JP3137984B2 - 光無線通信の方法および装置 - Google Patents
光無線通信の方法および装置Info
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/38—Synchronous or start-stop systems, e.g. for Baudot code
- H04L25/40—Transmitting circuits; Receiving circuits
- H04L25/49—Transmitting circuits; Receiving circuits using code conversion at the transmitter; using predistortion; using insertion of idle bits for obtaining a desired frequency spectrum; using three or more amplitude levels ; Baseband coding techniques specific to data transmission systems
- H04L25/4902—Pulse width modulation; Pulse position modulation
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B14/00—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B14/02—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation
- H04B14/026—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using pulse time characteristics modulation, e.g. width, position, interval
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J14/00—Optical multiplex systems
- H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
- H04J14/0298—Wavelength-division multiplex systems with sub-carrier multiplexing [SCM]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/10—Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
- H04L27/103—Chirp modulation
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、パルス位置変調（PPM）に基づく光通信の
方法および装置に関する。
方法および装置に関する。
発明の背景 事務、管理、製造などのすべての分野におけるワーク
ステーションおよびパーソナル・コンピュータ（たとえ
ば、デスクトップ型またはハンドヘルド型）の急増につ
れて、これらのシステムを柔軟かつ容易に相互接続する
必要も高まっている。キーボード、コンピュータ・マウ
ス、プリンタ、プロッタ、スキャナ、表示装置などの周
辺装置の接続や相互接続についても同様の必要がある。
電気的配線網およびケーブルの使用は、特にシステムお
よび周辺装置の密度が高くなるにつれて、またシステム
の場所あるいはサブシステムの構成を頻繁に変更しなけ
ればならない多くの場合には問題となる。したがって、
そのような装置およびシステムを相互接続して電気的ケ
ーブル網が不要な無線通信システムを使用することが望
ましい。
ステーションおよびパーソナル・コンピュータ（たとえ
ば、デスクトップ型またはハンドヘルド型）の急増につ
れて、これらのシステムを柔軟かつ容易に相互接続する
必要も高まっている。キーボード、コンピュータ・マウ
ス、プリンタ、プロッタ、スキャナ、表示装置などの周
辺装置の接続や相互接続についても同様の必要がある。
電気的配線網およびケーブルの使用は、特にシステムお
よび周辺装置の密度が高くなるにつれて、またシステム
の場所あるいはサブシステムの構成を頻繁に変更しなけ
ればならない多くの場合には問題となる。したがって、
そのような装置およびシステムを相互接続して電気的ケ
ーブル網が不要な無線通信システムを使用することが望
ましい。
特に、近年、システムと遠隔装置との間で情報を交換
するために赤外線信号を利用することに関心が高まって
いる。そのような無線赤外線通信システムの利点は、従
来の配線がほとんど不要なことである。高周波（RF）無
線伝送と比べて、光学的な赤外線（IR）無線伝送は、通
信の規制が適用されず、郵便電話電信管理機関（PTT）
または米国連邦通信委員会（FCC）の認可が必要でない
という利点がある。さらに、電磁干渉による妨害や他の
RFチャネルによる干渉が起こらず、放射が室内に制限さ
れ、データのセキュリティがRFシステムよりも保証され
る。したがって、隣の部屋で稼動している類似システム
との干渉がなく、高周波伝送よりも高いデータ・セキュ
リティが実現される。一般に、発光ダイオード（LED）
とフォトダイオードの寸法は、高周波アンテナと比べて
小さく、このことは、携帯用コンピュータを設計すると
きには特に重要である。
するために赤外線信号を利用することに関心が高まって
いる。そのような無線赤外線通信システムの利点は、従
来の配線がほとんど不要なことである。高周波（RF）無
線伝送と比べて、光学的な赤外線（IR）無線伝送は、通
信の規制が適用されず、郵便電話電信管理機関（PTT）
または米国連邦通信委員会（FCC）の認可が必要でない
という利点がある。さらに、電磁干渉による妨害や他の
RFチャネルによる干渉が起こらず、放射が室内に制限さ
れ、データのセキュリティがRFシステムよりも保証され
る。したがって、隣の部屋で稼動している類似システム
との干渉がなく、高周波伝送よりも高いデータ・セキュ
リティが実現される。一般に、発光ダイオード（LED）
とフォトダイオードの寸法は、高周波アンテナと比べて
小さく、このことは、携帯用コンピュータを設計すると
きには特に重要である。
光送信器の出力、周囲光状態、およびフォトダイオー
ド面積がすべて一定の光チャネルでは、出力効率が、信
頼できる伝送を維持できる距離を最大にするために変調
方式を選択する際の主な基準になる。出力効率で判断
し、帯域幅効率を無視すると、Ｌスロット・パルス位置
変調（Ｌ−PPM）が光通信用の好ましい変調方式とな
る。Ｌ−PPMは、ベースバンド変調方式であり、複数の
並置光ネットワークが必要な応用例には適さない。とい
うのは、並置ネットワーク間の調整をしないと、所与の
場所で１つのＬ−PPMシステムしか稼動できないからで
ある。すでに述べたように、光無線ローカル・エリア・
ネットワーク（WLAN）と対等ネットワークが同じ場所で
独立に共存できる必要性が高まっている。PPMは、この
種の並置ネットワークには適していない。
ド面積がすべて一定の光チャネルでは、出力効率が、信
頼できる伝送を維持できる距離を最大にするために変調
方式を選択する際の主な基準になる。出力効率で判断
し、帯域幅効率を無視すると、Ｌスロット・パルス位置
変調（Ｌ−PPM）が光通信用の好ましい変調方式とな
る。Ｌ−PPMは、ベースバンド変調方式であり、複数の
並置光ネットワークが必要な応用例には適さない。とい
うのは、並置ネットワーク間の調整をしないと、所与の
場所で１つのＬ−PPMシステムしか稼動できないからで
ある。すでに述べたように、光無線ローカル・エリア・
ネットワーク（WLAN）と対等ネットワークが同じ場所で
独立に共存できる必要性が高まっている。PPMは、この
種の並置ネットワークには適していない。
不利な条件の下での高い出力効率および信頼性の要
件、ならびに妨害がなく干渉のない独立した並置光ネッ
トワークの必要を満たす既知の手法はない。Ｌ−PPM
は、出力効率の点では好ましい方法であるが、以下のも
のを提供しない。
件、ならびに妨害がなく干渉のない独立した並置光ネッ
トワークの必要を満たす既知の手法はない。Ｌ−PPM
は、出力効率の点では好ましい方法であるが、以下のも
のを提供しない。
・ 複数の並置チャネル ・ 全二重伝送 ・ 帯域幅およびデータ・スループットの柔軟な使用と
適合 さらに、光PPM通信システムは、500kHzまでの周波数
で、蛍光灯による干渉を受ける。
適合 さらに、光PPM通信システムは、500kHzまでの周波数
で、蛍光灯による干渉を受ける。
一方、周波数変位方式（FSK）は、複数チャネル操作
には適しているが、Ｌ−PPMと比較すると出力効率が劣
る搬送波（帯域通過）変調方式である。今日の部品技術
によって、最高30MHzまでの帯域幅を有するIR通信シス
テムが実現されており、さらに将来、使用可能な帯域幅
が広がることが期待される。現在のベースバンドPPMシ
ステムは、この利用可能な周波数スペクトルを十分に活
用していない。
には適しているが、Ｌ−PPMと比較すると出力効率が劣
る搬送波（帯域通過）変調方式である。今日の部品技術
によって、最高30MHzまでの帯域幅を有するIR通信シス
テムが実現されており、さらに将来、使用可能な帯域幅
が広がることが期待される。現在のベースバンドPPMシ
ステムは、この利用可能な周波数スペクトルを十分に活
用していない。
既知の光通信システムのもう１つの欠点は、残留周囲
光による妨害を受けやすいことである。特に、昼光環境
で動作する無線IRデータ通信システムは、受信器のフォ
トダイオードに射しこむ光によって生じる高レベルのシ
ョット・ノイズにさらされる。受信器のダイオードに射
しこむ卓上白熱灯からの光も、IR通信に有害な影響を及
ぼすショット・ノイズの発生源である。光無線通信シス
テムの任意の２局間の最大伝送範囲は、残留周囲光によ
って、あるいは光路の障害の程度によって変化する。そ
の結果、ネットワークの接続性は、極めて短距離の場合
を除いて信頼性がなくなる。
光による妨害を受けやすいことである。特に、昼光環境
で動作する無線IRデータ通信システムは、受信器のフォ
トダイオードに射しこむ光によって生じる高レベルのシ
ョット・ノイズにさらされる。受信器のダイオードに射
しこむ卓上白熱灯からの光も、IR通信に有害な影響を及
ぼすショット・ノイズの発生源である。光無線通信シス
テムの任意の２局間の最大伝送範囲は、残留周囲光によ
って、あるいは光路の障害の程度によって変化する。そ
の結果、ネットワークの接続性は、極めて短距離の場合
を除いて信頼性がなくなる。
さらに、送信器として利用する光源、たとえば従来の
LEDやレーザ・ダイオードの出力は限られており、その
結果、最大伝送範囲も限られている。通常、これらのダ
イオードは、高出力での動作がその寿命に有害な影響を
及ぼすため、ずっと動作させ続けることができない。受
信器のフォトダイオード面積を広げれば、伝送範囲をさ
らに広げることができる。通常、そのような受信器は、
携帯型コンピュータまたは周辺装置に組み込まれ、フォ
トダイオード面積は、設計上の配慮およびコスト上の制
約によって制限される。
LEDやレーザ・ダイオードの出力は限られており、その
結果、最大伝送範囲も限られている。通常、これらのダ
イオードは、高出力での動作がその寿命に有害な影響を
及ぼすため、ずっと動作させ続けることができない。受
信器のフォトダイオード面積を広げれば、伝送範囲をさ
らに広げることができる。通常、そのような受信器は、
携帯型コンピュータまたは周辺装置に組み込まれ、フォ
トダイオード面積は、設計上の配慮およびコスト上の制
約によって制限される。
発明の要約 本発明の一目的は、改良されたよりフレキシブルな光
通信のための方法および装置を提供することである。
通信のための方法および装置を提供することである。
本発明の他の目的は、IR発光ダイオードおよびIR照射
レーザの特性の利用効率を高める改良型の赤外線（IR）
通信の方法および装置を提供することである。
レーザの特性の利用効率を高める改良型の赤外線（IR）
通信の方法および装置を提供することである。
本発明の一目的は、多数の光学的な並置ネットワーク
および全二重伝送ネットワークのための方法および装置
を提供することである。
および全二重伝送ネットワークのための方法および装置
を提供することである。
上記目的は、光無線通信用の新しい変調方式を提供す
ることにより達成された。この新しい変調方式は、Ｌス
ロット・パルス位置変調（Ｌ−PPM）方式に基づいてお
り、独立請求項に記載の帯域通過成分として追加情報ま
たは冗長情報の伝送を可能にする。
ることにより達成された。この新しい変調方式は、Ｌス
ロット・パルス位置変調（Ｌ−PPM）方式に基づいてお
り、独立請求項に記載の帯域通過成分として追加情報ま
たは冗長情報の伝送を可能にする。
図面および使用する表記法の説明 本発明を、以下の図面を参照して詳細に説明する。
第1A図 コンピュータとキーボードの間の無線光リンク
を示す図である。
を示す図である。
第1B図 卓上LANとも呼ばれることもあり、様々なコン
ピュータと端末装置ならびに周辺装置（たとえば、プリ
ンタ）を相互接続する無線光ネットワークを示す図であ
る。
ピュータと端末装置ならびに周辺装置（たとえば、プリ
ンタ）を相互接続する無線光ネットワークを示す図であ
る。
第1C図 イントラオフィスLANと呼ばれ、様々なコンピ
ュータとメインフレームを相互接続するリング・トポロ
ジを有する無線光ネットワークを示す図である。
ュータとメインフレームを相互接続するリング・トポロ
ジを有する無線光ネットワークを示す図である。
第1D図 中継器付きイントラオフィスLANと呼ばれ、一
般に開放型オフィス、会議室または工場建物内で使用さ
れる、中継器が天井にある無線光ネットワークの一部を
示す図である。
般に開放型オフィス、会議室または工場建物内で使用さ
れる、中継器が天井にある無線光ネットワークの一部を
示す図である。
第２図 本発明によるＬスロット混成PPM−FSKシステム
（Ｌ＝16）用のフレーム信号セットを示す図である。
（Ｌ＝16）用のフレーム信号セットを示す図である。
第3A図 Ｌスロット混成PPM−FSKシステムの式（1a）
（ｎ＝４）による矩形パルスの例を示す図である。
（ｎ＝４）による矩形パルスの例を示す図である。
第3B図 Ｌスロット混成PPM−FSKシステムの式（1b）
（ｎ＝４）による矩形パルスの例を示す図である。
（ｎ＝４）による矩形パルスの例を示す図である。
第４図 Ｌスロット混成PPM−FSKシステムの正弦波形パ
ルスの例を示す図である。
ルスの例を示す図である。
第５図 Ｌスロット混成PPM−FSKシステム（第3A図を参
照）の矩形パルスの推定例を示す図である。
照）の矩形パルスの推定例を示す図である。
ａ）パルス時間応答 ｂ）パルス周波数応答 ｃ）フィルタをかけた（帯域通過）パルスの周波数応
答 ｄ）フィルタをかけた（帯域通過）パルスの時間応答 第６図 Ｌスロット混成PPM−FSKシステム（第４図を参
照）の正弦波形パルスの推定例を示す図である。
答 ｄ）フィルタをかけた（帯域通過）パルスの時間応答 第６図 Ｌスロット混成PPM−FSKシステム（第４図を参
照）の正弦波形パルスの推定例を示す図である。
ａ）パルス時間応答 ｂ）パルス周波数応答 ｃ）フィルタをかけた（帯域通過）パルスの周波数応
答 ｄ）フィルタをかけた（帯域通過）パルスの時間応答 第７図 マルチパス歪みがある場合の帯域通過信号
（下）に対する影響の推定例を示す図である。
答 ｄ）フィルタをかけた（帯域通過）パルスの時間応答 第７図 マルチパス歪みがある場合の帯域通過信号
（下）に対する影響の推定例を示す図である。
第８図 マルチパス歪みがある場合のベースバンド信号
（下）に対する影響の推定例を示す図である。
（下）に対する影響の推定例を示す図である。
第９図 ２つの副搬送周波数を有する本発明の混成PPM
−FSKシステムの第１の基本的実施態様を示す図であ
る。
−FSKシステムの第１の基本的実施態様を示す図であ
る。
第10図 本発明の混成PPM−FSK方式のモジュール性およ
び従来のPPMシステムとの互換性を示す、本発明による
光電子受信器を示す図である。
び従来のPPMシステムとの互換性を示す、本発明による
光電子受信器を示す図である。
一般説明 本明細書で扱う光無線通信システムは、送信器として
働く第１のユニットと受信器として働く第２のユニット
を含み、送信器は光源を備え、受信器はフォトダイオー
ドを備える。以後、ユニットという言葉は、一方向また
は両方向に互いに通信できるすべての種類のコンピュー
タ、端末装置、中継器、周辺装置などの同義語として使
用する。
働く第１のユニットと受信器として働く第２のユニット
を含み、送信器は光源を備え、受信器はフォトダイオー
ドを備える。以後、ユニットという言葉は、一方向また
は両方向に互いに通信できるすべての種類のコンピュー
タ、端末装置、中継器、周辺装置などの同義語として使
用する。
本明細書において、光信号源と言うときは、従来型の
LEDならびにレーザ・ダイオードを含む様々な種類のす
べてのダイオードを意味することに留意されたい。
LEDならびにレーザ・ダイオードを含む様々な種類のす
べてのダイオードを意味することに留意されたい。
以下に、無線通信システムのいくつかの代表的な構成
を示す。第1A図に、コンピュータとキーボードの間の簡
単な無線光リンクを示す。第1B図には、卓上LAN（LAN o
n a Table）と呼ばれることもある無線光ネットワーク
を示す。この図に示したように、３つの異なるユニット
が４番目のユニットに連結されている。この例では、２
台のコンピュータ23、25と端末装置24がプリンタ22に連
結されている。
を示す。第1A図に、コンピュータとキーボードの間の簡
単な無線光リンクを示す。第1B図には、卓上LAN（LAN o
n a Table）と呼ばれることもある無線光ネットワーク
を示す。この図に示したように、３つの異なるユニット
が４番目のユニットに連結されている。この例では、２
台のコンピュータ23、25と端末装置24がプリンタ22に連
結されている。
第1C図に、イントラオフィスLANと呼ばれる環状の無
線光ネットワークを示す。このネットワークは、３台の
コンピュータ27をメインフレーム・マシン26に相互接続
する。
線光ネットワークを示す。このネットワークは、３台の
コンピュータ27をメインフレーム・マシン26に相互接続
する。
第1D図に、もう１つの例示的な光ネットワーク構成を
示す。第１のユニット、たとえば中継器28が、遠隔ユニ
ットとの通信を可能にするために天井に配置されてい
る。この例では、遠隔ユニットはコンピュータ29であ
る。このような構成は、通常、中継器付きイントラオフ
ィスLANと呼ばれ、開放型オフィス、会議室、および工
場建物内で使用することができる。
示す。第１のユニット、たとえば中継器28が、遠隔ユニ
ットとの通信を可能にするために天井に配置されてい
る。この例では、遠隔ユニットはコンピュータ29であ
る。このような構成は、通常、中継器付きイントラオフ
ィスLANと呼ばれ、開放型オフィス、会議室、および工
場建物内で使用することができる。
光通信システムのビット・エラー発生率は、様々な周
囲光環境によって引き起こされるノイズに強く依存する
ことが、実験によって決定された。従来の無線光システ
ムは、現実のオフィスの条件では高い信頼性で動作しな
いことが分かっている。
囲光環境によって引き起こされるノイズに強く依存する
ことが、実験によって決定された。従来の無線光システ
ムは、現実のオフィスの条件では高い信頼性で動作しな
いことが分かっている。
以下の節では、新規な変調フォーマットである本発明
の混成PPM−FSK（パルス位置変調・周波数変位）方式の
特性について述べる。
の混成PPM−FSK（パルス位置変調・周波数変位）方式の
特性について述べる。
フレーム信号セット： 第２図は、たとえばスロットが16個（Ｌ＝16）のＬス
ロット混成PPM−FSKシステム用のフレーム信号セットを
示す。従来のＬ−PPMベースバンド・システムと同様
に、Ｌ個のパルス位置が可能であり、その結果、各フレ
ーム内のパルス（シンボルと呼ばれることもある）は、
log2（Ｌ）ビットの情報を伝える。この混成PPM−FSKシ
ステムは、伝送されるパルスが矩形のベースバンド・パ
ルスである通常のＬ−PPMシステムとは対照的に、周波
数変調されたパルスを使用し、このパルスはスペクトル
整形のために矩形でないこともある（第２図の陰影をつ
けたパルス。第3A図および第3B図も参照）。ベースバン
ドＬ−PPMと混成PPM−FSKは共に、通常、送信器の光源
の許容平均強度を超えないような強度を使用する。一
定の条件下では、例外も許容される。
ロット混成PPM−FSKシステム用のフレーム信号セットを
示す。従来のＬ−PPMベースバンド・システムと同様
に、Ｌ個のパルス位置が可能であり、その結果、各フレ
ーム内のパルス（シンボルと呼ばれることもある）は、
log2（Ｌ）ビットの情報を伝える。この混成PPM−FSKシ
ステムは、伝送されるパルスが矩形のベースバンド・パ
ルスである通常のＬ−PPMシステムとは対照的に、周波
数変調されたパルスを使用し、このパルスはスペクトル
整形のために矩形でないこともある（第２図の陰影をつ
けたパルス。第3A図および第3B図も参照）。ベースバン
ドＬ−PPMと混成PPM−FSKは共に、通常、送信器の光源
の許容平均強度を超えないような強度を使用する。一
定の条件下では、例外も許容される。
矩形パルス： 第3A図および第3B図は、本発明の混成PPM−FSKシステ
ムに使用される例示的な矩形パルスを示す。これらのパ
ルスの形状は、光送信器、たとえばIR送信器の光の強度
が正の値だけをとることを反映している。ここに提案す
る混成PPM−FSKは、送信器が送達できる許容平均強度
を使用する。すなわち、第3A図の周波数変調パルスの平
均強度は、対応する矩形ベースバンド・パルスの平均強
度と等しい（第3A図および第3B図の破線）。ここで
は、送信器のピーク強度が、実際には制限されることが
あり、また、一定の条件下では、たとえば第3B図の例の
ように、をわずかに越えることがあるということを無
視する。数学的には、Ｌスロット混成PPM−FSKの矩形パ
ルスは、次の形をとることができる。
ムに使用される例示的な矩形パルスを示す。これらのパ
ルスの形状は、光送信器、たとえばIR送信器の光の強度
が正の値だけをとることを反映している。ここに提案す
る混成PPM−FSKは、送信器が送達できる許容平均強度
を使用する。すなわち、第3A図の周波数変調パルスの平
均強度は、対応する矩形ベースバンド・パルスの平均強
度と等しい（第3A図および第3B図の破線）。ここで
は、送信器のピーク強度が、実際には制限されることが
あり、また、一定の条件下では、たとえば第3B図の例の
ように、をわずかに越えることがあるということを無
視する。数学的には、Ｌスロット混成PPM−FSKの矩形パ
ルスは、次の形をとることができる。
ここで、Ｔは、フレーム持続時間、Ｌは、１フレーム
あたりのスロット数、ｎは、１以上の整数（第3A図およ
び第3B図ではｎ＝４を使用）である。したがって、副搬
送周波数は、それぞれ、nL/Tと（ｎ＋0.5）L/Tである。
このとき、第２図に示したフレーム信号セットは、間隔
ｔ∈［0,T）、ｉ＝1,2,3,…,Lで、次のように定義する
ことができる。
あたりのスロット数、ｎは、１以上の整数（第3A図およ
び第3B図ではｎ＝４を使用）である。したがって、副搬
送周波数は、それぞれ、nL/Tと（ｎ＋0.5）L/Tである。
このとき、第２図に示したフレーム信号セットは、間隔
ｔ∈［0,T）、ｉ＝1,2,3,…,Lで、次のように定義する
ことができる。
（２）の形の独立のフレーム信号セットは、各セット
ごとに、式（1a）または（1b）のｎとして異なる値を適
切に選択することによって得られ、様々な副搬送周波数
を生じる。式（１）は、副搬送波による矩形パルスの10
0％変調を意味することに留意されたい。実際には、100
％よりも少ない変調も使用できる。
ごとに、式（1a）または（1b）のｎとして異なる値を適
切に選択することによって得られ、様々な副搬送周波数
を生じる。式（１）は、副搬送波による矩形パルスの10
0％変調を意味することに留意されたい。実際には、100
％よりも少ない変調も使用できる。
任意形状のパルス： パルス整形を導入して、パルスの周波数スペクトルを
制御することができる。ｇ（ｔ）を間隔［0,T/L）で定
義される次のような正の関数とする。
制御することができる。ｇ（ｔ）を間隔［0,T/L）で定
義される次のような正の関数とする。
式（３）により、混成PPM−FSK信号は送信器の平均強
度制約を基本的に満たすようになる。このとき、この混
成PPM−FSKシステムで使用される任意形状パルスは次式
で与えられる。
度制約を基本的に満たすようになる。このとき、この混
成PPM−FSKシステムで使用される任意形状パルスは次式
で与えられる。
第3A図および第3B図に示した矩形パルスでは、整形関
数ｇ（ｔ）＝Ｌ,0≦ｔ＜T/Lとなる。第４図に示した
例では、式（4a）が使用されており、ｇ（ｔ）＝（π/
2）sin［π（L/T）ｔ］,0≦ｔ＜T/Lである。
数ｇ（ｔ）＝Ｌ,0≦ｔ＜T/Lとなる。第４図に示した
例では、式（4a）が使用されており、ｇ（ｔ）＝（π/
2）sin［π（L/T）ｔ］,0≦ｔ＜T/Lである。
帯域通過信号： 第５図と第６図は、それぞれ、式（4a）をｎ＝４で使
用した矩形パルスと正弦波形パルスの例を示す。フィル
タをかけたパルス（帯域通過信号）の時間応答（これら
の図の一番下）は、整形関数ｇ（ｔ）が帯域通過信号の
包絡線から再生できることを示す。
用した矩形パルスと正弦波形パルスの例を示す。フィル
タをかけたパルス（帯域通過信号）の時間応答（これら
の図の一番下）は、整形関数ｇ（ｔ）が帯域通過信号の
包絡線から再生できることを示す。
拡張フレーム信号セット： 特定の副搬送周波数について（２）で定義された混成
PPM−FSK用のフレーム信号セットは、１フレーム当たり
log2（Ｌ）ビットを伝送し、これは、ベースバンドＬ−
PPMの場合と同じである。フレーム信号セットの次元数
を、Ｌを変更せずに高める１つの方法は、様々な副搬送
波を独立した信号セットに割り当てず、様々な副搬送周
波数を同じフレーム信号セットに割り当てることであ
る。たとえば、２つの副搬送周波数を同じセットに割り
当てる場合は、１フレーム当たりlog2（2L）ビットを伝
送することができる。一般に、Ｍ個の副搬送周波数を同
じセットに割り当てる場合は、１フレーム当たりlog
2（ML）ビットを伝送することができる。したがって、
新しい拡張フレーム信号セットは、間隔ｔ∈［0,T）、
ｉ＝1,2,…,L,m＝1,2,…,Mで次式のように定義すること
ができ ｍ番目の副搬送波のパルスは、整数nm＝n1,n2,…,nMで
次式のように定義される。
PPM−FSK用のフレーム信号セットは、１フレーム当たり
log2（Ｌ）ビットを伝送し、これは、ベースバンドＬ−
PPMの場合と同じである。フレーム信号セットの次元数
を、Ｌを変更せずに高める１つの方法は、様々な副搬送
波を独立した信号セットに割り当てず、様々な副搬送周
波数を同じフレーム信号セットに割り当てることであ
る。たとえば、２つの副搬送周波数を同じセットに割り
当てる場合は、１フレーム当たりlog2（2L）ビットを伝
送することができる。一般に、Ｍ個の副搬送周波数を同
じセットに割り当てる場合は、１フレーム当たりlog
2（ML）ビットを伝送することができる。したがって、
新しい拡張フレーム信号セットは、間隔ｔ∈［0,T）、
ｉ＝1,2,…,L,m＝1,2,…,Mで次式のように定義すること
ができ ｍ番目の副搬送波のパルスは、整数nm＝n1,n2,…,nMで
次式のように定義される。
副搬送波パルス信号は、それらの周波数の分離間隔が
L/Tの倍数なので互いに直交する（相互相関ゼロ）。こ
の特性によって、PPM−FSKパルスの帯域通過成分のコヒ
ーレントな検出と非コヒーレントな検出の両方が可能に
なるが、後者の方法の方が実用的であることが分かって
いる。表１、２および３に、拡張フレーム信号セットを
特徴付ける関連パラメータを示す。
L/Tの倍数なので互いに直交する（相互相関ゼロ）。こ
の特性によって、PPM−FSKパルスの帯域通過成分のコヒ
ーレントな検出と非コヒーレントな検出の両方が可能に
なるが、後者の方法の方が実用的であることが分かって
いる。表１、２および３に、拡張フレーム信号セットを
特徴付ける関連パラメータを示す。
以下のように定義する。
Ｌ １フレーム当たりのスロッ
ト数 Ｍ フレーム信号セットの副搬
送波の数 log2（ML） １フレーム当たりの伝送ビ
ット数 Ｔ フレーム持続時間［秒］ Rb＝log2（ML）/T 総ビット転送速度［bps］ τ＝T/L＝log2（ML）/LRb パルス（スロット）幅
［秒］ 別法として、Ｍを変化させてパルス（スロット）幅τ
を一定にすることもでき、その結果、総データ転送速度
が上昇する。相対的な上昇度は、次式で表すことができ
る。
ト数 Ｍ フレーム信号セットの副搬
送波の数 log2（ML） １フレーム当たりの伝送ビ
ット数 Ｔ フレーム持続時間［秒］ Rb＝log2（ML）/T 総ビット転送速度［bps］ τ＝T/L＝log2（ML）/LRb パルス（スロット）幅
［秒］ 別法として、Ｍを変化させてパルス（スロット）幅τ
を一定にすることもでき、その結果、総データ転送速度
が上昇する。相対的な上昇度は、次式で表すことができ
る。
たとえば、Ｍ＝２の場合、総データ転送速度の上昇率
は、100/log2（Ｌ）パーセント（表３）である。この総
データ転送速度を計算する際に、フレーム間またはフレ
ームのパケット間の保護周波数帯を無視したことに留意
されたい。
は、100/log2（Ｌ）パーセント（表３）である。この総
データ転送速度を計算する際に、フレーム間またはフレ
ームのパケット間の保護周波数帯を無視したことに留意
されたい。
マルチパス伝播の影響： マルチパス伝播は、混成PPM−FSK信号に影響を及ぼ
し、遅延経路からの信号成分が、遅延と副搬送周波数と
の関係に応じて複合信号に建設的あるいは破壊的な影響
を及ぼす。従来のFSKも、同様の影響を受ける。次のよ
うな簡単な２経路モデルを考える。
し、遅延経路からの信号成分が、遅延と副搬送周波数と
の関係に応じて複合信号に建設的あるいは破壊的な影響
を及ぼす。従来のFSKも、同様の影響を受ける。次のよ
うな簡単な２経路モデルを考える。
ｒ（ｔ）＝ｓ（ｔ）＋αｓ（ｔ−tD） （８） ここで、tDは、遅延時間、αは減衰率である。パルス
波形に関する式（1a）を用いて、破壊的マルチパス歪み
の影響を第７図および第８図に示す（ここで、ｎ＝４、
α＝0.5、tD＝τ/8）。（フィルタにかけた）帯域通過
波形の振幅は半分に減少し、ベースバンド・パルスの振
幅は約50％大きくなる。同様に、帯域通過波形の建設的
マルチパス歪みも、適当なtDで得ることができる。第７
図と第８図に示したケースは、影響を示すためにやや極
端なものである。
波形に関する式（1a）を用いて、破壊的マルチパス歪み
の影響を第７図および第８図に示す（ここで、ｎ＝４、
α＝0.5、tD＝τ/8）。（フィルタにかけた）帯域通過
波形の振幅は半分に減少し、ベースバンド・パルスの振
幅は約50％大きくなる。同様に、帯域通過波形の建設的
マルチパス歪みも、適当なtDで得ることができる。第７
図と第８図に示したケースは、影響を示すためにやや極
端なものである。
実際の状況でのマルチパス歪みの影響は、使用するス
ロット幅T/Lを決定するデータ転送速度に大きく依存す
る。オン・オフ・キー（OOK）システムのマルチパス歪
みによって生じる出力損失の推定に基づいて、本発明の
混成PPM−FSK信号についても、同様の結果があてはまる
と予想される。
ロット幅T/Lを決定するデータ転送速度に大きく依存す
る。オン・オフ・キー（OOK）システムのマルチパス歪
みによって生じる出力損失の推定に基づいて、本発明の
混成PPM−FSK信号についても、同様の結果があてはまる
と予想される。
（既存の）ベースバンドPPMシステムとの互換性： 式（4a）および（4b）から、強度パルスｐ（ｔ）の周
波数スペクトルが、ベースバンド成分ならびに帯域通過
成分を有することが明らかである。式（4a）について以
下のフーリエ変換対が得られる。
波数スペクトルが、ベースバンド成分ならびに帯域通過
成分を有することが明らかである。式（4a）について以
下のフーリエ変換対が得られる。
ｎを適切に選択した場合、上式は、混成PPM−FSK信号
源から送信されるIR強度信号を、帯域通過受信器とベー
スバンド受信器の両方で受信できることを示す。したが
って、本発明の混成PPM−FSKシステムを、既存のベース
バンドPPM方式と下方互換にすることができる。下方互
換性は、未調整の様々な副搬送波パルスのベースバンド
・スペクトルが互いに干渉するため、所与の場所で動作
する単一ネットワークにしか使用できない。
源から送信されるIR強度信号を、帯域通過受信器とベー
スバンド受信器の両方で受信できることを示す。したが
って、本発明の混成PPM−FSKシステムを、既存のベース
バンドPPM方式と下方互換にすることができる。下方互
換性は、未調整の様々な副搬送波パルスのベースバンド
・スペクトルが互いに干渉するため、所与の場所で動作
する単一ネットワークにしか使用できない。
ダイバーシチ・ゲインの可能性： 混成PPM−FSKパルスで式（９）が成立することは、帯
域通過受信器（包絡線）とベースバンド受信器から同時
に再生した信号を組み合わせることによって活用するこ
とができる。このような方式によって、特にマルチパス
歪みの存在下で、システム性能が改善される。また、こ
の方式は、様々な未調整の副搬送波パルスのベースバン
ド・スペクトルが互いに干渉するので、単一ネットワー
クを所与の場所で使用しているときにしか適用できな
い。
域通過受信器（包絡線）とベースバンド受信器から同時
に再生した信号を組み合わせることによって活用するこ
とができる。このような方式によって、特にマルチパス
歪みの存在下で、システム性能が改善される。また、こ
の方式は、様々な未調整の副搬送波パルスのベースバン
ド・スペクトルが互いに干渉するので、単一ネットワー
クを所与の場所で使用しているときにしか適用できな
い。
以下では、光無線システムにおける本発明の混成PPM
−FSK方式のいくつかの応用例について説明する。光無
線システムにおいて、混成PPM−FSK信号は様々な形で使
用することができる。周波数領域における追加の次元数
を利用して、次のような様々な動作モードを得ることが
できる。
−FSK方式のいくつかの応用例について説明する。光無
線システムにおいて、混成PPM−FSK信号は様々な形で使
用することができる。周波数領域における追加の次元数
を利用して、次のような様々な動作モードを得ることが
できる。
1.独立並置ネットワーク： 様々なフレーム信号セットを様々な副搬送周波数に割
り当てて、並置ネットワーク用の独立マルチチャネル動
作を実現することができる。所与のネットワーク内の受
信器が、同一の帯域フィルタを使って、様々な副搬送波
で動作する並置ネットワークによる干渉を抑制する。さ
らに、式（1a）および（1b）で最小のｎが選択され、対
応する帯域フィルタが、蛍光灯による干渉が予想される
周波数限界よりも低い周波数成分を通さないものとする
と、すべてのネットワークで、蛍光灯光源によって生じ
る干渉が抑制される。通常、この周波数限界は500kHzで
ある。
り当てて、並置ネットワーク用の独立マルチチャネル動
作を実現することができる。所与のネットワーク内の受
信器が、同一の帯域フィルタを使って、様々な副搬送波
で動作する並置ネットワークによる干渉を抑制する。さ
らに、式（1a）および（1b）で最小のｎが選択され、対
応する帯域フィルタが、蛍光灯による干渉が予想される
周波数限界よりも低い周波数成分を通さないものとする
と、すべてのネットワークで、蛍光灯光源によって生じ
る干渉が抑制される。通常、この周波数限界は500kHzで
ある。
2.調整済み並置ネットワーク： ネットワークのすべての送信器は、所望の帯域通過信
号の他にベースバンド・パルスを送信するので、様々な
副搬送周波数で動作する並置ネットワークは、必要に応
じて、ベースバンド・スペクトルを観測することにより
そのアクティビティを調整することができる。したがっ
て、特定のネットワークによって使用される副搬送周波
数とは関係なく、すべてのネットワークが、様々なネッ
トワーク内で活動状態にある送信器を検出することがで
きる。「キャリア・センス」検出器（ベースバンド・ス
ペクトルを実際に検出する）は、様々なネットワークで
使用されるすべての受信器について同一のものとするこ
とができる。
号の他にベースバンド・パルスを送信するので、様々な
副搬送周波数で動作する並置ネットワークは、必要に応
じて、ベースバンド・スペクトルを観測することにより
そのアクティビティを調整することができる。したがっ
て、特定のネットワークによって使用される副搬送周波
数とは関係なく、すべてのネットワークが、様々なネッ
トワーク内で活動状態にある送信器を検出することがで
きる。「キャリア・センス」検出器（ベースバンド・ス
ペクトルを実際に検出する）は、様々なネットワークで
使用されるすべての受信器について同一のものとするこ
とができる。
3.補助チャネルを備えた単一ネットワーク： 同じ場所で単一のネットワークだけが動作している状
況を想定する。この場合、本発明の混成PPM−FSK信号に
よって提供される追加の周波数次元を利用して、前述の
ようにより高い総データ転送速度を得ることができる。
その代わりに、周波数次元を補助の並列チャネルとして
利用して、独立データまたは冗長（たとえば、パリテ
ィ）データを同時に送信することもできる。冗長データ
は、たとえば、エラーの修正または消去のために使用す
ることができる。以下の２つのp1シナリオが考えられ
る。
況を想定する。この場合、本発明の混成PPM−FSK信号に
よって提供される追加の周波数次元を利用して、前述の
ようにより高い総データ転送速度を得ることができる。
その代わりに、周波数次元を補助の並列チャネルとして
利用して、独立データまたは冗長（たとえば、パリテ
ィ）データを同時に送信することもできる。冗長データ
は、たとえば、エラーの修正または消去のために使用す
ることができる。以下の２つのp1シナリオが考えられ
る。
・主チャネルが、ベースバンドＬ−PPM方式または基本
Ｌ−PPM方式（副搬送波の情報を無視）によって形成さ
れ、ビット転送速度Rmain＝［log2（Ｌ）］/Tで送信
し、補助チャネルが、Ｍ≧２の副搬送波によって形成さ
れ、ビット転送速度Raux＝［log2（Ｍ）］/Tで送信す
る。
Ｌ−PPM方式（副搬送波の情報を無視）によって形成さ
れ、ビット転送速度Rmain＝［log2（Ｌ）］/Tで送信
し、補助チャネルが、Ｍ≧２の副搬送波によって形成さ
れ、ビット転送速度Raux＝［log2（Ｍ）］/Tで送信す
る。
・主チャネルが、ベースバンドＬ−PPM方式によって形
成され、ビット転送速度Rmain＝［log2（Ｌ）］/Tで送
信する。副搬送波が１つだけ（Ｍ＝１）使用され、すな
わち、補助チャネル上のデータは、副搬送波のオン・オ
フ・キー（OOK）によって転送速度1/Tで運ばれる。
成され、ビット転送速度Rmain＝［log2（Ｌ）］/Tで送
信する。副搬送波が１つだけ（Ｍ＝１）使用され、すな
わち、補助チャネル上のデータは、副搬送波のオン・オ
フ・キー（OOK）によって転送速度1/Tで運ばれる。
独立に使用する場合、主チャネルと補助チャネルは、
独立したデータを２つの異なる宛先に送信することがで
きる。補助チャネルが冗長データを送信する場合は、な
んらかのエラー修正／消去方式を実施することができ
る。また、補助チャネルは、接続のセットアップ中に有
用なこともある。補助チャネルはまた、不利な条件下で
のエラー発生率を減少させるために、データの再送信に
使用することもできる。
独立したデータを２つの異なる宛先に送信することがで
きる。補助チャネルが冗長データを送信する場合は、な
んらかのエラー修正／消去方式を実施することができ
る。また、補助チャネルは、接続のセットアップ中に有
用なこともある。補助チャネルはまた、不利な条件下で
のエラー発生率を減少させるために、データの再送信に
使用することもできる。
4.補助チャネルを備えた多数の並置ネットワーク： 複数のネットワークが同一の場所で動作する状況、す
なわちチャネルのベースバンド・スペクトルが使用でき
ない状況を想定する。この場合、混成PPM−FSK信号によ
って提供される追加の周波数次元を利用して、前述のよ
うに、各ネットワークごとにＭ個の副搬送波の離散セッ
トを使用することによって、より高い総データ転送速度
を得ることができる。その代わりに、周波数次元を補助
並列チャネルとして使って、独立データまたは冗長デー
タ（たとえば、パリティ）を同時に送信して、エラーを
修正または消去することもできる。この応用例では、主
チャネルは、基本Ｌ−PPM方式によって構成され（副搬
送波の周波数に関する情報は無視）、ビット転送速度Rm
ain＝［log2（Ｌ）］/Tで送信し、補助チャネルは、Ｍ
≧２個の副搬送波によって構成され、ビット転送速度Ra
ux＝［log2（Ｍ）］/Tで送信する。特定のネットワーク
の２つのチャネルを独立に使用すれば、独立したデータ
を２つの異なる宛先に送信することができる。補助チャ
ネルが冗長データを送信する場合は、なんらかのエラー
修正／消去方式を実施することができる。また、補助チ
ャネルは、接続のセットアップ中に有効なことがある。
なわちチャネルのベースバンド・スペクトルが使用でき
ない状況を想定する。この場合、混成PPM−FSK信号によ
って提供される追加の周波数次元を利用して、前述のよ
うに、各ネットワークごとにＭ個の副搬送波の離散セッ
トを使用することによって、より高い総データ転送速度
を得ることができる。その代わりに、周波数次元を補助
並列チャネルとして使って、独立データまたは冗長デー
タ（たとえば、パリティ）を同時に送信して、エラーを
修正または消去することもできる。この応用例では、主
チャネルは、基本Ｌ−PPM方式によって構成され（副搬
送波の周波数に関する情報は無視）、ビット転送速度Rm
ain＝［log2（Ｌ）］/Tで送信し、補助チャネルは、Ｍ
≧２個の副搬送波によって構成され、ビット転送速度Ra
ux＝［log2（Ｍ）］/Tで送信する。特定のネットワーク
の２つのチャネルを独立に使用すれば、独立したデータ
を２つの異なる宛先に送信することができる。補助チャ
ネルが冗長データを送信する場合は、なんらかのエラー
修正／消去方式を実施することができる。また、補助チ
ャネルは、接続のセットアップ中に有効なことがある。
5.全二重動作： 3.で述べた最初のシナリオと4.で述べたシナリオは、
全二重動作、すなわちネットワーク内の２つのユニット
間（たとえば、基地局と移動ユニットの間で）で送信と
受信が同時にできるように修正することができる。これ
は、含まれる端末装置との送信用および受信用に独立の
副搬送波のセットを指定し、送信器と受信器を適切に設
計することによって実施することができる。また、全二
重動作は、接続のセットアップ中にたとえば速度の折衝
に有用なこともある。
全二重動作、すなわちネットワーク内の２つのユニット
間（たとえば、基地局と移動ユニットの間で）で送信と
受信が同時にできるように修正することができる。これ
は、含まれる端末装置との送信用および受信用に独立の
副搬送波のセットを指定し、送信器と受信器を適切に設
計することによって実施することができる。また、全二
重動作は、接続のセットアップ中にたとえば速度の折衝
に有用なこともある。
無線光データ伝送用の従来のPPM通信システムは、シ
リアル・ユーザ・データをパルス位置変調信号（通常は
矩形）に変換するPPMエンコーダと光源とを備えた送信
器を含む。そのようなPPMシステムの受信器は、通常、
パルス復元手段と、前記シリアル・ユーザ・データを再
生するパルス位置デコーダとを含む。さらに、本発明の
PPM−FSKシステムの送信器は、PPM送信器部分によって
提供されるパルス位置変調信号で副搬送波周波数f1を変
調する周波数変調手段と、追加情報または冗長情報を帯
域通過成分として送信するように前記光源の強度を変調
する手段とを含む。混成PPM−FSKシステムの受信器は、
さらに、帯域フィルタリング手段と、帯域通過成分とし
て送信された前記情報を検出する手段とを含む。
リアル・ユーザ・データをパルス位置変調信号（通常は
矩形）に変換するPPMエンコーダと光源とを備えた送信
器を含む。そのようなPPMシステムの受信器は、通常、
パルス復元手段と、前記シリアル・ユーザ・データを再
生するパルス位置デコーダとを含む。さらに、本発明の
PPM−FSKシステムの送信器は、PPM送信器部分によって
提供されるパルス位置変調信号で副搬送波周波数f1を変
調する周波数変調手段と、追加情報または冗長情報を帯
域通過成分として送信するように前記光源の強度を変調
する手段とを含む。混成PPM−FSKシステムの受信器は、
さらに、帯域フィルタリング手段と、帯域通過成分とし
て送信された前記情報を検出する手段とを含む。
第２の副搬送波周波数をもつ信号セットへのパルス位
置変調信号の拡張は、第２の帯域通過成分として情報を
伝送するための追加チャネルを提供する。次元数の追加
により、全二重通信が可能になる。
置変調信号の拡張は、第２の帯域通過成分として情報を
伝送するための追加チャネルを提供する。次元数の追加
により、全二重通信が可能になる。
以下に、本発明の例示的な実施形態を説明する。第９
図の左側に、ここに提案する混成PPM−FSK変調フォーマ
ットに従って、２つの副搬送波周波数f1およびf2で動作
するIR送信器を示す。主データ・チャネル43上のPPM符
号化データは、式（1a）または（1b）に従って周波数f1
およびf2でそれぞれ追加周波数変調のために、２つのパ
ルス整形回路30および31に送られる。バイナリ補助デー
タ・チャネル33を利用して、FSK変調器の出力の一方を
選択し、たとえば、補助データ“0"は、上側変調器30の
出力を選択し、補助データ“1"は、下側変調器31の出力
を選択する。次に、結果的に得られる混成PPM−FSK信号
を使って、電源42を制御し、それによってIR光源32（LE
Dまたはレーザ・ダイオード）の強度を変調する。
図の左側に、ここに提案する混成PPM−FSK変調フォーマ
ットに従って、２つの副搬送波周波数f1およびf2で動作
するIR送信器を示す。主データ・チャネル43上のPPM符
号化データは、式（1a）または（1b）に従って周波数f1
およびf2でそれぞれ追加周波数変調のために、２つのパ
ルス整形回路30および31に送られる。バイナリ補助デー
タ・チャネル33を利用して、FSK変調器の出力の一方を
選択し、たとえば、補助データ“0"は、上側変調器30の
出力を選択し、補助データ“1"は、下側変調器31の出力
を選択する。次に、結果的に得られる混成PPM−FSK信号
を使って、電源42を制御し、それによってIR光源32（LE
Dまたはレーザ・ダイオード）の強度を変調する。
混成PPM−FSKのIR強度信号用の受信器フロントエンド
は、PPM変調信号またはFSK変調信号用に過去に別々に開
発された基本構成要素を利用して実施することができ
る。フォトダイオード34は、受け取ったIR光を電流に変
換し、その結果、増幅器35の出力に対応する電圧が生じ
る。この増幅器の利得は、IR光の受信レベルの適切な範
囲にわたって出力電圧が常に一定になるように動作する
対応する利得制御回路（AGC）44によって制御すること
ができる。この例では、利得制御回路44は、エンベロー
プ検出器38および39の出力における信号振幅を測定する
ことによって、増幅器35を制御する出力信号を引き出
す。なお、他の方式も可能である。また、フォトダイオ
ード34および増幅器35の他の構成も考えられる。増幅器
35の出力で得られる電気信号は、帯域フィルタ36および
37と、各エンベロープ検出器38および39に送られる。
は、PPM変調信号またはFSK変調信号用に過去に別々に開
発された基本構成要素を利用して実施することができ
る。フォトダイオード34は、受け取ったIR光を電流に変
換し、その結果、増幅器35の出力に対応する電圧が生じ
る。この増幅器の利得は、IR光の受信レベルの適切な範
囲にわたって出力電圧が常に一定になるように動作する
対応する利得制御回路（AGC）44によって制御すること
ができる。この例では、利得制御回路44は、エンベロー
プ検出器38および39の出力における信号振幅を測定する
ことによって、増幅器35を制御する出力信号を引き出
す。なお、他の方式も可能である。また、フォトダイオ
ード34および増幅器35の他の構成も考えられる。増幅器
35の出力で得られる電気信号は、帯域フィルタ36および
37と、各エンベロープ検出器38および39に送られる。
エンベロープ検出器38および39の出力は、混成PPM−F
SK信号に基づいて、パルスの復元と周波数の判定を行う
ように特別に設計された装置40に送られる。最初の動作
で、装置40は、２つのエンベロープ検出器38および39の
出力信号を使って、それらの信号から推定PPM符号化デ
ータ信号を引き出す。次に、この信号を使って推定復元
パルスを作成し、それを出力端子41の一方に出力する。
第２の動作で、装置40は、２つのエンベロープ検出器3
8、39の出力信号を使って、それらから補助データ情報
を運ぶ推定周波数情報を引き出す。次に、この信号を使
って、推定復元補助データ・ビットを作成し、それを出
力端子41の一方に出力する。
SK信号に基づいて、パルスの復元と周波数の判定を行う
ように特別に設計された装置40に送られる。最初の動作
で、装置40は、２つのエンベロープ検出器38および39の
出力信号を使って、それらの信号から推定PPM符号化デ
ータ信号を引き出す。次に、この信号を使って推定復元
パルスを作成し、それを出力端子41の一方に出力する。
第２の動作で、装置40は、２つのエンベロープ検出器3
8、39の出力信号を使って、それらから補助データ情報
を運ぶ推定周波数情報を引き出す。次に、この信号を使
って、推定復元補助データ・ビットを作成し、それを出
力端子41の一方に出力する。
推定パルス位置（本発明のPPM部分による）と推定周
波数情報（本発明のFSK部分による）は、前記装置40の
出力で使用可能になる。装置40の出力を使って、送信さ
れた主データ（パルス位置）および補助データ（周波数
情報）を直接復号化することができる。
波数情報（本発明のFSK部分による）は、前記装置40の
出力で使用可能になる。装置40の出力を使って、送信さ
れた主データ（パルス位置）および補助データ（周波数
情報）を直接復号化することができる。
第10図に、光電子受信器を示す。これは、本発明のモ
ジュール性および従来のPPMシステムとの互換性を示す
ために使用される。この図に概略的に示したように、受
信器は、従来の光電子受信器60（フロントエンド）と、
それに続く光FSKユニット61およびPPMユニット62を含
む。このような受信器の出力は、インターフェース論理
回路63を介してたとえばパーソナル・コンピュータやネ
ットワークに結合することができる。さらに、自動利得
制御（AGC）用装置64の異なる実施態様も示す。上記の
ユニットの様々な構成が考えられ、受信器をそれぞれの
伝送方式に容易に適合させることができる。従来のPPM
受信器でも、すなわちユニット60と62しか含まない受信
器でも、混成PPM−FSK送信器から送られたベースバンド
成分を受け取って検出することができる。
ジュール性および従来のPPMシステムとの互換性を示す
ために使用される。この図に概略的に示したように、受
信器は、従来の光電子受信器60（フロントエンド）と、
それに続く光FSKユニット61およびPPMユニット62を含
む。このような受信器の出力は、インターフェース論理
回路63を介してたとえばパーソナル・コンピュータやネ
ットワークに結合することができる。さらに、自動利得
制御（AGC）用装置64の異なる実施態様も示す。上記の
ユニットの様々な構成が考えられ、受信器をそれぞれの
伝送方式に容易に適合させることができる。従来のPPM
受信器でも、すなわちユニット60と62しか含まない受信
器でも、混成PPM−FSK送信器から送られたベースバンド
成分を受け取って検出することができる。
上記のシステム（第９図と第10図を参照）は、送信器
から受信器へのデータ伝送のデータ・スループットを調
整する手段を含むこともできる。データ・スループット
は、自動的に調整することもでき、またユーザが選択し
て調整することもできる。自動的に操作する手段では、
周囲光状態を観察して決定する必要がある。これは、直
接的手段によっても間接的手段によっても行うことがで
きる。たとえば、受信器における実際の環境条件を決定
するために、基準光源として働く第２のフォトダイオー
ドを受信器に使用することもできる。また、受信器自体
における誤り率の測定から周囲光条件を推定することも
できる。
から受信器へのデータ伝送のデータ・スループットを調
整する手段を含むこともできる。データ・スループット
は、自動的に調整することもでき、またユーザが選択し
て調整することもできる。自動的に操作する手段では、
周囲光状態を観察して決定する必要がある。これは、直
接的手段によっても間接的手段によっても行うことがで
きる。たとえば、受信器における実際の環境条件を決定
するために、基準光源として働く第２のフォトダイオー
ドを受信器に使用することもできる。また、受信器自体
における誤り率の測定から周囲光条件を推定することも
できる。
データ・スループットを制御しデータ転送速度を調整
する手段は、不利な周囲光条件が検出されたとき個々の
チャネルの伝送速度を下げ、PPM−FSK方式によって実現
される並列チャネルを介して情報を伝送するように実施
することができる。これにより、不利な条件下でもデー
タ・スループットをほぼ一定に保つことができる。デー
タ転送速度を下げて送信する場合には、送信器側の帯域
フィルタの有効幅を自動的に減少させなければならな
い。
する手段は、不利な周囲光条件が検出されたとき個々の
チャネルの伝送速度を下げ、PPM−FSK方式によって実現
される並列チャネルを介して情報を伝送するように実施
することができる。これにより、不利な条件下でもデー
タ・スループットをほぼ一定に保つことができる。デー
タ転送速度を下げて送信する場合には、送信器側の帯域
フィルタの有効幅を自動的に減少させなければならな
い。
送信器と受信器の間の通信データ・スループットは、
本発明による通信システムを導入するとき、または光通
信リンクをセットアップするたびに、あるいはデータ・
パケットを送るたびに、適切な通信プロトコルによって
折衝することができる。
本発明による通信システムを導入するとき、または光通
信リンクをセットアップするたびに、あるいはデータ・
パケットを送るたびに、適切な通信プロトコルによって
折衝することができる。
第1D図に示したように、受信したデータ・パッケージ
を正確に再送信する中継器を備えた光ネットワークで本
発明を利用すると、ネットワーク全体のスループットを
高め範囲を広げることができる。あるいは、１つまたは
いくつかの関与ユニット（局）を、それ自体にアドレス
指定されていないパケットを再送信するように構成する
こともできる。また、中継器の概念も、たとえば開放型
オフィスで重要なネットワーク全体の範囲を大きくする
ように調整される。
を正確に再送信する中継器を備えた光ネットワークで本
発明を利用すると、ネットワーク全体のスループットを
高め範囲を広げることができる。あるいは、１つまたは
いくつかの関与ユニット（局）を、それ自体にアドレス
指定されていないパケットを再送信するように構成する
こともできる。また、中継器の概念も、たとえば開放型
オフィスで重要なネットワーク全体の範囲を大きくする
ように調整される。
１つまたはいくつかの関与ユニット（局）を、不利な
条件下では混成PPM−FSK方式によるデータ伝送に自動的
に切り換えるように構成することもできる。
条件下では混成PPM−FSK方式によるデータ伝送に自動的
に切り換えるように構成することもできる。
他の種類の周波数変調でも可能であることに、留意さ
れたい。一定周波数f1を使用する代わりに、たとえば、
パルス幅全体に渡って周波数を直線的に増大させること
もできる（チャープ変調として知られる）。
れたい。一定周波数f1を使用する代わりに、たとえば、
パルス幅全体に渡って周波数を直線的に増大させること
もできる（チャープ変調として知られる）。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−70709（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−272928（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−138309（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−284548（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04J 14/00 - 14/08 H04B 10/00 - 10/28
Claims (14)
- 【請求項１】送信器の光源から受信器にデータを光信号
の形で無線送信するための方法であって、 前記送信器が、 第１のデータ信号をパルス位置変調（PPM）信号に変換
し、 一定または可変周波数f1の副搬送波信号を前記PPM信号
で変調して、第１の周波数変調信号を生成し、 一定または可変周波数f2の副搬送波信号を前記PPM信号
で変調して、第２の周波数変調信号を生成し、 前記第１および第２の周波数変調信号のうち、第２のデ
ータ信号によって選択される一方の周波数変調信号から
成るドライバ信号を生成し、 前記光源を前記ドライバ信号で変調して、前記第１のデ
ータ信号のみの情報を担持するベースバンド成分、並び
に前記第１および第２のデータ信号の情報を担持する帯
域通過成分として、データを送信することを特徴とする
前記方法。 - 【請求項２】前記受信器が、 前記帯域通過成分から送信情報を抽出するか、 前記ベースバンド成分から送信情報を抽出するか、ある
いは 前記ベースバンド成分および帯域通過成分から送信情報
を抽出することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記帯域通過成分が、データの全二重伝送
に使用されることを特徴とする請求項１または２に記載
の方法。 - 【請求項４】前記ベースバンド成分および帯域通過成分
が、送信エラー発生確率を減少させるために使用される
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。 - 【請求項５】前記ベースバンド成分が、接続セットアッ
プ時のプロトコル折衝に使用されることを特徴とする請
求項１に記載の方法。 - 【請求項６】送信すべき第１のデータ信号をパルス位置
変調（PPM）信号に変換するためのPPMエンコーダ手段
と、 一定または可変周波数f1の副搬送波信号を前記PPM信号
で変調して、第１の周波数変調信号を生成する第１の周
波数変調手段（30）と、 一定または可変周波数f2の副搬送波信号を前記PPM信号
で変調して、第２の周波数変調信号を生成する第２の周
波数変調手段（31）と、 前記第１および第２の周波数変調信号のうち、第２のデ
ータ信号によって選択される一方の周波数変調信号から
成るドライバ信号を生成する手段と、 光源（32）と、 前記光源（32）を前記ドライバ信号で変調して、前記第
１のデータ信号のみの情報を担持するベースバンド成
分、並びに前記第１および第２のデータ信号の情報を担
持する帯域通過成分として、データを送信する手段と を含む、光学式無線PPM通信システム用の送信器。 - 【請求項７】請求項６に記載の送信器と、 受信器とを備え、 前記受信器が、 受信した送信データを電気信号に変換する光電子変換器
（60）と、 前記ベースバンド成分から送信情報を抽出するととも
に、前記ベースバンド成分から抽出した当該送信情報を
検出するための手段、または 前記帯域通過成分から送信情報を抽出するとともに、前
記帯域通過成分から抽出した当該送信情報を検出するた
めの手段、または、 前記ベースバンド成分および帯域通過成分から送信情報
を抽出するとともに、前記ベースバンド成分および帯域
通過成分から抽出した当該送信情報を検出するための手
段を含む、光学式無線PPM通信システム。 - 【請求項８】互いに直交する様々な副搬送波の周波数を
フレーム信号セットに割り当てることにより、パルス位
置変調に使用する前記フレーム信号セットの次元数を高
くする手段を含むことを特徴とする請求項７に記載のPP
M通信システム。 - 【請求項９】様々なフレーム信号セットを様々な副搬送
波周波数に割り当てて、並置ネットワークの独立マルチ
チャネル動作を実現することを特徴とする請求項７に記
載のPPM通信システム。 - 【請求項１０】第１のネットワークのすべての受信器
が、同一の帯域フィルタを使用して異なる副搬送波周波
数で動作する前記並置ネットワークの干渉を抑制するこ
とを特徴とする請求項９に記載のPPM通信システム。 - 【請求項１１】前記受信器が、前記帯域通過成分のコヒ
ーレントな検出または非コヒーレントな検出を行うため
の手段をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の
PPM通信システム。 - 【請求項１２】前記帯域通過成分およびベースバンド成
分から抽出された送信情報が、マルチパス歪みまたは雑
音または周囲光あるいはそれらの組合せによって生じる
送信エラー発生確率を低下させるために使用されること
を特徴とする請求項７に記載のPPM通信システム。 - 【請求項１３】様々なフレーム信号セットを様々な副搬
送波周波数に割り当てて、並置ネットワークのマルチチ
ャネル動作を実現し、前記並置ネットワークのアクティ
ビティが、前記並置ネットワークの任意の送信器から生
じる前記ベースバンド成分を感知するキャリア・センス
検出器によって調整されることを特徴とする請求項７に
記載のPPM通信システム。 - 【請求項１４】前記帯域通過成分が、前記送信器と前記
受信器の間の接続セットアップ中に使用されることを特
徴とする請求項７ないし13のいずれか一項に記載のPPM
通信システム。
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