JP2001168943A

JP2001168943A - 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

Info

Publication number: JP2001168943A
Application number: JP2000177271A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Hirohashi; 一俊広橋; Keiji Nishimaki; 恵児西巻
Original assignee: HITTSU KENKYUSHO KK; Hits Laboratories Inc
Current assignee: HITTSU KENKYUSHO KK; Hits Laboratories Inc
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2001-06-22
Anticipated expiration: 2020-06-13
Also published as: JP4085557B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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可能にする。【解決手段】送信手段（１，２，３）に構成された間
欠信号生成回路２が、光信号のうちの、通信状態を維持
するための無情報信号を間欠的に送信させる。一方、受
信手段（４，５，６，７）に構成されたクロックリカバ
リ回路６が、間欠的に送信される無情報信号を利用して
通信状態を維持する。従って、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によ
って、上記課題を解決することができる。

Description

【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、２０
２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(I
nfrared 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、送信手
段から送信される光信号を受信手段で受信して通信を行
うときの光無線伝送方法であって、前記通信状態が無情
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。

【００１４】本発明の請求項２に係る光無線伝送方法
は、請求項１記載の光無線伝送方法において、前記通信
が双方向で行われるとき、前記間欠的に送信される無情
報信号は当該双方向通信における相互の通信に影響を与
えない間隔で送信されることを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項３に係る光無線伝送システ
ムは、送信手段から送信される光信号を受信手段で受信
して通信を行うとともに無情報信号により通信状態を維
持する光無線伝送システムであって、前記送信手段は、
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
備し、前記受信手段は、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４に係る光無線送信装置
は、送信手段から送信される光信号を受信手段で受信し
て通信を行うとともに無情報信号により通信状態を維持
する光無線伝送システムにおけ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５に係る光無線送信装置
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６に係る光無線送信装置
は、請求項４又は請求項５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７に係る光無線送信装置
は、請求項４乃至請求項６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８に係る光無線送信装置
は、請求項４乃至請求項７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９に係る光無線受信装置
は、送信手段から送信される光信号を受信手段で受信し
て通信を行うとともに無情報信号により通信状態を維持
する光無線伝送システムにおける光無線受信装置であっ
て、前記無情報信号が間欠的に送信されているときの当
該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。

【００２２】本発明の請求項１０に係る光無線伝送方法
は、請求項１記載の光無線伝送方法において、前記通信
が双方向で行われるときの通信方式が半二重方式である
ことを特徴とする。

【００２３】本発明の請求項１１に係る光無線伝送方法
は、請求項１記載の光無線伝送方法において、複数のプ
ロトコルの中での切替を行うことを特徴とする。

【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、ＩＥＥＥ１３
９４．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６
１．４４ＭＨｚ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、ＩＥＥＥ１
３９４．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６
１．４４ＭＨｚ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６１．４４Ｍ
Ｈｚ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６１．４４
ＭＨｚ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、Ａ
ＧＣ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＿ＮＯＴＩ
ＦＹの１コード分を検出すると、この１コード分の１０
Ｂコード（先頭のバス管理信号）についても、ＰＡＲＥ
ＮＴ＿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、ＩＥＥ
Ｅ１３９４．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 f
or 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125M
bps 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Runnin
g 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I
ntermittent 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ＦＩＦ
Ｏに一旦蓄積される。FIFOに蓄積されたデータは、Empt
y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 Mo
dule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P
HY_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、CH
1がData期間中のため、CH2は長期間に渡りNONE_EVENをC
H1へ伝えることができないためである。CH1だけでなくC
H2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５ＡＧＣ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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｊ 3/00 Ｈ０４Ｌ 11/00 ３１０ＢＨ０４Ｌ 5/14 12/28 Ｆターム(参考） 5K002 AA01 AA03 CA21 DA04 DA05 DA91 FA01 FA03 GA07 5K018 AA04 BA01 BA03 CA01 DA05 DA09 GA05 5K028 AA14 BB04 BB08 CC02 CC06 KK32 MM04 RR00 5K033 AA05 CC01 DA13 DA20 DB21 5K034 AA05 CC02 CC05 DD01 EE01 FF13 HH01 HH06 LL06 MM05 MM31 MM39 NN12 PP08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信手段から送信される光信号を受信手
段で受信して通信を行うときの光無線伝送方法であっ
て、前記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を特徴とする光無
線伝送方法。
【請求項２】前記通信が双方向で行われるとき、前記
間欠的に送信される無情報信号は当該双方向通信におけ
る相互の通信に影響を与えない間隔で送信されることを
特徴とする請求項１記載の光無線伝送方法。
【請求項３】送信手段から送信される光信号を受信手
段で受信して通信を行うとともに無情報信号により通信
状態を維持する光無線伝送システムであって、前記送信手段は、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し、前記受信手段は、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４】送信手段から送信される光信号を受信手
段で受信して通信を行うとともに無情報信号により通信
状態を維持する光無線伝送システムにおける光無線送信
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
される無情報信号をランダムに送信させることを特徴と
する請求項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４又は請求項５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４乃至請求項６記載の光無線送
信装置。
【請求項８】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４乃至請求項７記載の光無線送信装置。
【請求項９】送信手段から送信される光信号を受信手
段で受信して通信を行うとともに無情報信号により通信
状態を維持する光無線伝送システムにおける光無線受信
装置であって、前記無情報信号が間欠的に送信されているときの当該間
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。
【請求項１０】前記通信が双方向で行われるときの通
信方式が半二重方式であることを特徴とする請求項１記
載の光無線伝送方法。
【請求項１１】複数のプロトコルの中での切替を行う
ことを特徴とする請求項１記載の光無線伝送方法。