(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
副搬送波を利用した変調方式を用いて送信を行なうディジタル光送信装置であって、
主データで副搬送波を変調することにより得られる主データ変調波形に副データを重畳するための主副データ変調手段と、
その結果得られた電気変調信号を光変調信号に変換して出力するための変換手段とを含み、
前記主副データ変調手段は、前記主データ変調波形に副データを重畳する際に、主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、１つまたは複数の発光区間を無発光区間に置換することにより副データを重畳する、ディジタル光送信装置。
【請求項２】
前記主副データ変調手段は、前記主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、発光区間を無発光区間に置換する際に、置換するべき１つまたは複数の発光区間のシンボル内における位置を副データの内容に従って決定する、請求項１記載のディジタル光送信装置。
【請求項３】
副搬送波を利用した変調方式を用いて送信を行なうディジタル光送信装置であって、
主データで副搬送波を変調することにより得られる主データ変調波形に副データを重畳するための主副データ変調手段と、
その結果得られた電気変調信号を光変調信号に変換して出力するための変換手段とを含み、
前記主副データ変調手段は、前記主データ変調波形に副データを重畳する際に、主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、１つまたは複数の無発光区間を発光区間に置換することにより副データを重畳する、ディジタル光送信装置。
【請求項４】
前記主副データ変調手段は、前記主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、無発光区間を発光区間に置換する際に、置換するべき１つまたは複数の無発光区間のシンボル内における位置を副データの内容に従って決定する、請求項３記載のディジタル光送信装置。
【請求項５】
副搬送波を利用した変調方式を用いて送信を行なうディジタル光送信装置であって、
主データで副搬送波を変調することにより得られる主データ変調波形に副データを重畳するための主副データ変調手段と、
その結果得られた電気変調信号を光変調信号に変換して出力するための変換手段とを含み、
前記主副データ変調手段は、前記主データ変調波形に副データを重畳する際に、主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、１つまたは複数の発光区間の位置をずらすことにより副データを重畳する、ディジタル光送信装置。
【請求項６】
前記主副データ変調手段は、前記主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、発光区間の位置をずらす際に、ずらすべき１つまたは複数の発光区間のシンボル内における位置を副データの内容に従って決定する、請求項５記載のディジタル光送信装置。
【請求項７】
副搬送波を利用した変調方式を用いて送信を行なうディジタル光送信装置であって、
主データで副搬送波を変調することにより得られる主データ変調波形に副データを重畳するための主副データ変調手段と、
その結果得られた電気変調信号を光変調信号に変換して出力するための変換手段とを含み、
前記主副データ変調手段は、前記主データ変調波形に副データを重畳する際に、主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、１つまたは複数の発光区間を無発光区間に置換することにより副データを重畳する、第１の重畳手段と、
主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、１つまたは複数の無発光区間を発光区間に置換することにより副データを重畳する、第２の重畳手段と、
主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、１つまたは複数の発光区間の位置をずらすことにより副データを重畳する、第３の重畳手段と、
前記第１の重畳手段、第２の重畳手段、および第３の重畳手段からの出力を切換えるための切換手段とを含む、ディジタル光送信装置。
【請求項８】
前記ディジタル光送信装置はさらに、副データの情報を主データ変調波形に重畳させるか否かを選択するための選択手段を含み、
前記主副データ変調手段は、前記選択手段が副データを重畳しない通信を選択した場合には前記主データ信号により副搬送波を変調した波形をそのまま出力し、前記選択手段が副データを重畳する通信を選択した場合には前記主データ信号により副搬送波を変調した波形に前記副データを重畳した後に出力する、請求項１〜７のいずれかに記載のディジタル光送信装置。
【請求項９】
副搬送波を利用した変調方式を受信するディジタル光受信装置であって、
光変調信号を受信して電気変調信号に変換して出力するための変換手段と、
前記電気変調信号を構成する副搬送波中に重畳されている副データを抽出するための副データ抽出手段とを含み、
前記副データ抽出手段は、前記副搬送波の中の発光区間が無発光区間に置換されている区間を検出することにより副データを抽出する、ディジタル光受信装置。
【請求項１０】
前記副データ抽出手段は、前記発光区間が無発光区間に置換されている区間の位置に基づいて副データを決定する、請求項９記載のディジタル光受信装置。
【請求項１１】
副搬送波を利用した変調方式を受信するディジタル光受信装置であって、
光変調信号を受信して電気変調信号に変換して出力するための変換手段と、
前記電気変調信号を構成する副搬送波中に重畳されている副データを抽出するための副データ抽出手段とを含み、
前記副データ抽出手段は、前記副搬送波の中の無発光区間が発光区間に置換されている区間を検出することによって副データを抽出する、ディジタル光受信装置。
【請求項１２】
前記副データ抽出手段は、前記無発光区間が発光区間に置換されている区間の位置に基づいて副データを決定する、請求項１１記載のディジタル光受信装置。
【請求項１３】
副搬送波を利用した変調方式を受信するディジタル光受信装置であって、
光変調信号を受信して電気変調信号に変換して出力するための変換手段と、
前記電気変調信号を構成する副搬送波中に重畳されている副データを抽出するための副データ抽出手段とを含み、
前記副データ抽出手段は、前記副搬送波の中の発光区間の位置がずれている区間を検出することによって副データを抽出する、ディジタル光受信装置。
【請求項１４】
前記副データ抽出手段は、前記発光区間の位置がずれている区間の位置に基づいて副データを決定する、請求項１３記載のディジタル光受信装置。
【請求項１５】
副搬送波を利用した変調方式を受信するディジタル光受信装置であって、
光変調信号を受信して電気変調信号に変換して出力するための変換手段と、
前記電気変調信号を構成する副搬送波中に重畳されている副データを抽出するための副データ抽出手段とを含み、
前記副データ抽出手段は、前記副搬送波の中の発光区間が無発光区間に置換されている区間を検出することによって副データを抽出するための第１の副データ抽出手段と、
前記副搬送波の中の無発光区間が発光区間に置換されている区間を検出することによって副データを抽出するための第２の副データ抽出手段と、
前記副搬送波の中の発光区間の位置がずれている区間を検出することによって副データを抽出するための第３の副データ抽出手段と、
前記第１の副データ抽出手段、第２の副データ抽出手段、および第３の副データ抽出手段を切換えるための切換手段とを含む、ディジタル光受信装置。
【請求項１６】
前記主副データ変調手段は、前記主データ信号により副搬送波を変調する際、受信側において復調された主データ信号の歪みが予め定められる許容範囲内となるように変調する、請求項１〜８のいずれかに記載のディジタル光送信装置。
【請求項１７】
前記主副データ変調手段は、前記主データ変調波形に副データを重畳する際に、主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、２つの発光区間を無発光区間に置換し、該２つの無発光区間の相対的な時間間隔により副データを重畳する、請求項１記載のディジタル光送信装置。
【請求項１８】
前記副データ抽出手段は、前記副搬送波の中の２つの無発光区間に置換されている区間を検出し、該２つの区間の相対的な時間間隔により副データを抽出する、請求項９記載のディジタル光受信装置。
【請求項１９】
副搬送波を利用した変調方式を用いて送信を行なうディジタル光送信装置であって、
主データに副搬送波を変調することにより得られる主データ変調波形の無発光シンボルに副データを重畳するための主副データ変調手段と、
その結果得られた電気変調信号を光変調信号に変換して出力するための変換手段とを含み、
前記主副データ変調手段は、前記主データ変調波形の無発光シンボルに副データを重畳する際に、主データ変調波形を構成する１つまたは複数の無発光シンボルにおいて、パルスを重畳することにより副データを重畳する、ディジタル光送信装置。
【請求項２０】
前記ディジタル光送信装置はさらに、副データの情報を主データ変調波形に重畳させるか否かを選択するための選択手段を含み、
前記主副データ変調手段は、前記選択手段が副データを重畳しない通信を選択した場合には前記主データ信号により副搬送波を変調した波形をそのまま出力し、前記選択手段が副データを重畳する通信を選択した場合には前記主データ信号により副搬送波を変調した波形に前記副データを重畳した後に出力する、請求項１９記載のディジタル光送信装置。
【請求項２１】
前記主副データ変調手段は、前記主データ変調波形を構成する１つまたは複数の無発光シンボルにおいて、パルスを重畳する際に、重畳するべきパルスの無発光シンボル内における位置を副データの内容に従って決定する、請求項１９記載のディジタル光送信装置。
【請求項２２】
前記主副データ変調手段によって重畳されるパルスのパルス幅は、前記副搬送波の半周期の整数倍である、請求項１９記載のディジタル光送信装置。
【請求項２３】
副搬送波を利用した変調方式を受信するディジタル光受信装置であって、
光変調信号を受信して電気変調信号に変換して出力するための変換手段と、
前記電気変調信号を構成する無発光シンボルに重畳されている副データを抽出するための副データ抽出手段とを含み、
前記副データ抽出手段は、前記無発光シンボル中のパルスが重畳されている区間を検出することにより副データを抽出する、ディジタル光受信装置。
【請求項２４】
前記副データ抽出手段は、前記無発光シンボルに重畳されているパルスの位置に基づいて副データを決定する、請求項２３記載のディジタル光受信装置。
【請求項２５】
前記主副データ変調手段によって用いられる副データを認証用データとする、請求項１，３，５または７記載のディジタル光送信装置。
【請求項２６】
前記副データ抽出手段によって抽出された副データを認証用データとして使用する、請求項９，１１，１３または１５記載のディジタル光受信装置。
【請求項２７】
前記主副データ変調手段によって用いられる副データを電子透かし用データとする、請求項１，３，５または７記載のディジタル光送信装置。
【請求項２８】
前記副データ抽出手段によって抽出された副データを電子透かし用データとして使用する、請求項９，１１，１３または１５記載のディジタル光受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、副搬送波を含む光信号を送受信するためのディジタル光通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディジタル光通信は広範囲に利用されている。その１つとして赤外線を利用したディジタル光通信は、テレビやビデオ機器などの家電製品のリモコン等として広く普及している。
【０００３】
ディジタル光通信の方式としては、現在までに種々の方法が考案されている。その代表的なものとして、振幅シフトキーイング（ASK ）変調方式、周波数シフトキーイング（FSK ）変調方式、位相シフトキーイング（PSK ）変調方式などが挙げられる。これらの変調方式をディジタル光通信に応用する場合、大きく分けてコヒーレント光通信と非コヒーレント光通信とに分類できる。コヒーレント通信とは、光の媒体そのものを搬送波として上記の変調を行なうものを言い、非コヒーレント通信とは、光の波長よりもかなり遅い周期で光をオン／オフさせることにより疑似的に作られた搬送波により変調を行なうものをいう。非コヒーレント通信の場合に擬似的に作られるこの搬送波は一般に副搬送波と呼ばれる。
【０００４】
図55は、各変調方式のパルス信号を示す図である。（ａ）は、ASK 変調方式のパルス信号を示しており、図中▲１▼に示すように点線で区切られた区間をシンボルと呼ぶことにすると、１つのシンボル内に複数のパルス（副搬送波）を含んでいる。シンボル▲１▼，▲３▼および▲４▼はそれぞれ同じ周波数の副搬送波を含んでおり、論理“1" を示している。また、シンボル▲２▼と▲５▼は、それぞれ副搬送波を含まず、論理“0" を示している。
【０００５】
（ｂ）は、FSK 変調方式のパルス信号を示している。シンボル▲１▼，▲３▼および▲４▼は副搬送波を含んでおり、論理“1" を示している。シンボル▲２▼と▲５▼も副搬送波を含んでいるが、シンボル▲１▼，▲３▼および▲４▼とは副搬送波の周波数が異なっている。このように副搬送波の周波数を変えることによってシンボル▲２▼と▲５▼が論理“0" であることを表わしている。
【０００６】
（ｃ）は、PSK 変調方式のパルス信号を示している。シンボル▲１▼，▲３▼および▲４▼は副搬送波を含んでおり、論理“1" を示している。シンボル▲２▼と▲５▼も副搬送波を含んでいるが、シンボル▲１▼，▲３▼および▲４▼とは副搬送波の周波数は同じであるが、位相が逆となっている。このように副搬送波の位相を逆にすることによって、シンボル▲２▼と▲５▼が論理“0" であることを表わしている。
【０００７】
副搬送波は、上述したように単純に光をオン／オフして生成されることが多いため、正弦波ではなく矩形波として代用される場合が多い。図56に示すように、ASK 変調方式においては、１つのシンボル内に一定周期で発光／無発光を繰返すことによって副搬送波を生成している。以後、副搬送波の１周期に当たる間隔をスロットと呼ぶことにする。
【０００８】
また、データ伝送方式の１つとして、上述した赤外線リモコンでは送信データはPPM （Pulse Position Modulation ）方式により変調を行ない、さらに上記PPM 変調波形により、ある搬送波を再度変調するという手法がよく用いられている。図57はこの場合のデータ伝送方式の波形の一例を示している。伝送方式の波形を大局的に見るとPPM 変調波形となっているが（図57（ａ））、各々のパルス信号には図57（ｂ）に示すように副搬送波から成り立っている。PPM 変調方式はパルス位置によりデータを伝送する方式であり、図57（ａ）の例ではパルス間隔がTpの場合は“1" を表わし、パルス間隔がTp/2の場合には“0" を表わしている。
【０００９】
図58は、従来のディジタル光送信装置およびディジタル光受信装置を示す図の一例として、上述した赤外線リモコンで多く用いられている伝送方式に対する従来のディジタル光送信装置およびディジタル光受信装置を示す図である。ディジタル光送信装置721 は、送信データを受けてPPM 変調を行なうためのPPM 変調部722 、PPM 変調信号にASK 変調を行なうためのASK 変調部723 、および電気変調信号を光変調信号に変換するためのE/O （電気／光）変換部724 を含む。PPM 変調部722 は送信データを受けて、上述した図57（ａ）に示すPPM 変調信号（ただし、副搬送波は重畳されていない）を生成して出力する。ASK 変調部723 は、入力信号であるPPM 変調信号により副搬送波を変調し、図57（ｂ）に示す信号を出力する。そして、E/O 変換部724 は、ASK 変調部723 からの電気変調信号を光のオン／オフに変換して出力する。
【００１０】
ディジタル光受信装置725 は、光変調信号を電気変調信号に変換するためのO/E （光／電気）変換部726 、O/E 変換部726 からの電気変調信号をASK 方式で復調するためのASK 復調部727 、およびASK 復調信号を受けて受信データに変換するためのPPM 復調部728 を含む。O/E 変換部726 は、光変調信号を受けて、光のオン／オフを電気変調信号に変換する。ASK 復調部727 は、電気変調信号に含まれる副搬送波を除去したASK 復調信号（PPM 変調信号）を出力する。PPM 復調部728 は、ASK 復調信号を受信データに変換して出力する。
【００１１】
図59は、O/E 変換部726 とASK 復調部727 との回路図および各部品の出力波形を示す図である。図59（ａ）を参照して、O/E 変換部726 は、受光素子731 を含む。受光素子731 は、受けた光を電気に変換する素子である。また、ASK 復調部727 はアンプ732 、リミッタ733 、バンドパスフィルタ（BPF ）734 、整流器735 、積分器736 、および比較器737 を含む。アンプ732 は、受光素子731 からの電流を電圧変換して増幅する。
【００１２】
リミッタ733 は、ある値以上の電圧を抑圧する。また、BPF734は副搬送波からノイズ成分を除去するものであり、中心周波数を副搬送波の周波数に一致させている。受光素子731 が図59（ｂ）に示す光信号を受けると、その出力はアンプ732 、リミッタ733 およびBPF734を介して図59（ｃ）に示す信号に変換される。
【００１３】
整流器735 は、電圧のプラス成分のみを抽出する。また、積分器736 は整流器735 からの出力を積分し、図59（ｄ）に示す信号を出力する。
【００１４】
比較器737 は、シュミットバッファで構成され、図59（ｅ）に示すように積分器736 の出力を矩形波形に変換して出力する。
【００１５】
以上、副搬送波を用いたディジタル光送受信装置について説明したが、副搬送波を用いた通信波形を用いることの利点について以下に述べる。
【００１６】
非変調信号（ベースバンド信号）のスペクトルは通常は低周波数領域に分布しているが、被変調信号により副搬送波を変調することにより、その信号スペクトルは、副搬送波の周波数を中心とする帯域に移行する。特に赤外線通信の場合を例にとると、外界のノイズも低周波数領域に多く存在している。そこで、被変調信号（ベースバンド信号）を副搬送波により変調し、その信号スペクトルをノイズの少ない高周波数領域に移動させることにより、S/N を向上させることが可能となる。以上が光通信において副搬送波を用いた通信波形が好んで使用される大きな理由の１つとなっている。
【００１７】
以下に、より具体的な例をとって説明を行なう。
一例として上述した赤外線リモコンで用いられている伝送方式を考えてみる。副搬送波を変調する前の被変調信号はこの場合図57（ａ）に示すPPM 変調信号であり、通常このPPM 変調信号のスペクトルは低周波数帯域（0 〜2KHz程度）に広がっている。これに対して、たとえば40KHz の副搬送波を変調した後の信号（図57（ｂ））のスペクトルは、副搬送波の周波数を中心として両側に被変調信号のスペクトルが現われるようになるので、結局38KHz から42KHz の間にスペクトルが現われるようになる。一方、通常の蛍光灯による外界の赤外線ノイズは50〜60Hzおよびその高調波に分布している。元の被変調信号（PPM 変調信号）そのもののスペクトルはこれと周波数帯域が重なるが、副搬送波変調後の信号のスペクトルは蛍光灯による赤外線ノイズのスペクトルと重ならないため、これらのノイズ源からの影響を受けにくくなっていることがわかる。
【００１８】
また、データ転送方式として、赤外線データ通信では500KHz ASK方式もよく用いられている。図60はこの場合のデータ伝送方式の波形の一例を示している。変調波形は変調前の波形に500kHz副搬送波を重畳させたものであり、500kHz副搬送波を含むシンボルはデータ“0" を示し、500kHz副搬送波を含まないシンボルはデータ“1" を示している。主データの転送速度を19200bpsとすると、主データビットの間隔は52.08 μｓであるので、１シンボル当り26個のスロットが存在することになる。
【００１９】
図61は、従来のディジタル光通信装置の構成を示すブロック図である。ディジタル光通信装置は、シリアルデータ信号を受けてASK 変調を行なうためのASK 変調部813 と電気変調信号を光変調信号に変換するためのE/O （電気／光）変換部812 とを含むASK 送信装置811 、光変調信号を電気変調信号に変換するためのO/E （光／電気）変換部815 とO/E 変換部815 からの電気変調信号をASK 方式で復調するためのASK 復調部816 とを含むASK 受信装置814 、インバータ817,818 、およびデータをシリアル／パラレル変換するためのUART（Universal Asynchrous Receiver and Trasmitter）819 を含む。
【００２０】
UART819 は、図60（ａ）に示すように、不図示の計算機等から受けたパラレルデータを8bitノン・パリティのシリアルデータに変換して出力する。シリアルデータは、スタートビット（STA ）、８ビットのデータ、およびストップビット（STO ）を含む。ASK 変調部813 は、入力されたシリアルデータにより副搬送波を変調し、図60（ｂ）に示す信号を出力する。そして、E/O 変換部812 は、ASK 変調部813 からの電気変調信号を光のオン／オフに変換して出力する。
【００２１】
また、O/E 変換部815 は、赤外線受信信号（光変調信号）を受けて、光のオン／オフを電気変調信号に変換する。ASK 復調部816 は、電気変調信号に含まれる副搬送波を除去したASK 復調信号を出力する。UART819 は、ASK 復調信号が反転された信号を受けてパラレルデータに変換する。そして、UART819 は、不図示の計算機等にこのパラレルデータを出力する。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したディジタル光送信方式を利用する装置において、データ通信容量を増やす場合には転送速度を速くする、通信方式を変更する等が考えられる。しかし、これらの変更を行なった装置は、従来の装置との通信が行なえなくなるという問題点がある。
【００２３】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、請求項１〜２８に記載の発明の目的は、従来の装置との互換性を保ちつつ、従来の装置よりもデータ通信容量が多いディジタル光送受信装置を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のディジタル光送信装置は、副搬送波を利用した変調方式を用いて送信を行なうディジタル光送信装置であって、主データで副搬送波を変調することにより得られる主データ変調波形に副データを重畳するための主副データ変調手段と、その結果得られた電気変調信号を光変調信号に変換して出力するための変換手段とを含み、主副データ変調手段は、主データ変調波形に副データを重畳する際に、主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、１つまたは複数の発光区間を無発光区間に置換することにより副データを重畳する。
【００２５】
副データのデータ内容を主データに添付して通信することが可能となり、その結果、データ通信容量を増加させることが可能となる。
【００２８】
請求項２に記載のディジタル光送信装置は、請求項１記載のディジタル光送信装置であって、主副データ変調手段は、主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、発光区間を無発光区間に置換する際に、置換するべき１つまたは複数の発光区間のシンボル内における位置を副データの内容に従って決定する。
【００２９】
請求項３に記載のディジタル光送信装置は、副搬送波を利用した変調方式を用いて送信を行なうディジタル光送信装置であって、主データで副搬送波を変調することにより得られる主データ変調波形に副データを重畳するための主副データ変調手段と、その結果得られた電気変調信号を光変調信号に変換して出力するための変換手段とを含み、主副データ変調手段は、主データ変調波形に副データを重畳する際に、主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、１つまたは複数の無発光区間を発光区間に置換することにより副データを重畳する。
【００３０】
請求項４に記載のディジタル光送信装置は、請求項３記載のディジタル光送信装置であって、主副データ変調手段は、主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、無発光区間を発光区間に置換する際に、置換するべき１つまたは複数の無発光区間のシンボル内における位置を副データの内容に従って決定する。
【００３１】
請求項５に記載のディジタル光送信装置は、副搬送波を利用した変調方式を用いて送信を行なうディジタル光送信装置であって、主データで副搬送波を変調することにより得られる主データ変調波形に副データを重畳するための主副データ変調手段と、その結果得られた電気変調信号を光変調信号に変換して出力するための変換手段とを含み、主副データ変調手段は、主データ変調波形に副データを重畳する際に、主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、１つまたは複数の発光区間の位置をずらすことにより副データを重畳する。
【００３２】
請求項６に記載のディジタル光送信装置は、請求項５記載のディジタル光送信装置であって、主副データ変調手段は、主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、発光区間の位置をずらす際に、ずらすべき１つまたは複数の発光区間のシンボル内における位置を副データの内容に従って決定する。
【００３３】
請求項７に記載のディジタル光送信装置は、副搬送波を利用した変調方式を用いて送信を行なうディジタル光送信装置であって、主データで副搬送波を変調することにより得られる主データ変調波形に副データを重畳するための主副データ変調手段と、その結果得られた電気変調信号を光変調信号に変換して出力するための変換手段とを含み、主副データ変調手段は、主データ変調波形に副データを重畳する際に、主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、１つまたは複数の発光区間を無発光区間に置換することにより副データを重畳する第１の重畳手段と、主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、１つまたは複数の無発光区間を発光区間に置換することにより副データを重畳する第２の重畳手段と、主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、１つまたは複数の発光区間の位置をずらすことにより副データを重畳する第３の重畳手段と、第１の重畳手段、第２の重畳手段、および第３の重畳手段からの出力を切換えるための切換手段とを含む。
請求項８に記載のディジタル光送信装置は、請求項１〜７のいずれかに記載のディジタル光送信装置であって、ディジタル光送信装置はさらに、副データの情報を主データ変調波形に重畳させるか否かを選択するための選択手段を含み、主副データ変調手段は、選択手段が副データを重畳しない通信を選択した場合には前記主データ信号により副搬送波を変調した波形をそのまま出力し、選択手段が副データを重畳する通信を選択した場合には主データ信号により副搬送波を変調した波形に前記副データを重畳した後に出力する。
【００３５】
請求項９に記載のディジタル光受信装置は、副搬送波を利用した変調方式を受信するディジタル光受信装置であって、光変調信号を受信して電気変調信号に変換して出力するための変換手段と、電気変調信号を構成する副搬送波中に重畳されている副データを抽出するための副データ抽出手段とを含み、副データ抽出手段は、副搬送波の中の発光区間が無発光区間に置換されている区間を検出することにより副データを抽出する。
【００３６】
請求項１０に記載のディジタル光受信装置は、請求項９記載のディジタル光受信装置であって、副データ抽出手段は、発光区間が無発光区間に置換されている区間の位置に基づいて副データを決定する。
【００３７】
副データ抽出手段は、副搬送波の中の複数の発光区間の中から無発光区間に置換されている位置を検出することによって副データの内容を知ることが可能となる。
【００３８】
請求項１１に記載のディジタル光受信装置は、副搬送波を利用した変調方式を受信するディジタル光受信装置であって、光変調信号を受信して電気変調信号に変換して出力するための変換手段と、電気変調信号を構成する副搬送波中に重畳されている副データを抽出するための副データ抽出手段とを含み、副データ抽出手段は副搬送波の中の無発光区間が発光区間に置換されている区間を検出することによって副データを抽出する。
【００３９】
請求項１２に記載のディジタル光受信装置は、請求項１１記載のディジタル光受信装置であって、副データ抽出手段は、無発光区間が発光区間に置換されている区間の位置に基づいて副データを決定する。
【００４０】
副データ抽出手段は、副搬送波の中の複数の無発光区間の中から発光区間に置換されている位置を検出することによって副データの内容を知ることが可能となる。
【００４１】
請求項１３に記載のディジタル光受信装置は、副搬送波を利用した変調方式を受信するディジタル光受信装置であって、光変調信号を受信して電気変調信号に変換して出力するための変換手段と、電気変調信号を構成する副搬送波中に重畳されている副データを抽出するための副データ抽出手段とを含み、副データ抽出手段は、副搬送波の中の発光区間の位置がずれている区間を検出することによって副データを抽出する。
【００４２】
請求項１４に記載のディジタル光受信装置は、請求項１３記載のディジタル光受信装置であって、副データ抽出手段は、発光区間の位置がずれている区間の位置に基づいて副データを決定する。
【００４３】
副データ抽出手段は、副搬送波の中の複数の発光区間の中から位置がずれている発光区間を検出することによって副データの内容を知ることが可能となる。
【００４４】
請求項１５に記載のディジタル光受信装置は、副搬送波を利用した変調方式を受信するディジタル光受信装置であって、光変調信号を受信して電気変調信号に変換して出力するための変換手段と、電気変調信号を構成する副搬送波中に重畳されている副データを抽出するための副データ抽出手段とを含み、副データ抽出手段は、副搬送波の中の発光区間が無発光区間に置換されている区間を検出することによって副データを抽出するための第１の副データ抽出手段と、副搬送波の中の無発光区間が発光区間に置換されている区間を検出することによって副データを抽出するための第２の副データ抽出手段と、副搬送波の中の発光区間の位置がずれている区間を検出することによって副データを抽出するための第３の副データ抽出手段と、第１の副データ抽出手段、第２の副データ抽出手段、および第３の副データ抽出手段を切換えるための切換手段とを含む。
【００４５】
請求項１６に記載のディジタル光送信装置は、請求項１〜８のいずれかに記載のディジタル光送信装置であって、主副データ変調手段は主データ信号により副搬送波を変調する際、受信側において復調された主データ信号の歪みが予め定める許容範囲内となるように変調する。
【００４６】
副データ信号によって主データ変調波形を歪ませる際の歪みの大きさを、従来のディジタル光受信装置においてこれを受信したとき主データの復調自体に影響を及ぼさない範囲に選択してやることにより、本発明のディジタル光送信装置から送信された歪みを含む主データ変調波形を従来のディジタル光受信装置において受信することが可能となる。
【００４７】
請求項１７に記載のディジタル光送信装置は、請求項１に記載のディジタル光送信装置であって、主副データ変調手段は、主データ変調波形に副データを重畳する際に、主データ変調波形を構成する１つまたは複数のシンボルにおいて、２つの発光区間を無発光区間に置換し、２つの無発光区間の相対的な時間間隔により副データを重畳する。
【００４８】
請求項１８に記載のディジタル光受信装置は、請求項９に記載のディジタル光受信装置であって、副データ抽出手段は、副搬送波の中の２つの無発光区間に置換されている区間を検出し、該２つの区間の相対的な時間間隔により副データを抽出する。
【００４９】
請求項１９に記載のディジタル光送信装置は、副搬送波を利用した変調方式を用いて送信を行なうディジタル光送信装置であって、主データに副搬送波を変調することにより得られる主データ変調波形の無発光シンボルに副データを重畳するための主副データ変調手段と、その結果得られた電気変調信号を光変調信号に変換して出力するための変換手段とを含み、主副データ変調手段は、主データ変調波形の無発光シンボルに副データを重畳する際に、主データ変調波形を構成する１つまたは複数の無発光シンボルにおいて、パルスを重畳することにより副データを重畳する。
【００５０】
主データ変調波形の無発光シンボルにパルスを重畳することにより、副データのデータ内容を主データに添付して通信することが可能となり、その結果、データ通信容量を増加させることが可能となる。
【００５１】
請求項２０に記載のディジタル光送信装置は、請求項１９記載のディジタル光送信装置であって、ディジタル光送信装置はさらに副データの情報を主データ変調波形に重畳させるか否かを選択するための選択手段を含み、主副データ変調手段は、選択手段が副データを重畳しない通信を選択した場合には主データ信号により副搬送波を変調した波形をそのまま出力し、選択手段が副データを重畳する通信を選択した場合には主データ信号により副搬送波を変調した波形に副データを重畳した後に出力する。
【００５３】
請求項２１に記載のディジタル光送信装置は、請求項１９記載のディジタル光送信装置であって、主副データ変調手段は、主データ変調波形を構成する１つまたは複数の無発光シンボルにおいて、パルスを重畳する際に、重畳するべきパルスの無発光シンボル内における位置を副データの内容に従って決定する。
【００５４】
請求項２２に記載のディジタル光送信装置は、請求項１９記載のディジタル光送信装置であって、主副データ変調手段によって重畳されるパルスのパルス幅は、副搬送波の半周期の整数倍である。
【００５５】
請求項２３に記載のディジタル光受信装置は、副搬送波を利用した変調方式を受信するディジタル光受信装置であって、光変調信号を受信して電気変調信号に変換して出力するための変換手段と、電気変調信号を構成する無発光シンボルに重畳されている副データを抽出するための副データ抽出手段とを含み、副データ抽出手段は、無発光シンボル中のパルスが重畳されている区間を検出することにより副データを抽出する。
【００５７】
請求項２４に記載のディジタル光受信装置は、請求項２３記載のディジタル光受信装置であって、副データ抽出手段は、無発光シンボルに重畳されているパルスの位置に基づいて副データを決定する。
【００５８】
請求項２５に記載のディジタル光送信装置は、請求項１，３，５または７記載のディジタル光送信装置であって、主副データ変調手段によって用いられる副データを認証用データとする。
【００５９】
請求項２６に記載のディジタル光受信装置は、請求項９，１１，１３または１５記載のディジタル光受信装置であって、副データ抽出手段によって抽出された副データを認証用データとして使用する。
【００６０】
請求項２７に記載のディジタル光送信装置は、請求項１，３，５または７記載のディジタル光送信装置であって、主副データ変調手段によって用いられる副データを電子透かし用データとする。
【００６１】
請求項２８に記載のディジタル光受信装置は、請求項９，１１，１３または１５記載のディジタル光受信装置であって、副データ抽出手段によって抽出された副データを電子透かし用データとして使用する。
【００６２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のディジタル光送信装置およびディジタル光受信装置の内部構成を示すブロック図である。ディジタル光送信装置10は、PPM 変調部11、主データに副データを重畳して電気変調信号として出力するための主副データ変調部12、および電気変調信号を光変調信号に変換して出力するためのE/O （電気／光）変換部13を含む。PPM 変調部11は、送信データを受けてPPM 伝送方式のパルス信号を生成する。PPM 伝送方式については、図57（ａ）を用いて説明したので、ここでの説明は繰返さない。
【００６３】
主副データ変調部12は、副データ存在通知信号がアクティブ（副データがあることを示している）の場合に、主データ変調信号を構成する副搬送波の一部を、副データに応じて歪ませて出力する。この主副データ変調部12は、本発明の主要部となるものであり、その詳細な説明はそれぞれの実施の形態において行なう。E/O 変換部13は、主副データ変調部12から受けた電気変調信号を光変調信号に変換して外部へ出力する。
【００６４】
また、ディジタル光受信装置14は、O/E （光／電気）変換部15、O/E 変換部15からの電気変調信号を受けて主データと副データとを分離するための主副データ復調部16、およびPPM 復調部17を含む。O/E 変換部15は、外部から受けた光変調信号を電気変調信号に変換して出力する。主副データ復調部16は、O/E 変換部15からの電気変調信号を受けて、電気変調信号から光データを復調しつつ、電気変調信号を構成する副搬送波中に副データが重畳されているかどうかを検出し、副データが重畳されている場合には副データの復調を同時に行ない、副データ存在通知信号（副データがあることを示している）をアクティブにする。この主副データ復調部16は、本発明の主要部となるものであり、その詳細な説明はそれぞれの実施の形態において行なう。PPM 復調部17は、主副データ復調部16からの主データを受けて受信データに変換して出力する。この主データは、PPM 伝送方式（図57（ａ））のパルス信号である。
【００６５】
［実施の形態１］
図２は、実施の形態１における主副データ変調部の内部構成を示すブロック図である。主副データ変調部12a は、主データを２倍CLK で同期をとって出力するための主データ整長回路21、カウンタ22、比較回路23、および副データを含む副搬送波を生成するためのIRTx波形発生回路24を含む。２倍CLK とは、副搬送波の周期の２倍の周期のクロック信号である。
【００６６】
主データ整長回路21は、PPM 変調部11から受けた主データ信号を２倍CLK 信号で同期をとる。たとえば、ＤフリップフロップのＤ（Data）端子に主データ（MainData）信号を入力し、Ｃ（Clock ）端子に２倍CLK 信号を入力することによって実現できる。この同期をとった信号をCountEnable 信号としてカウンタ22に入力する。
【００６７】
カウンタ22は、６ビットカウンタで構成され、CountEnable 信号が“1" （アクティブ）になるとカウントを開始する。カウンタ22の最下位ビットcount[0]信号は、副搬送波を生成する際に使用される。カウンタ22の上位ビットcount[5..1] には初期値1DH が、カウンタ22の最下位ビットcount[0]には初期値０が、それぞれ予めロードされており、カウンタはCountEnable 信号が“1" となった後、２倍CLK 信号が入るごとにカウントアップを行なう。カウンタ22の上位ビットcount[5..1] のみに着目すると、２倍CLK 信号が２回入るごとにカウントアップを行なうようにみえる。
【００６８】
比較回路23は、副データ存在通知（SubDataExist）信号が“0" （非アクティブ）のときは、equal 信号に“0" を出力し、SubDataExist信号が“1" （アクティブ）のときは、副データ（SubData[3..0] ）とカウンタ22の上位ビット出力（count[5..1] ）とが一致する場合は“1" を出力し、一致しない場合には“0" を出力する。ただし、count[5]信号との比較は常に“0" と行ない、count[4..1] 信号はそれぞれ、SubData[3..0] 信号と比較を行なう。
【００６９】
図４に示すタイミングチャートを参照しながら以下説明を行なう。CountEnable 信号が“1" となったとき、すなわちPPM 変調部11からパルス信号が出力されたときに、上述したようにカウンタ22の上位ビットcount[5..1] は初期値1DH からカウントを開始する。カウンタ22の上位ビットcount[5..1] がカウント値を1DH からカウントを始める理由は、副搬送波の最初の３つの発光区間（IRTxの“Ｘ”で示す最初の３つのパルス）を無発光区間に置き換えないためである。ディジタル光受信装置で光信号から主データを再生する際、副搬送波の最初の３つのいずれかの発光区間が無発光区間に置換されると、主データの立上がりのタイミングにずれが生じるため、それを防ぐために最初の３つの発光区間は無発光区間に置き換えないようにしている。
【００７０】
本実施の形態では、主データ１ビットに含まれる副搬送波のパルスの数を22か23パルスとし、最初の３パルスは必ず発光区間となるようにし、続く16パルスの発光区間のいずれかを無発光区間に置き換えて副データを重畳している。さらにその後に続く３パルスあるいは４パルスについても必ず発光区間とさせるようにしている。もしこの区間の発光区間が無発光区間に置き換わると、主データの立下がりのタイミングにずれが生じるからである。主データ１ビットに含まれる副搬送波のパルス数が22または23となるのは、一般に主データ信号のパルス幅と副搬送波の周期とが整数比でないためである。一般に、このパルス数は１パルスの幅で変化する。
【００７１】
カウンタ22がカウントアップを繰返し、図４の▲１▼に示す２倍CLK 信号の立上がりでカウンタ上位ビットcount[5..1] の値は09H となる。SubData[3..0] には、図示しない計算機等によって予め副データの値9Hが設定されており、SubDataExist信号が“1" （アクティブ）であるので、２倍CLK 信号の２クロック分の時間、比較回路23の出力equal 信号が“1" となる。equal 信号は図３のIRTx波形発生回路に示すように、その反転した信号がAND31 に入力されており、AND31 の一方の入力にはcount[0]信号が入力されている。さらに、AND31 の出力がＤフリップフロップ32のＤ端子に入力され、２倍CLK 信号がＤフリップフロップ32のＣ端子に入力されている。したがって、equal 信号が“1" になるまでは、AND31 からcount[0]信号がそのまま出力されるので、IRTx信号からはcount[0]と同じ信号波形が２倍CLK 信号の１クロック分に相当する時間だけ遅れてＤフリップフロップ32から出力される。しかし、equal 信号が“1" となった場合に、AND31 はcount[0]信号をマスクするので図４の▲２▼に示すタイミングではIRTx信号は“1" とならない。
【００７２】
図４の▲３▼に示すタイミングでは、equal 信号が再び“0" に戻っているのでIRTx信号である副搬送波の出力が再開される。MainData信号が“0" となり、CountEnable 信号が“0" となるとカウンタ22はカウントアップを停止するので、以降のIRTx信号には副搬送波が出力されない。このように、副データとして設定した値を N（0 〜FH）とすると、副搬送波の中の（Ｎ＋４）番目の発光区間が無発光区間に置換される。したがって、主データ１ビットに対して、副データとして４ビット分の情報を重畳することが可能となる。
【００７３】
図５は、実施の形態１における主副データ復調部の内部構成を示すブロック図である。主副データ変調部16a は、電気変調信号IRRxをサンプリングして出力するためのIRRxサンプル回路51、IRRxサンプル回路51がサンプリングした波形から特定の波形を抽出するための波形パターンマッチング回路52、パルスカウンタ53、所定の値をロードしてカウントダウンを開始しカウント値が０となったときにカウントダウンを停止する０ストップダウンカウンタ55、発光区間が無発光区間に置換されている位置を検出するためのパルス欠け位置検出回路57、ORゲート54，56およびＤフリップフロップ58，59を含む。波形パターンマッチング回路52は、後述するCarrier 条件判定回路52a と、Hizumi信号出力回路52b とを含む。
【００７４】
IRRxサンプル回路51は、図６に示す24個のＤフリップフロップを直列に接続した24段のシフトレジスタで構成される。図７は、IRRxサンプル回路51内におけるタイミングチャートである。８倍CLK は副搬送波の周期の８倍の周期のクロック信号である。電気変調信号IRRxは８倍CLK 信号に対して非同期であるので、８倍CLK 信号の立上がりに対してどのようなタイミングで変化するかがわからない。
【００７５】
図７（ａ）〜（ｃ）には、副搬送波のパルスが３つ連続して入力された場合の、想定されるすべてのサンプルパターンを与えるようなIRRx波であって、時刻t1とt2との間に立上がりが存在するものの波形をタイミングチャート形式で示す。
【００７６】
まず、IRRx信号と８倍CLK 信号とのタイミングについて説明する。
（ａ）は、IRRx信号の変化点が８倍CLK 信号の立上がりに近くない（Ｄフリップフロップのセットアップ時間とホール時間が十分にとれる）場合を示している。このタイミングでは、IRRxサンプル回路51内の最初のＤフリップフロップにおいて８倍CLK 信号のt2，t4，t6，t8，ta，tcの立上がりで確実に出力信号sample[0] は変化する。
【００７７】
（ｂ）は、最初のIRRx信号の変化点が８倍CLK 信号の立上がりt1近辺で変化し、その立上がりでは出力sample[0] が変化しなかった場合を示している。このタイミングでは、IRRx信号の次の変化点は８倍CLK 信号のt3の立上がり近辺であるため、８倍CLK 信号のt3でsample[0] が変化するか、t4で変化するかがわからない。それ以降のIRRx信号の変化点についても同様である。
【００７８】
（ｃ）は、最初のIRRx信号の変化点が８倍CLK 信号の立上がりt2近辺で変化し、その立上がりで出力sample[0] が変化した場合を示している。このタイミングでは、IRRx信号の次の変化点は８倍CLK 信号のt4の立上がり近辺であるため、８倍CLK 信号のt4でsample[0] が変化するか、その次の立上がりで変化するかがわからない。それ以降のIRRx信号の変化点についても同様である。
【００７９】
図７（ａ）〜（ｃ）いずれかのIRRx信号が入力された場合の時刻tdにおけるsample[23..0] の値について以下に考察する。sample[23]は上述した（ａ）〜（ｃ）のどのタイミングでIRRxが入力されたとしても“L" （“0" ）となる。同様に、sample[22]〜[20]は“H" （“0" ）となる。sample[19]，[18]は、（ａ）の場合はそれぞれ“H" ，“L" となる。（ｂ）の場合は“L" ，“L" または“H" ，“L" となる。（ｂ）の場合は“L" ，“L" または“H" ，“L" となる。また、（ｃ）の場合は“H" ，“L" または“H" ，“H" となる。したがって、sample[19]，[18]がそれぞれ“L" ，“H" となることは起こり得ない。
【００８０】
同様に、sample[15]，[14]とsample[7] ，[6] がそれぞれ“H" ，“L" となることは起こり得ず、sample[11]，[10]とsample[3] ，[2] がそれぞれ“L" ，“H" となることは起こり得ない。
【００８１】
図７（ｄ）〜（ｆ）は、３つの連続した副搬送波の真ん中の発光区間が無発光区間に置換されている場合の想定されるすべてのサンプルパターンを与えるようなIRRx波形であって、時刻t1とt2との間に立上がりが存在するものの波形をタイミングチャート形式で示す。図７（ａ）〜（ｃ）を用いて説明したのと同じ理由により、sample[19]，[18]とsample[3] ，[2] がそれぞれ“L" ，“H" となることは起こり得ず、sample[7] ，[6] がそれぞれ“H" ，“L" となることは起こり得ない。
【００８２】
以上の説明に基づいて、副搬送波のパルスが3 つ連続して入力されたことを検出する回路は、図８（ａ）に示すとおりとなる。この回路は図５のCarrier 条件判定回路52a である。すなわち、Carrier 条件判定回路52a は、図７のCarrier 判定条件を満たす場合にのみ、パルスが発生する回路である。NOR81 は、sample[23]，[17]，[16]，[9] ，[8] ，[1] および[0] がすべて“0" のときに“1" となる。AND82 は、sample[22]，[21]，[20]，[13]，[12]，[5] および[4] がすべて“1" のときに“1" となる。NAND83, 85および87は、sample[19]と[18]，sample[11]と[10]，sample[3] と[2] がそれぞれ“L" ，“H" 以外のときに“1" となる。また、NAND84および86は、sample[15]と[14]，sample[7] と[6] がそれぞれ“H" ，“L" 以外のときに“1" となる。NOR81 ，AND82 ，NAND83〜87がすべて“1" となったとき、すなわち図７のCarrier 判定条件を満たしたときに限りAND88 の出力は“1" になる。
【００８３】
また、真ん中の発光区間が無発光区間に置換された副搬送波が入力されたことを検出する回路は、図５のHizumi信号出力回路52b であって、図８（ｂ）に示すとおりとなる。すなわち、図７のHizumi判定条件を満たす場合にのみパルスが発生する回路である。NOR89 は、sample[23]，[17]〜[8] ，[1] および[0] がすべて“0" のときに“1" となる。AND90 は、sample[22]〜[20]，[5] および[4] がすべて“1" のときに“1" となる。NAND91および93は、sample[19]と[18]，sample[3] と[2] がそれぞれ“L" ，“H" 以外のときに“1" となる。NAND92は、 sample[7]と[6] がそれぞれ“H" ，“L" 以外のときに“1" となる。NOR89, AND90，NAND91〜93がすべて“1" となったとき、すなわち図７のHizumi判定条件を満たすときに限りAND94 の出力が“1" になる。
【００８４】
図９に示すタイミングチャートを参照しながら以下説明を行なう。波形パターンマッチング回路52は、IRRx信号の最初の連続して３つのパルス（３つの“X ”で示すパルス）を検出し、▲１▼に示すタイミングでCarrier 信号を出力する。パルスカウンタ53は、4 ビットカウンタであり値FH（Pcount[3..0]がすべて“1" ）が設定されており、Carrier 信号が“1" となるたびにカウントアップを行なう。したがって、▲１▼に示すタイミングでパルスカウンタ53の出力は0Hとなる。
【００８５】
波形パターンマッチング回路52は、入力されるsample[23..0] が図７に示すCarrier 判定条件に一致するたびにパルスを発生するので、IRRx信号のパルス「８」が入力されるまでは、IRRx信号パルスが１パルス入力されるたびにCarrier 信号にパルスが出力される。したがって、IRRx信号の発光区間が無発光区間に置換わった「９」がIRRxサンプル回路51に入力されるまでにCarrier 信号は10パルス出力される。その結果パルスカウンタ53のカウント値は9Hとなる。
【００８６】
一方、０ストップダウンカウンタ55のロード端子には、Carrier 信号とHizumi信号を入力とするOR54の出力信号Load24が入力されている。また０ストップダウンカウンタ55のＣ端子には８倍CLK 信号が入力されている。したがって、０ストップダウンカウンタ55は、Carrier 信号またはHizumi信号にパルスが出力されるたびに値24（10進) をロードしてカウントダウンを開始する。
【００８７】
０ストップダウンカウンタ55の出力EX[4] 〜[0] は、５入力OR56に入力される。さらにOR56の出力はＤフリップフロップ59のＤ端子に入力される。Ｄフリップフロップ59のＣ端子には８倍CLK 信号が入力されている。０ストップダウンカウンタ55のカウント値が0H以外の場合はOR56は“1" を出力するので、Carrier 信号が“1" となって立下がった（図９の▲１▼のタイミング）次の８倍CLK 信号の立上がりでMainData信号は“1" となる。
【００８８】
IRRxサンプル回路51に、無発光区間に置換された副搬送波「９」が入力されると、副搬送波の３周期分の期間Carrier 信号にパルスが出力されなくなる。また、波形パターンマッチング回路52は、図７に示すHizumi判定条件を検出して図９の▲２▼のタイミングでHizumi信号にパルスを出力する。
【００８９】
パルス欠け位置検出回路57は、Hizumi信号の立上がりでパルスカウンタ53の出力Pcount[3..0]を保持する回路である。4 ビットのＤフリップフロップで構成される。図９に示すように、パルス欠け位置検出回路57は、▲２▼のタイミングでパルスカウンタの値を保持し、保持した値9HをSubData[3..0] に出力する。また、Ｄフリップフロップ58のＣ端子にはHizumi信号が入力されており、Ｄ端子にはVcc （+5V ）が入力されているので、▲２▼のタイミングでSubDataExist信号が“1" となる。ディジタル光受信装置に接続される計算機等は、このSubDataExist信号が“1" となるのを検出して副搬送波に副データが重畳されていることを知り、SubData[3..0] を読込むことによって副データの内容を知る。
【００９０】
IRRxサンプル回路51にIRRx信号の副搬送波「Ｃ」が入力されると、再びCarrier 判定条件が満たされるのでCarrier 信号の出力が再開される。その後、IRRx信号の最後の副搬送波「Ｘ」がIRRxサンプル回路51に入力されると、図９の▲３▼のタイミングに示すように波形パターンマッチング回路52は最後のCarrier 信号を出力する。同時に、０ストップダウンカウンタ55のLoad24信号入力には最後のパルスが入力される。０ストップダウンカウンタ55は、最初に値24をロードして（図９の▲１▼）カウンタダウンを始めた後は、カウント値が0Hになる前に再度値がロードされるのでOR56の出力はずっと“1" であったが、図９の▲３▼に示すタイミングの後はLoad24信号が“1" とならないので８倍CLK 信号が24クロック入力されると０ストップダウンカウンタ55は0Hを出力する。その結果、OR56は“0" を出力し８倍CLK 信号の１クロック後に主データMainDataが“0" となる（図９の▲４▼）。したがって、０ストップダウンカウンタ55は、主データの長さを正規の長さ（副搬送波の22周期分）に調整する役割を果たしていると言える。
【００９１】
以上説明したように、ディジタル光送信装置10は副搬送波の発光区間を無発光区間に置き換えることによって副データを主データに重畳し、ディジタル光受信装置14は副搬送波の中の無発光区間に置換された発光区間を検出することによって主データに重畳された副データを抽出している。
【００９２】
実施の形態１では、副データに応じてそれぞれ副搬送波の中の発光区間を無発光区間に置換する位置を決定し、それによって副データを送信しているが、副搬送波の中の特定の１つの発光区間を常に無発光区間に置換されるようにすることもできる。この場合、受信側では、この無発光区間が存在することで、少なくとも送信側装置が副データを送信する機能を持つものであることを知ることができる。他にも送受信機間取り決めにより、副データにさまざまな意味を持たせることが可能である。これは、実施の形態１に限らず、以下の実施の形態のそれを用いても同様である。
【００９３】
［実施の形態２］
図10は、実施の形態２における主副データ変調部の内部構成を示すブロック図である。主副データ変調部12b の中で、主データ整長回路21、カウンタ22および比較回路23は図２に示す実施の形態１における主副データ変調部12a に含まれるものと同じ構成であり、同じ機能を有するので詳細な説明は繰返さない。ただし、カウンタ22の上位ビットcount[5..1] には初期値1CH が、カウンタ22の最下位ビットcount[0]には初期値0 が、それぞれ予めロードされているとする。
【００９４】
図12に示すタイミングチャートを参照しながら以下説明を行なう。CountEnable 信号が“1" となったとき、すなわちPPM 変調部11からパルス信号が出力されたときに、カウンタ22の上位ビットcount[5..1] は初期値1CH からカウントを開始する。本実施の形態では、主データ１ビットに含まれる副搬送波のパルスの数を23か24パルスとし、最初の３パルスのそれぞれの次の区間は必ず無発光区間となるようにし、続く16パルスの無発光区間を発光区間に置き換えて副データを重畳している。さらにその後に続く４パルスあるいは５パルスのそれぞれの次の区間についても必ず無発光区間とさせるようにしている。もしこの区間の無発光区間が発光区間に置き換わると、主データの立下がりのタイミングにずれが生じるからである。
【００９５】
カウンタ22がカウントアップを繰返し、図12の▲１▼に示す２倍CLK 信号の立上がりでカウンタ上位ビットcount[5..1] の値は08H となる。SubData[3..0] には図示しない計算機等によって予め副データの値8Hが設定されており、SubDataExist信号が“1" （アクティブ）であるので２倍CLK 信号の２クロック分の時間、比較回路23の出力equal 信号が“1" となる。equal 信号は図11のIRTx波形発生回路に示すように、OR111 に入力されており、OR111 の一方の入力にはcount [0] が入力されている。さらに、OR111 の出力がＤフリップフロップ112 のＤ端子に入力され、２倍CLK 信号がＤフリップフロップ112 のＣ端子に入力されている。したがって、equal 信号が“1" になるまでは、OR111 からcount[0]信号がそのまま出力されるので、IRTx信号からはcount[0]と同じ信号波形が、２倍CLK 信号の１クロック分に相当する時間だけ遅れてＤフリップフロップ112 から出力される。しかし、equal 信号が“1" となった場合に、OR111 は“1" を出力するので図12の▲２▼に示すタイミングではIRTx信号は“0" とならない。
【００９６】
図12の▲３▼に示すタイミングでは、equal 信号が再び“0" に戻っているのでIRTx信号の無発光区間の出力が再開される。MainData信号が“0" となり、CountEnable 信号が“0" となるとカウンタ22はカウントアップを停止するので、以降のIRTx信号には副搬送波が出力されない。このように副データとして設定された値を N（0 〜FH）とすると、副搬送波の中の（Ｎ＋４）番目の発光区間の次の無発光区間が発光区間に置き換わる。したがって、主データ１ビットに対して、副データとして４ビット分の情報を重畳することが可能になる。
【００９７】
図13は、実施の形態２における主副データ復調部の内部構成を示すブロック図である。主副データ復調部16b の中で、IRRxサンプル回路51、パルスカウンタ53、０ストップダウンカウンタ55、パルス欠け位置検出回路57、ORゲート54，56およびＤフリップフロップ58，59は図５に示す実施の形態１における主副データ復調部16a に含まれるものと同じ構成であり、同じ機能を有するので詳細な説明は繰返さない。波形パターンマッチング回路131 は、図５に示す波形パターンマッチング回路52と同様であるが、Hizumi信号出力回路52b に代えて、後述するHizumi信号出力回路131bを含んでいる点が異なる。
【００９８】
図14は、IRRxサンプル回路51内でのサンプルを示すタイミングチャートである。図14（ａ）〜（ｃ）に関しては図7 （ａ）〜（ｃ）を用いて行なった説明と同じであるのでここでは繰返さない。
【００９９】
図14の（ｄ）〜（ｆ）は、３つの連続した副搬送波の真ん中の発光区間の次の無発光区間が発光区間に置き換わっている場合の想定されるすべてのサンプルパターンを与えるようなIRRx波形であって、時刻t1とt2との間に立上がりが存在するものの波形をタイミングチャート形式で示す。図７（ａ）〜（ｃ）を用いて説明したのと同じ理由により、sample[19]，[18]とsample[3] ，[2] がそれぞれ“L" ，“H" となることは起こり得ず、sample[15]，[14]がそれぞれ“H" ，“L" となることは起こり得ない。
【０１００】
副搬送波が３つ連続して入力されたことを検出する回路は、図８（ａ）に示すCarrier 条件判定回路52a と同様であるので、ここではその説明は繰返さない。
【０１０１】
また、真ん中の発光区間の次の無発光区間が発光区間に置換された副搬送波が入力されたことを検出する回路は、図13のHizumi信号出力回路131bであって、図15に示すとおりとなる。すなわち、図14のHizumi判定条件を満たす場合にのみ、パルスが発生する回路である。NOR159は、sample[23]，[17]，[16]，[1] および[0] がすべて“0" のときに“1" となる。AND160は、sample[22]〜[20]，[13]〜[4] がすべて“1" のときに“1" となる。NAND161 および163 は、sample[19]と[18]，sample[3] と[2] がそれぞれ“L" ，“H" 以外のときに“1" となる。NAND162 は、sample[15]と[14]がそれぞれ“H" ，“L" 以外のときに“1" となる。NOR159，AND160，NAND161 〜163 がすべて“1" となったとき、すなわち図14のHizumi判定条件を満たしたときに限りAND164の出力は“1" になる。
【０１０２】
図16に示すタイミングチャートを参照しながら以下説明を行なう。波形パターンマッチング回路131 は、IRRx信号の最初の連続した３つのパルスを検出し、▲１▼に示すタイミングでCarrier 信号を出力する。パルスカウンタ53は、４ビットカウンタであり、値FH（Pcount[3..0]がすべて“1" ）が設定されており、Carrier 信号が“1" となるたびにカウントアップを行なう。したがって、▲１▼に示すタイミングでパルスカウンタ53の出力は0Hとなる。
【０１０３】
波形パターンマッチング回路131 は、入力されるsample[23..0] が図14に示すCarrier 判定条件に一致するたびにパルスを発生するので、IRRx信号の無発光区間「７」が入力されるまでは、IRRx信号パルスが１パルス入力されるたびにCarrier 信号にパルスが出力される。したがって、IRRx信号の無発光区間が発光区間に置換された「８」がIRRxサンプル回路51に入力されるまでにCarrier 信号は９パルス出力される。その結果、パルスカウンタ53のカウント値は8Hとなる。
【０１０４】
一方、０ストップダウンカウンタ55のロード端子には、Carrier 信号とHizumi信号を入力とするOR54の出力信号Load24が入力されている。また、０ストップダウンカウンタ55のＣ端子には８倍CLK 信号が入力されている。したがって、０ストップダウンカウンタ55は、Carrier 信号またはHizumi信号にパルスが出力されるたびに値24（10進) をロードしてカウントダウンを開始する。
【０１０５】
０ストップダウンカウンタ55の出力EX[4] 〜[0] は、５入力OR56に入力される。さらに、OR56の出力がＤフリップフロップ59のＤ端子に入力される。Ｄフリップフロップ59のＣ端子には８倍CLK 信号が入力されている。０ストップダウンカウンタ55のカウント値が0H以外の場合は、OR56は“1" を出力するので、Carrier 信号が“1" となって立下がった（図16の▲１▼のタイミング）次の８倍CLK 信号の立上がりでMainData信号は“1" となる。
【０１０６】
IRRxサンプル回路51に、発光区間に置換された無発光区間「８」が入力されると、副搬送波の４周期分の期間Carrier 信号にパルスが出力されなくなる。また、波形パターンマッチング回路131 は、図14に示すHizumi判定条件を検出して図16の▲２▼のタイミングでHizumi信号にパルスを出力する。
【０１０７】
パルス欠け位置検出回路57は、Hizumi信号の立上がりでパルスカウンタ53の出力Pcount[3..0]を保持する回路である。4 ビットのＤフリップフロップで構成される。図16に示すように、パルス欠け位置検出回路57は、▲２▼のタイミングでパルスカウンタの値を保持し、保持した値8HをSubData[3..0] に出力する。また、Ｄフリップフロップ58のＣ端子にはHizumi信号が入力されており、Ｄ端子にはVcc （+5V ）が入力されているので、▲２▼のタイミングでSubDataExist信号が“1" となる。ディジタル光受信装置に接続される計算機等は、このSubDataExist信号が“1" となるのを検出して副搬送波に副データが重畳されていることを知り、SubData[3..0] を読込むことによって副データの内容を知る。
【０１０８】
IRRxサンプル回路51にIRRx信号の無発光区間「Ｃ」が入力されると、再びCarrier 判定条件が満たされるのでCarrier 信号の出力が再開される。その後、IRRx信号の最後の無発光区間「Ｘ」がIRRxサンプル回路51に入力されると、図16の▲３▼のタイミングに示すように波形パターンマッチング回路131 は最後のCarrier 信号を出力する。同時に、０ストップダウンカウンタ55のLoad24信号入力には最後のパルスが入力される。０ストップダウンカウンタ55は、最初に値24をロードして（図16の▲１▼）、カウントダウンを始めた後は、カウント値が0Hになる前に再度値がロードされるのでOR56の出力はずっと“1" であったが、図16の▲３▼に示すタイミングの後はLoad24信号が“1" とならないので８倍CLK 信号が24クロック入力されると０ストップダウンカウンタ55は0Hを出力する。その結果、OR56は“0" を出力し、８倍CLK 信号の１クロック後に主データMainDataが“0" となる（図16の▲４▼）。したがって、０ストップダウンカウンタ55は、主データの長さを正規の長さ（副搬送波の23周期分）に調整する役割を果たしていると言える。
【０１０９】
以上説明したように、ディジタル光送信装置10は副搬送波の無発光区間を発光区間に置換することによって副データを主データに重畳し、ディジタル光受信装置14は副搬送波の中の発光区間に置換された無発光区間を検出することによって主データに重畳された副データを抽出している。
【０１１０】
実施の形態２では、副データによって副搬送波の中の無発光区間を発光区間に置換する位置を決定しているが、副搬送波の中の特定の無発光区間の１つを発光区間に置換することによって、１ビットの情報を重畳することも可能である。
【０１１１】
［実施の形態３］
図17は、実施の形態３における主副データ変調部の内部構成を示すブロック図である。主副データ変調部12c の中で、主データ整長回路21、カウンタ22および比較回路23は図２に示す実施の形態１における主副データ変調部12a に含まれるものと同じ構成であり、同じ機能を有するので詳細な説明は繰返さない。ただし、カウンタ22の上位ビットcount[5..1] には初期値1CH が、カウンタ22の最下位ビットcount[0]には初期値0 が、それぞれ予めロードされているとする。
【０１１２】
図19に示すタイミングチャートを参照しながら以下説明を行なう。CountEnable 信号が“1" となったとき、すなわちPPM 変調部11からパルス信号が出力されたときに、カウンタ22の上位ビットcount[5..1] は初期値1CH からカウントを開始する。本実施の形態では、主データ１ビットに含まれる副搬送波のパルスの数を23か24パルスとし、最初の４パルスは位置をずらさないようにし、続く16パルスの発光区間の位置をずらして副データを重畳している。さらにその後に続く3 パルスあるいは4 パルスについても必ずパルス位置をずらさないようにしている。もしこの区間の発光区間の位置がずれると主データの立下がりのタイミングにずれが生じるからである。
【０１１３】
カウンタ22がカウントアップを繰返し、図19の▲１▼に示す２倍CLK 信号の立上がりでカウンタ上位ビットcount[5..0] の値は08H となる。SubData[3..0] には図示しない計算機等によって予め副データの値8Hが設定されており、SubDataExist信号が“1" （アクティブ）であるので２倍CLK 信号の２クロック分の時間、比較回路23の出力equal 信号が“1" となる。equal 信号は図18のIRTx波形発生回路に示すように、EXOR181 に入力されており、EXOR181 の一方の入力にはcount[0]信号が入力されている。さらに、EXOR181 の出力がＤフリップフロップ182 のＤ端子に入力され、２倍CLK 信号がＤフリップフロップ182 のＣ端子に入力されている。したがって、equal 信号が“1" になるまでは、EXOR181 からcount[0]信号がそのまま出力されるので、IRTx信号からはcount[0]と同じ信号波形が、２倍CLK 信号の１クロック分に相当する時間だけ遅れてＤフリップフロップ182 から出力される。しかし、equal 信号が“1" となった場合に、EXOR181 はcount[0]信号の反転信号を出力するので、図19の▲２▼に示すタイミングではIRTx信号は“1" となり、▲３▼に示すタイミングではIRTx信号は“0" となる。
【０１１４】
図19の▲４▼に示すタイミングでは、equal 信号が再び“0" に戻っているのでIRTx信号からは元通り位置ずれのない副搬送波の出力が再開される。MainData信号が“0" となり、CountEnable 信号が“0" となると、カウンタ22はカウントアップを停止するので、以下のIRTx信号には副搬送波が出力されない。このように副データとして設定した値を N（0 〜FH）とすると、副搬送波の中の（Ｎ＋５）番目の発光区間が２倍CLK 信号の１クロック分前にずれる。したがって、主データ１ビットに対して、副データとして４ビット分の情報を重畳することが可能となる。
【０１１５】
図20は、実施の形態３における主副データ復調部の内部構成を示すブロック図である。主副データ変調部16c の中で、IRRxサンプル回路51、パルスカウンタ53、０ストップダウンカウンタ55、パルス欠け位置検出回路57、ORゲート54，56およびＤフリップフロップ58，59は図５に示す実施の形態１における主副データ復調部16a に含まれるものと同じ構成であり、同じ機能を有するので詳細な説明は繰返さない。図21は、IRRxサンプル回路51内でのサンプリングを示すタイミングチャートである。図21（ａ）〜（ｃ）に関しては図7 （ａ）〜（ｃ）を用いて行なった説明と同じであるのでここでは繰返さない。
【０１１６】
図21（ｄ）〜（ｆ）は、３つの連続した副搬送波の３つ目の発光区間が前にずれている場合の想定されるすべてのサンプルパターンを与えるようなIRRx波形であって、時刻t1とt2との間に立上がりが存在するものの波形をタイミングチャート形式で示す。図７（ａ）〜（ｃ）を用いて説明したのと同じ理由により、sample[19]，[18]とsample[7] ，[6] がそれぞれ“L" ，“H" となることは起こり得ず、sample[15]，[14]がそれぞれ“H" ，“L" となることは起こり得ない。
【０１１７】
副搬送波が３つ連続して入力されたことを検出する回路は、図８（ａ）に示すものと同様である。
【０１１８】
また、３つ目の発光区間が前にずれた副搬送波が入力されたことを検出する回路は、図22に示すとおりとなる。すなわち、図21のHizumi判定条件を満たす場合にのみ、パルスが発生する回路である。NOR 回路229 は、sample[23]，[17]，[16]，[5] 〜[0] がすべて“0" のときに“1" となる。AND230は、sample[22]〜[20]，[13]〜[8] がすべて“1" のときに“1" となる。NAND231 および233 は、sample[19]と[18]，sample[7] と[6] がそれぞれ“L" ，“H" 以外のときに“1" となる。NAND232 は、sample[15]と[14]がそれぞれ“H" ，“L" 以外のときに“1" となる。NOR229，AND230，NAND231 〜233 がすべて“1" となったとき、すなわち図21のHizumi判定条件を満たしたときに限りAND234の出力は“1" になる。
【０１１９】
図23に示すタイミングチャートを参照しながら以下説明を行なう。波形パターンマッチング回路201 は、IRRx信号の最初の連続した３つのパルスを検出し、▲１▼に示すタイミングでCarrier 信号を出力する。パルスカウンタ53は、４ビットカウンタであり、値FH（Pcount[3..0]がすべて“1" ）が設定されており、Carrier 信号が“1" となるたびにカウントアップを行なう。したがって、▲１▼に示すタイミングでパルスカウンタ53の出力は0Hとなる。
【０１２０】
波形パターンマッチング回路201 は、入力されるsample[23..0] が図21に示すCarrier 判定条件に一致するたびにパルスを発生するので、IRRx信号のパルス「６」が入力されるまでは、IRRx信号パルスが１パルス入力されるたびにCarrier 信号にパルスが出力される。したがって、IRRx信号の発光区間が前にずれて前の発光区間「７」とくっつく形になった発光区間「８」がIRRxサンプル回路51に入力されるまでにCarrier 信号は９パルス出力される。その結果、パルスカウンタ53のカウント値は8Hとなる。
【０１２１】
一方、０ストップダウンカウンタ55のロード端子には、Carrier 信号とHizumi信号を入力とするOR54の出力信号Load24が入力されている。また、０ストップダウンカウンタ55のＣ端子には８倍CLK 信号が入力されている。したがって、０ストップダウンカウンタ55は、Carrier 信号またはHizumi信号にパルスが出力されるたびに値24（10進) をロードしてからカウントダウンを開始する。
【０１２２】
０ストップダウンカウンタ55の出力EX[4..0]は、５入力OR56に入力される。さらに、OR56の出力がＤフリップフロップ59のＤ端子に入力される。Ｄフリップフロップ59のＣ端子には８倍CLK 信号が入力されている。０ストップダウンカウンタ55のカウント値が0H以外の場合は、OR56は“1" を出力するので、Carrier 信号が“1" となって立下がった（図23の▲１▼のタイミング）次の８倍CLK 信号の立上がりでMainData信号は“1" となる。
【０１２３】
IRRxサンプル回路51に、発光区間が前にずれて前の発光区間「７」と連続する形になった発光区間「８」が入力されると、副搬送波の４周期分の期間Carrier 信号にパルスが出力されなくなる。また、波形パターンマッチング回路201 は、図21に示すHizumi判定条件を検出して図23の▲２▼のタイミングでHizumi信号にパルスを出力する。
【０１２４】
パルス欠け位置検出回路57は、Hizumi信号の立上がりでパルスカウンタ53の出力Pcount[3..0]を保持する回路である。４ビットのＤフリップフロップで構成される。図23に示すように、パルス欠け位置検出回路57は、▲２▼のタイミングでパルスカウンタの値を保持し、保持した値8HをSubData[3..0] に出力する。また、Ｄフリップフロップ58のＣ端子にはHizumi信号が入力されており、Ｄ端子にはVcc （+5V ）が入力されているので、▲２▼のタイミングでSubDataExist信号が“1" となる。ディジタル光受信装置に接続される計算機等は、SubDataExist信号が“1" となるのを検出して副搬送波に副データが重畳されていることを知り、SubData[3..0] を読込むことによって副データの内容を知る。
【０１２５】
IRRxサンプル回路51にIRRx信号の副搬送波「Ｂ」が入力されると、再びCarrier 判定条件が満たされるのでCarrier 信号の出力が再開される。その後、IRRx信号の最後の副搬送波「Ｆ」がIRRxサンプル回路51に入力されると、図23の▲３▼のタイミングに示すように波形パターンマッチング回路201 は最後のCarrier 信号を出力する。同時に、０ストップダウンカウンタ55のLoad24信号入力には最後のパルスが入力される。０ストップダウンカウンタ55は、最初に値24をロードして（図23の▲１▼）、カウントダウンを始めた後は、カウント値が0Hになる前に再度値がロードされるのでOR56の出力はずっと“1" であったが、図23の▲３▼に示すタイミングの後はLoad24信号が“1" とならないので８倍CLK 信号が24クロック入力されると０ストップダウンカウンタ55は0Hを出力する。その結果、OR56は“0" を出力し、８倍CLK 信号の１クロック後に主データMainDataが“0" となる（図23の▲４▼）。したがって、０ストップダウンカウンタ55は、主データの長さを正規の長さ（副搬送波の23周期分）に調整する役割を果たしていると言える。
【０１２６】
以上説明したように、ディジタル光送信装置10は副搬送波の発光区間を前にずらすことによって副データを主データに重畳し、ディジタル光受信装置14は副搬送波の中の発光区間がずれている区間を検出することによって主データに重畳された副データを抽出している。
【０１２７】
この副データとして、たとえばディジタル光送信装置10側で時間とともに変化するデータ（現在の時刻等）を重畳して送信することが考えられる。ディジタル光受信装置14側で、この副データを抽出してその値が正しいか否かを判断することによってセキュリティの信頼性を高めることが可能となる。しかし、副データとしてどのようなデータを用いるか無数に考えられるので、この以上の説明はここでは行なわない。
【０１２８】
［実施の形態４］
図24は、実施の形態４における主副データ変調部の内部構成を示すブロック図である。主副データ変調部12ｄの中で、主データ整長回路21およびIRTx波形発生回路24は図２に示す実施の形態１における主副データ変調部12a に含まれるものと同じ構成であり、同じ機能を有するので詳細な説明は繰返さない。
【０１２９】
マルチプレクサ241 は、同じタイミングで入力される複数の副データの中から１つの副データを選択して出力する。本実施の形態においては、２ビットのデータを有する４種類の副データ（副データ１〜副データ４）がマルチプレクサ241 に入力され、カウンタ242 のカウント値の上位４ビットcount[6..3] によって出力すべき副データが選択されてSubMix[1..0]として出力される。
【０１３０】
カウンタ242 は、７ビットカウンタで構成され、CountEnable 信号が“1" になるとカウントを開始する。カウンタ242 の最下位ビットcount[0]信号は、副搬送波を生成する際に使用される。カウンタ242 には予め所定の初期値がロードされており、CountEnable 信号が“1" となった後、２倍CLK 信号が入力されるごとにカウントアップを行なう。カウンタ242 の上位ビットcount[6..1] には初期値3DH が、カウンタ242 の最下位ビットcount[0]には初期値０が、それぞれ予めロードされているものとする。
【０１３１】
比較回路243 は、副データ存在通知（SubDataExist）信号が“0" のときは、equal 信号に“0" を出力し、SubDataExist信号が“1" のときは、マルチプレクサ241 から出力されるSubMix[1..0]信号とカウンタ242 から出力されるcount[2..1] 信号とを比較し、一致する場合はequal 信号に“1" を出力し、一致しない場合にはequal 信号に“0" を出力する。
【０１３２】
以下、本実施の形態における主副データ変調部12d の動作を図25に示すタイミングチャートを適宜参照しながら説明する。CountEnable 信号が“1" となったとき、すなわちPPM 変調部11からパルス信号が出力されるときに、カウンタ242 の上位ビットcount[6..1] は初期値3DH からカウントを開始する。本実施の形態では、主データ１ビットに含まれる副搬送波のパルスの数を38か39パルスとし、最初の３パルスのそれぞれの発光区間は必ず無発光区間に置換されないようにし、続く32パルスの発光区間を無発光区間に置換して副データを重畳している。さらにその後に続く３パルスあるいは４パルスのそれぞれの発光区間についても必ず無発光区間に置換されないようにしている。
【０１３３】
カウンタ242 がカウントアップを繰返し、図25の▲１▼に示す２倍CLK 信号の立上がりでカウンタ上位ビットcount[6..3] の値は0Hとなる。副データ１〜４のそれぞれには図示しない計算機等によって予め副データの値2H，0H，3H，1Hが設定されている。マルチプレクサ241 は、カウンタ上位ビットcount[6..3] の値が0Hの場合に副データ１の値を選択してSubMix[1..0]信号に出力している。カウンタ242 がカウントアップを繰返し、図25の▲２▼に示す２倍CLK 信号の立上がりでcount[2..1] の値が2Hとなり、SubMix[1..0]の値と一致する。このとき副データ存在通知信号SubDataExist信号が“1" （アクティブ）であるので、２倍CLK 信号の２クロック分の時間、比較回路243 の出力equal 信号が“1" となる。equal 信号は図３のIRTx波形発生回路に示すように、その反転した信号がAND31 に入力されており、AND31 の一方の入力にはcount[0]信号が入力されている。さらに、AND31 の出力がＤフリップフロップ32のＤ端子に入力され、２倍CLK 信号がＤフリップフロップ32のＣ端子に入力されている。したがって、equal 信号が“1" になるまでは、AND31 からcount[0]信号がそのまま出力されるので、IRTx信号からはcount[0]と同じ信号波形が２倍CLK 信号の１クロック分に相当する時間だけ遅れてＤフリップフロップ32から出力される。しかし、equal 信号が“1" となった場合に、AND31 はcount[0]信号をマスクしているので図25の▲３▼に示すタイミングではIRTx信号は“1" とならない。
【０１３４】
また、比較回路243 は、count[3]と“0" とを比較しており、たとえばcount[6..3] が1Hのときにはequal 信号は“0" となったままとなる。
【０１３５】
さらに、カウンタ242 がカウントアップを繰返し、図25の▲４▼に示す２倍CLK 信号の立上がりでカウンタ上位ビットcount[6..3] の値は2Hとなる。マルチプレクサ241 は、count[6..3] の値が2Hとなると副データ２の値を選択してSubMix[1..0]信号に出力する。したがって、比較回路243 はcount[2..1] と副データ２の値とを比較するので、図25の▲４▼に示すタイミングでequal 信号は“1" となり、図25の▲５▼に示すタイミングではIRTx信号は“1" とならない。
【０１３６】
さらに、カウンタ242 がカウントアップを繰返し、図25の▲６▼に示すタイミングでcount[2..1] の値は3Hとなる。このときカウンタ上位ビットcount[6..3] の値は4Hとなっており、マルチプレクサ241 は、副データ３の値を選択してSubMix[1..0]信号に出力している。したがって、図25の▲６▼に示すタイミングでequal 信号は“1" となり図25の▲７▼に示すタイミングではIRTx信号は“1" とならない。
【０１３７】
さらに、カウンタ242 がカウントアップを繰返し、図25の▲８▼に示すタイミングでcount[2..1] の値は1Hとなる。このときカウンタ上位ビットcount[6..3] の値は6Hとなっており、マルチプレクサ241 は、副データ４の値を選択してSubMix[1..0]信号に出力している。したがって、図25の▲８▼に示すタイミングでequal 信号は“1" となり図25の▲９▼に示すタイミングではIRTx信号は“1" とならない。
【０１３８】
このように、主データ１ビットに対して、副データとして８ビット分の情報を重畳することが可能となる。
【０１３９】
図26は、実施の形態４における主副データ復調部の内部構成を示すブロック図である。主副データ復調部16d の中で、IRRxサンプル回路51、波形パターンマッチング回路52、０ストップダウンカウンタ55、ORゲート54，56およびＤフリップフロップ58，59は図５に示す実施の形態１における主副データ復調部16a に含まれるものと同じ構成であり、同じ機能を有するので詳細な説明は繰返さない。デマルチプレクサ261 は、波形パターンマッチング回路52から出力されるCarrier 信号に出力されるパルスの数をカウントするための６ビットのパルスカウンタ262 と、発光区間が無発光区間に置換されている位置を検出するための多重パルス欠け位置検出回路263 とを含む。パルスカウンタ262 は６ビットの信号Pcountを出力する。このパルスカウンタ262 は、Pcount[2..0]の値が4HとなるまでにHizumi信号にパルスがある場合には、4Hとなったカウントアップの次のカウントアップで0Hになると同時にPcount[5..3]の値をインクリメントする。また、パルスカウンタ262 は、Pcount[2..0]の値が4HとなるまでHizumi信号にパルスがない場合は、7Hになるまでカウントアップを繰返し、次のカウントアップで０になると同時にPcount[5..3]の値をインクリメントする。
【０１４０】
多重パルス欠け位置検出回路263 は、Hizumi信号の立上がりでパルスカウンタ262 の出力Pcount[1..0]を保持してPcount[5..3]の値に応じて副データ１〜４のいずれかに出力する回路である。すなわち、Pcount[5..3]の値が0HのときはHizumi信号の立上がりでPcount[1..0]の値を保持して副データ１に出力し、Pcount[5..3]の値が1HのときはHizumi信号の立上がりでPcount[1..0]の値を保持して副データ２に出力し、Pcount[5..3]の値が2HのときはHizumi信号の立上がりでPcount[1..0]の値を保持して副データ３に出力し、Pcount[5..3]の値が3HのときはHizumi信号の立上がりでPcount[1..0]の値を保持して副データ４に出力する。
【０１４１】
図27に示すタイミングチャートを参照しながら以下説明を行なう。波形パターンマッチング回路52は、IRRx信号の最初の連続した３つのパルスを検出し、▲１▼に示すタイミングでCarrier 信号を出力する。パルスカウンタ262 は、カウンタ上位ビットPcount[5..3]には初期値として４が、カウンタ下位ビットPcount[2..0]には初期値として7Hがロードされており、Carrier 信号が“1" となるたびにカウントアップを行なう。したがって、▲１▼に示すタイミングでパルスカウンタ262 の出力は0Hとなる。
【０１４２】
波形パターンマッチング回路52は、入力されるsample[23..0] が図７に示すCarrier 判定条件に一致するたびにパルスを発生するので、IRRx信号のパルス「１」が入力されるまでは、IRRx信号パルスが１パルス入力されるたびにCarrier 信号にパルスが出力される。したがって、IRRx信号の発光区間が無発光区間に置換された「２」がIRRxサンプル回路51に入力されるまでにCarrier 信号は３パルス出力される。その結果、パルスカウンタ262 のカウント値は2Hとなる。
【０１４３】
一方、０ストップダウンカウンタ55のロード端子には、Carrier 信号とHizumi信号を入力とするOR54の出力信号Load24が入力されている。また、０ストップダウンカウンタ55のＣ端子には８倍CLK 信号が入力されている。したがって、０ストップダウンカウンタ55は、Carrier 信号またはHizumi信号にパルスが出力されるたびに値24（10進) をロードしてからカウントダウンを開始する。
【０１４４】
０ストップダウンカウンタ55の出力EX[4..0]は、５入力OR56に入力される。さらに、OR56の出力がＤフリップフロップ59のＤ端子に入力される。Ｄフリップフロップ59のＣ端子には８倍CLK 信号が入力されている。０ストップダウンカウンタ55のカウント値が0H以外の場合は、OR56は“1" を出力するので、Carrier 信号が“1" となって立下がった（図27の▲１▼のタイミング）次の８倍CLK 信号の立上がりでMainData信号は“1" となる。
【０１４５】
IRRxサンプル回路51に、無発光区間に置換された発光区間「２」が入力されると、副搬送波の４周期分の期間Carrier 信号にパルスが出力されなくなる。また、波形パターンマッチング回路52は、図７に示すHizumi判定条件を検出して図27の▲２▼のタイミングでHizumi信号にパルスを出力する。
【０１４６】
図27に示すように、多重パルス欠け位置検出回路263 は、▲２▼のタイミングでPcount[1..0]の値を保持し、保持した値2Hを副データ１に出力する。副データに出力するのは、Pcount[5..3]の値が0Hだからである。また、Ｄフリップフロップ58のＣ端子にはHizumi信号が入力されており、Ｄ端子にはVcc （+5V ）が入力されているので、▲２▼のタイミングでSubDataExist信号が“1" となる。ディジタル光受信装置に接続される計算機等は、このSubDataExist信号が“1" となるのを検出して副搬送波に副データが重畳されていることを知り、副データ１〜４が揃った後に８ビットの副データを読込むことによって副データの内容を知ることができる。
【０１４７】
さらに、IRRxサンプル回路51に無発光区間に置換された発光区間「８」が入力されると、▲３▼のタイミングで波形パターンマッチング回路52はHizumi信号にパルスを出力する。この▲３▼のタイミングでは、Pcount[5..3]の値は1Hとなっているので、多重パルス欠け位置検出回路263 はPcount[1..0]の値を保持し、保持した値0Hを副データ２に出力する。同様に、▲４▼のタイミングで値3Hを副データ３に出力し、▲５▼のタイミングで値1Hを副データ４に出力する。
【０１４８】
０ストップダウンカウンタ55は、最初に値24をロードして（図27の▲１▼）、カウントダウンを始めた後は、カウント値が0Hになる前に再度値がロードされるのでOR56の出力はずっと“1" であったが、図27の▲６▼に示すタイミングの後はLoad24信号が“1" とならないので８倍CLK 信号が24クロック入力されると０ストップダウンカウンタ55は0Hを出力する。その結果、OR56は“0" を出力し、８倍CLK 信号の１クロック後に主データMainDataが“0" となる（図27の▲７▼）。したがって、０ストップダウンカウンタ55は、主データの長さを正規の長さ（副搬送波の38周期分）に調整する役割を果たしていると言える。
【０１４９】
図28は、４つの副データのうち１つが含まれていな場合のタイミングチャートである。図27のタイミングチャートと比較して、IRRx信号のパルス「８」が無発光区間に置換されていない。この場合、Pcount[2..0]の値は▲３▼に示すタイミングで7Hとなり、次のCarrier 信号の立上がりで0Hとなり、Pcount[5..3]の値がインクリメントされる。このように副データが欠けていても主副データ復調部16d は、正しく副データを復調することが可能である。
【０１５０】
また、主データのデータレートと副搬送波の周期とは、一般的には整数倍となっていないため、シンボル内に含まれる副搬送波のパルス数は１パルス程度の誤差を含んでいる。そこで、光送受信装置間で１シンボル内に含まれる副搬送波のパルス数を取り決めておき、副搬送波のパルス数を増減させることによっても副データを主変調波形に重畳することが可能である。
【０１５１】
以上説明したように、ディジタル光送信装置10は副搬送波の複数の発光区間を無発光区間に置換することによって副データを主データに重畳し、ディジタル光受信装置14は副搬送波の中の複数の無発光区間に置換された発光区間を検出することによって主データに重畳された副データを抽出している。
【０１５２】
［実施の形態５］
上述した実施の形態１〜４における光受信装置は、受信した副搬送波を正確に再生できるとは限らず、光受信装置内部の増幅回路や帯域フィルタ特性のために、副搬送波の最初の数パルスを取りこぼす可能性がある。
【０１５３】
本実施の形態における光送受信装置は、光受信装置側で副搬送波の最初の数パルスを取りこぼした場合でも、副データを正確に送受信可能とするものである。
【０１５４】
図29は、実施の形態５における主副データ変調部の内部構成を示すブロック図である。主副データ変調部12e の中で、主データ整長回路21およびカウンタ22は図２に示す実施の形態１における主副データ変調部12a に含まれるものと同じ構成であり、同じ機能を有するので詳細な説明は繰返さない。ただし、カウンタ22の上位ビットcount[5..1] には初期値19H が、カウンタ22の最下位ビットcount[0]には初期値０が、それぞれ予めロードされているとする。また以下の説明では副データSubData[3..0] には9Hが与えられるものとする。
【０１５５】
比較回路291 は、副データ存在通知（SubDataExist）信号が“0" （非アクティブ）のときは、plus信号およびminus 信号に“0" を出力し、SubDataExist信号が“1" （アクティブ）のときは、副データ（SubData[3..0] ）とカウンタ22の上位ビット出力（count[5..1] ）とが一致する場合はminus 信号に“1" を出力し、一致しない場合にはminus 信号に“0" を出力する。ただし、count[5]信号との比較は常に“0" と行ない、count[4..1] 信号はそれぞれ、SubData[3..0] 信号と比較を行なう。また、比較回路291 は内部に５ビットの所定値を保持しており、SubDataExist信号が“1" のときにこの所定値とカウンタ22の上位ビット出力（count[5..1] ）とが一致する場合はplus信号に“1" を出力し、一致しない場合にはplus信号に“0" を出力する。以下、この所定値を1DH として説明する。
【０１５６】
次に、図31に示すタイミングチャートを参照しながら以下説明を行なう。CountEnable 信号が“1" となったとき、すなわちPPM 変調部11からパルス信号が出力されたときに、カウンタ22の上位ビットcount[5..1] は初期値19H からカウントを開始する。本実施の形態では、主データ１ビットに含まれる副搬送波のパルスの数を24か25パルスとし、最初の３パルスのそれぞれの次の区間は必ず無発光区間となるようにし、続くパルスの無発光区間を発光区間に置換する。この発光区間に置換された無発光区間を擾乱１と呼ぶことにする。さらに、その後に続く副搬送波の３パルスのそれぞれの次の区間は必ず無発光区間となるよう（擾乱を加えないよう）にし、続く16パルスの発光区間を無発光区間に置換して副データを重畳している。この無発光区間に置換された発光区間を擾乱２と呼ぶことにする。
【０１５７】
カウンタ22がカウントアップを繰返し、図31の▲１▼に示す２倍CLK 信号の立上がりでカウンタ上位ビットcount[5..1] の値は1DH となる。SubDataExist信号が“1" （アクティブ）であるので２倍CLK 信号の２クロック分の時間、比較回路291 の出力plus信号が“1" となる。plus信号は図30のIRTx波形発生回路に示すように、OR302 に入力されており、OR302 の一方の入力にはAND301の出力信号が入力されている。minus 信号は“0" であるので、AND301からはcount[0]信号がそのまま出力される。さらに、OR302 の出力がＤフリップフロップ303 のＤ端子に入力され、２倍CLK 信号がＤフリップフロップ303 のＣ端子に入力されている。したがって、plus信号が“1" になるまでは、OR302 からcount[0]信号がそのまま出力されるので、IRTx信号からはcount[0]と同じ信号波形が、２倍CLK 信号の１クロック分に相当する時間だけ遅れてＤフリップフロップ303 から出力される。しかし、plus信号が“1" となった場合に、OR302 は“1" を出力するので図31の▲２▼に示すタイミングではIRTx信号は“0" とならない。図31の▲３▼に示すタイミングでは、plus信号が再び“0" に戻っているのでIRTx信号の無発光区間の出力が再開される。
【０１５８】
さらに、カウンタ22がカウントアップを繰返し、図31の▲４▼に示す２倍CLK 信号の立上がりでカウンタ上位ビットcount[5..1] の値は09H となる。SubData[3..0] には、図示しない計算機等によって予め副データの値9Hが設定されており、SubData Exit信号が“1" であるので、２倍CLK 信号の２クロック分の時間、比較回路291 の出力minus 信号が“1" となる。minus 信号は図30のIRTx波形発生回路に示すように、反転された信号がAND301に入力されており、AND301の一方の入力にはcount[0]信号が入力されている。さらに、AND301の出力がOR302 に入力されており、OR302 の一方の入力にはplus信号が入力されている。plus信号は“0" であるので、OR302 からはAND301からの出力がそのまま出力される。したがって、minus 信号が“1" になるまでは、OR302 からcount[0]信号がそのまま出力されるので、IRTx信号からはcount[0]と同じ信号波形が２倍CLK 信号の１クロック分に相当する時間だけ遅れてＤフリップフロップ303 から出力される。しかし、minus 信号が“1" となった場合に、AND301はcount[0]信号をマスクするので、図31の▲５▼に示すタイミングではIRTx信号は“1" とならない。
【０１５９】
図31の▲６▼に示すタイミングでは、minus 信号が再び“0" に戻っているのでIRTx信号である副搬送波の出力が再開される。MainData信号が“0" となり、CountEnable 信号が“0" となるとカウンタ22はカウントアップを停止するので、以降のIRTx信号には副搬送波が出力されない。このように、副搬送波に擾乱１および擾乱２を加え、擾乱１および擾乱２の相対的な時間間隔により、主データに副データを重畳している。
【０１６０】
図32は、実施の形態５における主副データ復調部の内部構成を示すブロック図である。主副データ復調部16e の中で、IRRxサンプル回路51、０ストップダウンカウンタ55、パルス欠け位置検出回路57、ORゲート56およびＤフリップフロップ58，59は図５に示す実施の形態１における主副データ復調部16a に含まれるものと同じ構成であり、同じ機能を有するので詳細な説明は繰返さない。波形パターンマッチング回路321 は、図５に示す波形パターンマッチング回路52に後述するHizumi1 信号出力回路323 が追加されている点が異なる。また、パルスカウンタ322 は最初０が設定されており、Hizumi1 信号にパルスが入力されるまでカウントアップを行なわない。パルスカウンタ322 は、Hizumi1 信号にパルスが入力された後、Carrier 信号の立上がりに同期してカウントアップを行なう。
【０１６１】
図33は、IRRxサンプル回路321 内でのサンプルを示すタイミングチャートである。図33（ａ）〜（ｃ）および（ｇ）〜（ｉ）に関しては図７（ａ）〜（ｆ）を用いて行なった説明と同じであるのでここでは繰返さない。図33の（ｄ）〜（ｆ）は、３つの連続した副搬送波の最初の発光区間の次の無発光区間が発光区間に置換されている場合の想定されるすべてのサンプルパターンを与えるようなIRRx波形であって、時刻t1とt2との間に立上がりが存在するものの波形をタイミングチャート形式で示す。図７（ａ）〜（ｃ）を用いて説明したのと同じ理由により、sample[11]，[10]とsample[3] ，[2] がそれぞれ“L" ，“H" となることは起こり得ず、sample[7] ，[6] がそれぞれ“H" ，“L" となることは起こり得ない。
【０１６２】
副搬送波が３つ連続して入力されたことを検出する回路および３つの連続した副搬送波の真ん中の発光区間が無発光区間に置換されていることを検出する回路（Hizumi2 信号出力回路）は、図８（ａ）および（ｂ）に示すCarrier 条件判定回路52a およびHizumi信号出力回路52b と同様であるので、ここではその説明は繰返さない。
【０１６３】
また、最初の発光区間の次の無発光区間が発光区間に置換された副搬送波が入力されたことを検出する回路は、図32のHizumi1 信号出力回路323 であって、図34に示すとおりとなる。すなわち、図33のHizumi1 判定条件を満たす場合にのみ、パルスが発生する回路である。AND341は、sample[22]〜[12]，[5] および[4] がすべて“1" のときに“1" となる。NOR342は、sample[23]，[9] ，[8] ，[1] および[0] がすべて“0" のときに“1" となる。NAND343 および345 は、sample[11]と[10]，sample[3] と[2] がそれぞれ“L" ，“H" 以外のときに“1" となる。NAND344 は、sample[7] と[6] がそれぞれ“H" ，“L" 以外のときに“1" となる。AND341，NOR342，NAND343 〜345 がすべて“1" となったとき、すなわち図33のHizumi1 判定条件を満たしたときに限りAND346の出力は“1" になる。
【０１６４】
図35に示すタイミングチャートを参照しながら以下説明を行なう。波形パターンマッチング回路321 は、IRRx信号の最初の連続した３つのパルスを検出し、▲１▼に示すタイミングでCarrier 信号を出力する。また、波形パターンマッチング回路321 は、擾乱１が入力されると、▲２▼に示すタイミングでHizumi1 信号にパルスを出力する。パルスカウンタ322 は、４ビットカウンタであり、値0H（Pcount[3..0]がすべて“0" ）が設定されており、Hizumi1 信号にパルスが入力された後Carrier 信号が“1" となるたびにカウントアップを行なう。したがって、▲３▼に示すタイミングでパルスカウンタ322 の出力は1Hとなる。
【０１６５】
波形パターンマッチング回路321 は、入力されるsample[23..0] が図33に示すCarrier 判定条件に一致するたびにパルスを発生するので、IRRx信号の無発光区間「８」が入力されるまでは、IRRx信号パルスが１パルス入力されるたびにCarrier 信号にパルスが出力される。したがって、IRRx信号の発光区間が無発光区間に置換された「９」がIRRxサンプル回路51に入力されるまでにCarrier 信号はHizumi1 信号にパルスが入力された後、９パルス出力される。その結果、パルスカウンタ322 のカウント値は9Hとなる。
【０１６６】
一方、０ストップダウンカウンタ55のロード端子には、Carrier 信号とHizumi1 信号とHizumi2 信号を入力とするOR524 の出力信号Load24が入力されている。また、０ストップダウンカウンタ55のＣ端子には８倍CLK 信号が入力されている。したがって、０ストップダウンカウンタ55は、Carrier 信号、Hizumi1 信号またはHizumi2 信号にパルスが出力されるたびに値24（10進) をロードしてからカウントダウンを開始する。
【０１６７】
０ストップダウンカウンタ55の出力EX[4..0]は、５入力OR56に入力される。さらに、OR56の出力がＤフリップフロップ59のＤ端子に入力される。Ｄフリップフロップ59のＣ端子には、８倍CLK 信号が入力されている。０ストップダウンカウンタ55のカウント値が0H以外の場合は、OR56は“1" を出力するので、Carrier 信号が“1" となって立下がった（図35の▲１▼のタイミング）次の８倍CLK 信号の立上がりでMainData信号は“1" となる。
【０１６８】
IRRxサンプル回路51は、無発光区間に置換された発光区間「９」が入力されると、副搬送波の４周期分の期間Carrier 信号にパルスが出力されなくなる。また、波形パターンマッチング回路321 は、図33に示すHizumi2 判定条件を検出して図35の▲４▼のタイミングでHizumi2 信号にパルスを出力する。
【０１６９】
パルス欠け位置検出回路57は、Hizumi2 信号の立上がりでパルスカウンタ322 の出力Pcount[3..0]を保持する回路である４ビットのＤフリップフロップで構成される。図35に示すように、パルス欠け位置検出回路57は、▲４▼のタイミングでパルスカウンタの値を保持し、保持した値9HをSubData[3..0] に出力する。また、Ｄフリップフロップ58のＣ端子にはHizumi信号が入力されており、Ｄ端子にはVcc （＋5V）が入力されているので、▲４▼のタイミングでSubDataExist信号が“1" となる。ディジタル光受信装置に接続される計算機等は、このSubDataExist信号が“1" となるのを検出して副搬送波に副データが重畳されるていることを知り、SubData[3..0] を読込むことによって副データの内容を知る。
【０１７０】
IRRxサンプル回路51にIRRx信号の無発光区間「Ｃ」が入力されると、再びCarrier 判定条件が満たされるのでCarrier 信号の出力が再開される。その後、IRRx信号の最後のパルス「Ｘ」がIRRxサンプル回路51に入力されると、図35の▲５▼のタイミングに示すように波形パターンマッチング回路321 は最後のCarrier 信号を出力する。同時に、０ストップダウンカウンタ55のLoad24信号の入力には最後のパルスが入力される。０ストップダウンカウンタ55は、最初に値24をロードして（図35の▲１▼）、カウントダウンを始めた後は、カウント値が0Hになる前に再度値がロードされるのでOR56の出力がずっと“1" であったが、図35の▲５▼に示すタイミングの後はLoad24信号が“1" とならないので８倍CLK 信号が24クロック入力されると０ストップダウンカウンタ55は0Hを出力する。その結果、OR56は“0" を出力し、８倍CLK 信号の１クロック後に主データMainDataが“0" となる（図35の▲６▼）。したがって、０ストップダウンカウンタ55は、主データの長さを正規の長さ（副搬送波の24周期分）に調整する役割を果たしていると言える。
【０１７１】
以上説明したように、ディジタル光送信装置10は副搬送波に擾乱１および擾乱２を加えることによって副データを主データに重畳し、ディジタル光受信装置14は副搬送波に加えられた擾乱１および擾乱２を検出することによって主データに重畳された副データを抽出している。
【０１７２】
実施の形態５では、副搬送波の中の無発光区間を発光区間に置換することにより擾乱１を加え、発光区間を無発光区間に置換することによって擾乱２を加えているが、副搬送波に擾乱１および擾乱２を加える方法は、実施の形態１〜３において説明したいずれの方法を用いても可能である。
【０１７３】
すなわち、図36（ａ）に示すように本実施の形態において説明した擾乱１および擾乱２の付加方法以外に、図36（ｂ）に示すように発光区間を無発光区間に置換して擾乱１を加え、無発光区間を発光区間に置換して擾乱２を加えることも可能である。
【０１７４】
また、図36（ｃ）に示すように、発光区間を前にずらして擾乱１を加え、発光区間を後ろにずらして擾乱２を加えることも可能である。
【０１７５】
さらには、図36（ｄ）に示すように、無発光区間を発光区間に置換して擾乱１を加え、発光区間を前にずらして擾乱２を加えることも可能である。
【０１７６】
以上説明したように、副搬送波に擾乱１および擾乱２を加え、その相対的な時間間隔で副データを重畳することによって、副搬送波の最初の数パルスを取りこぼすことがあっても、主データから副データを抽出することが正確に行なえるようになる。
【０１７７】
また、実施の形態１〜５ではASK 変調方式の副搬送波に副データを重畳したが、FSK 変調方式やPSK 変調方式の副搬送波に副データを重畳して光通信を行なうことも可能である。
【０１７８】
図37は、本発明のディジタル光送信装置と従来のディジタル光受信装置との通信、および従来のディジタル光送信装置と本発明のディジタル光受信装置との通信を示す図である。
【０１７９】
本発明の光送信装置10からの光変調信号が従来の光受信装置725 に入力された場合、O/E 変換部726 および主データ復調部727 内の各部の波形は図38に示すとおりとなる。ただし、図38は主データ復調部727 の一例としてASK 変調の場合を示している。実施の形態１で示した発光区間が無発光区間に置換された波形（ｂ）が受光素子731 に入力されると、整流器735 には（ｃ）の波形が入力される。整流器735 からの出力を積分器736 が積分した後の波形が（ｄ）となる。発光区間が無発光区間に置換された箇所で歪みが発生するが、点線で示した“H" から“L" になるときのスレッショルドレベルより電圧が高いので（ｅ）に示すように通常の主データがASK 変調部727 から出力される。したがって動作上問題とならない。
【０１８０】
また、従来のディジタル光送信装置721 からの光変調信号が本発明のディジタル光受信装置14に入力された場合、実施の形態１〜５において説明した副データ存在通知信号SubDataExist（図５，13，20，27，35）が“1" とならない。したがって、本発明のディジタル光受信装置14に接続された計算機等は副データがないとして処理を行なうので、動作上問題とならない。
【０１８１】
したがって、実施の形態１〜３は、従来のディジタル光通信装置との互換性を保ちつつ、従来のディジタル光通信装置よりもデータの通信容量を増やすことができる。
【０１８２】
また、各実施の形態において、副搬送波の中の１パルスのみを操作して副データを重畳したが、主データ１ビットの中の副搬送波を複数パルス操作して副データを重畳することももちろん可能である。ただし、図38（ｄ）に示すように、波形の歪みによって電圧がスレッショルドレベル以下にならないようにする必要がある。
【０１８３】
また、実施の形態１〜３で説明した主副データ変調部12a 〜12c を組合せることも可能である。たとえば、主副データ変調部12a 〜12c の出力を３入力のセレクタに入力し、シンボル単位でセレクタを切換えて電気変調信号を生成してE/O 変換部13に入力するようにすれば、シンボル単位で発光区間を無発光区間に置換したり、無発光区間を発光区間に置換したり、あるいは発光区間をずらすことが可能となる。
【０１８４】
この場合、ディジタル光受信装置側でも主副データ復調部16a 〜16c の出力を３入力のセレクタに入力し、シンボル単位でセレクタを切換えて副データを読込めばよい。この方法によって、さらにセキュリティに優れたディジタル光送信装置およびディジタル光受信装置を提供することが可能になる。
【０１８５】
図39（ａ）〜（ｄ）は、主データに副データを重畳する他の方法を示している。（ａ）は、シンボルの区間を通常のシンボルの区間より長くして副データを重畳している。シンボルが長くなった度合い等で副データの値を決定している。（ｂ）は、シンボルの区間を通常のシンボルの区間より短くして副データを重畳している。シンボルが短くなった度合い等で副データの値を決定している。（ｃ）は、（ａ）に示す方法と実施の形態２と３の方法とを組合せたものである。（ｄ）は、（ｂ）に示す方法と実施の形態１の方法とを組合せたものである。
【０１８６】
［実施の形態６］
図40は、本発明の実施の形態６におけるディジタル光通信装置の構成を示すブロック図である。ディジタル光通信装置は、主データに副データを重畳して電気変調信号として出力するためのASK 変調部412 と、電気変調信号を光変調信号に変換して出力するためのE/O 変換部411 とを含むASK 送信装置410 、光変調信号を電気変調信号に変換して出力するためのO/E 変換部414 と、電気変調信号を受けて主データと副データとを分離するためのASK 復調部415 とを含むASK 受信装置413 、副送信データをバッファリングするためのFIFO416 、副受信データをバッファリングするためのFIFO417 、インバータ418,419 、およびパラレル／シリアル変換するためのUART420 を含む。
【０１８７】
本実施の形態においては、転送速度を19200bps、副搬送波の周波数を500kHzとする。したがって、１シンボルの間隔は52.08 μｓであり、1 シンボル当り26個のスロットが存在することになる。
【０１８８】
ASK 送信装置410 が赤外線送信信号（光変調信号）を出力する場合には、まず不図示の計算機等から副送信データがFIFO416 に入力される。この副送信データのFIFO416 への入力は、ASK 送信装置410 への主データの入力に同期して、またはASK 送信装置410 への主データの入力の前に予め行なわれる。
【０１８９】
そして、不図示の計算機等は副送信データ存在通知信号を“1" （アクティブ）にしてASK 変調部412 へ副データがあることを通知する。不図示の計算機等がUART420 に対して８ビットの主送信データを出力すると、UART420 は８ビットの主送信データをシリアルデータTxD に変換し、インバータ418 によってその反転信号が主データとしてASK 変調部412 に入力される。ASK 変調部412 は、主データが入力されると、FIFO416 から副データを入力して主データに副データを重畳し、E/O 変換部411 が光変調信号に変換して出力する。
【０１９０】
また、ASK 受信装置413 が赤外線受信信号（光変調信号）を入力する場合には、まずO/E 変換部414 が入力された赤外線受信信号を電気信号IRRxに変換する。ASK 復調部415 は電気信号IRRxから主データを復調する際、副データが重畳されていれば副データを復調する。ASK 復調部415 は副データを復調した後、副データ受信クロック信号にパルスを出力してFIFO417 に当該副データを書込むとともに、副受信データ存在通知信号を“1" （アクティブ）にして不図示の計算機等に副受信データがあることを通知する。
【０１９１】
一方、復調された主データはインバータ419 によって反転され、RxD 信号としてUART420 に入力される。UART420 はシリアルデータであるRxD 信号を８ビットのデータに変換して不図示の計算機等に出力する。
【０１９２】
図41は、図40に示すASK 変調部412 の内部構成を示すブロック図である。ASK 変調部412 は、主データを1MHzCLK で同期を取って出力するための主データ整長回路421 、スロットの数をカウントするためのスロットカウンタ422 、スロットカウンタ422 が所定値をロードするタイミング信号を生成するためのロード回路423 、比較回路424,425 、Ｄフリップフロップ426 、EXOR427 、および副データを含む副搬送波を生成するためのIRTx波形生成回路428 を含む。
【０１９３】
主データ整長回路421 は、インバータ418 から受けた主データ信号を1MHzCLK 信号で同期を取る。たとえば、ＤフリップフロップのＤ（Data）端子に主データ（MainData）信号を入力し、Ｃ（Clock ）端子に1MHzCLK 信号を入力することによって実現できる。この同期を取った信号をMain信号としてロード回路423 およびEXOR427 に入力する。
【０１９４】
ロード回路423 は、図42に示すようにＤフリップフロップ430,431 およびインバータ432 を含む。このロード回路423 は、Main信号の立上がりを検出し、1MHzCLK 信号の１クロック分のパルスをCountLoad 信号に出力する。
【０１９５】
スロットカウンタ422 は、６ビットカウンタで構成され、CountLoad 信号の立上がりで1MHzCLK 信号と非同期に所定値をロードする。スロットカウンタ422 の最下位ビットSlotCount[0]信号は、副搬送波を生成する際に使用される。スロットカウンタ422 の上位ビットSlotCount[5..1] には初期値17H が、スロットカウンタ422 の最下位ビットSlotCount[0]には初期値０がそれぞれロードされ、スロットカウンタ422 はCountLoad 信号が“1" となった後、1MHzCLK 信号が入るごとにカウントアップを行なう。スロットカウンタ422 の上位ビットSlotCount[5..1] のみに着目すると、1MHzCLK 信号が２回入るごとにカウントアップを行なうように見える。
【０１９６】
比較回路424 は、副データ存在通知（SubExist）信号が“0" （非アクティブ）のときは、equal 信号に“0" を出力し、SubExist信号が“1" （アクティブ）のときは、副データ（SubData[3..0] ）とスロットカウンタ422 の上位ビット出力（SlotCount[5..1] ）とが一致する場合は“1" を出力し、一致しない場合には“0" を出力する。ただし、SlotCount[5]信号との比較は常に“0" と行ない、SlotCount[4..1] 信号はそれぞれ、SubData[3..0] 信号と比較を行なう。
【０１９７】
また、比較回路425 は、副データ存在通知（SubExist）信号が“0" （非アクティブ）のときは、“0" を出力し、SubExist信号が“1" （アクティブ）のときは、スロットカウンタ422 の上位ビット出力（SlotCount[5..1] ）と"17h" とが一致する場合は“1" を出力し、一致しない場合には“0" を出力する。
【０１９８】
図44に示すタイミングチャートを参照しながら以下説明を行なう。主データMainData信号が“1" となったとき、図44の▲１▼に示すタイミングでMain信号は“1" となる。また、同じタイミングでロード回路423 はCountLoad 信号にパルスを出力する。スロットカウンタ422 は、CountLoad 信号の立上がりで非同期に値"17h" をロードする。比較回路425 は、▲１▼のタイミングで“1" を出力するので、▲２▼に示すタイミングでSubWRreq信号は“1" となる。すなわち、FIFO416 に対して副データ書込要求信号を出力し、副データを入力する。
【０１９９】
スロットカウンタ422 の上位ビットSlotCount[5..1] がカウント値を17H からカウントを始める理由は、副搬送波の最初の３つのスロットの発光区間（IRTxの"X" で示す最初の３つのパルス）を無発光区間に置換しないためである。ASK 受信装置413 で光信号から主データを再生する際、副搬送波の最初の３つのいずれかの発光区間が無発光区間に置換されると、主データの立上がりのタイミングにずれが生じるため、それを防ぐために最初の３つの発光区間は無発光区間に置換されないようにしている。
【０２００】
本実施の形態では、主データ１ビットに含まれる副搬送波のパルスの数を26パルスとし、最初の３パルスは必ず発光区間となるようにし、続く16パルスの発光区間のいずれかを無発光区間に置換して副データを重畳している。さらにその後に続く７パルスについても必ず発光区間となるようにしている。スロットカウンタ422 がカウントアップを繰返し、図44の▲３▼に示す1MHzCLK 信号の立上がりでスロットカウンタ上位ビットSlotCount[5..1] の値は09H となる。SubData[3..0] には、FIFO416 によって値09H が設定されており、SubExist信号が“1" （アクティブ）であるので、1MHzCLK 信号の２クロック分の時間、比較回路424 の出力equal 信号が“1" となる。equal 信号は図41に示すように、EXOR427 に入力されており、EXOR427 の一方の端子にはMain信号が入力されているので、▲３▼のタイミングでCarrierEnable 信号が“0" となる。CarrierEnable 信号は図43のIRTx波形生成回路に示すように、AND441に入力されており、AND441の一方の入力にはSlotCount[0]信号が入力されている。さらに、AND441の出力がＤフリップフロップ442 のＤ端子に入力され、1MHzCLK 信号がＤフリップフロップ442 のＣ端子に入力されている。したがって、▲１▼に示すタイミングでCarrierEnable 信号が“1" となってから、AND441からSlotCount[0]信号がそのまま出力されるので、IRTx信号からはSlotCount[0]と同じ信号波形が1MHzCLK 信号の１クロック分に相当する時間だけ遅れてＤフリップフロップ442 から出力される。しかし、CarrierEnable 信号が▲３▼のタイミングで“0" となった場合に、AND441はSlotCount[0]信号をマスクするので図44の▲４▼に示すタイミングではIRTx信号は“1" とならない。
【０２０１】
図44の▲５▼に示すタイミングでは、CarrierEnable 信号が再び“1" に戻っているのでIRTx信号である副搬送波の出力が再開される。MainData信号が“0" となり、▲６▼に示すタイミングでMain信号が“0" となるので、CarrierEnable 信号が“0" となり、▲６▼以降のタイミングではSlotCount[0]がAND441によってマスクされ、IRTx信号には副搬送波が出力されない。このように、主データ１ビットに対して、副データとして４ビット分の情報を重畳することが可能となる。
【０２０２】
図45の▲６▼（図44の▲６▼）に示すタイミングでは、SlotCount[5..1] の値が再び17H となり、▲７▼のタイミングでSubWRreq信号が“1" となる。FIFO416 は、SubWRreq信号の立上がりで次の副データBHを出力する。また、CarrierEnable 信号は、▲６▼のタイミングで“0" となるので、IRTx波形生成回路は副搬送波を出力しない。
【０２０３】
スロットカウンタ422 がカウントアップを繰返し、▲８▼のタイミングでSlotCount[5..1] が0BH となるので、equal 信号が“1" となる。このとき、EXOR427 はMain信号が“0" であるので、“1" を出力する。したがって、▲９▼に示すタイミングでIRTx信号にパルスを１つ出力する。その後、IRTx信号にはパルスが出力されず、▲１▼のタイミング以降は図44を用いて説明したのと同じ動作を行なうことになる。
【０２０４】
このように、無発光シンボルにパルスを重畳し、その位置によって副データを重畳することが可能になる。すなわち、無発光シンボル１つに対して４ビット分の副データを重畳することが可能となる。
【０２０５】
図46は、本実施の形態におけるASK 復調部415 の内部構成を示すブロック図である。ASK 復調部415 は、電気変調信号IRRxをサンプリングして出力するためのIRRxサンプル回路460 、IRRxサンプル回路460 がサンプリングした波形から特定の波形を抽出するための波形パターンマッチング回路461 、シンボルのスロットの値をカウントするためのスロットカウンタ462 、所定の値をロードしてカウントダウンを開始しカウント値が０となったときにカウントダウンを停止する０ストップダウンカウンタ463 、発光シンボル内の発光区間が無発光区間に置換されている位置または無発光シンボル内のパルスが重畳されている位置を検出するためのパルス位置検出回路464 、比較回路465 、Ｄフリップフロップ466 ，467 ，468 、OR469 ，470 ，471 、およびAND472を含む。
【０２０６】
IRRxサンプル回路460 は、図６に示すように24個のＤフリップフロップを直列に接続した24段のシフトレジスタで構成される。IRRxサンプル回路460 内におけるタイミングチャートは、図７に示すものと同じであるので、詳細な説明は繰返さない。
【０２０７】
図47（ａ）〜（ｃ）は、無発光シンボル内にパルスが重畳されている場合の想定されるすべてのサンプルパターンを与えるようなIRRx波形であって、時刻t5とt6との間に立上がりが存在するものの波形をタイミングチャート形式で示す。図７（ａ）〜（ｃ）を用いて説明したのと同じ理由により、sample[11]，[10]がそれぞれ“L" ，“H" となることは起こり得ない。
【０２０８】
副搬送波のパルスが３つ連続して入力されたことを検出する回路は、図８（ａ）に示すものと同じであるので、詳細な説明は繰返さない。
【０２０９】
また、無発光シンボル内にパルスが付加されたことを検出する回路は、図48に示すとおりとなる。すなわち、図47のPulse010判定条件を満たす場合にのみパルスが発生する回路である。NOR515は、sample[23]〜[15]，[9] 〜[0] がすべて“0" のときに“1" となる。NAND516 は、sample[11]と[10]がそれぞれ“L" ，“H" 以外のときに“1" となる。AND517は、sample[14]〜[12]がすべて“1" となったときに“1" となる。NOR515，NAND516 およびAND517がすべて“1" となったとき、すなわち図47のPulse010判定条件を満たすときに限りAND518の出力が“1" となる。
【０２１０】
図49に示すタイミングチャートを参照しながら以下説明を行なう。波形パターンマッチング回路461 は、IRRx信号の最初の連続する３つのパルス（３つの"X" で示すパルス）を検出し、▲１▼に示すタイミングでPulse111信号を出力する。このとき、０ストップダウンカウンタ463 は、EX[4..0]に値0Hを出力しており、OR471 は“0" を出力している。このOR471 の出力信号であるExisnot0信号が“0" であるので、その反転信号が入力されるAND472はPulse111のパルスをそのまま111FirstDetect信号としてスロットカウンタ462 に入力する。スロットカウンタ462 は、111FirstDetect信号にパルスが出力されると、4MHzCLK 信号と非同期で上位ビットSlotCount[7..3] に値18H をロードする。その後スロットカウンタ462 は、4MHzCLK の立上がりでカウントアップを繰返す。
【０２１１】
波形パターンマッチング回路461 は、入力されるsample[23..0] が図７に示すPulse111判定条件に一致するたびにパルスを出力するので、IRRx信号のパルス「8 」が入力されるまでは、IRRx信号パルスが１パルス入力されるたびにPulse111信号にパルスが出力される。したがって、IRRx信号の発光区間が無発光区間に置換された「９」がIRRxサンプル回路460 に入力されるまでにPulse111信号は10パルス出力される。その結果スロットカウンタ462 の上位ビットSlotCount[7..3] のカウント値は09H となる。
【０２１２】
一方、０ストップダウンカウンタ463 のロード端子には、Pulse111信号とPulse101信号を入力とするOR469 の出力信号CarrierDetect が入力されている。また、０ストップダウンカウンタ463 のＣ端子には4MHzCLK 信号が入力されている。したがって、０ストップダウンカウンタ463 は、Pulse111信号またはPulse101信号にパルスが出力されるたびに値24（10進）をロードしてカウントダウンを開始する。
【０２１３】
０ストップダウンカウンタ463 の出力EX[4..0]は、５入力OR471 に入力されており、そのOR471 の出力はＤフリップフロップ466 のＤ端子に入力されている。Ｄフリップフロップ466 のＣ端子には4MHzCLK 信号が入力されている。０ストップダウンカウンタ463 のカウント値が0H以外の場合はOR471 は“1" を出力するので、CarrierDetect 信号が“1" となって立下がった（図49の▲１▼のタイミング）次の4MHzCLK 信号の立上がりでMainData信号は“1" となる。
【０２１４】
IRRxサンプル回路460 に、無発光区間に置換された副搬送波「９」が入力されると、副搬送波の４周期分の期間Pulse111信号にパルスが出力されなくなる。また、波形パターンマッチング回路461 は、図７に示すPulse101判定条件を検出して図49の▲２▼のタイミングでSubDetect 信号にパルスを出力する。
【０２１５】
パルス位置検出回路464 は、SubDetect 信号の立上がりでスロットカウンタ462 の出力SlotCount[7..3] を保持する回路である。４ビットのＤフリップフロップで構成される。図49に示すように、パルス位置検出回路464 は、▲２▼のタイミングでスロットカウンタ462 の値を保持し、保持した値9HをSubData[3..0] に出力する。また、Ｄフリップフロップ467 のＣ端子にはSubDetect 信号が入力されており、Ｄ端子にはVcc （+5V ）が入力されているので、▲２▼のタイミングでSubDataExist信号が“1" となる。ディジタル光通信装置に接続される計算機等は、このSubDataExist信号が“1" となるのを検出して副搬送波に副データが重畳されていることを知り、FIFO417 から副受信データを読込むことによって副データの内容を知る。
【０２１６】
比較回路465 は、Ｄフリップフロップ467 の出力が“0" のときは“0" を出力し、Ｄフリップフロップ467 の出力が“1" のときはスロットカウンタの上位ビットSlotCount[7..3] の値と"12H”とが一致するときのみ“1" を出力する。したがって、比較回路465 は、▲３▼に示すタイミングで“1" を出力し、次の4MHzCLK の立上がりでSubRDCLK信号が“1" となる。
【０２１７】
副データSubData[3..0] の値は、SubRDCLKの立上がりでFIFO417 に書込まれる。その後、IRRx信号の最後の副搬送波「Ｘ」がIRRxサンプル回路460 に入力されると、図49の▲４▼のタイミングに示すように波形パターンマッチング回路461 は最後のPulse111信号を出力する。同時に、０ストップダウンカウンタ463 に入力されるCarrierDetect 信号に最後のパルスが入力される。０ストップダウンカウンタ463 は、最初に値24をロードして（図49の▲１▼）カウントダウンを始めた後は、カウント値が0Hになる前に再度値がロードされるのでOR471 の出力はずっと“1" であったが、図49の▲４▼に示すタイミングの後はCarrierDetect 信号は“1" とならないので4MHzCLK 信号が24クロック入力されると０ストップダウンカウンタ463 は0Hを出力する。その結果、OR471 は“0" を出力し4MHzCLK 信号の１クロック後に主データMainData信号が“0" となる（図49の▲５▼）。したがって、０ストップダウンカウンタ463 は、主データの長さを正規の長さ（副搬送波の26周期分）に調整する役割を果たしていると言える。
【０２１８】
スロットカウンタ462 はさらにカウントアップを繰返し、SlotCount[7..3] の値が19H となった後、次のカウントアップ（図50の▲６▼）で00H に戻りカウントアップを繰返す。
【０２１９】
一方、IRRxサンプル回路460 に、発光区間に置換されたパルス「Ｂ」が入力されると、波形パターンマッチング回路461 は、図47に示すPulse010判定条件を検出して図50の▲７▼のタイミングでOR470 を介してSubDetect 信号にパルスを出力する。
【０２２０】
パルス位置検出回路464 は、SubDetect 信号の立上がりでスロットカウンタ462 の出力SlotCount[7..3] を保持し、保持した値0BH をSubData[3..0] に出力する。スロットカウンタ462 はさらにカウントアップを繰返し、SlotCount[7..3] の値が12H となった後の次の4MHzCLK 信号の立上がりでSubRDCLK信号に“1" を出力する。この▲８▼に示すタイミングで、FIFO417 に副データSubData[3..0] の値が書込まれる。ディジタル光通信装置に接続される計算機等は、FIFO417 からデータを読込むことによって副データの内容を知る。
【０２２１】
以上説明したように、ASK 送信装置410 は副搬送波の発光区間を無発光区間に置換することにより、または無発光シンボルにパルスを重畳することにより副データを主データに重畳し、ASK 受信装置413 は副搬送波の中の無発光区間に置換された発光区間を検出することにより、または無発光シンボルに重畳されたパルスを検出することによって主データに重畳された副データを抽出している。
【０２２２】
本実施の形態においては、副データに応じてそれぞれ副搬送波の中の発光区間を無発光区間に置換する位置を決定するか、または無発光シンボルにパルスを重畳する位置を決定し、それによって副データを送信しているが、副搬送波の中の特定の１つの発光区間を常に無発光区間に置換するようにすること、または無発光シンボル内の特定の位置にパルスを重畳することにより副データを重畳することもできる。この場合、受信側では、この無発光区間あるいは無発光シンボルに重畳されたパルスが存在することで、少なくとも送信側装置が副データを受信する機能を持つものであることを知ることができる。他にも送受信機間取り決めにより、副データにさまざまな意味を持たせることも可能である。
【０２２３】
また、この副データとして、たとえばASK 送信装置410 側で時間とともに変化するデータ（現在の時刻等）を重畳して送信することが考えられる。ASK 受信装置413 側で、この副データを抽出してその値が正しいか否かを判断することによってセキュリティの信頼性を高めることが可能となる。しかし、副データとしてどのようなデータを用いるか無数に考えられるので、これ以上の説明はここでは行なわない。
【０２２４】
図51は、本実施の形態の光送信装置と従来の光受信装置との通信、および従来の光送信装置と本発明の光受信装置との通信を示す図である。
【０２２５】
本実施の形態の光送信装置410 からの光変調信号が従来の光受信装置814 に入力された場合、O/E 変換部815 およびASK 復調部816 内の各部の波形は図52に示すとおりとなる。ただし、図52はASK 復調部816 の一例としてASK 変調の場合を示している。本実施の形態において示した無発光シンボルにパルスを重畳した波形（ｂ）が受光素子731 に入力されると、整流器735 には（ｃ）の波形が入力される。整流器735 からの出力を積分器736 が積分した後の波形が（ｄ）となる。無発光シンボルにパルスが重畳された箇所で歪みが発生するが、点線で示した“L" から“H" となるときのスレッショルドレベルより電圧が低いので（ｅ）に示すように通常の無発光シンボルがASK 復調部816 から出力される。したがって動作上問題とならない。
【０２２６】
また、従来の光送信装置811 からの光変調信号が本発明の光受信装置413 に入力された場合、上述したように副受信データ存在通知信号SubDataExist信号が“1" とならない。したがって、本発明の光受信装置413 に接続された計算機等は副データがないとして処理を行なうので、動作上問題とならない。
【０２２７】
したがって、本実施の形態においては、従来の光通信装置との互換性を保ちつつ、従来の光通信装置よりもデータの通信容量を増やすことができる。
【０２２８】
また、本実施の形態において、図53（ａ）に示すように無発光シンボルに副搬送波１パルス分の幅を有するパルスを重畳したが、図53（ｂ）〜（ｄ）に示すように、副搬送波の１パルスよりも幅が広いパルスまたは幅が狭いパルスであっても、副データを重畳することは可能である。
【０２２９】
主データのデータレートと副搬送波の周期とは、一般的には整数倍となっていないため、シンボル内に含まれる副搬送波のパルス数は１パルス程度の誤差を含んでいる。主データのデータレートと副搬送波の周期の比が極端に悪い（比の小数点以下の値を数倍するだけで１以上となってしまう）場合やパケット長が非常に長い場合、通信を行なっている間にスロットカウンタの値とシンボル内のスロットの位置がずれる場合が発生する。
【０２３０】
そこで、自走カウンタを使用して副データ情報を重畳させる場合に、光送受信装置間で予め１シンボル内に含まれる副搬送波数を取り決めておき、カウント値にずれが生じる時点でカウンタを強制的に初期化する必要がある。たとえば、データレートと副搬送波の周期の比が25.25 であるとき、スロットカウンタが副搬送波のパルスを25パルス数えると1/4 パルスずれるので、４回シンボルを送信するとカウント値がシンボル内の本来のスロット位置に対して１つ前にずれる。そこで、スロットカウンタが何回カウントを繰返したかをカウントするシンボルカウンタを設け、シンボルカウンタの値が３になったときに強制的にスロットカウンタの値を初期化することにより、スロットカウンタの値とシンボル内のスロット位置がずれることを防止することができる。
【０２３１】
また、本実施の形態においては、ASK 変調方式を用いた光通信装置について述べたが、QAM （Quadrature Amplitude Modulation ）変調方式等の副搬送波を利用した変調方式に応用することも可能である。
【０２３２】
［実施の形態７］
図54は、本発明の実施の形態７におけるディジタル光送信装置およびディジタル光受信装置の内部構成を示すブロック図である。ディジタル光送信装置10は、PPM 変調部11と、主副データ変調部12と、E/O 変換部13と、認証用副データ系列が予め記録された記録媒体601 とを含む。PPM 変調部11と、主副データ変調部12と、E/O 変換部13とは、図１を用いて説明したディジタル光送信装置におけるものと同じ構成および機能を有する。したがって、主副データ変調部12の構成および機能は、実施の形態１〜５における主副データ変調部12ａ〜12ｅのものがそのまま適用される。
【０２３３】
ディジタル光受信装置14は、O/E 変換部15と、主副データ復調部16と、PPM 復調部17と、認証用副データ系列が記録された記録媒体602 と、主副データ復調部16によって抽出された副データと記録媒体602 に記録された認証用副データ系列とを比較照合するための比較照合部603 とを含む。本実施の形態における、O/E 変換部15と、主副データ復調部16と、PPM 復調部17とは、図１を用いて説明したものと同じ構成および機能を有する。したがって、主副データ復調部16は、実施の形態１〜５における主副データ復調部16ａ〜16ｅの構成および機能がそのまま適用される。
【０２３４】
ディジタル光送信装置10の利用者は、認証用副データ系列を予め記録媒体601 に保持することが可能である。また、ディジタル光受信装置14の利用者は、ディジタル光送信装置10の利用者から予め認証用副データ系列を入手し、その認証用副データ系列を記録媒体602 に保持することが可能である。但し、ディジタル光受信装置14の利用者は、認証用副データ系列を記録媒体602 に登録することのみが可能であり、このディジタル光受信装置14で受信した認証用副データ系列の読出や、認証用副データ系列の再利用はできないものとする。
【０２３５】
ディジタル光送信装置10内の主副データ変調部12は、記録媒体601 によって供給された認証用副データ系列を主データに重畳し、電気変調信号として出力する。E/O 変換部13は、この電気変調信号から光変調信号を生成して出力する。
【０２３６】
ディジタル光送信装置10から出力された光変調信号は、ディジタル光受信装置14内のO/E 変換部15によって電気変調信号に変換され、主副データ復調部16によって電気変調信号から主データと副データとが生成される。比較照合部603 は、主副データ復調部16からの副データ存在通知信号によって副データが存在するタイミングを知り、その副データと記録媒体602 によって供給された認証用副データ系列とを逐次比較照合する。この比較照合により、ディジタル光送信装置10から出力された主データが、正規の発信者から発信されたデータであるか否かを確認することができる。
【０２３７】
以上説明したように、本実施の形態におけるディジタル光通信装置は、副データを特に認証用データとすることにより、主データが正規の発信者から発信されたものであるか否かを確認することが可能となり、セキュリティの信頼性を高めることが可能となる。
【０２３８】
［実施の形態８］
本発明の実施の形態８におけるディジタル光送信装置およびディジタル光受信装置は、図５４を用いて説明した実施の形態７におけるディジタル光送信装置およびディジタル光受信装置と同様である。但し、本実施の形態においては、主データが特に電子的な貨幣の情報を表わす場合に、副データに現在の紙幣の透かしに相当する役割を持たせるものである。
【０２３９】
このように、副データとして貨幣の透かしに相当する情報を持たせることにより、主データが示す貨幣の情報が偽造されたものではなく、正規の手続でやり取りされたものであることを利用者が確認することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディジタル光送信装置およびディジタル光受信装置の内部構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１における主副データ変調部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１におけるIRTx波形発生回路の内部構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１における主副データ変調部のタイミングチャートである。
【図５】実施の形態１における主副データ復調部の内部構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態１におけるIRRxサンプル回路の内部構成を示す図である。
【図７】実施の形態１におけるIRRxサンプル回路内におけるタイミングチャートである。
【図８】実施の形態１における波形パターンマッチング回路の内部構成を示す図である。
【図９】実施の形態１における主副データ復調部のタイミングチャートである。
【図１０】実施の形態２における主副データ変調部の内部構成を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態２におけるIRTx波形発生回路の内部構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態２における主副データ変調部のタイミングチャートである。
【図１３】実施の形態２における主副データ復調部の内部構成を示すブロック図である。
【図１４】実施の形態２におけるIRRxサンプル回路内におけるタイミングチャートである。
【図１５】実施の形態２における波形パターンマッチング回路の内部構成を示す図である。
【図１６】実施の形態２における主副データ復調部のタイミングチャートである。
【図１７】実施の形態３における主副データ変調部の内部構成を示すブロック図である。
【図１８】実施の形態３におけるIRTx波形発生回路の内部構成を示すブロック図である。
【図１９】実施の形態３における主副データ変調部のタイミングチャートである。
【図２０】実施の形態３における主副データ復調部の内部構成を示すブロック図である。
【図２１】実施の形態３におけるIRRxサンプル回路内におけるタイミングチャートである。
【図２２】実施の形態３における波形パターンマッチング回路の内部構成を示す図である。
【図２３】実施の形態３における主副データ復調部のタイミングチャートである。
【図２４】実施の形態４における主副データ変調部の内部構成を示すブロック図である。
【図２５】実施の形態４における主副データ変調部のタイミングチャートである。
【図２６】実施の形態４における主副データ復調部の内部構成を示すブロック図である。
【図２７】実施の形態４における主副データ復調部のタイミングチャート（その１）である。
【図２８】実施の形態４における主副データ復調部のタイミングチャート（その２）である。
【図２９】実施の形態５における主副データ変調部の内部構成を示すブロック図である。
【図３０】実施の形態５におけるIRTx波形発生回路の内部構成を示すブロック図である。
【図３１】実施の形態５における主副データ変調部のタイミングチャートである。
【図３２】実施の形態５における主副データ復調部の内部構成を示すブロック図である。
【図３３】実施の形態５におけるIRRxサンプル回路内におけるタイミングチャートである。
【図３４】実施の形態５における波形パターンマッチング回路の内部構成を示す図である。
【図３５】実施の形態５における主副データ復調部のタイミングチャートである。
【図３６】擾乱１および擾乱２を加える方法を説明するための図である。
【図３７】本発明のディジタル光送信装置と従来のディジタル光受信装置との通信および従来のディジタル光送信装置と本発明のディジタル光受信装置との通信を示す図である。
【図３８】従来のASK 受信器におけるO/E 変換部および主データ復調部の内部構成および、本ASK 受信器が本発明のディジタル光受信装置から送信された実施の形態１に準ずる送信波形を受信した場合の各部の波形を示す図である。
【図３９】その他の主データに副データを重畳する方法を示す図である。
【図４０】本発明の実施の形態６におけるディジタル光通信装置の内部構成を示すブロック図である。
【図４１】本発明の実施の形態６におけるASK 変調部412 の内部構成を示すブロック図である。
【図４２】  ASK 送信装置410 のロード回路423 の構成を示すブロック図である。
【図４３】  IRTx波形生成回路428 の内部構成を示す図である。
【図４４】実施の形態６におけるASK 変調部のタイミングチャート（その１）である。
【図４５】実施の形態６におけるASK 変調部のタイミングチャート（その２）である。
【図４６】実施の形態６におけるASK 復調部415 の内部構成を示すブロック図である。
【図４７】実施の形態６におけるIRRxサンプル回路内におけるタイミングチャートである。
【図４８】実施の形態６における波形パターンマッチング回路の内部構成を示す図である。
【図４９】実施の形態６におけるASK 復調部のタイミングチャート（その１）である。
【図５０】実施の形態６におけるASK 復調部のタイミングチャート（その２）である。
【図５１】本発明の光送信装置と従来の光受信装置との通信および従来の光送信装置と本発明の光受信装置との通信を示す図である。
【図５２】従来の光受信装置におけるO/E 変換部およびASK 復調部の内部構成および、本光受信装置が本発明の光送信装置から送信された送信波形を受信した場合の各部の波形を示す図である。
【図５３】無発光シンボルにパルスを重畳する際の他の方法を示す図である。
【図５４】実施の形態７におけるディジタル光送信装置およびディジタル光受信装置の内部構成を示す図である。
【図５５】各変調方式のパルス信号を示す図である。
【図５６】  ASK 変調方式における１シンボルを拡大した図である。
【図５７】赤外線リモコンで多く用いられているデータ伝送方式の波形の一例を示す図である。
【図５８】従来のディジタル光送信装置およびディジタル光受信装置を示す図である。
【図５９】従来のASK 受信器におけるO/E 変換部および主データ復調部の内部構成および、本ASK 受信器が従来のASK 受信器から送信された送信波形を受信した場合の各部の波形を示す図である。
【図６０】赤外線リモコンで多く用いられるデータ伝送方式の波形の他の一例を示す図である。
【図６１】従来の光送信装置および光受信装置の他の一例を示す図である。
【符号の説明】
10  ディジタル光送信装置
11  PPM 変調部
12  主副データ変調部
13  E/O 変換部
14  ディジタル光受信装置
15  O/E 変換部
16  主副データ復調部
17  PPM 復調部
21  主データ整長回路
22，242   カウンタ
23，243 ，291   比較回路
24，101 ，171 ，292   IRTx波形発生回路
51  IRRxサンプル回路
52，131 ，201 ，321   波形パターンマッチング回路
53，262 ，322   パルスカウンタ
54，56，524   OR回路
55  ０ストップダウンカウンタ
57  パルス欠け位置検出回路
58，59  Ｄフリップフロップ
241   マルチプレクサ
261   デマルチプレクサ
263   多重パルス欠け位置検出回路
410  ASK送信装置
411  E/O変換部
412  ASK変調部
413  ASK受信装置
414  O/E変換部
415  ASK復調部
416, 417  FIFO
418 ，419, 432  インバータ
420  UART
421   主データ整長回路
422   スロットカウンタ
423   ロード回路
424, 425  比較回路
426, 430，431 ，442, 466，467 ，468   Ｄフリップフロップ
427  EXOR
428  IRTx 波形生成回路
460  IRRx サンプル回路
461   波形パターンマッチング回路
462   スロットカウンタ
463   ０ストップダウンカウンタ
464   パルス位置検出回路
465   比較回路
601, 602  記録媒体
603   比較照合部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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