JP2006203669A - 光通信方式 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の光源のそれぞれから発せられる変調光を受光して情報の伝送を行う光通信方式であって、それぞれの光源における同期をとらずに送信でき、しかも単純で安価に構成可能な多元接続方式を提供する。
【解決手段】 送信側装置１の送信タイミング制御部１４では、乱数発生部１３で発生した乱数をもとに、送信するタイミングを決定して送信処理部１２に伝える。送信処理部１２は、情報を任意の変調方式で変調し、送信タイミング制御部１４の制御によりランダムなタイミングで光源１１から変調光が放出させる。複数の送信側装置１から同様にランダムなタイミングで情報が送信される。受信側装置２では、複数の送信側装置１からの変調光を受光部２１で受光して電気信号に変換し、受信処理部２２で情報を復調する。衝突判定部２３で信号の衝突が検出されればデータは出力せず、衝突なしの場合のみ、情報を出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空間中に放出される光信号を通信媒体として用いる光通信方式に関するものである。

ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の発達に伴い、照明器具から発せられる可視光を通信媒体として用いる方式が提案されている。例えば特許文献１，２などに記載されている。照明器具は至る所に存在するので、照明光を通信に用いることができれば、照明器具に新たな機能を付加するだけで無線通信を実現することができる。

図７は、照明器具を送信機として用いる通信方式の概要の説明図である。図中、３１〜３３は照明器具、３４は受信機である。この例では、照明器具３１〜３３が室内を照明している。この照明器具３１〜３３から発せられる可視光を、情報に応じて変調する。この変調された可視光を受信機３４で受光し、復調すれば情報を受信することができる。

しかし、図７にも示しているように、一般に照明器具は多数存在しているし、複数の照明器具からの光が重なるように配置されていることが多い。そのため、これらの照明器具を送信機として用い、それぞれの送信機が勝手にデータを送信してしまうと、お互いの信号が干渉し、また信号が衝突してしまうため、正しくデータを受信できないという問題がある。例えば図７においては、それぞれの照明器具３１〜３３から発せられる複数の変調された可視光が受信機３４に入射する。そのため、信号の干渉、衝突が発生してしまう。

この問題を解決するために、多元接続方式を考える必要がある。電波を用いた従来の無線通信では長年にわたり多元接続について研究が行われている。しかし、光を用いた通信では多元接続に関する研究はまだ行われていない。照明器具を送信機として用いる場合などのように、空間中に放出される光を用いて通信を行う場合には、具体的には以下の点を考慮した多元接続方式が求められる。
・送信側装置（照明器具等）間での同期を考慮しない方式。
・送信側装置（照明器具等）に送信機能を付加する程度の単純で安価な方式。

送信側装置間での同期を考慮しない方式であることは、例えば図７にも示したように照明器具を送信側装置として用いる場合、照明器具は多数存在していることから、全ての照明器具の間で同期を取ることは困難であるためである。また、単純で安価な方式であることは、送信側装置として照明器具等を用いることを想定すると、送信側装置が多数となることから、多少の価格の上昇も全体とすると大きなコスト増となるためである。なお、将来的には照明器具をネットワークに接続して双方向の通信を行うことも考えられるが、現段階では照明器具からダウンリンクのみで情報を送信することが主である。そのため、当面はダウンリンクのみを行う際の、単純で安価な多元接続方式が求められている。

従来から研究されている多元接続方式には以下のようなものがある。
・ＴＤＭＡ（時分割多元接続）
時間的に分割したタイムスロットを各送信機に割り当てて、送信する方式である。しかし同期を取る必要があるという点で、照明器具を用いたダウンリンクのみの場合には、実現は難しい。
・ＳＤＭＡ（空間分割多元接続）
イメージセンサなどを用いて、受信機側で信号を空間的に分割する方式である。受信機が高価になってしまうという問題がある。
・ＣＳＭＡ（搬送波感知多元接続）
搬送波を感知して他の送信機が送信している間は送信せずに、チャネルが空いた時間を見つけて送信する方式である。送信機側でも信号を受信する必要があるので、ダウンリンクのみの通信を考えた際にはこの方式を採用することは不可能である。
・ＷＤＭＡ（波長分割多元接続）
光の波長を分割して、各送信機に割り当てる方式である。光ファイバなどでよく用いられており、可視光通信でも実現できる可能性がある。
・ＦＤＭＡ（周波数分割多元接続）
副搬送波の周波数帯域を分割して割り当てる方式である。可視光通信でも比較的簡単に実現できると思われる。
・ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）
各送信機に特殊な符号を割り当てて、符号で分割して送信する方式である。これも実現可能と考えられる。

以上の検討からダウンリンクのみで実現できる多元接続としてはＷＤＭＡ，ＦＤＭＡ，ＣＤＭＡが有力であると考えられる。しかし、これらの多元接続方式を採用した場合でも問題が生じる。ここではダウンリンクのみの通信を行うので、波長・副搬送波・符号を無線通信のように動的に割り当てることはできず、それぞれの送信機に固定して割り当てることになる。近接する送信機に同じ波長・副搬送波・符号が割り当てられた場合には、やはり信号同士の干渉、衝突が発生してしまい、多元接続が実現できなくなってしまう。

よって従来の多元接続方式を用いた送信機を設置する場合には、使用者が「同じ波長や副搬送波、符号の送信機は近くに設置しない」といった工夫をする必要がある。これは、設置者や使用者にとって非常に煩雑な作業であり、ユーザインタフェースを低下させるものとなる。実用化のためには、全ての箇所に同じ送信機を設置した場合でも干渉、衝突を防止できる多元接続方式が求められている。

特開２００４−１４７０６３号公報 特開２００４−１８５３５９号公報

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、複数の光源のそれぞれから発せられる変調された光信号を受光することにより情報の伝送を行う光通信方式であって、それぞれの光源における同期をとらずに送信でき、しかも単純で安価に構成可能な多元接続方式を提供することを目的とするものである。

本願請求項１に記載の発明は、変調された光信号を発光して情報の伝送を行う光通信方式であって、発光により光を放出する光源と、与えられた情報を変調して前記光源を駆動し該光源に変調光を発光させて前記情報を送信する送信手段と、乱数を発生する乱数発生手段と、前記乱数発生手段が発生した乱数に従って送信タイミングを制御するタイミング制御手段を有し、前記送信手段は、前記タイミング制御手段によって制御される送信タイミングで前記情報を送信することを特徴とするものである。

また本願請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明により放出された光を受光する受信側の構成であり、複数の光源から情報に従って変調された変調光が任意のタイミングで放出される光通信方式であって、変調光を受光して電気信号に変換する受光手段と、受光手段で変換された電気信号を復調して情報を受信する受信手段と、受光手段で変換された電気信号または前記受信手段で復調された信号をもとに複数の光源からの信号が衝突していることを検出する衝突判定手段を有し、衝突していない信号のみを抽出して受信情報とすることを特徴とするものである。

本願請求項３に記載の発明は、変調された光信号を発光して情報の伝送を行う光通信方式であって、発光により光を放出する光源と、与えられた情報を変調して前記光源を駆動し該光源に変調光を発光させて前記情報を送信する送信手段と、乱数を発生する乱数発生手段と、前記乱数発生手段が発生した乱数に従って副搬送波周波数を制御する副搬送波周波数制御手段を有し、前記送信手段は、前記副搬送波周波数制御手段によって制御される副搬送波周波数を用いて前記情報を送信することを特徴とするものである。

また本願請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明により放出された光を受光する受信側の構成であり、複数の光源から情報に従って変調された所定周波数帯域中の任意の副搬送波周波数で変調光が放出される光通信方式であって、変調光を受光して電気信号に変換する受光手段と、受光手段で変換された電気信号について送信側で取り得る全ての副搬送波周波数のそれぞれについて復調する受信手段と、前記受信手段で復調された信号をもとにそれぞれの副搬送波周波数について複数の光源からの信号が衝突していることを検出する衝突判定手段を有し、衝突していない信号のみを抽出して受信情報とすることを特徴とするものである。

本願請求項５に記載の発明は、変調された光信号を発光して情報の伝送を行う光通信方式であって、発光により光を放出する光源と、与えられた情報を変調して前記光源を駆動し該光源に変調光を発光させて前記情報を送信する送信手段と、乱数を発生する乱数発生手段と、前記乱数発生手段が発生した乱数に従って送信の際の拡散符号を決定する拡散符号制御手段を有し、前記送信手段は、前記拡散符号制御手段で決定した拡散符号を用いて前記情報を送信することを特徴とするものである。

また本願請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明により放出された光を受光する受信側の構成であり、複数の光源から情報に従って変調された任意の拡散符号で変調光が放出される光通信方式であって、変調光を受光して電気信号に変換する受光手段と、受光手段で変換された電気信号についてそれぞれの拡散符号に分離及び復調する受信手段と、前記受信手段で復調された信号をもとにそれぞれの拡散符号について複数の光源からの信号が衝突していることを検出する衝突判定手段を有し、衝突していない信号のみを抽出して受信情報とすることを特徴とするものである。

本願請求項７に記載の発明は、変調された光信号を発光して情報の伝送を行う光通信方式であって、指定された波長域の変調光を発光する光源と、与えられた情報を変調して前記光源を駆動し該光源に変調光を発光させて前記情報を送信する送信手段と、乱数を発生する乱数発生手段と、前記乱数発生手段が発生した乱数に従って前記光源が発光する波長域を決定する送信波長制御手段を有し、前記光源は、前記送信波長制御手段によって決定された波長域で前記送信手段による変調光を発光することを特徴とするものである。

また本願請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明により放出された光を受光する受信側の構成であり、複数の光源から情報に従って変調された任意の波長域の光信号が放出される光通信方式であって、それぞれの波長域の光を受光して電気信号に変換する受光手段と、受光手段で変換されたそれぞれの波長域に対応する電気信号についてそれぞれ復調する受信手段と、前記受信手段で復調された信号をもとにそれぞれの波長域について複数の光源からの信号が衝突していることを検出する衝突判定手段を有し、衝突していない信号のみを抽出して受信情報とすることを特徴とするものである。

本発明によれば、乱数に従って送信タイミング、副搬送波周波数、拡散符号、波長域を変更しながら、情報により変調した光信号を放出するので、複数の光源から変調された光信号が独立に放出された場合でも、受信側では衝突していない信号を抽出するだけで情報を受信することができる。このように送信側と受信側の同期を取ることなく、また送信側から受信側への一方向（ダウンリンク）のみで情報の伝送を行うことができ、非常に簡単な構成で安価に実装することができるという効果がある。

図１は、本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。図中、１は送信側装置、２は受信側装置、１１は光源、１２は送信処理部、１３は乱数発生部、１４は送信タイミング制御部、２１は受光部、２２は受信処理部、２３は衝突判定部である。この第１の実施の形態では、送信タイミングをランダムに変化させる例を示している。

送信側装置１は、光源１１、送信処理部１２、乱数発生部１３、送信タイミング制御部１４等を含んで構成されている。光源１１は可視光や赤外光などの光を発光するものである。このとき、送信処理部１２によって変調駆動され、変調された光信号を放出することができる。そのために、十分応答特性の速い光源が用いられる。例えばＬＥＤやＬＤなどの半導体発光素子が最適であるが、これに限られるものではない。

送信処理部１２は、与えられた情報を変調して光源１１を駆動し、光源１１に変調光を発光させて情報を送信する。変調方式は任意であり、受信側装置の復調方式と一致していればよい。情報を送信するタイミングは、送信タイミング制御部１４によって制御される。なお、送信する情報としては、与えられた情報のほか、誤り検出符号を付したり、送信側装置１のＩＤを付すなど、様々な情報を付加してもよい。

乱数発生部１３は、乱数を発生して送信タイミング制御部１４に渡す。

送信タイミング制御部１４は、乱数発生部１３が発生した乱数に従って、送信処理部１２が情報を送信するタイミングを制御する。

受信側装置２は、受光部２１、受信処理部２２、衝突判定部２３等を含んで構成されている。受光部２１は、例えば送信側装置１からの光信号など、外部から到来する光を受光して電気信号に変換する。受光部２１としては、例えばＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）など、様々な受光素子を用いることができる。

受信処理部２２は、受光部２１で変換された電気信号を復調して情報を受信する。

衝突判定部２３は、受光部２１で変換された電気信号または受信処理部２２で復調された信号をもとに、複数の光源からの信号が衝突しているか否かを判定し、衝突していない信号のみを抽出して、受信情報として出力する。信号の衝突の判定は、例えば受信処理部２２が正常に復調できたか否かや、復調した信号の誤り検出符号などによるチェック、受光部２１から出力される電気信号の波形など、様々な方法を適用することができる。

次に、本発明の第１の実施の形態における動作の概要を説明する。送信側装置１では、送信処理部１２において、送信する情報を任意の変調方式で変調する。また、送信タイミング制御部１４では、乱数発生部１３で発生した乱数をもとに、送信するタイミングを決定して送信処理部１２に伝える。送信処理部１２で生成されたランダムなタイミングの信号は、光源１１から変調光として放出され、情報が送信される。

このような送信側装置１は、複数存在していてよく、それぞれの送信側装置１が独立して上述のような送信動作を行う。すなわち、送信側装置１ではランダムなタイミングで、それぞれ情報を変調光により送信する。

受信側装置２では、１ないし複数の送信側装置１から放出される変調光を、受光部２１で受光して電気信号に変換し、受信処理部２２で電気信号から情報を復調する。衝突判定部２３において、復調された情報から、例えば誤り検出符号などを用いて信号の衝突を検出する。衝突ありと判定した場合にはデータは出力せず、衝突なしと判定した場合のみ、情報を出力する。

図２は、本発明の第１の実施の形態における送受信タイミングの概念図である。上述のように、本発明の第１の実施の形態ではそれぞれの送信側装置１がそれぞれ独立してランダムなタイミングで変調光により情報を送信する。図２では、送信側装置Ａと送信側装置Ｂとがそれぞれ独立してランダムなタイミングで情報を送信している。受信側装置２は、このようにそれぞれの送信側装置Ａ及びＢから放出される変調光を、区別することなく受光する。すると、送信側装置Ａから放出された光と送信側装置Ｂから放出された光とが同時に受光されるタイミングが生じる。この場合を図２中に「衝突」と記載している。このように複数の送信側装置Ａ，Ｂからの光が重なって受光された場合、単純に復調しようとしても復調できなかったり、送信側装置Ａまたは送信側装置Ｂから送信された情報を正確に復元することができない。そのため、衝突判定部２３がこのような場合を検出し、誤った情報が出力されないようにしている。

それぞれの送信側装置１から情報が送信されるタイミングがずれていれば、他の送信側装置からの光に影響されずに情報を受信することができる（図２中の「受信成功」）。この場合、衝突判定部２３は衝突を検出せず、受信処理部２２で復調した情報を出力対象とすればよい。

このように、それぞれの送信側装置１ではランダムなタイミングで変調光により情報を送信するだけでよく、送信側装置間での同期を取る必要が無く、簡単な構成で情報の送信を行うことができる。また受信側装置２でも、それぞれの送信側装置１から放出される変調光を受信して衝突の有無を検出するという、簡単な構成だけで、１ないし複数の送信側装置１からの変調光による情報を確実に受信することができる。また、この方法では送信側装置１と受信側装置２との間で同期を取る必要がないため、受信側装置２から送信側装置１への情報の伝送を行う必要が無く、より簡単な構成による情報伝送を可能にしている。

衝突判定部２３で信号の衝突が検出された場合、そのときに送信側装置Ａ，Ｂから送信された情報は受信されないことになる。しかし、例えば送信側装置Ａ，Ｂから同一の情報を複数回繰り返して送信していれば、当該情報を受信できる確率は飛躍的に向上する。光を用いて通信を行う場合、光の直進性により伝播範囲が狭いことから、多数の送信側装置から変調光を受信することは少ないため、例えば数回程度でも確実に情報を送信することができる。

また、図２にも示しているように、衝突せずに受信された場合でも、送信側装置Ａと送信側装置Ｂとから送信された情報が不規則に受信されることになる。例えば受信された情報中のＩＤなどから、送信側装置を特定したり、あるいは情報を特定することが可能であり、受信後にそれぞれの情報の分類などを行えばよい。

なお、図２に示した例では、送信側装置Ａと送信側装置Ｂとからの信号が衝突した場合には出力しないこととして処理した。しかしこれに限らず、複数の送信側装置からの変調光のいずれかあるいは全てをそれぞれ分離できる場合には、分離してそれぞれ復調するように構成してもよい。例えば送信側装置Ａ，Ｂから到来する変調光の強度に差がある場合、強い光の成分から情報の復調を行うことができる。

図３は、本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。図中、図１と同様の部分には同じ符号を付して重複する説明を省略することがある。１５は副搬送波周波数制御部である。この第２の実施の形態では、副搬送波周波数をランダムに変更して、情報に従って変調した光信号を送信する例を示している。

送信側装置１の副搬送波周波数制御部１５は、乱数発生部１３で発生した乱数に従って、光信号を送信する際の副搬送波周波数を制御する。送信処理部１２は、副搬送波周波数制御部１５によって制御される副搬送波周波数を用いて、情報に従って変調した光信号を光源１１から放出させ、情報を送信する。

受信側装置２の受信処理部２２は、受光部２１から出力される電気信号から、送信側装置１で取り得る全ての副搬送波周波数のそれぞれについて復調する。衝突判定部２３は、受信処理部２２でそれぞれの副搬送波周波数について受信した情報について、それぞれ衝突しているか否かを判定する。衝突していない場合に、受信した情報を出力対象とすればよい。

なお、送信側装置１が使用する副搬送波周波数は、取り得る副搬送波周波数の一部であることから、受信処理部２２において取り得る全ての副搬送波周波数について受信処理を行っても、一部の副搬送波周波数からしか情報は受信できない。従って、衝突判定部２３においても、受信処理部２２で受信できた情報について、衝突の有無を判定するように構成してもよい。また出力対象とするのは、受信処理部２２で受信でき、衝突判定部２３で衝突していないと判定された情報である。

次に、本発明の第２の実施の形態における動作の概要を説明しておく。送信側装置１では、送信処理部１２において、送信する情報を任意の変調方式で変調する。また、副搬送波周波数制御部１５は、乱数発生部１３で発生した乱数をもとに、使用する副搬送波周波数を決定して送信処理部１２に伝える。送信処理部１２は、副搬送波周波数制御部１５で決定した副搬送波周波数を用い、変調した情報を光源１１に送り、光源１１から変調光として放出される。このようにして、ランダムに副搬送波周波数が変更され、その副搬送波周波数を用いて情報が送信される。

受信側装置２では、１ないし複数の送信側装置１から放出される変調光を、受光部２１で受光して電気信号に変換し、受信処理部２２で電気信号から、それぞれの副搬送波周波数毎に情報を復調し、受信する。衝突判定部２３において、復調された情報から、例えば誤り検出符号などを用いて信号の衝突を検出する。衝突ありと判定した場合にはデータは出力せず、衝突なしと判定した場合のみ、情報を出力する。

送信側装置１が複数存在している場合、それぞれの送信側装置１が独立してランダムに副搬送波周波数を選択して用い、それぞれ情報を変調して光信号として送信する。それぞれの送信側装置１が用いる副搬送波周波数が異なっていれば、他の送信側装置からの光に影響されずに情報を受信することができる。この場合、衝突判定部２３は衝突を検出せず、受信処理部２２でそれぞれの副搬送波周波数毎に復調した情報を出力対象とすればよい。

しかし、１ないし複数の送信側装置１が同じ副搬送波周波数を選択して用い、情報を送信した場合には、当該副搬送波周波数を用いて送信された情報が衝突することになる。この場合には、衝突判定部２３で衝突を検出し、これらの情報は出力対象としない。このとき同じ副搬送波周波数を用いて送信された情報は、受信側装置２で受信されないことになるが、例えば送信側装置１で同じ情報について複数回の再送を行えば、ほぼ確実に受信側装置２は情報を受信することができる。また、同じ送信側装置１からの情報でも、その時々で使用される副搬送波周波数が異なってしまう。例えば受信した後、情報中のＩＤなどから送信した送信側装置１あるいは情報を特定すればよい。

このように、それぞれの送信側装置１ではランダムに副搬送波周波数を選択して変調光により情報を送信するだけでよく、送信側装置間での同期を取る必要が無い。従って、送信側装置１を簡単な構成で実現することができる。また受信側装置２でも、それぞれの副搬送波周波数で送られてくる情報を受信して衝突の有無を検出すればよく、簡単な構成で実現可能である。さらに、送信側装置１と受信側装置２との間で同期を取る必要がないため、受信側装置２から送信側装置１への情報の伝送を行う必要が無く、より簡単な構成による情報伝送が可能である。

なお、複数の送信側装置１が同じ副搬送波周波数を用いた場合でも、受信側装置２において区別することができれば、それぞれの情報を受信してもよい。例えば信号強度が異なる場合、信号強度が強い情報だけを分離して受信してもよい。

図４は、本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。図中、図１と同様の部分には同じ符号を付して重複する説明を省略することがある。１６は拡散符号制御部である。この第３の実施の形態では、ランダムに拡散符号を変更して、情報に従って変調した光信号を送信する例を示している。

送信側装置１の拡散符号制御部１６は、乱数発生部１３で発生した乱数に従って、光信号を送信する際の拡散符号を制御する。送信処理部１２は、拡散符号制御部１６によって制御される拡散符号を用いて、情報に従って変調した光信号を光源１１から放出させ、情報を送信する。

受信側装置２の受信処理部２２は、受光部２１から出力される電気信号から、送信側装置１で取り得る全ての拡散符号のそれぞれについて復調し、情報を受信する。衝突判定部２３は、受信処理部２２でそれぞれの拡散符号について受信した情報について、それぞれ衝突しているか否かを判定する。衝突していない場合に、受信した情報を出力対象とすればよい。

なお、送信側装置１が使用する拡散符号は、取り得る拡散符号の一部であることから、受信処理部２２において取り得る全ての拡散符号について受信処理を行っても、一部の拡散符号に対応する情報が受信できるのみである。従って、衝突判定部２３においても、受信処理部２２で受信できた情報について、衝突の有無を判定するように構成すればよい。また出力対象とするのは、受信処理部２２で受信でき、衝突判定部２３で衝突していないと判定された情報である。

次に、本発明の第３の実施の形態における動作の概要を説明しておく。送信側装置１では、送信処理部１２において、送信する情報を任意の変調方式で変調する。また、拡散符号制御部１６は、乱数発生部１３で発生した乱数をもとに、使用する拡散符号を決定して送信処理部１２に伝える。送信処理部１２は、拡散符号制御部１６で決定した拡散符号により、変調した情報を光源１１から変調光として放出させる。このようにして、ランダムに選択された拡散符号を用い、情報が送信される。

受信側装置２では、１ないし複数の送信側装置１から放出される変調光を、受光部２１で受光して電気信号に変換し、受信処理部２２で電気信号から、それぞれの拡散符号毎に情報を復調し、受信する。衝突判定部２３において、復調された情報から、例えば誤り検出符号などを用いて信号の衝突を検出する。衝突ありと判定した場合にはデータは出力せず、衝突なしと判定した場合のみ、情報を出力する。

送信側装置１が複数存在している場合、それぞれの送信側装置１が独立してランダムに拡散符号を選択して用い、それぞれ情報を変調して光信号として送信する。それぞれの送信側装置１が用いる拡散符号が異なっていれば、他の送信側装置からの光に影響されずに情報を受信することができる。この場合、衝突判定部２３は衝突を検出せず、受信処理部２２でそれぞれの拡散符号毎に復調した情報を出力対象とすればよい。

しかし、１ないし複数の送信側装置１が同じ拡散符号を選択して用い、情報を送信した場合には、当該拡散符号を用いて送信された情報が衝突することになる。この場合には、衝突判定部２３で衝突を検出し、これらの情報は出力対象としない。このとき同じ拡散符号を用いて送信された情報は、受信側装置２で受信されないことになるが、例えば送信側装置１で同じ情報について複数回の再送を行えば、ほぼ確実に受信側装置２は情報を受信することができる。また、同じ送信側装置１からの情報でも、その時々で使用される拡散符号が異なってしまう。例えば受信した後、情報中のＩＤなどから送信した送信側装置１あるいは情報を特定すればよい。

このように、それぞれの送信側装置１ではランダムに拡散符号を選択して、変調光により情報を送信するだけでよく、送信側装置間での同期を取る必要が無い。従って、送信側装置１を簡単な構成で実現することができる。また受信側装置２でも、それぞれの拡散符号を用いて送られてくる情報を受信し、衝突の有無を検出すればよく、簡単な構成で実現可能である。さらに、送信側装置１と受信側装置２との間で同期を取る必要がないため、受信側装置２から送信側装置１への情報の伝送を行う必要が無く、より簡単な構成による情報伝送が可能である。

図５は、本発明の第４の実施の形態を示すブロック図である。図中、図１と同様の部分には同じ符号を付して重複する説明を省略することがある。１７は送信波長制御部、１８は発光源セレクタ、１９は発光源、２４は受光素子である。この第４の実施の形態では、情報に従って変調した光信号の波長をランダムに変更して送信する例を示している。

送信側装置１の光源１１は、外部から指定された波長域の光を発光することができる。例えばＬＤやＬＥＤを用いる場合、外部から発光波長を変更することができない。そのため、この例では発光波長の異なる複数の発光源１９を用意しておき、外部から指定された波長域に従って発光源セレクタ１８により発光させる発光源１９を選択するように構成している。

送信波長制御部１７は、乱数発生部１３で発生した乱数に従って、光信号を送信する際の送信波長域を制御する。送信波長制御部１７は、決定した送信波長域の指定を光源１１の発光源セレクタ１８に対して行う。

受信側装置２の受光部２１は、複数の波長の光を受光するために、複数の受光素子２４を含んで構成されている。可視光程度の波長域であれば、例えば色を識別できる構成であればよい。

受信処理部２２は、受光部２１から出力される電気信号から、送信側装置１で取り得る全ての波長域のそれぞれについて復調し、情報を受信する。衝突判定部２３は、受信処理部２２でそれぞれの波長域について受信した情報について、それぞれ衝突しているか否かを判定する。衝突していない場合に、受信した情報を出力対象とすればよい。

なお、送信側装置１が使用する波長域は、取り得る波長域の一部であることから、受信処理部２２において取り得る全ての波長域について受信処理を行っても、一部の波長域に対応する情報が受信できるのみである。従って、衝突判定部２３においても、受信処理部２２で受信できた情報について、衝突の有無を判定するように構成すればよい。また出力対象とするのは、受信処理部２２で受信でき、衝突判定部２３で衝突していないと判定された情報である。

次に、本発明の第４の実施の形態における動作の概要を説明しておく。送信側装置１では、送信処理部１２において、送信する情報を任意の変調方式で変調する。また、送信波長制御部１７は、乱数発生部１３で発生した乱数をもとに、使用する送信波長域を決定して光源１１の発光源セレクタ１８に伝える。光源１１の発光源セレクタ１８は、送信波長制御部１７で決定した送信波長域の光を発光する発光源１９を選択し、その発光源１９に対して送信処理部１２で変調した情報を送り、その発光源１９に変調光を発光させる。このようにして、ランダムに選択された波長域の光を用い、情報が送信される。

受信側装置２では、１ないし複数の送信側装置１から放出される変調光を、受光部２１の受光素子２４で受光して電気信号に変換し、受信処理部２２に渡す。受信処理部２２は、電気信号からそれぞれの波長域毎に復調し、情報を受信する。衝突判定部２３において、復調された情報から、例えば誤り検出符号などを用いて信号の衝突を検出する。衝突ありと判定した場合にはデータは出力せず、衝突なしと判定した場合のみ、情報を出力する。

送信側装置１が複数存在している場合、それぞれの送信側装置１が独立してランダムに波長域を選択して用い、それぞれ情報を変調して光信号として送信する。それぞれの送信側装置１が用いる波長域が異なっていれば、他の送信側装置からの光に影響されずに情報を受信することができる。この場合、衝突判定部２３は衝突を検出せず、受信処理部２２でそれぞれの送信波長毎に復調した情報を出力対象とすればよい。

しかし、１ないし複数の送信側装置１が同じ波長域を選択して用い、情報を送信した場合には、当該波長域を用いて送信された情報が衝突することになる。この場合には、衝突判定部２３で衝突を検出し、これらの情報は出力対象としない。このとき同じ波長域を用いて送信された情報は、受信側装置２で受信されないことになるが、例えば送信側装置１で同じ情報について複数回の再送を行えば、ほぼ確実に受信側装置２は情報を受信することができる。また、同じ送信側装置１からの情報でも、その時々で使用される波長域が異なってしまう。例えば受信した後、情報中のＩＤなどから送信した送信側装置１あるいは情報を特定すればよい。

このように、それぞれの送信側装置１ではランダムに光の波長域を選択して、変調光により情報を送信するだけでよく、送信側装置間での同期を取る必要が無い。従って、送信側装置１を簡単な構成で実現することができる。また受信側装置２でも、それぞれの波長域を用いて送られてくる情報を受信し、衝突の有無を検出すればよく、簡単な構成で実現可能である。さらに、送信側装置１と受信側装置２との間で同期を取る必要がないため、受信側装置２から送信側装置１への情報の伝送を行う必要が無く、より簡単な構成による情報伝送が可能である。

なお、複数の送信側装置１が同じ波長域を用いた場合でも、受信側装置２において区別することができれば、それぞれの情報を受信してもよい。例えば信号強度が異なる場合、信号強度が強い情報だけを分離して受信してもよい。

図６は、本発明の第４の実施の形態の変形例を示すブロック図である。図中の符号は図５と同様である。図５に示した例では、それぞれ発光波長の異なる複数の発光源１９を設けておいて、発光源セレクタ１８ににより選択する構成を示した。しかしこれに限らず、発光源自体が外部から波長を制御できる場合には、図６に示すように、送信波長制御部１７から選択指示された波長域の光を光源１１で発光するように構成することができる。

次に、本発明の応用例についていくつか説明する。まず、図７に示したように、照明器具を送信側装置１として用いることができる。この場合、それぞれの照明器具３１〜３３からは任意の情報を送信することができる。例えばニュースや音楽情報など、様々な情報を、照明光により送信することができる。また、例えばスーパーマーケットなどの店内では、セール情報やお買い得情報、その日のおすすめ献立情報など、その店が顧客に知らせたい情報を送信することができる。そのほかにもイベント会場や列車内など、照明している場所であれば同様の利用が考えられる。

これらの情報を受信しようとするユーザは、上述のような本発明の構成を有する例えば携帯端末を照明光の下で利用すればよい。複数の照明器具からの照明光が受光される場合であっても、上述のようにそれぞれの情報を受信することができる。また、照明光の強度が強い範囲はそれほど広くなく、例えば店内でも売り場毎に異なる情報を送信し、またその売り場及びその近くにいるユーザに対してその売り場毎の情報を配信することができる。

別の例として、例えば送信する情報として位置情報を送信することができる。例えば図７に示すように室内の照明器具から位置情報を送信する場合、照明光は壁を透過することがないので、部屋単位での位置検出が可能になる。例えば照明器具から位置情報を全て送信してもよいし、あるいは、照明器具からは位置情報のＩＤのみを送信し、受信側装置２で受信したＩＤをもとにネットワークを通じて位置情報を問い合わせるような構成も可能である。

室内以外でも、例えば地下街などにおいて通路上の照明器具あるいは店舗の看板やネオンサインなどを送信側装置１として用いることによって、電波の届かない地下街において同様に位置検出が可能である。もちろん、屋外でも照明している場所であれば同様に位置情報の送受信を行うことができるし、夜間であれば街路灯などにより位置情報の送信を行うことができる。

照明器具は多数配置されており、上述のような構成により現在のＧＰＳを用いた方式に比べて圧倒的に高精度での位置検出が可能である。例えば、緊急通報時の通報者の位置特定などにも利用することができる。

本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における送受信タイミングの概念図である。 本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態を示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態の変形例を示すブロック図である。 照明器具を送信機として用いる通信方式の概要の説明図である。

符号の説明

１…送信側装置、２…受信側装置、１１…光源、１２…送信処理部、１３…乱数発生部、１４…送信タイミング制御部、１５…副搬送波周波数制御部、１６…拡散符号制御部、１７…送信波長制御部、１８…発光源セレクタ、１９…発光源、２４…受光素子、２１…受光部、２２…受信処理部、２３…衝突判定部、３１〜３３…照明器具、３４…受信機。

Claims (8)

1. 変調された光信号を発光して情報の伝送を行う光通信方式であって、発光により光を放出する光源と、与えられた情報を変調して前記光源を駆動し該光源に変調光を発光させて前記情報を送信する送信手段と、乱数を発生する乱数発生手段と、前記乱数発生手段が発生した乱数に従って送信タイミングを制御するタイミング制御手段を有し、前記送信手段は、前記タイミング制御手段によって制御される送信タイミングで前記情報を送信することを特徴とする光通信方式。
2. 複数の光源から情報に従って変調された変調光が任意のタイミングで放出される光通信方式であって、変調光を受光して電気信号に変換する受光手段と、受光手段で変換された電気信号を復調して情報を受信する受信手段と、受光手段で変換された電気信号または前記受信手段で復調された信号をもとに複数の光源からの信号が衝突していることを検出する衝突判定手段を有し、衝突していない信号のみを抽出して受信情報とすることを特徴とする光通信方式。
3. 変調された光信号を発光して情報の伝送を行う光通信方式であって、発光により光を放出する光源と、与えられた情報を変調して前記光源を駆動し該光源に変調光を発光させて前記情報を送信する送信手段と、乱数を発生する乱数発生手段と、前記乱数発生手段が発生した乱数に従って副搬送波周波数を制御する副搬送波周波数制御手段を有し、前記送信手段は、前記副搬送波周波数制御手段によって制御される副搬送波周波数を用いて前記情報を送信することを特徴とする光通信方式。
4. 複数の光源から情報に従って変調された所定周波数帯域中の任意の副搬送波周波数で変調光が放出される光通信方式であって、変調光を受光して電気信号に変換する受光手段と、受光手段で変換された電気信号について送信側で取り得る全ての副搬送波周波数のそれぞれについて復調する受信手段と、前記受信手段で復調された信号をもとにそれぞれの副搬送波周波数について複数の光源からの信号が衝突していることを検出する衝突判定手段を有し、衝突していない信号のみを抽出して受信情報とすることを特徴とする光通信方式。
5. 変調された光信号を発光して情報の伝送を行う光通信方式であって、発光により光を放出する光源と、与えられた情報を変調して前記光源を駆動し該光源に変調光を発光させて前記情報を送信する送信手段と、乱数を発生する乱数発生手段と、前記乱数発生手段が発生した乱数に従って送信の際の拡散符号を決定する拡散符号制御手段を有し、前記送信手段は、前記拡散符号制御手段で決定した拡散符号を用いて前記情報を送信することを特徴とする光通信方式。
6. 複数の光源から情報に従って変調された任意の拡散符号で変調光が放出される光通信方式であって、変調光を受光して電気信号に変換する受光手段と、受光手段で変換された電気信号についてそれぞれの拡散符号に分離及び復調する受信手段と、前記受信手段で復調された信号をもとにそれぞれの拡散符号について複数の光源からの信号が衝突していることを検出する衝突判定手段を有し、衝突していない信号のみを抽出して受信情報とすることを特徴とする光通信方式。
7. 変調された光信号を発光して情報の伝送を行う光通信方式であって、指定された波長域の変調光を発光する光源と、与えられた情報を変調して前記光源を駆動し該光源に変調光を発光させて前記情報を送信する送信手段と、乱数を発生する乱数発生手段と、前記乱数発生手段が発生した乱数に従って前記光源が発光する波長域を決定する送信波長制御手段を有し、前記光源は、前記送信波長制御手段によって決定された波長域で前記送信手段による変調光を発光することを特徴とする光通信方式。
8. 複数の光源から情報に従って変調された任意の波長域の光信号が放出される光通信方式であって、それぞれの波長域の光を受光して電気信号に変換する受光手段と、受光手段で変換されたそれぞれの波長域に対応する電気信号についてそれぞれ復調する受信手段と、前記受信手段で復調された信号をもとにそれぞれの波長域について複数の光源からの信号が衝突していることを検出する衝突判定手段を有し、衝突していない信号のみを抽出して受信情報とすることを特徴とする光通信方式。

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