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| 講演名 | 2023-03-15 13:50 RGB-LEDアレイを用いた海中光カメラ通信の平均ビット誤り率解析に関する一検討 ○横尾和音・小澤佑介・羽渕裕真（茨城大）・澤 隆雄（海洋研究開発機構）  IT2022-122 ISEC2022-101 WBS2022-119 RCC2022-119 |
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| 抄録 | （和） | 近年, 水中・海底観測のための, 大容量な海中無線通信を実現する手法として, 海中可視光通信 (UVLC：Underwater visible light communication)が検討されている. このUVLCでは, 送信機にLD (Laser diode)やLED (Light emitting diode), 受信機にPD(Photo diode)を使用するPD型UVLCと, 受信機にカメラを用いた海中光カメラ通信 (UOCC : Underwater optical camera communication)が広く研究されている. UOCCはPD型UVLCと比べて通信距離, 速度は劣るものの, カメラの高い空間分解能により厳密な光軸合わせを必要とせず, 環境光への耐性が高いため高信頼な通信が確立できる. また, 海中では海中濁りに応じて可視光の伝播特性が変化するため, より高信頼なUOCCを実現するためには複数色を適用することが有用であるがUOCCにおいて海水濁りの影響を考慮した評価はされていない. そこで本研究では, 送信機としてRGB-LEDアレイ , 受信機として一般的なフルカラーカメラを用いたUOCCにおいて送受信機の光学特性, 配置, 海水濁りを考慮した全体フレームワークの理論解析モデルを構築し, これらが通信性能に与える影響を理論的に解析し評価する. 具体的には, 撮影画像上のLED位置推定が理想的に行われると仮定し, 撮影画像におけるLEDあたりの受信ディジタル値をしきい値判定することで, オンオフキーイング (OOK: On-off keying)方式を用いた場合のビット誤り率 (BER: Bit-error rate)を導出する. |
| （英） | In recent years, underwater visible light communication (UVLC) is being considered to realize large-capacity underwater wireless communication for underwater and seafloor observations. Two types of UVLC have been widely studied: PD-based UVLC, which uses a laser diode (LD) and a light emitting diode (LED) as the transmitter (Tx) and a photodiode (PD) as the receiver (Rx), and underwater optical camera communication (UOCC), which uses a camera as the Rx. The UOCC is short range and slower than PD-based UVLC, but the advantage of UOCC is that they do not require strict optical-axis alignment due to the high spatial resolution of the camera and are highly resistant to ambient light, thus establishing highly reliable communications. In addition, since the propagation characteristics of visible light change in response to underwater turbidity, it is useful to apply multiple colors to realize a more reliable UOCC, so seawater turbidity's effect should be evaluated in UOCC. In this study, we construct a theoretical analysis model of the entire framework of UOCC using an RGB-LED array as a Tx and a full-color camera as an Rx, considering the optical characteristics of the Tx and Rx, their arrangement, seawater turbidity, and analyze and evaluate the effects of these on communication performance theoretically. Assuming that the LED position estimation on the captured image is ideal, this study derives the bit-error rate (BER) when using the on-off keying (OOK) method by thresholding the received digital value per LED captured image. |
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| キーワード | （和） | 海中可視光通信 / 海中光カメラ通信 / 海中光無線通信 / イメージセンサ / RGB-LED / / / |
| （英） | UVLC / UOCC / UOWC / image sensor / RGB-LED / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 122, no. 429, WBS2022-119, pp. 343-348, 2023年3月. | |
| 資料番号 | WBS2022-119 | |
| 発行日 | 2023-03-07 (IT, ISEC, WBS, RCC) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | IT2022-122 ISEC2022-101 WBS2022-119 RCC2022-119 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | RCC ISEC IT WBS |
| 開催期間 | 2023-03-14 - 2023-03-15 |
| 開催地（和） | 山口大学常盤キャンパス |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | RCC・ISEC・IT・WBS合同研究会 |
| テーマ（英） | |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | WBS |
| 会議コード | 2023-03-RCC-ISEC-IT-WBS |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | RGB-LEDアレイを用いた海中光カメラ通信の平均ビット誤り率解析に関する一検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A Study on Average Bit Error Rate Analysis of Underwater Optical Camera Communication Using RGB-LED Array |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | 海中可視光通信 / UVLC |
| キーワード(2)（和/英） | 海中光カメラ通信 / UOCC |
| キーワード(3)（和/英） | 海中光無線通信 / UOWC |
| キーワード(4)（和/英） | イメージセンサ / image sensor |
| キーワード(5)（和/英） | RGB-LED / RGB-LED |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 横尾 和音 / Kazune Yokoo / ヨコオ カズネ |
| 第1著者 所属（和/英） | 茨城大学 (略称： 茨城大) Ibaraki University (略称： Ibaraki Univ.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 小澤 佑介 / Yusuke Kozawa / コザワ ユウスケ |
| 第2著者 所属（和/英） | 茨城大学 (略称： 茨城大) Ibaraki University (略称： Ibaraki Univ.) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 羽渕 裕真 / Hiromasa Habuchi / ハブチ ヒロマサ |
| 第3著者 所属（和/英） | 茨城大学 (略称： 茨城大) Ibaraki University (略称： Ibaraki Univ.) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | 澤 隆雄 / Takao Sawa / サワ タカオ |
| 第4著者 所属（和/英） | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 (略称： 海洋研究開発機構) Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (略称： JAMSTEC) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2023-03-15 13:50:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | WBS |
| 資料番号 | IT2022-122, ISEC2022-101, WBS2022-119, RCC2022-119 |
| 巻番号（vol） | vol.122 |
| 号番号（no） | no.427(IT), no.428(ISEC), no.429(WBS), no.430(RCC) |
| ページ範囲 | pp.343-348 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2023-03-07 (IT, ISEC, WBS, RCC) |
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