JP3969562B2 - 空間分割多重全２重ローカルエリアネットワーク - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、オフィスや家庭における、指向／見通し型光通信機能を有する情報端末のネットワーク化のための空間分割多重全２重ローカルエリアネットに関する。
背景技術
現在、オフィスや家庭内の情報端末間のデータ伝送において、ＩｒＤＡ（ＩｎｆｒａＲｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規格に基づく、赤外線を用いた光無線通信が普及している。この光無線通信においては、ある程度の指向性を持った発光ダイオード（ＬＥＤ）を送信機とし、適度な視野角を持ったフォトダイオード（ＰＤ）を受信機として光送受信機を構成する。
このような光送受信機を備えた端末を、近距離において１対１で向かい合わせ、強度変調された光信号を直接検波（ＩＭ／ＤＤ）して見通し通信を行う形態である、指向／見通し型（Ｄｉｒｅｃｔｅｄ／Ｌｉｎｅ−ｏｆ−Ｓｉｇｈｔ）の光通信は、低消費電力かつ小型軽量、低コストであることが求められる携帯端末において最も有利な形態であり、広く受け入れられている。現在のところ、指向／見通し型の光通信の通信速度は４Ｍｂｐｓであり、通信距離は１ｍであるが、今後、例えば通信速度１００Ｍｂｐｓ，通信距離５ｍを目標として開発が進み、動画像などを含むより多くのアプリケーションを通じて、ますますエンドユーザに広まっていく傾向にある。
一方、赤外線を媒体とし、ＩＭ／ＤＤにより通信を行うＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）も国内外において活発に開発されてきた。
図７は、赤外線通信に用いられる種々の通信形態を示す。図７は、文献１（Ｊｏｓｅｐｈ Ｍ．Ｋａｈｎら、ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ ｐｐ．２６５−２９８，１９９７）のＦｉｇ．１を引用したものである。図７において、上下段は、見通し通信であるか否かによって、見通し型／非見通し型（Ｌｉｎｅ−ｏｆ−Ｓｉｇｈｔ／Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅ−ｏｆ−Ｓｉｇｈｔ）に分類されている。また、縦の列は送受信機に指向性があるか否かによって、指向型／混合型／非指向型（Ｄｉｒｅｃｔｅｄ／Ｈｙｂｒｉｄ／Ｎｏｎｄｉｒｅｃｔｅｄ）に分類されている。複数の端末が各アクセスポイントにワイヤレス接続する光無線ＬＡＮにおいては、ネットワーク空間内の障壁や人通りによる光の遮蔽を回避する必要がある。そのため、図７右下に示されているように、広範囲に拡散させた光を送信し、視野角の広い受信機で受信する、いわゆる、非指向／非見通し型の拡散リンク（Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｌｉｎｋ）の通信形態が有望視されている。また、図７中央列に示されている、送信側には指向性ビームを用い、受光側には広い視野角を持たせる、というハイブリッド方式も用いられている。しかし、これらのシステムは、柔軟なＬＡＮを構築できるメリットがあるものの、比較的高価で消費電力の大きい送受信機や多段の中継機を必要とし、会社や病院、学校などの、構内ヘビーユーザー向けに受け入れられるにとどまっている。
また、これらの既存のＬＡＮシステムにおいては、携帯端末などに広く適用されているＩｒＤＡ規格とは互換性のない、各システム独自の通信形態及び通信プロトコルが用いられている。したがって、いわゆるＩｒＤＡ端末のユーザにとって、複数の端末を相互に接続したいという要望はあっても、それらの持つ通信機能を使用することができず、新規に全システムを導入する必要があった。最近、図７左上に示される指向／見通し型の通信形態を持つ複数の端末間において、空間分割多重方式を用いることにより、同時リンクを実現する提案が、上記文献１においてＪｏｓｅｐｈ Ｍ．Ｋａｈｎらによりなされている。この提案によれば、角度分解型の受信機（ａｎｇｌｅ−ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｒｅｃｅｉｖｅｒ）とマルチビームの送信機によって、すべての端末間のデータ伝送を仲介する、いわゆる光無線ハブが用いられる。
図８は、光無線ハブの主要な構成要素である、角度分解型受信機の２つの例を示す。図８は、上記文献１のＦｉｇ．２２を引用したものである。図８に示すいずれの例においても、信号光が空間から飛来する角度を、複数設置されたフォトディテクタのいずれかの位置座標に対応させていることが特徴である。
図８に示す例のうち、ここでは特に、比較的高い空間分解能を有する、イメージングレンズを用いた場合について説明する。図８（ｂ）はイメージングレシーバの構成図であり、図８（ｄ）はイメージングレシーバの空間分解能を示す模式図である。ここで、イメージングレンズは、あらゆる角度から飛来した光信号を１つの焦点面に集めるべく設計されている。したがって、ある角度をなしてイメージングレンズに入射した光信号は、焦点面におかれたモノリシックフォトディテクタアレイの、ある１つのセル（あるいはその近傍のセルを含んでもよい）からの出力信号として検出される。したがって、各セルに引き続くプリアンプアレイで増幅された前記検出信号のうち、例えば、強度最大の信号を選択的に処理することによって、イメージングレシーバとなす角度が異なる信号源を、個別に識別することができ、原理的には、Ｎ対Ｎの同時通信が可能となる。
しかしながら、携帯端末を、ランダムアクセス可能な多元接続の高速ＬＡＮに直接取り込むためには、克服すべき課題も多い。そのうちの１つに、例えば現在のＩｒＤＡ規格に基づくような、携帯端末間の通信は、送信と受信を同時には行えないという半２重の通信に限定されることが挙げられる。この物理的な最大の要因は、トランシーバ自体が簡素、小型、安価でなければならないため、自局の発信先の周り込みを防ぐ構造、例えば受信機と送信機の距離を大きく取った構造などを採用できないことにある。
また、従来の光無線ＬＡＮにおいて、単一の光学的チャンネルを使用する、例えば、単一の波長帯による拡散光がネットワークエリア内全体をカバーすべく使用されているような光送受信においては、通信自体が１対Ｎの一方向（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ）に限定され、これらを時分割多重（ＴＤＭ）することによって多元接続（ＴＤＭＡ）を可能とするものである。したがって、複数の端末を収容した場合には、個々の端末間の伝送速度を格段に高速化することは困難であり、システム全体の消費電力も大きくなる。さらに、ネットワーク空間をある程度の指向性を有する複数のビームによって空間セルに分割する、いわゆるセルラー方式を用いて複数の端末を収容する場合において、ＴＤＭＡが前述の半２重通信によって行われる場合には、各端末がＬＡＮ内で通信を開始する際に、他の端末が既に通信を行っていないか確認する手続（衝突回避：Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）が必要となる。また、この衝突回避の手続を行っていても、万が一通信状況の良くない端末（隠れ端末）がエリア内に存在すると通信エラーが発生するという問題がある。
また、各通信チャンネルごとにコードを割り当てる（ＣＤＭＡ）、キャリア周波数を割り当てる（ＦＤＭＡ）といった電気回路的な多重化を用いても、ユーザ当たりの通信容量が制限されることにかわりはなく、信号処理が極めて複雑になり、システム全体の消費電力が大きくなることも避けられない。さらに、ＣＤＭＡやＦＤＭＡとセルラー方式の組み合わせによってＬＡＮを構成しても、複数の端末が同時に通信を行った場合には、信号間の干渉が発生する。したがって、従来よりよく知られているような衝突検出（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）の手続が必須となり、個々の端末にとって待ち時間や余分な信号処理をする必要が生じ、快適な高速ＬＡＮ環境を提供することが困難であった。
しかし、各チャンネル毎に通信波長を割り当てる波長分割多重（ＷＤＭＡ）においては、拡散リンクにおいても、同時に多元接続を行うことが、原理的には可能である。この場合、各送信機の光源を波長可変とする必要があり、逆に各送信機の光源を波長固定として複数の波長帯を使用すれば、受信機側において、リンク内で使用される全波長帯の中から単一波長だけを選択し、しかも透過中心波長が可変であるようなバンドパスフィルタを用意する必要がある。これらの機能を単一のデバイスとして低コストで実現するのは容易ではなく、結局、各々の端末に、複数の波長固定の光源を備えた送信機と、複数の固定のバンドパス特性のフィルタを備えた受信機とが必要となって、現実的なシステムとはなり得なかった。
本発明の目的は、携帯端末向けに広く普及している、指向／見通し型光通信のメリットを生かして、１対１の通信形態を保ったまま、端末側に大きな負担をかけることなく複数の端末を同時かつ多元に接続することを可能とし、また、端末側の通信能力向上（長距離化や高速化）が直接反映される、高速大容量のＬＡＮを実現することにある。
発明の開示
本発明は、各端末の送受信機ユニットにおいて、受信機が自局送信機の信号光をカットする光学的フィルタを備え、すべての端末間の通信を、空間分割機能を有する光無線ハブを介した空間多重により行い、前記光無線ハブのマルチビーム送信機における各光源の波長帯を、各端末の使用するすべての波長帯と異なるスペクトル成分を含むものとすることにより、指向／見通し型の通信を行う複数の端末間における、同時かつ全２重の多元接続ＬＡＮを実現するとともに、１対１の端末間の直接通信もできる限り高速化する。
本発明に係る光無線ローカルエリアネットワークは、複数の見通し型光通信機能を備えた端末を相互に接続する光無線ローカルエリアネットワークであって、角度分解型の光受信機能と指向性を有する複数の光送信機を備える基地局を配置し、前記複数の光送信機は各々独立に強度変調可能であることを特徴し、そのことにより上記目的が達成される。
前記光送信機の各々に対応する各空間セルには各々１つの端末のみを収容してもよい。
前記光送信機の光源としてファーフィールドパターンがランバーティアン（ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）型で良く近似されるものを用い、前記各々の空間セルが張る角θに対して、対応する光送信機の強度半値角φを、φ＝Ｃ×θ（Ｃは定数）として、Ｃ＝０．７０〜１．００の範囲としてもよい。
前記基地局は、通信相手となる端末から送信された通信要求光信号を検知し、その光信号強度データ若しくは光信号雑音強度比のデータを前記端末に通知する機能を有してもよい。
前記端末は、前記基地局から送信された前記光信号強度データ若しくは光信号雑音強度比のデータを確認しながら手動により端末側の光送受信機の方向を調整する機能を有してもよい。
前記各端末は、１つまたは複数の同一波長帯の半導体レーザ若しくは発光ダイオードを光源とした送信機と、自局送信機の送信光を選択的に消衰させる光学的フィルタを備えた光検出器を備えていてもよい。
前記各端末の送信機の光源は、その波長帯が各端末ごと、または用途ごとに異なっていてもよい。
前記基地局の送信機の光源は、その波長帯が前記各端末の使用する波長帯と異なるスペクトル成分を有してもよい。
前記光学的フィルタを容易に着脱する手段を備えていてもよい。
本発明に係る光無線通信方式は、複数の見通し型光通信機能を備えた端末を相互に接続する光無線ローカルエリアネットワークにおいて、（ａ）各端末から送信された通信要求光信号を、角度分解型の光受信機能を有する基地局が検知し、（ｂ）前記基地局は前記通信要求光信号を受信する各光検出器からの信号を比較し、最大の光信号強度若しくは最大の光信号雑音強度比を得られる光検出器を選択するか、若しくは複数の光検出器にわたる信号を元に最大の光信号雑音強度比が得られる演算処理を施すとともに、各端末の存在する空間セルを認識し、（ｃ）前記各端末に対応する光空間セルを形成する光送信機から、前記通信要求光信号の光信号強度データ若しくは光信号雑音強度比のデータを前記端末に通知し、（ｄ）前記光信号強度データ若しくは光信号雑音強度比のデータを確認しながら手動で端末側の光送信機の方向を調整し、（ｅ）前記通信要求光信号の光信号強度若しくは光信号雑音強度比が通信可能な値に達したときに、前記基地局から前記端末に通信許可を与える信号が送信される手順によって、通信を開始することを特徴とし、そのことにより上記目的が達成される。
発明を実施するための最良の形態
本発明はＩＭ／ＤＤを基本とするが、以下に示す実施の形態においては、通信プロトコルや変復調方式などの詳細については省略し、ＬＡＮシステム全体の動作について詳しく説明する。しかし、本発明の目的あるいは本発明自体は、どのようなプロトコルや変復調方式に対しても有効である。すなわち、本発明をどのようなプロトコルや変復調方式に対して適用しても、本発明の効果を享受することができる。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１のＬＡＮシステム全体を示す。本実施形態のＬＡＮシステムは、天井に設置された光無線ハブ１００と、携帯端末１１０と、デスクトップ型等のコンピュータ１１１と、プリンタ１１２とを含む。本実施の形態において、携帯端末１１０には、カード型の送受信機ユニット１１４が取り付けられている。また、プリンタ１１２には、カード型の送受信機ユニット１１６が取り付けられている。コンピュータ１１１には、ポート接続型の送受信機ユニット１１５が取り付けられている。カード型の送受信機ユニット１１４，１１６及びポート接続型の送受信機ユニット１１５は、いずれもその軸を自由に変更できる構造となっている。送受信機ユニット１１４〜１１６の構造については、図６Ａ、図６Ｂを参照して後述する。光無線ハブ１００は、受信機としてイメージングレシーバ１０１を備えている。図１において、送受信機ユニット１１４，１１５，１１６から送信される、イメージングレシーバ１０１を指向するビームは、各々、ビーム１２０，１２１，１２２として示されている。
図２は、光無線ハブ１００の送信機であるマルチビーム送信機１０２の各ビームによって形成される、空間セルの様子を真上から見た状態を示す。各セルの大きさは、マルチビーム送信機１０２の各ビームの指向角と天井の高さとにより決定される。図２において、各端末１１０，１１１，１１２に対応する空間セルは、各々、空間セル２１０，２１１，２１２として示されている。空間セル２１０，２１１，２１２の各々の直径は１ｍ程度である。図１において、空間セル２１０，２１１，２１２を形成するビームは、各々、ビーム２２０，２２１，２２２として示されている。
以下、光無線ハブ１００と空間分割多重について説明する。光無線ハブ１００の受信機であるイメージングレシーバ１０１には、従来技術に関して説明したような複数のレンズを組み合わせたイメージングレンズと、このイメージングレンズの焦点面に設置された、シリコンｐｉｎＰＤをモノリシックに集積化したアレイと、このアレイ内の各セルにそれぞれ接続された低ノイズプリアンプアレイと、各セルの個別の信号に対して信号雑音強度比（Ｓｉｇｎａｌ／Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ；ＳＮＲ）を求め、各セル間でＳＮＲを比較するなどの信号処理をした上で、ある端末からの信号受信に用いるべきセルの決定を行うマルチプレクサとが、少なくとも必要である。また、マルチビーム送信機１０２においては、全空間セルに対して、同時に個別の信号を送信できるように、各ビーム光源に専用のドライバが必要である。さらに、光無線ハブ１００においては、イメージングレシーバ１０１及びマルチビーム送信機１０２と相互に接続されたドライバ回路が必要である。また、このドライバ回路に対して、複数の端末間の通信の確立や仲介、リンクマネージメント及びそれらのタイミング制御、各データや命令要求の一時的な保管などを随時考慮しながら指示を与えるマルチプレクサが必要である。
ここで、イメージングレシーバ１０１の空間（角度）分解能は、各空間セル２１０〜２１２などのサイズ、すなわちマルチビーム送信機１０２の各ビーム２２０〜２２２などによる空間分解能よりも、高いことが望ましい。従来技術においても説明したように、イメージングレシーバ１０１と飛来する信号光とがなす角度によって決まる、ＰＤアレイ内のあるセルと、その飛来する角度にほぼ等しい方向を指向してマルチビーム送信機１０２から放出されるビームによって形成される前記空間セルとは、予め１対１の対応が取られていなければならない。また、前記対応付けは、光無線ハブ１００固有の性質として予め求められるべきものである。
本実施の形態においては、各空間セルの大きさ（太実線）は、マルチビーム送信機１０２のビーム指向角と、天井の高さや空間セルの位置と、端末受信機の最低受信感度とにより決定される。光無線ハブ１００のイメージングレシーバ１０１は、通常、より高い空間分解能を有している。空間セルの大きさを１台のみの端末を収容するのに十分な大きさとすることにより、その他の電気的な多重化方法に依存せずとも、低コスト、低消費電力で既存のＩｒＤＡ端末を高いスループットを保証するローカルエリアネットワークに取り込むことができ、本発明の効果を最大限に享受することができる。オーバーラップ領域の大きさは、ネットワークとして許容しうるデッドゾーンの大きさに依存するが、ビットエラーレートの計算値及び実測値などを鑑みて、適宜設計される。また、マルチビームの空間配置は、複数の同心円を用いても良いし、さらに送信機１０２の真下に設けても良い（細実線）。
ここで、マルチビーム送信機の光源として、ランバーティアン（ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）型のファーフィールドパターンを持つものを使用する場合について、より望ましい実例を説明する。今、より望ましくは１台のみの端末を収容する空間セルの半径をＲとし、この空間セルの張る角θを、θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｒ／Ｄ）により定義する。ここで、Ｄはマルチビーム送信機から空間セル内でのピーク照射強度を与える点までの距離であり、本発明を利用するものが設定する最大通信可能範囲によって変化するものである。また、半径Ｒは、マルチビーム送信機からピーク照射強度を与える点を結ぶ直線を法線とした端末を含む平面内で考えるものとし、本発明を利用するものが最適と考える範囲で適宜選択されうるものである。
このような場合に、隣り合う空間セルとの重なりに干渉を考慮し、できるだけ広いカバーエリアを得るための詳細なセル配置や送信機光出力の設定値を最適化することは容易ではない。しかし、本発明の発明者らが理論的、実験的に検討を重ねた結果、より一般的な条件として、各空間セルを形成するマルチビーム送信機光源の半値角をφとした時、φ＝Ｃ×θ（Ｃは定数）として、Ｃ＝０．７０〜１．００の範囲の中で選択することにより、通常のスモールオフィス空間や家庭内ホームネットワーク環境で想定される通信範囲において、上記条件を満たしつつマルチビーム送信機に要求される光出力が最低となることが見出された。
すなわち、より具体的には、通信距離Ｄ＝１００〜５００ｃｍに対して、それぞれＲ＝２０〜１００ｃｍのセル半径を考慮して複数のチャンネルで同時に通信を行いながら、種々の半値角φに対するダウンリンクのビットエラーレートを評価検討した結果、消費電力を最低化しつつ広いカバーエリアを実現するための定数Ｃは、概ね０．８０〜０．９０の範囲に見出され、この範囲でマルチビーム送信機の光源半値角を設定するのが望ましいことが分かった。
ただしこれは、半径Ｒを、マルチビーム送信機からピーク照射強度を与える点を結ぶ直線を法線とした端末を含む平面内で定義した場合の結果であり、本実施の形態のように天井にマルチビーム送信機を配置した場合には、端末が存在する面上での空間セル周辺部はマルチビーム送信機からの角度によって広がることになる。この場合には、周辺部で相対的に小さなφを、マルチビーム送信機直下の空間セルにおいては相対的に大きなφを取ることでより最適な状態となるが、結局、上記全ての場合を含めて、通常のスモールオフィス空間や家庭内ホームネットワーク環境で想定される通信範囲においては、Ｃを０．７０〜１．００の範囲で設定すれば、ダウンリンクシステムの設計は、空間セルの照射強度ピーク位置の幾何学的な設計に簡素化でき、実用上非常に有効である。
次に、端末の送受信機のスペクトル特性について説明する。図１の各端末１１０〜１１２の送信機のビーム１２０〜１２２の光源には、７８０〜８５０ｎｍ帯のＡｌＧａＡｓ系を材料とした、ファブリペロー型レーザダイオード（ＬＤ）が用いられている。また、各端末１１０〜１１２の受信機のディテクタにはシリコンｐｉｎフォトダイオード（ＰＤ）が用いられ、周囲には、自局ＬＤの発信光が周り込むのを防ぐために、そのＬＤの波長において選択的に高い反射率を有するバンドカットフィルタが設置されている（図５参照）。
図３には、端末１１０〜１１２の各々の送受信機ユニット１１４〜１１６における、送信機の光強度スペクトルと、受信機が備えるバンドカットフィルタの反射スペクトルを示した。すなわち、携帯端末１１０の送受信機ユニット１１４においては、送信機のＬＤの波長は７８０ｎｍであるのに対して、受信機のバンドカットフィルタの中心波長も７８０ｎｍに設定されており、カットするバンド幅は約１０ｎｍである。当該波長、すなわち７８０ｎｍを中心とする１０ｎｍ幅の帯域を携帯端末１１０の使用波長帯と呼ぶ。同様に、コンピュータ１１１の送受信機ユニット１１５においては使用波長が８００ｎｍ、プリンタ１１２の送受信機ユニット１１６においては使用波長が８２０ｎｍに設定されている。
ここで、前記バンドカットフィルタは平板誘電体多層膜により実現できるが、構成する材料、用いる材料の総数、各層の厚さ、繰り返しパターンなどを適宜変更することにより、中心波長およびバンド幅、反射率等を所望の値とすることができる。また、平板誘電体多層膜においては、光の入射角が変わると光路長が変わるため、主にその中心波長が入射角とともにずれてしまうという問題がある。しかしながら、本発明におけるすべての光の送受信は、携帯端末間の通信に用いられている程度の、指向性を有した見通し通信を行うことを前提とするものであることから、前記角度ずれの影響は十分低減でき、平板誘電体多層膜であっても十分に実用に供することができる。また、図３において、バンドカットフィルタのカット幅を広げるほど、太陽光や蛍光灯、白熱灯等によるノイズの影響を受けにくくなることは言うまでもない。
上述のように、各端末においては自局の信号光をカットするフィルタを受信機が備え、各端末（１１０〜１１２）の使用する波長とは異なるスペクトル成分を含む送信光源を使用する光無線ハブ１００を介して通信することにより、全２重の通信が行えるようになり、空間多重により、各端末は当該ＬＡＮ内において多元接続できるようになる。さらに、各端末間で使用波長を互いに異なるものとすることにより、複数の端末間での同時リンクに加えて、端末間における１対１の通信をも全２重化することができる。なお、各端末の使用する波長帯及びそれらとマルチビーム送信機１０２のビーム２２０〜２２２などのスペクトルの関係については、本実施の形態におけるＬＡＮシステム全体の動作を説明した後に、詳しく説明する。
次に、携帯端末１１０から、コンピュータ１１１にデータを転送して共有ファイルに追加し、その結果をプリンタ１１２から出力する、という命令に対する、ＬＡＮシステム全体の動作を順を追って説明する。ここで、各端末１１０〜１１２と光無線ハブ１００の間の通信は、それぞれ図１または図２に示した指向性ビームにより行われており、以下においては特に明記する必要がない場合にはこれらを省略し、単に、「ＡからＢに送信した」などと記すことにする。
まず、携帯端末１１０の送受信機ユニット１１４が搭載されている光軸アジャスタを、光無線ハブ１００に向けて目視及び手動により調整する。光源には、容易に軸合わせ可能な±１５°程度の指向半値角を持たせており、同時に国際規格ＩＥＣ６０８２５−１のクラス１に準拠したアイセーフ性を確保している。そのために、レンズと拡散板を用いて発光径を４．５ｍｍに拡大し、許容最高出力が５８ｍＷとなるように設計されている。これは、通信距離３ｍ、通信速度１００Ｍｂｐｓの１対１通信において、ビットエラーレートを１０の−８乗以下とするのに十分な送信光パワーである。ここで、シリコンｐｉｎＰＤの量子効率は０．７、有効受光半径は７．５ｍｍであると仮定している。
携帯端末１１０の送信機からビーム１２０によって通信要求が光無線ハブ１００に送信されると、光無線ハブ１００の受信機であるイメージングレシーバ１０１が当該通信要求を受信するとともに、携帯端末１１０の存在する空間セル２１０から飛来した信号であることを認識できるのは先に述べた通りである。光無線ハブ１００は、携帯端末１１０に通信承認を与えるため、マルチビーム送信機１０２のビームのうち、携帯端末１１０の存在する空間セル２１０を形成するビーム２２０によって通信承認信号を送信する。ここで、携帯端末１１０の送受信機ユニット１１４の光軸合わせが不十分であって、イメージングレシーバ１０１が前記通信要求、すなわちビーム１２０を受信しえない場合は、携帯端末１１０が前記通信要求を送信し一定時間の待機後も前記通信承認が送信されてこないことから、携帯端末１１０の側で軸合わせができていないことが認識できる。したがって、ユーザは再度、目視と手動により光軸合わせを行う。しかしながら、携帯端末１１０の送受信機ユニット１１４から送信されたビーム１２０に±１５°程度の指向半値角が許容され、通信距離が３ｍ程度である場合、±７０ｃｍ程度の軸合わせ精度でよく、自動追尾などの複雑な機能は必要ない。
次に、リンク形成時の光無線ハブ１００としての動作を説明する。イメージングレシーバ１０１にとって、受信は可能であるが信号雑音比（Ｓｉｇｎａｌ／Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ；ＳＮＲ）が十分ではない、という程度の、前記送受信機ユニット１１４の光軸合わせがなされたとする。光無線ハブ１００は、イメージングレシーバ１０１の受信光強度（あるいはＳＮＲ）の増減のデータを、マルチビーム送信機１０２を用いて、携帯端末１１０にリアルタイムに送信することができる（この通信にはそれほどのビットレートは求められない）。したがって、前記送受信機ユニット１１４の操作者は、前記データに基づいて、当該受信光強度（あるいはＳＮＲ）が最大となるように、前記送受信機ユニット１１４の光軸を最適な方向に調整していくことができる。光無線ハブ１００は、通信に十分なＳＮＲが得られたと判断すれば、上記リンク形成手続の終了信号を携帯端末１１０に送信する。
上記１対１のリンク形成が終了すれば、携帯端末１１０から、前記命令の実行が光無線ハブ１００に要求される。この時、携帯端末１１０から光無線ハブ１００に送信されるのは、コンピュータ１１１内のファイルに追加されるべきデータと、コンピュータ１１１内のアプリケーションファイルへのデータ追加の要求と、追加後のデータの光無線ハブ１００への送信の要求と、光無線ハブ１００に送信された前記追加後のデータを光無線ハブ１００からプリンタ１１２へ送信し出力する要求と、であり、これらは光無線ハブ１００のメモリに一旦保管された後、順次実行されていく。ここで、説明の簡単化のために、コンピュータ１１１、プリンタ１１２のそれぞれと光無線ハブ１００との間の光軸合わせおよびリンク形成は既に行われているものとする。なお、据え置きの端末においては、一度上記手順によって光軸合わせをしておけば、その後必要ないのは言うまでもない。さらには、上述の複数のリンク形成は同時に行うことが可能である。
次に、光無線ハブ１００は、マルチビーム送信機１０２を用いてコンピュータ１１１を探索する。ただし当該探索においては、前記リンク形成時とは逆に、マルチビーム送信機１０２から全セルに対して、通信要求が送信される。この時、前記光軸合わせの際と同様の手順により、各端末（ここではコンピュータ１１１あるいはプリンタ１１２）と光無線ハブ１００の間で、端末の保有する内容を認識するための通信が行われる。すなわち、前記命令により要求されるアドレスを有する端末、あるいは予めアドレスが割り振られていない場合には、要求されるファイルやデータを有する端末の検索が行われる。上記の端末が発見された後に、順次前記命令が実行されていく。すなわち、コンピュータ１１１内のファイルに携帯端末１１０からのデータがコンピュータ１１１内の該当するアプリケーションファイルへ追加され、当該追加後のデータがコンピュータ１１１から光無線ハブ１００への送信され、光無線ハブ１００に送信された前記追加後のデータは、光無線ハブ１００からプリンタ１１２へ送信され、出力される。ここまでのすべてのプロセスは、以下で詳細に説明する波長多重と空間多重の併用により、すべて同時に、並行して、全２重の通信によって行いうるものである。したがって、通信を要求しても、既にネットワーク内で通信している端末が存在すれば一定の待ち時間が必要であるような、従来の光無線ＬＡＮとは異なる、快適なネットワーク環境が実現できる。
本実施の形態ではわずか３台の端末によるＬＡＮの構成例を示した。これは、各端末が自局の信号光を受信せず、これらの波長帯とは異なるスペクトル成分を有する光源を介して通信することにより、全２重の多元接続ＬＡＮを実現するものである。したがって、端末数が増えた場合に、各端末が前記フィルタを備えている限りは、各々の端末が使用する波長が重複するのを避けて端末同士の１対１の通信形態も可能とする必要がある。
そのため、本実施の形態においては、端末側の送信機光源としてすべての端末間で互いに波長の異なるＬＤを用いている。仮にＡｌＧａＡｓ系ＬＤ（７８０〜８５０ｎｍ）に限定し、図２と同様のバンド幅（１０ｎｍ）を有するバンドカットフィルタを用いて，波長チャンネル間隔を１０ｎｍおきとしても、８波長チャンネルを確保できる。ここでの波長チャンネルの意味は、同時に本実施の形態のＬＡＮに接続しかつ、互いに１対１の全２重通信も行える端末の最大数が８ということである。
各端末の送信機光源としてＬＤを用いた場合、線幅は１ｎｍよりも十分に狭いので、前記波長チャンネルの間隔は、前記バンドカットフィルタのバンド幅の狭帯域化によって決まる。先にも述べたように、当該フィルタにおいては、光軸との角度ずれに対する許容範囲はさほど拡げる必要はなく、また放物面を用いた集光部との組み合わせや当該フィルタを曲面上に形成するなどの工夫により、バンドカット幅を例えば５ｎｍ以下に狭めて、波長チャンネル間隔を５ｎｍおきとすれば、７８０〜８５０ｎｍの間で１５チャンネル化できる。さらに、ＬＤ光源として、現在実用化されているＡｌＧａＩｎＰ系赤色ＬＤ（６３０〜６８０ｎｍ）及び、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系ＬＤ（９８０ｎｍ）を用いれば、受信機には安価なシリコンｐｉｎ−ＰＤを使用したままで、例えば波長チャンネルを１０ｎｍ間隔とすれば１４チャンネル、５ｎｍ間隔とすれば２６チャンネルとすることができる。また、さらなる長距離、超高速のリンクを目指す場合には、空間に放出する光出力とアイセーフの観点から、高価にはなるがＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系、あるいはＧａＡｓ／ＧａＩｎＮＡｓ系の１．２〜１．６μｍ程度の長波長帯ＬＤとＧｅまたはＩｎＧａＡｓのＰＤの組み合わせを用いてもよい。ここまではファブリペロー型の半導体レーザを例にとって説明したが、上記いずれの材料系に関しても、分布帰還型レーザや分布反射型レーザを用いることができる。さらには、面発光型レーザをアレイ状に配置して発光径を稼ぐことも有効な手段である。
次に、マルチビーム送信機１０２の光源の使用する波長帯と、各端末の使用する波長帯との関係について述べる。マルチビーム送信機１０２のビーム数は空間分割するセルの数に等しく、各ビームの指向する方向は固定されている。勿論、天井とビームのなす角度の調整機能はあってもよいが、通信中は固定されている。各ビームによって異なる波長帯の光源が使用されていてもよいが、基本的には単一の波長帯で構成した方が、コストやシステムの簡素化の面からは望ましい。しかしながら、ネットワーク空間内に隙間なくセルを構成したい場合には、セルの形状はオーバーラップさせておき、隣り合うセル間においては、異なる波長帯の光源を用いる、いわゆる従来より周知の波長多重通信としてもよい。このような、各セルの大きさとオーバーラップについては、ＬＡＮ内での通信の許容ビットエラーレートに鑑みて、適宜設計されうるものである。
いずれにせよ、マルチビーム送信機１０２のビーム光源が、各端末（１１０〜１１２）の使用する波長帯とは異なるスペクトル成分を十分な強度で含むことが必要である。図４には、各端末（１１０〜１１２）の使用する波長帯が図３に示されたものである場合に、マルチビーム送信機１０２の、各空間セル１つに対応するビームの光源として望ましいスペクトルの例を挙げた。図４において、実線はＬＤを、点線は１つあるいは複数のＬＥＤをマルチビーム送信機１０２の光源として用いる場合であり、すべてのビームがこれらのうちのいずれかを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。
マルチビーム送信機１０２の各ビーム２２０〜２２２などの光源が、各端末と同じくＬＤである場合には、端末の使用する波長帯を避けて選定することは容易である。光無線ハブ１００からのダウンリンクの伝送について、変調帯域が数１０ＭＨｚであるＬＥＤに比べて、ＬＤは１ＧＨｚ以上の帯域をもって高速変調できるというメリットがある。また、マルチビーム送信機１０２の各ビーム２２０〜２２２などの光源が、数１０ｎｍのスペクトルは半値全幅を持つＬＥＤである場合も、ＬＤを光源として備え、１０ｎｍ以下程度の狭帯域バンドカットフィルタを備える端末に対しては、その広いスペクトル中のごく一部がカットされるだけであり、システム設計が容易になるというメリットがある。またこのとき、１つの空間セルに対して複数のピーク波長のＬＥＤを組み合わせて２００ｎｍ以上にわたる広いスペクトルとすることによって、より容易に、各端末（１１０〜１１２）の使用する波長帯とは異なるスペクトル成分を十分な強度で含ませることができる。
以上、本発明を適用することにより、すべての通信が全２重で行えるため、通信の要求や承認といった手続き及び実際の通信が、複数の端末間で同時に行えるようになる。したがって、ＬＡＮとしてのスループットは従来のものに比べて格段に向上し、待ち時間のない快適なネットワーク環境を実現できる。
また、以上の説明から明らかなように、光無線ハブ１００には、各端末の発見と認識、各々とのデータの送受信とリンクの形成、さらに、同時に複数生成されるリンクのマネジメント、一時的なデータの保管など、広範囲にわたる複雑な機能が集約されている。このようなインテリジェントなハブを用いることにより、端末側の光送受信機において、長距離化あるいは高速化という、従来の開発の延長線上の機能向上さえあれば、端末側には全く負担をかけることなく、複数の端末を多元接続することが可能となる。さらに、各端末間で使用波長を互いに異なるものとすることにより、前記ＬＡＮに接続しうる端末間での１対１直接通信においても、全２重の通信を実現することができる。
以上のように、端末送信機の光源にレーザダイオードを用いた本発明を適用することにより、チャンネル数を多くするとともに、伝送速度を潜在的に高め、端末側の通信能力向上が直接反映される、超高速大容量の携帯端末向けワイヤレスＬＡＮを構築することができる。
（実施の形態２）
実施の形態１においては、端末の送信機の光源として、ＬＤを使用する場合について述べた。しかしながら、少人数のスモールオフィスや家庭内においては、ＬＤを使用すると通信容量が不要に大きすぎることとなる場合がある。このような用途には、端末の光送信機の光源を、比較的高価なＬＤではなく、安価なＬＥＤとすることにより、チャンネル数を少なくする代わりにＬＡＮシステム全体としてのコストを下げることが可能となる。以下、図面を参照して本発明の実施の形態２を説明するが、以下の説明においては、特に断わらない限り実施の形態１の説明に用いた図及び符号を参照する。
端末１１０〜１１２の送信機の光源をＬＥＤに変更することにより、実施の形態１から大きく変更する必要のある主要な部分は、自局の発信光が周り込むのを防ぐために、端末の受信機に備えられ、発信光光源波長の近傍において選択的に高い反射率を有するバンドカットフィルタである。
図５は、本発明の実施の形態２における、端末送受信機ユニットのスペクトル特性を示す。図３と同様に、端末１（１１０）、端末２（１１１）、端末３（１１２）の３波長チャンネル分の各光源の波長スペクトルと、受信機が備えるバンドカットフィルタの反射スペクトルが示されている。各端末の光源に合わせて誘電体多層膜の構成を変え、カットするバンド幅が拡げられている。すなわち、端末１、２、３の使用するＬＥＤはそれぞれ８００ｎｍ，８７０ｎｍ，９５０ｎｍ付近を中心とし、４０ｎｍ程度の半値全幅を有する。各々をカットするためのフィルタのバンド幅は約５０ｎｍである。したがって、端末１、２、３の使用する波長帯は、各々、８００ｎｍ，８７０ｎｍ，９５０ｎｍ付近を中心とした約５０ｎｍ幅の帯域と考えればよい。
図５に示すスペクトルの関係、すなわち、フィルタでカットする帯域幅及び波長チャンネル間隔の設計は、通常の波長多重による多元接続のためのものではない。図５の関係は、あくまでも自局の発信信号の周り込みを、他局すなわちマルチビーム送信機からの受信信号よりも十分小さくして、通信を全２重化することが目的であり、多重化は空間多重によって行われていることに注意する必要がある。実施の形態１においても説明したように、波長チャンネル数とは、同時に本実施の形態のＬＡＮに接続し、かつ、互いに１対１の全２重通信も行える端末の最大数という意味である。
この波長チャンネル数は、指向角や内部反射まで考慮した端末の送受信機の内部構造の設計と、バンドカットフィルタの設計及び作製技術と、さらには、自局の信号をノイズ源の一つとしたＳＮＲ評価において、要求する通信距離と通信速度とに応じて決定されるべきでものである。実験例においては、従来のＩｒＤＡ端末とほぼ通信形態において、高速変調を可能とするピーキング回路をＬＥＤ及びＰＤに適用して、１対１で１ｍ，１００Ｍｂｐｓの全２重双方向の通信を実現するには、概ね図５の関係を満たす必要があった。より好ましくは、バンドカットフィルタのカット幅を広げることが望まれる。また、本発明のようなＬＡＮシステムにおいては、エリア内に存在するＬＡＮとは関連のない、赤外線を使用する機器間通信、例えばテレビのリモコンなどに影響がでないように、帯域を偏らせるような変調方式を用いることが望ましい。
また、送信機の光源にはＡｌＧａＡｓ系を材料とし、受信機のディテクタにはシリコンｐｉｎ−ＰＤを用いた例を示したが、実施の形態１で述べたのと同様に、材料系のバリエーションを利用してシステムを拡張することが可能である。
次に、マルチビーム送信機の光源について述べる。実施の形態１と同様に、基本的には各空間セルに対応するビーム２２０〜２２２などの光源各々を、単一の波長帯の、１つまたは複数のＬＥＤにより構成した方がコストとシステムの簡素化の面から望ましい。この場合には、マルチビーム送信機１０２のビーム２２０〜２２２などのいずれもが、前記各端末の使用する波長帯とは異なるスペクトル成分を十分な強度で含むことが必要である。しかしながら、本実施の形態においては、端末側の送信機がＬＥＤを光源としているため、波長帯域のほとんどが占有されてしまう。したがって、実施の形態１とは逆に、マルチビーム送信機１０２の各光源を単一波長帯のＬＤとした方が、収容端末数を大きくできるというメリットが生じる。また、実施の形態１において示した図４と同様に、１つの空間セルに対して複数のピーク波長のＬＥＤを組み合わせて非常に広いスペクトルとすることによっても、前記要件を満たすことができる。これらは、図３、図４及び図５から容易に理解できるので、改めて図示することはしない。
以上、本発明を適用することにより、すべての通信が全２重で行えるため、通信の要求や承認といった手続き及び実際の通信が、複数の端末間で同時に行えるようになる。したがって、ＬＡＮとしてのスループットは従来のものに比べて格段に向上し、待ち時間のない快適なネットワーク環境を実現できる。
また、以上の説明から明らかなように、光無線ハブ１００には、各端末の発見と認識、各々とのデータの送受信とリンクの形成、さらに、同時に複数生成されるリンクのマネジメント、一時的なデータの保管など、広範囲にわたる複雑な機能が集約されている。このようなインテリジェントなハブを用いることにより、端末側の光送受信機において、長距離化あるいは高速化という、従来の開発の延長線上の機能向上さえあれば、端末側には全く負担をかけることなく、複数の端末を多元接続することが可能となる。さらに、各端末間で使用波長を互いに異なるものとすることにより、前記ＬＡＮに接続しうる端末間での１対１直接通信においても、全２重の通信を実現することができる。
以上のように、端末送信機の光源に発光ダイオードを用いた本発明を適用することにより、比較的安価なスモールオフィスや家庭向けの、端末側の通信能力向上が直接反映される、超高速大容量の携帯端末向けワイヤレスＬＡＮを構築することができる。
（実施の形態３）
次に、実施の形態１あるいは実施の形態２において説明した状況に加えて、エリア内に同一の波長帯の送信光光源（ＬＤあるいはＬＥＤ）を使用する端末が存在する場合について、本発明の実施の形態３として説明する。
このような状況は、既に構築したＬＡＮ内に、新たに同様な端末が参入してきた場合に起こりうる。しかし、このような場合においても、それらが本発明によるＬＡＮに接続している限りは問題はない。なぜなら、全ての端末が受信可能な波長帯をマルチビーム送信機の光源とする、光無線ハブを介した双方向通信が行われるからであり、各端末の認識はイメージングレシーバによる空間分割によって行われているからである。しかしながら、このままでは、同一の波長帯ＬＤまたはＬＥＤを使用する端末が、お互いに１対１で直接通信することは不可能である。そこで、端末の受信機が備えるバンドカットフィルタを着脱可能な構造とすることにより、この問題を回避する。
図６Ａは、カード型の送受信機ユニット４００の例を示す。また、図６Ｂは、ポート接続型の送受信機ユニット４００の例を示す。図６Ａ、図６Ｂにそれぞれ示されているように、送受信機ユニット４００は、送信機４０１と、受信機４０２とを備えている。送受信機ユニット４００の外部には、バンドカットフィルタ４０３が設けられている。
送受信機ユニット４００のサイズについては、現在の端末内蔵型のものでも、２ｃｍ角程度の平板形状が実現されている。図６Ａにおいては、送信機４０１のすぐ隣にある受信機４０２から、直前に設置されていた前記バンドカットフィルタ４０３が取り外されているが、取り外さずに内部でバンドカットフィルタ４０３の角度を変えて、ディテクタを遮らないようにしても良いのは言うまでもない。また、フィルタの例として、複数の平板を組み合わせてもよいし、図６Ｂに示したようなディテクタを半球状に囲うような形状であってもよい。
さらに、図６Ｂに示したように、半球状のフィルタを取り外さずに、軸周りに回転させることによって、ＰＤから着脱可能な構造にすることも望ましい。ただし、自局と同じ波長帯を使用する外部からの信号光が受信できるようになるとともに、通信は半２重に限定されるのは、従来の技術について説明した理由による。ところで、上記のバンドカットフィルタ４０３を取り外した状態での１対１の通信形態は、まさに現在行われているＩｒＤＡ端末同士の通信形態である。したがって、上記着脱可能なフィルタを有する、カードアダプタやポートアダプタを持った端末用光送受信機を用意して従来のＩｒＤＡ端末に接続すれば、非常に簡単に、本発明による超高速大容量の見通し型光通信端末向けワイヤレスＬＡＮに、これらの端末を取り込むことが可能となる。
ここで、現時点でのＩｒＤＡ端末のように、すべての端末側の光送信機は８５０ｎｍ帯のＬＥＤ（スペクトルとしては概ね８００〜１０００ｎｍの波長範囲で強度をもちうる）を光源とし、すべての端末側受信機にシリコンｐｉｎＰＤを用いている場合において、これら複数の端末が、同時に本発明のＬＡＮに接続するための最も好適な実施の形態として、以下の構成を挙げることができる。すなわち、マルチビーム送信機１０２の光源としては、すべて７８０ｎｍ帯のＬＤを用いる。このＬＤはＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＭＤなど既存の記録メディアにおいて、データの読み出しあるいは書き込みの光源として広く用いられており、最も安価なＬＤである。さらに、端末側の受信機が備える、自局の信号を選択的に消衰させるための光学的フィルタは、必ずしも実施の形態１ないし実施の形態２で説明したような比較的狭帯域のバンドカットフィルタである必要はなく、７８０ｎｍの波長に対してはほぼ１００％に近い透過率を有し、また少なくとも７９０〜１０００ｎｍの範囲を含む長波長側においてはほぼ１００％に近い反射率を有するような、いわゆるショートパスのフィルタ特性があれば十分である。
さらに、実施の形態１および実施の形態３において説明してきた、端末側の送受信機の種々の組み合わせ、すなわち、光源としてＬＤまたはＬＥＤを使用し、異なるバンド幅のフィルタを持つ、複数の端末が同一ＬＡＮ内に混在する場合においても、ＬＡＮ接続、１対１の直接通信、いずれもが可能であることは、これまでの説明から明らかである。したがって、今後の指向／見通し型通信の技術的な進展を許容しうる、非常に柔軟なＬＡＮを構築することができる。
産業上の利用可能性
以上のように本発明の空間分割多重ローカルエリアネットワークによれば、
（１）携帯端末に用いられている指向／見通し型通信の長距離化が実現されるだけで、前記端末間に同時多元接続かつ全２重通信によるネットワーク環境を提供し、かつ、前記ネットワークに接続可能な各端末間の１対１の直接通信においても全２重の通信を行うことが可能となり、
（２）携帯端末に用いられている指向／見通し型通信の長距離化が実現されるだけで、前記端末間に同時多元接続かつ全２重通信によるネットワーク環境を提供することが可能となり、
（３）携帯端末に用いられている指向／見通し型通信の長距離化が実現されるだけで、前記端末間に同時多元接続かつ全２重通信によるネットワーク環境を提供する場合に、端末間の直接通信での波長帯の問題を回避することが可能となり、
（４）光送受信機によって、従来の光通信機能を有する端末をも、前記超高速大容量の携帯端末向けワイヤレスＬＡＮに取り込むことが可能となり、
（５）種々の異なった送受信機を備える端末が、同一ＬＡＮ内に混在することにより、今後の指向／見通し型通信の技術的な進展、すなわち、高速化、長距離化の各段階を許容しうる、非常に柔軟なＬＡＮを構築することが可能となるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明におけるローカルエリアネットワークの形態を示す概観図である。
図２は、本発明におけるマルチビーム送信機による空間セルの構成を真上から見た図である。
図３は、本発明の実施の形態１における、端末送受信機ユニットのスペクトル特性を示す図である。
図４は、本発明の実施の形態１における、マルチビーム送信機のビームが有するべきスペクトル特性を示す図である。
図５は、本発明の実施の形態２における、端末送受信機ユニットのスペクトル特性を示す図である。
図６Ａは、本発明におけるカード型端末送受信機ユニットの外観図である。
図６Ｂは、本発明におけるポート接続型端末送受信機ユニットの外観図である。
図７は、従来の光無線通信の各種形態を示す図である。
図８は、角度分解型受信機の説明図である。

Claims (8)

1. 少なくとも１つの端末側光源を有する端末側光送信機と、自局の端末側光送信機の送信光を選択的に消衰させる光学的フィルタを有する端末側光受信機とをそれぞれ備える複数の端末を相互に接続する空間分割多重型光無線ローカルエリアネットワークにおいて使用される基地局であって、
   角度分解型の基地局側光受信機と、複数のビームを出力するマルチビーム送信機とを備え、
   前記マルチビーム送信機は、予め定められた大きさの複数の空間セルを形成するために、複数の基地局側光送信機を含み、前記複数の基地局側光送信機のそれぞれは、基地局側光源として少なくとも１つのＬＤまたは少なくとも１つのＬＥＤを含み、
   前記各基地局側光源は、それぞれの指向方向が互いに異なる特定の方向に設定されており、それぞれが同時に個別の信号を送信でき、
   前記マルチビーム送信機から出力される前記複数のビームのそれぞれは、前記複数の端末の前記端末側光送信機が使用する波長帯の少なくとも１つを含み、かつ、前記波長帯以外のスペクトル成分を十分な強度で含んでいることを特徴とする基地局。
2. 前記マルチビーム送信機は、前記複数の基地局側光送信機における前記基地局側光源の指向半値角のそれぞれが特定の角度に設定されている、請求項１に記載の基地局。
3. 前記マルチビーム送信機の前記基地局側光送信機における前記基地局側光源の指向半値角φは、φ＝Ｃ×θによって表され、Ｃは０．７０〜１．００の範囲内で設定された定数を示し、θは前記予め定められた大きさの複数の空間セルが張る角を示す、請求項２に記載の基地局。
4. 前記角度分解型の基地局側光受信機は、予め定められた大きさの複数の空間セルよりも高い空間分解能を示す受信専用のレンズシステムを有している、請求項１乃至３のいずれかに記載の基地局。
5. 前記複数の基地局側光送信機のそれぞれによって形成される空間セルの半径は、予め定められた最大通信可能距離において、２０〜１００ｃｍの範囲にある、請求項１乃至４のいずれかに記載の基地局。
6. 基地局を中継して複数の端末を相互に接続する空間分割多重型光無線ローカルエリアネットワークであって、
   前記基地局は、角度分解型の基地局側光受信機と、複数のビームを出力するマルチビーム送信機とを備え、
   前記マルチビーム送信機は、予め定められた大きさの複数の空間セルを形成するために、複数の基地局側光送信機を含み、前記複数の基地局側光送信機のそれぞれは、基地局側光源として少なくとも１つのＬＤまたは少なくとも１つのＬＥＤを含み、
   前記各基地局側光源は、それぞれの指向方向が互いに異なる特定の方向に設定されており、それぞれが同時に個別の信号を送信でき、
   前記複数の端末のそれぞれは、少なくとも１つの端末側光源を有する端末側光送信機と、自局の端末側光送信機の送信光を選択的に消衰させる光学的フィルタを有する光受信機とを備え、
   前記基地局の前記マルチビーム送信機における前記基地局側光送信機から出力される前記複数のビームのそれぞれは、前記複数の端末の前記端末側光送信機が使用する波長帯の少なくとも１つを含み、かつ、前記波長帯以外のスペクトル成分を十分な強度で含んでいることを特徴とする空間分割多重型光無線ローカルエリアネットワーク。
7. 前記端末は、前記光学的フィルタを脱着する手段を含む、請求項６に記載の空間分割多重型光無線ローカルエリアネットワーク。
8. 請求項６に記載の空間分割多重型光無線ローカルエリアネットワークにおける光無線通信方法であって、
   前記基地局が前記複数の端末のうち特定の端末と通信を開始する前に、
   （ａ）前記基地局が、前記特定の端末の前記端末側光送信機から送信された通信要求信号を基地局側光受信機によって検知するステップと、
   （ｂ）前記基地局が、前記通信要求信号に基づく演算により、前記通信要求信号の光強度信号を示すデータまたは光信号雑音強度比を示すデータを得るとともに、前記特定の端末が配置されている空間セルを認識するステップと、
   （ｃ）前記基地局が、前記通信要求信号の光信号強度を示すデータまたは光信号雑音強度比を示すデータを前記基地局側光送信機によって前記特定の端末に通知するステップと、
   （ｄ）前記通信要求信号の光信号強度を示すデータまたは光信号雑音強度比を示すデータをユーザが確認しながら、手動により、前記特定の端末の前記端末側光送受信機の方向を調整するステップと、
   （ｅ）前記通信要求信号の光信号強度を示すデータまたは光信号雑音強度比を示すデータの値が所定の値に到達したことを前記端末側光受信機によって検知した場合には、前記基地局が通信許可を示す信号を前記基地局側光送信機によって前記特定の端末に送信するステップと、
   を包含する処理が実行される、光無線通信方法。

Images