(57)【要約】【課題】見かけの明るさを制御し、ちらつきを抑えながら効率良くデータを伝送する。【解決手段】一実施形態によれば、可視光通信送信装置は、発光部と、変調部と、変調テーブル決定部と、を備える。前記発光部は、基準時間内に予め定められた数の符号を有する変調信号に従って可視光を発光する。前記変調部は、それぞれ１以上の符号パターンを含む複数の変調テーブルを有する。同一の前記変調テーブル内の前記符号パターンのデューティ比が同一であり、異なる前記変調テーブル間の前記符号パターン同士ではデューティ比が異なる。前記変調部は、生成すべき前記符号毎に選択した前記変調テーブル内の前記符号パターンに従って送信データを変調して前記各符号を生成する。前記変調テーブル決定部は、見かけの明るさ信号に応じた見かけの明るさを前記基準時間内で実現可能なように、生成すべき前記符号毎に、変調に用いる前記変調テーブルを決定する。【選択図】図１
2013197849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準時間内に予め定められた数の符号を有する変調信号に従って可視光を発光する発光部と、
それぞれ１以上の符号パターンを含む複数の変調テーブルを有し、同一の前記変調テーブル内の前記符号パターンのデューティ比が同一であり、且つ、異なる前記変調テーブル間の前記符号パターン同士ではデューティ比が異なり、生成すべき前記符号毎に選択した前記変調テーブル内の前記符号パターンに従って外部から受けた送信データを変調して前記各符号を生成し、得られた前記変調信号を前記発光部に出力する変調部と、
外部から受けた見かけの明るさ信号に応じた見かけの明るさを前記基準時間内で実現可能なように、生成すべき前記符号毎に、変調に用いる前記変調テーブルを決定し、決定された前記変調テーブルを選択するための変調テーブル信号を前記変調部に出力する変調テーブル決定部と、を備え、
同一の前記変調テーブル内の前記各符号パターンに対して互いに異なるデータが対応付けられ、同一の前記変調テーブル内の前記データのビット数が同一であり、前記ビット数は前記符号パターンのデューティ比に応じて予め決められ、
前記変調部は、前記送信データのうち、選択した前記変調テーブルに対応したビット数分のデータを受け、受けたデータに対応付けられた前記符号パターンの前記符号を生成し、
前記見かけの明るさ信号は、ｎビットの２進数からなり、
前記変調テーブル決定部は、
前記見かけの明るさ信号の下位ｘビットである明るさ残差信号と、ｘビットの累積明るさ残差信号とを加算して、ｘビットの加算結果と１ビットの繰り上がり信号とを出力し、ｘは２を底とする前記基準時間内の前記符号の数の対数である、第１の加算器と、
前記見かけの明るさ信号の上位（ｎ−ｘ）ビットである基本変調テーブル信号と、前記繰り上がり信号とを加算して、加算結果を前記変調テーブル信号として出力する第２の加算器と、
前記第１の加算器から出力された前記加算結果を記憶して、記憶した前記加算結果を、次に生成すべき前記符号に対する前記累積明るさ残差信号として出力する累積明るさ残差記憶部と、を有し、
前記変調部は、デューティ比の分子が前記変調テーブル信号の値である前記変調テーブルを選択する
ことを特徴とする可視光通信送信装置。
【請求項２】
基準時間内に予め定められた数の符号を有する変調信号に従って可視光を発光する発光部と、
それぞれ１以上の符号パターンを含む複数の変調テーブルを有し、同一の前記変調テーブル内の前記符号パターンのデューティ比が同一であり、且つ、異なる前記変調テーブル間の前記符号パターン同士ではデューティ比が異なり、生成すべき前記符号毎に選択した前記変調テーブル内の前記符号パターンに従って外部から受けた送信データを変調して前記各符号を生成し、得られた前記変調信号を前記発光部に出力する変調部と、
外部から受けた見かけの明るさ信号に応じた見かけの明るさを前記基準時間内で実現可能なように、生成すべき前記符号毎に、変調に用いる前記変調テーブルを決定し、決定された前記変調テーブルを選択するための変調テーブル信号を前記変調部に出力する変調テーブル決定部と、を備える
ことを特徴とする可視光通信送信装置。
【請求項３】
同一の前記変調テーブル内の前記各符号パターンに対して互いに異なるデータが対応付けられ、同一の前記変調テーブル内の前記データのビット数が同一であり、前記ビット数は前記符号パターンのデューティ比に応じて予め決められ、
前記変調部は、前記送信データのうち、選択した前記変調テーブルに対応したビット数分のデータを受け、受けたデータに対応付けられた前記符号パターンの前記符号を生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の可視光通信送信装置。
【請求項４】
前記見かけの明るさ信号は、ｎビットの２進数からなり、
前記変調テーブル決定部は、
前記見かけの明るさ信号の下位ｘビットである明るさ残差信号と、ｘビットの累積明るさ残差信号とを加算して、ｘビットの加算結果と１ビットの繰り上がり信号とを出力し、ｘは２を底とする前記基準時間内の前記符号の数の対数である、第１の加算器と、
前記見かけの明るさ信号の上位（ｎ−ｘ）ビットである基本変調テーブル信号と、前記繰り上がり信号とを加算して、加算結果を前記変調テーブル信号として出力する第２の加算器と、
前記第１の加算器から出力された前記加算結果を記憶して、記憶した前記加算結果を、次に生成すべき前記符号に対する前記累積明るさ残差信号として出力する累積明るさ残差記憶部と、を有し、
前記変調部は、デューティ比の分子が前記変調テーブル信号の値である前記変調テーブルを選択する
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の可視光通信送信装置。
【請求項５】
請求項２から４の何れかに記載の可視光通信送信装置から発光された前記可視光を受光して受信信号に変換する受光部と、
前記複数の変調テーブルと同一の複数の復調テーブルを有し、前記受信信号に含まれている符号毎に選択した前記復調テーブルに従って前記各符号を復調して、復調データを出力する復調部と、
前記受信信号に含まれている前記符号毎に、デューティ比を算出し、算出されたデューティ比に基づいて復調に用いる前記復調テーブルを判断して、判断された前記復調テーブルを選択するための復調テーブル信号を前記復調部に出力する復調テーブル判断部と、を備える
ことを特徴とする可視光通信受信装置。
【請求項６】
請求項２から４の何れかに記載の可視光通信送信装置と、
請求項５に記載の可視光通信受信装置と、を備える
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】
本発明の実施形態は、可視光通信送信装置、可視光通信受信装置および可視光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明装置やＬＥＤなどの可視光源とフォトディテクタなどの受光素子とを用いて可視光の領域で通信を行う可視光通信の研究開発が進められており、信号機や車のブレーキランプ、オフィスの照明などの応用用途が考えられている。また、テレビの画素やバックライト等のように、可視光源と受光素子を二次元に並べてデータを多重化し、高速化を図った技術も考えられている。
【０００３】
これら可視光通信においては、肉眼でみたときの見かけの明るさを制御することが重要である。照明においては用途に応じた適切な明るさであることが求められ、また、テレビでは視聴可能な画像を提供するために各画素が適切な輝度であることが求められる。さらには、ちらつきを抑えながら効率良くデータを伝送することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９５４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、見かけの明るさを制御でき、ちらつきを抑えながら効率良くデータを伝送できる可視光通信送信装置、可視光通信受信装置および可視光通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態によれば、可視光通信送信装置は、発光部と、変調部と、変調テーブル決定部と、を備える。前記発光部は、基準時間内に予め定められた数の符号を有する変調信号に従って可視光を発光する。前記変調部は、それぞれ１以上の符号パターンを含む複数の変調テーブルを有する。同一の前記変調テーブル内の前記符号パターンのデューティ比が同一であり、且つ、異なる前記変調テーブル間の前記符号パターン同士ではデューティ比が異なる。前記変調部は、生成すべき前記符号毎に選択した前記変調テーブル内の前記符号パターンに従って外部から受けた送信データを変調して前記各符号を生成し、得られた前記変調信号を前記発光部に出力する。前記変調テーブル決定部は、外部から受けた見かけの明るさ信号に応じた見かけの明るさを前記基準時間内で実現可能なように、生成すべき前記符号毎に、変調に用いる前記変調テーブルを決定し、決定された前記変調テーブルを選択するための変調テーブル信号を前記変調部に出力する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態に係る可視光通信システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】一実施形態に係る可視光通信システムの変調信号を示す図である。
【図３】一実施形態に係る可視光通信システムの変調テーブルを示す図である。
【図４】一実施形態に係る可視光通信システムの変調テーブルの一部の符号パターンとデータの対応関係を示す図である。
【図５】一実施形態に係る可視光通信システムの変調テーブル決定部の構成を示すブロック図である。
【図６】一実施形態に係る可視光通信システムの変調テーブル決定部の動作を説明する図である。
【図７】一実施形態に係る可視光通信システムの変調部の動作を説明する図である。
【図８】一実施形態に係る可視光通信システムの復調部の動作を説明する図である。
【図９】一実施形態に係る可視光通信システムと比較例１の可視光通信システムの伝送効率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。この実施形態は、本発明を限定するものではない。
【０００９】
本実施形態は、同一の変調テーブル内の符号パターンのデューティ比が同一であり、異なる変調テーブル間の符号パターン同士ではデューティ比が異なる複数の変調テーブルを設け、送信する各符号を生成する際に参照する変調テーブルを、所望の見かけの明るさに従って選択することを特徴の１つとする。
【００１０】
図１は、一実施形態に係る可視光通信システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、可視光通信システムは、送信部（可視光通信送信装置）１００と、受信部（可視光通信受信装置）１１０と、を備える。
【００１１】
送信部１００は、変調テーブル決定部１０１と、変調部１０２と、発光部１０３と、を有する。
【００１２】
発光部１０３は、例えば、ＬＥＤ素子などの可視光源から構成され、フレーム時間（基準時間）内に予め定められた数の符号を有する変調信号に従って可視光を発光する。
【００１３】
変調テーブル決定部１０１は、外部から受けた見かけの明るさ信号に応じた見かけの明るさをフレーム時間内で実現可能なように、生成すべき符号毎に、変調に用いる変調テーブルを決定し、決定された変調テーブルを選択するための変調テーブル信号を変調部１０２に出力する。
【００１４】
変調部１０２は、それぞれ１以上の符号パターンを含む複数の変調テーブルを有する。同一の変調テーブル内の符号パターンのデューティ比が同一であり、且つ、異なる変調テーブル間の符号パターン同士ではデューティ比が異なる。変調部１０２は、これらの変調テーブルを格納しているテーブル格納部１０２ａを有する。テーブル格納部１０２ａは、例えばＲＯＭから構成されている。
【００１５】
変調部１０２は、生成すべき符号毎に選択した変調テーブル内の符号パターンに従って外部から受けた送信データを変調して各符号を生成し、得られた変調信号を発光部１０３に出力する。具体的には、変調部１０２は、送信データのうち、選択した変調テーブルに対応したビット数分のデータを受け、受けたデータに対応付けられた符号パターンの符号を生成する。
【００１６】
受信部１１０は、受光部１１１と、復調テーブル判断部１１２と、復調部１１３と、を有する。
【００１７】
受光部１１１は、例えば、フォトディテクタなどの受光素子から構成され、送信部１００から発光された可視光を受光して受信信号に変換する。
【００１８】
復調テーブル判断部１１２は、受信信号に含まれている符号毎に、デューティ比を算出し、算出されたデューティ比に基づいて復調に用いる復調テーブルを判断して、判断された復調テーブルを選択するための復調テーブル信号を復調部１１３に出力する。
【００１９】
復調部１１３は、複数の変調テーブルと同一の複数の復調テーブルを有している。復調部１１３は、これらの復調テーブルを格納しているテーブル格納部１１３ａを有する。テーブル格納部１１３ａは、例えばＲＯＭから構成されている。復調部１１３は、復調テーブル信号に応じて、受信信号に含まれている符号毎に選択した復調テーブルに従って各符号を復調して、復調データを出力する。
【００２０】
このように、送信部１００と受信部１１０は、発光部１０３と受光部１１１を介して可視光通信を行う。
【００２１】
以下に、この可視光通信システムについて詳細に説明する。
【００２２】
図２は、一実施形態に係る可視光通信システムの変調信号を示す図である。送信部１００は、見かけの明るさ信号を外部から受け、ある一定時間の見かけの明るさをこの信号に従って制御する。通常この一定時間とは、人間が肉眼で見て明るさ変化を認識できない程度の時間であり、典型的には３０分の１秒から６０分の１秒である。この時間単位を１フレーム時間と呼ぶことにする。
【００２３】
見かけの明るさ信号は、１フレーム時間内で同じ値を取り続けるが、次のフレーム時間では違う値に変化し得る。具体的には、本実施形態を照明器具に適用するならば、フレームが変わっても見かけの明るさ信号は同じ値を取り続ける。しかし、本実施形態をテレビ等の映像機器に適用した場合は、映像に従って見かけの明るさ信号が変化することが想定できる。
【００２４】
１フレーム時間は、複数の、発光部１０３のオン／オフの切り替え単位時間に分解できる。この時間単位を１チップ時間と呼ぶことにする。典型的には、１チップ時間は、１フレーム時間と見かけの明るさ信号の分解能とで決めることができる。例えば、１フレーム時間を６０分の１秒とし、見かけの明るさ信号の分解能を８ビットとするならば、１チップ時間は約６５．１マイクロ秒とすることができる。この時、１フレーム時間は２５６チップ時間から構成される。例えば、見かけの明るさが８ビットの信号で５６ならば、１フレーム時間内で発光部１０３が５６チップ時間オンとなり、残りの２００チップ時間オフとなることで、見かけの明るさを実現できる。つまり、見かけの明るさ信号は、１フレーム時間に対する可視光の発光時間の割合であるデューティ比を表す。
【００２５】
本実施形態では、１チップは１ビットのデータからなり、１フレームは２５６ビットのデータ（２５６チップ）からなる。そして、本実施形態では、８チップをまとめて１符号（１シンボル）とする変調方式を用いる。この時、図２のように、１フレームは３２符号からなる。
【００２６】
図２において、一例として、変調信号内のハッチングが付されたチップは、論理０を表し、発光部１０３がオフであり可視光を発光しないことを示す。また、ハッチングが付されていないチップは、論理１を表し、発光部１０３がオンであり可視光を発光することを示す。発光部１０３は、論理０で発光して、論理１で発光しなくても良い。
【００２７】
図３は、一実施形態に係る可視光通信システムの変調テーブルを示す図である。
【００２８】
本実施形態では、図３の通り９種類の変調テーブルを使用する。各変調テーブル＃０〜＃８は、変調テーブル番号順にデューティ比が０，１／８，２／８，３／８，４／８，５／８，６／８，７／８，８／８の符号パターンから構成される。すなわち、変調テーブル＃０は、８チップすべてオフ（デューティ比０）である符号パターンのみを有する。変調テーブル＃１は、８チップ中１チップのみオン（デューティ比１／８）である複数の符号パターンを有する。変調テーブル＃２は、８チップ中２チップのみオン（デューティ比２／８）である複数の符号パターンを有する。このように、ｋ（ｋは０以上８以下の整数）番目の変調テーブル＃ｋは、８チップ中ｋチップオン（デューティ比ｋ／８）である符号パターンを有する。即ち、前述のように、同一の変調テーブル内の符号パターンのデューティ比が同一であり、且つ、異なる変調テーブル間の符号パターン同士ではデューティ比が異なる。また、変調テーブルは、１符号中のチップの数に１を加算した数だけ設けられている。
【００２９】
各変調テーブル＃０〜＃８の符号パターン数は、組み合わせの数で決まり、変調テーブル番号順に１，８，２８，５６，７０，５６，２８，８，１である。
【００３０】
これらの符号パターンにそれぞれ送信データを割り当てるとすると、変調テーブル＃０と＃８は符号パターンが１つしかないのでデータは割り当てられない。変調テーブル＃１と＃７では、それぞれ符号パターンが８つあるので、３ビットのデータを割り当てることができる。変調テーブル＃２と＃６では、それぞれ符号パターンが２８個あるので、このうち１６個を使用して４ビットのデータを割り当てることができる。このようにすると、各変調テーブル＃０〜＃８の送信可能ビット数は、図３の通り、変調テーブル番号順に０，３，４，５，６，５，４，３，０ビットである。
【００３１】
図４は、一実施形態に係る可視光通信システムの変調テーブルの一部の符号パターンとデータの対応関係を示す図である。図４に示すように、変調テーブル＃２では、例えば、４ビットのデータ“００００”は８ビットの符号パターン“００００００１１”に対応付けられている。データ“０００１”は符号パターン“０００００１０１”に対応付けられている。他のデータも同様に対応付けられている。前述のように、これらの符号パターンのデューティ比は２／８である。
【００３２】
また、変調テーブル＃３では、例えば、５ビットのデータ“０００００”は８ビットの符号パターン“０００００１１１”に対応付けられている。データ“００００１”は符号パターン“００００１０１１”に対応付けられている。他のデータも同様に対応付けられている。前述のように、これらの符号パターンのデューティ比は３／８である。
【００３３】
このように、同一の変調テーブル内の各符号パターンに対して互いに異なるデータが対応付けられている。また、同一の変調テーブル内のデータのビット数は同一である。従って、ある符号パターンは、あるデータに１対１に対応している。このビット数は符号パターンのデューティ比に応じて予め決められている。
【００３４】
次に、変調テーブルの選択について説明する。
【００３５】
前述のように、変調テーブル決定部１０１は、見かけの明るさ信号を受け、生成すべき符号毎に、変調に用いる変調テーブルを選択するための変調テーブル信号を出力する。
【００３６】
最初に、変調テーブル決定部１０１の基本的な動作原理について説明する。
【００３７】
まず、外部から入力された見かけの明るさ信号のうち、２進数表示で上位３ｂｉｔを基本変調テーブル信号として、下位５ｂｉｔを明るさ残差信号とする。例えば、見かけの明るさ信号が７５である場合、２進数表示で“０１００１０１１”なので、基本変調テーブル信号は２となり、明るさ残差信号は１１となる。これはすなわち、１フレーム時間で見かけの明るさ７５（デューティ比＝７５／２５６）を実現するには、変調テーブル＃２を２１回（３２−１１より）使用し、変調テーブル＃３を１１回使用すれば良いと判断していることと等しい。つまり、変調テーブル決定部１０１は、このフレーム内に、変調テーブル＃２を表す変調テーブル信号を２１回（２１符号分）出力し、変調テーブル＃３を表す変調テーブル信号を１１回（１１符号分）出力すれば、所望の見かけの明るさ７５が得られる。
【００３８】
そこで、このフレーム内の３２符号のうち、前から２１符号を変調テーブル＃２で生成し、その後の１１符号を変調テーブル＃３で生成しても良い。しかし、この方法では１フレーム時間が肉眼の時間分解能に対し十分に短くない場合、ちらつきを発生させてしまう可能性がある。そこで、可能な限り見かけの明るさを時間的に均一にするため、本実施形態では、変調テーブル決定部１０１に、以下に説明する図５のような構成を採用している。
【００３９】
図５は、一実施形態に係る可視光通信システムの変調テーブル決定部１０１の構成を示すブロック図である。
【００４０】
変調テーブル決定部１０１は、第１の加算器４０１と、累積明るさ残差記憶部４０２と、第２の加算器４０３と、を有する。
【００４１】
第１の加算器４０１は、見かけの明るさ信号の下位ｘビットである明るさ残差信号と、ｘビットの累積明るさ残差信号とを加算して、ｘビットの加算結果と１ビットの繰り上がり信号とを出力する。見かけの明るさ信号は、ｎビットの２進数からなる。ｘは２を底とする１フレーム時間内の符号の数の対数である。本実施形態では、ｎは８であり、ｘは５である。
【００４２】
累積明るさ残差記憶部４０２は、第１の加算器４０１から出力された加算結果を記憶して、記憶した加算結果を、次に生成すべき符号に対する累積明るさ残差信号として出力する。
【００４３】
第２の加算器４０３は、見かけの明るさ信号の上位（ｎ−ｘ）ビットである基本変調テーブル信号と、繰り上がり信号とを加算して、加算結果を変調テーブル信号として出力する。
【００４４】
変調部１０２は、デューティ比の分子が変調テーブル信号の値である変調テーブルを選択する。例えば、変調テーブル信号の値が２であれば、変調部１０２は、デューティ比の分子が２である変調テーブル、即ちデューティ比が２／８である変調テーブル＃２を選択する。
【００４５】
即ち、より具体的には次の通りである。累積明るさ残差記憶部４０２は、フリップフロップ等で実装される。この累積明るさ残差記憶部４０２は、１符号分のデータを出力する毎に更新され、第１の加算器４０１から出力された加算結果を記憶する。第１の加算器４０１は、それぞれ５ビットの２つの入力を加算するため、出力は６ビットである。このうち最上位ビットである繰り上がり信号以外の５ビットは、累積明るさ残差記憶部４０２の更新値となる。すなわち、見かけの明るさ信号が７５である場合、１符号出力毎に累積明るさ残差信号は第１の加算器４０１で１１を加算されるが、その加算結果が３２を超えた場合、その加算結果から３２を引いた値が新しい累積明るさ残差信号の値となる。
【００４６】
第１の加算器４０１の出力のうち１ビットの繰り上がり信号は、第２の加算器４０３で基本変調テーブル信号と加算され、その加算結果が変調テーブル信号となる。
【００４７】
図６は、一実施形態に係る可視光通信システムの変調テーブル決定部１０１の動作を説明する図である。例えば、１番目の符号について、累積明るさ残差信号が４の場合、第１の加算器４０１の加算結果は１５であり、繰り上がり信号は論理０であるため、変調テーブル信号は２である。次に、２番目の符号について、累積明るさ残差信号は１５であり、第１の加算器４０１の加算結果は２６であり、繰り上がり信号は論理０であるため、変調テーブル信号は２である。次に、３番目の符号について、累積明るさ残差信号は２６であり、第１の加算器４０１の加算結果は３７であり、繰り上がり信号は論理１であるため、変調テーブル信号は３である。これ以降も同様である。
【００４８】
従って、この構成によると、第１の加算器４０１では１フレーム中の３２符号のうち１１符号に対して繰り上がりが起こり、このとき第２の加算器４０３は、変調テーブル＃３を表す変調テーブル信号を出力する。これ以外では、第２の加算器４０３は、変調テーブル＃２を表す変調テーブル信号を出力する。このとき変調テーブル＃２と変調テーブル＃３は時間的に偏らないため、ちらつきを抑えることができる。
【００４９】
なお、累積明るさ残差記憶部４０２は、１フレームの最初で累積明るさ残差値を初期化してもよいが、初期化しなくてもよい。
【００５０】
このように、変調テーブル決定部１０１は、フレーム時間内において、生成すべき符号毎に、デューティ比が最も近い２つの変調テーブルの中から、変調に用いる変調テーブルを決定する。見かけの明るさ信号によっては、フレーム時間内において、生成すべき符号毎に、デューティ比が同一の変調テーブルを決定することになる。また、変調テーブル決定部１０１は、フレーム時間内において、時間的に偏らないように変調テーブルを決定する。
【００５１】
図７は、一実施形態に係る可視光通信システムの変調部１０２の動作を説明する図である。
【００５２】
前述のように、変調部１０２は、送信データのうち、選択した変調テーブルに対応したビット数分のデータを受け、受けたデータに対応付けられた符号パターンの符号を生成する。
【００５３】
図７の例では、送信データは、“１１０１００１００１０１１００１１１０００１１１０１０１００１１１１１１０００００００”である。最初に、変調部１０２は、送信データのうち、変調テーブル信号に応じて選択した変調テーブル＃２に対応した最初の４ビット分のデータ“１１０１”を受ける。そして、変調テーブル＃２を参照して、受けたデータ“１１０１”に対応付けられた符号パターン“００１０１０００”の１番目の符号を生成する。次に、変調部１０２は、送信データのうち、選択した変調テーブル＃２に対応した次の４ビット分のデータ“００１０”を受ける。そして、変調テーブル＃２を参照して、受けたデータ“１１０１”に対応付けられた符号パターン“０００００１１０”の２番目の符号を生成する。次に、変調部１０２は、送信データのうち、選択した変調テーブル＃３に対応した次の５ビット分のデータ“０１０１１”を受ける。そして、変調テーブル＃３を参照して、受けたデータ“０１０１１”に対応付けられた符号パターン“００１００１０１”の３番目の符号を生成する。これ以降も同様である。そして、生成された複数の符号からなる変調信号が得られる。
【００５４】
前述のように、発光部１０３は、受けた変調信号に従って可視光を発光する。このようにして、送信部１００は、可視光の点滅によって変調信号を送信する。
【００５５】
次に、受信部１１０の動作を説明する。なお、説明を明確化するために、送信部１００と受信部１１０の時間同期は取れているものとして、以降の説明を行う。時間同期は、例えば、既存の方法で取ることができる。
【００５６】
前述のように、受光部１１１は、発光部１０３からの可視光を受け、適切な閾値に従って受光結果をバイナリのビット列である受信信号に戻す。このとき、理想的には変調部１０２から出力された変調信号と同じものが受信信号として受光部１１１から出力される。この受信信号は、復調テーブル判断部１１２及び復調部１１３に入力される。
【００５７】
復調テーブル判断部１１２は、受信信号に含まれている各符号について、復調テーブルの判断を行う。具体的には、復調テーブル判断部１１２は、各符号のデューティ比を算出することで復調テーブルを判断することができる。復調テーブル判断部１１２は、この復調テーブル信号を復調部１１３に出力する。
【００５８】
復調部１１３は、復調テーブル信号の表す復調テーブルに従って、受信信号の各符号に埋め込まれた送信データを取り出す。取り出したデータを連結することで、送信データと同じ復調データを得ることができる。
【００５９】
図８は、一実施形態に係る可視光通信システムの復調部１１３の動作を説明する図である。
【００６０】
図８の例では、復調テーブル判断部１１２は、受信信号の１番目の符号“００１０１０００”について、デューティ比を２／８であると算出する。従って、復調テーブル判断部１１２は、この符号について復調に用いる復調テーブルを復調テーブル＃２と判断する。復調部１１３は、復調テーブル＃２に従って、この１番目の符号の符号パターンが対応付けられたデータ“１１０１”を復調する。これ以降も同様である。
【００６１】
このようにして、復調データとして、図７の送信データと等しい“１１０１００１００１０１１００１１１０００１１１０１０１００１１１１１１０００００００”が得られる。
【００６２】
以上で説明したように、本実施形態によれば、送信部１００は、同一の変調テーブル内の符号パターンのデューティ比が同一であり、異なる変調テーブル間の符号パターン同士ではデューティ比が異なる複数の変調テーブルを有している。そして、送信部１００は、送信データを変調する前に、見かけの明るさ信号に応じた見かけの明るさを実現可能なように、生成すべき符号毎に、変調に用いる変調テーブル、即ちデューティ比を決定している。このように、生成すべき各符号のデューティ比を予め決定しておき、そのデューティ比の符号パターンに従って送信データを変調して各符号を生成するので、見かけの明るさを制御できる。
【００６３】
また、１フレーム内の符号のデューティ比が時間的に偏らないように変調テーブルを決定しているので、ちらつきを抑えることもできる。
【００６４】
また、受信部１１０は、複数の変調テーブルと同一の複数の復調テーブルを有している。よって、受信部１１０は、受信信号に含まれている符号毎にデューティ比を算出することにより、変調に用いられた変調テーブルと同一の内容の復調テーブルを選択して受信データの各符号を復調できる。よって、見かけの明るさ信号が変更された場合、送信部１００は、変調テーブルを変更してもテーブル変更信号を別途送る必要がない。従って、通信効率を向上できる。
【００６５】
ここで、以上で説明した可視光通信システムのアプリケーションの例について説明する。
【００６６】
１番目の例として、送信部１００は照明器具であり、受信部１１０は受光部１１１としてフォトダイオードを有する専用の受信機である可視光通信システムが挙げられる。このシステムの更に具体的な一例として、以下の３つのシステムが挙げられる。
（１）照明器具は自身の状態やエラーを可視光で送信して、これを受信機で受信することで照明器具を点検する点検システム。
（２）照明器具は自身が設置された部屋のＩＤを可視光で送信して、このＩＤを受信機で受信することで屋内の位置を検出する位置検出システム。
（３）博物館等において展示物の上に照明器具が設けられ、照明器具がその展示物の説明を可視光で送信して、受信機はヘッドフォン型の音声説明装置であり、受信した説明を音声として再生する音声説明システム。
【００６７】
２番目の例として、送信部１００は液晶テレビのＬＥＤバックライトであり、受信部１１０は受光部１１１としてＣＭＯＳセンサを有し、空間方向にデータを多重化することで大きなスループットを得る可視光通信システムが挙げられる。このシステムは、例えば、送信部１００と受信部１１０を複数個ずつ設け、それらの発光部１０３と受光部１１１を二次元に並べることで実現できる。このシステムでは、送信部１００は、テレビ番組の付加的情報、例えば、ショッピング番組であればネットショッピングのＵＲＬ等を送信する。そして、受信部２００は、受信した付加的情報に基づいて決められた処理を行う。
【００６８】
（比較例）
本実施形態の可視光通信システムでは安定して効率のよい通信ができることを、発明者等が知得する比較例１，２の可視光通信システムと比較して示しておく。
【００６９】
比較例１の可視光通信システムは、動画の１フレーム時間内に、可視光通信を行う時間と、明るさを補正する時間とを設けることで、通信と見かけの明るさを両立するものである。しかし、１フレーム時間を充分短くしないとちらつきが発生し、視聴者にストレスを与える可能性がある。また、効率良くデータを伝送しようとすると、データの内容によっては見かけの明るさが制御できなくなる可能性がある。さらに、比較例１の技術は、本実施形態より伝送効率が低い。
【００７０】
図９は、一実施形態に係る可視光通信システムと比較例１の可視光通信システムの伝送効率を示す図である。同図の横軸は見かけの明るさを示し、縦軸は２５６チップでの伝送ビット数を示す。
【００７１】
１フレーム時間で見かけの明るさが２５７段階中（０〜２５６）の１２８に設定されたとき、比較例１（グラフ９ａ）では安定的に送信できるのは１２８ビットまでだが、本実施形態（１符号は８チップ、グラフ９ｂ）では変調テーブル♯４の符号パターンを３２個使用することで１９２ビット送信できる。また、見かけの明るさが２５７段階の１６に設定されたとき、比較例１では安定的に送信できるのは１６ビットまでだが、本実施形態では変調テーブル♯１の符号パターンを１６個使用することで４８ビット送信できる。
【００７２】
また、本実施形態において１符号を１６チップで構成すると、８チップの場合より伝送効率が向上することが分かる（グラフ９ｃ）。
【００７３】
なお、比較例１で安定性を捨てた場合、見かけの明るさが１２８に設定されたときは安定的に送信できるのは約１５４ビットであり、１６に設定された時は約１９ビットであるが、この場合でも両条件で本実施形態を下回る。
【００７４】
さらに、ちらつきを抑えた技術として、比較例２の技術が挙げられる。比較例２では、通信データの内容を監視し、監視結果に応じてデューティ比が異なる変調テーブルを使い分けて変調することで、ちらつきを抑える。しかし、変調テーブルを変更する際に、送信側から受信側にテーブル変更信号を送信する必要があるという問題点がある。従って、テーブル変更信号を送信するための時間を要するため、変調テーブルを頻繁に変更する場合、通信効率が低下する。
【００７５】
前述のように、本実施形態では、変調テーブルを変更する際にテーブル変更信号を出す必要がないので、比較例２より通信効率を向上できる。
【００７６】
（変形例）
以上の実施形態で説明した１フレームの符号数、１符号のチップ数、及び、見かけの明るさ信号のビット数などは一例であり、以上の説明と異なってもよい。
【００７７】
上述した実施形態で説明した可視光通信システムの少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、可視光通信システムの少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
【００７８】
また、可視光通信システムの少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
【００７９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８０】
１００  送信部（可視光通信送信装置）
１０１  変調テーブル決定部
１０２  変調部
１０３  発光部
１１０  受信部（可視光通信受信装置）
１１１  受光部
１１２  復調テーブル判断部
１１３  復調部
４０１  第１の加算器
４０２  累積明るさ残差記憶部
４０３  第２の加算器
【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】
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【図８】
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【図９】
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