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| 講演名 | 2024-12-04 11:05 海中可視光通信のための階層型カラーシフトキーイング変調方式のビット誤り率性能評価 ○吉田有希・小澤佑介・羽渕裕真（茨城大）  WBS2024-33 ITS2024-14 RCC2024-38 |
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| 抄録 | （和） | 近年, 海洋開発における効率的な探索や海底インフラの保守技術として海中可視光通信(UVLC)が注目されている. このUVLCにおいて送信機にLED, 受信機にカメラを用いた水中光カメラ通信(UOCC)が検討されており, カメラの空間分解能による背景光雑音等への高耐性が期待されている. UOCCの変調技術としては, 水中の光波長の透過率の変化に対応するために複数色LEDを用いたカラーシフトキーイング(CSK)方式が検討されている． しかしながら, 海中では通信路環境が大きく変動するため多値CSKの復調が困難な場合がある. そこで本稿では, 通信路環境の劣 化時に少なくとも情報の一部を受信可能な高信頼化伝送方式として, 地上VLCで検討されている階層型カラーシフトキーイング（HCSK:Hierarchical CSK）に着目し, 海中における最適信号点配置について検討する. このHCSKはCSK信号点を階層的に配置することでより信号点間距離が大きい上位層の信号点から復調し, 段階的に下位層の信号点を復調していくことが可能である. 理論解析では上位層の信号点配置を水質に応じて最適化した際のビット誤り率（BER）を導出し,従来手法と比較を行う. その結果, 通信距離1mにおいて, 海中HCSKの上位層は従来CSKに比べて10−3のBERを達成するのに必要な送信SNRを最大7dB改善できることが示されている. |
| （英） | In recent years, underwater visible light communication (UVLC) has attracted attention as an efficient method for exploration in ocean development and for the maintenance of seabed infrastructure. In UVLC, underwater optical camera communication (UOCC), which uses LEDs as transmitters and cameras as receivers, has been studied due to its high resilience to background light noise enabled by the spatial resolution of cameras. For modulation in UOCC, color shift keying (CSK) using multi-color LEDs has beenconsidered to address variations in the transmittance of underwater light wavelengths. However, due to the significantly fluctuating channel conditions underwater, demodulating multi-level CSK can become difficult. Therefore, this paper focuses on hierarchical color shift keying (HCSK), a high-reliability transmission method explored in terrestrial VLC, where it enables partial information reception even under deteriorated channel conditions. We examine optimal signal point arrangement for underwater applications. HCSK arranges CSK signal points hierarchically, enabling demodulation from higher layers with greater inter-signal distances, followed by progressive demodulation of lower layers. Theoretical analysis derives the bit error rate (BER) when optimizing the signal point arrangement in upper layers according to water quality, and compares it with conventional methods. Results show that, at a communication distance of 1 meter, the upper layer of underwater HCSK can achieve a maximum improvement of 7 dB in the transmission SNR required to reach a BER of 10−3 compared to conventional CSK. |
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| キーワード | （和） | 海中可視光通信 / 水中光カメラ通信 / カラーシフトキーイング / 階層型カラーシフトキーイング / 信号点最適化 / / / |
| （英） | Underwater Visible light communication / Underwater Optical Camera Communication / Color-shift keying / Hierarchical Color-shift keying / Constellation Optimization / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 124, no. 283, WBS2024-33, pp. 18-23, 2024年12月. | |
| 資料番号 | WBS2024-33 | |
| 発行日 | 2024-11-27 (WBS, ITS, 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 | WBS2024-33 ITS2024-14 RCC2024-38 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | WBS ITS RCC |
| 開催期間 | 2024-12-04 - 2024-12-05 |
| 開催地（和） | 宝山ホール（鹿児島県文化センター） |
| 開催地（英） | Kagoshima Prefectural Culture Center |
| テーマ（和） | ITS通信，高信頼制御通信，レーダ・センシング技術及び一般 |
| 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 | 2024-12-WBS-ITS-RCC |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | 海中可視光通信のための階層型カラーシフトキーイング変調方式のビット誤り率性能評価 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Bit-error-rate Performance Evaluation of Hierarchical Color-shift Keying for Underwater Visible Light Communication |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | 海中可視光通信 / Underwater Visible light communication |
| キーワード(2)（和/英） | 水中光カメラ通信 / Underwater Optical Camera Communication |
| キーワード(3)（和/英） | カラーシフトキーイング / Color-shift keying |
| キーワード(4)（和/英） | 階層型カラーシフトキーイング / Hierarchical Color-shift keying |
| キーワード(5)（和/英） | 信号点最適化 / Constellation Optimization |
| 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） | 吉田 有希 / Yuki Yoshida / ヨシダ ユウキ |
| 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.) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2024-12-04 11:05:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | WBS |
| 資料番号 | WBS2024-33, ITS2024-14, RCC2024-38 |
| 巻番号（vol） | vol.124 |
| 号番号（no） | no.283(WBS), no.284(ITS), no.285(RCC) |
| ページ範囲 | pp.18-23 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2024-11-27 (WBS, ITS, RCC) |
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