JP2010522493A - 高電力効率の光無線送信器 - Google Patents

Abstract

低電力効率、出力の非線形性による信号歪曲、多くの接続端子、光源の光電力強度の不均一性の問題を解決することができる高電力効率光無線送信器が提供される。高電力効率光無線送信器は、電気信号に対応する光出力電力を生成するために基底帯域変調器から入力された電気信号の振幅を光源制御信号に変換する振幅−配列変換器と、振幅−配列変換器の光源制御信号に基づいて光源を駆動する光源ドライバ群と、光源ドライバ群によって駆動される、様々な光電力強度を生成するＭＭＲＳ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍｉｘｅｄ Ｒａｄｉｘ Ｓｙｓｔｅｍ：変形された多進）又はＭＭＲＲ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍｉｘｅｄ Ｒａｄｉｘ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ：追加要素を有する変形された多進）光源群とを備える。

Description

本発明は、光通信装置に係り、特に高効率で光信号を送信できる高効率光無線送信器に関する。

近年、ＩＴ技術の進歩は、時間及び場所に関わらず任意のタイプの装置の間で様々なサービスを提供することができるユビキタス通信環境の発展をもたらした。加えて、ユビキタス通信ネットワークにおいて、異なる端末を接続するための無線通信の使用は、コードレスの操作性及び移動性によって益々増えている。

現在用いられる無線通信技術において、ＲＦ／ＭＷ周波数帯域は、数ＭＨｚから数十ＧＨｚに変わり、有線通信技術に比べて相対的に低いサービス速度で用いられる。加えて、無線通信技術において、周波数共用がユーザー端末ネットワーク、衛星ネットワーク／軍事ネットワークの間で必要とされる。また、情報セキュリティ及び人体への電磁妨害（ＥＭＩ：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の危害性などの問題も、解決する必要がある。

従来の無線通信の問題を解決する見込みがある技術として、空間を介して伝播する光を用いて情報を通信する光無線通信技術が提案された。

現在の研究結果によると、輝度変調（ＩＭ）／直接観測（ＤＤ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）光無線通信技術が、屋内用光無線通信に関して安価の実用的な光変調方式を提供することができる。

図１は、従来のＩＭ／ＤＤ光無線通信装置を例示する概念図である。

従来の光無線通信装置の動作は、図１を参照して簡単に説明される。入力電気信号は、変調器１０によって光チャンネルに適した線符号（ｌｉｎｅ ｃｏｄｅ）に変換され、増幅器によって適切な電流信号に増幅される。レーザーダイオード（ＬＤ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光放出デバイス２０は、電流信号を用いることによって光信号（光チャンネル）を出力する。光信号は、光検出器（ＰＤ）３０によって検出され、光電流信号に変換される。光電流信号は、復調器４０によって復調され、受信器に出力される。

変調器１０によって実行される変調は、時間領域変調と周波数領域変調とに大別される。時間領域変調において、信号強度のオン−オフ特性を利用することによって送信信号を変調するノン・リターン−トゥ−ゼロ（ＮＲＺ：Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ）又はリターン−トゥ−ゼロ（ＲＺ：Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ）符号オン−オフ・キーイング方式及びパルス間の時間差を利用することによって送信信号を変調するパルス位置変調方式が用いられる。周波数領域変調方式は、１つまたは複数の副搬送波を利用することによって実行される。

周波数領域変調方式として、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）が用いられる。ＯＦＤＭは、多重経路による信号干渉を解決しなければならないｘ−デジタル加入者線（ｘＤＳＬ：Ｘ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）、無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、無線インターネットなどの有線／無線通信のために広く用いられる。ＯＦＤＭは、容易な実装及び容易な周波数帯域管理の利点を有する。

ＯＦＤＭにおいて、出力信号は、大きなピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を有する。それ故に、出力段階での電力増幅器の動作効率が低下され、通信性能は電力増幅器の非線形性によって引き起こされる信号歪曲によって劣化される。従って、ＯＦＤＭを利用するＩＭ光無線通信において、高いＰＡＰＲによって、光無線送信器の電力効率が低下され、非線形信号歪曲が生じる。

これらの問題点を、以下の図２を参照して詳細に説明する。

図２は、従来のＩＭ光無線送信器を例示する概略的なブロック図である。

図２を参照して光無線送信器の動作を説明する。入力された電気信号は、基底帯域変調器２０１によって変調される。基底帯域変調器２０１の出力信号は、デジタル信号である。デジタル信号は、デジタル・アナログ（ＤＡ）変換器２０２によってアナログ信号に変換される。アナログ信号は、出力増幅器２０３によって増幅される。ＬＤ又はＬＥＤ２０４は、増幅された信号によって駆動され、出力増幅器２０３の出力信号に比例する光電力信号を生成する。

上述したように、基底帯域変調器２０１に関してＯＦＤＭ方式を用いる場合において、基底帯域変調器２０１の出力信号は、高いＰＡＰＲ特性を有する。それ故に、出力信号を線形的に増幅するために、電力増幅器２０３は、Ａ級バイアス状態（ｃｌａｓｓ−Ａ ｂｉａｓ ｓｔａｔｅ）で実装される必要がある。一般に、Ａ級増幅器の最大電力効率は、５０％又はそれ未満に制限される。増幅器の電力効率は、入力信号のＰＡＰＲに反比例する。例えば、ＰＡＰＲが１０ｄＢである場合、電力増幅器２０３の電力効率は、約５％である。

高いＰＡＰＲ特性を有する信号は、増幅器の非線形性によって引き起こされる信号歪曲を被る。信号歪曲を妨げるために、電力増幅器２０３は、平均システム電力より１０ｄＢ〜２０ｄＢ大きい出力電力容量を有する必要がある。我々の研究の結果によると、１Ｇｂ／ｓ〜３Ｇｂ／ｓ屋内用光無線通信のための光無線送信器は、１Ｗの平均光電力を有する必要がある。そのような高電力光無線送信器は、超広域増幅（ＵＷＢ）通信に関して、典型的な０．１ｍＷ光無線送信器よりも４０ｄＢ高い値である。

従って、１Ｗ光無線送信器が従来技術を利用することによって実装される場合、電力増幅器２０３は、ＬＤ／ＬＥＤの５０％の光電変換効率を仮定する２０Ｗから４０Ｗの最大出力電力を有して実装される必要がある。言い換えると、競争力のある１Ｗ光無線送信器を、従来技術を利用することによって実装することはできない。

このような出力増幅器２０３の高い電力消費の問題は、ＵＷＢ技術又は８０２．１１ｎ技術に関する光無線通信技術の競争力のために解決しなければならない。実用的な方法として、高い変調速度を維持しながら、非常に多くのＬＤ又はＬＥＤを用いて１Ｗ光信号を生成することができる。しかしながら、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）ダイオードなどのＬＤを高い電流で駆動する場合、ＬＤの光電力強度の不均一性がＬＤアレイの冷却構造の差によって生じる。従って、非常に多くのＬＤを用いる光無線送信器は、ＬＤの光電力強度の不均一性に対処する必要がある。

複数のＬＤ／ＬＥＤを使用する場合において、複数のドライバがＬＤ／ＬＥＤを駆動する必要がある。一般に、ドライバは、光学素子とは異なる素材で作られている。それ故に、分離されて形成された２つの素子は、互いに接続されなければならない。しかしながら、２つの素子の間の接続に関して、多くの接続ワイヤが必要とされる。従って、安価な光無線送信器を実装するために、ドライバとＬＤもしくはＬＥＤとの間の接続ワイヤの数を少なくすべきである。

本発明は、低電力効率、出力の非線形性による信号歪曲、非常に多くの接続端子、光源の光強度の不均一性の問題を解決する高電力効率光無線送信器を提供する。

本発明の態様によると、基底帯域変調器から入力された電気信号に対応する光出力を生成するために、電気信号の振幅を光源制御信号に変換する振幅−配列変換器と、振幅−配列変換器の光源制御信号に基づいて光源を駆動する光源ドライバ群と、光源ドライバ群により駆動され、様々な光電力強度を生成するＭＭＲＳ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍｉｘｅｄ Ｒａｄｉｘ Ｓｙｓｔｅｍ：変形された多進数）又はＭＭＲＲ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍｉｘｅｄ Ｒａｄｉｘ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ：追加要素を有する変形された多進数）光源群とを備える高電力効率光無線送信器を提供する。

本発明の上記の態様において、ＭＭＲＳ光源群は、ｎ個の光源群を含むことができ、ｎ個の光源群のうちの１番目の光源群は、（ｍ₁−１）個の１番目の単位光源を含み、１番目の単位光源の相対的光電力強度は１であり、ｎ個の光源群のうちの２番目の光源群は、（ｍ₂−１）個の２番目の単位光源を含み、２番目の単位光源の相対的光電力強度はｍ₁であり、ｎ個の光源群のうちのｋ番目の光源群は、（ｍ_k−１）個のｋ番目の単位光源を含み、ｋ番目の単位光源の相対的光電力強度は

であり、ｎ個の光源群のうちのｎ番目の光源群は、（ｍ_n−１）個のｎ番目の単位光源を含み、ｎ番目の単位光源の相対的光電力強度は

であり、ｎ、ｍ₁、ｍ₂、ｍ_k、及びｍ_nは任意の整数であり、ＭＭＲＳ光源群は、単位光源のオン−オフを制御することによって、

の範囲の任意の整数を有する光電力強度を生成する。

加えて、ＭＭＲＲ光源群は、ｎ個の光源群を含むことができ、ｎ個の光源群のうちの１番目の光源群は、（ｍ₁＋α₁−１）個の１番目の単位光源を含み、１番目の単位光源の相対的光電力強度は１であり、ｎ個の光源群のうちの２番目の光源群は、（ｍ₂＋α₂−１）個の２番目の単位光源を含み、２番目の単位光源の相対的光電力強度はｍ₁であり、ｎ個の光源群のうちのｋ番目の光源群は、（ｍ_k＋α_k−１）個のｋ番目の単位光源を含み、ｋ番目の単位光源の相対的光電力強度は

であり、ｎ個の光源群のうちのｎ番目の光源群は、（ｍ_n＋α_n−１）個のｎ番目の単位光源を含み、ｎ番目の単位光源の相対的光電力強度は

であり、ｎ、ｍ₁、ｍ₂、ｍ_k、ｍ_n、α₁、α₂、α_k、及びα_nは任意の整数であり、ＭＭＲＲ光源群は、単位光源のオン−オフを制御することによって、

の範囲の任意の整数を有する光電力強度を生成する。

また、ＭＭＲＳ又はＭＭＲＲ光源群とＭＭＲＳ又はＭＭＲＲ光源群を駆動するドライバとの間の接続線の数を、単独駆動の光源を用いる光無線送信器と比較して指数関数的に減少することができる。加えて、各光源群の各単位光源は、複数のＬＤ又はＬＥＤを並列に、もしくは直列に、又は直並列の両方で接続することによって構成することができる。

また、ＭＭＲＳ又はＭＭＲＲ光源群を駆動するために用いられる光源制御信号（Ｄ_n，…，Ｄ₁）を生成する振幅−配列変換器３０１又は４００は、電気信号３０７をＭＭＲＲ／ＭＭＲＳ表記法の電気信号（Ｑ_n，…，Ｑ₂，Ｒ₁）に変換する（ｎ−１）個の入力変換器と、桁数情報（Ｑ_n，…，Ｑ₂，Ｒ₁）及び最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_n，…，Ｓ'₁）に基づいて現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を計算するｎ個のモジュロ加算器と、現在周期の最終ターン−オン境界位置情報を格納するｎ個のレジスタと、現在周期の最終ターン−オン境界位置情報及び最終周期の最終ターン−オン境界位置情報に基づいて単位光源のオン−オフを制御するために用いられる光源制御信号を生成するｎ個のデコーダとを備えることができる。

加えて、モジュロ加算器４０２（ｋ）は、最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_k）をモジュロ（ｍ_k＋α_k−１）加算で電気信号３０７のＭＭＲＲ／ＭＭＲＳのｋ番目の桁数情報（Ｑ_k又はＲ₁）に加算することによって現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_k）を計算することができる。

また、ＭＭＲＳ又はＭＭＲＲ光源群を駆動するために用いられる光源制御信号を生成する振幅−配列変換器は、電気信号をＭＭＲＳ表記法の電気信号に変換する（ｎ−１）個の入力変換器と、桁数情報（Ｑ_n，…，Ｑ₂，Ｒ₁）及び現在周期の開始ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_n，…，Ｓ'₁）に基づいて現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を計算するｎ個のモジュロ加算器と、現在周期の開始ターン−オン境界位置情報を生成するｎ個の乱数発生器と、現在周期の最終ターン−オン境界位置情報及び現在周期の開始ターン−オン境界位置情報に基づいて単位光源のオン−オフを制御するために用いられる光源制御信号を生成するｎ個のデコーダとを備えることができる。

また、各モジュロ加算器は、モジュロ加算方法を用いることによって現在周期の最終ターン−オン境界位置情報を計算することができ、モジュロ加算方法は、現在周期の開始ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_k）を電気信号の桁数情報（Ｑ_k又はＲ₁）に加算し、余りを得るために各桁数の単位光源の個数（ｍ_k＋α_k−１）で結果を割り算し、余りに現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_k）を入力する方法とすることができる。

さらに、ＭＭＲＳ又はＭＭＲＲ光源群を駆動するために用いられる光源制御信号を生成する振幅−配列変換器は、電気信号及び最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_n，…，Ｓ'₁）によって指定された情報ストレージに予め格納された現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を出力するルックアップ装置と、現在周期の最終ターン−オン境界位置情報を格納するｎ個のレジスタと、現在周期の最終ターン−オン境界位置情報及び最終周期の最終ターン−オン境界位置情報に基づいて単位光源のオン−オフを制御するために用いられる光源制御信号を生成するｎ個のデコーダとを備えることもできる。

また、ルックアップ装置のルックアップメモリページの数は、電気信号及び光源の数によって決定することができ、各ルックアップメモリページのメモリ空間は電気信号のダイナミックレンジによって決定され、各ルックアップメモリページは、

行を有し、各行は、現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を格納する。加えて、ルックアップ装置は、光源ドライバの駆動電源電圧情報及び光源群の温度情報を管理する最適な現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を出力する。さらに、高電力効率光無線送信器を起動するとき、駆動電源電圧情報は固定され、光源群の温度情報は、補助メモリ装置に格納することができ、動作温度を変化するときにルックアップ装置上にロードされる。

さらに、ＭＭＲＳ又はＭＭＲＲ光源群を駆動するために用いられる光源制御信号を生成する振幅−配列変換器は、ルックアップ開始位置を決定する信号（０〜Ｔ−１）を生成する乱数発生器と、現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）及び電気信号とルックアップ開始位置を決定する信号（０〜Ｔ−１）とによって指定された情報ストレージに予め格納された現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ''_n，…，Ｓ''₁）を出力するルックアップ装置と、現在周期の最終ターン−オン境界位置情報及び現在周期の開始ターン−オン境界位置情報に基づいて単位光源のオン−オフを制御するために用いられる光源制御信号を生成するｎ個のデコーダとを備えることができる。

また、ルックアップ装置のルックアップページの数はＴとすることができ、各ルックアップメモリページのメモリ空間は、電気信号のダイナミックレンジによって決定され、各ルックアップメモリページは、

行を有し、各行は、現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）及び現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ''_n，…，Ｓ''₁）を格納する。

また、乱数発生器は、ルックアップ開始位置を決定する信号（０〜Ｔ−１）を生成し、０〜Ｔ−１の間の整数を均等に出力するカウンターなどの装置で置換することができる。

本発明の高電力効率光無線送信器によると、従来の光無線送信器と比較して、ドライバ及び光源の間に少ない数の接続端子及び接続線を備え、任意のレベルの光出力電力を高効率で得ることができる。加えて、不均一の光電力強度を有する光源を用いる場合でさえ、線形動作特性を有する光無線を実装することができる。

本発明に係る光無線送信器において、複数の光源及びドライバは、少ない数の接続端子及び接続線を用いることによって接続することができ、簡単な構造を有する安価の光無線送信器を実装することが可能となる。

加えて、本発明に係る光無線送信器において、任意のアナログ光電力は、様々な光電力強度を有する光源をオン−オフに切り替えることだけによって生成することができ、高電力効率光無線送信器を実装することが可能となる。

さらに、本発明によると、不均一な光電力特性を有する複数の光源を用いる場合でさえも、線形動作特性を有する光無線送信器を実装することが可能となる。

本発明の上述の及び他の特徴及び利点は、添付の図面を参照してそれらの例示的な実施形態をより詳細に説明することによってより明らかになるであろう。
従来の輝度変調（ＩＭ）／直接観測（ＤＤ）の光無線通信装置を例示する概念図である。 従来のＩＭ光無線送信器を例示する概略的なブロック図である。 本発明の一実施形態に係る高電力効率光無線送信器の構造を例示する図である。 本発明の一実施形態に係る、図３の振幅−配列変換器として利用される様々な振幅−配列変換器の構造を例示する図である。 本発明の一実施形態に係る、図３の振幅−配列変換器として利用される様々な振幅−配列変換器の構造を例示する図である。 本発明の一実施形態に係る、図３の振幅−配列変換器として利用される様々な振幅−配列変換器の構造を例示する図である。 本発明の一実施形態に係る、図３の振幅−配列変換器として利用される様々な振幅−配列変換器の構造を例示する図である。 本発明の一実施形態に係る、図４Ｃ及び図４Ｄのルックアップ装置のメモリマップの構成を例示する図である。 本発明の一実施形態に係る、図４Ｃ及び図４Ｄのルックアップ装置トのメモリマップの構成を例示する図である。

以下では、本発明は、添付の図面を参照して本発明の例示的な実施形態を説明することによってより詳細に記載される。図面中の同一符号は、同じ要素を示す。明細書において、様々な言葉が本発明を説明する目的で用いられ、特許請求の範囲によって定義されるように本発明の範囲を制限することを意図したものではない。

［ＭＭＲＳ表記法］
図２の図２の基底帯域変調器２０１の出力、すなわち、図３の入力信号３０７は、任意の自然数Ｘによって示すことができ、Ｘは（式１）で表記することができる。（式１）において、ａ_kはｋ番目の桁数（ｋ−ｔｈ ｄｉｇｉｔ）、ｂ_k-1はｋ番目の級数（ｗｅｉｇｈｔ ｎｕｍｂｅｒ）を意味する。一般的な混合基数（ＭＲ）表記法では、級数より”１”が小さい数字までの桁数のみを用いることができる。しかしながら、ｋ＋１番目の級数が（式１）の

の条件を満たす場合、すなわち、（ｋ＋１）番目の級数にｋ番目の最大桁数に基づいて設定される場合、条件を満たす任意の自然数を任意の桁数に使用することができる。それ故に、（式１）によって表記される基数表記法を変形された多進数（ＭＭＲＳ：Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍｉｘｅｄ Ｒａｄｉｘ Ｓｙｓｔｅｍ）表記法と呼ぶ。

ここで、ＭＭＲＳ表記法の特性を詳細に説明する。全てのｋに関して、ｍ_k＝２の場合、（式１）は、自然数に対する２進数表記法となる。全てのｋに関して、ｍ_k＝１０の場合、自然数に対する１０進数表記法となる。ｍ₁＝１０、ｍ₂＝２の場合、最初の項は、１の級数を有する１０進数表記を表記し、２番目の項は、１０の級数を有する２進数表記を表記する。
Ｘ＝ａ₁＋ａ₂ｂ₁＋ａ₃ｂ₂＋…＋ａ_nｂ_n-1 （式１）
ここで、０≦ａ_k≦ｍ_k、

、ｍ_kは任意の自然数であり、ｋ＝１，２，３，…ｎである。

図３の入力電気信号３０７のダイナミックレンジ、すなわち、（式１）によって表記することができる自然数範囲は、（式２）によって表示される。ダイナミックレンジ内のあらゆる自然数は、（式１）において一意に決定される。すなわち、同じ振幅を有する入力電気信号３０７は、（式１）において一意に表記することができる。

［ＭＭＲＳ光源群］
入力電気信号３０７に対応する光出力電力を生成する動作は、入力電気信号３０７をＭＭＲＳ表記法の入力電気信号Ｘに変換する動作と同一である。すなわち、入力電気信号Ｘ ３０７に関する光電変換動作は、入力電気信号Ｘを（式１）のＭＭＲＳ表記法の入力信号に変換する動作と同一であり、変換されたＭＭＲＳ表記法の入力電気信号Ｘの級数１，ｂ₁，ｂ₂，…，ｂ_n-1が光源の相対的な光出力強度

に対応し、ＭＭＲＳ表記法の入力電気信号Ｘの桁数ａ₁，ａ₂，…，ａ_k，…ａ_nは、級数毎の光源の数に対応し、対応する光源をオンにする。

入力電気信号Ｘ ３０７のダイナミックレンジが（式１）を満たす場合、入力信号Ｘの全ての値に関する光電変換のために必要とされる光源の最少個数は、桁数当たり（ｍ₁−１）、（ｍ₂−１）、…、（ｍ_k−１），…，（ｍ_n−１）である。ＭＭＲＳ表記法によって構成された光源群は、ＭＭＲＳ光源群と呼ぶ。すなわち、ＭＭＲＳ光源群は、ＭＭＲＳ表記法の入力信号Ｘの級数である相対的な光電力強度（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）

を有する光源で構成され、光電力強度に対応する光源の数は、（ｍ₁−１）、（ｍ₂−１）、…、（ｍ_k−１），…，（ｍ_n−１）である。

ＭＭＲＳ光源群とＭＭＲＳ光源群に関するドライバは、

の接続線と接続される。しかしながら、ＭＭＲＳ光源群が同じ光電力強度、すなわち、相対的光電力強度１を有する単位光源で構成される場合において、必要な接続線の数は、

である。例えば、ｍ₁＝１６、ｍ₂＝１６、ｍ₃＝１６の場合、ＭＭＲＳ光源群は０〜４０９５のダイナミックレンジを有する光源を用いることによって構成され、ドライバの接続線の総数は４５本であり、相対的光電力強度１を有する単位光源で構成される光源群に関する接続線の総数は４０９５本である。

ＭＭＲＳ光源群は、大幅に少なくした数の光源−ドライバ接続線で接続することができる。加えて、（式２）の範囲内の全ての光電力強度は、ＭＭＲＳ光源群の単位光源のオン−オフを制御することのみによって生成することができる。すなわち、ＭＭＲＳ光源群は、アナログ出力増幅器を使用せずに単位光源をオン及びオフにすることによってアナログ電力強度を有する光を生成することができる。従って、安価の高電力効率光無線送信器がＭＭＲＳ光源群を利用することによって実装することができる。

［ＭＭＲＲ光源群］
ＭＭＲＳ光源群の単位光源の光電力強度は、ＭＭＲＳ表記法において級数

を有する必要がある。しかしながら、単位光源を製造するための工程の不均一性によって、均一な単位光源の光電力強度を得ることは非常に困難である。単位光源の不均一性に関する対応策として、（ｋ＋１）番目の級数に対応する単位光源の光電力強度が特定の値

より小さい場合において、光無線送信器の光電力強度の減少量がｋ番目の桁数に対応する余分な単位光源をさらにオンにすることによって補正することができる。一方、（ｋ＋１）番目の級数に対応する単位光源の光電力強度が特定の値

より大きい場合において、光無線送信器の光電力強度の増加量がｋ番目の桁数に対応する余分な単位光源をさらにオフにすることによって補正することができる。

加えて、ＭＭＲＳ光源群の単位光源がピーク値駆動方式を用いて駆動する場合において、一度オンにされた単位光源は、熱放出及び光電変換効率の観点から所定の時間間隔の間ターン−オフ状態を維持される必要があることに利点がある。所定のターン−オフ時間間隔を確保するために、ＭＭＲＳ光源群に関する単位光源の数よりも多い単位光源が必要とされる。

単位光源の光電力強度の不均一性に対処するために、及び単位光源のピーク値操作性を確保するために、ＭＭＲＲ光源群のために必要とされる単位光源の数は、ＭＭＲＳ光源群の桁数あたりに必要とされる最少数（ｍ₁−１），（ｍ₂−１），…，（ｍ_k−１），…，（ｍ_n−１）より多い。

この理由のため、ＭＭＲＳ表記法の入力信号のｋ番目の最大桁数（ｍ_k−１）よりもα_k大きい整数が用いられ、入力電気信号３０７は（式３）によって表記される。（式３）によって表記される基数表記法は、追加要素を有する変形された多進数（ＭＭＲＲ：Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍｉｘｅｄ Ｒａｄｉｘ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）表記法と呼ぶ。
Ｘ＝ａ₁＋ａ₂ｂ₁＋ａ₃ｂ₂＋…＋ａ_nｂ_n-1 （式３）
ここで、０≦ａ_k≦ｍ_k＋α_k，

，ｍ_k及びα_kは任意の自然数であり、ｋ＝１，２，３，…ｎである。

ＭＭＲＳ光源群と同様に、ＭＭＲＲ表記法にしたがって実装される光源群は、ＭＭＲＲ光源群と呼ばれる。すなわち、ＭＭＲＲ光源群は、ＭＭＲＲ表記法の入力信号Ｘの級数である相対的光電力強度

を有する光源で構成され、光電力強度に対応する光源の数は、（ｍ₁＋α₁−１），（ｍ₂＋α₂−１），…，（ｍ_k＋α_k−１），…，（ｍ_n＋α_n−１）である。ＭＭＲＲ光源群は、単位光源の光電力強度の不均一性を避ける機能及びＭＭＲＳ光源群の全ての特性と同様の単位光源のピーク値操作性を有する。

［実施例］
図３は、本発明の一実施形態に係る高電力効率光無線送信器の構造を例示する図である。

図３を参照すれば、高電力効率光無線送信器３００は、入力電気信号３０７の振幅を駆動される光源の配列に対応する光源制御信号に変換する振幅−配列変換器３０１と、様々な駆動力を有する光源ドライバ群３０２と、様々な光電力強度を有するＭＭＲＲ光源群３０３〜３０６とを備える。

より詳細には、光無線送信器３００は、基底帯域変調器からの電気信号入力３０７を光源オン−オフ制御信号Ｄ₁（１：ｍ₁＋α₁−１）〜Ｄ_n（１：ｍ_n＋α_n−１）に変換する振幅−配列変換器３０１と、

の相対的駆動力を有し、ＭＭＲＲ光源群３０３〜３０６のオン−オフを駆動し、振幅−配列変換器３０１のＤ₁（１：ｍ₁＋α₁−１）からＤ_n（１：ｍ_n＋α_n−１）の出力信号によって制御される光源ドライバ群３０２（１）〜３０２（ｎ）と、

の相対的光電力強度を有し、光源ドライバ群３０２（１）〜３０２（ｎ）によって駆動され、０（最小値）〜

（最小値）の範囲の光電力強度を生成するＭＭＲＲ光源群３０３〜３０６とを含む。

１番目の光源ドライバ３０２（１）は、ｍ₁＋α₁−１の光源オン−オフ制御信号Ｄ₁（１：ｍ₁＋α₁−１）に基づいて、相対的駆動力１で光源３０３（１）〜３０３（ｍ₁＋α₁−１）のオン−オフを駆動するｍ₁＋α₁−１個のドライバで構成される。２番目の光源ドライバ（２）は、ｍ₂＋α₂−１の光源オン−オフ制御信号Ｄ₂（１：ｍ₂＋α₂−１）に基づいて、相対的駆動力ｍ₁で光源３０４（１）〜３０４（ｍ₂＋α₂−１）のオン−オフを駆動するｍ₂＋α₂−１個のドライバで構成される。３〜（ｎ−１）のうちの任意の整数ｋに関して、ｋ番目の光源ドライバ３０２（ｋ）は、ｍ_k＋α_k−１の光源オン−オフ制御信号Ｄ_k（１：ｍ_k＋α_k−１）に基づいて、相対的駆動力

で光源３０５（１）〜３０５（ｍ_k＋α_k−１）のオン−オフを駆動するｍ_k＋α_k−１個のドライバで構成される。最後に、ｎ番目の光源ドライバ３０２（ｎ）は、ｍ_n＋α_n−１の光源オン−オフ制御信号Ｄ_n（１：ｍ_n＋α_n−１）に基づいて、相対的駆動力

で光源３０５（１）〜３０５（ｍ_n＋α_n−１）のオン−オフを駆動するｍ_n＋α_n−１個のドライバで構成される。

各々のＭＭＲＲ光源群３０３〜３０６は、並列に、もしくは直列に、又は直並列にＬＤ及びＬＥＤなどの適当な数の発光素子によって構成することができる。

本発明によると、無線通信のための光信号は、様々な光電力強度を有する単位光源のオン−オフ駆動のみを制御することによって生成することができる。この場合、光無線送信器の寄生コンデンサにおける充電及び放電に関する電力消費は、光源ドライバ群３０２（１）〜３０２（ｎ）の主な電力損失となる。

加えて、本発明によると、様々な光電力強度を有する単位光源を組み合わせて用いることによって、ＭＭＲＲ光源群３０３（１）〜３０６（ｍ_n＋α_n−１）と光源ドライバ群３０２（１）〜３０２（ｎ）との間の接続端子及び接続線の数を、単一の光電力強度を有する光源を用いる従来の光無線送信器と比較して、指数関数的に減少することができる。

図３の振幅−配列変換器として利用される様々な振幅−配列変換器の構造及び動作が詳細に記載される。

図４Ａは、図３の振幅−配列変換器として利用される第１方式の振幅−配列変換器の構成を例示する図である。

図４Ａを参照すると、第１方式の振幅−配列変換器４００（Ａ）は、（ｎ−１）個の入力変換器４０１（ｎ−１）〜４０１（１）、ｎ個のモジュロ加算器４０２（ｎ）〜４０２（１）、ｎ個のレジスタ４０３（ｎ）〜４０３（１）、及びｎ個のデコーダ４０４（ｎ）〜４０４（１）を備える。

（ｎ−１）番目の入力変換器４０１（ｎ−１）は、入力電気信号３０７ Ｘを（式１）のｎ番目の級数

で割り算して、商と余りとをそれぞれＱ_n、Ｒ_n-1として出力する。商Ｑ_nは、ｎ番目のモジュロ加算器４０２（ｎ）に入力されて、余りＲ_n-1は、（ｎ−２）番目の入力変換器４０１（ｎ−２）に入力される。同様に、２〜（ｎ−３）個のうちのｋ番目の入力変換器は、（ｋ＋１）番目の入力変換器４０１（ｋ＋１）から入力された余りＲ_k+1を（式１）の（ｋ＋１）番目の級数

で割り算して、商と余りとをそれぞれＱ_k+1、Ｒ_kとして出力する。商Ｑ_k+1は、（ｋ＋１）番目のモジュロ加算器４０２（ｋ＋１）に入力され、余りＲ_kは、次の（ｋ−１）番目の入力変換器４０１（ｋ−１）に入力される。

最後に、１番目の入力変換器４０１（１）は、２番目の入力変換器４０１（２）から入力された余りＲ₂を（式１）の２番目の級数ｍ₁で割り算して、商Ｑ₂と余りＲ₁とをそれぞれ２番目のモジュロ加算器４０２（２）と１番目のモジュロ加算器４０２（１）とに入力する。

１〜（ｎ−１）のうちの任意の整数をｋに関して、結果のｋ番目の商Ｑ_k+1は、（ｎ−１）個の入力変換器４０１（ｎ−１）〜４０１（１）のうちのｋ番目の入力変換器から出力されるｋ番目の桁数（ｋ ｄｉｇｉｔ）のａ_kに対応し、１番目の入力変換器４０１（１）の余りＲ₁は、１番目の桁数ａ₁に対応する。その結果、入力電気信号３０７は、（ｎ−１）個の入力変換器４０１（ｎ−１）〜４０１（１）によってＭＭＲＳ表記法の入力電気信号に変換される。ＭＭＲＳ表記法の入力電気信号の桁数は、ｎ個のモジュロ加算器４０２（ｎ）〜４０２（１）に入力される。

ｎ番目のモジュロ加算器４０２（ｎ）は、モジュロ（ｍ_n＋α_n−１）加算によって、（ｎ−１）番目の入力変換器４０１（ｎ−１）の商Ｑ_nと、相対的光電力強度

、級数

を有する光源群３０６の最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（ｔｈｅ ｌａｓｔ−ｐｅｒｉｏｄ ｌａｓｔ ｔｕｒｎ−ｏｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）Ｓ'_nとに基づいて、新たな現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ−ｐｅｒｉｏｄ ｌａｓｔ ｔｕｒｎ−ｏｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）Ｓ_nを生成する。

現在周期の最終ターン−オン境界位置情報Ｓ_nと、レジスタ４０３（ｎ）に格納された最終周期の最終ターン−オン境界位置情報Ｓ'_nは、級数

を有する光源群３０６の光源オン−オフ制御信号Ｄ_n（１：ｍ_n＋α_n−１）を生成するためにデコーダ４０４（ｎ）に入力される。

モジュロ（ｍ_n＋α_n−１）加算は、（Ｑ_n＋Ｓ'_n）を（ｍ_n＋α_n−１）で割り算し、余りを得て、余りを出力する過程である。（ｍ_n＋α_n−１）という数は、相対的光電力強度

を有する光源の数を示す。すなわち、入力電気信号３０７のＭＭＲＳ表記法に関して、光源の数は、ｎ番目の桁数に必要な光源の数の（ｍ_n−１）個よりα_n個多い。同様に、１〜（ｎ−２）のうちの任意の整数ｋに関して、ｋ番目のモジュロ加算器４０２（ｋ）は、モジュロ（ｍ_n＋α_n−１）加算によって、（ｋ−１）番目の入力変換器の４０１（ｋ−１）の商Ｑ_kと、相対的光電力強度

、級数

を有する光源群の最終周期の最終ターン−オン境界位置情報Ｓ'_kとに基づいて、現在周期の最終ターン−オン境界位置情報Ｓ_kを生成する。

新たに生成された現在周期の最終ターン−オン境界位置情報Ｓ_kと、レジスタ４０３（ｋ）に格納された最終周期の最終ターン−オン境界位置情報Ｓ'_kは、級数

を有する光源群の光源オン−オフ制御信号Ｄ_k（１：ｍ_k＋α_k−１）を生成するために、デコーダ４０４（ｋ）に入力される。

最後に、１番目のモジュロ加算器４０２（１）の現在周期の最終ターン−オン境界位置情報Ｓ₁及び最終周期の最終ターン−オン境界位置情報Ｓ'₁は、級数１を有する光源群の光源オン−オフ制御信号Ｄ₁（１：ｍ₁＋α₁−１）を生成するためにデコーダ４０４（１）に入力される。

ｋ番目のデコーダ４０４（ｋ）は、次のように動作する。

まず、Ｓ'_k及びＳ_kを、１増加する。すなわち、Ｓ'_k←Ｓ'_k＋１及びＳ_k←Ｓ_k＋１の動作を行う。ここで、１の増加を選択する理由は、最初のＳ'_kが”０”である状態を考慮したものである。

動作は、次の３つに大別して行われる。

Ｓ'_k＝Ｓ_k、すなわち、Ｑ_k＝０である第１の場合、光源オン−オフ制御信号Ｄ_k（１：ｍ_k＋α_k−１）はオフ状態として出力される。

Ｓ'_k＜Ｓ_kである第２の場合、光源オン−オフ制御信号Ｄ_k（１：ｍ_k＋α_k−１）の間で、信号Ｄ_k（Ｓ'_k）〜Ｄ_k（Ｓ_k−１）は、オン状態として出力され、他の信号は、オフ状態として出力される。

Ｓ'_k＞Ｓ_kである第３の場合、光源オン−オフ制御信号Ｄ_k（１：ｍ_k＋α_k−１）の間で、信号Ｄ_k（Ｓ'_k）〜Ｄ_k（ｍ_k＋α_k−１）及びＤ_k（１）〜Ｄ_k（Ｓ_k−１）は、オン状態として出力され、他の信号は、オフ状態として出力される。

その結果、１〜ｎのうちの任意の整数ｋに関して、現在周期の最終ターン−オン境界位置情報Ｓ_kを生成するモジュロ加算器４０２（ｋ）と、最終周期の最終ターン−オン境界位置情報Ｓ'_kを生成するレジスタ４０５（ｋ）と、Ｓ_k及びＳ'_kに対応する光源オン−オフ制御信号を生成するデコーダ４０４（ｋ）とを用いることによって、ＭＭＲＳ入力電気信号３０７のｋ番目の桁数情報Ｑ_kに対応する光源の数を循環的にオンにするために用いられる信号Ｄ_k（１：ｍ_k＋α_k−１）を生成する。

図４Ｂは、図３の振幅−配列変換器として利用される第２方式の振幅−配列変換器の構造を例示する図である。図４Ｂを参照すると、第２方式の振幅−配列変換器４００（Ｂ）は、（ｎ−１）個の入力変換器４０１（ｎ−１）〜４０１（１）、ｎ個のモジュロ加算器４０２（ｎ）〜４０２（１）、ｎ個の乱数発生器４０５（ｎ）〜４０５（１）及びｎ個のデコーダ４０４（ｎ）〜４０４（１）を含む。

上述の第１方式の振幅−配列変換器４００（Ａ）に比べると、第２方式の振幅−配列変換器４００（Ｂ）は、ｎ個のレジスタ４０３（ｎ）〜４０３（１）の代わりにｎ個の乱数発生器４０５（ｎ）〜４０５（１）を含んでいる。それ故に、２方式の振幅−配列変換器４００（Ｂ）において、現在周期の開始ターン−オン境界位置情報（ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ−ｐｅｒｉｏｄ ｆｉｒｓｔ ｔｕｒｎ−ｏｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）Ｓ'_kをランダムに選択する。それらの名称は異なるが、最終周期の最終ターン−オン境界位置情報Ｓ'_k及び現在周期の開始ターン−オン境界位置情報Ｓ'_kは、実質的に互いに同一である。

ｎ個の乱数発生器４０５（ｎ）〜４０５（１）のうちの任意のｋ番目の乱数発生器４０５（ｋ）は、周期ごとに均等な確率で０〜（ｍ_k＋α_k−２）の間の整数のうちの１つの整数を生成する。

第２方式の振幅−配列変換器４００（Ｂ）において、１〜ｎのうちの任意の整数ｋに関して、現在周期の最終ターン−オン境界位置情報Ｓ_kを生成するモジュロ加算器４０２（ｋ）と、現在周期の開始ターン−オン境界位置情報Ｓ'_kを生成する乱数発生器４０５（ｋ）と、Ｓ_k及びＳ'_kに対応する光源群点滅情報を生成するデコーダ４０４（ｋ）とを用いることによって、ＭＭＲＳ表記法の入力電気信号３０７のｋ番目の桁数情報Ｑ_kに対応する数である光電力強度

を有する光源をオンにするために用いられる信号Ｄ_k（１：ｍ_k＋α_k−１）を、周期ごとに任意の第１のターン−オンポジションを有する状態において生成する。

光源の光電力強度が

の特定の値で正確に維持される場合のみ、上述の第１方式及び第２方式の振幅−配列変換器４００（Ａ）及び４００（Ｂ）は、正常の状態で動作する。すなわち、第１方式及び第２方式の振幅−配列変換器４００（Ａ）又は４００（Ｂ）は、光源の光電力強度の不均一性を回避する機能を有さない。

図４Ｃは、図３の振幅−配列変換器として利用される第３方式の振幅−配列変換器の構造を例示する図である。第１又は第２方式の振幅−配列変換器４００（Ａ）又は４００（Ｂ）とは異なり、第３方式の振幅−配列変換器４００（Ｃ）は、光源の光電力強度の不均一性を回避する機能を有する。

図４Ｃを参照すると、第３方式の振幅−配列変換器４００（Ｃ）は、ｎ個の最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_n，…，Ｓ'₁）と、入力電気信号３０７によって指定されたアドレスに予め格納されたｎ個の現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）とを出力するルックアップ装置４０６、ｎ個のレジスタ４０３（ｎ）〜４０３（１）、及びｎ個のデコーダ４０４（ｎ）〜４０４（１）を含む。

第３方式の振幅−配列変換器４００（Ｃ）において、ｎ個のレジスタ４０３（ｎ）〜４０３（１）、及びｎ個のデコーダ４０４（ｎ）〜４０４（１）の動作は、図４Ａのこれらの第１方式の振幅−配列変換器４００（Ａ）と同一である。

図３のＭＭＲＲ光源群のうちの１番目の光源群３０３（１）〜３０３（ｍ₁＋α₁−１）の単位光源の各々は、相対的光電力強度１を有する必要がある。ＭＭＲＲ光源群のうちの２番目の光源群３０４（１）〜３０４（ｍ₂＋α₂−１）の単位光源の各々は、相対的光電力強度ｍ₁を有する必要がある。３〜（ｎ−１）のうちの任意の整数ｋに関して、ＭＭＲＲ光源群のうちのｋ番目の光源群３０５（１）〜３０５（ｍ_k＋α_k−１）の単位光源の各々は、相対的光電力強度

を有する必要がある。最後に、ＭＭＲＲ光源群のうちのｎ番目の光源群３０６（１）〜３０６（ｍ_n＋α_n−１）の単位光源の各々は、相対的光電力強度

を有する必要がある。異なる光電力強度の条件を満たすとき、図４Ａ又は図４Ｂの第１又は第２方式の振幅−配列変換器４００（Ａ）又は４００（Ｂ）を利用する光無線送信器は、正常に動作する。

しかしながら、半導体材料及び工程の不均一性並びに光源の構造及び位置による冷却能力の差に起因して、光源の光電力強度の間にわずかな差がある。

それ故に、ルックアップ装置４０６は、光源の光電力強度の事前の測定に基づいて、光無線送信器の現在状態情報に従って、入力電気信号に対応する光電力強度を調整するために、最適な現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を格納する。

光無線送信器の現在状態情報は、ｎ個のレジスタ４０３（ｎ）〜４０３（１）に格納された最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_n，…，Ｓ'₁）と、光源ドライバ３０２の駆動電源電圧と、光源群３０３〜３０６の動作温度などを含む。加えて、より正確な現在状態情報のために、他の情報を含むことができる。状態情報は、状態持続時間の単位で分類されて、特定の状態の適用時点で、現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）がルックアップ装置上にロードされる。

最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_n，…，Ｓ'₁）を周期ごとに変化するので、ルックアップ装置４０６は、最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_n，…，Ｓ'₁）の状態に対応する現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を格納する必要がある。一方で、本発明に係る光無線送信器を指定するとき、光源ドライバ４０２の駆動電源電圧情報が固定されるため、駆動電源電圧の変化に従って、最適な現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を選択することができ、光無線送信器が指定される時点でルックアップ装置４０６上にロードをすることができる。

本発明に係る光無線送信器のＭＭＲＲ光源群３０３〜３０６の動作温度情報に従うルックアップ装置４０６の構成情報が環境に影響されるため、動作温度を変化するとき、ルックアップ装置４０６の構成情報は、補助的なメモリ装置に事前に格納され、ルックアップ装置４０６上に格納される。

第３方式の振幅−配列変換器４００（Ｃ）において、ｎ個のデコーダ４０４（ｎ）〜４０４（１）は、現在状態情報と入力電気信号３０７とに従ってルックアップ装置４０６から出力された最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_n，…，Ｓ'₁）及び最適な現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を復号し、光源オン−オフ信号Ｄ₁（１：ｍ₁＋α₁−１）〜Ｄ_n（１：ｍ_n＋α_n−１）を生成する。

この手法において、第３方式の振幅−配列変換器４００（Ｃ）は、光電力強度の不均一性、動作電力の不均一性、及び光源の動作温度の不均一性を回避する機能を有する。

図４Ｄは図３の振幅−配列変換器として利用される第４方式の振幅−配列変換器の構造を例示する図である。第４方式の振幅−配列変換器４００（Ｄ）は、光源の光電力強度の不均一性を回避する機能を有する。加えて、第４方式の振幅−配列変換器４００（Ｄ）は、簡単なルックアップ装置を含む。

図４Ｄを参照すると、第４方式の振幅−配列変換器４００（Ｄ）は、周期ごとに均等な確率で０〜（Ｔ−１）の間の任意の整数を生成する乱数発生器４０７と、乱数発生器４０７の出力及び入力電気信号３０７によって指定されたアドレスに予め格納されたｎ個の現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）とｎ個の現在周期の開始ターン−オン境界位置情報（Ｓ''_n，…，Ｓ''₁）とを出力するルックアップ装置４０８と、ｎ個のデコーダ４０４（ｎ）〜４０４（１）とを含む。第４方式の振幅−配列変換器４００（Ｄ）において、ｎ個のデコーダ４０４（ｎ）〜４０４（１）の動作は、これらの第１方式の振幅−配列変換器４００（Ａ）と同一である。

乱数発生器４０７の出力範囲Ｔは、本発明に係る光無線送信器に関する技術的パラメータに従って常に決定される。第４方式の振幅−配列変換器４００（Ｄ）において、乱数発生器４０７は、最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_n，…，Ｓ'₁）を出力する第３方式の振幅−配列変換器４００（Ｃ）のｎ個のレジスタ４０３（ｎ）〜４０３（１）の動作に対応する動作を実行する。すなわち、乱数発生器４０７は、０〜（Ｔ−１）の間の整数を均等に出力することができる任意の装置で置換可能である。例えば、乱数発生器は、モジュロＴカウンター（ｍｏｄｕｌｏ−Ｔ ｃｏｕｎｔｅｒ）で置換可能である。

第３方式の振幅−配列変換器４００（Ｃ）において、様々な状態情報を格納するために
大規模なストレージ装置をルックアップ装置用に用いる。しかしながら、第４方式の振幅−配列変換器４００（Ｄ）において、変数Ｔのアドレッシングサイズを有する情報ストレージ装置をルックアップ装置用に用いて、変数Ｔは一意的に決定される。

第４方式の振幅−配列変換器４００（Ｄ）において、ルックアップ装置４０８のルックアップ構成方法は、第３方式の振幅−配列変換器のルックアップ装置４０６のその方法と同一であるが、現在周期の開始ターン−オン境界位置情報（Ｓ''_n，…，Ｓ''₁）及び現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）は同時に構成される必要がある。

図５Ａは、本発明の一実施形態に係る、図４Ｃのルックアップ装置のメモリマップの構成を示す図である。

図５を参照すると、ルックアップメモリ５００（Ａ）は、Ｌ枚のルックアップメモリページ５０１（０）〜５０１（Ｌ−１）を含む。最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_n，…，Ｓ'₁）をルックアップ用の状態情報として用いる場合、Ｌは、入力電気信号Ｘ及び光源の数に基づいて

として決定される。

１枚のページに関するメモリ空間は、入力電気信号Ｘのダイナミックレンジに従って決定される。１番目のルックアップメモリページ５０１（０）は、

行を有し、各行は、特定の入力電気信号に対応する現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を格納する。例えば、１番目のルックアップメモリページ５０１（０）の０番目の行に格納される情報に関して、最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_n，…，Ｓ'₁）が（０，…，０）であり、入力電気信号のサイズが０である場合において、現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）は（０，…，０）となり、これは最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_n，…，Ｓ'₁）と同一である。

１番目のルックアップメモリページ５０１（０）の最後の行のアドレスは、

であり、入力電気信号の最大値

に最も近い光電力強度を提供するために用いられる現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）が格納される。

２番目〜最後のルックアップメモリページ５０１（１）〜５０１（Ｌ−１）の各々は、

行を有し、各行は、１番目のルックアップメモリページ５０１（０）と同じ原理に従って、現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を格納する。

図５Ｂは、本発明の一実施形態に係る、図４Ｄのルックアップ装置のメモリマップの構成を例示する図である。

図５Ｂを参照すると、ルックアップメモリ５００（Ｂ）は、Ｔ枚のルックアップメモリページ５０２（０）〜５０１（Ｔ−１）を含む。Ｔは、本発明に係る光無線送信器の実装時点で光源の駆動負荷に基づいて決定される変数である。ルックアップメモリ５００（Ｂ）のページ構成方法は、ルックアップされる及び出力される情報が現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）及び現在周期の開始ターン−オン境界位置情報（Ｓ''_n，…，Ｓ''₁）で構成されることを除いて、図５Ｂのルックアップメモリ５００（Ａ）のその方法と同一である。

ルックアップメモリページのＴを任意に選択することができ、ルックアップメモリ５００（Ｂ）は、図５Ａのルックアップメモリ５００（Ａ）と比較して比較的少ないルックアップページで構成することができる。

本発明に係る光無線送信器において、多数の光源及びドライバが少ない数の接続端子及び接続線を用いることによって接続することができるため、簡単な構造を有する安価の光無線送信器を実装することが可能である。

加えて、本発明に係る光無線送信器において、任意のアナログ光学電力を、様々な光電力強度を有する光源をオン及びオフにすることのみによって生成することができるため、高電力効率光無線送信器を実装することが可能でなる。

加えて、本発明によると、不均一な光電力特性を有する複数の電源を使用する場合でさえ、線形動作特性を有する光無線送信器を実装することが可能である。

本発明は特に、それらの例示的な実施形態に関して示され、記載される一方で、添付の特許請求の範囲によって定められるように、形態及び細部の様々な変形が本発明の概念及び範囲から逸脱せずになされ得ることが当業者によって理解されるであろう。

本発明は、光通信装置に関し、より詳細には、高電力効率で光信号を送信することができる光無線送信器に関する。本発明に係る光無線送信器において、多数の光源及びドライバが、少ない数の接続端子及び接続線を用いることによって接続することができるため、簡単な構造を有する安価の光無線送信器を実装することが可能である。

Claims (16)

1. 電気信号に対応する光出力電力を生成するために基底帯域変調器から入力された前記電気信号の振幅を光源制御信号に変換する振幅−配列変換器と、
   前記振幅−配列変換器の前記光源制御信号に基づいて光源を駆動する光源ドライバ群と、
   前記光源ドライバ群によって駆動される、様々な光電力強度を生成するＭＭＲＳ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍｉｘｅｄ Ｒａｄｉｘ Ｓｙｓｔｅｍ：変形された多進）又はＭＭＲＲ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍｉｘｅｄ Ｒａｄｉｘ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ：追加要素を有する変形された多進）光源群と
   を備えることを特徴とする高電力効率光無線送信器。
2. 前記ＭＭＲＳ光源群は、ｎ個の光源群を含み、前記ｎ個の光源群のうちの１番目の光源群は、（ｍ₁−１）個の１番目の単位光源を含み、前記１番目の単位光源の相対的光電力強度は１であり、前記ｎ個の光源群のうちの２番目の光源群は、（ｍ₂−１）個の２番目の単位光源を含み、前記２番目の単位光源の相対的光電力強度はｍ₁であり、前記ｎ個の光源群のうちのｋ番目の光源群は、（ｍ_k−１）個のｋ番目の単位光源を含み、前記ｋ番目の単位光源の相対的光電力強度は
   

   

   であり、前記ｎ個の光源群のうちのｎ番目の光源群は、（ｍ_n−１）個のｎ番目の単位光源を含み、前記ｎ番目の単位光源の相対的光電力強度は
   

   

   であり、ｎ、ｍ₁、ｍ₂、ｍ_k、及びｍ_nは任意の整数であり、前記ＭＭＲＳ光源群は、前記単位光源のオン−オフを制御することによって、
   

   

   の範囲の任意の整数を有する前記光電力強度を生成することを特徴とする請求項１に記載の高電力効率光無線送信器。
3. 前記ＭＭＲＳ光源群は、ｎ個の光源群を含むことができ、前記ｎ個の光源群のうちの１番目の光源群は、（ｍ₁＋α₁−１）個の１番目の単位光源を含み、前記１番目の単位光源の相対的光電力強度は１であり、前記ｎ個の光源群のうちの２番目の光源群は、（ｍ₂＋α₂−１）個の２番目の単位光源を含み、前記２番目の単位光源の相対的光電力強度はｍ₁であり、前記ｎ個の光源群のうちのｋ番目の光源群は、（ｍ_k＋α_k−１）個のｋ番目の単位光源を含み、前記ｋ番目の単位光源の相対的光電力強度は
   

   

   であり、前記ｎ個の光源群のうちのｎ番目の光源群は、（ｍ_n＋α_n−１）個のｎ番目の単位光源を含み、前記ｎ番目の単位光源の相対的光電力強度は
   

   

   であり、ｎ、ｍ₁、ｍ₂、ｍ_k、ｍ_n、α₁、α₂、α_k、及びα_nは任意の整数であり、前記ＭＭＲＲ光源群は、前記単位光源のオン−オフを制御することによって、
   

   

   の範囲の任意の整数を有する前記光電力強度を生成することを特徴とする請求項１に記載の高電力効率光無線送信器。
4. 前記ＭＭＲＳ又は前記ＭＭＲＲ光源群と前記ＭＭＲＳ又は前記ＭＭＲＲ光源群を駆動するドライバとの間の接続線の数を、単独駆動の光源を用いる光無線送信器と比較して指数関数的に減少することを特徴とする請求項３に記載の高電力効率光無線送信器。
5. 各光源群の各単位光源は、複数の単位光源を並列に、もしくは直列に、又は直並列の両方で接続することによって構成することを特徴とする請求項３に記載の高電力効率光無線送信器。
6. 前記ＭＭＲＳ又は前記ＭＭＲＲ光源群を駆動するために用いられる前記光源制御信号を生成する前記振幅−配列変換器は、
   前記電気信号３０７をＭＭＲＲ／ＭＭＲＳ表記法の電気信号（Ｑ_n，…，Ｑ₂，Ｒ₁）に変換する（ｎ−１）個の入力変換器と、
   桁数情報（Ｑ_n，…，Ｑ₂，Ｒ₁）及び最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_n，…，Ｓ'₁）に基づいて現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を計算するｎ個のモジュロ加算器と、
   前記現在周期の最終ターン−オン境界位置情報を格納するｎ個のレジスタと、
   前記現在周期の最終ターン−オン境界位置情報及び前記最終周期の最終ターン−オン境界位置情報に基づいて前記単位光源のオン−オフを制御するために用いられる前記光源制御信号を生成するｎ個のデコーダとを備えることを特徴とする請求項３に記載の高電力効率光無線送信器。
7. 各モジュロ加算器は、モジュロ加算方法を用いることによって前記現在周期の最終ターン−オン境界位置情報を計算し、
   前記モジュロ加算方法は、前記最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_k）を前記電気信号の前記桁数情報（Ｑ_k又はＲ₁）に加算し、余りを得るために各桁数の単位光源の個数（ｍ_k＋α_k−１）で結果を割り算し、前記余りに前記現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_k）を入力する方法であることを特徴とする請求項６に記載の高電力効率光無線送信器。
8. 前記ＭＭＲＳ又は前記ＭＭＲＲ光源群を駆動するために用いられる前記光源制御信号を生成する前記振幅−配列変換器は、前記電気信号をＭＭＲＳ表記法の電気信号に変換する（ｎ−１）個の入力変換器と、
   桁数情報（Ｑ_n，…，Ｑ₂，Ｒ₁）及び前記ＭＭＲＳ表記法の電気信号の現在周期の開始ターン−オン境界位置情報（Ｓ''_n，…，Ｓ''₁）に基づいて前記ＭＭＲＳ表記法の電気信号の現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を計算するｎ個のモジュロ加算器と、
   前記現在周期の開始ターン−オン境界位置情報を生成するｎ個の乱数発生器と、
   前記現在周期の最終ターン−オン境界位置情報及び前記現在周期の開始ターン−オン境界位置情報に基づいて前記単位光源のオン−オフを制御するために用いられる前記光源制御信号を生成するｎ個のデコーダと
   を備えることを特徴とする請求項３に記載の高電力効率光無線送信器。
9. 各モジュロ加算器は、モジュロ加算方法を用いることによって前記現在周期の最終ターン−オン境界位置情報を計算することができ、前記モジュロ加算方法は、前記現在周期の開始ターン−オン境界位置情報（Ｓ''_k）を前記電気信号の前記桁数情報（Ｑ_k又はＲ₁）に加算し、余りを得るために各桁数の単位光源の個数（ｍ_k＋α_k−１）で結果を割り算し、前記余りに前記現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_k）を入力する方法であることを特徴とする請求項８に記載の高電力効率光無線送信器。
10. 前記ＭＭＲＳ又は前記ＭＭＲＲ光源群を駆動するために用いられる前記光源制御信号を生成する前記振幅−配列変換器は、
    前記電気信号及び最終周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ'_n，…，Ｓ'₁）によって指定された情報ストレージに予め格納された現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を出力するルックアップ装置と、
    前記現在周期の最終ターン−オン境界位置情報を格納するｎ個のレジスタと、
    前記現在周期の最終ターン−オン境界位置情報及び前記最終周期の最終ターン−オン境界位置情報に基づいて前記単位光源のオン−オフを制御するために用いられる前記光源制御信号を生成するｎ個のデコーダと
    を備えることを特徴とする請求項３に記載の高電力効率光無線送信器。
11. 前記ルックアップ装置のルックアップメモリページの数は、前記電気信号及び前記光源の数によって決定することができ、
    各ルックアップメモリページのメモリ空間は前記電気信号のダイナミックレンジによって決定され、
    各ルックアップメモリページは、
    

    

    行を有し、各行は、前記現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を格納することを特徴とする請求項１０に記載の高電力効率光無線送信器。
12. 前記ルックアップ装置は、前記光源ドライバの駆動電源電圧情報及び前記光源群の温度情報を用いることによって最適な現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）を出力することを特徴とする請求項１０に記載の高電力効率光無線送信器。
13. 前記高電力効率光無線送信器がセットされるとき、前記駆動電源電圧情報は固定され、
    前記光源群の前記温度情報は、補助メモリ装置に格納され、動作温度を変化するときに前記ルックアップ装置上にロードされることを特徴とする請求項１２に記載の高電力効率光無線送信器。
14. 前記ＭＭＲＳ又は前記ＭＭＲＲ光源群を駆動するために用いられる前記光源制御信号を生成する前記振幅−配列変換器は、
    ルックアップ開始位置を決定する信号（０〜Ｔ−１）を生成する乱数発生器と、
    現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）及び前記電気信号と前記ルックアップ開始位置を決定する信号（０〜Ｔ−１）とによって指定された情報ストレージに予め格納された現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ''_n，…，Ｓ''₁）を出力するルックアップ装置と、
    前記現在周期の最終ターン−オン境界位置情報及び前記現在周期の開始ターン−オン境界位置情報に基づいて前記単位光源のオン−オフを制御するために用いられる前記光源制御信号を生成するｎ個のデコーダと
    を備えることを特徴とする請求項３に記載の高電力効率光無線送信器。
15. 前記ルックアップ装置のルックアップページの数はＴであり、
    各ルックアップメモリページのメモリ空間は、前記電気信号のダイナミックレンジによって決定され、各ルックアップメモリページは、
    

    

    行を有し、各行は、前記現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ_n，…，Ｓ₁）及び前記現在周期の最終ターン−オン境界位置情報（Ｓ''_n，…，Ｓ''₁）を格納することを特徴とする請求項１４に記載の高電力効率光無線送信器。
16. 前記乱数発生器は、０〜Ｔ−１の間の整数を均等に出力する装置であることを特徴とする請求項３に記載の高電力効率光無線送信器。

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