(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を送信する発光素子及び光信号を受信すべく前記発光素子に近接配置された受光素子を有する装置を２装置使用して、一方の装置の発光素子から送信される光信号を他方の装置の受光素子で受信することによりＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に基づく通信を行うとともに、当該通信状態が前記一方の装置の受光素子で受信される無情報信号により維持される光無線伝送システムにおける光無線伝送方法であって、
前記一方の装置の受光素子に前記他方の装置の発光素子が前記無情報信号を間欠的に送信することを特徴とする光無線伝送方法。
【請求項２】
光信号を送信する発光素子及び光信号を受信すべく前記発光素子に近接配置された受光素子を有する装置を２装置使用して、一方の装置の発光素子から送信される光信号を他方の装置の受光素子で受信することによりＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に基づく通信を行う光無線伝送システムであって、
前記一方の装置は、無情報信号を間欠的に送信させる間欠送信手段を具備し、
前記他方の装置は、前記間欠的に送信された無情報信号により通信状態を維持する通信状態維持手段を具備する
ことを特徴とする光無線伝送システム。
【請求項３】
光信号を送信する発光素子及び光信号を受信すべく前記発光素子に近接配置された受光素子を有する装置を２装置使用して、一方の装置の発光素子から送信される光信号を他方の装置の受光素子で受信することによりＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に基づく通信を行うとともに、当該通信状態が前記一方の装置の受光素子で受信される無情報信号により維持される光無線伝送システムにおける前記他方の装置に適用される光無線送信装置であって、
前記無情報信号を間欠的に送信させる間欠送信手段を具備することを特徴とする光無線送信装置。
【請求項４】
前記間欠送信手段は、前記間欠的に送信される無情報信号をランダムに送信させることを特徴とする請求項３記載の光無線送信装置。
【請求項５】
前記間欠送信手段は、前記間欠的に送信される無情報信号のオンオフ比が調整可能なように構成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の光無線送信装置。
【請求項６】
前記間欠送信手段は、前記間欠的に送信される無情報信号の送信を通信状況に応じて停止させることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の光無線送信装置。
【請求項７】
前記間欠送信手段は、前記通信に係り、繰り返して入力される制御信号のうちの後続部分を前記間欠的に送信される無情報信号に変換することを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の光無線送信装置。
【請求項８】
光信号を送信する発光素子及び光信号を受信すべく前記発光素子に近接配置された受光素子を有する装置を２装置使用して、一方の装置の発光素子から送信される光信号を他方の装置の受光素子で受信することによりＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に基づく通信を行うとともに、前記一方の装置の発光素子が無情報信号を間欠的に送信する光無線伝送システムにおける前記他方の装置に適用される光無線受信装置であって、
前記間欠的な無情報信号により通信状態を維持する通信状態維持手段を具備することを特徴とする光無線受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光無線伝送方法およびそのシステムと光無線送信装置と光無線受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格は、パソコンや民生機器と周辺装置とを接続するためのシリアルバス規格であり、その伝送媒体として撚り線や光ファイバ等の有線媒体が規定されている。
【０００３】
図１０は、ＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に規定されたシリアルバス信号の伝送形態を示す図である。
【０００４】
このシリアルバス信号では、映像や音声などのデータがパケットによって伝送される一方で、パケット間には、パケットのクロックに同期したバス管理信号が挿入される。また、ＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格には、一方がパケットを送信してる間には、他方がバス管理信号を送信するように規定されている。
【０００５】
ところで、ＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格を拡張すべく検討がなされるなかで、その接続の容易性から、無線（ワイヤレス）接続による光無線伝送方法が提案され、無線ＬＡＮの高速化への応用が期待されている。
【０００６】
図１１は、ＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に基づく伝送形態で１対１の伝送を行う１対１ナロビーム双方向通信装置の構成図である。
【０００７】
この図の装置１００及び２００の夫々設けられた、受光部１０１、２０１及び発光部１０２、２０２は、光の指向性を比較的狭く設定される。このため、これら装置を対向させて光の送受信を行う際には、無線伝送路同士の光学的なアイソレーション（分離）が確保され、全二重通信を行なうことができる。すなわち、従来の光無線伝送方法を適用した図１１の装置間においては、ワイヤレス伝送でありながら、実質的には２本の光ファイバーによる双方向通信と同等な無線伝送が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光無線伝送方法にあって、指向性の広い信号を用いた光の無線伝送を行おうとする場合は、送信光と受信光との間のアイソレーションが十分確保できないことから、以下の問題が発生する。
【０００９】
即ち、全二重通信であるからには、通信相手からのパケットを受信している区間においても、自己がバス管理信号を送出しなければならないため、受信光におけるパケットに自己の送信光におけるバス管理信号が干渉し、受信エラーが発生しやすくなるのである。特に通信相手が遠方に位置する場合は、受信光のレベルが低くなるため、その傾向が顕著となり、相手装置との通信（リンク）の成立が困難となる。
【００１０】
このようにアイソレーションが確保できない環境においての伝送方式として、例えば、ＩｒＤＡ(Infrared Data Association)が規定されているが、これは、半二重通信についてのものであり、通信速度の低下は否めない。
【００１１】
そこで、この発明は上記従来の課題に鑑みなされたもので、その目的としては、送信光と受信光とのアイソレーションが十分確保できなくとも、光信号の無線伝送が可能な光無線伝送方法およびそのシステムと光無線送信装置と光無線受信装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る光無線伝送方法は、光信号を送信する発光素子及び光信号を受信すべく前記発光素子に近接配置された受光素子を有する装置を２装置使用して、一方の装置の発光素子から送信される光信号を他方の装置の受光素子で受信することによりＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に基づく通信を行うとともに、当該通信状態が前記一方の装置の受光素子で受信される無情報信号により維持される光無線伝送システムにおける光無線伝送方法であって、前記一方の装置の受光素子に前記他方の装置の発光素子が前記無情報信号を間欠的に送信することを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、情報が含まれない区間の信号、即ち無情報信号によって通信状態が維持されるとき、当該無情報信号を間欠的に送信することで、通信状態を維持しつつ、光信号同士の干渉が防止されるため、光信号のアイソレーションが十分確保できない環境下にあっても、光信号の無線伝送を行うことができる。
【００１５】
本発明の請求項２に係る光無線伝送システムは、光信号を送信する発光素子及び光信号を受信すべく前記発光素子に近接配置された受光素子を有する装置を２装置使用して、一方の装置の発光素子から送信される光信号を他方の装置の受光素子で受信することによりＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に基づく通信を行う光無線伝送システムであって、前記一方の装置は、無情報信号を間欠的に送信させる間欠送信手段を具備し、前記他方の装置は、前記間欠的に送信された無情報信号により通信状態を維持する通信状態維持手段を具備することを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項３に係る光無線送信装置は、光信号を送信する発光素子及び光信号を受信すべく前記発光素子に近接配置された受光素子を有する装置を２装置使用して、一方の装置の発光素子から送信される光信号を他方の装置の受光素子で受信することによりＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に基づく通信を行うとともに、当該通信状態が前記一方の装置の受光素子で受信される無情報信号により維持される光無線伝送システムにおける前記他方の装置に適用される光無線送信装置であって、前記無情報信号を間欠的に送信させる間欠送信手段を具備することを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項４に係る光無線送信装置は、請求項３記載の光無線送信装置において、前記間欠送信手段は、前記間欠的に送信される無情報信号をランダムに送信させることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項５に係る光無線送信装置は、請求項３又は請求項４記載の光無線送信装置において、前記間欠送信手段は、前記間欠的に送信される無情報信号のオンオフ比が調整可能なように構成されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項６に係る光無線送信装置は、請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の光無線送信装置において、前記間欠送信手段は、前記間欠的に送信される無情報信号の送信を通信状況に応じて停止させることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項７に係る光無線送信装置は、請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の光無線送信装置において、前記間欠送信手段は、前記通信に係り、繰り返して入力される制御信号のうちの後続部分を前記間欠的に送信される無情報信号に変換することを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項８に係る光無線受信装置は、光信号を送信する発光素子及び光信号を受信すべく前記発光素子に近接配置された受光素子を有する装置を２装置使用して、一方の装置の発光素子から送信される光信号を他方の装置の受光素子で受信することによりＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に基づく通信を行うとともに、前記一方の装置の発光素子が無情報信号を間欠的に送信する光無線伝送システムにおける前記他方の装置に適用される光無線受信装置であって、前記間欠的な無情報信号により通信状態を維持する通信状態維持手段を具備することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光無線伝送方法およびそのシステムと光無線送信装置と光無線受信装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る本発明を適用した光モジュールのブロック構成図である。
【００２６】
この光モジュールにおいては、プリアンブル付加回路１、間欠信号生成回路２及びドライブ回路３により光信号の送信手段が構成される。
【００２７】
プリアンブル付加回路１は、ＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に基づくシリアルバス信号（電気信号）を入力信号とし、この信号に含まれるパケットの先頭部に所定の幅の衝突回避信号（以下の説明では、プリアンブルという）を付加する。尚、このプリアンブル付加回路１の入力側に、ＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格で規定された光ファイバコネクタを取り付けて光信号を受信し、これを光電変換して得られた電気信号を入力信号としてもよい。また、パケットの後に無意味な情報（以下の説明では、ポストアンブルという）を付加してもよい。
【００２８】
間欠信号生成回路２は、入力信号のなかの情報が含まれない区間の信号（以下、無情報信号という）を間欠的な信号に変換し、間欠信号（電気信号）を生成する回路であり、この間欠信号に含ませるためのクロックを発生させる回路が内蔵されている。また、間欠信号生成回路２は、各間欠信号の送出タイミングの制御が可能となっている。
【００２９】
ドライブ回路３は、間欠信号生成回路２からの信号のオンオフのタイミングに従って、当該ドライブ回路３に設けられた発光素子３ａを発光させ赤外線（送信光）を送出する。
【００３０】
一方で、受光回路４、ＡＧＣ増幅器５、クロックリカバリ回路６及び信号処理回路７により、光信号の受信手段が構成されている。
【００３１】
受光回路４は、当該受光回路４に設けられた受光素子４ａによって受光した光信号を光電変換して電気信号を出力する。ＡＧＣ増幅器５は、その電気信号を適宜増幅してクロックリカバリ回路６に出力する。
【００３２】
クロックリカバリ回路６は、入力された電気信号からクロック成分を分離抽出して（この処理をクロックリカバリという）、これを再生クロックとして出力する。また、クロックリカバリ回路６は、入力された電気信号を二値化し、データ信号として信号処理回路７に出力する。
【００３３】
信号処理回路７は、入力されたデータ信号に含まれる間欠信号を連続信号に変換し、さらにプリアンブルの除去を行い、ＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に規定されたシリアルバス信号（出力信号）として出力する。
【００３４】
図１（ｂ）は、この光モジュールの実装例を示す図である。
【００３５】
この図に示すように、ＩＥＥＥ１３９４規格に基づく伝送機能を備えたパソコン及びデジタルビデオカメラの夫々に、本実施の形態の光モジュールが設けられる。そして、これらが対向配置され、両光モジュール間で光信号の無線伝送が行われる。
【００３６】
次に、図２を参照して、本実施の形態の動作を説明する。
【００３７】
図２は、夫々図１に示した構成を有する光モジュールＡとＢとの間で送受信される間欠信号のタイミングチャートである。即ち、光モジュールＡとＢとで光無線伝送システムが構成される。
【００３８】
通信相手との距離が離れている等の理由から、双方向のデータ通信ができない期間（非リンク確立時という）及び無情報信号の期間において、間欠信号生成回路２は、図２と同じタイミングで、間欠信号（電気信号）を生成し、この信号をドライブ回路３へ出力する。
【００３９】
このとき、間欠信号生成回路２は、間欠信号を構成する各間欠信号に、例えば、繰り返し周期が６１．４４ＭＨｚのオンオフ信号を含ませ、各間欠信号をランダムなタイミングで発生させる。即ち、ＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格では、符号化技術によってデータ転送レートが、ｍ×１２２．８８Ｍｂｐｓ（ｍは整数）と規定されているため、例えば１２２．８８Ｍｂｐｓの転送レートで「１０１０…」パターンのオンオフ信号を送る際には、繰り返し周波数が転送レートの１／２である６１．４４ＭＨｚのクロック成分が必要となるからである。
【００４０】
間欠信号生成回路２は、この６１．４４ＭＨｚのオンオフパターンを１６サイクル繰り返して、パルス幅が約０．１３０μｓの間欠信号を生成し、その後２４０サイクルタイム±ｎ×０．２６０［μｓ］（但し、ｎは０から７までのランダムな整数）の時間間隔をおいて順次にランダムな間欠信号を生成する。尚、間欠信号生成回路２から出力される信号は、上記６１．４４ＭＨｚの信号とせずに、例えば、任意の周波数を含む信号や固定されたパターンのデータ信号としてもよい。
【００４１】
そして、ドライブ回路３が、間欠信号（電気信号）を光信号に変換して、図２の上段に示すように、光モジュールＢに対して間欠信号を送出する。
【００４２】
これに対して、図２の下段に示すように、光モジュールＢからもランダムな間欠信号（光信号）が送出される。
【００４３】
光モジュールＡの受光回路４は、光モジュールＢからの光信号（受信光）を光電変換し、ＡＧＣ増幅器５がこの信号を増幅し、そして増幅された電気信号がクロックリカバリ回路６に入力される。尚、間欠信号は、リンク非確立時、及びリンク確立時の無情報信号期間において継続的に送出されるため、ＡＧＣ増幅器５は、この信号を利用してゲインを安定化することができる。
【００４４】
クロックリカバリ回路６は、受信した信号に含まれるクロックを分離抽出して再生クロックを生成することで、光モジュールＡＢ間の通信状態を維持する。このため、入力信号にパケットが発生した場合、又は受信光にパケットが発生した場合の迅速な処理が可能になる。
【００４５】
尚、リンク非確立時には、受信光にパケット（データ）が含まれていないため、クロックリカバリ回路６から信号処理回路７に対してのデータ信号は出力されない。
【００４６】
以上のように、この実施の形態では、間欠信号を送信光に含ませ、受信光における間欠信号を利用して通信状態を維持することにより、通信状態を維持したままで、受信光への送信光の干渉を防止することができる。
【００４７】
次に、図３を参照して、第１の実施の形態におけるパケット送信時の処理を説明する。
【００４８】
光モジュールＢへの入力信号にパケットが発生すると、図３の下段に示すように、プリアンブル付加回路１が、所定の長さの衝突回避信号（プリアンブル）をパケットに付加して、これを間欠信号生成回路２へ出力する。そして、間欠信号生成回路２が間欠信号の出力を停止して、プリアンブルが付加されたパケットをドライブ回路３へ出力する。
【００４９】
ドライブ回路３は、この信号を送信光に変換して送出する。そして、光モジュールＢは、パケットの送出終了後の所定の時間経過後に再び間欠信号の送信を開始する。
【００５０】
一方、図３の上段に示すように、通信相手の光モジュール（光モジュールＡ）は、各間欠信号の幅よりも長い光信号（図３の場合は、プリアンブルがこの光信号にあたる。）を受信すると、これを間欠信号と区別して認識し、このプリアンブルに続くパケットの受信及び処理が終了するまで、自己の間欠信号の送出を停止する。
【００５１】
従って、第１の実施の形態に係る本発明によれば、間欠送信手段として間欠信号生成回路２を設け、受信手段に、受信光における間欠信号、即ち間欠的に送信された無情報信号を利用して通信状態を維持する通信状態維持手段としてクロックリカバリ回路６を設けたことにより、通信状態を維持しつつ、受信光に対する自己の送信光の干渉を防止することができ、従って、送信光と受信光とのアイソレーションが十分確保できなくとも、光信号の無線伝送を行うことが可能となる。
【００５２】
また、送出タイミングをランダムにすることで、送信光と受信光の夫々における間欠信号同士の衝突を可及的に回避することができる。
【００５３】
尚、間欠送信手段は、各間欠信号の送出タイミングが、受信光における各アイドル信号の受信タイミングに対して異なるように構成することも可能である。このような送信タイミングの制御を行うことで、アイドル信号同士の衝突を積極的に回避して、通信状態の安定度をさらに高めることができる。
【００５４】
また、間欠送信手段が、通信状況に応じて、間欠信号の送出を停止させるため、不必要な間欠信号の送出を防止することができる。
【００５５】
特に、送信光におけるパケットに衝突回避信号を付加するプリアンブル付加回路１を設けておき、受信光における衝突回避信号が受信されたときには、自己の間欠信号の送出を停止させるようにしたため、送信光の干渉を防止して、受信光におけるパケットを確実に受信することができる。
【００５６】
尚、図３に示すように、パケットに付加されるプリアンブルの幅を各間欠信号の幅よりも長くすることにより、矢印ｙ１で示すように、間欠信号による信号破壊がプリアンブル内だけにとどまり、パケットの内容（データ）自体の破壊を防止することができる。
【００５７】
また、送信光及び受信光における間欠信号同士が万が一衝突した場合には、クロックリカバリ回路６の動作に悪影響を及ぼす可能性があるが、例えば、自己の送信時における受信光の処理を停止することにより、これを防止することができる。また、出力信号を、適宜、別の電気信号に切り替えてもよい。
【００５８】
次に、図４乃至図７を参照して第２の実施の形態を説明する。
【００５９】
図４は、第２の実施の形態における光モジュールのブロック構成を示す図であり、第１の実施の形態の構成に加えて、リクロック回路８とキャリアセンス回路９が設けられる。
【００６０】
図４のリクロック回路８は、プリアンブル付加回路１の入力側に接続される。リクロック回路８は、繰り返し周波数が約１ＭＨｚのクロック信号を生成して、プリアンブル付加回路１に出力する。また、リクロック回路８には、クロックリカバリ回路６からの、再生クロック（周波数１２２．８８ＭＨｚ）が入力され、これに同期したクロック信号を前述の約１ＭＨｚのクロック信号に代えて出力することも可能となっている。これ以降、説明の簡略化のため、周波数を１ＭＨｚとして説明するが、周波数は必要に応じて任意に設定することができる。
【００６１】
尚、再生クロックに同期したクロック信号をリクロック回路８において生成するには、ｆｉｆｏ（１１）を用いる方法、或いは再生クロックを分周して、これをＩＥＥＥ１３９４規格に従った物理層ＩＣに供給する方法等を利用すればよい。
【００６２】
また、リクロック回路８に対しては、プリアンブル付加回路１に上記クロック信号を出力するか否かの指示がキャリアセンス回路９から与えられる。
【００６３】
キャリアセンス回路９は、通信相手の光モジュールからの光信号を検出するための回路であり、ＡＧＣ増幅器５とクロックリカバリ回路６との間に接続される。キャリアセンス回路９は、ＡＧＣ増幅器５から出力された信号のレベルを検出し、検出レベルに応じて、前述したリクロック回路８へのクロック出力に関する指示を与える。また、ドライブ回路３に対しては、ゲイン切替指示を行うように構成されている。尚、間欠信号生成回路２から出力された信号は、キャリアセンス回路９を通過して、ドライブ回路３に供給される。
【００６４】
次に、第２の実施の形態における光モジュールの動作を説明する。
【００６５】
図５は、リンク非確立時における間欠信号のタイミングチャートである。
【００６６】
この実施の形態でのリンク非確立時においては、間欠信号生成回路２が、各間欠信号の平均的な周期に対する送出期間の比率（オンオフ比という）をリンク確立時よりも低下させる。
【００６７】
例えば、図５のように、０．１ｍＳのオン期間（各間欠信号の送出期間）に対し、平均的な周期を１００ｍＳとして、オンオフ比を１：１０００とする。尚、各間欠信号自体は、周波数１ＭＨｚで１００回のオンオフ動作を繰り返すバースト信号となっている。
【００６８】
そして、間欠信号生成回路２は、１００±ｎ×０．１［ｍｓ］（ｎは０から４９９の間のランダムな整数）の時間間隔をおいて順次間欠信号を送出させる。尚、このリンク非確立時における間欠信号をバースト信号という。
【００６９】
このように、リンク非確立時における間欠信号のオンオフ比をリンク確立時に比べて大きく設定することにより、光モジュールの省電力化を図ることができる。
【００７０】
次に、図６及び図７を参照して、第２の実施の形態におけるリンク確立の際の処理を説明する。
【００７１】
図６は、リンク非確立時からリンク確立に至るまでの処理に係るタイミングチャートである。
【００７２】
先ず、一方の光モジュールからのバースト信号が相手の光モジュールに受信される。図６においては、光モジュールＡから送出されたバースト信号が光モジュールＢによって受信される。そしてＡＧＣ増幅器５がバースト信号を増幅し、キャリアセンス回路９が、増幅された信号のレベル判定を行う。
【００７３】
ここで、信号レベルが所定のレベル以上であると判定されると、光モジュールＢによって光モジュールＡの存在が検出されたこととなる。このとき、光モジュールＢは自己をマスターと認識する。
【００７４】
光モジュールＡの存在が検出されると、光モジュールＢでは、キャリアセンス回路９がドライブ回路３に対し、送信光のレベルをリンク非確立時の２倍とするように、ゲイン切替の指示を与る。ドライブ回路３は、この指示に従い、送信光のレベルをリンク非確立時の２倍として、周波数１ＭＨｚのバースト信号を所定の時間送出する。
【００７５】
光モジュールＡでは、光モジュールＢからのバースト信号を受信すると、光信号の送出を停止すると同時に自己をスレーブとして認識する。このようにして、光モジュールＡとＢとの間のリンクが確立される。
【００７６】
リンクが確立されると、マスターの光モジュールＢでは、キャリアセンス回路９が、リクロック回路８への指示を行い、プリアンブル付加回路１へのクロック信号の出力を停止させる。間欠信号生成回路２は、自回路内で生成したクロックを含む間欠信号（電気信号）を一定の周期で出力する。従って、同じタイミングで光信号が送出される。尚、このときの間欠信号のオンオフ比は、リンク非確立時に比べて小さく設定され、その信号レベルは２倍に維持されている。
【００７７】
一方、スレーブの光モジュールＡは、マスタの光モジュールＢからの間欠信号を受信すると、同様に一定周期で、かつ、１８０度位相をずらした間欠信号を送出する。このために、間欠信号同士の衝突を回避することができる。
【００７８】
スレーブの光モジュールＡのリクロック回路８は、光モジュールＡのクロックリカバリ回路６で抽出した再生クロックを送信のためのクロックとして用いる。即ち、光モジュール間の同期が、共通のクロックにより確保される。このため、クロックリカバリの処理速度を高め、さらにジッタを低減させることができる。
【００７９】
図７は、パケット送信時の処理に係るタイミングチャートである。
【００８０】
この図に示すように、マスターの光モジュールＡにおける入力信号にパケットが入力されると、第１の実施の形態と同様に、光モジュールＡは間欠信号の送出を停止し、パケットにプリアンブルを付加して送出する。一方、光モジュールＢは、プリアンブルを受信すると、これに続くパケットの送出が終了するまで、自己の間欠信号の送出を停止する。こうして、自己の送信光による受信光への干渉を防止することができる。
【００８１】
尚、この実施の形態のキャリアセンス回路９は、自己のパケットの送出時においては、前述のレベルの検出結果を無視するようになっている。
【００８２】
また、第１の実施の形態と同様に、プリアンブルの幅を間欠信号の幅よりも長くすることによって、パケット自体の内容の破壊を防止することができる。
【００８３】
従って、この第２の実施の形態に係る本発明によれば、間欠送信手段（間欠信号生成回路２）を、各間欠信号の送出周期に対する送出時間幅の比率、即ちオンオフ比の調整が可能なように構成したため、光モジュールの電力消費を調整することができる。
【００８４】
また、送信光のレベルを通信状況に応じて調整する送信レベル調整手段（キャリアセンス回路９）を設けたことにより、通信状態に応じて、受信光に対する自己の送信光の干渉の程度を調整することができる。
【００８５】
また、受信光に含まれるクロックを利用して送信光を生成することにより、共通のクロックで同期された光モジュール間の無線伝送を行うことができる。
【００８６】
尚、以上の説明はマスターからスレーブへのパケット伝送についてのものであるが、逆方向のパケット伝送も全く同じ手順で行われる。
【００８７】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００８８】
ＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に基づく信号上では、映像、音声等のデータが含まれるパケット以外に、バスの調停信号（アビトレーション信号）を制御するバス管理信号が伝送されるため、このバス管理信号の送受信する上で全二重通信を確保する必要性が生じる。
【００８９】
また、ＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に限らず、ＩＥＥＥ１３９４−１９９５規格で規定されたバス状態をｎＢｍＢ符号変換（ｎ、ｍは夫々整数）して通信を行う場合においても、ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹ、ＣＨＩＬＤ＿ＮＯＴＩＦＹといったバス管理信号は互いに連続して送受信されなければならない。
【００９０】
しかしながら、このバス管理信号を送信光に変換して送信した場合にあっても、送信光におけるバス管理信号が受信光に干渉することが考えられるため、この第３の実施の形態では、このバス管理信号による干渉を防止するようにしている。
【００９１】
図８は、第３の実施の形態における光モジュールのブロック構成を示す図である。
【００９２】
バス管理信号判別回路１０は、光モジュールへの入力信号がバス管理信号か否かを判別し、その判別結果をリクロック回路８に与える回路である。間欠アイドル抽出回路１１は、ＡＧＣ増幅器５からキャリアセンス回路９を介して出力され信号を受信し、これが間欠信号であるか否かを監視する回路である。間欠アイドル抽出回路１１は、入力された信号とともに、間欠信号であるか否かの監視結果を、後述する前状態保持回路１２に与える。そして、前状態保持回路１２は、入力されるデータ信号の状態を保持するホールド回路であり、保持された信号を信号処理回路７へと出力する。尚、これらの回路以外の構成は、第２の実施の形態と同一となっている。
【００９３】
先ず、図９を参照して、第３の実施の形態における送信処理を説明する。
【００９４】
バス管理信号判別回路１０が、バス管理信号であるＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹ（斜線部分）の１コード分を検出すると、プリアンブル付加回路１は、その１コード分の１０Ｂコードを抽出し、これに所定のプリアンブルを付加する。間欠信号生成回路２は、１０Ｂコードの後に間欠信号を付加してドライブ回路３へ出力する。ドライブ回路３はこの信号を光信号に変換して送信光を送出する。これ以降、入力信号の状態に変化がなければ、継続して間欠信号が送出される。
【００９５】
尚、冒頭でも述べたとおり、プリアンブル以外にポストアンブルを付加してもよい。
【００９６】
入力信号の状態が変化し、バス管理信号判別回路１０が、別のバス管理信号ＣＨＩＬＤ＿ＮＯＴＩＦＹの１コード分を検出すると、この１コード分の１０Ｂコード（先頭のバス管理信号）についても、ＰＡＲＥＮＴ＿ＮＯＴＩＦＹと同様の信号処理がなされ、先頭の管理信号ＣＨＩＬＤ＿ＮＯＴＩＦＹに続き、間欠信号が送出される。
【００９７】
次に、第３の実施の形態における受信処理を説明する。
【００９８】
間欠アイドル抽出回路１０は、キャリアセンス回路９からの信号が間欠信号か否かを継続的に判定し、その結果を前状態保持回路１２に供給する。
【００９９】
前状態保持回路１２は、図９に示すように、間欠信号の直前のバス管理信号の状態を保持したまま、信号処理回路７へ出力する。信号処理回路７は、第１又は第２の実施の形態と同様に、入力された信号を処理して出力信号として出力する。
【０１００】
従って、第３の実施の形態によれば、間欠信号生成回路２及びバス管理信号判別回路１０が、送信光に含まれる制御信号（バス管理信号）の機能を保ちつつ当該制御信号の後続部分を間欠的な無情報信号とすることにより、送信光における所定の制御情報の送出期間においても、受信光への自己の送信光の干渉を防止することができる。
【０１０１】
尚、第３の実施の形態では、先頭の１０Ｂコードのみを抽出しているが、２コード以上を抽出して送信光に含ませることにより、無線伝送の確実性が向上する。また、入力信号の状態変化時だけでなく、同一のバス管理信号が繰り返し入力されているときであれば、任意のタイミングで（例えば一定周期で）、そのバス管理信号を送信光として送出するようにしてもよい。
【０１０２】
尚、上記第１乃至第３の実施の形態では、光モジュールに対して入力される電気信号及び出力信号がＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に基づくものとして説明したが、ＩＥＥＥ１３９４−１９９５規格或いは、ＩＥＥＥ１３９４．ａ規格に基づく信号をＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格に基づく信号に変換して送信手段に出力する変換処理部と、当該変換に対する逆変換を受信手段から出力された出力信号に対して行う逆変換処理部とを備けることによって、当該各規格に基づく電気信号を取り扱うことが可能となる。
【０１０３】
次に第４の実施の形態を説明する。
【０１０４】
[ワイヤレスモジュールの全体ブロック構成]
図１２は、ワイヤレスモジュールの全体ブロック構成図である。
【０１０５】
ワイヤレスモジュール（ＷＭ）は、半二重コントローラ（half-duplex controller）, セレクター：IEEE1394と別のプロトコル切り替え器（selector for switching signals between IEEE1394 and another protocol）、光アナログトランシーバ（optical analog transceiver）から構成されている。
【０１０６】
光アナログトランシーバは、転送速度125Mbps のLED ドライバー, レシーバアンプ、そして、コンパレータ機能を備える。セレクタで切替えらたシリアルデータ信号は、光無線通信信号として利用される。セレクタの切替え判断は間欠アイドル信号を監視する制御部によって行われる。
【０１０７】
[オプティカルパケット]
図１３は、オプティカルパケットの構成図である。
【０１０８】
オプティカルパケットは、IEEE1394b規格に完全に準拠するように、プリアンブル、フラッグ、ポストアンブルを加えた構成になっている。
【０１０９】
プリアンブルの長さは、シリアルデータからクロックを再生する受信側のクロックリカバリー性能に依存している。
【０１１０】
しかしながら、プリアンブルの長さは、直接、データ遅延に影響を与えるので、伝送遅延時間が、あらかじめ1394用に定められたある期間内に収まるように、ある一定の制限が設けられている。
【０１１１】
もし、プリアンブル長を長くする必要がある場合、1394で定義されているギャップカウント変数の値を増やす必要がある。
【０１１２】
プリアンブル(Preamble)、フラグ(FLAG)、ポストアンブルも10B単位で付加される。Preambleの符号パターンには、高速（fast-attack）クロック再生を促すために[1][0]変移が多い「10101_01010」パターンを用い、FLAGにはK28.5（コンマコード）やp1394.bで使用されないINVALIDパターンを用いる。受信器はプリアンブル直後のFLAG検出によって、必要なＤＡＴＡを抽出することができ、2つ目のFLAGによりＤＡＴＡのＥＮＤを知ることが出来る。
【０１１３】
図１４（ａ）は、リクエストcodeの送信例を示す図であり、図１４（ｂ）は、アイソクロナス及びアシンクロナスデータパケット例を示す図である。データ期間中は一つの光パケットとして埋め込まれる。
【０１１４】
図１５は、ｐ１３９４．ｂで規定のRunning Disparity対策として用いられるパケット例を示す図である。仮にRDの不整合によってエラーが生じた場合、最初のFLAG直後に受信したデータは失われる可能性が高い。そこで、最初のFLAG直後には前回送信したリクエストコードやコントロールコードをダミーデータとして付加することが望ましい。ＲＤエラーが生じても失われるのはダミーデータとすることができる。
【０１１５】
[Intermittent IDLE]
リセット後、オプティカルリンク
リセット後の光リンク確立や光遮蔽の確認、通信プロトコルのネゴシエーションのために間欠アイドル信号を挿入する。
【０１１６】
図１６は、間欠アイドル信号を挿入する半二重制御ロジック部のブロック図である。間欠アイドル信号が検出されない場合は、他のプロトコル、例えば、IrDAモードへ切り替わる。
【０１１７】
インターミッテントアイドル信号が観測されない場合には、バスリセットを促すよう制御することも可能である。
【０１１８】
[半二重プロトコル]
半二重プロトコルの採用は、光無線における周辺障害物からの反射光の影響を避ける狙いがある。単波長／広指向角の受発光を行う場合、光信号はクロック成分を受信側にて再現可能なシリアルデータが必要であるため、IEEE1394.ｂで規定の8B/10B符号を流用する。しかしながら、p1394.bはBOSSモードアービトレーションを行う全二重通信であるため、本論ではp1394.b PHYの機能の中で8B/10B符号化技術のみ参照する。これを以下、IR-MODEと呼ぶ。
【０１１９】
IEEE1394-1995やp1394.aでは、アービトレーション時に大部分は同じリクエスト及びコントロールコードの繰り返しの全二重通信であり、データ転送中は一方向のみの転送である。そこで、全二重通信で送られる冗長なコントロールコード、リクエストコードを削除することによって、通信の空きを作り交互に通信することによって半二重化を実現する。
【０１２０】
NegotiatorによりIntermittent IDLEが検出されるとIr-ModeにてＢ−ＰＨＹを動作させる。逆にIntermittent IDLEが検出されなければB-PHYを1394.b完全準拠のFull-Duplex動作させ、別のPMDによって1394.b通信を利用できる。Negotiatorは、初期化のルートコンテンションをサポートする機能もある。
【０１２１】
送信系には、コントロールコードやリクエストコードを検出し、Ir-Modeで動作しているベータポートの出力を監視する。バスの状態に変化が生じた場合には、プレアンブル、FLAG、ポストアンブルを付加し光パケットデータを生成する。光パケットデータがある場合には、アナログ部によって光送信データとなるが、送信すべきデータが無ければIntermittent IDLEを送信する。
【０１２２】
受信系には、通信相手からデータを受け取っているか否か判断するキャリアセンス回路を備える。クロックリカバリ部によって、シリアルデータから同期クロックを生成する。プレアンブルやポストアンブル、FLAGを除去されたデータは、再同期化を図るためＦＩＦＯに一旦蓄積される。FIFOに蓄積されたデータは、EmptyになるまでREADされ、最後に受信したリクエストコードやコントロールコードをホールド・リピートする。ただし、リクエストコードならばRunning  Disparityの値によって、10Bコードを切り替えた値を繰り返す。
【０１２３】
新たな10Bコードを受信するまで、最後に受信した有効なバス管理状態を示す10Bコードを保持する。そして、光伝送路で常に受信しているかのように振る舞う。半二重制御の確立のため繰り返しコードは送信しない。
【０１２４】
図１７は、1対1光無線モジュールを組み込んだワイヤレスモジュール間のシーケンス図である。
【０１２５】
バスの状態に変化が無ければ、Optical Module間でIntermittent IDLEを交わす。CH1は、PHY_A用のオプティカルワイヤレスモジュールである。PHY_A とPHY_Bは、オプティカルワイヤレスモード時に、p1394.b PHYとして機能する。
【０１２６】
CH２は、PHY_Ｂ用のオプティカルワイヤレスモジュールである。CH1とCH2間で、オプティカル接続が行われる。CH1 とCH2共に、伝送前には、キャリアセンスが実行される。
【０１２７】
PHY_A が、"NONE_EVEN" リクウェストコードを出力した場合、CH1 は、キャリアセンスが、ノンアクティブであるかどうかを確認する。
【０１２８】
もし、キャリアセンスが、アクティブであれば、CH1 は、オプティカルパケットの送信を、キャリアセンスが、アクティブになるまで見合わせる。
【０１２９】
また、ノーキャリアセンスの場合, CH1は、 NONE_EVEN コードを含むオプティカルパケットの送信を、始める。
【０１３０】
CH2側で、NONE_EVEN コードが正しく受信されると、そのコードは保持され、PHY_Bに繰り返し送信される。
【０１３１】
同様に、PHY_Bが、NONE_EVENコードを送信し、CH2が、ノーキャリアセンスであることを検知すると、NONE_EVENコードが、CH1を通して、CH2 からPHY_Aに送られる。
【０１３２】
もし、p1394.b PHY ブロックのTxデータライン上で, 何の変化もなかったならば、インターミッテントアイドル信号は、２つのモジュール間で、交換された（双方向に伝送された）ことになる。
【０１３３】
また、アイソクロナスあるいはアシンクロナスに関わらず、この用の手順で、信号の伝送が行われる。
【０１３４】
まず、PHY_Aから"Legacy_Request"が送信されると、CH1はキャリアセンスがOFFであることを確認した後、legacy_request を含んだoptical packet を作成しCH2を介しPHY_Bへ送信する。続いて、Grant信号がPHY_Bから出力されると、CH2からCH1へ送信された後PHY_Aへ伝わる。
【０１３５】
PHY_Aは、Grant受信後、DATA_PREFIXとともにDATA送信を開始する。CH1はDATA_PREFIX（コントロールコード）をPHY_Aから受信すると、CH1はPHY_Aへ出力しているGRANTの送信を中止し、IDLEを示すNONE_EVENをPHY_Aへ送信する。この理由は、CH2側でPHY_BへDATA_PREFIXを伝えると、PHY_BはNONE_EVENを出力するが、CH1がData期間中のため、CH2は長期間に渡りNONE_EVENをCH1へ伝えることができないためである。CH1だけでなくCH2も同様な機能をもつ。
【０１３６】
特にDATA期間中は、p1394.b  PHYのバス状態が変化しても、半二重を採用すると適切にバス状態を通知し合うことが困難である。そのため、CH1は、IDLEを示すNONE_EVENコードをCH2から受信しなくとも、予めPHY_Aへ出力する。
【０１３７】
このように、DATA期間中にPHY_Bのバス状態が変化しても、正しくDATAを送受信することが可能である。
【０１３８】
従って、第４の実施の形態によれば以下の効果が得られる。
【０１３９】
１）半二重方式によるIEEE1394光伝送と発光時間の削減が可能であるため、携帯端末に組み込める小型で省電力タイプの光モジュールを構成できる。
【０１４０】
２）間欠アイドル信号を用いたネゴシエーションによる複数プロトコルの自動切り替えが可能なため、ユーザーが意識すること無く、通信相手のプロトコルを選択できる。
【０１４１】
３）高速光無線用トランシーバICが開発可能であり、125Mbps用ＬＥＤドライバ、レシーバを搭載したトランシーバICを開発できる。
【０１４２】
また、本発明は、上記実施の形態のように、１対１の通信だけでなく、無線ＬＡＮなどの環境においても適用が可能である。
【０１４３】
また、周波数、パルス幅或いは位相などの値は、上記実施の形態における値に限るものではなく、必要に応じて任意に設定することができる。
【０１４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、通信状態が無情報信号によって維持されるとき、当該無情報信号を間欠的に送信することにより、通信状態を維持しつつ、受信光に対する自己の送信光の干渉を防止することができるため、送信光と受信光とのアイソレーションが十分確保できない環境下にあっても、光信号の無線伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、第１の実施の形態の本発明を適用した光モジュールのブロック構成図であり、図１（ｂ）は、光モジュールの実装例を示す図である。
【図２】図１に示した形態における間欠信号のタイミングチャートである。
【図３】図１に示した形態におけるパケット送信時の処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】第２の実施の形態の本発明を適用した光モジュールのブロック構成図である。
【図５】図４に示した形態におけるリンク非確立時の間欠信号のタイミングチャートである。
【図６】図４に示した形態におけるリンク確立までの処理に係るタイミングチャートである。
【図７】図４に示した形態におけるパケット送信時の処理に係るタイミングチャートである。
【図８】第３の実施の形態の本発明を適用した光モジュールのブロック構成図である。
【図９】図８に示した形態におけるバス管理信号の処理過程を説明するための図である。
【図１０】ＩＥＥＥ１３９４．ｂ規格で規定された信号の伝送形態を示す図である。
【図１１】従来の光無線伝送方法を適用した装置図である。
【図１２】ワイヤレスモジュールの全体ブロック構成図である。
【図１３】オプティカルパケットの構成図である。
【図１４】図１４（ａ）は、リクエストcodeの送信例を示す図であり、図１４（ｂ）は、アイソクロナス及びアシンクロナスデータパケット例を示す図である。
【図１５】ｐ１３９４．ｂで規定のRunning Disparity対策として用いられるパケット例を示す図である。
【図１６】間欠アイドル信号を挿入する半二重制御ロジック部のブロック図である。
【図１７】図１７は、1対1光無線モジュールを組み込んだワイヤレスモジュール間のシーケンス図である。
【符号の説明】
１  プリアンブル付加回路
２  間欠信号生成回路
３  ドライブ回路
４  受光回路
５  ＡＧＣ増幅器
６  クロックリカバリ回路
７  信号処理回路
８  リクロック回路
９  キャリアセンス回路
１０  バス管理信号判別回路
１１  間欠アイドル抽出回路
１２  前状態保持回路
【図１】
0004085557.tif 000002
【図２】
0004085557.tif 000003
【図３】
0004085557.tif 000004
【図４】
0004085557.tif 000005
【図５】
0004085557.tif 000006
【図６】
0004085557.tif 000007
【図７】
0004085557.tif 000008
【図８】
0004085557.tif 000009
【図９】
0004085557.tif 000010
【図１０】
0004085557.tif 000011
【図１１】
0004085557.tif 000012
【図１２】
0004085557.tif 000013
【図１３】
0004085557.tif 000014
【図１４】
0004085557.tif 000015
【図１５】
0004085557.tif 000016
【図１６】
0004085557.tif 000017
【図１７】
0004085557.tif 000018