(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークに接続され灯具を備えたアクセスポイントに、情報信号を重畳した照明光を該灯具のＬＥＤから照明投光するアクセスポイント送信部と、携帯情報端末の端末送信部の投光器から投光された可視光を受光し、該可視光に重畳された情報信号を取り出すアクセスポイント受信部と、が設けられ、
該携帯情報端末に、情報信号を重畳した可視光を投光器から投光する端末送信部と、該アクセスポイント送信部の該灯具から照明投光された照明光を受光し、該照明光に重畳された情報信号を取り出す端末受信部と、が設けられ、該アクセスポイントと該携帯情報端末との間で可視光通信を行う可視光通信装置であって、
該アクセスポイント送信部は、
ネットワークから送られパケット化された送信データ信号の各ビットを該各サブキャリアに割り当てるように送信データを組み替える送信データ処理部と、
該送信データ処理部から送られる送信データのデジタル信号の各ビットを、各サブキャリアについてデジタル変調する変調部と、
該変調部で変調されたシリアルのデジタル送信信号を、該サブキャリアの数のデータ列にパラレル変換するＳ／Ｐ変換部と、
該Ｓ／Ｐ変換部でパラレルに変換されたデジタル送信信号を逆高速フーリエ変換する逆離散フーリエ変換部と、
該逆離散フーリエ変換部で逆高速フーリエ変換したデジタル送信信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、
該Ｄ／Ａ変換部でアナログ信号に変換された複素データを、サブキャリアの搬送周波数の余弦波と正弦波を用いて直交変調し合成する合成部と、
該合成部で合成され、サブキャリアで変調されたアナログの高周波信号を増幅し白色光に重畳させるように前記灯具のＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部と、
を備え、
該アクセスポイント受信部は、
該携帯情報端末の端末送信部の青色ＬＥＤから投光された、情報信号を重畳した青色光を受光素子により受光する受光器と、
該受光器から出力された高周波信号を低雑音状態で増幅して出力する高周波増幅器と、
該高周波増幅器から出力された高周波受信信号を検波して復調する復調部と、
該復調部から出力された高周波受信信号を、正弦波と余弦波を乗じて同相信号と直交信号に分離するＩＱ分離部と、
該ＩＱ分離部で分離された該同相信号の実部と該直交信号の虚部とをサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
該Ａ／Ｄ変換部から出力された、該同相信号の実部と該直交信号の虚部を合わせた時間軸上の複素値から、各サブキャリアの複素平面上での複素値を求めるように高速フーリエ変換を行う離散フーリエ変換部と、
該離散フーリエ変換部から出力された各サブキャリアのパラレルデータをシリアルデータに変換して受信データとするＰ／Ｓ変換部と、
を備え、
該端末送信部は、送信データ信号の各ビットを該各サブキャリアに割り当てるように送信データを組み替える送信データ処理部と、
該送信データ処理部から送られる送信データのデジタル信号の各ビットを、各サブキャリアについてデジタル変調する変調部と、
該変調部で変調されたシリアルのデジタル送信信号を、該サブキャリアの数のデータ列にパラレル変換するＳ／Ｐ変換部と、
該Ｓ／Ｐ変換部でパラレルに変換されたデジタル送信信号を逆高速フーリエ変換する逆離散フーリエ変換部と、
該逆離散フーリエ変換部で逆高速フーリエ変換したデジタル送信信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、
該Ｄ／Ａ変換部でアナログ信号に変換された複素データを、サブキャリアの搬送周波数の余弦波と正弦波を用いて直交変調し合成する合成部と、
該合成部で合成され、サブキャリアで変調されたアナログの高周波信号を増幅し青色光に重畳させるように青色ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部と、
を備え、
該端末受信部は、該アクセスポイントのアクセスポイント送信部の白色ＬＥＤから照明投光され、情報信号を重畳した白色光を受光素子により受光する受光器と、
該受光器から出力された高周波信号を低雑音状態で増幅して出力する高周波増幅器と、
該高周波増幅器から出力された高周波受信信号を検波し復調する復調部と、
該復調部から出力された高周波受信信号を、正弦波と余弦波を乗じて同相信号と直交信号に分離するＩＱ分離部と、
該ＩＱ分離部で分離された同相信号の実部と直交信号の虚部とをサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
該Ａ／Ｄ変換部から出力された、該同相信号の実部と該直交信号の虚部を合わせた時間軸上の複素値から、各サブキャリアの複素平面上での複素値を求めるように高速フーリエ変換を行う離散フーリエ変換部と、
該離散フーリエ変換部から出力された各サブキャリアのパラレルデータをシリアルデータに変換して受信データとするＰ／Ｓ変換部と、
を備え、
前記アクセスポイント送信部は情報信号を重畳した白色光を照明光として前記灯具の白色ＬＥＤから照明投光する一方、前記携帯情報端末の端末送信部は情報信号を重畳した青色光を青色ＬＥＤから前記アクセスポイントに向けて投光することを特徴とする可視光通信装置。
【請求項２】
前記アクセスポイント受信部及び端末受信部の前記受光器には、受光素子のアノードに抵抗及びコイルをグランドとの間に直列に接続して、光電流を高周波電圧信号に変換する、電流／電圧変換回路が接続されたことを特徴とする請求項１記載の可視光通信装置。
【請求項３】
前記電流／電圧変換回路と前記高周波増幅器との間に、高入力インピーダンスを低出力インピーダンスに変換する緩衝増幅器が接続され、該緩衝増幅器はソースフォロワー回路を有していることを特徴とする請求項２記載の可視光通信装置。
【請求項４】
前記アクセスポイント受信部の受光器及び前記端末受信部の受光器として、凹面鏡の前面に受光素子をその反射面に向けて配設した構造の反射集光型受光素子を単独で配置したまたはアレイ状に並設した反射集光型受光器が使用されることを特徴とする請求項１乃至３記載の可視光通信装置。
【請求項５】
前記アクセスポイント送信部及び端末送信部の前記合成部の出力側に、帯域補正増幅器が接続され、該帯域補正増幅器は、該アクセスポイント送信部及び端末送信部のＬＥＤが有する周波数特性の非線形ひずみに対し、予めひずみの逆特性を送信信号に加えて補正するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至４記載の可視光通信装置。
【請求項６】
前記アクセスポイント送信部及び端末送信部の前記ＬＥＤ駆動部には、前記合成部で合成されサブキャリアで変調されたアナログの高周波信号を帯域補正増幅する帯域補正増幅器、及び該帯域補正増幅器の出力側に接続される送信信号増幅器が設けられ、前記ＬＥＤ駆動部のＬＥＤと該送信信号増幅器間に、インピーダンスマッチング回路が接続されたことを特徴とする請求項１乃至４記載の可視光通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間に照射された可視光を使用して通信を行なう可視光通信装置に関し、特にネットワークに接続され灯具を備えたアクセスポイントと携帯情報端末との間で高速の可視光通信を行なう可視光通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波を通信媒体とした無線通信は、携帯電話網、無線ＬＡＮ、近距離無線通信など多くの分野で使用されている。
【０００３】
しかしながら、電波を媒体として使用する無線通信は、人の近くで送受信を行なう場合、電磁波の人体への影響を考慮して、送信電力を上げることができない。また、無線通信に使用される電波の周波数帯域は、既に多くの使用分野において割り振られ、使用されていることもあって、広帯域の周波数帯を自由に使用することはできない。さらに、病院などの特殊な環境下においては、電波の使用に制限が加えられるなどの制約がある。
【０００４】
そこで、近年、可視光を通信媒体として用いる可視光通信が開発され、下記特許文献１などにおいて、可視光通信システムが提案されている。
【０００５】
この従来の可視光通信システムは、照明光として可視光を使用しながら可視光通信を行なうために、照明光として違和感のない昼光色などの白色光を使用して情報を送受信する。このため、送信装置側の投光素子には白色光を投光するＬＥＤ（白色発光ダイオード）が使用され、受信装置側の受光器にも白色光を受光し受光信号を出力する受光素子が使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６６７９４号公報
【特許文献２】特開２００９−２６０９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、白色光を投光するＬＥＤは、通常、その白色光を合成するために、発光ダイオードの発光色と補色関係にある色の光を蛍光体で発生させるが、その蛍光体の応答性が低いために、白色光に重畳する高周波信号の周波数が低く抑えられ、また、白色光を受光する受光素子においても、高周波信号を重畳した可視光の受光時、高速動作が難しく、通信速度が抑えられていた。
【０００８】
そこで、本発明者らは、受信器の受光素子として青色光を高感度に受光する青色光用フォトダイオードを使用し、送信器の灯具から投光する可視光として青色光を含む白色光を照射して送信器（灯具）と携帯型受信器間で可視光通信を行う装置を、上記特許文献２で提案したが、さらに、電波を使用できない環境において、天井部などに固定された灯具を、無線ＬＡＮに接続可能な携帯情報端末のアクセスポイントとして構成し、携帯情報端末に設けた可視光通信装置とアクセスポイント間で、灯具の照明用の白色光を使用して双方向の可視光通信を行う可視光通信装置が要望されていた。
【０００９】
しかし、携帯情報端末とアクセスポイント間で双方向の可視光通信を行う可視光通信装置では、必然的に画像データなど大容量のデータを高速で通信する必要があり、可視光通信では、通常、通信速度が抑制されやすい。また、灯具を有したアクセスポイントとの間で可視光通信を行う携帯情報端末のユーザーは、アクセスポイントに対するアクセス操作を意識して行う場合が多いところ、携帯情報端末の可視光送信器から投光される可視光が、灯具側の可視光送信器から投光される可視光と同じ白色光であると、携帯情報端末側からのアクセス操作がユーザーには認識しにくいという課題があった。
【００１０】
また、携帯情報端末側からアクセスポイント側へのアップリンクの投光を、灯具の照射光と同じ白色光とした場合、アクセスポイントの灯具は照明用で高輝度の白色光を周囲に照射するため、この白色光がアクセスポイント側の受信装置の外乱光となる虞があり、外乱光によるＳ／Ｎ比の低下、それに伴う通信速度の低下を招きやすい。
【００１１】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、照明用の灯具を備えると共にＬＡＮに接続されたアクセスポイント（固定局）と携帯情報端末との間で可視光による高速通信を行うことができる可視光通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の可視光通信装置は、
ネットワークに接続され灯具を備えたアクセスポイントに、情報信号を重畳した照明光を該灯具の白色ＬＥＤから照明投光するアクセスポイント送信部と、携帯情報端末の端末送信部の投光器から投光された可視光を受光し、該可視光に重畳された情報信号を取り出すアクセスポイント受信部と、が設けられ、
該携帯情報端末に、情報信号を重畳した可視光を投光器から投光する端末送信部と、該アクセスポイント送信部の該灯具から照明投光された照明光を受光し、該照明光に重畳された情報信号を取り出す端末受信部と、が設けられ、該アクセスポイントと該携帯情報端末との間で可視光通信を行う可視光通信装置であって、
アクセスポイント送信部は、
ネットワークから送られパケット化された送信データ信号の各ビットを該各サブキャリアに割り当てるように送信データを組み替える送信データ処理部と、
該送信データ処理部から送られる送信データのデジタル信号の各ビットを、各サブキャリアについてデジタル変調する変調部と、
該変調部で変調されたシリアルのデジタル送信信号を、該サブキャリアの数のデータ列にパラレル変換するＳ／Ｐ変換部と、
該Ｓ／Ｐ変換部でパラレルに変換されたデジタル送信信号を逆高速フーリエ変換する逆離散フーリエ変換部と、
該逆離散フーリエ変換部で逆高速フーリエ変換したデジタル送信信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、
該Ｄ／Ａ変換部でアナログ信号に変換された複素データを、サブキャリアの搬送周波数の余弦波と正弦波を用いて直交変調し合成する合成部と、
該合成部で合成され、サブキャリアで変調されたアナログの高周波信号を増幅し白色光に重畳させるように前記灯具の白色ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部と、
を備え、
該アクセスポイント受信部は、
該携帯情報端末の端末送信部の青色ＬＥＤから投光された、情報信号を重畳した青色光を受光素子により受光する受光器と、
該受光器から出力された高周波信号を低雑音状態で増幅して出力する高周波増幅器と、
該高周波増幅器から出力された高周波受信信号を検波し復調する復調部と、
該復調部から出力された高周波受信信号を、正弦波と余弦波を乗じて同相信号と直交信号に分離するＩＱ分離部と、
該ＩＱ分離部で分離された該同相信号の実部と該直交信号の虚部とをサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
該Ａ／Ｄ変換部から出力された、該同相信号の実部と該直交信号の虚部を合わせた時間軸上の複素値から、各サブキャリアの複素平面上での複素値を求めるように高速フーリエ変換を行う離散フーリエ変換部と、
該離散フーリエ変換部から出力された各サブキャリアのパラレルデータをシリアルデータに変換して受信データとするＰ／Ｓ変換部と、
を備え、
該端末送信部は、送信データ信号の各ビットを該各サブキャリアに割り当てるように送信データを組み替える送信データ処理部と、
該送信データ処理部から送られる送信データのデジタル信号の各ビットを、各サブキャリアについてデジタル変調する変調部と、
該変調部で変調されたシリアルのデジタル送信信号を、該サブキャリアの数のデータ列にパラレル変換するＳ／Ｐ変換部と、
該Ｓ／Ｐ変換部でパラレルに変換されたデジタル送信信号を逆高速フーリエ変換する逆離散フーリエ変換部と、
該逆離散フーリエ変換部で逆高速フーリエ変換したデジタル送信信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、
該Ｄ／Ａ変換部でアナログ信号に変換された複素データを、サブキャリアの搬送周波数の余弦波と正弦波を用いて直交変調し合成する合成部と、
該合成部で合成され、サブキャリアで変調されたアナログの高周波信号を増幅し青色光に重畳させるように青色ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部と、
を備え、
該端末受信部は、該アクセスポイントのアクセスポイント送信部の白色ＬＥＤから照明投光され、情報信号を重畳した白色光を受光素子により受光する受光器と、
該受光器から出力された高周波信号を低雑音状態で増幅して出力する高周波増幅器と、
該高周波増幅器から出力された高周波受信信号を検波し復調する復調部と、
該復調部から出力された高周波受信信号を、正弦波と余弦波を乗じて同相信号と直交信号に分離するＩＱ分離部と、
該ＩＱ分離部で分離された同相信号の実部と直交信号の虚部とをサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
該Ａ／Ｄ変換部から出力された、該同相信号の実部と該直交信号の虚部を合わせた時間軸上の複素値から、各サブキャリアの複素平面上での複素値を求めるように高速フーリエ変換を行う離散フーリエ変換部と、
該離散フーリエ変換部から出力された各サブキャリアのパラレルデータをシリアルデータに変換して受信データとするＰ／Ｓ変換部と、
を備え、
前記アクセスポイント送信部は情報信号を重畳した白色光を照明光として前記灯具の白色ＬＥＤから照明投光する一方、前記携帯情報端末の端末送信部は情報信号を重畳した青色光を青色ＬＥＤから前記アクセスポイントに向けて投光することを特徴とする。
【００１３】
なお、上記携帯情報端末は、モバイル端末、ノートパソコンなどの移動可能なコンピュータ端末等を含む概念である。
【００１４】
この発明の可視光通信装置によれば、天井部などに固定された灯具を、無線ＬＡＮに接続可能な携帯情報端末のアクセスポイントとし、携帯情報端末とアクセスポイント間で、可視光を使用して大容量の双方向高速通信を行うことができる。また、このような可視光通信において、携帯情報端末を使用するユーザーは、照明光として灯具から白色光を照明投光するアクセスポイントに対し、そのアップリンクで、携帯情報端末の端末送信部から青色光を投光することとなるので、端末送信部から投光される青色光を容易に視認して、ユーザーは、アクセスポイントに対し携帯情報端末から可視光通信を行ってアップリンクしている状態を容易に認識することができる。
【００１５】
また、携帯情報端末側からアクセスポイント側へのアップリンクの投光が、灯具の照明用の白色光とは相違して青色光となるので、受光器の前面に青色光のみを透過する光学フィルタを配置すれば、灯具の白色光などの外乱光を効果的に除去することができ、外乱光によるＳ／Ｎ比の低下、それに伴う通信速度の低下を回避することができる。
【００１６】
また、携帯端末側からアクセスポイント側へのアップリンクの投光を青色光としたとき、アクセスポイント受信部の受光器には青色光の波長領域に高い受光感度を有した青色光用フォトダイオードを使用することができ、このような青色光用フォトダイオードはその受光感度及び高周波信号の応答速度が非常に高く、可視光に重畳された大容量の情報を高速で受信することができる。
【００１７】
ここで、上記アクセスポイント受信部及び端末受信部の受光器には、受光素子のアノードに抵抗及びコイルをグランドとの間に直列に接続して、光電流を高周波電圧信号に変換する、電流／電圧変換回路を接続するように構成することができる。この発明によれば、受光素子の出力側のインピーダンスを高くして光電流の高周波成分を効率よく取り出すことができる。
【００１８】
また、上記アクセスポイント受信部及び端末受信部の受光器の出力側に接続した電流／電圧変換回路と上記高周波増幅器との間に、高入力インピーダンスを低出力インピーダンスに変換する緩衝増幅器が接続され、該緩衝増幅器はソースフォロワー回路を有する構成とすることが望ましい。
【００１９】
この発明によれば、上記緩衝増幅器の入力インピーダンスを高くして高周波電圧信号を効率よく取り出すことができると共に、ソースフォロアー回路を設けた緩衝増幅器の出力側インピーダンスを低くし、これにより、緩衝増幅器から出力される広帯域の高周波信号を良好な周波数特性をもって次段の高周波増幅器に入力し、広帯域の高周波信号を良好に増幅することができる。
【００２０】
また、上記アクセスポイント受信部及び端末受信部の受光器には、凹面鏡の前面に受光素子をその反射面に向けて配設した構造の反射集光型受光素子を単独で配置しまたはアレイ状に並設した反射集光型受光器を使用することができる。この発明によれば、アクセスポイント受信部及び端末受信部は、端末送信部またはアクセスポイント送信部から投光された可視光を、高速応答性を持って良好に受光し、アクセスポイントと携帯情報端末間で可視光による大容量の高速通信を行うことができる。
【００２１】
また、上記アクセスポイント送信部及び端末送信部の合成部の出力側に、帯域補正増幅器を接続し、帯域補正増幅器は、ＬＥＤの周波数特性の非線形ひずみに対し、予めひずみの逆特性を送信信号に加えて補正するように構成することが望ましい。この発明によれば、周波数が高くなるほど発光レベルが低下するような、周波数特性にひずみを生じやすいＬＥＤを可視光投光用に使用した場合でも、ＯＦＤＭ方式の送信信号のスペクトル分布にひずみを生じさせずに、送信信号をＬＥＤの可視光に重畳させ、高速で送信することができ、これにより、受信部側でＯＦＤＭ信号を正常に復調することができる。
【００２２】
また、上記アクセスポイント送信部及び端末送信部のＬＥＤ駆動部に、上記合成部で合成されサブキャリアで変調されたアナログの高周波信号を帯域補正増幅する帯域補正増幅器、及び帯域補正増幅器の出力側に接続される送信信号増幅器を設け、上記送信信号増幅器とＬＥＤ駆動部間に、インピーダンスマッチング回路を接続し、送信信号増幅器の出力側を低インピーダンスとしてＬＥＤ駆動部に接続することができる。この発明によれば、送信信号増幅器を含む増幅器用基板と発熱するＬＥＤを実装したＬＥＤ基板を分離して配置し、その間を同軸ケーブルで接続することが可能となり、これにより、増幅器に対するＬＥＤの熱影響を最小とすることができ、また、白色ＬＥＤの数が異なるタイプの灯具を有するアクセスポイントに対し、アクセスポイント送信部を共通化し簡単に接続することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の可視光通信装置によれば、ネットワークに接続され灯具を備えたアクセスポイントと携帯情報端末との間で、可視光による大容量の高速通信を行うことができ、携帯情報端末のユーザーは、アクセスポイントに対するアップリンクの際、白色の照明光に対し、端末送信部から照射される青色光を容易に視認して、アクセス操作を容易に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態を示す可視光通信装置の概略構成図である。
【図２】灯具を備えたアクセスポイントの下面から見た平面図である。
【図３】アクセスポイントの構成ブロック図である。
【図４】携帯情報端末側の構成ブロック図である。
【図５】アクセスポイント送信部のＬＥＤ駆動部の回路図である。
【図６】携帯情報端端末側の端末受信部の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。可視光通信装置は、図１に示すように、ＬＡＮなどのネットワークに接続され灯具３を備えたアクセスポイント（固定局）１と携帯情報端末５との間で、高速の双方向可視光通信を行なうように構成される。
[アクセスポイント]
可視光通信装置の固定局を構成するアクセスポイント１は、例えば地下街、建物の室内などの上方に設置され、灯具３を備えて構成され、灯具３から室内などに照明光を照射する。図２に示すように、灯具３には、可視光（白色光）を照射する多数の白色ＬＥＤ３０が円形ベース内に円環状に配置され、白色ＬＥＤ３０は、後述のアクセスポイント送信部２のＬＥＤ駆動部９において、その白色光に、ＯＦＤＭ変調された高周波の情報信号を重畳し、照明用と情報通信兼用の可視光として周囲に照射する。
[アクセスポイント送信部の構成]
図３に示すように、アクセスポイント送信部２は、ＬＡＮなどのネットワークを通して送られるパケットデータを入力し、ＯＦＤＭ変調用にデータを組み換える入力データ処理部１０と、入力データ処理部１０から送られた送信データ信号の各ビットを各サブキャリアについてデジタル変調し、デジタル変調したシリアルのデータ列をパラレルに変換した後、パラレルデータを逆高速フーリエ変換して時系列データに変換し、それらの時系列データをアナログ信号に変換した後、合成して送信データ信号をＯＦＤＭ用に変調するＯＦＤＭ変調器２０と、ＯＦＤＭ変調器２０から送られＯＦＤＭ変調された送信データの高周波信号を入力し、その高周波信号を増幅してＬＥＤドライバ３６に出力し、照明用の白色光を照射する白色ＬＥＤ（白色発光ダイオード）３０に対し高周波送信信号を重畳させるように印加するＬＥＤ駆動部９と、を備えて構成される。
【００２６】
白色ＬＥＤ３０は、高輝度の白色ＬＥＤが、図２のように、照明用の灯具３の円形ベース内に円環状に多数個配置され、ＬＡＮを通して送られた画像信号等の情報信号を、灯具３の白色ＬＥＤ３０から照射される白色光（照明光）に重畳させ、照明光の到達範囲内に配置される携帯情報端末５の端末受信部７に対し、情報信号を送信するようになっている。なお、白色光とはいわゆる昼間光、白色光を含む概念である。
【００２７】
入力データ処理部１０のデータ処理部１３は、ＣＰＵ、メモリ、レジスタなどから構成され、イーサネットインタフェース１１（イーサネットは登録商標）を通して、ＬＡＮから送られた送信用のパケットデータを入力する。ＬＡＮからの送信データ信号はＬＡＮケーブルを通して入力することができるが、灯具３を備えたアクセスポイント１には商用電源が接続されるため、その商用電源線を使用する電力線通信を通してＬＡＮからの送信データ信号を入力することもできる。
【００２８】
また、入力データ処理部１０は、データバッファ１２にそれらのバケットデータを一時格納し、さらに、データ処理部１３は、データメモリ１４を用いて、パケットデータをＯＦＤＭ用に組み直し、入出力部１５からＯＦＤＭ変調器２０に出力するように構成される。
【００２９】
ＯＦＤＭ変調器２０は、送信データ信号の各ビットを各サブキャリアについてデジタル変調するデジタル変調部２１を備え、デジタル変調部２１の出力側に、デジタル変調したシリアルのデータ列を、つまりデータの各ビットを各サブキャリアに割り当てるように、パラレルに変換するＳ／Ｐ変換部２２が接続される。
【００３０】
デジタル変調部２１は、入力データ処理部１０から送られたＯＦＤＭ用の送信データ信号を、６４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、ＰＳＫなどの変調方式により、デジタル変調し、Ｓ／Ｐ変換部２２は、デジタル変調されたデータ列の各ビットを各サブキャリアに割り当てるように、Ｎ本（例えば１０２４本）のサブキャリアを使用する場合、データ列の各ビットをＮ個のパラレルデータに変換し、そのパラレルデータを逆離散フーリエ変換部２３に出力するように構成される。
【００３１】
逆離散フーリエ変換部２３は、離散化されデジタル変調されたＮ個のシンボルデータ列を高速で逆フーリエ変換し、その計算結果を実数と虚数からなる時間領域の複素データとしてＤ／Ａ変換部２５，２６に出力する。
【００３２】
アクセスポイント送信部２では、例えば４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚの高周波の周波数帯域を用いて、その高周波信号を白色ＬＥＤ３０の発光する可視光に重畳して情報信号を送信するが、白色ＬＥＤ３０の周波数特性は、通常、この周波数領域において非線形ひずみを有しているので、このような白色ＬＥＤ３０の周波数特性のひずみを予め補正するように、帯域補正増幅器３１がＯＦＤＭ変調器２０の出力側に接続される。
【００３３】
逆離散フーリエ変換部２３から出力され、逆フーリエ変換された実数と虚数の複素データは、各々、Ｄ／Ａ変換部２５，２６に送られてアナログ信号に変換され、この後、各Ｄ／Ａ変換部２５，２６によりアナログ信号に変換された複素データは、合成部２７に送られる。合成部２７で、１対の複素データはサブキャリアの例えば４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚの搬送周波数の余弦波と正弦波を用いて直交変調されて合成され、合成部２７からＯＦＤＭ変調された４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚの高周波送信信号が出力されるようになっている。
【００３４】
このように、ＯＦＤＭ変調器２０は、入力データ処理部１０から送られた送信データ信号の各ビットをデジタル変調部２１で各サブキャリアについてデジタル変調し、デジタル変調したシリアルのデータ列をＳ／Ｐ変換部２２でパラレルに変換した後、パラレルデータを逆離散フーリエ変換部２３で逆高速フーリエ変換して時系列データに変換する。
【００３５】
そして、逆離散フーリエ変換部２３から出力された複素データの実数と虚数はＤ／Ａ変換部２５，２６に送られ、Ｄ／Ａ変換部２５，２６によりアナログ信号に変換される。アナログ信号に変換された複素データは、合成部２７に送られ、１対の複素データは、合成部２７にて、サブキャリアの搬送周波数の余弦波と正弦波を用いて直交変調されて合成され、ＯＦＤＭ変調器２０の合成部２７からＯＦＤＭ変調された送信信号が帯域補正増幅器３１に出力される。
【００３６】
帯域補正増幅器３１は、ＯＦＤＭ変調された高周波送信信号に対し、帯域のイコライジング補正を加えるように高周波送信信号を増幅し、これにより、４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚのように非常に周波数帯域の広い高周波信号を、白色ＬＥＤ３０の周波数特性に応じて補正する回路である。白色ＬＥＤ３０の周波数特性は、通常、周波数が低いほど発光レベルが高く、周波数が高くなるほど発光レベルが低下するような非線形特性となっている。このために、ＯＦＤＭ変調された送信信号をそのまま増幅して白色ＬＥＤ３０に印加すると、送信信号のスペクトル分布にひずみが生じ、大容量の情報を高速で送受信することができない。このため、帯域補正増幅器３１は、このような白色ＬＥＤ３０の周波数特性の逆特性を信号に加えて帯域補正をしつつ高周波送信信号を増幅するように構成される。
【００３７】
これにより、例えば４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚのように、高周波の広帯域を用いて信号を送信する際、周波数が低いほど発光レベルが高く、周波数が高くなるほど発光レベルが低下する周波数特性の白色ＬＥＤ３０を可視光投光用に使用した場合でも、ＯＦＤＭ方式の送信信号のスペクトル分布にひずみを生じさせずに、ＬＥＤの可視光に送信信号を重畳させて、大容量の情報を高速で送信することができるようになっている。
【００３８】
帯域補正増幅器３１の出力側には、送信信号を白色ＬＥＤ３０に重畳可能なレベルまで増幅するための送信信号増幅器３２が接続される。この送信信号増幅器３２は、図５に示すように、高周波信号を白色ＬＥＤ３０に重畳可能なレベルまで増幅する高周波増幅器３８を主要部として構成され、高周波増幅器３８の入力側に不平衡／平衡変換回路３７が接続される。不平衡／平衡変換回路３７は、トランス等を用いて構成され、高周波増幅器３８のダイナミックレンジを広くするために、入力した不平衡の送信信号を平衡に変換して高周波増幅器３８に出力する。
【００３９】
図５に示すように、高周波増幅器３８の出力側にはインピーダンスマッチング回路３３が接続され、高インピーダンスの高周波増幅器３８の出力側を、インピーダンスマッチング用トランスにより、低インピーダンス（例えば５０Ω）に変換する。送信信号増幅器３２の出力側には、白色ＬＥＤ３０を有するＬＥＤ駆動部９が接続されるが、白色ＬＥＤ３０を有するＬＥＤ駆動部９は、放熱フィンを設ける必要があり、送信信号増幅器３２から分離して配置すること、及びアクセスポイント送信部２として、異なった明るさ、異なった数の白色ＬＥＤ３０を有したＬＥＤ駆動部９を、交換可能に使用するために、低インピーダンスの同軸ケーブル３５を使用して接続する構成とする。このため、インピーダンスマッチング用としてトランスＴＲ１を用いたインピーダンスマッチング回路３３が送信信号増幅器３２の出力側に接続される。
【００４０】
さらに、図４，５に示すごとく、インピーダンスマッチング回路３３の出力側に、同軸ケーブル３５を介してＬＥＤ駆動部９が接続される。ＬＥＤ駆動部９は、同軸ケーブル３５を通して入力した高周波送信信号（ＯＦＤＭ信号のサブキャリア搬送周波数を持つ送信信号）を、白色ＬＥＤ３０の入力インピーダンスにマッチングさせるようにインピーダンスマッチング回路３４を通して、インピーダンス変換を行い、白色ＬＥＤ３０のカソードに高周波送信信号を印加する。一方、白色ＬＥＤ３０は、灯具３の照明用と可視光通信用に兼用され、必要な照度が得られるように、多数の高輝度白色ＬＥＤを直列接続し、円環状に配置して構成され、図５に示す如く、白色ＬＥＤ３０のアノード側に直流電源回路が接続される。
[アクセスポイント受信部の構成]
図３に示すように、アクセスポイント受信部４は、後述の携帯情報端末５の端末送信部６の青色ＬＥＤ３９から投光され情報信号を重畳した青色光を、反射集光型の受光素子により受光する受光器４１と、受光器４１から出力された光電流を入力し、その直流成分を除去しその交流電圧信号を緩衝増幅して次段の高周波増幅器４３に出力する緩衝増幅器４２と、緩衝増幅器４２から出力された高周波電圧信号を入力し低雑音状態で増幅して出力する高周波増幅器４３と、高周波増幅器４３から出力された高周波受信信号を検波し復調する復調部４４と、復調部４４から出力された高周波受信信号を、余弦波と正弦波を用いて直交変調し、同相信号と直交信号に分離するＩＱ分離部４５と、ＩＱ分離部４５で分離された同相信号の実部と直交信号の虚部とをサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部４６，４７と、Ａ／Ｄ変換部４６，４７から出力された、同相信号の実部と直交信号の虚部を合わせた時間軸上の複素値から、各サブキャリアの複素平面上での複素値を求めるように高速フーリエ変換を行う離散フーリエ変換部４８と、離散フーリエ変換部４８から出力された各サブキャリアのパラレルデータをシリアルデータに変換して受信データとするＰ／Ｓ変換部４９と、を備えて構成される。
【００４１】
アクセスポイント受信部４の受光器４１は、携帯情報端末５の端末送信部６の青色ＬＥＤ３９から投光され情報信号を重畳した可視光を受光する受光素子を有して構成され、受光素子には、青色光の波長領域に高い受光感度を有した青色光用フォトダイオードが使用される。さらに、受光器４１には、凹面鏡の略焦点位置にフォトダイオードを凹面に向けて配置してなる複数の受光素子部材を、アレイ状に並設した構造の反射集光型受光器が使用される。これにより、受光器４１は、その受光感度及び高周波信号の応答速度が非常に高く、可視光に重畳された大容量の情報を高速で受信することができるようになっている。
【００４２】
図６に示すように、アクセスポイント受信部４の受光器４１には、受光素子のアノードに抵抗Ｒ及びコイルＬ１、Ｌ２をグランドとの間に直列に接続して、光電流を高周波電圧信号に変換する、電流／電圧変換回路４２ａが接続される。この電流／電圧変換回路４２ａの抵抗Ｒの抵抗値は、受光器４１が受光する可視光が高照度であっても増幅器が飽和せず、低照度時でも信号を増幅器が有効に増幅可能な値に設定される。また、抵抗Ｒには２個のコイルＬ１、Ｌ２が直列接続によりグランド接続され、これにより、受光器４１の出力インピーダンスを高くして光電流の高周波成分を効率よく取り出すことができるようになっている。
【００４３】
さらに、アクセスポイント受信部４では、図６に示す如く、電流／電圧変換回路４２ａと高周波増幅器４３との間に、ソースフォロアー回路を設けた緩衝増幅器４２が接続される。緩衝増幅器４２には、図６のように、ＦＥＴが使用され、そのゲート入力側に、２個のコンデンサＣ１，Ｃ２が並列接続され、これにより、受光器４１から出力される光電流から高周波電圧成分のみを効率よく取り出すようにしている。さらに、緩衝増幅器４２は、高入力インピーダンスで高周波電圧信号を入力し、ソースフォロアー回路を通して低インピーダンスの出力を広帯域の周波数特性をもって次段の高周波増幅器４３に出力し、これにより、高周波増幅器４３が広帯域の高周波信号を良好な周波数特性をもって増幅することができるようにしている。図６に示すように、高周波増幅器４３の出力側は、コンデンサＣ３，Ｃ４、抵抗Ｒ２、及びコネクタＣＮ１を通して、図３に示す復調部４４に接続される。
【００４４】
復調部４４は、高周波増幅器４３から増幅され出力された高周波受信信号（デジタル変調された信号）を検波して復調し、復調した高周波信号をＩＱ分離部４５に出力する。復調部４４の出力側に接続されるＩＱ分離部４５は、復調部４４から出力された高周波受信信号を入力し、余弦波と正弦波を用いて直交変調してベースバンド信号とすると共に、同相信号と直交信号に分離し、Ａ／Ｄ変換部４６，４７に各々出力するように構成される。
【００４５】
Ａ／Ｄ変換部４６，４７は、各々、ＩＱ分離部４５で分離された同相信号の実部と直交信号の虚部を入力し、サンプリングしてデジタル信号に変換し、離散フーリエ変換部４８に出力する。離散フーリエ変換部４８は、Ａ／Ｄ変換部４６，４７から出力された、同相信号の実部と直交信号の虚部を合わせた時間軸上の複素値のデジタル信号を入力し、これらのデジタル信号から、各サブキャリアの複素平面上での複素値を求めるように高速フーリエ変換を行い、デジタル信号を各サブキャリアのデータに戻すように構成される。
【００４６】
離散フーリエ変換部４８の出力側に接続されるＰ／Ｓ変換部４９は、離散フーリエ変換部４８から出力された各サブキャリアのパラレルデータを入力し、これらのパラレルデータをシリアルデータに変換して受信データとし、入力データ処理部１０の入出力部１５に出力するように構成される。これにより、アクセスポイント受信部４で受信された情報信号は復調され、データ処理部１３の動作により、イーサネットインタフェース１１を通してＬＡＮに出力される構成である。
[携帯情報端末]
図１に示すように、携帯情報端末５には、上記アクセスポイント１との間で、双方向の可視光通信を行う端末送信部６と端末受信部７が設けられる。携帯情報端末５は、基本的には、モバイル端末、移動可能なノートパソコン等のコンピュータ端末などから構成され、コンピュータとして機能するためのＣＰＵ，固定メモリのＲＯＭ，ＣＰＵのワークエリアなどを構成するＲＡＭ、ＯＳなどの基本ソフト及び各種アプリケーションソフトを記憶する記憶装置、ユーザーが操作入力するための入力手段、画像等を表示するディスプレイなどを備える。
[端末送信部の構成]
携帯情報端末５の端末送信部６は、基本的には、上記アクセスポイント送信部２の構成と同様に構成され、図４に示すように、送信用データを入力してＯＦＤＭ変調用にデータを組み換え、端末受信部７から入力した受信データを処理する送受信データ処理部１６と、送受信データ処理部１６から送られた送信データ信号の各ビットを各サブキャリアについてデジタル変調し、デジタル変調したシリアルのデータ列をパラレルに変換した後、パラレルデータを逆高速フーリエ変換して時系列データに変換し、それらの時系列データをアナログ信号に変換した後、合成して送信データ信号をＯＦＤＭ用に変調するＯＦＤＭ変調器２０と、ＯＦＤＭ変調器２０から送られＯＦＤＭ変調された送信データの高周波信号を入力し、その高周波信号を増幅してＬＥＤドライバ３６に出力し、青色光を照射する青色ＬＥＤ（青色発光ダイオード）３９に対し高周波送信信号を重畳させるように印加するＬＥＤ駆動部９と、を備えて構成される。
【００４７】
青色ＬＥＤ３９は、図１のように、携帯情報端末５のケースの一部に取り付けられ、青色光をアクセスポイント１に向けて照射するようになっている。青色ＬＥＤ３９から照射される青色光は、約４６０ｎｍの波長で非常に高いピークを有するスペクトルの可視光であるが、例えば約４０５ｎｍの波長にピークを有する青紫色から、約５００ｎｍの波長にピークを有する青緑色のスペクトル範囲の可視光を含む概念である。
【００４８】
送受信データ処理部１６のデータ処理部１３は、ＣＰＵ、メモリ、レジスタなどから構成され、携帯情報端末５のコンピュータ端末のＣＰＵと兼用して構成することができる。データ処理部１３は、送信しようとする送信データをデータメモリ１４を用いてＯＦＤＭ用に組み直し、入出力部１５からＯＦＤＭ変調器２０に出力するように動作する。
【００４９】
ＯＦＤＭ変調器２０は、送信データ信号の各ビットを各サブキャリアについてデジタル変調するデジタル変調部２１を備え、デジタル変調部２１の出力側に、デジタル変調したシリアルのデータ列を、つまりデータの各ビットを各サブキャリアに割り当てるように、パラレルに変換するＳ／Ｐ変換部２２が接続される。
【００５０】
デジタル変調部２１は、送受信データ処理部１６から送られたＯＦＤＭ用の送信データ信号を、６４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、ＰＳＫなどの変調方式により、デジタル変調し、Ｓ／Ｐ変換部２２は、デジタル変調されたデータ列の各ビットを各サブキャリアに割り当てるように、Ｎ本（例えば１０２４本）のサブキャリアを使用する場合、データ列の各ビットをＮ個のパラレルデータに変換し、そのパラレルデータを逆離散フーリエ変換部２３に出力するように構成される。
【００５１】
逆離散フーリエ変換部２３は、離散化されデジタル変調されたＮ個のシンボルデータ列を高速で逆フーリエ変換し、その計算結果を実数と虚数からなる時間領域の複素データとしてＤ／Ａ変換部２５，２６に出力する。
【００５２】
端末送信部６では、例えば４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚの高周波の周波数帯域を用いて、その高周波信号を青色ＬＥＤ３９の発光する可視光に重畳して情報信号を送信するが、青色ＬＥＤ３９の周波数特性は、通常、この周波数領域において非線形ひずみを有しているので、このような青色ＬＥＤ３９の周波数特性のひずみを予め補正するように、帯域補正増幅器３１がＯＦＤＭ変調器２０の出力側に接続される。
【００５３】
逆離散フーリエ変換部２３から出力され、逆フーリエ変換された実数と虚数の複素データは、各々、Ｄ／Ａ変換部２５，２６に送られてアナログ信号に変換され、この後、各Ｄ／Ａ変換部２５，２６によりアナログ信号に変換された複素データは、合成部２７に送られる。合成部２７で、１対の複素データはサブキャリアの例えば４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚの搬送周波数の余弦波と正弦波を用いて直交変調されて合成され、合成部２７からＯＦＤＭ変調された４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚの高周波送信信号が出力されるようになっている。
【００５４】
このように、ＯＦＤＭ変調器２０は、送受信データ処理部１６から送られた送信データ信号の各ビットをデジタル変調部２１で各サブキャリアについてデジタル変調し、デジタル変調したシリアルのデータ列をＳ／Ｐ変換部２２でパラレルに変換した後、パラレルデータを逆離散フーリエ変換部２３で逆高速フーリエ変換して時系列データに変換する。
【００５５】
そして、逆離散フーリエ変換部２３から出力された複素データの実数と虚数はＤ／Ａ変換部２５，２６に送られ、Ｄ／Ａ変換部２５，２６によりアナログ信号に変換される。アナログ信号に変換された複素データは、合成部２７に送られ、１対の複素データは、合成部２７にて、サブキャリアの搬送周波数の余弦波と正弦波を用いて直交変調されて合成され、ＯＦＤＭ変調器２０の合成部２７からＯＦＤＭ変調された送信信号が帯域補正増幅器３１に出力される。
【００５６】
帯域補正増幅器３１は、ＯＦＤＭ変調された高周波送信信号に対し、帯域のイコライジング補正を加えるように高周波送信信号を増幅し、これにより、４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚのように非常に周波数帯域の広い高周波信号を、青色ＬＥＤ３９の周波数特性に応じて補正する回路である。青色ＬＥＤ３９の周波数特性は、通常、周波数が低いほど発光レベルが高く、周波数が高くなるほど発光レベルが低下するような非線形特性となっている。このために、ＯＦＤＭ変調された送信信号をそのまま増幅して青色ＬＥＤ３９に印加すると、送信信号のスペクトル分布にひずみが生じ、大容量の情報を高速で送受信することができない。このため、帯域補正増幅器３１は、このような青色ＬＥＤ３９の周波数特性の逆特性を信号に加えて帯域補正をしつつ高周波送信信号を増幅するように構成される。
【００５７】
これにより、例えば４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚのように、高周波の広帯域を用いて信号を送信する際、周波数が低いほど発光レベルが高く、周波数が高くなるほど発光レベルが低下する周波数特性の青色ＬＥＤ３９を可視光投光用に使用した場合でも、ＯＦＤＭ方式の送信信号のスペクトル分布にひずみを生じさせずに、ＬＥＤの可視光に送信信号を重畳させて、大容量の情報を高速で送信することができるようになっている。
【００５８】
帯域補正増幅器３１の出力側には、送信信号を青色ＬＥＤ３９に重畳可能なレベルまで増幅するための送信信号増幅器３２が接続される。この送信信号増幅器３２は、図５に示すように、高周波信号を青色ＬＥＤ３９に重畳可能なレベルまで増幅する高周波増幅器３８を主要部として構成され、高周波増幅器３８の入力側に不平衡／平衡変換回路３７が接続される。不平衡／平衡変換回路３７は、トランス等を用いて構成され、高周波増幅器３８のダイナミックレンジを広くするために、入力した不平衡の送信信号を平衡に変換して高周波増幅器３８に出力する。
【００５９】
図５に示すように、高周波増幅器３８の出力側にはインピーダンスマッチング回路３３が接続され、高インピーダンスの高周波増幅器３８の出力側を、インピーダンスマッチング用トランスにより、低インピーダンス（例えば５０Ω）に変換し、同軸ケーブル３５を介して送信信号増幅器３２の出力を、青色ＬＥＤ３９のＬＥＤ駆動部９に接続する構成となっている。
【００６０】
さらに、図４，５に示すごとく、インピーダンスマッチング回路３３の出力側に、同軸ケーブル３５を介してＬＥＤ駆動部９が接続される。ＬＥＤ駆動部９は、同軸ケーブル３５を通して入力した高周波送信信号（ＯＦＤＭ信号のサブキャリア搬送周波数を持つ送信信号）を、青色ＬＥＤ３９の入力インピーダンスにマッチングさせるようにインピーダンスマッチング回路３４を通して、インピーダンス変換を行い、青色ＬＥＤ３９のカソードに高周波送信信号を印加する。なお、高周波増幅器３８の出力側にＬＥＤ駆動部９を直接接続する場合、インピーダンスマッチング回路３３，３４、及び同軸ケーブル３５は省略することができる。
[端末受信部の構成]
端末受信部７は、基本的には、上記アクセスポイント受信部４と同様に構成され、図４に示すように、アクセスポイント送信部２の白色ＬＥＤ３０から照射され情報信号を重畳した可視光を、反射集光型の受光素子により受光する受光器４１と、受光器４１から出力された光電流を入力し、その直流成分を除去しその交流電圧信号を緩衝増幅して次段の高周波増幅器４３に出力する緩衝増幅器４２と、緩衝増幅器４２から出力された高周波電圧信号を入力し低雑音状態で増幅して出力する高周波増幅器４３と、高周波増幅器４３から出力された高周波受信信号を検波し復調する復調部４４と、復調部４４から出力された高周波受信信号を、余弦波と正弦波を用いて直交変調し、同相信号と直交信号に分離するＩＱ分離部４５と、ＩＱ分離部４５で分離された同相信号の実部と直交信号の虚部とをサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部４６，４７と、Ａ／Ｄ変換部４６，４７から出力された、同相信号の実部と直交信号の虚部を合わせた時間軸上の複素値から、各サブキャリアの複素平面上での複素値を求めるように高速フーリエ変換を行う離散フーリエ変換部４８と、離散フーリエ変換部４８から出力された各サブキャリアのパラレルデータをシリアルデータに変換して受信データとするＰ／Ｓ変換部４９と、を備えて構成される。
【００６１】
端末受信部７の受光器４１は、アクセスポイント１の灯具３の白色ＬＥＤ３０から照射され情報信号を重畳した可視光を受光する受光素子を有して構成される。受光器４１には、凹面鏡の略焦点位置にフォトダイオードを凹面に向けて配置してなる複数の受光素子部材を、アレイ状に並設した構造の反射集光型受光器が使用される。これにより、受光器４１は、その受光感度及び高周波信号の応答速度が非常に高く、可視光に重畳された大容量の情報を高速で受信することができるようになっている。
【００６２】
図６に示すように、端末受信部７の受光器４１には、受光素子のアノードに抵抗Ｒ及びコイルＬ１、Ｌ２をグランドとの間に直列に接続して、光電流を高周波電圧信号に変換する、電流／電圧変換回路４２ａが接続される。この電流／電圧変換回路４２ａの抵抗Ｒの抵抗値は、受光器４１が受光する可視光が高照度であっても増幅器が飽和せず、低照度時でも信号を増幅器が有効に増幅可能な値に設定される。また、抵抗Ｒには２個のコイルＬ１、Ｌ２が直列接続によりグランド接続され、これにより、受光器４１の出力インピーダンスを高くして光電流の高周波成分を効率よく取り出すことができるようになっている。
【００６３】
さらに、端末受信部７では、図６に示す如く、電流／電圧変換回路４２ａと高周波増幅器４３との間に、ソースフォロアー回路を設けた緩衝増幅器４２が接続される。緩衝増幅器４２には、図６のように、ＦＥＴが使用され、そのゲート入力側に、２個のコンデンサＣ１，Ｃ２が並列接続され、これにより、受光器４１から出力される光電流から高周波電圧成分のみを効率よく取り出すようにしている。さらに、緩衝増幅器４２は、高入力インピーダンスで高周波電圧信号を入力し、ソースフォロアー回路を通して低インピーダンスの出力を広帯域の周波数特性をもって次段の高周波増幅器４３に出力し、これにより、高周波増幅器４３が広帯域の高周波信号を良好な周波数特性をもって増幅することができるようにしている。図６に示すように、高周波増幅器４３の出力側は、コンデンサＣ３，Ｃ４、抵抗Ｒ２、及びコネクタＣＮ１を通して、図４に示す復調部４４に接続される。
【００６４】
復調部４４は、高周波増幅器４３から増幅され出力された高周波受信信号（デジタル変調された信号）を検波して復調し、復調した高周波信号をＩＱ分離部４５に出力する。復調部４４の出力側に接続されるＩＱ分離部４５は、復調部４４から出力された高周波受信信号を入力し、余弦波と正弦波を用いて直交変調してベースバンド信号とすると共に、同相信号と直交信号に分離し、Ａ／Ｄ変換部４６，４７に各々出力するように構成される。
【００６５】
Ａ／Ｄ変換部４６，４７は、各々、ＩＱ分離部４５で分離された同相信号の実部と直交信号の虚部を入力し、サンプリングしてデジタル信号に変換し、離散フーリエ変換部４８に出力する。離散フーリエ変換部４８は、Ａ／Ｄ変換部４６，４７から出力された、同相信号の実部と直交信号の虚部を合わせた時間軸上の複素値のデジタル信号を入力し、これらのデジタル信号から、各サブキャリアの複素平面上での複素値を求めるように高速フーリエ変換を行い、デジタル信号を各サブキャリアのデータに戻すように構成される。
【００６６】
離散フーリエ変換部４８の出力側に接続されるＰ／Ｓ変換部４９は、離散フーリエ変換部４８から出力された各サブキャリアのパラレルデータを入力し、これらのパラレルデータをシリアルデータに変換して受信データとし、送受信データ処理部１６の入出力部１５に出力するように構成される。これにより、端末受信部７で受信された情報信号は復調され、データ処理部１３の動作により取り込まれ、データメモリ１４に記憶され、その後、携帯情報端末５の操作に応じて、文字、画像の情報などがディスプレイに表示され、音声情報の場合、図示しないスピーカーなどから音声が出力される構成である。
[可視光通信装置の動作]
次に、上記構成の可視光通信装置の動作を説明する。アクセスポイント１の灯具３は、室内などの照明を行う場合、電源オンによりＬＥＤドライバ３６が動作し、白色ＬＥＤ３０が白色光を照明光として照射し、室内などの照明を行う。
【００６７】
アクセスポイント送信部２が起動し、ＬＡＮを通して、画像信号、音声信号などの送信信号が入力データ処理部１０に送られると、図３のデータ処理部１３は、イーサネットインタフェース１１を通してＬＡＮからの送信用パケットデータを入力し、データメモリ１４を用いて、パケットデータをＯＦＤＭ用に組み直し、それらのデータを入出力部１５からＯＦＤＭ変調器２０に出力する。
【００６８】
ＯＦＤＭ変調器２０のデジタル変調部２１は、入力データ処理部１０から送られたＯＦＤＭ用の送信データ信号を入力すると、例えば６４ＱＡＭなどの変調方式により、送信データ信号の各ビットを各サブキャリアについてデジタル変調し、変調したシリアルのデータ信号は、Ｓ／Ｐ変換部２２に送られる。
【００６９】
Ｓ／Ｐ変換部２２は、デジタル変調されたシリアルデータを入力すると、データ列の各ビットを各サブキャリアに割り当てるように、Ｎ本（例えば１０２４本）のサブキャリアを使用する場合、データ列の各ビットをＮ個のパラレルデータに変換し、そのパラレルデータを逆離散フーリエ変換部２３に出力する。
【００７０】
次に、逆離散フーリエ変換部２３は、デジタル変調されデータ列の各ビットを各サブキャリアに割り当てるように構成されたパラレルのシンボルデータ列を、高速で逆離散フーリエ変換し、その演算結果を、実数と虚数からなる時間領域の複素データとして、Ｄ／Ａ変換部２５，２６に出力する。
【００７１】
逆離散フーリエ変換された実数と虚数の複素データは、各々、Ｄ／Ａ変換部２５，２６に送られてアナログ信号に変換され、この後、各Ｄ／Ａ変換部２５，２６によりアナログ信号に変換された複素データは、合成部２７に送られる。合成部２７において、１対の複素データは、サブキャリアの例えば４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚの搬送周波数の余弦波と正弦波を用いて、直交変調されて合成され、合成部２７からＯＦＤＭ変調された４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚの高周波送信信号は、帯域補正増幅器３１に出力される。
【００７２】
帯域補正増幅器３１は、ＯＦＤＭ変調された高周波送信信号に対し、帯域のイコライジング補正を加えるように高周波送信信号を増幅し、これにより、４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚのように非常に周波数帯域の広い高周波信号を、図３の白色ＬＥＤ３０の周波数特性に応じて補正する。つまり、白色ＬＥＤ３０の周波数特性は、通常、周波数が低いほど発光レベルが高く、周波数が高くなるほど発光レベルが低下するような非線形特性となっているので、そのような白色ＬＥＤ３０の非線形特性を補正するために、帯域補正増幅器３１は、白色ＬＥＤ３０の周波数特性の逆特性を信号に加え、帯域補正をしつつ高周波送信信号を増幅する。
【００７３】
これにより、例えば４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚのように、高周波の広帯域で信号を送信する際、周波数が低いほど発光レベルが高く、周波数が高くなるほど発光レベルが低下する周波数特性の白色ＬＥＤ３０を可視光投光用に使用した場合でも、ＯＦＤＭ方式の送信信号のスペクトル分布にひずみを生じさせずに、ＬＥＤの可視光に送信信号を重畳させて、大容量の情報を高速で送信することができる。
【００７４】
次の送信信号増幅器３２では、帯域補正された高周波送信信号を、不平衡／平衡変換回路３７により、不平衡状態の送信信号を平衡に変換し、次段の高周波増幅器３８のダイナミックレンジを広くする。そして、次の高周波増幅器３８では、高周波送信信号を、白色ＬＥＤ３０の白色光に重畳可能なレベルまで増幅する。増幅された送信信号はインピーダンスマッチング回路３３，３４を通してＬＥＤドライバ３６に入力され、ＬＥＤドライバ３６は白色ＬＥＤ３０を発光駆動する状態で、ＯＦＤＭ変調された高周波送信信号を重畳し、高周波送信信号を重畳した可視光は、図３の白色ＬＥＤ３０から可視光通信用及び照明用として照射される。
【００７５】
携帯情報端末５のユーザーは、アクセスポイント１にアクセスしてデータを取り込みたい場合、灯具３の白色ＬＥＤ３０の白色光の照射範囲内に携帯情報端末５を位置させて、端末受信部７を起動する。端末受信部７が動作すると、図４の端末受信部７の受光器４１が白色光を受光して光電流を出力し、光電流は直流成分を除去されて交流電圧信号（高周波受信信号）が緩衝増幅器４２に入力され、緩衝増幅器４２では高入力インピーダンスで入力した受信信号を低出力インピーダンスとして次段の高周波増幅器４３に出力する。高周波増幅器４３は、低入力インピーダンスで入力した微細な高周波電圧信号を、低雑音状態で効率よく広帯域増幅し、復調部４４に出力する。
【００７６】
復調部４４は、高周波増幅器４３から出力された高周波受信信号を検波して復調し、次のＩＱ分離部４５に復調した高周波受信信号を出力する。ＩＱ分離部４５は、入力した高周波受信信号を、余弦波と正弦波を用いて直交変調し、同相信号と直交信号に分離する。次に、ＩＱ分離部４５で分離された同相信号の実部と直交信号の虚部は、各々、Ａ／Ｄ変換部４６，４７に出力され、Ａ／Ｄ変換部４６，４７にて、サンプリングしてデジタル信号に変換された後、離散フーリエ変換部４８に入力される。
【００７７】
離散フーリエ変換部４８では、同相信号の実部と直交信号の虚部を合わせた時間軸上の複素値から、各サブキャリアの複素平面上での複素値を求めるように高速フーリエ変換を行い、離散フーリエ変換部４８から出力された各サブキャリアのパラレルデータは、Ｐ／Ｓ変換部４９によりシリアルデータに変換され、受信データとして送受信データ処理部１６の入出力部１５に入力される。図４の送受信データ処理部１６のデータ処理部１３は、入力した受信データを、データメモリ１４に記憶し、ユーザーによる携帯情報端末５の操作に応じて、受信データに基づく文字、画像の情報などがディスプレイに表示される。
【００７８】
一方、アクセスポイント１に対し携帯情報端末５をアップリンクしてデータを送信する場合、携帯情報端末５の端末送信部６が起動すると、図４の端末送信部６の送受信データ処理部１６は、送信用データをＯＦＤＭ用に組み直し、それらのデータを入出力部１５からＯＦＤＭ変調器２０に出力する。
【００７９】
ＯＦＤＭ変調器２０のデジタル変調部２１は、入力データ処理部１０から送られたＯＦＤＭ用の送信データ信号を入力すると、例えば６４ＱＡＭなどの変調方式により、送信データ信号の各ビットを各サブキャリアについてデジタル変調し、変調したシリアルのデータ信号は、Ｓ／Ｐ変換部２２に送られる。
【００８０】
Ｓ／Ｐ変換部２２は、デジタル変調されたシリアルデータを入力すると、データ列の各ビットを各サブキャリアに割り当てるように、Ｎ本（例えば１０２４本）のサブキャリアを使用する場合、データ列の各ビットをＮ個のパラレルデータに変換し、そのパラレルデータを逆離散フーリエ変換部２３に出力する。
【００８１】
次に、逆離散フーリエ変換部２３は、デジタル変調されデータ列の各ビットを各サブキャリアに割り当てるように構成されたパラレルのシンボルデータ列を、高速で逆離散フーリエ変換し、その演算結果を、実数と虚数からなる時間領域の複素データとして、Ｄ／Ａ変換部２５，２６に出力する。
【００８２】
逆離散フーリエ変換された実数と虚数の複素データは、各々、Ｄ／Ａ変換部２５，２６に送られてアナログ信号に変換され、この後、各Ｄ／Ａ変換部２５，２６によりアナログ信号に変換された複素データは、合成部２７に送られる。合成部２７において、１対の複素データは、サブキャリアの例えば４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚの搬送周波数の余弦波と正弦波を用いて、直交変調されて合成され、合成部２７からＯＦＤＭ変調された４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚの高周波送信信号は、帯域補正増幅器３１に出力される。
【００８３】
帯域補正増幅器３１は、ＯＦＤＭ変調された高周波送信信号に対し、帯域のイコライジング補正を加えるように高周波送信信号を増幅し、これにより、４ＭＨｚ〜３４ＭＨｚのように非常に周波数帯域の広い高周波信号を、青色ＬＥＤ３９の周波数特性に応じて補正する。つまり、青色ＬＥＤ３９の周波数特性は、通常、周波数が低いほど発光レベルが高く、周波数が高くなるほど発光レベルが低下するような非線形特性となっているので、そのような青色ＬＥＤ３９の非線形特性を補正するために、帯域補正増幅器３１は、青色ＬＥＤ３９の周波数特性の逆特性を信号に加え、帯域補正をしつつ高周波送信信号を増幅する。
【００８４】
次の送信信号増幅器３２では、帯域補正された高周波送信信号を、不平衡／平衡変換回路３７により、不平衡状態の送信信号を平衡に変換し、次段の高周波増幅器３８のダイナミックレンジを広くする。そして、次の高周波増幅器３８では、高周波送信信号を、青色ＬＥＤ３９の青色光に重畳可能なレベルまで増幅する。増幅された送信信号はインピーダンスマッチング回路３３，３４を通してＬＥＤドライバ３６に入力され、図４のＬＥＤドライバ３６は青色ＬＥＤ３９を発光駆動すると共に、ＯＦＤＭ変調された高周波送信信号を青色光に重畳し、青色ＬＥＤ３９から青色光が高周波送信信号を重畳し、アクセスポイント１に向けて照射される。つまり、携帯情報端末５からアクセスポイント１へのアップリンク時には、灯具３の白色光とは異なる青色光を投光し、可視光通信を行うこととなる。
【００８５】
したがって、携帯情報端末５を使用するユーザーは、照明光として灯具３から白色光を照明投光するアクセスポイント１に対し、そのアップリングで、端末送信部６から青色光を投光することとなるので、端末送信部６から投光される青色光を容易に視認することができる。これにより、ユーザーは、アクセスポイント１に対し携帯情報端末５から可視光通信を行ってアップリンクしている状態を容易に認識することができる。
【００８６】
また、携帯情報端末５側からアクセスポイント１側へのアップリンクの投光が、灯具３の照明用の白色光とは相違して青色光となるので、受光器４１の前面に青色光のみを透過する光学フィルタを配置すれば、灯具３の白色光などの外乱光を効果的に除去することができ、外乱光によるＳ／Ｎ比の低下、それに伴う通信速度の低下を回避することができる。
【００８７】
一方、アクセスポイント１のアクセスポイント受信部４の受光器４１が、端末送信部６の青色ＬＥＤ３９から照射された青色光を受光すると、図３の受光器４１は光電流を出力し、光電流は直流成分を除去されて交流電圧信号（高周波受信信号）が緩衝増幅器４２に入力され、緩衝増幅器４２では高入力インピーダンスで入力した受信信号を低出力インピーダンスとして次段の高周波増幅器４３に出力する。高周波増幅器４３は、低入力インピーダンスで入力した微細な高周波電圧信号を、低雑音状態で効率よく広帯域増幅し、復調部４４に出力する。
【００８８】
復調部４４は、高周波増幅器４３から出力された高周波受信信号を検波して復調し、次のＩＱ分離部４５に復調した高周波受信信号を出力する。ＩＱ分離部４５は、入力した高周波受信信号を、余弦波と正弦波を用いて直交変調し、同相信号と直交信号に分離する。次に、ＩＱ分離部４５で分離された同相信号の実部と直交信号の虚部は、各々、Ａ／Ｄ変換部４６，４７に出力され、Ａ／Ｄ変換部４６，４７にて、サンプリングしてデジタル信号に変換された後、離散フーリエ変換部４８に入力される。
【００８９】
離散フーリエ変換部４８では、同相信号の実部と直交信号の虚部を合わせた時間軸上の複素値から、各サブキャリアの複素平面上での複素値を求めるように高速フーリエ変換を行い、離散フーリエ変換部４８から出力された各サブキャリアのパラレルデータは、Ｐ／Ｓ変換部４９によりシリアルデータに変換され、受信データとして入力データ処理部１０の入出力部１５に入力される。入力データ処理部１０のデータ処理部１３は、入力した受信データを、データバッファ１２を使用して、パケットデータに組み替え、イーサネットインタフェース１１を通して、ＬＡＮに出力するように動作する。
【００９０】
このように、ネットワークに接続され灯具３を備えたアクセスポイント１と携帯情報端末５との間で、可視光によるＯＦＤＭ方式の大容量の高速通信を行うことができ、携帯情報端末５のユーザーは、アクセスポイント１に対するアップリンクの際、白色の照明光に対し、端末送信部６から照射される青色光を容易に視認して、アクセス操作を容易に認識することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１      アクセスポイント
２      アクセスポイント送信部
３      灯具
４      アクセスポイント受信部
５      携帯情報端末
６      端末送信部
７      端末受信部
９      ＬＥＤ駆動部
１０    入力データ処理部
１１    イーサネットインタフェース
１２    データバッファ
１３    データ処理部
１４    データメモリ
１５    入出力部
１６    送受信データ処理部
２０    ＯＦＤＭ変調器
２１    デジタル変調部
２２    Ｓ／Ｐ変換部
２３    逆離散フーリエ変換部
２５    Ｄ／Ａ変換部
２７    合成部
３０    白色ＬＥＤ
３１    帯域補正増幅器
３２    送信信号増幅器
３３    インピーダンスマッチング回路
３４    インピーダンスマッチング回路
３５    同軸ケーブル
３６    ＬＥＤドライバ
３７    不平衡／平衡変換回路
３８    高周波増幅器
３９    青色ＬＥＤ
４１    受光器
４２    緩衝増幅器
４２ａ  電流／電圧変換回路
４３    高周波増幅器
４４    復調部
４５    ＩＱ分離部
４６    Ａ／Ｄ変換部
４８    離散フーリエ変換部
４９    Ｐ／Ｓ変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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