(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンチェスタ符号の送信すべきデータをＮＲＺ符合に変換して送信すべきＮＲＺ符号のデータを得るためのマンチェスタ／ＮＲＺ変換処理（１５）をし、
前記送信すべきＮＲＺ符号のデータを一時的に記憶するための送信記憶処理（１６）をし、
前記マンチェスタ符号の送信すべきデータの有無を検出してデータ有無検出信号（６２）を得るためのデータ信号検出処理（１３）をし、
前記データ有無検出信号（６２）を受けて前記送信すべきＮＲＺ符号のデータの先頭部と終端部に受信すべきではない自己の発信した信号と光ノイズから受信すべき信号を区別するための自己の属するグループの識別符号（ＧＡＤ）と自己のグループ内の識別符号（ＡＤＤ）とを含んだヘッド・リーダとＥＮＤデータ（Ｐs ）とを付加するために前記一時的に記憶した前記送信すべきＮＲＺ符号のデータを読み出して送信フレームを生成するためのフレーム生成処理（１０，１４，１９）をし、
前記ヘッド・リーダとＥＮＤデータに挿まれた前記送信すべきＮＲＺ符号のデータからなるフレーム構造を有する前記送信フレームをＤＭＩ符号に変換して光送信フレーム（５５）を出力するためのＤＭＩ変換処理（１７）をし、
前記光送信フレーム（５５）を受けてＤＭＩ符号の光送信信号（５９）を空間に放射するための光送信処理（１８）をし、
ＤＭＩ符号の光受信信号（７９）を受けてＤＭＩ符号の受信信号（７５）を出力するための光受信処理（２８）をし、
前記ＤＭＩ符号の受信信号（７５）をＮＲＺ符号に変換してＮＲＺ符号の受信信号（７４，８５）を復調するためのＤＭＩ復調処理（２７）をし、
前記ＮＲＺ符号の受信信号の一部（８５）から、前記フレーム構造の先頭部と終端部とに付加された前記受信すべきではない自己の発信した信号と光ノイズから前記受信すべき信号を区別するためのヘッド・リーダとＥＮＤデータとに挿まれた部分のデータのみを受信すべきデータとして取り出すように処理してフレーム処理信号（８４）を出力するための受信フレーム処理（２０）をし、
前記フレーム処理信号（８４）の指示に従って前記ＮＲＺ符号の受信信号の他部（７４）のうち、前記ヘッド・リーダとＥＮＤデータとに挿まれた部分の前記受信すべきデータを一時的に記憶し、ＮＲＺ符号の受信すべきデータ（７３）を読み出すための受信記憶処理（２６）をし、
前記読み出されたＮＲＺ符号の受信すべきデータ（７３）をマンチェスタ符号に変換してマンチェスタ符号の受信データ（７２）を得るためのＮＲＺ／マンチェスタ変換処理（２５）をする
光空間伝送方法。
【請求項２】
前記送信すべきＮＲＺ符号のデータの先頭部に付加されたヘッド・リーダが、
“１”が所定数連続するプリアンブル・データ（Ｐr ）と、フラグ（Ｆg ）と前記自己の属するグループの識別符号（ＧＡＤ）と前記自己のグループ内の識別符号（ＡＤＤ）および誤り検出と訂正に使用するためのＣＲＣビットを含んでいる
請求項１の光空間伝送方法。
【請求項３】
前記受信フレーム処理（２０）において、
前記ヘッド・リーダに含まれた前記自己の属するグループの識別符号（ＧＡＤ）と前記自己のグループ内の識別符号（ＡＤＤ）を確認した場合には前記ヘッド・リーダとＥＮＤデータとに挿まれた部分のデータを受信すべきデータとしては取り出さないように動作する
請求項１の光空間伝送方法。
【請求項４】
前記受信フレーム処理（２０）において、
前記ヘッド・リーダに含まれた前記自己の属するグループの識別符号（ＧＡＤ）を確認し、前記自己のグループ内の識別符号（ＡＤＤ）を確認できなかった場合にのみ前記ヘッド・リーダとＥＮＤデータとに挿まれた部分のデータを受信すべきデータとして取り出すように動作する
請求項１の光空間伝送方法。
【請求項５】
前記ＤＭＩ変換処理（１７）における前記ＥＮＤデータが、前記光送信フレーム（５５）中のデータ信号に現われる最短の周期の４倍の周期をもつ矩形波の２サイクルによって構成されている
請求項１の光空間伝送方法。
【請求項６】
前記受信フレーム処理（２０）において、
前記ＣＲＣビットにより誤りを検出したときには、前記ヘッド・リーダとＥＮＤデータとに挿まれた部分のデータを受信すべきでないことを前記フレーム処理信号（８４）により指示する
請求項２の光空間伝送方法。
【請求項７】
マンチェスタ符号の送信すべきデータをＮＲＺ符合に変換して送信すべきＮＲＺ符号のデータを得るためのマンチェスタ／ＮＲＺ変換手段（１５）と、
前記送信すべきＮＲＺ符号のデータを一時的に記憶するための送信記憶手段（１６）と、
前記マンチェスタ符号の送信すべきデータの有無を検出してデータ有無検出信号（６２）を得るためのデータ信号検出手段（１３）と、
前記データ有無検出信号（６２）を受けて前記送信すべきＮＲＺ符号のデータの先頭部と終端部に受信すべきではない自己の発信した信号と光ノイズから受信すべき信号を区別するための自己の属するグループの識別符号（ＧＡＤ）と自己のグループ内の識別符号（ＡＤＤ）とを含んだヘッド・リーダとＥＮＤデータ（Ｐs ）とを付加するために前記一時的に記憶した前記送信すべきＮＲＺ符号のデータを読み出して送信フレームを生成するためのフレーム生成手段（１０，１４，１９）と、
前記ヘッド・リーダとＥＮＤデータに挿まれた前記送信すべきＮＲＺ符号のデータからなるフレーム構造を有する前記送信フレームをＤＭＩ符号に変換して光送信フレーム（５５）を出力するためのＤＭＩ変換手段（１７）と、
前記光送信フレーム（５５）を受けてＤＭＩ符号の光送信信号（５９）を空間に放射するための光送信手段（１８）と、
ＤＭＩ符号の光受信信号（７９）を受けてＤＭＩ符号の受信信号（７５）を出力するための光受信手段（２８）と、
前記ＤＭＩ符号の受信信号（７５）をＮＲＺ符号に変換してＮＲＺ符号の受信信号（７４，８５）を復調するためのＤＭＩ復調手段（２７）と、
前記ＮＲＺ符号の受信信号の一部（８５）から、前記フレーム構造の先頭部と終端部とに付加された前記受信すべきではない自己の発信した信号と光ノイズから前記受信すべき信号を区別するためのヘッド・リーダとＥＮＤデータとに挿まれた部分のデータのみを受信すべきデータとして取り出すように処理してフレーム処理信号（８４）を出力するための受信フレーム処理手段（２０）と、
前記フレーム処理信号（８４）の指示に従って前記ＮＲＺ符号の受信信号の他部（７４）のうち、前記ヘッド・リーダとＥＮＤデータとに挿まれた部分の前記受信すべきデータを一時的に記憶し、ＮＲＺ符号の受信すべきデータ（７３）を読み出すための受信記憶手段（２６）と、
前記読み出されたＮＲＺ符号の受信すべきデータ（７３）をマンチェスタ符号に変換してマンチェスタ符号の受信データ（７２）を得るためのＮＲＺ／マンチェスタ変換手段（２５）とを含む
光空間伝送装置。
【請求項８】
前記送信すべきＮＲＺ符号のデータの先頭部に付加されたヘッド・リーダが、
“１”が所定数連続するプリアンブル・データ（Ｐr ）と、フラグ（Ｆg ）と前記自己の属するグループの識別符号（ＧＡＤ）と前記自己のグループ内の識別符号（ＡＤＤ）および誤り検出と訂正に使用するためのＣＲＣビットを含んでいる
請求項７の光空間伝送装置。
【請求項９】
前記受信フレーム手段（２０）が、
前記ヘッド・リーダに含まれた前記自己の属するグループの識別符号（ＧＡＤ）と前記自己のグループ内の識別符号（ＡＤＤ）を確認した場合には前記ヘッド・リーダとＥＮＤデータとに挿まれた部分のデータを受信すべきデータとしては取り出さないように動作する
請求項７の光空間伝送装置。
【請求項１０】
前記受信フレーム手段（２０）が、
前記ヘッド・リーダに含まれた前記自己の属するグループの識別符号（ＧＡＤ）を確認し、前記自己のグループ内の識別符号（ＡＤＤ）を確認できなかった場合にのみ前記ヘッド・リーダとＥＮＤデータとに挿まれた部分のデータを受信すべきデータとして取り出すように動作する
請求項７の光空間伝送装置。
【請求項１１】
前記ＤＭＩ変換手段（１７）における前記ＥＮＤデータが、
前記光送信フレーム（５５）中のデータ信号に現われる最短の周期の４倍の周期をもつ矩形波の２サイクルによって構成されている
請求項７の光空間伝送装置。
【請求項１２】
前記マンチェスタ／ＮＲＺ変換手段（１５）におけるマンチェスタ符号の送信すべきデータと、前記ＮＲＺ／マンチェスタ変換手段（２５）におけるマンチェスタ符号の受信データとをマンチェスタ符号を伝送する伝送路に接続するためのコネクタ手段（１１）を含んでいる
請求項７の光空間伝送装置。
【請求項１３】
前記受信フレーム処理手段（２０）が、
前記ＣＲＣビットにより誤りを検出したときには、前記ヘッド・リーダとＥＮＤデータとに挿まれた部分のデータを受信すべきでないことを前記フレーム処理信号（８４）により指示する
請求項８の光空間伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイーサネット（Ethernet; 登録商標）と呼ばれるローカル・エリア・ネットワーク（以下、ＬＡＮという）を光空間伝送により構築するための光空間伝送方法と装置に関する。さらに具体的には、ＬＡＮはテン・ベース・ティー（１０  ＢＡＳＥ−Ｔ）と呼ばれるオフィスなどにおける構内通信網に適したものであり、このＬＡＮを光空間伝送により、簡便に構築するための信頼度の高い新規な方法と装置を提供せんとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
光空間伝送によるＬＡＮは電磁ノイズによる障害を受け難いことから、オフィスの内部だけでなく、工場内や屋外のデータ伝送においても利用されている。ＬＡＮ（イーサネット）においては、送信すべき元データの前にヘッダーと呼ばれる信号を付している。ヘッダーは、“１０１０１０１０”を７回（７バイト）繰り返し、データのフレームを送出開始することを示す“１０１０１０１１”を１回（１バイト）送出し、それに続いて送信すべき元データを送出している。
【０００３】
図１１には光空間伝送装置３００の構成の一例が示されている。ケース３０２には光信号を受ける受光窓３０３、光信号を発する発光窓３０４、コネクタ穴３０５がある。ケース３０２の内側には、受光素子ＰＤや多くの発光素子ＬＥＤ等をマウントしたプリント板３０８と、コネクタ３１１や各種の回路素子をマウントしたプリント板３１０がある。この光空間伝送装置３００は受光素子ＰＤや多くの発光素子ＬＥＤを用いてマンチェスタ符号による光信号を送受信している。
【０００４】
図１２には光空間伝送装置３００を接続ケーブル３１５を用いてパソコン３２０に接続した場合が示されており、パソコン３２０は光空間伝送装置３００を介して、光を用いて他の装置と接続される。ここで光空間伝送装置３００とパソコン３２０との間は光空間における伝送と同じくマンチェスタ符号を用いてデータのやりとりがなされている。
【０００５】
図１３には図１２に示したパソコン３２０と光空間伝送装置３００の組の多くが、天井３１７に設けられたサテライト３１６を介して多くのパソコン３２０の間でマンチェスタ符号を用いたマルチアクセスによるデータ通信を行っている様子が示されている。パソコン３２０と光空間伝送装置３００の組の多くが互いにマンチェスタ符号の光無線によって接続され、ＬＡＮを構成している。
【０００６】
図１４には、各種の符号が例示されている。図１４（ａ）は、相手先へ送る元データを示している。同図（ｂ）には（ａ）の元データをマンチェスタ符号化（ダイパルス符号化ともいう）した場合が、同図（ｃ）には（ａ）の元データをＮＲＺ符号化した場合を、同図（ｃ）には（ａ）の元データをＤＭＩ符号化した場合が示されている。
【０００７】
これ等の符号にはそれぞれ一長一短があり、図１３に示したＬＡＮの場合には、その光無線信号として同期信号の検出が容易であり、光空間伝送装置３００とパソコン３２０との間でも使用されているマンチェスタ符号がそのまま使用されている。ＮＲＺ符号はマンチェスタ符号やＤＭＩ符号に比べてそのスペクトルが低い周波数帯にあるために、装置内の回路における使用に適している。しかしながら、ＮＲＺ符号は直流成分を有するために交流増幅器による増幅には適さない。
【０００８】
ＤＭＩ符号は直流成分を含まないから交流増幅器による増幅には適する点で、マンチェスタ符号と同じであるが、ＤＭＩ符号およびマンチェスタ符号はともに“１”あるいは“０”が長く続いた場合には同期をとることが困難となるため、それを防止する何らかの処置が必要となる。マンチェスタ符号は、その構成上冗長性がないために伝送路監視などの機能を持たせることが困難である。
【０００９】
図１３において示したＬＡＮの場合には、たとえば１０Ｍｂｐｓのマンチェスタ符号をそのまま光伝送符号として使用していた。そこに使用される光空間伝送装置３００において、光の受信感度を高くすると、ＬＡＮの信号が存在しないにもかかわらず、外部からの光ノイズを受けて誤ったデータを検出してしまう。この誤ったデータを受信すると、受信側は信号の衝突を防ぐためにコリジョン（衝突検出）機能が動作して送信することができなくなり、誤ったデータが存在しなくなってから、送信を再度試みなければならず、通信効率が下がってしまう。
【００１０】
このようなコリジョン機能が動作しない程度に光の受信感度を下げて光伝送を行っている。それために光によるＬＡＮを構成することのできるエリアを十分に広く設けることができない。光のＬＡＮを構築できる有効エリアが狭くなると、そのエリアに収容できる端末の数も限定されて、光による効率の良いデータ通信ができない。
【００１１】
安定に光通信できるための光の直線到達距離、すなわち、光による送受信機相互間の直線距離が、たとえば１０ｍとすると、反射率１０％の天井の反射を利用する場合には、光エネルギーは１０分の１になり、その伝送距離は、その平方根の約３ｍとなる。光空間伝送装置と天井との距離は１．５ｍ以内に限定される。天井の反射を利用して往復１０ｍまで有効に伝送しようとすると、光の送受信機相互間の直線距離は３０ｍのものを用意しなければならない。また、ある程度のエリアを確保するためには±２０度程度以上の指向性を必要とする。
【００１２】
このような状況から、たとえば±１度の指向性を光学系により得た送受信機を用いて長距離の光空間伝送を可能とすることもあったが、この場合には、指向性が鋭いためにマルチアクセスは不可能となり、特定の送受信機間による１対１の通信に限定されていた。
【００１３】
図１３に示した光によるＬＡＮにおいて、光信号を同時に複数の光空間伝送装置３００から発信した場合、それを同時に受信したサテライト３１６では、光信号の衝突を生じ正常な光信号か否か判定できないまま、受信した光信号をそのまま複数の光空間伝送装置３００に向けて発射していたから、衝突の回避が困難であった。このような衝突状態を回避しようとすると、通信効率は数分の一に下がらざるを得なかった。
【００１４】
図１３に示した光によるＬＡＮにおいて、光空間伝送に１０Ｍｂｐｓのマンチェスタ符号を用いたときに、到達距離の不足、あるいは、受信感度を高くしたために発生する光ノイズまたは衝突によりコリジョン機能が動作して通信効率の低下が生ずる場合には、１０Ｍｂｐｓの伝送速度を１Ｍｂｐｓに落としてＳ／Ｎ比（信号対雑音比）を高める方策も使用されているが、伝送速度を一時的に低下せしめるためには、大きな容量のバッファ・メモリや、複雑な制御を必要とし、コスト高を招来していた。
【００１５】
光によるＬＡＮには、複数の端末装置にアドレスを付与して、自己のアドレスの書き込まれたフレームのみを受信するようにして自己宛の光信号のみを効率よく受信するシステムがあり、特開平７−２３０４７に開示されている。また、光によるＬＡＮを複数の中継機を用いて階層化し、階層情報を含んだアドレスをフレームに書き込むようにしたシステムも、特開平７−１２３０５２に開示されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
拡散光によるＬＡＮにおいては、自己の発射した光信号も何等かの物で反射してきた場合に、それを受信して、サテライトからの光信号と衝突を生じ、サテライトを用いた通信には使用することが困難であるという解決されるべき課題があった。
【００１７】
１対１または１対Ｎの対向光空間通信においても、光衝突を生ずると、衝突状態が終わるまで受信信号を受け付けないようにするために伝送効率が低下するという未解決の課題が残されていた。
【００１８】
対向光空間通信では、対向する光軸を調整するためにメカニカル・サーボ系を用いるなど装置が複雑になり、コスト高を招来するという解決課題があった。
【００１９】
光によるＬＡＮにおいては、マンチェスタ符号を使用していたために冗長性に乏しく、光ノイズによるエラーの発生に対して、十分に対応できず、光ノイズの影響を小さくするために光の受信感度を下げると光の到達距離が短くなり、フレーム信号の全体を受信してからノイズ対策をとるために、その対策をとるための遅延を生じ、通信効率が極端に悪くなるという解決されるべき課題があった。
【００２０】
複数の光空間伝送装置から同時に光信号を送出したときには衝突（コリジョン）が発生し、通信ができなくなる場合があった。また、衝突を回避しようとすると、１つのエリアから（または１つのサテライトに対して）同時に他の装置が発信することはできないという解決されるべき課題があった。
【００２１】
光ノイズおよび衝突によりコリジョン機能（衝突回避機能）が動作して通信効率が低下することを防ぐために、たとえば１０Ｍｂｐｓの伝送速度を一時的に１Ｍｂｐｓに低下せしめてＳ／Ｎ比を向上させる方策は、実質的に伝送速度を低下せしめ、伝送速度の同期化のために、大容量のバッファ・メモリを必要とし、複雑な制御を要することになり、大きなコスト高を招来するという未解決の課題があった。
【００２２】
光によるＬＡＮに、端末であるパソコン３２０等と光空間伝送装置３００との間で用いられている冗長性に乏しいマンチェスタ符号をそのまま用いると、エラーの発生に対するチェック機能を持たないために、光ノイズには極めて弱い通信網になるという解決されるべき課題が残されていた。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
パソコンと本発明の光空間伝送装置との間は、従来例と同じく、マンチェスタ符号により、データのやりとりをし、光空間においてはＤＭＩ符号による光のデータを用い、光空間伝送装置内においてはマンチェスタ符号とＤＭＩ符号をＮＲＺ符号に変換してデータの処理をする。
【００２４】
送信すべき元データ（ＬＡＮデータ）の前のヘッダーに代えて、光のデータにおいては１フレームごとにフレームの先頭にプリアンブル・データ，フラグ，１つのサテライトおよびそのサービス・エリアを示すグループ・アドレス（グループの識別符号），そのグループ内におけるパソコン等端末装置のグループ内アドレス（グループ内の識別符号），予備用データとエラー・チェック・コードを送信すべきＬＡＮデータを含む１フレームの先頭にヘッド・リーダとして設け、フレームの後にポストアンブルを設けるようにした。
【００２５】
すなわち、光空間伝送装置がパソコン側からマンチェスタ符号のデータの１フレーム分を受けると、ヘッダーを除いてＮＲＺ符号に変換してメモリに記憶し、ヘッダーに代えてフレームの先頭にヘッド・リーダとしてプリアンブル・データ，フラグ，グループ・アドレス（グループの識別符号），そのグループ内におけるパソコン等端末装置のグループ内アドレス（グループ内の識別符号），予備用データとエラー・チェック・コードを付加する。
【００２６】
送信すべきＬＡＮ光データのフレームの終端にはエンドを示すポストアンブルを付加して、ＤＭＩ符号に変換して光送信器から光のデータとして送信する。これを受けた受信側は、送信側とは逆の動作をして、ＤＭＩ符号をＮＲＺ符号に変換し、ヘッド・リーダとポストアンブルを除いてメモリに記憶し、マンチェスタ符号に変換して先頭にヘッダーを加えてパソコン側へ送出するように構成している。
【００２７】
光空間伝送装置側からは送信者の識別符号を添付したヘッド・リーダをつけて光信号をサテライトに送信し、サテライトは受信した内容をそのまま光信号として１８０度の広い領域に放射する。光空間伝送装置側はサテライトからの光信号のヘッド・リーダを解読することにより、自己が発信したものであるか否かをただちに判断できる。
【００２８】
自己が発信したものでない場合には、現在他の光空間伝送装置がサテライトを使用中であることを検知し、受信に専念して発信しない。他の光空間伝送装置がサテライトの使用を終了したことを検知すると、必要に応じて発信のためにサテライトをアクセスすることができる。したがって、各光空間伝送装置からの光信号が同時にサテライトに入力されて、衝突が生ずる確率は著しく減少する。
【００２９】
各光空間伝送装置は予め定められた最も近距離にあるサテライトとの間でのみ光信号を送受することになるから、自己の発射した光ビームの反射光に対しては受信できない程度の弱い光エネルギーを発射するのみでよく、光ビームの放射角度も最近距離にあるサテライトの方向に絞ることができる。
【００３０】
光空間伝送装置内においてはＮＲＺ符号を用いたために、そのスペクトルが低い方へ移行し、データ速度が遅いために処理し易く、メモリ容量も小さくて良い。また、光空間においては、１フレームの先頭に送信者の識別符号を添付したヘッド・リーダと、その終端にポストアンブルを設けたために、自己が発信した信号と他の光空間伝送装置が発信した信号とをただちに区別することができ、このヘッド・リーダとポストアンブルとを伴わないデータは、ただちにノイズであると判断することができる。
【００３１】
そのために、光ノイズや反射光に対する耐性が高まり、受光感度を十分に高めることができるようになったから、光によるＬＡＮを広いエリアにわたって容易に構築できるようになった。パソコン等と光空間伝送装置との間は従来と全く同様にマンチェスタ符号のデータを用いるために、従来の端末との間の互換性にも何等の支障も生じない。
【００３２】
ヘッド・リーダに設けたエラー・チェック・コードを用いて受信信号の誤りを検出したときには、その後の受信信号の処理を中止するから、ただちに次の動作、すなわち、次の受信信号の処理に移行することができ、受信能力が向上する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１には本発明による光空間伝送装置の回路構成が示されている。コネクタ１１は、テン・ベース・ティー（１０  ＢＡＳＥ−Ｔ）と呼ばれる、ＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）８０２．３で規格化されたＬＡＮの伝送路仕様に適合したコネクタであり、図１１のコネクタ３１１に同じものである。すなわち、コネクタ１１にケーブル（図１２の３１５）を介して接続されたパソコン３２０（図１２）側とマンチェスタ符号（図１４（ｂ）参照）を用いて信号５１および７１により入出力インタフェース１２との間で接続されている。
【００３４】
マンチェスタ符号による従来からＬＡＮ信号として使用されている信号５１と同じ内容のデータを表す信号６１を受けた信号検出器１３では、マンチェスタ符号による信号の有無を検出して、信号６２としてフレーム生成器１４へ印加している。
【００３５】
ヘッド・リーダ・フレーム発生部１０ではフレーム生成器１４側からの双方向の信号６３の要請に応じて光送信用のヘッド・リーダを発生して信号６３としてフレーム生成器１４へ出力する。信号６２を受けたフレーム生成器１４では、信号５１中の元データの前に付加されている元プリアンブルを識別して、双方向の信号６４により元データのみをＦＩＦＯメモリ１６に記憶するように指示する。
【００３６】
ヘッド・リーダ・フレーム発生部１０へは必要に応じて、外部から対向して送受信するサテライト３１６およびそのサービス・エリアを示すグループの識別符号であるグループ・アドレス６８が外部設定される。そのグループ内の各光空間伝送装置３００を識別するためのグループ内の識別符号であるグループ内アドレス６９が外部より設定される。また、プリアンブル・データとして書き込むのに必要なデータが外部設定データ７０として必要時に印加される。
【００３７】
入出力インタフェース１２からのマンチェスタ符号による信号５２はマンチェスタ／ＮＲＺ変換器１５に印加され、ここでＮＲＺ符号（図１４（ｃ）参照）に変換され、双方向の信号６４によって指示されて、元データのみが先入れ先出し動作をするＦＩＦＯメモリ１６に一時的に記憶される。
【００３８】
フレーム生成器１４では、ＦＩＦＯメモリ１６から双方向の信号６４によって記憶されたデータを読み出して、ヘッド・リーダ・フレーム発生部１０からのヘッド・リーダに続いてＦＩＦＯメモリ１６から読出したＮＲＺ符号のデータを信号６５としてＤＭＩ変換器１７に出力する。このヘッド・リーダの付いたＮＲＺ符号のデータの送出が完了すると、それが信号６６によって直ちにＥＮＤ生成器１９に伝えられ、そこでＥＮＤデータが生成され、信号６７としてＤＭＩ変換器１７に印加される。
【００３９】
ＤＭＩ変換器１７では、ヘッド・リーダの付いたＮＲＺ符号のデータの終わりにＥＮＤを表示する信号を付加してＮＲＺ符号からＤＭＩ符号に変換した符号として信号５５を出力する。このＤＭＩ符号化された信号５５は光送信器１８に印加され、光送信信号５９としてサテライト３１６の方向の空間に放射される。この光送信器１８は１個あるいは多くのＬＥＤ（図１１参照）を含んでおり、発光窓（図１１の３０４）からＤＭＩ符号化された光送信信号５９が放射される。
【００４０】
光受信器２８ではＤＭＩ符号化された光受信信号７９（相手側からサテライト３１６を介して送られた光送信信号５９と同じ内容）を受けてＤＭＩ符号の信号７５としてＤＭＩ復調器２７に印加される。このＤＭＩ復調器２７ではＤＭＩ符号の信号７５を復調してＮＲＺ符号の信号７４，８５を得て、信号７４は先入れ先出し動作するＦＩＦＯメモリ２６に、信号８５はヘッド・リーダ・フレーム処理部２０に印加される。
【００４１】
信号８５を受けたヘッド・リーダ・フレーム処理部２０では、前もってグループ・アドレス６８およびグループ内アドレス６９に同じ識別符号がそれぞれグループ・アドレス８８およびグループ内アドレス８９として外部設定され、これによって信号８５が自己の発信によるものか否かを判断し、自己の発信したものでないことを検知すると、信号８５のうちヘッド・リーダとＥＮＤデータを検出し、ヘッド・リーダとＥＮＤデータに挿まれたデータの部分を信号８４により指示する。
【００４２】
ＤＭＩ復調器２７からのＮＲＺ符号のフレームをなす信号７４のうち、フレーム先頭のヘッド・リーダと、フレーム後尾のＥＮＤデータを除いた１フレーム分のデータをＦＩＦＯメモリ２６に一時的に記憶し、ＮＲＺ符号の信号７３として出力するように信号８４により指示する。また信号８５として受けたヘッド・リーダとフレーム後尾のＥＮＤデータを含むデータは、必要に応じて外部予備データ９０として取り出され得る。ヘッド・リーダとＥＮＤデータを伴わない信号および発信者としての自己の識別符号を有する信号はノイズとみなして処理をしない。
【００４３】
ＮＲＺ符号の信号７３を受けたＮＲＺ／マンチェスタ変換器２５ではＮＲＺ符号のデータをマンチェスタ符号のデータに変換して、先頭に元プリアンブルと同じ符号を再現プリアンブルとして加えて信号７２として出力し、入出力インタフェース１２を介して信号７１としてコネクタ１１に至る。コネクタ１１側から信号５１および７１を見ると、ともにマンチェスタ符号のデータであるために、従来のＬＡＮの伝送路と何の変化もないように見えるから、従来のマンチェスタ符号を用いる装置との互換性が確保されている。
【００４４】
マンチェスタ符号の信号７２は１６ｍｓパルス発生器２３にも印加され、マンチェスタ符号の信号７２が１６ｍｓ以上無信号となったときには、１６ｍｓ±８ｍｓの間隔でパルス幅１００ｎｓのパルスを発生して信号７１に送出している。これにより、ＣＣＩＴＴ（国際通信連合）の勧告を満足している。
【００４５】
図１においてコネクタ１１の使用を省略してマンチェスタ符号の信号５１および７１をパソコンなどのマンチェスタ符号を使用している機器や伝送路に直接に接続することができることは明らかである。
【００４６】
図２には図１に示した装置の原理を説明するためのフレーム構成が示されている。同図（ａ）はマンチェスタ符号の信号５１の１フレームの送信すべき元プリアンブルＯＰr と元データＯＤＡを表している。元プリアンブルＯＰr はヘッダーと呼ばれるもので、ＬＡＮ（イーサネット）においては、“１０１０１０１０”を７回（７バイト）繰り返し、データのフレームを送出開始することを示す“１０１０１０１１”を１回（１バイト）送出し、それに続いて送信すべき元データＯＤＡを送出して、信号５１としている。
【００４７】
このマンチェスタ符号の信号５１の元データＯＤＡはＮＲＺ符号に変換され、フレームの先頭部にヘッド・リーダが、送信すべきデータであるＬＡＮ光データＬＤＡの終端部にＥＮＤデータが付加され、１フレームとなってＤＭＩ符号に変換され、図２（ｂ）の光送信信号５９として空間に放射される。
【００４８】
ここでヘッド・リーダはプリアンブル・データＰr ，フラグＦg グループ・アドレスＧＡＤ，グループ内アドレスＡＤＤ，予備用データＤ０およびエラー・チェック・コードＣＲＣからなり、ＥＮＤデータはポストアンブルＰs によって表されている。プリアンブル・データＰr は“１”が３バイトないし数１０バイト続く可変長のデータである。続くフラグＦg は、１バイトである。
【００４９】
グループ・アドレスＧＡＤは１バイトで本装置の属するグループの識別符号であり、本装置と対向して光通信をするサテライトの識別符号でもある。グループ内アドレスＡＤＤは、本装置のグループ内の識別符号であり、１バイトである。簡単なコメントを付加することのできる予備用データＤ０は１バイトである。グループ内アドレスＡＤＤの１バイトと予備用データＤ０の１バイトの合計２バイトは、必要に応じてグループ内アドレスＡＤＤまたは予備用データＤ０の拡張用として使用できる領域である。
【００５０】
データの誤り検出および訂正に使用するサイクリック・コードを用いたエラー・チェック・コードＣＲＣ（cyclic redundancy check ）は２バイトであり、ＣＣＩＴＴ−１６（国際通信連合の勧告）に基づくものである。ＬＡＮ光データに続くポストアンブルＰs は１フレームの終端を表すＥＮＤデータであり、ＤＭＩ符号の最短周期の４倍の周期を有する矩形波２サイクルで示される。
【００５１】
このように送信すべきＬＡＮ光データの前部にヘッド・リーダを付加し、ＬＡＮ光データの終端部にはポストアンブルＰs を設けて、受信側において自己の発信した光信号および光ノイズから受信すべきＬＡＮ光データを確実に識別することができるようにしている。
【００５２】
受信側では、図２（ｂ）に示したプリアンブル・データＰr ，フラグＦg ，グループ・アドレスＧＡＤ，グループ内アドレスＡＤＤ，予備用データＤ０，エラー・チェック・コードＣＲＣとポストアンブルＰs に挿まれたＤＭＩ符号のＬＡＮ光データＬＤＡを自己の発信した光信号および光ノイズから確実に識別できるから、ＬＡＮ光データＬＤＡをＮＲＺ符号に変換して記憶し、それをマンチェスタ符号に変換して、先頭に元プリアンブルＯＰr と同じ符号の再現プリアンブルＲＰr を付して、図２（ｃ）の信号７１の再現データＲＤＡとして得ることができる。すなわち、図２（ｃ）の再現プリアンブルＲＰr および再現データＲＤＡは（ａ）の元プリアンブルＯＰr および元データＯＤＡに同じであり、マンチェスタ符号で表されている。
【００５３】
図２（ｄ）には、エラー・チェック・コードＣＲＣを用いて誤りを検出した場合の信号７１の様子が信号７１ｂとして示されている。グループ・アドレスＧＡＤが終了した時点ｔ３で再現プリアンブルＲＰr の送出が開始されるが、エラー・チェック・コードＣＲＣの受信時点ｔ４で受信信号中に誤りのあることを検出すると、その時点ｔ４で再現プリアンブルＲＰr の送出は中止されるから、信号７１ｂに示すようになる。これによって、ヘッド・リーダ・フレーム処理部２０では、ただちに次の信号を受信可能となる。
【００５４】
図３にはヘッド・リーダ・フレーム発生部１０の内部構成が示されている。自己の属するグループの識別符号をグループ・アドレス６８として、自己のグループ内における識別符号をグループ内アドレス６９として外部からアドレス設定器１０１に入力すると、それがフレーム発生制御器１０６に送られる。プリアンブル・データＰr とすべき外部設定データ７０が入力されると、データ設定器１０２は、そのデータをフレーム発生制御器１０６に印加する。フラグ発生器１０３はフラグＦg を発生して、それをフレーム発生制御器１０６に印加する。ＣＲＣ生成器１０４はＣＲＣビットを生成して、フレーム発生制御器１０６に印加している。フレーム発生制御器１０６は、ヘッド・リーダを双方向の信号６３の指示により、信号６３として出力している。
【００５５】
図４にはヘッド・リーダ・フレーム処理部２０の内部構成が示されている。自己のグループ・アドレス６８およびグループ内アドレス６９におなじ識別符号がそれぞれグループ・アドレス８８およびグループ内アドレス８９として事前に設定され、アドレス確認器１２１ではフレーム処理制御器１２６へ信号８５によって印加された受信データが自己のグループ・アドレスおよびグループ内アドレスに一致するものであるか否かを確認すると、それをフレーム処理制御器１２６へ通知する。
【００５６】
データ復調器１２２では必要に応じて信号８５によってフレーム処理制御器１２６へ印加された受信データをＮＲＺ符号に復調して外部予備データ９０として出力する。フラグ・チェッカ１２３ではフレーム処理制御器１２６に印加された信号８５のＣＲＣビット以外のフラグＦg ，グループ・アドレスＧＡＤ，グループ内アドレスＡＤＤおよび予備用データＤ０の内容をチェックする。
【００５７】
グループ・アドレスＧＡＤが自己の属するグループであり、グループ内アドレスＡＤＤが自己の識別符号でないときには、自己の発信した光信号でもなく、光ノイズでもないことを確認できるので、受信すべきものであることをフレーム処理制御器１２６に通知する。ＣＲＣ検出器１２４では、フレーム処理制御器１２６に印加された信号８５のＣＲＣビットを検出して、受信データに誤りが発生していないかどうかを検査して、その結果をフレーム処理制御器１２６へ報告する。
【００５８】
ＥＮＤ検出器１２５では、フレーム処理制御器１２６に印加された信号８５の受信データが終了したことを示すフレーム終端部のポストアンブルＰs のＥＮＤデータを検出したときには、それをフレーム処理制御器１２６に通知する。
【００５９】
アドレス確認器１２１、フラグ・チェッカ１２３、ＣＲＣ検出器１２４およびＥＮＤ検出器１２５からの各報告を受けて、ＦＩＦＯメモリ２６に記憶し、読み出すべきデータ（図２（ｂ）のＬＡＮ光データＬＤＡに対応）を信号８４により指示する。
【００６０】
図５には送信すべきフレーム終端部付近のＥＮＤ生成器１９とＤＭＩ変換器１７の動作によりフレームのＥＮＤ指示信号を出力する様子を示している。同図（ａ）および（ｂ）はＥＮＤ生成器１９の出力および入力の信号６７および６６が示され、（ｃ）および（ｄ）にはＤＭＩ変換器１７の出力である信号５５が２つのケースについて示されている。
【００６１】
同図（ｂ）のＮＲＺ符号のデータを表す信号６６の終了を時点ｔ１においてＥＮＤ生成器１９が検出すると、それまで“Ｈ”であった（ａ）の信号６７を“Ｌ”にする。ＤＭＩ変換器１７に印加されている信号６５は信号６６と同じものであり、このＮＲＺ符号の信号６５をＤＭＩ変換器１７で（ｃ）または（ｄ）の信号５５で示すＤＭＩ符号に変換する。すなわち、ＮＲＺ符号の（ｂ）の信号６６をＤＭＩ符号化すると、それまでのデータによって、（ｃ）または（ｄ）のデータ信号となる。
【００６２】
時点ｔ１において（ａ）の信号６７が“Ｈ”から“Ｌ”に変化すると、ＤＭＩ変換器１７は（ｃ）または（ｄ）のＥＮＤ指示信号を出力して時点ｔ２に終了する。ＥＮＤ指示信号はデータ信号中の最短の周期の４倍の周期をもつ矩形波が２サイクル続き、時点ｔ２において“Ｌ”となる。
【００６３】
図６および図７にはフレーム生成器１４の動作の流れが示されている。動作が開始してフレーム生成器１４では信号６２によってマンチェスタ符号によるコネクタ１１側からのデータの入力を知る（Ｓ１Ｙ、図６）。このデータにエラーが発生したことをＣＲＣ生成器１０４を含んだヘッド・リーダ・フレーム発生部１０から信号６３により報知されたときはステップＳ１の動作に戻る（Ｓ２Ｙ）。
【００６４】
データ・エラーの発生が認められなければ（Ｓ２Ｎ）、マンチェスタ符号の信号５２がマンチェスタ／ＮＲＺ変換器１５においてＮＲＺ符号に変換された（Ｓ３）信号５３のデータの先頭に付加すべきヘッド・リーダをヘッド・リーダ・フレーム発生部１０に発生せしめて（Ｓ４）、ＮＲＺ符号の信号５３をＦＩＦＯメモリ１６に記憶する（Ｓ５）。この記憶作業が継続する間にＦＩＦＯメモリ１６への記憶作業は続けられる（Ｓ６Ｎ）。
【００６５】
ヘッド・リーダの発生が完了してそれをヘッド・リーダ・フレーム発生部１０から受け取ると（Ｓ６Ｙ）、ヘッド・リーダ光信号（図２（ｂ）のＰr 〜ＣＲＣ）を送出する（Ｓ７、図７）。フレーム生成器１４は、ＦＩＦＯメモリ１６に指示してＦＩＦＯメモリ１６の内容を読み出す（Ｓ８）。ＦＩＦＯメモリ１６へのデータの書き込み（入力作業）は、データの読み出しおよび光信号に変換し送出する作業中も１フレーム分のデータが入力完了する迄続行され、読み出しデータが終了するまでこの作業は継続する（Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２）。
【００６６】
ＦＩＦＯメモリ１６の内容を読み出して出力作業が終了すると（Ｓ１２Ｙ）、ＥＮＤ生成器１９においてＥＮＤデータ（図２（ｂ）のＰs ）を表す信号６７が生成され（Ｓ１３）、ＤＭＩ変換器１７において光送信のためのフレーム構成がなされてＤＭＩ符号化した光送信信号５９（図２（ｂ））が送出されて１フレーム分の作業は終了する（Ｓ１４）。
【００６７】
図８および図９には、図１の本装置が光信号を受信した場合の動作の流れが示されている。光受信器２８が光信号を電気信号に変換して（Ｓ２１、図８）、ＤＭＩ復調器２７において復調してＮＲＺ符号の信号７４，８５を得て、ヘッド・リーダ・フレーム処理部２０は、光信号の受信を確認する（Ｓ２２Ｙ）。
【００６８】
ヘッド・リーダ・フレーム処理部２０では、フレーム先頭のプリアンブル・データＰr とそれに続くフラグＦg の存在を確認する（Ｓ２３）。確認されると（Ｓ２３Ｙ）、グループ・アドレスＧＡＤにより、自己の属するグループに該当するか否かを確認する（Ｓ２４）。確認できた場合は（Ｓ２４Ｙ）、グループ内アドレスＡＤＤを調べて、それが自己のアドレスを示していない場合は、自己の発信した光信号ではなく、受信すべきであることを確認する（Ｓ２５Ｎ、図９）。
【００６９】
そこで、ＤＭＩ復調器２７の出力であるＮＲＺ符号の信号７４（図２（ｂ）のＬＤＡに対応するデータ）をＦＩＦＯメモリ２６へ入力して記憶し、その出力をＮＲＺ／マンチェスタ変換器２５においてマンチェスタ符号に変換すべきことを、ヘッド・リーダ・フレーム処理部２０は指示する（Ｓ２６）。データの終了をポストアンブルＰs の検出により確認すると、作業は終了する（Ｓ２７Ｙ）。
【００７０】
ステップ２５の作業において自己のアドレスを検出した場合は（Ｓ２５Ｙ）、受信した光信号が自己の発信したものをサテライト３１６を介して、または反射光を受信したことを意味するから、自己の識別符号を付した光信号を再度送信すべきか否かを検討し（Ｓ２８）、送信すべきと判断した場合は（Ｓ２８Ｙ）、光送信を継続する（Ｓ２９）。送信すべきでないと判断した場合は（Ｓ２８Ｎ）、受信した光信号は受信処理すべきでないとして光ノイズとしてエラーの処理がなされる（Ｓ３０）。
【００７１】
図１０には図１に示した装置との間で光信号を送受するサテライト３１６の側面図（ａ）および下側から見た平面図（ｂ）が示されている。サテライト３１６は天井３１７に取り付けられ、多くの発光素子３３２の中央に、発光素子３３２の発光が直接入射しないように広い受光範囲を有する広域受光部３３１が設けられている。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によるならば、以下の効果を発揮することができる。
【００７３】
1)  光送信すべきＬＡＮ光データの前後にヘッド・リーダとＥＮＤデータを付加してＤＭＩ符号で送るから、受信側では、自己の発信した光信号および光ノイズから確実に区別して所望のデータを受信することができた。
【００７４】
2)  自己の発信した光信号および光ノイズに妨害される可能性が著しく減少したために光受信器の感度を高くすることができ、伝送距離を延ばし、指向角度を大きくして光空間のサービス・エリアを広げることができた。また早期に受信信号の誤りを検出し、伝送速度を下げることなく、高速のデータ伝送が可能となった。
【００７５】
3)  自己の発信した光信号および光ノイズから確実に受信すべきＬＡＮ光データを識別することができるから、自己の発信した光信号および光ノイズによるＬＡＮ光データの衝突の可能性が著しく減少し、ＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）８０２．３で規格化されている搬送波感知多重アクセス／衝突検出（ＣＳＭＡ／ＣＤ：Carrier Sense Multiple Accese with Collision Detection ）の機能を具備することができた。
【００７６】
したがって、本発明の効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光空間伝送装置の一実施例を示す回路構成図である。
【図２】本発明の原理を示すための図１の回路構成の各部のフレーム構成図である。
【図３】図１の構成要素であるヘッド・リーダ・フレーム発生部の内部構成を示す回路構成図である。
【図４】図１の構成要素であるヘッド・リーダ・フレーム処理部の内部構成を示す回路構成図である。
【図５】図１の回路構成の各部におけるＥＮＤ指示信号を示すためのタイム・チャートである。
【図６】図１の構成要素であるフレーム生成器の動作の流れを示すフローチャートである。
【図７】図６とともに図１の構成要素であるフレーム生成器の動作の流れを示すフローチャートである。
【図８】光信号を受信した場合の図１の装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図９】図８とともに光信号を受信した場合の図１の装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１０】サテライトの一例を示す側面図と下から見た平面図である。
【図１１】従来の光空間伝送装置の構成図である。
【図１２】従来の光伝送装置をパソコンに接続した場合の外観図である。
【図１３】従来の多くの光伝送装置と天井に設けたサテライトとの間で通信をする様子を示した外観図である。
【図１４】従来の元データをマンチェスタ符号，ＮＲＺ符号およびＤＭＩ符号で表した場合のタイム・チャートである。
【符号の説明】
１０  ヘッド・リーダ・フレーム発生部
１１  コネクタ
１２  入出インタフェース
１３  信号検出器
１４  フレーム発生器
１５  マンチェスタ／ＮＲＺ変換器
１６  ＦＩＦＯメモリ
１７  ＤＭＩ変換器
１８  光送信器
２０  ヘッド・リーダ・フレーム処理部
２３  １６ｍｓパルス発生器
２５  ＮＲＺ／マンチェスタ変換器
２６  ＦＩＦＯメモリ
２７  ＤＭＩ復調器
２８  光受信器
５１〜５３，５５  信号
５９  光送信信号
６１〜６７  信号
６８  グループ・アドレス
６９  グループ内アドレス
７０  外部設定データ
７１〜７５  信号
７９  光受信信号
８４，８５  信号
８８  グループ・アドレス
８９  グループ内アドレス
９０  外部予備データ
１０１  アドレス設定器
１０２  データ設定器
１０３  フラグ発生器
１０４  ＣＲＣ生成器
１０６  フレーム発生制御器
１２１  アドレス確認器
１２２  データ復調器
１２３  フラグ・チェッカ
１２４  ＣＲＣ検出器
１２５  ＥＮＤ検出器
３００  光空間伝送装置
３０２  ケース
３０３  受光窓
３０４  発光窓
３０５  コネクタ穴
３０８，３１０  プリント板
３１１  コネクタ
３１５  接続ケーブル
３１６  サテライト
３１７  天井
３２０  パソコン
３３０  ＬＡＮケーブル
３３１  広域受光部
３３２  発光素子
ＡＤＤ  グループ内アドレス
ＣＲＣ  エラー・チェック・コード
Ｄ０  予備用データ
ＧＡＤ  グループ・アドレス
Ｆg   フラグ
ＯＤＡ  元データ
ＯＰr   元プリアンブル
ＬＤＡ  ＬＡＮ光データ
ＬＥＤ  発光素子
ＰＤ  受光素子
Ｐr   プリアンブル・データ
Ｐs   ポストアンブル
ＲＤＡ  再現データ
ＲＰr   再現プリアンブル
ｔ１〜ｔ４  時点
【図１】
0003701396.tif 000002
【図２】
0003701396.tif 000003
【図３】
0003701396.tif 000004
【図４】
0003701396.tif 000005
【図５】
0003701396.tif 000006
【図６】
0003701396.tif 000007
【図７】
0003701396.tif 000008
【図８】
0003701396.tif 000009
【図９】
0003701396.tif 000010
【図１０】
0003701396.tif 000011
【図１１】
0003701396.tif 000012
【図１２】
0003701396.tif 000013
【図１３】
0003701396.tif 000014
【図１４】
0003701396.tif 000015