研究者詳細 - 山里　敬也

論文 - 山里　敬也

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

M. Kinoshita, T. Yamazato, H, Okada, T. Fujii, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura

IEEE Workshop on Optical Wireless Communications 頁： - 2014年12月

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）

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 J97-B 巻 ( 12 ) 頁： 1213-1223 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．

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

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) 頁： 93-94 2014年12月

記述言語：英語

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.

階層的時空間符号化を用いたイメージセンサ可視光通信 (通信方式) 査読有り

蛯原勝徳, 鎌倉浩嗣, 山里敬也

電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 巻 ( 289 ) 頁： 81 - 86 2014年11月

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

本稿では,2^n×2^n LED アレイの二次元的なLED配置に注目し,イメージセンサを有する高速度カメラを用いた可視光通信(VLC)において階層的に時空間符号化を行う送信方式を提案する.階層化によって,LEDアレイに近づくにつれ向上するピクセル解像度に応じて,遠距離伝送に対する受診性能を劣化させることなく,LEDアレイに対する接近に応じて伝送レートを向上させることができることを示す.実証実験では8×8のLEDアレイを用いて三階層の時空間符号化送信システムを構築し,各階層で送られるビット列の伝送可能距離を測定した.実証実験の結果,階層的STC方式のレイヤ1で送信されるビット列は,非階層STC送信方式と同等の210mまでビット誤りなしで受信できることを確認した.このとき,レイヤ2とレイヤ3が,それぞれ155mおよび55mまで接近した場合に,ビット誤りなしで受信できることを確認し,受信レートを向上させることができることを明らかにした.

Channel Fluctuation Measurement for Image Sensor Based I2V-VLC, V2I-VLC, and V2V-VLC 査読有り

M. Kinoshita, T. Yamazato, H, Okada, T. Fujii, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura

2014 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems 頁： - 2014年11月

記述言語：英語

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), vehicleto- infrastructure VLC (V2I-VLC), and vehicle-to-vehicle VLC (V2V-VLC). We analyze channel fluctuation in terms of optical flow from measured data.

データを伴う照明招待有り査読有り

山里敬也

電波技術協会報頁： - 2014年11月

担当区分：筆頭著者記述言語：日本語

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．

BER Characteristic of Optical-OFDM using OCI 査読有り

Y. Goto, I. Takai, T. Yamazato, H. Okada, T. Fujii, S. Kawahito, S. Arai, T. Yendo, K. Kamakura

2014 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems 頁： - 2014年11月

記述言語：英語

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.

三角型信号点配置を用いる符号化変調の一検討 (無線通信システム) 査読有り

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 = IEICE technical report : 信学技報 114 巻 ( 254 ) 頁： 111 - 116 2014年10月

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

本論文では,電力利用効率のよい符号化変調の確立を目的として,三角型信号点配置とラベリングによる電力整形を組み合わせて,少ない信号点数でありながら両者の利点を享受できるシグナルセットを提案する.その一例として7APSK(Amplitude and Phase-Shift Keying)と修正14APSKを挙げて,通信路容量とPAPR(Peak to Average Power Ratio)についての性能解析と,実運用を想定したBICM-ID(Bit Interleaved Coded Modulation with Iterative Decoding)に適用した場合のBER(Bit Error Rate)特性と帯域制限を行った場合のPAPR特性の計算機シミュレーションを行う.これらを通じて,シグナルセットの変更という単純な操作でありながら従来のシグナルセットに対する改善が得られることを示す.特に修正14APSKは,16QAM(Quadrature Amplitude Modulaiton)に対してBER特性をEb/N0にして0.ldB,ピークファクターを0.4dB改善できることがわかった.

簡易な送信装置による送信ダイバーシチ (無線通信システム) 査読有り

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 = IEICE technical report : 信学技報 114 巻 ( 254 ) 頁： 117 - 122 2014年10月

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

本稿では,単一RF回路の送信装置によって送信ダイバーシチを実現する方式について提案する.具体的には,単一の無線周波数(RF:Radio Frequency)回路の出力先を2つのアンテナに接続した送信機において,べースバンド信号の位相回転とIQインターリービングを行った信号列を,アンテナを切り替えながら送信する.その結果,受信機では信号空間ダイバーシチが得られた受信信号を受信することができ,単一の送信RF回路という簡易な構成でありながら送信ダイバーシチを実現して高信頼の通信を可能にする.計算機シミュレーションおよび理論解析によるBER(Bit Error Rate)特性の評価では,ダイバーシチを得ない場合と比較して,BER=10^<-2>において4dBの利得が得られることを確認した.

高速イメージセンサーを用いたITS可視光通信招待有り

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頁： - 2014年10月

担当区分：筆頭著者記述言語：日本語

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．

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 (ITS) 査読有り

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 = IEICE technical report : 信学技報 114 巻 ( 225 ) 頁： 77 - 81 2014年9月

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

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.

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査読有り

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

情報処理学会研究報告. ITS, [高度交通システム] 2014 巻 ( 13 ) 頁： 1 - 5 2014年9月

掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：一般社団法人情報処理学会

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.

A-2-7 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(A-2.非線形問題,一般セッション) 査読有り

千賀敬太, 田中裕也, 山里敬也, 田所幸浩, 荒井伸太郎

電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2014 巻頁： 28 2014年9月

A-5-2 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(A-5.ワイドバンドシステム,一般セッション) 査読有り

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

電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2014 巻頁： 84 2014年9月

A-5-1 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(A-5.ワイドバンドシステム,一般セッション) 査読有り

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

電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2014 巻頁： 83 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頁： - 2014年9月

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

T. Yamazato, S. Haruyama

IEICE Transactions on Communications E97-B 巻 ( 9 ) 頁： 1759-1765 2014年9月

記述言語：英語

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.

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 頁： - 2014年9月

記述言語：英語

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).

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頁： - 2014年9月

記述言語：日本語

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．

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 頁： 193-196 2014年9月

記述言語：英語

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.

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<山里 敬也>

論文 - 山里 敬也

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