるプリアンブルの説明図である。
【図５】同上における４ＰＰＭ−Ｓ０符号化の説明図である。
【図６】同上におけるプリアンブルの説明図である。
【図７】従来例における送信機(可視光通信装置)を示すブロック図である。
【図８】同上におけるプリアンブルの説明図である。
【図９】同上における負荷電流波形の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る可視光通信システムの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
(実施形態１)
本実施形態の可視光通信システムは、特許文献１記載の従来例と同様に送信機(可視光通信装置)10と受信機20とで構成される。また、本実施形態における送信機10は、図７に示した従来例の可視光通信装置10と同一の回路構成を有しているので、詳細な説明は省略する。なお、本実施形態における送信機10では、定電流源１と平滑コンデンサ２が点灯回路部に相当し、ＬＥＤ光源３が光源に相当し、負荷変動要素４とスイッチ要素５と信号発生回路６が制御部に相当する。
【００２１】
本実施形態においても、JEITA CP-1222に準拠して、データを４ＰＰＭ符号化している。つまり、制御部(信号発生回路６)は、単位時間(シンボル時間)を均等に分割した４つのスロットのうちの何れか１つのスロットのみで光量を減らし、且つ残り３つのスロットで光量を増やすことにより、前記光量を減らすスロットの位置に情報(データ)を割り当てる。なお、JEITA CP-1222では、光量を減らすスロットに「１」を割り当て、光量を増やすスロットに「０」を割り当てるように規定している。
【００２２】
ここで、従来技術で説明したように、プリアンブルの直前に送信したデータの４番目のスロットが「１」であった場合、プリンアンプルの先頭３スロットの「１」と合わせて、「１」が４スロット連続することになる。そして、スイッチ要素５の連続したオフ期間が４スロット分以上の時間まで伸びた場合、平滑コンデンサ２に充電された電荷の放電量が増えるため、最後の「１」から「０」に変化する際に負荷電流の波形が大きく乱れてしまうことがある。
【００２３】
そこで、本実施形態では、プリアンブルの直前のスロットでは光量を増やすように信号発生回路６が構成されている。すなわち、信号発生回路６は、プリアンブルの直前に送信する１シンボル(２ビット)のデータが「００」、「０１」、「１０」の何れかであれば、そのまま送信し(図１(ａ)〜(ｃ)参照)、前記１シンボルのデータが「１１」であれば、ダミーのデータを挿入する。プリアンブルを除くフレームの長さ(フレーム長)が規格で決められているので、ダミーデータを挿入しても、受信機20が当該ダミーデータを無視することでデータの受信に影響は生じない。なお、ダミーデータは、「００」、「０１」、「１０」の何れかであることが好ましい。
【００２４】
また、フレームを連続して送信する場合、プリアンブルの直前のデータは、前のフレームのＣＲＣデータ、詳しくは、ＣＲＣデータのＭＳＢ(最上位ビット)側の２ビットのデータに依存する。したがって、ダミーデータを挿入する代わりに、フレームの送信前にＣＲＣデータのＭＳＢ側の２ビットが「１１」とならないように、フレームのペイロードの値を調整しても構わない。あるいは、ＣＲＣデータのＭＳＢ側の２ビットが「１１」となったときのみ、ダミーデータを挿入しても構わない。
【００２５】
上述のように本実施形態では、制御部(信号発生回路６)が、プリアンブルを、３以上の整数と４の積に等しい数(１２)のスロットからなり、３以上の整数(３)に等しい数のスロットで光量を減らすとともに、光量を増やすスロットが７つ以上連続し、光量を減らすスロットが４つ以上連続しないように構成される。これにより、コスト上昇などを抑えつつＬＥＤ光源３に流れる電流波形の乱れを抑制することができる。
【００２６】
(実施形態２)
本実施形態は、光通信信号におけるプリアンブルの構成に特徴があり、送信機10の構成等については従来例と共通であるので、詳細な構成の図示及び説明は省略する。
【００２７】
本実施形態における制御部(信号発生回路６)は、下記の４つの条件を満たすパターンでプリアンブルを構成している(図３参照)。
【００２８】
１．プリアンブルのスロット数は１２である。(実施形態１及び従来例と共通)
２．１２スロットの内で３スロットだけが「１」である。(照明光のちらつき防止)
３．少なくとも７つ以上の連続したスロットが「０」である。(４ＰＰＭ信号では発生しない)
４．「１」であるスロットが３つ以上連続しない。
なお、２番目の条件の目的である「照明光のちらつき防止」とは、４ＰＰＭ信号が４スロットのうちの１スロットのみが「１」であるので、プリアンブルも同じ比率で構成することにより、照明光の明るさの変化(ちらつき)が防止できることを意味している。
【００２９】
上述のように本実施形態では、制御部(信号発生回路６)が、プリアンブルを、３以上の整数と４の積に等しい数(１２)のスロットからなり、３以上の整数に等しい数(３)のスロットで光量を減らすとともに、光量を増やすスロットが７つ以上連続し、光量を減らすスロットが３つ以上連続しないように構成される。これにより、コスト上昇などを抑えつつＬＥＤ光源３に流れる電流波形の乱れを抑制することができる。なお、本実施形態ではプリアンブルのスロット数を１２(＝３×４)としたが、１６(＝４×４)、２０(＝５×４)、のように１番目の条件を満たすスロット数であればよい。
【００３０】
(実施形態３)
本実施形態は、光通信信号におけるプリアンブルの構成に特徴があり、送信機10の構成等については従来例と共通であるので、詳細な構成の図示及び説明は省略する。
【００３１】
本実施形態における制御部(信号発生回路６)では、プリアンブルを除くデータ部分において、２ビットを１シンボルとして当該１シンボルの時間を均等に分割した５つのスロットのうちで光量を減らす１つのスロットの位置に２ビットのデータを割り当てている(図５参照)。以下、本実施形態における符号化方式を４ＰＰＭ−Ｓ０符号化と呼ぶ。
【００３２】
さらに本実施形態における制御部(信号発生回路６)は、下記の４つの条件を満たすパターンでプリアンブルを構成している(図４参照)。
【００３３】
１．プリアンブルのスロット数は１０である。(照明光のちらつき防止)
２．１０スロットの内で２スロットだけが「１」である。(照明光のちらつき防止)
３．少なくとも８つ以上の連続したスロットが「０」である。(４ＰＰＭ−Ｓ０信号では発生しない)
４．「１」であるスロットが連続しない。
なお、１番目と２番目の条件の目的である「照明光のちらつき防止」とは、４ＰＰＭ−Ｓ０信号が５スロットのうちの１スロットのみが「１」であるので、プリアンブルも同じ比率で構成することにより、照明光の明るさの変化(ちらつき)が防止できることを意味している。
【００３４】
上述のように本実施形態では、制御部(信号発生回路６)が、プリアンブルを、２以上の整数(２)と５の積に等しい数(１０)のスロットからなり、２以上の整数(２)に等しい数のスロットで光量を減らすとともに、光量を増やすスロットが８つ以上連続し、光量を減らすスロットが連続しないように構成される。これにより、コスト上昇などを抑えつつＬＥＤ光源３に流れる電流波形の乱れを抑制することができる。なお、本実施形態ではプリアンブルのスロット数を１０(＝２×５)としたが、図６に示すように１５(＝３×５)などとしてもよい。また、「１」であるスロットが２つまでは連続しても電流波形の乱れを抑制することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  定電流源(点灯回路部)
２  平滑コンデンサ(点灯回路部)
３  ＬＥＤ光源(光源)
４  負荷変動要素(制御部)
５  スイッチ要素(制御部)
６  信号発生回路(制御部)
10  送信機
20  受信機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014103462.tif 000009
【図８】
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【図９】
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