(57)【要約】【課題】信号推定法としてＺＦ法を用いて高品質の信号推定を実現する多重信号伝送システム、送信装置、受信装置、および多重信号伝送方法を提供することを目的としている。【解決手段】送信装置１００は、入力信号レベル値に基づき電気信号を光信号に変換してシート状の光伝送媒体１０を介して送信する複数の発光素子１０３、１０４と、複数の発光素子を点灯させ光信号を送信させる送信制御部１０１とを備え、受信装置２００は、送信された光信号を受信して電気信号に変換する複数の受光素子２０１、２０２と、複数の受光素子が光伝送媒体を介して各々受光した光信号レベル値に基づく情報と発光素子への入力信号レベル値に基づく情報を用いて伝達関数を算出する伝達関数算出部２０３と、伝達関数算出部が算出した伝達関数と複数の受光素子が変換した電気信号レベル値を用いて複数の発光素子への入力信号レベル値を推定する受信信号推定部２０４とを備える。【選択図】図３
2012204978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の光伝送媒体と、光伝送媒体を介して信号を送受信する送信装置と受信装置と、多重信号伝送システムであって、
前記送信装置は、
入力信号のレベル値に基づいて電気信号を光信号に変換し、変換した光信号を前記シート状の光伝送媒体を介して送信する複数の発光素子と、
前記複数の発光素子を点灯させて光信号を送信させる送信制御部と、
を備え、
前記受信装置は、
前記送信装置が送信した光信号を受信し、受信した光信号を電気信号に変換する複数の受光素子と、
前記複数の受光素子が前記シート状の光伝送媒体を介して各々受光した光信号のレベル値に基づく情報と、前記発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報とを用いて、伝達関数を算出する伝達関数算出部と、
送信データが送信された場合、前記伝達関数算出部が算出した伝達関数と、前記複数の受光素子が変換した電気信号のレベル値と、を用いて、前記複数の発光素子への入力信号のレベル値を推定する受信信号推定部と、
を備えることを特徴とする多重信号伝送システム。
【請求項２】
前記送信装置の前記送信制御部は、
前記光伝送媒体の伝達関数算出の場合、前記複数の発光素子を１つずつ点灯させて光信号を前記シート状の光伝送媒体を介して送信させる
ことを特徴とする請求項１に記載の多重信号伝送システム。
【請求項３】
前記送信装置の送信制御部は、
送信時の前記発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報として電流値を受信装置に送信し、
前記受信装置の伝達関数算出部は、
前記複数の発光素子が送信した前記発光素子への入力信号の電流値と、前記複数の受光素子が変換した電気信号のレベル値である電流値と、を用いて、前記光伝送媒体の伝達関数を算出する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多重信号伝送システム。
【請求項４】
送信時の前記発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報として電圧値を受信装置に送信し、
前記受信装置の伝達関数算出は、
前記複数の発光素子が送信した前記発光素子への入力信号の電圧値と、前記複数の受光素子が変換した電気信号のレベル値である電圧値と、を用いて、前記光伝送媒体の伝達関数を算出する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の多重信号伝送システム。
【請求項５】
前記光伝送媒体は、
クラッド層に挟まれている光伝送層と、
前記光伝送層の屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド層と、
を備えているシート状の媒体である
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の多重信号伝送システム。
【請求項６】
シート状の光伝送媒体を介して信号を受信装置に送信する多重信号伝送システムの送信装置であって、
電気信号を光信号に変換し、変換した光信号を送信する複数の発光素子と、
前記複数の発光素子を点灯させて前記シート状の光伝送媒体を介して光信号を送信させ、送信時の前記発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報を前記受信装置に送信する送信制御部と、
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項７】
送信装置が発光素子によりシート状の光伝送媒体を介して信号を送信する多重信号伝送システムの受信装置であって、
送信装置が送信した光信号を受信し、受信した光信号を電気信号に変換する複数の受光素子と、
前記複数の受光素子が前記シート状の光伝送媒体を介して各々受光した光信号のレベル値に基づく情報と、前記発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報とを用いて、伝達関数を算出する伝達関数算出部と、
送信データが送信された場合、前記伝達関数算出部が算出した伝達関数と、前記複数の受光素子が変換した電気信号のレベル値と、を用いて、前記複数の発光素子への入力信号のレベル値を推定する受信信号推定部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項８】
シート状の光伝送媒体を介して送受信する多重信号伝送システムの多重信号伝送方法であって、
送信装置は、電気信号を光信号に変換し、変換した光信号を送信する複数の発光素子を備え、
受信装置は、前記送信装置が送信した光信号を受信し、受信した光信号を電気信号に変換する複数の受光素子を備え、
送信装置の送信制御部が、前記複数の発光素子を点灯させて光信号を前記シート状の光伝送媒体を介して送信させる送信制御工程と、
受信装置の伝達関数算出部が、前記複数の受光素子が前記シート状の光伝送媒体を介して各々受光した光信号のレベル値に基づく情報と、前記発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報とを用いて、前記伝達関数を算出する伝達関数算出工程と、
受信装置の受信信号推定部が、送信データが送信された場合、前記伝達関数算出工程が算出した伝達関数と、前記複数の受光素子が変換した電気信号のレベル値と、を用いて、前記複数の発光素子への入力信号のレベル値を推定する受信信号推定工程と、
を含むことを特徴とする多重信号伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重信号伝送システム、送信装置、受信装置、および多重信号伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量のデータを高速に送受信するために、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｅ  Ｏｕｔｐｕｔ；多入力・多出力）方式が、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等で用いられている。
ＭＩＭＯ方式では、送受信機間のマルチパス伝搬路を利用して、同じ時刻に同じ周波数を用いて異なる信号を伝送している。そして、受信装置で受信した信号は、送信装置で送信された複数の信号がお互いの干渉を受けた信号となっている。このため、ＭＩＭＯ方式では、この干渉を受けた信号を、伝搬路情報を用いて推定して、分離・検出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＭＩＭＯ方式の信号推定法の一つとして、ＺＦ（Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ）法がある。ＺＦ法は、干渉信号をゼロとする、すなわち、所望波対干渉波電力比（ＳＩＲ）を最大化することで、受信した信号を推定している。ＺＦ法は、他の信号推定法と比較して、非常に簡易な通信装置の構成で実現できる。
また、他の信号推定法としては、ＭＬＤ(Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；最尤検出）法などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８２４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＭＬＤ法などの信号推定法は、推定処理を行うための構成が複雑なため、ＺＦ法に比べてデータ処理に更に時間を要してしまう。一方、ＺＦ法は、簡易な通信装置の構成で実現できるが、信号伝搬路が安定してない状態では、精度良く信号推定を行えない場合がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、信号推定法としてＺＦ法を用いて高品質の信号推定を実現する多重信号伝送システム、送信装置、受信装置、および多重信号伝送方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の多重無線伝送システムは、シート状の光伝送媒体と、光伝送媒体を介して信号を送受信する送信装置と受信装置と、多重信号伝送システムであって、前記送信装置は、入力信号のレベル値に基づいて電気信号を光信号に変換し、変換した光信号を前記シート状の光伝送媒体を介して送信する複数の発光素子と、前記複数の発光素子を点灯させて光信号を送信させる送信制御部と、を備え、前記受信装置は、前記送信装置が送信した光信号を受信し、受信した光信号を電気信号に変換する複数の受光素子と、前記複数の受光素子が前記シート状の光伝送媒体を介して各々受光した光信号のレベル値に基づく情報と、前記発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報とを用いて、伝達関数を算出する伝達関数算出部と、送信データが送信された場合、前記伝達関数算出部が算出した伝達関数と、前記複数の受光素子が変換した電気信号のレベル値と、を用いて、前記複数の発光素子への入力信号のレベル値を推定する受信信号推定部と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の多重信号伝送システムであって、前記送信装置の前記送信制御部は、前記光伝送媒体の伝達関数算出の場合、前記複数の発光素子を１つずつ点灯させて光信号を前記シート状の光伝送媒体を介して送信させるようにしてもよい。
【０００９】
また、本発明の多重信号伝送システムであって、前記送信装置の送信制御部は、送信時の前記発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報として電流値を受信装置に送信し、前記受信装置の伝達関数算出部は、前記複数の発光素子が送信した前記発光素子への入力信号の電流値と、前記複数の受光素子が変換した電気信号のレベル値である電流値と、を用いて、前記光伝送媒体の伝達関数を算出するようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明の多重信号伝送システムであって、送信時の前記発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報として電圧値を受信装置に送信し、前記受信装置の伝達関数算出は、前記複数の発光素子が送信した前記発光素子への入力信号の電圧値と、前記複数の受光素子が変換した電気信号のレベル値である電圧値と、を用いて、前記光伝送媒体の伝達関数を算出するようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明の多重信号伝送システムにおいて、前記光伝送媒体は、クラッド層に挟まれている光伝送層と、前記光伝送層の屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド層と、を備えているシート状の媒体であるようにしてもよい。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、シート状の光伝送媒体を介して信号を受信装置に送信する多重信号伝送システムの送信装置であって、電気信号を光信号に変換し、変換した光信号を送信する複数の発光素子と、前記複数の発光素子を点灯させて前記シート状の光伝送媒体を介して光信号を送信させ、送信時の前記発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報を前記受信装置に送信する送信制御部と、を備えることを特徴としている。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の受信装置は、送信装置が発光素子によりシート状の光伝送媒体を介して信号を送信する多重信号伝送システムの受信装置であって、送信装置が送信した光信号を受信し、受信した光信号を電気信号に変換する複数の受光素子と、前記複数の受光素子が前記シート状の光伝送媒体を介して各々受光した光信号のレベル値に基づく情報と、前記発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報とを用いて、伝達関数を算出する伝達関数算出部と、送信データが送信された場合、前記伝達関数算出部が算出した伝達関数と、前記複数の受光素子が変換した電気信号のレベル値と、を用いて、前記複数の発光素子への入力信号のレベル値を推定する受信信号推定部と、を備えることを特徴としている。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明は、シート状の光伝送媒体を介して送受信する多重信号伝送システムの多重信号伝送方法であって、送信装置は、電気信号を光信号に変換し、変換した光信号を送信する複数の発光素子を備え、受信装置は、前記送信装置が送信した光信号を受信し、受信した光信号を電気信号に変換する複数の受光素子を備え、送信装置の送信制御部が、前記複数の発光素子を点灯させて光信号を前記シート状の光伝送媒体を介して送信させる送信制御工程と、受信装置の伝達関数算出部が、前記複数の受光素子が前記シート状の光伝送媒体を介して各々受光した光信号のレベル値に基づく情報と、前記発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報とを用いて、前記伝達関数を算出する伝達関数算出工程と、受信装置の受信信号推定部が、送信データが送信された場合、前記伝達関数算出工程が算出した伝達関数と、前記複数の受光素子が変換した電気信号のレベル値と、を用いて、前記複数の発光素子への入力信号のレベル値を推定する受信信号推定工程と、を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、予め送信装置の複数の発光素子を１つずつ発光させ、複数の発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報を、光シートを介して受信装置へ送信する。そして、受信装置の伝達関数算出部は、複数の受光素子で受光された受光信号のレベル値を計測し、計測された受光信号のレベル値と、送信装置から入力された入力信号のレベル値とを用いて、伝達関数のパラメータを算出する。そして、送信データが送信された場合、受信装置は、複数の受光素子で受光された受光信号のレベル値を計測する。そして、受信装置の受信信号推定部は、計測された受光信号のレベル値と、予め算出された伝達関数とを用いて、送信装置の各発光素子に入力された入力信号のレベル値を推定する。この結果、受信装置は、複数の受光素子で受光された入力信号のレベル値と、伝達関数を用いて、送信信号のレベル値を精度良く復元することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る多重信号伝送システムの動作概念を説明する図である。
【図２】同実施形態に係る光シートの一例の斜視図である。
【図３】同実施形態に係る多重信号伝送システムの一例のブロック図である。
【図４】同実施形態に係る発光素子と受光部の配置の一例を説明する図である。
【図５】同実施形態に係る伝達関数を算出する処理の１例を示すフローチャートである。
【図６】同実施形態に係る多重信号伝送システムを用いて受光素子が受光した光量の実測値と計算値の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明はかかる実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る多重信号伝送システムの動作概念を説明する図である。
図１に示すように、送信信号生成部２４は、電気信号を生成して、発光素子２１と２２に出力する。
２つの発光素子２１（第１発光素子）、２２（第２発光素子）は、送信信号生成部２４が出力する電気信号を光信号に変換し、変換した光信号を光シート１０の入射端に入射する。発光素子２１、２２は、電気信号を光信号に変換するＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）もしくはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；発光ダイオード）などの素子である。発光素子２１、２２は、どのような形状でも信号伝送することが可能であるが、シート状媒体に効率良く入射させるため、側面発光型のチップＬＥＤが好適である。
なお、発光素子２１、２２は、例えば、白色ＬＥＤでる。発光素子２１、２２が白色ＬＥＤの場合、発光素子２１、２２の波長は、例えば、４５０[ｎｍ]と５５０[ｎｍ]付近に光量のピークがある。また、用いる発光素子２１、２２は、白色ＬＥＤに限られず、例えば赤色ＬＥＤ等でもよい。
【００１９】
光ファイバ３０の一方端３２は、光シート１０の出射端に配設されている。光ファイバ３０の一方端３２は、発光素子２１が出射した信号ｘ１に基づくｓ１と発光素子２２が出射した信号ｘ２に基づく信号ｓ２が合成された信号ｙ１を、光シート１０を介して受光する。そして、受信された光信号ｙ１は、光ファイバ・ケーブル３４を介して光ファイバ３０の他方端３６に伝送される。
同様に、光ファイバ４０の一方端４２は、光シート１０の出射端に配設されている。光ファイバ４０の一方端４２は、発光素子２２が出射した信号ｘ２に基づくｓ３と発光素子２１が出射した信号ｘ１に基づく信号ｓ４が合成された信号ｙ２を、光シート１０を介して受光する。そして、受信された光信号ｙ２は、光ファイバ・ケーブル４４を介して光ファイバ４０の他方端４６に伝送される。
なお、光ファイバ３０による損失が小さく無視できる場合、光ファイバ３０の一方端３２（入力端）への入力信号ｙ１と、他方端３６（出力端）が出力する出力信号ｙ１は同じ信号レベルとあると見なせる。同様に、光ファイバ４０による損失が小さく無視できる場合、光ファイバ４０の一方端４２（入力端）への入力信号ｙ２と、他方端４６（出力端）が出力する出力信号ｙ２は同じ信号レベルであると見なせる。なお、光ファイバ３０の一方端３２（入力端）への入力信号ｙ１、他方端３６（出力端）が出力する出力信号ｙ１は光信号である。
【００２０】
受光素子５２は、光ファイバ３０の他方端３６、または光ファイバ４０の他方端４６に接続され、光信号を受光して、受光した光信号（以下、受光信号という）を電気信号に変換する。受光素子５２は、光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ（光―電気）変換素子であり、価格や取り扱い易さからＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ；光検出器）等の半導体素子が好適である。
【００２１】
光パワーメータ５０には、ケーブルを介して受光素子５２が接続されている。光パワーメータ５０は、受光素子５２により変換された電気信号に基づき、受光素子５２が受信した光パワーを計測する。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る光シートの一例の斜視図である。
図２に示すように、光シート１０は、コア層１２、クラッド層１４と１６により構成されている。コア層１２は、屈折率の高い樹脂又はガラスであり、例えば、厚さｔ１が約３００［μｍ］である。
クラッド層１４と１６は、コア層１２を挟む層である。クラッド層１４と１６は、コアより屈折率の低い樹脂又はガラスで構成され、例えば、クラッド層１４の厚さｔ２とクラッド層１６の厚さｔ３が約５［μｍ］である。
また、光シート１０の大きさは、例えば、ｘ軸方向の長さＬ１が１１０［ｍｍ］、ｙ軸方向の長さＬ２が１１０［ｍｍ］である。
【００２３】
［復元原理］
図１に戻って、光シート１０の入出力光と伝達関数について説明する。
発光素子２１と２２とが、それぞれ異なる信号かつ同じ周波数の光信号を光シート１０で伝送する場合、次式（１）、（２）の関係が成り立つ。
【００２４】
ｙ１＝ａ１１×ｘ１＋ａ１２×ｘ２＋Ｎ１  ・・・（１）
【００２５】
ｙ２＝ａ２１×ｘ１＋ａ２２×ｘ２＋Ｎ２  ・・・（２）
【００２６】
式（１）と（２）において、ｘ１は、発光素子２１が光シート１０に入力した信号の大きさであり、ｘ２は、発光素子２１が光シート１０に入力した信号の大きさである。なお、発光素子２１が光シート１０に入力した信号の大きさとは、発光素子２１に入力された電流値（または電圧値）、または発光素子２１の光量値である。また、ｙ１は、光ファイバ３０の他方端３６に出力される信号の大きさであり、ｙ２は、光ファイバ４０の他方端４６に出力される信号の大きさである。なお、光ファイバ３０の他方端３６に出力される信号の大きさとは、光ファイバ３０の他方端３６に出力される光量値、または光量値を電流値（または電圧値）に変換した値である。ａ１１〜ａ１２、ａ２１〜ａ２２は、光シート１０における光信号の伝達関数のパラメータである。また、Ｎ１、Ｎ２は、雑音である。
なお、発光素子がｍ個、光ファイバがｍ個の場合は、式がｍ個成り立ち、次式（３）のように表される。なお、ｎとｍは１以上の自然数である。
【００２７】
【数１】
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【００２８】
式（３）において、ｘｍは、ｍ個目の発光素子が光シート１０に入力した信号の大きさであり、ｙｍは、ｍ個目の光ファイバの他方端（出力端）の光量値、または光量値を電流値（または電圧値）に変換した値である。
【００２９】
式（１）と（２）において、雑音Ｎ１とＮ２が無視できるほど小さいと見なすと、式（１）と（２）は、次式（４）と（５）のように表される。
【００３０】
ｙ１＝ａ１１×ｘ１＋ａ１２×ｘ２  ・・・（４）
【００３１】
ｙ２＝ａ２１×ｘ１＋ａ２２×ｘ２  ・・・（５）
【００３２】
式（４）と（５）の連立方程式を解くと、入力信号の大きさｘ１とｘ２は、次式（６）と（７）のようになる。
【００３３】
ｘ１＝（ａ２２×ｙ１−ａ１２×ｙ２）／（ａ１１×ａ２２−ａ１２×ａ２１）…（６）
【００３４】
ｘ２＝（ａ２１×ｙ１−ａ１１×ｙ２）／（ａ１２×ａ２１−ａ１１×ａ２２）…（７）
【００３５】
式（６）と（７）において、ｙ１とｙ２の光量値（または、電流値あるいは電圧値）が既知である場合、伝達関数ａ１１〜ａ１ｎ、ａ２１〜ａ２ｎを予め求めておけば、光シート１０への入力信号ｘ１とｘ２とを算出できる。
【００３６】
次に、これらの伝達関数の算出方法を説明する。
発光素子２１と２２、受光素子５２の光量は、適正な使用条件下では入力、または出力する信号、すなわち電流値、電圧値と比例関係にある。したがって、光伝送路である光シート１０と光ファイバ３０と４０を介し受光素子５２で受信した光信号を精度良く測定できれば、以下に説明する方法で伝達関数を予め算出し、算出した伝達関数を用いて元の送信信号を復元できる。
【００３７】
まず、送信信号生成部２４は、生成した送信信号を発光素子２１のみに出力する。発光素子２１は、送信信号生成部２４が出力する送信信号を光信号に変換して、変換した光信号ｘ１を、光シート１０を介して送信する。
次に、受信部にあたる光ファイバ３０は、光シート１０を介して、送信された信号ｙ１を受信する。受信部にあたる光ファイバ４０は、光シート１０を介して、送信された信号ｙ２を受信する。
受信された信号は、式（４）と（５）において、ｘ２が０であるため、ｙ１＝ａ１１×ｘ１、ｙ２＝ａ２１×ｘ１である。ここで光ファイバ３０の他方端３６の光量値と、光ファイバ４０の他方端４６の光量値［ｄＢｍ］を、受光素子５２を介して光パワーメータで計測する。送信信号生成部２４が出力した送信信号の電流値［ｍＡ］（または電圧値［Ｖ］）を取得すれば、ｘ１も既知になるので、伝達関数ａ１１は、ｙ１／ｘ１により算出でき、伝達関数ａ２１は、ｙ２／ｘ１により算出できる。
【００３８】
次に、送信信号生成部２４は、生成した送信信号を発光素子２２のみに出力する。発光素子２２は、送信信号生成部２４が出力する送信信号を光信号に変換して、変換した光信号ｘ２を、光シート１０を介して送信する。
次に、受信部にあたる光ファイバ３０は、光シート１０を介して、送信された信号ｙ１’を受信する。受信部にあたる光ファイバ４０は、光シート１０を介して、送信された信号ｙ２’を受信する。
受信された信号は、式（４）と（５）において、ｘ１が０であるため、ｙ１’＝ａ１２×ｘ２、ｙ２’＝ａ２２×ｘ２である。ここで光ファイバ３０の他方端３６の光量値と、光ファイバ４０の他方端４６の光量値を、受光素子５２を介して光パワーメータで計測する。送信信号生成部２４が出力した送信信号の電流値を取得すれば、ｘ２も既知になるので、伝達関数ａ１２は、ｙ１’／ｘ２により算出でき、伝達関数ａ２２は、ｙ２’／ｘ２により算出できる。
以上により、式（４）と（５）の伝達関数のパラメータａ１１、ａ１２、ａ２１、及びａ２２を算出することができる。
【００３９】
次に、本実施形態に係る多重信号伝送システムについて、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る多重信号伝送システムの一例のブロック図である。
図３に示すように、多重信号伝送システム１は、送信装置１００、光シート１０、光ファイバ３０、光ファイバ４０、受信装置２００を備えている。
送信装置１００は、送信制御部１０１、送信信号生成部１０２、第１発光素子１０３、第２発光素子１０４を備えている。
受信装置２００は、第１受光素子２０１、第２受光素子２０２、伝達関数算出部２０３、演算部２０４を備えている。
【００４０】
送信装置１００の送信制御部１０１は、伝達関数演算用の同一周波数且つ異なる２つ送信信号を生成する指示を送信信号生成部１０２に出力する。なお、本実施形態では、伝達関数演算用の送信信号は、ＤＣ（直流）電流である。
また、送信制御部１０１は、送信データであるの同一周波数且つ異なる２つ送信信号を生成する指示を送信信号生成部１０２に出力する。また、送信制御部１０１は、送信信号生成部１０２が第１発光素子１０３と第２発光部１０４に出力した各送信信号の電流値を取得する。また、送信制御部１０１は、取得した各送信信号の電流値を示す情報を、受信装置２００に出力する。
なお、本実施形態では、送信制御部１０１が送信信号の電流値を示す情報を、受信装置２００に出力する場合、例えば、第１発光素子１０３、第２発光素子１０４が出射する光信号に、送信信号の電流値を示す情報を含めるようにしてもよい。この場合、送信信号の電流値を示す情報は、例えば、送信されるデータに重畳して、あるいは、送信されるデータの前に送信するようにしてもよい。
【００４１】
送信信号生成部１０２は、送信制御部１０１が出力する送信信号の生成指示に基づき、の同一周波数且つ異なる２つ送信信号を生成し、生成した各送信信号を第１発光素子１０３と第２発光素子１０４とに出力する。また、送信信号生成部１０２は、第１発光素子１０３と第２発光素子１０４とに出力した各送信信号の各電流値を、送信制御部１０１に出力する。
【００４２】
第１発光素子１０３は、送信信号生成部１０２が出力する電気信号を光信号に変換して、変換した光信号を光シート１０の一方端に出射する。
第２発光素子１０４は、送信信号生成部１０２が出力する電気信号を光信号に変換して、変換した光信号を光シート１０の一方端に出射する。
なお、第１発光素子１０３と第２発光素子１０４とは、図１に示したように所定の間隔をおいて配置されている。
【００４３】
受信装置２００の第１受光部２０１は、光ファイバ３０を介して受信した光信号を電気信号に変換し、変換した受光信号に基づき、受信した受光信号の光量値（光ファイバ３０の出射光量）、または電流値（または電圧値）を計測する。すなわち、第１受信部２０１は、受光素子と、光量を計測する機能とを備えている。第１受光部２０１は、計測した受光信号の光量値、または電流値（または電圧値）を伝達関数算出部２０３と演算部２０４とに出力する。
第２受光部２０２は、光ファイバ４０を介して受信した光信号を電気信号に変換し、変換した受信信号に基づき、受信した光量値（光ファイバ４０の出射光量）、または電流値（または電圧値）を計測する。すなわち、第２受信部２０２は、受光素子と、光量を計測する機能とを備えている。第２受光部２０２は、計測した受光信号の光量値、または電流値（または電圧値）を伝達関数算出部２０３と演算部２０４とに出力する。
【００４４】
伝達関数算出部２０３には、第１受光部２０１が出力する受光信号の光量値、または電流値（または電圧値）、第２受光部２０２が出力する受信信号の光量値、または電流値（または電圧値）、送信装置１００が出力する送信信号の電流値（または電圧値）を示す情報が入力される。伝達関数算出部２０３は、入力された各受光信号の光量値、または電流値（または電圧値）と、送信信号の電流値（または電圧値）を示す情報とを用い、上述した式（４）と（５）により光シート１０の伝達関数を算出し、算出した伝達関数のパラメータ（行列の各要素）を演算部２０４に出力する。なお、伝達関数算出部２０３が、伝達関数の算出を行うのは、送信装置から伝達関数演算用の送信信号が送信された場合である。
【００４５】
演算部２０４（受信信号推定部）には、第１受光部２０１が出力する受信信号、第２受光部２０２が出力する受信信号、伝達関数算出部２０３が出力する伝達関数のパラメータが入力される。演算部２０４は、入力された伝達関数、各受信信号を用いて、上述した式（６）と（７）により、第１発光素子１０３と第２発光素子１０４の各入力電流値または各入力電圧値を算出する。
【００４６】
次に、本実施形態に係る発光素子と受光部の配置の一例を、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る発光素子と受光部の配置の一例を説明する図である。
図４に示すように、光信号が伝送される方向をｘ軸方向とし、第１発光素子２１と第２発光素子２２が光シート１０に配設される方向をｙ軸方向とする。そして、第１発光素子２１の発光中心点は、光シート１０の座標（０、ｙ２）に配設され、第２発光素子２２の発光中心点は、光シート１０の座標（０、ｙ１）に配設されている。
また、図４に示すように、光ファイバ３０の一方端３２の受光中心点は、光シート１０の座標（ｘ１、ｙ４）に配設され、光ファイバ４０の一方端４２の発光中心点は、光シート１０の座標（ｘ１、ｙ３）に配設されている。
この場合、第１発光素子２１の発光中心点のｙ軸方向の座標ｙ２と、光ファイバ３０の一方端３２の受光中心点のｙ軸方向の座標ｙ４とは、一致していなくてもよい。この理由は、第１発光素子２１と第２発光素子２２を１個ずつ発光させ、光ファイバ３０，４０を介して、受信装置２００の各受光素子で受光した光量値に基づき伝達関数を算出するためである。同様に、第２発光素子２２の発光中心点のｙ軸方向の座標ｙ１と、光ファイバ４０の一方端４２の受光中心点のｙ軸方向の座標ｙ３とは、一致していなくてもよい。
すなわち、第１発光素子２１の発光中心点及び第２発光素子２２の発光中心点は、光シート１０に対して、位置調整を行う必要がない。同様に、光ファイバ３０の一方端３２の受光中心点及び光ファイバ４０の一方端４２の受光中心点は、光シート１０に対して、位置調整を行う必要がない。このように、本実施形態の多重信号伝送システムによれば、送信装置１００の各受光素子と各光ファイバの一方端を位置調整せずに配設できる効果がある。
【００４７】
次に、本実施形態に係る伝達関数の算出方法について、図５を用いて説明する。
図５は、本実施形態に係る伝達関数を算出する処理の１例を示すフローチャートである。
【００４８】
（ステップＳ１）
まず、送信装置１００の送信制御部１０１は、伝達関数演算用の送信信号を生成し、生成した送信信号を第１発光素子１０３に出力する指示を送信信号生成部１０２に出力する。
次に、送信信号生成部１０２は、送信制御部１０１が出力する送信信号の生成指示に基づき、送信信号を生成し、生成した送信信号を第１発光素子１０３のみに出力する。第１発光素子１０３は、送信信号生成部１０２が出力する送信信号を光信号に変換して、変換した光信号を、光シート１０を介して送信する。ステップＳ１終了後、ステップＳ２に進む。
【００４９】
（ステップＳ２）
次に、送信信号生成部１０２は、第１発光素子１０３に出力した送信信号の電流値を、送信制御部１０１に出力する。
次に、送信制御部１０１は、送信信号生成部１０２が出力する第１発光素子１０３に出力した送信信号の電流値を取得する。また、送信制御部１０１は、取得した送信信号の電流値を示す情報を、受信装置２００に出力する。ステップＳ２終了後、ステップＳ３に進む。
【００５０】
（ステップＳ３）
次に、第１受光素子２０１は、光シート１０と光ファイバ３０を介して受信した光信号を電気信号に変換し、変換した受光信号（光ファイバ３０の出射光量）の電流値を計測する。第１受光素子２０１は、計測した電流値を伝達関数算出部２０３と演算部２０４とに出力する。
次に、第２受光素子２０２は、光シート１０と光ファイバ４０を介して受信した光信号を電気信号に変換し、変換した受光信号（光ファイバ４０の出射光量）の電流値を計測する。第２受光素子２０２は、計測した電流値を伝達関数算出部２０３と演算部２０４とに出力する。ステップＳ３終了後、ステップＳ４に進む。
【００５１】
（ステップＳ４）
次に、伝達関数算出部２０３は、第１受光素子２０１が出力する電流値、第２受光素子２０２が出力する電流値、送信装置１００が出力する第１発光素子１０３と第２発光素子１０４の各電流値を用いて、上述した式（４）と（５）により伝達関数のパラメータａ１１，ａ２１を算出する。ステップＳ４終了後、ステップＳ５に進む。
【００５２】
（ステップＳ５）
次に、送信制御部１０１は、送信装置１００の全ての発光素子から伝達関数演算用の送信信号を送信したか否か判別する。全ての発光素子から伝達関数演算用の送信信号を送信したと判別される場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、伝達関数の算出処理を終了する。全ての発光素子から伝達関数演算用の送信信号を送信していないと判別される場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、全ての発光素子から伝達関数演算用の送信信号を送信するまで、ステップＳ１〜Ｓ５を繰り返す。
【００５３】
この場合、第２発光素子１０４は、まだ、点灯させていず、第２発光素子１０４から伝達関数演算用の送信信号を送信していないため、送信制御部１０１は、伝達関数演算用の送信信号を生成し、生成した送信信号を第２発光素子１０４に出力する指示を送信信号生成部１０２に出力する。
次に、送信信号生成部１０２は、送信制御部１０１が出力する送信信号の生成指示に基づき、送信信号を生成し、生成した送信信号を第２発光素子１０４のみに出力する。第２発光素子１０４は、送信信号生成部１０２が出力する送信信号を光信号に変換して、変換した光信号を、光シート１０を介して送信する。ステップＳ１終了後、ステップＳ２に進む。
以下同様にステップＳ２〜Ｓ４を行う。
次に、ステップＳ４において、伝達関数算出部２０３は、第１受光素子２０１が出力する電流値、第２受光素子２０２が出力する電流値、送信装置１００が出力する第１発光素子１０３と第２発光素子１０４の各電流値を用いて、上述した式（４）と（５）により伝達関数のパラメータａ１２，ａ２２を算出する。
次に、伝達関数算出部２０３は、算出した伝達関数のパラメータａ１１，ａ１２，ａ２１及びａ２２を演算部２０４に出力する。また、伝達関数算出部２０３は、算出した伝達関数のパラメータａ１１，ａ１２，ａ２１及びａ２２を内部に記憶させるようにしてもよい。
【００５４】
次に、送信データ送信の場合、演算部２０４は、伝達関数算出部２０３が出力するパラメータ、第１受光素子２０１と第２受光素子２０２が出力する電流値（または電圧値）を用いて、上述した式（６）と（７）により、第１発光素子１０３と第２発光素子１０４に入力された入力電流（または電圧）を演算する。
【００５５】
以上のように、本実施形態では、予め送信装置１００の第１発光素子１０３及び第２発光素子１０４を１つずつ発光させ光シート１０を介して光信号を伝送し、発光素子への入力電流を受信装置２００へ送信する。そして、受信装置２００は、第１受光素子２０１及び第２受光素子２０２で受光された受光信号を電気信号に変換した受光信号の電流値を計測し、計測された受光信号の電流値と、送信装置から入力された発光素子への入力電流値とを用いて、伝達関数のパラメータを算出する。
送信データが送信された場合、受信装置２００は、第１受光素子２０１及び第２受光素子２０２で受光された受光信号を電気信号に変換した受光信号の電流値を計測する。そして、受信装置２００は、計測された受光信号の電流値と、予め算出された伝達関数とを用いて、送信装置１００の第１発光素子１０３及び第２発光素子１０４に入力された入力電流値を推定する。この結果、受信装置２００は、第１受光素子２０１及び第２受光素子２０２で受光された電流値と、伝達関数を用いて、送信信号の電流値を精度良く復元することができる。
【００５６】
すなわち、本実施形態では、複数の発光素子から光信号を光シート１０に伝送する。そして、発光素子を１つずつ発光させ、干渉信号のレベルをゼロとみなすＺＦ法を適用して、伝達関数を算出する。そして、送信データが送信された場合、この算出した伝達関数を用いて送信信号のレベル値を推定しているので、信号推定法としてＺＦ法を用いて高品質の信号推定を実現することができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、送信信号生成部１０２が、第１発光素子１０３に出力した送信信号の電流値を、送信制御部１０１に出力する例を説明したが、第１発光素子１０３に出力した送信信号の電圧値を用いるようにしても良い。この場合、第１受光素子２０１は、光ファイバ３０を介して受信した光信号を電気信号に変換し、変換した受信信号に基づき、受信した受信信号の電圧値を計測するようにしてもよい。
また、第１発光素子１０３に出力した送信信号の電流値または電圧値を計測する計測部を送信装置１００に備えるようにし、計測部が送信信号の電流値または電圧値を計測するようにしてもよい。
【００５８】
また、伝達関数の算出は、例えば、最初に一回行うだけで、その後、算出した伝達関数を使い続けて送信信号のレベル値を推定するようにしてもよい。あるいは、伝達関数の算出は、例えば、所定の時刻やタイミングの間隔で行うようにしてもよい。
また、本実施形態では、送信装置１００から送信信号の電流値を示す情報を、受信装置２００に出力し、受信装置２００が伝達関数を算出する例を説明したが、伝達関数の算出は、多重信号伝送システム１の製造者や設計者、及び設置者が手動で行ってもよい。この場合、算出した伝達関数を受信装置２００の図示しない端子（例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）端子）から入力して、伝達関数算出部２０３に記憶させるようにしてもよい。この場合、伝達関数を算出するために送信装置１００の第１発光素子１０３、第２発光素子１０４から送信したときの各発光素子に流れる電流値、または電圧値を計測器により実測し、多重信号伝送システム１の製造者や設計者、及び設置者が手動で算出するようにしてもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、第１発光素子１０３と第２発光素子１０４は、同じ波長の光信号を出射する例を説明したが、異なる波長でもよい。
また、例えば、伝達関数算出部２０３は、予め第１発光素子１０３と第２発光素子１０４が出射する波長λ１の場合の伝達関数ｆ１を算出して、算出した伝達関数ｆ１と波長λ１と関連づけて伝達関数算出部２０３の記憶部に記憶させておく。そして、伝達関数算出部２０３は、予め第１発光素子１０３と第２発光素子１０４が出射する波長λ２の場合の伝達関数ｆ２を算出して、算出した伝達関数ｆ２と波長λ２と関連づけて伝達関数算出部２０３の記憶部に記憶させておく。伝達関数算出部２０３は、第１受光素子２０１、第２受光素子２０２で受光された波長を公知の手法で検出する。そして、伝達関数算出部２０３は、異なる波長毎に伝達関数を記憶させておき、検出した光信号の波長と記憶されている波長とを照らし合わせて、一致する伝達関数を演算部２０４に出力するようにしてもよい。
【００６０】
［実測結果］
次に、本実施形態の多重信号伝送システム１を用いて実測した結果について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態に係る多重信号伝送システムを用いて受光素子が受光した光量の実測値と計算値の一例を説明する図である。
図６に示すように、条件１〜条件３で、実測を行った。条件１は、第１発光素子１０３の電流値が２０［ｍＡ］、第２発光素子１０４の電流値が１０［ｍＡ］である。条件２は、第１発光素子１０３の電流値が３０［ｍＡ］、第２発光素子１０４の電流値が２０［ｍＡ］である。条件３は、第１発光素子１０３の電流値が１０［ｍＡ］、第２発光素子１０４の電流値が２０［ｍＡ］である。
用いた光シート１０の大きさは、１１０［ｍｍ］×１１０［ｍｍ］である。また、光ファイバ３０と４０の長さは、１［ｍ］である。第１発光素子１０３と第２発光素子１０４には、波長４５０［ｎｍ］と５５０［ｎｍ］付近に光量のピークがある白色ＬＥＤを用いた。
【００６１】
まず、多重信号伝送システム１は、ステップＳ１〜Ｓ５により、伝達関数のパラメータを算出する。
第１発光素子１０３に２０［ｍＡ］入力、第２発光素子１０４を消灯した場合、第１受光素子２０１による計測値は１９．４［μＷ］、第２受光素子２０２による計測値は２．３１［μＷ］が得られた。この結果、伝達関数算出部２０３は、式（４）と（５）により、伝達関数のパラメータａ１１＝１９．４［μＷ］／２０［ｍＡ］＝０．９７［μＷ／ｍＡ］，ａ２１＝２．３１［μＷ］／２０［ｍＡ］＝０．１１６［μＷ／ｍＡ］を演算により求める。
次に、第１発光素子１０３を消灯、第２発光素子１０４に１０［ｍＡ］入力した場合、第１受光素子２０１による計測値は６．２６［μＷ］、第２受光素子２０２による計測値は８．４９［μＷ］が得られた。この結果、伝達関数算出部２０３は、式（４）と（５）により、伝達関数のパラメータａ１２＝６．２６［μＷ］／１０［ｍＡ］＝０．６２６［μＷ／ｍＡ］，ａ２２＝８．４９［μＷ］／１０［ｍＡ］＝０．８４９［μＷ／ｍＡ］を演算により求める。
以上により、伝達関数算出部２０３は、伝達関数のパラメータの算出を完了する。
【００６２】
評価者は、この算出された伝達関数を用いて、第１受光素子２０１と第２受光素子２０２の受光する光量（以下、受光光量という）ｙ１とｙ２を式（４）と（５）により算出して、実測値と比較して評価した。
第１発光素子１０３に入力電流２０［ｍＡ］が入力され、第２発光素子１０４に入力電流１０［ｍＡ］が入力された場合の計算値と実測値は図６の条件１のようになる。
すなわち、計算値は、第１受光素子２０１の受光光量ｙ１ｋは２５．６６［μＷ］、第２受光素子２０２の受光光量ｙ２ｋは１０．８［μＷ］である。
一方、実測値は、第１受光素子２０１の受光光量ｙ１ｊは２５．４［μＷ］、第２受光素子２０２の受光光量ｙ２ｊは１０．６［μＷ］である。なお、添え字ｋは計算値、ｊは実測値を表している。
【００６３】
また、第１発光素子１０３に入力電流３０［ｍＡ］が入力され、第２発光素子１０４に入力電流２０［ｍＡ］が入力された場合の計算値と実測値は図６の条件２のようになる。
すなわち、第１受光素子２０１の受光量ｙ１ｋは４１．６２［μＷ］、第２受光素子２０２の受光光量ｙ２ｋは２０．４６［μＷ］である。
一方、実測値は、第１受光素子２０１の受光光量ｙ１ｊの実測値は３９．０［μＷ］、第２受光素子２０２が受光する光量ｙ２ｊの実測値は１９．３６［μＷ］である。
【００６４】
また、第１発光素子１０３に入力電流１０［ｍＡ］が入力され、第２発光素子１０４に入力電流２０［ｍＡ］が入力された場合の計算値と実測値は図６の条件３のようになる。
すなわち、第１受光素子２０１の受光光量ｙ１ｋは２２．２２［μＷ］、第２受光素子２０２の受光光量ｙ２ｋは１８．１４［μＷ］である。
一方、実測値は、第１受光素子２０１の受光光量ｙ１ｊは２１．７［μＷ］、第２受光素子２０２の受光光量ｙ２ｊは１７．１６［μＷ］である。
【００６５】
以上のように、得られた伝達関数から計算した受信信号と実測した受信信号の値を比較すると、計算値と実測値との誤差が小さい。評価では、上述した式（４）と（５）を用いて、第１受光素子２０１の受光光量と、第２受光素子２０２の受光光量を評価したが、式（６）と（７）を用いて、第１発光素子１０３の出射光量と、第２発光素子１０４の出射光量とを算出した場合も、計算値と実測値との誤差を求められる。この場合においても、実測値と計算値との誤差は小さい。
このため、本実施形態の多重信号伝送システム１によれば、精度良く復元出来る伝達関数が求められたことが分かる。
【００６６】
なお、本実施形態では、発光素子が２個、受光素子が２個の例を説明したが、発光素子も受光素子も２個に限られない。例えば、発光素子が３個、受光素子が３個の場合、送信装置は、発光素子を１個ずつ発光させて光シートを介して光信号を送信する。そして、受信装置は、各受光素子が受光した光量値に基づき、伝達関数のパラメータを算出していく。そして、光信号の伝送時は、この伝達関数を用いて、送信装置の各発光素子による送信信号を推定することができる。
【００６７】
なお、本実施形態では、第１発光素子１０３、第２発光素子１０４は、ＤＣ点灯した光信号を送信する例を説明したが、アナログ信号を送信し、送信された信号のレベルを受信装置が伝達関数を用いて復元することも、もちろん可能である。
また、本実施例では光信号を、光ファイバ３０，４０を介して受光する例を説明したが、光ファイバを介在させずに受光素子２０１、２０２に直接入光させるようにしてもよい。
【００６８】
なお、実施形態の図３の受信装置２００の伝達関数算出部２０３及び演算部２０４の機能を実現するため、ＣＰＵに接続されたＲＯＭ、ＨＤＤも等に保存されているプログラムにより実行することも可能である。あるいは、ＰＬＤ（プログラマブルロジックデバイス）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）や回路でハードウェアにより実現することも可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・多重信号伝送システム
１０・・・光シート（シート状の光伝達媒体）、３０・・・光ファイバ
１００・・・送信装置、１０１・・・送信制御部、１０２・・・送信信号生成部
２１、１０３・・・第１発光素子（発光素子）、
２２、１０４・・・第２発光素子（発光素子）、
４０・・・光ファイバ、２００・・・受信装置、
２０１・・・第１受光素子（受光素子）、２０２・・・第２受光素子（受光素子）、
２０３・・・伝達関数算出部、２０４・・・演算部（受信信号推定部）
【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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