研究者詳細 - 山里　敬也

論文 - 山里　敬也

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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 巻頁： 249 2015年3月

記述言語：日本語

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 巻頁： 23-28 2015年3月

記述言語：日本語

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．

A-17-16 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(A-17.ITS,一般セッション) 査読有り

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講演論文集 2015 巻頁： 249 2015年2月

A-2-18 BPSKとOOKにおける確率共鳴受信機の誤り率特性評価(A-2.非線形問題,一般セッション) 査読有り

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講演論文集 2015 巻頁： 49 2015年2月

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

Y. Ohira, E. Souke, S. Arai, T. Yamazato, T. Yendo, H. Okada, T. Fujii and K. Kamakura

Proceedings of 2015 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP'15) 頁： 274-277 2015年2月

記述言語：英語

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.

Outdoor Road-to-Vehicle Visible Light Communication Using On-Vehicle High-Speed Camera 査読有り

C. Premachandra, T. Yendo, M. P. Tehrani, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, M. Tanimoto

International Journal of Intelligent Transportation Systems Research 13 巻 ( 1 ) 頁： 28-36 2015年1月

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）

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.

Image sensor based visible light communication 査読有り

Haruyama S.

Visible Light Communication 頁： 181 - 205 2015年1月

Intensity estimation of LEDs from spatially and temporally mixed images in image sensor communication 査読有り

Asai T.

2015 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference, APSIPA ASC 2015 頁： 877 - 883 2015年

記述言語：英語掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）出版者・発行元：2015 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference, APSIPA ASC 2015

We focus on the road-to-vehicle visible light communication that system is composed of LED matrix as transmitter and high-speed camera as receiver. In proposed method, there are two problems. First problem is in case of long distance. It is difficult to receive data correctly because neighboring LEDs on the received image are merged due to less number of pixels and/or blurring by defocus. In this paper, we propose estimation method of LED intensity from merged image. We evaluated the method by measuring Bit Error Rate and confirmed effectiveness of the method. We also performed real time communication and succeeded to extend communication distance from the previous work by applying the method. Second problem is that, the transmitting rate has been reduced to half of the frame rate of the camera, to avoid intersymbol interference because of exposure time of camera frame. We propose a method to improve the communication rate. The transmitting rate is set same to receiver's frame rate, and the sent data is estimated from pattern mixed image. Using 8b/10b encoding instead of conventional reversal pattern to reduce the flickering of transmitter's lighting is also proposed.

DOI： 10.1109/APSIPA.2015.7415396

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Novel demodulation scheme based on blurred images for image-sensor-based visible light communication 査読有り

Ohira Y.

2015 IEEE Globecom Workshops, GC Wkshps 2015 - Proceedings 頁： 1 - 6 2015年

記述言語：英語掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）出版者・発行元：2015 IEEE Globecom Workshops, GC Wkshps 2015 - Proceedings

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 expresses all 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.

DOI： 10.1109/GLOCOMW.2015.7414144

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Layered space-time coding using LED array for image-sensor-based visible light communications 査読有り

Ebihara K.

IEEE International Conference on Communications 2015-September 巻頁： 5048 - 5053 2015年

記述言語：英語掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）出版者・発行元：IEEE International Conference on Communications

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.

DOI： 10.1109/ICC.2015.7249124

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Development of add-on stochastic resonance device for the detection of subthreshold RF signals 査読有り

Chiga Keita, Tanaka Hiroya, Yamazato Takaya, Tadokoro Yukihiro, Arai Shintaro

Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE 6 巻 ( 4 ) 頁： 520 - 533 2015年

掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

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.

DOI： 10.1587/nolta.6.520

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Intensity Estimation of LEDs from Spatially and Temporally Mixed Images in Image Sensor Communication 査読有り

Asai Takazumi, Iwase Daigo, Ieki Ryoko, Yendo Tomohiro, Arai Shintaro, Yamazato Takaya, Okada Hiraku, Fujii Toshiaki, Kamakura Koji

2015 ASIA-PACIFIC SIGNAL AND INFORMATION PROCESSING ASSOCIATION ANNUAL SUMMIT AND CONFERENCE (APSIPA) 頁： 877 - 883 2015年

LED Acquisition Methods for Image-Sensor-Based Visible Light Communication 査読有り

Shintaro Arai, Takaya Yamazato, Hiraku Okada, Toshiaki Fujii, Tomohiro Yendo

2015 OPTO-ELECTRONICS AND COMMUNICATIONS CONFERENCE (OECC) 2015年

記述言語：英語掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）出版者・発行元：IEEE

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.

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LED Acquisition Methods for Image-Sensor-Based Visible Light Communication 査読有り

Arai Shintaro, Yamazato Takaya, Okada Hiraku, Fujii Toshiaki, Yendo Tomohiro

2015 OPTO-ELECTRONICS AND COMMUNICATIONS CONFERENCE (OECC) 2015年

Layered Space-Time Coding Using LED Array for Image-Sensor-Based Visible Light Communications 査読有り

Ebihara Katsunori, Kamakura Koji, Yamazato Takaya

2015 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMMUNICATIONS (ICC) 頁： 5048 - 5053 2015年

Novel Demodulation Scheme Based on Blurred Images for Image-Sensor-Based Visible Light Communication 査読有り

Ohira Yuki, Arai Shintaro, Yendo Tomohiro, Yamazato Takaya, Okada Hiraku, Fujii Toshiaki, Kamakura Koji

2015 IEEE GLOBECOM WORKSHOPS (GC WKSHPS) 2015年

Outdoor road-to-vehicle visible light communication using on-vehicle high-speed camera 査読有り

Premachandra C.

International Journal of Intelligent Transportation Systems Research 13 巻 ( 1 ) 頁： 28 - 36 2015年

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(《依頼講演セッション》「高周波数帯を利用する新しい無線システム」,移動送受信技術および一般) 査読有り

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 39 巻 ( 0 ) 頁： 21 - 24 2015年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：一般社団法人映像情報メディア学会

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.

DOI： 10.11485/itetr.39.38.0_21

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QOSTBC を用いる簡易な中継処理による協調ダイバーシチ査読有り

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頁： - 2014年12月

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）

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．

イメージセンサを用いた可視光通信におけるAlamouti型時空間符号化査読有り

天野裕太，鎌倉浩嗣，山里敬也

電子情報通信学会論文誌B（掲載予定）頁： - 2014年12月

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）

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.

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<山里 敬也>

論文 - 山里 敬也

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