(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を受信する装置（４、５０、６０）であって、
・受信した前記赤外線信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）をディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）に変換する変換器（１２、２２、３２）をそれぞれが備える少なくとも２つの受信ユニット（１、２、３）であって、前記ディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）が、データ・フィールド、およびそれぞれの前記ディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）に対して同一のプリアンブルを含むヘッダ・フィールドを少なくとも含むフレームとして伝達されたデータを表す受信ユニットと、
・それぞれの前記プリアンブルの少なくとも一部分に対して、前記ディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）を複数の時間間隔に渡って前記時間間隔より短いサンプリング周期でサンプリングを行い、前記時間間隔内の前記サンプリング毎の値を前記複数の時間間隔について加算することにより求める信号対雑音比に関係した尺度（Ａ、Ｂ、Ｃ）を決定し、前記尺度（Ａ、Ｂ、Ｃ）を比較して、最も小さい前記尺度に対応するディジタル信号を後続の処理用に選択するセレクタ（５、４０、４０．１）と、
を備える装置。
【請求項２】
前記プリアンブルが、周期的なパルス・シーケンス、好ましくは定義された周期を有するパルス・シーケンスを形成するシンボルを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
１つのシンボルが少なくとも１つのパルスを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
それぞれの受信ユニット（１、２、３）中の前記受信赤外線信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）が、２値判断ユニット（１２、２２、３２）によって前記ディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）に変換される、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記プリアンブルの前記ディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）をオーバサンプリングし、重み付けして、信号対雑音比に関係した前記尺度（Ａ、Ｂ、Ｃ）を決定する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記セレクタ（５）での前記プリアンブルの受取りの間に前記１つのディジタル信号（ＲｘＳ＿１）の前記選択が実施される、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
受信ユニット（１、２、３）がそれぞれ、鈍角の受信角φＲによって記述される光受信特性（１４、２４、３４）を示すように設計され、前記受信角φＲが、受信機の感度が受信機の光軸上での感度の半分となるところを定義する平面角である、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記データがパルス変調、好ましくはパルス位置変調（ＰＰＭ）によって符号化される、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
少なくとも、信号対雑音比が最も大きい１つのプリアンブルを受信した１つの受信ユニット（１）よりも信号対雑音比が小さいプリアンブルを受信した受信ユニット（２、３）をオフにする、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
赤外線信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を送受信する装置（４、５０、６０）であって、
・受信した前記赤外線信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）をディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）に変換する変換器（１２、２２、３２）をそれぞれが備える少なくとも２つの受信ユニット（１、２、３）であって、前記ディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）が、データ・フィールド、およびそれぞれの前記ディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）に対して同一のプリアンブルを含むヘッダ・フィールドを少なくとも含むフレームとして伝達されたデータを表す受信ユニットと、
・それぞれの前記プリアンブルの少なくとも一部分に対して、前記ディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）を複数の時間間隔に渡って前記時間間隔より短いサンプリング周期でサンプリングを行い、前記時間間隔内の前記サンプリング毎の値を前記複数の時間間隔について加算することにより求める信号対雑音比に関係した尺度（Ａ、Ｂ、Ｃ）を決定し、前記尺度（Ａ、Ｂ、Ｃ）を比較して、最も小さい前記尺度に対応するディジタル信号を後続の処理用に選択するセレクタ（５、４０、４０．１）と、
・前記セレクタ（５、４０、４０．１）に結合された少なくとも１つの送信ユニット（１１、２１、３１）
とを備える装置。
【請求項１１】
前記受信ユニット（１、２、３）の光受信特性（１４、２４、３４）の形状が、前記送信ユニット（１１、２１、３１）の光放射特性（１５、２５、３５）の形状に等しいか、または少なくとも類似した、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
少なくとも１つの受信ユニット（１、２、３）、少なくとも１つの送信ユニット（１１、２１、３１）および前記変換器（１２、２２、３２）がトランシーバ（１３、２３、３３）の一部である、請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
いくつかのトランシーバ（１３、２３、３３）が、それらの光受信特性（１４、２４、３４）または光放射特性（１５、２５、３５）、あるいはその両方を互いに補完するように配置される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
少なくとも３つのトランシーバ（１３、２３、３３）が３６０゜の範囲をカバーする、請求項１２ないし１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記セレクタ（５、４０）が、第１のモデム・ユニット（６１）または第２のモデム・ユニット（５１）、あるいはその両方を少なくとも備えるユニットに接続される、請求項１０ないし１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記セレクタ（５、４０）を少なくとも１つのモデム・ユニット（５１、６１）、好ましくは高転送速度モデム／制御装置（６１）と結合することができる、請求項１０ないし１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも前記セレクタ（５、４０）、第１のモデム・ユニット（６１）および第２のモデム・ユニット（５１）を結合して単一のユニットとすることができる、請求項１０ないし１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
無線光通信システムで赤外線信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を受信する方法であって、
・少なくとも２つの受信ユニット（１、２、３）によって前記赤外線信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を受信する段階と、
・前記赤外線信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）をディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）に変換する段階であって、前記ディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）が、データ・フィールド、およびそれぞれの前記ディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）に対して同一のプリアンブルを含むヘッダ・フィールドを少なくとも含むフレームとして伝達されたデータを表す段階と、
・それぞれの前記プリアンブルの少なくとも一部分に対して、前記ディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）を複数の時間間隔に渡って前記時間間隔より短いサンプリング周期でサンプリングを行い、前記時間間隔内の前記サンプリング毎の値を前記複数の時間間隔について加算することにより求める信号対雑音比に関係した尺度（Ａ、Ｂ、Ｃ）を決定し、前記尺度（Ａ、Ｂ、Ｃ）を比較する段階と、
・最も小さい前記尺度に対応するディジタル信号を後続の処理用に選択する段階と
を含む方法。
【請求項１９】
赤外線信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を受信し、赤外線信号を送信する方法であって、
・少なくとも２つの受信ユニット（１、２、３）によって前記赤外線信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を受信する段階と、
・前記赤外線信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）をディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）に変換する段階であって、前記ディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）が、データ・フィールド、およびそれぞれの前記ディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）に対して同一のプリアンブルを含むヘッダ・フィールドを少なくとも含むフレームとして伝達されたデータを表す段階と、
・それぞれの前記プリアンブルの少なくとも一部分に対して、前記ディジタル信号（ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿３）を複数の時間間隔に渡って前記時間間隔より短いサンプリング周期でサンプリングを行い、前記時間間隔内の前記サンプリング毎の値を前記複数の時間間隔について加算することにより求める信号対雑音比に関係した尺度（Ａ、Ｂ、Ｃ）を決定し、前記尺度（Ａ、Ｂ、Ｃ）を比較する段階と、
・最も小さい前記尺度に対応するディジタル信号を後続の処理用に選択する段階と、
・最も小さい前記尺度に対応するディジタル信号を受信している方向とは反対の方向、または全ての方向に送信データ（ＴｘＳ＿１、ＴｘＳ＿２、ＴｘＳ＿３）を送信する段階と
を含む方法。
【請求項２０】
前記決定段階でそれぞれの尺度（Ａ、Ｂ、Ｃ）が、
・時間間隔を定義し、前記プリアンブルを周期的な時間間隔（Ｔ１、Ｔ２、．．．、Ｔ１０、．．．、Ｔ３２）に分割すること、
・前記時間間隔（Ｔ１、Ｔ２、．．．、Ｔ１０、．．．、Ｔ３２）に基づいて前記プリアンブルをオーバサンプリングして、２進数（３０）を少なくとも含む２値シーケンスを得ること、
・前記２値シーケンスの個々の２進数（３０）を記憶された対応する値（７０）に加算すること、および
・記憶されたこれらの値（７０）から前記尺度（Ａ、Ｂ、Ｃ）を計算すること  によって決定される、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記オーバサンプリング段階および前記加算段階を少なくとも１度繰り返す、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線信号を受信する装置および方法に関する。より詳細には本発明は、最適な信号を選択する方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、多くの装置およびほとんどのモバイル・コンピュータが通信リンク用の無線赤外線機能を装備している。伝統的に赤外線リンクは、指向性の受信機および送信機を使用しているかまたは無指向性の受信機および送信機を使用しているか、および受信機と送信機の間の遮るもののない見通し線経路の存在に依存するか否かに基づいて分類されている。現在のところ指向性見通し線リンクが最も広く使用されている。以下、見通し線をＬＯＳと略記する。このリンクでは指向性の受信機および送信機が使用されるため、経路損失が最小限に抑えられ、多重通路ひずみは通常無視できる。リンク設計にはその他、天井、壁などの表面からの光の拡散反射に依存する無指向性非ＬＯＳリンクがあり、これは拡散リンクとも呼ばれる。
【０００３】
赤外線信号を送受信することができるユニットはトランシーバと呼ばれる。実際の無線赤外線トランシーバは、１つの光受信機、例えばフォトダイオード（ＰＤ）および１つの光エミッタ、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）の使用に限定されている。ＬＯＳ伝搬に基づく現行のトランシーバが最も適するのは２地点間通信であり、無線赤外線ネットワーキング環境で動作させる予定の移動または固定プラットフォームに組み込むのには適さない。これらのトランシーバは一般に、光送信機の特性と比較して基本的に異なる受信特性を有する光受信部品を１つだけ含む。このようなトランシーバは光パリティ・ルールに違反する。なぜなら、受信機は広角とも呼べる約±６０゜の受信角φＲを示し、送信機は狭角とも呼べる約±１５゜の放射角φＥを有するからである。一般的なネットワーキング応用においてはこのことによって接続有効範囲が不十分となり、リンク性能が低下する。接続有効範囲が不十分であるとは、ｉ）ネットワーク参加者が他のある参加者に接続できないこと、ｉｉ）あるリンクが信頼できないこと、または
ｉｉｉ）いくつかのリンクがその応用に対して十分な帯域を提供しないこと、すなわち要求されたデータ転送速度を達成できないことを意味する。さらに、低いデータ転送速度または高い誤り率、あるいはその両方のためデータ・スループットは低い。これは、リンク品質の低下と衝突回避機構の不適切な動作が相まって性能低下が起こることを意味する。
【０００４】
光パリティの概念は、寄稿「Ｒｅｑｕｅｓｔ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｎｔｓ ｏｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｆｒａｒｅｄ（ＡＩｒ） ＩｒＰＨＹ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ」， Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｏ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＩｒＤＡ）， Ｔｏｒｏｎｔｏ， Ｃａｎａｄａ， Ａｐｒｉｌ １５−１７， １９７７， Ｖｅｒｓｉｏｎ ０．１（ヒューレット・パッカード社（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙ）およびＩＢＭ社（ＩＢＭ Ｃｏｒｐｏａｔｉｏｎ））で開示された。
【０００５】
１９９８年３月２６日出願の「Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｏｒｎｉｃ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ」という名称の米国特許出願第０４８７４９ＵＳ号には、光トランシーバ・パリティの概念が開示されている。この米国特許出願は現在、本出願の譲受人に譲渡されている。
【０００６】
米国特許第５５６６０２２号は赤外線通信システムに関する。このシステムは、自由空気（ｆｒｅｅ ａｉｒ）中で赤外線信号を送受信する複数の赤外線トランシーバを含む。レジストレーション目的およびそれぞれの赤外線送信機を制御する目的で、１つの回路が受信信号の到着方向を決定し、この情報を専用論理制御装置（ＤＬＣ）に提供する。
【０００７】
赤外線通信の重要な特徴の１つは受信方向に対するその感度にある。Ｍ．Ｒ．パクラバン（Ｐａｋｒａｖａｎ）とＭ．カベラッド（Ｋａｖｅｈｒａｄ）の文献「Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｄｏｏｒ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ」， ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ， Ｊｕｎｅ １８−２２， １９９５， Ｓｅａｔｔｌｅでは、受信信号特性に対する回転の影響がシミュレーションの観点から論じられている。
【０００８】
Ｍ．Ｒ．パクラバン（Ｐａｋｒａｖａｎ）とＭ．カベハード（Ｋａｖｅｈａｒｄ）の論文「Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｉｎｄｏｏｒ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ」，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ， Ｖｏｌ．２， Ｎｏ．４， １９９５は前述の文献と同類のものであり、チャネル・パラメータに対する受信機の方向および視野の影響が論じられている。
【０００９】
Ａ．Ｐ．タン（Ｔａｎｇ）、Ｊ．Ｍ．カーン（Ｋａｈｎ）、カンポホー（Ｋｅａｎｇ−Ｐｏ Ｈｏ）の論文「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｌｉｎｋｓ ｕｓｉｎｇ Ｍｕｌｔｉ−Ｂｅａｍ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ ａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ」， ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ， Ｊｕｎｅ ２３−２７， １９６６， Ｄａｌｌａｓでは、赤外線リンクにおけるイメージング受信機の使用が分析されている。
【００１０】
米カリフォルニア大学バークレー校のＪ．Ｂ．カラザーズ（Ｃａｒｒｕｔｈｅｒｓ）とＪ．Ｍ．カーン（Ｋａｈｎ）によってＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓに提出された研究報告「Ａｎｇｌｅ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎｏｎｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」では、多素子角度ダイバーシチ・システムに対する実際的な考慮事項が論じられている。残念ながらこの報告は、非常に複雑で高価な光受信機アレイおよびアナログ高位信号選択／集中方式に基づくため、この問題に対する実際的な解決法を提供していない。
【００１１】
Ｒ．Ｔ．バラダス（Ｖａｌａｄａｓ）、Ａ．Ｒ．タバレス（Ｔａｖａｒｅｓ）、Ａ．Ｍ．デ・オリベイラ・デュアルテ（ｄｅ Ｏｌｉｖｅｉｒａ Ｄｕａｒｕｔｅ）の論文「Ａｎｇｌｅ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｔｏ Ｃｏｍｂａｔ ｔｈｅ Ａｍｂｉｅｎｔ Ｎｏｉｓｅ ｉｎ Ｉｎｄｏｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ」， Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ， Ｖｏｌ．４， Ｎｏ．４， １９９７には、いくつかのフォトダイオードのアナログ電流に基づいていくつかの信号対雑音比を推定する理論的方法が記載されている。
【００１２】
ポアン・スン（Ｐｏ−Ａｎ Ｓｕｎｇ）、ヤク・スン（Ｙａ−Ｋｕ Ｓｕｎ）、カンチェン・チェン（Ｋｗａｎｇ−Ｃｈｅｎｇ Ｃｈｅｎ）の論文「Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｎｏｎｄｉｒｅｃｔｉｖｅ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｖｏｌ．２， Ｎｏ．４， １９９５には、異なるダイバーシチ技法の理論的および数値的結果が示されている。
【００１３】
以上に述べた文書には、いくつかの理論的方法およびシミュレーションが記載されているが、周知の技術的課題に対する実際的な解決法は与えられていない。
【００１４】
さらに、従来型の無線赤外線トランシーバが装備された移動プラットフォーム、例えばラップトップ・コンピュータと固定アクセス・ポイント、例えば中継ステーションまたはプリンタとの間のネットワーク接続有効範囲は、一般的なユーザ・シナリオに対して不十分であることが予想される。通常、移動またはある固定プラットフォームではトランシーバが１つだけ使用され、このことが無線光ネットワーキング応用での前述の課題および欠点の原因となっている。いくつかのプラットフォーム、例えばラップトップ・コンピュータは２つのトランシーバを装備するが、ユーザは、２つのトランシーバのうちのどちらを使用するかを手動で決定しなければならない。したがって、マルチポイント接続に基づく将来の無線赤外線応用の使用に対して現行の赤外線トランシーバは十分とは言えない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、赤外線信号を受信し、受信したいくつかの赤外線数信号の中から最も適した信号を選択する方法および装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は従来技術の欠点を克服することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、無線光ネットワークにおける接続性の向上を達成することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、赤外線信号を高い信頼性で受信するための単純かつ高速な光受信機を提供することにある。
【００１９】
本発明の他の目的は、赤外線信号を受信または送受信する装置であって、十分な接続有効範囲、または現在までに知られている構成が提供するよりもはるかに良好な接続有効範囲を提供する装置、すなわちそれぞれのネットワーク参加者がその他の全てのネットワーク参加者と十分な帯域幅で接続する装置を提供することにある。
【００２０】
本発明の他の目的は、信頼できる通信リンクを達成するための赤外線信号の受信または送受信方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無線光ネットワークにおける接続性を向上させる装置および方法を提供するものであり、特にマルチポイント接続に適する。着想は、赤外線信号を受信しこれをディジタル信号に変換する少なくとも２つ以上の受信ユニットを使用することにある。このディジタル信号は、データ・フィールド、およびプリアンブルを含むヘッダ・フィールドをそれぞれが少なくとも含むフレームの形態のデータを表す。それぞれの受信信号は同じ源すなわち同じ送信機から来ると想定できるため、プリアンブルはそれぞれの受信信号に対して同一である。セレクタは、プリアンブルの信号対雑音比に関係した尺度（ｍｅａｓｕｒｅ）を決定しこれらの尺度を比較して、後続の処理に最も適した信号を選択する。したがってセレクタは、プリアンブルまたはプリアンブルの少なくとも一部分の信号対雑音比の対応する尺度を間接的に推定する。したがって信号がやって来る正確な方向は重要ではなく、むしろ最も適した信号が必要となる。最良の信号または最適な信号とは、誤り率が最も低い、または信号対雑音比が最も大きい信号であると考えることができ、このことは、雑音またはその他のひずみの影響を最も受けていない信号であることを指示する。最も強い信号が必ずしも最良の信号ではないことに留意されたい。最適な信号を決定するのにプリアンブル全体を使用する、または調べる必要はないことにも留意されたい。これは、受信信号の品質およびハードウェアに実装された認識または分析方式の効率によって決まる。
【００２２】
本発明は、無線光ネットワークにおける接続性を向上させ、特に、移動プラットフォームまたはポータブル装置、例えばラップトップ・コンピュータ、ハンドへルド装置と固定アクセス・ポイント、例えば中継ステーション、プリンタまたは周辺機器との間のマルチポイント接続に適する。一般的なユーザ・シナリオの１つとして、複数のステーションを会議室内に含む円卓会議構成（ｒｏｕｎｄ−ｔａｂｌｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）が考えられる。
【００２３】
本発明は、単純な光受信機に、少なくとも２つ以上の受信ユニットから得た２値信号の処理を組み合せるだけでよいという利点を有する。単純な変換器が受信赤外線信号をディジタル信号に変換する。このディジタル信号は、データ・フィールド、およびそれぞれのディジタル信号に対して同一のプリアンブルを含むヘッダ・フィールドを少なくとも含むフレームとして伝達されるデータを表す。本発明の他の利点は、セレクタによっていくつかの受信赤外線信号の中から最適な信号を高速に選択し、後続の処理に使用できることにある。これは、プリアンブルがそれぞれの信号に対して同一であるためである。他の利点は、本発明に基づく装置、または受信ユニットおよび送信ユニットを装備した通信装置はかつてほど正確に整列している必要はなく、したがってマルチポイント・ネットワーキング応用によく適していることにある。
【００２４】
フレームのプリアンブルが、周期的な周知のパルス・シーケンス、好ましくは定義された周期を有するパルス・シーケンスを形成するシンボルを含むときには、ディジタル受信ユニットまたはディジタル処理ユニットが予め定義されたシンボル・シーケンスを予想することができ、このユニットが、搬送波センシング、シンボル・クロック同期、およびＰＬＬとも呼ばれる位相同期ループによるチップ・クロック位相の捕捉を効率的に実行することができるという利点が生じる。
【００２５】
それぞれの受信ユニット内の受信赤外線信号が２値判断ユニットによってディジタル信号に変換される場合には、後続の信号処理をディジタル処理によって実行することができるという利点が生じる。受信赤外線信号は、容易に実装可能な単純な２値判断装置によって変換することができる。変換したディジタル信号を追加の雑音ペナルティなしに長い電線を介してセレクタまたはその他の処理装置に送ることができることは、長距離を転送することができない弱いアナログ信号に比べ極めて大きな利点である。さらにセレクタは１つだけでよく、これを適当な位置または中央位置に配置することができる。電線上を伝送されるアナログ信号は干渉を受けやすく、雑音を拾いやすい。特に、ＣＤ−ＲＯＭドライブおよびその他の機器が背景雑音、雑音パルスまたは寄生周波数を生み出すコンピュータまたはラップトップ環境では、ディジタル処理によってより高い堅固性および信頼性が実際に達成される。
【００２６】
プリアンブルのディジタル信号をオーバサンプリングし、重み付けすると、効率的な方法を適用して２つ以上の受信経路または受信チャネルのそれぞれに存在する信号対雑音比を推定することができるという利点が生じる。信号対雑音比を以下、ＳＮＲと略記する。最良の受信ディジタル信号を選択するのにＳＮＲを実際に測定する必要はなく、このためには異なる受信経路の相対的な品質だけが必要である。
【００２７】
セレクタでのプリアンブルの受取りの間に１つのまたは最適なディジタル信号の選択が実施される場合には、受信を続行する１つの受信機を高速に選択することができるという利点が生じる。最適な信号を１つの受信機によって受信することができ、電力を節約するためにその他の受信機はオフにすることができる。
【００２８】
受信ユニットがそれぞれ、鈍角の受信角φＲによって記述される光受信特性を示すように設計され、受信角φＲが、受信機の感度が受信機の光軸上での感度の半分となるところを定義する平面角であるときには、全体の受信角が大きくなるという利点が生じる。この受信角を約１２０゜の範囲をカバーするものとすることができる。
【００２９】
データがパルス変調、好ましくはパルス位置変調（ＰＰＭ）によって符号化される場合には、データをベースバンドで伝送することができ、したがって複雑な変調技法を必要としないという利点が生じる。
【００３０】
少なくとも、信号対雑音比が最も大きな１つのプリアンブルを受信した１つの受信ユニットよりも信号対雑音比が小さいプリアンブルを受信した受信ユニットをオフにすると、回路全体および装置の電力を減らすことができるという利点が生じる。このことは移動装置に特に有利である。
【００３１】
送信ユニットの光受信特性の形状が、受信ユニットの光受信特性の形状に等しい場合、例えばランバート（Ｌａｍｂｅｒｔ）特性φＥ≒φＲの形態の場合であって、放射角φＥが、送信機の電力が送信機の光軸上での電力の半分となるところを定義する平面角である場合には、所望のランバート特性で光パリティ・ルールが満たされ、これによって接続有効範囲が改善されるという利点が生じる。さらに、両平面で等しいランバート受信／放射特性の使用により、接続有効範囲の拡大に寄与する拡散モード成分が導入される。
【００３２】
少なくとも１つの送信ユニット、少なくとも１つの受信ユニットおよび変換器がトランシーバの一部品であるか、または少なくとも１つの受信ユニットおよび変換器が光装置の一部分である場合には、全ての光学構成部品および変換器を統合して、単一のトランシーバ・パッケージまたは光装置パッケージとすることができるという利点が生じる。これによって統合化を通して空間を、結合を通して電力消費を節約することができ、製造および交換のコストを下げることができる。
【００３３】
少なくとも３つのトランシーバまたはいくつかのトランシーバが、それらの光受信特性または光放射特性、あるいはその両方を補完するように配置される場合には、３６０゜の範囲をカバーする完全な接続有効範囲が達成されるという利点が生じる。
【００３４】
セレクタを、第１のモデム・ユニットまたは第２のモデム・ユニット、あるいはその両方を少なくとも備えるユニットに接続すると、セレクタを、いくつかの転送速度または速度、あるいはその両方、例えば可変転送速度、固定転送速度、高速、低速などを提供するユニットとともに動作させることができるという利点が生じる。
【００３５】
セレクタを少なくとも１つのモデム・ユニット、好ましくは第１のモデム・ユニットと結合することができる場合には、セレクタとモデム・ユニットを単一のユニットまたはチップの中に実装することができるという利点が生じる。このユニットまたはチップは現行のシステム内に容易に実装することができ、本発明に基づいてそれらの接続性を向上させることができる。
【００３６】
少なくともセレクタ、第１のモデム・ユニットおよび第２のモデム・ユニットを単一のユニットに結合できるときには、統合化を通して空間を節約でき、ユニットおよびセレクタの機能が単一のユニットまたはチップの中に実装されるという利点が生じる。
【００３７】
接続性を向上させる目的を、現行のトランシーバ、または好ましくは単純な改良型のトランシーバを用いて達成しなければならない場合、プラットフォーム、すなわちラップトップ・コンピュータ、ＬＡＮアクセス・ポイント、中継ステーション、プリンタ、ハンドへルド装置またはその他の装置に２つ以上の無線赤外線トランシーバを装備する必要が生じる。これには、異なるトランシーバのそれぞれの信号を適当に結合または選択することによって必要な角ダイバーシチを達成するために、いくつかのトランシーバを相互接続しこれらを制御する装置または方法、あるいはその両方が必要となる。
【００３８】
以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００３９】
分かりやすくするため図は全て実際の寸法では示されておらず、寸法間の関係も実際のスケールどおりではない。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を説明する前にいくつかの基本的事項を本発明に基づいて説明する。
【００４１】
ＰＰＭ−パルス位置変調：
本発明によれば、以下ＰＰＭと略記するパルス位置変調（Ｐｕｌｓｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式が使用される。代わりにその他の変調方式を使用することもできることに留意されたい。特にパルス変調、例えばＲＬＬと略記されるランレングス・リミテッド・コード（Ｒｕｎ−Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｄｅ）が有利である。ＰＰＭは、反復符号化を用いて可変データ転送速度を提供する。Ｌ−スロット・パルス位置変調は、期間ｔＤのデータ・シンボルを定義し、続いてこのシンボルを「チップ」とも呼ぶＬ個、例えばＬ＝２、４、８、１６個の等しいタイム・スロットに細分することによって達成される。Ｌ−ＰＰＭ方式では、シンボルあたり１つのタイム・スロットまたはチップだけが論理「１」を意味するパルスを含む。その他のチップはパルスを含まず、これは論理「０」を意味する。ベースがＬ＝４で定義される場合、その結果得られる変調方式は４パルス位置変調または４−ＰＰＭと呼ばれる。それぞれの４−ＰＰＭシンボルの中には４つの固有位置があるため、１つのチップだけが論理「１」でその他のチップが全て論理「０」である４つの独立したシンボルが存在し、したがって組合せ１０００、０１００、００１０、０００１が生じる。これらの４つのシンボルだけが４−ＰＰＭで許された合法的なデータ・シンボルである。それぞれのデータ・シンボルは、それぞれ００、０１、１０、１１である１つのデータ・ビット対からなる２つのビットを表す。論理「１」は、送信機が光を放射しているチップ期間を表し、論理「０」は光を放射していないチップ期間を表す。
【００４２】
プリアンブル：
本発明に基づくディジタル信号はフレームとして伝達されるデータを表し、それぞれのフレームは、データ・フィールドとプリアンブルを含むヘッダ・フィールドとを少なくとも含む。プリアンブルは、初期搬送波センシング、シンボル・クロック同期、およびＰＬＬとも呼ばれる位相同期ループによるチップ・クロック位相の捕捉を可能にする周期的なシンボル・シーケンスを含む。具体的には、プリアンブルはディジタル受信／処理ユニットの初期相対同期を得るのに使用され、これは、周期的なパルス・シーケンスの送信によって達成される。それぞれのシンボルがいくつのスロットを含むかを知っている受信ステーションは、このパルス・シーケンスの周期をある時間の後に検出することができる。さらに受信ステーションは、ＰＬＬを使用してそのスロットまたはチップのクロック位相を調整する。プリアンブルは、合法的４−ＰＰＭシンボルＰ（Ｐ＝１０００）の複数回の反復送信、好ましくは１２８回以上の反復送信を含む。それが例えば追加情報の送信に有効または有用である場合にはその他の組合せも可能である。プリアンブルの後には、同期フィールド、制御フィールド、データ・フィールドまたはその他のフィールドが続く。
【００４３】
光パリティ：
無線システムとは異なり、赤外線システムは、受信および送信に物理的に異なる２つの部品、例えばフォトダイオード（ＰＤ）および発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用する。受信機の受信特性は、対応する送信機の放射特性とは異なるので、データ転送速度以外についても欠点が生じる。送信対称性またはトランシーバ・パリティを確立すると、対称なデータ転送速度が可能になり、衝突回避特性が維持され、接続性が向上する。
【００４４】
本発明に基づく受信ユニットは受信機およびアナログ・ディジタル変換器を少なくとも含む。受信機は、受信機の半角φＲとも呼ばれる受信角φＲによって記述される光受信特性を有する。同様に送信機は、送信機の半角φＥとも呼ばれる放射角φＥによって記述される光放射特性を有する。トランシーバは、光放射部品および光受信部品を少なくとも含むことを特徴とし、ここで送信機は単一の発光部品に限定されず、受信機は単一の受光部品に限定されない。光送信機は、その３次元放射特性が受信機の３次元光受信特性と等しくなるか、またはそれに少なくとも類似するように構築される。光パリティまたはトランシーバ・パリティの使用は、狭角または広角、および短距離または長距離送信をサポートする異なる光ポートを有する装置の共存を可能にする。この概念の詳細は、参照によって本明細書に組み込まれる１９９８年３月２６日出願の「Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ」という名称の米国特許出願第０４８７４９ＵＳ号に記載され、特許請求されている。
【００４５】
以下に本発明の実施形態を説明する。
【００４６】
図１〜４に、無線光通信システムまたは無線光ネットワーク内で赤外線信号を受信し、または赤外線信号を送信し、あるいはその両方を行う装置４を示す。第１のトランシーバ１３、第２のトランシーバ２３および第３のトランシーバ３３がスタガ（ｓｔａｇｇｅｒ）式に配置されている。隣接するトランシーバ１３、２３、３３の光軸間の角度は約１２０゜であり、そのため３つのトランシーバ１３、２３、３３のこの基本幾何配置によって、無線光ネットワーキング用に装備された移動または固定プラットフォームの光インタフェースのところで３６０゜の水平角有効範囲を達成することができる。第１のチャネル用に完全に組み込まれた第１のトランシーバ１３は、ここでは第１のランバート（Ｌａｍｂｅｒｔ）受信特性１４を示すフォトダイオードである受信機および受信回路を含む第１の受信ユニット１を備える。さらに第１の送信ユニット１１は、ここでは発光ダイオードであるエミッタと呼ばれる少なくとも１つの送信機、送信機の上にあって第１のランバート放射特性１５を示す拡散体、および送信回路を備える。拡散体については後にさらに説明する。
【００４７】
ｍＷ／ｓｒを単位とした放射強度特性１５、２５、３５は余弦法則ｃｏｓ（φ）ｍ、ｍ＝１に従うか、または少なくともほぼこれに従うことに留意されたい。光受信機の受信特性１４、２４、３４も同じ法則に従う。
【００４８】
これらの受信および送信回路は、第１のトランシーバ・チップ１２中の変換器に結合される。そうしたほうが有利な場合には第１のトランシーバ・チップ１２を２つ以上のチップに分離してもよい。これらの構成部品は、共通のリード・フレームに装着され、プラスチック・パッケージとして成形される。第１のトランシーバ１３の第１のトランシーバ・チップ１２はセレクタ５に接続される。その他の２つのトランシーバ２３、３３の構造も同等である。したがって第２のチャネル用の第２のトランシーバ２３は第２の受信ユニット２、第２の送信ユニット２１および第２のトランシーバ・チップ２２を備える。第２のトランシーバ２３の第２のトランシーバ・チップ２２はセレクタ５に接続される。第３のチャネル用の第３のトランシーバ３３は第３の受信ユニット３、第３の送信ユニット３１および第３のトランシーバ・チップ３２を備える。第３のトランシーバ３３の第３のトランシーバ・チップ３２はセレクタ５に接続される。トランシーバ１３、２３、３３はそれぞれ特性を備え、互いに類似した第１の受信特性１４および第１の送信特性１５を第１のトランシーバ１３の前面に概略的に示す。第２の受信特性２４および第２の送信特性２５を第２のトランシーバ２３の前面に概略的に示す。さらに第３の受信特性３４および第３の送信特性３５を第３のトランシーバ３３の前面に概略的に示す。第１のトランシーバ１３の方向を向いた第１の矢印は、Ｓ１と標識され、第１の着信赤外線信号Ｓ１の一部を指示する。分かりやすくするため、理想的に信号対雑音比が無限大のこの第１の赤外線信号Ｓ１をこのトランシーバ配置の下方にＳ１として示す。第２のトランシーバ２３の方向を向いた第２の矢印はＳ２と標識され、同じ時間中に着信した第２の着信赤外線信号Ｓ２の一部を指示する。信号対雑音比が約２０ｄＢの第２の赤外線信号Ｓ２を同様に装置４のトランシーバ配置の下方に示す。さらに、第３のトランシーバ３３の方向を向いた第３の矢印Ｓ３は、やはり同じ時間中に着信した第３の着信赤外線信号Ｓ３の一部を指示する。信号対雑音比が約５ｄＢの第３の赤外線信号Ｓ３を同様にトランシーバ配置の下方に示す。
【００４９】
先に述べた拡散体はそれぞれの送信ユニット１１、２１、３１の前に、光放射特性１５、２５、３５を含む全ての面の電力半値角が６０゜となるように構築される。拡散体は例えば、拡散体内の屈折率を異なるものにするためにガラス・ビーズが埋め込まれたプラスチック材料またはその他の材料から構築することができる。さらに、源の見かけのサイズは送信チップのサイズではなく拡散体のサイズによって決まるため、接続性を向上させる利点の他に拡散体は、アイ・セーフティ・ノルム（ｅｙｅ ｓａｆｅｔｙ ｎｏｒｍ）ＩＥＣ８２５．１の遵守に関して追加の利点を有する。拡散体によるこの方法によれば、従来型の狭角エミッタをいくつか結合して広角放射を達成する代替方法よりもリード・フレーム構造が単純になる。放射強度を強める必要がある場合には、いくつかの光エミッタを共通の拡散体の下方に装着することができる。適当な拡散体の詳細についてはＰＣＴ国際出願公開ＷＯ９６／０８０９０号にでている。このＰＣＴ出願は現在、本出願の譲受人に譲渡されており、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００５０】
図１では、第１のトランシーバ１３が第１の赤外線信号Ｓ１を、第２のトランシーバ２３が第２の赤外線信号Ｓ２を、第３のトランシーバ３３が第３の赤外線信号Ｓ３をそれぞれ受信している。受信された信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３はそれぞれディジタル信号に変換される。すなわち第１の赤外線信号Ｓ１は第１のディジタル信号ＲｘＳ＿１に、第２の赤外線信号Ｓ２は第２のディジタル信号ＲｘＳ＿２に、第３の赤外線信号Ｓ３は第３のディジタル信号ＲｘＳ＿３にそれぞれ変換される。分かりやすくするため第１のディジタル信号ＲｘＳ＿１、第２のディジタル信号ＲｘＳ＿２および第３のディジタル信号ＲｘＳ＿３をトランシーバ配置の下方（図２〜４）にそれぞれ図示した。以下ではこの変換を、第１のトランシーバ１３の第１の赤外線信号Ｓ１を例として説明するが、その他の２つの赤外線信号Ｓ２およびＳ３ならびにそれらのそれぞれのトランシーバ２３、３３についても原理は同じである。第１の赤外線信号Ｓ１の変換は第１のトランシーバ・チップ１２で実施される。雑音の影響を受ける可能性がある長いリードまたは電線を回避するために第１のトランシーバ・チップ１２は第１の受信ユニット１のすぐ近くに配置される。受信された第１の赤外線信号Ｓ１はまず第１のトランシーバ・チップ１２に導かれ、増幅器で増幅してから可変利得増幅器に送られる。自動利得制御回路によって制御された可変利得増幅器は、次の判断装置での信号レベルが指定された受信光信号電力範囲にわたって一定に保たれることを保証する。上述の判断装置は、第１の赤外線信号Ｓ１をしきい値と比較することによって第１の赤外線信号Ｓ１を第１のディジタル信号ＲｘＳ＿１に変換する２値判断ユニットまたはしきい値スイッチであり、しきい値判断装置または比較器とも呼ばれる。装置４の下に示したこの第１のディジタル信号ＲｘＳ＿１はセレクタ５に送られる。同じことが第２の赤外線信号Ｓ２および第３の赤外線信号Ｓ３にも実施される。第２の赤外線信号Ｓ２は第２のディジタル信号ＲｘＳ＿２に変換されセレクタ５に送られる。第３の赤外線信号Ｓ３は第３のディジタル信号ＲｘＳ＿３に変換されやはりセレクタ５に送られる。したがって３つのトランシーバ１３、２３、３３は、チャネルの結合、選択および制御機能を提供するセレクタ５に接続される。セレクタ５の中に実装された制御機構に応じ、３重チャネル・ダイバーシチを活用してネットワーク接続性に対して異なるモードの角ダイバーシチを得ることができる。セレクタ５は、後続の処理に最も適した信号を決定し、この最適信号を出力線ｘｙを介して後続のユニットに渡す。この最適信号を決定するのに使用する方法は図５および図６を参照して詳細に説明する。装置４は、第１、第２および第３の信号線上のＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２およびＲｘＳ＿３でそれぞれ標識されたセレクタ５への矢印によって指示されたここでは受信信号を指示するデータを受信し、ＴｘＳ＿１、ＴｘＳ＿２およびＴｘＳ＿３でそれぞれ標識されたセレクタ５からの矢印によって指示されたここでは送信データの送信信号を指示するデータを送信することができる。
【００５１】
図５に、異なる信号から後続の処理に最も適した信号を協力して決定することができる部品およびユニットの概略図を示す。第１のチャネルに対しては第１の２値判断ユニット１２．１が第１のサンプリング／計数ユニット１６に接続される。この第１のサンプリング／計数ユニット１６は、第１のサンプラ１７、第１の直列シフト・レジスタ１７．１、以下第１のサンプル・カウンタ１８と呼ぶ独立したサンプル・カウンタの第１のアレイ１８、および第１の合計カウンタ１９を含む。第１のサンプラ１７は第１の直列シフト・レジスタ１７．１に接続され、第１の直列シフト・レジスタ１７．１はさらに第１のサンプル・カウンタ１８に接続される。第１のサンプル・カウンタ１８は第１の合計カウンタ１９に接続される。第２のチャネルに対しては第２のサンプリング／計数ユニット２６が配置される。この第２のサンプリング／計数ユニット２６は、第２のサンプラ２７、第２の直列シフト・レジスタ２７．１、以下第２のサンプル・カウンタ２８と呼ぶ独立したサンプル・カウンタの第２のアレイ２８、および第２の合計カウンタ２９を含む。第２のサンプラ２７は第２の直列シフト・レジスタ２７．１に接続され、第２の直列シフト・レジスタ２７．１はさらに第２のサンプル・カウンタ２８に接続される。第２のサンプル・カウンタ２８は第２の合計カウンタ２９に接続される。第３のチャネルに対しては第３のサンプリング／計数ユニット３６が配置される。この第３のサンプリング／計数ユニット３６は、第３のサンプラ３７、第３の直列シフト・レジスタ３７．１、以下第３のサンプル・カウンタ３８と呼ぶ独立したサンプル・カウンタの第３のアレイ３８、および第３の合計カウンタ３９を含む。第３のサンプラ３７は第３の直列シフト・レジスタ３７．１に接続され、第３の直列シフト・レジスタ３７．１はさらに第３のサンプル・カウンタ３８に接続される。第３のサンプル・カウンタ３８は第３の合計カウンタ３９に接続される。さらに、第１のサンプリング／計数ユニット１６は第１の数値メモリ７に、第２のサンプリング／計数ユニット２６は第２の数値メモリ８に、第３のサンプリング／計数ユニット３６は第３の数値メモリ９にそれぞれ接続される。数値メモリ７、８、９は全て、セレクタまたは数値比較器６とも呼ぶ比較器６に接続される。数値メモリ７、８、９をそれぞれのサンプリング／計数ユニット１６、２６、３６の中に含めることもできる。
【００５２】
第１の２値判断ユニット１２．１は、第１の受信赤外線信号Ｓ１用の第１の入力「ａ」およびしきい値「ＴＨ」用の第２の入力「ｂ」を備える。図１〜４に関して既に述べたように、この第１の２値判断ユニット１２．１は先に説明した第１のトランシーバ・チップ１２上に配置される。簡単にするために図５には２値判断ユニットを１つだけ示したが、チャネルごとにこのような２値判断ユニットが１つ使用される。第１の２値判断ユニット１２．１は第１の赤外線信号Ｓ１をしきい値「ＴＨ」と比較し、第１のサンプリング／計数ユニット１６の第１のサンプラ１７に送る第１のディジタル信号ＲｘＳ＿１を出力する。第１の赤外線信号Ｓ１の値がしきい値「ＴＨ」の値よりも大きい場合、すなわちＳ１＞ＴＨの場合には第１の２値判断ユニット１２．１の出力に論理レベル「１」が生成され、それ以外の場合には論理レベル「０」が生成される。第２の２値判断ユニットによって生成され図１〜４に示した第２のトランシーバ・チップ２２から送られた第２のディジタル信号ＲｘＳ＿２は、第２のサンプリング／計数ユニット２６の第２のサンプラ２７に送られる。第３の２値判断ユニットによって生成され図１〜４に示した第３のトランシーバ・チップ３２から送られた第３のディジタル信号ＲｘＳ＿３は、第３のサンプリング／計数ユニット３６の第３のサンプラ３７に送られる。
【００５３】
最適な信号を選択するための尺度、数値または値を決定するのに使用する原理プロセスを、第１のサンプリング／計数ユニット１６に関して図６と関連させて詳細に説明する。このプロセスは、所与のまたは明確なしきい値の尺度または値に達するまで繰り返される。ただし、２つのサンプリング／計数ユニット２６および３６は第１の計数ユニット１６と同じように機能するため、以下では第１のサンプリング／計数ユニット１６に対してだけこのプロセスを説明する。第１のディジタル信号ＲｘＳ＿１のプリアンブルの１つの時間間隔の長さに等しい４つのスロットまたはチップが、第１のサンプリング／計数ユニット１６に送られる。この時間間隔は完全な４−ＰＰＭシンボル１つを表すが、パルスから始まる必要はなくどこから始まってもよい。サンプル・カウンタ１８の中の以前の時間間隔に同位相で累積するためには、以降の時間間隔がそれらの時間位相に関して等しくなければならない。到着した第１のディジタル信号ＲｘＳ＿１は、第１のサンプリング／計数ユニット１６の第１のサンプラ１７でオーバサンプリングされ、２値シーケンスとして第１の直列シフト・レジスタ１７．１に書き込まれる。ここでは、定義された時間間隔に対して１６個の２進数を得るためにそれぞれのチップが４倍の頻度でオーバサンプリングされている。これらの２進数は、単ビット・レジスタまたはフラグ・レジスタに記憶される。２進数は順序列の形態で到着する。定義された時間間隔の１６個の２進数が第１の直列シフト・レジスタ１７．１に到着した場合、第１のサンプル・カウンタ１８は記憶されたカウンタの値に、第１の直列シフト・レジスタ１７．１のそれぞれの単ビット・レジスタの２進数を累積する。このプロセスは以降の時間間隔について、合計カウンタ１９が第１の尺度「Ａ」を計算し、これが第１の数値メモリ７に書き込まれるまで繰り返される。繰り返しの回数は、統計、受信信号の品質および認識または分析方式の効率によって決定される。第２のサンプリング／計数ユニット２６は第２の尺度「Ｂ」を決定し、この尺度を第２の数値メモリ８に書き込む。第３のサンプリング／計数ユニット３６は第３の尺度「Ｃ」を決定し、この尺度を第３の数値メモリ９に書き込む。数値メモリ７、８、９は数値比較器６に接続されるか、または数値比較器６の中に実装される。数値比較器６は尺度「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」を比較し、後続の処理に最も適した信号を決定する。図５には、数値比較器６の出力がＳＡで標識されていることによって数値比較器６の出力が尺度「Ａ」に対応するチャネルを選択したことが指示されている。したがって、３つの赤外線信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のうちの第１の赤外線信号Ｓ１、したがって第１のディジタル信号ＲｘＳ＿１は、一デジタル信号ＲｘＳ＿１とも称し、後続の処理に最も適した信号である。
【００５４】
以上の方式が機能するのは、信号の信号対雑音比と誤り率の間にある関係が存在することが分かっており、それが調べられているためである。例えば調査によって、決定された計算値、例えば「Ａ」が対応する信号の信号対雑音比に直接に関係することが分かった。すなわち、決定された計算値が大きいほど信号対雑音比は小さいことが分かった。したがって信号対雑音比が最も大きいチャネルまたは経路を決定するためには、数値または尺度Ａ、Ｂ、Ｃを比較し、集合｛Ａ、Ｂ、Ｃ｝の中から最も小さいものを見つければよい。
【００５５】
次に、オーバサンプリングした２値信号の分析の段階を異なる時点のいくつかの段階について示す図６を参照する。これらの段階は、図５に示したサンプリング／計数ユニット１６の中で実行される。より具体的には、図６には、第１の時間間隔Ｔ１および第２の時間間隔Ｔ２での第１の直列シフト・レジスタ１７．１およびこれに接続された第１のサンプル・カウンタ１８がそれぞれ示され、さらにその下には、第１０の時間間隔Ｔ１０および第３２の時間間隔Ｔ３２でのサンプル・カウンタ１８がそれぞれ示されている。第１の尺度「Ａ」は第３２の時間間隔Ｔ３２の後に計算され、数値メモリ７に記憶される。第１の直列シフト・レジスタ１７．１は、第１の直列シフト・レジスタ１７．１の上の単ビット・レジスタ番号１、２、．．．、１６によって指示された１６個の単ビット・レジスタを備える。これらの単ビット・レジスタ番号および１６個の単ビット・レジスタは、第１の時間間隔Ｔ１のシーケンスの上に示したサンプル・クロック１０に関係付けられている。
【００５６】
分かりやすくするため最上部に、４つのパルス、すなわちパルス持続時間が異なる４つの論理「１」を含むプリアンブルの高雑音ディジタル信号の２つの時間間隔を時間軸ｔ上に示した。第１の時間間隔Ｔ１のうちに生じたパルスは１つだけなのに対し、続く第２の時間間隔Ｔ２では３つのパルスが生じている。このうち２つのパルスは雑音によって生じたエラー・パルスである。第１の時間間隔Ｔ１は合法的な４−ＰＰＭシンボルの長さに対応する。前述のとおり第１の時間間隔Ｔ１では、第１のディジタル信号ＲｘＳ＿１のプリアンブルの４つのチップが図５に示したサンプラ１７に送られる。
【００５７】
第１の時間間隔Ｔ１は完全な１つのシンボルの長さを表すが、一般にこのような時間間隔がプリアンブル・シンボルと整列する必要はない。この例ではこの時間間隔がパルスではなく論理「ゼロ」から始まっている。これは、シンボル同期およびチップ同期が受信機によってまだ確立されていないためである。実際のところこの方式はこのような同期を必要としない。第１の直列シフト・レジスタ１７．１およびサンプル・カウンタ１８のわきに物理的に示したオーバサンプリングされた第１の時間間隔Ｔ１の４つのチップはある時刻に、第１の直列シフト・レジスタ１７．１に記憶される。それぞれのチップは１６個の２進数を得るために４倍の頻度でオーバサンプリングされている。パルスが生じた場合には「１」が生じ、それ以外の場合には「０」が生じる。これらの２進数は、単ビット・レジスタまたはフラグ・レジスタを含む単純なレジスタに記憶され、あるレジスタはセットされ、あるものはセットされない。第１の直列シフト・レジスタ１７．１の単ビット・レジスタを見ると、第３から第７までの単ビット・レジスタが「１」になっている。このうち１つの単ビット・レジスタが２進数３０を含む。第１の直列シフト・レジスタ１７．１の単ビット・レジスタの個々の２進数は、第１のサンプル・カウンタ１８の中に記憶された対応する値に累算される。ここで、サンプル・カウンタ・アレイ１８の長さは、第１の直列シフト・レジスタ１７．１の長さと同じである。例えば、第１のサンプル・カウンタ１８に記憶された最初のパルスからの１つの値を指示するカウンタ値７０が最初の段階で「１」になる。さらにこのカウンタ値７０およびその記憶された値を詳細に観察する。次に、その下に示した次の時間間隔を参照する。第２の時間間隔Ｔ２の間にチップがオーバサンプリングされ、２進数が第１の直列シフト・レジスタ１７．１にそれぞれ書き込まれる。途中で、先の単ビット・レジスタは上書きされる。その結果を、第２の時間間隔Ｔ２のところの第１の直列シフト・レジスタ列１７．１に示す。第１のサンプル・カウンタ１８は、セットされた単ビット・レジスタまたはフラグを先のカウンタ値にそれぞれ加算する。加算後には、第１のサンプル・カウンタ１８のカウンタ値が変更されている。例えば観察しているカウンタ値７０は１増やされ、「２」になっている。第２の時間間隔Ｔ２と第１０の時間間隔Ｔ１０の間の縦の点線によって指示されたある時間の後、すなわち８段階後の第１０の時間間隔Ｔ１０では別のシーケンスがオーバサンプリングされている。この第１のサンプル・カウンタ１８は第１０の段階の結果を示している。観察しているカウンタ値７０は増分され「８」になっている。最後に、第３２の時間間隔Ｔ３２ではさらに別のシーケンスがオーバサンプリングされている。その結果がその第１のサンプル・カウンタ列１８に示されている。観察しているカウンタ値７０は増分され「２６」になっている。第１のサンプル・カウンタ１８のカウンタ値から数字の合計を計算し、尺度「Ａ」を得る。この計算は図示されていない合計カウンタで実施される。この尺度「Ａ」は「１８４」になり、図５に関して説明したように後続の処理に備えて第１の数値メモリ７に記憶される。
【００５８】
他の実施形態は、雑音からではなくプリアンブル・パルスから生じた大きな数値を「ゼロ」に戻すためのしきい値を、好ましくは尺度「Ａ」を計算する直前の段階に含む。これは、雑音の識別および決定の向上に有利である。
【００５９】
図７に、セレクタ４０の基本内部アーキテクチャの実施形態を示す。チャネル・コンバイナとも呼ぶセレクタ４０は、ＲｘＳ＿１信号を受け取る第１のチャネル品質エスティメータ・ユニット４１、ＲｘＳ＿２信号を受け取る第２のチャネル品質エスティメータ・ユニット４２、およびＲｘＳ＿３信号を受け取る第３のチャネル品質エスティメータ・ユニット４３を備える。チャネル品質エスティメータ・ユニット４１、４２、４３は全て評価ユニット４４に接続され、評価ユニット４４の出力は、制御ユニット４５への矢印の付いた点線によって指示された制御信号を受け取ることができる制御ユニット４５に導かれる。制御ユニット４５は一方でＲｘＳコンバイナ／セレクタ・ユニット４６に接続される。ＲｘＳコンバイナ／セレクタ・ユニット４６はＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２、ＲｘＳ＿２信号を受け取り、ＲｘＤ＿ＶＲ信号およびＲｘＤ＿ＨＲ信号を送達することができる。さらに制御ユニット４５は他方で、ＴｘＳ＿１、ＴｘＳ＿２、ＴｘＳ＿２信号を送達するＴｘＳイネーブラ／ドライバ・ユニット４７に接続される。制御ユニット４５はさらに、ＴｘＳイネーブラ／ドライバ・ユニット４７に接続されたＴｘＤセレクタ・ユニット４８に接続される。ＴｘＤセレクタ・ユニット４８は、ＴｘＤ＿ＶＲ信号およびＴｘＤ＿ＨＲ信号の形態のデータを受け取ることができる。
【００６０】
セレクタ４０は、ＴｘＳ＿１、ＴｘＳ＿２およびＴｘＳ＿３と標識された信号をＴｘＳイネーブラ／ドライバ・ユニット４７によって送信機に送達する。分かりやすくするため図７に送信機は示されていないが、これらの信号は図１〜４に示したトランシーバ１３、２３、３３にそれぞれ送られる。ＴｘＳイネーブラ／ドライバ・ユニット４７は、送信すべきデータをＴｘＤ＿ＶＲ信号およびＴｘＤ＿ＨＲ信号から選択するＴｘＤセレクタ・ユニット４８からその入力信号を受け取る。ＴｘＳイネーブラ／ドライバ・ユニット４７およびＴｘＤセレクタ・ユニット４８はともに内部制御ユニット４５によって制御される。ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２およびＲｘＳ＿３と標識された受信信号はそれぞれチャネル品質エスティメータ・ユニット４１、４２、４３によって並列に処理され、その出力は評価ユニット４４で調べられる。図５および図６を参照すると先に説明したプロセスは、チャネル品質エスティメータ・ユニット４１、４２、４３および評価ユニット４４で実施することができる。後者のユニットはその出力を制御ユニット４５に送達する。この制御ユニット４５は、ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２およびＲｘＳ＿３信号を処理し、ＲｘＤ＿ＶＲ信号およびＲｘＤ＿ＨＲ信号を送達するＲｘＳコンバイナ／セレクタ・ユニット４６に対しても制御を提供する。
【００６１】
他の実施形態によれば、ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２およびＲｘＳ＿３と標識された受信信号が単一のチャネル品質エスティメータ・ユニットによって順番に処理され、その出力が評価ユニット４４で調べられる。
【００６２】
他の実施形態によれば、ＲｘＳコンバイナ／セレクタ・ユニット４６がＲｘＤ＿ＶＲ信号だけを送達し、ＴｘＳイネーブラ／ドライバ・ユニット４７がＴｘＤ＿ＶＲ信号を直接に受け取る。そのためＴｘＤセレクタ・ユニット４８は必要なくなる。
【００６３】
他の実施形態によれば、ＲｘＳコンバイナ／セレクタ・ユニット４６がＲｘＤ＿ＨＲ信号だけを送達し、ＴｘＳイネーブラ／ドライバ・ユニット４７がＴｘＤ＿ＨＲ信号を直接に受け取る。この場合、ＴｘＤセレクタ・ユニット４８は必要なくなる。
【００６４】
他の実施形態によればセレクタ４０が、２つのトランシーバに対してのみ信号を処理する手段を提供する。したがって２重チャネル・ダイバーシチしか達成できない。
【００６５】
図８に、３重チャネル・ダイバーシチを備えた赤外線通信システムの一実施形態の基本物理層構造を示す。いくつかの部品およびユニットは先に使用し説明したものと同じであり、これらには同じ参照符号が付されている。図８を単純にするため、トランシーバ１２、２３、３３は一列に配置した。しかし３重チャネル・ダイバーシチを達成するためには、トランシーバ１２、２３、３３を異なる方向または好ましい方向に配置することが必要である。トランシーバ１２、２３、３３は、トランシーバ１２、２３、３３の前面の矢印によって指示された赤外線信号を受信および送信することができる。トランシーバ１２、２３、３３は、所望の角ダイバーシチをシステムに提供するのに必要な機能を含むセレクタ４０に接続される。セレクタ４０は、ＶＲモデム／制御装置５１およびＨＲモデム／制御装置６１に接続される。ＶＲモデム／制御装置５１は、第２のモデム・ユニット５１または可変転送速度（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｒａｔｅ）モデム／制御装置５１とも呼ばれ、トランシーバ制御線５４を介してトランシーバ１２、２３、３３に接続され、ホスト・インタフェース５２にも接続される。ＨＲモデム／制御装置６１は、第１のモデム・ユニット６１または高転送速度（Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ）モデム／制御装置６１とも呼ばれ、ホスト・インタフェース５２に接続され、制御線６２を介してセレクタ４０にも接続される。ホスト・インタフェース５２はホスト５３に接続される。ＴｘＳ＿１、ＴｘＳ＿２およびＴｘＳ＿３と標識された送信信号はトランシーバ１２、２３、３３の変調信号を伝達する。例えばＴｘＳ＿１、ＴｘＳ＿２およびＴｘＳ＿３信号は、先に説明したとおり４スロット・パルス位置変調（４−ＰＰＭ）に符号化される。ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２およびＲｘＳ＿３と標識された受信信号はそれぞれの受信機から得た信号を伝達する。先に述べたとおり好ましい実施態様ではこれらの信号が２値信号である。セレクタ４０は、ＶＲモデム／制御装置５１またはＨＲモデム／制御装置６１から送信すべきデータを受け取る。対応するデータ線はＴｘＤ＿ＶＲおよびＴｘＤ＿ＨＲと標識されている。同様にセレクタ４０は、受信したデータをＶＲモデム／制御装置５１またはＨＲモデム／制御装置６１に送達する。対応するデータ線はＲｘＤ＿ＶＲおよびＲｘＤ＿ＨＲと標識されている。ＶＲモデム／制御装置５１およびＨＲモデム／制御装置６１は異なるデータ転送速度で受信および送信することができる。例えばＶＲモデム／制御装置５１は４Ｍｂｐｓまでのデータ転送速度で動作することができ、ＨＲモデム／制御装置６１は約１６Ｍｂｐｓのデータ転送速度をサポートする。ただしＶＲモデム／制御装置５１は、判断しきい値、帯域幅、送信機の電力レベルなどを設定するコマンドを発行することによってトランシーバ１２、２３、３３の動作モードを制御する。ＨＲモデム／制御装置６１は、関連コマンドを発行することによってセレクタ４０の動作モードを制御する。これらのコマンドは、ＲｘＳ＿１、ＲｘＳ＿２およびＲｘＳ＿３信号をどのように結合し、または選択し、あるいはその両方を行うかに関する受信経路に対する命令、ならびにＴｘＳ＿１、ＴｘＳ＿２およびＴｘＳ＿３信号をどのよう���使用可能にするかに関する送信経路に対する命令を含む。ＶＲモデム／制御装置５１およびＨＲモデム／制御装置６１は、バス信号ＶＲ＿ＩＦおよびＨＲ＿ＩＦと標識されたそれぞれのバスによってホスト・インタフェース５２に接続される。ホスト・インタフェース５２は、プロトコル・スタック、例えばＭＡＣと略記される媒体アクセス制御と通信するため、Ｈ＿ＩＦと標識されたバスを介してホスト５３に接続される。
【００６６】
図９に、３重チャネル・ダイバーシチを備えた赤外線通信システムの他の基本実施形態を示す。ＨＲモデム／制御装置６１およびセレクタ４０で実施される機能が単一のセレクタ４０．１の中にに結合される以外、説明した部品および機能は全て同じである。
【００６７】
図８および図９に関して部品およびユニットのいくつかの組合せが可能である。そのいくつかを以下に述べる。
【００６８】
他の実施形態によれば、セレクタ４０が単一のユニットとして構成され、ＶＲモデム／制御装置５１とＨＲモデム／制御装置６１とが別の単一ユニットとして結合される。
【００６９】
他の実施形態によれば、セレクタ４０、ＶＲモデム／制御装置５１およびＨＲモデム／制御装置６１で実施される機能が全て単一のユニットの中に結合される。
【００７０】
他の実施形態によれば、ＨＲモデム／制御装置６１が存在せず、セレクタ４０がＶＲモデム／制御装置５１から制御される。
【００７１】
他の実施形態によれば、ＨＲモデム／制御装置６１が存在せず、セレクタ４０とＶＲモデム／制御装置５１が単一のユニットとして結合される。
【００７２】
他の実施形態によれば、ＶＲモデム／制御装置５１が存在せず、３つのトランシーバ１３、２３、３３がＨＲモデム／制御装置６１から制御される。
【００７３】
他の実施形態によれば、ＶＲモデム／制御装置５１が存在せず、セレクタ４０とＨＲモデム／制御装置６１が単一のユニットとして結合される。
【００７４】
開示した任意の実施形態を、図示または説明し、あるいはその両方を行ったその他の１つまたは複数の実施形態と結合することができる。このことは、これらの実施形態の１つまたは複数の特徴に対しても可能である。本明細書に記載し、請求した段階を記載の順序で実行する必要はない。これらの段階は少なくともある程度まで別の順序で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】３つのトランシーバ、付随する信号およびセレクタを含む本発明に基づく構成の第１の概略図である。
【図２】３つのトランシーバ、付随する信号およびセレクタを含む本発明に基づく構成の第２の概略図である。
【図３】３つのトランシーバ、付随する信号およびセレクタを含む本発明に基づく構成の第３の概略図である。
【図４】３つのトランシーバ、付随する信号およびセレクタを含む本発明に基づく構成の第４の概略図である。
【図５】比較器およびいくつかのサンプリング／計数ユニットの概略図である。
【図６】オーバサンプリングしたビット・シーケンスを分析する諸段階を示す図である。
【図７】セレクタの基本内部アーキテクチャを示す図である。
【図８】３重チャネル・ダイバーシチを備えた本発明に基づく赤外線通信システムの基本実施形態を示す図である。
【図９】３重チャネル・ダイバーシチを備えた赤外線通信システムの他の基本実施形態を示す図である。
【図１】
0003568122.tif 000002
【図２】
0003568122.tif 000003
【図３】
0003568122.tif 000004
【図４】
0003568122.tif 000005
【図５】
0003568122.tif 000006
【図６】
0003568122.tif 000007
【図７】
0003568122.tif 000008
【図８】
0003568122.tif 000009
【図９】
0003568122.tif 000010