JP6194277B2 - Optical wireless transmitter, optical wireless receiver, and optical wireless communication system - Google Patents
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Description
本発明は、光無線通信における送受信技術に関する。 The present invention relates to a transmission / reception technique in optical wireless communication.
近年、通信の高速化に伴い、FSO(Free Space Optics)として知られる光無線通信技術が注目されている。光無線は、空間を媒体してレーザ光を用いて通信する方式である。この光無線は、光ファイバを敷設しなくても無線のように送受信器の設置のみで通信できることと、無線と異なり免許が必要なく、広帯域の通信が可能であるという利点がある。しかし、無線よりも大気など通過する媒質による減衰や拡散の影響を受けやすいという特徴がある。 In recent years, with an increase in communication speed, an optical wireless communication technique known as FSO (Free Space Optics) has attracted attention. Optical wireless is a method of communicating using laser light through a medium. This optical radio has the advantage that communication can be performed only by installing a transmitter / receiver like a radio without laying an optical fiber, and that, unlike radio, no license is required and broadband communication is possible. However, it is characterized by being more susceptible to attenuation and diffusion due to a passing medium such as the atmosphere than radio.
光無線通信の適応先の一つとして、光無線信号が窓などに設置されたガラスなどの媒質を透過する通信(以下、ガラス越し通信)が提案されている(例えば、特許文献1や非特許文献2を参照。)ガラス越し通信は、壁などで仕切られた部屋と部屋の間の通信や、室内と室外の通信などにおいて、壁に穴を開けることなく窓などのガラス越しに光無線を用いるものである。
As one of the application destinations of optical wireless communication, communication in which an optical wireless signal passes through a medium such as glass installed in a window or the like (hereinafter referred to as communication through glass) has been proposed (for example,
しかしながら、ガラス越し通信では、ガラス等の媒質による損失による信号光の低下という品質劣化要因以外に、反射による符号間干渉が品質劣化要因になる。つまり、図1に示すように、光無線送信機からの信号光が光無線受信機までガラス1,2を通過して、直接届く成分がある一方で、図2に示すように光無線送信機からの信号光がガラス1で一旦反射し、逆方向に戻り、再びガラス2で反射し、光受信器で受信される成分(以下、多重反射成分)がある。なお、光受信器とガラス1間、ガラス1とガラス2間、およびガラス2と光無線送信機間は自由空間とみなせる空気、または、ガラス1、ガラス2と異なる誘電率を持つ媒質によって満さている。また、図2では、説明の都合上、反射毎の信号光が同一直線状に並んでいないが、実際には同一直線状にある信号光である。また、実際にはガラスは厚みを持っており、ガラス単体でも多重反射が発生する。
However, in communication through glass, intersymbol interference due to reflection becomes a quality deterioration factor in addition to the quality deterioration factor of signal light decrease due to loss caused by a medium such as glass. That is, as shown in FIG. 1, the signal light from the optical wireless transmitter passes through the
ここで、直接信号光Sdirect(t)と多重反射光Sreflect(t)とすると、光無線受信機にはSdirect(t)+Sreflect(t)の信号光が入射され、受光素子において直接信号光Sdirect(t)のみを分離できないため、信号識別時に誤りが発生する可能性がある。すなわち、先行技術文献には、通信品質低下の可能性という課題がある。 Here, if the direct signal light S direct (t) and the multiple reflected light S reflect (t) are taken, the signal light of S direct (t) + S reflect (t) is incident on the optical wireless receiver and directly received by the light receiving element. Since only the signal light S direct (t) cannot be separated, an error may occur during signal identification. That is, the prior art document has a problem of possibility of communication quality degradation.
本発明では、このような課題を解決するため、多重反射光の影響を低減し、通信品質低下を防止する光無線送信機、光無線受信機、及び光無線通信システムを提供することを目的とする。 In order to solve such a problem, an object of the present invention is to provide an optical wireless transmitter, an optical wireless receiver, and an optical wireless communication system that reduce the influence of multiple reflected light and prevent deterioration in communication quality. To do.
上記目的を達成するために、本発明に係る光無線送信機は、ガラス等で多重反射する多重反射光成分を打ち消す信号を送信する情報信号に予め重畳させることとした。 In order to achieve the above object, the optical wireless transmitter according to the present invention superimposes in advance an information signal for transmitting a signal that cancels a multiple reflected light component that is multiple-reflected by glass or the like.
具体的には、本発明に係る光無線送信機は、光信号を異なる誘電率の複数の媒質を通過させて情報信号を伝送する光無線通信の光無線送信機であって、
前記情報信号を発生する信号発生部と、
前記光信号が前記媒質を通過することで生じ、前記情報信号の宛先である光無線受信機に入射する多重反射光の成分を補償する補償信号を前記情報信号に重畳するプリディストーション部と、
を備えることを特徴とする。
Specifically, an optical wireless transmitter according to the present invention is an optical wireless transmitter for optical wireless communication that transmits an information signal by passing an optical signal through a plurality of media having different dielectric constants,
A signal generator for generating the information signal;
A predistortion unit that superimposes on the information signal a compensation signal that is generated when the optical signal passes through the medium and compensates for a component of multiple reflected light that enters the optical wireless receiver that is the destination of the information signal;
It is characterized by providing.
本光無線送信機は、プリディストーション部で多重反射光成分を打ち消す信号を送信する情報信号に予め重畳するため、光無線受信機が受信する光信号に含まれる多重反射光成分は少ない。従って、本発明は、多重反射光の影響を低減し、通信品質低下を防止する光無線送信機を提供することができる。 Since this optical wireless transmitter superimposes in advance on an information signal for transmitting a signal that cancels the multiple reflected light component in the predistortion unit, the multiple reflected light component contained in the optical signal received by the optical wireless receiver is small. Therefore, the present invention can provide an optical wireless transmitter that reduces the influence of multiple reflected light and prevents deterioration in communication quality.
本発明に係る光無線送信機の前記プリディストーション部は、前記多重反射光の成分を表すパラメータを前記光無線受信機から受け取り、前記補償信号を生成することを特徴とする。光無線受信機からパラメータを受け取ることで、多重反射光成分の変動に追従することができる。 The predistortion unit of the optical wireless transmitter according to the present invention is characterized by receiving a parameter representing the component of the multiple reflected light from the optical wireless receiver and generating the compensation signal. By receiving the parameter from the optical wireless receiver, it is possible to follow the fluctuation of the multiple reflected light component.
本発明に係る光無線送信機の前記光信号を前記光無線受信機が反射した反射光を受光し、前記多重反射光の成分を表すパラメータを判別する補償回路部をさらに備え、前記プリディストーション部は、前記多重反射光の成分を表すパラメータを前記補償回路部から受け取り、前記補償信号を生成することを特徴とする。光無線受信機で反射した光信号に基づいてパラメータを判別することで、多重反射光成分の変動に追従することができる。 The predistortion unit further includes a compensation circuit unit that receives reflected light reflected by the optical wireless receiver of the optical wireless transmitter according to the present invention and discriminates a parameter representing a component of the multiple reflected light. Receives a parameter representing the component of the multiple reflected light from the compensation circuit unit, and generates the compensation signal. By determining the parameter based on the optical signal reflected by the optical wireless receiver, it is possible to follow the variation of the multiple reflected light component.
一方、上記目的を達成するために、本発明に係る光無線受信機は、ガラス等で多重反射する多重反射光成分を打ち消す信号を受信した信号に重畳させることとした。 On the other hand, in order to achieve the above object, the optical wireless receiver according to the present invention superimposes a signal for canceling multiple reflected light components that are multiple-reflected by glass or the like on the received signal.
具体的には、本発明に係る光無線受信機は、光信号を異なる誘電率の複数の媒質を通過させて情報信号を伝送する光無線通信の光無線受信機であって、
前記光信号を受光し、電気の受信信号へ変換する受光部と、
前記受光部が出力する前記受信信号に、前記光信号が前記媒質を通過することで生じる多重反射光の多重反射光成分を補償する補償信号を重畳し、歪補償信号を出力する歪補償部と、
前記歪補償部が出力する前記歪補償信号から、前記光信号を送信した光無線送信機からの前記情報信号を識別する識別部と、
を備えることを特徴とする。
Specifically, an optical wireless receiver according to the present invention is an optical wireless receiver for optical wireless communication that transmits an information signal by passing an optical signal through a plurality of media having different dielectric constants,
A light receiving unit that receives the optical signal and converts it into an electrical reception signal;
A distortion compensation unit that outputs a distortion compensation signal by superimposing a compensation signal for compensating a multiple reflected light component of multiple reflected light generated by the optical signal passing through the medium on the reception signal output by the light receiving unit; ,
An identification unit for identifying the information signal from the optical wireless transmitter that has transmitted the optical signal, from the distortion compensation signal output by the distortion compensation unit;
It is characterized by providing.
本光無線受信機は、歪補償部で多重反射光成分を打ち消す信号を受信した受信信号に重畳するため、識別部が受け取る信号に含まれる多重反射光成分は少ない。従って、本発明は、多重反射光の影響を低減し、通信品質低下を防止する光無線受信機を提供することができる。 Since the optical wireless receiver superimposes a signal for canceling the multiple reflected light component in the distortion compensating unit on the received signal, the multiple reflected light component included in the signal received by the identifying unit is small. Therefore, the present invention can provide an optical wireless receiver that reduces the influence of multiple reflected light and prevents deterioration in communication quality.
本発明に係る光無線受信機の前記識別部は、前記歪補償信号と前記情報信号を比較して劣化量を検出し、前記歪補償部は、前記識別部から受け取った前記劣化量から前記多重反射光成分のパラメータを判別し、前記補償信号を生成することを特徴とする。識別部から劣化量を受け取りパラメータを判別することで、多重反射光成分の変動に追従することができる。 The identification unit of the optical wireless receiver according to the present invention compares the distortion compensation signal and the information signal to detect a deterioration amount, and the distortion compensation unit detects the multiplex from the deterioration amount received from the identification unit. The compensation signal is generated by discriminating the parameter of the reflected light component. By receiving the deterioration amount from the identification unit and discriminating the parameters, it is possible to follow the variation of the multiple reflected light component.
本発明に係る光無線受信機は、前記光信号を反射し、反射光を出力する反射部をさらに備えることを特徴とする。光無線受信機で受信する光信号を光無線送信機へ反射することで、光無線送信機でパラメータを判別することができ、多重反射光成分の変動に追従することができる。 The optical wireless receiver according to the present invention further includes a reflection unit that reflects the optical signal and outputs reflected light. By reflecting the optical signal received by the optical wireless receiver to the optical wireless transmitter, the optical wireless transmitter can determine the parameter, and can follow the variation of the multiple reflected light component.
さらに、本発明に係る光無線通信システムは、光無線受信機で判別した多重反射光成分のパラメータを光無線送信機が受け取り、送信する情報信号に補償信号を重畳するシステムである。 Furthermore, the optical wireless communication system according to the present invention is a system in which an optical wireless transmitter receives parameters of multiple reflected light components determined by an optical wireless receiver and superimposes a compensation signal on an information signal to be transmitted.
また、本発明に係る光無線通信システムは、光無線受信機で反射した光信号を光無線送信機で受け取り、多重反射光成分のパラメータを判別し、送信する情報信号に補償信号を重畳するシステムであってもよい。 The optical wireless communication system according to the present invention is a system in which an optical signal reflected by an optical wireless receiver is received by an optical wireless transmitter, a parameter of a multiple reflected light component is determined, and a compensation signal is superimposed on an information signal to be transmitted. It may be.
本発明は、多重反射光の影響を低減し、通信品質低下を防止する光無線送信機、光無線受信機、及び光無線通信システムを提供することができる。 The present invention can provide an optical wireless transmitter, an optical wireless receiver, and an optical wireless communication system that reduce the influence of multiple reflected light and prevent deterioration in communication quality.
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施形態であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.
以下に説明する本実施形態の光無線通信システムは、光送信機と光受信機から構成され、空気等の自由空間と見做せる空間(以下、自由空間等)と、1枚以上のガラス等の前記空間とはことなる誘電率をもつ媒質を経路として通信を行う(図1及び図2)。図1及び図2には、ガラスが2枚である場合を示す。光無線送信機から発信された信号光は、自由空間等3、ガラス2、自由空間等2、ガラス1、自由空間等1を経て光無線受信機に至る直接信号光Sdirect(t)と、自由空間等3、ガラス2、自由空間等2を経てガラス1で反射し、自由空間等2を経てガラス2で反射し、再び自由空間等2、ガラス1、自由空間等1を経る多重反射光Sreflect(t)に分けられる。ここで経由する自由空間等1、自由空間等2、自由空間等3、ガラス1、およびガラス2は、空気やガラスに限らず、お互いに誘電率が異なりその境界面で反射が発生する媒体でもよい。
An optical wireless communication system according to the present embodiment described below includes an optical transmitter and an optical receiver, and can be regarded as a free space such as air (hereinafter referred to as free space), one or more glasses, and the like. Communication is performed using a medium having a dielectric constant different from that of the space (FIGS. 1 and 2). 1 and 2 show a case where there are two glasses. The signal light transmitted from the optical wireless transmitter is a direct signal light S direct (t) that reaches the optical wireless receiver through the
本発明に係る光無線送信機は、光信号を異なる誘電率の複数の媒質を通過させて情報信号を伝送する光無線通信の光無線送信機であって、
前記情報信号を発生する信号発生部と、
前記光信号が前記媒質を通過することで生じ、前記情報信号の宛先である光無線受信機に入射する多重反射光の成分を補償する補償信号を前記情報信号に重畳するプリディストーション部と、
を備えることを特徴とする。
本光無線送信機は実施形態1から4に説明する構成がある。
An optical wireless transmitter according to the present invention is an optical wireless transmitter for optical wireless communication that transmits an information signal by passing an optical signal through a plurality of media having different dielectric constants,
A signal generator for generating the information signal;
A predistortion unit that superimposes on the information signal a compensation signal that is generated when the optical signal passes through the medium and compensates for a component of multiple reflected light that enters the optical wireless receiver that is the destination of the information signal;
It is characterized by providing.
This optical wireless transmitter has the configuration described in the first to fourth embodiments.
(実施形態1)
図3は、本実施形態の光無線送信機101を説明する図である。光無線送信機101は、伝達すべき情報の信号光S(t)の成分を発生させる信号発生部11と、多重反射光の逆相であるの成分に相当するSc(t)を発生させる信号発生部12と、その信号発生部11からの信号S(t)と信号発生部12の信号Sc(t)を合波する合波部13を有する。信号発生部12と合波部13でプリディストーション部14である。
(Embodiment 1)
FIG. 3 is a diagram for explaining the
ここで、Sc(t)=−kS(t+τ)であり、kは直接光に対する反射光の強度比であり、一般にk<<1である。τは直接光に対する反射光の遅れ時間であり、τ>0である。kとτは、多重反射光の成分を表すパラメータである。 Here, S c (t) = − kS (t + τ), k is an intensity ratio of reflected light to direct light, and generally k << 1. τ is the delay time of the reflected light with respect to the direct light, and τ> 0. k and τ are parameters representing components of multiple reflected light.
したがって、光無線受信機では、直接光としSdirect(t)=S(t)+Sc(t)と、反射光としてSreflect(t)=kS(t+τ)+kSc(t+τ)を合わせて受信することとなる。結果として光無線受信機は、Sdirect(t)+Sreflect(t)=S(t)−k2St(t+2τ)を受信することとなる。k<<1であることから、k2の項は十分小さくなり、多重反射光成分の影響を大きく低減することができる。なお、Sc(t)として、Sc(t)=−kS(t+τ)+k2S(t+2τ)のようにkが2次以降の成分を含む形で生成し、光無線受信機におけるkが2次以降の成分が相殺されるようにしても構わない。また、複数の多重反射経路を想定し、Sc(t)=−k1S(t+τ1)−k2S(t+τ2)・・・のように多重反射光に相当する成分を生成しても構わない。 Therefore, the optical wireless receiver receives S direct (t) = S (t) + S c (t) as direct light and S reflect (t) = kS (t + τ) + kS c (t + τ) as reflected light. Will be. As a result, the optical wireless receiver receives S direct (t) + S reflect (t) = S (t) −k 2 St (t + 2τ). since it is k << 1, term of k 2 becomes small enough, it is possible to greatly reduce the influence of multiple reflection light component. In addition, as S c (t), k is generated in a form including k and second order components as S c (t) = − kS (t + τ) + k 2 S (t + 2τ), and k in the optical wireless receiver is You may make it cancel the component after the secondary. In addition, assuming a plurality of multiple reflection paths, a component corresponding to multiple reflected light is generated as S c (t) = − k 1 S (t + τ 1 ) −k 2 S (t + τ 2 ). It doesn't matter.
なお、信号発生部12は、例えば、Sc(t)をSc(t)を時間τだけ遅延させる遅延部18と逆相で且つkに減衰させる逆相・減衰部19とからなる(図4)。ただし、図4は一例であって、Sc(t)を発生させるために、信号発生部12は図4の構成以外でも構わない。
The
(実施形態2)
図5は、本実施形態の光無線送信機102を説明する図である。光無線送信機102は、伝達すべき情報のs(t)の成分を発生させる信号発生部21と、多重反射光の逆相であるの成分に相当するsc(t)を発生させる信号発生部22と、その信号発生部1からの信号s(t)と信号発生部2の信号sc(t)を合波する合波部23と、合波部23からの電気信号を光無線信号の信号光S(t)+Sc(t)に変換する変調部25をする。信号発生部22と合波部23がプリディストーション部24である。なお、変調部25は、s(t)の変調信号に対して信号光S(t)を、sc(t)の変調信号に対しては信号光Sc(t)を出力するものとする。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a diagram for explaining the
ここで、Sc(t)=−kS(t+τ)であり、kは直接光に対する反射光の強度比であり、一般にk<<1である。τは直接光に対する反射光の遅れ時間であり、τ>0である。kとτは、多重反射光の成分を表すパラメータである。 Here, S c (t) = − kS (t + τ), k is an intensity ratio of reflected light to direct light, and generally k << 1. τ is the delay time of the reflected light with respect to the direct light, and τ> 0. k and τ are parameters representing components of multiple reflected light.
したがって、光無線受信機では、直接光としSdirect(t)=S(t)+Sc(t)と、反射光としてSreflect(t)=kS(t+τ)+kSc(t+τ)を合わせて受信することとなる。結果として光無線受信機は、Sdirect(t)+Sreflect(t)=S(t)−k2St(t+2τ)を受信することとなる。k<<1であることから、k2の項は十分小さくなり、多重反射光成分の影響を大きく低減することができる。なお、sc(t)として、sc(t)=−ks(t+τ)+k2s(t+2τ)のようにkが2次以降の成分を含む形で生成し、光無線受信機におけるkが2次以降の成分が相殺されるようにしても構わない。また、複数の多重反射経路を想定し、sc(t)=−k1s(t+τ1)−k2s(t+τ2)・・・のように多重反射光に相当する成分を生成しても構わない。 Therefore, the optical wireless receiver receives S direct (t) = S (t) + S c (t) as direct light and S reflect (t) = kS (t + τ) + kS c (t + τ) as reflected light. Will be. As a result, the optical wireless receiver receives S direct (t) + S reflect (t) = S (t) −k 2 St (t + 2τ). since it is k << 1, term of k 2 becomes small enough, it is possible to greatly reduce the influence of multiple reflection light component. In addition, as s c (t), k is generated so as to include components after the second order as s c (t) = − ks (t + τ) + k 2 s (t + 2τ), and k in the optical wireless receiver is You may make it cancel the component after the secondary. Further, assuming a plurality of multiple reflection paths, a component corresponding to the multiple reflected light is generated as s c (t) = − k 1 s (t + τ 1 ) −k 2 s (t + τ 2 ). It doesn't matter.
なお、信号発生部22は、例えば、sc(t)をsc(t)を時間τだけ遅延させる遅延部28と逆相で且つkに減衰させる逆相・減衰部29とからなる(図6)。ただし、図6は一例であって、sc(t)を発生させるために、信号発生部22は図6の構成以外でも構わない。
The
(実施形態3)
図7は、本実施形態の光無線送信機103を説明する図である。光無線送信機103は、伝達すべき情報の信号光S(t)の成分を発生させる信号発生部31と、多重反射光の成分に相当する−Sc(t)を発生させる信号発生部32と、その信号発生部31からの信号S(t)と信号発生部32の信号Sc(t)を逆相で合波する合波部33を有する。信号発生部32と合波部33がプリディストーション部34である。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a diagram for explaining the
ここで、−Sc(t)=kS(t+τ)であり、kは直接光に対する反射光の強度比であり、一般にk<<1である。τは直接光に対する反射光の遅れ時間であり、τ>0である。kとτは、多重反射光の成分を表すパラメータである。 Here, −S c (t) = kS (t + τ), k is an intensity ratio of reflected light to direct light, and generally k << 1. τ is the delay time of the reflected light with respect to the direct light, and τ> 0. k and τ are parameters representing components of multiple reflected light.
したがって、光無線受信機では、直接光としSdirect(t)=S(t)+Sc(t)と、反射光としてSreflect(t)=kS(t+τ)+kSc(t+τ)を合わせて受信することとなる。結果として光無線受信機は、Sdirect(t)+Sreflect(t)=S(t)−k2St(t+2τ)を受信することとなる。k<<1であることから、k2の項は十分小さくなり、多重反射光成分の影響を大きく低減することができる。なお、Sc(t)として、Sc(t)=−kS(t+τ)+k2S(t+2τ)のようにkが2次以降の成分を含む形で生成し、光無線受信機におけるkが2次以降の成分が相殺されるようにしても構わない。また、複数の多重反射経路を想定し、−Sc(t)=k1S(t+τ1)+k2S(t+τ2)・・・のように多重反射光に相当する成分を生成しても構わない。 Therefore, the optical wireless receiver receives S direct (t) = S (t) + S c (t) as direct light and S reflect (t) = kS (t + τ) + kS c (t + τ) as reflected light. Will be. As a result, the optical wireless receiver receives S direct (t) + S reflect (t) = S (t) −k 2 St (t + 2τ). since it is k << 1, term of k 2 becomes small enough, it is possible to greatly reduce the influence of multiple reflection light component. In addition, as S c (t), k is generated in a form including k and second order components as S c (t) = − kS (t + τ) + k 2 S (t + 2τ), and k in the optical wireless receiver is You may make it cancel the component after the secondary. Further, assuming a plurality of multiple reflection paths, a component corresponding to multiple reflected light such as -S c (t) = k 1 S (t + τ 1 ) + k 2 S (t + τ 2 ). I do not care.
なお、信号発生部32は、例えば、Sc(t)をSc(t)を時間τだけ遅延させる遅延部38とkに減衰させる減衰部39とからなる(図8)。ただし、図8は一例であって、Sc(t)を発生させるために、信号発生部32は図8の構成以外でも構わない。
The
(実施形態4)
図9は、本実施形態の光無線送信機104を説明する図である。光無線送信機104は、伝達すべき情報のs(t)の成分を発生させる信号発生部41と、多重反射光の成分に相当する−sc(t)を発生させる信号発生部42と、その信号発生部41からの信号s(t)と信号発生部42の信号−sc(t)を逆相で合波する合波部43と、合波部43からの電気信号を光無線信号の信号光S(t)+Sc(t)に変換する変調部45をする。信号発生部42と合波部43がプリディストーション部44である。なお、変調部45は、s(t)の変調信号に対して信号光S(t)を、sc(t)の変調信号に対しては信号光Sc(t)を出力するものとする。
(Embodiment 4)
FIG. 9 is a diagram for explaining the
ここで、−Sc(t)=kS(t+τ)であり、kは直接光に対する反射光の強度比であり、一般にk<<1である。τは直接光に対する反射光の遅れ時間であり、τ>0である。kとτは、多重反射光の成分を表すパラメータである。 Here, −S c (t) = kS (t + τ), k is an intensity ratio of reflected light to direct light, and generally k << 1. τ is the delay time of the reflected light with respect to the direct light, and τ> 0. k and τ are parameters representing components of multiple reflected light.
したがって、光無線受信機では、直接光としSdirect(t)=S(t)+Sc(t)と、反射光としてSreflect(t)=kS(t+τ)+kSc(t+τ)を合わせて受信することとなる。結果として光無線受信機は、Sdirect(t)+Sreflect(t)=S(t)−k2St(t+2τ)を受信することとなる。k<<1であることから、k2の項は十分小さくなり、多重反射光成分の影響を大きく低減することができる。なお、sc(t)として、sc(t)=−ks(t+τ)+k2s(t+2τ)のようにkが2次以降の成分を含む形で生成し、光無線受信機におけるkが2次以降の成分が相殺されるようにしても構わない。また、複数の多重反射経路を想定し、−sc(t)=k1s(t+τ1)+k2s(t+τ2)・・・のように多重反射光に相当する成分を生成しても構わない。 Therefore, the optical wireless receiver receives S direct (t) = S (t) + S c (t) as direct light and S reflect (t) = kS (t + τ) + kS c (t + τ) as reflected light. Will be. As a result, the optical wireless receiver receives S direct (t) + S reflect (t) = S (t) −k 2 St (t + 2τ). since it is k << 1, term of k 2 becomes small enough, it is possible to greatly reduce the influence of multiple reflection light component. In addition, as s c (t), k is generated so as to include components after the second order as s c (t) = − ks (t + τ) + k 2 s (t + 2τ), and k in the optical wireless receiver is You may make it cancel the component after the secondary. Further, assuming a plurality of multiple reflection paths, a component corresponding to multiple reflected light is generated as in -s c (t) = k 1 s (t + τ 1 ) + k 2 s (t + τ 2 ). I do not care.
なお、信号発生部42は、例えば、sc(t)をsc(t)を時間τだけ遅延させる遅延部48とkに減衰させる逆相・減衰部49とからなる(図10)。ただし、図10は一例であって、sc(t)を発生させるために、信号発生部42は図10の構成以外でも構わない。
The
(実施形態5)
本発明に係る光無線受信機は、光信号を異なる誘電率の複数の媒質を通過させて情報信号を伝送する光無線通信の光無線受信機であって、
前記光信号を受光し、電気の受信信号へ変換する受光部と、
前記受光部が出力する前記受信信号に、前記光信号が前記媒質を通過することで生じる多重反射光の多重反射光成分を補償する補償信号を重畳し、歪補償信号を出力する歪補償部と、
前記歪補償部が出力する前記歪補償信号から、前記光信号を送信した光無線送信機からの前記情報信号を識別する識別部と、
を備えることを特徴とする。
(Embodiment 5)
An optical wireless receiver according to the present invention is an optical wireless receiver for optical wireless communication that transmits an information signal by passing an optical signal through a plurality of media having different dielectric constants,
A light receiving unit that receives the optical signal and converts it into an electrical reception signal;
A distortion compensation unit that outputs a distortion compensation signal by superimposing a compensation signal for compensating a multiple reflected light component of multiple reflected light generated by the optical signal passing through the medium on the reception signal output by the light receiving unit; ,
An identification unit for identifying the information signal from the optical wireless transmitter that has transmitted the optical signal, from the distortion compensation signal output by the distortion compensation unit;
It is characterized by providing.
図13は、本実施形態の光無線受信機201を説明する図である。光無線受信機201は、信号の識別を行う識別部51と、識別部51で識別した信号に時間遅れと強度の調整と位相を反転させて合波する遅延・強度調整・位相反転合成部52と、光無線送信機からの光信号を受信する受光部53と、を備える。遅延・強度調整・位相反転合成部52を歪補償部と記載することがある。
FIG. 13 is a diagram for explaining the
受光部53は、Sdirect(t)+Sreflect(t)の信号光を受信しs’(t)+ ksc’(t+τ)を生成する。遅延・強度調整・位相反転合成部52は、s(t)を基に−ks(t+τ)を生成し、s’(t)+ksc’(t+τ)に合波する。ksc’(t+τ)≒ks(t+τ)であることから、遅延・強度調整・位相反転合成部52からはs’(t)成分が出力される。識別部51は、s’(t)成分からs(t)を識別する。このとき識別部51では入力されたs’(t)成分から一旦情報元の符号を識別して、s(t)を再生成してもよい。
The
遅延・強度調整・位相反転合成部52は、kおよびτを、識別部51から信号劣化量などの情報を得て、自動的に調整しても構わない。具体的に説明する。前記識別部は、前記歪補償信号と前記情報信号を比較して劣化量を検出し、前記歪補償部は、前記識別部から受け取った前記劣化量から前記多重反射光成分のパラメータを判別し、前記補償信号を生成することを特徴とする。光無線送信機は、既知の情報信号s(A)を光変換した光既知信号Sdirect(A)を光無線受信機201へ向けて出力する。受光部53は、光既知信号Sdirect(A)で生じた多重反射光Sreflect(A)を受光し、s’(A)+ksc’(A+τ)を生成する。遅延・強度調整・位相反転合成部52は、まず、無補償のまま識別部51へ出力する。この信号は既知の情報信号に多重反射光成分が重畳したものであるので、識別部51は、信号の劣化量を認識できる。そして、遅延・強度調整・位相反転合成部52は、信号の劣化量とs’(A)+ksc’(A+τ)からパラメータのkとτを判別する。実際の判別手法としては、遅延・強度調整・位相反転合成部52は、kとτをその劣化量が少なくなるよう変化させることで最適なkとτを見出す。遅延・強度調整・位相反転合成部52は、このようにして見出したパラメータを用いてs(A)から−ks(A+τ)を生成し、s’(A)+ksc’(t+τ)に合波し、識別部51へ出力する。この作業を数回繰り返すことでパラメータを最適化してもよい。
The delay / intensity adjustment / phase
遅延・強度調整・位相反転合成部52は、決定したパラメータを使用して通常の受信信号の補償を行う。また、定期的または恒常的に上記パラメータの見直しを行ってもよい。
The delay / strength adjustment /
(実施形態6)
本実施形態の光無線通信システムは、光無線送信機101〜104のいずれかと光無線受信機201を備える。本光無線通信システムでは、光無線送信機101〜104の前記プリディストーション部は、前記多重反射光の成分を表すパラメータを前記光無線受信機から受け取り、前記補償信号を生成することを特徴とする。
(Embodiment 6)
The optical wireless communication system of this embodiment includes any one of
図11は、本実施形態の光無線システム301を説明する図である。図11の光無線受信機201は、多重反射光の遅延時間τと減衰定数kを判別する判別部61を持ち、その判別情報を光無線送信機(101〜104)に送る。なお、判別部61は図13で説明した識別部51と遅延・強度調整・位相反転合成部52であってもよい。光無線送信機(101〜104)は、光無線受信機201から通知されたτとkに基づき、信号発生部(12、22、32、42)において遅延部(18、28、38、48)の遅延量及び逆相・減衰部(19、29、49)又は減衰部39の減衰量を調整および決定する。
FIG. 11 is a diagram illustrating the
なお、光無線受信機から光無線送信機へτとkを伝達する手段は問わない。また、信号発生部での遅延量及び減衰量の調整タイミングは任意である。また、光無線受信機から光無線送信機へ伝達する情報が直接的にτとkでなく、光無線受信機が受信する光信号の劣化量や、その劣化量から判断される多重反射に関するパラメータでも構わない。この場合、信号発生部は、劣化量が少なくなるようにkとτを変化させ、値を決定する。 There is no limitation on the means for transmitting τ and k from the optical wireless receiver to the optical wireless transmitter. In addition, the adjustment timing of the delay amount and the attenuation amount in the signal generation unit is arbitrary. In addition, the information transmitted from the optical wireless receiver to the optical wireless transmitter is not directly τ and k, but the degradation amount of the optical signal received by the optical wireless receiver, and the parameter regarding the multiple reflection determined from the degradation amount It doesn't matter. In this case, the signal generator changes k and τ so as to reduce the deterioration amount, and determines a value.
(実施形態7)
本実施形態の光無線通信システムは、光無線送信機101〜104のいずれかと光無線受信機201を備える。本光無線通信システムでは、光無線受信機が前記光信号を反射し、反射光を出力する反射部をさらに備えることを特徴とする、光無線送信機101〜104が前記光信号を前記光無線受信機が反射した反射光を受光し、前記多重反射光の成分を表すパラメータを判別する補償回路部をさらに備え、前記プリディストーション部は、前記多重反射光の成分を表すパラメータを前記補償回路部から受け取り、前記補償信号を生成することを特徴とする。
(Embodiment 7)
The optical wireless communication system of this embodiment includes any one of
図12は、本実施形態の光無線システム302を説明する図である。図11の光無線受信機201は、受光部53からの光を反射する反射部62を持ち、これにより受信した信号光を光無線送信機(101〜104)に送り返す。光無線送信機(101〜104)は、送り返された反射光Sreverse(t)を受信する受光部63とその反射光から多重反射光の遅延時間τと減衰定数kを判別する判別部64を持つ補償回路65をさらに備える。判別部64は、判別したτとkに基づき、信号発生部(12、22、32、42)において遅延部(18、28、38、48)の遅延量及び逆相・減衰部(19、29、49)又は減衰部39の減衰量を調整および決定する。
FIG. 12 is a diagram illustrating the
例えば、補償回路65は、光無線送信機(101〜104)が送信する光信号Sdirect(t)+Sreflect(t)又はSdirect(t)を認識できるので反射光Sreverse(t)の劣化量を判断することができる。このため、判別部64は、反射光の劣化量が少なくなるようにkとτを決定する。なお、反射光の劣化量は光無線送信機と光無線受信機との間の往復によるものであるため、反射光の劣化量を最小にするではなく、例えば、現在の劣化量と最小劣化量との間になるようにkとτを決定してもよい。
なお、τとkの調整タイミングは任意である。
For example, since the
The adjustment timing of τ and k is arbitrary.
(実施形態の効果)
実施形態1〜7の光無線送信機、光無線受信機、及び光無線通信システムは、ガラス等の多重反射が発生する光無線の通信経路において、その多重反射による信号劣化を、その多重反射光の影響を小さくすることによって改善し、より高速で、安定した通信が可能となる。
(Effect of embodiment)
In the optical wireless transmitter, the optical wireless receiver, and the optical wireless communication system according to the first to seventh embodiments, in the optical wireless communication path in which multiple reflections such as glass occur, the signal degradation due to the multiple reflections is reduced. This can be improved by reducing the influence of, and higher speed and stable communication becomes possible.
11、12、21、22、31、32、41、42:信号発生部
13、23、33、43:合波部
14、24、34、44:プリディストーション部
25、45:変調部
18、28、38、48:遅延部
19、29、49:逆相・減衰部
39:減衰部
51:識別部
52:遅延・強度調整・位相反転合成部
53:受光部
61:判別部
62:反射部
63:受光部
64:判別部
65:補償回路部
101〜104:光無線送信機
201:光無線受信機
301、302:光無線通信システム
11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42:
Claims (8)
前記情報信号を発生する信号発生部と、
前記光信号が前記媒質を通過することで生じ、前記情報信号の宛先である光無線受信機に入射する多重反射光の成分を補償する補償信号を前記情報信号に重畳するプリディストーション部と、
を備えることを特徴とする光無線送信機。 An optical wireless transmitter for optical wireless communication that transmits an information signal by passing an optical signal through a plurality of media having different dielectric constants,
A signal generator for generating the information signal;
A predistortion unit that superimposes on the information signal a compensation signal that is generated when the optical signal passes through the medium and compensates for a component of multiple reflected light that enters the optical wireless receiver that is the destination of the information signal;
An optical wireless transmitter comprising:
前記プリディストーション部は、前記多重反射光の成分を表すパラメータを前記補償回路部から受け取り、前記補償信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の光無線送信機。 The optical signal further includes a compensation circuit unit that receives reflected light reflected by the optical wireless receiver and discriminates a parameter representing a component of the multiple reflected light.
The optical wireless transmitter according to claim 1, wherein the predistortion unit receives a parameter representing the component of the multiple reflected light from the compensation circuit unit and generates the compensation signal.
前記光信号を受光し、電気の受信信号へ変換する受光部と、
前記受光部が出力する前記受信信号に、前記光信号が前記媒質を通過することで生じる多重反射光の多重反射光成分を補償する補償信号を重畳し、歪補償信号を出力する歪補償部と、
前記歪補償部が出力する前記歪補償信号から、前記光信号を送信した光無線送信機からの前記情報信号を識別する識別部と、
を備えることを特徴とする光無線受信機。 An optical wireless receiver for optical wireless communication that transmits an information signal by passing an optical signal through a plurality of media having different dielectric constants,
A light receiving unit that receives the optical signal and converts it into an electrical reception signal;
A distortion compensation unit that outputs a distortion compensation signal by superimposing a compensation signal for compensating a multiple reflected light component of multiple reflected light generated by the optical signal passing through the medium on the reception signal output by the light receiving unit; ,
An identification unit for identifying the information signal from the optical wireless transmitter that has transmitted the optical signal, from the distortion compensation signal output by the distortion compensation unit;
An optical wireless receiver comprising:
前記歪補償部は、前記識別部から受け取った前記劣化量から前記多重反射光成分のパラメータを判別し、前記補償信号を生成することを特徴とする請求項4に記載の光無線受信機。 The identification unit detects the amount of deterioration by comparing the distortion compensation signal and the information signal,
The optical wireless receiver according to claim 4, wherein the distortion compensator determines a parameter of the multiple reflected light component from the deterioration amount received from the identification unit, and generates the compensation signal.
請求項5に記載の光無線受信機と、
を備える光無線通信システム。 An optical wireless transmitter according to claim 2,
An optical wireless receiver according to claim 5;
An optical wireless communication system comprising:
請求項6に記載の光無線受信機と、
を備える光無線通信システム。 An optical wireless transmitter according to claim 3,
An optical wireless receiver according to claim 6;
An optical wireless communication system comprising:
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