研究業績

2023年01月06日 現在，1105 の業績があります.
片山研究室／山里研究室 研究業績のページもご参照ください．

• Simultaneous Visible Light Communication and Ranging Using High-Speed Stereo Cameras Based on Bicubic Interpolation Considering Multi-Level Pulse-Width Modulation

  • R. Huang, M. Kinoshita, T. Yamazato, H. Okada, K. Kamakura, S. Arai, T. Yendo, T. Fujii
  • IEICE Transactions on Fundamentals
  • 2023年7月
  • Visible light communication (VLC) and visible light ranging are applicable techniques for intelligent transportation systems (ITS). They use every unique light-emitting diode (LED) on roads for data transmission and range estimation. The simultaneous VLC and ranging can be applied to improve the performance of both. It is necessary to achieve rapid data rate and high-accuracy ranging when transmitting VLC data and estimating the range simultaneously. We use the signal modulation method of pulse-width modulation (PWM) to increase the data rate. However, when using PWM for VLC data transmission, images of the LED transmitters are captured at different luminance levels and are easily saturated, and LED saturation leads to inaccurate range estimation. In this paper, we establish a novel simultaneous visible light communication and ranging system for ITS using PWM. Here, we analyze the LED saturation problems and apply bicubic interpolation to solve the LED saturation problem and thus, improve the communication and ranging performance. Simultaneous communication and ranging are enabled using a stereo camera. Communication is realized using maximal-ratio combining (MRC) while ranging is achieved using phase-only correlation (POC) and sinc function approximation. Furthermore, we measured the performance of our proposed system using a field trial experiment. The results show that error-free performance can be achieved up to a communication distance of 55 m and the range estimation errors are below 0.5 m within 60 m.

• ［依頼講演］このごろのイメージセンサ通信

  • 山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, WBS2022-43, pp. 48-53, 立命館大学 BKC エポック立命21 3階
  • 2022年12月
  • イメージセンサ通信（Image sensor communication: ISC）はCMOSイメージセンサなどの二次元センサを受信機に用いる可視光通信である． IEEE 802.15.7で標準化された光カメラ通信（Optical camera communication: OCC）と基本的には同じであるが，ISCの提唱者であるカシオ計算機（株）の飯塚宣男氏に倣い，本稿では ISC と呼ぶ． ISCは二次元センサを利用するところに特徴があり，それ故，空間分離特性を持つ． LEDアレイを用いることで空間並列伝送が可能である． また，通信と測距（位置推定）が同時に行えるなど，受信機にPDを用いる可視光通信には無いユニークな特色がある． 本稿では，受信機に高速度カメラ，ローリングシャッタ方式のイメージセンサ，イベントカメラの3つを用いた可視光通信を取り上げ，このごろのイメージセンサ通信について梗概を述べる．

• An Experimental Study on A Noise-aided 1-bit ADC Receiver for 4-PAM

  • J. Zheng, T. Yamazato, M. Saito
  • IEICE Communications Express, vol.11, no.12, pp.817-822
  • 2022年12月
  • DOI:10.1587/comex.2022COL0032
  • 1-bit analog-to-digital converters (ADCs) have low power consumption and can easily speed up the analog-to-digital conversion and sampling. However, due to their resolution of only 1 bit, the nonlinearity between the input with multiple amplitude levels and output is large. With the method of utilizing noise proposed in previous studies, 1-bit ADCs can be linearized to demodulate signals with multi-level amplitude modulation like pulse amplitude modulation (PAM) and quadrature amplitude modulation (QAM). In this letter, we construct a receiver circuit using a 1-bit ADC, evaluate its performance, and show its availability through demodulation experiments on 4-PAM signals.

• 超音波センサアレイを用いる低速走行時障害物検出システムの設計と評価

  • 辻井明日香，笠島崇，羽多野裕之，山里敬也
  • 電子情報通信学会論文誌, Vol.J105-B, No.12, pp.918-927
  • 2022年12月
  • DOI:10.14923/transcomj.2022JBP3008
  • 超音波を利用したセンサは車載用途や産業用途において障害物の検知センサとしてよく用いられる． 一方で，検知距離および検知速度の問題から駐車支援などの準停止，近距離用途に限られる． 本論文では，超音波センサを用いた低速自動運転などに適用可能な障害物位置推定システムの開発を目標とし，短時間で広範囲測定が両立する検知手法を検討する． 提案するシステムでは，送信部に検出平面に対して垂直にアレイ化した超音波センサを用いることで，扇状のビームを形成し，目的の範囲を1回の検知で網羅する． 実証実験を実施した結果，提案するシステムを用いて20 km/hで走行する障害物(自動車)を15 m先かつ速度誤差約2.2\%で検知することに成功した． また，受信センサアレイを用いた多辺測量により位置推定が可能であることを確認した． 以上の結果より，提案するシステムは低速走行条件において有効であることを示した．

• Position estimation method using recursive MAP estimation for ultrasonic sensor arrays

  • M. Hattori, A. Tsujii, T. Kasashima, H. Hatano, T. Yamazato
  • International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC), O5-5, Waseda University
  • 2022年12月
  • We are working on the measurement of obstacle positions by an ultrasonic sensor array. This paper proposes a recursive position estimation method using signals from eight ultrasonic sensors forming a linear array. First, we estimate the distance to the obstacle from the time difference between the eight received signals. Then, assuming that the ranging error follows a Gaussian distribution and that each of the eight ranging values is independent, we can get the existence probability of the obstacle's position by a pair of two obtained distances. Finally, we estimate the position of the obstacle by multiplying 28 (8C2) existence probabilities obtained. The conventional method estimates the position of an obstacle by the above procedure. However, the estimation accuracy in the angular direction was poor, resulting in the spread of the existence probability in the horizontal direction. In the proposed recursive position estimation, we obtain the existence probability of an obstacle by the procedure shown above, and then use it as the prior probability of the obstacle's estimated position. Furthermore, we recursively perform the same process to obtain the existence probability of the obstacle. In this way, we improve the accuracy of the estimation of the position of the obstacle by the existence probability. We present the experiment results to show the effectiveness of the proposed method.

• Influence of Walsh-Hadamard Code Sequency in Visible Light Communication Using an Event Camera

  • D. Ehara, Z. Tang, M. Kinoshita, T. Yamazato, H. Okada, K. Kamakura, S. Arai, T. Yendo, T. Fujii
  • International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC), S9-5, Tokyo
  • 2022年12月

• ［技術展示］イベントカメラを用いたイメージセンサ通信のためのプロペラ型回転式LED送信機の実装実験

  • 唐正強，山里敬也，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会技術研究報告, SR2022-55, pp.52-57, 福岡
  • 2022年11月
  • LED照明やディスプレイ技術の普及に伴い，イメージセンサ通信（ISC）の発展はどんどん加速している．ISCでは，送信信号であるLEDの点滅をカメラで撮影し，撮影画像から情報を復調する．ISCは情報伝送と共に照明や視覚情報の伝送など様々な機能を同時に実現できる．本研究では受信機にイベントカメラを用いたISCに注目する．イベントカメラはLED光の変化をマイクロ秒単位で検知し出力するため，撮影速度の遅い市販カメラを用いたISCと比較して，高速かつ低遅延な通信が実現できる．しかし，同じ送信信号が連続し，LED光が変化しない場合，イベントカメラは情報を出力しない．これはずっと同じ信号を伝送しているか，それとも情報を伝送していないかを区別できないことを意味する．この問題を解決するため，本研究はプロペラ型回転式LED送信機を使用する．本装置はLED光を回転させることで生じる残像を利用してデータを送信する．回転によって，イメージセンサに写るLED光が連続的に移動し変化しているするため，光の残像をイベントとして出力し情報を復調できる．本稿では，実機実験により提案システムの動作を検証して，オフライン環境で復調プロセスを行い，本システムの通信品質を評価する．

• ［ポスター講演］位相変調を用いた時分割多重イメージセンサ通信のための同期手法

  • 松永宏章，圓道知博，荒井伸太郎，山里敬也
  • 革新的無線通信技術に関する横断型研究会(MIKA), 新潟
  • 2022年10月

• ［ポスター講演］直交復調に基づくカメラ通信におけるイメージセンサ通信

  • 甲斐紀築，圓道知博，荒井伸太郎，山里敬也
  • 革新的無線通信技術に関する横断型研究会(MIKA), 新潟
  • 2022年10月

• ［ポスター講演］雑音と1bit ADCを用いたMIMO-OFDM信号受信実験に向けて

  • 齋藤将人，山里敬也
  • 革新的無線通信技術に関する横断型研究会(MIKA), 新潟
  • 2022年10月

• [ポスター講演] 路車間可視光通信における時空間勾配を用いた高速で移動する車両からのLEDアレイ捕捉手法

  • 中村建翔，山里敬也，木下雅之，岡田啓，鎌倉浩嗣，荒井伸太郎，圓道知博，藤井俊彰
  • 革新的無線通信技術に関する横断型研究会(MIKA), 新潟
  • 2022年10月
  • 高度道路交通システム(ITS)の発展に向けて路車間可視光通信が期待されている．本研究では，受信機で取得される撮影画像内の送信機が高速で移動するモデルを想定する．撮影画像に対し画像処理による平行移動を施し時間勾配を解析することで，撮影画像内の送信機移動量を検出する手法を提案する．高速走行環境で実験を行い，撮影画像から送信機の移動を検出して補正し，時空間勾配を解析することで撮影画像内のLEDアレイ捕捉が可能となる．また，捕捉したLEDアレイからエラーフリーでデータの復調が可能であることを確認した．

• 超音波バースト信号のための複数センサを用いた周波数読み取りに関する検討

  • 松嶋俊暁，羽多野裕之，眞田耕輔，森香津夫，辻井明日香，笠島崇，山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ITS2022-6, pp.1-6, 東京
  • 2022年9月

• 1bit ADCとオーバサンプリングを用いたSFBC-MIMO-OFDM信号受信

  • 齋藤将人，山里敬也
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, A-9-8, p.54, オンライン
  • 2022年9月

• イメージセンサ通信の高速化のための回転式LED送信機の開発

  • 荒井伸太郎，唐正強，山里敬也，圓道知博
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, AS-2-1, pp.S-4 - S-5, オンライン
  • 2022年9月

• 確率共鳴現象を利用したPD型可視光通信の通信性能の一検討

  • 藤井大智，荒井伸太郎，山里敬也，羽多野裕之，齋藤将人
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, AS-2-3, pp.S-8 - S-9, オンライン
  • 2022年9月

• ローリングシャッタカメラを用いた可視光通信における通信距離拡大手法

  • 木下雅之，前田隆人，鎌倉浩嗣，山里敬也
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, AS-2-4, pp.S-10 - S-11, オンライン
  • 2022年9月

• Roadside LED Array Acquisition For Road-to-Vehicle Visible Light Communication Using Spatial-Temporal Gradient Values

  • K. Nakamura, R. Huang, T. Yamazato, M. Kinoshita, K. Kamakura, S. Arai, T. Yendo, T. Fujii
  • IEICE Communications Express, vol.X11-B, no.8, pp. -
  • 2022年8月
  • https://doi.org/10.1587/comex.2022TCL0008
  • Most of the previous research on the acquisition of the LED Array transmitter assumes that the onboard receiver approaches the LED transmitter from the car’s front. In this study, we considered a case where the vehicle’s receiver crosses the LED transmitter. This letter modifies the algorithm using spatial-temporal gradient values to detect LED arrays. As a result, we achieved error-free acquisition and successfully communicated up to 9728 [bits] at a vehicle speed of 25 [km/h].

• Visible Light Communication System Using Rolling Shutter Image Sensor for ITS

  • S. Kamiya, Z. Tang, T. Yamazato,
  • IEEE ICC Workshop on Optical Wireless Communications (OWC), Seoul, South Korea
  • 2022年5月
  • In this study, we investigate the application of visible light communication (VLC) to intelligent transport systems (ITS) using rolling shutter image sensors as receivers. The use of a global shutter high-speed image sensor as a receiver has been widely examined in ITS-VLC so far. However, this image sensor is impractical for general-purpose applications due to the high cost. This study aims to perform ITS-VLC using the rolling shutter image sensor. The rolling shutter image sensor is widely used in the smartphone camera. By using it as a receiver, ITS-VLC can be used in more opportunities. In this study, we propose a ITSVLC system using rolling shutter image sensor. The proposed system demodulates data from images captured in a moving environment. We evaluate the communication performance by measuring the bit error rate for the ITS-VLC experiments.

• A Preliminary Investigation For Event Camera-Based Visible Light Communication Using The Propeller-type Rotary LED Transmitter

  • Z. Tang,T. Yamazato, S. Arai
  • IEEE ICC Workshop on Optical Wireless Communications (OWC), Seoul, South Korea
  • 2022年5月
  • This study investigates a new communication scheme for the event camera-based visible light communication (VLC) using a propeller-type rotary LED transmitter. Conventional camera-based VLC suffers from low data rates and high latency due to the limited camera frame rates. To solve this problem, the event camera has been used as the receiver in VLC. Event cameras detect changes in brightness and asynchronously output these changes as events in microsecond order. The high temporal resolution gives the event camera-based VLC good potential in terms of high speed and low latency. However, when an event camera is used as the VLC receiver, the light of the transmitter needs to be changed constantly. If the transmitter LED is continuously in the same blinking state, the event camera may not output any events and the data could not be recovered until the blinking state changes. To transmit the optical signal for event cameras, we use a propeller-type rotary LED transmitter for the event camera-based VLC. The transmitter rotates the blinking LED in circles and uses the afterimage of LED light to transmit signals. The event camera detects the afterimages and constantly outputs them as a stream of events. We filter the noise events and recover data using signal events. This study verifies the operation for the proposed system through an implementation experiment. As a result, we achieved the communication in the proposed system and provided a basic evaluation in terms of communication speed and quality.

• 干渉信号を用いたDither法を適用したRSSIに基づく位置推定技術の性能評価

  • 堀内星哉，羽多野裕之，眞田耕輔，森香津夫，山里敬也，荒井伸太郎，齋藤将人，田所幸浩，田中宏哉
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-13-8, p.104, オンライン
  • 2022年3月

• 雑音を活用した1-bit ADCを用いた4-PAM信号に対する受信機に関する実験的検討

  • 鄭錦星，山里敬也
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-8-24, p.148, オンライン
  • 2022年3月

• 超音波センサアレイを用いる低速走行時障害物検出システムの設計

  • 辻井明日香，笠島崇，羽多野裕之，山里敬也
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-15-16, p.454, オンライン
  • 2022年3月

• 3.35GHz帯移動環境における遅延プロファイルの多段推定手法による雑音電力の低減

  • 小鹿文也，山里敬也，齋藤将人，木村翔，田中翔馬，林合祐，佐藤彰弘，表英毅
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-1-44, p.44, オンライン
  • 2022年3月
  • 本研究の目的は，確率共鳴を用いて基地局の通信範囲を拡大することである．本研究では，確率共鳴による微弱信号検出に着目して，遅延プロファイルの多段推定手法を提案し，雑音に埋もれた遅延プロファイルを浮かび上がらせることを試みる．

• 3.35GHz帯マルチパス環境における位相推定及び位相補正を用いた遅延プロファイルの多段推定

  • 小鹿文也
  • 電子情報通信学会東海支部卒業研究発表会, 5-4, p.67, オンライン
  • 2022年3月

• Simplified Alamouti-Type Space-Time Coding for Image Sensor Communication Using Rotary LED Transmitter

  • Z. Tang, S. Arai, T. Yamazato
  • IEEE Photonics Journal, vol. 14, no. 1, pp. 1-7
  • 2022年2月
  • https://doi.org/10.1109/JPHOT.2021.3137601
  • This study proposes a simplified Alamouti-type space-time coding (STC), improving the performance of image sensor communication (ISC) using a rotary LED transmitter. The rotary LED transmitter was developed to increase the data rate of ISC using afterimages of LED lights. The transmitter simultaneously causes the LEDs to blink and rotates them around a vertical axis. Owing to the movement of the blinking LEDs that occurs within the exposure time of the camera, multiple blinking states are captured as afterimages, thus increasing the amount of information that can be received per image. However, with increasing communication distance, the size of the LED light captured on the image sensor decreases. In this case, it is difficult to distinguish each LED blinking state, leading to a degradation of the demodulation performance. To overcome this problem, the proposed STC encodes adjacent angular afterimages as symbol pairs and transmits these symbol pairs using two symbol times. In addition, we simplified the data decoding process by using normalized LED luminance values. We evaluate the demodulation performance of the proposed method through experiments. Compared with conventional coding methods, the proposed STC requires no channel estimation and significantly improves the demodulation performance.

• Performance Enhancement of Rolling Shutter Based Visible Light Communication via Selective Reception Using Dual Cameras

  • M. Kinoshita, T. Toguma, S. Yamaguchi, S. Ibaraki, K. Kamakura, T. Yamazato
  • IEEE Consumer Communications and Networking Conference (CCNC), pp.843-847, online
  • 2022年1月
  • https://doi.org/10.1109/CCNC49033.2022.9700504

• LED array acquisition in Road to Vehicle Visible Light Communication when receiver crosses transmitter,International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC)

  • K. Nakamura, T. Yamazato, M. Kinoshita, K. Kamakura, S. Arai, T. Yendo, T. Fujii
  • online"
  • 2021年12月
  • https://doi.org/10.34385/proc.68.B3-5
  • Intelligent Transport Systems Visible Light Communication (ITS-VLC) is attracting significant attention as a solution to solve various problems that vehicles have, or for the installation of new systems in the vehicles. In ITS-VLC, the acquisition of the VLC transmitter via light-emitting diodes (LEDs) in the onboard camera’s captured image is the first and essential step when receiving the VLC signal. Most of the previous research on the acquisition of the LEDs assumes that the vehicles approach the LEDs source from the front of the vehicle. However, there are many situations in which vehicles cross the LEDs. In this study, we considered a case in which the vehicle’s receiver crosses the LED transmitter. We modified the acquisition algorithm based on the spatial-temporal gradient utilized in our model in which the transmitter and the receiver cross each other. We found that we can acquire the transmitter by correcting the difference of the transmitter’s position in the captured image. When validating the specific signal, we achieved 100% acquisition success rate.

• WWRF46 Panel Session

  • T. Yamazato
  • Wireless World Research Forum Meeting 46, Paris, France
  • 2021年12月
  • Optical wireless communication has been around since the 1980s. Why has its time come now in 5G/6G? What is the change?

• Experimental Verification of 4-ary Pulse Amplitude Modulated Signal Receiver with Noise-added One-bit Analogue-to-digital Converter

  • T. Ohtaguro, M. Saito, T. Yamazato
  • International Conference on Materials and Systems for Sustainability (ICMaSS), online
  • 2021年11月

• LED信号機対高速イメージセンサ間可視光通信における逆畳み込みを用いたLED間干渉除去手法

  • 山本拓也，山里敬也，岡田啓，木下雅之，鎌倉浩嗣，荒井伸太郎，圓道知博，藤井俊彰
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J104-B, no.11, pp.938-948
  • 2021年11月
  • https://doi.org/10.14923/transcomj.2021JBP3004

• ［ポスター講演］雑音と1bit ADCを用いた4PAM信号受信実験

  • 大田黒拓斗，齋藤将人，山里敬也
  • 革新的無線通信技術に関する横断型研究会(MIKA), 那覇/オンライン
  • 2021年10月

• 光無線通信はpost 5G, 6Gの候補になりえるか？

  • 山里敬也，荒井伸太郎，木下雅之
  • 電子情報通信学会 通信ソサイエティ大会, BI-5-5, pp.SS-69 - SS-70, オンライン
  • 2021年9月

• Comparison of Distance Performances of Modulation Schemes in Intelligent Transport System Image Sensor Communication

  • T. Yamamoto, T. Yamazato, H, Okada, M. Kinoshita, K. Kamakura, S. Arai, T. Yendo, T. Fujii
  • IEICE Communications Express, vol.10, no.8, pp.498-504
  • 2021年8月
  • https://doi.org/10.1587/comex.2021ETL0032
  • This study describes intelligent transport image sensor communication (ITS-ISC) systems that use LED arrays as transmitters that imitate traffic lights. Three signal-transmission schemes -luminance modulation, spatial modulation, and combined luminance and spatial modulation- use LED array. However, their suitability for ITS-ISC has not been explored yet. Therefore, we compare the communication performance of these three systems under strong saturation and present the results.

• ［ポスター講演］イベントカメラを用いたLED可視光通信における信号復調手法の一検討

  • 大平祐生，圓道知博，山里敬也，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会技術研究報告, WBS2021-25, pp.19-23, オンライン
  • 2021年7月

• ［ポスター講演］符号化露光を用いたイメージセンサ可視光通信の多重化

  • 松永宏章，圓道知博，荒井伸太郎，山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, WBS2021-29, pp.39-44, オンライン
  • 2021年7月

• 高速二眼カメラを用いた可視光通信による車両前方測距

  • 黄瑞怡, 山里敬也, 岡田啓, 木下雅之, 荒井伸太郎, 鎌倉浩嗣, 圓道知博, 藤井俊彰
  • 電子情報通信学会技術研究報告, CS2021-22, pp.33-37, 屋久島
  • 2021年7月

• 光源組み合わせ変調を用いた空間並列伝送イメージセンサ型可視光通信

  • 佐藤拓実，鎌倉浩嗣，木下雅之，山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, CS2021-15, pp.9-14, オンライン
  • 2021年7月

• 液晶ディスプレイ-カメラ間を用いた空間並列伝送可視光通信における輝度反転伝送

  • 高橋琴美，鎌倉浩嗣，木下雅之，山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, CS2021-20, pp.25-30, オンライン
  • 2021年7月

• Vehicle Distance Measurement based on Visible Light Communication Using Stereo Cameras

  • R. Huang, T. Yamazato, M. Kinoshita, H. Okada, K. Kamakura, S. Arai, T. Yendo, T. Fujii
  • IEEE Intelligent Vehicles Symposium, Nagoya, Japan
  • 2021年7月
  • https://doi.org/10.1109/IV48863.2021.9575534
  • Visible light communication based intelligent transportation systems (ITS-VLC) show great potential for future urban mobility. This study presents a performance evaluation of range estimation between vehicles and infrastructures in an ITS-VLC system. In the proposed ITS-VLC system, it is easy to simultaneously conduct communication and ranging using stereo cameras. However, the stereo camera calibration becomes a problem during simultaneous communication and ranging due to vehicle vibration. Using the data from LED transmitters and stereo cameras, it can obtain multiple measurements of distance. The monocular-stereo fusion algorithm is applied to visible light ranging in the proposed scheme using particle swarm optimization. We employed real data from the field trial experiment and achieved a ranging accuracy of 60±1.0 m.

• 干渉信号を用いたDither法による距離推定技術の誤差低減手法の提案

  • 堀内星哉，羽多野裕之，眞田耕輔，森香津夫，山里敬也，荒井伸太郎，齋藤将人，田所幸浩，田中宏哉
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ITS2021-1, pp.1-6, オンライン
  • 2021年7月

• Method for considering angle error in the position estimation of a moving target using ultrasonic array

  • M. Hattori, A. Tsujii, T. Kasashima, H. Hatano, T.Yamazato
  • IEICE Communications Express, vol.10, no.7, pp.374-379
  • 2021年7月
  • https://doi.org/10.1587/comex.2021XBL0088
  • In this study, we propose a method for reducing angle error in position estimation of a moving target. The distance between the transmitting array and target is approximated by two receiving sensors close to the transmitting array. This enables more accurate distance measurement between the receiving sensor and the target.

• ローリングシャッタ方式イメージセンサを用いた ITS 可視光通信における復調方法の初期検討

  • 神谷峻輝，山里敬也，岡田啓， 藤井俊彰，木下雅之，鎌倉浩嗣，荒井伸太郎，圓道知博
  • 電子情報通信学会技術研究報告，RCS2021-52, pp.139-144, オンライン
  • 2021年6月
  • 本稿ではイメージセンサを受信機に用いる可視光通信の高度道路交通システム（ITS）への応用（ITS 可視光通信）について検討する．これまでITS 可視光通信では受信機にグローバルシャッタ方式イメージセンサを使用することが広く検討されてきた．しかしこのイメージセンサは高価などの理由から現在一般的に普及していない．そこで本稿ではローリングシャッタ方式イメージセンサを用いたITS 可視光通信の初期検討を行う．ローリングシャッタ方式はスマートフォンにも搭載されているものであり，これを受信機として使うことでより多くの機会でITS 可視光通信が使用可能となる．今回は短距離静止環境下において送信機にLED アレイ，受信機にローリングシャッタ方式イメージセンサを用いた通信システムを構築し，撮影実験を行って露光時間などの撮影条件が通信品質に与える影響を確認した．

• 雑音を用いた1bit ADCによる4値PAM信号の復調法に関する実験的検討

  • 大田黒拓斗，齋藤将人，山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, RCS2021-51, pp.133-138, オンライン
  • 2021年6月

• Circuit Experiment of Photodiode-Type Visible Light Communication Using the Stochastic Resonance Generated by Interfering Light Noise

  • S. Arai, W. Tamura, T. Yamazato, H. Hatano, M. Saito, H. Tanaka, and Y. Tadokoro
  • IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), pp. 1-5, Daegu, Korea (On-site & Virtual)
  • 2021年5月
  • https://doi.org/10.1109/ISCAS51556.2021.9401452
  • This study focuses on visible light communication (VLC) using a photodiode as a receiver. Accurate data transmission by this type of VLC is a challenge because the photodiode cannot detect weak light of subthreshold intensity owing to its insufficient light sensitivity. To overcome this problem, we employ a stochastic resonance, which is a nonlinear phenomenon in which the response characteristics of a system improve as its noise intensity increases, for the receiver of this VLC system. We also employ additive light-emitting diode light, which interferes in the photodiode as intentional noise. As an experimental result, the stochastic resonance was achieved by setting the parameters of the noise source appropriately, and we recovered the weak transmitting signal at the receiver.

• 長距離高速８×８光無線MIMO通信システムの実験的評価

  • 中村哲也, ベンナイラシャドリア, 小林健太郎, 岡田啓, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-9-3, p.88, オンライン
  • 2021年3月
  • 本研究では，屋内環境で長距離光無線MIMO通信システムを構築することを考える．光無線MIMO通信システムでは伝搬路行列の形は光学系の素子配置に強く依存している．著者らは，光素子を横一列に配置する線形アレイ配置の方が正方形アレイ配置より優れていることを理論と実験によって示している．そこで本研究では，通信速度の向上を目的に，線形アレイ配置の８×８光無線MIMOについて通信実験を実施し，BERの測定から通信距離特性を評価した．結果として，通信速度200Mbpsにおいて60mで2.8×10^-3以下，65mで1.0×10^-2以下のBERを達成した．

• 雑音と1bit ADCを用いたマルチアンテナ受信機におけるチャネル推定と信号復調

  • 中島康雄，山里敬也，荒井伸太郎，齋藤将人，羽多野裕之，田中宏哉，田所幸浩
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-8-27, p.148, オンライン
  • 2021年3月
  • 非線形性が雑音によって改善される現象により，分解能が1bitのアナログ-ディジタル変換器(1bit ADC)を用いる場合においても振幅が変動する信号を再生可能になる．1bit ADCは，広帯域なマルチアンテナ受信機など高分解能ADCの利用が難しい状況における代替手段として検討されている．先行研究では雑音が加わった1bit ADCの出力を確定信号と出力雑音に分離する解析手法を提案し，出力雑音の分散が入力信号振幅に依存する特徴が明らかになった．この特徴のため，1bit ADCを用いたマルチアンテナ受信機における最適な信号復調は出力の平均・分散の両方を考慮する必要があるが，一方でチャネル推定の精度によっては十分な性能を発揮できないと考えられる．そこで本稿ではチャネル推定手法の提案と，信号復調手法に与える影響の評価を行う．

• 回転式LED送信機を用いたイメージセンサ通信におけるAlamouti型時空間符号化のためのデータ受信可能範囲の判定法

  • 唐正強，荒井伸太郎，山里敬也
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-9-4, p.89, オンライン
  • 2021年3月

• 超音波アレイを用いた移動体の位置推定精度向上手法

  • 服部将道
  • 電子情報通信学会東海支部卒業研究発表会, 2-2, オンライン
  • 2021年3月

• ローリングシャッタ方式イメージセンサを用いたITS可視光通信における復調方法の検討

  • 神谷峻輝
  • 電子情報通信学会東海支部卒業研究発表会, 2-7, オンライン
  • 2021年3月

• ［ポスター講演］回転式LED送信機を用いたイメージセンサ通信におけるAlamouti型時空間符号化の実験評価

  • 唐正強，荒井伸太郎，山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, WBS2020-44, pp.86-91, オンライン
  • 2021年3月

• ［ポスター講演］デュアルカメラを用いた選択受信によるローリングシャッタ型可視光通信性能の改善

  • 茨木大空，戸熊拓海，山口駿，木下雅之，鎌倉浩嗣，山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, WBS2020-48, pp.110-114, オンライン
  • 2021年3月

• ［招待講演］複数低軌道衛星を用いたLEO-MIMO伝送方式の検討

  • 五藤大介，山下史洋，山里敬也，桶間椋，柴山大樹，糸川喜代彦
  • 電子情報通信学会技術研究報告, SAT2020-36, p.41, オンライン
  • 2021年2月

• Optical Wireless Communication: A Candidate 6G Technology?

  • S. Arai, M. Kinoshita, T. Yamazato
  • IEICE Transactions on Fundamentals, vol.E104-A , no.1, pp.227-234
  • 2021年1月
  • https://doi.org/10.1587/transfun.2020WBI0001
  • We discuss herein whether an optical wireless communication (OWC) system can be a candidate for post 5G or 6G cellular communication. Almost once per decade, cellular mobile communication is transformed by a significant evolution, with each generation developing a distinctive concept or technology. Interestingly, similar trends have occurred in OWC systems based on visible light and light fidelity (Li-Fi). Unfortunately, OWC is currently relegated to a limited role in any 5G scenario, but the debate whether this is unavoidable has yet to be settled. Whether OWC is adopted post 5G or 6G is not the vital issue; rather, the aim should be that OWC coexists with 5G and 6G communication technologies. In working toward this goal, research and development in OWC will continue to extend its benefits and standardize its systems so that it can be widely deployed in the market. For example, given that a standard already exists for a visible-light beacon identifier and Li-Fi, a service using this standard should be developed to satisfy user demand. Toward this end, we propose herein a method for visible-light beacon identification that involves using a rolling shutter to receive visible-light communications with a smartphone camera. In addition, we introduce a rotary LED transmitter for image-sensor communication.

• Deep Learning Detection for superimposed control signal in LEO-MIMO

  • R. Okema, D. Goto, T. Yamazato, F. Yamashita, H. Shibayama
  • IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), Taipei, Taiwan
  • 2020年12月
  • https://doi.org/10.1109/GLOBECOM42002.2020.9348012
  • Multiple-input multiple-output (MIMO) communication systems using multiple low-Earth orbital (LEO) satellites achieve higher capacity than conventional LEO systems. However, in previous research, control signals are allocated to a different frequency band for each satellite signal in order to estimate its Doppler frequency. The increase in the number of satellites reduces unoccupied MIMO signal bandwidth and hence the overall capacity. This study aimed to prevent such capacity reduction by introducing the superimposition of control signals. Such control signals occupy a frequency bandwidth of the equivalent of only one control signal; therefore, they can prevent the reduction of the overall capacity. The main challenge is estimating the satellites' Doppler frequencies from the waveforms of Doppler-affected superimposed control signals. To overcome this challenge, we propose the adoption of a deep learning technique.

• Performance Evaluation of Range Estimation for Image Sensor Communication Using Phase-only Correlation

  • R. Huang, M. Kinoshita, T. Yamazato, H. Okada, K. Kamakura, S. Arai, T. Yendo, T. Fujii
  • IEEE GLOBECOM Workshop on Optical Wireless Communications (OWC), Taipei, Taiwan
  • 2020年12月
  • https://doi.org/10.1109/GCWkshps50303.2020.9367540
  • Stereo cameras, serving as the “eyes” of automotive vehicles, can determine the distance between objects and the vehicles. In this paper, stereo cameras are introduced into image-sensor-based visible light communication (IS-VLC) systems, in which the combination of VLC and stereo ranging shows promising prospects for intelligent transport systems. However, one of the problems of IS-VLC stereo ranging is that the luminance level of LEDs in the captured images would greatly affect disparity estimation, which would result in inaccurate range estimation. This paper gives the performance evaluation of this problem using phase-only correlation algorithm with luminance election. The proposed scheme using stereo cameras exhibited a ranging accuracy of 60±0.15 m in static conditions.

• A Comparison of Distance Performances of Modulation Schemes in an ITS Image Sensor Communication

  • T. Yamamoto, T. Yamazato, H, Okada, M. Kinoshita, K. Kamakura, S. Arai, T. Yendo, T. Fujii
  • International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC), B4-1, online
  • 2020年12月
  • https://doi.org/10.34385/proc.63.B4-1
  • Image sensor communication uses an LED light as a transmitter and an image sensor as a receiver. LED light sources are widely used in traffic lights and car tail lights. In addition, since image sensors are used for driving assistance and drive recorder applications, image sensor communication can be used in parallel with other intelligent transport systems(ITS) applications. This study describes an ITS image sensor communication (ITS-ISC) system, which uses an LED array as a transmitter to imitate traffic lights. There are three schemes of signal transmission using an LED array: luminance modulation, spatial modulation, and both luminance and spatial modulation. However, which of these schemes is the most suitable for ITS-ISC is not yet considered. In this study, we compare the communication performance of these three modulation schemes, present-ing the configuration of an LED array capture simulator and performance comparison results.

• Method for considering angle error in the position estimation of a moving target using ultrasonic array

  • M.Hattori, A. Tsujii, T. Kasashima, H. Hatano, T. Yamazato
  • International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC), I2-4, Online
  • 2020年12月
  • https://doi.org/10.34385/proc.63.I2-4
  • In this study, a method for reducing the angle error in the position estimation of a target is proposed. In this method, the distance between the transmitting array and the target approximates two receiving sensors close to the transmitting array. This enables the attainment of a more accurate distance between the receiving sensor and the target.

• Preliminary Circuit Experiment of Photodiode-Type Visible Light Communication by Stochastic Resonance Using Interfering Light as Intentional Noise

  • S. Arai, T. Yamazato, H. Hatano, M. Saito, H. Tanaka, Y. Tadokoro
  • International Symposium on Nonlinear Theory and its Application (NOLTA), pp.97-100, online
  • 2020年11月

• RSSI-based Distance Estimation Enhanced by Interference Signals

  • S. Horiuchi, H. Hatano, K. Sanada, K. Mori, T. Yamazato, A. Shintaro, M. Saito, Y. Tadokoro, H. Tanaka
  • International Symposium on Nonlinear Theory and its Application (NOLTA), pp.101-104, online
  • 2020年11月

• A Study on Required FFT Sizes for Demodulation of OFDM Signals by Intentionally Added Noise and 1bit ADC

  • M. Saito, T. Ohtaguro, Y. Nakashima, T. Yamazato, S. Arai, H. Hatano, H. Tanaka, Y. Tadokoro
  • International Symposium on Nonlinear Theory and its Application (NOLTA), pp.105-108, online
  • 2020年11月

• 移動環境におけるDMDプロジェクタを用いたイメージセンサ可視光通信の性能評価実験

  • 有末知矢，木下雅之，山里敬也，岡田啓，鎌倉浩嗣，荒井伸太郎，圓道知博，藤井俊彰
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J103-A, no.11, pp.283-286
  • 2020年11月
  • https://doi.org/10.14923/transfunj.2020JAL2005
  • 本研究では，画像の高速・高輝度投映が可能なDMD (Digital Micromirror Device)プロジェクタをITS (Intelligent Transport Systems)イメージセンサ可視光通信の送信機として応用することを検討する．実機を用いて構築したシステムにより，屋外移動環境において行った通信性能評価について報告する．

• Image sensor communications for automotive intelligence

  • T. Yamazato
  • International Conference on Optoelectronic and Microelectronic Technology and Application 2020, Nanjing, China
  • 2020年10月
  • Almost once per decade, cellular mobile communication is transformed by a significant evolution, with each generation developing a distinctive concept or technology. Interestingly, similar trends have occurred in visible light communication systems and vehicle automation. In this talk, the presenter looks back to the brief history of vehicle automation and related communication technologies. He then introduces visible light communication and its application for automotive intelligence. Some of his research results on VLC for automotive applications will also be provided.

• ［奨励講演］深層学習を用いた複数衛星における重畳LEO-MIMO制御信号のドップラーシフト推定

  • 桶間椋，五藤大介，山里敬也，山下史洋，糸川喜代彦
  • 電子情報通信学会技術研究報告, SAT2020-19, pp.47-52, オンライン
  • 2020年8月
  • 低軌道(LEO)衛星通信の大容量化を目的としてLEO衛星にMIMO(Multi-Input Multi-Output)技術を適用することを考える．従来研究において，LEO-MIMO信号のドップラーシフトを推定する為に各衛星毎に個別の周波数帯域を割り当て識別用の制御信号を送信していた．これによりLEO-MIMOにおける干渉が避けられ大容量化が可能となる．しかしMIMOを行う衛星数が増加すると制御信号に割り当てる帯域幅が増加し，データ送信用の帯域幅が狭まり，システム全体の通信容量が低下するという課題が存在する．そこで，本研究では，各LEO衛星の制御信号を重畳させ，制御信号の帯域幅をLEO衛星数に依らず一定とすることで通信容量の低下の改善を試みる．具体的には，重畳制御信号からのドップラーシフト推定に焦点を当て，深層学習を用いたブラインド推定を提案する．これまで，衛星2基における有効性を確認してきた．本稿では3基以上の重畳制御信号に対する推定を検討する．また，推定推定精度の向上の為に畳み込みニューラルネットワークを採用し，深層ニューラルネットワークとの比較を行う．

• Sequential Maximum Likelihood Decoding Incorporating Reliability Determination for Image Sensor Communication

  • Z. Tang, S. Arai, T. Yendo, D. He, T. Yamazato
  • IEICE Communications Express, vol.9, no.8, pp.365-370
  • 2020年8月
  • https://doi.org/10.1587/comex.2020XBL0058

• 可視光通信の現状と課題

  • 山里敬也
  • 日本写真測量学会北信越支部 共催　2020年度第2回 空間情報セミナー, オンライン
  • 2020年7月

• マルチアンテナ受信機における雑音を利用した1bitアナログ-ディジタル変換器の特性解析

  • 中島康雄，山里敬也，荒井伸太郎，齋藤将人，羽多野裕之，田中宏哉，田所幸浩
  • 電子情報通信学会技術研究報告, CS2020-20, pp.25-26, 利尻,オンライン(同時開催)
  • 2020年7月
  • 分解能が1bitのアナログ-ディジタル変換器(ADC)を用いた受信機は，ミリ波通信におけるマルチアンテナ受信機など，省電力性や高速化が容易という点から高分解能ADCの利用が難しい状況における代替手段として検討されている．一方で1bit~ADCを用いる場合，復調される信号に非線形性が生じるが，理論的な枠組みからその非線形性について検討した研究は不十分な点がある．本稿では，1bit ADCを用いたマルチアンテナ受信機の特性について，雑音によって非線形系の特性が改善する確率共鳴の原理に注目することで理論解析を行う．

• Visible light beacon

  • T. Yamazato
  • Signal Processing in Photonic Communications (SPPCom), The 2020 OSA Advanced Photonics Congress, 2020., Online
  • 2020年7月
  • Since the LED (light-emitting diode) is a semiconductor device, high-speed modulation is possible. The communication for transmitting information by blinking (modulating) the LED at such a high speed that the human eye cannot recognize is called visible light communication (VLC) [1]. The visible light beacon is an exciting application of VLC that transmits the short ID. In this article, the trend of the visible light beacon, a part of VLC is described.

• Nonlinear Transform for Parallel Transmission for Image-Sensor-based Visible Light Communication

  • K. Takahashi, K. Kamakura, M. Kinoshita, T. Yamazato
  • IEEE International Conference on Communications (ICC), online
  • 2020年6月
  • https://doi.org/10.1109/ICC40277.2020.9148927

• 雑音を活用した1bit ADC受信機と線形受信機の比較

  • 中島康雄，山里敬也，荒井伸太郎，齋藤将人，羽多野裕之，田中宏哉，田所幸浩
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-8-38, p.185, 広島
  • 2020年3月
  • 非線形性が雑音によって改善される現象を確率共鳴という．この現象により，分解能が1bitのアナログ-ディジタル変換器(1bit ADC)を用いた受信機においても，振幅が変動する信号を復調可能になる．1bit ADCを用いた受信機は，広帯域な場合など高分解能ADCの利用が難しい状況における代替手段として検討されている.一方で，雑音によって特性が改善する現象に着目して理論的な枠組みからその性能について検討した研究は少ない．本稿では，自身の先行研究で提案した，雑音が加わった場合の1bit ADCの入出力特性の解析手法を用いて，1bit ADC受信機と線形受信機の性能差について議論する．

• Distance and Velocity Measurement of Approaching Target Via 45 kHz Ultrasonic Sensor Array

  • Y.H.J Lai, A. Tsujii, T. Kasashima, T. Yamazato, H. Hatano
  • IEICE General Conference, A-4-2, p.35, Hiroshima, Japan
  • 2020年3月
  • Ultrasonic sensors are an attractive option for target detection purposes due to their low cost, functionality in all light and weather conditions and easy implementation. Multiple ultrasonic sensors arranged in an array were shown to strengthen ultrasonic waves and increase detection range at static conditions in an indoor environment. In this article, we report a conducted experiment on a moving target in an outdoor environment to analyze its performance and will aim to use the obtained data for localization in future works.

• Range Estimation of LED Transmitter Using Phase-Only Correlation for ITS-VLC System via High-speed Stereo Cameras

  • R. Huang, M. Kinoshita, T. Yamazato, H. Okada, K. Kamakura, S. Arai, T. Yendo, T. Fujii
  • IEICE General Conference, A-9-21, p.100, Hiroshima, Japan
  • 2020年3月

• 雑音と1bit ADCを用いたOFDM信号復調の所要FFTサイズに関する一検討

  • 齋藤将人，中島康雄，山里敬也，荒井伸太郎，羽多野裕之，田中宏哉，田所幸浩
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-9-11, p.90, 広島
  • 2020年3月

• 干渉光を雑音として利用した確率共鳴現象によるフォトダイオード型可視光通信の一検討

  • 高木雅史，荒井伸太郎，山里敬也，羽多野裕之，齋藤将人，田中宏哉，田所幸浩
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-9-23, p.102, 広島
  • 2020年3月

• RSSIに基づく距離測定技術のための干渉信号を用いたDither法の適用に関する研究

  • 堀内星哉，羽多野裕之，眞田耕輔，森香津夫，山里敬也，荒井伸太郎，齋藤将人，田所幸浩，田中宏哉
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-14-1, p.118, 広島
  • 2020年3月

• 畳込みニューラルネットワークによる2波LEO-MIMO制御信号のドップラーシフト推定

  • 桶間椋，五藤大介，山里敬也，山下史洋，柴山 大樹
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-3-7, p.199, 広島
  • 2020年3月

• Visible Light Communications for Automotive Intelligence

  • T. Yamazato
  • The Optical Networking and Communication Conference & Exhibition (OFC2020), San Diego, USA
  • 2020年3月

• BER Measurement for Transmission Pattern Design of ITS Image Sensor Communication Using DMD Projector

  • T. Arisue, T. Yamazato, H, Okada, M. Kinoshita, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura, T. Fujii
  • IEEE Consumer Communications and Networking Conference (CCNC), Las Vegas, US
  • 2020年1月
  • https://doi.org/10.1109/CCNC46108.2020.9045147
  • This paper presents an image sensor communication (ISC) using a digital micromirror device (DMD) projector as a transmitter. In particular, we focus on ISC for intelligent transport systems (ITSs) because DMD projectors are expected to be used in road traffic, such as vehicle headlights, street lights, and traffic signs. The DMD projector controls light patterns by switching tilt of micromirrors at high speed. Compared to the conventional LED array transmitter, DMD projector can design and alter the shape of the light pattern and data rate of transmission more easily. In the proposed system, the data rate can be easily increased by increasing the number of multiplexes. However, as the number of multiplexes is increased, the number of received pixels on the image sensor is decreased, and thus the performance of symbol detection deteriorates. Therefore, the purpose of this paper is to examine the relation between the num- ber of received pixels per cell and communication performance for transmission pattern design. Hence, we experimentally clarify this relation using our prototype system via a DMD projector and a high-speed camera.

• Range Estimation for Traffic Light based on Visible Light Communication using Stereo Cameras

  • R. Huang, T. Yamazato, H. Okada, M. Kinoshita, K. Kamakura, S. Arai, T. Yendo, T. Fujii
  • Workshop on Optical Wireless Communication for Smart City (OWC2), pp.49-52, Toyota, Japan
  • 2019年12月
  • The recognition of traffic light is important in self-driving cars nowadays. In this paper, we proposed a ranging method for traffic light on the road based on stereo ranging. By introducing the idea of visible light communication, it is simple to extract the traffic light from a complicated background. Experimental result shows that it can work well for the real traffic light.

• Nonlinearity Mitigation of Received Luminance Using Inverse Pattern of the LED array in Image Sensor Communication

  • T. Yamamoto, T. Yamazato, H, Okada, M. Kinoshita, K. Kamakura, S. Arai, T. Yendo, T. Fujii
  • Workshop on Optical Wireless Communication for Smart City (OWC2), pp.53-56, Toyota, Japan
  • 2019年12月
  • In this research, we describe visible light communication (VLC) using an LED array as a transmitter and a high-speed image sensor as a receiver. Such VLC is called an image sensor communication (ISC), and it assigns a symbol to the multilevel brightness of the LED. An issue is a nonlinearity caused by both LED and image sensors. In order to increase the data rate, it is necessary to handle this nonlinearity. In this paper, we first show the nonlinearity by experimental results. We then show that we can ease such nonlinearity by an introduction of an inverse pattern used to track the LED array. We show by the experimental result that the inverse pattern can mitigate the nonlinearity and thus improve the data rate.

• Three-Frame Demodulation for Non-Synchronous Square Wave Quadrature Amplitude Modulation

  • K. Yamamura, K. Kamakura, M. Kinoshita, T. Yamazato
  • Workshop on Optical Wireless Communication for Smart City (OWC2), pp.33-36, Toyota, Japan
  • 2019年12月

• An Experiment of Image Sensor Communication Using Digital Micromirror Device Projector as a Vehicle Headlight

  • T. Arisue, T. Yamazato, H, Okada, M. Kinoshita, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura, T. Fujii
  • Workshop on Optical Wireless Communication for Smart City (OWC2), pp.1-4, Toyota, Japan
  • 2019年12月
  • This paper presents an image sensor communication (ISC) using a digital micromirror device (DMD) projector as a transmitter. In particular, we focus on ISC for intelligent transport systems (ITSs). DMD projectors are expected to use in road traffic, such as vehicle headlights, street lights, and projectors of traffic signs. Our proposed system projects data patterns on a road or signage for transmission in addition to primary lighting/display function. In this paper, we report a basic experiment of the proposed system using the DMD projector as a vehicle headlight in driving conditions.

• Nonlinear Companding Scheme for Parallel Transmission for Image-Sensor-Based Visible Light Communication

  • K. Takahashi, K. Kamakura, M. Kinoshita, T. Yamazato
  • Workshop on Optical Wireless Communication for Smart City (OWC2), pp.9-12, Toyota, Japan
  • 2019年12月

• イメージセンサ可視光通信におけるプリコードPWMの性能評価

  • 亀川智史，木下雅之，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J102-B, no.12, pp.962-965
  • 2019年12月
  • https://doi.org/10.14923/transcomj.2019JBL4002
  • イメージセンサ可視光通信は，情報源を空間的に分離できることから，太陽光などの外乱の除去や，複数の情報源との同時通信が可能である．そのため，イメージセンサ可視光通信はITS (Intelligent Transportation System)のような屋外・移動環境に適している．本研究では，イメージセンサ可視光通信をITSへ応用させることを検討する．送信信号の変調方式としてPWM (Pulse Width Modulation)を採用する．撮影画像からの受信輝度値として平均値を用いるとき，送信波形のデューティ比(送信輝度値)と受信輝度値の間に非線形性が生じる．従来研究ではデューティ比が変調多値数に応じて均一になるように波形を生成している．そのため，非線形性によって通信性能が劣化することが考えられる．そこで，本論文では，非線形性に対応するため，事前に得た結果から，受信輝度値が均一に得られるように，デューティ比が不均一なプリコードPWM波形を提案し，それを用いて特性改善を図る．

• Calibration method for an integrated ranging and visible light communication system using stereo cameras

  • R. Huang, M. Kinoshita, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura
  • International Conference on Materials and Systems for Sustainability (ICMaSS), Nagoya, Japan
  • 2019年11月
  • Camera calibration is an essential part of stereo camera system. By using stereo cameras, it enables simultaneous range estimation and visible light communication (VLC) data transmission, and we can use them for VLC-based intelligent transport system (ITS-VLC). The ranging accuracy greatly relies on the accurate camera calibration. As the range increases, the estimation error of calibration parameters will make the ranging result worse. In this paper, we introduce stereo cameras into ITS-VLC system, and discuss the calibration method for range estimation. Considering the effect of camera calibration, the proposed scheme using stereo cameras confirms a great ranging accuracy in a static condition, and the estimation errors of calibration parameters are given within 0.05%.

• Analysis of Data Collected by the 700 MHz Band Intelligent Transport Systems for Reducing Ambulance Transportation Time

  • T. Mitani, T. Yamazato, K. Naito, Y. Mori
  • The 8th IEEE International Conference on Conected Vehicles and Expo (ICCVE), Gratz, Austlia
  • 2019年11月
  • https://doi.org/10.1109/ICCVE45908.2019.8965232
  • Emergency services around the world face the problem of increasing patient transportation times. The operation of emergency vehicles is fundamentally different from that of general vehicles ; hence, algorithms recommending optimal routes in a conventional way are not always applicable to emergency vehicles. In this study, we analyzed data of inter-vehicle and road-vehicle communication collected at 700 MHz band intelligent transport systems and demonstrated that the overall travel time of emergency vehicles can be reduced by decreasing their travel time at intersections.

• 街路灯として利用可能な DMD プロジェクタを用いたITS 可視光通信送信機の基礎実験

  • 有末知矢，山里敬也，岡田啓，木下雅之，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣, 藤井俊彰
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, A-9-1, p.64, 大阪
  • 2019年9月
  • 本研究では,街路灯として利用可能な DMD (Digital Micromirror Device) プロジェクタを可視光通信の送信機とした場合の BER (Bit Error Rate) 特性について検討する.ここで,受信機には高速度カメラを用いる. DMDプロジェクタを送信機に用いることで,送信パターンを人に知覚されない程の速度での投映が可能である.そのため,街路灯として使用しながら,高速度カメラを通じて車両に安全支援などの情報を送信することが可能である.本稿では,提案するシステムの基礎検討として,静止環境で DMD プロジェクタを用いて地面に送信パターンを投映し,通信実験を行ったので報告する.

• 雑音による1bit ADC受信機の線形化

  • 中島康雄，山里敬也，荒井伸太郎，田中宏哉，田所幸宏
  • 電子情報通信学会 通信ソサイエティ大会, B-8-23, p.97, 大阪
  • 2019年9月
  • 分解能が最低である1bitのアナログ-ディジタル変換器(1bit ADC)は消費電力が低い・高速化が容易である・構成が簡易で回路面積が小さい・ダイナミックレンジの調節が不要であるといった利点を持つ一方で，その非線形性による入出力間の歪みが大きいという欠点を持つ．ところが，低SNR環境においては確率共鳴と呼ばれる非線形系が線形化される効果がはたらき，線形系に対する劣化が小さくなる．1bit ADCと雑音を組み合わせて利用することで，振幅が変動する信号をも正しく復調できる．一方で，1bit ADCを用いた受信機をどのような通信路として扱うかという点は，理論的に確立されていない．特に，系に加わる雑音と，入力振幅が線形化される範囲について明確にされていない．本研究では，1bit ADCを用いた受信機について，雑音分布と入出力特性に着目した解析を行う．それにより，1bit ADCを線形系とみなせる条件・範囲を示す

• 1bit ADCを用いた受信機における雑音による線形化範囲の解析

  • 中島康雄，山里敬也，荒井伸太郎，田中宏哉，田所幸浩
  • 電子情報通信学会技術研究報告, RCS2019-149, pp.19-24, 名古屋
  • 2019年8月
  • 本研究では，分解能が最低である1bitのアナログ-ディジタル変換器(1bit~ADC)を用いた受信機について考える．1bit~ADCは，消費電力が低い・高速化が容易である・構成が簡易で回路面積が小さい，ダイナミックレンジを持たないため入力レンジの調節が不要であるといった利点を持つ一方で，その非線形性による入出力間の歪みが大きいという欠点を持つ．ところが，ある程度雑音が存在する環境においては確率共鳴と呼ばれる，非線形系の出力が統計的に線形化される効果がはたらき，線形系に対する劣化が小さくなる．本稿では，1bit ADCを用いた受信機の入出力特性について，雑音分布と出力の期待値・分散に着目した解析を行う．それにより，出力信号が入力信号に線形な項と雑音で表現できる範囲が，雑音の分布と分散によって定まることを示す

• 雑音と1ビットアナログ-ディジタル変換器を用いたDS-CDMA信号の復調

  • 中島康雄，山里敬也，荒井伸太郎，田中宏哉，田所幸浩
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J102-B, no.8, pp.584-594
  • 2019年8月
  • https://doi.org/10.14923/transcomj.2018WFP0008
  • 本論文では，分解能が1ビットのアナログ-ディジタル変換器(1bit ADC)と雑音を組み合わせることによる直接拡散符号分割多元接続(Direct Spread-Code Division Multiple Access, DS-CDMA)信号の復調手法を提案する．受信機に1bit ADCを用いることで，受信機の簡易化・低コスト化が期待できる．しかし，1bit ADCを用いる場合，量子化の影響によって，信号強度差のある複数のDS-CDMA信号を正しく復調することはできない．提案手法では，雑音が加わることによって非線形性が改善される確率共鳴現象を応用することで，1bit ADCによるDS-CDMA信号の復調が可能になる．本論文では，提案手法における改善原理について解析的に示す．また，シミュレーションによって提案手法の有効性及び特徴について述べる．

• 低軌道衛星 (LEO)-MIMO 衛星システムの伝送容量評価

  • 五藤 大介, 柴山 大樹, 山下 史洋, 桶間 椋, 山里 敬也
  • 電子情報通信学会論文誌, Vol. J102B, No.8, pp.614-623
  • 2019年8月
  • https://doi.org/10.14923/transcomj.2018WFP0016
  • 本論文では，Muti-input/Multi-output (MIMO) を用いた低軌道衛星 (LEO) 通信による LEO- MIMO システムの伝送容量の評価検討を行う.LEO システムは衛星の高度が静止衛星 (GEO) に比べて低いこ とによる低減衰，低遅延の特徴から，様々な研究の検討がなされている.本研究では，複数衛星を用いる LEO システムに MIMO 伝送を適用することによる LEO-MIMO システムの大容量化を検討している.本システムで は，LEO システムの課題であるドップラーシフトの影響を考慮し，同期，チャネル推定に用いる制御キャリアと ガードバンドや帯域幅を設定した.計算機シミュレーションの結果，総帯域幅 20MHz に設定した場合，中心周 波数 12GHz で 5 機衛星による MIMO 伝送が最も高い伝送容量を達成し，中心周波数 20GHz の場合は 3 機衛 星の場合に伝送容量最大化を達成し，それぞれ従来 LEO システムに比べて約 2.7 bps/Hz と 1.6bps/Hz の増加 を達成した.更に LEO-MIMO システムは総帯域幅が大きいほど伝送容量が高くなり，最大で約 4.7bps/Hz ま で達成できることが分かった.

• High performance demodulation method with less complexity for image-sensor communication

  • Y. Ohira, T. Yendo, S. Arai, and T. Yamazato
  • Optics Express, vol.27, no.15, pp.21565-21578
  • 2019年7月
  • https://doi.org/10.1364/OE.27.021565
  • This study presents a novel method for signal demodulation for use with visible light communication systems composed of an image sensor as a receiver and light-emitting diode (LED) transmitters. Demodulation is a central challenge in the design of such a system, as the image captured at the image-sensor receiver is deteriorated by distance and noise. We propose a demodulation method that offers performance approaching that of the maximum-likelihood decoding (MLD) method and with significantly less complexity. The proposed method first applies the minimum mean square error (MMSE) method to each LED into reliable LEDs and unreliable LEDs according to the MMSE results and it demodulates the LEDs judged as reliable directly. Then, the MLD method is applied only to the unreliable LEDs to demodulate their signals. The results of numerical simulations and lab experiments are presented to evaluate the performance of this modified demodulation method.

• [Invited Talk] Visible Light Communication and Ranging Using High-speed Stereo Cameras

  • M. Kinoshita, K. Kamakura, T. Yamazato
  • 2019 IEEE SUMMER TOPICALS MEETING SERIES, Photonics in Artificial Intelligence (Photonics-AI), Ft. Lauderdale, FL
  • 2019年7月
  • https://doi.org/10.1109/PHOSST.2019.8794881
  • We will introduce an integrated system of visible light communication (VLC) and ranging using high-speed stereo imaging. The system simultaneously decodes a VLC signal while its source tracking portion outputs ranging information. These image sensors are mainly used to provide visual information to the driver.

• 確率共鳴現象の情報通信への応用を目指して

  • 田所幸浩，山里敬也，田中宏哉，荒井伸太郎，中島康雄，平岡真太郎
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J102-B, no.6, pp.445-458
  • 2019年6月
  • https://doi.org/10.14923/transcomj.2018JBR0001
  • 確率共鳴(Stochastic resonance:SR)とは，系の雑音強度の増大に対して系の応答が向上する非線形現象のことである．従来，雑音は工学的には邪魔なものとしてフィルタ処理等を駆使して積極的に取り除かれてきた．しかし，確率共鳴では異なるアプローチをとる．すなわち，雑音を積極的に利用することで，系の応答を改善する．例えば，生態系は雑音を巧く信号処理に活かすことで，雑音に埋もれた微弱な信号であっても感知できるしくみを有している．このしくみを情報通信に応用することができれば，従来の系では感知できないような微弱な信号を用いた情報通信システムの構築が期待される．そこで本サーベイ論文では，まず確率共鳴現象についての初期の検討から現在に至る研究動向を俯瞰し，確率共鳴現象を支える基礎理論についての概説を試みる．次に，確率共鳴現象の情報通信への応用を促すため，1bit A/D変換器による多レベル信号の復調，仮説検定においても一定の条件下で信号検出確率を改善できるなど，具体的な応用例について概説し，読者の現象応用の手助けとしたい．

• 深層学習を用いた 2 波 LEO-MIMO 制御信号の検出手法

  • 桶間椋, 五藤大介, 山里敬也, 山下史洋, 柴山大樹
  • 電子情報通信学会技術研究報告, SAT2019-3, pp.13-17, 名古屋
  • 2019年5月
  • 複数の低軌道 (LEO) 衛星を用いた MIMO 通信 ( LEO-MIMO 方式) は 同一周波数帯域にデータ信号を重畳することで,通常の LEO 方式に比べ伝送容量を向上できる. しかし,LEO 衛星で問題となるドップラーシフトを推定するために,各衛星毎に制御信号をデータ信号とは別の帯域に割当ている.このため, MIMO で利用する LEO 衛星数が増えると, 制御信号用帯域が全使用帯域に占める割合が増加し伝送容量が低下する.この伝送容量低下を防ぐことを目的に,本稿では,制御信号も重畳させる LEO-MIMO 方式を提案する.こうすることで制御信号用帯域を削減し データ信号の広帯域化が図れ,伝送容量の低下を防ぐことが期待できる.一方で,重畳された制御信号からドップラー周波数を推定がする必要があるが,従来手法では推定に必要なプリアンブル長が多大になり, フレーム効率の低下を招くことが問題となる. そこで本研究では,重畳制御信号から機械学習により各制御信号の検出を行うことを提案する. 衛星のようなチャネルモデルや通信状況が地上に比べてシンプルな環境では, ある程度受信パターンが制限されてくるため,機械学習によるブラインド推定でも検出できる可能性がある. 本稿では,それぞれ異なるドップラー周波数が発生する 2 衛星の重畳信号の受信波形情報から,機械学習による 2 波 LEO-MIMO 制御信号の検出できることを示す.

• Maximum Likelihood Decoding Based on Pseudo-Captured Image Templates for Image Sensor Communication

  • S. Arai, H. Matsushita, Y. Ohira, T. Yendo, D. He, T. Yamazato
  • NOLTA, IEICE, vol.10, no.2, pp.173-189
  • 2019年4月
  • https://doi.org/10.1587/nolta.https://doi.org/10.173
  • This paper focuses on an image sensor communication system that uses an LED as the transmitter and a high-speed image sensor (camera) as the receiver. Communication in this scheme depends on the quality of images transmitted from the LED to the sensor. If the image becomes unfocused on the way to the receiver, the LED luminance that make up the signal cannot be detected, so the receiver cannot demodulate the signal data. To overcome this problem, this study proposes a novel demodulation scheme to recover data from a degraded image, based on a maximum likelihood decoding (MLD) algorithm. The proposed method creates template images that imitate all possible blinking patterns produced by the LED transmitter, and then calculates the Euclidean distances between pixels in the captured image and the pseudo images for all possible blinking patterns. Finally, the algorithm chooses the image template with the smallest Euclidian distance from the received signal as the recovered data. Though an exhaustive set of image templates must be prepared for the proposed MLD, the number of templates depends on the number of LEDs on the transmitter. Thus, the computational complexity of this method increases as the number of transmitter LEDs increases. To reduce the computational complexity of the proposed MLD algorithm, the binary differential evolution (BDE) algorithm is used, which is a swarm intelligence technique. Computer simulations are used to evaluate the BDE algorithm's usefulness for reducing computational complexity and improving the BER of the communication system.

• An LED Transmitter Detection using Linear SVM and CNN for ITS Image Sensor Communication

  • M. Hori, M. Kinoshita, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, K. Kamakura, T. Yendo, S. Arai
  • 3rd International Conference and Exhibition on Visible Light Communications (ICELVC), Seoul, Korea
  • 2019年3月
  • Image sensor communication (ISC) is a type of visible light communications (VLC) that has high affinity with the field of intelligent transport systems (ITSs). In an ISC, accurate detection of the transmitter from a captured image is critical, because the receiver uses pixels that sense VLC signal for data reception. The purpose of this study is to reduce the false-positive and the false-negative probabilities of the transmitter. To achieve this goal, we propose a novel LED transmitter detection method composed of two stages: the candidate extraction stage by a linear support vector machine (SVM) and the classification stage by a convolutional neural network (CNN). Then, we show that the proposed method is robust to vehicle vibration and other noises such as non-transmitter LED compared to the conventional method.

• 非線形素子並列化による確率共鳴受信機の性能改善

  • 田所幸浩，田中裕也，中島康雄，山里敬也，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 総合大会, N-1-28, p.276, 東京
  • 2019年3月

• 45kHz超音波センサアレイシステムの構築と障害物位置推定手法の実験的評価

  • 西尾太斗，辻井明日香，笠島崇，羽多野裕之，山里敬也
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-4-13, p.42, 東京
  • 2019年3月
  • 自動運転技術の発展に伴い，車両周辺における障害物検出の必要性が増している．超音波センサは安価で簡易的であり，障害物検出に有用なセンサである．しかし，超音波センサは検出距離が短いという欠点を持つ．本稿では，超音波センサをアレイ化することで検出距離を伸長し，近距離・広範囲に存在する複数障害物の位置を推定する超音波センサアレイシステムについて述べる．また，試作機を作製し，静止環境における位置推定の実験を行った．実験では検出距離の伸長と複数障害物の位置推定が可能であることを確認した．

• 雑音と 1 ビットアナログ - ディジタル変換器を用いた信号強度の異なる DS-CDMA 信号の復調

  • 中島康雄，山里敬也，荒井伸太郎，田中宏哉， 田所幸浩，
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-8-13, p.145, 東京
  • 2019年3月
  • 稿では,分解能が 1 ビットのアナログ - ディジタル変換器 (1bit ADC) と雑音を組み合わせることによる直接拡散符号分割多元接続 (Direct Spread-Code Divi-sion Multiple Access,DS-CDMA) 信号の復調手法を提案する.受信機に 1bit ADC を用いることで,受信機の簡易化・低コスト化が期待できる.しかし, 1bit ADCを用いる場合,量子化の影響によって,信号強度差のある複数の DS-CDMA 信号を同時に受信した場合に,信号強度の小さい信号を正しく復調することはできない.提案手法では,雑音が加わることによって量子化の影響を軽減される確率共鳴現象を復調に利用することで,信号強度が小さい信号に対しても復調が可能になる.

• 深層学習を用いた2波LEO-MIMO制御信号のドップラー周波数推定

  • 桶間 椋,五藤 大介,山里 敬也,柴山 大樹,山下 史洋
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-3-19, p.209, 東京
  • 2019年3月
  • 本稿では,複数の低軌道(LEO)衛星を用いたMIMO通信(LEO-MIMO方式)において,伝送容量向上の為に衛星間の全信号を重畳させ,端末では深層学習によるドップラー周波数推定を行う手法を提案する.衛星の様なチャネルモデルや通信状況が地上に比べてシンプルな環境では,ある程度受信パターンが制限されるため,機械学習によるブラインド推定で検出できる可能性がある.本稿ではそれぞれ異なるドップラー周波数が発生する2衛星の重畳信号の受信波形情報から,深層学習によるドップラー周波数推定を行うことを検討する.

• 複数低軌道(LEO)衛星を用いたMIMO伝送による大容量化の検討

  • 五藤大介，山下史洋，柴山大樹，桶間椋，山里敬也
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-3-20, p.210, 東京
  • 2019年3月

• 高速二眼カメラによる画素選択/最大比合成受信を適用した可視光通信性能の評価実験

  • 木下雅之，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J102-B, no.2, pp.90-97
  • 2019年2月
  • https://doi.org/10.14923/transcomj.2018GTP0003
  • 視界補助や物体検知といった用途で普及の進む車載イメージセンサはLEDと組み合わせることで可視光通信の受信機として併用することが可能である．イメージセンサを用いた可視光通信では，送信信号を画像処理によって空間的に分離し復調するため，太陽光や街灯などの雑音源が多数存在する屋外移動体環境，とりわけ高度道路交通システムへの応用が期待される．従来研究では，単眼高速度カメラを受信機に用いることが想定されてきたが，本論文では新たに高速度カメラを2台用いた高速二眼カメラを受信機に採用することを提案する．高速二眼カメラでは，距離情報の取得が可能となるだけでなく，ステレオ画像を有効活用することで可視光通信性能の向上が期待できる．本論文では，高速二眼カメラの受信手法として，画素選択受信及び最大比合成受信を提案し、可視光通信性能の向上を目指す．提案手法は静止環境及び走行環境における実験により，従来の単眼高速度カメラによる受信手法と通信性能の比較評価を行い，その有効性を示す．

• 文献検索ツール

  • 山里敬也、西野文人、加藤直人、千村保文
  • 映像情報メディア学会誌, vol.73, no.1, pp.96-99
  • 2019年1月
  • 研究開発において先行研究例の調査のために学術文献の調査は欠かせない。そこで、世界中の学会や企業において学術文献に関するデータベースが整備されている。しかし、その目的や登録されているデータや登録形式はさまざまであり、文献検索の目的によって使い分ける必要がある。本稿では、主な学術文献データベースを紹介し、学術文献データの検索を取り巻く環境は Linked Data, LOD なののキーワードと文献管理ツールについて解説する。

• Enhancing a BPSK receiver by employing a practical parallel network with Stochastic resonance

  • Y. Tadokoro, H. Tanaka, Y. Nakashima, T. Yamazato, S. Arai
  • NOLTA, IEICE, vol. E10-N, no. 1, pp. 106-114, 2019.
  • 2019年1月
  • https://doi.org/10.1587/nolta.10.106
  • Stochastic resonance (SR) is a noise-enhancement phenomenon that enables the detection of sub-threshold signals by adding noise and using nonlinear systems. This paper explores the applicability of SR in a BPSK receiver with sub-threshold signals. Although received signals are amplified as a result of the nonlinear behavior of the receiver, they are somewhat distorted. This results in the lower performance of SR receivers in comparison with linear receivers. Employing a parallel network of SR systems is expected to solve this problem. The present theoretical analysis demonstrates that in a certain noise intensity range, the output of the network can fully describe an input sub-threshold signal, and hence, the performance close to that of the linear receivers can be obtained. The effectiveness of the SR receiver was also demonstrated through a numerical example of the bit error rate (BER). However, achieving good BER performance requires an infinite number of arrayed SR systems, which is not realistic in practical systems. A design framework for an SR network with a finite number of elements and an appropriate noise intensity that can realize BER performance close to that in linear systems is also provided.

• LEO-MIMO Satellite Systems for High Capacity Transmission

  • D. Goto, H. Shibayama, F. Yamashita, T. Yamazato
  • IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), Abu Dhabi
  • 2018年12月
  • https://doi.org/10.1109/GLOCOM.2018.8647694

• Performance Evaluation of Precoded Pulse Width Modulation for Image Sensor Communication

  • S. Kamegawa, M. Kinoshita, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, K. Kamakura, T. Yendo, S. Arai
  • IEEE GLOBECOM Workshop on Optical Wireless Communications, Abu Dhabi, UAE
  • 2018年12月
  • https://doi.org/10.1109/GLOCOMW.2018.8644347
  • Light-emitting diodes (LEDs) can add visible light communication (VLC) by high-speed blinking to their original lighting function. VLC using image sensors as receivers is referred to as image sensor communication (ISC). ISC eliminates noise and interference and enables multiple and simultaneous communication; hence it is suitable for outdoor mobile environments such as intelligent transport systems (ITSs). On the other hand, since the communication rate depends on the frame rate, it is difficult to increase. Therefore, the purpose of this study is to increase the communication rate by multilevel pulse width modulation (PWM). When the modulation level is increased, demodulation becomes difficult due to the bit per pixel (bpp) limitation of the image sensor. First, in order to perform efficient luminance extraction in limited bpp, we compare the maximum luminance extraction and the average luminance extraction. Then, we propose improving the nonlinearity between the transmitter and receiver, which is a problem in average luminance extraction suitable for a mobile environment, by applying precoded PWM. Finally, we evaluate effectiveness of precoded PWM experimentally.

• Noise-aided Demodulation with One-bit ADC for Quadrature Amplitude Modulated Signals

  • Y. Nakashima, T. Yamazato, S. Arai, H. Tanaka, Y. Tadokoro
  • IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), Abu Dhabi, UAE
  • 2018年12月
  • https://doi.org/10.1109/GLOCOM.2018.8648114
  • This paper proposes a new demodulation method using a one-bit analog-to-digital converter (ADC). With one bit resolution, a signal having a multilevel signal, such as a quadrature amplitude modulated (QAM) signal, is largely degraded by nonlinearity. To demodulate the signals, a high-resolution ADC is used to receive the signals with high linearity. This study sets out to demodulate the QAM signals using a one-bit ADC, whose resolution is the lowest (one-bit) and possesses outputs of binary (nonlinear) values. We propose to solve the issue by focusing on the statistical characteristics of the output signals of the one-bit ADC combined with noise. The proposed demodulation method is based on maximum a posteriori (MAP) criterion. The theoretical analysis presented illustrates that reliable demodulation is possible even with the one-bit ADC, provided the output probability of the ADC corresponds to each transmitted symbol is known.

• DMDプロジェクタを用いたITS可視光通信の送信パターンの基礎検討

  • 有末知矢，木下雅之，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会技術研究報告, WBS2018-70, pp.237-241, 宮古島
  • 2018年12月
  • 本稿では，イメージセンサを受信機に用いる可視光通信の高度道路交通システム(ITS)への応用(ITS可視光通信)について検討する．とりわけ可視光通信送信機について検討する．これまで，可視光通信の送信機としてはLEDアレイが想定されていた．LEDアレイは空間並列伝送による高速化ができるが，送信パターンの分割数や形状の設計の自由度が低く，また変更が困難である．そこで，本稿ではLEDアレイに比べ送信パターンの分割数や形状の設計，変更が容易である DMD プロジェクタを送信機に用いた通信システムを提案する．DMDプロジェクタを用いた送信機は車両のヘッドライトや街路灯，道路標識の投光器として使用が可能であり，道路や標識に送信パターンを投映し通信を行うことを想定する．このDMDプロジェクタとイメージセンサを用いた通信システムのプロトタイプを作成し，実機を用いて送信パターンの基礎検討を行った．

• 学習履歴分析とAI化の可能性

  • 山里敬也、武田浩一
  • 大学ICT推進協議会2018年次大会、[WG2] 産学協働による教育関連IT技術の活用事例報告, 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • 2018年11月
  • 本稿では、医療分野で用いられている「医療パスウェイ」を教育分野に応用することを提案する。具体的には「学習パスウェイ」を考え、学習履歴ビックデータの蓄積と学習パスウェイ分析により教育効果を高める手法について述べる。

• 干渉波を利用した確率共鳴受信機による微弱信号検出 ～ PSK変調方式を用いた場合の特性評価 ～

  • 平岡真太郎，山里敬也，荒井伸太郎，田所幸浩，田中宏哉
  • 電子情報通信学会技術研究報告, RCS2018-179, pp.7-12, 那覇
  • 2018年11月
  • 確率共鳴は, 適切な強度の雑音を加えることでシステムの性能が向上する非線形現象である, 先行研究において, 確率共鳴現象を応用した受信機（確率共鳴受信機）は受信感度以下の微弱な信号の検出を可能にすることが示されている. 本稿では, 雑音として干渉波を利用した確率共鳴受信機の動作を把握するために, PSK変調された信号の受信特性を, 理論解析と計算機シミュレーションにより評価する. その結果, BER特性はSIRと信号対閾値比により決定されることを明らかにした. 本稿で得られた結果は, 干渉波を利用した確率共鳴受信機の明確な設計指針であり, 有効性が高いと考える.

• ［奨励講演］ITSイメージセンサ通信における画像上の送信機位置に影響を与える車両振動のモデル化

  • 木下雅之，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会技術研究報告, WBS2018-26, pp.47-52, 広島
  • 2018年10月
  • 本稿では，イメージセンサを受信機に用いる可視光通信（イメージセンサ通信）の高度道路交通システム(ITS)への応用について検討する．イメージセンサ通信では撮影画像から送信機を検出し，送信信号を復調することで受信が行われる．しかしながら，ITSイメージセンサ通信では，車輌の移動に伴って，イメージセンサ上での送信機の位置も移動することから，ロバストな通信を行うためには送信機の検出・追跡が重要となる．この様な車輌の移動・振動によって生じる画像上での送信機の移動はイメージセンサ通信路を変動させるため，考慮しなければならない．先行研究では画像上での送信機の振る舞いに注目した通信路をモデル化したが，車輌振動に関る詳細なパラメータについては考慮されていない．本稿ではITSイメージセンサ通信において通信路変動の要因となる車輌振動についてモデル化を行い，そのパラメータを車輌振動測定の結果に基づいて推定する．

• Noise-aided demodulation with one-bit comparator for multilevel pulse-amplitude-modulated signals

  • Y. Nakashima, T. Yamazato, S. Arai, H. Tanaka, Y. Tadokoro
  • IEEE Wireless Communications Letters, vol.7, no.5, pp.848-851
  • 2018年10月
  • https://doi.org/10.1109/LWC.2018.283168328646
  • This paper proposes a demodulation method using a one-bit comparator for signals processed by multilevel pulse amplitude modulation (PAM). The proposed method is simple and provides an alternative to using an analog-to-digital converter to describe multilevel input signals. Because of the noise present in the transmitted multilevel PAM signal, the two-level output of the one-bit comparator shows different statistical behavior for each level of the signal. Thus, it is possible to detect the signal level, or perform symbol decision, based on the maximum likelihood (ML) criterion. The present theoretical analysis reveals that reliable demodulation is possible even with a one-bit comparator if the probability mass function of the two-level outputs of each received symbol plus intentionally added noise is known.

• ［ポスター講演］非同期情報交換が複数機器無線フィードバック制御の品質に与える影響の実験的評価

  • 山口未来，小林健太郎，岡田啓，片山正昭
  • 革新的無線通信技術に関する横断型研究会(MIKA), no.4-14, 伊東
  • 2018年9月
  • 本研究ではRobot Operating System(ROS)を用いた複数機器無線フィードバック制御を扱う．複数の移動ロボットとカメラ，コントローラによる実験系を構築し,ROSの非同期情報交換により生じる通信の混雑が制御品質に与える影響の評価を行った.またその影響を低減するための情報交換タイミングの調整を行った.実験により複数の制御対象を目標経路に追従させるフィードバック制御を行い,情報交換に要する時間・経路への追従性の観点で通信の混雑の影響を明らかにした.そして, 情報交換タイミングの調整によって制御品質が向上していることを示した.

• 1bit アナログ-ディジタル変換器と雑音によるOFDM信号の復調

  • 中島康雄，山里敬也，荒井伸太郎，田中宏哉，田所幸浩
  • 電子情報通信学会 通信ソサイエティ大会, B-8-30, p.136, 金沢
  • 2018年9月
  • 従来の工学において雑音が性能劣化の原因として扱われていた一方で，生物は雑音があることで性能が向上す る現象 (確率共鳴) を利用し，効率的な信号処理を行っ ている.このような，雑音を除去するのではなく利用する現象の工学応用が現在注目を集めている. 通信分野への応用として，これまでには 1bit アナロ グ-ディジタル変換器 (1bit ADC) による M-ary PAM信号及び QAM 信号の復調を検討してきた.これらの 信号は振幅が変動するため，振幅量子化の影響を受けることで復調の際に誤りが発生する.しかし，雑音を加え ることによる，入力振幅を出力確率へと変換する原理を 用いることによって正しく復調することが可能である. 本研究では，1bit ADC による OFDM(直交周波数分割多重) 信号の復調について検討する.OFDM 信号は 複数のサブキャリアを用いた多重により，多重前に振幅 が多値でなくとも送信信号振幅が激しく変動する.そ のため，振幅が量子化の影響を受ける場合に誤りが生じ る.本稿では，1bit ADC に雑音を加える手法によって， OFDM 信号が正しく復調可能であることを示す.

• LEO-MIMOシステムにおけるシングルキャリア同期・チャネル推定特性検証

  • 五藤大介，柴山大樹，山下史洋，山里敬也
  • 電子情報通信学会 通信ソサイエティ大会, B-3-2, p.196, 金沢
  • 2018年9月

• Detectability enhancement using interference signals in wireless communication systems

  • S. Hiraoka, Y. Nakashima, T. Yamazato, S. Arai, Y. Tadokoro, H. Tanaka
  • International Symposium on Nonlinear Theory and its Application (NOLTA), pp. 705-708, Tarragona, Spain
  • 2018年9月
  • We present a numerical study of an interference-aided detection of a weak (subthreshold) signal in a polarization diversity. We show that the nonlinear signal processing dramatically improves the detectability of the weak signal, supported by an interference signal generated by an appropriate beam control of the antenna arrays. The method takes advantage of subthreshold signal detection by the Stochastic resonance. To postulate a performance of the interference-aided detection, we numerically evaluate the channel capacity provided by the proposed diversity reception on a fading model. Through the numerical analysis, we find that the channel capacity depends on the threshold level of the detector and also the beam pattern determined by the diversity weights in the antenna arrays.

• Interference-Aided Detection of Subthreshold Signal Using Beam Control in Polarization Diversity Reception

  • S. Hiraoka, Y. Nakashima, T. Yamazato, S. Arai, Y. Tadokoro, H. Tanaka
  • IEEE Communications Letters, vol.22, no.9, pp.1926-1929
  • 2018年9月
  • https://doi.org/10.1109/LCOMM.2018.285158328616
  • The present letter discusses a detectability enhancement induced by co-channel interference signals in the polarization diversity reception. The challenge is the detection of weak (subthreshold) signals, the level of which is less than the detection limit of radio receivers. To understand the theory underlying the mechanism in the presented diversity scheme, we introduce an analytic model of a dual polarized antenna array in the fading channel. In addition, the channel capacity in a binary data transmission is derived. As a result, we reveal that the interference-aided diversity reception enables us to detect signals even below the detection limit of the receiver. Moreover, the appropriate source code is needed to achieve the channel capacity because the transmission channel is asymmetric in the present reception scheme.

• Image Sensor Communications for Automotive

  • T. Yamazato
  • Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS), Toyama International Conference Center, Toyama, Japan
  • 2018年8月
  • This article introduces image sensor communications (ISC), a subset of visible light communication (VLC), that use high-speed image sensor and its application to automotive. Li-Fi (light fidelity) and OCC (optical camera communication) or also know as CamCom are also VLC family. Li-Fi is a high-speed wireless system and is currently in the process of being standardized in IEEE 802.11. The OCC uses an ordinary camera, e.g. a smartphone camera, as a receiver while ISC uses a high-speed image sensor as a reception device. The principal component of a camera, an image sensor, is used for both ISC and OCC. The main difference is that ISC focuses on a high-speed image sensor while OCC concentrates on low-cost consumer applications using smartphones and similar contemporary devices. For automotive usage, a high-speed image sensor is the best choice for the VLC receiver because the image sensor has a spatial separation of noise and target source. The VLC family uses LED as the transmitter and LED light sources are everywhere on streets: in signs, traffic lights, street lights, and other stationary objects. So if we can send IDs or exact location data (latitude and longitude) by way of VLC from those LEDs, then they can be used as anchor nodes placed on roads, sidewalks, or landmarks. Those anchor nodes help autonomous cars and connected vehicle for robust navigation with centimeter accuracy. The image sensor is the suitable detection device as it can be used for both positioning and VLC data detection. The author has been working on ISC for automotive applications. In this article, some of the author research, as well as his findings, are introduced.

• Overview of image-sensor communication

  • T. Yamazato
  • Visible Light Communications Workshop, Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR), Hong Kong Convention and Exhibition Centre, Hong Kong
  • 2018年7月
  • Back in 1998, Prof. Masao Nakagawa invented the concept of visible light communications (VLC) that adopts light emitting diodes (LEDs) as a transmitter. Twenty years of research progress make VLC attractive not only to researchers but also to practitioners. We are about to see blooms of VLC products. Image-sensor communication (ISC) is a form of VLC that uses image-sensor as a reception device. A particular advantage of ISC is an ability to spatially separate light sources. We can use ISC in the outdoor mobile environment. In this presentation, I will review ISC, its application, and future perspective. Some results from the author vis-a-vis ISC and its application to the automobile are also introduced.

• 時間勾配を特徴量とした機械学習による可視光通信送信機検出

  • 堀将大，木下雅之，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，鎌倉浩嗣，圓道知博，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ASN2018-30, pp.85-90, 函館
  • 2018年7月
  • イメージセンサ可視光通信を高度道路交通システム（ITS）で利用することに着目する．この通信では，送信機としてLEDアレイ，受信機として高速イメージセンサを想定する．通信を達成するためには，高速イメージセンサで撮影した動画像中の送信機を検出することが不可欠である．先行研究では送信機は高い時間勾配と低い空間勾配を持つことを示し，これらの特徴量を用いた送信機検出手法を提案した．本稿では，時間勾配，空間勾配の大きさに加え，時間勾配の周期性に着目し，周波数成分を特徴量とする．それらの特徴量を機械学習した送信機検出手法を提案する．

• イメージセンサ可視光通信へのプリコーディングの導入と静止環境における性能評価

  • 亀川智史，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ASN2018-16, pp.1-6, 函館
  • 2018年7月
  • イメージセンサ可視光通信は，情報源を空間的に分離できることから，複数情報源との同時通信や，太陽光などの外乱の除去が可能であるため，ITS (Intelligent Transportation System) のような屋外・移動環境における利用に期待ができる．本研究では，送信信号の変調方式として PWM (Pulse Width Modulation) を採用する．変調多値数を増加させることで，高速化を行うことができるが，画像処理による復調が困難になり通信品質が低下する．そこで，本稿ではまず受信画像中の LED の輝度値を抽出する 2 つの手法について検討を行い，送受信間に生じる非線形性に対応するためのプリコード PWM 波形を提案する．静止環境における実験により，従来の PWM 波形との通信性能の比較評価を行い，その有効性を示す．

• Image Sensor Communications for future ITS

  • T. Yamazato
  • 2018 Advanced Photonics Conference, スイス・チューリッヒ工科大学
  • 2018年7月
  • This article overviews image sensor communication (ISC), a subset of visible light communication (VLC) system that uses a high-speed image sensor as a reception device. Owing to a massive number of pixels and spatial separation of multiple light souces, ISC can be used in an outdoor mobile environment, suitable for automotive applications. The paper also introduces some results from the authors’ work on ISC and its application to vehicle-to-everything (V2X) communication.

• 700MHz帯高度道路交通システムで収集したデータによる緊急車両の走行状況の分析 -名古屋市昭和消防署八事出張所の緊急車両の位置，車速データによる分析-

  • 三谷拓矢，山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, SR2018-5, pp.29-34, 東京ビックサイト
  • 2018年5月
  • 緊急車両の病院収容所要時間が年々延伸傾向にあることが問題となっている．ここでの病院収容所要時間とは救急隊が119番通報を受けてから患者を病院に収容するまでの時間である．病院収容所要時間の半分以上を占める走行時間について分析するために，緊急車両の走行状況を明らかにする必要がある．緊急車両の走行状況を分析できるデータとして，700MHz帯高度道路交通システムが挙げられる．本研究では，700MHz帯高度道路交通システムで収集したデータにより緊急車両の走行状況の分析を行う．具体的には昭和消防署八事出張所の緊急車両の位置，車速データを分析し平均通信時間，車速ヒストグラム，車速ヒートマップによる走行時間のボトルネックについて検討する．

• 高速二眼カメラを用いた ITS 可視光通信のための 最大比合成による通信性能改善手法

  • 木下雅之，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-9-8, p.95, 東京
  • 2018年3月
  • 本稿では LED 光源を送信機,高速イメージセンサを受信機に想定した ITS( 高度道路交通システム ) イメージセンサ可視光通信を扱う.従来のイメージセンサ可視光通信では受信機に単眼カメラを用いていたが, 本稿では高速二眼カメラを用いる受信機構成を提案し, 左右の撮影画像から得られるダイバーシティを利用した通信性能の改善手法について検討する.

• 1bit アナログ-ディジタル変換器による16QAM信号の復調原理

  • 中島康雄，平岡真太郎，山里敬也，荒井伸太郎，田中宏哉， 田所幸浩，
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-8-25, p.166, 東京
  • 2018年3月
  • 無線周波数 (RF) の信号を直接アナログ - ディジタル変換器 (ADC) を用いてサンプリング (RF サンプリング )し,ディジタル信号処理によって周波数変換等の復調処理を行う手法は,動的な使用帯域の変更が可能であり,高い柔軟性を持つ.しかし,この手法には,高周波数になるほど, ADC に求められる性能条件がシビアになり適用が難しいという課題がある.具体的には, RF 信号に対して周波数変換を行うにはキャリア周波数に対して8 倍以上のサンプリングレートが ADC に要求される.しかし ADC は分解能とサンプリングレートにトレードオフ関係を持つため,高周波信号に対して十分な分解能を確保することは難しい.よって高周波数かつ, 16QAMのような復調に高い分解能を要求する信号に対しては,RF サンプリングによる復調を適用することは難しい.そこで,本研究では,高周波数の 16QAM 信号を RFサンプリングを用いて復調することを目的とし,分解能を最小 (1bit) とすることで高サンプリングレートが実現可能な 1bit ADC の適用を考える.本稿では,雑音を利用した多値振幅信号の復調を組み合わせることで,1bitADC でも 16QAM 信号を復調できる手法について,その原理を説明する.

• ITSのためのイメージセンサ通信

  • 山里敬也
  • 電子情報通信学会 総合大会, CI-2-5, pp.SS-17 - SS-18, 東京
  • 2018年3月
  • 人の目には分からないほどLED（light emitting diode）を高速に点滅（変調）させることで情報伝送を行う可視光通信（Visible Light Communications: VLC）は，LEDを単に照明光源と用いるだけで無く，同時に通信にも用いる「dual-purpose lighting」として，近年，世界中で注目を集めつつある．余談だが，LEDのことを可視光通信にかけて「light emitting data」と呼ぶ者もいる．図1に可視光通信の動向をまとめる￥cite{yamazato-kaishi-2018}．ここに示すように，既にいくつかの可視光通信の標準化もできていて，これまでの研究開発の段階から製品化の段階に入りつつある．一方で，その多くは屋内用途であり屋外，ましてや移動体向けの検討は少ない．本稿では，可視光通信の動向を紹介すると共に，筆者が検討しているイメージセンサ通信およびその高度道路交通システム（Intelligent Transport System：ITS）への応用について紹介する．

• Performance Enhancement for Image Sensor Communication in an Intelligent Transport System Using a High-speed Stereo Camera

  • M. Kinoshita, T. Yamazato, H, Okada, T. Fujii, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura
  • International Conference and Exhibition on Visible Light Communications (ICEVLC), Yokohama, Japan
  • 2018年3月
  • In this paper, we propose using a high-speed stereo camera as the image sensor communication (ISC) receiver of an intelligent transport system (ITS). The stereo camera is used for front recognition of the vehicle, making it possible to estimate distances and enabling an integrative system that comprises vehicle front recognition and communication. Furthermore, several stereo images from slightly different views can be obtained at the same time, which provides diversity. Thus the proposed method enhances communication performance owing to the stereo diversity. We also provide experimental results obtained using the high-speed stereo camera and compare them with that of a conventional single high-speed camera. The proposed method improves the bit error rate (BER) performance with respect to the conventional method.

• High-speed image processing of VLC signals for automotive applications

  • Takaya Yamazato
  • International Conference on Optical Wireless Communications, Beijing, China
  • 2018年3月

• Technical Issues on IEEE 802.15.7m Image Sensor Communication Standardization

  • T. Nguyen, A. Islam, T. Yamazato, Y. M. Jang
  • IEEE Communications Magazine, vol. 56, no. 2, pp. 213-218
  • 2018年2月
  • https://doi.org/10.1109/MCOM.2018.1700134
  • This tutorial article presents an outline of image sensor communication (ISC) technologies realized by light sources and cameras. It discusses the revision of the IEEE 802.15.7-2011 standard, namely, the IEEE 802.15.7m Optical Wireless Communications Task Group, which has significantly influenced the development of the ISC technology. It also reviews the ISC technical proposals of the task group and compares them with related works. The essential technical considerations of the ISC specifications are presented, and the future directions of research and development are discussed.

• [招待講演] 確率共鳴現象の通信への応用

  • 山里敬也，田所幸浩，田中宏哉，荒井伸太郎，中島康雄，平岡真太郎，田中裕也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, RCS2017-297, pp.167-174, サンポートホール高松
  • 2018年1月
  • 確率共鳴 (Stochastic Resonance: SR) とは，系の雑音強度の増大に対して系の応答が向上する非線形現象のことである．従来，雑音は工学的には邪魔なものとしてフィルタ処理等を駆使して積極的に取り除かれてきた．しかし，確率共鳴では異なるアプローチをとる．すなわち，雑音を積極的に利用することで，系の応答を改善する．例えば，生態系は雑音を巧く信号処理に活かすことで，雑音に埋もれた微弱な信号であっても感知できるしくみを有している．このしくみを通信に応用することができれば，従来の系では感知できないような微弱な信号でさえも受信できるようになると期待される．本講演では，確率共鳴現象とそれの通信への応用について，著者等の研究にも触れつつ，概説を試みる．

• Simplified Vehicle Vibration Modeling for Image Sensor Communication

  • M. Kinoshita, T. Yamazato, H, Okada, T. Fujii, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura
  • IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, vol.E101-A, no.1, pp.176-184
  • 2018年1月
  • https://doi.org/10.1587/transfun.E101.A.176
  • Image sensor communication (ISC), derived from visible light communication (VLC) is an attractive solution for outdoor mobile environments, particularly for intelligent transport systems (ITS). In ITS-ISC, tracking a transmitter in the image plane is critical issue since vehicle vibrations make it difficult to select the correct pixels for data reception. Our goal in this study is to develop a precise tracking method. To accomplish this, vehicle vibration modeling and its parameters estimation, i.e., representative frequencies and their amplitudes for inherent vehicle vibration, and the variance of the Gaussian random process representing road surface irregularity, are required. In this paper, we measured actual vehicle vibration in a driving situation and determined parameters based on the frequency characteristics. Then, we demonstrate that vehicle vibration that induces transmitter displacement in an image plane can be modeled by only Gaussian random processes that represent road surface irregularity when a high frame rate (e.g., 1000 fps) image sensor is used as an ISC receiver. The simplified vehicle vibration model and its parameters are evaluated by numerical analysis and experimental measurement and obtained result shows that the proposed model can reproduce the characteristics of the transmitter displacement sufficiently.

• 可視光通信実用化技術

  • 山里敬也，岡田啓
  • 電子情報通信学会誌, vol.101, no.1, pp.59-65
  • 2018年1月
  • 本稿では，可視光通信の実用化技術とそれを活用した製品について紹介する．まず，可視光通信の動向を示す．次に可視光通信を活用した製品として，アウトスタンディングテクノロジーの照明無線LANシステム，パナソニックの光IDソリューションであるLinkRay，富士通の可視光通信を利用したコンテンツ配信サービスであるFlowSign Light，カシオの色で情報を伝えるピカリコを取り上げ紹介する．また，本稿では，これら製品の背景にあるコア技術である，イメージセンサ通信，可視光ID，光OFDM，ローリングシャッタ方式も紹介する．

• V2X communications with an image sensor

  • Takaya Yamazato
  • Journal of Communications and Information Networks, vol.2, no.4, pp.65-74
  • 2017年12月
  • https://doi.org/10.1007/s41650-017-0044-4
  • This paper introduces infrastructure-to-vehicle and vehicle-to-vehicle communications using VLC. A VLC coupled with a high-speed image sensor is introduced (i.e., image sensor communication). The high-speed image sensors provide eyes for autonomous and connected vehicles. VLC imparts data reception capability to image sensors with necessary functions, which can then be provided to autonomous and connected vehicles. In this paper, some of our research on coupling VLC to high-speed image sensors is introduced, including our key findings: the basics of ISC, a vehicle motion model, and range estimation.

• ITSイメージセンサ可視光通信のためのSVMを用いたLEDアレイ検出手法

  • 堀将大，木下雅之，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，鎌倉浩嗣，圓道知博，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ITS2017-56, pp.251-256, 沖縄
  • 2017年12月
  • 本稿では高度道路交通システム（ITS）のためのイメージセンサ可視光通信に着目する．この通信では送信機として LED アレイを，受信機として高速度カメラを用いる．可視光通信を行うために、高速度カメラで撮影した画像中のLEDアレイ送信機の位置を特定する必要がある．先行研究では LED アレイは高い時間勾配と低い空間勾配を持つことを示し，これらの特徴量を用いたLEDアレイ検出手法を提案した．しかし，その手法では情報源であるLEDアレイ送信機と情報を持たない人工光源を区別することが困難である．また，LEDアレイに比べ非LEDアレイの画素が非常に多いため，データの不均衡性の問題も生じた．そこで，本稿ではより正確なLEDアレイの検出を行うため，k平均法に基づくアンダーサンプリングを行い，それらのデータからSVMで学習したモデルを用いるLEDアレイ検出手法を提案する．

• Overview of visible light communications with emphasis on image sensor communications

  • Takaya Yamazato
  • Asia-Pacific Conference on Communications (APCC), Perth, WA, Australia
  • 2017年12月
  • https://doi.org/10.23919/APCC.2017.8304093
  • The concept of visible light communications (VLC) originates from an Asian professor and adopts light emitting diodes (LEDs) as a transmitter. Three Asian born Nobel Prize winners developed blue LEDs, key devices that produce white lighting. Consequently, VLC and its other forms can be considered as an Asian born wireless technology. This paper overviews VLC with emphasis on image sensor communication (ISC) that uses an image sensor as a reception device for VLC signals. Some results from the author vis-a-vis ISC and its application to automobile are also introduced.

• A Stochastic Resonance Receiver for 4-PAM Signals

  • Y. Nakashima, T. Yamazato, Y. Tadokoro, S. Arai
  • International Symposium on Nonlinear Theory and its Application (NOLTA), pp.291-294, Cancun, Mexico
  • 2017年12月
  • Stochastic Resonance (SR) is considered as a noise enhanced phenomenon, that a response of a nonlinear system is improved by noise. In previous studies, an application of SR for wireless communication has been discussed and an SR receiver, the receiver that demodulate a received signal by SR, was proposed. However, these studies have used a basic modulation signal and have not focused on a signal that transmit information by multi-level amplitude. In this paper, we consider an SR receiver for 4-pulse amplitude modulation (4-PAM) signals. By applying SR, it can demodulate 4-PAM signals by a 1-bit resolution device. We show the system model of the receiver, evaluate its performance by simulation, and show its availability.

• N-Stream Superimposed System with m-Point DFT for Image-Sensor-Based Visible Light Communication

  • S. Kibe, K. Kamakura, T. Yamazato
  • IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), pp. 1-6, Singapore, Singapore
  • 2017年12月
  • https://doi.org/10.1109/GLOCOM.2017.8254784
  • This paper proposes an N-stream superimposed system for image-sensor-based visible light communications (ISbased VLC). Based on the principle of m-point discrete Fourier transform (DFT), a phase shift keying (PSK) signal is transmitted over m consecutive time slots mT, where T is a slot duration. In practice, the symbol rate of this paper is R/(m + 1) because a guard slot is inserted every m slots. In the superimposed system, N data streams where the symbol rate of the nth data stream, n = {1, 2, . . . , N}, is 1/(m + 1)n-1 times the symbol rate of the first data stream are combined to form a pulse-width modulated (PWM) wave with a period time T. An IS receiver with a camera operating at a frame rate of R/(m + 1)n-1 fps demodulates data streams whose symbol rate is R/m + 1)n symbol/s or lower. Our experimental results validate that from a superimposed PWM wave of 500-symbol/s and 125-symbol/s data streams, a 2000-fps camera receiver demodulates both of the two data streams and the 500-fps camera receiver does the 125-symbol/s data stream successfully, without shortening individual error-free transmission ranges, compared with non-superimposed systems in which 500-symbol/s and 125-symbol/s data streams are independently transmitted by different light emitting diode (LED) transmitters and received by 2000-fps and 500-fps camera receivers, respectively.

• m点DFTを用いたN情報系列重畳イメージセンサ型可視光通信システム

  • 木部修斗，鎌倉浩嗣，山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, CS2017-58, pp.21-2, 阿蘇
  • 2017年11月

• The Uplink Visible Light Communication Beacon System for Universal Traffic Management

  • T. Yamazato, N. Kawagita, H. Okada, T. Fujii, T. Yendo, S. Arai, K. Kamakura
  • IEEE Access, vol.5, pp.22282-22290
  • 2017年10月
  • https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2759179
  • This paper presents a feasibility study of the uplink visible light communication (VLC) beacon system for the universal traffic management system (UTMS). The UTMS is a traffic management system beneath the National Police Agency of Japan. Currently, 55 000 UTMS infrared beacon systems have been installed, and they provide expressway and ordinary road information to cars. However, the data rate is 1 Mbps, and a faster data rate is necessary to support automotive and smart mobility devices. In this paper, we propose an uplink V2I system for the UTMS. The system is designed to match the current beacon system as closely as possible, so that the system can easily be replaced and still provide sufficient bandwidth for future automotive and smart mobility devices. We adopt a photo diode (PD) as the VLC receiver and a commercially available off-the-shelf LED headlight as a transmitter. Unfortunately, the bandwidth of such an LED is usually small, so we consider applying a bit-loading algorithm to direct-current-biased optical orthogonal frequency division multiplexing. To reduce strong background noise, such as from the sun, we narrow down the field-of-view by applying a lens to the PD, which forms a tiny communication area, smaller than the current infrared beacon system. We then consider multiple PDs with the lens to create a similar communication area as the infrared beacon system. As a result, we achieve 3.1-Mbps throughput.

• Modulation and coding for image sensor communication

  • K. Kamakura, T. Yamazato
  • IEEE Photonics Conference (IPC), pp.235-236, Orlando, FL, USA
  • 2017年10月
  • https://doi.org/10.1109/IPCon.2017.8116086
  • Most practical visible light communication (VLC) systems being currently deployed with image sensor receivers use intensity modulation and direct detection scheme for outdoor and indoor applications. A number of modulation and coding techniques that are used for image sensor-based VLC systems are presented.

• ITSイメージセンサ通信における高速二眼カメラを用いた通信性能改善手法

  • 木下雅之，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会ソサイエティ大会, A-9-7, p.92, 東京
  • 2017年9月
  • 本稿では LED 光源を送信機,高速イメージセンサを受信機に想定した ITS( 高度道路交通システム ) イメージセンサ通信を扱う.従来のイメージセンサ通信では受信機に単眼カメラを用いていたが,本稿では高速二眼カメラを用いる受信機構成を提案する.高速二眼カメラでは左右のカメラで見え方が異なり,この違いを利用することで通信性能の改善を図る.

• アダプティブアレイアンテナによる雑音制御を用いた確率共鳴受信機の検討

  • 平岡真太郎，中島康雄，山里敬也，荒井伸太郎，田所幸浩，田中宏哉
  • 電子情報通信学会ソサイエティ大会, N-2-3, p.196, 東京都市大学
  • 2017年9月
  • 確率共鳴(Stochastic Resonance)現象は, 適切な雑音を加える事で応答が向上する現象である. 従来の受信機では検出できない微小信号を検出する手法として, 確率共鳴現象を応用した受信機(確率共鳴受信機)がある. 確率共鳴受信機では, 確率共鳴現象を用いて微小信号を検出するために, 入力する雑音強度を適切に設定する必要がある. これまでには確率共鳴受信機の有効性が示されていたが，適切な雑音を制御する検討は十分にされていなかった. 本稿では, アダプティブアレイアンテナを用いて到来する干渉波を適切に制御し, 確率共鳴受信機に故意に加える雑音として利用ことを提案する. 計算機シミュレーションを行い提案手法の有効性を確認した.

• Effect of a Root-Raised-Cosine Filter on a BPSK Stochastic Resonance Receiver

  • Y. Nakashima, H. Tanaka, T. Yamazato, Y. Tadokoro, S. Arai
  • NOLTA, IEICE, vol.E8-N, no.3, pp.204-214
  • 2017年7月
  • https://doi.org/10.1587/nolta.8.20426846
  • Signal filtering is necessary for wireless communication. However it causes the signal amplitude to fluctuate and affects the performance of stochastic resonance (SR) receivers. In this study, we evaluate the bit error rate (BER) performance of filtered binary phase-shift keying (BPSK) on an SR receiver. The results show that filtering improves the BER performance of the SR receiver because the amplitude fluctuation contributes to improving the SR effect. We also evaluate the effect of the roll-off factor, which determines the bandwidth of the filter and the amplitude fluctuation. The results demonstrate the applicability of the SR receiver to bandlimited BPSK signals.

• ITS イメージセンサ可視光通信の高速化に適する伝送方式の比較

  • 亀川智史,山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会技術研究報告, RCS2017-69, pp.115-120, 石垣商工会館
  • 2017年6月
  • ITS(Intelligent Transport Systems:高度道路交通システム)可視光通信にイメージセンサを用いる場合,イメージセンサの特性から高速化が課題となる.従来の伝送方式は,送信信号の変調にPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)を用いる方式であり,受信側で振幅変調として捉えて通信を行う.これに対して,高速伝送を実現できる伝送方式の候補として,仮想正弦波を用いる方式がある.仮想正弦波方式は,送信信号のパルスの振幅,位置の変調を,受信側で振幅,位相の変調として捉えて通信を行う.しかし,この 2 つの伝送方式の優位性が明らかでないため,本研究では比較実験を行い, ITS イメージセンサ可視光通信の高速化のための伝送方式について検討する.

• [ポスター講演]4PAM信号に対する確率共鳴受信機

  • 中島康雄, 田中裕也, 山里敬也, 田所幸浩, 荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会,NLS-3, 名古屋
  • 2017年6月
  • 確率共鳴系を適用した受信機 ( 確率共鳴受信機 ) によって,微弱信号を通信に利用できる可能性がある.これまではベースバンドで 2 値の信号に対する確率共鳴受信機について検討されていたが ,多値振幅によって情報を伝送する信号に対しての検討は行われていなかった.本稿では,4-PAM信号に対する確率共鳴受信機の構成について検討し,シンボル誤り率によって評価を行った.

• Modeling and Parameter Estimation of Vehicle Vibration Inducing Transmitter Displacement in ITS Image Sensor Communication

  • M. Kinoshita, T. Yamazato, H, Okada, T. Fujii, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura
  • IEEE International Conference on Communications Workshop on Optical Wireless Communications, pp.144-149, Paris, France
  • 2017年5月
  • https://doi.org/10.1109/ICCW.2017.7962648
  • Image sensor communication (ISC), which is derived from visible light communication (VLC), is a novel form of wireless communication that uses an image sensor as a receiver. ISC is an attractive solution for outdoor mobile environments and is particularly wellsuited to intelligent transport systems (ITS). The purpose of this paper is to derive the dominant components of vehicle vibrations and road surface irregularities that induce transmitter displacement in ITS-ICS in paved road scenarios. Such displacements make it difficult for a ISC receiver to select the correct pixels. We measured vehicle vibrations during an actual driving scenario using a sixaxis acceleration sensor installed in a smartphone. Using the results obtained, we performed a frequency analysis of the vehicle vibrations and determined the parameters of vehicle vibrations based on the frequency characteristics. This paper explains that the vehicle vibrations that affect the communication performance can be modeled by solely using Gaussian random processes when a high frame rate (e.g. 1000 fps) image sensor is used as the ISC receiver.

• 車輌振動測定に基づく ITS イメージセンサ通信における 通信路変動のパラメータ推定

  • 木下雅之，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-9-14, p.123, 名古屋
  • 2017年3月
  • 本稿では LED 光源を送信機,高速イメージセンサを受信機に想定した ITS( 高度道路交通システム ) イメージセンサ通信を扱う. ITS イメージセンサ通信では車輌の移動や振動により,画像上での送信機の位置がフレームごとで変動する.こうしたフレーム間での送信機の移動は通信路変動として扱われ,情報を持つ正しいピクセルの選択を困難にし,誤りの原因となる.本稿では,通信路変動の要因となる車輌振動のモデル化とそのパラメータ推定を舗装路及び未舗装路における振動測定の結果を基に行う.

• ITS イメージセンサ通信における互いに非同期な 複数光源からの情報同時受信手法に関する実験系の構築

  • 新井雄大，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-9-15, p.124, 名古屋
  • 2017年3月
  • 本研究では車輌のヘッドランプや信号機,照明,標示などへの普及が増えつつある LED を用いてイメージセンサ通信を行うことにより,次世代 ITS の技術として期待されている車車間・路車間通信を含んだ運転支援システムの実現を目指す.ITS イメージセンサ通信の環境を想定すると,多数の送信機からの信号を同時に受信する必要がある.これらの信号は互いに同期がとれていないので,それぞれの信号の復調のタイミングは異なり,一度に復調する手法は提案されていない.本稿では,この互いに非同期な複数信号の同時受信・復調を行うための実験系を構築した

• イメージセンサ可視光通信の高速化のための伝送方式の初期検討

  • 亀川智史,山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-9-13, p.122, 名古屋
  • 2017年3月
  • 可視光通信にイメージセンサを用いる場合,高速化が課題となる.高速伝送を実現できる伝送方式として,橋爪らが提案した仮想正弦波を用いる方式がある.本研究では仮想正弦波を用いる伝送方式として 8PSKと 16PSK をとりあげ,従来の伝送方式との簡単な比較実験を行うことで,イメージセンサ可視光通信に適切な伝送方式について検討する.

• 汎用カメラを用いた可視光通信のための位相推定法

  • 木原渉，圓道知博，荒井伸太郎，山里敬也，岡田啓，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-9-10, p.119, 名古屋
  • 2017年3月

• イメージセンサ型可視光通信における階層的時空間符号化への位置変調の適用

  • 増田圭亮，鎌倉浩嗣，山里敬也
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-10-57, p.310, 名古屋
  • 2017年3月

• 車を支える無線通信システム

  • 山里敬也
  • 電子情報通信学会 総合大会, BI-10-2, pp.SS-81 - SS-82, 名古屋
  • 2017年3月
  • 無線通信方式は移動体を相手とする通信手段としてはほとんど唯一のものであり，とりわけ自動車については，携帯電話，無線LANの普及に歩調を合わせるようにして発展してきている．図1に1980年以降の車車間・路車間通信と携帯電話，GPSの略史を示す．こうして並べてみると，自動車での無線利用は携帯電話の10年遅れて推移しているように思えてくる．もっとも，車車間・路車間通信は携帯電話のように人を対象にしたものでは無く，モノ（自動車）を対象にしたものであり，その意味ではIoT(Internet of Things)を先取りしているとも言える．本稿では路車・車車間通信システムについて解説する．とりわけ，現行の路車・車車間通信システムである700 MHz 帯高度道路交通システム（ARIB STD-T109）を取り上げ，その概要を紹介する．

• 教材のネット配信と著作権をめぐる動き

  • 山里敬也
  • 名古屋大学附属図書館研究開発室報告会, 名古屋大学
  • 2017年3月

• ITSイメージセンサ可視光通信における互いに非同期な複数送信信号の同時受信手法

  • 新井雄大
  • 電子情報通信学会東海支部卒業研究発表会
  • 2017年3月

• The Impact on Increase of Penetration of the V2X System Based on ARIB STD-T109 on the Traffic Flow Management at an Intersection

  • R. Ohno, T. Yamazato
  • RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP), pp.81-84, Guam, USA
  • 2017年3月
  • In this paper, we propose a traffic flow management at an intersection using the 760 MHz band V2X (Vehicle-to-X) system based on ARIB STD-T109. Using the V2X system, a road side unit (RSU) can obtain the vehicular information such as the vehicle position, speed and route. Based on the vehicular information, a ``support phase'' can be inserted to a cycle of traffic signal that controls traffic flow at an intersection. We define the “support phase” as the phase of changing the stop/go sign of the traffic signal on an intersection as necessary. In this way, it is expected to shorten the travel time of the vehicles. We evaluate the algorithm by a traffic simulator in terms of mean speed of all vehicles while passing through the intersection with considering V2X penetration rate.

• Vehicle to Infrastructure Visible Light Communication using DCO-OFDM

  • N. Kawagita, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, S. Arai, T. Yendo, K.Kamakura
  • RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP), pp.129-132, Guam
  • 2017年3月
  • In this paper, we focus on the vehicle to infrastructure visible light communication (V2I-VLC) for intelligent transportation systems (ITS). We propose a V2I-VLC system using LED headlights as transmitters and photodiodes (PDs) with an optical lens as receivers. We adopt DC biased optical orthogonal frequency division multiplexing (DCO-OFDM) as a modulation scheme in order to realize high speed communication. As a results of the data transmission experiments in the driving situation, we achieve data rate of 2.7 Mbps using 32QAM.

• A Modulation Method to Detect Phase Shift from Asynchronous Camera Image for Visible Light Communication

  • W. Kihara, T. Yendo, S. Arai, T. Yamazato, H. Okada, K. Kamakura
  • RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP), pp.133-136, Guan, USA
  • 2017年3月

• Range Estimation Scheme for Integrated I2V-VLC using a High-Speed Image Sensor

  • T. Yamazato
  • Presentation at Professor Jean Armstrong's Laboratory, Monash University, Monash University, Australia.
  • 2017年3月

• 著作権処理について名古屋大学の取り組み

  • 山里敬也
  • 第３９回 東海地区 国公立大学情報システム研究会（東海ＩＳ研）, 名古屋大学
  • 2017年2月

• Global Communications Newsletter -- Asia/Pacific Region Interview with Takaya Yamazato, Director of the AP Region --

  • Stefano Bregni, Takaya Yamazato, Vasile Bota, Liangping Ma
  • IEEE Communications Magazine, Vol. 55, No. 2, pp.13-16
  • 2017年2月
  • https://doi.org/10.1109/MCOM.2017.7841463
  • This is the fourth article in the series of eight, started in November 2016 and published monthly in the IEEE ComSoc Global Communi- cations Newsletter, which covers all areas of IEEE ComSoc Member and Global Activities. In this series of articles, I am introducing the six MGA Directors (Sister and Related Societies; Membership Services; AP, NA, LA, EMEA Regions) and the two Chairs of the Women in Communications Engineering (WICE) and Young Professionals (YP) Standing Committees. In each article, one by one they present their sector activities and plans. In this issue, I interview Takaya Yamazato, Director of the Asia/ Paci c Region (AP). Takaya is a professor at the Institute of Liberal Arts and Sciences, Nagoya University, Japan. He received the Ph.D. degree from Keio University, Yokohama, Japan, in 1993. From 1993 to 1998 he was an assistant professor in the Department of Information Electronics, Nagoya University, Japan. From 1997 to 1998 he was a visiting researcher in the Research Group for RF Communications, Department of Electrical Engineering and Information Technology, University of Kaiserslautern, Germany. In 2006 he received the IEEE Communication Society Best Tutorial Paper Award. He served as symposium co-chair of ICC 2009 and ICC 2011. From 2008 to 2010 he was the chair of the IEEE ComSoc Satellite and Space Communications Technical Committee and the editor-in-chief of the Japanese Section of IEICE Transactions on Communications. His research interests include visible light communication, intelligent transport systems, stochastic resonance, and open educational resources. It is a pleasure for me to interview Takaya for this issue and o er him this opportunity to outline his current activities and plans as Director of the AP Region.

• 車路間可視光通信への時空間ブロック符号化DCO-OFDM適用の一検討

  • 川北直明，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 情報理論とその応用シンポジウム, pp.555-560, 高山
  • 2016年12月

• 車車間・路車間通信

  • 山里敬也
  • 電磁環境工学情報 月刊EMC, vol.29, no.8, pp.98-109
  • 2016年12月
  • 自動運転の研究開発は，1960年代から始まっており，その度に話題に上ってきた．Google による自動運転プロジェクトに触発されたことが原因と思うが，現在，自動運転に関する話題がマスコミを賑わしている．我が国の自動運転研究開発の第一人者である津川定之氏によると，現在のブームは第4期であり，ここに来てようやく実用化を目指した技術の検証が始まっている状況であり，加えて，各国政府も自動運転車を睨んだ政策・規制の立案に着手しつつある(1)．また，自動車メーカも2025年以降の自動運転車のリリースを発表するなど，自動運転はまさにホットトピックと言っても過言で無い．　現在，検討されている自動運転車の多くは自律走行車である．具体的には，車輌に搭載されたレーダ，LIDAR (Light Detection and Ranging)，車載カメラ，超音波センサなどを用いて車輌周辺の詳細な3次元地図を作成し，この地図情報と予め車輌に持ち合わせている情報およびGPS等で得られる外部情報からコンピュータが総合的に解析し、ハンドル、アクセル、ブレーキなどの運転に必要となる動作を行う仕組みである(2)．自律走行車は，特段のインフラ設備も必要としない，つまり，自動車メーカの努力で実現できる可能性がある．また，ディープラーニングなどの高度な画像認識技術，人工知能（AI）など自動運転に必須の演算・処理も，コンピュータの計算能力が飛躍的に増加した現在では，実用レベルで利用できる状況にある．このことも自律走行車の実用化に向けた研究開発を促進させている理由と考えられる．一方で，今後の自動運転車の動向に目を向けると，自律走行車を基礎にしつつも，路車・車車間通信を活用することで道路インフラおよび周辺車輌と常時情報交換を行いながら走行する，いわゆる「つながる車（コネクテッドカー）」が注目される(3)．とりわけ，その基盤となる路車・車車間通信については，実用に耐えるシステム運用が始まったばかりであり，自動運転車を見据えた今後の動向に注目が集まっている(4)．道路インフラから車輌に対し情報伝送を行う路車間通信システムは，道路側の漏洩同軸ケーブルを用いてカーラジオ（AM波）で伝送する路側放送に始まり，VICS（Vehicle Information and Communication Systems），そして 5.8 GHz帯DSRCによるITSスポットとして進展している．また，有料道路における料金自動収受システム（ETC: Electronic Toll Collection）も路車間通信システムである．さらに，警察庁のITSプロジェクトによって設置された光ビーコンによるUMTS（Universal Traffic Management System）も路車間通信による交通情報を提供している(5)．車車間通信システムとしては，700 MHz 帯高度道路交通システム（ARIB STD-T109）がある．このシステムで利用する周波数帯は，もともとアナログTV放送で使用していた周波数帯である．それまでも，5.8 GHz帯狭域通信(DSRC)システムを用いて車車間通信を行うことができたが，5.8 GHz 帯は、電波の直進性が強く、ビル影、大型車の後方等の見通し外には、電波が回り込みにくい．このため，ビルや壁に囲まれた交差点等の見通し外での利用に適さないとの指摘があった．そこで，700 MHz帯をITSに利用する案が検討され，2011年12月には総務省から認可された(4)． 本稿では，我が国における路車・車車間通信について解説する．とりわけ，現行の路車・車車間通信システムである700 MHz 帯高度道路交通システム（ARIB STD-T109）を取り上げ，その概要を紹介する．700 MHz 帯高度道路交通システム（ARIB STD-T109）は，当初（2007年）は車車間通信システムとして検討が始まったが，その後，2009年には車車間・路車間共用方式として検討され，2012年の完全デジタルTVの移行の年にARIB STD-T109として標準化されている．この方式の特徴としては，単一周波数帯の共用による車車・路車共用通信方式がある．本稿では，この概説を中心に述べていく．本稿は次のように構成される．まず第2章ではITSと関連する無線通信技術の略史について述べる．容易に想像できることであるが，無線通信技術の進展に歩調を合わせるように自動車向け無線通信技術も進展している．とりわけ，携帯電話の普及に伴う技術の進展，各種デバイスの小型・省電力化は大きいと考える．また，自動運転技術もまた無線通信技術の進展に呼応する形で発展しており，興味深い．第3章では現行の路車・車車間通信システムである700 MHz 帯高度道路交通システム（ARIB STD-T109）について概説する．第4章では，未来のITSとそれを支える無線通信技術，とりわけ未来の自動運転車である「つながる車」について筆者の愚考を述べる．最後に第5章でまとめる．

• 確率共鳴受信機へのCollinsネットワークの適用

  • 田中裕也，中島康雄，山里敬也，田所幸浩，荒井伸太郎
  • 情報理論とその応用シンポジウム, pp.147-151, 岐阜
  • 2016年12月

• Position estimation of LED matrix in image sensor communication

  • T. Asai, T. Yendo, S. Arai, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, K. Kamakura
  • Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA), pp.1 - 5
  • 2016年12月
  • https://doi.org/10.1109/APSIPA.2016.7820809
  • We focus on the road-to-vehicle visible light communication (VLC) that system is composed of a LED matrix as a transmitter and a high-speed camera as a receiver. In this VLC system, intensity of each LED cannot be determined from received image directly in case that the receiver is distant from the transmitter. In previous research, a method to estimate intensity of the LED from received image is proposed. In this method, intensity of LED is estimated by using Moore-Penrose pseudo-inverse matrix of coefficient matrix, which expresses relation between intensity of LEDs and pixel values. However, the coefficient matrix changes every moment because it is determined by positional relation between the receiver and the LED traffic light in VLC system. In this paper, we propose a method to estimate position of the LED matrix using simulated images. We measure sensitivity distribution of image sensor to generate simulated images. We evaluated degree of similarity between simulated images and real images.

• Vehicle Vibration Model that Induces Channel Fluctuation in ITS Image Sensor Communication

  • M. Kinoshita, T. Yamazato, H, Okada, T. Fujii, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura
  • Cambodia-Japan Joint Workshop on Ambient Intelligence and Sensor Networks, シュムリアップ
  • 2016年12月
  • Image sensor communication (ISC) enables multiple and simultaneous signal reception because of its　ability spatially separate multiple sources. Therefore, ISC is an attractive solution for an outdoor mobile environment, in particular, in the field of intelligent transport systems (ITS). In ISC, since a transmitter position moves in an image plane according to vehicle movement, detection and tracking of transmitter is critical issue for robust data reception. Such movement referred to as optical ow causes ISC channel to fluctuate and must be considered to receive the signal accurately. In this paper, we conducted vehicle vibration measurement in well paved road and analyzed the frequency characteristic. According to the measured result, we proposed a vehicle vibration model and determined its parameters.

• [ポスター講演]デジタル映像コンテンツへの情報埋め込みを用いたイメージセンサ可視光通信における映像品質と通信品質の評価

  • 佐藤翔, 岡田啓, 山里敬也, 和田忠浩, 小林健太郎, 片山正昭
  • 可視光通信ワークショップVLCWS2016, 東京
  • 2016年11月

• Effect of a Root-Raised-Cosine Filtered BPSK Signal on a Stochastic Resonance Receiver

  • Y. Nakashima, H. Tanaka, T. Yamazato, Y. Tadokoro and S. Arai
  • International Symposium on Nonlinear Theory and its Application (NOLTA), pp.407-410, Yugawara,Japan
  • 2016年11月
  • Signal filtering is necessary for wireless communication however it fluctuates the signal amplitude and affects the performance of a stochastic resonance (SR) receiver. In this paper, we evaluate the bit error rate (BER) performance of filtered binary phase shift keying (BPSK) on an SR receiver. The result shows that filtering improves the BER performance of the SR receiver because the amplitude fluctuation contributes to improving the SR effect, indicating the applicability of the SR receiver to bandlimited BPSK signals.

• Channel Measurement of Infrastructure-to-Vehicle Image Sensor Communication

  • M. Kinoshita, T. Yamazato, H, Okada, T. Fujii, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura
  • 23rd World Congress on Intelligent Transport Systems , Melbourne, Australia
  • 2016年10月
  • In this paper, we focus on the visible light communication (VLC) for ITS application using LED light source as a transmitter and high-speed image sensor as a receiver (image sensor communication: ISC). In ISC, the data reception is performed by extracting luminance corresponding to the transmitter from captured images. However, since either transmitter, receiver, or both moves with vehicles, the transmitter position is moved between frames and it confuses receiver to select the correct pixels. Hence, we treat such movement referred to as optical flow as channel fluctuation. In our previous work, we proposed a model that expressed motion of transmitter in captured images by using a single pinhole camera. In this paper, we derive channel fluctuation characteristic by numerical analysis based on the proposed model and evaluate its validity by comparing with channel fluctuation characteristic obtained by actual measurement.

• BPSK と QPSK に対する確率共鳴受信機の特性比較

  • 中島康雄，田中裕也，山里敬也，田所幸浩，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 ソサイエティ大会，N-2-1,p256, 札幌，北海道
  • 2016年9月
  • 確率共鳴(Stochastic Resonance)系は適切な雑音を加える事で系の応答が向上するという特性を持つ.確率共鳴系を適用した受信機( 確率共鳴受信機 )によって,従来の受信機の受信感度以下の信号を通信に利用できる可能性がある.これまでには BPSKに対する確率共鳴受信機の有効性が示されていたが, QPSKに対する検討は十分にされていなかった. QPSKはBPSKに比べ,同じビットレート・誤り率でシンボル時間を2倍に長くできるという特徴を持つ.シンボル時間が長いことによって確率共鳴の効果が向上するため,QPSKを用いることによる確率共鳴受信機の特性の向上が期待できる.本稿では確率共鳴受信機を想定したシミュレーションを行い,BPSKとQPSKのBER(ビット誤り率)特性の評価を行った.

• Visible Light Communication Systems Using Blue Color Difference Modulation for Digital Signage

  • S. Sato, H. Okada, K. Kobayashi, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communication (PIMRC), pp.1242-1247, Valencia, Spain
  • 2016年9月
  • https://doi.org/10.1109/PIMRC.2016.7794761
  • Digital signage, which is advertising media using a liquid crystal display (LCD), is increasing in popularity. One possible application is wireless communications between digital signage and viewers. We focus on image-sensor-based visible light communication (VLC). Image-sensor-based VLC requires only an image sensor (IS), which is common equipment in smart phones. In the proposed method, an nformation signal is displayed on LCD. However, embedding the information signal into an advertisement may decrease the quality. We propose blue color difference modulation to make such signals imperceptible. We implemented a VLC system between digital signage and IS to demonstrate, the effectiveness of the proposed modulation in a real environment.

• Spatial Modulation in Layered Space-Time Coding for Image-Sensor-Based Visible Light Communication

  • K. Masuda, K. Kamakura, T. Yamazato
  • IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communication (PIMRC), pp.1254-1259, Valencia, Spain
  • 2016年9月
  • https://doi.org/10.1109/PIMRC.2016.7794763

• [ポスター講演] ITSイメージセンサ通信における車輌振動及び路面凹凸が与える通信路パラメータフィッティング

  • 木下雅之，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会技術研究報告, RCS2016-112, pp.99-103, 名古屋
  • 2016年7月
  • イメージセンサ通信では情報源を空間的に分離することができることから、複数情報源との同時通信が可能であるため、ITS（高度道路交通システム）のような屋外・移動体環境での利用に期待できる。ITSイメージセンサ通信では、車輌の移動に伴って、イメージセンサ上での送信機の位置も移動することから、ロバストな通信を行うためには送信機の検出・追跡が重要となる。この様な車輌の移動・振動によって生じるイメージセンサ上での送信機の移動はオプティカルフローと呼ばれ、イメージセンサ通信路を変動させるため、考慮しなければならない。先行研究ではイメージセンサ上での送信機の振る舞いに注目した通信路をモデル化したが、車輌振動や路面凹凸を示すパラメータについては考慮されていない。本稿ではITSイメージセンサ通信において通信路変動の要因となる車輌振動及び路面凹凸を示すパラメータを車輌振動測定の結果に基づいて推定する。

• Performance comparison of stochastic resonance receiver with Schmitt trigger, comparator, and three-level device for subthreshold signal reception

  • H. Tanaka, T. Yamazato, Y. Tadokoro, S. Arai
  • Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, vol.7, no.3, pp.407-418
  • 2016年7月
  • https://doi.org/10.1587/nolta.7.407
  • This paper discusses the stochastic resonance (SR) effect in a binary communication system for subthreshold signal reception. We focus on the problem of no communication when received signal strength is below receiver sensitivity. Subthreshold signal reception requires a device that exhibits SR, such as a Schmitt trigger or a comparator. Previously, we proposed an alternative three-level device and demonstrated its high performance for subthreshold signal reception in an SR receiver. In the present study, we show that our proposed three-level device outperforms the three devices and discuss reasons for this superior performance. Contributions of our present paper are twofold: first, we analytically derive bit error rate (BER) performances of SR receivers installed with a Schmitt trigger and a comparator; second, we compare performances of the Schmitt trigger, comparator, and three-level device.

• 高速イメージセンサ通信の路車間・車車間通信への応用

  • 山里敬也
  • JIEP主催2016最先端実装技術シンポジウム, 東京ビッグサイト
  • 2016年6月
  • フレームレートが1,000 fps以上の高速イメージセンサはロボットの目としての利用が注目されている．講演者は，高速イメージセンサを受信機に用いて路車間・車車間・路車間通信への応用について検討している．この講演では，イメージセンサ通信について，とりわけITSへの応用について紹介する．

• A New Automotive VLC System Using Optical Communication Image Sensor

  • Y. Goto, I. Takai, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, S. Kawahito, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura
  • IEEE Photonics Journal, vol.8, no.3
  • 2016年6月
  • https://doi.org/10.1109/JPHOT.2016.2555582
  • As a new technology for next-generation vehicle-to-everything (V2X) communication, visible-light communication (VLC) using light-emitting diode (LED) transmitters and camera receivers has been energetically studied. Toward the future in which vehicles are connected anytime and anywhere by optical signals, the cutting-edge camera receiver employing a special CMOS image sensor, i.e., the optical communication image sensor (OCI), has been prototyped, and an optical V2V communication system applying this OCI-based camera receiver has already demonstrated 10-Mb/s optical signal transmission between real vehicles during outside driving. In this paper, to reach a transmission performance of 54 Mb/s, which is standardized as the maximum data rate in IEEE 802.11p for V2X communication, a more advanced OCI-based automotive VLC system is described. By introducing optical orthogonal frequency-division multiplexing (opticalOFDM), the new system achieves a more than fivefold higher data rate. Additionally, the frequency response characteristics and circuit noise of the OCI are closely analyzed and taken into account in the signal design. Furthermore, the forward-current limitation of an actual LED is also considered for long operational reliability, i.e., the LED is not operated in overdrive. Bit-error-rate experiments verify a system performance of 45 Mb/s without bit errors and 55 Mb/s with BER < 10-5.

• Range estimation scheme for integrated I2V-VLC using a high-speed image sensor

  • T. Yamazato, A. Ohmura, H. Okada, T. Fujii, T. Yendo; S. Arai, K. Kamakura
  • IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC), pp.326-330, Kuala Lumpur, Malaysia
  • 2016年5月
  • https://doi.org/10.1109/ICCW.2016.7503808
  • High-speed image sensors, designed for machine vision and control, provide the eyes for autonomous and connected vehicle. A noteworthy feature of high-speed image sensors is their ability to be used as a reception device for visible light communication (VLC) signals. Due to the massive number of pixels available and the ability to spatially separate sources, a signal-receiving pixel in the image sensor plane represents the actual position of the transmitter. The VLC signal can be represented not only by a VLC time domain signal but also by the position of the transmitter. In this paper, we propose a robust range estimation scheme that integrates with a VLC function for infrastructure-to-vehicle visible light communication (I2V-VLC). The scheme is composed of an LED array transmitter and a high-speed image sensor receiver. It measures a range by taking phase-only correlation (POC) and avoids vehicle vibration from road irregularity. Field trials confirm an accuracy range of 0.3 m, even on rough road conditions, with the measurement time of 2 ms, which is much faster than that of light detection and ranging (LIDAR).

• 700MHz帯路車協調システムを用いた交通流制御に関する一検討

  • 大野良太, 山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, RCS2016-3, pp.13-18, 弘前
  • 2016年4月
  • 本稿では路車間通信システムを用いた交通流制御を提案する. 現在、交差点における交通流制御には信号機や道路標識が広く使われている. しかし信号機や標識による交通流制御では、指示情報は灯火できるものや標識に示されたものに限られてしまう. そのため交通量の変動や渋滞に対応してきめ細やかに指示内容を変更することはできない. これに対して路車間通信システムを用いた交通流制御を行うと, 任意の速度で走行する指示や今後の指示変更スケジュールなど, 信号や標識では提示できない情報の伝達が可能となる. よって交通の状況に応じて秒単位で指示を変更して車へ与えられるため, よりスムーズな交通流の制御ができると考えられる.本研究は, 日本国内において導入及び研究開発が進められている700MHz帯路車協調システム[1]を応用した交通流制御手法の提案, 有効性の検討を目的とする. 本稿ではその初期検討として路車間通信を用いた直進車線のみの十字型交差点に適用可能なアルゴリズムを提案する. 路車間通信非対応車の存在を考慮し, 信号機と併用して交通流を制御することを考え, 信号機のみによる交通流制御に対して, システムの普及に伴う効率性・環境性の比較を行う.

• 名古屋大学で無償公開されている教材　ー教材のオープン化と大学図書館の役割ー

  • 山里敬也
  • 名古屋大学附属図書館研究年報，第13号
  • 2016年4月
  • 本稿では，教材の無償公開とその経緯，著作権の課題など教材のオープン化にかかる事柄を取り上げて述べていく．また，名古屋大学で無償公開されている教材を紹介しつつ，名古屋大学理学部および工学部の市販教科書の利用率から，教員が自ら編纂した教材を用いて授業展開している割合が高いことを示す．これは，教材のオープン化の素地があることを示唆するが，そのように作成された教材を適切に公開するための支援組織が無いため，教材のオープン化が進まない．教材のオープン化には，著作権処理とメタデータ（書誌情報）の付与，そして広く認知されるための仕組みが必要となる．筆者はこれら機能を図書館が持つと良いと考えている．本稿では，教材のオープン化と図書館の役割について筆者の考えも述べる．

• 屋外走行環境における高速イメージセンサを用いた路車間可視光通信路のモデル化

  • 木下雅之，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会 総合大会, AS-3-10, pp.S-53 - S-54, 福岡
  • 2016年3月
  • 本稿ではLED光源を送信機，高速イメージセンサを受信機に想定したITS可視光通信について考える．本稿では画像間での送信機位置の移動(オプティカルフロー)を通信路の変動として扱い，イメージセンサを用いたITS可視光通信特有の通信路モデル化につい検討する．ITS可視光通信において想定される道路インフラから車両への通信を行う路車間可視光通信について，画像上での送信機の振る舞いを単一のピンホールカメラを用いることでモデル化を行う．そして6軸加速度センサにより測定した車両振動を用いた数値解析を行い，実際に測定した路車間可視光通信路の変動特性と比較することで提案モデルの妥当性を評価する．

• 光OFDMを用いた見通し外車車間可視光通信の誤り率特性

  • 川北直明，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-9-17, p.153, 福岡
  • 2016年3月
  • 本稿ではLED可視光通信のITSへの応用として、見通し外車車間可視光通信に着目する。先行研究では、反射型道路付属物を用いて光信号を反射することで見通し外車両との通信が可能であることが示されているが、変調方式がOOK(On-OffKeying)であるため通信速度の点で十分でない。そこで本稿では、変調方式に光OFDMを採用したシステムを提案し、その性能を通信実験で得られた誤り率特性(BER)により評価する。

• 一様雑音及び２値雑音を用いた確率共鳴受信機の誤り率特性改善

  • 田中裕也，中島康雄，山里敬也，田所幸浩，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 総合大会, NBS-1-1, pp.S-113 - S-114, 福岡
  • 2016年3月
  • 確率共鳴(SR) は雑音に対して系の応答が改善される特性を持つ現象として知られている．確率共鳴を発現する系を受信機に適用することにより，従来の受信機では検出すらできない極微弱な信号を受信できる可能性がある．本研究の目的は，確率共鳴系を用いることで超高感度な受信機を実現することである．受信機の高感度化は，送信電力の削減や他ユーザーへの干渉電力の抑制を可能とし，省エネや周波数帯域不足の問題解消につながると期待できる．これまでに，確率共鳴系において故意に印加する雑音としてガウス雑音を使用してきた．しかし，ガウス雑音以外の雑音を使用することで系の応答の向上が期待できる．本稿では，故意に加える雑音として，一様雑音と２値雑音を用いたときの確率共鳴受信機の誤り率特性を評価し，ガウス雑音との特性比較を行う．

• 受信感度以下の帯域制限されたBPSK信号を想定した確率共鳴受信機 の誤り率評価

  • 中島康雄，田中裕也，山里敬也，田所幸浩，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 総合大会, N-2-2, p.369, 福岡
  • 2016年3月
  • 確率共鳴(SR)系では適切な雑音を加えることによって信号の応答が向上する．確率共鳴系を受信機に適用することにより，従来の受信機の受信感度以下の信号を通信に利用できる可能性がある．これまでには，振幅一定のBPSK信号に対する確率共鳴受信機についての通信品質の評価が行われていたが，実用される無線信号においては，信号をフィルタによって帯域制限する必要がある．その場合，振幅が変動するため，振幅への依存性の大きい確率共鳴の効果に影響を与える可能性がある．本稿ではroot raised cosine(RRC)フィルタを適用したBPSK信号を想定した確率共鳴受信機の誤り率特性を実験によって評価する．

• 700MHz帯インフラ協調システムを用いた車群統御のための初期検討

  • 大野良太, 山里敬也
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-14-8, p.194, 福岡
  • 2016年3月
  • 本稿では路車間通信システムを用いた車群統御を提案する。ここで車群統御とは、同じ車線を走行する十数台程度の車をまとめて制御し、交通流を形成することをいう。現在、交差点における交通流制御には信号機や道路標識が広く使われている。しかし信号機や標識による交通流制御では、指示情報は灯火できるものや標識に示されたものに限られ、交通量の変動や渋滞に対応してきめ細やかに指示内容を変更することはできない。これに対して路車間通信システムを用いた車群統御を行うと、任意の速度で走行する指示を出すことや今後の指示変更スケジュールなど信号や標識では提示できない情報の伝達が可能となり、交通の状況に応じて秒単位で指示を変更して車へ与えられるため、よりスムーズな交通流の制御ができると考えられる。本稿では、日本国内において導入及び研究開発が進められている700MHz帯インフラ協調システム[1]を応用した車群統御手法の提案を目的とし、その初期検討として直進車線のみの十字路に適用可能なアルゴリズムを提案し、従来使用されている周期的に色が変わる信号機との効率比較を行う。

• Transmit diversity with single RF front-end using CIOD

  • T. Yamaoka, T. Hara, A. Okazaki, T. Yamazato
  • IEICE Communications Express, vol.5, no.2, pp.44-48
  • 2016年2月
  • https://doi.org/10.1587/comex.2015XBL0170
  • Complex interleaved orthogonal design (CIOD) can offers diversity gain to the part of the source in spatial modulation which has single radio frequency (RF) front-end at the transmitter despite multiple-inputmultiple-output, but emits the undesired component out-of-band. For the reducing out-of-band emission, we give up indicating the information source by the antenna switching and increase both the interleaver size and the antenna switching interval. The increase reduces the discontinuities in the waveform and out-of-band emission. We propose such a scheme as transmit diversity with single RF front-end using CIOD. The diversity gain of the proposed scheme is equivalent to the case for CIOD. Moreover, we evaluate the increase of out-of-band emission and confirm that of the proposed scheme compared to the ideal case is only 3dB.

• 貧乏人の反転授業

  • 山里敬也
  • 名古屋高等教育研究，第16号
  • 2016年2月
  • 本稿では、筆者が実践した、あるいは実践しているアクティブラー ニングについて紹介する。アクティブラーニングと言っても、様々な 形態があるが、本稿で紹介するのは反転授業(flipped classroom)で ある。反転授業では、授業時間外に従来教室の中(授業学習)でおこ なわれていたことを外(授業外学習)にして、外でおこなわれていた ことを中でおこなうという形で入れ替える教授学習である。大規模公 開オンライン講座(MOOC)の普及も手伝い、反転授業における授業 時間外学習は、一般にはビデオ教材を用いて行うものと受けとめられ ているが、それにはコストがかかる。そこで、なるべくコストのかか らない反転授業(貧乏人の反転授業と呼ぶ)を試行しているところで ある。現在進行形で試行しているところなので、効果を評価するには 早いが、前向きな感触を得ている。アクティブラーニングの教授学習法には様々なものがあり、いろい ろと思いを巡らすことも多い。このようなことをつらつらと考えてい ると、とどのつまり、(我々が)大学で教えるべきことは何なのか、(学 生が)大学で学ぶべきことは何なのか、という問いにたどり着く。本 稿では、筆者の愚考についても述べる。

• 高速度カメラとLED交通信号機を用いた路車間可視光通信システムにおける通信速度の向上

  • 岩&#x7028;大吾，笠井信，圓道知博，荒井伸太郎，山里敬也，岡田啓，鎌倉浩嗣，藤井俊彰
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J99-B, no.2, pp.97-104
  • 2016年2月
  • 我々は，路車間可視光通信に着目し，送信機にLED交通信号機，受信機に高速度カメラを用いたシステムの実現を目指し，研究を行っている．本論文ではLEDマトリックスを送信機，高速度カメラを受信機として用いたシステムのリアルタイム処理の実装と通信速度の改善を図る．今回用いたシステムにおいて，LEDと高速度カメラの同期は難しく，送信機の更新周期と受信機の撮影速度が同じ場合，点灯パターンが混合した画像を取得してしまう．この問題の対策として，従来法では受信機の撮影速度を送信機の更新速度の倍にすることで，2フレームに1枚点灯パターンの混合していない画像を取得している．我々は受信機の撮影速度と送信機の更新速度を一致させ，混合画像から点灯パターンを推定することで通信速度を向上させる手法を提案する．

• Novel Demodulation Scheme Based on Blurred Images for Image-Sensor-Based Visible Light Communication

  • Y. Ohira, S. Arai, T. Yendo, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii and K. Kamakura
  • IEEE GLOBECOM Workshop on Optical Wireless Communication, San Diego, CA, USA
  • 2015年12月
  • https://doi.org/10.1109/GLOCOMW.2015.7414144
  • This paper proposes a novel data detection scheme based on the occurrence of blurred output images in image-sensor-based visible light communication systems. This system's receiver suffers from an inability to detect correct LED luminance values and demodulation of data because the captured image blurs owing to defocusing. The proposed method assumes that the light emitted by all LEDs that is diffused by the blur can be approximated by applying a Gaussian filter and expressesall LED luminance values as convolution equations based on this diffusion of the LED light. We estimate each LED light's condition by simultaneously solving these convolution equations and recover data according to the estimated result. To confirm the accuracy of the proposed method, we conduct computer simulations and an implementation experiment to evaluate the bit error rate performance of the proposed method.

• A note on subthreshold signal reception using stochastic resonance receiver - Comparison of dynamical and non-dynamical devices -

  • H. Tanaka, T. Yamazato, Y. Tadokoro, S. Arai
  • International Symposium on Nonlinear Theory and its Application (NOLTA), Hong Kong, China
  • 2015年12月
  • Stochastic resonance (SR) is an interesting phenomenon in that noise enhances system responses. Despite an attractive phenomenon of SR that noise enhances a weak signal below a receiver sensitivity, few researchers have addressed the SR effect in communication systems. Previously, we proposed an analysis method for the SR receiver with a device exhibiting SR and evaluated its bit error rate (BER) performance. However, the device was limited to a non-dynamical device, and there is room for improving the performance of the SR receiver by changing the device. In this paper, we use two typical devices exhibiting SR, i.e., a comparator as a non-dynamical device and a Schmitt trigger as a dynamical device. We evaluate the BER performances of these devices with analysis methods and numerical simulations. A performance comparison of these devices is also shown.

• Performance Analysis of Wireless Mesh Networks Using Forward/Reverse-Link Multi-User MIMO

  • C. Fuwa, H. Okada, K. Kobayashi, M. Katayama
  • International Symposium on EcoTopia Science (ISETS), no.P-6-2, Nagoya, Japan
  • 2015年11月
  • IEEE 802.11ac, which is the latest standard of IEEE 802.11, supports forward-link (downlink) MU (Multi-User)-MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), and it can improve the transmission efficiency. IEEE 802.11ax, which is under standardization, is considered to apply reverse-link (uplink) MU-MIMO, and a further improvement of the efficiency is expected. In this paper, we propose to introduce reverse-link MU-MIMO in addition to forward-link MU-MIMO for wireless mesh networks, and evaluate the performance in terms of area transmission efficiency, which indicates a number of packets in a unit area. Then, we clarify that the proposed system achieves the higher area transmission efficiency than forward-link MU-MIMO.

• I2V-VLC Vehicle Motion Modeling Using Actual Vehicle Vibration

  • M. Kinoshita, T. Yamazato, H, Okada, T. Fujii, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura
  • International Workshop on Vision, Communications and Circuits (IWVCC) , Yokohama, Japan
  • 2015年11月
  • Image-sensor-based visible light communications (IS-VLC), or also known as image sensor communication (ISC) and camera communications (CamCom), is one of emerging segment in the field of visible light communications (VLC). As the name indicates, IS-VLC uses light-emitting diodes (LEDs) or an LED array for the transmitter by modulating LED’s intensity at high speeds that are undetectable to the human eye. For the reception device, IS-VLC adopts image-sensor. In our previous work, we have proposed vehicle motion model that expresses the motion of VLC transmitter in image plane by single pinhole camera model. In this paper, we performed a simulation based on vehicle motion model for infrastructure-to-vehicle VLC (I2V-VLC) with actual vehicle vibration measured by 6- axis acceleration sensor of smartphone and evaluated its channel characterized by optical flow.

• Performance Evaluation of Stochastic Resonance Receiver for Dynamical and Non-Dynamical Devices in QPSK Modulation

  • H. Tanaka, T. Yamazato, S. Arai
  • International Workshop on Vision, Communications and Circuits (IWVCC) , Yokohama, Japan
  • 2015年11月
  • This paper evaluates the performance of the stochastic resonance (SR) receiver for subthreshold signal reception. We focus on the problem of no communication when received signal strength is below receiver sensitivity. Previously, we proposed a SR receiver installed with a typical device exhibiting SR in BPSK modulation and presented the performance improvement for subthreshold signals. However, the performances of other nonlinear devices exhibiting SR are not clear, and we require the performance evaluation for various nonlinear devices. And also, the performance evaluation in multi-level modulation is not presented. In this paper, we evaluate bit error rate (BER) performances of SR receivers installed with a three-level device, a Schmitt trigger and a comparator in QPSK modulation.

• [Exhibition] An Optical Camera Communication System Using Digital Signage

  • S. Sato, H. Okada, K. Kobayashi, T. Yamazato, M. Katayama
  • International Conference and Exhibition on Visible Light Communications (ICEVLC), Yokohama, Japan
  • 2015年10月

• Tracking of LED headlights considering NLOS for an image sensor based V2I-VLC

  • Y. Kawai, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, T. Yendo, S. Arai, K. Kamakura
  • International Conference and Exhibition on Visible Light Communications (ICEVLC), Yokohama, Japan
  • 2015年10月
  • This paper focuses on image sensor based vehicle-to-infrastructure visible light communication (V2IVLC) for Intelligent Transport Systems (ITSs). Because the image sensor can spatially separate multiple or noise sources, its receiver can simultaneously demodulate multiple sources. Thus, we consider multiple source reception from multiple vehicles. In image sensor based VLC, the transmitted data are received by extracting the luminance corresponding to the VLC transmitter from the captured image. Transmitter detection and tracking are an important requirement of these systems but are degraded by occlusion, which causes non-line of sight (NLOS). We focus on tracking of transmitters that may be occluded by moving vehicles in V2I-VLC. Our proposed method detects multiple LED headlights by combining a background difference method with an LED detection method based on time and space gradients. We also propose a tracking method based on optical flow-based tracking, which handles occlusion by linear or second-curve interpolation. The proposed methods were evaluated by a high-speed camera placed by the roadside. The false-positive and falsenegative tracking rates were 6.25% and 3.32%, respectively, at κ = 60 (where κ defines the permissible error in the optical flow).

• ［依頼講演］デジタルサイネージを用いた可視光イメージセンサ通信

  • 岡田啓，佐藤翔，和田忠浩，山里敬也，片山正昭
  • 映像情報メディア学会技術報告, BCT2015-74, pp.21-24, 山形
  • 2015年10月
  • 本稿では，液晶ディスプレイ等を用いた電子広告媒体であるデジタルサイネージによる可視光イメージセンサ通信について検討する．本検討で送信機として用いるデジタルサイネージは，動画などによる広告コンテンツ(視覚情報)を表示する．デジタルサイネージを用いた可視光イメージセンサ通信では，この視覚情報を阻害しないように，データ情報を送信する必要がある．本研究では，青色差が人に視認されにくいことを利用し，青色差変調を用いてデータ情報を視覚情報へ重畳し，それをイメージセンサ (カメラ)にて撮影する可視光イメージセンサ通信システムを構築し，データ伝送実験により検証する．

• Development of add-on stochastic resonance device for the detection of subthreshold RF signals

  • K. Chiga, H. Tanaka, T. Yamazato, Y. Tadokoro, S. Arai
  • Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, vol. 6, no. 4, pp. 520-533
  • 2015年10月
  • https://doi.org/10.1587/nolta.6.520
  • Stochastic resonance (SR) is a nonlinear phenomenon that, under certain conditions, can enhance system response by adding noise to the signals of some nonlinear system. A particular advantage of SR over conventional linear systems is that it is able to detect subthreshold signals that linear systems hardly sense. Unfortunately, most research of SR in wireless communication systems has focused on fundamental analysis, leaving work to be done in experimental SR research despite the attractiveness of its application. Few attempts have so far addressed the development of SR receivers to show the feasibility of subthreshold signal detection. Those receivers that have been developed are simple ones specially made to confirm the usefulness of SR without needing to support state-of-the-art wireless radio technology. The purpose of this study is to examine the feasibility of using an SR receiver to receive subthreshold radio frequency (RF) signals. A new add-on SR device is developed and confirmation that the SR phenomenon exists within RF is obtained when using software defined radio (SDR) as the post-processing receiver. Furthermore, bit error rate (BER) performance is mainly governed by the add-on SR device's output signal quality.

• 受信感度以下のQPSK信号を想定した確率共鳴受信機の誤り率評価

  • 中島康雄，田中裕也，山里敬也，田所幸浩，荒井伸太郎
  • 電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会, K5-4, 名古屋工業大学
  • 2015年9月
  • 確率共鳴系では適切な雑音を加えることによって信号の応答が向上する．確率共鳴系を受信機に適用することにより，従来の受信機の受信感度以下の信号を通信に利用できる可能性がある．本稿では，QPSK信号を想定した確率共鳴受信機について，誤り率特性を評価する．

• Vehicle Motion and Pixel Illumination Modeling for Image Sensor Based Visible Light Communication

  • T. Yamazato, M. Kinoshita, S. Arai, E. Souke, T. Yendo, T. Fujii, K. Kamakura, H. Okada
  • IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol.33, no.9, pp.1793-1805
  • 2015年9月
  • https://doi.org/10.1109/JSAC.2015.2432511
  • Channel modeling is critical for the design and performance evaluation of visible light communication (VLC). Although a considerable amount of research has focused on indoor VLC systems using singleelement photodiodes, there remains a need for channel modeling of VLC systems for outdoor mobile environments. In this paper, we describe and provide results for modeling image sensor based VLC for automotive applications. In particular, we examine the channel model for mobile movements in the image plane as well as channel decay according to the distance between the transmitter and the receiver. Optical flow measurements were conducted for three VLC situations for automotive use: infrastructure to vehicle VLC (I2V-VLC); vehicle to infrastructure VLC (V2I- VLC); and vehicle to vehicle VLC (V2V-VLC). We describe vehicle motion by optical flow with subpixel accuracy using phase-only correlation (POC) analysis and show that a single-pinhole camera model successfully describes these three VLC cases. In addition, the luminance of the central pixel from the projected LED area versus the distance between the LED and the camera was measured. Our key findings are twofold. First, a single-pinhole camera model can be applied to vehicle motion modeling of a I2V-VLC, V2I-VLC, and V2V-VLC. Second, the DC gain at a pixel remains constant as long as the projected image of the transmitter LED occupies several pixels. In other words, if we choose a pixel with highest luminance among the projected image of transmitter LED, the value remains constant, and the signal-to-noise ratio does not change according to the distance.

• Layered Transmission of Space-Time Coded Signals for Image-Sensor-Based Visible Light Communications

  • Katsunori Ebihara, Koji Kamakura, Takaya Yamazato
  • Journal of Lightwave Technology, Vol.33, No.20, pp.4193 - 4206
  • 2015年8月
  • https://doi.org/10.1109/JLT.2015.2470091
  • This paper demonstrates the feasibility of layered space-time coding (STC) in an outdoor image-sensor-based (ISbased) visible light communication (VLC) system. We examined that for low-resolution IS-based VLC channel where intensity-modulated signals from two different light emitting diodes (LEDs) are detected by one pixel of an IS, STC allows us to decouple them; thus, succeeding to receive them with no errors. Consequently, STC offers extended transmission distance to pixel-resolution-limited IS-based VLC links. In the layered STC presented in this paper, additional bit streams are laid on the 2n × 2n LED array for increasing the transmission rate per symbol duration for the case where the pixel resolution is improved. A prototype of a threelayered STC is built with an 8 × 8 LED array, where each of the LEDs is modulated at 1 kb/s and a high-speed camera with IS operating at 1000 fps. Our experimental results validate that the two additional bit streams (layer-2 and -3), aligned in the layer-1 STC matrix pair, are extracted with no errors when the receiver comes within 155 and 55 m, respectively, from the LED array, without decreasing 210 m of the transmission distance of layer-1 bit stream.

• [招待講演] 可視光通信とV2X

  • 山里敬也
  • 平成27年度フォトニクス技術フォーラム「第一回次世代光学素子研究会」, 大坂科学技術センター
  • 2015年7月

• [Invited Talk] Image Sensor Based Visible Light Communication for V2X

  • T. Yamazato
  • 2015 IEEE SUMMER TOPICALS MEETING SERIES, Visible Light Communications (VisC), Nassau, Bahamas
  • 2015年7月
  • https://doi.org/10.1109/PHOSST.2015.7248248

• LEDと高速度カメラを用いた可視光通信における劣化画像からの信号復号手法

  • 大平祐生，荒井伸太郎，圓道知博，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J98-B, no.7, pp.696-706
  • 2015年7月
  • 本論文ではLED信号機(送信機)と車載高速度カメラ(受信機)を使用した路車間可視光通信システムに注目する．受信機にカメラを用いた場合，送受信機間の通信距離が離れるにつれ，撮影画像のピクセル数の減少やピントのずれなどが起こり，各LEDは隣接するLEDから光の干渉を受け，画像が劣化，特に画像がボケてしまう問題が起こる．そのため，輝度値を正しく認識できず，情報の復号に影響を及ぼしてしまう．本研究では，画像の“ボケ”を考慮した新たな信号復号方法を提案する．具体的には，撮影画像に写る各LEDの画素値は自身と隣接するLED輝度値とその拡がりの係数との畳み込みの式で表され，これをLEDの数だけ立てる事で，連立方程式により，未知の変数である送信データを導出することで情報復元を行う．シミュレーション及び実験により性能を評価した結果，提案手法は，従来の復号方式に比べ，優れたBER特性をもつ事が確認できた．

• LED acquisition methods for image-sensor-based visible light communication

  • Shintaro Arai, Takaya Yamazato, Hiraku Okada, Toshiaki Fujii, Tomohiro Yendo
  • Opto-Electronics and Communications Conference (OECC), pp.1-3
  • 2015年6月
  • https://doi.org/10.1109/OECC.2015.7340210
  • Abstract: This invited paper focuses on a high-speed image sensor as a visible light communication (VLC) reception device to develop the intelligent transport systems (ITS) application using VLC technique. We refer to the VLC using a high-speed image sensor as image-sensor-based VLC. A major advantage of the image sensor is the ability to spatially separate multiple sources. Based on this ability, we proposed several methods for the image-sensor-based VLC in our previous researches. Especially, we focused on unique characteristics of the image sensor and proposed the hierarchical coding and the overlay coding to improve the data reception performance. However, to perform the image-sensor-based VLC in an actual environment, the receiver has to acquire the VLC transmitter from captured images before recovering data. Namely, the VLC transmitter acquisition and tracking are critical problem. the image-sensor-based VLC technique. This invited paper introduces two proposed methods to acquire the VLC transmitter from images captured by the image sensor.

• Layered space-time coding using LED array for image-sensor-based visible light communications

  • Katsunori Ebihara, Koji Kamakura, Takaya Yamazato
  • IEEE International Conference on Communications (ICC), pp.5048-5053, London, UK
  • 2015年6月
  • https://doi.org/10.1109/ICC.2015.7249124
  • This paper demonstrates the feasibility of layered space-time coding (STC) in an outdoor image-sensor-based (IS-based) visible light communication (VLC) system. We examined that for low-resolution IS-based VLC channel where intensity modulated signals from two different light emitting diodes (LEDs) are detected at one pixel on the image plane, STC allows to decouple them, thus receiving data with no errors. Consequently, STC offers extending the transmission distance. In the layered STC presented here, additional bit streams are aligned in the 2n×2n LED array for increasing the transmission rate per symbol duration for the case where the spatial resolution is improved. A prototype of three layered STC is built with an 8×8LED array, where each of the LEDs is modulated at 1 kbps and a high-speed camera with IS operating at 1000 fps. Our experimental results validate that additional bit streams (layer-2 and -3), aligned in the layer-1 STC matrix pair, are extracted with no errors when the receiver comes within 155m and 55 m, respectively, from the LED array, without decreasing 210m of the transmission distance of layer-1 bit stream.

• 青色差変調を用いたデジタルサイネージ可視光通信システム

  • 佐藤翔, 岡田啓, 小林健太郎, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ASN2015-1, pp.1-6, 東京
  • 2015年5月
  • 液晶ディスプレイ等を用いた広告媒体であるデジタルサイネージの普及が進んでいる．デジタル技術を利用することが可能であり様々な応用が検討されている．検討の一つとして，広告視聴者とデジタルサイネージ間の無線通信技術が挙げられる．本研究では，画像処理を用いたイメージセンサ可視光通信技術に注目し，一般に普及している携帯端末カメラを受信機として利用することによりコスト問題の解決を目指す．可視光通信では，デジタルサイネージに情報信号の表示を行う．そのため，広告コンテンツへの情報信号の重畳に伴う，コンテンツの品質劣化が課題となる．そこで本稿では，人間の視覚特性を考慮し，人間には知覚不可能な情報手法として青色差変調を提案する．青色差変調を用いた，デジタルサイネージ携帯端末間通信システムを実機において構築し，実環境における有効性をデータ伝送実験により検証する．

• [依頼講演] ITSからみた無線通信

  • 山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol. 115, no. 2, RCS2015-6, pp. 31-31, , 湯布院・湯布郷館
  • 2015年4月
  • 車の自動運転システムが話題になっている．たとえば，内閣府ではITSによる先読み情報を活用し，2017年までに準自動走行システム（自動追従，衝突回避操舵，複数車線の自動走行など加速・操舵・制御のうち複数の操作を同時に自動車が行うシステム），2020年前半にはこの市場化，そして2020年代後半以降に完全自動走行システム（加速・操舵・制御を全て自動車が行い、緊急時のみドライバーが対応するシステム）の市場化を目指すことを発表している．言うまでも無く，これらのシステムを支える要素技術の一つとして，路車間（I2V），車車間（V2V），歩車間（P2V）などの無線通信がある．本稿では，このような流れを紹介ししつつ，ITSを支える無線通信とは何か，について著者の雑感も交えて話題提供を行う．

• Noise-Enhanced Subthreshold Signal Reception by a Stochastic Resonance Receiver using a Non-Dynamical Device

  • H. Tanaka, K. Chiga, T. Yamazato, Y. Tadokoro, S. Arai
  • Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, vol.6, no.2, pp.303-312
  • 2015年4月
  • https://doi.org/10.1587/nolta.6.303
  • Stochastic resonance (SR) is an interesting phenomenon in that noise enhances system response. Despite attractive phenomenon of SR that noise enhances system response, enhancement of the weak signal below device sensitivity, and few researchers have addressed the SR effect in communication systems. This paper discusses the SR effect in communication systems. We focus on the problem in which communication cannot be established when the received signal strength is below receiver sensitivity. The purpose of this study is to evaluate the bit error rate (BER) performance of the SR receiver and reveal the SR effect in communication systems. We propose an analysis method for the SR receiver using a non-dynamical device that exhibits SR effect. The numerical results show that the SR effect can improve the BER compared to a system without SR. The contribution of the paper is two folds: The first contribution of our present study is that the BER of the SR receiver using a non-dynamical device can analytically be derived. The second contribution of our study is that the number of samples per symbol, the received signal amplitude, and the receiver sensitivity are three important parameters. We further derive the maximum performance gain by the SR system. Although our focus is on primary communication systems; however, our findings can be applied to other systems.

• BPSKとOOKにおける確率共鳴受信機の誤り率特性評価

  • 田中裕也，千賀敬太，山里敬也，田所幸浩，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-2-18, p.49, 滋賀
  • 2015年3月
  • 確率共鳴(SR)系は雑音に対して系の応答が改善される特性を持つ．確率共鳴系を受信機に適用することにより，従来の受信機では検出すらできない受信感度以下の信号を受信できる可能性がある．これまでに，変調方式が確率共鳴受信機の通信品質に与える影響について十分な議論はされてこなかった．そこで本稿では，確率共鳴との親和性の高いBPSKとOOKにおける確率共鳴受信機の誤り率特性を評価する．

• 見通し外環境における反射型道路附属物を用いた車車間可視光通信の初期検討

  • 高田拓真, 山里敬也, 岡田啓, 藤井俊彰, 荒井伸太郎, 圓道知博, 鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-17-16, p.249, 滋賀
  • 2015年3月
  • イメージセンサを用いた車車間可視光通信について検討する。可視光通信の利点として、既存のLED照明を利用可能であることがあげられる。また、受信機にイメージセンサを用いることで情報源の空間分離、位置検出が可能である。しかし、可視光通信においては見通し外の通信は通常では不可能である。そこで、反射型道路附属物を用いた見通し外車車間可視光通信を提案する。車両のLED照明で反射型道路附属物を照らすことで情報を送信し、反射光を見通し外にある別の車両のイメージセンサで受信する。提案手法の実験を行い、通信の可能性を検討する。

• 車路間可視光通信におけるLEDヘッドライトの検出 およびオクルージョンを考慮した同一判定手法

  • 川合悠太,山里敬也,岡田啓,藤井俊彰,圓道知博,荒井伸太郎,鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ITS2014-62, pp.23-28, 京都
  • 2015年3月
  • 本稿では高度道路交通システム(ITS) のための，イメージセンサを用いた車路間可視光通信に着目する．複数の送信機からの同時受信を行う場合に重要になるのは複数の送信機をそれぞれ検出・追跡であり，すなわちフレーム間におけるLED ヘッドライトの同一判定である．しかし，車両の移動によるオクルージョンの発生によりNLOSとなった場合，LED ヘッドライトの同一判定が困難となる問題がある．そこで，本研究では，オクルージョンが発生している区間においても，イメージセンサ上でのLED ヘッドライトの位置を予測しながらLED の同一判定を行う手法を提案する．実際に路側に高速度カメラを設置して実験を行い，提案手法の有効性を評価する．結果として，見逃し率1.38%，誤検出率3.26% であり，オクルージョンが発生しても同一判定が行えていることを確認した．

• イメージセンサを用いた可視光通信におけるAlamouti型時空間符号化

  • 天野裕太，鎌倉浩嗣，山里敬也
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J98-B, no.3, pp.307-318
  • 2015年3月
  • 本論文では,発光ダイオード(LED)およびイメージセンサを用いた可視光通信(VLC)において Alamouti 時空間符号(STC)の適用を提案する.送信機及び受信機が独立に動作するシステムでは,送受信機間で 完全なシンボル同期がとれないことから,一つのシンボルを二シンボル時間にわたって繰り返し送信する反復送 信方式が用いられてきた.STC 送信方式では,LED アレイ内の隣接する LED を組付けし,組付けしたペアの単 位で,二シンボル時間で一方の LED から送信されるシンボルのみが強度反転するよう事前処理をして送信する. STC 送信方式によれば,非シンボル同期状況下にあっても,完全シンボル同期状況下と同程度の受信品質が得られ ることを実験により明らかにする.さらに,伝送距離が長いうちは受信画素平面内で LED アレイを捉えるピクセ ル数が少ないために隣接 LED を分離できないが,このような遠距離の場合においても,誤りなしの伝送が可能で あることを確認した.実験の結果,誤りなし伝送距離が,反復送信方式では 26 m であったのに対して,STC 送信 方式では 48 m にまで拡大できたことを示す.

• Investigation on Relationship Between Communication Distance and Receiving Characteristics in Image-Sensor-Based Visible Light Communication

  • Y. Ohira, E. Souke, S. Arai, T. Yamazato, T. Yendo, H. Okada, T. Fujii and K. Kamakura
  • RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP), pp.274-277, Kuala Lumpur, Malaysia
  • 2015年2月
  • The present paper considers receiving characteristics of an image-sensor-based visible light communication (VLC) using　an LED and a high-speed-image sensor. In general, a size of LED on an image decreases with increasing a communication distance. In this case, the receiver is difficult to recover data because the intensity of brightness of LED (i.e., luminance) cannot be enough recognized from the image. However,　the previous studies about the image-sensor-based VLC have not enough discussed the communication distance and the recognition of LED on the image, i.e., the receiving characteristics. We focus on the communication distance and investigates the relationship between the distance and the receiving characteristics in the image-sensor-based VLC.

• [招待講演] イメージセンサを用いたITS可視光通信

  • 山里敬也
  • 可視光通信協会, 慶應義塾大学
  • 2015年2月

• Visible light communication

  • Shlomi Arnon, Jae Kyun Kwon, Sang Hyun Lee, Wen-De Zhong, Zixiong Wang, Mohsen Kavehrad, Weizhi Zhang, Zhengyuan Xu, Chen Gong, Bo Bai, Kang Tae-Gyu, Klaus-Dieter Langer, Shinichiro Haruyama, Takaya Yamazato
  • Cambridge University Press
  • 2015年2月

• Outdoor Road-to-Vehicle Visible Light Communication Using On-Vehicle High-Speed Camera

  • C. Premachandra, T. Yendo, M. P. Tehrani, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, M. Tanimoto
  • International Journal of Intelligent Transportation Systems Research, vol.13, no.1, pp.28-36
  • 2015年1月
  • https://doi.org/10.1007/s13177-014-0079-y
  • We propose a road-to-vehicle Visible Light Communication (VLC) system for ITS. Here, the communication between road and a vehicle is approached using an LED array as a transmitter and an on-vehicle high-speed camera as a receiver. Modulation is conducted at the transmitter by blinking LEDs in high frequency and demodulation is conducted at the receiver by capturing the blinking patterns of the transmitter, by processing the high-speed camera images captured in high frame rate. This paper proposes an effective image processing method for capturing those blinking patterns. Out door communication experiments of the proposed VLC system are also present.

• Investigation on Relationship between Communication Distance and Receiving Characteristic in Visible Light Communication Using LED and High-Speed Camera

  • E. Souke, Y. Ohira, S. Arai, T. Yamazato, T. Yendo, H. Okada, T. Fujii and K. Kamakura
  • Proceedings of 2014 IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks (NCN'14), pp. 93-94, Tokushima, Japan
  • 2014年12月
  • The present paper considers an optical spatial channel in visible light communication (VLC) using LED and a high-speed camera. In general, the optical spatial channel affects the communication performance. However, the previous studies have not enough discussed the channel for VLC. This study focuses on the communication distance, which is one of channel parameters, and investigates the relationship between the distance and a receiving characteristic in the VLC.

• Motion Modeling of Mobile Transmitter for Image Sensor Based I2V-VLC, V2I-VLC, and V2V-VLC

  • M. Kinoshita, T. Yamazato, H, Okada, T. Fujii, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura
  • IEEE GLOBECOM Workshop on Optical Wireless Communications, pp.535-540, Austin, USA
  • 2014年12月
  • https://doi.org/10.1109/GLOCOMW.2014.7063473
  • Visible light communication (VLC) using light-emitting diodes (LEDs) is drawing much attention. There are two types of VLC reception devices, a photodiode and an image sensor. VLC using image sensor is called image sensor based VLC. As the receiver only uses the image sensor pixels that sense LED transmission sources and discards other pixels, including those sensing noise sources, image sensor based VLC is an attractive solution for outdoor mobile applications. However, little evidence is available for channel modeling of image sensor based VLC in mobile outdoor environments, especially for motion modeling of VLC transmitter. In this paper, we propose a motion model of VLC transmitter. In particular, we consider three cases; infrastructure-to-vehicle VLC (I2V-VLC), vehicle-to-infrastructure VLC (V2I-VLC), and vehicle-to-vehicle VLC (V2V-VLC). As a result, we show that the motion model of the VLC transmitter on the captured image for the three aforementioned situations (i.e., I2V-VLC, V2I-VLC, and V2V-VLC) can be expressed in the identical pinhole camera model.

• QOSTBC を用いる簡易な中継処理による協調ダイバーシチ

  • 山岡智也, 原嘉孝, 石岡和明, 原照幸, 山里敬也
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J97-B, no.12, pp.1213-1223
  • 2014年12月
  • 筆者らはQOSTBC(Quasi-Orthogonal Space-Time Block Code) を用いる簡易な中継処理による協調ダイバーシチとして，QOSTBC の一種であるABBA 符号化が行われた信号を受信する方式を以前に提案した．この方式は，送信局であらかじめ時空間符号化を行う特徴をもち，これにより中継局での信号の並べ替えによって受信局ではABBA 符号と等価の信号行列を得て，符号化利得を得られる．中継局においては，時空間符号化を行わないためベースバンド信号へ変換する必要がなく，IF(Intermediate Frequency) 帯で処理が完結する特長を有する．本論文では，その方式に対して，送信される時空間ブロック符号への単純な操作によって誤り率性能または信号受信における演算量の改善を行う2 つの改良方式の検討に, それまで未実施であった複数のチャネルモデルによる検討も含めて，QOSTBC を用いる簡易な中継処理による協調ダイバーシチの検討を総括する．また，性能評価としては受信局で得られる信号行列の評価および誤り率性能の計算機シミュレーションを行う．計算機シミュレーションによって，チャネルのモデル毎の性能および改良方式の具体的な改善効果を明らかにする．

• Channel Fluctuation Measurement for Image Sensor Based I2V-VLC, V2I-VLC, and V2V-VLC

  • M. Kinoshita, T. Yamazato, H, Okada, T. Fujii, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura
  • IEEE Asia Pacific Conferece on Circuits and Systems (APCCAS), pp.332-335, Okinawa, Japan
  • 2014年11月
  • https://doi.org/10.1109/APCCAS.2014.7032787
  • In image sensor based VLC, transmitter acquisition and tracking are critical issue. However, the fluctuation of the VLC transmitter in the image plane caused by vehicle movement, complicates correct data reception. Therefore, in this paper, we present results of channel fluctuation measurements for infrastructure-to-vehicle VLC (I2V-VLC), vehicle-to-infrastructure VLC (V2I-VLC), and vehicle-to-vehicle VLC (V2V-VLC). We analyze channel fluctuation in terms of optical flow from measured data.

• BER Characteristic of Optical-OFDM using OCI

  • Y. Goto, I. Takai, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, S. Kawahito, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura
  • IEEE Asia Pacific Conferece on Circuits and Systems (APCCAS), pp.328-331, Okinawa, Japan
  • 2014年11月
  • https://doi.org/10.1109/APCCAS.2014.7032786
  • Light-emitting diode (LED) transmitters based optical wireless communication (OWC) systems offer the potential for new generation communication systems. Particularly, an image sensor based OWC systems consist of the LED transmitters and camera receivers are expected to contribute to intelligent transport system (ITS) for driving supports. For high achievable data rates, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) based OWC systems have attracted a great deal of attention. Despite attractive features of optical OFDM, only few attempts have so far been made to adopt it as a modulation scheme of an image sensor based OWC system. There remains a need for an evaluation of adopting an optical OFDM to the image sensor based OWC systems. Another important issue needs to be addressed is the performance degradation due to a frequency response of an actual image sensor device, especially a signal attenuation loss in higher frequency. In addition to such loss, a narrow band noise generated by its circuits also degrades the performance. The purpose of this paper is to investigate BER performances of the optical-OFDM using an actual image sensor device, the optical communication image sensor (OCI). From simulation results, it is found that the frequency response and the narrowband noise at 12MHz of the OCI lead to the significant reduction of BER performances. Additionally, the results shows that ACO-OFDM shows a little better performance compared to DCO-OFDM with the same bandwidth efficiency.

• データを伴う照明

  • 山里敬也
  • 電波技術協会報，vol.301, No.11, pp.40-43
  • 2014年11月
  • 可視光通信とは，LEDを人の目に分からないほど高速に点滅（変調）させることで情報伝送を行う通信のことである．可視光通信では発光ダイオード（light emitting diode: LED）を送信デバイスに用いるのだが，LEDはものすごい勢いで普及が進みつつあり，それこそ至る所にある．つまりLEDにデータ伝送機能を追加する可視光通信はユビキタスのインフラ基盤になりうるのである．

• 三角型信号点配置を用いる符号化変調の一検討

  • 山岡智也，原照幸，岡崎彰浩，山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, RCS2014-176, pp.111-116, 慶応大学
  • 2014年10月

• 簡易な送信装置による送信ダイバーシチ

  • 山岡智也，原照幸，岡崎彰浩，山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, RCS2014-177, pp.117-122, 慶応大学
  • 2014年10月

• 高速イメージセンサーを用いたITS可視光通信

  • 山里敬也
  • 応用物理学会分科会日本光学会 第133回微小光学研究会ー自動車を進化させる微小光学ー, 日本女子大学新泉山館大会議室
  • 2014年10月
  • 本稿では，イメージセンサーを受信機に用いる可視光通信について紹介する．また，応用のひとつとして，路車間通信などのITS可視光通信について筆者の研究を中心に紹介していく．なお，なお，本稿は微少光学研究グループ機関誌2014年3月号に掲載された松本先生による「光無線通信の展開」および春山先生による「可視光通信の最新動向」の続編である．

• 自動運転とセキュリティ

  • 山里敬也
  • 名古屋情報セキュリティ勉強会, 名古屋大学
  • 2014年9月

• LEDアレーと高速度カメラを用いた可視光通信における画像のボケの影響を考慮した信号復調手法の一検討

  • 大平祐生，荒井伸太郎，圓道知博，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, A-5-1, p.83, 徳島
  • 2014年9月

• LEDと高速度カメラを用いた可視光通信における通信距離の影響に関する一検討

  • 曹家永翔，大平祐生，荒井伸太郎，山里敬也，圓道知博，岡田啓，藤井俊彰，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, A-5-2, p.84, 徳島
  • 2014年9月

• イメージセンサを用いた路車間・車路間・車車間可視光通信における通信路変動測定

  • 木下雅之，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，荒井伸太郎，圓道知博，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ITS2014-18, pp.77-81, 鳥取
  • 2014年9月
  • イメージセンサを用いた路車間・車路間・車車間可視光通信において，送信機の捕捉及び追跡は重要である．しかし，車両の移動に伴う送信機位置の変動によって，情報を持った正しいピクセルの選択が困難となってしまう．そこで，本稿では自動車アプリケーションのためのイメージセンサを用いた可視光通信における通信路の測定を行う．特に，車両の移動に伴う画像上での通信路の変動について注目し，位相限定相関法を用いてサブピクセルレベルで詳細に調査することを目的とする．

• An Analysis Method of a Stochastic Resonance Receiver using a Schmitt Trigger

  • H. Tanaka, K. Chiga, T. Yamazato, Y. Tadokoro, and S. Arai
  • International Symposium on Nonlinear Theory and its Application (NOLTA), pp.193-196, Luzern, Switzerland
  • 2014年9月
  • Stochastic resonance (SR) enhances system responses by increasing noise. By applying SR to a receiver, a subthreshold signal not receivable by a conventional linear receiver could be received. Previously, we proposed an analysis method of the SR receiver using a comparator, and evaluated its bit error rate performance. The comparator is known as a simple non-dynamical system exhibiting SR. However, a dynamical system can have better performance since it has a memory effect. In this sense, we propose an analysis method of the SR receiver using a Schmitt trigger known as a simple dynamical system, and evaluate its bit error rate performance. A performance comparison of the comparator and the Schmitt trigger is also shown.

• 無線通信への確率共鳴応用における雑音帯域の影響評価

  • 千賀敬太，田中裕也，山里敬也，田所幸浩，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, A-2-7, p.28, 徳島
  • 2014年9月
  • 確率共鳴(Stochastic Resonance:SR) は非線形系に信号と雑音を与えた場合、系の応答が雑音により向上する現象である．確率共鳴を利用することにより、雑音に埋もれてしまうような微弱な信号を検出できる可能性がある．本研究では確率共鳴を無線通信へ適用することを考える．これまで、確率共鳴を利用したBPSK 受信機により従来の受信機では通信することができない微弱な信号を検出・通信可能であることがシミュレーションにより示されている．従来の確率共鳴応用では信号周波数は非常に低いものが想定されてきたが、無線通信への応用においては数MHz 以上の高い周波数となる．このため、無線通信においても確率共鳴が適用可能であるか検討する必要がある．従来の確率共鳴の解析的アプローチにおいて、与えられる雑音は白色ガウス雑音と仮定されていた．しかし実装を考えた場合、完全に白色である雑音を得ることは困難である．そのため従来の確率共鳴の実験的アプローチにおいては、信号周波数を低くし、その信号周波数に対して十分に白色とみなせる広帯域な雑音を用いていた．確率共鳴の無線通信への適用を考えた場合、信号周波数は数十MHz 以上の高い周波数であるために、従来と比較して非常に広帯域な雑音が必要となるという問題がある．以上から、本稿では無線通信への確率共鳴応用を考慮し、実装の際に問題となる雑音帯域の影響に関して出力SNR により特性評価を行う．

• SNR Improvement by Stochastic Resonance Receiver for Subthreshold Signal in Radio Frequency

  • K. Chiga, H. Tanaka, T. Yamazato, Y. Tadokoro, S. Arai
  • International Symposium on Nonlinear Theory and its Application (NOLTA), Luzern, Switzerland
  • 2014年9月
  • Stochastic Resonance (SR) is well known as a phenomenon in which the weak signal in a nonlinear system can be detected by added noise. We consider the application of SR phenomenon to a wireless communication system. The receiver using SR phenomenon can detect the subthreshold signal which is not detectable by the conventional receiver. The effect of SR receiver has been verified, but it has never been verified in radio frequency which is used by a wireless system. In this paper, we consider the implementation of SR System for Radio Frequency and evaluate its performance of Signal to Noise Ratio (SNR).

• Image Sensor Based Visible Light Communication and Its Application to Pose, Position, and Range Estimations

  • T. Yamazato, S. Haruyama
  • IEICE Transactions on Communications, vol.E97-B, no.9, pp.1759-1765
  • 2014年9月
  • https://doi.org/10.1587/transcom.E97.B.1759
  • This study introduces an image sensor based visible light communication (VLC) and its application to pose, position, and range estimations. There are two types of visible-light receiver: a photodiode and an image sensor. A photodiode is usually used as a reception device of VLC, and an image sensor consisting of a large number of pixels can also be used as a VLC reception device. A photodiode detects the signal intensity of incoming light, while an image sensor not only detects the incoming signal intensity but also an accurate angle of arrival of light emitted from a visible light transmitter such as a white LED light. After angles of arrival of light are detected by an image sensor, positioning and data reception can be performed. The ability of an image sensor to detect an accurate angle of arrival will provide attractive applications of VLC such as pose, position calculation, and range estimation. Furthermore, because the image sensor has the ability to spatially separate sources, outdoor positioning even with strong sunlight is possible by discarding the associated pixels of noise sources.

• Schmitt trigger確率共鳴受信機の誤り率特性評価

  • 田中裕也，千賀敬太，山里敬也，田所幸浩，荒井伸太郎
  • 複雑コミュニケーションサイエンス研究会, 北海道
  • 2014年8月

• LED可視光通信のためのSchmitt Trigger回路を利用した確率共鳴受信機による光信号検出

  • 荒井 伸太郎, 山里 敬也, 田所 幸浩
  • 第27回 回路とシステムワークショップ, pp.116-120, 淡路島
  • 2014年8月
  • 本稿では，LED光等を利用してデータを送信する無線通信技術である可視光通信に注目する．その受信機に用いられる受光素子の1つであるPINフォトダイオード(PIN PD)は，安価で入手が容易な上，高速応答性を実現しており，高データレート通信の期待が高まっている．しかしながら，太陽光等の外乱の影響により信号がひずみやすく，通信が困難となる問題点がある．本研究では，雑音を利用することにより信号を検出する確率共鳴現象に注目し，本現象を応用することでPIN PDを用いた可視光通信における課題の解決を図る．PIN PD型可視光通信受信機に確率共鳴系を適用した簡易なシステムを作成し，LED光の光検出特性を調べる．

• 車両走行時における振動を考慮した路車間可視光通信 システムにおける測距精度向上手法

  • 大村明寛, 山里敬也, 岡田啓, 藤井俊彰, 圓道知博, 荒井伸太郎, 鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J97-B, no.8, pp.695-696
  • 2014年8月
  • 送信機にLED信号機，受信機に車載高速度カメラを用いた路車間可視光通信システムにおける測距手法にて，走行時における測距手法を提案する．結果として静止環境と同等の精度での測距を達成した．

• 路車間可視光通信のための時空間勾配を特徴量としたLEDアレイ捕捉手法

  • 臼井俊亮，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，高橋桂太，圓道知博，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J97-B, no.7, pp.536-545
  • 2014年7月
  • 本稿では送信機としてLEDアレイを，受信機として高速度カメラを用いる 路車間可視光通信に着目する． この通信ではデータ復号前に，撮影された画像に画像処理を施し，画像のどこに送信LEDアレイがあるのかを捕捉する必要がある．従来の捕捉手法ではパケットフォーマットのデータ部において正確な捕捉が行えなかった．本稿ではこの問題に対し以前明らかにした撮影画像中のLEDアレイが時間方向と空間方向に特徴的な勾配値を持つという性質を利用する．二つの勾配値を散布図として描くことにより，LEDアレイ捕捉を，LEDアレイ部分と非LEDアレイ部分を判別する2クラス判別問題として考える．判別関数としては直線を採用し散布図中の判別直線よりも上の領域をLEDアレイとする捕捉手法を提案する．さらに判別直線のパラメータを実験的に検討し，提案捕捉手法がデータ部においても捕捉が可能となることを示す．

• Image-sensor-based Visible Light Communication for Automotive Applications

  • T. Yamazato, I. Takai, H. Okada, T. Fujii, T. Yendo, S. Arai, M. Andoh, T. Harada, K. Yasutomi, K. Kagawa, S. Kawahito
  • IEEE Communications Magazine, vol.52, no.7, pp.88-97
  • 2014年7月
  • https://doi.org/10.1109/MCOM.2014.6852088
  • The present article introduces VLC for automotive applications using an image sensor. In particular, V2I-VLC and V2V-VLC are presented. While previous studies have documented the effectiveness of V2I and V2V communication using radio technology in terms of improving automotive safety, in the present article, we identify characteristics unique to image-sensor-based VLC as compared to radio wave technology. The two primary advantages of a VLC system are its line-of-sight feature and an image sensor that not only provides VLC functions, but also the potential vehicle safety applications made possible by image and video processing. Herein, we present two ongoing image-sensor-based V2I-VLC and V2VVLC projects. In the first, a transmitter using an LED array (which is assumed to be an LED traffic light) and a receiver using a high-framerate CMOS image sensor camera is introduced as a potential V2I-VLC system. For this system, real-time transmission of the audio signal has been confirmed through a field trial. In the second project, we introduce a newly developed CMOS image sensor capable of receiving highspeed optical signals and demonstrate its effectiveness through a V2V communication field trial. In experiments, due to the high-speed signal reception capability of the camera receiver using the developed image sensor, a data transmission rate of 10 Mb/s has been achieved, and image (320 × 240, color) reception has been confirmed together with simultaneous reception of various internal vehicle data, such as vehicle ID and speed.

• M-ary Modulation Scheme Based on Separation of Deterministic Chaotic Dynamics for Noncoherent Chaos-Based Communications

  • S. Arai, Y. Nishio, T. Yamazato
  • NOLTA, IEICE, vol. 5, no.2, pp.210-221
  • 2014年4月
  • https://doi.org/10.1587/nolta.5.210
  • The present paper proposes a novel M-ary modulation scheme based on separation and reconstruction of deterministic chaotic dynamics for noncoherent chaos-based communications. The M-ary modulation scheme can transmit b-bit data at a time by using M=2b distinct sequences. In order to generate M distinct sequences and recover b-bit data, the proposed system separates the chaotic dynamics having the chaotic sequence by using M interleavers, and reconstructs the original sequence based on the chaotic dynamics from the separated one by using M deinterleavers. In advance, each data symbol among M symbols is allocated to each interleaver-deinterleaver pair. The transmitter selects an interleaver corresponding to a data symbol and separates the order of samples of the chaotic sequence using the selected interleaver. The receiver feeds the received sequence into all M deinterleavers and outputs M reconstructed sequences. The proposed system can reconstruct the original chaotic sequence only when the correct deinterleaver, which becomes paired with the interleaver, is selected. Therefore, the receiver can recover b-bit data by analyzing the chaotic dynamics of each reconstructed sequence. We carry out computer simulations and evaluate performances of the proposed M-ary modulation scheme.

• 受信感度以下の双極パルスを想定した確率共鳴受信機の受信感度向上率限界の導出

  • 田中裕也，千賀敬太，山里敬也，田所幸浩，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-2-15, p.40, 新潟
  • 2014年3月
  • 確率共鳴(SR)系は雑音に対して系の応答が改善される特性を持つ．確率共鳴を受信機に適用することにより，従来の受信機では検出すらできない受信感度以下の信号を受信できる可能性がある．本稿では，確率共鳴との親和性の高い双極パルスを想定したときの確率共鳴受信機の受信感度向上率限界を求める．

• 光通信イメージセンサを用いた可視光通信への光OFDM方式の適用に関する一検討

  • 後藤裕樹，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，高井勇，川人祥二，圓道知博，荒井伸太郎，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-10-20, p.388, 新潟
  • 2014年3月
  • 可視光通信の高速化を目的としたOCI(光通信イメージセンサ)が注目されている．このOCIの周波数特性は高周波数領域が大きく減衰し，さらにLED検出用センサの回路雑音が誤り率特性を劣化させることが確認されている．そこで本研究では，光OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を適用し，これらの課題への対処を試みる．代表的な光OFDM方式としてDCO-OFDM(DC biased Optical OFDM)及びACO-OFDM(Asymmetrically Clipped Optical OFDM)を取り上げ，OCIの誤り率劣化要因を踏まえた誤り率特性をシミュレーションによって明らかにする．

• 光通信イメージセンサを用いた車車間可視光通信への光OFDM方式の適用

  • 後藤裕樹
  • 電子情報通信学会東海支部卒業研究発表会, 三重
  • 2014年3月

• 知識の横断検索I-Scover

  • 山里敬也, 千村保文, 西野文人, 伊加田恵志, 秋山豊和, 中野美由紀, 井上友二
  • 電子情報通信学会誌 Vol.97 No.3, pp.240-246
  • 2014年3月
  • 電子情報通信学会の新しい文献検索システムであるI-Scover（正式名称：IEICE Knowledge Discovery，呼称：アイスカバー）は，単に本会文献の横断検索を実現するシステムではない．文献の関連情報も文献と有機的に結び付けることで，インターネット上で顕在化させ，広く参照できるようにして，本会文献の価値を最大化することを目指すシステムである．また，従来の検索システムでは困難な，いちご摘み探索による新たな発見も可能である．本稿ではI-Scover開発の経緯と狙い，機能と特徴を紹介し，普及推進に向けての活動計画と今後の開発予定について述べる．

• Preliminary Study on LED VLC with Simple SR Receiver Using Schmitt Trigger

  • H. Yokota, S. Arai, T. Yamazato and Y. Tadokoro
  • RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP), pp. 61-64., Hawaii, USA
  • 2014年2月
  • The present paper focuses on an application of Stochastic Resonance (SR) for an LED visible light communication (LED-VLC) receiver. SR is well-known as a phenomenon, which enhances the response by additive noise. We consider that a weak optical signal, which is distorted due to an influence of ambient light noise, can be detected by using SR system. This study makes a simple SR circuit for LED VLC and performs its circuit experiment for exploring the possibility and availability of the LED-VLC receiver using SR system.

• 高速度カメラを用いた路車間可視光通信における時間・空間勾配値を基にしたLEDアレイ捕捉手法

  • 臼井俊亮，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，高橋桂太，圓道知博，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ITS2013-39, pp.55-60, 札幌
  • 2014年2月
  • 本稿では送信機としてLEDアレイを，受信機として高速度カメラを用いる路車間可視光通信に着目する．この通信において撮影された画像のどこに送信LEDアレイがあるのかを探索するLEDアレイ捕捉は非常に重要な役割を持つ． ロバストなLEDアレイ捕捉に対しては時空間画像が非常に有効となる．これにより撮影画像の時間方向と空間方向の勾配が捕捉の重要な特徴量となることが明らかになった．本稿では撮影画像の時間方向と空間方向の勾配に着目し，二つの勾配を散布図として画く．この散布図により，LEDアレイ捕捉を判別分析問題とみなすことが可能となる．本稿では上記の議論を基に，散布図中の判別直線よりも上の領域をLEDアレイとする捕捉手法を提案し，走行環境下での実験でその有効性を示す．

• 車両走行時における路車間可視光通信・測距統合システムのための測距法

  • 大村明寛，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，圓道知博，荒井伸太郎，鎌倉浩嗣
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ITS2013-38, pp.49-54, 札幌
  • 2014年2月
  • 本論文では，車載高速度カメラと路上のLED 信号機を用いた路車間可視光通信システムにおいて，送受信機間距離を推定することを考える．これにより，通信と同時に測距を行うことができる．本論文では，受信機が受ける振動を考慮したLED パターンとサブピクセルレベルでの推定が可能な位相限定相関法を用いることで振動の影響を軽減することができる手法を提案する．実験を行い，60m までの距離において推定誤差が0.5m 未満となることを確認した．

• Alamouti符号化を用いたイメージセンサ可視光通信

  • 天野裕太，鎌倉浩嗣，山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ITS2013-37, pp.43-48, 札幌
  • 2014年2月
  • 本稿では，発光ダイオード（LED）およびイメージセンサを用いた可視光通信（VLC）においてAlamouti時空間符号（STC）を用いることを提案する．送信機及び受信機が独立に制御されるシステムでは，送受信機間で完全なシンボル同期がとれないことから，一つのシンボルを二シンボル時間にわたって繰り返し送信する反復送信方式が用いられてきた．STC方式では，LEDアレイ内の隣接するLEDを組付けし，組付けしたペア単位で，二シンボル時間で一方のLEDから送信されるシンボルのみが強度反転するよう事前処理をして送信する．STC方式によれば，非シンボル同期が確立されない状況下でも，完全シンボル同期状況下と同程度の受信品質が得られることを実験により実証する．さらに，伝送距離が大きくなるにつれて，受信画素平面内でLEDアレイを捉えるピクセル数が小さくなり，隣接LEDを分離できない場合においても，誤りなしの伝送が可能であることを確認する．実証実験の結果，誤りなし伝送距離が，反復送信方式では26,mであったのに対して，STC方式では48,mにまで拡大できたことを示す．

• [特別招待講演］受信機に高速イメージセンサを用いたITS可視光通信

  • 山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol. 113, no. 390, CS2013-94, pp. 57-63, 八丈島 大賀郷公民館
  • 2014年1月
  • 本稿では、可視光通信によるインフラ協調型安全運転支援システムの実現を目的に、受信機に高速イメージセンサを用いた可視光通信について紹介する。イメージセンサは、白線認識によるレーンキーピング、障害物認識、 測距などの画像・動画像処理による安全運転支援技術に利用されている。ここに新たに信号機やテールランプに可視光通信機能が加われば、運転者が視覚的に認識することができる信号機情報やテールランプの情報に加えて可視光通 信により安全運転支援情報もイメージセンサで受信できるため、より広範な安全運転支援に寄与できるものと期待される。

• Multiple LED Arrays Acquisition for Image-Sensor-Based I2V-VLC Using Block Matching

  • S. Arai, Y. Shiraki, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, T. Yendo
  • IEEE Consumer Communications and Networking Conference (CCNC), pp.605-610, Las Vegas, USA
  • 2014年1月
  • https://doi.org/10.1109/CCNC.2014.6866634
  • The present paper proposes a novel multiple-LED-arrays acquisition for an infrastructure-to-vehicle visible light communication (I2V-VLC) using LED arrays (transmitter) and an in-vehicle high-speed image sensor (receiver). In order to achieve a robust detection of LED arrays, we employ the block matching algorithm, which is a way of finding a corresponding position between two successive frames. The proposed method divides a captured image into a number of small domains (blocks) and determines if the LED array is present or absent using the block matching. We perform I2V-VLC experiments with multiple-LED arrays and evaluate the acquisition capability of the proposed method.

• 可視光通信の交通信号への適用

  • 山里敬也
  • 照明学会誌, vol.98, no.1, pp.17-20
  • 2014年1月
  • LED（light-emitting diode）の普及が進んでいるのは周知のとおりで，そのこと自体に筆者は驚かない．しかしながら，実際に普及の度合いを数字として聞くとびっくりする．2013年9月に開催された照明学会全国大会シンポジウムでの天野浩・名大教授の講演によると，2015年には半分の照明がLEDに変わるとのことである(1)．2020年には世界人口（77.2億人）の40倍ものLEDが生産される（3,092億個）と予想されている． LED照明は半導体デバイスとしてのLEDパッケージが使われているが，その効率が Intel Pentium 4 に匹敵するというのである．LEDは交通分野でも早くから利用されている．特にLED信号機は，従来の電球式信号機に比べてエネルギー効率が格段に高く，また寿命も8倍もあり，さらに，電球式で問題があった西日が当たった場合に点灯しているように見える「疑似点灯」が起こりにくい．既にシンガポールでは100% LED信号機に置き換わり，米国でもカリフォルニア州を中心に普及が進んでいる．国内においても，大規模交差点などでは，ほぼLED信号機に置き換わっている．さて，このLED信号機だが，実際には点滅していることを御存じだろうか．見た目には全く分からないのだが，電源周波数の２倍で点滅しているのである．東日本では100Hz, 西日本では120Hzで点滅している．LED信号機が既に点滅しているのであれば，その点滅を制御することで情報を載せ，車両へ伝送することを考えるのは自然のことであろう(2)-(4)．LEDを人の目には分からないほど高速に変調することでデータ伝送を行う通信のことを可視光通信（Visible Light Communications: VLC）という(5),(6)．本稿では，可視光通信の交通信号への適用として，著者らが進めている路車間可視光通信について紹介する．この研究では，LED信号機に見立てたLEDアレイを高速に変調させることで，移動する車輌へ情報伝送を行う．LED信号機から情報伝送を行うことで，ドライバーが目で見て確認する信号情報に加えて，データ伝送も行うことができるため，交差点での安全運転支援などに有効である．

• A Study on Simple LED-VLC Flashlight Transmitter for Disaster Situation

  • K. Miyazaki, Y. Ohira, S. Arai, T. Yendo, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii
  • Proceedings of 2013 IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks (NCN'13), Tokushima, Japan
  • 2013年12月

• 位相限定相関法を用いた路車間可視光通信システムにおける測距精度向上手法

  • 大村明寛, 山里敬也, 岡田啓, 藤井俊彰, 圓道知博, 荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J96-B, no.12, pp.1365-1368
  • 2013年12月
  • 本稿では，送信機にはLED 信号機，受信機には車載高速度カメラを用いた路車間可視光通信システムにおける測距手法について提案する．具体的には位相限定相関法を用いてサブピクセルレベルの推定を行うことで高精度に測距を行う手法を提案する．

• ［招待講演］SN, USN そして ASN

  • 山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ASN2013-112, pp.121-124, 東京
  • 2013年11月

• カオスダイナミクスの分離を利用した誤り訂正手法の送信信号数に対する性能評価

  • 荒井伸太郎, 西尾芳文, 山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, NLP2013-108, pp. 205-209, 高松（香川）
  • 2013年10月
  • カオス系列によって変調された信号のみを用いて復調を行うノンコヒーレントカオス通信システムは, カオスの特徴を活かした独特の通信システムとして知られている．しかしながら，一般的な通信システムと比較すると，通信特性は劣るため，ノンコヒーレント通信の特性向上のためには，カオスの特徴を利用したさらなる工夫が必要である．私達はこれまでの研究で，カオスダイナミクスの分離・再構成を利用した誤り訂正手法を提案した．シミュレーションを行った結果，従来手法(誤り訂正無し) と比較して，BER 特性において2～2.5 dB の利得が得られた事を確認した．本稿では，カオスダイナミクスの分離・再構成による効果をより詳細に解析するために，本誤り訂正手法の性能評価を行う．具体的には，一度に送信される信号ブロック数とその信号の組み合わせに注目し，誤り訂正能力の解析を行う．

• Schmitt Trigger 確率共鳴受信機における微弱信号検出の性能評価

  • 千賀敬太, 田中裕也, 山里敬也, 田所幸浩, 荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会技術研究報告, NLP2013-73, pp.19-23, 香川
  • 2013年10月
  • 確率共鳴(Stochastic Resonance:SR) は雑音の増加により信号対雑音比(SNR) が向上する非線形現象である．確率共鳴を利用することにより，従来の受信機では検出できないような微弱信号を検出できる可能性がある．本稿では確率共鳴を通信システムに応用することを考え，確率共鳴系としてSchmitt Trigger を用いた確率共鳴受信機を実装し，その性能評価を行う．実験および数値シミュレーションにより確率共鳴受信機の微弱信号に対する応答を評価し，確率共鳴を用いて検出可能な微弱信号について検討する．

• Utilization of Spatio-temporal Image for LED Array Acquisition in Road to Vehicle Visible Light Communication

  • S. Usui, T. Yamazato, S. Arai, T. Yendo, T. Fujii, H. Okada
  • 20th World Congress on Intelligent Transport Systems , Tokyo, Japan
  • 2013年10月
  • In this paper, we focus attention on visible light communication systems using an LED array as a transmitter and a high-speed camera as a receiver for road-to-vehicle communications (R2V-VLC) in intelligent transport systems. To implement R2V-VLC, it is necessary for the receiver to search the target LED array from the captured images (LED array acquisition) before data demodulation. We propose a new approach for LED array acquisition. We focus on spatio-temporal image and spatio-temporal cross-section image and show LED array in the spatio-temporal image has high time-gradient value and low space-gradient value. Using such characteristic gradient values, we propose new LED array acquisition method. As the results of the experiment in driving situation, we can achieve acquisition miss rate = 0%.

• Accuracy Improvement by Phase Only Correlation for Distance Estimation Scheme for Visible Light Communications Using an LED Array and a High-speed Camera

  • A. Ohmura, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, T. Yendo, S. Arai
  • 20th World Congress on Intelligent Transport Systems, Tokyo, Japan
  • 2013年10月
  • In this paper, we focus on a distance estimation scheme using camera. Our distance estimation scheme is based on triangulation. The accuracy of camera based scheme is governed by resolution of a camera, or equivalently the size of pixel. Therefore we introduce phase only correlation (POC) to estimate with subpixel accuracy. As a result of experiment, we will show that our scheme achieves less than 0.3m estimation error at the distance of 60m. By using POC, the resolution of estimation reaches nearly 0.02 pixel, much less than one pixel.

• Schmitt Triggerを用いた確率共鳴受信機の実装に関する一検討

  • 千賀敬太，田中裕也，山里敬也，田所幸浩，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, A-2-13, p.32, 福岡
  • 2013年9月
  • 確率共鳴(Stochastic Resonance:SR) は特定の非線形系において，信号に適切な雑音を与えることにより出力の応答が向上する現象である．確率共鳴を適用することにより従来の受信機では検出が困難であるような微弱な信号が検出できる可能性がある．確率共鳴を適用した受信機(確率共鳴受信機) はシミュレーションによりその特性が評価されているが，実機における検討は未だなされていない．本稿では，この確率共鳴を実現する回路としてSchmitt Trigger (ST) を考え，その実装に関してシミュレーションおよび実験により評価する．

• 文献検索サービスI-Scoverの概要

  • 山里敬也
  • 電子情報通信学会ソサイエティ大会, 福岡工業大学
  • 2013年9月
  • 信学会ではこの4月から, 誰でも使える先進的な横断検索システム「I-Scover（アイスカバー）」を提供しています. I-Scoverでは文献に関する情報だけでなく, 研究者に関する情報, 技術用語に関する情報(メタデータ)についても構造化して蓄積しているため, たとえば, ある技術用語について, 「その意味が知りたい」「関連する文献を知りたい」「どのような専門家がいるか知りたい」といったニーズに１回の検索で対応することができるようになっております. このような論文, 著者を探すといった一般的な検索用途だけでなく, セレンディピティ（何かを探しているときに, 探しているものとは別の価値あるものを見つける才能, 能力）につながる使い方も可能なシステムとなっております. さらに, このようなI-Scoverの特徴の１つであるメタデータをお使いいただいて, I-Scoverの普及と学会に蓄積された論文の価値を国内・国際に広く知って頂くことを目的に, このデータを利活用した研究を行い発表する場としましてコンテスト「I-Scoverチャレンジ2013」を開催することになりました. この企画セッションでは, I-Scoverの開発に携わる方々によるI-Scoverの特徴や使い方の紹介，I-Scoverチャレンジの実施内容についてご講演いただきます．また, 最後にI-Scoverに対するご意見, ご討論いただき活発な議論を期待いたします.

• 受信感度下の双極パルス検出のための確率共鳴受信機の受信感度に関する一考察

  • 田中裕也，千賀敬太，山里敬也，田所幸浩，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, A-2-14, p. 33, 福岡
  • 2013年9月
  • 確率共鳴(SR)は雑音電力の増大と共に系の応答を高める効果を持つ．確率共鳴を受信機に適用することにより，従来の受信機では検出できない受信感度下の信号を通信に利用することが可能である．本稿では，確率共鳴との親和性の高い双極パルス信号検出において誤り率特性を示し，確率共鳴受信機の受信感度について考察する．

• Implementation of Bi-Polar Pulse SR Receiver Using Schmitt Trigger and Evaluation of its Performance

  • K. Chiga, H. Tanaka, T. Yamazato, Y. Tadokoro, S. Arai
  • International Symposium on Nonlinear Theory and its Application (NOLTA), pp.269-271, Santa Fe, USA
  • 2013年9月
  • We consider an application of Stochastic Resonance to wireless communication system. Stochastic Resonance (SR) is well known as a phenomenon in which weak signal in nonlinear system can be detected by added noise. A receiver using Stochastic Resonance (SR Receiver) can detect a weak signal which is not detectable in the conventional receiver. In this paper, we consider the implementation of bi-polar pulse SR Receiver using Schmitt Trigger and evaluate the performance in Signal-to-Noise Ratio (SNR) and Bit Error Rate (BER).

• [招待講演] 可視光通信の交通信号への適用　ーLEDアレイと車載高速度カメラを用いた路車間可視光通信

  • 山里敬也
  • 平成25年度照明学会全国大会分科会主催シンポジウム：II「SSLの最新動向を分かりやすく解説する」, 名古屋大学
  • 2013年9月
  • 本稿では、可視光通信の交通信号への適用として、著者らが進めている路車間可視光通信について 紹介する。この研究では、LED 信号機に見立てた LED アレイを高速に変調させることで、移動す る車輌へ情報伝送を行う。LED 信号機から情報伝送を行うことで、ドライバーが目で見て確認する信 号情報に加えて、データ伝送も行うことができるため、交差点での安全運転支援などに有効である。

• 名古屋大学 OCW(名大の授業)で公開されている遊び,体験から学ぶ授業

  • 山里敬也
  • 平成25年度工学教育研究講演会, 新潟大学
  • 2013年8月
  • 名古屋大学では、本学の教育の一端を広く情報発信 することを目的に「名大の授業」と呼ぶサイトを運用 している。これが、名古屋大学におけるオープンコー スウェアである。名古屋大学のオープンコースウェア は 2005 年 12 月の公開以来、公開している講義数を 順調に伸ばしており、本稿執筆時点(2013 年 5 月) には、日本語教材の公開数が 291、英語教材の公開数 が 118 である。また、アクセス数も月平均 2 万アク セスで推移している。 名大の授業のトップページでは、名大の授業 Topics と題して、様々な企画が公開されている。こ の企画は学生サポートスタッフが企画・立案を行うも ので、学生視点による名古屋大学の授業紹介の側面を もち、これまでもユニークな企画が公開されてきた。 平成 23 年度に開催された第 59 回工学教育研究集会 でも、名大の授業で公開されている授業教材、具体的 には授業担当教員によるメッセージである「授業の工 夫」にフォーカスをあて、授業教材から読み解くメッ セージを紹介した。これは Topics No.1 として名大 の授業で紹介されたものを要約した内容である。 本稿では、Topics No.3 の企画である「遊び、体験 から学ぶ授業」について取り上げる。とりわけ、体験 型学習がどのような効果を狙ったものなのかを担当教 員へのインタビューから読み解いてみる。

• Let’s Search IEICE Contents through New Meta-Data System “I-Scover”!

  • T. Yamazato
  • IEICE Global Plaza, No.55, Aug., 2013
  • 2013年8月
  • IEICE launched the new metadata search system called “I-Scover” on April 3, 2013[1]. For the time being, I-Scover provides the metadata search service of all papers published in IEICE transactions covering from the first edition published in 1968 up to the present edition, Technical Reports (from 2006) and international conference papers of ISPA and EMC. The total number of searchable contents reaches 150,000 as listed in Table.1. This article briefly introduces I-Scover. Before going to the details, let me start with a quiz. What phrase do you guess if you say “I-Scover” for three times?

• カオスダイナミクスの分離を利用したノンコヒーレントカオス通信のための多値変調方式

  • 荒井伸太郎, 西尾芳文, 山里敬也
  • 第26回 回路とシステムワークショップ 論文集, pp. 7-11, 兵庫県淡路島
  • 2013年7月
  • 本研究では，カオスの特徴の1つであるカオスダイナミクスに注目したノンコヒーレントカオス通信のための多値変調方式を提案する．具体的には，送信機側で故意に系列の順序を並べ替えることでその系列が持つカオスダイナミクスを分離させる．受信機側では，それを元の順序に戻すダイナミクスの再構成を行う．この分離と再構成を復調に用いる付加情報として利用することで，多値変調方式を行う．本論文では，提案手法の詳しい動作について述べ，シミュレーションによるBER特性の評価を行う．

• [ポスター講演]路車間可視光通信における時空間画像を基にしたLEDアレイ捕捉手法

  • 臼井俊亮，山里敬也，荒井伸太郎，圓道知博，藤井俊彰，岡田啓
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ASN2013-55, pp.47-52, 浜松
  • 2013年7月
  • 本稿では高度道路交通システム(ITS)のための路車間可視光通信に着目する．この通信では送信機としてLEDアレイを，受信機として高速度カメラを用いる．路車間可視光通信を行うには，高速度カメラで撮影された画像中のどこに送信LEDアレイがあるのかをデータ復号前に捕捉する必要がある．正確なLEDアレイの捕捉を目指し，本稿では時空間画像を用いて LEDアレイの解析を行う．その結果時空間画像においてLEDアレイは高い時間方向勾配値と低い空間方向勾配値を持つことを示す．その後，これらの特徴的な勾配値を用いたLEDアレイ捕捉手法を提案する．

• [ポスター講演]車両走行時の振動を模擬した 路車間可視光通信・測距統合システムのための測距法

  • 大村明寛, 山里敬也, 岡田啓, 藤井俊彰, 圓道知博, 荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ASN2013-55, pp.41-46, 浜松
  • 2013年7月
  • 道路に設置したLED アレイから走行車両に向かってデータ伝送を行う路車間可視光通信では，受信機に高速度カメラを用いることで走行車両の振動を低減でき，ロバストなデータ受信ができる．この路車間可視光通信において，LED アレイから既知のデータパターンを送信することで通信と同時に測距を行うシステムを提案する．走行時における車両の振動により測距性能が低下する問題について，位相限定相関法を用いた手法により解決を図る．

• Performance Evaluation of Stochastic Resonance Receiver for the Multi Carrier Detection

  • H. Tanaka, K. chiga, T. Yamazato, Y, Tadokoro, S. Arai
  • NANOENERGY2013, pp.58-59, Perugia, Italy
  • 2013年7月
  • Stochastic Resonance (SR), known as a noise-enhanced phenomenon, can improve the performance of communication systems. By applying SR in the receiver, it is possible to detect a weak signal that is not detectable in the traditional linear receiver. In the SR systems, the input of multi-carrier has not ever been discussed. So this paper proposes the SR receiver for multi-carrier detection and evaluates its Bit-Error-Rate (BER) performance．

• Image Sensor based Visible Light Communication for Automotive Applications

  • T. Yamazato, I. Takai, H. Okada, T. Fujii, T. Yendo, S. Arai, M. Andoh, K. Yasutomi, K. Kagawa, S. Kawahito
  • International Symposium on Optical Wireless Communications, Beijing Jade Palace Hotel, China
  • 2013年6月
  • This talk introduces visible light communication (VLC) for automotive applications using an image sensor. In particular, vehicle-to-infrastructure visible light communication (V2I-VLC) and vehicle-to-vehicle visible light communication (V2V-VLC) are presented. Previous studies have documented the effectiveness of V2I and V2V communication using radio technology for improving automotive safety. In this talk, I identify characteristics unique to the introduced image sensor based VLC as compared to radio wave technology. The advantages of VCL are twofold: the line-of-sight feature of visible light links and an image sensor that provides not only the VLC function but also vehicle safety applications using image and video processing. We present two on-going image sensors based V2I-VLC and V2V-VLC projects.

• Channel Information Estimation for Error Correcting Code in Road-to-Vehicle Visible Light Communication Systems

  • H. Okada, S. Misawa, T. Yamazato, T. Fujii, T. Yendo
  • IEEE International Symposium on Wireless Vehicular Communications (WiVeC), Dresden, Germany
  • 2013年6月
  • https://doi.org/10.1109/wivec.2013.6698229
  • This paper focuses on a road-to-vehicle visible light communication (VLC) system using LED traffic lights and high-speed cameras on cars. So as to improve the transmission reliability, an error correcting code like a low-density parity-check (LDPC) is applied to the road-to-vehicle VLC system. The decoder of the LDPC code needs channel information in order to maximize decoding performance. Usually, it is calculated from a signal-to-noise ratio (SNR) or bit error rate (BER) of a channel, where noise is a dominant factor of the channel characteristic. In the road-to-vehicle VLC system, not noise but interference among LEDs decides the channel characteristic. In this paper, we propose a channel information estimation method for the road-to-vehicle VLC system. The proposed method estimates a signal-to-interference ratio (SIR) from the receiving image, and calculates the channel information using the SIR. The proposed method is evaluated by experiment. As a result, the proposed method can achieve almost the same performance with the optimum case, and then maximize the decoding performance.

• Interpixel Interference Cancellation Method for Road-to-Vehicle Visible Light Communication

  • T. Kasashima, T. Yamazato, H. OKada, T. Fujii, T. Yendo, S. Arai
  • IEEE International Symposium on Wireless Vehicular Communications (WiVeC), Dresden, Germany
  • 2013年6月
  • https://doi.org/10.1109/wivec.2013.6698237
  • This paper aims to improve the transmission distance for the road-to-vehicle visible light communication system (R2V-VLC) using LED array and high-speed camera by reducing interference caused at the receiver. As we can transmit multiple data using LED array and high-speed camera, parallel data transmission can be possible. However, due to the diffusion of LED and the finiteness of the pixel size of image sensor, the focused LED will affect not only the actual corresponding pixel but also its surrounding pixels. We call this phenomenon as “interpixel interference (IPI)” and it causes degradation in error rate performance. To mitigate the IPI, we propose IPI cancellation scheme for the R2V-VLC system. As the results of the experiment, we can extend the error-free distance from 40m to 60m by the IPI cancellation.

• Discover IEICE Contents Using I-Scover

  • T. Yamazato
  • IEICE Communications Society &#8211; GLOBAL NEWSLETTER Vol. 37, No. 2, Jun., 2013.
  • 2013年6月
  • The IEICE launched new metadata search system called I-Scover (http://i-scover.ieice.org) from April 3rd, 2013. I-Scover provides metadata search of the IEICE transactions papers (from its first edition published in 1968), Technical Reports (from 2006) and international conference papers of ISPA and EMC. The total of the contents that can be searched is more than 150,000. This article briefly introduces I-Scover. Before going to detail, let me start with a quiz. What phrase do you guess if you say I-Scover for three times?

• Schmitt Trigger確率共鳴受信機の入出力位相差特性

  • 千賀敬太, 田中裕也, 山里敬也, 田所幸浩, 荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-2-11, p.38, 岐阜
  • 2013年3月
  • 確率共鳴は非線形な系に雑音を加えた場合に出力の信号対雑音比(SNR) が改善される現象である．この確率共鳴を通信に適用することにより，受信感度以下の微小な信号を検出することが可能である．確率共鳴では雑音により出力の位相が大きく変動することが考えられる．本稿ではSchmitt Triggerを用いた確率共鳴受信機を作成し，その入出力位相差特性を実験的に評価する。

• I-Scover の概要

  • 山里敬也
  • 電子情報通信学会 総合大会, 岐阜大学
  • 2013年3月

• 受信感度下の双極パルス検出のための確率共鳴受信機の特性解析

  • 田中裕也，千賀敬太，山里敬也，田所幸浩，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-2-13, p.40, 岐阜
  • 2013年3月
  • 確率共鳴(SR)は雑音電力の増大と共に系の応答を高める効果を持つ．この確率共鳴を受信機に適用することにより，従来の受信機では検出できない受信感度下の信号を通信に利用することが可能である．本稿では，確率共鳴との親和性の高い双極パルス信号検出において，確率共鳴受信機の解析手法を考案し，受信機の誤り率(BER)特性を評価する．

• Intensity Estimation Method of LED Array for Visible Light Communication

  • T. Ito, T. Yendo, S. Arai, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii
  • Proc. SPIE 8663, Video Surveillance and Transportation Imaging Applications, 86630V, Burlingame, California, USA
  • 2013年3月
  • doi:https://doi.org/10.1117/12.2005738
  • This paper focuses on a road-to-vehicle visible light communication (VLC) system using LED traffic light as the transmitter and camera as the receiver. The traffic light is composed of a hundred of LEDs on two dimensional plain. In this system, data is sent as two dimensional brightness patterns by controlling each LED of the traffic light individually, and they are received as images by the camera. Here, there are problems that neighboring LEDs on the received image are merged due to less number of pixels in case that the receiver is distant from the transmitter, and/or due to blurring by defocus of the camera. Because of that, bit error rate (BER) increases due to recognition error of intensity of LEDs To solve the problem, we propose a method that estimates the intensity of LEDs by solving the inverse problem of communication channel characteristic from the transmitter to the receiver. The proposed method is evaluated by BER characteristics which are obtained by computer simulation and experiments. In the result, the proposed method can estimate with better accuracy than the conventional methods, especially in case that the received image is blurred a lot, and the number of pixels is small. &copy; (2013) COPYRIGHT Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). Downloading of the abstract is permitted for personal use only.

• 微弱な信号への適用を考慮した確率共鳴回路の特性評価

  • 千賀敬太
  • 電子情報通信学会東海支部卒業研究発表会, OA-3-2, p.14, 名古屋
  • 2013年3月
  • 本研究では無線信号が受信機の受信感度以下であり受信機・増幅器の雑音と比較して微弱であるような場合を想定する．一般的にはこのような信号を受信機が検出することはできないが，確率共鳴を利用することにより検出できる可能性がある．確率共鳴は雑音によって系の応答が向上する現象である．確率共鳴を通信に適用することは以前から検討されており，その有効性がシミュレーションにより示されている．しかし，確率共鳴を用いた受信機（確率共鳴受信機）の実装はなされていない．本稿では，バイポーラパルス信号を想定した確率共鳴受信機を試作し，その特性を実験的に評価する．

• Development of Simple Simulator for Visible Light Communication Using LED and Camera

  • T. Fukumoto, S. Arai, T. Yendo, T. Yamazato, H. Okada and T. Fujii
  • RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP), pp. 33-36, Hawaii, USA
  • 2013年3月
  • This paper develops a simple simulator for the visible light communication (VLC) system using a LED traffic light and a camera for intelligent transport systems (ITS). We use image processing techniques for simulating effects of optical spatial channel which is a unique channel in VLC. We describe a system model of the VLC simulator and perform the simulation with various parameters of the image processing.

• Performance Analysis of Error-Correcting Method Using Separation of Chaos for Noncoherent Chaos Communications

  • S. Arai, Y. Nishio and T. Yamazato
  • RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP), pp. 225-228, Hawaii, USA
  • 2013年3月
  • This paper analyzes the performance of the error-correcting method, which was proposed in the previous research, using the separation and the reconstruction of chaos for noncoherent chaos communications. Especially, we focus on a number of transmitting data and a combination of symbols (i.e., data pattern). We consider that the capability of the error correction depends on the number of data and the data pattern because the proposed method performs the error correction using successive data symbols. This study performs simulations for the number of data and the data pattern, and evaluates BER performance of the proposed method.

• 微弱なバイポーラパルスを対象とした確率共鳴受信機の誤り率の導出

  • 田中裕也，千賀敬太，山里敬也，田所幸浩，荒井伸太郎
  • 第5回複雑コミュニケーションサイエンス研究会, CCS-2012-039, 東京
  • 2013年3月
  • 確率共鳴は雑音電力の増大と共に系の応答を高める効果を持つ．この確率共鳴を受信機に適用することにより，従来の線形系の受信機では検出できない受信感度下の信号を通信に利用できると考えられる．そこで本稿では，確率共鳴との親和性の高い双極パルス信号検出において，確率共鳴受信機の解析手法を考案し，受信機の誤り率(BER)特性を評価する．そして，確率共鳴の効果を最大にする雑音電力について述べる．

• Schmitt Trigger回路を利用した確率共鳴バイポーラパルス受信機の特性評価

  • 千賀敬太，田中裕也，山里敬也，田所幸浩，荒井伸太郎
  • 第5回複雑コミュニケーションサイエンス研究会, CCS-2012-038, 東京
  • 2013年3月
  • 本研究では通信への確率共鳴の応用を考える．確率共鳴(SR)は非線形な系において微弱な信号が雑音により検出される現象として知られている．従来の受信機では検出できないような微弱な信号であっても，確率共鳴を利用した受信機(確率共鳴受信機)により検出できる．本稿では，Schmitt Trigger回路を利用したバイポーラパルス確率共鳴受信機を製作し，信号対雑音比(SNR)およびビット誤り率(BER)より評価する．

• LEDアレイと高速度カメラを用いた路車間可視光通信における遠距離データと近距離データの重畳符号化

  • 西本早耶香，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，圓道知博，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J96-B, no.2, pp.191-201
  • 2013年2月
  • 本稿では送信機にLEDアレイ，受信機に高速度カメラを用いた可視光通信を考える．送受信機間の距離が遠くなるほど受信画像の解像度が劣化する問題に対して，画像の空間周波数の高周波成分と低周波成分にそれぞれ異なるデータを割り当てる階層的符号化を用いている．これにより送受信機間の距離が遠い場合にも画像の空間周波数の低周波成分に割り当てたデータの情報を取得することを可能にしている．その際に従来用いていたウェーブレット変換では，データを割り当てるLEDの数や配置に制限があるため信号機などの送信機に常に適応しているわけではなかった．この制限を解決するために，「重畳符号化」という符号化方式を提案する．提案方式では直交変換を用いず，複数のLEDに同一のデータを割り当て，それを一つのLEDと見なす．このときの同一のデータを割り当てるLEDの数を変化させることで各空間周波数成分に情報を割り当てる．異なる2つのデータを単純に“重畳”させることによって符号化を行うため，データを割り当てるLEDの配置や数に制限のない方式が実現できる．

• A Study on the Simulator Development for Visible Light Communication Using LED and Camera

  • T. Fukumoto, S. Arai, T. Yendo, T. Yamazato, H. Okada and T. Fujii
  • Proceedings of IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks (NCN'12), pp. 124-127, Tokushima, Japan
  • 2012年12月
  • This paper develops a simple simulation program for visible light communication (VLC) systems using LED (Transmitter) and a camera (Receiver). In the simulation, we generate an image of LED array transmitter which consists of LEDs arranged in a square matrix. In addition, effects of optical spatial channel, which is a unique channel in VLC, are constructed by using image processing techniques. We describe a system model of the VLC simulator and carry out the simulation with various parameters of the image processing.

• 並列可視光通信におけるLEDアレイの輝度値推定

  • 伊藤貴紀, 圓道知博, 荒井伸太郎, 山里敬也, 岡田 啓, 藤井俊彰
  • 電子情報通信学会技術研究報告, CS2012-90, pp.113-118, 福井県
  • 2012年12月

• 高速度カメラ画像の実時間ソフトウェア処理による可視光通信システム

  • 笠井信, 圓道知博, 山里敬也, 岡田啓, 藤井俊彰, 荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会技術研究報告, CS2012-83, pp.71-75, 福井県
  • 2012年12月

• High-speed Transmission of Overlay Coding for Road-to-Vehicle Visible Light Communication Using LED Array and High-Speed Camera

  • S. Nishimoto, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, T. Yendo, S. Arai
  • IEEE GLOBECOM Workshop on Optical Wireless Communications, pp.1234-1238, Anaheim, USA
  • 2012年12月
  • https://doi.org/10.1109/GLOCOMW.2012.6477757
  • This paper aims to the improve the data rate for the visible light communication system using LED array and high-speed camera. Previously, we have proposed the decoding algorithm using inverted signals for driving situation. However, using this method the data rate become a half, because we transmit original signals and inverted signals alternately for LED array tracking. In this paper, we propose the data rate improving method for overlay coding which is coding method that overlay two data which are called as the long range data and the short range data. In the proposed method, for the long range data, we transmit original signals and inverted signals alternately. On the other hand, for the short range data, we transmit only original signals while we transmit inverted signals of long range data. We confirm that we can improve data rate as compared with the previous method.

• 査読の虎の巻

  • 山里敬也，佐波孝彦，塩田茂雄，太田 能
  • 電子情報通信学会通信ソサエティマガジン, no.23 [冬号], pp.222-230
  • 2012年12月
  • モナリザの目の中に微細な文字が書かれているニュー スを覚えている方も多いかと思う(1).モナリザの右目に レオナルド・ダビンチのイニシャルである「LV」が確認 されたというニュースのことである.この発見だが,イ タリアの文化遺産委員会が 50 年前の文献に「モナリザ の目は暗号に満ちている」という記述を見つけ, 最新の拡大鏡で調べて分かったそうである.古い文献に示唆さ れていたことを最新の技術で再発見した好例であろう. 通信分野での再発見として思い出されるのが 1963 年 に Gallager により提案された低密度パリティ検査符号(LDPC Code:Low Density Parity-Check Code)である(2). 当時は,計算量が膨大であることと,LDPC 符号に比 べて連接符号の誤り率特性が良かったため,1999 年に MacKay 等に再発見されるまで忘れ去られていた.現在 では衛星デジタルテレビ放送の DVB-S2(Digital Video Broadcasting-Satellite-Second Generation)や IEEE 802.16e (Mobile WiMAX:Mobile Worldwide Interoperability for Microwave Access)に採用されるなど,シャノン限界に 迫る誤り訂正符号として知られている.　以上のように,例え当時の技術では実現できなかっ たことでも,後の先端技術で再検証することで大発見 につながる事例は多い. 本会の査読の方針が「粒よりの論文をそろえるとい うよりは,玉石混在でもよい.石を拾うことを恐れる余 りに宝石となるものを逃すことがないようにする」とあ るのもこのためである.勇気をもって石を拾うことで, それらの技術・研究を論文として蓄え, 未来の再発見に呼応できるようにするのである. さて,通信ソサイエティ(以下,通ソ)には,和文 論文誌,英文論文誌そして 2012 年より発行が始まった ComEX(IEICE Communications Express)の三つの論文誌 がある.これらの論文誌では,一流の研究者を査読委員 に迎え,通信分野の優れた技術・研究論文を掲載してい る.論文誌は査読者が支えていると言っても過言でない. この場を借りて, 感謝を述べさせて頂きたい. 　本稿は,まだ査読を行ったことのない,あるいは査読経験が浅い若手研究者,技術者を対象に企画されたも のである.査読方針,査読の背景にある考え方などに加 えて,通ソ各論文誌の編集副委員長による具体的な事例 や考え方についてまとめたものである.査読の際の一助 となれば幸いである.

• A Study on Error-Correcting Method for Noncoherent Chaos Communications

  • S. Arai, Y. Nishio, T. Yamazato
  • Japan-Korea Joint Workshop on Complex Communication Sciences, Seoul, Korea
  • 2012年11月

• 走行車両が高速度カメラを用いて情報を受信するユビキタス可視光通信のための複数情報源認識手法

  • 白木康建，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，圓道知博，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J95-B, no.11, pp.1517-1528
  • 2012年11月
  • LEDを高速点滅させることで情報伝送を行う可視光通信は，あらゆる照明・表示機器に通信機能を付加できるためユビキタス通信技術として注目されている．中でも本論文では，LED信号機やLEDテールランプから車両へ情報伝送を行う可視光通信に着目し，自車に搭載された高速度カメラで複数情報源を同時に認識する状況を想定する．従来研究では情報源を一つと想定していたため，新たに複数情報源を認識する処理が必要となる．本論文ではブロックマッチングに基づく複数情報源認識手法を提案する．走行実験により情報源が複数存在する場合でも同時に認識でき，更に情報源でないものを誤認識する確率が改善することを確認した．

• Improvement of Error-Correcting Method Based on Chaotic Dynamics for Noncoherent Chaos Communications

  • S. Arai, Y. Nishio, T. Yamazato
  • International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA), pp.801-804, Palma, Majorca, Spain
  • 2012年10月
  • This paper focuses on characteristics of the chaotic dynamics and improves our previous errorcorrecting method using them for noncoherent chaos communications. Our previous method is performed by using a chaotic sequence generated according to the chaotic dynamics. In this case, it is very difficult to recover data without a successive sequence based on the chaotic dynamics. We focus on this feature and consider that an improved method separates and reconstructs the chaotic dynamics of the sequence according to a specific rule. Namely, the separation and reconstruction of the chaotic dynamics can be applied for our improved method as additional information. As results of simulations, we have confirmed that the advantage gained in BER performance of our improved method is about 2&#8211;2.5 dB compared to a conventional method (without coding).

• 名古屋大学OCW（名大の授業）の紹介

  • 山里敬也
  • 情報サービス連携コンソーシアム　災害に強い学術情報基盤と認証連携ワークショップ, 名古屋
  • 2012年9月
  • この講演では，名古屋大学オープンコースウェア（名大の授業）について紹介する

• 確率共鳴を用いた２ユーザーBFSK受信機の特性評価

  • 田中裕也，山里敬也，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, A-2-2, p.25, 富山
  • 2012年9月
  • 確率共鳴(SR)とは，雑音によって系の応答が高まる現象のことであり，雑音電力の増大と共にSNRが向上する領域が存在する．よって，低SNR下で従来は検出できないような微弱信号を検出することが可能である．本研究では，確率共鳴との親和性の高いBFSK信号について考える．従来，確率共鳴では入力として単一ユーザーのみを扱い，複数ユーザーは扱っていない．そこで，本稿ではユーザーが二人の場合を想定する．そして，低SNR変調信号を確率共鳴を用いたBFSK受信機によって復調したときの特性について評価する．

• Schmitt Trigger回路を利用した確率共鳴BFSK受信機

  • 千賀敬太，田中裕也，山里敬也，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, A-2-1, p.24, 富山
  • 2012年9月
  • 確率共鳴は信号に雑音を加えることにより系の応答が向上する現象である．BFSK 受信機において確率共鳴が有効であることは二重井戸ポテンシャルに関するシミュレーションで確認されている．本稿では，二重井戸ポテンシャルを実現する回路として実現が容易な Schmitt Trigger 回路を考え，入力信号がしきい値を超えない場合を想定する．このSchmitt Trigger 回路を適用した確率共鳴BFSK 受信機の特性について評価する．

• 路車間可視光通信・測距統合システムのための 位相限定相関法による測距法

  • 大村明寛，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，圓道知博，荒井伸太郎
  • 第14回DSPS教育会議, 東京
  • 2012年9月
  • 我々は，LED アレイと高速度カメラを用いた路車間可視光通信による安全運転支援情報の提供を目的とした研究を行っている[1]．受信機として高速度カメラを用いることで，得られた画像を処理し，送信機から送られるデータ以外にも得られる情報を利用することを考える．具体的には，LED 光源に特定の点灯パターンを付加することにより可視光通信システムとしての性質に加えて，距離により変動する撮影画像上のLED アレイの大きさから自分の車の位置を推定することに着目する．本稿では，位置推定の前段階として，光源と受信機としての高速度カメラ間の距離を推定する．カメラにより得られた画像から距離を推定するが，その際画素の単位であるピクセルレベルでの推定では距離推定精度が不十分である．よって，ピクセルより小さい単位であるサブピクセルレベルでの画像処理技術が必要であり，その方法として位相限定相関法を用いる．

• A Study on Cluster Lifetime in Multi-Hop Wireless Sensor Networks with Cooperative MISO Scheme

  • Z. Huang, H. Okada, K. Kobayashi, M. Katayama
  • Journal of Communications and Networks, vol.14, no.4, pp.443-450
  • 2012年8月
  • https://doi.org/10.1109/JCN.2012.6292251
  • As for cluster-based wireless sensor networks (WSNs), cluster lifetime is one of the most important subjects in recent researches. Besides reducing the energy consumptions of the clusters, it is necessary to make the clusters achieve equal lifetimes so that the whole network can survive longer. In this paper, we focus on the cluster lifetimes in multi-hop WSNs with cooperative multi-input single-output scheme. With a simplified model of multi-hop WSNs, we change the transmission schemes, the sizes and transmission distances of clusters to investigate their effects on the cluster lifetimes. Furthermore, linear and uniform data aggregations are considered in our model. As a result, we analyze the cluster lifetimes in different situations and discuss the requirements on the sizes and transmission distances of clusters for equal lifetimes.

• 教材開発のニーズとOCW

  • 山里敬也
  • 平成24年度工学教育研究講演会講演論文集、8-331, 芝浦工業大学豊洲キャンパス
  • 2012年8月

• ノンコヒーレントカオス通信システムのためのカオスダイナミクスの分離を利用した誤り訂正手法の評価

  • 荒井伸太郎, 西尾芳文, 山里敬也
  • 第25回 回路とシステムワークショップ 論文集, pp. 261-266, 淡路島
  • 2012年7月

• LEDアレイと高速度カメラを用いた路車間可視光通信における重畳符号化の伝送速度改善手法

  • 西本早耶香，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，圓道知博，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.112, no.148, ITS2012-9, pp.19-24, 名古屋
  • 2012年7月
  • 本稿では送信機にLED アレイ，受信機に車載高速度カメラを用いた可視光通信を考える．車両走行時の通信を実現するために反転信号を用いた復号アルゴリズムが提案されている．ところがこの方法では，送信機の追跡のために元信号とそれを反転させた信号を交互に送信しているため，伝送速度が半分になってしまう．本稿では，二つの情報を重畳する符号化方式である重畳符号化に適した伝送速度改善手法を提案し，その特性を評価する．

• [ポスター講演] 可視光通信を用いた路車間通信・測距統合システム

  • 大村明寛，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，圓道知博，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会技術研究報告, USN2012-9, pp.63-68, 豊橋
  • 2012年5月
  • 道路に設置したLED アレイから走行車両に向かってデータ伝送を行う路車間可視光通信では，受信機に高速度カメラを用いることで走行車両の振動を低減でき，ロバストなデータ受信ができる．この路車間可視光通信において，LED アレイから既知のデータパターンを送信することで通信と同時に測距を行うシステムを提案する．

• A Study on Cluster Partitioning with Cooperative MISO Scheme in Wireless Sensor Networks

  • Z. Huang, H. Okada, M. Katayama, T. Yamazato
  • International Journal of Distributed Sensor Networks, vol.2012, Article ID 490823, 9 pages
  • 2012年3月
  • https://doi.org/10.1155/2012/490823
  • This paper addresses the cluster partitioning problem in wireless sensor networks deployed in a continuous area. We present the model of the network and describe its operational details firstly. Both single-hop and multi-hop transmissions with cooperative Multi-Input Single-Output (MISO) scheme are considered for the inter-cluster communications. Besides, uniform and linear data fusions are discussed. Then the calculations of energy consumptions are derived. Different from other researches, the energy consumptions of intra-cluster communication in each cluster are included and modeled as functions of the cluster size. Finally, we simulate all possible cluster partitions by changing the numbers of clusters and cooperative transmitting nodes, and find the maximal network lifetimes. As a result, the relationships between cluster partitions and network lifetimes are clarified in different situations.

• 確率共鳴を用いたバイポーラパルス受信機についての基礎検討

  • 田中裕也，山里敬也，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 総合大会，A-2-34, p.79, 岡山
  • 2012年3月
  • 確率共鳴(SR) とは，雑音によって系の応答が高まる現象のことであり，雑音電力の増大と共にSNR が向上する領域が存在する．よって，雑音環境下で従来は検出出来ないような微弱信号を検出することが可能である[1]．本研究では，SR の通信分野への応用について考える．従来，雑音は通信システムにとって好ましくないものとされ，いかに除去するかに焦点が置かれた．しかし，雑音に対して高効率な制御が求められる環境下では，雑音を積極的に利用することに意義があると考える．よって本稿では，その初歩的段階としてAWGNチャネルにおけるSR を用いたバイポーラパルス受信機について述べる．

• 可視光通信によるLEDアレイと車載高速度カメラ間の距離推定

  • 大村明寛，山里敬也，岡田啓，藤井俊彰，圓道知博，荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-10-104, p.427, 岡山
  • 2012年3月
  • 我々は，LED アレイと高速度カメラを用いた路車間可視光通信による安全運転支援情報の提供を目的とした研究を行っている．可視光通信に高速度カメラを用いることで複数LED 光源の点灯位置を認識することができる．そこで，LED 光源に特定の点灯パターンを付加することにより可視光通信として情報を送信することに加えて，LED の点灯位置から自分の車の位置を推定することを考える．

• 4重井戸ポテンシャル系での確率共鳴の状態解析

  • 尾崎翔太, 荒井伸太郎, 山里敬也, 西尾芳文
  • 電子情報通信学会 総合大会 講演論文集, no. A-2-35, p. 80, 岡山
  • 2012年3月
  • ある非線形システムにノイズを加えることによって，システムの応答性が確率的に向上する現象を確率共鳴(Stochastic Resonance: SR) と呼ぶ [1]．SR は様々な工学システムへの応用が期待されており，そのためにはノイズと SR の関係を詳しく調査する必要がある．そこで本研究では，SR の研究で広く用いられている「2 重井戸ポテンシャル系」を拡張させた「4 重井戸ポテンシャル系」での SR 現象を解析する．具体的には，状態がノイズ強度の変化に伴い，どのような振る舞いを示すのかを調査する．

• 太陽エネルギーを利用した無線センサネットワークのための発電量予測を用いた中継ノード選択手法

  • 太田健太郎，小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 情報処理学会研究報告, vol.2012-MBL-61, no.31, pp.1-8, 東京
  • 2012年3月
  • 太陽エネルギーを利用した無線センサネットワークをエネルギー利用の効率化によって天候，昼夜によらず常に高いパケット伝送率で運用することを目指している．ネットワーク全体の消費エネルギーを最適化する方法として，データ送信時にノードがデータの中継を行う協力伝送方式がある．しかし，発電量の変動を考慮しない場合，曇天時や夜間にノードの電池切れによってパケット伝送率が低下してしまう．本稿では，発電量予測を利用した中継ノード選択手法を提案し，天候変化の影響を軽減することで，要求される高いパケット伝送率の維持を図る．

• Analysis of Stochastic Resonance in Quadruple-Well Potential

  • S. Arai, S. Ozaki, T. Yamazato, Y. Nishio
  • RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP), pp.60-63, Honolulu, Hawaii, USA
  • 2012年3月
  • This paper analyzes a stochastic resonance (SR) in a quadruple-well potential, which extended the SR in a doublewell potential, to control of SR. For achieving the control of SR, it is important to analyze the state of the SR by injecting the noise. In this study, we calculate existence probabilities of the SR’s state to analyze how the state changes by a noise intensity.

• Preliminary Study on BPSK Receiver using Stochastic Resonance

  • H. Tanaka, T. Yamazato, S. Arai
  • RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Commuations and Signal Processing (NCSP), pp.64-67, Honolulu, Hawaii, USA
  • 2012年3月
  • Stochastic Resonance (SR), known as a noise-enhanced phenomenon, can improve the performance of commutation systems. In this paper, we present a preliminary study on SR and its application to BPSK receiver. We discuss a basic question arises from a receiver using SR that shall we perform SR process in a radio-frequency (RF) band or in a baseband (BB)? As results, we found that SR process in RF band shows better Bit Error Rate (BER) performance. This comes from the fact that a down conversion process that reduces the signal amplitude causes weak noise suppression by SR. While a double frequency term obtained also by the down conversion process do not affect much to the noise reduction performance.

• LEDアレイと高速度カメラを用いた路車間可視光通信のための符号間干渉の除去手法

  • 笠嶋達也, 山里敬也, 岡田啓, 藤井俊彰, 圓道知博, 荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ITS2011-38, pp.129-134, 札幌
  • 2012年2月
  • 本稿では送信機にLEDアレイ，受信機に高速度カメラを用いた可視光通信を考る．LEDアレイはLEDの点灯，消灯で情報を表現しているが，点灯しているLEDの光が周囲に拡散し，隣接のLEDに影響を与えてしまう問題があり，誤り率特性劣化の原因となる．そこでこの問題をLED光の符号間干渉として扱い，除去することを目的とする．本稿ではまずLED光の符号間干渉除去を効率よく行うための前処理として，面積平均法を用いた量子化を提案する．次に除去手法としてISIを考慮した優先度重畳符号化とそのための符号間干渉成分の推定方法を提案し，その特性を評価する．

• 車両走行時の路車間可視光通信のためのLEDアレイ追跡手法

  • 名倉徹，山里敬也，荒井伸太郎，岡田啓，圓道知博，藤井俊彰
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J95-B, no.2, pp.326-336
  • 2012年2月
  • 本論文では，LED信号機に見立てたLEDアレイを送信機に，車載高速度カメラを受信機に用いた可視光路車間通信システムについて考える．実環境における路車間通信では，車両が走行している場合でもロバストにLED信号機（LEDアレイ）の捕捉ができ通信できなければならない．本論文では，送信信号(元信号)と送信信号を反転させた信号(反転信号) を交互に伝送し，受信機でこれらの画像を加算することで全点灯画像を生成し，その画像を用いて送信機であるLEDアレイを追跡する手法を提案する．この手法では，加算画像が全点灯となるため輝度値が一様になり，ちらつきの軽減にも繋がる．提案手法の有効性を確認するために，走行実験を行った．結果として，従来より優れたBER特性となることが確認された．

• 太陽エネルギーを利用した無線センサネットワークのための停止ノード再稼働条件を導入した協力伝送手法

  • 太田健太郎，小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J95-B, no.2, pp.246-256
  • 2012年2月
  • http://hdl.handle.net/2237/23923
  • 太陽エネルギーの取得を行う無線センサネットワークにおけるデータ伝送成功率の向上を目指している．ネットワーク全体の消費エネルギーを低減する方法として，データ送信時にノードがデータの中継を行う協力伝送方式の適用を考える．本論文では，まずノードの電池残量，消費エネルギーを考慮した中継ノード選択手法を提案し，全体的なデータ伝送成功率の向上を行う．しかし，取得エネルギーの変動を考慮しない場合，夜間にデータ伝送成功率が低下する問題が生じる．そこで，協力伝送に電池切れにより停止したノードの再稼働条件を導入することで昼夜のデータ伝送成功率の平滑化を行い，要求される高いデータ伝送成功率を達成する．

• 高速移動環境下における陪直交周波数分割のガウスパルス形状の最適化

  • 五藤大介，山里敬也，モンゴルバヤルプレブ
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J95-B, no.2, pp.317-325
  • 2012年2月
  • 本研究では，高速移動環境下での時間-周波数分散通信路におけるシンボル間干渉(ISI) とキャリア間干渉(ICI) の低減を目的として，高速伝送方式の一つである陪直交周波数分割(BFDM) に着目する．時間-周波数分散通信路において，干渉の低減は信号のパルス形状に依存する．BFDM はパルス設計の自由性が高く，時間-周波数の制限性の高いガウスパルスを用いることができるため，干渉低減に有効な通信方式と考えられている．しかし，通信路によって干渉特性が異なるため，干渉を抑えることができるガウスパルス形状の選択を行う必要がある．本研究では，ガウスパルス形状の最適化として，送受信機パルスの不確定性関数の比を最大化する方法を提案する．シミュレーション結果より，提案手法がBFDM の最適化に有効であることを示す．さらに，時間-周波数分散通信路において提案するBFDM が従来のOFDM より耐干渉特性が向上することを示す．

• A Simple Cooperative Relaying with Alamouti Coded Transmission

  • T. Yamaoka, Y. Hara, N. Fukui, H. Kubo, T. Yamazato
  • IEICE Transactions on Communications, vol .E95-B, no. 2, pp.643-646
  • 2012年2月
  • Cooperative diversity using space-time codes offers effective space diversity with low complexity, but the scheme needs the space-time coding process in the relay nodes. We propose a simple cooperative relay scheme that uses space-time coding. In the scheme, the source node transmits the Alamouti coded signal sequences and the sink node receives the signal sequence via the two coordinated relay nodes. At the relay nodes, the operation procedure is just permutation and forwarding of the signal sequence. In the proposed scheme, none of the relay nodes need quadrature detection and space-time coding and the simple relay process offers effective space diversity. Moreover, simulations show the effectiveness of the proposed relay process by some simulations.

• ［技術展示］LEDアレイと高速度カメラを用いた路車間可視光通信のリアルタイム伝送

  • 笠嶋達也, 白木康建, 山里敬也, 岡田啓, 藤井俊彰, 圓道知博, 荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会技術研究報告, USN2011-89, pp.173-175, 鳥羽市（日本）
  • 2012年1月
  • 本稿では LED信号機と高速度カメラを用いた路車間可視光通信システムを考える．LEDを高速に変調し無線通信を行うことを可視光通信といい，また路車間通信とは車両と道路上のインフラ機器との通信のことで，安全運転支援を目的としている．送信機にLEDアレイ，受信機に高速度カメラを用いた可視光通信システムについての研究は，これまでに実際に通信実験も行われており，その有効性が示されている．しかし，実験において受信情報の復号はオフラインで行われており，リアルタイム通信は実現できていなかった．本稿では，この可視光通信システムにおいてリアルタイム復号ができるように開発した受信機を紹介する.

• 高度道路交通システムのための可視光通信における非情報源の誤認識率改善

  • 白木康建，山里敬也，荒井伸太郎，圓道知博，岡田啓，藤井俊彰
  • 電子情報通信学会技術研究報告, USN2011-59, pp.13-18, 鳥羽
  • 2012年1月

• LED アレーと高速度カメラを用いた可視光通信の研究開発

  • 山里敬也
  • 情報通信フロンティアセミナー2011 ~ICT 研究開発の成果展開に向けて~, 愛知県産業労働センター「ウインクあいち」12階 1201会議室(講演・発表)、1208会議室(展示)
  • 2012年1月
  • 本研究開発課題では、運転者が視覚的に認識する信号機情報に加えて、LED信号機から安全運転支援情報を可視光通信により伝送することで、交差点事故の削減を目指す。具体的には、車輌が遠方より信号機のある交差点へ進入するケースを想定し、データ伝送装置としてLED信号機（LEDアレイ）、その受信装置として車輌に搭載する高速度カメラを用いた路車間通信システムの研究開発を行う。さらに、運転者への安全運転支援を効果的に行うことを目的に、LED信号機と車輌までの距離に応じて異なる情報が伝送できる階層的符号化方式の試作装置の研究開発を行う。

• High-Speed LED Traffic Light Tracking Method Using Image/High-Speed Communication Hybrid Sensor

  • K. Maeno, M. Tehrani, T. Fujii, H. Okada, T. Yamazato, M. Tanimoto, T. Yendo
  • International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT), Ho Chi Minh City, Vietnam
  • 2012年1月

• Relay Selection Scheme Using Prediction of Harvested Energy for Solar-Powered Wireless Sensor Networks

  • K. Ota, K. Kobayashi, T. Yamazato, M. Katayama
  • International Symposium on EcoTopia Science (ISETS), p.106, Nagoya, Japan
  • 2011年12月
  • Solar-powered wireless sensor networks are attracting attention for outdoor long time operation such as environmental monitoring. Even if sensor nodes are charged by solar energy, nodes far from the BS (Base-Station) are stopped due to the lack of energy during nighttime. To prevent this problem, we consider the use of cooperative transmission. In cooperative transmission, energy consumption is balanced among the nodes because of the use of another node as a relay for data transmission of distant nodes. The conventional scheme to select a relay node is based on available battery energy and the expectation of energy consumption of each node. In this paper, we propose a relay selection scheme which is based on the prediction of harvested energy in addition to the available battery energy and the expected value of energy consumption. We evaluate the proposed scheme through packet delivery ratio and show its effectiveness.

• 高速移動環境下における最適なガウスパルスを用いた陪直交周波数分割多重とWavelet Based OFDMとの干渉特性比較

  • 五藤大介、山里敬也、モンゴルバヤルプレブ
  • 電子情報通信学会技術研究報告, RCS2011-11, pp.91-95 , 名古屋
  • 2011年11月
  • 本研究は,高速移動環境下での時間-周波数分散通信路おいて生じるシンボル間干渉(ISI)とキャリア間干(ICI)の低減に対して有効とされている陪直交周波数分割多重(BFDM)と,Wavelet Based OFDMとの特性比較を行う.ISI,ICIは信号のパルス形状に大きく依存する.BFDM はパルス設計の自由性が高いことから,時間-周波数制限性の高いガウスパルスを用いることで干渉低減を行うことができる.また,Wavelet Based OFDMはウェーブレットを基底関数とした伝送方式であり,干渉低減に有効とされている.本研究では,BFDMのガウスパルスの最適化を送受信機パルスの不確定性関数の比を最大化することで行い,Wavelet Based OFDMとの特性比較を行う.

• Teaching tips and Nagoya University OCW

  • T. Yamazato
  • Asia Regional OpenCourseWare Conference (AROCC) 2011, Meiji University, Tokyo, Japan
  • 2011年11月

• “信号機の光”で車に情報伝送 -LEDアレイと高速度カメラを用いたITS可視光通信

  • 山里敬也
  • 応用科学学会秋期シンポジウム2011「世界にはばたく人と技術」, 渋谷こどもの城9F研修室
  • 2011年10月
  • LED信号機に見立てたLEDアレイを高速に変調させることで，&#8232;移動する車輌へ情報伝送を行うITS可視光通信について述べる．&#8232;LED信号機から情報伝送を行うことで，ドライバーが目で見て確認する&#8232;信号情報に加えて，データ伝送も行うことができるため，交差点での&#8232;安全運転支援などに有効である．本講演では，送信機にLEDアレイ，受信機に&#8232;高速度カメラを用いたITS可視光通信について，我々がこれまで行ってきた&#8232;研究を中心に紹介する．&#8232;

• Robust Receiver Design for Road-to-Vehicle Communication System Using LED Array and High-Speed Camera

  • Y. Shiraki, T. Nagura, T. Yamazato, S. Arai, T. Yendo, T. Fujii, H. Okada
  • 18th World Congress on Intelligent Transport Systems , Orlando, Florida, USA
  • 2011年10月
  • In this paper, we focus attention on the visible light communication systems using an LED array as a transmitter and a high-speed camera as a receiver for road-to-vehicle communications in intelligent transport systems. Previously, we have proposed the hierarchical coding scheme which enables reception of high-priority data even if the receiver is far from the transmitter and have confirmed the effectiveness of the hierarchical coding scheme from results of primitive implementation experiments. However, there are many important works to develop the real-time communication system for an actual driving situation. In this paper, we discuss a robust receiver design in an actual driving situation. We introduce a series of image processing operations and demonstrate their effectiveness by field trials. As the results of the field trials, we have achieved 16kbps transmission and error-free communication up to communication distance of 70m using 16x16 LED array (transmitter) and high-speed camera (receiver) with the frame rate of 1000.

• Overlay Coding for Road-to-Vehicle Visible Light Communication using LED Array and High-Speed Camera

  • S. Nishimoto, T. Nagura, T. Yamazato, T. Yendo, T. Fujii, H. Okada, S. Arai
  • International IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems (ITSC), pp.1704-1709, Washington D.C., USA
  • 2011年10月
  • https://doi.org/10.1109/ITSC.2011.6082943
  • This paper aims to improve the visible light communication system using LED array and high-speed camera by proposing what we call “overlay coding”. “Overlay coding” is a new coding method to realize a hierarchical coding, through which a high-priority data can be received even if the receiver is far from a transmitter. Conventionally, the hierarchical coding has been realized through the wavelet transform that has a limitation of number and disposition of LEDs, and as a result it does not always match with the design of the transmitters (e.g. traffic lights, etc.) used in real life. To solve the limitation problem, we propose a more flexible way of designing the application of LEDs depending on the transmitters. In particular, overlay coding is realized through the procedures of coding and decoding. In coding, we replace one LED with a flexible number of LEDs, and the number depends on whether the data is high-priority or low-priority, then high-priority data and low-priority data are overlaid. In decoding, we first obtain the high-priority data, and then the low-priority data using retrieved high-priority data. The experimental result shows that the distance for receiving error-free data is extended from 30m to 70m in the overlay coding.

• LED アレーと高速度カメラを用いた可視光通信の研究開発

  • 山里敬也
  • ICT イノベーションフォーラム 2011, 幕張メッセ 国際会議場 1F 会議室(CEATEC JAPAN 2011 と同時開催)
  • 2011年10月
  • 本研究開発課題では、運転者が視覚的に認識する信号機情報に加えて、LED信号機から安全運転支援情報 を可視光通信により伝送することで、交差点事故の削減を目指す。具体的には、車輌が遠方より信号機 のある交差点へ進入するケースを想定し、データ伝送装置として LED 信号機(LED アレイ)、その受信 装置として車輌に搭載する高速度カメラを用いた路車間通信システムの研究開発を行う。さらに、運転 者への安全運転支援を効果的に行うことを目的に、LED 信号機と車輌までの距離に応じて異なる情報が伝 送できる階層的符号化方式の試作装置の研究開発を行う。

• A Study on Cluster Lifetime of Single-hop Wireless Sensor Networks with Cooperative MISO Scheme

  • Z. Huang, K. Kobayashi, M. Katayama, T. Yamazato
  • IEICE Transactions on Communications, vol.E94-B, no.10, pp.2881-2885
  • 2011年10月
  • https://doi.org/10.1587/transcom.E94.B.2881
  • This letter investigates the cluster lifetime of single-hop wireless sensor networks with cooperative Multi-Input Single-Output (MISO) scheme. The energy consumptions of both intra-cluster and out-cluster communications are considered. Moreover, uniform and linear data aggregations are discussed. It is found the optimal transmission scheme varies with the distance from the cluster to the base station. More interestingly and novelly, the effect of cluster size on the cluster lifetime has been clarified.

• LEDアレイと高速度カメラを用いた可視光通信における誤り訂正符号のための通信路値の推定

  • 三澤慎之介，岡田啓，山里敬也，圓道知博，藤井俊彰
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, A-17-6, p.210, 札幌
  • 2011年9月

• Cooperative Transmission Scheme with Inactive Node Reactivation Condition for Solar-Powered Wireless Sensor Networks

  • K. Ota, K. Kobayashi, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE International Workshop on Wireless Distributed Networks (WDN), pp.2394-2398, Toronto, Canada
  • 2011年9月
  • https://doi.org/10.1109/PIMRC.2011.6139948
  • Our goal is the improvement of the node activity rate in solar-powered wireless sensor networks. We consider the application of a cooperative transmission scheme that uses a relay node when a node sends data to reduce the consumption of energy of the entire network. However, if we do not consider the variations in energy harvesting, the node activity rate declines during nighttime. In this paper, we smooth out the day-and-night node activity rate variations by introducing the new inactive node reactivation condition and achieve the required high node activity rate.

• 名古屋大学 OCW (名大の授業)で公開されているユニークな授業実践

  • 山里敬也
  • 平成23年度工学教育研究講演会講演論文集，9-217, 北海道大学，札幌
  • 2011年9月
  • 授業には，たくさんのメッセージが込められています．授業をする先生だけでなく，多くの先人たちが得たもの，それを受け取り積み重ねてきた様々なメッセージがあります．シラバスや講義ノートだけでは伝えることの難しい，これらのメッセージ．それが授業の魅力であり，担当教員の魅力でもあります．本稿では、名古屋大学OCW（名大の授業）で公開されている授業を取り上げ、１分間授業紹介および授業の工夫などの公開されている教材から、授業に込められたメッセージを読み解き、紹介していきます。

• 名古屋大学 OCW (名大の授業) で公開されているユニークな授業実践

  • 山里敬也
  • 工学教育, Vol. 59，No. 4，pp.4_105-4_107
  • 2011年8月
  • 本稿では，名古屋大学 OCW （名大の授業）で公開されている授業のうち，学生の知的好奇心を刺激することで教育効果を高めている授業を取り上げ，「授業の工夫」に書かれている内容から，ベストプラクティスと呼べる授業実践の秘訣を探っていく．

• 高度道路交通システムのための可視光通信におけるブロックマッチングを用いた複数情報源の認識手法

  • 白木康建，山里敬也，荒井伸太郎，圓道知博，岡田啓，藤井俊彰
  • 電子情報通信学会技術研究報告, USN2011-18, pp.73-78, 福岡
  • 2011年7月
  • LEDを高速点滅させることで情報伝送を行う可視光通信において，LED信号機やLEDテールランプから車両へ情報伝送を行う高度道路交通システム(ITS)のための可視光通信が注目されている．本研究では，ITSのための可視光通信において，自車に搭載された高速度カメラで複数情報源を同時に認識する状況を想定する．複数情報源を区別するためにブロックマッチングに基づく高速認識手法を提案し，走行環境を模擬した静止実験により提案手法の性能を評価する．

• Visible Light Communication and Its Application to ITS

  • T. Yamazato
  • International Symposium on Emerging Short Range Communications, Room 1-312, FIT Building, Tsinghua University, China
  • 2011年6月

• 高速移動環境下における陪直交周波数分割のガウスパルス形状の最適化

  • 五藤大介，山里敬也，モンゴルバヤルプレブ
  • 電子情報通信学会技術研究報告, RCS2011-06, pp221-226, 沖縄
  • 2011年6月
  • 本研究では，高速移動環境下での時間-周波数分散通信路におけるシンボル間干渉(ISI)とキャリア間干渉(ICI)の低減を目的として，高速伝送方式の一つである陪直交周波数分割(BFDM)に着目する．時間-周波数分散通信路において，干渉の低減は信号のパルス形状に依存する．BFDMはパルス設計の自由性が高く，時間-周波数の制限性の高いガウスパルスを用いることができるため，干渉低減に有効な通信方式と考えられている．しかし，通信路によって干渉特性が異なるため，干渉を抑えることができるガウスパルス形状の選択を行う必要がある．本研究では，ガウスパルス形状の最適化として，送受信機パルスの不確定性関数の比を最大化する方法を提案する．シミュレーション結果より，提案手法がBFDMの最適化に有効であることを示す．さらに，時間-周波数分散通信路において提案するBFDMが従来のOFDMより耐干渉特性が向上することを示す．

• [依頼講演] 可視光通信でできること,できないこと LED アレイと高速度カメラを用いた路車間可視光通信の研究から分かったこと

  • 山里 敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, RCS2011-49, pp.85-90, 琉球大学
  • 2011年6月
  • 筆者等は，これまでLED信号機に見立てたLEDアレイからデータ伝送を行い，車輌に搭載した高速度カメラで取得した画像からデータ復調を行う，路車間可視光通信の研究を行ってきた．特徴としては，近距離と遠距離とでデータレートの異なる情報の重畳伝送ができる点である．これまで，110m先からテキスト情報を交差点付近では音声情報の伝送に成功している．本稿では，筆者等がこれまで取り組んできた路車間可視光通信を紹介すると共に，電波を利用した無線通信との違いにフォーカスをあて，私見も交えて述べていく．

• Making Open Learning Come Alive: Takaya Yamazato of Nagoya University Talks About Engaging Students in OpenCourseWare

  • T. Yamazato
  • EDUCATION Inside
  • 2011年6月
  • Dr. Takaya Yamazato is a professor at Japan's Nagoya University, where he also heads the OpenCourseWare (OCW) team. The Education Insider caught up with him after the 2011 OCW Consortium conference to learn more about Nagoya's unique approach to putting course materials on the Web.

• [Tutorial] Visible Light Communications

  • T. Yamazato, S. Haruyama
  • IEEE International Conference on Communications (ICC), Kyoto, Japan
  • 2011年6月
  • Visible light communications (VLC) is the latest optical wireless communications technologies that uses low-power light emitting diodes, or LEDs, not only to provide light but also to broadcast data. LEDs are extremely energy-efficient and predicted to become widespread in general lighting application. It is expected that LED market will reach $29 billion in 2017 that is comparable to today's NAND and DRAM markets [1]. Because LED is a solid-state lighting device, it can be modulated at high-speed compared with other lighting sources. VLC uses LEDs, which send data by flashing light at speeds undetectable to the human eye. The pioneer of VLC using LEDs is Professor Masao Nakagawa of Keio University. His first paper on this subject appeared in the early 2000, together with his successor Prof. Shinichiro Haruyama, the instructor of this tutorial. Later in 2003, he formed Visible Light Communication Consortium (VLCC). Now VLCC is lead by Prof. Haruyama. Please see the following video, an interview of Prof. Haruyama about VLC, which has been broadcast by NHK World in June 4, 2009. http://www.naka-lab.jp/movie/nhk_world.wmv So far various experimental VLC systems and prototypes are demonstrated. Such includes 4.8kbps visible light ID as an infrastructure to mobile-terminal application, independent sound transmission through RGB visible lights and 100Mbps VLC wireless LAN system. Using LED array, the data rate of 1 Gbps achieved by Keio University (Prof. Haruyama) that is the fastest at the moment [1]. In terms of longer range, there has been a demonstration by VLCC that achieved 1kbps transmission of the distance 2km, that is the world's longest distance for VLC. Samsung and ETRI are also active in developing VLC applications. They have demonstrated 120Mbps full duplex mobile-to-mobile transmission and 100Mbps signboard transmission. Please see the following video of Nakagawa lab. http://www.youtube.com/watch?v=QEh5f49LsB4 Widespread use of LEDs in traffic applications and growing interest in Intelligent Transport System (ITS) presents an opportunity for VLC. Data transmission using LED traffic lights, LED road illumination, and LED brake lights are typical application. Dr. Yamazato, the instructor of this tutorial, is a leader in VLC application to ITS and he recently achieved 16kbps data transmission and distance up to 70m in a driving situation with a vehicle moving with 30km/h. Today VLC using LED is a hot topic and VLC projects have been initiated in Europe and US. In 2006 Siemens launched VLC project. Later in 2008, European Commission established OMEGA project with a consortium of 20 European partners from industry and the scientific community [3]. Meanwhile, in 2008, the US National Science Foundation has approved a grant of $18.5 million to help establish and the Engineering Research Center focuses on VLC. The members of the Center include the Rensselaer Polytechnic Institute in New York, Boston University and the University of New Mexico. The University of California also have launched five-year research project called the Ubiquitous Communication by Light (UC-Light) that is founded with $3.5 million from the University. The project is anticipated to begin in 2009 and run for five years. VLC is in the process of standardization by the IEEE 802.15 TG7 and VLCC as well as other standard organizations. The first VLC specification standard was released from JEITA in conjunction with VLCC in 2007. Later in 2008, VLCC released their first specification standard adopting and expanding the IrDA physical layer. IrDA transceiver transmission wavelength (IrDA physical layer) is expanded to accommodate the visible light wavelength. By adapting this specification, the existing IrDA optical modules can be used for VLCC data transmission with slight modification. In January 2009, IEEE 802.15 (Wireless Personal Area Networks) Task Group 7 (Visible Light Communication) has been launched. At the 6th meeting held in November 2009 they adopted the baseline draft text for the development of the 802.15.7 standard. The goal of this tutorial is to introduce current VLC technology and its trends. Starting with an overview of VLC, participants will learn basics of VLC, on-going standardization activities and VLC. We will provide some experimental results and furthermore detail to enhance VLC application.

• 可視光通信のITSへの応用

  • 山里 敬也
  • 高速光空間通信網推進協議会, 第6回セミナー講演資料, 東京理科大学・森戸記念館 第一会議室(地階)
  • 2011年6月
  • 我々はLEDアレイと高速度カメラを用いた路車間可視光通信についての検討を進めている。この発表では、 これまでの研究成果を紹介するとともに、可視光通信をITSへ応用するにあたり分かってきたいくつかの ことを、電波を利用した無線通信と比較して私見も交えて紹介する。

• ［招待講演］LEDアレーと車載高速度カメラを用いた路車間可視光通信

  • 山里 敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告，AN2011-5, pp.21-26, 機械振興会館
  • 2011年5月
  • 我々は、現在急速に普及しつつあるLED式交通信号機から走行中の車輌に向かってデータ伝送を行う路車間可視光通信の検討を行っている。具体的には、LED式交通信号機に見立てたLEDアレイ（送信機）の各々のLEDを、人の目には見えないほど高速に点滅させることでデータ伝送を行い、車輌に搭載した高速度カメラで撮影した画像を用いてデータ受信を行う。カメラを用いているため、車輌前方の画像をリアルタイムに表示・録画しながらのデータ受信が可能となる。本稿では、この路車間可視光通信について紹介する。

• Sharing your Teaching Tips through OCW

  • T. Yamazato
  • OCWC-Global-2011, MIT, May 2011., MIT, Cambridge, MA, USA
  • 2011年5月

• 無線分散ネットワーク

  • 三瓶政一，阪口啓[監修] (山里敬也，岡田啓，他著)
  • コロナ社
  • 2011年3月

• 「信号機の光」で車に情報　交差点の事故抑止に新たな可能性

  • 山里敬也
  • 中日新聞
  • 2011年3月

• 安全運転に活用　点滅で車に交差点情報－名大でシステム実験

  • 山里敬也
  • 毎日新聞
  • 2011年3月

• 衛星地上統合移動通信システムにおける動的資源割当による周波数利用効率の改善

  • 阿萬 友洋，山里 敬也
  • 電子情報通信学会論文誌 B Vol.J94-B No.3 pp.373-382
  • 2011年3月
  • 衛星移動通信システム及び地上移動通信システムの相互補完のため衛星地上統合移動通信システムが注目されている．同システムでは同一携帯端末で衛星移動通信システムと地上移動通信システムを利用することができるのでいつでもどこでも安定した通信を提供可能である．また周波数帯域の有効利用のため衛星移動通信システム及び地上移動通信システムで同一周波数を共用する．しかし衛星移動通信システム及び地上移動通信システムではトラヒックが異なり，多くの呼損が発生すると考えられる．呼損の発生によって高い周波数利用効率の達成が困難である．そこで本論文では衛星移動通信システム及び地上移動通信システムではトラヒックに応じて動的に帯域を割り当てる動的帯域幅割当を衛星地上統合移動通信システムに適用し，周波数利用効率の改善を考える．本論文では動的帯域幅割当手法として逐次型帯域幅割当手法を提案する．逐次型帯域幅割当手法とはトラヒックと既に割り当てられている帯域から逐次的に帯域を割り当てていく手法である．提案手法によって帯域を固定とする固定帯域幅割当手法に比べ高い周波数利用効率を達成できることをシミュレーションによって確認した．

• TDOA UWB Positioning with Three Receivers Using Known Indoor Features

  • J. Kietlinski-Zaleski, T. Yamazato
  • IEICE Transactions on Fundamentals, Vol.E94-A No.3 pp.964-971
  • 2011年3月
  • Ultra-Wideband is an attractive technology for short range positioning, especially indoors. However, for normal 3D Time Difference of Arrival (TDOA) positioning, at least four receivers with an unblocked direct path to the transmitter are required. A requirement that is not always met. In this work, a novel method for TDOA positioning using only three receivers is presented. TDOA positioning with three receivers is possible by exploiting the knowledge of some of the indoor features, namely positions of big flat reflective surfaces, for example ceiling and walls. The proposed method was verified using data from a measurement campaign.

• 陪直交周波数分割多重方式(BFDM)における不確定性関数を用いたガウスパルスの最適化

  • 五藤大介, 山里敬也, モンゴルバヤルプレブ
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-5-28, p.414, 要旨集
  • 2011年2月
  • 高速伝送方式のひとつである陪直交周波数分割多重(BFDM)は，送信パルスに時間周波数制限性のよいガウスパルスを用いることで，シンボル間干渉(ISI)とキャリア間干渉(ICI)の低減が期待できる．本研究では，時間-周波数空間でのガウスパルスの拡がりによる特性の変化に基づき，通信路に適したパルス設計を考察する。

• LEDアレイと高速度カメラを用いた 路車間可視光通信のための通信路モデル

  • 小澤俊之，名倉徹，山里敬也，圓道知博，藤井俊彰，岡田啓
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-17-6, p.252, 要旨集
  • 2011年2月
  • LED アレイと高速度カメラを用いた路車間可視光通信による安全運転支援情報の提供を目的とした研究を行っている．このシステムの実現のためには送受信機間距離の増加に伴う受信画像の劣化が問題となる．これは隣接するLED が互いに干渉し受信されることが原因として考えられる．そこで本稿では干渉の影響を考慮した通信路モデルを作成し，LED の点光源を用いて通信路特性を実験的に測定しその伝達関数を求めた。

• 時間空間相関のある情報のターボ符号化圧縮・統合誤り訂正復号に関する一検討

  • 小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-20-15, p.610, 要旨集
  • 2011年2月
  • センサネットワークでは，他ノードの観測データとの間に生じる空間的な相関だけでなく，各ノードにおいて以前の観測データとの間に生じる時間的な相関の両方を含んだデータを送信していることが一つの特徴である．ただし，ノードは自身のデータから時間相関を知ることはできても，他のノードとの空間相関を容易に知ることはできない．一方，データの収集局では時間相関も空間相関も知ることができる．ただし，時間相関を持つデータを情報源符号化（圧縮）して送信した場合，そのままでは時間相関も空間相関も収集局側で利用できない．本稿では，情報源符号化の代わりにパンクチャターボ符号を用いて送信データの圧縮を行う．これにより，空間相関と時間相関を利用した誤り訂正復号（統合復号）を可能とする．

• 部分高速読み出し可能な撮像素子を用いたLED信号機の高速追尾手法の研究

  • 前野恵太，圓道知博，メヒルダド パナヒプル テヘラニ，藤井俊彰，山里敬也，岡田啓，谷本正幸
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ITS2010-41, pp.101-106, 札幌
  • 2011年2月
  • LEDを用いた無線通信システムである可視光通信が提案されている．本研究では，送信機にLED信号機，受信機に部分高速読み出し可能な撮像素子を用いた可視光通信システムの提案を行う．その為には，先行研究で達成されなかった走行環境での送信機の追尾手法を実現することが不可欠である．本稿では，撮像素子の特性を活かした送信機の高速追尾手法についての提案を行う．

• LEDアレイ送信機追跡のための反転信号を用いた路車間可視光通信の特性改善

  • 名倉徹, 山里敬也, 圓道知博, 藤井俊彰, 岡田啓
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ITS2010-40, pp. 95-99, , 北海道
  • 2011年2月
  • 本稿ではLEDアレイを送信機に、車載高速度カメラを受信機に用いた路車間可視光通信について考える。路車間可視光通信において受信車両は走行しているため、LEDアレイ送信機を追跡して送信された情報を復号する必要がある。筆者らはこれまで、反転信号を用いた信号機追跡手法を提案することでLEDアレイの追跡を実現した。本稿では、反転信号を信号機追跡だけではなく、復号にも用いることにより、雑音を軽減し誤り率特性を改善できることを示す。また、反転信号を用いることで、LEDアレイのちらつきを軽減できることを定量的に評価する。

• LEDアレイと高速度カメラを用いた可視光通信のための優先度重畳符号化

  • 西本早耶香, 名倉徹, 山里敬也, 圓道知博, 藤井俊彰, 岡田啓, 荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ITS2010-39, pp. 89-94, 北海道
  • 2011年2月
  • 本稿では送信機にLEDアレイ，受信機に高速度カメラを用いた可視光通信を考える．送受信機間の距離が長くなるほど受信画像の解像度が劣化する問題に対して空間周波数の劣化しにくい低周波成分に優先度の高いデータを割り当てることで，距離が長くても優先度の高いデータの取得を可能にしている．その際に用いていたウェーブレット変換はデータを割り当てるLEDの数が制限されるなど，設計の自由度が低い．そこで設計の自由度の向上を目指してデータを割り当てるLEDの配置や数に制限のない優先度重畳符号化を提案し，その特性を評価する．

• MC-CDMA を用いた車車間通信のための カルマンフィルタと線形補間の合成による 通信路推定

  • 平岩士昌，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J94-B, no.2, pp.304-307
  • 2011年2月
  • 本稿では,MC-CDMA を用いた車車間通信のための新しい通信路推定を提案する. 提案する通信路推定は,カルマンフィルタで得られた通信路推定値と,線形補間により得られた通信路推定値を合成することを特徴とし, それぞれにおいて同一のパラメータを推定して合成する. こうすることで, カルマンフィルタを利用した通信路推定で生じる推定誤差の抑圧が可能となる.

• LED Traffic Light Detection Using High-speed-camera Image Processing for Visible Light Communication System,

  • H. C. N. Premachandra, T. Yendo, M. P. Tehrani, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, M. Tanimoto
  • The Journal of the Institute of Television Engineers of Japan, vol.65, no.3, pp.354-360
  • 2011年2月
  • We propose a visible light road-to-vehicle communication system at intersection as an ITS (Intelligent Transport System) technique. In this system, the communication between a vehicle and an LED traffic light is conducted using an LED traffic light as a transmitter and an on-vehicle high-speed camera as a receiver. The LEDs in the transmitter emit light at high frequency, and those emitted light is captured by the high-speed camera for communications. Here, the luminance value of the LEDs in the transmitter should be found, and then it should be tracked in consecutive frames while the vehicle is moving by processing the images from the high-speed camera. In this paper, we propose new algorithms for finding and tracking the transmitter, which result in increased communication speed and data rate compared to the previous methods. Experiments using appropriate images showed the effectiveness of the proposals.

• 太陽エネルギーを利用した無線センサネットワークにおける停止ノード再稼働条件の導入によるノード稼働率の向上

  • 太田健太郎，小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, USN2010-63, pp.137-142, 広島
  • 2011年1月
  • 太陽エネルギーの取得を行う無線センサネットワークにおけるノード稼働率の向上を目指している．ネットワーク全体の消費エネルギーを低減できる方法として，データ送信時にノードがデータの中継を行う協力伝送方式がある．しかし，取得エネルギーの変動を考慮しない場合，夜間にノード稼働率が低下する問題が生じる．本稿では，電池切れにより停止したノードの再稼働条件を導入することで昼夜のノード稼働率の平滑化を行い，要求される高いノード稼働率を達成する．

• Erasure Coding for Road-to-Vehicle Visible Light Communication Systems

  • H. Okada, T. Ishizaki, T. Yamazato, T. Yendo, T. Fujii
  • IEEE Intelligent Vehicular Communications System Workshop, pp.970-974, Las Vegas, USA
  • 2011年1月
  • https://doi.org/10.1109/CCNC.2011.5766593
  • In this paper, we focus on a road-to-vehicle visible light communication (VLC) system using LED traffic lights. In this system, an LED traffic light consists of a 2-dimensional LED array (2D LED array), and cars are equipped with high-speed 2-dimensional cameras (2D image sensors). An important issue of this system is frame loss. Sometimes, 2D image sensor in a car fails to get a frame. So as to mitigate the influence of frame loss, we propose to apply erasure coding to the road-to-vehicle VLC system. In the proposed system, a data sequence is encoded by LDPC code whose length is much longer than the size of 2D LED array. In addition, code synchronization is required for the proposed system. We also propose a code synchronization scheme, which makes use of error detection capability of LDPC code. We evaluate the performance of our proposed system, and show that it can recover frame loss for high SNR when less than 8 frames among total 18 frames are lost. In addition, we show that our proposed code synchronization scheme can ignore its errors.

• Parallel Communication Using Visually Non-Lighting LEDs

  • K. Maeno, T. Yendo, M. P. Tehrani, T. Fujii, H. Okada, T. Yamazato, M. Tanimoto
  • International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT), Jakarta, Indonesia
  • 2011年1月
  • Previous studies on visible light communication uses visually lighting LEDs. However, LEDs are not always lighting. In this paper, we propose visible light communication method using visually non-lighting LEDs. This method enables us to communicate in different situations, e.g. using visually non-lighting tail lamps of cars or visually non-lighting traffic lights. We realize visually non-lighting LEDs by reducing luminescence energy of LEDs according to the brightness in the environment. To reduce luminescence energy of LEDs, we reduce the number of emitting LEDs, increase the interval of emitting, and decrease the luminance of emitting LEDs. In our research we consider the case that the transmitter is tail lamps of cars and the receiver is high-speed camera. We conduct two types of experiments to demonstrate the performance of the proposed system. One is to confirm that LEDs are visually non-lighting. The other is measurement of Bit Error Rate of communication using visually non-lighting LEDs. Experimental results demonstrate that it is possible to make communication using visually non-lighting LEDs. In our future work, we plan to use different sensor devices such as photo diode or CCD in order to decrease the error rate in communication.

• Hierarchical Encoding System of Road-to-Vehicle Communication

  • T. Masuda, T. Yendo, T. Yamazato, H. Okada, M. P. Tehrani, T. Fujii, M. Tanimoto
  • International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT), Jakarta, Indonesia
  • 2011年1月
  • In this paper, we propose the new visible light road-to-vehicle communication system. We use the LED traffic light as the transmitter and the high-speed camera on the vehicle as the receiver. In this system, the data is encoded hierarchically and assign with the each frequency components of the image. We use the DFT for hierarchical encoding considering channel characteristic and quantization of the luminance. The communication experiments were conducted to confirm the effectiveness of the proposed method.

• Image Processing Based Road-to-vehicle Visible Light Communication

  • H. C. N. Premachandra, T. Yendo, M. P. Tehrani, T. Yamasato, H. Okada, T. Fujii, M. Tanimoto
  • International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT), Jakarta, Indonesia
  • 2011年1月
  • Visible Light Communication(VLC) has been introduced as a new wireless communication method. In this paper, we propose a VLC system for Intelligent Transport System (ITS) to communicate between infrastructure and the vehicle. In this system, we use a LED array as a transmitter and on-vehicle high speed camera as a receiver. Here, LEDs in the transmitter emit light in 500Hz and the emission patterns are used to achieve communication, by capturing them using the high speed camera in high frame rate. The images captured by high speed camera are processed to find the transmitter, track the found transmitter, and capture the emission pattern of transmitter in consecutive frames. In our previous work, we proposed algorithms to finding and tracking. In this paper, we introduce method to capture the emission pattern of the transmitter. Then out door communication experiments were conducted to confirm the effectiveness of the proposed VLC system.

• Dynamic Bandwidth Allocation of Satellite/Terrestrial Integrated Mobile Communication System

  • T. Yamazato, T. Aman, M. Katayama
  • IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), FLORIDA, U.S.A
  • 2010年12月
  • In this paper, we propose two dynamic bandwidth allocation (DBA) schemes, a game theory based DBA and a successive DBA, for satellite/terrestrial integrated mobile communication system (STICS). The game theory based DBA allocate the bandwidth according to a utility function based on a weighted demand bandwidth of both satellite and terrestrial system. The successive DBA recursively allocates an unit of bandwidth according to a weighted number of bandwidth unfilled cells of both satellite and terrestrial systems, until the total bandwidth is fulfilled. As results, both DBA outperform the conventional fixed bandwidth allocation scheme. Between two proposed DBA, the successive DBA shows better spectral improvement ratio than the game theory based DBA.

• LED Traffic Light Detection Using High-speed-camera Image Processing for Visible Light Communication System,

  • H. C. N. Premachandra, T. Yendo, M. P. Tehrani, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, M. Tanimoto
  • Workshop on Picture Coding and Image Processing, PCSJ2010/IMPS2010, Nagoya, Japan
  • 2010年12月
  • Intelligent transport system has been introduced to reduce traffic problems such traffic accidents and traffic congestions. In this paper, we introduce a receiver for a road to vehicle Visible Light Communication (VLC) system which is proposed as an Intelligent Transport System (ITS) technique. In this system, an on-vehicle high-speed camera is used as a receiver and an LED array is used as a transmitter. VLC is a wireless communication using luminance. Here, transmitter send information by emitting light and receiver receive them by capturing the luminance of emitting LEDs in the array(Luminance: whether each LED is on or off). For capturing the Luminance, it is necessary to find the transmitter and track it in consecutive frames. In our previous works we introduced methods for finding and tracking. In this paper, we shortly explain the proposed transmitter finding and tracking methods and then a new method is proposed for capturing the luminance of LEDs to achieve communication.

• Hierarchical Encoding System for Road-to-Vehicle Communication Using LED Traffic Light

  • T. Masuda, T. Yendo, T. Yamazato, H. Okada, M. P. Tehrani, T. Fujii, M. Tanimoto
  • Workshop on Picture Coding and Image Processing, PCSJ2010/IMPS2010, Nagoya, Japan
  • 2010年12月
  • This paper discusses the visible light road-to-vehicle communication system at intersection as one of ITS (Intelligent Transport System) technique. The communication between a vehicle and an LED traffic light is approached using an LED traffic light as a transmitter, and on-vehicle high-speed camera as a receiver. In this system, it is able to send data by blinking the LEDs of the traffic light in two dimensional patterns, and able to receive them by high-speed camera with image processing. Here, we aim to conduct long-distance high-speed visible light communication. When the distance between transmitter and receiver is far, the image of the LED traffic light captured by on-vehicle high-speed camera is very small. So, if the data are put on two dimension patterns without modification, data would be mistaken, because the two dimension patterns can’t be realized correctly. To solve this problem, data are encoded hierarchically before they are lighted by the LED traffic light. This is called as hierarchical encoding that the data are assigned with each spatial frequency.

• Parallel Visible Light Communication Using Visually Non-Lighting LEDs

  • K. Maeno, T. Yendo, M. P. Tehrani, T. Fujii, T. Yamazato, H. Okada, M. Tanimoto
  • Workshop on Picture Coding and Image Processing, PCSJ2010/IMPS2010, Nagoya, Japan
  • 2010年12月
  • The proposed visible light communication method uses visually non-lighting LEDs, which enables us to communicate in different situations, e.g. using visually non- lighting tail lamps of cars or visually non-lighting traffic lights. We realize visually non-lighting LEDs by reducing luminescence energy of LEDs according to the brightness in the environment. Experimental results demonstrate that it is possible to make communication using visually non-lighting LEDs.

• ［奨励講演］無線センサネットワークにおけるセンサADC出力の空間的相関を利用した分散誤り訂正符号化・統合復号法

  • 小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, WBS2010-39, pp.23-28, つくば
  • 2010年12月
  • 無線センサネットワークでは，高い観測精度を得るために複数のセンサノードを密に配置することが多く，各ノードの観測データは空間的に相関を有する．本稿では，複数センサノードの観測値の相関を誤り訂正に利用できる統合復号法について検討を行う．提案方式は，観測値の相関をADC出力のビットレベルごとに推定して復号に利用する．さらに，ADC出力に生じるビットの繰り上がりをグレイ符号を用いて回避することで誤り訂正の性能向上を図る．屋内にて実際に測定した観測データをシミュレーションで利用し，提案方式の性能を評価する．

• EXIT Analysis for MAP-based Joint Iterative Decoding of Separately Encoded Correlated Sources

  • K. Kobayashi, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEICE Transactions on Communications, vol.E93-B, no.12, pp.3509-3513
  • 2010年12月
  • https://doi.org/10.1587/transcom.E93.B.3509
  • We develop a mathematical framework for the extrinsic information transfer (EXIT) analysis to assess the convergence behavior of maximum a posteriori (MAP)-based joint iterative decoding of correlated sources, which are separately encoded and transmitted over noisy channels. Unlike the previous work, side information about the correlation is not perfectly given at the joint decoder but is extracted from decoder output and updated in an iterative manner. The presented framework provides a convenient way to compare between schemes. We show that it allows us to easily and accurately predict joint decoding gain and turbo cliff position.

• TOA UWB Positioning with Two Receivers Using Known Indoor Features

  • J. Kietlinski-Zaleski, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEICE Transactions on Communications, vol.E93-B, no.12, pp.3624-3631
  • 2010年12月
  • Ultra-Wideband is an attractive technology for short range positioning, especially indoors. However, for normal Time of Arrival (ToA) positioning, at least three receivers with unblocked direct path to the transmitter are required. A requirement that is not always met. In this work, a novel algorithm for ToA positioning using only two receivers is presented. This is possible by exploiting the knowledge of some of the indoor features, namely positions of big flat reflective surfaces, for example ceiling and walls. The proposed algorithm was tested using data from a measurement campaign.

• Experimental Results on Simple Distributed Cooperative Transmission Scheme with Visible Light Communication

  • T. Yamazato, K. Nakao, H. Okada, M. Katayama
  • IEICE Transactions on Communications, vol.E93-B, no.11, pp.2959-2962
  • 2010年11月
  • We consider a distributed transmission of data packet to a sink where the distance of a sensor node to a sink is much longer than the maximum communication range of each sensor node. We give a simple modification to the transmitter, i.e., multiplication of random phase before the transmission. Thanks to Turbo Code, it is possible to extend the trans- mission range as the received amplitude varies symbol by symbol for our scheme while whole data packet may be lost for the conventional scheme. In this letter, we report the experimental results of our scheme equivalently developed using visible light communication.

• Performance evaluation of the cognitive piggyback overlay systems with dirty paper coding

  • J. Naganawa, K. Kobayashi, M. Katayama, T. Yamazato
  • International Symposium on Communications and Information Technologies (ISCIT), no. FA1-1-4, pp.974-979, Tokyo, Japan
  • 2010年10月
  • https://doi.org/10.1109/ISCIT.20https://doi.org/10.5665130
  • This manuscript considers a secondary system sharing the spectrum with the primary system at the same time and on the same frequency. We propose a cognitive overlay system in which the secondary system relays the primary signal and piggybacks its own data on it. Furthermore, the secondary system uses the channel coding based on the dirty paper coding (DPC). The result of the analysis shows that the proposed scheme allows the secondary system to communicate at the same speed as the primary system without any harm to it.

• Improvement of Sequential-Test-Based Cooperative Spectrum Sensing Systems in Band Limited Control Channels

  • S. Mitsuya, K. Kobayashi, T. Yamazato, M. Katayama
  • International Symposium on Communications and Information Technologies (ISCIT), no. FA1-1-3, pp.968-973, Tokyo, Japan
  • 2010年10月
  • https://doi.org/10.1109/ISCIT.20https://doi.org/10.5665127
  • In a cooperative spectrum sensing system, many nodes perform spectrum sensing and report their decisions to one fusion center via control channels. This paper considers efficient use of the frequency band for the control channels. For this purpose, sequential-test is introduced for the local decision at each node. With this scheme, the transmission timing of the reports from the nodes becomes at random and necessary maximum bandwidth for the control channels decreases. Numerical results show that this sequential-test-base-scheme not only decreases the number of simultaneous reports but also improves sensing reliability. For further improvement, this paper also introduces a decision scheme at the fusion center based on probabilistic features of the reports from the nodes.

• Inband and Outband Spectrum Analysis of the BFDM and BFDM/OQAM Signals with Truncated Gaussian Pulses

  • B. Mongol, T. Yamazato, M. Katayama
  • International Symposium on Information Theory and Its Applications (ISITA), Taichung, Taiwan
  • 2010年10月
  • Pulse-shaping OFDM, or more generally BFDM and BFDM/OQAM, systems are originally proposed to combat inter- carrier interference (ICI) caused by time-variance of the channel. The main property that makes these signals robust against ICI is that they allow to employ time-frequency well localized pulses, particularly Gaussian pulse which has the best time-frequency localization. However, this property also suppresses the outband or inband spectral leakage of the BFDM and BFDM/OQAM signal, making them attractive physical layer modulation scheme for cognitive radio. In this paper we analyze the power density spectra of the BFDM and BFDM/OQAM signals and numerically evaluate the inband and outband spectra for truncated Gaussian pulses.

• Error-correcting scheme based on chaotic dynamics and its performance for noncoherent chaos communications

  • S. Arai, Y. Nishio and T. Yamazato
  • NOLTA, IEICE, vol. 1, no. 1, pp. 196-206, Oct. 2010.
  • 2010年10月
  • This paper proposes a novel error-correcting scheme using chaotic dynamics for noncoherent chaos communications. In our proposed system, two successive chaotic sequences are generated from the same chaotic map; the second sequence is generated with an initial value which is the last value of the first sequence. In this case, successive chaotic sequences having the same chaotic dynamics are created. This feature gives the receiver additional information to correctly recover the information data and thus improves the bit error performance of the receiver. As results of the computer simulation, we confirm that the advantage gained in BER performance of the proposed error-correcting method is about 1-1.5 dB compared to conventional method. In addition, we achieve that the proposed error-correcting scheme is performed without the new additional redundancy code by using the chaotic dynamics.

• 時間周波数分散通信路におけるBFDM/OQAMのためのカルマン通信路推定器

  • モンゴルバヤルプレブ，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J93-B, no.10, pp.1466-1480
  • 2010年10月
  • 陪直交周波数分割多重/オフセット QAM (BFDM/OQAM) はガウスパルスを採用することができるた め,ガードインターバルを用いなくても符号間干渉 (ISI) とキャリア間干渉 (ICI) を抑圧できる.しかし,端末が 高速移動している時間周波数分散通信路では通信路の状態も高速に変動する.通信路の状態を推定・追従するため には通信路推定器のトレーニング系列を頻繁に伝送する必要があり,効率が悪い.そこで,本論文では通信路の 変動を追従できる BFDM/OQAM のためのカルマン通信路推定器を提案する.とりわけ,カルマンフィルタを設 計するために必要となる状態方式と測定方程式の導出について述べていく. BFDM/OQAM の送受信機モデルは,オフセットを行わない BFDM, パルスシェーピング OFDM,そして従来の OFDM を包含す る.従って,本論文で導出する状態方程式と測定方式は,BFDM/OQAM だけで無く,BFDM, パルスシェーピン グ OFDM,そして従来の OFDM へも適用できる.

• A Study on Joint Channel Decoding Using Spatial Correlation of Sensor Observations According to ADC Bit levels

  • K. Kobayashi, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE International Workshop on Wireless Distributed Networks (WDN), pp.484-489, Istanbul, Turkey
  • 2010年9月
  • https://doi.org/10.1109/PIMRCW.20https://doi.org/10.5670522
  • In densely deployed wireless sensor networks, observations of the sensor nodes are spatially correlated. In this paper, we study a joint channel decoding scheme utilizing bit correlation of the sensor observations according to bit levels of analog-digital converter (ADC). If sensor ADC output is interpreted as natural binary numeral, carry propagation may occur between adjacent ADC output values. Such carry propagation leads to the degradation of joint decoding gain. We focus on the use of Gray code for avoiding the carry propagation. The performance of our approach is demonstrated by simulations using sensor data from experiments in a real indoor environment.

• TDOA UWB Positioning with Three Receivers Using Known Indoor Features

  • J. Kietlinski-Zaleski, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE International Conference on Ultra-Wideband (ICUWB), Nanjing. China
  • 2010年9月
  • https://doi.org/10.1109/ICUWB.20https://doi.org/10.5616909
  • Ultra-Wideband is an attractive technology for short range positioning, especially indoors. However, for normal 3D Time Difference of Arrival (TDoA) positioning, at least four receivers with unblocked direct path to the transmitter are required. A requirement that is not always met. In this work, a novel method for TDoA positioning using only three receivers is presented and tested using real-world measurements. Positioning with three receivers is possible by exploiting the knowledge of some of the indoor features, namely positions of big flat reflective surfaces, reflectors, for example ceiling and walls.

• Tracking an LED Array Transmitter for Visible Light Communications in the Driving Situation

  • T. Nagura, T. Yamazato, M. Katayama, T. Yendo, T. Fujii, H. Okada
  • IEEE International Symposium on Wireless Communication Systems (ISWCS), pp.765-769, York, United Kingdom
  • 2010年9月
  • https://doi.org/10.1109/ISWCS.20https://doi.org/10.5624361
  • In this paper, we discuss on a decoding algorithm for visible light communication systems in the driving situation using an LED array transmitter and a high-speed camera receiver. We propose an LED array detection method using M-sequence and an LED array tracking method using inverted signals. We confirm that we can distinguish LED array candidates correctly with M-sequence. We also confirm that we can suppress the flicker of the LED and improve the data rate as compared with the previous method.

• UWB Positioning Using Known Indoor Features - Environment Comparison

  • J. Kietlinski-Zaleski, T. Yamazato
  • International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN), Zurich, Switzerland
  • 2010年9月
  • https://doi.org/10.1109/IPIN.20https://doi.org/10.5648089
  • Ultra-Wideband is an attractive technology for short range positioning, especially indoors. However, for normal Time of Arrival (TOA) positioning, at least three receivers with unblocked direct path to the transmitter are required. A requirement that is not always met. In our previous work \\\\cite{Kietlinski-Zaleski2010PLANS} we presented a novel 3D TOA UWB indoor positioning method that uses only two receivers. This is possible by exploiting the knowledge of some of the indoor features, namely ceiling and walls. In this work, we verify the usability of the method using measurement results in three environments: a lecture room, a cluttered laboratory and a corridor. By comparing the results of the method for three environments, we draw conclusions about its strengths and weaknesses.

• 高速度カメラによる LED アレイの高速認識

  • 山里敬也
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, パネルセッションAP-2：ITS分野の歩行者認識, AP-2-6, 大阪府立大学，大阪
  • 2010年9月
  • 歩行者認識システムとして,まず思い浮かぶのがボルボ社の歩行者検知機能付きフルオートブレーキシステムである. 同様のシステムはダイムラー社も既に実現している. これらのシステムでは車載カメラで取得した映像から歩行者を何らかのパターン認識アルゴリズムで検知する. 当然ながら,精度良く歩行者を検知するためには対象とする歩行者についての十分な画像情報が必要となる. 具体的には取得された画像における歩行者の占めるピクセル数がある程度無ければならない. 十分な画像情報が得られたとしても,歩行者は様々なテクスチャーを持つため歩行者として認識するための特徴 抽出も難しい. また,歩行者を認識するためには,雑音となる背景と歩行者を効率良く分離できなければならない. 加えて,移動する車輌の場合,取得画像全体が動くため,動き補償を行うアルゴリズムが必要となる. 当然, 歩行者認識アルゴリズムは高速,すなわち数フレームで完了しなければ実用上問題となる. 我々は LED アレイを送信機,高速度カメラを受信機とする路車間可視光通信について検討している. 通信を行うに当たっては,高速度カメラで取得した画像から LED アレイを認識,さらに追従しなければならない. 既に LED アレイの高速認識・追従のためのアルゴリズムは完成しており, 現在,リアルタイム動作を行うための装置の試作を行っている. 本稿では,歩行者が LED アレイを身につけているものとし,歩行者の認識を LED アレイの認識に置き換えた状況を想定し, 高速度カメラによる LED アレイの高速認識を考える.

• LEDアレイと高速度カメラを用いた可視光通信における 伝送速度改善手法

  • 小澤俊之, 名倉徹, 山里敬也, 圓道知博, 藤井俊彰, 岡田啓
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会,A-17-8,p.154, 大阪
  • 2010年9月
  • 我々は送信機にLED 信号機，受信機に高速度カメラを用いた可視光通信による安全運転支援情報の提供を目的とした研究を行っている．これまでに送信データに対して優先度を設ける階層的符号化と誤り訂正符号であるターボ符号を併用することで通信距離の拡張が行われた．しかし誤り率特性，伝送速度は十分ではなく, さらなる向上が必要である．本稿ではターボ符号化器出力の情報ビットを低空間周波数成分へ割り当て，パリティビットを中空間周波数成分へ割り当てることで伝送速度の向上を図る．

• 路車間並列光通信の通信路特性と受信システム

  • 増田幸仁，圓道知博，山里敬也，岡田啓，メヒルダド パナヒプル テヘラニ，藤井俊彰，谷本正幸
  • 情報科学技術フォーラム(FIT), RM-003, 福岡
  • 2010年9月

• LED Traffic Light Detection Using a High-speed-camera for a Road-to-vehicle Visible Light Communication System

  • H. C. N. Premachandra, T. Yendo, M. P. Tehrani, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, M. Tanimoto
  • Forum on Informatio Technology, RM-002, Fukuoka
  • 2010年9月

• 視覚的に非点灯状態の LED を用いた 並列可視光通信の基礎検討

  • 前野 恵太, 圓道 知博, メヒルダド パナヒプル テヘラニ, 藤井俊彰, 山里敬也, 岡田啓, 谷本正幸
  • 映像情報メディア学会年次大会, 愛媛県松山市　愛媛大学
  • 2010年8月
  • 高度道路交通システム(ITS)の分野において,LEDを用いた路車間・車々間可視光通信が研究されてきた.こ れは,LED信号機などを送信機として,LEDを高速に 点滅させてデータを載せ,車載カメラなどの受信機で データを受信し,ドライバーに信号の切り替わり時間 や死角領域の画像情報などの運転支援情報を提供する ものである.しかし,現在はLEDが視覚的に(※人間の目で見た時 に)点灯している状態での可視光通信しか研究されて きていない.自動車のテールランプは日中基本的に非 点灯の状態である.この非点灯の状態でも視覚的に非 点灯状態のまま点灯させることで通信が出来るように なれば,常時通信が行えるようになり,例えば前方に 大型車が走っていて信号機が確認出来ない位置の車も, 前車のテールランプを通して通信が出来るようになる と考えられる.また,信号機の灯火も通常1灯しか点 灯しておらず,点灯していない灯火とも通信が出来るようになれば,通信容量の向上が期待出来る.そこで本研究では,視覚的に非点灯状態のLEDを用 いた通信を行うことを目指す.

• 路車間並列光通信における信号輝度量子化の影響

  • 増田幸仁, 圓道知博, 山里敬也, 岡田啓, PANAHPOUR TEHRANI M., 藤井俊彰, 谷本正幸
  • 電気関係学会東海支部連合大会, 中部大学 春日井キャンパス
  • 2010年8月
  • 路車間並列光通信は複数の可視光のLEDを用いて同時に複数のデータを通信する手法であり、車載高速度カメラで撮影することで受信する。そのため、LED信号機と高速度カメラとの距離が長くなるにつれて、高周波成分が再現できなくなる。そこで、階層的符号化を用いて低周波数成分に高優先度データ、高周波数成分に低優先度データを割り当てる方法が提案されている。本稿では新たな階層的符号化方式の提案と点灯させるデータの量子化が及ぼす影響について示す。

• 視覚的に非点灯状態の LED を用いた車車間可視光通信の基礎検討

  • 前野 恵太、圓道 知博、メヒルダド パナヒプル テヘラニ、藤井 俊彰、山里 敬也、谷本 正幸
  • 2010 年度東海支部第 1 回「分散環境のためのマルチメディア情報処理と信号処理」, 名古屋工業大学
  • 2010年8月
  • LED を用いた無線通信システムである可視光通信が提案されている.本稿では,視覚的に非点灯状態 の LED を用いた並列可視光通信の提案を行う.本研究の目的は,日中の自動車のテールランプ&#1113088;,視覚的に非点灯 状態の信号機の灯火などの,視覚的に非点灯状態の LED を用いた並列可視光通信を実現することである.その為に LED を視覚的に非点灯状態にする手法と,視覚的に非点灯状態の LED を用いたテールランプ型送信機との通信手 法の提案を行う.また,その有用性を確認する実験を行い,その結果と考察を示す.

• 名古屋大学 OCW(名大の授業)で公開されている ユニークな授業実践

  • 山里敬也
  • 平成22年度工学教育研究講演会講演論文集，10-107, 東北大学，仙台市
  • 2010年8月
  • 名古屋大学では、本学の教育の一端を広く情報発信 することを目的に「名大の授業」と呼ぶサイトを運用 しています。これが、名古屋大学におけるオープンコー スウェア (OCW) にあたります。今年の 4 月には、新 たにサイトデザインも一新し、より見やすくなりまし た。新にアクセスランキングを表示するようにし、ま た、OCW 特別企画として様々な企画を公開していく 予定です。トップページからは情報基盤センター・ス タジオが提供するスタジオチャネルへのリンクもあ ります。「名大の授業」で公開している教材数は、昨 年度から日本語で 29、英語で 9 それぞれ増えて、本 稿執筆時(2010 年 5 月)で日本語:136、英語:38 の教材です。「名大の授業」で公開している教材は、 その殆どが部局長によって推薦された授業、あるいは 名古屋大学 OCW 委員会が推薦する授業の教材です。 本講では、「名大の授業」で公開している授業のうち、 ユニークな授業実践を行っている授業にフォーカスを あて、それらを紹介していきます。

• QAM変調を用いる一次システム信号の中継を伴う重畳通信システムの特性評価

  • 長縄潤，小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.110, no.153, SR2010-31, pp.89-94, ATR(京都)
  • 2010年7月
  • コグニティブ無線技術を用いて，既存(一次)システムと二次システムが同じ周波数帯域で同時に通信を行う周波数共用を考える．提案する手法では，二次システムが一次システムの送信信号を中継することで一次システムのSNRを向上させ，生じた余裕分を二次システムに割り当て周波数共用を実現する．本稿では，一次システムの変調方式にQAMを用い，著者らが既に提案しているPSKを用いたシステムと比較することで変調方式の違いによる特性への影響を評価する．両システムのシンボル誤り率特性を解析的に導出し，一次システムがQAMを用いる場合でも，PSKを用いた場合と同様に一次システムの特性を悪化させること無く，一次システムと同等の誤り率で二次システムが通信可能であることを示す．

• ノード通信量を考慮した逐次検定を行う協調スペクトルセンシングシステムの特性改善

  • 三家祥平，小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.SR2010-19 pp.19-24, ATR（京都）
  • 2010年7月
  • 協調スペクトルセンシングシステムでは，複数のノードがスペクトルセンシングを同時に行い，判定結果をコントロールチャネルを通してフュージョンセンターに報告する． 本稿では，このコントロールチャネルの周波数帯域幅の利用効率の改善を目指す． 帯域幅の有効利用のため，各ノードにおける判定条件に逐次検定を適用した． 逐次検定により，ノードからの報告のタイミングがずれるため，同時報告数の最大値が減り，コントロールチャネルに必要な帯域幅を削減することができる． また逐次検定は，同時報告数を減らすだけではなく，一次システム信号の検出精度も改善できることを，数値例により示す．さらに，報告数の偏りを考慮したフュージョンセンターの最終判定規準を提案し，さらなる検出精度の改善が実現できることを示す．

• Visible Light Communication Between LED Array and On-vehicle High Speed Camera

  • H. C. N. Premachandra, T. Yendo, M. P. Tehrani, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, M. Tanimoto
  • Technical Report of IEICE, ITS2010-10, pp.25-30
  • 2010年7月

• 視覚的に非点灯状態のLEDを用いた並列可視光通信の基礎検討

  • 前野恵太，圓道知博，メヒルダド パナヒプル テヘラニ，藤井俊彰，山里敬也，岡田啓，谷本正幸
  • 電子情報通信学会技術研究報告, ITS2010-9, pp.19-24
  • 2010年7月

• LEDアレーとイメージセンサを用いた可視光通信

  • 山里敬也
  • 可視光通信コンソーシアム第74回普及促進委員会, 株式会社　東芝　本社ビル　会議室
  • 2010年7月

• 動的帯域幅割当による衛星地上統合移動通信システムの周波数利用効率

  • 阿萬友洋, 山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, Vol. SAT2010-27, pp.97-102, 北見工業大学
  • 2010年7月
  • 衛星移動通信システム及び地上移動通信システムの相互補完のため衛星地上統合移動通信システムが注目 されている.同システムでは同一携帯端末で衛星移動通信システムと地上移動通信システムを利用することができる のでいつでもどこでも安定した通信を提供可能である.また周波数帯域の有効利用のため衛星移動通信システム及び 地上移動通信システムで同一周波数を共用する.しかし衛星移動通信システム及び地上移動通信システムではトラヒッ クが異なり,多くの呼損が発生すると考えられる.呼損の発生によって高い周波数利用効率の達成が困難である.そ こで本稿では衛星移動通信システム及び地上移動通信システムではトラヒックに応じて動的に帯域を割り当てる動的 帯域幅割当を衛星地上統合移動通信システムに適用し,周波数利用効率の改善を考える.本稿では動的帯域幅割当手 法として逐次型帯域幅割当手法を提案する.逐次型帯域幅割当手法とはトラヒックと既に割り当てられている帯域か ら逐次的に帯域を割り当てていく手法である.提案手法によって帯域を固定とする固定帯域幅割当手法に比べ高い周 波数利用効率を達成できることをシミュレーションによって確認した.

• 交差点付近でのLED信号機の傾きによる路車間可視光通信への影響

  • 白木康建, 山里敬也, 圓道知博, 藤井俊彰, 岡田啓, 荒井伸太郎
  • 電子情報通信学会技術研究報告, Vol. ITS2010-12, pp. 31-36, 蒲郡
  • 2010年7月
  • 本稿ではLED 信号機と車載高速度カメラを用いた路車間可視光通信システムを考える．本研究では，高速度カメラを車両前方に向け，道路と平行に設置することを想定する．その際，LED 信号機はカメラに対し正面を向いておらず，交差点に近づくにつれてカメラには信号機が傾いて写る．そのため，情報を復調する際に，画像上でLED信号機の傾きを考慮する必要がある．本稿では交差点付近での通信環境を，カメラの正面に設置したLED 信号機をわざと傾けることで再現して実験を行い，LED 信号機の傾きが通信に与える影響を評価する．

• High-speed-camera Image Processing Based LED Traffic Light Detection for Road-to-vehicle Visible Light Communication

  • H.C.N. Premachandra, T. Yendo, M. P. Tehrani, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, M. Tanimoto
  • IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV), pp.793-798, San Diego, California, USA
  • 2010年6月
  • https://doi.org/10.1109/IVS.20https://doi.org/10.5548097
  • As one of ITS technique, a new visible light road to- vehicle communication system at intersections is proposed. In this system, the communication between a vehicle and an LED traffic light is conducted using an LED traffic light as a transmitter, and an on-vehicle high-speed camera as a receiver. The LEDs in the transmitter emit light in high frequency and those emitting LEDs are captured by the high-speed camera for making communication. Here, the luminance value of LEDs in the transmitter should be captured in consecutive frames to achieve effective communication. For this purpose, first the transmitter should be found, then it should be tracked in consecutive frames by processing the images from the high-speed camera. In this paper, we propose new effective algorithms for finding and tracking the transmitter, which result in a increased communication speed, compared to the previous methods. Experiments using appropriate images showed the effectiveness of the proposals.

• 複数機器が協調動作するための電力重畳型情報伝送方式の特性評価

  • 南山文一，古賀英嗣，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, Vol.110 No.72 (WBS2010-12) pp.63-68, 沖縄
  • 2010年6月
  • 産業機器等の省配線化を実現するため，複数の機器（スレーブ）がバス型マルチドロップ接続され，マスタからの制御で協調動作するシステムを考える．さらに電力供給も通信信号と同一配線上で実現することとする．このようなシステムの動作において，各スレーブの動作開始タイミングを正確に制御することが必要となる．そこで, 動作開始を表すタイミング情報信号をマスタが送信する方式を提案する. この信号は,低い電力スペクトル密度と高い時間分解能を兼ね備えたスペクトル拡散信号とする. さらに, このタイミング情報信号と重畳する形で, 動作制御のための制御信号を直交周波数分割多重変調(OFDM)を用いて送受信するものとする. 本稿では, この提案方式を実際のシステムとして構築するための数値例を示す.さらに, 性能評価を行うため, 重畳する2つの信号が互いの信号に与える影響を数値例により示す.

• 協調動作のための無線制御方式における伝送誤りの影響と特性改善手法

  • 近藤継敬, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.WBS2010-11, pp.57-62, 沖縄
  • 2010年6月
  • 本稿では，無線制御によって複数機器が協調して動作をするシステムにおいて，無線通信路における伝送誤りが，機器の協調動作に与える影響を明らかにする．さらに，伝送誤りが存在する無線制御においても協調動作の品質を改善する手法を提案する．制御対象は回転型倒立振子を用い，制御入力と状態情報のフィードバックを無線通信によって行う．協調動作する簡単な設定として，この回転型倒立振子を2台用いて互いに鏡像動作を行う．このようなシステムにおいて，それぞれの制御対象が自分宛と他方宛の両方の制御信号を受信し，またメインコントローラでは，双方の制御対象の状態情報に基づいて，制御信号を生成する方法を提案する．そして，制御系が独立にそれぞれの信号を送受信する場合と比較して，協調動作の同期特性が改善することを示す．

• 太陽エネルギーの取得を行う無線センサネットワークにおける協調ARQプロトコルを用いたネットワーク稼働時間の延長

  • 太田健太郎，小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.110, no.50, USN2010-1, pp.1-4, , 東京
  • 2010年5月
  • 無線センサネットワークではセンサノードの長期稼働と高信頼なデータ伝送が求められる．そこでセンサノードの長期稼働方法として太陽エネルギーの取得を考える．また，高信頼なデータ伝送方法として協調ARQ(自動再送要求) プロトコルに注目する．本稿ではセンサノードが太陽エネルギーの取得を行う環境下で協調ARQ プロトコルの適用を考える．ネットワーク稼働時間で評価することで協調ARQプロトコルがネットワーク稼働時間の延長に有効であることを示す．

• ［奨励講演］観測データ間のADCビットレベルごとの相関を利用した統合復号法 - ADC出力の桁上り回避による性能改善効果の評価 -

  • 小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.MoMuC2010-5, pp.69-74, 沖縄
  • 2010年5月
  • 無線センサネットワークでは 高い観測精度を得るために複数のセンサノードを密に配置することが多く，各ノードの観測データは互いに相関を有している．本稿では，センサのADC出力の各ビットレベルに応じて観測データ間の相関を利用した誤り訂正復号法について検討する．特に，センサのADC出力に生じる桁上りの影響に着目し，グレイ符号を用いて桁上りを回避することで誤り訂正復号の性能向上を図る．屋内環境の実測データを復号シミュレーションで利用し，ADC出力の桁上り回避による復号性能向上の効果を評価する．

• Improved Decoding Methods of Visible Light Communication System for ITS using LED Array and High-Speed Camera

  • T. Nagura, T. Yamazato, M. Katayama, T. Yendo, T. Fujii, H. Okada
  • IEEE Vehicular Technology Conference (VTC-Spring), Taipei, Taiwan
  • 2010年5月
  • https://doi.org/10.1109/VETECS.20https://doi.org/10.5493958
  • In this paper, we consider visible light communication systems using LED array as a transmitter and high-speed camera as a receiver for Intelligent Transport System (ITS). Previously, we have proposed the hierarchical coding scheme which allocates data to spatial frequency components of the image depending on the priority. This scheme is possible to receive information of the high-priority even if communication distance is long. However, we need to distinguish multi-valued data from the received image by using a hierarchical coding. In this paper, we propose two improved decoding methods, and demonstrate to distinguish multi-valued data more correctly in the experiment.

• Optimal Cluster Partitioning for Wireless Sensor Networks with Cooperative MISO Scheme

  • Z. Huang, T. Yamazato, M. Katayama
  • Advanced International Conference on Telecommunications (AICT), pp.323-328, Barcelona, Spain
  • 2010年5月
  • https://doi.org/10.1109/AICT.20https://doi.org/10.6714500
  • The paper discusses the optimal cluster partitioning for wireless sensor networks deployed in continuous areas. Both single-hop and multi-hop transmissions with cooperative Multi-Input Single-Output (MISO) scheme are considered for inter-cluster communications. The effects of cluster size in the energy consumption of intra-cluster communication and the amount of fused data are included in calculation. As a result, the dominant factors of the maximal network lifetimes are listed as: the cluster farthest from base station in single-hop transmission and the closest cluster in multi-hop transmission. In addition, the maximal network lifetimes of single-hop and multi-hop transmissions are compared and it is found that there exists a threshold of network size that determines which transmission is the better candidate.

• Experimental Validation of TOA UWB Positioning with Two Receivers Using Known Indoor Features

  • J. Kietlinski-Zaleski, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE/ION Position Location and Navigation Symposium (PLANS), Palm Springs, California, USA
  • 2010年5月
  • https://doi.org/10.1109/PLANS.20https://doi.org/10.5507253
  • Ultra-Wideband is an attractive technology for short range positioning, especially indoors. However, for normal Time of Arrival (ToA) positioning, at least three receivers with unblocked direct path to the transmitter are required. This requirement is not always met. In this work, a novel algorithm for ToA positioning using only two receivers is presented and validated using data from a measurement campaign. Positioning with two receivers is possible by exploiting the knowledge of some of the indoor features, namely positions of big flat reflective surfaces, for example ceiling and walls.

• Performance Evaluation of Error-Correcting Scheme Without Redundancy Code for Noncoherent Chaos Communications

  • S. Arai, Y. Nishio, T. Yamazato, S. Ozawa
  • IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), Paris, France
  • 2010年5月
  • https://doi.org/10.1109/ISCAS.20https://doi.org/10.5537140
  • This paper considers a novel error-correcting scheme exploiting chaotic dynamics for noncoherent chaos communication. In our proposed system, two successive chaotic sequences are generated from the same chaotic map; the second sequence is generated with an initial value which is the last value of the first sequence. In this case, successive chaotic sequences having the same chaotic dynamics are created. This feature gives the receiver additional information to correctly recover the information data and thus improves the bit error performance of the receiver. Further, enhanced efficiency also comes from operating on successively modulated data; by involving less redundancy in the error correction system, it can be designed with high coding rate. In this paper, we analyze the scheme’s capability, by examining computational times and accuracy rates of error correction. bounds on its capability.

• 観測データ間の相関を利用した統合復号法へのADCビットレベルに応じた相関推定の適用

  • 小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J93-A, no.5, pp.353-364
  • 2010年5月
  • 無線センサネットワークでは高い観測精度を得るために多数のセンサノードを密に配置することが多く，各ノードの観測データは互いに相関を有する．本論文では，センサノードで得られる観測値がADCを通じてバイナリ形式で得られることに着目し，ADCビットレベルごとに送信データ間の相関を推定して利用できる統合復号法を提案する．従来復号法における相関推定を単純にビットレベルごとに分割するだけでは推定精度が低くなり復号特性が劣化する．相関の推定誤差の解析を行い，ビットレベルごとの相関推定において生じる問題点を明かにする．推定誤差の解析に基づき，相関の推定に簡単な工夫を施すことで大幅な復号特性の向上が得られる方式を提案する．提案方式は，ビットレベルごとに相関の大きさや正負が異なる環境下でも高い復号特性を得られることを示す．

• An Access Control Method for Multipoint Cyclic Data Gathering over a PLC Network

  • Y. Ohtomo, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE International Symposium on Power Line Communications and Its Applications (ISPLC), Rio de Janeiro, Brazil
  • 2010年3月
  • https://doi.org/10.1109/ISPLC.20https://doi.org/10.5479914
  • This paper proposes a media access control method for a multipoint cyclic data gathering system, in which each node transmits its data to the base-station periodically. In such condition, by broadcasting ACK/NACK signals from the base-station, the proposed method ensures assignment of a time slot for each node once the node succeeds to transfer its data. It is confirmed that the proposed scheme reduces packet collisions and outperforms conventional slotted-ALOHA scheme in throughput of data even with ACK/NACK errors. Furthermore the proposed scheme realizes adaptive slot assignment under cyclostationary channel environment.

• 協調動作する複数機器のための無線通信路誤りを考慮した無線制御方式

  • 近藤継敬，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-5-17, p.119 , 仙台
  • 2010年3月
  • 機器制御への無線技術の導入には，移動体制御の容易化，省スペース，複数機器の同時配信可能など多くの利点がある．しかし，無線通信路の通信誤り特性が制御品質に与える影響は十分に評価されていない．特に協調動作する複数の機器を制御する場合は，個々の機器の制御品質だけでなく，相互の動作の同期も考える必要がある．本稿では，同期動作の一例として2台の制御対象が同時に同じ動作をする無線制御システムを考え，それぞれの制御系が他方の信号も利用することで，同期誤差特性の改善が実現できることを示す．

• 衛星地上統合移動通信システムにおける動的資源割当による周波数利用効率の改善

  • 阿萬友洋、山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-3-33, p.346
  • 2010年3月

• 一次システム信号の中継を伴う重畳通信システムにおけるDirty Paper Codingの適用

  • 長縄潤, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会,B-17-3,pp.652, 仙台
  • 2010年3月
  • 周波数共用のために既存(一次)システムと二次システムが同じ周波数帯域で同時に通信を行う重畳通信の実現例として，著者らは二次システムが一次システム信号を中継する方式を提案している．しかしこの方式では，一次システムの信号が干渉となり，二次システムの特性に大きな影響を与えるという問題があった．そこで本稿では，二次システムの特性改善を図るために\\\Dirty Paper Coding\\\"(DPC)を提案方式に適用する．そして数値例により，一次システムの誤り率特性の劣化無しに二次システムの特性が改善されることを示す．

• LEDアレイと高速度カメラを用いた可視光通信システムのためのLED位置のサブピクセル推定

  • 名倉徹, 山里敬也, 片山正昭, 圓道知博, 藤井俊彰, 岡田啓
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-17-16, p.244, 仙台
  • 2010年3月
  • LEDは従来の白熱灯と比較して低消費電力，視認性の良さや長寿命といった利点があり，LED信号機が普及しつつある．LEDを人の目には見えない程高速に点滅させることによって照明光であると同時に，通信機器としての役割も果たすことが可能である．本稿ではLEDアレイと高速度カメラを用いた可視光通信システムを考える．筆者らはこれまで受信輝度取得方法を検討することにより，誤り率特性を改善した．しかし，受信輝度取得時にLED点灯位置と推定位置にずれが生じると誤り率特性が劣化する問題点がある．本稿ではLED位置のサブピクセル推定手法を提案することで，より正確なLED位置を推定し，誤り率特性を改善する．

• 路車間可視光通信におけるLED信号機の傾きの影響

  • 白木康建， 山里敬也， 片山正昭， 圓道知博， 藤井俊彰， 岡田啓
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-4-3, p.76, 仙台
  • 2010年3月
  • LEDは白熱灯に比べ長寿命で消費電力が低く，発熱が少ない等の利点を持つため信号機や照明に用いられるようになった．LEDは高速点滅可能な半導体であるため人間の目に常に光って見える速さで点滅させれば照明や表示と同時に通信機器として使うことも可能である．可視光を高速変調させて行う通信を可視光通信と呼ぶ．車載カメラとLED信号機を用いた路車間可視光通信では信号機が常にカメラに正面を向いているとは限らない．本稿では信号機がカメラに対して傾いている場合を想定して実験を行い傾きの影響をBERで評価する．

• 逐次検定を行う協調スペクトルセンシングにおける重み付け合成判定を用いた特性改善

  • 三家祥平，山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, B17-15, p664, 仙台
  • 2010年3月
  • 動的周波数割り当てによる帯域共有においては，一次システム信号の有無を正確に判定することが重要である．中央局（FC）が複数のノードのセンシング結果を利用し判定する協調スペクトルセンシングでは，スペースダイバシチにより正確な判定が期待できる．各ノードのセンシング結果をFCへ報告するにはコントロールチャネルと呼ばれる帯域が必要となる．協調スペクトルセンシングにおいては，このコントロールチャネルの周波数資源の有効利用も重要な課題である．コントロールチャネルの使用量を考慮した従来研究としては，逐次検定を用いた手法がある．この手法では，逐次検定により高い確信度の結果を得たノードのみがFCへ報告することで，報告総数が減少し，さらに各ノードの報告タイミングがずれることで同時報告数も少なくなっている．この手法では判定が確定するまでの時間が一定ではなかった．そこで逐次検定を行うセンシングに，打ち切り時間を設定し，その時点までにFCが受け取った報告を基に判定するための重み付け合成判定法を提案する．そして，報告数分布の偏りに応じた重み付けを行うことで，より高い特性が得られることを示す．

• MC-CDMAを用いた車車間通信のためのカルマン通信路推定

  • 平岩士昌, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.ITS2010-45, pp.47-52, , 北海道
  • 2010年2月
  • 本稿では，通信方式にMC-CDMAを用いた車車間通信のためのカルマン通信路推定を提案する．車車間通信は自律分散型通信であり，送信車両毎に異なる通信路特性を示す．さらに，送受信車両の移動により，マルチパスフェージングやドップラーシフトが生じるため，パイロット信号間でも通信路の変動が生じる．本稿では，通信路の変動に追従することを目的に，通信路推定にカルマンフィルタを利用する．提案するカルマン通信路推定では，カルマンフィルタで生じる誤差の影響を抑えるために，カルマン通信路推定とパイロット信号間の通信路を補間関数を用いて推定する通信路推定に基づいた結合通信路推定により推定値の更新を行う．計算機シミュレーションの結果から，提案するカルマン通信路推定を用いることで通信路の変動への追従が可能になり，補間関数を利用した通信路推定より良い特性が得られることを示す．

• 車両走行受信時における可視光通信システムのLEDアレイ送信機検出・追跡手法

  • 名倉徹, 小澤俊之, 山里敬也, 片山正昭, 圓道知博, 藤井俊彰, 岡田啓
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.ITS2010-47, pp.59-64, 北海道
  • 2010年2月
  • 本稿ではLEDアレイを送信機に、高速度カメラを受信機に用いた可視光通信システムで車両走行時における復号アルゴリズムについて述べる。具体的にはM系列を用いた信号機検出手法と、反転信号を用いた信号機追従手法を提案する。M系列を用いることにより、正確にLEDアレイ候補を選別できることを示す。また、反転信号を用いることで、従来手法よりもLEDのちらつきを減らし、伝送速度を向上できることを示す。

• LEDアレイと高速度カメラを用いた 階層的符号化光通信方式のための逐次型干渉除去

  • 小澤俊之, 名倉徹, 山里敬也, 片山正昭, 圓道知博, 藤井俊彰, 岡田啓
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.ITS2010-46, pp53-58,, 北海道
  • 2010年2月
  • LED アレイと高速度カメラを用いた階層的符号化光空間通信方式におけるターボ符号を用いた逐次型干渉除去を提案する．提案する逐次型干渉除去では，まず，高優先度データの復調およびターボ復号を行う．この高優先度データを再変調し，受信信号から減算することで高優先度データによる中優先度データへの干渉成分を取り除く．こうすることにより，中優先度データの誤り率特性を改善する．また，この干渉除去法の特性は高優先度データの誤り率特性，つまりターボ符号の誤り率特性に依存する．そこで，これまで採用していたMaxLogMAP アルゴリズムによるターボ復号では無く，新たにLogMAP アルゴリズムを採用することで誤り率特性の改善を図る．

• 一次システム信号の中継を伴う重畳通信システムにおける再生中継の適用

  • 長縄潤, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.109, no.383 (SR2009-75), pp.9-14, 調布
  • 2010年1月
  • コグニティブ無線技術を用いて，既存(一次)システムと二次システムが同じ周波数帯域で同時に通信を行う周波数共用を考える．提案する手法では，二次システムが一次システムの送信信号を中継することで一次システムのSNRを向上させ，生じた余裕分を二次システムに割り当て周波数共用を実現する．本稿では，この中継方式の違いによる特性への影響を評価する．両システムのシンボル誤り率特性を解析的に導出し，再生中継を用いることで，一次システムの特性を悪化させること無く，一次システムと同等の誤り率で二次システムが通信可能であることを示す．

• 多地点情報収集のための応答信号誤りを考慮したアクセス制御手法

  • 大友佑三，山里敬也，片山正昭
  • 電気学会研究会資料，CMN-10-006，pp.21-26, 沖縄
  • 2010年1月
  • 多地点のノードで周期的に発生するデータを，基地局が電力線通信技術を用いて収集するシステムを考える．このようなシステムにおいて，基地局が応答信号をブロードキャストすることで，一度通信に成功したノードに周期的にスロット割当を行うアクセス制御手法を提案する．ランダム割当と比べて，大きなスループットが得られることを示す．また提案手法において，応答信号に誤りが生じても，その影響を回避可能であることを示す．

• オプティカルフローを用いた可視光通信システムためのLEDアレイ追跡

  • プレーマチャンドラ チンタカ, 圓道 知博, パナヒプル テヘラニ メヒルダド, 山里 敬也, 岡田 啓, 藤井 俊彰, 谷本 正幸
  • 映像情報メディア学会冬季大会, 東京，芝浦工業大学
  • 2009年12月
  • We propose a visible light road-to-vehicle communication system at intersection as one of ITS technique. In this system, the communication between vehicle and an LED array is approached using LED array as a transmitter, and on-vehicle high-speed camera as a receiver. The LEDs in the transmitter are emitted in 500Hz and those emitting LEDs are captured by a high-speed camera for making communication. Here, the luminance value of LEDs in the transmitter should be captured in consecutive frames to achieve effective communication. For this purpose, first the transmitter should be identified, then it should be tracked in consecutive frames while the vehicle is moving, by processing the images from the high-speed camera. In this paper, we mainly introduce an algorithm to track the transmitter using optical flow and edge information.

• 論文の書き方講座

  • 山里敬也
  • 信州大学・工・電気電子工学科　講演会, 信州大学電気電子東棟6F 603 コミュニティ
  • 2009年12月

• LED信号機通信のための追尾機構を備えた車載受信機

  • 岡田賢詞，圓道知博，山里敬也，岡田啓，メヒルダト パナヒプル テヘラニ，藤井俊彰，谷本正幸
  • 電子情報通信学会技術研究報告, CS2009-64, pp.77-81, 名古屋
  • 2009年12月
  • 本研究室では，動的環境で長距離・高速な可視光通信を達成するための車載用受信機を提案・試作している．試作システムでは，フォトダイオードを受光素子として用い，長距離からの光を受光するためフォトダイオードの前方に望遠レンズを用いている．またフォトダイオードの視野が狭くなっているため，適切な方向に向けなければいけない．そのため，常にフォトダイオードが送信機の光を受信できるように，ビデオカメラを用いて追尾する．また振動の影響が考えられるため，振動補正のための機構を別に付加した．試作した受信機の動作・性能を確かめるため，実車実験による追尾，静的環境でのBER測定実験を行った．

• 無線通信工学

  • 片山正昭[編著]，上原秀幸，岩波保則，和田忠浩，山里敬也，小林秀雄，岡田啓
  • オーム社
  • 2009年11月
  • 新インターユニバシティシリーズ（通信・信号処理部門）

• 路車間並列光通信の空間周波数特性に基づく符号化方式の検討

  • 増田幸仁，圓道知博，山里敬也，岡田啓，M.P. Tehrani, 藤井俊彰，谷本正幸
  • 電子情報通信学会技術研究報告, CS2009-54, pp.71-76, 支笏湖
  • 2009年11月
  • 高度道路交通システム(ITS) のなかで，更なる安全性，利便性の向上のため路車間通信の研究が盛んに行われている．本研究では，そのなかで従来研究である可視光を用い送信機にLED 交通信号機，受信機に高速度カメラを用いるシステムの空間周波数特性の解析を行う．路車間通信を想定しているので，LED 交通信号機と高速度カメラの距離は変化し，お互いの距離が長くなるにつれてカメラに移りこむ信号機の大きさが小さくなる．そのため，LED 交通信号機からの送信データの高周波成分が劣化することが考えられる．しかし，従来研究ではどのように劣化するかが不明であったため，本研究で解析した．また高速度カメラで画素として離散的に受信するため，ナイキスト周波数以上の高周波数成分により，画像にモアレが生じ通信に悪影響を与えている．そのためモアレの影響を減らすことも本研究の目的であり，通信の改善をシミュレーションにより確認した．

• 複数センサノードの観測データ間の相関を利用した統合復号法に関する一検討 - 実観測データのADCビットレベルに応じた相関推定 -

  • 小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.USN2009-42, pp.95-100, 仙台
  • 2009年10月
  • 無線センサネットワークでは，高い観測精度を得るために複数のセンサノードを空間的に密に配置することが多く，各ノードの観測データは互いに相関を有する．本稿では，実環境における観測値のADC出力に着目し，複数センサノードの観測データ間の相関をADCビットレベルごとに推定して利用する統合復号法を提案する．屋内にて実際に測定した観測データをシミュレーションで利用し，提案方式の性能評価を行う．

• M-ary Modulation Scheme Using Separation of Chaotic Dynamics for Noncoherent Chaos-Based Communications

  • S. Arai, Y. Nishio, T. Yamazato, S. Ozawa
  • International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA), Chateraise Gateaux Kingdom Sapporo Hotel & Spa Resort, Sapporo, Japan,
  • 2009年10月
  • This paper proposes a new M-ary modulation scheme for noncoherent chaos-based communications. A chaotic sequence is successive based on the chaotic dynamics. Without the successive sequence based on the chaotic dynamics, general noncoherent systems are very dif&#64257;cult to demodulate the data. However, we consider that the systematic separation and the reconstruction of the chaotic dynamics can be applied as additional information. Namely, M -ary data symbols can be expressed by separating the chaotic dynamics purposely. We carry out computer simulations of the proposed scheme and con&#64257;rm that a saving of over 3&#8211;4 dB is realized in transmitter energy by increasing M.

• 鉄道乗客向け無線通信システムにおける列車のすれ違いを考慮したアクセス制御方式

  • 山本将啓, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告 vol.RCS2009-125, pp.89-93 , ATR
  • 2009年10月
  • 線路に沿って配置したセルを用いた列車乗客向け無線通信システムを考える。ユーザである列車乗客は線路上に局在し、列車と共に移動する。列車がすれ違う地点のセル内では、ユーザ数が倍化しトラヒック集中によるドロッピング確率の増加といったサービス品質の劣化が発生する。そこで、列車運行の定時性によりユーザの位置予測が可能であることを利用し、列車がすれ違う地点のセルに向けて静的にチャネル制限をするアクセス制御手法と動的に制限をするアクセス制御手法を提案した。その結果、提案したアクセス制御手法により、呼損率は増加するがドロッピング確率を低減できることを明らかにした。また、同一の呼損率で比較すると提案方式は、より小さなドロッピング確率を実現できることを示した。

• 光通信用撮像素子のための信号機検出

  • 高棹 大輔, 圓道知博, 山里敬也, 岡田啓, メヒルダドパナヒプルテヘラニ, 藤井俊彰, 谷本正幸, 高井勇, 木村好克
  • 映像メディア処理シンポジウム（ITS）, ラフォーレ修善寺
  • 2009年10月
  • 特殊な光通信用撮像素子を用い，LED信号機の検出する方法を提案する．その撮像素子を用いることで，通常のカメラを用いた検出法に比べ，未検出率や誤検出率を改善できる．

• 信号機追尾機構を備えた可視光通信車載受信機

  • 岡田賢詞, 圓道知博, 山里敬也, 岡田啓, メヒルダドパナヒプルテヘラニ, 藤井俊彰, 谷本正幸
  • 映像メディア処理シンポジウム　(ITS), ラフォーレ修善寺
  • 2009年10月
  • LED信号機と可視光通信する受信機を試作した．長距離通信，外乱光軽減のために望遠レンズ，動的環境のために２台のカメラを使用している．

• Phase Compensation for Narrowband PLC Channels with Cyclic Time-Varying Features

  • Y. Sugiura, T. Yamazto, M. Katayama
  • Third Workshop on Power Line Communications , Udine, Italy
  • 2009年10月
  • Phase transfer functions of power-line channels often show sharp and periodic variation synchronous to the (double of) mains frequency. This is a result of impedance change of nonlinear devices connected to the power-lines. This manuscript proposes a phase estimation strategy for phase compensation at a receiver under such environment. In the proposed method, phase estimates are calculated using cyclic observation (average) of the channel phase. The numerical examples under periodic phase variation of the channel and cyclostationary noise show that the receiver with the proposed phase estimation scheme outperforms that with the conventional phase estimation, which uses average over the whole observation period without considering the periodic feature of the channel.

• LED アレイと高速度カメラを用いた可視光通信のITSへの応用

  • 山里敬也
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ誌, vol.3, no.2, pp.45-53
  • 2009年10月
  • LEDは半導体デバイスのため高速に輝度を制御することができ，照明光などの役割を果たすと同時に通信機器としても利用できる．人の目に見える光を使って無線通信を行う技術を可視光通信と呼ぶ．本稿では，可視光通信のへの応用の一つとして， LED式交通信号機から車両に向かってデータ伝送を行う路車間可視光通信について紹介する．LED式交通信号機に通信機能を追加することで，運転者が視覚的に認識する信号情報に加えて安全運転支援情報も受信できるため，交差点事故の削減に寄与できるものと考えている．

• Decoding of Separately Encoded Multiple Correlated Sources Transmitted over Noisy Channels

  • K. Kobayashi, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEICE Transactions on Fundamentals, vol.E92-A, no.10, pp.2402-2410
  • 2009年10月
  • https://doi.org/10.1587/transfun.E92.A.2402
  • We propose an iterative channel decoding scheme for two or more multiple correlated sources. The correlated sources are separately turbo encoded without knowledge of the correlation and transmitted over noisy channels. The proposed decoder exploits the correlation of the multiple sources in an iterative soft decision decoding manner for joint detection of each of the transmitted data. Simulation results show that achieved performance for the more than two sources is also close to the Shannon and Slepian-Wolf limit and large additional SNR gain is obtained in comparison with the case of two sources. We also verify through simulation that no significant penalty results from the estimation of the source correlation in the decoding process and the code with a low error floor achieves good performance for a large number of the correlated sources.

• LEDアレイと高速度カメラを用いた可視光通信システムのための受信輝度取得方法

  • 名倉徹, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, A-17-17, p.181, 新潟
  • 2009年9月
  • LEDは従来の白熱灯と比較して低消費電力，視認性の良さや長寿命といった利点があり，LED信号機が普及しつつある．LEDを人の目には見えない程高速に点滅させることによって照明光であると同時に，通信機器としての役割も果たすことが可能である．本稿ではLEDアレイと高速度カメラを用いた可視光通信システムを考える．筆者らは本システムにおける最高速度である128kbpsの伝送速度を提案したが、近距離で誤り率特性が劣化する問題点があったため，本稿では受信輝度取得方法を工夫することでこの問題を解決し、近距離でも誤り率特性を改善した．

• 複数センサノードのADC出力ビット間の相関推定と統合復号法に関する一検討

  • 小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会 通信ソサイエティ大会, B-20-7, p.388, 新潟
  • 2009年9月
  • 無線センサネットワークでは多数のセンサノードを密に配置することが多く，各ノードの観測データは互いに相関を有する．先行研究では，相関に関する尤度情報を復号器間で互いに並列に交換しながらくり返し復号を行うことで，大きな利得が得られる統合復号法が提案されている．これらはすべてのビットが同程度の相関を有する場合を扱っている．一方，実環境でのセンシングを考えた場合，センサの観測値はADCを通じてバイナリ形式で取得される．ADC出力の上位ビットは観測値に大きな変動が起こった場合にしか変化せず，観測値の変動は主に下位ビットに現れるためビットレベルごとに相関の大きさが異なる．本稿ではビットレベルごとに相関を推定して利用する統合復号法を提案する．

• Cognitive Radio with Relay of a Primary Signal and Piggyback Modulation

  • J. Naganawa, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communication (PIMRC), pp.147-151 , Tokyo, Japan
  • 2009年9月
  • https://doi.org/10.1109/PIMRC.2009.5450056
  • This manuscript proposes a cognitive radio system that shares a frequency with an existing primary system. In the proposed method, a secondary transmitter relays the primary signal and piggybacks its own data on it. Symbol error probabilities of the system are derived analytically. The result shows that the proposed system can communicate at a relatively high speed on the same frequency of the primary system without harm to it.

• 路車間並列光通信における空間周波数特性に基づく符号化方式の検討

  • 増田幸仁，圓道知博，山里敬也，岡田啓，M.P. Tehrani, 藤井俊彰，谷本正幸
  • 電気関係学会東海支部連合大会, O-438
  • 2009年9月

• 光通信用撮像素子を用いた路車間光通信の検討

  • 高棹大輔，圓道知博，山里敬也，岡田啓，M.P. Tehrani, 藤井俊彰，谷本正幸
  • 電気関係学会東海支部連合大会, O-441
  • 2009年9月

• LED信号機を用いた可視光通信のための車載受信機

  • 岡田賢詞，圓道知博，山里敬也，岡田啓，M.P. Tehrani, 藤井俊彰，谷本正幸
  • 電気関係学会東海支部連合大会, O-439
  • 2009年9月

• Traffic Prediction Scheme for Resource Assignment of Satellite/Terrestrial Frequency Sharing Mobile Communication System

  • T. Aman, T. Yamazato, M. Katayama
  • International Workshop on Satellite and Space Communications (IWSSC), Siena-Tuscany, Italy
  • 2009年9月
  • https://doi.org/10.1109/IWSSC.2009.5286430
  • The recent development of large aperture on-board multi-beam antennas enables a small-size, low-powered and cellular phone like hand-held terminal as a satellite earth terminal. A single mobile terminal can communicate to both mobile satellite systems and terrestrial systems depend upon his location, QoS and availability of resources among satellite and terrestrial communication systems. In this paper, we propose a new traffic prediction scheme for the integrated satellite/terrestrial frequency sharing mobile communication system. The system shares a common frequency bandwidth in order to enhance the total capacity by a dynamic bandwidth allocation. A key for this allocation depends on a traffic prediction scheme of a few hundreds of terrestrial cells under a footprint of a satellite with a large aperture onboard multi-beam antennas. We propose three traffic predictors based on neural networks for dynamic resource allocation. The performances of the proposed schemes are evaluated in terms of the Relative Traffic Prediction Error and Maximum Traffic Prediction Error by the computer simulation. For the evaluation, we adopt the actual traffic statistic published by Ministry of Internal Affairs and Communications of Japan with population density of terrestrial cells based on the actual population of Aichi, Japan. As results, average traffic prediction error of less than 0.25 is achieved for the prediction interval of one hour, enough for dynamic resource allocation.

• TOA UWB Position Estimation with Two Receivers and a Set of Known Reflectors

  • J. Kietlinski-Zaleski, T. Yamazato, M. Katayama
  • International Conference on Ultra-Wideband (ICUWB), pp.376-380, Vancouver, Canada
  • 2009年9月
  • https://doi.org/10.1109/ICUWB.2009.5288686
  • Ultra-Wideband is an attractive technology for short range positioning, especially indoors. However, for normal Time of Arrival(ToA) positioning, at least 3 receivers with unblocked direct path to the transmitter are required. A requirement that is not always met. In this work, a novel algorithm for ToA positioning using only 2 receivers is presented. This is possible by exploiting reflections from a set of known flat reflectors, for example ceiling and walls. The proposed algorithm was tested using self-developed UWB propagation simulator testbed.

• 可視光通信を用いた交通信号における画像処理

  • 荒井 伸太郎, 山里 敬也, 小沢 慎治
  • 平成21年 電気学会 電子・情報・ システム部門大会, 徳島大学
  • 2009年9月
  • 本稿では，送信機にLED信号機を，受信機に車載カメラを用いた可視光通信に着目し，交通信号における画像処理について述べる．また，受信機にカメラを用いることで生じる特殊なチャネル特性に着目して提案された階層的符号化について述べ，画像処理による改善策の検討を行う．

• LEDアレイと高速度カメラを用いた可視光通信システムの伝送速度の検討

  • 名倉徹, 山里敬也, 片山正昭
  • 第11回 DSPS教育者会議, pp.45-46, 東京
  • 2009年9月
  • 本発表ではLEDアレイを送信機に、高速度カメラを受信機に用いた可視光通信システムについて述べる。LEDは従来の白熱灯と比較して低消費電力、視認性の良さや長寿命といった利点があり、LED信号機が普及しつつある。LEDは半導体デバイスであるため、人の目には見えないほど高速に点滅させることによって照明光であると同時に、通信機器としての役割も果たすことが可能である。また、カメラを用いる利点として、受信機の視野角を広くできる点、送信機の位置を容易に見つけることができる点、複数光源からの信号を同時に受信可能である点などが挙げられる。一方で、送受信機間の距離に応じた受信画像の劣化が起こるという問題点もある。この受信画像の劣化は(画像の)空間周波数の高周波成分が減衰しているためである。本研究では、LEDアレイの各LEDに別々の情報を載せるため、空間周波数が劣化すると各LEDを個別に判定することができず、一様に誤りが生じる。この問題点を解決するために、階層的符号化方式を用い、長距離からでは失われてしまう高周波成分に優先度の低いデータを、多く残る低周波成分に優先度の高いデータを割り当てる。これまでの研究で伝送速度32kbpsを達成した。しかし実環境での可視光通信システムを想定すると、さらに高速な伝送速度が必要である。そこで本発表ではLEDアレイと高速度カメラを用いた可視光通信における伝送速度についての考察を行い、輝度補正、輝度抽出方法を工夫することにより本システムでの最高速度である128kbpsを達成できるシステムについて紹介する。

• パイロット信号間の補間法の違いが車車間通信路推定に与える影響

  • 平岩士昌, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, A-17-15, p.179, 新潟
  • 2009年9月
  • 車車間通信は，車両間の通信により安全性や効率性の向上を目的としている．本稿では同時に多数の車両と通信ができるMC-CDMAを用いた車車間通信のためのチャネル推定について検討する．チャネル推定ではパイロット信号を利用して推定を行うことが多い．しかし，車車間通信のチャネルは車両の移動によるドップラーシフトやフェージングなどの影響により時々刻々と変動するため，パイロット信号間の補間法の違いがチャネル推定の特性に影響を与える．本稿では，線形補間，スプライン補間，ニュートン補間の補間法の違いが車車間通信の環境におけるチャネル推定に与える影響ついて検討を行う．

• 名古屋大学における OCW の活用

  • 山里敬也
  • 平成21年度工学教育研究講演会講演論文集，10-219, 名古屋大学
  • 2009年8月

• 巻頭言～創刊５００号を迎えて～和文論文誌Bは優れた通信技術・研究を蓄える

  • 山里敬也
  • 電子情報通信学会論文誌，Vol. J92-B，No. 8，pp. 1211-1211，
  • 2009年8月

• Detection of LED Traffic Light by Image Processing for Visible Light Communication System

  • H.C. N. Premachandra, T. Yendo, T. Yamazato, T. Fujii, M. Tanimoto, Y. Kimura
  • IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV), pp.179-184, Kempinski Hotel Xi\'an, Shaanxi, China
  • 2009年8月
  • https://doi.org/10.1109/IVS.2009.5164274
  • We propose a visible light road-to-vehicle communication system at intersection for ITS. In this system, the communication between vehicle and a LED traffic light is approached using LED traffic light as the transmitter, and on-vehicle high-speed camera as the receiver. The LEDs in the transmitter are emitted with 500Hz and the images of those emitting LEDs are captured by a high-speed camera for conducting communication. In this communication, it is extremely necessary to find the transmitter and detect it for consecutive frames while vehicle is moving. In this paper, we introduce proposals for finding and detecting it for consecutive frames by image processing. Experimental results using appropriate images showed the effectiveness of the proposal.

• Edge-Based Tracking of an LED Traffic Light for a Road-to-Vehicle Visible Light Communication System

  • H.C. N. Premachandra, T. Yendo, M. P. Tehrani, T. Yamazato, T. Fujii, M. Tanimoto, Y. Kimura
  • Journal of Broadcast Engineering published by KoSBE, the Korean Society for Broadcast Engineers, Vol. 14, No. 4, pp.475-487, July 2009
  • 2009年7月
  • We propose a visible light road-to-vehicle communication system at intersection as one of ITS technique. In this system, the communication between vehicle and a LED traffic light is approached using LED traffic light as a transmitter, and on-vehicle high-speed camera as a receiver. The LEDs in the transmitter are emitted in 500Hz and those emitting LEDs are captured by a high-speed camera for making communication. Here, the luminance value of each LED in the transmitter should be found for consecutive frames to achieve effective communication. For this purpose, first the transmitter should be identified, then it should be tracked for consecutive frames while the vehicle is moving, by processing the images from the high-speed camera. In our previous work, the transmitter was identified by getting the subtraction of two consecutive frames. In this paper, we mainly introduce an algorithm to track the identified transmitter in consecutive frames. Experimental results using appropriate images showed the effectiveness of the proposal.

• 多地点情報収集のための電力線通信システムにおけるアクセス制御手法

  • 大友佑三, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.WBS2009-13, pp.37-42, 静岡
  • 2009年7月
  • 電力線通信技術を用いて，多地点の子局で周期的に発生するデータを中央局が収集するシステムを考える．時分割されたチャネルの各スロットを子局に割り当てるアクセス制御手法を考える．子局相互の信号検出が不完全で，ＣＳＭＡが利用できないような環境においても，中央局が子局への応答信号をブロードキャストすることで，一度通信に成功したノードに周期的にスロットチを割り当て可能な手法を提案した．ランダム割当と比べて，より多くの子局が通信可能であること，時間の経過に伴い，子局の信号の衝突確率が減少すること等を明らかにした．また周期定常雑音下で本手法を利用すると，適応的なスロット割当が自動的に行えることを示した．

• 時間周波数分散通信路におけるBFDM/OQAMのためのKalman通信路推定器

  • モンゴル バヤルプレブ, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol. RCS2009-50, 125-130,, 名古屋
  • 2009年6月
  • 陪直交周波数分割多重/オフセットQAM (BFDM/OQAM)は，スペクトル効率が最大となるところで，ガウスパルスを採用することができる．このため，移動体環境のように通信路が時間変動する時間周波数分散通信路でも良好な誤り率特性を示す．しかし，端末が非常に高速移動している環境下では特性が劣化するため，その劣化を抑制するための通信路等化と通信路推定が必要となる．本論文では，BFDM/OQAM のためのKalmanフィルタに基づく新しい通信路推定器を提案する．提案するKalman通信路推定器では，まず，トレーニング系列を用いて通信路の初期状態を推定する．次に，初期推定値を用い，Kalmanフィルタによる通信路の推定と追従を行う．提案するKalman通信路推定器の有効性をシミュレーションによって求めた総合MSE特性で評価する．

• Channel Estimation and Tracking Schemes for the Pulse-Shaping OFDM Systems

  • B. Mongol, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE International Conference on Communications (ICC), SPC-10-4, Dresden, Germany
  • 2009年6月
  • https://doi.org/10.1109/ICC.2009.5198817
  • Robust channel estimation scheme is essential for pulse-shaping OFDM systems in the multipath mobile environment. This paper proposes three types of channel estimation schemes for the general class of pulse-shaping OFDM systems. The first two types are suboptimal low-complexity maximum likelihood estimators. The last type is adaptive Kalman filter channel estimator. We numerically evaluate the performance of each estimator using computer simulation.

• No Redundant Error-Correcting Scheme Using Chaotic Dynamics for Noncoherent Chaos Communications

  • S. Arai, Y. Nishio, T. Yamazato
  • IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), pp.2633-2636, Taipei, Taiwan
  • 2009年5月
  • https://doi.org/10.1109/ISCAS.2009.5118342
  • This paper proposes the error-correcting scheme without redundancy sequences based on the chaotic dynamics for noncoherent chaos communications. We generate successive chaotic sequences from the identical chaotic map. And for the next sequence we set the initial value to the end value of the former sequence. By such way we can create the successive chaotic sequences having the same chaotic dynamics. This feature gives the receiver additional information to correctly recover the received noisy signal. Therefore, by analyzing the chaotic dynamics at the receiver, it is possible to improve the error performance without redundancy signal. As results of computer simulations, we confirm about 3 dB gain in BER performance as compared with the conventional suboptimal receiver when using the short chaotic sequence length per 1 bit.

• 実観測データのビットごとの相関を利用した統合復号法

  • 小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.MoMuC2009-2, pp.7-12, 沖縄
  • 2009年5月
  • 無線センサネットワークでは，高い観測精度を得るために多数のセンサノードを空間的に密に配置することが多く，各ノードの観測データは互いに相関を有している．本稿では，実環境における観測データの特徴に着目し，観測データの相関をビットごとに応じて利用する統合復号法を提案する．屋内にて実際に測定した観測データをシミュレーションで利用することによって実環境を擬似的に実現し，提案復号法の性能評価を行う．

• 協調センシングシステムにおけるノ－ドからの情報欠落の影響評価と特性改善手法

  • 高梨慎人，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.109, no.61 (SR2009-5), pp.75-79, , 新潟
  • 2009年5月
  • 無線システムに割当て済みである帯域においても，ある周波数が実際には利用されていない時間や場所がある．このような空き周波数を他のシステムが利用する周波数共用は，周波数資源逼迫の対策のひとつである．これを実現するには，空き周波数の判定，すなわち優先権を持つ信号の確実な検出が不可欠である．そのために，複数のセンサノードを利用することで，優先信号のフェージングやノイズによる検出失敗の可能性の低減を図る協調センシング技術の研究が盛んに行われている．しかし，協調センシングの研究の大半は，センサノードにおける優先信号受信に関するものである．これに対し本稿では，センサノードとそこからのデータを集約するフュージョンセンタ間に着目する．優先信号の形式や送信情報に関する詳細な知識無しに実現可能な，センサノードにおけるエネルギー測定に基づく信号検出方法において，フェージングやシャドーイング，故障などによるノードからの情報欠落が協調センシングシステムの誤警報確率--見逃し確率特性に与える影響を解析的に明らかにする．さらに，フュージョンセンタにおいて，情報欠落の状況に応じた処理をおこなうことによる特性改善手法を提案する．

• Bit and Power Allocation for Power-Line Communications under Nonwhite and Cyclostationary Noise Environment

  • N. Sawada, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE International Symposium on Power Line Communications and Its Applications (ISPLC), pp.307-312, Dresden, Germany
  • 2009年4月
  • https://doi.org/10.1109/ISPLC.2009.4913448
  • This manuscript discusses the adaptive OFDM system for narrow-band power-line communications with nonwhite and cyclostationary noise environment. The bit and power allocation algorithm is proposed with the considerations on the cyclostationarity of power-line noise. Numerical evaluation shows that the proposed method can improve the average BER performance under PLC noise environment.

• LEDアレイと高速度カメラを用いた路車間可視光通信のための輝度補正

  • 荒井伸太郎，間瀬祥平，名倉徹，山里敬也，圓道知博，藤井俊彰，谷本正幸，木村好克
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-17-19, p.311, 松山
  • 2009年3月
  • 本研究では，送信機にLEDアレイ，受信機に車載高速度カメラを用いた路車間可視光通信に着目する．これは，LEDが半導体デバイスで，高速に輝度を制御することが可能であることから，人間の目には見えないほど高速に変調させることで通信を実現するシステムである．カメラを利用する上で，送信機を撮影した画像からLEDの輝度を抽出することが，データ復調を行う上で非常に重要な動作である．しかしながら，通信距離の変化にしたがって，撮影画像に写るLEDアレイのサイズや，LEDの輝度が異なるため，データを受信する度に輝度の補正を行う必要がある．本研究では，個々のLEDの輝度に着目した輝度補正を提案し，その評価を行う．

• ISOMACをベースとしたセンサネットワークのための低消費電力TDMA-MACプロトコル

  • 陳宇，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-20-42, p.646, 松山
  • 2009年3月

• 周期的時変性を持つ狭帯域電力線通信路のための位相補償方式

  • 杉浦佳枝, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.108, no.472, pp.513-518, 函館
  • 2009年3月
  • 電力線に接続された電気機器のインピーダンス変動等のため, 電力線通信路の伝搬特性は，商用電源の半周期に同期した周期的で急峻な時間変動を示すことがある. このような通信路の位相変動に追従した位相補償を行うため，電源電圧の周波数に同期した周期平均を利用する位相推定手法を提案する．数値例により，狭帯域電力線通信システムの伝搬路位相変動特性と周期定常雑音を模擬した環境下において，観測区間内の伝搬路位相の平均値に追従する従来の位相推定手法を利用する場合に比べ，提案手法を利用する場合の方が，より良い誤り率特性を実現できることを示す．

• TOA UWB Position Estimation with 2 receivers and one known reflector

  • J. Kietlinski-Zaleski, T. Yamazato, M. Katayama
  • Technical Report of IEICE, vol.WBS2008-90, pp.211-216, Hakodate, Japan
  • 2009年3月
  • Ultra-Wideband is an attractive technology for short range positioning, especially indoors. However, for normal Time of Arrival(ToA) positioning, at least 3 receivers with unblocked direct path to the transmitter are required. A requirement that is not always met. In this work, a novel algorithm for ToA positioning using only 2 receivers is presented. This is possible by exploiting reflections from one known flat reflector, for example ceiling or wall. The proposed algorithm was tested using self-developed UWB propagation simulator testbed.

• LEDアレイと高速度カメラを用いた可視光通信システムの高速化

  • 名倉徹，荒井伸太郎，間瀬祥平，山里敬也，圓道知博，藤井俊彰，谷本正幸，木村好克
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-17-18, p.310, 松山
  • 2009年3月
  • LEDは従来の白熱灯と比較して低消費電力，視認性の良さや長寿命といった利点があり，LED信号機が普及しつつある．LEDを人の目には見えない程高速に点滅させることによって照明光であると同時に，通信機器としての役割も果たすことが可能である．本稿ではLEDアレイと高速度カメラを用いた可視光通信システムを考える．従来のシステムでは32kbpsの伝送速度を達成していたが、実環境での可視光通信システムを想定するとさらに高速なシステムが必要である．階層的符号化のために必要な5値の輝度値をOOKをすることで得ていたものを、PWMをして得ることで従来の伝送速度の４倍の高速化を実現した.

• 無線制御された回転型倒立振子における伝送誤りの影響評価

  • 小日向礼緒，山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, WBS2008-83, vol.108, no.474, pp.167-172, 函館
  • 2009年3月
  • 本稿では,無線制御システムにおいて，無線通信路の特性が制御品質に与える影響を明らかにするため，フィードバックループにおいて，制御入力と状態量のフィードバックを無線通信によって行う回転型倒立振子の制御システムを考える．無線通信路に伝送誤りが一様に発生するモデルとバースト的に発生するモデルの双方を用い，伝送レートと伝送誤り特性が制御システムへ与える影響の評価を行う．その結果，制御品質において伝送誤りが存在しても，伝送レートの向上により制御制御システムは安定して制御可能であるような誤り率の範囲が存在することを示した．また，このように伝送速度の向上で伝送誤りを補償しているような領域では，伝送誤りのバースト性が制御品質に与える影響が大きいことを明らかにした．

• 可視光通信の最前線

  • 山里敬也
  • 電子情報通信学会 四国支部 学生向け講演会, 徳島大学
  • 2009年2月

• IEEEのmajor conferenceで論文を通すためには

  • 山里敬也
  • 徳島大学 & 名古屋大学 IEEE Student Branches Joint-Workshop, 徳島大学
  • 2009年2月

• 衛星／地上周波数共用移動通信システムにおける資源割当てのためのトラヒック予測

  • 阿萬友洋, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告,vol.108, no.440, pp.55-60, 奈良
  • 2009年2月
  • 衛星移動通信と地上移動通信の相互補完，周波数利用効率の向上という目的のために衛星/地上周波数共用移動通信システムが着目されている．同システムでは衛星移動通信，および地上移動通信で周波数共用を行うので，トラヒックに応じた動的資源割当を行うことにより周波数利用効率の向上が可能となる．しかし，動的資源割当を効率良く行うためにはトラヒック予測が必要である．本研究ではニューラルネットワークを用いたトラヒック予測手法を提案する．

• MC-CDMAを用いた車車間通信に適したターボ等化の検討

  • 平岩士昌，坂田篤則，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J92-B, no.1, pp.367-369
  • 2009年1月
  • 本稿ではMC-CDMAを用いた車車間通信に適したSC/MMSEターボ等化を提案する．提案方式では各車両のチャネル伝達関数の違いによる電力差に着目し，SC/MMSEターボ等化のMMSEフィルタを修正した，これにより受信可能台数が増加した．

• 無線センサノードの残余電力を考慮したクラスタ間協力通信

  • 竹島公貴，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.USN2008-76, pp.83-87, 名古屋
  • 2009年1月
  • 協力通信は複数の無線ノードが協力して同一の情報を送信することにより伝送距離を延長し，各ノードの消費電力を低減できる．本稿では，複数のクラスタに分割された無線センサネットワークに協力通信を適用することを考える．クラスタ間協力通信を行うには同一クラスタ内の複数のノードで情報を共有しなければならず，そのためにはクラスタヘッドに選出されたノードがクラスタ内に情報をブロードキャストする必要がある．しかし，このクラスタヘッドの選出手法によりネットワーク全体の消費電力が左右される．そこで，センサネットワークの稼働時間の延長を目的とし，各ノードの残余電力を考慮したクラスタヘッドの選出手法を提案する．結果より，提案手法はセンサノード稼働率，Outage確率共に改善可能であることを示す．

• Detecting and A LED Traffic Light for Visible Light Communication System

  • H.C. N. Premachandra, T. Yendo, T. Yamazato, T. Fujii, M. Tanimoto, Y. Kimura
  • International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT), Korean Hall of Science and Technology, Seoul, Kore
  • 2009年1月
  • In this paper, we propose a visible light road-to-vehicle communication system at intersection as one of ITS technique. In this system, the communication between vehicle and a LED traffic light is approached using LED traffic light as the transmitter, and on-vehicle high-speed camera as the receiver. The LEDs in the transmitter are emitted with 500Hz and those emitting LEDs are captured by a high-speed camera for making communication. The images from the high-speed camera are processed to get luminance value of each LED in the transmitter. For this purpose, first transmitter should be found, then it should be tracked for each frame, and the luminance value of each LED in the transmitter should be captured. In our previous work, transmitter was found by getting the subtraction of two consecutive frames. In this paper, we mainly introduce an algorithm to detect the found transmitter in consecutive frames. Experimental results using appropriate images showed the effectiveness of the proposal.

• Suboptimal Receiver Using Chaotic Sequences with Biased Values

  • S. Arai, Y. Nishio, T. Yamazato
  • Proceedings of IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks (NCN'08), pp. 49-51, Tokushima, Japan
  • 2008年12月
  • We investigate and evaluate a suboptimal receiver using chaotic sequences with biased values. In our previous research, we investigated a differential chaos shift keying (DCSK) using chaotic sequences with biased values purposely and confirmed its better performance. However, our previous study only performed the computer simulation of DCSK using these chaotic sequences. In this study, we focus on the suboptimal receiver and evaluate its performance with chaotic sequences with biased values.

• Energy Efficiency of Cooperative MISO Technique in Multi-hop Wireless Sensor Networks

  • Z. Huang, T. Yamazato, M. Katayama
  • International Conference on Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing (ISSNIP), pp. 511-515, Sydney, Australia
  • 2008年12月
  • https://doi.org/10.1109/ISSNIP.2008.4762040
  • In this paper, the energy efficiency of cooperative Multiple-Input Single-Output (MISO) technique for a multi-hop wireless sensor network is investigated and compared with other transmission schemes. Firstly, we present different schemes for data transmission of the cluster farther from base station and calculate their energy consumptions. The results show that the optimal transmission scheme varies with the inter-cluster distance in different networks. Then we explore the lifetime of the network and find that it is not always the optimal to employ the multi-hop transmission and the single-hop transmission outperform the multi-hop under a certain distance threshold. In addition, the effects of the transmission bit rate and the required bit error ratio (BER) on the distance threshold are also clarified.

• 直交周波数分割多重変調を用いた衛星回線における非線形歪み補償法による特性改善

  • 阿萬友洋，山里敬也，片山正昭，小川明
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J91-B, no.12, pp.1644-1646
  • 2008年12月
  • OFDM は PAPR が高く衛星通信の TWTA によって非線形増幅歪みを生じる．このため，帯域外輻射を招き，BERを劣化させる．本稿では SLM で PAPR を抑制することで帯域外輻射を抑制し，反復歪み補償法により BER 特性の改善を行う方式を提案する．

• Road-to-Vehicle Visible Light Communication using LED Array and High-Speed Camera

  • Takaya YAMAZATO, Shintaro ARAI, Shohei MASE, Tomohiro YENDO, Toshiaki FUJII, Masayuki TANIMOTO and Yoshikatsu KIMURA
  • International Workshop on Smart Info-Media Systems in Bangkok (SISB), PS-4, pp.69-74, Swissotel Le Concorde, Bangkok, Thailand
  • 2008年12月
  • In this paper, we present hierarchical coding scheme using LED traffic lights and high-speed camera for Intelligent Transport Systems (ITS) application. If each of LEDs in traffic lights is individually modulated, parallel data transmissions are possible using a camera as a reception device. Such parallel LED-camera channel can be modeled as spatial low-pass filtered channel of which the cut-off frequency varies according to the distance. To overcome, we introduce hierarchical coding scheme based on 2D fast Haar wavelet transform.

• Joint Channel Decoding of Spatially and Temporally Correlated Data in Wireless Sensor Networks

  • K. Kobayashi, T. Yamazato, H. Okada, M. Katayama
  • International Symposium on Information Theory and Its Applications (ISITA), pp.930-934, Auckland, New Zealand
  • 2008年12月
  • https://doi.org/10.1109/ISITA.2008.4895540
  • In densely deployed wireless sensor networks, sensor observations are spatially correlated. Furthermore, the nature of physical phenomena constitutes a temporal correlation between transmitted observations of an individual sensor node. In this paper, we propose a joint iterative channel decoding scheme using turbo codes. The proposed decoder exploits the spatial and temporal correlations of two binary data sequences to achieve additional coding gain. Simultaneously exploiting the spatial and temporal correlation, the proposed decoder achieves large performance gain.

• Feasible Study of Road-to-Vehicle Communication System Using LED Array and High-Speed Camera

  • S. Arai, S. Mase, T. Yamazato, T. Yendo, T. Fujii, M. Tanimoto, Y. Kimura
  • 15th World Congress on ITS, New York, USA
  • 2008年11月
  • In this study, we focus attention on the parallel optical wireless communication systems using LED array transmitter and a high-speed camera as the receiver for road-to-vehicle communications in ITS. Previously, we have proposed a hierarchical coding scheme which allocates data to spatial frequency components depending on the priority. This scheme is possible to receive the high priority data even if the receiver is far from the transmitter. However, since vehicles drive on a road in actual road-to-vehicle communications, there are many important works to develop the real-time communication system. For example, it is a difficult to synchronize the timing to release the shutter with the lighting cycle of LEDs, i.e., the sampling of the data. This paper details our road-to-vehicle communication system using the LED array and the high-speed camera and proposes their solutions. Moreover, based on proposed solutions, we perform a driving field trial using the LED array and a vehicle with the high speed camera. As the result, we observe the bit error rate and confirm the reception of the data during the driving.

• Investigation of Noncoherent Detection Using Chaotic Sequence with Biased Values

  • S. Arai, Y. Nishio, T. Yamazato
  • International Workshop on Vision, Communications and Circuits (IWVCC), pp.221-224, Xi'an, China
  • 2008年11月
  • We investigate the chaotic sequence with biased values in chaos-based communication systems. In our previous research, we investigated the the performance of chaos communications using the sequence with biased values purposely. As results, we concluded that the chaotic dynamics affect the performance of chaos communications greatly. However, our previous study only performed the computer simulation the DCSK system using the chaotic sequence with biased values. In this study, we focus on the suboptimal receiver as one of chaos communication systems and observe its performance with the chaotic sequence with biased values.

• Energy-aware Protocol for Cluster-based Cooperative Transmission in Wireless Sensor Networks

  • K. Takeshima, T. Yamazato, M. Katayama
  • International Workshop on Vision, Communications and Circuits (IWVCC), pp.149-152, Xi'an, China
  • 2008年11月
  • In this paper, we look at communication protocol designed for cluster-based cooperative transmission. As it can increase the spatial diversity of wireless channel, cluster-based cooperative transmission is effective not only for reliable transmission but also in reduction of the transmitted power. The overall energy dissipation is, however, governed by a cluster head selection criterion. We show that the conventional random cluster head selection, as in low-energy adaptive clustering hierarchy (LEACH), and the best link quality cluster head selection may not be optimal for cluster-based cooperative transmission. Based on our finding, we propose a new energy-aware protocol for cluster-based cooperative transmission that considers not only the link quality but also the residual energy of sensor nodes. As results, our protocol shows the best in the availability ratio of sensor nodes and outage probability for the number of cluster-to-cluster transmissions.

• 相関のある複数情報源のターボ符号化・くり返し統合復号法の特性評価

  • 小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.USN2008-47, pp.51-55, 沖縄
  • 2008年10月
  • 分散符号化・統合復号は，相関のある複数の情報源出力をそれぞれ独立に符号化を行い，復号側で情報源の相関を利用して個々の情報源出力を復号するものである．送信エネルギーの削減に繋がることから，無線センサネットワークへの適用が着目されている．相関のある2つの情報源において，ターボ符号のくり返し復号を適用した統合復号法によりShannon/Slepian-Wolf限界に近い特性が得られることが示されている．本稿ではその統合復号法を拡張し，相関のある3つ以上の複数情報源においてもShannon/Slepian-Wolf限界に近い特性が得られる統合復号法を提案する．復号特性を左右する要因として，符号の与えるエラーフロア特性ならびに復号器における相関の推定の影響に着目し，複数情報源の相関を利用することで得られる復号特性について検討する．

• Error Correcting Scheme for Road-to-Vehicle Visible Light Communication using LED Array

  • S. Mase, S. Arai, T. Yamazato, T. Yendo, T. Fujii, M. Tanimoto, Y. Kimura
  • International IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems (ITSC), pp.1113-1117, Beijing, China
  • 2008年10月
  • https://doi.org/10.1109/ITSC.2008.4732586
  • In this paper, we propose an improved coding scheme for optical wireless communication systems using a LED array transmitter and a high-speed camera as the receiver on a vehicle. Previously, we have proposed a hierarchical coding scheme which allocated the data to spatial frequency components depending on the priority. In that scheme, the high-priority data can be received even if the receiver was far from the transmitter. We confirmed the advantage of the hierarchical coding scheme, but the bit error performance was not sufficient. In this paper, we divide the data into spatial frequency components, and use error correcting code for each spatial frequency components’ data. Experimental evaluation demonstrates the improvement in BER performance. This improvement implies that the system range increased compared to the previous method.

• ティジタル回路

  • 田所嘉昭，和田和千，山里敬也，関根敏和，王建青，仲野巧，篠木剛，川人祥二
  • オーム社
  • 2008年10月

• 空間・時間相関のある情報源の統合復号法に関する一検討

  • 小林健太郎，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • 電子情報通信学会 通信ソサイエティ大会, B-20-6, p.342, 川崎
  • 2008年9月
  • 分散符号化・統合復号は，送信エネルギーの削減に繋がることから無線センサネットワークへの適用が着目されている．特に，無線センサネットワークでは，他ノードの観測データとの間に生じる``空間''相関だけでなく，各ノードにおいて以前の観測データとの間に生じる``時間''相関の両方を含んだデータを送信していることが特徴である．先行研究では，空間相関，時間相関のそれぞれについて相関を利用した統合復号法が提案されている．空間相関または時間相関を利用することで復号特性を向上できる．本稿では，ターボ符号のくり返し復号法を拡張し，情報源の空間相関と時間相関の両方を扱える統合復号法を提案する．空間・時間相関を利用することでより大きな復号利得が得られることを示す．

• 可視光通信による分散ノード間協力通信

  • 小林健太郎，仲尾亘司，山里敬也，片山正昭
  • 第10回 DSPS教育者会議, pp.72-73, 東京
  • 2008年9月
  • 無線センサネットワークでは, 多くのセンサノードが分散して配置され, 各ノードで観測されたデータはフュージョンセンターで収集される. センサノードはたいてい小さく電力が限られているため, 複雑な処理が出来ず送信範囲も狭いものとなっている. そこで, ノード間の協力通信により伝送距離の延長を実現する. 協力通信に関する研究は，複雑で, 厳しいキャリア・位相同期条件を必要とするものが多い．本稿では, 厳しい同期条件なしに, シンプルな方式で達成する協力通信を提案する. 具体的には, この分散ノード間協力通信を, シンボルごとにノード固有のランダム位相を乗算することにより誤り訂正符号化のみで実現する. シンボル毎に受信振幅を変化させることで, 従来方式で発生したパケットロスを無くすことができる. 本研究では, 電波法による規制がなく運用に免許が不要であり，送受信機回路が簡易であるという点から, LED 可視光通信による等化実験を行う．また，可視光による実験のため, 送信しているノード数が分かりやすいという利点もある．

• コグニティブ無線による重畳通信のためのチャネル情報が不要な変調方式

  • 長縄潤，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会 通信ソサイエティ大会, B-17-9, p.452, 川崎
  • 2008年9月
  • コグニティブ無線を用いた周波数共同利用方式の１つとして，一次(既存)・二次(新規)システムが同時に同じ周波数で重畳通信を行う手法がある．この手法の実現例として，著者らはスペクトル拡散等を利用せず，狭帯域信号である位相変調された一次信号と二次信号が，一次受信機上で同相となるようにする手法を提案している．しかしそこでは，一次システムの協力無しで取得することが困難なチャネル特性等の情報を，二次システムの送信機が利用していた．そこで本稿では，上記のチャネル特性が不要な重畳通信方式を提案し，数値例により一次システムの誤り率特性の劣化無しに，二次システム信号が重畳可能であることを示す．

• A New SC/MMSE Turbo Equalization for MC-CDMA to use in Inter-Vehicle Communication

  • N. Hiraiwa, A. Sakata, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE Vehicular Technology Conference (VTC-Fall), Calgary, Canada
  • 2008年9月
  • https://doi.org/10.1109/VETECF.2008.257
  • In this paper, we propose a new SC/MMSE Turbo equalizer for MC-CDMA to use in inter-vehicle communication (IVC). We modify the weight of the MMSE filter of SC/MMSE Turbo equalizer so that it can combat with frequency-selective fading in highly mobile IVC environment and also can mitigate the effect of multiple access interferences (MAI). As results, we show that better throughput is obtained by the proposed SC/MMSE equalization than the conventional one. The average reception range can be up to 70 [m] and the signals from 16 surrounding cars can be received. While for the conventional scheme, only three signals from the nearest cars are achieved.

• Error-Correcting Method Based on Chaotic Dynamics for Noncoherent Chaos Communications

  • S. Arai, Y. Nishio, T. Yamazato
  • International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA), pp. 652-655, Budapest, Republic of Hungary
  • 2008年9月
  • This paper proposes the error-correcting method based on the chaotic dynamics for noncoherent chaos communications. We generate successive chaotic sequences from the identical chaotic map. And for the next sequence we set the initial value to the end value of the former sequence. By such way we can create the successive chaotic sequences having the same chaotic dynamics. This feature gives the receiver additional information to correctly recover the received noisy signal. Therefore, by analyzing the chaotic dynamics at the receiver, it is possible to improve the error performance. In other words, error performance of the receiver can be improved by the utilization of the suboptimal receiver with the analysis of chaotic dynamics of the successive received sequence. As results of computer simulations, we confirm about 3 dB gain in BER performance compared to the conventional suboptimal receiver.

• 非白色・周期定常雑音を伴う電力線通信のための適応変調と電力割り当て

  • 澤田直也, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, A-5-2, p.89, 川崎
  • 2008年9月
  • 電力線に接続された電気機器を主因とする電力線通信の雑音は，非白色であり，また電源電圧に同期した周期定常性を持つ．この雑音の性質に着目し，受信機側の雑音の周期平均電力に基づく適応変調と同時に電力割り当てを行う方式を提案する．本稿では，送信機と受信機での電力線の雑音の周期平均電力の相関を利用した適応変調に電力割り当てを加えた手法を提案し，BER特性を改善できることを示した．

• CDMA slotted ALOHA System with Successive Interference Cancellation for Inter-Vehicle Communications

  • A. Sakata, T. Yamazato, H. Okada, M. Katayama
  • IEEE International Symposium on Spread Spectrum Techniques and Applications (ISSSTA), pp.188-193, Bologna,Italy
  • 2008年8月
  • https://doi.org/10.1109/ISSSTA.2008.40
  • This paper compares the throughput performance of orthogonal frequency division multiple access (OFDM) and multicarrier CDMA (MC-CDMA) in inter-vehicle communications (IVC).In particular, we compare the throughputs in a situation where hidden terminals are no longer negligible. We encounter the situation in an intersection where two or more cars are crossing by. Due to the hidden terminal degradation, poor throughput performance is obtained with OFDM scheme. On the other hand, MC-CDMA has a resistance to the hidden terminals as it can support simultaneous packets. However, the transmission data rate is much slow because of the spreading. Thus the total throughput may not be as high as the OFDM. As results, we show that throughput of the OFDM is better than the MC-CDMA in a low traffic region. We found that the OFDM can communicate only with the nearest car. On the contrary, when the traffic is high, the MC-CDMA shows better throughput than the OFDM. In addition, we show that many packets can be received simultaneously in MC-CDMA. These results lead to the conclusion that when we want high-speed communication to a few cars, the OFDM is a good candidate. And when low speed but simultaneous communication with many surrounding cars is our desire, then the MC-CDMA is our choice. As MC-CDMA has a compatibility with an OFDM by setting a spreading factor to one, MC-CDMA system may be the preferable choice for IVC.

• 自動車用近距離レーダネットワークのための超音波アレイエミッタ

  • 羽多野裕之，山里敬也，片山正昭
  • 自動車技術, vol.62, no.7, pp.29-34
  • 2008年7月
  • We consider radar network systems using multiple ultrasonic radars for parking assistance. Our radar network has an ultrasonic array emitter and multiple sensors. The ultrasonic array emitter is composed of multiple ultrasonic emitters and can emit signals to the side area which is the desired monitoring area of parking aid. Target positions are estimated by the data processing form multiple ultrasonic sensors which are set at distributed points of the front bumper. In this paper we especially describe our proposed array emitter.

• ［特別講演］LEDアレーと高速度カメラを用いた路車間可視光通信

  • 山里敬也，荒井伸太郎，間瀬祥平，圓道知博，藤井俊彰，谷本正幸，木村好克
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.108, no.163, SIP2008-76, pp.47-52, 広島大学
  • 2008年7月
  • 本研究では，LED アレイと高速度カメラを用いた路車間可視光通信に述べる．LED アレイと高速度カメラを用いることで，個々の LED を独立に変調させた場合でもカメラを用いることで，それぞれ個別に受信できる．これより，LED の数だけ並列にデータ伝送が可能になる．しかしながら，LED 送信機と受信カメラ間の距離が長い場合，受信画像におけるピクセル数の減少や焦点ずれなどによって LED の点灯パターンが劣化して受信される．著者等は，以上の問題に対処できる階層的符号化方式を提案しており，既に静止環境での有効性を確認している．本稿では，昨年度実施した，移動環境での受信特性について紹介する．

• 階層的符号化を用いた路車間可視光通信のロバスト性向上

  • 間瀬祥平, 荒井伸太郎, 山里敬也, 圓道智博, 藤井俊彰, 谷本正幸, 木村好克
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol. ITS2008-11, pp. 19-24, 名古屋
  • 2008年7月
  • 本稿ではLED信号機と車載高速度カメラを用いた光空間通信における誤り率の改善方法を提案する. 受信機をカメラとした光空間通信では, 遠くから受信すると画像の高周波成分が失われ, 低周波成分が多く残る. このことに対処するため, 階層的符号化方式では, 低周波成分に優先度の高いデータを配置し送信する. これまでに優先度の高いデータほど遠くから受信できることは確認出来たが, 誤り率特性はまだ十分でなかった. そこで本稿ではデータを周波数成分に分け, その周波数成分ごとに誤り訂正符号化する. その結果, 誤り率特性が改善し, より遠くから受信できることを示す.

• A Route Establishment Scheme for Multi-route Coding in Multihop Cellular Networks

  • H. Okada, H. Imai, T. Yamazato, M. Katayama, K. Mase
  • Academy Publisher Journal of Netowkrs, vol.3, no.7, pp.34-40
  • 2008年7月
  • Since the network topology in multihop cellular networks is flexible, multiple routes from a user station to a base station can be established. To reduce packet reception errors of wireless links, a multi-route coding scheme was proposed. An important issue of the multi-route coding is to develop an efficient route establishment scheme. In this paper, we propose a route establishment scheme for multi-route coding in multihop cellular networks. Our proposed scheme consists of a route selection method based on the bit error rate of each wireless link and a hybrid-type multiple-tree routing protocol. We evaluate the performance of our proposed scheme by a computer simulation and show the resulting improvement in the packet error.

• 安全運転支援のための車車間通信におけるOFDMとMC-CDMAの特性評価

  • 坂田篤則，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.ITS2008-8, pp.1-6, 名古屋
  • 2008年7月
  • 本稿では, 安全運転支援のための車車間通信においてOFDMとMC-CDMA, およびMC-CDMAをベースとしたMC-OFDMAのパケット受信成功確率特性を検討する. 特に, 車両が密集し隠れ端末問題が無視できないような状況において比較する. 交差点のように見通しに制限がある場合では, 特に隠れ端末問題が発生しやすい. 我々は物理層に着目し, 隠れ端末問題に対して耐性のあるCDMA　slotted ALOHA方式を提案してきた. 本稿では, 拡散率やキャリアの割り当て方によって, 特性がどのように変化するのかを調べる. シミュレーション評価結果から, MC-OFDMAの方がOFDMよりパケット受信成功確率が高いことを示す.

• 相関のある情報源の分散符号化・統合復号法のEXIT解析

  • 小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 第4回無線分散ネットワークに関するワークショップ, 名古屋
  • 2008年6月

• 既存ユーザに重畳して通信を行うコグニティブ無線システムのための変調方式

  • 長縄潤，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.SR2008-2, pp.5-10, 横浜
  • 2008年5月
  • 周波数帯域の有効利用のために，複数システムの同時利用を考える．この際，既存システム（一次システム）には変更を加えること無く，また新規システム（二次システム）が一次システムに妨害を与えること無く，二次システムの通信を実現したい．そこで本稿ではコグニティブ無線技術により，二次システムが一次システムに関する情報を取得し，一次システムと同一周波数で重畳通信を実現するための二次システムのための信号方式を提案する．さらに，両システムの受信機のシンボル誤り率特性を解析的に導出し，一次システムの誤り率を悪化することなく，二次システムが一次システムと同等の誤り率で通信することが可能であることを示す．

• 高信頼無線制御実現のための複数送受信アンテナと複数中継器を用いた空間ダイバーシチ手法

  • 打田良介，岡田啓，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J91-B, no.5, pp.585-594
  • 2008年5月
  • 工場の産業機器などに対して信頼性の高い無線制御を実現するための無線通信システムの検討を行う．室内環境における無線通信システムの特性劣化の主な要因として，フェージングとシャドウイングがある．これらの影響を低減するため，空間ダイバシチを適用する．その実現方法として，本論文では，複数送受信アンテナと複数中継器を用いる手法を提案する．提案手法は中継器群--受信機間でSTBCを適用する．一般に各中継器が異なるブランチを選択するためには中継器間で情報を交換する必要がある．これを行わない場合，重複するブランチが選択され，ダイバシチ利得が低下する．これに対し本論文で提案する手法では，ブランチが重複する確率を低減する手法を提案する．これにより，ダイバシチ利得の劣化を抑圧することが可能である．数値例では，ブランチ間の相関を考慮に入れて平均フレーム誤り率とフレーム誤り率のoutage確率を評価し，提案手法における中継器台数とダイバシチ利得の関係について明らかにする．

• Measurement of Narrowband Channel Characteristics in Single-Phase Three-Wire Indoor Power-Line Channels

  • Y. Sugiura, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE International Symposium on Power Line Communications and Its Applications (ISPLC), pp.18-23, Jeju,Korea
  • 2008年4月
  • https://doi.org/10.1109/ISPLC.2008.4510392
  • This manuscript reports the measurement results of narrowband signal propagation of PLC channels. In Japan, in-house wiring is single-phase three-wire, and each branch between an outlet of 100V and the panel board is connected to one of two live conductors and the neutral. Thus a pair of outlets can be classified into three types: connected to different live conductors, connected to the same live conductors by different branches from the panel board, and on the same branch to the same live conductor. It is confirmed that the results of the measurements can be classified by these three types of paths. The results show that frequency responses of narrowband PLC channels are relatively smooth, compared with that of wideband PLC. It is also found that propagation loss in lower frequency range is larger than in higher frequency range. The time independence of narrowband PLC channels are confirmed when no electric appliance is connected to the same live conductor.

• 相関のある複数情報源のターボ符号化・くり返し統合復号法

  • 小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-20-4, p.545, 北九州
  • 2008年3月
  • 分散符号化・統合復号は，相関のある複数の情報源をそれぞれ独立（または従属）に符号化を行い，復号側で相関を利用して個々の情報源を復号するものである．情報源の圧縮は送信エネルギーの削減に繋がることから，センサネットワークへの適用が着目されている．相関のある2つの情報源において，ターボ符号のくり返し復号法を適用することでShannon/Slepian-Wolf限界に近い特性が得られることが示されている．本稿ではターボ符号のくり返し復号法を拡張し，相関のある複数（3つ以上）の情報源においてより低い誤り率を達成できるくり返し統合復号法を提案する．

• 非白色・周期定常雑音を伴う電力線通信のための適応変調

  • 澤田直也, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-5-18, p.145, 北九州
  • 2008年3月
  • 電力線に接続された電気機器を主因とする電力線通信の雑音は，非白色であり，また電源電圧に同期した周期定常性を持つ．この雑音の性質に着目し，受信機側の雑音の周期平均電力に基づく，適応変調の変調方式の割り当てを行う方式を提案する．本稿では，送信機と受信機での電力線の雑音の周期平均電力の相関を利用した適応変調手法の提案を行い，BER特性を改善できることを示した．

• Autonomous Collision-less Slot Assignment Algorithm for Wireless Sensor Networks

  • R. Chandradasa, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEICE General Conference, B-20-28, p.569, Kyushu, Japan
  • 2008年3月
  • Traditional MAC protocols for Sensor Networks are mostly based on random access methods, which cause message collision and energy loss. Several TDMA based methods have been proposed to prevent signal collision with the help of a base station. We propose an algorithm which assigns time slots to sensor nodes without the help of a base station and realizes time-slot reuse.

• OFDMAセルラシステムにおけるセル端端末の伝送効率改善のためのキャリア割当

  • 伏木雅, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-5-44, p.430, 北九州
  • 2008年3月
  • 次世代セルラシステム下りリンクにおける通信方式としてOFDMA方式が注目されている。OFDMA方式では周波数利用効率の向上などの理由から全てのセルで同一周波数の使用が検討されている。しかし, セル端のような場所では隣接セル干渉により受身特性が悪くなるという問題が発生する。本稿では隣接セル干渉を低減するようにキャリア割当を行うことでセル端端末の伝送効率を改善する手法を提案する。提案手法では，割り当てるキャリアを基地局ごとに変更し、インタリーブと通信路等化器の重みを変更することでセル端端末の伝送効率を改善する。

• MC-CDMAを用いた車車間通信方式における >SC/MMSE型ターボ等化とMMSE等化の特性比較

  • 平岩士昌, 坂田篤則, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-5-65, p.451, 北九州
  • 2008年3月
  • 車車間通信は，車両間の通信により安全性や効率性の向上を目的としている．MC-CDMAを用いた社車間通信方式では隠れ端末問題に対処が可能で，同時に多数の車両と通信が可能である．車車間通信では，車両が高速に移動するため符号間干渉やキャリア間干渉の影響が大きいと考えられる．ターボ等化は繰り返し処理を行うため，このような状況で問題となる残留干渉成分を抑圧することが可能である．本稿では，MC-CDMA を用いた車車間通信に対して，SC/MMSE 型(Soft Interference Canceller followed byMMSE fillter) ターボ等化を適応させ，MMSE 等化とスループット特性の比較を行う．

• マルチセルOFDMA s-ALOHAシステムの上りリンクへのFractional Frequency ReuseとFast Retrial Algorithmの適用

  • 木村勝幸, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-5-47, p.433, 北九州
  • 2008年3月
  • セルラ無線システムの上りリンクにおけるランダムアクセス方式として, OFDMAの各サブチャネルにslotted-ALOHA を適用した方式が提案されている. 以下, この方式をOFDMA s-ALOHA と呼ぶ. しかし, この手法ではマルチセルにおける他セルからの干渉により, 特に高負荷時においてスループットが大きく低下してしまう. 本研究では, OFDMA s-ALOHA にFractional FrequencyReuse(FFR)を適用することでマルチセル環境下における干渉の影響の低減を図る. さらにFFR に加えFastRetrial Algorithm(FRA)を同時に用いることで, 低負荷時におけるスループットの向上を図る.

• 屋内電力線通信路における狭帯域信号伝搬特性の時変性

  • 杉浦佳枝, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-5-17, p.144, 北九州
  • 2008年3月
  • 電力線通信においてチャネルの性質は特異であり, それに従った設計が重要である．広帯域の伝送路特性は，多くの測定例があり, 電源電圧の半周期に同期して伝搬特性が時間変動すること等が知られている. しかし, 狭帯域の伝送特性に関する報告は少なく, 特に連続時間観測による時変性は殆ど知られていない．そこで本稿では, 狭帯域信号伝搬特性の時変性を測定した. 測定より, 狭帯域でも広帯域と同様に, 伝搬損失と位相特性は時変性を示すということを明らかにした.

• 複数の偏りを持つカオス系列を用いたノンコヒーレント通信システム

  • 荒井伸太郎, 西尾芳文, 山里敬也
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-2-35, p.74, 福岡
  • 2008年3月
  • 近年，カオスを利用したディジタル通信システムの研究が盛んに行われており，特に，送信機と受信機で復調に使用する系列を共有しないノンコヒーレント通信システムが注目されている．これまでの研究で，私達はカオス系列の値に偏りを持たせてカオス通信に応用することを試みた．その結果，偏りを持たせた事で自己相関の高い系列を容易に生成することができ，偏りのない系列と比較してビット誤り率(BER) の向上が確認できた．しかしながら，偏らせ方によっては相関が低く，場合によっては大きさの似通った値が交互に出現してしまい，偏りのバランスが重要な課題であった．そこで，本研究ではカオス写像の傾きを増やしてカオス系列の値の偏りを増加させ，似通った値が交互に出現することを抑えつつ相関特性の優れた系列の生成を試みる

• 車車間通信のための干渉除去法を用いたCDMA slotted ALOHA方式

  • 坂田篤則、山里敬也、岡田啓、片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-17-12, p.323, 北九州
  • 2008年3月
  • 複数の車両が交差点において通信を行う時、隠れ端末問題が頻繁に生じる。そのためCSMAは正しく動作しない。そこで、車車間通信において、隠れ端末問題に対して耐性のあるCDMA slotted ALOHA方式を提案してきた。CDMAシステムの性能を決める重要な一つの要因として、多元接続干渉がある。複数の車両と同時通信するため、他車両の信号が干渉となり全体のスループットが低下してしまう。そこで、本稿では多元接続干渉を抑圧するための干渉除去を適用し、全体のスループットを向上させることを目的とする。

• LEDアレイと高速度カメラを用いた階層的符号化の路車間可視光通信実験

  • 荒井伸太郎, 間瀬祥平, 山里敬也, 圓道知博, 藤井俊彰, 谷本正幸, 木村好克
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.ITS2007-61, pp.151-156, 北海道
  • 2008年2月
  • 私達は，送信機にLED を並列に並べたアレイ装置と受信機に高速度カメラを用いた並列光空間通信に着目しており，ITS における路車間通信への応用を検討している．これまで，カメラを用いることで生じる，送受信機の距離によるチャネル特性や画像の解像度が変化する問題に対して，データに優先度を割り当てて，路車間が遠距離であっても優先度の高いデータの取得を可能とした階層的符号化が提案された．しかしながら，実際には車両は動くため，カメラのシャッター間隔とLED の点灯間隔を同期させることは困難であり，データのサンプリングが非常に重要な課題である．そこで，本稿では走行時に適したサンプリング手法を提案し，高速度カメラを車に設置して路車間通信の走行実験を行う．そして，オフライン処理でのデータ解析を行い，有効性を確認するとともに，走行時の通信システムの設計のための課題を探る．

• Performance Improvement ofDownlink MC-CDMA Cellular Systemwith an Intermittent Transmission

  • M. Fushiki, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE Radio and Wireless Symposium, pp.275-278, Orlando
  • 2008年1月
  • https://doi.org/10.1109/RWS.2008.4463482
  • Throughput performance of MC-CDMA systems depends on the success in managing interference arising from intercell transmission. In this paper, we propose a new intercell interference mitigation scheme for downlink MC-CDMA scheme. In the proposed scheme, a base station transmits downlink signals intermittently to mobile terminals at the edge of cell. The intercell interference can be seen as a partial interference depend upon the on and off period of the adjacent downlink signals. So it is possible for the channel equalizer to suppress this partial intercell interference by setting the weight changes in accordance with the intercell interference. As results, the frame error rate of the proposed scheme is always better than that of the conventional scheme and good throughput performance is achieved especially when the traffic is high.

• 相関のある情報源の分散符号化・統合復号法のEXIT解析に関する一検討

  • 小林健太郎，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.RCS2007-125, pp.79-83, 大分
  • 2007年12月
  • EXIT解析では，連接符号における要素復号器間の事前情報と外部情報の入出力特性からくり返し復号時の振る舞いを知ることができる．特に，ターボ符号などに見られる誤り率のwaterfallの位置を容易に推定できる．分散符号化・統合復号の分野では，近年，ターボ符号のようなくり返し復号に基づく手法が注目されている．このような分散符号化・統合復号法においては，EXIT解析を適用することでその復号特性の評価が可能であることが期待できる．本稿では，相関のある2つのバイナリ情報源において，ターボ符号をベースとしたくり返し統合復号法を提案し，そのEXIT解析手法について検討する．

• 可視光通信

  • 山里敬也
  • 電子情報通信学会信越支部講演会，IEEE信越支部講演会, 信州大学
  • 2007年12月

• Improvement of Error Performance for Noncoherent Chaos Communications

  • S. Arai, Y. Nishio, T. Yamazato
  • Proceedings of IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks (NCN'07), pp. 54-56, Tokushima, Japan
  • 2007年12月
  • This paper proposes the error-correcting for noncoherent chaos communications. To improve the error performance, we focus attention on the successive chaotic sequence based on the chaotic dynamics. Concretely, error performance of a noncoherent receiver improves by analyzing the chaotic dynamics of the successive received sequence. As results of computer simulations, we confirm about 3 dB gain in BER performance compared to the conventional suboptimal receiver.

• 無線制御の高信頼化のための電波伝搬特性の測定

  • 遠藤康司, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.RCS2007-97, pp.1-6, 東京
  • 2007年11月
  • 工場内等における産業機器の制御を無線化するための基礎資料とするため, 無線LAN等が存在する2.4GHz帯において, 複数の伝搬路について同時に連続(5秒)広帯域(23MHz)の測定を行える系を構築し,測定実験を行った. それにより，同時に測定した2つの室内電波伝搬路について，伝搬特性を時間・周波数の関数として表現した．その結果，時間・周波数空間において局所的に伝搬損失が平均値を大きく上回る現象が無視できない確率で発生する事を示した．さらに，このような電力伝搬特性低下の継続時間が制御通信システムの許容遅延時間の典型値(20ms)を上回る確率も，無視できない確率で存在することを明らかにした．さらにシャドウイングが支配的な環境では，複数アンテナの各々における伝搬特性の時間変動は，アンテナ間距離が数波長(1m)程度であっても，相関が無視できないことを示し，空間ダイバシチを用いたシステムの設計において，アンテナ間相関を考慮に入れる必要性を述べた．

• 電力線ネットワーク内の異なる箇所での雑音の相関の検討

  • 川口晃生, 岡田啓, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌　vol.J90-A, no.11, pp 851-860
  • 2007年11月
  • 本論文では，単相三線式で配線された電力線のネットワークにおいて，異なる箇所のコンセ ントで測定された雑音の相関を議論する．測定結果より，2つの異なるコンセ ントの配線の形態が，配電盤で同じ電圧線と中性線で接続されている場合は，雑音の瞬時電圧にも相関が存在することが分かる．2つの異なるコンセントの 配線の形態が配電盤で異なる電圧線と中性線で接続されている場合は，瞬時 電力や時間関数としての周期的平均電力に相関が存在する．また，雑音の瞬時電圧や電力の相関は周波数に依存することも示す．

• OFDM for satellite communications

  • T. Yamazato, A. Ogawa
  • Technical Report of IEICE, vol. 107, no. 299, SAT2007-29, pp. 59-64, Okinawa, Japan
  • 2007年11月
  • OFDM or multicarrier systems have emerged as a key technology for current existing terrestrial wireless systems. Because of their advantages over a single carrier system, OFDM is undergoing rapid progress and inspiring numerous applications. However, many technical issues still exist for adopting OFDM to satellite communications, i.e., non-linear amplifier compensation. In this article, we present a detailed investigation of various non-linear compensation techniques and provide a better understanding of the research challenges.

• Automotive Ultrasonic Array Emitter for Short-range Targets Detection

  • H. Hatano, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE International Symposium on Wireless Communication Systems (ISWCS), pp.355-359, Trondheim, Norway
  • 2007年10月
  • https://doi.org/10.1109/ISWCS.2007.4392361
  • We consider an application of a ultrasonic array emitter to automotive targets detection systems for short-range. Ultrasonic sensors are low cost and widely used. However detectable ranges do not meet the requirements for short-range applications, such as parking aid systems. In this paper, we propose a method which may achieve the emission to a desired area within limited time. We evaluate the expected accuracy of target position estimations by computer simulations. As a result, we show the ability of the ultrasonic sensors for parking aid systems.

• [技術展示] 実装によるセンサノード間協力通信の特性評価

  • 仲尾亘司, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, USN2007-48, pp.73-76, 名古屋
  • 2007年10月
  • 無線センサネットワークでは, 多くのセンサノードが分散して配置され, 各ノードで観測されたデータはフュージョンセンターで収集される. センサノードはたいてい小さく電力が限られているため, 複雑な処理が出来ず送信範囲も狭いものとなっている. そこで, ノード間の協力通信により伝送距離の延長を実現する. 協力通信に関する研究は，複雑で, 厳しいキャリア・位相同期条件を必要とするものが多い．本稿では, 厳しい同期条件なしに, シンプルな方式で達成する協力通信を提案する. 具体的には, この分散ノード間協力通信を, シンボルごとにノード固有のランダム位相を乗算することにより誤り訂正符号化のみで実現する. シンボル毎に受信振幅を変化させることで, 従来方式で発生したパケットロスを無くすことができる. この提案方式をFPGA を用いたLED 可視光通信による等化実験で特性評価を行う.

• A Novel Contention-Free Medium Access Control Protocol for Inter-Vehicle Communication Systems

  • M. Masamura, H. Okada, S. Makido, T. Yamazato, M. Katayama
  • First International Workshop on Mobile Vehicular Networks, Pisa, Italy
  • 2007年10月
  • https://doi.org/10.1109/MOBHOC.2007.4428733
  • We propose a contention-free medium access control (MAC) protocol for inter-vehicle communication systems that share information for the improvement of safety drive on the highway. In the proposed system, contention-free medium access is achieved by periodical one-way token transmissions. The token contains the frame information about the transmission/reception phase. While the token is relaid by one-way, the vehicle which has the token can send a packet to both up- and down-link. The token transmission interval is set not to be interfered from other transmit vehicles at a receive vehicle. In addition, multiple channels are used and allocated dynamically for every token transmission to reduce the transmission waiting time. We also evaluate the maximum end-to-end transmission delay of the proposed protocol, and clarify that the proposed protocol can guarantee the transmission within allowable delay time.

• A Route Selection Scheme for Multi-Route Coding in Multihop Cellular Networks

  • H. Okada, H. Imai, T. Yamazato, M. Katayama, K. Mase
  • IEEE Vehicular Technology Conference (VTC-Fall), Baltimore, USA
  • 2007年10月
  • https://doi.org/10.1109/VETECF.2007.18
  • In the multihop cellular networks, multiple routes from a user station to a base station can be established because of the flexibility of network topology. In order to reduce packet errors of wireless transmissions, we proposed the multi-route coding scheme, in which packets are encoded and divided into subpackets, and they are transmitted on several routes from the user station to the base station. In order to improve the performance of the multi-route coding, a route selection scheme is very important issue. In this paper, we propose the route selection scheme for the multi-route coding in multihop cellular networks. The proposed scheme is based on the bit error rate of wireless links. We also apply the proposed route selection scheme to a hybrid routing protocol and evaluate its performance.

• Analysis on Chaotic Sequence with Biased Values for Noncoherent Chaos Communication

  • S. Arai, Y. Nishio, T. Yamazato
  • International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA), pp.144-147, Vancouver, Canada
  • 2007年9月
  • In this paper, we analyze a chaotic dynamics generating a chaotic sequence with biased values and apply it to noncoherent chaos communications. We examine a behavior of the chaotic dynamics by increasing the slope of the chaotic map and investigate the invariant measure and the correlation function. A high quality performance of noncoherent chaos communications is obtained by controlling the distribution of the chaotic sequence with biased values. Finally we carry out the computer simulation using its sequence and discuss the obtained results and the future problem for chaos communication.

• Experiment on Hierarchical Transmission Scheme for Visible Light Communication using LED Traffic Light and High-Speed Camera

  • S. Arai, S. Mase, T. Yamazato, T. Endo, T. Fujii, M. Tanimoto, K. Kidono, Y. Kimura, Y. Ninomiya
  • IEEE International Symposium on Wireless Vehicular Communications (WiVeC), Baltimore, USA
  • 2007年9月
  • https://doi.org/10.1109/VETECF.2007.456
  • LEDs are expected as lighting sources for next generation, and data transmission system using LEDs attract attention. In this paper, we present hierarchical coding scheme using LED traffic lights and high-speed camera for Intelligent Transport Systems (ITS) application. Further, if each of LEDs in traffic lights is individually modulated, parallel data transmissions are possible using a camera as a reception device. Such parallel LED-camera channel can be modeled as spatial low-pass filtered channel of which the cut-off frequency varies according to the distance. To overcome, we propose hierarchical coding scheme based on 2D fast Haar wavelet transform. As results, the proposed hierarchical transmission schemes outperform the conventional on-off keying and the reception of high priority data is guaranteed even LED-camera distance is further.

• マルチセルOFDMA上りリンクにおけるチャネル分割を用いたランダムアクセス手法に関する一検討

  • 木村勝幸, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 通信ソサイエティ大会, B-5-62, p.384, 鳥取
  • 2007年9月
  • セルラ無線システムの上りリンクにおけるランダムアクセス方式として, OFDMAの各サブチャネルにslotted-ALOHA を適用した方式が提案されている. 以下, この方式をOFDMA s-ALOHA と呼ぶ. この手法は, 負荷変動に適応し, 特に低負荷時に高いスループットを実現する. しかしながら, マルチセルにおける他セルのパケットからの干渉により, 特に高負荷時においてスループットが大きく低下してしまうという欠点がある. 本研究では, OFDMA s-ALOHA において, 着目するセルの周辺セルにおけるサブチャネルの割当を工夫することで, より高いスループットを達成するランダムアクセス手法を提案する.

• Efficient Channel Estimation Scheme for Pulse-shaping OFDM Systems

  • B.Mongol, T. Yamazato, M. Katayama
  • International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA), pp.92-95, Vancouver, Canada
  • 2007年9月
  • This paper proposes a low-complexity channel estimation sheme for the pulse-shaping OFDM systems in the highly mobile multipath environment. The estimation scheme is based on the tapped-delay-line model for the channel. The main idea behind our scheme is to approximate the fading process for each tap with finite terms of its Taylor series expansion. The proposed scheme also tracks the channel. We show that the channel can be estimated and tracked with reasonable mismatch error while using considerably short training period.

• Distributed Space-Time Block Coding for Large and Undetermined Set of Relay Terminals

  • R. Uchida, H. Okada, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communication (PIMRC), Athens, Greece
  • 2007年9月
  • In this manuscript, a spatial diversity scheme with multiple transmit and receive antennas together with multiple relay terminals for packet radio is considered. Correctly received signals at some relay terminals are re-transmitted to the receiver with the spatial diversity by STBC cooperative relaying scheme. To achieve high diversity order with the conventional STBC cooperative relaying scheme, relay terminals which re-transmit the signals are required to exchange signaling information with each another. However, the exchanging of the information causes delay of the signal transmission. Thus, in this manuscript, a novel signaling scheme for the STBC cooperative relaying is proposed. The proposed scheme releases relay terminals exchanging the signaling information. The proposed scheme also saves communication resources to provide flexibility for installation of relay terminals.

• 車載用レーダネットワークにおける複数障害物の位置推定手法に関する一検討

  • 羽多野裕之, 山里敬也, 岡田啓, 片山正昭
  • 自動車技術会論文集, vol.38, no.5, pp.191-196
  • 2007年9月
  • We research automotive radar networks with multiple radars set in the front of car. Especially, we consider data processing using measured ranges provided by the radars in order to estimate multiple target positions with high accuracy. This paper is composed of three steps. Firstly, we derive a method based on MAP estimation. Secondly, we propose a method which reduces the calculation complexity compared with the above MAP method. Finally, we introduce a method which can detect targets without ghost-targets in case the lacks of measured ranges are happened because of miss-detection. We evaluate the methods with computer simulations.

• LED信号機と車載カメラを用いた可視光空間通信における階層的符号化方式

  • 増田恭一郎, 岡田 啓, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌，vol.J90A, no.9, pp.696-704
  • 2007年9月
  • 本研究では，LED信号機と車載カメラを用いたITSのための並列光空間通信について考える．本方式では受信機がカメラであるため，複数のLEDから送信されたデータを個別に復調することが可能であり，LEDの数を増やせばそれだけデータレートを向上させることができる．しかし、遠距離から送信機LEDを撮影した際に隣接するLEDが画像内で干渉することが問題となる．そこで本論文では，この干渉に対する耐性を持った階層的符号化方式を提案・評価する．提案方式では，2次元高速ハールウェーブレット変換を用いて階層的符号化を実現する．性能評価は計算機シミュレーション，実装実験の両面からなされ，提案方式の有効性を示す．

• 車車間通信におけるCSMAとCDMA slotted ALOHAの特性評価

  • 坂田篤則, 山里敬也, 岡田啓, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 通信ソサイエティ大会, B-5-89, p.411, 鳥取
  • 2007年9月
  • 車車間通信と路車間通信は, 運転手に情報を提供することにより安全性の向上や輸送効率の向上をもたらすものとして注目されている. 複数の車両が交差点において通信を行う時, 隠れ端末問題が頻繁に生じる. この問題が発生している状況において, CSMA は正しく動作しない. それに比べ, CDMA slotted ALOHAは同時パケット通信が可能なため, 隠れ端末問題に対する耐性がある. 本稿では, 車車間通信においてOFDMを用いたCSMAとMulticarrier CDMA を用いた CDMA slotted ALOHAのスループット特性を比較する.

• 実装による分散ノード間協力通信の特性評価

  • 仲尾亘司，山里敬也，片山正昭
  • 第9回 DSPS教育者会議, pp.91-92, 東京
  • 2007年8月
  • 無線センサネットワークでは，各ノードがバッテリ駆動のため，エネルギーを節約する必要がある。そのため，複雑な処理ができず，送信範囲も狭いものとなっている。そこで，複数のノードで協力して伝送距離の延長を行う協力通信の検討が行われている。協力通信に関する研究は，厳しいキャリア・位相同期条件を必要とするものが多い。そこで，我々はシンプルな方式で厳しい同期条件を緩和した協力通信を提案している。具体的には，非同期FSKを用いることで同期条件の緩和を行う。また，ランダム位相の乗算を行うことで安定して伝送距離の延長を行うことができる。本研究では，この提案方式のFPGAによる実装を行い，特性の評価を行った。

• 下りリンクMC-CDMAセルラシステムにおける隣接セル信号の到着ずれを用いた特性改善

  • 伏木雅, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.RCS2007-68, pp.87-91, 新潟
  • 2007年8月
  • MC-CDMA を用いた下りリンクセルラシステムでは, 隣接セル内の基地局から端末へと送られた信号が干渉となり, 特にセル端付近に位置する端末の受信特性が劣化する. 本稿では, MC-CDMA を用いたセルラシステム下りリンクにおいて, 基地局が各セル内の端末へと信号を送信する際に間欠的に信号を送信することで, 隣接セル干渉が大きな環境下で受信特性を改善する手法について述べる. 提案方式では各基地局が隣接セル干渉が大きな端末へと信号を送信する際に信号を間欠的に送信する. このため, 端末が信号を受信する際に隣接セル信号は間欠的に受信され, セル間干渉は部分的な干渉となる. この部分的な干渉に合わせて等化器の重みを変更することでセル間干渉の影響を抑えることができる. 結果として, 提案手法では従来手法よりも誤り率特性を改善し, 干渉電力が大きな場合のスループット特性を高めることができる.

• 屋内配線形状を考慮した電力線通信路の狭帯域信号伝搬特性

  • 杉浦佳枝, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.WBS2007-30, SIP2007-81, pp.53-58, 高知
  • 2007年8月
  • 屋内電力線通信路における狭帯域信号伝搬特性の測定を行った. 日本の一般的な家屋では単相三線式に配電されている. この配電形状に着目すると, 屋内のコンセント間のパスを3種類に分類できる. 各パスについて多周波数連続同時測定を行うことで時間方向と周波数方向における伝搬特性を把握した. 測定より, 各パスでは異なる性質を示すことがわかった. また, 電力線に接続された電気機器が伝搬特性の原因となることを示し, またその影響を明らかにした.

• 車車間通信におけるCSMAとCDMA slotted ALOHAのスループット評価

  • 坂田篤則, 山里敬也, 岡田啓, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.RCS2007-55, pp.13-18, 新潟
  • 2007年8月
  • 本稿では, 車車間通信において OFDM を用いた CSMA とMC-CDMA を用いた CDMA slotted ALOHA のスループット特性を検討する. 特に, 隠れ端末問題が無視できないような状況において両者を比較する. 隠れ端末問題は, 交差点などで複数の車両が通信を行うような時に生じる. そのため, CSMAのスループット特性は劣化する. 一方, CDMA slotted ALOHAは, 同時パケット通信が可能なため, 隠れ端末問題に対する耐性がある. しかし, MC-CDMA変調を行っているためデータレートが低い. よって, 隠れ端末問題発生時においても, CDMA slotted ALOHAのスループットはCSMAほど高くない. 結果から, OFDM を用いた CSMA の方が MC-CDMA を用いたCDMA slotted ALOHAのスループットより高いことが分かった. しかし, 最も近い車両からの信号しか受信できない. それに比べ, CDMA slotted ALOHA は同時に複数の車両から信号を受信できる. この特長は, 安全運転支援においてより適していると考える.

• 超音波アレイエミッタを用いた自動車用近距離障害物検出システムの検討

  • 羽多野裕之，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告，vol.ITS2007-12, pp.15-20, 名古屋
  • 2007年7月
  • 高度交通システムに関する研究が活発に行われている. 安全性と快適性を運転者に提供するためである. 本稿では, 要素技術の一つである近距離障害物検出システムを検討している. 特に，安価で従来から簡易な近距離センサとして用いられてきている超音波を用いたセンサに着目する. 超音波センサは，信号の伝搬媒体が空気であるため，高速移動時には不適であるが，駐車補助などの低速アプリケーションにおいては有効である．しかし, 一般的な超音波センサでは, 最大検出距離が短いため, 高度な駐車補助を行うためには, 最大検出可能距離を伸ばす必要がある. また, これに加え, 駐車補助では広角な検出可能領域が必要となる. 本稿では，これらを実現するために, 超音波エミッタを用いてアレイを構成することを考える. そして, アレイが生成する指向性パターンに適したビーム操作手法を提案する. これにより, 少ないスキャン回数で, 高度な駐車補助で求められる検出領域に対して信号の放射が可能となることを確認する.

• LED面発光パネルを用いた可視光無線通信におけるチャネルの特性評価

  • 石田大介, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, Vol.OCS2007-15, pp.31-35, 北海道
  • 2007年6月
  • LED の輝度を人の目には感知できない程の速度で変える事で無線通信を行う可視光無線通信の一つとして, LED 面発光パネルを用いた方式が提案されている. 本稿では, このLED 面発光パネルを用いた通信システムの設計に必要なチャネルの測定を行う. 具体的には, LED パネルを用いた可視光無線通信路の静特性, 周波数特性の測定を行った. また, 入力周波数の整数倍の高調波が発生するが, そのレベルは比較的小さいことが分かった. さらに, 受信機とパネルの位置関係における伝搬特性を明らかにした. 可視光無線通信における背景光の一例としてインバータ蛍光灯のスペクトルを測定し, 強度が周波数によって大きく異なることを示し, さらにSNR を求めた.

• OFDM受信機におけるADCの非線形性を考慮した干渉影響の軽減手法

  • 澤田学, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J90-B, no.6, pp.577-584
  • 2007年6月
  • 直交周波数分割多重（OFDM）信号を用いてパケット通信を行う際に，隠れ端末問題等を原因とするパケット衝突が発生した場合に生じる受信誤り率特性の劣化を，アナログ－ディジタル変換器（ADC）以降のディジタル信号処理で軽減する受信機を提案する．提案受信機は，ADC出力サンプルの振幅値から干渉パケットの存在を推定し，それに応じてソフトビタビ復号器入力となる軟判定値を制御することにより，特性劣化を補償する．計算機シミュレーションにより，16QAM/OFDM信号を用いた希望パケットとともに，他ユーザからの干渉パケットが同時に受信された場合の受信パケット誤り率（PER）特性を評価した結果，提案受信機による干渉影響の軽減効果が見られることを示した．これにより隠れ端末問題等による干渉発生時に，従来受信誤りが原因で破棄されていたパケットの一部を，簡易な構成で実現可能な提案受信機により正常に受信可能であることを示した．

• LED面発光パネルを用いた可視光無線通信システムに関する基礎実験

  • 大辻太一,山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, Vol.OCS2007-14, pp.25-29, 千歳
  • 2007年6月
  • LEDの輝度を人間の目にちらつきを感じない程度の速度で変調することで通信を実現する可視光無線通信が提案され，研究されている．そのアプリケーションの一つとして，広告パネル等に用いられるLED面発光パネルを光源とした可視光無線通信システムのシステムの実現のために基礎的な実験システムを試作し，特性解析を行った．試作システムでは変調方式としてFSKを使用し，受信周波数への重みづけを行うことで，面発光パネルの電気光変換の周波数特性の補正を行っている．この補正効果を実験的に検証し，誤り率の改善・通信可能距離の伸長が実現できることを確認した．

• Cooperative Transmission Scheme in Distributed Sensor Network for Extension of Transmission Range

  • K. Nakao, T. Yamazato, H. Okada, M. Katayama
  • Fourth International Conference on Networked Sensing Systems, pp.89-92, Braunschweig, Germany
  • 2007年6月
  • https://doi.org/10.1109/INSS.2007.4297396
  • We consider a distributed transmission of data packet to a sink where the distance for a sensor node to the sink is much longer than a sensor node can transmit. We give a simple modification in the transmitter, i.e., multiplication of random phase before the transmission. Thanks to a strong error correcting code, it is possible to extend the transmission range as the received amplitude varies symbol by symbol for our scheme while whole data packet may be lost for the conventional scheme.

• Throughput Comparison of CSMA and CDMA slotted ALOHA in Inter-Vehicle Communication

  • A. Sakata, H. Okada, T. Yamazato, M. Katayama
  • 7th International Conference on ITS Telecommunications, pp.52-57, Sophia antipolis, France
  • 2007年6月
  • https://doi.org/10.1109/ITST.2007.4295832
  • This paper compare the throughput performance of a carrier-sense multiple access (CSMA) scheme that uses an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) physical layer and a CDMA slotted ALOHA scheme based on multicarrier CDMA (MC-CDMA) in inter-vehicle communication (IVC). In particular, we compare the throughputs in a situation where a hidden terminal is no longer negligible. We encounter such a situation in an intersection where two or more cars are crossing by. In a hidden terminal situation, the CSMA scheme may degrade throughput. On the other hand, CDMA slotted ALOHA has a resistance to the hidden terminal situation as it can support simultaneous packets. However, the transmission data rate is much slow because of the spreading. Thus the total throughput may not be as high as the CSMA based OFDM even in a hidden terminal situation. As a result, we show that the CSMA based OFDM system shows better total throughput than CDMA slotted ALOHA in all region. But, only the signal from the nearest car can be received. On the contrary, CDMA slotted ALOHA can be received many packets simultaneously. This is much preferable feature for safety driving.

• LED信号機と車載カメラを用いた可視光通信

  • 山里敬也
  • 可視光通信コンソーシアムの普及促進委員会, 松下電工株式会社　汐留東京本社ビル　会議室
  • 2007年5月

• 無線センサネットワークにおける統合復号に関する研究

  • 小林健太郎，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • Wireless Technology Park 2007 アカデミアプログラム, pp.26-27, 横浜
  • 2007年4月
  • 通信デバイスの小型化，軽量化，技術性能向上が進展し，無線通信機能を有する超小型センサの開発が進んでいる．近い将来，数十，数百といった数のセンサノードが街中や屋内などに設置され，無線ネットワークを構築する環境が考えられる．このような環境では，同じ対象あるいは同じ領域に対して複数のセンサノードで観測が行われるため，各センサで観測される情報の間には相関があるものと考えられる．このような相関のある情報がフュージョンセンターにて収集される． 本研究では，フュージョンセンターにおいて観測データ間の相関を利用し，通信路誤りの抑制を図ることを目的としている．相関を利用した分散符号化・統合復号に関する先行研究は，主に相関を持った2つの情報源についての議論である．本研究では，相関を利用した繰り返し誤り訂正復号について，相関情報のフィードバックを重み付けすることで3つ以上のセンサノードを用いた場合へと一般化を行う．単純な重み付けではセンサノード数を増やした場合に復号特性の向上を図ることができないことを示し，さらに適した重み付けの方法を提案する．具体的には，MAP判定のビット誤り率の解析式より，誤り率を最小とする重みを求め，ターボ符号へと適用する．

• LED信号機と車載カメラを用いた可視光通信

  • 山里敬也，片山正昭
  • Wireless Technology Park 2007 アカデミアプログラム, pp.38-39, 横浜
  • 2007年4月
  • 我々は，送信機にLED信号機，受信機に車載高速度カメラを用いた並列光空間通信を提案している．我々の考えるITS用途の並列光空間通信と，従来の室内通信用途との大きな違いは，ITS用途の通信では車両は走行しているために送受信機間の距離が時間的に変化する点である．もしも受信機が送信機から距離が離れた位置にあると，受信画像の信号機部分のピクセル数の減少や焦点ずれなどによって点灯パターンが劣化した形で受信される．この劣化により，複数のLEDの光が受信画像において重なり合い，1つの光源からの光のように写る．このとき，隣り合うLEDの光信号が互いに干渉を起こし，正しく復調を行うことができなくなる恐れがある．このチャネル特性をモデル化するために，空間周波数の概念を導入することを考える．具体的には，送受信機間の距離の変化に伴う受信画像の劣化を受信画像における空間周波数高周波成分の減衰であり，低周波成分の劣化は比較的少ないと言う点に着目する．そのようなチャネル特性に適合した新しい階層的符号化方式を提案している．提案方式では，2次元高速ハールウェーブレット変換(2D FHWT)を利用して空間周波数上にデータを割り当て，低周波成分に割り当てたデータの誤り率劣化を防ぐことで階層的符号化を実現する．階層的符号化を用いることで，送信機のデータレートは一定としたまま通信距離に応じて受信側で適応的に復調データ量を変化させることができ，符号化を行わない場合に比して要求誤り率を満たす通信距離を伸ばすことが可能となる．

• A Simple Estimator of Multiple Target Positions for Automotive Short Range Radar Networks

  • H. Hatano, T. Yamazato, H. Okada, M. Katayama
  • IEEE Vehicular Technology Conference (VTC-Spring), pp.2511-2515, Dubliln, Ireland
  • 2007年4月
  • https://doi.org/10.1109/VETECS.2007.517
  • For safety applications, automotive radar networks show an interesting potential. Apart from long range radars, networked short range radar systems are under development. Additional applications can be accomplished, such includes precrash detection, parking aid and blind spot surveillance. We research the automotive radar networks using short range radars. The network is built with multiple radars. In this paper, we consider data processing using measured ranges provided by the radars in order to estimate multiple target positions with high accuracy. Firstly, we derive a method based on MAP stimation. Secondly, we propose a method which reduces the calculation complexity compared to the above MAP method. Finally, we introduce a method which can detect targets with low ndetected targets. The case often happens when the measured ranges are lost because of miss-detections.We evaluate the performance th computer simulations.

• Route Diversity Effect of Joint Decoding Using Correlation between Observed Data Sequences in Sensor Networks

  • H. Okada, K. Kobayashi, T. Yamazato, K. Mase
  • IEEE Vehicular Technology Conference (VTC-Spring), pp.217-221, Dublin, Ireland
  • 2007年4月
  • https://doi.org/10.1109/VETECS.2007.57
  • In sensor networks, because of densely deployment of sensor nodes, sensing area of each sensor node is overlapped with each other and its observed data sequence is correlated. The joint decoding scheme that uses the correlation between the observed data sequences can reduce bit errors in the wireless channel. In this paper, we extend the joint decoding to the case of more than two-hop transmission. For such extension, selection of fusion scheme is very important issue. If the global fusion scheme is employed and the observed data sequence of each sensor node is transmitted on an independent route, route diversity effect could be obtained by using the correlation between observed data sequences. We compare the bit error rate performance of local and global fusion schemes and clarify the route diversity effect.

• 分散時変通信路でのパルスシェーピングOFDMシステムにおけるMIMO等化回路

  • モンゴル バヤルプレブ，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • Wireless Technology Park 2007 アカデミアプログラム, pp.50-51, 横浜
  • 2007年4月
  • パルスシェーピングＯＦＤＭシステムは従来のＯＦＤＭシステムと比べると移動体環境、つまり分散時変通信路での特性が優れている。しかし、移動速度が速く、シンボル間干渉(ISI)とキャリア間干渉(ICI)が無視できない状況では、特性が劣化する。本研究では、そのISIとICIを同時に抑制するＭulti-input Multi-output(MIMO)線形通信路等化回路を紹介する。MIMO等化回路のタップ重みをゼロフォーシングアルゴリズムで計算する。また、通信路状態を推定する最尤推定器の検討も行った。計算機シミュレーションによりこれらシステムは分散時変通信路において、従来のパルスシェーピングＯＦＤＭシステムより良い誤り率特性を達成することを示す。

• 名大の授業

  • 山里敬也
  • 名古屋大学附属図書館研究年報，第５号，pp.51-55
  • 2007年3月
  • コースウェア（Courseware）の意味は何か，と問われて正しく答えられる人は何人いるであろう．インターネット上の辞書で検索すると，「学習の意図や手順を重視した教育ソフト」あるいは「教育の指導方法を提供するコンピュータ・ソフト」など教育ソフトウェアという意味が書いてある．しかし，本来の意味は教育ソフトウェアではない．本稿でも，そのような意味では用いない．もともと，コースウェアとは，授業中に配布されるシラバス，講義スケジュール，講義ノート，参考資料，小テストなど一連の教材を指す．1990年代に学校にコンピュータが導入されるようになると，これら一連の教材が CD-ROM などでまとめて配布，利用されるようになった．当然だが，この教材キットを有効に活用して教育効果を高めよう，自学自習教材として活用しようということになってくる．Computer Asisted Instruction (CAI)と呼ばれているものがそうである．さらにインターネットが普及してからは，WBT (Web Based Training) ，そして現在では WebCT (Web Courseware Tool）などの eラーニングプラットフォームで電子化された教材が活用されている．これらの流れから教育用ソフトウェアとして認識されるようになったのだろう．オープンコースウェア（OpenCourseWare: OCW）のコースウェアには，教育ソフトウェアという意味は含まれていない. ソフトウェアでは無く，あくまでも「教材」をまとめた教材キットである．では，オープンコースウェアのオープンとは何を指すのだろう．オープンコースウェアのオープンとは「オープンソース」のオープンを指している．オープンソースからは，ソフトウェアのソースコードを無償で公開することが連想される．しかしながら，実際には，ソフトウェア著作者の権利を守ることを前提にしている場合が多い．オープンソースでは，ソフトウェア著作者の権利を守りつつも，ソフトウェアのソースコードを無償公開することで，より良いソフトウェアの開発を行うことを目指している．オープンコースウェアはオープンソースの「オープン」と「コースウェア」からなる造語で，コースウェア（教材）をオープン（著作者の権利を守りつつ教材の使用あるいは改良の許諾条件を与える）にしていくこと，との意味になる．オープンソースと同じように，公開することで良い意味でのフィードバックが期待でき，結果として教育の質の向上を目指している．本稿では，名古屋大学におけるオープンコースウェアに関する取り組みについて紹介する．

• マルチユーザOFDMにおけるユーザ位置に基づく優先度を利用した無線資源割当

  • 木村勝幸, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-5-122, p.536, 名古屋
  • 2007年3月
  • マルチユーザOFDMにおける無線資源割当では, 利用可能な無線資源(周波数, 電力) が制限される中で, ユーザ間の公平性を保ちつつ, キャパシティを最大化することが求められる. 本研究では, 従来手法と比較し, 計算量を低減しつつ, 高い周波数利用効率を達成する周波数, 電力割当アルゴリズムを提案する.

• MC-CDMA方式における他セル信号の到着ずれを利用した特性改善

  • 伏木 雅, 山里 敬也, 岡田 啓, 片山 正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-5-41, p.455, 名古屋
  • 2007年3月
  • 次世代移動体通信方式下りリンクセルラシステムにおける通信方式として周波数領域にデータを拡散するMC-CDMA(Multicarrier-Code Division Multiple Access)方式が注目されている. しかし, MC-CDMA方式では周波数利用効率の向上などの理由からすべてのセルで同一周波数を使用するため, 他セル信号の干渉が問題となる. 本研究ではセル端のような他セル干渉が大きな環境を想定する. 他セル信号の到着ずれに着目し, 端末側での簡単な操作による受信特性の改善手法を提案する.

• M元PSKコヒーレント状態信号における信号の遷移確率を考慮した符号化変調方式

  • 大嶽貴寛, 岡田啓, 山里敬也, 山崎浩一, 片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J90-A, no.3, pp.257-261
  • 2007年3月
  • 本速報では，M元PSKコヒーレント状態信号において，量子最適受信機を用いた個別復調により古典的通信路行列を定め，これに符号化変調による誤り抑制手法を導入する．そして，符号化変調の設計方法の提案及び特性評価を行う．

• 送受信機における雑音の電力相関を活用した電力線通信システム

  • 川口晃生, 岡田啓, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-5-22, 名古屋
  • 2007年3月
  • 電力線通信においては，雑音は主に電力線に接続された電気機器からの人工雑音に起因する．このため，同一の電力線のネットワーク内の異なるコンセントでの雑音波形は互いに類似性を持つ．特に，電源電圧の半周期ごとに瞬時電力の平均を求めた周期平均電力には高い相関を持つ．本稿では，この雑音の周期平均電力の相関を利用し，送信機が受信機での電力線の雑音電力の変動を推定し，それに基づく信号割当を行う方式を提案する．提案方式では，受信機での電力線の雑音を推定したインターリーブ方法により，BER特性を改善できることを示す。

• 非コンテンション型車車間通信方式MTLPにおける車列ネットワーク間通信の実現手法

  • 正村充，岡田啓，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, BS-2-2, pp.S-29 - S-30, 名古屋
  • 2007年3月

• 分散ノード間協力通信における非同期受信

  • 仲尾亘司, 山里敬也, 岡田啓, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-21-25, p.416, 名古屋
  • 2007年3月
  • センサネットワークでは個々のノードがバッテリー駆動であるためエネルギーを節約する必要があり，伝送距離も短いものとなっている．そのため, フュージョンセンター(FC) が離れた場所にある場合(例えば上空からのヘリコプターによるデータ収集など) には，複数のセンサノードが協力することにより伝送を実現する．しかし，この協力通信に関する研究は，厳しいキャリア，位相同期条件を必要とするものについての議論がほとんどである．そこで本稿では，以前提案したこの厳しい位相，キャリア同期なしに行う分散ノード間協力通信方式の非同期受信について提案し，その論理回路設計を行い，特性を評価する．

• 非線形増幅ひずみの存在する衛星回線における符号化 8PSK/OFDM 伝送の非線形増幅ひずみ補償法

  • 山岡智也, 山里敬也, 岡田啓, 片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J90-B, no.2, pp.138-147
  • 2007年2月
  • 本論文では, 非線形増幅ひずみの発生する衛星回線において 8PSK/OFDM 伝送を用いることで大容量伝送を試みる. このとき高符号化率であっても, 非線形増幅ひずみの影響を軽減する非線形増幅ひずみ補償法を提案する. 提案する補償法は, ビットインターリーバーを用いた反復復号を行う符号化変調方式と独自の非線形増幅ひずみ補償を組み合わせることにより構成されている. この非線形増幅ひずみ補償法は, 判定帰還形の二つの手法を組み合わせているためシステムを複雑にすることになく, 衛星回線での非線形増幅ひずみが大きい場合でも良好な誤り率特性を達成することが可能である.

• 無線マルチホップネットワークにおける複数経路符号化のための経路の特性推定

  • 岡田啓, 馬越元晶, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J90-B, no.1, pp.93-96
  • 2007年1月
  • 複数経路符号化では，符号化，分割されたパケットを複数の経路で伝送することで経路ダイバシチによる特性向上を得ることができる．この手法では各経路の特性に応じて重み付け復号することが重要であり，このために必要な各経路の特性を推定する手法を提案する．

• マルチホップセルラネットワークにおけるリンク品質に基づいた経路次元符号化のための経路構築法

  • 今井均，岡田啓，山里敬也，片山正昭
  • 第6回アドホックネットワーク・ワークショップ, pp.5-5 - 5-8, 沖縄
  • 2007年1月
  • 筆者らはセルラシステムに無線マルチホップ通信を利用したマルチホップセルラネットワークにおいて，符号化したパケットをユーザノードから基地局まで独立した複数経路で複数の基地局に対してサブパケットに分割して伝送する，経路次元符号化手法を提案している．本研究では，経路次元符号化のための経路構築法における経路の選択基準として経路のビット誤り率を適用する．経路のビット誤り率を用いた場合の経路次元符号化の特性を示すとともに，それらの基準に基づいた複数の独立経路の構築手法を行うことによりホップ数を基準とした場合と比較してパケット誤り率が改善することを示す．

• フェージング環境における送信情報系列間の相関を利用した誤り訂正復号法の特性評価

  • 小林健太郎，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.SN2006-45, pp.45-51, 東京
  • 2006年12月
  • センサネットワークでは，多くのセンサノードが密集して配置されることが多く，観測により各センサノードで得られるデータの間には相関がある．このような観測データがフュージョンセンターで収集される．ここで，センサノードから送信する観測データは誤り訂正符号化されて送信される．本研究では，フュージョンセンターにおいて観測データ間の相関を利用した誤り訂正復号法を考えている．これまでに，送信情報ビット系列間の相関を利用した繰り返し誤り訂正復号について，3つ以上のセンサノードを利用できるよう拡張（一般化）を行ってきた．本稿では，これまでのAWGN環境での検討をふまえ，フェージング環境においても提案復号法が有効であることを示す．結果として，フェージング環境ではAWGN環境よりも大きな特性改善が得られることを示す．

• 無線制御システムに通信品質が与える影響に関する一検討

  • 打田良介, 岡田啓, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J89-A, no.12, pp.1104-1107
  • 2006年12月
  • 工場の産業機器などの無線制御において，伝送誤りや伝送速度などの通信品質が制御品質に対して与える影響を検討する．制御信号の伝送とセンサ出力のフィードバックの両方に無線通信を用いる場合と，フィードバック信号の伝送を行わず，送信端からは制御信号のみを伝送する場合とを考る．そして，伝送誤り率の低下と同様に，伝送レートの向上もまた，制御品質の改善につながることを示す．また，制御品質を改善する上で無線通信システムで考慮すべき点についても明らかにする．

• Influence of ADC Nonlinearity on the Performance of an OFDM Receiver

  • M. Sawada, H. Okada, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEICE Transactions on Communications, vol.E89-B, no.12, pp.3250-3256
  • 2006年12月
  • This paper discusses the influence of the nonlinearity of analog-to-digital converters (ADCs) on the performance of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) receivers. We evaluate signal constellations and bit error rate performances while considering quantization errors and clippings. The optimum range for an ADC input amplitude is found as a result of the trade-off between quantization error and the effects of clipping. In addition, it is shown that the peak-to-average power ratio (PAPR) of the signal is not a good measure of the bit error rate (BER) performance, since the largest peaks occur only with very low probabilities. The relationship between the location of a subcarrier and its performance is studied. As a result, it is shown that the influence of the quantization error is identical for all subcarriers, while the effects of clipping depend on the subcarrier frequency. When clipping occurs, the BER performance of a subcarrier near the center frequency is worse than that near the edges.

• センサネットワークにおける送信情報系列間の相関を利用した繰り返し通信路誤り訂正復号法

  • 小林健太郎，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J89-A, no.12, pp.1044-1056
  • 2006年12月
  • センサネットワークでは，多くのセンサノードが密集して配置されることが多く，観測により各センサノードで得られるデータの間には相関がある．このような観測データがフュージョンセンターで収集される．ここで，センサノードから送信する観測データは誤り訂正符号化されて送信される．観測データ間の相関を利用した通信路符号化・復号化に関する先行研究は，主に相関を持った2つの情報源についての議論である．2つ以上の情報源に対する取り組みとして，実用的な符号化・復号化を用いた検討はまだなされていない．そこで，本稿では，送信情報ビット系列間の相関を利用した繰り返し誤り訂正復号について，2つ以上のセンサノードを用いた場合へと拡張する．センサノード数を2つ以上の場合へと拡張する上での問題点は，複数の系列より得られる相関情報の利用方法である．本稿では，これらの相関情報を重みづけして利用する復号手法を提案する．単純な重みづけではセンサノード数を増やした場合に復号特性の向上を図ることができないことを示し，さらに適した重みづけの方法を提案する．具体的には，誤り訂正符号化を行わない場合におけるビット誤り率の解析式より，ビット誤り率を最小とする重みを求め，ターボ符号の場合へと適用する．

• 無線技術による安全運転支援 ーインフラ協調による安全運転支援ー

  • 山里敬也
  • 弁理士会先端技術研修会「移動体通信技術とITS」, 名古屋大学ベンチャービジネスラボラトリ・ベンチャーホール
  • 2006年11月
  • IT戦略本部（本部長：小泉首相）は2006年1月に「2012年度に交通事故死者数5,000人以下を達成する」と宣言した。この「世界一安全な交通社会」の実現の鍵をにぎるのが無線通信を使った安全技術である。とりわけ、路車間で情報をやりとりすることで、安全運転支援を行う路車協調システムが注目を集めている。また、インフラに頼らない車車間通信も規格化が進められており、実用化に向けた動きが活発化している。この講義では、ＩＴＳにおける無線技術に焦点をて、最新技術の動向と展望を紹介していく。

• OFDM受信機におけるADCの非線形性を考慮した干渉影響の軽減手法の検討

  • 澤田学, 山里敬也, 片山正昭
  • 情報理論とその応用シンポジウム，vol.2, pp. 691&#8211;694,, 函館
  • 2006年11月
  • 本稿では，OFDM信号を用いてパケット通信を行う際に，隠れ端末問題等を原因とした自チャネルの干渉が発生した場合に生じる受信品質の劣化をADC以降のディジタル信号処理で軽減する受信機を提案する．提案受信機では，ADC出力サンプルの振幅値の状態からADC入力振幅の状態を推定し，推定状態に応じてソフトビタビ復号器のための軟判定値に重みを乗算することにより，受信品質劣化をディジタル信号処理のみで補償することが可能となる．計算機シミュレーションにより，16QAM/OFDM信号を用いた希望パケットとともに，他ユーザからの干渉パケットが同時に受信された場合についてPER特性を評価した結果，提案受信機による特性改善干渉影響の軽減効果が見られることを示した．

• Influence of Transmit and Receive Correlations on Performance of the MIMO System with Multiple Antennas and Relay Terminals

  • R. Uchida, H. Okada, T. Yamazato, M. Katayama
  • MObile Radio Interdisciplinary Workshop (MORI Workshop), Daejeon, Korea
  • 2006年11月

• MIMO Zero-forcing Equalizer for BFDM/OQAM Systems in the Highly Mobile Environments

  • B. Mongol, T. Yamazato, H. Okada, M. Katayama
  • IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), WLC01-6, San Francisco, CA, USA
  • 2006年11月
  • https://doi.org/10.1109/GLOCOM.2006.620
  • Pulse-shaping OFDM is well-known that it performs well in a mobile environment comparing with conventional OFDM. However, in highly mobile environment intersymbol and intercarrier interferences (ISI/ICIs) increase and can no longer be neglected. These ISI/ICIs deteriorate the performance of the systems. Proper channel equalization is needed for further improvement of the systems. In this paper, more general case, namely Biorthogonal Frequency Division System based on Offset QAM (BFDM/OQAM) is considered. We propose a multi-input multi-output (MIMO) transversal filter to equalize the time-frequency dispersive channel. Tap weights are calculated using the zero-forcing (ZF) algorithm. We also propose maximum-likelihood channel estimator and its low-complexity version. The proposed system can significantly improve the performance of BFDM/OQAM systems in the highly mobile environment.

• MIMO Zero-forcing Equalizer for BFDM/OQAM Systems in Time-Frequency Dispersive Channels

  • B. Mongol, T. Yamazato, H. Okada, M. Katayama
  • IEICE Transactions on Fundamentals, vol.E89-A, no.11, pp.3114-3122
  • 2006年11月
  • Pulse-shaping OFDM is well-known that it performs well in a mobile environment compared with conventional OFDM. However, in a highly mobile environment intersymbol and intercarrier interferences (ISI/ICIs) increase and can no longer be neglected. These ISI/ICIs deteriorate the performance of the systems. Proper channel equalization is needed for further improvement of the systems. In this paper, a more general case, namely Biorthogonal Frequency Division System based on Offset QAM (BFDM/OQAM) is considered. We propose a multi-input multi-output (MIMO) transversal filter to equalize the time-frequency dispersive channel. Tap weights are calculated using the zero-forcing (ZF) algorithm. We also propose maximum-likelihood channel estimator and its low-complexity version. The proposed system can significantly improve the performance of BFDM/OQAM systems in the highly mobile environment.

• アンテナ・無線ハンドブック（VI-3.3 スペクトル拡散変調）

  • 山里敬也（VI-3.3 担当）
  • オーム社, 972ページ
  • 2006年10月

• Influence of Transmit and Receive Correlations on Performance of the MIMO System with Multiple Antennas and Relay Terminals

  • R. Uchida, H. Okada, T. Yamazato, M. Katayama
  • International Symposium on Information Theory and Its Applications (ISITA), pp.454-459, Seoul, Korea
  • 2006年10月
  • In this manuscript, spatial diversity for in-factory environments is considered. The proposed scheme uses multiple antennas at a transmitter and a receiver, and also multiple relay terminals to provide diversity gain against fading and shadowing. If the separation of antennas at the transmitter or the receiver is not enough, then diversity gain is influenced by correlation at the transmitter or the receiver. This manuscript shows the analytical and numerical results of the effects of transmit and receive correlations on bit error performance of the proposed spatial diversity scheme.

• 無線マルチホップネットワークにおける複数経路パケット合成法のための経路選択基準

  • 平山泰弘, 岡田啓, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌，vol.J89-B, no.10, pp.2047-2051
  • 2006年10月
  • 複数経路パケット合成法はネットワーク上に設定された複数経路を利用する誤り制御，ダイバーシチ合成法である．本レターでは，経路選択基準として経路のビット誤り率，パケット到達確率並びにホップ数を用いた場合の複数経路パケット合成法の性能を比較する．

• Iterative Joint Channel-Decoding Scheme Using the Correlation of Transmitted Information Sequences in Sensor Networks

  • K. Kobayashi, T. Yamazato, H. Okada, M. Katayama
  • International Symposium on Information Theory and Its Applications (ISITA), pp.808-813, Seoul, Korea
  • 2006年10月
  • In this study, we consider joint channel decoding of Turbo code for multiple correlated data that are observed by sensor nodes densely deployed in a sensor field. We focus on the correlation properties of observation data and try to reduce decoding error by an iterative procedure. An approach to use practical channel codes for more than two correlated data is still not presented. A problem in the extension to cases of more than two sensor nodes is how to use the information of correlation obtained from observation data. In this study, we propose an iterative channel decoding scheme that uses them with weighting. We show that when the number of sensor nodes is increased, decoding performance improvement cannot be achieved by simple weighting, and so a more appropriate weight is needed. We find the optimum weight that minimizes the bit error rate from the analytical formula for uncoded BPSK and apply it to the case of Turbo code.

• 中継器間での伝送制御情報の交換を必要としないSTBC協力中継手法に関する一検討

  • 打田良介, 岡田啓, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol. RCS2006-142, pp. 55-60, 香川県高松市
  • 2006年10月
  • パケット無線伝送システムにおいて，送受信機間に複数の再生中継器を置く空間ダイバシチを考える．送信機からの信号を誤りなく受信した中継器群は，受信機に対してSTBCを用いた協力中継を行うものとする．これにより送信中継器台数に応じたダイバシチ利得が期待できる．このような協力中継によって，高いダイバシチ利得を得るためには，従来，中継器間での伝送制御情報の交換が必要であった．これに対し本報告では，中継器間での伝送制御情報のやりとり無しに協力中継を実現する手法を提案する．これにより通信資源の有効利用が図れ，また中継器の設置・増設も容易となる．また，さらにSTBCを用いた協力中継方式における各中継器の送信信号の最適配置に関しても検討し，提案手法の性能評価の参考とした．

• 送信情報系列間の相関を利用した誤り訂正復号法における経路ダイバシチ効果の評価

  • 岡田啓，小林健太郎，山里敬也，間瀬憲一
  • 第５回アドホックネットワーク・ワークショップ, pp.2-5 - 2-8, 東京
  • 2006年10月
  • ITSやセンサネットワークのようにある観測データを無線ネットワークを通じて 伝達する場合，送信情報系列にはお互いに相関を持つことがある．この送信情 報系列の相関は冗長な成分であると言え，これを利用した誤り訂正復号を行う ことで通信路誤りの軽減を図る手法が提案されている．本研究では，この手法 において，各送信情報系列が独立な経路によって伝送されることで得られる経 路ダイバシチの効果を検証する．

• 観測データの相関を利用した誤り訂正復号法におけるフュージョン方式に関する一検討

  • 岡田啓，小林健太郎，山里敬也，間瀬憲一
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, A-21-15, p.227, 金沢
  • 2006年9月
  • センサネットワークでは通常観測データに相関があり, この相関を利用することで特性向上を図る誤り訂正復号方式が提案されている. 本研究では相関を利用した誤り訂正復号法において, グローバルフュージョン方式とローカルフュージョン方式といったフュージョン方式の違いによる復号特性への影響を検討する.

• 教材作成から考える授業改善

  • 山里敬也
  • 平成18年度第1回WebCT講習会，名古屋女子大学, 名古屋
  • 2006年9月
  • 「eラーニングハンドブック」の共著者である著者から、学習効果の高い　　スマートな教材作成方法について解説します．

• OFDM受信機におけるADCの非線形性を利用した干渉影響の低減に関する一検討

  • 澤田学, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 通信ソサイエティ大会, B-17-5, p.515, 金沢
  • 2006年9月
  • これまでに，OFDM受信機におけるADCの入力が最適に制御されなかった場合に生じる特性劣化を軽減する受信機を提案した．提案受信機は，ADCの非線形性と誤り訂正効果を利用し，ADC入力における振幅異常による受信品質劣化を低減できることを特徴とする．本稿では，隠れ端末問題などを原因とした自チャネルの干渉発生時に，この提案受信機を用いた干渉影響の低減効果を明らかにする．

• The Effect of Multipath Hybrid Routing Protocol in Multihop Cellular Networks

  • H. Imai, H. Okada, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communication (PIMRC), Helsinki, Finland
  • 2006年9月
  • This paper examines multihop cellular networks. There are some issues in these networks, such as route loss due to topological change and packet errors due to wireless nodes relay. To overcome these issues, we use a multiple route coding scheme in which packets are transmitted on multiple routes from a user node to multiple base stations. This scheme can achieve a diversity gain by combining packets that are transmitted along multiple routes. Some challenges must be met to establish multiple routes for this scheme. In this paper, we propose a routing protocol for multiple route coding. The key idea of this proposed scheme is using a hybrid routing protocol. This can mitigate an increase in control packets and multiple disjoint routes can be constructed. We evaluate the performance of this proposed scheme.

• 複数送受信アンテナを用いた空間ダイバシチにおける再生中継手法に関する一検討

  • 打田良介, 岡田啓, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 通信ソサイエティ大会, B-5-122, p.482, 金沢
  • 2006年9月
  • フェージング・シャドウイング環境下での無線通信システムの高信頼化手法として既に筆者等は，複数送受信アンテナと複数中継器を用いた空間ダイバシチ手法を提案，評価した．この手法は，送受信機において送信相関や受信相関が存在すると特性が劣化する．本報告では，この相関が特性に与える影響を低減する手法を検討する．

• 車載用レーダネットワークにおける複数障害物の位置推定手法に関する一検討

  • 羽多野裕之，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • 自動車技術会　秋季大会, No. 134-06, pp.21-26, Sept. 2006., 札幌
  • 2006年9月
  • We research automotive radar networks with multiple radars set in the front of car. Especially, we consider data processing using measured ranges provided by the radars in order to estimate multiple target positions with high accuracy. This paper is composed of three steps. Firstly, we derive a method based on MAP estimation. Secondly, we propose a method which reduces the calculation complexity compared with the above MAP method. Finally, we introduce a method which can detect targets without ghost-targets in case the lacks of measured ranges are happened because of miss-detection. We evaluate the methods with computer simulations.

• Channel Estimation for BFDM/OQAM System in Dispersive Time-Varying Channels

  • B. Mongol, T. Yamazato, H. Okada, and M. Katayama
  • International Symposium on Wireless Communication Systems (ISWCS), pp.159-163, Valencia, Spain
  • 2006年9月
  • https://doi.org/10.1109/ISWCS.2006.4362279
  • Pulse-shaping OFDM is well-known that it performs well in a mobile environment comparing with conventional OFDM. However, in highly mobile environment intersymbol and intercarrier interferences (ISI/ICIs) increase and can no longer be neglected. These ISI/ICIs deteriorate the performance of the systems. Practically, proper channel equalization and estimation are needed for further improvement of the systems. In this paper, more general case, namely Biorthogonal Frequency Division System based on Offset QAM (BFDM/OQAM) is considered. We first derive analytical equations for the channel statistics. Further, we propose maximum-likelihood channel estimator and its low-complexity versions. The performance analysis shows that the estimators are robust against Doppler spread of the channels.

• A Mathematical Model of Noise in Narrowband Power-Line Communication Systems

  • M. Katayama, T. Yamazato, H. Okada
  • IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol.24, no.7, pp.1267-1275
  • 2006年7月
  • This manuscript introduces a mathematically tractable and accurate model of narrowband power-line noise based on experimental measurements. In this paper, the noise is expressed as a Gaussian process whose instantaneous variance is a periodic time function. With this assumption and representation, the cyclostationary features of power-line noise can be described in close form. The periodic function that represents the variance is then approximated with a small number of parameters. The noise waveform generated with this model shows good agreement with that of actually measured noise. Noise waveforms generated by different models are also compared to that of the proposed mode.

• LED信号機と車載カメラを用いた光空間通信

  • 山里敬也，増田恭一郎，岡田　啓，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術報告, vol.SIP2006-58, pp. 25-30, 長岡科学技術大学
  • 2006年7月
  • LEDを利用した可視光通信が注目されている．我々はこれまでLED信号機とカメラを用いた光空間通信について検討を行ってきた．カメラを受信機として用いると，LEDーカメラ間の通信路特性は，従来からあるＰＤとは異なるユニークな特性を示す．この報告では，LEDーカメラ間の通信路特性について述べると共に，この通信路特性を活かした変調方式（階層的符号化方式）を紹介する．また，簡単な実装実験による評価も行ったので，あわせて報告する．

• ティップス先生からの７つの提案＜IT活用授業編＞

  • 名古屋大学高等教育研究センター・情報メディア教育センター
  • プリンテック
  • 2006年7月

• IPCPを複数段用いたUWB Impulse Radar 受信機の特性評価

  • 羽多野裕之, 山里敬也, 岡田啓, 片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J89-A, no.6, pp.544-556
  • 2006年6月
  • 本論文では，UWB (Ultra Wideband)インパルスレーダを用いた近距離における車載用障害物検出システムを考える．UWBインパルスレーダは，パルス幅がns以下のパルスを用いる．そのため，受信機では多くのマルチパスが観測される．このマルチパスによる受信機の複雑さを解決する IPCP (inter-period correlation processing) 受信機が提案されている．しかし，IPCP受信機における相関器の積分時間は，送信信号の周期(符号長)に制限され，測距精度に制約を受ける. 本論文では，適用先として車載を考え，安全性を確保するために，IPCP受信機を並列に複数用いて受信機を構成し測距精度を向上させる受信機を提案する. また，複数の障害物を検出する際に，従来のIPCP受信機で生じる閾値の設定の複雑さを軽減した受信機も提案する. これらの受信機について解析的に出力を求め，測距精度の向上を確認する. さらに，得られた平均値と分散値を元に各受信機の出力を特徴づけ，閾値，検出確率，誤警報確率の関係を導く．最後に，シミュレーションにて車載用レーダとして用いた際の特性を評価する．

• 中継器を用いたMIMOシステムにおけるアンテナ間相関が特性に与える影響

  • 打田良介，岡田啓，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol. RCS2006-46, pp. 65-70, 名古屋工業大学
  • 2006年6月
  • 本報告では，フェージングとシャドウイングの存在する工場内環境下における，複数送受信アンテナと複数中継器を用いたMIMO空間ダイバシチ手法について述べる．この手法では，複数の送受信アンテナと複数の中継器を用いて，フェージングとシャドウイングに対するダイバシチ利得を得る．しかし送信機や受信機で複数アンテナを設置する場合に，アンテナ間距離が十分に確保できないと，送信機や受信機においてアンテナ間相関を生じ，ダイバシチブランチ間の独立性が損なわれる．本報告では，それらが特性に与える影響を評価し，特性劣化量の近似式を解析的に与える．

• 動的なチャネル割り当てを行ったトークンの周期的伝送による双方向車車間通信方式

  • 正村充, 岡田啓, 牧戸知史, 山里敬也, 片山正昭
  • 第4回アドホックネットワーク・ワークショップ, pp.4-21 - 4-24, 大阪
  • 2006年6月
  • 本研究では, 安全性の向上を目的とした情報伝送を行う無線マルチホップ通信型車車間通信方式を提案する. 提案方式では,線状のネットワークに対してトークンを一定間隔を設けて一方向に伝送させることで，各車両間の送信タイミングの同期をとっている．このトークンには送受信に関するフレーム情報が記されており，送信車両はこれに基づいて送信を行う．さらに，トークンの伝送間隔を送信車両と両方向に隣接する受信車両において，他車両からの干渉が生じないようなものにすることで，パケット衝突が生じない双方向への伝送を可能にしている．双方向への伝送を行う場合，伝送方向に依らず伝送遅延時間を同一にし，さらに，その伝送遅延時間を低減するため，複数チャネルを用いる．同一チャネルを再利用し，トークン毎にチャネルを動的に割り当てることで，ネットワーク構成の変化にも柔軟に対応することが可能である．

• 送信情報系列間の相関を利用した繰り返し通信路誤り訂正復号法 - センサノード数が二つ以上の場合への拡張 -

  • 小林健太郎，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.SN2006-32, pp.91-97, 東京
  • 2006年5月
  • センサネットワークでは，多くのセンサノードが密集して配置されることが多く，観測により各センサノードで得られるデータの間には相関がある．このような観測データがフュージョンセンターで収集される．ここで，センサノードから送信する観測データは誤り訂正符号化されて送信される．本稿では，観測データ間の相関を利用した通信路誤り訂正復号法を考えていく．観測データ間の相関を利用した符号化・復号化に関する研究は，主に相関を持った二つの情報源についての議論であり，二つ以上の情報源に対する取り組みはまだほとんどなされていない．そこで，本稿では，送信情報ビット系列間の相関を利用した繰り返し誤り訂正復号について，二つ以上のセンサノードを用いた場合へと拡張する．センサノード数が二つ以上の場合へと拡張する上での問題点は，他の系列より得られる相関情報の利用方法である．特に，ビット誤り率が最小となるように重みづけして利用することが必要とされる．本稿では，誤り訂正符号化を行わない場合におけるビット誤り率の解析式より，ビット誤り率を最小とする重みを求め，ターボ符号の場合へと適用する．

• Throughput Evaluation of ARQ Scheme for Multi-route Coding in Wireless Multi-hop Networks

  • H. Okada, T. Wada, K. Ohuchi, M. Saito, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE Vehicular Technology Conference (VTC-Spring), pp.668-672 , Melbourne, Australia
  • 2006年5月
  • https://doi.org/10.1109/VETECS.2006.1682908
  • For reduction in bit errors on wireless channels, we proposed the multi-route coding scheme on multiple routes for wireless multi-hop networks. In this paper, we introduce ARQ to the multi-route coding. In the multi-route coding, the destination node combines and decodes sub packets which are encoded and divided by the source node. The intermediate node relays a sub packet, that is, only a part of a packet. Therefore, the intermediate node cannot detect packet errors, and only the destination node can do after combining and decoding sub packets. We propose the ARQ scheme between the source node and the destination node. We analyze the proposed ARQ scheme and evaluate the throughput performance.

• Multi-route Coding in Wireless Multi-hop Networks

  • H. Okada, N. Nakagawa, T. Wada, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEICE Transactions on Communications, vol.E89-B, no.5, pp.1620-1626
  • 2006年5月
  • Wireless multi-hop networks have drawn much attention for the future generation mobile communication systems. These networks can establish multiple routes from a source node to a destination node because of flexible construction of network topology. The transmission by multiple routes has enough capability to achieve reliable communication because we can expect to obtain diversity gain by multiple routes. In this paper, we propose the multi-route coding scheme. At first, we discuss a channel model in multi-hop networks employing regenerative relay, which we named the virtual channel model. By using the virtual channel model, a packet is encoded on multiple routes as follows; a bit sequence of a packet is encoded and divided into subpackets, and each subpacket is transmitted on each route. We evaluate its packet error rate performance, and clarify effectiveness of the proposed scheme. In general, we should face degradation of a route condition such as the case when a subpacket does not reach a destination node. Hence, we have to consider the influence of subpacket loss. We also investigate it, and show tolerance of the proposed scheme over that.

• 符号化FSK分散ノード間協力通信による伝送距離延長

  • 仲尾亘司，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.SN2006-28, pp.67-72, 東京
  • 2006年5月
  • センサネットワークでは多数のセンサノードが分散して配置されている. 各ノードで観測されたデータはフュージョンセンターで収集される. このとき, フュージョンセンターにデータを伝送する方法は大きく分けて, 直接伝送とマルチホップ伝送がある. 本稿では, そのどちらでも伝送が困難である場合( 例えば上空のヘリコプターでデータ収集を行う場合) を考える. ここで, 複数のノードが協力して伝送を行うことによって伝送距離の延長を行う. すなわち, １個のセンサノードでは届かない距離でも, 複数のノードが協力して伝送することによりデータ伝送を可能にする.この協力通信に関する研究は, 厳しい同期条件を必要とするものや, 同一チャネルでないもの, 多数のノードへの適用が困難であるものについての議論がほとんどである. 本稿では, 同一チャネルでこのような厳しい同期条件を緩和し, 多数のノードにも適用可能な方式を提案する. 具体的には, この分散ノード間協力通信を, シンボルごとにノード固有のランダム位相を乗算することにより誤り訂正符号化のみで実現する.

• 車載用レーダネットワークにおけるMAP推定法を用いた複数障害物の位置推定手法およびその簡単化に関する一考察

  • 羽多野裕之，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.ITS2006-3, pp.11-16, 横須賀
  • 2006年5月
  • 本稿では車載用レーダネットワークについて考える. レーダネットワークでは, 多数の測距用レーダを用いてネットワークを築き, それぞれのレーダで得られた測距値を用いて, 車両前方に存在する複数障害物の位置を推定する. 位置の推定はMAP (maximum a posteriori probability) 推定法が最適であると考えられる. 本稿では, このMAP推定法を用いた位置推定手法を解析的に導く. しかし, 障害物の数が増加すると計算が複雑となる. そこで本稿では,　この複雑さを抑えるために, より簡単な手法を検討する. これらの手法に対して, コンピュータシミュレーションを行い, 評価検討を行う.

• OFDM受信機におけるADCの非線形性の影響の軽減手法に関する検討

  • 澤田学，岡田啓，山里敬也，片山正昭
  • デンソーテクニカルレビュー, vol.11, no.1, pp.115-120,
  • 2006年5月
  • 直交周波数分割多重（OFDM）は，周波数利用効率や耐周波数選択性フェージング特性に優れた方式であり，高速無線LANシステムや地上波ディジタル放送に採用されている．本論文では，OFDM受信機において生じるアナログ－ディジタル変換器（ADC）の非線形性によるビット誤り率（BER）特性の劣化に対し，簡易な構成でこの影響を軽減できる受信機を考案し，その有効性を示した．

• 工場内産業機器の無線制御のための高信頼無線通信技術

  • 打田良介，岡田啓，山里敬也，片山正昭
  • Wireless Technology Park 2006 アカデミアプログラム, 横浜
  • 2006年4月
  • 工場内の産業機器の制御において，無線通信システムを用いて制御信号を伝送することは，生産システムの効率化や柔軟性の向上に有効である．無線通信システムを用いて制御信号の伝送を行う場合，安全性の面から，無線通信システムに対して高い信頼性が要求される．本研究では，工場などのフェージング・シャドウイング環境において信頼性の高い無線制御を実現するための無線通信システムの検討を行う．フェージングとシャドウイングの影響を低減するためには，空間ダイバシチを適用することが有効であることが知られているが，本稿では，その空間ダイバシチの実現方法として，ブランチの設置が容易な中継器を用いたマクロ・マイクロダイバシチ手法を提案する．提案手法は送受信機間を一つのMIMO チャネルとみなし，受信機においては，個々の中継器によって再送信された信号を区別しない．この構成は，処理の増加や帯域効率の劣化なしに中継器数を増やし，ダイバシチ効果を得ることを可能にする．数値例においては，平均フレーム誤り率，フレーム誤り率のoutage 確率などを評価し，信頼性が向上することを示す．

• 自動車用近接レーダネットワーク技術

  • 羽多野裕之，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • Wireless Technology Park 2006 アカデミアプログラム, pp.34-35, 横浜
  • 2006年4月
  • 本研究では，近距離(～10m)に存在する障害物を検出するための自動車用レーダシステムを検討している．遠距離用レーダと比べ，近距離用レーダでは，広い視野角が必要とされる．そこで，複数の測距用レーダを車両前方に配置し，ネットワークを築くことが考えられている．また，近距離用障害物検出システムは，高い精度で位置推定を行うことが要求される．そこで，本稿では，レーダネットワークを用いて，障害物の位置推定精度を向上させることを考える．複数のレーダで得られた測距値をもとに正確な位置推定を行うために，MMSE(Minimum Mean Square Error)を用いてパラメータを推定する. 本稿では，MMSEで推定するパラメータ, 最小にする目的関数が異なる３手法を検討している. これらの手法に対して, 各手法の位置推定特性, また, レーダの数を変化させることによる効果を，コンピュータシミュレーションを用いて求めた．車載環境下を想定したシミュレーション結果より，推定を行うパラメータ，最小にする目的関数によって，位置推定特性に特徴があることを明らかにする．

• センサネットワークにおける送信情報系列間の相関を利用したたたみ込み符号・統合復号化

  • 小林健太郎，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, A-21-19, p.367, 東京
  • 2006年3月
  • センサネットワークでは，一つの観測対象に対して複数のセンサノードからの情報をフュージョンセンターで統合処理することで，精度の高い観測が実現できる．このような場合，個々のセンサノードで得られる観測データは互いに相関を持つことになる．本稿では，この観測データ間の相関を利用して，フュージョンセンターにおいて通信路誤りの抑制を実現することを目的とし，特に，送信情報系列間の相関を利用した誤り訂正復号（統合復号化）に着目している．本稿では，符号・復号化器の複雑さを抑えるために，ターボ符号・統合復号化器の代わりに，その構成要素の一部であるたたみ込み符号・統合復号化器を用いた場合のBER特性の改善効果について検討を行う．

• OFDM受信機におけるADCの非線形性の影響の軽減手法

  • 澤田学, 岡田啓, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-17-4, p.583, 東京
  • 2006年3月
  • 本稿では，OFDM受信機におけるADC の入力が最適に制御されなかった場合に生じる特性劣化を軽減する受信機を提案する．さらにこの提案型受信機を用いて16QAM/OFDM信号を受信する際のビット誤り率(BER)特性を評価し，提案型受信機の有効性を示した．

• Correlations of noise waveforms at different outlets in a power-line network

  • A. Kawaguchi, H. Okada, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE International Symposium on Power Line Communications and Its Applications (ISPLC), pp.92-97, Orlando, Florida, USA
  • 2006年3月
  • This manuscript discusses the relationships of noise waveforms measured at different outlets in a three-wire single-phase (one neutral and two live conductors) power-line network. As a result of experimental measurements, it is confirmed that instantaneous noise voltages at two different outlets have high correlations if the outlets are connected to the same live conductor in a distribution board, while the outlets for the different live conductors provide noise waveforms with low correlations. It is also shown that the instantaneous noise powers and cyclic averaged noise powers as time functions have large correlations even at a pair of outlets connected to the different live conductors. The correlation coefficients for instantaneous voltages and powers are also calculated as the frequency functions.

• 複数信号を一括受信する広帯域ソフトウェア無線受信機における信号分離手法に関する一検討

  • 北藪 透, 岡田 啓, 山里 敬也, 片山 正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-17-6, p.585, 東京
  • 2006年3月
  • 複数システムの信号を一括受信する広帯域ソフトウェア無線受信機を考える. この受信機では複数システムの信号を一括してA/D(アナログ・ディジタル)変換し, その後ディジタル信号処理でシステムごとに信号の分離を行う. このときシステムごとに信号強度は大きく異なる. 信号強度の強い信号が存在する場合, 隣接する信号の信号分離性能に影響を与える. 信号分離に用いる計算量を増加させることで信号分離性能を上げることができるが, 計算量の増加が大きな問題となってしまう. 本研究では計算量を増加させることなく信号分離性能を上げる手法について検討する.

• 無線マルチホップネットワーク複数経路符号化におけるパケット合成・ARQ方式の特性評価

  • 岡田啓, 齋藤将人, 和田忠浩, 大内浩司, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.RCS2005-207, pp.175-180, YRP
  • 2006年3月
  • 著者らは無線マルチホップネットワークにおいて，パケットの情報系列を符号化し，送信元ードから宛先ノードまで独立した複数経路に対してサブパケットとして分割して伝送する，複数経路符号化手法を提案している．本研究ではこの複数経路符号化手法にパケット合成・ARQを適用する．本手法ではパケットの伝送成否の判定は宛先ノードでしか行うことができないため，送信元宛先ノード間でARを行うことになる．また，各経路を伝送されるのに要する時間が確率的に変動するため，宛先ノードでサブパケットが受信される時刻にばらつきが生じる．そこで，サブパケット単位での伝送成否の判定，および再送要求の返信を行う．

• 並列光空間通信における階層的符号化方式の実験

  • 増田恭一郎, 山里敬也, 岡田啓, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.WBS2005-91, pp.75-79, 名古屋
  • 2006年3月
  • 送信機には平面上に配置した複数のLED，受信機にはカメラを用いた並列光空間伝送の研究が行われている．我々は，この並列光空間伝送方式をITSにおける路間通信に適用することを検討している．この方式では受信機がカメラであるため，送受信機間の距離が離れることで解像度不足などにより画像内のLEDの間に干渉が生じる．我々は，この干渉を2次元画像における高周波成分の減衰ととらえ2次元周波数上にデータを配置することで低周波成分のデータの信頼性をより高める階層的符号化方式を提案してきた．本稿では提案システムを試作し，その性能評価を行い、提案符号化方式の有効性を示す．

• 複数送受信アンテナと複数中継器を用いた空間ダイバシチ手法における送受信相関が特性に与える影響に関する一検討

  • 打田良介, 岡田啓, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-5-161, p.514, 東京
  • 2006年3月
  • フェージング・シャドウイング環境下での無線通信システムの高信頼化手法として既に筆者等は，複数送受信アンテナと複数中継器を用いた空間ダイバシチ手法を提案，評価した．しかし，送受信機において送信相関や受信相関がある場合を考慮していない．そこで本報告では，送受信相関がビット誤り率特性に与える影響を検討した．その結果，送信相関及び受信相関により平均ビット誤り率特性が劣化し，その劣化量は送信相関行列及び受信相関行列の行列式の値によって近似できることがわかった．

• Robust BFDM/OQAM Receiver for Time-Frequency Dispersive Channels

  • B. Mongol, T. Yamazato, H. Okada, and M. Katayama
  • Technical Report of IEICE, vol.WBS2005-112, pp.19-24, Nagoya, Japan
  • 2006年3月
  • Biorthogonal Frequency Division Multiplexing based on Offset QAM (BFDM/OQAM) system is one of the pulse-shaping versions of Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) systems. It allows optimal Gaussian transmitting pulse at critical sampling i.e., maximum spectral efficiency. In this paper we propose a robust receiver for BFDM/OQAM systems in highly mobile environment. The idea behind our approach is to employ Multi-Input Multi-Output zero-forcing (MIMO-ZF) transversal filter to equalize the channel. The equalizer requires knowledge of the channel status. The channel is estimated by using Maximum-Likelihood method. We evaluate the error rate performance of the proposed system in the time-frequency dispersive channels.

• 無線マルチホップネットワークにおける複数経路符号化手法の実装

  • 馬越元晶，岡田啓，鈴木健一，山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 総合大会, B-21-9, p.569, 東京
  • 2006年3月
  • 無線マルチホップネットワークにおいて符号化したパケットを，送信元ノードからあて先ノードまで独立した複数の経路にサブパケットに分割して伝送する，複数経路符号化手法が提案されている．提案手法では，送信元ノードから宛先ノードまで，N本の独立な経路が構築されている．送信元ノードでは，パケットを畳み込み符号化し，分割器によってN個のサブパケットに分け，これらを各経路に対して送信する．中継ノードでは受信信号を一旦硬判定する再送中継を行う．宛先ノードでは，N個のサブパケットすべてを受信したら，硬判定ビタビ復号を行う．そして復号結果を再度符号化し，分割器によってN個のサブパケットに分ける．このN個のサブパケットと各経路から受信したサブパケットをそれぞれ比較し，異なるビット数を数え，これをサブパケット長で割ることで各経路のビット誤り率の推定値とする．この推定した各経路のビット誤り率をもとにサブパケットに重み付けをして2回目の復号をする．これによりダイバーシチ効果が得られ，パケット誤り率特性が向上することがシミュレーションにより確認されている．本研究では，提案手法をFPGAボードに実装する．

• 衛星回線でのOFDM伝送における非線形増幅歪みを軽減する反復歪み補償法の提案

  • 山岡智也，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.SAT2005-56, pp.37-42, 金沢
  • 2006年2月

• 簡易型衛星中継器における制御信号の誤り制御について

  • 斎木俊輔，桑村秀嗣，小川明，山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.SAT2005-54, pp.29-32, 金沢
  • 2006年2月
  • 本論文は，広帯域衛星アクセス通信を目指した簡易型衛星再生中継器における，ルーティング用制御信号の誤り制御に関するものである．衛星内ルーティングのための情報は，パケットの先頭にあるプリアンブル部分に置かれて差動BPSKで送られ，遅延検波で復調される．本論文では，このような簡易再生中継器のルーティング用制御信号の誤り制御として簡易な2次元パリティ符号を採用する．これを軟判定繰り返し復号し，その際，誤り訂正と誤り検出を併用する．そして，この場合の特性について，計算機シミュレーションによって算出した結果を論ずる．

• OFDM信号に対する簡易型衛星中継器における非直線増幅の影響について

  • 桑村秀嗣，小川明，山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.SAT2005-55, pp.33-36, 金沢
  • 2006年2月
  • 本論文は，広帯域衛星アクセス通信を目指した衛星中継器の実験モデルの特性評価に関するものである．高速で柔軟なインタネットアクセス衛星通信システムを実現するために，簡易な構成の衛星再生中継器の実験モデルを試作した．この中継器では，受信入力がA/D変換され，蓄積されるが，データ部分の同期復調や誤り制御などの複雑な処理は行われず，地球局に任される．信号はパケット状で送られ，その情報データ部分はOFDMで多値QAM変調される．衛星内ルーティングのための情報は，パケットの先頭にあるプリアンブル部分に置かれて差動BPSKで送られ，遅延検波で復調される．本論文では，このような簡易再生中継器についてビット誤り率特性を測定した結果を示す．

• 衛星側での処理を簡略化した簡易再生中継伝送へのＯＦＤＭ方式の適用

  • 山里敬也，桑村秀嗣，小川明
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.SAT2005-53, pp.23-28, 金沢
  • 2006年2月
  • 筆者らは衛星側での誤り訂正復号／再符号化等の処理を省いた簡易再生中継伝送についての検討を行っている．これまで，符号化多値ＱＡＭ方式をＦＰＧＡへ実装し，その有効性を確認してきた．簡易再生中継方式では，ヘッダ部分が共通であれば，原理的にどのような信号フォーマットの信号でも伝送が可能である． 本研究では，さらなる高速化を目的に周波数利用効率に優れたＯＦＤＭ方式を簡易再生中継方式へ適応する．これをＦＰＧＡへ実装したので，その誤り率特性等について報告する．

• センサネットワークにおける送信情報系列の相関を利用した誤り訂正復号法に関する一考察

  • 小林健太郎，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.SN2006-10, pp.59-64, 東京
  • 2006年1月
  • センサネットワークでは，多くのセンサノードが密集して配置されることが多く，観測により各センサノードで得られるデータの間には相関がある．このような観測データがフュージョンセンターで収集される．ここで，センサノードから送信する観測データは誤り訂正符号化されて送信される．本稿では，送信情報系列間の相関を利用した誤り訂正復号（統合復号化）について考える．特に，相関を利用した統合復号化を用いることによるBER特性の改善効果について着目している．本稿では，ターボ符号を用いた場合とたたみ込み符号を用いた場合で評価を行う．どちらの場合においても，相関を利用することによりBER特性の改善，すなわち誤りの影響を低減できることを示す．また，SNRの観点では，相関を利用することによる改善効果は，ターボ符号を用いた場合とたたみ込み符号を用いた場合とで大きくは変わらないことを示す．

• マルチホップセルラネットワークにおける複数経路符号化のための経路構築法

  • 今井均，岡田啓，山里敬也，片山正昭
  • 第３回アドホックネットワーク・ワークショップ, pp.7-5 - 7-8, 広島
  • 2006年1月
  • セルラシステムに無線マルチホップ通信を利用したマルチホップセルラネットワークでは，ネットワークトポロジの変化による経路の消失や複数中継によるパケット誤りなどの問題がある．そこで，複数の経路で複数の基地局にパケットの送信を行うことで誤りを軽減することができる複数経路符号化を適用することを考える．本研究では，複数経路符号化のための経路構築法を提案する．本手法では，proactive型とreactive型を組み合わせたhybrid型のルーチングプロトコルであり，制御パケットの量を抑制しつつ，複数の独立な経路を構築可能である提案手法を従来のプロトコルと比較して特性を評価する．

• Ultra-Wideband Chaotic Radar and Clutter Reduction Methods

  • N. Dake, Y. Uwate, Y. Nishio, T. Yamazato
  • Journal of Signal Processing, vol.9, no.6, pp.473-478
  • 2005年12月
  • Chaos could generate nonperiodic sequences with infinite lengths theoretically. In this paper, we propose a UWB (ultra-wideband) chaotic radar, whose transmitted signal is generated by a chaotic map. Since it is important to remove various noises called clutter in a radar, we focus mainly on the removal of clutter by applying three clutter reduction methods. We derive the probability density function of power, the distances between the transmitted signals and the recovered signals, and the detection probability, using computer simulations, and the performance of the proposed radar is evaluated.

• レーダネットワークにおけるMMSEを用いた障害物の位置推定

  • 羽多野裕之, 山里敬也, 岡田啓, 片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J88-A, no.12, pp.1456-1459
  • 2005年12月
  • 複数のレーダとMMSEを用いて，車輌前方近距離に存在する障害物の位置を推定する．MMSEを用いる際に設定するパラメータは，推定精度を大きく左右する．本稿では，パラメータ設定の異なる3手法を位置推定精度の点から車載環境下で比較する．

• センサネットワークにおける観測データの相関を用いた伝送品質の改善

  • 小林健太郎，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J88-A no.12 pp.1442-1451
  • 2005年12月
  • センサネットワークでは，多くのセンサノードが密集して配置されることが多く，観測により各センサノードで得られるデータの間には相関がある．このような観測データがフュージョンセンターで収集されることになる．本論文では，フュージョンセンターでの観測精度についてKullback-Leibler（KL）情報量の観点から検討を行う．特に，KL情報量すなわち観測精度を劣化させる要因として，各センサノードから無線通信路を経て伝送される際に生じる伝送路誤りを取り上げ，その影響と低減手法について検討していく．本論文では，観測データ間の相関がすべて等しい場合，および，相関が一様ランダムとなる場合における，伝送路誤りがあるときのフュージョンセンターで得られるKL情報量について検討を行う．フュージョンセンターにおいて，誤ったデータの推定に観測データの相関を利用することでKL情報量の劣化を低減できることを示す．また，相関を利用する上でのフュージョンセンターにおける観測データ間の相関の推定と，相関を利用した誤りデータの推定についての一例を示す．

• 「名大の授業」公開の取り組み

  • 江川 智昭, 山里 敬也
  • 2005年 情報処理教育研究集会講演論文集, 九州大学
  • 2005年11月
  • 名古屋大学では、日本オープンコースウェア連絡会(2005年9月現在:東大、京大、阪大、東工大、慶大、早大)の設立と関連し、インターネット上への教材の無償公開実験を行うべく準備を進めている。 本学の授業内容をインターネット上で公開することで、本学の教育の一端を広く社会へ情報発信できる。また、学生の自学自習教材としての活用だけでなく、教員と学生、教員と学外利用者、そして教員同士の交流・インタラクションが期待できる。 本学では副総長を委員長とし10 名の教員で構成される「名古屋大学オープンコースウェア委員会」を立ち上げ、これに当たっている。

• [招待講演] センサネットワークを支える情報理論

  • 山里敬也
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.IT2005-62, pp.17-26, 沖縄
  • 2005年11月
  • センサネットワークは，多くのセンサデバイスを情報通信ネットワークで結ぶことでセンシングの高度化を図る目的を持つが，単にセンシングの高度化をもたらすばかりでなく，今後の情報通信分野に新しい概念を与え，基盤技術ともなる可能性を秘めている．それと同時に，環境測定，セキュリティ，知的空間の構築，大災害時の救助活動，娯楽など多様な応用分野が予想される．センサネットワークが従来のネットワークと異なる点は，その構成要素である情報源，センサ出力，ネットワークなどが不安定性，不確実性，厳しい拘束条件等を有していることであり，その前提のもとでシステムの最適化を図るべく研究課題に取り組む必要がある．本稿では，センサネットワークを情報理論の側面から考え，理論的枠組み，取り組むべき課題などについて述べていく．

• 学生参加度を高めるウェブ活用授業の実践手法　－WebCT利用教員を対象とした適用可能性調査－

  • 山里敬也，中井俊樹，中島英博，岡田啓，小村道昭
  • 第３回WebCT研究会, pp.73-77, 福井
  • 2005年11月
  • ウェブを活用授業においても学生をいかに巻き込み参加させるかが、学習成果の向上に重要であるといくつかの研究で指摘されている。本報告では、日本の大学においてウェブ活用授業を実践する教員を対象に、学生を授業に巻き込み参加させるウェブ活用授業の教授法を提示し、その適用可能性を尋ねた結果について紹介する。

• OFDM受信機におけるADCの非線形性の影響の軽減手法に関する検討

  • 澤田学，岡田啓，山里敬也，片山正昭
  • 情報理論とその応用シンポジウム, vol.1, pp.143-146, 沖縄
  • 2005年11月
  • OFDM 受信機におけるADC の入力が最適に制御されなかった場合に生じる特性劣化を軽減する受信機を提案する．さらに，AGC の制御ミスが原因でADC の入力が最適に制御されなかった場合のビット誤り率(BER) 特性を評価し，提案受信機の有効性を明らかにする．

• 無線マルチホップネットワークにおける複数経路パケット合成法のための経路選択基準

  • 平山泰弘，岡田啓，山里敬也，片山正昭
  • 情報理論とその応用シンポジウム, vol.1, pp.151-154, 沖縄
  • 2005年11月

• M元コヒーレント状態信号における信号の状態を考慮した信号配置による通信路符号化

  • 大嶽貴寛，岡田啓，山里敬也，山崎浩一，片山正昭
  • 情報理論とその応用シンポジウム, vol.1, pp.203-206, 沖縄
  • 2005年11月

• Characterization of a simplified regenerative repeater for broadband satellite communications

  • H. Kuwamura, A. Ogawa, T. Yamazato
  • Technical Report of IEICE, vol.SAT2005-22, pp.33-35
  • 2005年10月

• Successive Interference Cancellation for Hierarchical Parallel Optical Wireless Communication Systems

  • H. Okada, K. Masuda, T. Yamazato, M. Katayama
  • Asia-Pacific Conference on Communications (APCC), pp.788-792, Perth, Australia
  • 2005年10月
  • A parallel optical wireless communication system using two-dimensional LED array (2D LED array) and two-dimensional image sensor (2D image sensor) was proposed for the visible light communication systems. In this system, each LED of the 2D LED array is individually modulated, and the 2D image sensor recognizes each LED modulated data. However, the received data pattern will be degraded due to reduction of pixel size and/or defocussing of the LED data pattern. This phenomenon corresponds to the degradation of high spatial frequency components of the received data pattern. To overcome, we employ a hierarchical transmission scheme at a transmitter and a successive interference cancellation at a receiver. By allocating high priority data to low frequency components and low priority data to high frequency components, the reception of high priority data can be guaranteed. We also attempt to apply interference cancellation to overcome the degradation of high spatial frequency components of the received data pattern. By evaluating the bit error rate, we clarify the effect of the proposed system.

• Outage Probability of a Macro and Micro MIMO Diversity Scheme in an Indoor Fading and Shadowing Environment

  • R. Uchida, H. Okada, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEICE Transactions on Fundamentals, vol.E88-A, no.10, pp.2945-2951
  • 2005年10月
  • In this manuscript, a layered macro / micro diversity scheme is introduced at the receiver side of a MIMO STBC wireless control system under fading and shadowing environment. The combination of the outputs of micro diversity is based on soft-decision values, while the macro diversity branches are combined based on hard decision values. As a measure of the reliability of the system, the outage probability of frame-error rate is employed. The performance of the proposed system is analytically and numerically evaluated and the impact of the macro diversity in the outage probability is clarified.

• A Note on the Simple Regenerative Repeating Process for Communication Satellite

  • T. Yamazato, A. Ogawa
  • Technical Report of IEICE, vol.SAT2005-21, pp.27-32, Nagoya, Japan
  • 2005年10月
  • We have been working on a relay process of communication satellite. We omit the regenerative process at the satellite. Only routing and other necessary operation are performed at satellite. Simple configuration and signal processing may promise robust and long-lasting operations in space. We call it simple regenerating repeater. However, an issue is how to realize the reliable transmission even if we omit the error correcting and detecting process at the satellite. To overcome this issue, we propose to place the error detection code prior to QAM mapping. Using the status of error detector, it is possible to give accuracy to the received signal so we can improve the performance by soft decoding. The FPGA experimental boards of the system are also introduced

• 無線マルチホップネットワークにおける複数経路符号化手法のARQ方式に関する検討

  • 岡田啓, 齋藤将人, 和田忠浩, 大内浩司, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 通信ソサイエティ大会, B-5-149, p.549, 札幌
  • 2005年9月
  • 著者らは無線マルチホップネットワークにおいて，パケットの情報系列を符号化し，送信元ノードから宛先ノードまで独立した複数経路に対してサブパケットとして分割して伝送する，複数経路符号化手法を提案している．本研究ではこの複数経路符号化手法にARQを適用する．本手法ではパケットの伝送成否の判定は宛先ノードでしか行うことができないため，送信元宛先ノード間でARQを行うことになる．また，各経路を伝送されるのに要する時間が確率的に変動するため，宛先ノードでサブパケットが受信される時刻にばらつきが生じる．そこで，サブパケット単位での伝送成否の判定，および再送要求の返信を行う．

• センサネットワークにおける複数経路パケット合成法の性能解析

  • 仲尾亘司，平山泰弘，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ大会, A-21-5, p.274, 札幌
  • 2005年9月
  • センサネットワークでは，伝送はマルチホップにより行われ，中継ノードでの誤りの検出，訂正や再送などが行われる．しかし，これは遅延の要因となっている．誤り率特性とともに遅延特性も重要とされているため，この両者を改善するものとして，複数経路パケット合成法が提案されている．本稿では，複数経路パケット合成法を用いた場合の時間に対する誤り率の変化を，送信元ノードとフュージョンセンターの位置関係の違いでどのように変化するかを検討した．

• 階層的符号化並列光空間伝送方式における送信機LEDの輝度のばらつきの影響に関する一検討

  • 増田恭一郎, 山里敬也, 岡田啓, 片山正昭
  • 電子情報通信学会 通信ソサイエティ大会, B-8-17, p.209, 札幌
  • 2005年9月
  • 送信機に平面上に配置した複数のLED,受信機にはカメラを用いた並列光空間伝送の研究が行わ れている.この方式を現実に応用する場合,可視光を利用するため高いSNRが得られるという利点は あるが,設置角度ずれや個体差などによるLEDの最大輝度のばらつきが問題となる.この方式では各 LEDが個別に変調されているため,受信側で輝度のばらつきの補正を行わないまま復調操作を行う と,ばらつきの大きさによっては通信品質が著しく劣化する恐れがある.特に,提案する階層的符号 化方式では,LEDの階調数を増やすことでデータの階層数を増加させているためその影響が大きく なると考えられる.本稿ではその影響を調べ,輝度のばらつきの大きさとそのとき利用可能な階調数 の関係を示す.

• 無線制御の制御品質に伝送誤り率と伝送レートが与える影響に関する一検討

  • 打田良介，岡田啓，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会 通信ソサイエティ大会, B-5-156, p.556, 札幌
  • 2005年9月
  • 本稿では，産業機器の制御信号をディジタル無線伝送する場合に，制御情報の伝送誤りと伝送頻度が制御出力に与える影響について考える．1次のフィードバック制御系に対して無線通信路を介して制御信号を与え，様々な伝送路誤り率や伝送レートにおいて，得られる制御系出力値と理想値との誤差を調べた．その結果，ある一定の制御品質を実現するためには，伝送路誤り率特性と伝送レート特性のそれぞれに，互いにほぼ独立した下限が存在することが分かった．

• On the Second-order Statistics of the Channel Parameters for BFDM/OQAM Systems

  • B. Mongol, T. Yamazato, H. Okada, M. Katayama
  • International Symposium on Wireless Communication Systems (ISWCS), WS4-6, Siena, Italy
  • 2005年9月
  • Recently, there has been increased interest in using multicarrier systems in rapidly time-varying multipath environment.　Biorthogonal Frequency Division Multiplexing based on　Offset QAM (BFDM/OQAM) is an attractive modulation method　since it allows time-frequency well-localized pulses even at critical　sampling (i.e. maximum spectral ef ciency). BFDM/OQAM　system is naturally strong against intersymbol and intercarrier　interference (ISI/ICI). However, for further improvement of the　system a study on the channel statistics is needed. In this paper we　analytically examine the channel parameters for BFDM/OQAM　and derive their second-order statistics.

• A Simple Regenerative Repeating Process for Broadband Communication Satellite

  • T. Yamazato, A. Ogawa
  • AIAA International Communications Satellite Systems Conference (ICSSC), MOD-1-1, Rome, Italy
  • 2005年9月
  • In this paper, we focus on relay process of broadband communication satellite. We omit the demodulation, error decoding and re-encoding process at the satellite. Just store the received signal as it is and then forward it to the destination in which the information is extracted from the header. We discuss the issue of analog-to-digital converter for this relay process. For given quantization level, reduction of signal accuracy can improve the transmission rate as we can adopt higher order of QAM. However, the degradation occurred due to the reduction of available quantized bit for accuracy. To overcome this issue, we propose to place the error detection code prior to QAM mapping. Using the status of error detector, it is possible to give an accuracy to the received signal so we can improve the performance by soft decoding.

• A New Coded QAM Modulation Scheme for Broadband Satellite Communication

  • T. Yamazato, T. Yamaoka, H. Okada, M. Katayama, A. Ogawa
  • AIAA International Communications Satellite Systems Conference (ICSSC), MOD-3-3, Rome, Italy
  • 2005年9月
  • In this paper, we propose a new multi-rate coded QAM for broadband satellite communication system. The overall coding rate is (m?2)/2 and Turbo code is adopted. The mapping is similar to bit-interleaved coded modulation (BICM) systems; unlike BICM mapping, we only assign four of Turbo coded bits. This brings a set-partitioning. We also consider the effect of quantization bits. Actually we try to realize high-order QAM by using the available quantization bits, which reduces the signal accuracy so the performance may degrade. As results, our proposed scheme achieve good performance even when the available quantization bits are less.

• A MIMO System with Relay Terminals for Reliable Wireless Control

  • R. Uchida, H. Okada, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communication (PIMRC), pp.1626-1630, Berlin, Germany
  • 2005年9月
  • In this manuscript, wireless communication system for reliable wireless control of industrial machines in indoor environment is considered. In indoor environment, transmitted signal fluctuates due to fading and shadowing. To combat the fading and shadowing, macro / micro spatial diversity can be used as an effective countermeasure. In this manuscript, macro / micro diversity is achieved by multiple wireless relay terminals, which is convenient in setting and moving the macro diversity branches. In the proposed scheme, channel between the transmitter and the receiver through relay terminals is considered as a MIMO channel and separation of the signals re-transmitted from the relay terminals is not required. This feature makes it possible to have higher order diversity without the cost of bandwidth inefficiency. In numerical examples, the performance of the proposed scheme is evaluated by average frame-error rate and outage probability of frame-error rate. With two relay terminals, the diversity gain of the proposed scheme is about 5-6 dB, which is 1 dB higher than that of conventional macroscopic diversity.

• Influence of the Nonlinearity of the ADC in an OFDM Receiver

  • M. Sawada, H. Okada, T. Yamazato, and M. Katayama
  • 10th International OFDM-Workshop 2005, pp.220-224, Hamburug, Germany
  • 2005年8月
  • This paper discusses the influence of the nonlinearity of an analog-to-digital converter (ADC) in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) receiver. We evaluate a signal constellation and a bit error rate (BER) performance with the consideration of quantization errors and clippings. As a result, the trade off between the quantization error and the clipping and the optimum range for an ADC input amplitude are shown. In addition, it is shown that the peak to average power ratio (PAPR) of the signal is not a good measure of the BER performance, since the peaks occur only with very low probabilities.

• レーダネットワークにおける最小平均二乗誤差推定による障害物の位置推定

  • 羽多野裕之, 山里敬也, 岡田啓, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.ITS2005-15, pp.45-49, 名古屋, 日本
  • 2005年7月
  • 本稿では多数の測距用レーダを用いてネットワークを築くことで, 障害物の位置推定で得られる位置推定精度を向上させることを考える．複数のレーダで得られた測距値をもとに正確な位置推定を行うために，MMSEを用いたパラメータ推定を行う. このMMSEを用いて推定するパラメータ, 最小にする目的関数として３手法を検討する. これらの手法に対して, 各手法の位置推定特性, また, レーダを複数にするこ とによる有効性を比較, 評価するためにコンピュータシミュレーションを行った.

• [技術展示] 超伝導ディジタル素子を用いたソフトウエア無線受信機

  • 関谷彰人, 西土佳典, 赤池宏之, 岡田啓, 井上真澄, 山里敬也, 藤巻朗, 片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.SR2005-34, pp.91-96, 横須賀
  • 2005年7月

• 観測データの相関を利用した推定品質の改善 - センサノードが一様ランダムに配置されている場合 -

  • 小林健太郎，山里敬也，岡田啓，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.SN2005-5, pp.15-20, 東京
  • 2005年6月
  • センサノードが観測対象の周りに一様ランダムに配置されている場合の，フュージョンセンターでの推定品質と無線通信路の誤りの影響について検討する．一様ランダムに配置されている場合でも，観測データの相関を利用することで推定品質の劣化を低減できる．本研究では，その具体的な手法を示す．

• 学生参加度を高めるウェブ活用授業の実践手法

  • 中島英博，岡田啓，中井俊樹，山里敬也
  • 日本WebCTユーザカンファレンス, pp.109-113, 東京
  • 2005年6月
  • 授業では学生をいかに巻き込み参加させるかが、学習成果の向上に重要であるといくつかの研究で指摘されている。これは、ウェブ活用授業においても同様であろう。本報告では、日本の大学において学生を授業に巻き込み参加させるウェブ活用授業の教授法を紹介する。具体的にはできるだけ多くの具体的な実践手法を、7つの教授法の原則に分類して整理して紹介する。

• Performance Evaluation of Route Coding Scheme in Wireless Multi-hop Networks

  • H. Okada, T. Wada, K. Ohuchi, M. Saito, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEEE Vehicular Technology Conference (VTC-Spring), pp.3092-3096, Stockholm
  • 2005年6月
  • Wireless multi-hop networks have been much attention for the future generation mobile communication systems. Due to the possibility of flexible construction in the wireless multi-hop networks, multiple routes from a source node to a destination node can be established. In this paper, we propose the route coding scheme in the wireless multi-hop networks. In the proposed scheme, a packeted data sequence is encoded by the convolutional code at the source node. Each digit of the code word is assigned to sub-packets on multiple routes. At the intermediate nodes, the sub-packets are regenerated-relayed to the next node. The sub-packets transmitted via multiple routes are decoded by the Viterbi decoder with the modified metric computation at the destination node. We also evaluate the system performance, and clarify the improvement of the packet error rate by the proposed scheme. Furthermore, we investigate the influence of the route loss due to topological change or recognizing failure.

• Application of Successive Interference Cancellation to a Packet-Recognition/Code-Acquisition Scheme in CDMA Unslotted ALOHA Systems

  • Y. Tadokoro, H. Okada, T. Yamazato, M. Katayama
  • IEICE Transactions on Fundamentals, vol.E88-A,no.6, pp.1605-1612
  • 2005年6月
  • Packet-recognition/code-acquisition (PR/CA) is one of the most important issues in packet communication systems. In a CDMA Unslotted ALOHA system, Multiple Access Interference (MAI) may bring about error in PR/CA. The MAI mainly stems from already recognized packets and newly arriving packets under the execution of PR/CA. This characteristic of asynchronous transmission in CDMA U-ALOHA systems implies that only one or a few packets arrive at the receiver within a short interval of a execution. Furthermore, newly arriving packets are recognized and code-acquired by using a short preamble part. Consequently, the MAI from the packets under the execution of the PR/CA will be small. Focusing on that point, this paper proposes applying the IC scheme in order to suppress the MAI from the already recognized and code-acquired packets. A performance evaluation demonstrates that such an application is valid due to the small amount of MAI from the packets under the execution of PR/CA. In addition, we demonstrates that the scheme reduces false recognition rather than mis-recognition. Such a scheme improves the performance of not only PR/CA, but also the throughput.

• 無線マルチホップネットワーク上のリアルタイム通信における複数経路パケット合成法の性能解析

  • 平山泰弘，岡田啓，山里敬也，片山正昭
  • 第7回YRP移動体通信産学官交流シンポジウム2005，pp. 92--93, 横須賀リサーチパーク
  • 2005年6月

• Evaluation of the Channel Parameter Statistics for BFDM/OQAM System in Multipath Time-Varying Channels

  • B. Mongol, H. Okada, T. Yamazato, M. Katayama
  • Technical Report of IEICE, vol.RCS2005-33, pp.35-40, Nagoya
  • 2005年6月
  • Recently, there has been increased interest in using Orthogonal Frequency Division Modulation (OFDM) systems in rapidly time-varying multipath environment. The performance of the systems in such time-frequency dispersive channels, depends critically on the time-frequency localization of the transmitter pulse. Biorthogonal Frequency Division Multiplexing based on Offset QAM (BFDM/OQAM) is attractive modulation method since it allows time-frequency well-localized pulses at critical sampling (i.e. maximum spectral efficiency). In this paper we consider BFDM/OQAM system with Gaussian transmitter pulse and evaluate channel parameter statistics in multipath time-varying channels.

• 高信頼無線制御実現のための複数中継器を用いたマクロ・マイクロダイバシチ手法

  • 打田良介，岡田啓，山里敬也，片山正昭
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.RCS2005-28, pp.7-12, 名古屋大学，名古屋
  • 2005年6月
  • 工場の産業機器などに対して信頼性の高い無線制御を実現するための無線通信システムの検討を行う．室内環境における無線通信システムの特性劣化の主な要因として，フェージングとシャドウイングがある．これらの影響を低減するため，マクロ・マイクロ空間ダイバシチを適用する．その実現方法として，本稿では，ブランチの設置が容易な中継器を用いたマクロ・マイクロダイバシチ手法を提案する．提案手法は送受信機間を一つのMIMOチャネルとみなし，受信機においては，個々の中継器によって再送信された信号を区別しない．この構成は，処理の増加や帯域効率の劣化なしに中継器数を増やし，ダイバシチ効果を得ることを可能にする．数値例においては，平均フレーム誤り率，フレーム誤り率のoutage確率などを評価し，信頼性が向上することを示す．

• Target position estimation using MMSE for UWB IPCP receivers

  • H. Hatano, T. Yamazato, H. Okada, M. Katayama
  • 5th International Conference on ITS Telecommunications, pp.131-134, Brest, France
  • 2005年6月
  • In this work, we present target position estimation methods using minimum mean-square error (MMSE) algorithm for short-range radar systems. We consider UWB IPCP (inter-period correlation processor) receiver and improve target position accuracy by using a set of measured ranges. Depend on how we set the objective functions for MMSE, we propose three methods. And we evaluate the performance of position estimations using computer simulations.

• 再送ダイバーシチを用いて事後確率を最大にする軟入力/軟出力並列型干渉除去法

  • 田所幸浩, 岡田啓, 山里敬也, 片山正昭
  • 電子情報通信学会論文誌, vol.J88-A, no.6, pp.739-750
  • 2005年6月
  • パケット通信システムでは送信失敗となったパケットは再送されるが, 送信失敗となったパケットの尤度情報を利用すると, 再送パケットに対する復調や干渉除去の操作をより正確に行う事ができる. そこで, このような再送ダイバーシチを利用した干渉除去法が幾つか提案されている. しかしこれらの手法では, 干渉除去のアルゴリズムは従来のものと同一であり, 送信失敗となったパケットの整合フィルタ出力を干渉除去器の出力において合成するのみである. 本研究では, 送信失敗パケットの尤度情報を利用し, 事後確率を最大にするような新しい干渉除去アルゴリズムを提案する. 性能評価の結果, このような提案干渉除去法においては, 再送パケットのみならず, 新規に送信するパケットも伝送に成功することがわかる.

• 多値符号化QAM復号誤り率特性と量子化ビットの関係に関する研究 ～可変レート符号化QAMの提案～

  • 山岡 智也, 山里 敬也, 岡田 啓, 片山 正昭, 小川 明
  • 電子情報通信学会技術研究報告, vol.SAT2005-9, pp.19-23, 沼津
  • 2005年6月
  • 本文献では, メトリック計算・変調方式の変更が容易で, 符号化利得の十分得られる可変レート符号化QAMを提案する. また, その誤り率特性と量子化ビットの関係を明らかにする.

• 名古屋大学情報セキュリティ対策推進室の活動

  • 竹内義則，山口由紀子，河口信夫，山里敬也