JP4779418B2 - 光伝送システム及び光伝送システムに用いられる受信端末並びに光伝送システムによる光伝送方法。 - Google Patents

Description

本発明は、放電灯から出力される光の周波数を変調することで光通信信号とし、これによるデータの通信を行う光伝送システム、及び放電灯から出力される光の周波数を変調することで光通信信号とし、これによるデータの通信を行う光伝送システムに用いられる受信端末、並びに放電灯から出力される光の周波数を変調することで光通信信号とし、これによるデータの通信を行う光伝送システムによる光伝送方法に関するものである。

従来から、放電灯から出力される光の周波数を変調することで光通信信号とし、これによるデータの通信を行う光伝送システム及び放電灯から出力される光の周波数を変調することで光通信信号とし、これによるデータの通信を行う光伝送システムによる光伝送方法として特開昭６０−３２４４３号公報（特許文献１）及び特開平６−２０７８５号公報（特許文献２）に記載されている技術が知られている。

これは、“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”に二値化されたデータの“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数を設定し、通信されるデータに応じて放電灯から出力される光の周波数を、“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数に変調することで光通信信号とし、受信端末において光通信信号の周波数に対応する二値化されたデータに復調する、いわゆるＦＳＫ方式と称される周波数変調方式による伝送技術である。

そのため、二値化されたデータの“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数が相互に混乱しないことが必要である。

なお、かかる放電灯は照明器具を兼用することが通常であるため、“Ｈｉｇｈ”に対応する周波数は、放電灯の通常点灯用の周波数とは異なる周波数（以下、伝送用の周波数とする）が、 “Ｌｏｗ”に対応する周波数は、放電灯の通常点灯用の周波数が、それぞれ設定される。
特開昭６０−３２４４３号公報 特開平６−２０７８５号公報

しかしながら、光伝送システム及び光伝送システムによる光伝送方法において、ＦＳＫ方式を採用すると、受信端末において光通信信号の周波数に対応する二値化されたデータに復調する場合に、“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数が混乱する可能性がある。

これはＦＳＫ方式が受信端末において“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数の絶対値に基づいて復調を行うものであるところ、部品特性や周辺環境による光通信信号の周波数の変動に対応できないことによるものである。

すなわち、第一に、放電灯から出力される光の強度を照明器具として要求される水準とするためには、放電灯から出力される光の周波数をある範囲に設定する必要があるが、放電灯点灯回路等の照明器具を構成する種々の部品特性によるばらつきのため、照明器具の出荷前検査において、放電灯から出力される光の周波数を調整することが通常なされている。

そのため、設計段階で二値化されたデータの“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数が、調整により変動し、例えば“Ｈｉｇｈ”に対応する伝送用の周波数が出荷検査後には“Ｌｏｗ”に対応する通常点灯用の周波数となっている可能性がある。

この場合には、受信端末において“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数の絶対値に基づいて復調を行うものであるところ“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数が混乱する可能性がある。

第二に、放電灯から出力される光の安定度を照明器具として要求される水準とするためには、放電灯に流れる電流値を放電灯回路にフィードバックして放電灯から出力される光の周波数をある範囲に設定する必要があるが、これにより、設計段階での二値化されたデータの“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数が変動し、上述の状況と同様に、受信端末において “Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数が混乱する可能性がある。

かかる可能性に対する技術として、一定時間内（以下、周波数補足時間とする）に放電灯から出力される光の周波数を通常点灯用の周波数に固定する、いわゆるフェイズロックループ方式（以下、ＰＬＬ方式とする）と称される技術があるが、移動中の歩行者が複数の放電灯からデータを連続して短時間で取得する場合には、ＰＬＬ方式の周波数補足時間に限界があるため検出エラーが発生する可能性がある。

本願発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、受信端末において光通信信号の周波数に対応する二値化されたデータに復調する場合に、“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数の混乱を抑制することができ、さらには複数の放電灯からデータを連続して短時間で取得する場合であっても、支障のない光伝送システム及び光伝送システムに用いられる受信端末並びに光伝送システムによる光伝送方法を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、放電灯から出力される光の周波数を変調することで光通信信号とし、これによるデータの通信を行う光伝送システムに用いられる受信端末であって、光通信信号を電気信号に変換する光電変換部と、光電変換部からの電気信号をデータに復調する復調手段を備え、復調手段は、光電変換部からの電気信号の周波数の変化量と、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値とを比較してデジタル信号に変換する比較部と、比較部からのデジタル信号を予め設定された通信速度からデータに復調する判断部を備えることを特徴とする受信端末である。

また請求項２に記載された発明は、放電灯から出力される光の周波数を変調することで光通信信号とし、これによるデータの通信を行う光伝送システムに用いられる受信端末であって、光通信信号を電気信号に変換する光電変換部と、光電変換部からの電気信号をデータに復調する復調手段を備え、復調手段は、光電変換部からの電気信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、受信する光通信信号の周期の変化量と、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値と、を相対的に比較してデータに復調する判断部を備えることを特徴とする受信端末である。

また請求項３に記載された発明は、放電灯から出力される光の周波数を変調することで光通信信号とし、これによるデータの通信を行う光伝送システムであって、光通信信号を受信する受信端末が請求項１から２のいずれかに記載された受信端末であることを特徴とする光伝送システムである。

また請求項４に記載された発明は、放電灯から出力される光の周波数を変調することで光通信信号とし、これによるデータの通信を行う光伝送システムによる光伝送方法であって、光伝送システムが請求項３に記載された光伝送システムであることを特徴とする光伝送方法である。

請求項１に記載された発明によれば、受信端末に、受信する光通信信号の周波数の変化量と、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値と、に基づいて光通信信号をデータに復調する復調手段が備えられるので、受信する光通信信号の周波数の変化量が、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値を越えた場合に、“Ｈｉｇｈ”から“Ｌｏｗ”又は“Ｌｏｗ”から“Ｈｉｇｈ”へ信号が切り替ったと判断する。

すなわち、“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数の絶対値に基づいて復調を行うものではなく、受信する光通信信号の周波数の変化量と、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値と、を相対的に比較して復調するものであるので、光通信信号の周波数の変動があった場合でも“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数が混乱する可能性が抑制され、データの復調を確実に行うことができる。

請求項２に記載された発明によれば、受信端末に、受信する光通信信号の周期の変化量と、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値と、に基づいて光通信信号をデータに復調する復調手段が備えられるので、受信する光通信信号の周期の変化量が、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値を越えた場合に、“Ｈｉｇｈ”から“Ｌｏｗ”又は“Ｌｏｗ”から“Ｈｉｇｈ”へ信号が切り替ったと判断する。すなわち、“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数の絶対値に基づいて復調を行うものではなく、受信する光通信信号の周期の変化量と、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値と、を相対的に比較して復調するものであるので、光通信信号の周波数の変動があった場合でも“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数が混乱する可能性が抑制され、データの復調を確実に行うことができる。特に光通信信号をデジタル化した場合に、任意の母集団から求められる周期の平均値から、よりばらつきの小さい状態で、周期の変化量を求めることができるので、より一層データの復調を確実に行うことができる。

請求項３に記載された発明によれば、光伝送システムは、請求項１から２のいずれかに記載された受信端末を用いているので、データの復調を確実に行うことができる。特に個々の放電灯や放電灯点灯装置に別段の措置をとる必要がなく、受信端末に請求項１から２のいずれかに記載された措置をとることで、データの復調を確実に行うことができるので、システム全体のコストを抑制することができる。

請求項４に記載された発明によれば、光伝送方法は、請求項３に記載された光伝送システムを用いているので、データの復調を確実に行うことができる。特に複数の放電灯からデータを連続して短時間で取得する場合であっても、支障のない光伝送を行うことができる。

本願発明の第一実施形態として、本願の請求項１、請求項５及び請求項６に対応した光伝送システム１及び光伝送システム１に用いられる受信端末４並びに光伝送システム１による光伝送方法について図１により説明する。

本第一実施形態の光伝送システム１に用いられる受信端末４は、図１に示す如く、放電灯２から出力される光の周波数を変調することで光通信信号３とし、これによるデータの通信を行う光伝送システム１に用いられる受信端末４であって、受信する光通信信号３の周波数の変化量と、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値と、に基づいて光通信信号３をデータに復調する復調手段５が備えられることを特徴とする。

また本第一実施形態の光伝送システム１は、図１に示す如く、放電灯２から出力される光の周波数を変調することで光通信信号３とし、これによるデータの通信を行う光伝送システム１であって、光通信信号を受信する受信端末４が本第一実施形態に記載された受信端末４であることを特徴とする。

また本第一実施形態の光伝送方法は、図１に示す如く、放電灯２から出力される光の周波数を変調することで光通信信号３とし、これによるデータの通信を行う光伝送システム１による光伝送方法であって、光伝送システム１が本第一実施形態に記載された光伝送システムであることを特徴とする。

以下、本第一実施形態による光伝送システム１及び光伝送システム１に用いられる受信端末４並びに光伝送システム１による光伝送方法を、より具体的詳細に説明する。

最初に、光伝送システム１であるが、これは放電灯２と、放電灯点灯装置２１と、受信端末４と、で構成される。放電灯２と放電灯点灯装置２１が灯体に収容されていたり、放電灯の前面にルーバーや透光パネルが備えられていてもよい。

ここで放電灯２については、蛍光灯が使用される。ただし、蛍光灯に限られず高輝度放電灯、無電極放電灯など高周波で点灯できる照明用光源であれば何を用いても良く、照明器具を設置する部位（住宅、事務所、店舗、屋外等）や、用途（一般照明、演出用途等）、面積によって最適な照明用光源を選択すれば良い。

次に、放電灯点灯装置２１について説明する。これは、放電灯２に高周波電圧を与えて放電させるともに、高周波電圧の周波数を制御することで、放電灯２から出力される光の周波数を変調させるものである。放電灯点灯装置２１は、直流電源２１ａと、信号源２１ｂと、制御回路２１ｃと、発振回路２１ｄと、インバータ回路２１ｅと、で構成される。

ここで直流電源２１ａは、商用電源によって供給される交流電力を、ダイオードブリッジ（図示しない）で全波整流後、コンデンサ（図示しない）で平滑化して直流電力に変換することで、提供される。入力電流歪み改善のため昇圧型チョッパー回路で高周波電流に変換してコンデンサで平滑しても良い。当然電池でも良い。

信号源２１ｂは、二値化されたデータを生成し、送信するもので、ここでは放電灯２が取り付けられる照明器具の位置情報を、ディップスイッチで設定することで１０数ビットのデジタル値とし、これを制御回路２１ｃに送信するものである。

制御回路２１ｃは、周波数変調回路（図示しない）を有するもので、これにより二値化されたデータに応じて発振回路２１ｄの周波数を変調するものである。ここで二値化されたデータの“Ｈｉｇｈ”に対応する周波数は、伝送用の周波数が、“Ｌｏｗ”に対応する周波数は、放電灯の通常点灯用の周波数が、それぞれ設定される。

発振回路２１ｄは、インバータ回路２１ｅに直列接続した２つのスイッチング素子（図示しない）を、制御回路２１ｃが変調する周波数に従って、通常点灯用の周波数又は伝送用の周波数により、交互に動作させるものである。

インバータ回路２１ｅは、発振回路２１ｄの動作周波数に従って、直流電源２１ｂからの直流電流を高周波電流に変換し、放電灯２に供給するものであり、ハーブリッジ式やフルブリッジ式、一石式など放電灯点灯回路として利用できる汎用のインバータ回路でよい。またチョッパー回路と一部の部品を兼用したチョッパー兼用インバータ回路でも良い。

以上に示す放電灯点灯装置２によって、放電灯２から出力される光の周波数を、信号源２１ｂが生成するデータに対応させて変調することで、光通信信号３とすることができる。

次に、受信端末４について説明する。これは、放電灯２から出力される光通信信号３を受信するとともに、光通信信号３の周波数に対応する二値化されたデータに復調するものである。受信端末４は、光電変換部４ａと、復調手段５と、で構成される。

ここで光電変換部４ａは、PINフォトダイオードと抵抗とで構成され、放電灯２から出力される光通信信号３を電気信号に変換するものである。

復調手段５は、増幅回路５ａと、バンドパスフィルタ５ｂと、微分回路５ｃと、比較部５ｄと、判断部５ｅと、で構成される。

増幅回路５ａは、オペアンプで構成されており、光電変換部４ａからの電気信号を増幅するものである。バンドパスフィルタ５ｂは、オペアンプで構成される汎用のものであり、増幅された電気信号の周波数の差を検出しやすくするものである。

微分回路５ｃは、オペアンプで構成されており、バンドパスフィルタ５でフィルタリングされた電気信号の周波数の変化量をアナログ信号として出力するものである。

比較部５ｄは、コンパレータで構成されており、電気信号の周波数の変化量と、伝送用の周波数と通常点灯用の周波数との差の絶対値の２倍として定められる閾値と、を比較してデジタル信号に変換するものである。

詳しくは、電気信号の周波数の変化量が、上述のように定められる閾値を越えて増加するものである場合には、通常点灯用の周波数から伝送用の周波数へ切り替わったものとして“Ｌｏｗ”から“Ｈｉｇｈ”へデジタル信号を切り替え、一方、上述のように定められる閾値を越えて減少するものである場合には、伝送用の周波数から通常点灯用の周波数へ切り替わったものとして“Ｈｉｇｈ”から“Ｌｏｗ”へデジタル信号を切り替える。また電気信号の周波数の変化量が、上述のように定められる閾値に満たない場合は周波数の切り替りがなかったものとして、“Ｈｉｇｈ”は“Ｈｉｇｈ”のまま、“Ｌｏｗ”は“Ｌｏｗ”のままのデジタル信号とする。

ここで、閾値は伝送用の周波数と通常点灯用の周波数との差の絶対値の２倍としたが、部品特性や周辺環境による影響を考慮して補正係数を乗じてもよく、その結果、数学的に２倍であるものに限定されるものではない。また伝送用の周波数と通常点灯用の周波数との差に対し、２倍としているのは、放電灯２から出力される光の周波数は、発振回路２１ｄによる周波数の２倍となるからである。

判断部５ｅは、マイコンで構成され、比較部５ｄからのデジタル信号を予め設定された通信速度から受信データに復調するものである。復調された受信データに従って、信号源２１ｂが生成した位置情報を表示する表示部が設けられていてもよい。

従って、本第一実施形態によれば、受信端末４に、受信する光通信信号３の周波数の変化量と、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値と、に基づいて光通信信号３をデータに復調する復調手段５が備えられるので、受信する光通信信号３の周波数の変化量が、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値を越えた場合に、“Ｈｉｇｈ”から“Ｌｏｗ”又は“Ｌｏｗ”から“Ｈｉｇｈ”へ信号が切り替ったと判断する。

すなわち、“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数の絶対値に基づいて復調を行うものではなく、受信する光通信信号３の周波数の変化量と、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値と、を相対的に比較して復調するものであるので、光通信信号３の周波数の変動があった場合でも“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数が混乱する可能性が抑制され、データの復調を確実に行うことができる。

また、光伝送システム１は、本第一実施形態に記載された受信端末４を用いているので、データの復調を確実に行うことができる。特に個々の放電灯２や放電灯点灯装置２１に別段の措置をとる必要がなく、受信端末４に本第一実施形態に記載された措置をとることで、データの復調を確実に行うことができるので、システム全体のコストを抑制することができる。

さらに、光伝送方法は、本第一実施形態に記載された光伝送システム１を用いているので、データの復調を確実に行うことができる。特に複数の放電灯からデータを連続して短時間で取得する場合であっても、支障のない光伝送を行うことができる。

続いて、本願発明の第二実施形態として、本願の請求項２、請求項３、請求項５及び請求項６に対応した光伝送システム１及び光伝送システム１に用いられる受信端末４並びに光伝送システム１による光伝送方法について図２及び図３により説明する。

本第二実施形態の光伝送システム１に用いられる受信端末４は、図２及び図３に示す如く、放電灯２から出力される光の周波数を変調することで光通信信号３とし、これによるデータの通信を行う光伝送システム１に用いられる受信端末４であって、受信する光通信信号３の周波数によって信号強度を調節するフィルタ手段６が備えられ、フィルタ手段６は、第一の周波数領域７ａと、第一の周波数領域よりも信号強度の小さい第二の周波数領域７ｂとを有することを特徴とする。ここで受信する光通信信号３の周波数の変化に対する信号強度の変化が、第一の周波数領域７ａは、第二の周波数領域７ｂよりも小さいものとなっている。

また本第二実施形態の光伝送システム１は、図２に示す如く、放電灯２から出力される光の周波数を変調することで光通信信号３とし、これによるデータの通信を行う光伝送システム１であって、光通信信号を受信する受信端末４が本第二実施形態に記載された受信端末４であることを特徴とする。

また本第二実施形態の光伝送方法は、図２に示す如く、放電灯２から出力される光の周波数を変調することで光通信信号３とし、これによるデータの通信を行う光伝送システム１による光伝送方法であって、光伝送システム１が本第二実施形態に記載された光伝送システムであることを特徴とする。

以下、本第二実施形態による光伝送システム１及び光伝送システム１に用いられる受信端末４並びに光伝送システム１による光伝送方法を、より具体的詳細に説明するが、復調手段５を構成するバンドパスフィルタ５ｂ及び微分回路５ｃに替えてフィルタ手段６及び絶対値回路４ｃが備えられている以外は第一実施形態と同じであるので省略する。

最初に、フィルタ手段６について説明する。これは、ハイパスフィルタ６ａと、第一のバンドパスフィルタ６ｂと、第二のバンドパスフィルタ６ｃと、で構成される。

ここでハイパスフィルタ６ａは、オペアンプで構成されており、増幅回路５ａからの電気信号のうち、放電灯点灯装置２１のインバータ回路２１ｅの電源電圧リップルや、周囲の白熱灯から発生する低域成分を除去するものである。

第一のバンドパスフィルタ６ｂ及び第二のバンドパスフィルタ６ｃは、いずれもオペアンプで構成されており、第一のバンドパスフィルタ６ｂの中心周波数は通常点灯用の周波数の２倍よりもやや小さく、第二のバンドパスフィルタ６ｃの中心周波数は伝送用の周波数の２倍よりもやや小さいものとなっている。

そのため、各々の中心周波数がずれていることから、合成されることで、周波数と信号強度の関係は、図３に示すように通常点灯用の周波数の２倍の周波数から伝送用の周波数の２倍の周波数よりやや小さい周波数域にかけての第一の周波数領域７ａと、伝送用の周波数の２倍の周波数よりやや小さい周波数域からそれ以上の周波数域にかけての第二の周波数領域７ｃと、を有する台形状の特性を示す。

ここで、第二の周波数領域７ｂの信号強度は第一の周波数領域７ａよりも小さいものとなっており、第一の周波数領域７ａの受信する光通信信号３の周波数の変化に対する信号強度の変化は、第二の周波数領域７ｂよりも小さいものとなっている。

そのため、通常点灯用の周波数が第一の周波数領域７ａ内で変動しても、伝送用の周波数が変動する第二の周波数領域７ｂよりも信号強度が大きくなる。また、通常点灯用の周波数が変動しても信号強度の変化は、伝送用の周波数が変動した場合に比べ小さいものとなる。

次に、絶対値回路５ｆについて説明する。これは、正負電源のオペアンプで構成されており、受信動作の応答性を確保するものである。

従って、本第二実施形態によれば、受信端末４に、受信する光通信信号３の周波数によって信号強度を調節するフィルタ手段６が備えられ、フィルタ手段６は、第一の周波数領域７ａと、第一の周波数領域よりも信号強度の小さい第二の周波数領域７ｂとを有するので、“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数を、第一の周波数領域と第二の周波数領域のそれぞれに割り付けることで、第一の周波数領域に割り付けられた周波数の信号強度よりも、信号強度の小さい周波数を検出した場合に、“Ｈｉｇｈ”から“Ｌｏｗ”又は“Ｌｏｗ”から“Ｈｉｇｈ”へ信号が切り替ったと判断する。

すなわち、“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数の絶対値に基づいて復調を行うものではなく、受信する光通信信号３の周波数が変動しても、信号強度を相対的に比較して復調するものであるので、“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数が混乱する可能性が抑制され、データの復調を確実に行うことができる。

また、本第二実施形態によれば受信する光通信信号３の周波数の変化に対する信号強度の変化が、第一の周波数領域７ａは、第二の周波数領域７ｂよりも小さいので、受信する光通信信号３の周波数が変動した後に、第一の周波数領域７ａと第二の周波数領域７ｂのそれぞれ割り付られた周波数の差が大きくなるように設定することができ、より確実に信号強度を相対的に比較して復調することができる。

また、光伝送システム１は、本第二実施形態に記載された受信端末４を用いているので、データの復調を確実に行うことができる。特に個々の放電灯２や放電灯点灯装置２１に別段の措置をとる必要がなく、受信端末４に本第二実施形態に記載された措置をとることで、データの復調を確実に行うことができるので、システム全体のコストを抑制することができる。

さらに、光伝送方法は、本第二実施形態に記載された光伝送システム１を用いているので、データの復調を確実に行うことができる。特に複数の放電灯からデータを連続して短時間で取得する場合であっても、支障のない光伝送を行うことができる。

なお本題に実施形態においては、第一のバンドパスフィルタ６ｂの中心周波数は通常点灯用の周波数の２倍よりもやや小さく、第二のバンドパスフィルタ６ｃの中心周波数は伝送用の周波数の２倍よりもやや小さいものとすることで、“Ｌｏｗ”に対応する周波数を第一の周波数領域に、“Ｈｉｇｈ”に対応する周波数を第二の周波数領域のそれぞれに割り付けることとしたが、“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数の割り付けはこれに限定されるものではなく、例えば“Ｈｉｇｈ”に対応する周波数を第一の周波数領域に、“Ｌｏｗ”に対応する周波数を第二の周波数領域のそれぞれに割り付けることとしてもよい。

続いて、本願発明の第三実施形態として、本願の請求項４、請求項５及び請求項６に対応した光伝送システム１及び光伝送システム１に用いられる受信端末４並びに光伝送システム１による光伝送方法について図４により説明する。

本第三実施形態の光伝送システム１に用いられる受信端末４は、図４に示す如く、 放電灯２から出力される光の周波数を変調することで光通信信号３とし、これによるデータの通信を行う光伝送システム１に用いられる受信端末４であって、受信する光通信信号３の周期の変化量と、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値と、に基づいて光通信信号３をデータに復調する復調手段５が備えられることを特徴とする。

また本第三実施形態の光伝送システム１は、図２に示す如く、放電灯２から出力される光の周波数を変調することで光通信信号３とし、これによるデータの通信を行う光伝送システム１であって、光通信信号を受信する受信端末４が本第三実施形態に記載された受信端末４であることを特徴とする。

また本第三実施形態の光伝送方法は、図２に示す如く、放電灯２から出力される光の周波数を変調することで光通信信号３とし、これによるデータの通信を行う光伝送システム１による光伝送方法であって、光伝送システム１が本第三実施形態に記載された光伝送システムであることを特徴とする。

以下、本第三実施形態による光伝送システム１及び光伝送システム１に用いられる受信端末４並びに光伝送システム１による光伝送方法を、より具体的詳細に説明するが、復調手段５を構成するバンドパスフィルタ５ｂ、微分回路５ｃ及び比較部５ｄに替えてアナログ／デジタル変換部５ｇが備えられている以外は第一実施形態と同じであるので省略する。ただし判断部５ｅの動作については後述するものとなる。

最初に、アナログ／デジタル変換部５ｇについて説明する。これは、増幅した信号をデジタル信号に変換して判断部５ｅに入力するものであり、サンプリング周波数は伝送用の周波数の２倍より十分高い値が設定される。

次に、判断部５ｅの動作について図５及び図６に基づき説明する。これは図５に示すごとく、まず一般的に行われている移動平均法を用いてデータを平滑化するもので瞬間的なノイズを除去する。次に、入力したデジタル信号から周波数に変換するために周期（周波数の逆数）を求める波形整形処理の前処理として、図６に示す三段階の処理を行う。

すなわち、第一段階として、ノイズ除去した波形のピーク値から振幅を求める（図６−１）、第二段階として、振幅の中点を求める（図６−２）、第三段階として、求めた中点を基線に一致させて波形変動を除去する（図６−３）。なお、図６は説明の為に波形変動を大きく記載しており、図中の◆はピーク値と中点を表している。

ここで、中点距離の２倍が周期であるため、得られた中点距離（図６−４）の変化量の２倍の値と、伝送用の周波数の逆数と通常点灯用の周波数の逆数との差の絶対値の２倍として定められる閾値と、を比較するものである。

詳しくは、得られた中点距離の変化量が、上述のように定められる閾値を越えて増加するものである場合には、通常点灯用の周波数から伝送用の周波数へ切り替わったものとして“Ｌｏｗ”から“Ｈｉｇｈ”へデジタル信号を切り替え、一方、上述のように定められる閾値を越えて減少するものである場合には、伝送用の周波数から通常点灯用の周波数へ切り替わったものとして“Ｈｉｇｈ”から“Ｌｏｗ”へデジタル信号を切り替える。また得られた中点距離の変化量が、伝送用の周波数と通常点灯用の周波数との差の２倍の逆数として定められる閾値に満たない場合は周波数の切り替りがなかったものとして、“Ｈｉｇｈ”は“Ｈｉｇｈ”のまま、“Ｌｏｗ”は“Ｌｏｗ”のままとする。

ここで、閾値は伝送用の周波数の逆数と通常点灯用の周波数の逆数との差の絶対値の２倍としたが、部品特性や周辺環境による影響を考慮して補正係数を乗じてもよく、その結果、数学的に２倍であるものに限定されるものではない。

なお隣接した波形の中点距離同士を比較しても明確な変化を検出できないため、常に所定周期（例えば１０周期）分のデータを記憶して所定周期過去のデータと比較する。何周期分になるかは動作周波数の変化に必要な時間から設定すれば良い。

従って、本第三実施形態によれば、受信端末４に、受信する光通信信号３３の周期の変化量と、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値と、に基づいて光通信信号をデータに復調する復調手段５が備えられるので、受信する光通信信号３の周期の変化量が、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値を越えた場合に、“Ｈｉｇｈ”から“Ｌｏｗ”又は“Ｌｏｗ”から“Ｈｉｇｈ”へ信号が切り替ったと判断する。

すなわち、“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数の絶対値に基づいて復調を行うものではなく、受信する光通信信号３の周期の変化量と、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値と、を相対的に比較して復調するものであるので、光通信信号３の周波数の変動があった場合でも“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”のそれぞれに対応する周波数が混乱する可能性が抑制され、データの復調を確実に行うことができる。特に光通信信号３をデジタル化した場合に、任意の母集団から求められる周期の平均値から、よりばらつきの小さい状態で、周期の変化量を求めることができるので、より一層データの復調を確実に行うことができる。

また、光伝送システム１は、本第三実施形態に記載された受信端末４を用いているので、データの復調を確実に行うことができる。特に個々の放電灯２や放電灯点灯装置２１に別段の措置をとる必要がなく、受信端末４に本第二実施形態に記載された措置をとることで、データの復調を確実に行うことができるので、システム全体のコストを抑制することができる。

さらに、光伝送方法は、本第三実施形態に記載された光伝送システム１を用いているので、データの復調を確実に行うことができる。特に複数の放電灯からデータを連続して短時間で取得する場合であっても、支障のない光伝送を行うことができる。

本願発明の第一実施形態のブロック構成図 本願発明の第二実施形態のブロック構成図 本願発明の第二実施形態におけるフィルタ手段の周波数と信号強度との相関図 本願発明の第三実施形態のブロック構成図 本願発明の第三実施形態におけるデジタル信号処理のフローチャート 本願発明の第五実施形態における周波数波形処理の説明図

符号の説明

１ 光伝送システム
２ 放電灯
３ 光通信信号
４ 受信端末
５ 復調手段
６ フィルタ手段
７ａ 第一の領域
７ｂ 第二の領域

Claims (4)

1. 放電灯から出力される光の周波数を変調することで光通信信号とし、これによるデータの通信を行う光伝送システムに用いられる受信端末であって、光通信信号を電気信号に変換する光電変換部と、光電変換部からの電気信号をデータに復調する復調手段を備え、復調手段は、光電変換部からの電気信号の周波数の変化量と、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値とを比較してデジタル信号に変換する比較部と、比較部からのデジタル信号を予め設定された通信速度からデータに復調する判断部を備えることを特徴とする受信端末。
2. 放電灯から出力される光の周波数を変調することで光通信信号とし、これによるデータの通信を行う光伝送システムに用いられる受信端末であって、光通信信号を電気信号に変換する光電変換部と、光電変換部からの電気信号をデータに復調する復調手段を備え、復調手段は、光電変換部からの電気信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、受信する光通信信号の周期の変化量と、変調に用いられた周波数の差から定められる閾値と、を相対的に比較してデータに復調する判断部を備えることを特徴とする受信端末。
3. 放電灯から出力される光の周波数を変調することで光通信信号とし、これによるデータの通信を行う光伝送システムであって、光通信信号を受信する受信端末が請求項１から２のいずれかに記載された受信端末であることを特徴とする光伝送システム。
4. 放電灯から出力される光の周波数を変調することで光通信信号とし、これによるデータの通信を行う光伝送システムによる光伝送方法であって、光伝送システムが請求項３に記載された光伝送システムであることを特徴とする光伝送方法。
   

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