(57)【要約】【課題】１００Ｍｂｐｓの通信速度で１対ｎの通信が可能な安価な光無線ＬＡＮシステムを提供する。【解決手段】各子機装置２は、端末装置４からのフレーム（フレーム）を一定時間遅延する遅延手段２４−１と、遅延されたフレームの信号とその直前に一定時間分のみ挿入されたアイドリング信号とにより赤外光ＬＥＤ２１を駆動する駆動手段と備え、親機装置１の可視光ＬＥＤが発光する可視光の可視光受光素子２２による受光によって生成される３値電気信号を端末装置４に出力する。親機装置１の選択手段１４は、可視光ＬＥＤが発光する照明用可視光を変調する１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームとして、常時は上位からの１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームを、赤外光受光素子１２の出力によりフレームを検出しているときは当該フレームをそれぞれ選択する。【選択図】図３
2011019174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光をダウンリンク、赤外光をアップリンクの媒体としてそれぞれ利用し、前記ダウンリンクの照明光を発光する可視光ＬＥＤと前記アップリンクの赤外光を受光する赤外光受光素子とを有し、上位ネットワークに接続されてアクセスポイントとして機能する親機装置と、各々が前記アップリンクの赤外光を発光する赤外光ＬＥＤと前記ダウンリンクの照明光を受光する可視光受光素子とを有し、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備した端末装置がそれぞれ接続された複数の子機装置との間で光無線による相互通信を行う光無線ＬＡＮシステムであって、
前記各子機装置は、
前記端末装置のＬＡＮインタフェースを介して入力するフレームを一定時間遅延する遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された前記フレームの信号と当該フレームの直前に前記一定時間分のみ挿入されたアイドリング信号とにより前記赤外光ＬＥＤを駆動する駆動手段と備え、
前記親機装置の前記可視光ＬＥＤが発光する可視光の前記可視光受光素子による受光によって生成される３値電気信号を前記端末装置のＬＡＮインタフェースに対して出力し、
前記親機装置は、
前記可視光ＬＥＤが発光する照明用可視光を変調する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のうちのフレーム部分を形成するフレームとして、常時は前記上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームを、前記赤外光受光素子の出力によりフレームを検出しているときは当該フレームをそれぞれ選択する選択手段を備える
ことを特徴とする光無線ＬＡＮシステム。
【請求項２】
前記遅延手段が遅延する一定時間は、前記赤外光受光素子が赤外光を受光して出力する電気信号に基づき前記フレームを検出し、該検出に応じて前記選択手段が前記照明用可視光を変調する前記３値電気信号として当該フレームに対応する３値電気信号を選択するのに必要な時間である
ことを特徴とする請求項１記載の光無線ＬＡＮシステム。
【請求項３】
前記一定時間分挿入されたアイドリング信号による前記赤外光ＬＥＤの駆動は、前記遅延手段の出力にフレームがないときに当該出力に挿入したアイドリング信号による前記赤外光ＬＥＤの駆動を、前記遅延手段へのフレームの入力開始から前記遅延手段が出力する前記フレームに対応する電気信号による前記赤外光ＬＥＤの駆動終了までの期間を除く期間持続する遮断信号により遮断することよって行われる
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光無線ＬＡＮシステム。
【請求項４】
前記フレームの直前への前記一定時間分のみのアイドリング信号の挿入は、前記遅延手段の出力にフレームがある期間を除き、少なくとも前記遅延手段へのフレームの入力開始時から前記遅延手段の出力からフレームの出力が開始されるまでの期間、アイドリング信号を挿入することによって行われる
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光無線ＬＡＮシステム。
【請求項５】
照明光をダウンリンク、赤外光をアップリンクの媒体としてそれぞれ利用し、各々が前記アップリンクの赤外光を発光する赤外光ＬＥＤと前記ダウンリンクの照明光を受光する可視光受光素子とを有するとともに、各々に１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備した端末装置が接続された複数が、前記ダウンリンクの照明光を発光する可視光ＬＥＤと前記アップリンクの赤外光を受光する赤外光受光素子とを有し、上位ネットワークに接続されたアクセスポイントとして機能する親機装置との間で光無線による相互通信を行って光無線ＬＡＮシステムを構成する光無線ＬＡＮシステム用子機装置であって、
前記端末装置のＬＡＮインタフェースを介して入力するフレームを一定時間遅延する遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された前記フレームの信号と当該フレームの直前に前記一定時間分のみ挿入されたアイドリング信号とにより前記赤外光ＬＥＤを駆動する駆動手段と備え、
常時は前記上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームで、前記赤外光受光素子の出力によりフレームを検出しているときは当該フレームでフレーム部分が形成されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号により変調された、前記親機装置の前記可視光ＬＥＤが発光する可視光を前記可視光受光素子が受光し、該受光した可視光に基づいて生成した３値電気信号を前記端末装置のＬＡＮインタフェースに対して出力する
ことを特徴とする光無線ＬＡＮシステム用子機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光無線ＬＡＮシステム及び光無線ＬＡＮシステム用子機装置に係り、より詳細には、光をダウンリンクとアップリンクの媒体として利用し、上位ネットワークに接続されてアクセスポイントとして機能する親機装置と、各々に端末装置が接続される複数の子機装置との間で光無線による相互通信を行う光無線ＬＡＮシステム及び光無線ＬＡＮシステム用子機装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光無線通信は、電波法の適用外であり、電波を使用した無線通信と比べた場合、通信エリアが制限されるため、情報を送る場所を特定できて混信することがなく、セキュリティーが確保しやすい他、精密機器への影響が少ないなどの特徴から、病院や飛行機内、セキュリティーを気にするオフィス内などでの利用が検討されている。
【０００３】
また、ＬＥＤ照明など可視光ＬＥＤの普及が進んでいる現在、可視光ＬＥＤはその応答性が他の照明光源に比べ高いという特徴を有し、可視光ＬＥＤが照明用と通信用インフラとして共用でき、設置コストの削減につながる可能性があることから、可視光通信という技術が注目されている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７４５８０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、現在、可視光を使用した光無線ＬＡＮシステムを普及させるには、デスクトップパソコン（ＰＣ）やノートパソコン（ＰＣ）に１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースが標準的に装備されている。したがって、実用的なＬＡＮシステムを構築するためには、１対ｎ構成で少なくとも１００Ｍｂｐｓでの通信を実現することが望ましい。しかしながら、照明光などに使われている可視光ＬＥＤは、通信に特化したレーザダイオード（ＬＤ）や赤外光ＬＥＤに比べ高速な通信が難しいという問題がある。
【０００６】
また、可視光を使用した光無線ＬＡＮシステムの普及を促進するには、子機に接続される端末装置としてのパソコンにソフトウエアの面倒なインストールするなど何ら手を加えることなく、パソコンが子機に接続されるだけで使用でき、しかも、トータルコストを削減したシステムを構築するために数多く使用される子機が安価であることが求められる。
【０００７】
よって本発明は、上述した従来の状況に鑑み、アップリンクとともに光媒体からなるダウンリンクが照明用可視光ＬＥＤの発光する可視光により構成され、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備した端末装置が子機装置に接続されるだけで、１００Ｍｂｐｓの通信速度で１対ｎの通信が可能な安価な光無線ＬＡＮシステム及び斯かるシステムを構成するための光無線ＬＡＮシステム用子機装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためなされた請求項１記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステムは、照明光をダウンリンクの媒体として、赤外光をアップリンクの媒体としてそれぞれ利用し、照明光をダウンリンク、赤外光をアップリンクの媒体としてそれぞれ利用し、前記ダウンリンクの照明光を発光する可視光ＬＥＤと前記アップリンクの赤外光を受光する赤外光受光素子とを有し、上位ネットワークに接続されてアクセスポイントとして機能する親機装置と、各々が前記アップリンクの赤外光を発光する赤外光ＬＥＤと前記ダウンリンクの照明光を受光する可視光受光素子とを有し、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備した端末装置がそれぞれ接続された複数の子機装置との間で光無線による相互通信を行う光無線ＬＡＮシステムであって、前記各子機装置は、前記端末装置のＬＡＮインタフェースを介して入力するフレームを一定時間遅延する遅延手段と、前記遅延手段により遅延された前記フレームの信号と当該フレームの直前に前記一定時間分のみ挿入されたアイドリング信号とにより前記赤外光ＬＥＤを駆動する駆動手段と備え、前記親機装置の前記可視光ＬＥＤが発光する可視光の前記可視光受光素子による受光によって生成される３値電気信号を前記端末装置のＬＡＮインタフェースに対して出力し、前記親機装置は、前記可視光ＬＥＤが発光する照明用可視光を変調する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のうちのフレーム部分を形成するフレームとして、常時は前記上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームを、前記赤外光受光素子の出力によりフレームを検出しているときは当該フレームをそれぞれ選択する選択手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステムは、請求項１記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステムにおいて、前記遅延手段が遅延する一定時間は、前記赤外光受光素子が赤外光を受光して出力する電気信号に基づき前記フレームを検出し、該検出に応じて前記選択手段が前記照明用可視光を変調する前記３値電気信号として当該フレームに対応する３値電気信号を選択するのに必要な時間であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステムは、請求項１又は２記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステムにおいて、前記一定時間分挿入されたアイドリング信号による前記赤外光ＬＥＤの駆動は、前記遅延手段の出力にフレームがないときにアイドリング信号を挿入し、該挿入したアイドリング信号による前記赤外光ＬＥＤの駆動を、前記遅延手段へのフレームの入力開始から前記遅延手段が出力する前記フレームに対応する電気信号による前記赤外光ＬＥＤの駆動終了までの期間を除く期間持続する遮断信号により遮断することよって行われることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステムは、請求項１又は２記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステムにおいて、前記フレームの直前への前記一定時間分のみのアイドリング信号の挿入は、前記遅延手段の出力にフレームがある期間を除き、少なくとも前記遅延手段へのフレームの入力開始時から前記遅延手段の出力からフレームの出力が開始されるまでの期間、アイドリング信号を挿入することによって行われることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するためなされた請求項５記載の発明に係る光無線ＬＡＮシステム用子機装置は、照明光をダウンリンク、赤外光をアップリンクの媒体としてそれぞれ利用し、各々が前記アップリンクの赤外光を発光する赤外光ＬＥＤと前記ダウンリンクの照明光を受光する可視光受光素子とを有するとともに、各々に１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備した端末装置が接続された複数が、前記ダウンリンクの照明光を発光する可視光ＬＥＤと前記アップリンクの赤外光を受光する赤外光受光素子とを有し、上位ネットワークに接続されたアクセスポイントとして機能する親機装置との間で光無線による相互通信を行って光無線ＬＡＮシステムを構成する光無線ＬＡＮシステム用子機装置であって、前記端末装置のＬＡＮインタフェースを介して入力するフレームを一定時間遅延する遅延手段と、前記遅延手段により遅延された前記フレームの信号と当該フレームの直前に前記一定時間分のみ挿入されたアイドリング信号とにより前記赤外光ＬＥＤを駆動する駆動手段と備え、常時は前記上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームで、前記赤外光受光素子の出力によりフレームを検出しているときは当該フレームでフレーム部分が形成されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号により変調された、前記親機装置の前記可視光ＬＥＤが発光する可視光を前記可視光受光素子が受光し、該受光した可視光に基づいて生成した３値電気信号を前記端末装置のＬＡＮインタフェースに対して出力することを特徴とする。
【００１３】
上記請求項１又は５にかかる発明の構成により、各子機装置が備える遅延手段が端末装置のＬＡＮインタフェースを介して入力するフレームを一定時間遅延する遅延手段により遅延されたフレームの信号と当該フレームの直前に一定時間分のみ挿入されたアイドリング信号とにより駆動手段が赤外光ＬＥＤを駆動するようになっているので、端末装置のＬＡＮインタフェースからフレームに対応する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を入力していない子機装置の赤外光ＬＥＤからは一切赤外光は発光されていない。
【００１４】
また、親機装置では、可視光ＬＥＤが発光する照明用可視光を変調する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のうちのフレーム部分を形成するフレームとして、常時は上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームが、赤外光受光素子の出力によりフレームを検出しているときは当該フレームがそれぞれ選択されているが、親機装置が備える赤外光受光素子が子機装置の赤外光ＬＥＤが発光する赤外光を受光して出力する電気信号がフレームに対応するものであることが、一定時間分挿入されたアイドリング信号に対応する赤外光受光素子の出力に基づく同期の確立により確実に検出できるので、この検出に応じて赤外光受光素子が出力する電気信号からフレームが確実に選択される。この選択により、それまで上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号により変調された可視光を発光していた可視光ＬＥＤは、赤外光受光素子が出力するフレームに対応する３値電気信号により変調された照明用可視光を発光し、ダウンリンクにリピート信号として送出するようになる。このとき複数の端末装置が短時間内に相前後してフレームの送信を行った場合には、コリジョンが発生して乱れたリピート信号が送出される。
【００１５】
各子機装置は、親機装置の可視光ＬＥＤが発光する可視光の可視光受光素子による受光によって生成される３値電気信号を端末装置のＬＡＮインタフェースに対して出力する。端末装置のＬＡＮインタフェースには、上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレームに対応するものやリピート信号があるとき、これらに対応する３値電気信号が入力されるが、これらがないとき、端末装置のＬＡＮインタフェースには、アイドリング信号に対応する３値電気信号が入力され続ける。したがって、端末装置は、アイドリング信号の入力によりＣＳＭＡ／ＣＤ伝送手順に準拠してフレームの送信が可能な状態にあることを知ることができる。
【００１６】
端末装置のＬＡＮインタフェースは、各子機装置から１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を入力することによって、ＬＡＮインタフェースが備えるＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）伝送手順に準拠して、この３値電気信号が自身の送信したフレームに対応するものであるかどうかを判定し、自身の送信したフレームが他の端末装置の送信したフレームとの間にコリジョンが発生しているかどうかを検出し、コリジョン発生を検出したときには、上位レイヤの働きにより速やかにデータ送信の停止や再送などの処理を行うことができる。
【００１７】
また、上記請求項２にかかる発明の構成により、遅延手段が遅延する一定時間を、赤外光受光素子が赤外光を受光して出力する電気信号に基づきフレームを検出し、この検出に応じて照明用可視光を変調する３値電気信号として当該フレームに対応する３値電気信号を選択するのに必要な時間としている。したがって、可視光ＬＥＤが発光する照明用可視光を変調する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のうちのフレーム部分を形成するフレームとして、常時は上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームを選択していても、過不足のない一定時間分挿入されたアイドリング信号に対応する赤外光受光素子の出力に基づいて同期を確立してフレームを確実に検出し、この検出により、当該フレームに対応する３値電気信号を、照明用可視光を変調する３値電気信号として確実に選択できる。
【００１８】
さらに、上記請求項３にかかる発明の構成により、遅延手段の出力にフレームがないときに当該出力に挿入した挿入したアイドリング信号による赤外光ＬＥＤの駆動を、遅延手段へのフレームの入力開始から遅延手段が出力するフレームに対応する電気信号による赤外光ＬＥＤの駆動終了までの期間を除く期間持続する遮断信号により遮断することよって、フレームの直前に一定時間分挿入されたアイドリング信号による赤外光ＬＥＤの駆動が行われている。したがって、フレームがないときにアイドリング信号を挿入してこの挿入したアイドリング信号に対応する電気信号を生成するために、一般に使用されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸの機能部品が流用でき、遮断機能を有する部品を追加するだけで実現できる。
【００１９】
さらにまた、上記請求項４にかかる発明の構成により、フレームの直前への一定時間分のみのアイドリング信号の挿入は、遅延手段の出力にフレームがある期間を除き、少なくとも遅延手段へのフレームの入力開始時から遅延手段の出力からフレームの出力が開始されるまでの期間、アイドリング信号を挿入することによって行われている。したがって、フレームがないときにアイドリング信号を挿入する機能を有する、一般に使用されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸの機能部品に一部手を加えるだけで簡単に実現できる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１又は５記載の発明によれば、システムの設置コストの削減につながる可能性があるように、アップリンクとともに光媒体からなるダウンリンクが照明用可視光ＬＥＤの発光する可視光により構成されているが、照明用可視光ＬＥＤが３値電気信号により変調されて可視光を発光するように使用され、遮断周波数の低い可視光ＬＥＤでも高速通信が可能になっている。しかも、子機装置から端末装置のＬＡＮインタフェースに、上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレームに対応するものやリピート信号間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号が入力されるようになっているので、ＬＡＮインタフェースが備えるＣＳＭＡ／ＣＤ伝送手順の準拠を果たすことができ、端末装置としてのパソコンにソフトウエアの面倒なインストールするなど何ら手を加えることなく、パソコンが子機装置に接続されるだけで使用でき、１対ｎ構成で少なくとも１００Ｍｂｐｓでの通信を実現することができる。さらに、子機装置及び親機装置はともに、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームの信号やアイドリング信号を取り扱う、端末装置が標準的の装備しているＬＡＮインタフェースと同様の機能を有するので、既存のＬＡＮインタフェースで使用されている部品を流用して構成されてるので、システムを構築するために数多く使用される子機装置が安価に構成できるようになっている。
【００２１】
したがって、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備した端末装置が子機装置に接続されるだけで、１００Ｍｂｐｓの通信速度で１対ｎの通信が可能な安価な光無線ＬＡＮシステム及び斯かるシステムを構成するための光無線ＬＡＮシステム用子機装置を提供することができる。
【００２２】
また、請求項２記載の発明によれば、過不足のない一定時間分挿入されたアイドリング信号に対応する赤外光受光素子の出力に基づいて同期を確立してフレームを確実に検出し、この検出により、当該フレームに対応する３値電気信号を、照明用可視光を変調する３値電気信号として確実に選択できるので、アップリンクのスループットを大幅に低下することなく、１対ｎの相互通信を実現することができる。
【００２３】
さらに、上記請求項３記載の発明によれば、フレームがないときにアイドリング信号を挿入してこの挿入したアイドリング信号に対応する電気信号を生成するために、一般に使用されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸの機能部品が流用し、遮断機能を有する部品を追加するだけで簡単に実現でき、子機装置のコストダウンを図ることができる。
【００２４】
さらにまた、上記請求項４記載の発明によれば、フレームがないときにアイドリング信号を挿入する機能を有する、一般に使用されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸの機能部品に一部手を加えるだけで簡単に実現でき、子機装置のコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る光無線ＬＡＮシステムの全体構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の光無線ＬＡＮシステムのアクセス制御手順の概要を説明するための説明図である。
【図３】本発明に係る本発明に係る光無線ＬＡＮシステムに使用される子機と親機の構成の一実施の形態を示すブロック図である。
【図４】図３のシステムの各部の信号パターンを示し、（ａ）はＬＡＮインタフェースが直列に出力する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号、（ｂ）は遮断信号生成手段として働くＦＰＧＡが出力する遮断信号、（ｃ）は赤外光ＬＥＤを駆動する３値電気信号のパターンをそれぞれ示す図である。
【図５】遮断信号生成手段として機能するＦＰＧＡの動作を示すフロー図である。
【図６】親機を照明光源として設置した場合のサービスエリアを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の光無線ＬＡＮシステムの実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、親機装置としての親機１とこの親機１と通信可能な範囲内にある複数の子機装置としての子機２ａ，２ｂとの間で光無線通信を行う光無線ＬＡＮシステムを示す概略構成図である。図１において、各子機２ａ，２ｂは親機１からの光信号を受信しつつ光信号を送信可能な全二重方式により双方向通信を行っている。なお、以下の説明において、各子機２ａ，２ｂからの光信号の送信をアップリンク、親機１からの光信号の送信をダウンリンクと呼ぶこともある。
【００２７】
そして、親機１は例えば１００ＢＡＳＥ−ＴＸで１００Ｍｂｐｓの伝送を行う上位ネットワーク３に接続されており、各子機２ａ，２ｂとの間でデータ（フレーム）の送受信を行うための中継機能を有し、各子機２ａ，２ｂとの間で１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に対応する光信号による光無線双方向通信を行うために、照明光源を兼ね１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に対応する拡散系の可視光を発光する可視光ＬＥＤ（発光ダイオード）１１と、１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に対応する非拡散系の赤外光を受光する視野角の広い赤外光受光素子１２とを有している。
【００２８】
また、各子機２ａ，２ｂ（以下、代表して子機２とすることもある）は、図示しない１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備したＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの端末装置４ａ，４ｂに１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号で送受信可能な有線（非シールドツイストペアケーブル（ＵＴＰ：Ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｐａｉｒ  ｃａｂｌｅ））５ａ，５ｂによりそれぞれ接続されており、親機１を介して端末装置４ａ，４ｂと上位ネットワーク３との間で１００ＢＡＳＥの３値電気信号でのデータの送受信を行うための中継機能を有している。そして、親機１との間で１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に対応する光信号による光無線双方向通信を行うために、１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に対応する非拡散系の赤外光を発光する赤外光ＬＥＤ（発光ダイオード）２１と１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に対応する拡散系の可視光を受光する視野角の狭い可視光受光素子２２とを有している。
【００２９】
図２を（ａ）〜（ｄ）を参照して、本発明の光無線ＬＡＮシステムのアクセス制御手順の概要を説明する。
【００３０】
まず、通信が行われていない状態では、親機１の可視光ＬＥＤ１１からは１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のアイドリング信号（図示せず）により変調された可視光が常に送信されており、（ａ）に示されるように、子機２ａ及び２ｂからは光信号は送信されていない。この様な状態で（ａ）に示すように、子機２ａが端末装置４ａから１００ＢＡ
フレーム（データ）（１）を受けると、親機１からの光信号がアイドリング信号であることを確認し、フレーム（データ）の先頭に一定サイズのアイドリング信号を付加した状態で、（ｂ）に示すように、赤外光ＬＥＤ２１から赤外光（２）の送信を開始する。
【００３１】
そして、親機１は子機が付加したアイドリング信号の時間内に受信系の立ち上げを行い１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレーム（データ）の受信を開始し、（ｃ）に示すように、受信した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレーム（データ）の３値信号により変調された可視光を直ちに可視光リピート信号（３）として可視光ＬＥＤ１１から送信する。この際、親機１からの可視光（３）は自身の赤外光受光素子１２にも入射するが、赤外光受光素子１２は可視光カットフィルタを装着することにより妨害を受けることなく安定してリピート送信を継続できる。
【００３２】
親機１のリピート信号は、図示のように拡散光として広い範囲に照射され、子機２ａ及び２ｂの可視光受光素子２２により受信される。この際、子機２ａとしてはアイドリング信号に続いてデータ信号を受信する形となり、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ規格とまったく同じ状況になるため特別な処理を行う必要がない。子機２ａは受信したデータを端末装置４ａにそのまま渡しＣＳＭＡ／ＣＤに必要な処理は端末装置４ａに実装されているＬＡＮインタフェース（図示せず）に一任する。端末装置４ａは、自己の送信信号と受信したリピート信号を比較し、一致を確認しながら送信を継続する。一方、子機２ａは受信したリピート信号を端末装置４ａに送る。端末装置４ａ及び４ｂは、受信信号が自己のアドレス宛てであれば取り込み、異なれば破棄する。
【００３３】
以上の手順が、正常にパケット伝送が行われた場合の動作であるが、偶然に端末装置４ａ及び４ｂが同時に送信を開始すると、親機１は両端末装置４ａ及び４ｂから同時に送信信号を受けることとなってコリジョンが発生し、リピート信号は破壊された波形で送信されて子機２ａ及び２ｂに受信される。子機２ａ及び２ｂの受信信号は端末装置４ａ及び４ｂに送られるが、各端末装置は受信信号が破壊されていることを確認してコリジョンを検出し、上位レイヤの働きにより速やかにデータ送信の停止や再送などの処理を行う。
【００３４】
図１及び図２について概略説明した光無線ＬＡＮシステムに使用される親機１並びに子機２ａ及び２ｂの構成とその動作を図３及び図４を参照して以下説明するが、子機２ａ及び２ｂは実質的に同一の構成を有するので、その一方２ａについてのみ説明する。
【００３５】
図３において、子機２ａは、パルストランス付モジューラジャックコネクタ（ＲＪ４５）を有し１００ＢＡＳＥ−ＴＸの信号を伝送する有線５ａを介して端末装置４ａに接続されており、赤外光ＬＥＤ２１及び可視光受光素子２２の他に、第１のＰＨＹ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）回路２３、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）２４、第２のＰＨＹ回路２５を備える。
【００３６】
第１のＰＨＹ回路２３は、モジューラジャックコネクタ（ＲＪ４５）から、図４（ａ）に示すようにフレーム間にアイドリング信号が挿入された１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を直列に入力する。この３値電気信号は、端末装置４ａ内の図示しない１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースにおいて、フレーム間にアイドリング信号が挿入されてから４ｂｉｔ／５ｂｉｔの変換回路で４ビットの２進信号が５ビット長のパターンに置換された後、３値符号（ＭＬＴ−３（Ｍｕｌｔｉ  Ｌｅｖｅｌ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ−３）という）にエンコードされた上で３値電気信号に変換されて直列に送出されたものである。第１のＰＨＹ回路２３に入力された３値電気信号は、この第１のＰＨＹ回路２３で２値符号（ＮＲＺ（Ｎｏｎ  Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）という）にデコードされた後、５ｂｉｔ／４ｂｉｔの変換回路で４ビットの並列２値信号に変換処理されて出力され、媒体に依存しないインタフェイスであるＭＩＩ（Ｍｅｄｉａ  Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を介してＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）２４に渡される。
【００３７】
第１のＰＨＹ回路２３はまた、ＭＩＩを介してのＦＰＧＡ２４からのフレームに対応する２値信号の入力に応じて当該フレーム間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を端末装置４ａのＬＡＮインタフェースに直列に出力する。第１のＰＨＹ回路２３が直列に出力する３値電気信号は、４ｂｉｔ／５ｂｉｔの変換回路でＦＰＧＡ２４からの２値信号の４ビットが５ビット長のパターンに置換されてから３値符号にエンコードされた上で３値電気信号に変換されて直列に送出されたものである。
【００３８】
ＦＰＧＡ２４は、プログラミングにより後述する遅延手段２４−１と遮断信号生成手段２４−２として機能するように構成されている。遅延手段２４−１はＦＩＦＯのバッファメモリからなり、第１のＰＨＹ回路２３が並列に出力する２値信号を入力して一定時間遅延したフレームに対応する２値信号を並列に出力する。遮断信号生成手段２４−２は、第１のＰＨＹ回路２３が並列に出力するフレームに対応する２値信号の入力の開始から遅延手段２４−１が並列に出力するフレームに対応する２値信号の出力の終了までの期間を除く期間持続する、図４（ｂ）に示すような遮断信号を生成して出力する。なお、図４（ｂ）に示すような遮断信号を生成して出力する遮断信号生成手段２４−２として機能するＦＰＧＡ２４の動作については後述する。
【００３９】
第２のＰＨＹ回路２５は、ＦＰＧＡ２４の遅延手段２４−１が一定時間遅延して出力するフレームに対応する２値信号がＭＩＩを介して入力され、この２値信号の入力に応じて当該フレーム間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を直列に出力する。具体的には、入力するフレームに対応する２値信号の有無に応じて、アイドリング信号に対応する３値信号を挿入するゲートを制御することにより、フレーム間にアイドリング信号を挿入している。第２のＰＨＹ回路２５が直列に出力する３値電気信号は、４ｂｉｔ／５ｂｉｔの変換回路でＦＰＧＡ２４からの２値信号の４ビットが５ビット長のパターンに置換されてから３値符号にエンコードされた上で３値電気信号に変換されて直列に送出されたものである。
【００４０】
第２のＰＨＹ回路２５と赤外光ＬＥＤ２１との間には、第２のＰＨＹ回路２５にマイクロウェーブ帯域で安定した伝送特性を有するＳＭＡ形（ＳＵＢ−ＭＩＮＩＡＴＵＲＥ  ＴＹＰＥ  Ａ）コネクタ付同軸ケーブルを介して接続され、上記遮断信号生成手段２４−２が生成する遮断信号によって制御される遮断手段としてのスイッチ２６が設けられている。第２のＰＨＹ回路２５が直列に出力する３値電気信号は、スイッチ２６が遮断信号によって遮断されていないとき、スイッチ２６を介して赤外光ＬＥＤ２１に印加され、これに応じて赤外光ＬＥＤ２１が駆動されて３値電気信号に応じた赤外光を発光する。スイッチ２６を介して赤外光ＬＥＤ２１に印加される３値電気信号は、図４（ｃ）に示されるように、一定時間遅延されたフレームの先頭に一定時間分のアイドリング信号（ｉｄｌ）が挿入されたものである。
【００４１】
第２のＰＨＹ回路２５は、ＳＭＡ形コネクタ付同軸ケーブルを介して接続された可視光受光素子２２が可視光を受光して出力する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を入力し、この３値電気信号を２値符号にデコードした後、５ｂｉｔ／４ｂｉｔの変換回路で４ビットの並列２値信号に変換処理して出力する。第２のＰＨＹ回路２５が並列に出力する２値信号は、ＭＩＩを介してＦＰＧＡ２４に渡されるが、ＦＰＧＡ２４で何らの処理も行われずにＭＩＩを介してそのまま第１のＰＨＹ回路２３に入力される。
【００４２】
図３において、親機１は、１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を直列に送受するスイッチハブ６に接続されることで、このスイッチハブ６を含む上位ネットワーク３に接続されていて、可視光ＬＥＤ１１及び赤外光受光素子１２の他に、第１のＰＨＹ回路１３、スイッチ（ＳＷ）１４、第２のＰＨＹ回路１５を備える。図示の例では、スイッチハブ６には、１点破線で示す他の光無線ＬＡＮシステムが接続されている他、パソコンも直接接続されているが、本発明のシステムとしては、親機２が上位ネットワーク３に接続されているものであればよい。
【００４３】
親機１の第１のＰＨＹ回路１３は、赤外光受光素子１２から１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を直列に入力し、この直列に入力した３値電気信号のうちのフレームに対応する２値信号を第２のＰＨＹ回路１５と、選択手段としてのスイッチ１４の常開接点ａとに並列に出力する。第１のＰＨＹ回路１３は、直列に入力した赤外光受光素子１２からの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に基づいてフレームを検出するとフレーム検出信号を生成し、この検出信号を制御信号としてスイッチ１４に印加し、スイッチ１４を常開接点ａ側に切り替える。
【００４４】
一方、スイッチ１４の常閉接点ｂには、第２のＰＨＹ回路１５が出力する上位ネットワーク３の１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームに対応する２値信号出力が並列に入力されている。したがって、スイッチ１４の共通接点ｃには、常時は、第２のＰＨＹ回路１５から上位ネットワーク３の１００ＢＡＳＥ−ＴＸのフレームに対応する２値信号が並列に入力されるが、フレーム検出信号によりスイッチ１４が常開接点ａ側に切り換えられたときには、赤外光受光素子１２から入力する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のうちのフレームに対応する２値信号が並列に入力される。
【００４５】
スイッチ１４の共通接点ｃからフレームに対応する２値信号が並列に入力されている第１のＰＨＹ回路１３は、フレーム間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を可視光ＬＥＤ１１に対して直列に出力する。このことにより、可視光ＬＥＤ１１は１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号により変調された可視光を発光する。
【００４６】
なお、スイッチ１４は、可視光ＬＥＤ１１が発光する照明用可視光を変調する３値電気信号として、常時は上位ネットワーク３からの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を、赤外光受光素子１２が直列に出力する３値電気信号に基づいてフレームを検出しているときは当該フレームに対応する３値電気信号をそれぞれ選択する選択手段として働いている。
【００４７】
第２のＰＨＹ回路１５は、上位ネットワーク３の１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号の入力に応じてフレームに対応する２値信号出力が並列に出力し、赤外光受光素子１２から入力する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に応じて第１のＰＨＹ回路１３が出力するフレームに対応する２値信号の並列入力に応じてフレーム間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を上位ネットワーク３に含まれるスイッチハブ６に対して直列に出力する。
【００４８】
次に、遅延手段２４−１と遮断信号生成手段２４−２として機能するＦＰＧＡ２４の動作について、図５のフロー図を参照して説明する。ＦＰＧＡ２４は、その動作の開始時点で、遮断信号の生成を開始していて、第１のＰＨＹ回路２３からフレーム（データ）に対応する２値信号が並列に入力されているとき（ステップ１がＹｅｓのとき）、第１のＰＨＹ回路２３からのデータの遅延手段２４−１を構成するバッファ（メモリ）への格納を開始するとともに、遮断信号の生成を中止する（ステップ２）。このことによって、スイッチ２６を通じて第２のＰＨＹ回路の出力が赤外光ＬＥＤ２１に入力されるようになる。その後、データのバッファリングを一定時間継続してから（ステップ３）、バッファ内のデータの第２のＰＨＹ回路２５への出力を開始する（ステップ４）。
【００４９】
その後も、第１のＰＨＹ回路２３からデータに対応する２値信号が入力されているときには（ステップ５がＹｅｓのときには）、バッファへのバッファリングを継続するとともに、バッファ内のデータの第２のＰＨＹ回路２５への出力を行う（ステップ６）ことを繰り返す。第１のＰＨＹ回路２３からデータに対応する２値信号が入力されなくなると（ステップ５がＮｏになると）、バッファ内にデータがあること（ステップ７がＹｅｓであること）を確認してバッファ内のデータの第２のＰＨＹ回路２５への出力を行い（ステップ８）、バッファ内にデータがなくなっているとき（ステップ７がＮｏのとき）には、遮断信号を生成して（ステップ９）、一連の動作を終了して元に戻る。このことによって、スイッチ２６を通じて第２のＰＨＹ回路２５の出力が赤外光ＬＥＤ２１に入力されなくなる。
【００５０】
上述したことから明らかなように、ＦＰＧＡ２４、第２のＰＨＹ回路２５及びスイッチ２６は、遅延手段２４−１により遅延されたフレームの信号と当該フレームの直前に一定時間分のみ挿入されたアイドリング信号とにより赤外光ＬＥＤ２１を駆動する駆動手段として働いている。
【００５１】
子機２ａにおいて、ＦＰＧＡ２４の遅延手段２４−１がフレームに対応する２値信号を遅延して出力する一定時間は、第１のＰＨＹ回路１３が遅延されたフレームの前に遅延時間分だけ挿入されたアイドリング信号により同期をとり、赤外光受光素子１２から入力する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号に基づいてフレームを検出して出力するフレーム検出信号によりスイッチ１４を常開接点ａ側に切り替えることによって、赤外光受光素子１２から入力する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレームに対応する２値信号を第１のＰＨＹ回路１３に入力し、可視光ＬＥＤ１１の発光する照明用可視光を変調する３値電気信号として当該フレームに対応する３値電気信号を選択することができるために必要な時間である。したがって、親機１と子機２との関係によって変化するので、ＦＰＧＡ２４のプログラミングにより調整可能であることが望ましい。
【００５２】
また、子機２ａのＦＰＧＡ２４に構成された遮断信号生成手段２４−２は、第１のＰＨＹ回路２３が並列に出力するフレームに対応する２値信号の入力の開始から遅延手段２４−１が並列に出力するフレームに対応する２値信号の出力の終了までの期間を除く期間持続する遮断信号を生成して出力していて、遅延手段２４−１内にフレームに対応する２値信号が存在しないときには、遮断手段としてのスイッチ２６は遮断信号によって遮断状態にあるので、第２のＰＨＹ回路２５がフレーム間に挿入したアイドリング信号を出力していても、このアイドリング信号により赤外光ＬＥＤ２１が駆動されて赤外光を発光することがない。すなわち、赤外光ＬＥＤ２１は、一定時間遅延されたフレームに先だって一定時間だけアイドリング信号に対応する３値電気信号により駆動されて赤外光を発光することになるが、この遮断期間中、第２のＰＨＹ回路２５が直列に出力する３値電気信号による赤外光ＬＥＤ２４の駆動を停止されるので、端末装置４ａのＬＡＮインタフェースからフレームに対応する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を入力していない子機装置２ａの赤外光ＬＥＤ２１からは一切赤外光は発光されていない。
【００５３】
したがって、第１のＰＨＹ回路１３は、赤外光受光素子１２が直列に出力する３値電気信号に基づいてアイドリング信号に続くフレームを確実に検出でき、可視光ＬＥＤ１１が発光する照明用可視光を変調する３値電気信号として、常時は上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を選択しているスイッチ１４が、赤外光受光素子１２が直列に出力する３値電気信号に基づくフレームの検出により、当該フレームに対応する３値電気信号を確実に選択できる。よって、親機装置１が備える赤外光受光素子１２が子機装置２の赤外光ＬＥＤが発光する赤外光を受光して出力する３値電気信号がフレームに対応するものであるときは、それまで上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号により変調された可視光を発光していた可視光ＬＥＤ１１は、赤外光受光素子１２が出力するフレームに対応する３値電気信号により変調された照明用可視光を発光し、ダウンリンクにリピート信号として送出するようになる。このとき複数の端末装置が短時間内に相前後してフレームの送信した場合には、コリジョンが発生して乱れたリピート信号が送出される。
【００５４】
また、端末装置４のＬＡＮインタフェースには、上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレームに対応するものやリピート信号があるとき、これらに対応する３値電気信号が入力されるが、これらがないとき、端末装置４のＬＡＮインタフェースには、アイドリング信号に対応する３値電気信号が直列に入力され続ける。したがって、端末装置２は、アイドリング信号の入力によりＣＳＭＡ／ＣＤ伝送手順に準拠してフレームの送信が可能な状態にあることを知ることができる。
【００５５】
ところで、光無線では、注入する電流を変化させてＬＥＤの光出力を変調する直接変調が採用される。また、可視光ＬＥＤ１１は、照明光源としても使用される関係で光出力をできるだけ大きくする必要がある。しかしながら、ＬＥＤ１１は光出力が大きくなる程応答が遅くなり、変調周波数が高くなると、被変調光強度の振幅が徐々に低下して、この振幅が低周波数変調時に比べて１．５ｄＢ低下するときの遮断周波数が低くなる。すなわち、変調周波数を大きくして高速化することと、照明光源として可視光ＬＥＤに求められる特性とは相反するものである。
【００５６】
幸いに、１００ＢＡＳＥ−ＴＸでは、符号化方式として、ベースバンド方式のうちの４Ｂ５Ｂ・ＭＬＴ３方式を採用していて、４ビットの２進値を５ビットのシンボルにビット変換した後、ＭＬＴ３の３値レベルに対応付けして送信している。ＭＬＴ−３では、高中低の３段階の電圧レベルを持ち、データビットが０の時は変化せず、１の時は隣の電圧レベルに変化する符号化方式である。この３値レベル化によって、信号の周波数帯域が半減されるので、この３値レベル信号を変調信号としてＬＥＤを直接駆動することによって、遮断周波数の低い可視光ＬＥＤでも高速通信が可能になり、１００Ｍｂｐｓの伝送速度を確保できる。
【００５７】
また、光無線ＬＡＮシステムでは、アップリンクとダウンリンクを異なる波長を使うことで光学的に完全に分離して光での全二重を実現し、第１及び第２のＰＨＹ回路２３及び２５によって子機装置２に入力されるアップリンク用のフレームを赤外光として子機装置２から親機装置１に向けて出力する際に一定時間だけ遅延させ、アイドリング信号をその遅延時間のみ送るので、複数の子機装置２が全二重用の１００ＢＡＳＥ−ＴＸの信号を使いながらお互いのアイドリング信号に妨害されることが少なく、光信号部分を共有することができる。
【００５８】
本発明の実施形態としては、屋内で照明光としても利用できる形態を想定している。図５は親機を照明光源として設置した場合のサービスエリアを示したものである。一般的なオフィス等の天井高を２５０ｃｍと想定し、テーブルなど子機の設置スペースを床上７５ｃｍ、親機から子機設置面までの距離を１７０ｃｍとしている。親機からの送信角度を最大４５度とすると３４０ｃｍのサービスエリアを確保できる。以上の条件を満たす場合、親機と子機の距離は１７０ｃｍ〜２４０ｃｍとなるため、伝送距離は１ｍ〜３ｍあれば実用に耐えうるシステムになる。なお、子機受光面での照度が２０ｌｘ以上あれば通信の確立が可能であることを実験により確認しており、照明光として実用に耐えうる（本が読める）照度である５０ｌｘを達成することで、同時に通信に必要な条件を満たす。
【００５９】
実施形態について上述した発明によれば、システムの設置コストの削減につながる可能性があるように、アップリンクとともに光媒体からなるダウンリンクが照明用可視光ＬＥＤの発光する可視光により構成されているが、照明用可視光ＬＥＤが３値電気信号により変調されて可視光を発光するように使用され、遮断周波数の低い可視光ＬＥＤでも高速通信が可能になっている。しかも、子機装置の第１のＰＨＹ回路から端末装置のＬＡＮインタフェースに、上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレームに対応するものやリピート信号間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号が入力されるようになっているので、ＬＡＮインタフェースが備えるＣＳＭＡ／ＣＤ伝送手順の準拠を果たすことができ、端末装置としてのパソコンにソフトウエアの面倒なインストールするなど何ら手を加えることなく、パソコンが子機装置に接続されるだけで使用でき、１対ｎ構成で少なくとも１００Ｍｂｐｓでの通信を実現することができる。さらに、子機装置を構成する第１及び第２のＰＨＹ回路並びには、端末装置が標準的の装備しているＬＡＮインタフェースと同様の機能を有し、既存のＬＡＮインタフェースで使用されている部品を流用して構成されてるので、システムを構築するために数多く使用される子機装置が安価に構成できるようになっている。
【００６０】
したがって、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮインタフェースを装備した端末装置が子機装置に接続されるだけで、１００Ｍｂｐｓの通信速度で１対ｎの通信が可能な安価な光無線ＬＡＮシステム及び斯かるシステムを構成するための光無線ＬＡＮシステム用子機装置を提供することができる。
【００６１】
以上要するに、上述した光無線ＬＡＮシステムでは、各子機装置２が備える第１のＰＨＹ回路２３が、フレーム間にアイドリング信号が挿入されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を、端末装置２のＬＡＮインタフェースから入力して当該３値電気信号に対応した２値信号を並列に出力する。この２値信号を入力する遅延手段２４−１が一定時間遅延したフレームに対応する２値信号を並列に出力する。遅延手段２４−１が並列に出力するフレームに対応する２値信号を入力する第２のＰＨＹ回路２５が、当該フレーム間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を直列に出力する。第２のＰＨＹ回路２５が直列に出力する３値電気信号により駆動されて当該３値電気信号に対応した赤外光を発光する赤外光ＬＥＤ２１と第２のＰＨＹ回路２５との間に設けられた遮断手段としてのスイッチ２６が、第１のＰＨＹ回路２１が並列に出力するフレームに対応する２値信号の入力の開始から遅延手段２４−１が並列に出力するフレームに対応する２値信号の出力の終了までの期間を除く期間持続する遮断信号生成手段２４−２の生成する遮断信号により遮断される。赤外光ＬＥＤ２１は一定時間遅延されたフレームに先だって一定時間だけアイドリング信号に対応する３値電気信号により駆動されて赤外光を発光することになるが、この遮断期間中、第２のＰＨＹ回路２５が直列に出力する３値電気信号による赤外光ＬＥＤ２１の駆動を停止されるので、端末装置４のＬＡＮインタフェースからフレームに対応する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を入力していない子機装置２の赤外光ＬＥＤ２１からは一切赤外光は発光されていない。
【００６２】
赤外光ＬＥＤ２１が一定時間だけアイドリング信号に対応する３値電気信号により駆動されて赤外光を発光し、この赤外光を受光して赤外光受光素子が直列に出力する３値電気信号に基づいてアイドリング信号に続くフレームが確実に検出される。したがって、可視光ＬＥＤ１１が発光する照明用可視光を変調する３値電気信号として、常時は上位ネットワークからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を選択している選択手段としてのスイッチ１４が、赤外光受光素子が直列に出力する３値電気信号に基づくフレームの検出により、当該フレームに対応する３値電気信号を確実に選択できる。よって、親機装置１が備える赤外光受光素子１２が子機装置２の赤外光ＬＥＤ２２１が発光する赤外光を受光して出力する３値電気信号がフレームに対応するものであるときは、それまで上位ネットワーク３からの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号により変調された可視光を発光していた可視光ＬＥＤ１１が、赤外光受光素子１２が出力するフレームに対応する３値電気信号により変調された照明用可視光を発光し、ダウンリンクにリピート信号として送出するようになる。このとき複数の端末装置４が短時間内に相前後してフレームの送信した場合には、コリジョンが発生して乱れたリピート信号が送出される。
【００６３】
各子機装置２が備える可視光受光素子２２は、親機装置１が備える可視光ＬＥＤ１１の発光する１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号により変調された照明用可視光を受光して各子機装置が備える第２のＰＨＹ回路に３値電気信号を出力する。各子機装置２が備える第２のＰＨＹ回路２５は、１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号の入力に応じて当該３値電気信号に対応した２値信号を第１のＰＨＹ回路２３に並列に出力する。各子機装置２が備える第１のＰＨＹ回路２３は、フレームに対応する２値信号の入力に応じて当該フレーム間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を端末装置４のＬＡＮインタフェースに直列に出力する。端末装置４のＬＡＮインタフェースには、上位ネットワーク３からの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレームに対応するものやリピート信号があるとき、これらに対応する３値電気信号が入力されるが、これらがないとき、端末装置４のＬＡＮインタフェースには、アイドリング信号に対応する３値電気信号が直列に入力され続ける。したがって、端末装置４は、アイドリング信号の入力によりＣＳＭＡ／ＣＤ伝送手順に準拠してフレームの送信が可能な状態にあることを知ることができる。
【００６４】
端末装置４のＬＡＮインタフェースは、各子機装置２が備える第１のＰＨＹ回路２３がフレームに対応する２値信号の入力に応じて出力する当該フレーム間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号を入力することによって、ＬＡＮインタフェースが備えるＣＳＭＡ／ＣＤ伝送手順に準拠して、この３値電気信号に対応する２値信号が自身の送信したフレームに対応するものであるかどうかを判定し、自身の送信したフレームが他の端末装置の送信したフレームとの間にコリジョンが発生しているかどうかを検出し、コリジョン発生を検出したときには、上位レイヤの働きにより速やかにデータ送信の停止や再送などの処理を行うことができる。
【００６５】
そして、上述した光無線ＬＡＮシステムによれば、システムの設置コストの削減につながる可能性があるように、アップリンクとともに光媒体からなるダウンリンクが照明用可視光ＬＥＤ１１の発光する可視光により構成されているが、照明用可視光ＬＥＤ１１が３値電気信号により変調されて可視光を発光するように使用され、遮断周波数の低い可視光ＬＥＤでも高速通信が可能になっている。しかも、子機装置２の第１のＰＨＹ回路２３から端末装置４のＬＡＮインタフェースに、上位ネットワーク３からの１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号のフレームに対応するものやリピート信号間にアイドリング信号を挿入した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの３値電気信号が入力されるようになっているので、ＬＡＮインタフェースが備えるＣＳＭＡ／ＣＤ伝送手順の準拠を果たすことができ、端末装置４としてのパソコンにソフトウエアの面倒なインストールするなど何ら手を加えることなく、パソコンが子機装置に接続されるだけで使用でき、１対ｎ構成で少なくとも１００Ｍｂｐｓでの通信を実現することができる。さらに、子機装置２を構成する第１及び第２のＰＨＹ回路２３及び２５並びには、端末装置４が標準的の装備しているＬＡＮインタフェースと同様の機能を有し、既存のＬＡＮインタフェースで使用されている部品を流用して構成されてるので、システムを構築するために数多く使用される子機装置２が安価に構成できるようになっている。
【００６６】
上述したように、本発明では、白色などの可視光ＬＥＤにて１００Ｍｂｐｓを実現する方法として多値多重方式による通信を行い、多値方式としては１００ＢＡＳＥ−ＴＸ規格で採用されているＭＬＴ−３を採用している。ＭＬＴ−３とは、高中低の３段階の電圧レベルを持ち、データビットが０の時は変化せず、１の時は隣の電圧レベルに変化する符号化方式である。このＭＬＴ−３を利用することにより周波数応答性の低い白色ＬＥＤでも必要な伝送速度を確保できる。また、ＭＬＴ−３と同時にデータの０や１が連続しないように均等に割り振る４Ｂ／５Ｂ符号を利用することにより送信波形が安定し受信時のフィルタの設計がしやすくなる。なお、この４Ｂ／５ＢとＭＬＴ−３の組み合わせは１００ＢＡＳＥ−ＴＸ規格にて採用されているものと同じであり、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ規格との親和性が高く、既存のＰＨＹ回路チップなどを流用できるなどのコストメリットも期待できる。波長分割による多重通信を行うことでさらに高速な通信が可能となる。
【００６７】
そして、本発明では、光通信での１対ｎ構成を実現するために可視光と赤外光の組み合わせによるキャリア分離の空間全二重通信を利用したＣＳＭＡ／ＣＤを行っている。アクセスポイント及び照明の機能を果たす親機は、天井などに取り付けられ、上位ネットワークに接続される。一方、子機は親機からの拡散ダウンリンク光がサービスするエリア内に複数台配置し、パソコンなどのＬＡＮインタフェースに接続される。親機からのダウンリンクは照明光も兼ねるため可視光での拡散系とし、子機からのアップリンクにビーム系の赤外光を使い、親機側の受信部に可視光フィルタを用いることで、親機の送信光の回り込みや反射光の受信を防ぎ、共有空間の中で全二重伝送路の確保を実現している。この際、子機の受信系にも指向性を持たせることによって反射光の影響を受けない安定した通信経路を確保している。また、本システムは、アクセス制御としてＣＳＭＡ／ＣＤ制御を行う。しかし、光には指向性があるため子機は他の子機からの信号を受信できず、信号の衝突（コリジョン）を検出することができない。そこで空間全二重通信が確立できることを利用し、子機からの信号を受信した親機が拡散系のダウンリンクで信号をリピートすることで他の子機の通信状態および信号の衝突を検知できるようにしている。
【００６８】
上述した実施形態では、２つの子機のみを示しているが、２つ以上の子機を設けることができる。また、子機には１つのパソコンしか接続されていないが、スイッチハブを介して複数のパソコンを接続することも可能である。
【００６９】
また、上述した実施形態では、上位ネットワークの詳細について言及していないが、照明用の可視光ＬＥＤへの電力供給線を通信ラインとして流用したネットワークであってもよい。
【００７０】
さらに、上述した実施形態では、一定時間分挿入されたアイドリング信号による赤外光ＬＥＤ２１の駆動は、遅延手段２４−１の出力にフレームがないときにアイドリング信号を挿入し、この挿入したアイドリング信号による赤外光ＬＥＤ２１の駆動を、遅延手段２４−１へのフレームの入力開始から遅延手段により遅延されたフレームに対応する３値電気信号による赤外光ＬＥＤ２１の駆動終了までの期間を除く期間持続する遮断信号により遮断することよって、余分に挿入したアイドリング信号による駆動が行われないようにして行われているが、挿入タイミングを制御することで、遅延手段によって遅延されたフレームの直前に一定時間分挿入したアイドリング信号によって駆動を行うようにしてもよい。フレームの直前への一定時間分のみのアイドリング信号の挿入は、遅延手段２４−１の出力にフレームがある期間を除き、少なくとも遅延手段２４−１へのフレームの入力開始時から遅延手段２４−１の出力からフレームの出力が開始されるまでの期間、アイドリング信号を挿入することによって行われてもよい。
【００７１】
具体的には、ＦＰＧＡ２４の動作フローを示す図５において、ＦＰＧＡ２４が、その動作の開始時点で、遮断信号の生成を開始せず、しかも、第１のＰＨＹ回路２３からフレーム（データ）に対応する２値信号が並列に入力されているとき（ステップ１がＹｅｓのとき）、ステップ２でバッファ（メモリ）への格納を開始したときに、遮断信号の生成を中止する代わりに、挿入信号の生成を行い、ステップ４でバッファ内のデータの第２のＰＨＹ回路２５への出力を開始した時点で挿入信号の生成を中止するようにするとともに、ステップ９の機能を削除する。このことによって、ＦＰＧＡ２４は、遅延手段２４−１へのフレームの入力開始時から遅延手段２４−１の出力からフレームの出力が開始されるまでの期間持続する挿入信号を生成する挿入信号生成手段として機能するようになり、生成した挿入信号は図３に点線で示すように第２のＰＨＹ回路２５に印加される。
【００７２】
第２のＰＨＹ回路２５に印加された挿入信号は、第２のＰＨＹ回路２５へのフレームに対応する２値信号の入力の有無に応じて、アイドリング信号に対応する２値信号の挿入をゲート制御する信号に代わって使用されることにより、遅延手段２４−１の出力にフレームがある期間を除き、少なくとも遅延手段２４−１へのフレームの入力開始時から遅延手段２４−１の出力からフレームの出力が開始されるまでの期間アイドリング信号が挿入される。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
１、精密機器への影響などを考慮する医療分野
２、電磁波などの影響で電波による通信が難しい工業分野
３、高度なセキュリティーを考慮する情報分野
【符号の説明】
【００７４】
１  親機（親機装置）
１１  可視光ＬＥＤ
１２  赤外光受光素子
１４  スイッチ（選択手段）
２ａ、２ｂ  子機（子機装置）
２１  赤外光ＬＥＤ
２２  可視光受光素子
２４  ＦＰＧＡ（駆動手段）
２４−１  遅延手段
２５  第２のＰＨＹ回路（駆動手段）
２６  スイッチ（駆動手段）
３  上位ネットワーク
４  端末装置
５  有線
【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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