(57)【要約】【課題】端末間の相互の位置関係が変化した場合も、高い伝送効率を確保した最適な伝送方法を選択できる光ワイヤレス通信装置を提供する。【解決手段】光ワイヤレス通信装置において、第１の端末は、送信信号制御部と、複数の光送信部と、フィードバック受信部とを備える。第２の端末は、複数の光受信部と、信号検出部と、フィードバック送信部とを備える。送信信号制御部は、複数の送信光信号の受信状態を示すフィードバック信号に基づいて、複数の光送信部が、互いに異なる信号を送信するか、あるいは互いに同一の信号を送信するかを切り替える。【選択図】図１
2011135205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端末と第２の端末とから構成される光ワイヤレス通信装置であって、
前記第１の端末は、
入力データを複数の送信電気信号に変換する送信信号制御部と、
前記複数の送信電気信号を複数の送信光信号に変換し、前記第２の端末に向けて送信する複数の光送信部と、
前記第２の端末からフィードバック信号を受信し、当該受信したフィードバック信号を前記送信信号制御部に出力するフィードバッグ受信部とを備え、
前記第２の端末は、
前記第１の端末から前記複数の送信光信号を受信し、複数の受信電気信号に変換する複数の光受信部と、
前記複数の受信電気信号に基づいて、前記複数の送信光信号の受信状態を判定し、当該判定結果を前記フィードバック信号として出力する信号検出部と、
前記フィードバック信号を前記第１の端末に送信するフィードバック送信部とを備え、
前記送信信号制御部は、前記フィードバック信号に基づいて、前記複数の光送信部が、前記複数の送信電気信号として、互いに異なる信号を出力するか、あるいは互いに同一の信号を出力するかを切り替える、光ワイヤレス通信装置。
【請求項２】
前記信号検出部は、前記複数の光受信部のそれぞれにおいて、受信される前記複数の送信光信号の数を検出し、当該検出結果を前記フィードバック信号として出力し、
前記送信信号制御部は、前記複数の光受信部の全てにおいて、受信される前記複数の送信光信号の数が１である場合、前記複数の送信電気信号として、互いに異なる信号を出力し、前記複数の光受信部のいずれかにおいて、受信される前記複数の送信光信号の数が２以上である場合、前記複数の送信電気信号として、互いに同一の信号を出力する、請求項１に記載の光ワイヤレス通信装置。
【請求項３】
前記信号検出部は、前記複数の光受信部のそれぞれにおいて、受信される前記複数の送信光信号の受信レベルを検出し、当該検出結果を前記フィードバック信号として出力し、
前記送信信号制御部は、前記複数の光受信部の全てにおいて、受信される前記複数の送信光信号の受信レベルが所定の条件を満足する場合、前記複数の送信電気信号として、互いに異なる信号を出力し、前記複数の光受信部のいずれかにおいて、受信される前記複数の送信光信号の受信レベルが前記所定の条件を満足しない場合、前記複数の送信電気信号として、互いに同一の信号を出力する、請求項１に記載の光ワイヤレス通信装置。
【請求項４】
前記所定の条件は、
前記複数の送信光信号の受信レベルのうち、最大の受信レベルが第１の所定値以上であり、かつ前記最大の受信レベルと２番目に大きな受信レベルとの比が第２の所定値以上であり、
前記第１の所定値及び前記第２の所定値は、要求される誤り率を確保するために必要な信号対雑音比を満足するように決定される、請求項３に記載の光ワイヤレス通信装置。
【請求項５】
前記第２の端末は、信号分離部をさらに備え、
前記信号分離部は、前記複数の送信光信号の受信レベルに基づいて、前記複数の受信電気信号から、前記互いに異なる信号を演算により分離して出力する、請求項３に記載の光ワイヤレス通信装置。
【請求項６】
前記第２の端末は、受信信号切替部をさらに備え、
前記受信信号切替部は、前記複数の受信電気信号と、前記フィードバック信号とが入力され、前記フィードバック信号に基づいて、前記複数の受信電気信号をそのまま出力するのか、あるいは加算して出力するのかを切り替える、請求項１または５に記載の光ワイヤレス通信装置。
【請求項７】
前記複数の送信光信号に用いられる情報フォーマットは、ヘッダ部と情報部とから構成され、
前記ヘッダ部は、前記複数の光送信部ごとに送信タイミングが割り当てられ、
前記複数の光送信部は、前記ヘッダ部において、自らに割り当てられた送信タイミングで信号を送信する、請求項１に記載の光ワイヤレス通信装置。
【請求項８】
前記複数の送信光信号に用いられる情報フォーマットは、ヘッダ部と情報部とから構成され、
前記ヘッダ部は、前記複数の光送信部ごとに固有の電気信号周波数が割り当てられ、
前記複数の光送信部は、前記ヘッダ部において、自らに割り当てられた固有の電気信号周波数を有する正弦波で変調された光信号を送信する、請求項１に記載の光ワイヤレス通信装置。
【請求項９】
前記複数の送信光信号のうち、前記複数の光受信部のいずれにおいても受信できない送信光信号が存在する場合は、当該送信光信号に対応する前記光送信部が停止される、請求項１に記載の光ワイヤレス通信装置。
【請求項１０】
前記複数の送信光信号のいずれも受信できない光受信部が存在する場合は、当該光受信部が停止される、請求項１に記載の光ワイヤレス通信装置。
【請求項１１】
複数の送信光信号を受信端末に向けて送信する送信端末であって、
入力データを複数の送信電気信号に変換する送信信号制御部と、
前記複数の送信電気信号を複数の送信光信号に変換し、前記受信端末に向けて送信する複数の光送信部と、
前記受信端末から前記複数の送信光信号の受信状態を示すフィードバック信号を受信し、当該受信したフィードバック信号を前記送信信号制御部に出力するフィードバッグ受信部とを備え、
前記送信信号制御部は、前記フィードバック信号に基づいて、前記複数の光送信部が、前記複数の送信電気信号として、互いに異なる信号を出力するか、あるいは互いに同一の信号を出力するかを切り替える、送信端末。
【請求項１２】
複数の送信光信号を受信端末に向けて送信する送信端末が実行する方法であって、
入力データを複数の送信電気信号に変換する送信信号制御ステップと、
前記複数の送信電気信号を複数の送信光信号に変換し、前記受信端末に向けて送信する光送信ステップと、
前記受信端末から前記複数の送信光信号の受信状態を示すフィードバック信号を受信するフィードバッグ受信ステップとを備え、
前記送信信号制御ステップは、前記フィードバック信号に基づいて、前記複数の送信電気信号として、互いに異なる信号を出力するか、あるいは互いに同一の信号を出力するかを切り替える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線もしくは可視光を用いて、ワイヤレス通信を行う光ワイヤレス通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレス通信の１つの方式として、光を用いた光ワイヤレス通信方式が知られている。光ワイヤレス通信方式は、平行光を用いた方式と、拡散光を用いた方式とに大きく分けることができる。このうち、平行光を用いた方式は、レーザから出力されたビームを平行光のまま用いるもので、主にビル間通信等に用いられる。特徴としては、光の拡がりによる損失がないため比較的長距離の伝送が可能であるが、複雑な光軸調整が必要という問題がある。
【０００３】
一方、拡散光を用いた方式は、LED等から出力された拡散光を用いるものであり、平行光を用いる方式と比較して、光軸と直交する方向の受信範囲を広くできるため、複雑な光軸調整が不要という利点がある。その一方で、拡散による損失（距離の２乗に比例）により伝送可能な距離が制限される。適用例としてはIrDAがあり、また照明光を用いた可視光通信においても用いられる。
【０００４】
ところで、光ワイヤレス通信において伝送速度を高速化する場合、発光素子や受光素子も高速のものを用いる必要があるが、一般的に受光素子は高速化するほど素子面積が小さくなるという性質がある。光ワイヤレス通信において受光素子の面積が小さくなると、受光素子に入射する単位面積あたりの光電力（入射照度）が同じ場合、受光電力が小さくなる。よって、伝送速度が低速の場合（すなわち、受光素子が大きい場合）と同等の受光電力を確保するためには、入射照度を大きく取る必要がある。このため、拡散光を用いた方式の場合、高速化するほど伝送可能な距離は小さくなる。
【０００５】
一方、送信器での指向角を小さくすることで入射照度を大きくすることも可能であるが、この場合、光軸と直交する方向の受信範囲が制限され、拡散光を用いる利点が損なわれる。このように、拡散光を用いた方式では、伝送速度、伝送距離、受信範囲が互いにトレードオフの関係にある。
【０００６】
これに対応する１つの方法として、発光素子と受光素子とを複数用意し、パラレル伝送する方法がある。パラレル伝送を行うと、１チャンネルあたりの伝送速度を抑えられるため、受光素子の面積を大きくすることができ、伝送距離の制限を緩和できる。しかし、拡散光を用いる場合、距離が大きくなると複数の発光素子から送信される光信号が混ざり、受信できなくなる場合がある。
【０００７】
この問題に対する従来の対処方法の一例としては、特許文献１に開示されている方法がある。この例では、図３１に示すように、複数の発光ユニット（光送信部）９０１及び９０２に個別に対応づけられた、複数の情報端末（光受信部）９０３、９０４に情報を伝送する場合を想定している。ここでは、発光ユニット９０１及び９０２から情報端末９０３及び９０４までの情報伝送に、図３２に示した情報フォーマットを用いている。この情報フォーマットは、ヘッダ部、共通情報部、固有情報部、及び誤り検出部を時系列的に並べられた構成になっている。
【０００８】
共通情報部では、発光ユニット９０１と発光ユニット９０２とから共通の情報を送信する。固有情報部では、発光ユニット９０１と発光ユニット９０２とから、それぞれ互いに異なる情報を送信する。情報端末９０３または情報端末９０４では、一方の発光ユニットからの光のみを受信した場合は、共通情報部と固有情報部とのどちらの情報も受信できる。これに対して、複数の発光ユニットからの光が混ざった状態で受信した場合は、固有情報部の情報は失われるが、共通情報部の情報は受信できる。このようにして、複数の発光ユニットからの光が混ざった状態でも受信を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１２４５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した従来の構成では、複数の発光ユニット９０１及び９０２からの光が混ざった場合は、固有情報部に含まれる情報は全て失われるため、１チャンネルのみ伝送した場合よりも伝送効率が低下する。また、光が混ざらない場合も共通情報部を伝送するため、パラレル伝送と比較して伝送効率が低下するという課題を有していた。
【００１１】
それ故に、本発明は、上記従来の課題を解決するもので、複数の光送信部及び複数の光受信部を用いた光ワイヤレス通信装置において、伝送距離が変化した場合もそれぞれ高い伝送効率を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第１の端末と第２の端末とから構成される光ワイヤレス通信装置に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の第１の局面において、第１の端末は、入力データを複数の送信電気信号に変換する送信信号制御部と、複数の送信電気信号を複数の送信光信号に変換し、第２の端末に向けて送信する複数の光送信部と、第２の端末からフィードバック信号を受信し、当該受信したフィードバック信号を送信信号制御部に出力するフィードバッグ受信部とを備える。第２の端末は、第１の端末から複数の送信光信号を受信し、複数の受信電気信号に変換する複数の光受信部と、複数の受信電気信号に基づいて、複数の送信光信号の受信状態を判定し、当該判定結果をフィードバック信号として出力する信号検出部と、フィードバック信号を第１の端末に送信するフィードバック送信部とを備える。送信信号制御部は、フィードバック信号に基づいて、複数の光送信部が、複数の送信電気信号として、互いに異なる信号を出力するか、あるいは互いに同一の信号を出力するかを切り替える。
【００１３】
本構成によって、第１の端末と第２の端末との位置関係に応じて、より適した伝送方法を選択することができる。
【００１４】
本発明の第２の局面において、信号検出部は、複数の光受信部のそれぞれにおいて、受信される複数の送信光信号の数を検出し、当該検出結果をフィードバック信号として出力する。送信信号制御部は、複数の光受信部の全てにおいて、受信される複数の送信光信号の数が１である場合、複数の送信電気信号として、互いに異なる信号を出力し、複数の光受信部のいずれかにおいて、受信される複数の送信光信号の数が２以上である場合、複数の送信電気信号として、互いに同一の信号を出力する。
【００１５】
本構成によって、複数の送信光信号が分離して受信されるか、混ざって受信されるかを検出し、より適した伝送方法を選択することができる。
【００１６】
本発明の第３の局面において、信号検出部は、複数の光受信部のそれぞれにおいて、受信される複数の送信光信号の受信レベルを検出し、当該検出結果をフィードバック信号として出力する。送信信号制御部は、複数の光受信部の全てにおいて、受信される複数の送信光信号の受信レベルが所定の条件を満足する場合、複数の送信電気信号として、互いに異なる信号を出力し、複数の光受信部のいずれかにおいて、受信される複数の送信光信号の受信レベルが所定の条件を満足しない場合、複数の送信電気信号として、互いに同一の信号を出力する。
【００１７】
また、本発明の第４の局面において、所定の条件は、複数の送信光信号の受信レベルのうち、最大の受信レベルが第１の所定値以上であり、かつ最大の受信レベルと２番目に大きな受信レベルとの比が第２の所定値以上である。また、第１の所定値及び第２の所定値は、要求される誤り率を確保するために必要な信号対雑音比を満足するように決定される。
【００１８】
また、本発明の第５の局面において、第２の端末は、信号分離部をさらに備える。信号分離部は、複数の送信光信号の受信レベルに基づいて、複数の受信電気信号から、互いに異なる信号を演算により分離して出力する。
【００１９】
本構成によって、近距離伝送時における伝送効率が高くなるように、より適した伝送方法を選択することができる。
【００２０】
また、本発明の第６の局面において、第２の端末は、受信信号切替部をさらに備える。受信信号切替部は、複数の受信電気信号と、フィードバック信号とが入力され、フィードバック信号に基づいて、複数の受信電気信号をそのまま出力するのか、あるいは加算して出力するのかを切り替える。
【００２１】
本構成によって、複数の送信電気信号として互いに同一の信号を送信する場合において、伝送可能距離を拡大することができる。
【００２２】
本発明の第７の局面において、複数の送信光信号に用いられる情報フォーマットは、ヘッダ部と情報部とから構成される。ヘッダ部は、複数の光送信部ごとに送信タイミングが割り当てられる。複数の光送信部は、ヘッダ部において、自らに割り当てられた送信タイミングで信号を送信する。
【００２３】
本発明の第８の局面において、複数の送信光信号に用いられる情報フォーマットは、ヘッダ部と情報部とから構成される。ヘッダ部は、複数の光送信部ごとに固有の電気信号周波数が割り当てられる。複数の光送信部は、ヘッダ部において、自らに割り当てられた固有の電気信号周波数を有する正弦波で変調された光信号を送信する。
【００２４】
本構成によって、複数の光受信部において受信される送信光信号の数、もしくは複数の送信光信号が分離可能であるかを検出できる。
【００２５】
本発明の第９の局面において、複数の送信光信号のうち、複数の光受信部のいずれにおいても受信できない送信光信号が存在する場合は、当該送信光信号に対応する光送信部が停止される。本構成によって、通信に寄与できない光送信部で消費される無駄な消費電力を削減できる。
【００２６】
本発明の第１０の局面において、複数の送信光信号のいずれも受信できない光受信部が存在する場合は、当該光受信部が停止される。本構成によって、通信に寄与できない光受信部で消費される無駄な消費電力を削減できる。
【００２７】
また、本発明は、複数の送信光信号を受信端末に向けて送信する送信端末に向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明の第１１の局面において、送信端末は、入力データを複数の送信電気信号に変換する送信信号制御部と、複数の送信電気信号を複数の送信光信号に変換し、受信端末に向けて送信する複数の光送信部と、受信端末から複数の送信光信号の受信状態を示すフィードバック信号を受信し、当該受信したフィードバック信号を送信信号制御部に出力するフィードバッグ受信部とを備える。送信信号制御部は、フィードバック信号に基づいて、複数の光送信部が、複数の送信電気信号として、互いに異なる信号を出力するか、あるいは互いに同一の信号を出力するかを切り替える。
【００２８】
また、本発明は、複数の送信光信号を受信端末に向けて送信する送信端末が実行する送信方法にも向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明の第１２の局面において、送信方法は、入力データを複数の送信電気信号に変換する送信信号制御ステップと、複数の送信電気信号を複数の送信光信号に変換し、受信端末に向けて送信する光送信ステップと、受信端末から複数の送信光信号の受信状態を示すフィードバック信号を受信するフィードバッグ受信ステップとを備える。送信信号制御ステップは、フィードバック信号に基づいて、複数の送信電気信号として、互いに異なる信号を出力するか、あるいは互いに同一の信号を出力するかを切り替える。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の光ワイヤレス通信装置によれば、複数の発光素子から出力される光信号の受信状態、すなわち複数の光信号が分離可能か否かを検出し、その結果に基づき速度を優先するパラレル伝送と、伝送距離の確保を優先する同一信号伝送とを切り替える。これにより、２つの端末の位置関係に応じて、より適した伝送方法を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光ワイヤレス通信装置１０の構成例を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１で用いる送信光信号フォーマットの説明図
【図３】第１の端末１００と第２の端末２００との間の距離が小さく、位置ずれがない場合の送信光信号の受信状態を説明する図
【図４】第１の端末１００と第２の端末２００のとの間の距離が小さく、位置ずれがある場合における送信光信号の受信状態を説明する図
【図５】第１の端末１００と第２の端末２００との間の距離が大きい場合における送信光信号の受信状態を説明する図
【図６】光送信部と、光受信部との配置にねじれがある場合における送信光信号の受信状態を説明する図
【図７】第１の端末１００と第２の端末２００と間の距離が小さく、位置ずれがある場合における送信光信号の受信状態を説明する図
【図８】本発明の実施の形態１における、送信信号の切り替え方法を説明する図
【図９】本発明の実施の形態１における、光送信部１１１，１１２でのヘッダの送信状態を示す図
【図１０】本発明の実施の形態１における、光受信部２１１，２１２でのヘッダの受信状態を示す図
【図１１】本発明の実施の形態１における、光受信部２１１，２１２でのヘッダの受信状態を示す図
【図１２】本発明の実施の形態１に係る光ワイヤレス通信装置１０ａの構成例を示すブロック図
【図１３】本発明の実施の形態２に係る光ワイヤレス通信装置１１の構成例を示すブロック図
【図１４】光受信部２１１，２１２において、複数の送信光信号１０５，１０６の入射角の差が大きい場合における端末の位置関係を示す図
【図１５】本発明の実施の形態２における、送信光信号の切り替え方法を説明する図
【図１６】本発明の実施の形態２における、光送信部１１１，１１２でのヘッダの送信状態を示す図
【図１７】本発明の実施の形態２における、光受信部２１１，２１２でのヘッダの受信状態を示す図
【図１８】本発明の実施の形態２における、光受信部２１１，２１２でのヘッダの受信状態を示す図
【図１９】本発明の実施の形態２に係る光ワイヤレス通信装置１１ａの構成例を示すブロック図
【図２０】本発明の実施の形態３に係る光ワイヤレス通信装置１２の構成例を示すブロック図
【図２１】光受信部２１１〜２１３において、複数の送信光信号１０５〜１０７の入射角の差が大きい場合における端末の位置関係を示す図
【図２２Ａ】本発明の実施の形態３における、送信光信号の切り替え方法を説明する図
【図２２Ｂ】本発明の実施の形態３における、送信光信号の切り替え方法を説明する図
【図２２Ｃ】本発明の実施の形態３における、送信光信号の切り替え方法を説明する図
【図２２Ｄ】本発明の実施の形態３における、送信光信号の切り替え方法を説明する図
【図２２Ｅ】本発明の実施の形態３における、送信光信号の切り替え方法を説明する図
【図２３】本発明の実施の形態３における、光送信部１１１〜１１３でのヘッダの送信状態を示す図
【図２４】本発明の実施の形態３における、光受信部２１１〜２１３でのヘッダの受信状態を示す図
【図２５】本発明の実施の形態３における、光受信部２１１〜２１３でのヘッダの受信状態を示す図
【図２６】本発明の実施の形態３における、送信光信号のスペクトルを示す図
【図２７】本発明の実施の形態３における、受信電気信号のスペクトルを示す図
【図２８】本発明の実施の形態３における、受信電気信号のスペクトルを示す図
【図２９】本発明の実施の形態３における、光送信部の構成例を示すブロック図
【図３０】本発明の実施の形態３における、信号検出部２２１の構成例を示すブロック図
【図３１】従来例の構成を示すブロック図
【図３２】従来例において用いられる信号フォーマットの構成を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ワイヤレス通信装置１０の構成例を示すブロック図である。図１において、光ワイヤレス通信装置は、第１の端末１００、及び第２の端末２００から構成される。第１の端末１００は、第１の光送信部１１１と、第２の光送信部１１２と、フィードバック受信部１２２と、送信信号制御部１２１とから構成される。第２の端末２００は、第１の光受信部２１１と、第２の光受信部２１２と、信号検出部２２１と、フィードバック送信部２２２とから構成される。なお、第１の端末１００は、送信端末と記してもよい。また、第２の端末２００は、受信端末と記してもよい。
【００３２】
送信信号制御部１２１は、入力される送信データ（すなわち、入力データ）１０１と、データ制御信号１０８とに基づいて、第１の送信電気信号１０２及び第２の送信電気信号１０３を出力する。また、送信信号制御部１２１は、データ制御信号１０８に基づいて、第１の送信電気信号１０２及び第２の送信電気信号１０３を互いに異なる信号とするか、あるいは互いに同一の信号とするかを切り替える。
【００３３】
第１の光送信部１１１は、入力される第１の送信電気信号１０２を光に変換し、第１の送信光信号１０５として出力する。第２の光送信部１１２は、入力される第２の送信電気信号１０３を光に変換し、第２の送信光信号１０６として出力する。第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は、それぞれ、発光素子、その駆動回路、及び送信光信号の指向性を整えるレンズから構成される。
【００３４】
第１の光受信部２１１は、入力される第１の送信光信号１０５を電気に変換し、第１の受信電気信号２０１として出力する。第２の光受信部２１２は、入力される第２の送信光信号１０６を電気に変換し、第２の受信電気信号２０２として出力する。第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２は、それぞれ、光信号を集光するレンズ、受光素子、及び増幅回路から構成される。
【００３５】
信号検出部２２１は、第１の受信電気信号２０１及び第２の受信電気信号２０２に基づいて、データ制御信号２１４を出力する。信号検出部２２１の詳細な動作については後述する。フィードバック送信部２２２は、データ制御信号２１４をフィードバック信号２０４に変換して送信する。フィードバック受信部１２２は、フィードバック信号２０４を受信してデータ制御信号１０８に変換する。
【００３６】
次に、本実施の形態の光ワイヤレス通信装置１０の動作について説明する。本実施の形態では、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２の双方において、１つの送信光信号のみが受信される場合と、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２のいずれかにおいて、複数の送信光信号が混ざって受信される場合について、互いに異なる送信光信号フォーマットを用いる。
【００３７】
図２は、本実施の形態で用いる送信光信号フォーマットの説明図である。図２（ａ）は、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２の双方において、１つの送信光信号のみが受信される場合に用いられる、送信光信号フォーマットを示す図である。図２（ｂ）は、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２のいずれかにおいて、複数の送信光信号が混ざって受信される場合に用いられる、送信光信号フォーマットを示す図である。
【００３８】
第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２の双方において、１つの送信光信号のみが受信される場合は、図２（ａ）に示すように、ヘッダに引き続き、各光送信部ごとに互いに異なる情報（例えば、情報＃１、情報＃２）を設定する。すなわち、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６は、互いに異なる信号となる。このため、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６は、パラレル伝送されることになる。
【００３９】
また、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２のいずれかにおいて、複数の送信光信号が混ざって受信される場合は、図２（ｂ）に示すように、ヘッダに引き続き、各光送信部で互いに同一の情報（例えば、情報＃１、情報＃２）を設定する。すなわち、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６は、互いに同一の信号となる。このため、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６は、同一の信号として伝送されることになる。ヘッダは、上記のいずれの場合であるかを判別するために用いられる。ヘッダの構成については後述する。
【００４０】
第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２で、１つの送信光信号のみが受信される（すなわち、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６が分離したまま受信される）か、あるいは複数の送信光信号が混ざって受信されるかは、第１の端末１００と第２の端末２００との相互の位置関係によって様々な場合が存在する。以下、図３〜７を用いて、いくつかの例について説明する。
【００４１】
まず、図３に示すように、第１の端末１００と第２の端末２００との間の距離が小さく、第１の光送信部１１１と第１の光受信部２１１との間、及び第２の光送信部１１２と第２の光受信部２１２との間に、光軸の位置ずれがない（あるいは、位置ずれが小さい）場合は、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２では、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６が混ざって受信されることはない。このため、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は、互い異なる信号を送信する。
【００４２】
次に、図４に示すように、第１の端末１００と第２の端末２００との間の距離が小さく、かつ位置ずれがある場合では、例えば、第１の光受信部２１１では、第１の光送信部１１１と第２の光送信部１１２との双方からの送信光信号（すなわち、第１の送信光信号１０５及び第２の光送信信号１０６）を受信する場合があり得る。このような場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は、互いに同一の信号を送信する。
【００４３】
続いて、図５に示すように、第１の端末１００と第２の端末２００との間の距離が大きい場合は、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２では、第１の送信光信号１０５と第２の送信光信号１０６とが混ざって受信される。このため、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は、互いに同一の信号を送信する。このような場合、第１の送信光信号１０５と第２の送信光信号１０６とは、光の状態で加算されるため、パラレル伝送される場合よりも大きな伝送距離を確保することができる。
【００４４】
また、図６に示すように、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２の配置方向と、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２の配置方向にねじれがある場合、光受信部２１１及び光受信部２１２の双方もしくはどちらかにおいて、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６が混ざって受信される場合がある。このような場合も、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は、互いに同一の信号を送信する。
【００４５】
一方、図７に示すように、第１の端末１００と第２の端末２００との間の距離が小さく、かつ大きな位置ずれがある場合、例えば、第１の光受信部２１１は、第２の光送信部１１２からの第２の送信光信号１０６のみを受信する。しかし、第１の光送信部１１１からの第１の送信光信号１０５はどの光受信部でも受信できない（すなわち、第２の光受信部２１２は、どの送信光信号も受信できない）という状態が生じることがある。この場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光受信部２１２の動作を停止することで、通信に寄与できない構成によって消費される無駄な電力を削減できる。このように、光ワイヤレス通信装置１０は、各光受信部で、どのような送信光信号が受信されるかを検出し、各光送信部から送信する信号を制御することで、第１の端末１００と第２の端末２００との様々な位置関係に対応した、伝送効率の高い通信を実現することができる。
【００４６】
以上の関係について、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２で受信される送信光信号に着目して整理すると図８のようになる。図８を参照して、第１の光受信部２１１が、第１の送信光信号１０５のみを受信する条件に加えて、第２の光受信部２１２が以下の受信条件を満たす場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は以下のように動作する。第２の光受信部２１２が、第１の送信光信号１０５のみを受信する場合は、第１の光送信部１１１は動作を継続し、第２の光送信部１１２は動作を停止する。第２の光受信部２１２が、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６を受信する場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は、互いに同一の信号を送信する。第２の光受信部２１２が、第２の送信光信号１０６のみを受信する場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は、互いに異なる信号を送信する。第２の光受信部２１２が、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６のいずれも受信しない場合は、第１の光送信部１１１は動作を継続し、第２の光送信部１１２は動作を停止する。
【００４７】
第１の光受信部２１１が、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６を受信する条件に加えて、第２の光受信部２１２が以下の受信条件を満たす場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は以下のように動作する。第２の光受信部２１２が、第１の送信光信号１０５のみを受信する場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は、互いに同一の信号を送信する。第２の光受信部２１２が、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６を受信する場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は、互いに同一の信号を送信する。第２の光受信部２１２が、第２の送信光信号１０６のみを受信する場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は、互いに同一の信号を送信する。第２の光受信部２１２が、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６のいずれも受信しない場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は、互いに同一の信号を送信する。
【００４８】
第１の光受信部２１１が、第２の送信光信号１０６のみを受信する条件に加えて、第２の光受信部２１２が以下の受信条件を満たす場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は以下のように動作する。第２の光受信部２１２が、第１の送信光信号１０５のみを受信する場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は、互いに異なる信号を送信する。第２の光受信部２１２が、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６を受信する場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は、互いに同一の信号を送信する。第２の光受信部２１２が、第２の送信光信号１０６のみを受信する場合は、第１の光送信部１１１は動作を停止し、第２の光送信部１１２は動作を継続する。第２の光受信部２１２が、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６のいずれも受信しない場合は、第１の光送信部１１１は動作を停止し、第２の光送信部１１２は動作を継続する。
【００４９】
第１の光受信部２１１が、いずれの信号も受信できない条件に加えて、第２の光受信部２１２が以下の受信条件を満たす場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は以下のように動作する。第２の光受信部２１２が、第１の送信光信号１０５のみを受信する場合は、第１の光送信部１１１は動作を継続し、第２の光送信部１１２は動作を停止する。第２の光受信部２１２が、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６を受信する場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は、互いに同一の信号を送信する。第２の光受信部２１２が、第２の送信光信号１０６のみを受信する場合は、第１の光送信部１１１は動作を停止する。第２の光受信部２１２が、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６のいずれも受信しない場合は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は動作を停止する。
【００５０】
また、上記いずれの場合において、第１の光受信部２１１が、いずれの信号も受信できない場合は、第１の光受信部２１１は動作を停止する。また、第２の光受信部２１２が、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６のいずれも受信しない場合は、第２の光受信部２１２は動作を停止する。
【００５１】
図８に示す動作の概要は、下記のようにまとめることができる。
１．全ての光受信部が、送信光信号を１つだけ受信する場合は、複数の光送信部はそれぞれ互いに異なる信号を送信する。
２．いずれかの光受信部で、複数の送信光信号を受信する場合は、複数の光送信部は互いに同一の信号を送信する。
３．どの光受信部でも受信できない送信光信号が存在する場合は、対応する光送信部を停止する。
４．どの送信光信号も受信できない光受信部が存在する場合は、その光受信部を停止する。
【００５２】
次に、本実施の形態における、送信光信号の検出方法について、図９〜１１を参照しながら説明する。第１の光送信部１１１から出力される第１の送信光信号１０５、及び第２の光送信部１１２から出力される第２の送信光信号１０６のヘッダ期間において、光信号の送信タイミングを時分割し、当該時分割した送信タイミングを第１の光送信部１１１と第２の光送信部１１２とに割り当てる。図９（ａ），（ｂ）は、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２でのヘッダ期間の送信イメージを示す図である。図９（ａ）、（ｂ）に示す例では、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６におけるヘッダ期間の送信タイミングを１bit期間ごとに、交互に割り当てている。
【００５３】
第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６が分離したまま受信される場合には、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２では、一方の送信タイミングでのみヘッダが受信される。これに対して、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６が混ざって受信される場合には、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、双方の送信タイミングでヘッダが受信される。
【００５４】
第２の端末２００において、信号検出部２２１は、第１の受信電気信号２０１及び第２の受信電気信号２０２に基づいて、このようなヘッダの受信状態を判定し、その判定結果をデータ制御信号２１４として出力する。フィードバック送信部２２２は、データ制御信号２１４をフィードバック信号２０４に変換して、第１の端末１００に送信する。このようなフィードバック制御は、情報の送信が開始されるタイミングまでに行われる。
【００５５】
なお、フィードバック信号２０４が、第１の送信光信号１０５または第２の送信光信号１０６にクロストークとして混入する場合など、第１の端末１００と第２の端末２００との間で全二重伝送ができない場合は、ヘッダ期間の後にフィードバック信号２０４を送信する期間を設け、その後に第１の端末１００から情報を送信すればよい。
【００５６】
ところで、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６として同一の信号が送信される場合、第１の受信電気信号２０１及び第２の受信電気信号２０２も同一の信号となる。この場合、第１の受信電気信号２０１と、第２の受信電気信号２０２とを加算すると、加算された信号において、信号成分は振幅加算、雑音成分は電力加算されるため、信号対雑音比が大きくなり、伝送可能距離を拡大することができる。
【００５７】
これを実現するための光ワイヤレス通信装置１０ａの構成例を図１２に示す。図１２は、本発明の実施の形態１に係る光ワイヤレス通信装置１０ａの構成例を示すブロック図である。図１２では、第２の端末２００は、受信信号切替部２２３をさらに備える。受信信号切替部２２３には、第１の受信電気信号２０１、第２の受信電気信号２０２、及びデータ制御信号２１４が入力される。受信信号切替部２２３は、信号検出部２２１からのデータ制御信号２１４に基づいて、出力する信号を切替える。
【００５８】
具体的には、信号検出部２２１が、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０５が分離したまま受信されると判定した場合は、受信信号切替部２２３は、第１の受信電気信号２０１及び第２の受信電気信号２０２をそのまま出力する。一方、信号検出部２２１が、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６が混ざって受信されると判定した場合は、受信信号切替部２２３は、第１の受信電気信号２０１と、第２の受信電気信号２０２とを加算して出力する。なお、受信信号切替部２２３は、例えば、複数のスイッチと加算器とから構成される。
【００５９】
以上のように、本発明の実施の形態１に係る光ワイヤレス通信装置１０は、複数の光送信部から出力される送信光信号が分離して受信されるのか、混ざって受信されるのかを検出し、速度を優先するパラレル伝送と、伝送距離の確保を優先する同一信号伝送とを切り替える。これにより、光ファイヤレス通信装置１０は、第１の端末１００と、第２の端末２００との位置関係に応じて、より適した伝送方法を選択することができる。
【００６０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、実施の形態１と比較して、パラレル伝送と同一信号伝送とを切り替える方法が異なる。以下では、実施の形態１との差分を中心に説明する。
【００６１】
実施の形態１では、第１の光受信部２１１、もしくは第２の光受信部２１２において、第１の送信光信号１０５と第２の送信光信号１０６とが混ざって受信される場合、第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２は、第１の送信光信号１０５と第２の送信光信号１０６として、同一の信号を送信していた。しかし、このような条件においても、２つの送信光信号１０５，１０６の受信レベルの差が大きい場合、演算処理によって２つの送信光信号１０５，１０６を分離することが可能な場合がある。本実施形態では、このような場合に、第１の端末１００側で、第１〜２の送信光信号１０５，１０６として、互いに異なる信号を送信し、第２の端末２００側で、第１〜２の受信電気信号２０１、２０２に基づいて、第１〜２の送信光信号１０５，１０６（すなわち、互いに異なる信号）を演算により分離する。
【００６２】
図１３に、本発明の実施の形態２に係る光ワイヤレス通信装置１１の構成例を示す。図１３において、信号検出部２２１ａ、及び信号分離部２２４以外の構成は、実施の形態１において図１を用いて説明したものと同じであるので、説明を省略する。信号検出部２２１ａは、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６の受信レベルを検出し、当該検出した受信レベルに基づいて、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６として、互いに同一の信号を送信するか、互いに異なる信号を送信するかを判定する。そして、信号検出部２２１ａは、当該判定結果をデータ制御信号２１４として、フィードバック送信部２２２に出力する。信号検出部２２１ａでの判定の手順については後述する。
【００６３】
また、信号検出部２２１ａは、検出した受信レベルを信号レベル情報２１０として、信号分離部２２４に出力する。信号分離部２２４には、第１の受信電気信号２０１、第２の受信電気信号２０２、データ制御信号２１４、及び信号レベル情報２１０が入力される。そして、信号分離部２２４は、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６として、互いに異なる信号が送信されている場合は、信号レベル情報２１０に基づいた演算により、第１の受信電気信号２０１及び第２の受信電気信号２０２から、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６を分離し、その結果を信号分離後の第１の受信電気信号２０８及び第２の受信電気信号２０９として出力する。
【００６４】
次に、本実施の形態に係る光ワイヤレス通信装置１１の動作について説明する。信号分離が可能な場合の例として、図１４に示すように２つの送信光信号１０５，１０６の入射角の差が大きい場合がある。この例では、第１の光受信部２１１において、第１の送信光信号１０５は小さい入射角で入力されるが、第２の送信光信号１０６は大きい入射角で入力される。第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２に用いられるレンズは一般的に入射角が小さいと利得が大きく、入射角が大きいと利得が小さい性質を持つ。よって、送信レベルが同じであっても、第１の送信光信号１０５の方が第２の送信光信号１０６よりも受信レベルが大きくなる。
【００６５】
第２の光受信部２１２においては、入射角の大小関係が逆になるため、第２の送信光信号１０６の方が第１の送信光信号１０５よりも受信レベルが大きくなる。これを言い換えると、伝搬路の損失の差によって受信レベルに差が生じていることになる。この例のように、複数の送信光信号の受信レベルに差がある場合、各光送信部と各光受信部との組み合わせにおける伝搬路の損失の情報に基づき、複数の送信光信号が混ざった受信光信号から、元の送信光信号を逆算して求められることが知られている。すなわち、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６のレベルをそれぞれｘ1、ｘ2、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２における受信光信号レベルをそれぞれｙ1、ｙ2とし、第ｋの光送信部から第ｎの光受信部への伝搬路の損失をａnkとすると、これらの関係は次式で表される。
【００６６】
【数１】
2011135205.tif 000003
この関係から、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６のレベルｘ1、ｘ2は、次式のように逆算できる。
【００６７】
【数２】
2011135205.tif 000004
ところで、受信光信号には、信号成分だけではなく、次式のように受信側で発生するランダム雑音成分ｎkが加算される。
【００６８】
【数３】
2011135205.tif 000005
【００６９】
このような雑音成分を含んだ信号から式２を用いて信号を分離したとき、分離後の信号対雑音比は、２つの送信光信号の伝搬路損失の比が１に近づくほど劣化する。送信光信号のレベルが既知であれば、各送信光信号を単独で受信した場合の受信レベルから伝搬路の損失を求めることができる。これを用いれば、上記の信号分離を行った場合に、伝送する情報において要求される誤り率を確保するために必要な信号対雑音比が得られるかを判断することができる。すなわち、以下のように判断する。
【００７０】
１．それぞれの送信光信号を単独で受信した場合の受信レベルのうち、大きい方をＰｘ、小さい方をＰｙとする。
２．必要な信号対雑音比を確保するためのＰｘの基準値をａ以上、Ｐｘ／Ｐｙの基準値をｂ以上とする。
３．Ｐｘ≧ａかつＰｘ／Ｐｙ≧ｂの場合は、送信光信号を分離可能と判定し、複数の光送信部は互いに異なる信号を送信する。
４．上記以外の場合は、送信光信号を分離することを不可能と判定し、複数の光送信部は互いに同一信号を送信する。
【００７１】
ここで、信号分離後の信号対雑音比の導出例として、２つの送信光信号レベルが等しく、また伝搬路損失の比αが、受信レベルの比に等しい場合について示す。すなわち、ｘ1＝Ａ0、ｘ2＝０、ａ11＝ａ22＝１／Ｌ、ａ12＝ａ21＝１／αＬとなる場合、式２は次式のようになる。
【数４】
2011135205.tif 000006
【００７２】
ｘk'、ｙk’は、それぞれ雑音を含む送信光信号及び受信光信号である。このとき、逆算して得られる第１の送信光信号ｘ1に含まれる雑音成分nx1は次式で表される。
【数５】
2011135205.tif 000007
【００７３】
受信側で発生する雑音ｎ1とｎ2の平均値をいずれも＜ｎ＞とすると、nx1の平均値は電力加算で求められ、次式のようになる。
【数６】
2011135205.tif 000008
【００７４】
よって、信号分離後の信号対雑音比は次式で表される。
【数７】
2011135205.tif 000009
【００７５】
このように、信号対雑音比は伝搬路損失の比αが大きくなるほど劣化する。必要な基準値ｂは、このときの伝搬路損失の比αと等しくなるため、信号対雑音比の所要値を与えることで求めることができる。
【００７６】
なお、どの光受信部でも受信レベルが最大とならない送信光信号が存在する場合、該当する光送信部の動作を停止する。また、どの送信光信号も受信できない光受信部が存在する場合、その光受信部の動作を停止する。これにより、通信に寄与できない構成によって消費される無駄な電力を削減できる。
【００７７】
以上に述べた関係を、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２で受信される送信光信号に着目して整理すると図１５のようになる。図１５に示す動作の概要は、下記のようにまとめることができる。
【００７８】
１．全ての光受信部が、複数の送信光信号を分離可能な場合、もしくは送信光信号を１つだけ受信する場合は、複数の光送信部は互いに異なる信号を送信する。
２．いずれかの光受信部で複数の送信光信号を分離することが不可能な場合は、複数の光送信部は互いに同一の信号を送信する。
３．どの光受信部でも受信できない送信光信号が存在する場合は、対応する光送信部を停止する。
４．どの送信光信号も受信できない光受信部が存在する場合は、その光受信部を停止する。
【００７９】
本実施形態における受信レベルの検出は、実施の形態１と同様に、情報に先だって伝送するヘッダを用いて行う。以下、図１６〜１８を参照しながら、受信レベルの検出方法について説明する。図１６では、第１の光受信部２１１において、第１の送信光信号１０５の方が第２の送信光信号１０６よりも大きいレベルで受信される場合を例に説明する。まず、第１の実施形態と同様に、第１の光送信部１１１から出力される第１の送信光信号１０５、及び第２の光送信部１１２から出力される第２の送信光信号１０６のヘッダ期間において、光信号の送信タイミングを時分割し、当該時分割した送信タイミングを第１の光送信部１１１と第２の光送信部１１２とに割り当てる。図１６（ａ）、（ｂ）に示す例では、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６におけるヘッダ期間の送信タイミングを１bit期間ごとに、交互に割り当てている。
【００８０】
次に、第１〜第２の光受信部２１１、２１２のそれぞれにおける各タイミングでの受信レベルを信号検出部２２１で求め、大きい方の受信レベルをＰｘ、小さい方の受信レベルをＰｙとする。このとき、図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２の双方において、Ｐｘ≧ａかつＰｘ／Ｐｙ≧ｂを満たしていれば、信号分離可能である。このため、信号検出部２２１ａは、互いに異なる信号を送信できると判定する。これに対して、図１８（ａ）及（ｂ）に示すように、上記条件を満たさない場合は、信号分離不可能であり、信号検出部２２１ａは、互いに同一の信号を送信すべきと判定する。信号検出部２２１ａは、当該判定結果をデータ制御信号２１４として出力する。フィードバック送信部２２２は、データ制御信号２１４をフィードバック信号２０４に変換して、第１の端末１００に送信する。このようなフィードバック制御は、情報の送信が開始されるタイミングまでに行われる。
【００８１】
なお、フィードバック信号２０４が、第１の送信光信号１０５または第２の送信光信号１０６にクロストークとして混入する場合など、第１の端末１００と第２の端末２００との間で全二重伝送ができない場合は、ヘッダ期間の後にフィードバック信号２０４を送信する期間を設け、その後に第１の端末１００からの情報を送信すればよい。
【００８２】
また、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６として同一の信号を送信する場合に、第１の受信電気信号２０１及び第２の受信電気信号２０２を加算する構成を取ることで、伝送可能距離を拡大することができる。
【００８３】
これを実現するための光ワイヤレス通信装置１１ａの構成例を図１９に示す。図１９は、本発明の実施の形態２に係る光ワイヤレス通信装置１１ａの構成例を示すブロック図である。図１９では、第２の端末２００は、受信信号切替部２２３をさらに備える。第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６として互いに異なる信号が送信される場合、第１の受信電気信号２０１及び第２の受信電気信号２０２は受信信号切替部２２３をそのまま通過し、信号分離部２２４に入力され、前述した信号分離が行われる。一方、第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６として互いに同一の信号が送信される場合、受信信号切替部２２３において、第１の受信電気信号２０１及び第２の受信電気信号２０２が加算されて出力される。受信信号切替部２２３及び信号分離部２２４以外の構成は、図１を用いて説明したものと同様である。
【００８４】
なお、受信信号切替部２２３と信号分離部２２４の機能を一体化した形で提供しても構わない。さらに、１つの端末の中に以上に述べた第１の端末１００と第２の端末２００との双方の機能を持たせることにより、２つの端末間のどちらの方向の伝送においても、以上に述べた効果を持たせることが可能である。
【００８５】
以上のように、本発明の実施の形態２に係る光ワイヤレス通信装置１１は、複数の光送信部から出力される送信光信号の受信レベルを検出することにより、これらを演算により分離可能かを判定し、速度を優先するパラレル伝送と、伝送距離の確保を優先する同一信号伝送とを切り替える。これにより、実施の形態１と同様の効果に加え、近距離伝送時における伝送効率を高めることが可能となる。
【００８６】
（実施の形態３）
実施の形態３は、実施の形態２において、光送信部及び光受信部をそれぞれ３個にした場合の例である。以下では、実施の形態２との差分を中心に説明する。図２０に、実施の形態３に係る光ワイヤレス通信装置１２の構成例を示す。本構成は、実施の形態２（図１３）と比較して、第３の光送信部１１３と、第３の光受信部２１３とが追加されている。第３の光送信部１１３は、入力される第３の送信電気信号１０４に基づいて、第３の送信光信号１０７を出力する。第３の光受信部２１３は、受信した第３の送信光信号１０７を電気信号に変換し、第３の受信電気信号２０３として出力する。それ以外の構成は、実施の形態２と同じであるため、説明を省略する。
【００８７】
次に、実施の形態３に係る光ワイヤレス通信装置１２の動作について説明する。信号分離が可能な場合の例として、図２１に示すように３つの送信光信号１０５〜１０７の入射角の差が大きい場合がある。この例では、第１の光受信部２１１において、第２の送信光信号１０６は小さい入射角で入力されるが、第１の送信光信号１０５及び第３の送信光信号１０７は大きい入射角で入力される。よって、実施の形態２で述べたように、第１〜３の光受信部２１１〜２１３に用いられるレンズの利得と入射角との関係から、送信レベルが同じであっても、第２の送信光信号１０６の方が、第１の送信光信号１０５及び第３の送信光信号１０７よりも受信レベルが大きくなる。
【００８８】
実施の形態３では、信号分離後に必要な信号対雑音比が得られるかを、以下の手順で判断する。
１．それぞれの送信光信号を単独で受信した場合の受信レベルを、大きい順にＰｘ、Ｐｙ、Ｐｚとする。
２．必要な信号対雑音比を確保するためのＰｘの基準値をａ以上、Ｐｘ／Ｐｙ及びＰｘ／Ｐｚの基準値をｂ以上とする。
３．Ｐｘ≧ａかつＰｘ／Ｐｙ≧ｂかつＰｘ／Ｐｚ≧ｂの場合は、送信光信号を分離可能と判定し、複数の光送信部から互いに異なる信号を送信する。
４．それ以外の場合は送信光信号を分離することが不可能と判定し、複数の光送信部は互いに同一の信号を送信する。
【００８９】
なお、実施の形態２と同様に、どの光受信部でも受信レベルが最大とならない送信光信号が存在する場合、該当する光送信部の動作を停止する。また、どの送信光信号も受信できない光受信部が存在する場合、その光受信部の動作を停止する。これにより、通信に寄与できない構成によって消費される無駄な電力を削減できる。
【００９０】
以上に述べた関係を、第１〜３の光受信部２１１〜２１３で受信される第１〜第３の送信光信号１０５〜１０７に着目して整理すると、図２２Ａ〜Ｅのようになる。図２２Ａは、第３の光受信部２１３において、信号分離可であり、第３の光送信部１１３からの送信光信号１０７が最大になる場合における、第１〜３の光送信部１１１〜１１３の動作を示す図である。図２２Ｂは、第３の光受信部２１３において、信号分離可であり、第１の光送信部１１１からの送信光信号１０５が最大になる場合における、第１〜３の光送信部１１１〜１１３の動作を示す図である。図２２Ｃは、第３の光受信部２１３において、信号分離可であり、第２の光送信部１１２からの送信光信号１０６が最大になる場合における、第１〜３の光送信部１１１〜１１３の動作を示す図である。図２２Ｄは、第３の光受信部２１３において、信号分離不可である場合における、第１〜３の光送信部１１１〜１１３の動作を示す図である。図２２Ｅは、第３の光受信部２１３において、いずれの送信光信号も受信不可である場合における、第１〜３の光送信部１１１〜１１３の動作を示す図である。図２２Ａ〜Ｅに示す動作の概要は、下記のようにまとめることができる。
【００９１】
１．下記の（１−ａ）と（１−ｂ）の双方の条件に当てはまる場合は、複数の光送信部は互いに異なる信号を送信する。
（１−ａ）．全ての光受信部において、複数の送信光信号を分離可能、または１つの送信光信号のみ受信可能
（１−ｂ）．受信レベルが最大となる送信光信号が、光受信部毎に全て異なる
２．いずれかの光受信部で複数の送信光信号を分離することが不可能な場合は、光送信部は互いに同一の信号を送信する。
３．どの光受信部でも受信できない、または受信レベルが最大とならない送信光信号が存在する場合は、対応する光送信部を停止する。
４．どの送信光信号も受信できない光受信部が存在する場合は、その光受信部を停止する。
【００９２】
本実施の形態における受信レベルの検出は、基本的に実施の形態２と同じ方法で行う。以下、図２３〜２５を参照しながら、受信レベルの検出方法について説明する。図２３では、第１の光受信部２１１において、第１の送信光信号１０５の方が第２の送信光信号１０６及び第３の送信光信号１０７よりも大きいレベルで受信される場合を例に説明する。まず、第２の実施形態と同様に、第１〜３の光送信部１１１〜１１３から出力される送信光信号１０５〜１０７のヘッダ期間において、信号の送信タイミングを時分割し、各光送信部１１１〜１１３に割り当てる。図２３（ａ）〜（ｃ）例では、１ｂｉｔごとに順に割り当てている。
【００９３】
次に、第１〜３の光受信部２１１〜２１３のそれぞれにおける各タイミングでの受信レベルを信号検出部２２１で求め、大きい順に受信レベルをＰｘ、Ｐｙ、Ｐｚとする。このとき、図２４（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１〜３の光受信部２１１〜２１３の全てにおいて、Ｐｘ≧ａかつＰｘ／Ｐｙ≧ｂかつＰｘ／Ｐｚ≧ｂを満たし、かつ受信レベルが最大となる送信光信号が光受信部毎に互いに異なっていれば、信号分離可能であり、互いに異なる信号を送信できると判定する。図２４（ａ）〜（ｃ）の例では、第１の光受信部２１１では第１の送信光信号１０５が、第２の光受信部２１２では第２の送信光信号１０６が、第３の光受信部２１３では第３の送信光信号１０７がそれぞれ最大となる。一方、これ以外の場合（例えば、図２５（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｐｘ＜ａまたはＰｘ／Ｐｙ＜ｂまたはＰｘ／Ｐｚ＜ｂの場合）に、第１〜３の光送信部１１１〜１１３が、互いに異なる第１〜３送信光信号１０５〜１０７を送信すると信号分離が不可能である。
【００９４】
よって、信号検出部２２１は、図２２Ａ〜Ｅに従って、第１〜３の光送信部１１１〜１１３をどのように制御すべきか判定する。信号検出部２２１は、判定結果をデータ制御信号２１４として出力する。フィードバック送信部２２２は、データ制御信号２１４をフィードバック信号２０４に変換して、第１の端末１００に送信する。このフィードバック制御は、情報の送信が開始されるタイミングまでに行われる。
【００９５】
なお、フィードバック信号２０４が第１の送信光信号１０５または第２の送信光信号１０６にクロストークとして混入する場合など、第１の端末１００と第２の端末２００との間で全二重伝送ができない場合は、ヘッダ期間の後にフィードバック信号２０４を送信する期間を設け、その後に第１の端末１００からの情報を送信すればよい。
【００９６】
（実施の形態４）
実施の形態４に係る光ワイヤレス通信装置の全体構成は実施の形態１において図１を用いて説明したものと同様であるが、光受信部において受信される送信光信号の数を検出する方法が異なる。以下では、実施の形態１との差分を中心に説明する。
【００９７】
実施の形態４における、受信される送信光信号の数の検出方法について、図２６〜２８を参照しながら説明する。本実施形態では、図２に示すように情報に先立って受信状態を判別するためのヘッダを送信する点は、実施の形態１と同様であるが、ヘッダとして各光送信部に互いに異なる固有の周波数の正弦波信号を用いる。例えば、図２６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の送信光信号１０５には周波数ｆ１を、第２の送信光信号１０６には周波数ｆ２を割り当てる。
【００９８】
送信光信号が分離したまま受信される場合、図２７（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２から出力される受信電気信号のスペクトルには、ｆ１またはｆ２のいずれか一方の周波数のみが含まれる。これに対して、送信光信号が混ざって受信される場合は、図２８（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２から出力される受信電気信号のスペクトルには、ｆ１またはｆ２の双方の周波数が含まれる。このように、第１の光受信部２１１及び第２の光受信部２１２から出力される受信電気信号に一方の周波数のみが含まれるか、複数の周波数が含まれるかを検出することで、受信される送信光信号の数を検出する。
【００９９】
次に、図２９を用いて、本実施形態における第１の光送信部１１１及び第２の光送信部１１２の構成例を説明する。図２９において、第１の光送信部１１１は、正弦波発生部３１１と、切替部３１２と、電気光変換部３１３とから構成されている。第２の光送信部１１２も第１の光送信部１１１と同様である。正弦波発生部３１１は、光送信部に割り当てられた所定の周波数の正弦波を発生する。切替部３１２は、ヘッダを送信するタイミングでは入力信号を正弦波発生部３１１で発生する正弦波に切り替え、情報を送信するタイミングでは入力信号を送信電気信号１０２に切り替える。電気光変換部３１３は、入力信号を光に変換し、送信光信号１０５として送信する。電気光変換部３１３には、発光素子、その駆動回路、及び送信光信号の指向性を整えるレンズを含む。
【０１００】
続いて、図３０に、本実施形態における信号検出部２２１の構成例を示す。図３０に示す例では、信号検出部２２１は、バンドパスフィルタ４１１、４１２、４２１、４２２と、信号判定部４３１とから構成されている。第１の光送信部１１１に割り当てられた周波数をｆ１、第２の光送信部１１２に割り当てられた周波数をｆ２とする。バンドパスフィルタ４１１及び４１２には、第１の光受信部２１１から出力される受信電気信号２０１が入力され、それぞれ周波数ｆ１、ｆ２の成分を透過する。すなわち、ヘッダ期間において、第１の光受信部２１１において、第１の送信光信号１０５が受信された場合はバンドパスフィルタ４１１から信号が出力され、第２の送信光信号１０６が受信された場合はバンドパスフィルタ４１２から信号が出力される。
【０１０１】
よって、バンドパスフィルタ４１１及び４１２の出力の有無を信号判定部４３１で検出することにより、第１の光受信部２１１でそれぞれの送信光信号が受信されているかを検出することができる。同様に、バンドパスフィルタ４２１及び４２２には、第２の光受信部２１２から出力される受信電気信号２０２が入力され、それぞれ周波数ｆ１、ｆ２の成分を透過する。これらの出力の有無を信号判定部４３１で検出することにより、第２の光受信部２１２でそれぞれの送信光信号が受信されているかを検出することができる。
【０１０２】
なお、図２９の構成例はあくまでも一例であり、光送信部１１１、１１２に関しては、正弦波のヘッダの生成と、送信電気信号に基づく情報送信ができればよい。また、図３０の構成例はあくまで一例であり、信号検出部２２１に関しては、それぞれの周波数の有無の判定ができれば、それぞれいかなる構成を用いてもよい。
【０１０３】
また、本実施形態においても、実施の形態２と同様に、複数の信号が混じって受信されているが演算により分離が可能な条件において、第１の光送信部１１１と第２の光送信部１１２とから互いに異なる信号を送信することも可能である。この場合、受信電気信号２０１、２０２に含まれる周波数ｆ１及びｆ２の成分のレベルをそれぞれ検出し、そこから第１の送信光信号１０５及び第２の送信光信号１０６がそれぞれ単独で送信された場合における受信レベルを求める。その後の判定手順は、実施の形態２と同様である。
【０１０４】
以上のように、本発明の実施の形態４に係る光ワイヤレス通信装置では、実施の形態１と同様に、複数の光送信部から出力される送信光信号が分離して受信されるのか、混ざって受信されるのかを検出し、速度を優先するパラレル伝送と、伝送距離の確保を優先する同一信号伝送とを切り替える。これにより、光ワイヤレス通信装置は、第１の端末１００と、第２の端末２００との位置関係に応じて、より適した伝送方法を選択することができる。
【０１０５】
なお、以上に述べた全ての実施形態において言えることであるが、以上の説明では、フィードバック送信部２２２及びフィードバック受信部１２２をそれぞれ独立に設ける形で記載したが、これらは必ずしも独立に設ける必要はない。例えば、第２の端末２００から第１の端末１００へのデータを送受信する送信部及び受信部があれば、これらを用いてフィードバック送信部２２２及びフィードバック受信部１２２を兼ねることができる。また、フィードバック送信部２２２及びフィードバック受信部１２２は、必ずしも光ワイヤレス伝送を行う必要はなく、有線伝送等、他の伝送媒体を用いて伝送しても構わない。
【０１０６】
また、以上では、光送信部及び光受信部の数が、それぞれ２個又は３個の場合を例に説明したが、光送信部、光受信部の数は、４個以上であっても良い。
【０１０７】
また、１つの端末の中に以上に述べた第１の端末１００と、第２の端末２００との双方の機能を持たせることにより、２つの端末間のどちらの方向の伝送においても、以上に述べた効果を持たせることが可能である。
【０１０８】
また、以上の実施形態では、第２の端末２００において、各送信光信号の受信状態を検出し、パラレル伝送と、同一信号伝送とを切替えたが、第１の端末１００において、第２の端末２００との間の距離及び位置関係を測定し、当該測定結果に基づいて、各送信光信号の受信状態を推定することにより、パラレル伝送と、同一信号伝送とを切替える構成とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明に係る光ワイヤレス通信装置は、高速伝送を実現できる赤外線通信装置として有用である。また、照明光等の可視光源を用いた可視光通信等の用途にも応用できる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０〜１２  光ワイヤレス通信装置
１００  第１の端末
１０１  送信データ（入力データ）
１０２、１０３、１０４  送信電気信号
１０５  第１の送信光信号
１０６  第２の送信光信号
１０７  第３の送信光信号
１０８  データ制御信号
１１１  第１の光送信部
１１２  第２の光送信部
１１３  第３の光送信部
１２１  送信信号制御部
１２２  フィードバック受信部
２００  第２の端末
２０１、２０２、２０３、２０５、２０６  受信電気信号
２０４  フィードバック信号
２０７  加算された受信電気信号
２０８、２０９、２１０  信号分離後の受信電気信号
２１０  信号レベル情報
２１１  第１の光受信部
２１２  第２の光受信部
２１３  第３の光受信部
２１４  データ制御信号
２２１  信号検出部
２２２  フィードバック送信部
２２３  受信信号切替部
２２４  信号分離部
３１１  正弦波発生部
３１２  切替部
３１３  電気光変換部
４０１、４０２  受信光信号
４１１、４１２、４２１、４２２  バンドパスフィルタ
４３１  信号判定部
９０１、９０２  発光ユニット
９０３、９０４  情報端末
９０５、９０６  受光部
【図１】
2011135205.tif 000010
【図２】
2011135205.tif 000011
【図３】
2011135205.tif 000012
【図４】
2011135205.tif 000013
【図５】
2011135205.tif 000014
【図６】
2011135205.tif 000015
【図７】
2011135205.tif 000016
【図８】
2011135205.tif 000017
【図９】
2011135205.tif 000018
【図１０】
2011135205.tif 000019
【図１１】
2011135205.tif 000020
【図１２】
2011135205.tif 000021
【図１３】
2011135205.tif 000022
【図１４】
2011135205.tif 000023
【図１５】
2011135205.tif 000024
【図１６】
2011135205.tif 000025
【図１７】
2011135205.tif 000026
【図１８】
2011135205.tif 000027
【図１９】
2011135205.tif 000028
【図２０】
2011135205.tif 000029
【図２１】
2011135205.tif 000030
【図２２Ａ】
2011135205.tif 000031
【図２２Ｂ】
2011135205.tif 000032
【図２２Ｃ】
2011135205.tif 000033
【図２２Ｄ】
2011135205.tif 000034
【図２２Ｅ】
2011135205.tif 000035
【図２３】
2011135205.tif 000036
【図２４】
2011135205.tif 000037
【図２５】
2011135205.tif 000038
【図２６】
2011135205.tif 000039
【図２７】
2011135205.tif 000040
【図２８】
2011135205.tif 000041
【図２９】
2011135205.tif 000042
【図３０】
2011135205.tif 000043
【図３１】
2011135205.tif 000044
【図３２】
2011135205.tif 000045