(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報に対応する光信号を受信する光通信装置であって、
前記光信号を受光する受光手段と、
前記受光手段により受光された光信号を入力し、擬似ランダム信号により前記情報のベースバンド信号に対して１次変調を行って得られる１次変調信号を復調する復調手段と、
を有し、
前記復調手段は、
前記疑似ランダム信号を発生する疑似ランダム信号発生手段と、
前記疑似ランダム信号発生手段が発生した擬似ランダム信号をスライディングさせて出力するスライディング手段と、
前記受光手段により受光された光信号を電気信号に変換する光電変換手段と
前記スライディング手段により出力された擬似ランダム信号と、前記電気信号に含まれる２次変調がなされた信号との演算を行う演算手段と、
前記演算により得られる１次変調信号を検波する検波手段とを有し、
前記スライディング手段は、前記擬似ランダム信号を所定時間間隔で所定ビットずつずらしながら出力し、前記検波手段により検波される１次変調信号のレベルが所定値以上または超えた場合に、前記擬似ランダム信号のスライディングを停止し、更に、前記検波手段によって検波される１次変調信号のレベルが最大となるように前記擬似ランダム信号の出力の遅延時間を、プラスマイナス１ビット以内に対応する微小時間で調整する、
ことを特徴とする光通信装置。
【請求項２】
前記復調手段は、
前記電気信号に基づいて前記２次変調がなされた信号を抽出する２次フィルタ手段と、
前記２次フィルタ手段が抽出した２次変調がなされた信号から前記疑似ランダム信号のクロックを抽出するクロック抽出手段と、をさらに含み、
前記疑似ランダム信号発生手段は前記クロックと同期をとって前記疑似ランダム信号を発生し、
前記スライディング手段は前記疑似ランダム信号発生手段が発生した疑似ランダム信号を前記クロックに応じた時間であって前記所定ビットに対応する時間ずつスライディングさせて出力し、
前記演算手段は前記スライディング手段により出力された擬似ランダム信号と、前記２次フィルタ手段が抽出した２次変調がなされた信号との演算を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
【請求項３】
情報に対応する光信号を送信する光通信装置であって、
前記情報のベースバンド信号に対して１次変調を行って得られる１次変調信号を入力し、擬似ランダム信号による２次変調を行う２次変調手段と、
前記２次変調がなされた信号に対応する光信号を発する発光手段とを有する光通信装置と、
請求項１または２に記載の光通信装置と、
を有することを特徴とする光通信システム。
【請求項４】
情報に対応する光信号を受信する光通信方法であって、
前記光信号を受光する受光ステップと、
擬似ランダム信号により前記受光ステップにより受光された光信号から前記情報のベースバンド信号に対して１次変調信号を復調する復調ステップとを有し、
前記復調ステップは、
前記疑似ランダム信号を発生する疑似ランダム信号発生ステップと、
前記疑似ランダム信号発生ステップで発生した擬似ランダム信号をスライディングさせて出力するスライディングステップと、
前記受光ステップにより受光された光信号を電気信号に変換する光電変換ステップと、
前記スライディングステップにより出力されたスライディングされた擬似ランダム信号と、前記電気信号に含まれる２次変調がなされた信号との演算を行う演算ステップと、
前記演算により得られる１次変調信号を検波する検波ステップとを有し、
前記スライディングステップは、前記擬似ランダム信号を所定時間間隔で所定ビットずつずらしながら出力し、前記検波ステップにより検波される１次変調信号のレベルが所定値以上または超えた場合に、前記擬似ランダム信号のスライディングを停止し、更に、前記検波ステップによって検波される１次変調信号のレベルが最大となるように前記擬似ランダム信号の出力の遅延時間を、プラスマイナス１ビット以内に対応する微小時間で調整する、
ことを特徴とする光通信方法。
【請求項５】
前記復調ステップは、
前記電気信号から前記２次変調がなされた信号を抽出する２次フィルタリングステップと、
前記２次フィルタリングステップにより抽出された２次変調がなされた信号から前記疑似ランダム信号のクロックを抽出するクロック抽出ステップと、をさらに含み、
前記疑似ランダム信号発生ステップは前記クロックと同期をとって前記疑似ランダム信号を発生し、
前記スライディングステップは前記疑似ランダム信号発生ステップで発生した疑似ランダム信号を前記クロックに応じた時間であって前記所定ビットに対応する時間ずつスライディングさせて出力し、
前記演算ステップは前記スライディングステップで出力された擬似ランダム信号と、前記２次フィルタリングステップで抽出された２次変調がなされた信号との演算を行う、
ことを特徴とする請求項４に記載の光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信装置、光通信システム及び光通信方法に関し、特に、照明光を用いて光通信を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明光に信号を重量して通信を行う可視光通信が検討されている。また、大光量の光源デバイスとしてＬＥＤが開発され、照明用途にも使用されるようになっている。一方、赤外光を使用する通信が実用化されており、その通信用デバイスはディジタル家電機器の制御や単純な伝送用途に普及している。
【０００３】
ところで、照明用のＬＥＤは、上述したように通信にも使用可能ではあるが、元来は照明用途のデバイスであるため、通信には必ずしも適しているわけではない。例えば、キャリアとしての安定度、広帯域に広がったスペクトラム等の通信品質を悪化させ変復調を困難にする要素や、駆動には大電流が必要であり、直接変調のスイッチングは高速化が困難である等の解決すべき問題がある。
【０００４】
また、赤外光通信用デバイスは、上述したようにディジタル家電機器の制御や単純な伝送用途に普及しているが、これらの用途のみに限られており、高度な通信機能や多チャンネル通信には適していない。
【０００５】
一方、ディジタル家電機器の普及に伴い、ディジタル通信技術やディジタル信号処理技術が一般的になっており、汎用品のディジタル通信用デバイスを安価に利用できるようになっている。例えば、照明用ＬＥＤ等の通常光を用いて通信を安定に行う技術が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２２１７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術をもってしても、通信装置としての具体的なスペック、例えば、変調方式、信号処理方式に関する具体的な技術が記載されていないため、実際に製造する場合、照明用のＬＥＤを使った安定した可視光通信を行うのは困難であった。
【０００７】
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、安定に且つ簡易な方式で照明光を用いた通信を行うことが可能な光通信装置、光通信システム及び光通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記問題点に対して、本発明は、情報に対応する光信号を送信する光通信装置であって、前記情報のベースバンド信号に対して１次変調を行って得られる１次変調信号を入力し、擬似ランダム信号による２次変調を行う２次変調手段と、前記２次変調がなされた信号に対応する光信号を発する発光手段とを有する。
【０００９】
この構成により、照明光を通信として使用する場合に、情報のベースバンド信号に対して１次変調のみならず擬似ランダム符号による２次変調を行うため、安定度が増すとともに、簡易な構成での通信が可能となる。
【００１０】
また、本発明の光通信装置は、前記発光手段が前記２次変調がなされた信号と前記発光手段の照明のための駆動信号とを重畳した信号に応じた光信号を発するように制御する発光制御手段を有してもよい。
【００１１】
また、本発明の光通信装置は、前記２次変調手段が、前記１次変調信号と前記擬似ランダム信号との演算を行う演算手段を有してもよい。
【００１２】
また、本発明は、情報に対応する光信号を受信する光通信装置であって、前記光信号を受光する受光手段と、前記受光手段により受光された光信号を入力し、擬似ランダム信号により前記情報のベースバンド信号に対して１次変調を行って得られる１次変調信号を復調する復調手段とを有する。
【００１３】
この構成により、２次変調がなされた信号に対応する光信号を受光して元の１次変調信号を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の光通信装置は、前記復調手段が、前記擬似ランダム信号をスライディングさせて出力するスライディング手段と、前記受光手段により受光された光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、前記スライディング手段により出力された擬似ランダム信号と、前記電気信号に含まれる２次変調がなされた信号との演算を行う演算手段と、前記演算により得られる１次変調信号を検波する検波手段とを有してもよい。
【００１５】
また、本発明の光通信装置は、前記スライディング手段が、前記擬似ランダム信号を所定時間間隔で所定ビットずつずらしながら出力し、前記検波手段により検波される１次変調信号のレベルが所定値以上または超えた場合に、前記擬似ランダム信号のスライディングを停止し、更に、前記検波手段によって検波される１次変調信号のレベルが最大となるように前記擬似ランダム信号の出力タイミングを調整してもよい。
【００１６】
また、本発明は、上述した情報に対応する光信号を送信する光通信装置と、情報に対応する光信号を受信する光通信装置とを有する光通信システムである。
【００１７】
また、本発明は、情報に対応する光信号を送信する光通信方法であって、前記情報のベースバンド信号に対して１次変調信号を入力し、擬似ランダム信号による２次変調を行う２次変調ステップと、前記２次変調がなされた信号に対応する光信号を発する発光ステップとを有する。
【００１８】
また、本発明の光通信方法は、前記発光ステップが、前記２次変調がなされた信号と前記発光手段の照明のための駆動信号とを重畳した信号に応じた光信号を発してもよい。
【００１９】
また、本発明の光通信方法は、前記２次変調ステップが、前記１次変調信号と前記擬似ランダム信号との演算を行ってもよい。
【００２０】
また、本発明は、情報に対応する光信号を受信する光通信方法であって、前記光信号を受光する受光ステップと、擬似ランダム信号により前記受光ステップにより受光された光信号から前記情報のベースバンド信号に対して１次変調信号を復調する復調ステップとを有する。
【００２１】
また、本発明の光通信方法は、前記復調ステップが、前記擬似ランダム信号をスライディングさせて出力するスライディングステップと、前記受光手段により受光された光信号を電気信号に変換する光電変換ステップと、前記スライディングステップにより出力されたスライディングされた擬似ランダム信号と、前記電気信号に含まれる２次変調がなされた信号との演算を行う演算ステップと、前記演算により得られる１次変調信号を検波する検波ステップとを有してもよい。
【００２２】
また、本発明の光通信方法は、前記スライディングステップが、前記擬似ランダム信号を所定時間間隔で所定ビットずつずらしながら出力し、前記検波ステップにより検波される１次変調信号のレベルが所定値以上または超えた場合に、前記擬似ランダム信号のスライディングを停止し、更に、前記検波手段によって検波される１次変調信号のレベルが最大となるように前記擬似ランダム信号の出力タイミングを調整してもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、照明用ＬＥＤ等の照明用光源に汎用デバイスで実現可能な小規模の回路を付加するだけで、簡易に安定した光通信が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく以下、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更及び改良を施すことは何ら差し支えない。
【００２５】
図１は、本発明に係る光通信システムの構成を示す図である。図１に示す光通信システムは、光通信装置としての送信器１及び受信器２を具備している。
【００２６】
送信器１は、端子３を介して入力される１次変調がなされたベースバンド信号に対して、擬似ランダム信号の拡散符号による２次変調を行う変調部４と、ＬＥＤ等の照明用光源を内蔵して照明用の光を発する発光部６と、変調部４により２次変調がなされた信号に基づいて発光部６を駆動する駆動部５と、発光部６により発光された光を射出する射出部７とを具備する。
【００２７】
一方、受信器２は、送信器１からの光を受光する受光部８と、当該受光部８によって受光された光を電気信号に変換する光電気変換部９と、当該光電気変換部９による変換後の電気信号から１次変調したベースバンド信号を復調する復調部１０とを具備する。
【００２８】
以下、光通信システムの動作について説明する。送信器１内の変調部４には、端子３を介して、情報のベースバンド信号に対して１次変調を行うことによって得られる信号（１次変調がなされたベースバンド信号）が入力される。変調部４は、この１次変調がなされたベースバンド信号に対して、拡散符号である擬似ランダム信号による２次変調を行う。２次変調がなされた信号は、駆動部５に入力される。駆動部５は、この２次変調がなされた信号に照明用光源の駆動電流の信号を加算し、この加算後の信号を駆動信号として発光部６を駆動する。これにより発光部６は、駆動して光を発する。駆動信号は２次変調がなされた信号に照明用光源の駆動電流の信号を加算したものであるため、発光部６が発する光は、２次変調がなされた信号に対応する光の成分と、通常の照明光の成分とを含むことになる。出射部７は、発光部６が発した光を外部に射出する。
【００２９】
受信器２内の受光部８は、送信器１内の射出部７が射出した光の一部を受光し、光電気変換器９へ出力する。光電気変換器９は、入力した光を電気信号に変換して復調部１０へ出力する。復調部１０は、入力した電気信号を復調して１次変調がなされたベースバンド信号に変換し、端子１１を介して出力する。
【００３０】
図２は、送信器１内の変調部４の詳細な構成を示す図である。図２に示す変調部４は、擬似ランダム信号発生器１３、演算器１４、及び、端子１５を有する。擬似ランダム信号発生器１３は、ベースバンド信号に割り当てられた擬似ランダム信号を発生する。演算器１４には、この擬似ランダム信号と、端子３を介して入力される１次変調がなされたベースバンド信号とが入力される。演算器１４は、これら入力信号の論理演算を行い、１次変調がなされたベースバンド信号に対して、擬似ランダム信号によって２次変調を行い、２次変調がなされたベースバンド信号を、端子１５を介して駆動部５へ出力する。
【００３１】
図３は、受信器２内の復調部１０の詳細な構成を示す図である。図３に示す復調部１０は、端子１６、２次フィルタ１７、分岐部１８、クロック抽出回路１９、擬似ランダム信号発生器２０、スライディング回路部２１、演算器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ（以下、演算器２２ａ、２２ｂ、２２ｃをまとめて適宜「演算器２２」と称する）、１次フィルタ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ（以下、１次フィルタ２３ａ、２３ｂ、２３ｃをまとめて適宜「１次フィルタ２３」と称する）、分岐部２５、検波器２６ａ、２６ｂ、２６ｃ（以下、検波器２６ａ、２６ｂ、２６ｃをまとめて適宜「検波器２６」と称する）、制御部２７、及び、分岐部３８を有する。
【００３２】
光電気変換部９による光電気変換によって得られる電気信号は、入力端子１６を介して２次フィルタ１７に入力される。２次フィルタ１７は、入力信号から変調部４において生成された２次変調がなされた信号の成分のみを抽出する。２次変調がなされた信号は、分岐部１８において分岐され、１つがクロック抽出回路１９に入力される。クロック抽出回路１９は、入力した２次変調がなされた信号から変調部４における２次変調に用いられた擬似ランダム信号のクロックを抽出する。抽出されたクロックは、分岐部３８において分岐され、擬似ランダム信号発生器２０、スライディング回路部２１及び制御部２７に供給される。
【００３３】
一方、分岐部１８において分岐された２次変調がなされた信号と、スライディング回路部２１の出力信号は、それぞれ演算器２２ａ、２２ｂ、２２ｃに入力される。これら演算器２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、入力信号の逆拡散を行う。演算器２２ａの出力信号は１次フィルタ２３ａに、演算器２２ｂの出力信号は１次フィルタ２３ｂに、演算器２２ｃの出力信号は１次フィルタ２３ｃに、それぞれ入力される。ここで、擬似ランダム信号と２次変調がなされた信号に含まれる擬似ランダム信号とが一致した状態のときのみ、演算器２２における逆拡散により相関がとられ、１次フィルタ２３から１次変調がなされたベースバンド信号が出力される。一方、擬似ランダム信号と２次変調がなされた信号とがほぼ直交している状態では、演算器２２における逆拡散により１次変調がなされたベースバンド信号は更に拡散され、１次フィルタ２３からの出力信号はない。
【００３４】
１次フィルタ２３ａの出力信号は検波器２６ａに、１次フィルタ２３ｂの出力信号は検波器２６ｂに、１次フィルタ２３ｃの出力信号は検波器２６ｃにそれぞれ入力される。検波器２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、それぞれ入力信号の検波を行い、検波信号を制御部２７へ出力する。制御部２７は、検波信号のレベルに応じてスライディング回路部２１を制御することにより、２次変調がなされた信号の捕捉と同期保持とを行う。捕捉と同期保持が成立すると、最良の通信状態となる。このとき、１次変調がなされたベースバンド信号が１次フィルタ２３ｃから出力され、更に分岐点２５で分岐されて端子１１から出力される。
【００３５】
図４は、捕捉と同期保持に関わるスライディング回路部２１の詳細な構成を示す図であり、図５は、捕捉と同期保持に関わる制御部２７の詳細な構成を示す図である。以下においては、擬似ランダム信号の１ビット長をＴｓとする。
【００３６】
受信器２内の擬似ランダム信号発生器２０から出力される擬似ランダム信号は、図５におけるスライディング回路部２１内の所定ビットシフト回路２８に入力される。所定ビットシフト回路２８は、３系列の擬似ランダム信号３３a、３３ｂ、３３ｃを、それぞれＴｓすなわち１ビットずつ遅れシフトさせて出力する。この際、所定ビットシフト回路２８は、３系列の擬似ランダム信号３３a、３３ｂ、３３ｃを、それぞれ一定時間Ｔ１だけ出力し、３Ｔｓ経過後、再びそれぞれ一定時間Ｔ１だけ出力するといった動作を繰り返す。この時点では、まだ捕捉が成立していないため、微小時間調整回路２９は動作しておらず、その入力信号である擬似ランダム信号３３a、３３ｂ、３３ｃと、演算器２２への出力信号である擬似ランダム信号３５a、３５ｂ、３５ｃとは等しい。
【００３７】
捕捉が成立していない状態では、演算器２２に入力される２次変調がなされた信号に含まれる擬似ランダム信号と、擬似ランダム信号発生器２０からスライディング回路部２１へ出力される擬似ランダム信号、換言すれば、スライディング回路部２１から演算器２２へ出力される擬似ランダム信号とはほぼ直交している。このため、演算器２２の出力信号は、擬似ランダム信号同士の乗算の結果、換言すれば、逆拡散された信号の成分となり、１次変調がなされたベースバンド信号の成分は現れない。従って、１次フィルタ２３の出力信号はない。
【００３８】
スライディングが進行し、スライディング回路部２１から演算器２２へ出力される３系列の擬似ランダム信号のいずれかと、２次フィルタ１７を通過した２次変調がなされた信号に含まれる擬似ランダム信号とのタイムベースのずれが１ビット以内になると、対応する演算器２２から１次変調がなされたベースバンド信号の成分の一部が出力される。検波器２６は、この１次変調がなされたベースバンド信号を入力して検波し、検波信号を制御部２７へ出力する。
【００３９】
図５における制御部２７内の判定部３２は、３系列の検波信号２４ａ、２４ｂ、２４ｃを入力し、いずれかの検波信号のレベルが所定値以上であるか否かを判定する。検波信号のレベルが所定値以上である場合には、判定部３２は、スライディングを停止させる信号を発生させてスライディング回路部２１へ出力する。これによりスライディング回路部２１内の所定ビットシフト回路２８の状態が固定される。
【００４０】
所定ビットシフト回路２８が固定された状態で、次に、判定部３２は、３系列の検波信号２４ａ、２４ｂ、２４ｃを比較し、所定ビットシフト回路２８から出力されている３系列の擬似ランダム信号３３ａ、３３ｂ、３３ｃと２次変調がなされた信号に含まれる擬似ランダム信号のタイムベースの関係を割り出す。更に、判定部３２は、割り出した結果に基づいて、再び所定ビットシフト回路２８を動作させ、所定ビットシフト回路２８から出力される３系列の擬似ランダム信号３３a、３３ｂ、３３ｃのタイムベースの関係が、ディレイロックループの初期値としてそれぞれ＋Ｔｓ、−Ｔｓ、０の関係となるように時間シフトさせ、且つ、３系列の擬似ランダム信号３３a、３３ｂ、３３ｃの中で擬似ランダム信号３３ｃが２次変調がなされた信号に含まれる擬似ランダム信号のタイムベースに最も近くなるようにする。
【００４１】
この状態で、分岐部３１ａ及び３１ｂで分岐された検波信号２４ａ、２４ｂは差分器３０に入力される。差分器３０は、これら検波信号２４ａ、２４ｂの差分の信号を、調整信号発生器３４を介して微小時間調整回路２９へ出力する。微小時間調整回路２９は、差分信号により制御される。
【００４２】
２次変調がなされた信号に含まれる擬似ランダム信号と微小時間調整回路２９の出力信号である擬似ランダム信号３５ｃとが一致した状態では、差分器３０の出力である差分信号が０となる。このため、調整信号発生器３４は、差分器３０の出力が０となるように、微小時間調整回路２９の遅延時間を、プラスマイナス１ビット以内の微小時間で調整制御する。そして、差分器３０の出力である差分信号が０となった状態で、調整信号発生器３４は、微小時間調整回路２９の遅延時間を固定し、捕捉動作を完了する。
【００４３】
捕捉動作が完了すると、制御部２７は、３系列の擬似ランダム信号３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、あるいは、擬似ランダム信号３５ａ、３５ｂ、３５ｃのタイムベースが＋Ｔｓ、−Ｔｓ、０の関係を保ったまま、ディレイロックループが形成されて差分器３０の出力である差分信号が０となる状態が保持されるよう、所定ビットシフト回路２８を動作させる。更に、制御部２７は、クロック抽出回路１９のＰＬＬの制御信号を発生させて当該クロック抽出回路１９のＰＬＬを送信器１の擬似ランダム信号のクロックにロックする。これにより同期が保持される。
【００４４】
この状態で、演算器２２ｃからの出力信号におけるベースバンド信号成分は最大になる。更に、ベースバンド信号以外の信号は、擬似ランダム信号と直交しているために、逆拡散後の信号の成分はほぼ０になる。復調された１次変調がなされたベースバンド信号は、端子１１より出力される。
【００４５】
図６は、これら一連の動作における時間領域での信号波形を示す図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、所定時間Ｔ１における検波器２６の出力２４を縦軸、２次変調がなされた信号に含まれる擬似ランダム信号とスライディング回路部２１から出力される擬似ランダム信号とのタイムベースの時間差τを横軸に示した図である。スライディング回路部２１からの３系列の擬似ランダム信号３５ａ、３５ｂ、３５ｃの中から１つの擬似ランダム信号３５ｃを例にとると、横軸の時間差τに対し、縦軸の検波器２６ｃの出力である検波信号２４ｃは、擬似ランダム信号の自己相関関数の形となり、通常は０、相関がとれた場合には持続長２Ｔｓの三角形となる。時間差τはディジタル回路であるために連続的な値にすることができず、Ｔｓの倍数の離散的な値となる。
【００４６】
例として、擬似ランダム信号３５ｃを１ビットずつシフトさせると、図６（ａ）の×の時刻となる。持続長が２Ｔｓの三角形の中に×は２ヶ所に存在する。実際には、スライディング回路部２１の出力は３系統であり、また、それぞれの系のタイムベースはＴｓずつずれているため、ある所定時間Ｔ１での検波信号２４a、２４ｂ、２４ｃは、図６（ａ）における○、□、△に示される出力となる。この例では、検波信号２４ａ及び２４ｂが三角形の中に存在する。その際、判定部３２は、□で示される検波信号２４ｂと△で示される検波信号２４ａの値に基づいて、更に２次変調がなされた信号に含まれる細かい擬似ランダム信号とスライディング回路部２１から出力される擬似ランダム信号とのタイムベースの時間差τを割り出すことができる。そして、判定部３２は、割り出した結果に基づいて、再び所定ビットシフト回路２８を動作させ、所定ビットシフト回路２８から出力されている３系列の擬似ランダム信号３３a、３３ｂ、３３ｃのタイムベースの関係が、ディレイロックループの初期値としてそれぞれ＋Ｔｓ、−Ｔｓ、０の関係となるように時間シフトさせ、且つ、３系列の擬似ランダム信号３３a、３３ｂ、３３ｃの中で擬似ランダム信号３３ｃが２次変調がなされた信号に含まれる擬似ランダム信号のタイムベースに最も近くなるようにする。
【００４７】
この例では、所定ビットシフト回路２８のスライディング時間の刻みを３ビット長である３Ｔｓとしているため、この前後を含むこれ以外のすべての所定時間Ｔ１においては、３系列の検波信号２４a、２４ｂ、２４ｃのいずれも０となる。
【００４８】
ここで、所定ビットシフト回路２８が動作を停止し、次いで微小時間調整回路２９が動作を開始することによって、差分器３０の出力である差分信号が０となるように±Ｔｓ以内の微小遅延時間が調整されると、図６（ｂ）に示すように、検波信号２４ｃは○で示す最大点となり、ここで遅延時間が固定され、捕捉が完了する。
【００４９】
図６（ｃ）及び図６（ｄ）は、差分器３０の出力を縦軸、２次変調がなされた信号に含まれる擬似ランダム信号とスライディング回路部２１から出力される擬似ランダム信号とのタイムベースの時間差τを横軸に示した図である。差分器３０には検波信号２４ａと、その反転である検波信号２４ｂが入力されると、差分器３０の出力は図６（ｃ）又は図６（ｄ）に示すものとなる。図６（ｄ）に示すＳ字カーブの場合、単純な勾配の中間がゼロクロスとなるため、差分器３０の出力が０となるように微小時間調整回路２９を安定に動作させることができる。
【００５０】
その後、差分器３０の出力が０となり、その結果、検波器２６ｃの出力である検波信号２４ｃが最大点に保持されるように、微小時間調整回路２９が±ΔＴの調整を続けることによって、ディレイロックループが形成され、同期が保持されてトラッキングが行われる。
【００５１】
トラッキングが行われると、図３の端子１１から１次変調がなされたベースバンド信号が出力されるため、後段において復調が行われることにより、目的のベースバンド信号を得ることができる。
【００５２】
これらの一連の動作は、ＣＤＭＡやＧＰＳで採用されている直接拡散方式のスペクトラム拡散と類似している。しかし、本実施形態では、キャリアが通常の直接拡散方式のスペクトラム拡散方式のようなコヒーレントな波ではなく、照明光である点が異なる。照明光は、スペクトラムが広いため、ＣＤＭＡで使用が可能なコスタスループのＰＬＬにより、変調がなされたキャリアに直接ロックすることができず、２次変調がなされたベースバンド信号を同期検波で抽出することができない。しかし、本実施形態では、ディレイロックループを使用することにより、照明光を２次変調がなされた信号の擬似ランダム信号にロックさせることが可能である。
【００５３】
本発明によれば、照明用ＬＥＤ等の証明用光源に汎用デバイスで実現可能な小規模の回路を付加するだけで、簡易に光通信が可能となる。また、情報のベースバンド信号に対して１次変調のみならず２次変調が行われるため、不安定な要素を時間軸上で拡散して安定化を図ることができる。この２次変調による時間軸上の拡散により、スイッチングによる直接変調に必要な大電流の負担を時間軸上で拡散軽減し、小電流での変調が可能となる。また、２次変調がなされた信号に対する相関検波による処理利得により、照明光のキャリアの安定度が増し、安定した通信が可能となる。更には、２次変調がなされた信号に対する相関検波により、信号の多重化が可能となり、チャネル数を増すことができるとともに、各チャネルのプライバシーの確保も可能となる。また、拡散による処理利得を得る代償に、ベースバンド信号の速度が制限されることになる。しかし、２次変調の周波数を数ＧＨｚとすると、ベースバンド信号の速度は、その数十分の１程度まで上げることができる。この程度の捕捉、同期処理の回路は、汎用のデバイスで実現されており、特段の技術やデバイスを必要としない。この結果、可視光通信のシステムを簡易な構成で実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上、説明したように、本発明に係る光通信装置及び光通信方法は、ＬＥＤ等の照明用光源を用いた通信において、簡易な回路で変調、復調を可能とする。更には、スペクトラム拡散通信方式で用いられている擬似ランダム信号の２次変調が行われることによって、通信用途としては不安定な照明用光源を用いた通信の安定化を図ることができる。また、通常のスペクトラム拡散方式で必要となるコスタスループにおいて、キャリア再生の代わりに、ディレイロックループを用いて２次変調の擬似ランダム信号を捕捉、同期保持を可能としている。この結果、簡易な回路でスペクトラム拡散方式と同じ効果が得られ、キャリアとしては精度が良くない照明光を処理利得により安定な通信に用いることができる。更には、相関検波となるため、多重や秘話の機能も実現可能となる。このため、人が集まる場所の等の多重や秘話が必要な場所での通信に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】光通信システムの構成を示す図である。
【図２】送信器内の変調部の詳細な構成を示す図である。
【図３】受信器内の復調部の詳細な構成を示す図である。
【図４】スライディング回路部の詳細な構成を示す図である。
【図５】制御部の詳細な構成を示す図である。
【図６】時間領域での信号波形を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  送信器、２  受信器、３，１１，１５，１６  端子、４  変調部、５  駆動部、６  発光部、７  射出部、８  受光部、９  光電気変換部、１０  復調部、１３，２０  擬似ランダム信号発生器、１４，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  演算器、１７  ２次フィルタ、１８，２５，３１ａ，３１ｂ，３８  分岐部、１９  クロック抽出回路、２１  スライディング回路部、２３ａ，２３ｂ、２３ｃ  １次フィルタ、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ  検波器、２７  制御部、２８  所定ビットシフト回路、２９  微小時間調整回路、３０  差分器、３２  判定部、３４  調整信号発生器。
【図１】
0004652211.tif 000002
【図２】
0004652211.tif 000003
【図３】
0004652211.tif 000004
【図４】
0004652211.tif 000005
【図５】
0004652211.tif 000006
【図６】
0004652211.tif 000007