(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端末と、光信号を用いて光空間伝送を行う光空間伝送装置であって、
送信すべきデータ信号で変調された光信号を出力する複数の光源と、
前記複数の光源から出力された光信号を適切な指向角を有する光信号に変換する複数のレンズと、
前記複数のレンズから出力された光信号の指向を制御する指向制御部と、
前記複数の端末のそれぞれが出力する上り光信号を受信する複数の受光部と、
前記複数の端末の位置情報に基づいて、前記複数の光源及び前記指向制御部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記複数の受光部が前記複数の端末のそれぞれから受信した上り光信号に基づいて前記複数の端末のそれぞれの位置情報を特定し、当該特定した各端末の位置情報に基づいて前記端末毎に前記複数の光源の中から光軸を移動させる量が最も少ない光源を選択し、当該選択した光源のみを光らせると共に、当該特定した各端末の位置情報に基づいて前記指向制御部を制御して、前記各端末の方向に当該端末宛の前記光信号の光軸を合わせる、光空間伝送装置。
【請求項２】
前記複数の光源が出力する光信号がカバーする空間的なエリアは、少なくとも光源毎に異なるエリアを含んでいる、請求項１に記載の光空間伝送装置。
【請求項３】
前記指向制御部を介して出力される光信号の指向角は、前記複数の端末が出力する光信号の指向角よりも狭い、請求項１に記載の光空間伝送装置。
【請求項４】
前記複数の端末の位置情報に基づいて、前記複数の光源の中から光信号を出力する光源を選択し、当該選択した光源に向けて、前記データ信号を出力するデータスイッチ部と、
前記複数の端末での光信号の受信状態に応じて、前記光源が出力する光信号の変調方式を変更する可変レート変調部とをさらに備える、請求項１に記載の光空間伝送装置。
【請求項５】
前記複数の光源に対して、前記データ信号を分配するデータ分配部と、
前記複数の端末での光信号の受信状態に応じて、前記光源が出力する光信号の変調方式を変更する可変レート変調部とをさらに備える、請求項１に記載の光空間伝送装置。
【請求項６】
前記複数の端末から受信した上り光信号は、時分割多重されている、請求項１に記載の光空間伝送装置。
【請求項７】
前記複数の端末から受信した上り光信号は、周波数多重分割されている、請求項１に記載の光空間伝送装置。
【請求項８】
前記１つ以上の端末から受信した上り光信号は、符号分割多重されている、請求項１に記載の光空間伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自由空間を介して光信号を伝送する光空間伝送装置及び光空間伝送システムに関し、より特定的には、複数の端末との通信を同時に実現する光空間伝送装置及び光空間伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自由空間を介した光空間伝送において、親局と複数の端末との通信を実現する従来の光空間伝送システムとしては、例えば、特許文献１に開示されたものがあった。特許文献１に開示された従来の光空間伝送システムは、親局が備える光源から出力された光信号を複数の光ビームに分割反射し、反射された複数の光ビームがそれぞれ各端末に向かうように角度調整していた。図８は、特許文献１で開示された従来の光空間伝送システムを示す図である。
【０００３】
図８において、従来の光空間伝送システムは、親局８１０と複数の端末８１１ａ、８１１ｂ、８１１ｃとから構成される。親局８１０において、光源８１２は、伝送すべき信号で変調された光信号を出力する。光源８１２から出力された光信号は、レンズ等の光学系８１３により、ほぼ平行な光束である光ビームに変換される。親局８１０には、この光ビームの光束内に、光束の一部を反射するためのミラー８１５ａ、８１５ｂ、８１５ｃが設けられている。そして、親局８１０は、ミラー８１５ａ、８１５ｂ、８１５ｃの角度を調整するための角度調整機構８１４ａ、８１４ｂ、８１４ｃによって、例えば、ミラー８１５ａで反射された光束の一部が端末８１１ａの方向に放射されるよう角度調整していた。
【０００４】
また、特許文献１には、２台１組の光空間伝送装置と端末とを複数組使用した光空間伝送システムが開示されている。図９は、特許文献１に開示された従来の光空間伝送システムを示す図である。図９において、従来の光空間伝送システムは、センタ基地９１０の周辺に置かれた端末９２１ａ、９２１ｂ、９２１ｃに対して、センタ基地９１０側に光空間伝送装置９１１ａ、９１１ｂ、９１１ｃを設置していた。このように、従来の光空間伝送システムは、光空間伝送装置９１１ａ、９１１ｂ、９１１ｃと、端末９２１ａ、９２１ｂ、９２１ｃとを対応させることで、送信光の指向角を小さくし、各端末９２１ａ、９２１ｂ、９２１ｃが受信する光信号のレベルが弱くなることを避けていた。
【特許文献１】特開２００３−３０９５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図８に示す従来の光空間伝送システムでは、１つの光源８１２から出力される光信号を分離反射する構成であるため高出力の光源が必要となるが、消費電力の低減や、目に対する安全性を確保するために、光源８１２から出力される光信号の電力に上限が生じるという課題を有していた。そのため、従来の光空間伝送システムは、複数の端末８１１ａ、８１１ｂ、８１１ｃに送信される光信号の電力が制限され、複数の端末８１１ａ、８１１ｂ、８１１ｃと高速な光空間伝送を行なうことができなかった。
【０００６】
また、図９に示す従来の光空間伝送システムでは、センタ基地９１０の周辺に、多数の光空間伝送装置９１１ａ、９１１ｂ、９１１ｃを設置しなければならず、システム全体として複雑になる傾向があると共に、光空間伝送装置９１１ａ、９１１ｂ、９１１ｃを設置する場所の確保が困難になるという課題を有していた。
【０００７】
それ故に、本発明の目的は、従来の課題を解決するものであり、システム全体として複雑にならずに、複数の端末と同時に、高速な光空間伝送を実現する光空間伝送装置及び光空間伝送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくとも１つ以上の端末と、光信号を用いて光空間伝送を行う光空間伝送装置に向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明の光空間伝送装置は、送信すべきデータ信号で変調された光信号を出力する複数の光源と、複数の光源から出力された光信号を適切な指向角を有する光信号に変換する複数のレンズと、複数のレンズから出力された光信号の指向を制御する指向制御部と、１つ以上の端末が出力する上り信号を受信する１つ以上の受信部と、１つ以上の端末の位置情報に基づいて、複数の光源及び指向制御部を制御する制御部とを備える。制御部は、１つ以上の端末から受信した上り信号から、１つ以上の端末の位置情報を特定し、特定した１つ以上の端末の位置情報に基づいて、複数の光源の中から必要な光源のみを光らせると共に、指向制御部を制御して、１つ以上の端末の方向に光信号の光軸を合わせる。
【０００９】
好ましくは、制御部は、特定した１つ以上の端末の位置情報に基づいて、複数の光源の中から光軸を移動させる量が最も少ない光源を選択し、選択した光源のみを光らせる。
【００１０】
好ましくは、複数の光源が出力する光信号がカバーする空間的なエリアは、少なくとも光源毎に異なるエリアを含んでいる。これよって、光空間伝送装置は、複数の端末と同時に光空間伝送が可能となると共に、より広範なエリアでの通信が可能となる。
【００１１】
１つ以上の端末が出力する上り信号が光信号である場合、１つ以上の受信部は、１つ以上の端末が出力した光信号を受光する１つ以上の受光部であり、制御部は、１つ以上の受光部が受光した光信号に基づいて、端末の方向を検出し、検出した端末の方向から端末の位置情報を特定する。
【００１２】
また、１つ以上の端末が出力する上り信号が光信号である場合、指向制御部を介して出力される光信号の指向角は、１つ以上の端末が出力する光信号の指向角よりも狭い。これによって、光空間伝送装置は、より広範なエリアの端末の位置情報を取得できると共に、光空間伝送に必要な受光電力の確保が容易となる。
【００１３】
また、１つ以上の端末が出力する上り信号は、無線信号であってもよい。この場合、１つ以上の受信部は、端末が出力した無線信号を受信する。制御部は、１つ以上の受信部が受信した無線信号に基づいて、端末の方向を検出し、検出した端末の方向から端末の位置情報を取得する。この場合も、光空間伝送装置は、端末の位置情報を特定することができる。
【００１４】
好ましくは、１つ以上の受信部は、１つ以上の端末から、光空間伝送装置と端末との間の相対的な位置関係を含む上り信号を受信する。制御部は、１つ以上の端末から受信した上り信号に含まれる光空間伝送装置と端末との間の相対的な位置関係から、端末の位置情報を特定する。これによって、光空間伝送装置は、端末の位置情報を容易に特定することができる。
【００１５】
また、１つ以上の端末は、光空間伝送装置から出力される光信号を電気信号に変換する複数の受光部と、複数の受光部から出力される電気信号から光空間伝送装置と端末との間の相対的な位置関係を特定し、端末の位置情報を出力する位置情報特定部と、位置情報特定部から出力される位置情報を送信する送信部とを備えてもよい。このような場合、受信部は、送信部からの位置情報を受信する。制御部は、受信部からの位置情報により、端末の位置情報を特定する。
【００１６】
好ましくは、光空間伝送装置は、複数の光源に対応する特定の符号系列を発生する複数の符号発生部と、特定の符号系列で光源が出力する光信号を変調する複数の変調部とをさらに備える。１つ以上の受信部は、１つ以上の端末から特定の符号系列に対応する光源の情報を含む上り信号を受信する。制御部は、１つ以上の端末から受信した上り信号に含まれる光源の情報に基づいて、１つ以上の端末が受信した光信号を発生させた光源を特定することで、１つ以上の端末の位置情報を特定する。これによって、光空間伝送装置は、端末の位置情報を容易に特定することができる。
【００１７】
好ましくは、光空間伝送装置は、制御部が特定した１つ以上の端末の位置情報に基づいて、複数の光源の中から光信号を出力する光源を選択し、選択した光源に向けて、データ信号を出力するデータスイッチ部をさらに備える。また、光空間伝送装置は、複数の光源に対して、データ信号を分配するデータ分配部をさらに備えてもよい。これによって、光空間伝送装置は、複数の端末に対して放送型の光空間伝送を低消費電力で行なうことができる。
【００１８】
好ましくは、制御部は、指向制御部を制御して、複数の光源が出力する各光信号を、光空間伝送が可能な１つ以上の端末が存在する方向に放射する。これによって、光空間伝送装置は、端末の位置情報を容易に特定することができる。
【００１９】
好ましくは、光空間伝送装置は、１つ以上の端末の位置情報に基づいて、複数の光源の中から光信号を出力する光源を選択し、選択した光源に向けて、データ信号を出力するデータスイッチ部と、１つ以上の端末での光信号の受信状態に応じて、光源が出力する光信号の変調方式を変更する可変レート変調部とをさらに備えてもよい。これによって、光空間伝送装置は、端末との通信状態に応じて、最適な変調方式を選択することができる。
【００２０】
また、光空間伝送装置は、複数の光源に対して、データ信号を分配するデータ分配部と、１つ以上の端末での光信号の受信状態に応じて、光源が出力する光信号の変調方式を変更する可変レート変調部とをさらに備えてもよい。
【００２１】
制御部は、指向制御部を制御して、１つ以上の端末に対して、複数の光源から出力される光信号を多重して送信してもよい。これによって、光空間伝送装置は、光空間伝送に必要な受光電力の確保が容易となり、高速かつ高品質な光空間伝送が可能となる。
【００２２】
好ましくは、１つ以上の端末から受信した上り信号は、時分割多重されている。また、１つ以上の端末から受信した上り信号は、周波数多重分割されていてもよい。また、１つ以上の端末から受信した上り信号は、符号分割多重されてもよい。
【００２３】
また、本発明は、光空間伝送装置と少なくとも１つ以上の端末とが、光信号を用いて光空間伝送を行う光空間伝送システムにも向けられている。そして、上記目的を達成するために、光空間伝送装置は、送信すべきデータ信号で変調された光信号を出力する複数の光源と、複数の光源から出力された光信号を適切な指向角を有する光信号に変換する複数のレンズと、複数のレンズから出力された光信号の指向を制御する指向制御部と、１つ以上の端末が出力する光信号を受光する１つ以上の受光部と、１つ以上の端末の位置情報に基づいて、複数の光源及び指向制御部を制御する制御部とを備える。制御部は、１つ以上の端末から受光した光信号から、１つ以上の端末の位置情報を特定し、特定した１つ以上の端末の位置情報に基づいて、複数の光源の中から必要な光源のみを光らせると共に、指向制御部を制御して、１つ以上の端末の方向に光信号の光軸を合わせる。端末は、光空間伝送装置が出力した光信号を受光する受光部と、端末に向けて光信号を出力する光源とを備える。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明によれば、光空間伝送装置が、通信する端末の位置情報に基づいて、複数の光源の中から使用する光源を選択するので、複数の端末と同時に光空間伝送を実現することが可能となる。また、通信する端末の位置情報が特定されるので、複数の光源から出力する光信号の指向角を狭くすることができる。これによって、光空間伝送に必要な受光電力の確保が容易となり、高速かつ高品質な光空間伝送が可能となる。
【００２５】
本発明のこれらおよび他の目的、特徴、局面、効果は、添付図面と照合して、以下の詳細な説明から一層明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光空間伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。図１において、本発明の光空間伝送システムは、光空間伝送装置１１０と、第１の端末１３０−１とから構成される。ただし、以下の説明では、光空間伝送装置のことを親局と記す。また、第１の端末１３０−１のことを単に端末１３０−１と記す。親局１１０は、端末１３０−１と光空間伝送による通信を実行する。親局１１０は、入力端子１、複数の光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、複数のレンズ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、指向制御部１１３、複数の受光部１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ（受光部１２０ｃは図示せず）、及び制御部１２１を備える。端末１３０−１は、受光部１３１、光源１３２、及び出力端子２を備える。
【００２７】
本発明の第１の実施形態に係る光空間伝送システムの動作について、図１を用いて説明する。図１において、端末１３０−１は、親局１１０と通信を行いたい場合、光源１３２から指向角の広い上り光信号を、親局１１０に向けて送信する。なお、端末１３０−１は、親局１１０が存在する位置を、おおよそ分かっているものとする。光源１３２から出力された上り光信号は、親局１１０の受光部１２０ａ、ｂ、ｃで受光される。親局１１０において、受光部１２０ａ、ｂ、ｃは、受光した光信号を電気信号に変換し、制御部１２１へ入力する。
【００２８】
制御部１２１は、受光部１２０ａ、ｂ、ｃから入力された３つの電気信号に基づいて、端末１３０−１から上り光信号が放射されてきた方向（すなわち、端末１３０−１の位置情報）を特定する。例えば、制御部１２１は、受光部１２０ａ、ｂ、ｃから入力される電気信号のうち、２つの電気信号を選択し、選択した２つの電気信号の差分を算出することにより、親局１１０と端末１３０−１との間の光軸がどの程度ずれているかを推定する。制御部１２１は、推定した光軸のずれ量を元に、光源１１１ａ、ｂ、ｃから光軸を移動させる量が最も少ない光源を選択する。ここでは、光源１１１ｂが選択されたものとする。
【００２９】
光源１１１ｂには、入力端子１を介して、送信すべきデータ信号が入力される。光源１１１ｂは、入力されたデータ信号で変調された光信号を出力する。光源１１１ｂから出力された光信号は、レンズ１１２ｂで適切な指向角を有する光信号に変換され、指向制御部１１３によって、端末１３０−１の方向に光軸が合うように制御されて、空間に放出される。
【００３０】
このように、光空間伝送システムは、光空間伝送に必要な光源１１１ｂのみを駆動し、その他の光源１１１ａ、１１１ｃを駆動しないので、低消費電力化が可能となる。また、端末１３０−１が親局１１０に向けて送信する上りの光信号の指向角を、下りの光信号の指向角よりも広げておくことにより、親局１１０が、上り光信号を受信できる確率が高まり、広いエリアでも簡易に光空間伝送を実現することができる。
【００３１】
次に、図２を用いて、端末１３０−１が親局１１０と通信している間に、第２の端末１３０−２が通信エリアに入ってくる場合の光空間伝送システムの動作について説明する。
【００３２】
図２は、複数の端末と同時に通信する場合の光空間伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。図２に示す光空間伝送システムは、図１に示す光空間伝送システムに第２の端末１３０−２を加えただけの構成である。
【００３３】
図２において、第２の端末１３０−２も端末１３０−１と同様に、親局１１０と通信を行いたい場合、光源１３２から指向角の広い上り光信号を、親局１１０に向けて送信する。ただし、以下の説明では、第２の端末１３０−２のことを単に端末１３０−２と記す。親局１１０は、端末１３０−２からの上り光信号を受光することで、端末１３０−２が存在する方向を推定する。この端末１３０−２の動作は、親局１１０への上り光信号の伝送であるため、他の端末の通信に悪影響を及ぼさない。その後、親局１１０は、光源１１１ｂを選択したときと同様の動作によって、端末１３０−２へ通信するための光源（例えば、光源１１１ｃ）を選択し、端末１３０−２と光空間伝送を行なう。
【００３４】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る光空間伝送システムは、親局１１０が、通信する端末の位置情報に基づいて、複数の光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの中から使用する光源を選択するので、複数の端末と同時に光空間伝送を実現することが可能となる。また、通信する端末の位置情報が特定されるので、複数の光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃから出力する光信号の指向角を狭くすることができる。これによって、光空間伝送に必要な受光電力の確保が容易となり、高速かつ高品質な光空間伝送が可能となる。
【００３５】
なお、受光部１２０ａ、ｂ、ｃの数は、３つに限定されるものではなく、４つやそれ以上でも動作することはいうまでもない。また、光源１１１ａ、ｂ、ｃ、及びレンズ１１２ａ、ｂ、ｃの数についても、３つに限定されるものではなく、どのような数でもあっても動作する。
【００３６】
また、端末から親局１１０への上り信号の伝送については、光信号を用いる場合について説明したが、光信号の代わりに、無線信号を用いても構わない。この場合、光空間伝送システムは、親局１１０側に複数の無線アンテナを設置し、端末から伝送される無線信号の到来方向を推定するアダプティブアレイアンテナを構成してもよい。光空間伝送システムは、上り信号の伝送に無線信号を用いても、光信号を用いる場合と同様の効果を得ることができる。また、受光部１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、端末から光信号以外の信号を受信する場合は、受信部１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃと記す。
【００３７】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る光空間伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。図３において、親局３１０は、図１に示す親局１１０から受光部１２０ｂ、ｃを取り除いた構成である。親局３１０が備える他の構成要素については、図１に示す親局１１０と同一の参照符号を付与して説明を省略する。第３の端末３３０は、複数の受光部１３１ａ、ｂ、ｃ、光源１３２、位置情報特定部３３１、及び出力端子２を備える。ただし、以下の説明では、第３の端末３３０のことを単に端末３３０と記す。
【００３８】
本発明の第２の実施形態に係る光空間伝送システムの動作について、図３を用いて説明する。図３において、端末３３０は、親局３１０と通信を行いたい場合、親局３１０から出力された光信号を、受光部１３１ａ、ｂ、ｃで受光する。受光部１３１ａ、ｂ、ｃは、受光した光信号を電気信号に変換し、位置情報特定部３３１へ入力する。位置情報特定部３３１は、入力された電気信号から、親局３１０と端末３３０との間の相対的な位置関係（すなわち、位置情報）を特定する。光源１３２は、位置情報特定部３３１が特定した位置情報で光信号を変調し、変調した光信号を親局３１０に向けて送信する。
【００３９】
端末３３０から送信された上り光信号は、親局３１０の受光部１２０ａで受光される。親局３１０において、受光部１２０ａは、受光した光信号を電気信号に変換し、制御部１２１へ入力する。制御部１２１は、入力された電気信号から位置情報を検出し、端末３３０の位置を特定する。制御部１２１は、光源１１１ａ、ｂ、ｃから光軸を移動させる量が最も少ない光源を選択する。ここでは、光源１１１ｂが選択されたものとする。
【００４０】
光源１１１ｂには、入力端子１を介して、データ信号が入力される。光源１１１ｂは、入力されたデータ信号で変調された光信号を出力する。光源１１１ｂから出力された光信号は、レンズ１１２ｂで適切な指向角を有する光信号に変換され、指向制御部１１３によって、端末３３０の方向に光軸が合うように制御されて、空間に放出される。
【００４１】
また、第２の実施形態に係る光空間伝送システムは、複数の端末が存在する場合についても、第１の実施形態と同様の動作を行うことによって、複数の端末と同時に通信することが可能となる。
【００４２】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る光空間伝送システムは、端末が、親局３１０との間の相対的な位置関係を特定する。このため、親局３１０は、端末の位置情報を容易に特定することができるようになる。親局３１０は、通信する端末の位置情報に基づいて、複数の光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの中から使用する光源を選択するので、複数の端末と同時に光空間伝送を実現することが可能となる。また、通信する端末の位置情報が特定されるので、複数の光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃから出力する光信号の指向角を狭くすることができる。これによって、光空間伝送に必要な受光電力の確保が容易となり、高速かつ高品質な光空間伝送が可能となる。
【００４３】
なお、端末３３０から親局３１０への上り信号の伝送については、光信号を用いる場合について説明したが、光信号の代わりに、無線信号や有線信号を用いても構わない。この場合、光空間伝送システムは、無線信号を使用して親局３１０側に無線アンテナを設置した構成や、有線を使用した構成等、端末から親局３１０側に情報を伝えることができる構成であれば、どうような構成であっても構わない。
【００４４】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係る親局４１０の構成の一例を示すブロック図である。図４において、親局４１０は、図３に示す親局３１０にデータスイッチ部４１１、複数の符号発生部４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、及び複数の変調部４１３ａ、４１３ｂ、４１３ｃをさらに備えた構成である。親局４１０が備える他の構成要素については、図３に示す親局３１０と同一の参照符号を付与して説明を省略する。
【００４５】
図５は、本発明の第３の実施形態に係る端末５３０の構成の一例を示すブロック図である。図５において、第４の端末５３０は、図１に示す端末１３０−１に、復調部５１１をさらに備えた構成である。第４の端末５３０が備える他の構成要素については、図１に示す端末１３０−１と同一の参照符号を付与して説明を省略する。ただし、以下の説明では、第４の端末５３０のことを単に端末５３０と記す。
【００４６】
本発明の第３の実施形態に係る光空間伝送システムの動作について、図４及び図５を用いて説明する。第３の実施形態に係る光空間伝送システムは、第２の実施形態と同様に、端末５３０側が主導して、親局４１０と端末５３０との間の相対的な位置関係（すなわち、位置情報）を特定する。
【００４７】
図４において、親局４１０は、端末５３０側で位置情報の特定を行いやすくするため、複数の光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに対応する符号発生部４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃを備える。符号発生部４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃは、光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに対応する特定の符号系列を発生する。符号系列は、変調部４１３ａ、４１３ｂ、４１３ｃに入力される。変調部４１３ａ、４１３ｂ、４１３ｃは、入力された符号系列で光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが出力する光信号を変調する。
【００４８】
すなわち、符号発生部４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃから出力された符号系列は、変調部４１３ａ、４１３ｂ、４１３ｃを介して、光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃで光信号に変換される。親局４１０は、位置情報の特定にあたっては、全ての光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃから光信号４１ａ、４１ｂ、４１ｃを出力する。なお、親局４１０は、符号系列を繰り返し送信しても、間欠的に送信しても構わない。
【００４９】
図５において、端末５３０は、受光部１３１ａが受光した光信号を電気信号に変換し、復調部５１１に入力する。復調部５１１は、入力された電気信号に含まれる符号系列を復調することによって、親局４１０の光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの中から、光信号を出力した光源を特定する。ここでは、光源１１１ａが特定されたものとする。光源１３２は、復調部５１１が特定した光源１１１ａの情報で、光信号を変調し、変調した光信号を親局４１０に向けて送信する。
【００５０】
端末５３０から送信された上り光信号は、親局４１０の受光部１２０ａで受光される。親局４１０において、受光部１２０ａは、受光した光信号を電気信号に変換し、制御部１２１に入力する。制御部１２１は、入力された電気信号に含まれる光源の情報を検出し、検出した光源の情報に基づいて、光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの中から、光信号を出力した光源を特定する。ここでは、光源１１１ａが特定されたものとする。これによって、制御部１２１は、光源１１１ａが出力した光信号を端末５３０が受光したことが分かり、端末５３０の位置情報を特定することができる。
【００５１】
なお、端末５３０は、復調部５１１が復調した符号系列で光信号を変調し、復調した符号系列を親局４１０に返信してもよい。この場合も、親局４１０は、端末５３０の位置情報を特定することができる。具体的には、親局４１０において、制御部１２１は、入力された電気信号に含まれる符号系列を検出し、検出した符号系列に基づいて光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの中から、光信号を出力した光源を特定する。これによって、制御部１２１は、光源１１１ａが出力した光信号を端末５３０が受光したことが分かり、端末５３０の位置情報を特定することができる。
【００５２】
次に、親局４１０が端末５３０にデータ信号を送信する方法について説明する。親局４１０において、データスイッチ部４１１には、入力端子１を介して、データ信号が入力される。データスイッチ部４１１は、データ信号の内容に応じて、データ信号を送信すべき端末を選択し、データ信号を適切な経路へ出力する。ここでは、データ信号を送信すべき端末として、端末５３０が選択され、適切な経路として、光源１１１ａを用いた経路が選択されたものとする。
【００５３】
データスイッチ部４１１から出力されたデータ信号は、変調部４１３ａに入力される。したがって、変調部４１３ａには、符号発生部４１２ａから出力される符号系列と、データスイッチ部４１１から出力されるデータ信号とが入力される。変調部４１３ａは、制御部１２１で、光源１１１ａに対応する端末の位置情報の特定が終了している場合には、データ信号を選択する。一方、変調部４１３ａは、制御部１２１で、光源１１１ａに対応する端末の位置情報の特定が終了していない場合（すなわち、光源１１１ａに対応する端末が検出されていない場合）には、符号系列を選択する。変調部４１３ａが選択した信号は、光源１１１ａ、レンズ１１２ａ、及び指向制御部１１３を介して、空間に放出される。
【００５４】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係る光空間伝送システムは、親局４１０が、複数の光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに対して、それぞれ特定の符号系列を割り当て、符号系列を含む光信号を空間に放出する。光信号を受信した端末は、符号系列から光信号を出力した光源を特定し、特定した光源についての情報を親局４１０に向けて送信する。これによって、親局４１０は、端末の位置情報を簡易に特定することができる。
【００５５】
なお、本実施形態に係る光空間伝送システムは、図４に示したデータスイッチ部４１１の代わりに、データ信号を各経路に分配するデータ分配部を使用することによって、広いエリアに渡って同一のデータを通信する放送型光空間伝送を行うことも可能となる。
【００５６】
また、端末５３０から親局４１０への上り信号の伝送については、光信号を用いる場合について説明したが、光信号の代わりに、無線信号や有線信号を用いても構わない。この場合、光空間伝送システムは、無線信号を使用して親局４１０側に無線アンテナを設置した構成や、有線を使用した構成等、端末から親局４１０側に情報を伝えることができる構成であれば、どのような構成であっても構わない。
【００５７】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態に係る親局６１０の構成の一例を示すブロック図である。図６において、親局６１０は、図３に示す親局３１０に、データスイッチ部４１１、及び複数の可変レート変調部６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃをさらに備えた構成である。親局６１０が備える他の構成要素については、図３の示す親局３１０と同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００５８】
第４の実施形態に係る光空間伝送システムは、親局６１０が端末（図示せず）に向けて、光信号を多重して伝送することに特徴がある。親局６１０は、第１〜第３の実施形態で説明したいずれかの方法を用いて、端末の位置情報を特定する。親局６１０において、制御部１２１は、端末の位置情報、データの種類、あるいは提供するサービスの種類等に応じて、光信号を多重して端末に伝送するか否かを決定する。ここでは、制御部１２１は、光信号４１ａ、４１ｂ、４１ｃを多重して端末に伝送すると決定したものとする。
【００５９】
制御部１２１は、データスイッチ部４１１を制御して、データ信号を複数の可変レート変調部６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃに出力する。また、制御部１２１は、端末の位置情報、データの種類、あるいは提供するサービスの種類等に応じて、データ信号を変調するレートを決定する。制御部１２１は、端末との通信状況等に応じて、決定したレートを変更することも可能である。可変レート変調部６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃは、光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが出力する光信号の変調レートを、制御部１２１が決定した変調レートに変更する。また、可変レート変調部６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃは、制御部１２１が決定したレートで、データスイッチ部４１１が出力したデータ信号を変調してもよい。
【００６０】
なお、制御部１２１は、データ信号を変調するレートを決定する代わりに、データ信号を変調する変調方式を決定してもよい。この場合、可変レート変調部６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃは、光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが出力する光信号の変調方式を、制御部１２１が決定した変調方式に変更する。また、可変レート変調部６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃは、制御部１２１が決定した変調方式で、データスイッチ部４１１が出力したデータ信号を変調してもよい。
【００６１】
制御部１２１は、複数の光信号が端末に向けて多重されるように、光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、及び指向制御部１１３を制御する。可変レート変調部６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃから出力された複数のデータ信号は、光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃで、複数の光信号に変換される。光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃから出力された複数の光信号は、レンズ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを介して、指向制御部１１３で多重され、端末に向けて空間に放出される。
【００６２】
以上のように、本発明の第４の実施形態に係る光空間伝送システムによれば、親局６１０が複数の光信号を多重して端末に伝送することができる。これによって、光空間伝送に必要な受光電力の確保が容易となり、高速かつ高品質な光空間伝送が可能となる。
【００６３】
なお、本発明の第１〜４の実施形態に係る光空間伝送システムは、親局が複数の指向制御部を備える構成とすることもできる。図７は、親局１１０ａが複数の指向制御部を備える光空間伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。図７に示す親局１１０ａにおいても、光信号は、複数の指向制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃのいずれかで指向を制御され、空間に放出される。
【００６４】
また、本発明の第１〜第４の実施形態においては、複数の端末から親局への伝送については、時分割多重での伝送を想定して説明したが、周波数分割多重による伝送や、符号分割多重による伝送等、どのような多重伝送方式を用いても構わない。
【００６５】
また、本発明の第１〜４の実施形態に係る光空間伝送システムは、各実施形態の特徴を互いに組み合わせ使用することも可能である。例えば、第１の実施形態に係る親局１１０（図１参照）と、第２の実施形態に係る端末３３０（図３参照）とを組み合わせて使用することも可能である。
【００６６】
以上、本発明を詳細に説明してきたが、前述の説明はあらゆる点において本発明の例示にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の光空間伝送システムは、親局が複数の端末との光空間伝送を同時に実現するシステム等へ適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光空間伝送システムの構成の一例を示すブロック図
【図２】複数の端末と同時に通信する場合の光空間伝送システムの構成の一例を示すブロック図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光空間伝送システムの構成の一例を示すブロック図
【図４】本発明の第３の実施形態に係る親局４１０の構成の一例を示すブロック図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る端末５３０の構成の一例を示すブロック図
【図６】本発明の第４の実施形態に係る光空間伝送システムの構成の一例を示すブロック図
【図７】親局１１０ａが複数の指向制御部を備える光空間伝送システムの構成の一例を示すブロック図
【図８】従来の光空間伝送システムを示す図
【図９】従来の光空間伝送システムを示す図
【符号の説明】
【００６９】
１１０    親局
１    データ信号入力端子
１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ    光源
１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ    レンズ
１１３，１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ    指向制御部
１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ    受光部
１２１    制御部
１３０−１    第１の端末
１３０−２    第２の端末
１３１，１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ    受光部
１３２    光源
２    データ信号出力端子
３１０    親局
３３０    第３の端末
３３１    位置情報特定部
４１０    親局
４１１    データスイッチ部
４１２ａ，４１２ｂ，４１２ｃ    符号発生部
４１３ａ，４１３ｂ，４１３ｃ    変調部
５３０    第４の端末
５１１    復調部
８１０    親局
８１１ａ，８１１ｂ，８１１ｃ    端末
８１２    光源
８１３    光学系
８１４ａ，８１４ｂ，８１４ｃ    角度調整機構
８１５ａ，８１５ｂ，８１５ｃ    ミラー
９１０    センター基地
９１１ａ，９１１ｂ，９１１ｃ    光空間伝送装置
９２１ａ，９２１ｂ，９２１ｃ    相手端末
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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