JPH03140025A - 光空間通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光強度変調方式によって空間を介してデータ
の送受信を行う光空間通信方式に関するものであり、伝
送距離が比較的短い情報通信システムに特に適するもの
である。

［従来の技術］ 従来の光通信は、光フアイバ通信を中心に開発されてき
た。光ファイバは、利用可能周波数帯域が同軸ケーブル
に比べて広いため、ＬＡＮ（構内情報通信網）の伝送媒
体として広範囲に使用されつつある。そして、光ファイ
バの帯域を更に有効に活用するために、１本の光ファイ
バで複数の波長の光信号を多重伝送する波長多重通信方
式が提案されている。

第４図は従来の波長多重通信方式を用いた光フアイバ通
信システムの概略構成を示している。各端末からのデー
タ信号は、複数のチャンネルＣＨＩ〜ＣＨ，を通って送
信器Ｔ、〜Ｔ、により異なる波長ｆ、〜ｆ、の光信号に
それぞれ変換される。これらの光信号はマルチプレクサ
Ｍにより多重化され、波長多重化された光信号が光ファ
イバＦを介して伝送される。このとき、４台の端末にそ
れぞれ１つのチャンネルを割り当てても良いし、各端末
が４つのチャンネルを同時に使用可能にしても良い。

また、送信器Ｔ１〜Ｔ、の光源としては、半導体レーザ
ーあるいは発光ダイオードが用いられる。受信側では、
光ファイバＦから波長多重化された光信号が取り出され
て、分波器Ｂにより各波長ｆ、〜ｒ、の光信号に分光さ
れ、受信器Ｒ１〜Ｒ４により電気信号に変換され、複数
のチャンネルＣＨ，〜ＣＨ４に出力される。なお、第４
図では、チャンネル数が４つの場合を例示しているが、
４つ以外の場合にも適用できる。

第４図に示すような光ファイバによる波長多重通信方式
では、波長多重化するために、波長が異なる光源を複数
個使用する必要があるが、半導体レーザーや発光ダイオ
ードの発光波長は、デバイスに使用する半導体のエネル
ギーギャップにより決定される固有の波長となるので、
多種類の波長を得ることは非常に困難であり、特に短波
長の光源は長波長の光源よりも高価になるという問題が
ある。また、光ファイバによる信号減衰量は比較的少な
いが、光ファイバを伝送装置に接続するためのコネクタ
部分での信号減衰量は大きい、このため、光ファイバを
伝送装置に接続するには、高度で特殊な技術を必要とし
、設置コストが高くつくという問題がある。

そこで、本発明者らは、安価な光源を使用しながら大容
量の通信が可能で、且つ特殊な接続技術を必要としない
光空間通信方式を提案した。第５図は本発明者らの提案
した光空間通信方式に用いる通信装置の概略構成を示し
ている。端末ＷＳには、インターフェイス回路ＩＦを介
して送信器Ｔと受信器Ｒが接続されている。送信器Ｔは
半導体レーザー又は発光ダイオードよりなる発光素子Ｌ
Ｄを備えている。この発光素子ＬＤは、送信器Ｔが動作
しているときには常に発光状態を維持している９発光素
子ＬＤから発射された光信号は、コリメータレンズＣＬ
、により平行光線に変換され、ハーフミラ−ＨＭ　２に
より２分割される。ハーフミラ−ＨＭ　２により分割さ
れた光信号の一方は、光シャッタＳ、を介して集光レン
ズＬｌに入射し、他方はハーフミラ−ＨＭ、に入射して
２分割される。ハーフミラ−ＨＭ、により分割された光
信号の一方は、光シャッタＳ２を介して集光レンズＬ１
に入射し、他方はミラーＭ１により反射され、光シャッ
タＳ１を介して集光レンズＬ、に入射する。

ミラーＭ１の反射率は約５０％に設定されている。

したがって、光シャッタＳ　Ｉ、　Ｓ　２　、３　ｓに
より開閉される光信号の強度は、１：２＋４の比率とな
る。

光シャッタＳ、、Ｓ、、Ｓ、は、入射する光信号を遮断
するか又は通過させるかを光シヤツタ制御回路１からの
制御信号に応じて選択するものである。

インターフェイス回路ＩＰは端末ＷＳ１から送られて来
る送信データを３ビツトずつのデータに分割して、光シ
ヤツタ制御回路１に入力する。光シヤツタ制御回路１は
３ビツトのデータＤ　！　、　Ｄ　＋　、　Ｄ　。

に従って、光シャッタＳ　！　、　Ｓ　ｚ　、　Ｓ　ｔ
を開閉制御する。つまり、送信データＤ２．Ｄ、、ＤＯ
の最上位ビットＤ２が０であればシャッターＳｉは閏、
１であればシャッターＳ、は開とし、次のビットＤ１が
０であればシャッター８２は閉、１であればシャッター
８２は開とし、最下位ビットＤ。が０であればシャッタ
ーＳ、は閉、１であればシャッターＳ―は開とする。シ
ャッターＳ　＋　、　Ｓ　２　、　Ｓ　ｙを通過した光
信号は、集光レンズＬ１により集光され、コリメータレ
ンズＣＬ２により平行光線に変換されて、空間中に出射
される。

次に、空間からの入射光信号は受信器Ｒの光電変換素子
ＰＤにより電気信号に変換され、レベル検出回路２によ
りデジタル信号に変換される。このレベル検出回路２で
は、入射光信号のレベルを最も低いレベルＯから最も高
いレベル７までの８段階に弁別し、各段階について００
０．００１゜０１０．０１１．１００．１０１．１１０
．１１１のデジタルデータを出力するものである。この
３ビツトずつのデータは、インターフェイス回路ＩＦに
より所定のフォーマットに変換されて、端末ＷＳ、に伝
送される。

この光空間通信方式では、光ファイバのような伝送媒体
を使用しないので、特殊な接続技術は必要でない、また
、光フアイバ通信での波長多重通信方式のような複雑で
高価な光学素子を使用せずに同時に複数ビットのデジタ
ルデータを伝送できるので、簡単で安価な構成でありな
がら、大きな通信容量が得られる。

し発明が解決しようとする課題］ ところが、上述のような光強度変調を用いた光空間通信
方式では、送信器と受信器の間の伝送距離に変化があっ
た場合には、信号減衰量が異なるので、受信器で受信さ
れる光信号の強度が変化し、正確なデータ伝送ができな
いことがある０例えば、数値０〜ｎに対応する送信信号
の信号レベルが第６図（ａ）の斜線部で示す大きさであ
る場合に、対応する受信信号の信号レベルは、受信器が
近いときには第６図（ｂ）の斜線部で示す大きさとなる
が、受信器が遠いときには第６図（ｃ）の斜線部で示す
大きさとなる。このため、送信器と受信器との間の伝送
距離が変化すると、受信データが変化することになり、
正確なデータ伝送ができないという問題がある。また、
送信器と受信器の間の空間に煙などの障害がある場合に
も、信号減衰量が変化し、正確なデータ伝送ができない
という問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、光強度変調を用いた光空間通信
方式において、伝送距離の変化や空間中での信号減衰量
の変化があっても正確なデータ伝送を可能とすることに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第１
図及び第２図に示すように、送信すべきデータ信号に応
じて強度変調された光信号を空間に出射する送信器Ｔと
、空間より入射した光信号から元のデータ信号を復元す
る受信器Ｒとからなる光空間通信方式において、送信器
Ｔは、データ信号の送信前にデータ信号が取り得る数値
に対応する信号レベルの校正用の光信号を送信する手段
を備え、受信器Ｒは、上記校正用の光信号のレベルを記
憶する手段と、受信された光信号のレベルを上記記憶さ
れた信号レベルと比較することによって元のデータ信号
を復元する手段とを備えることを特徴とするものである
。

なお、校正用の光信号は、送信すべきデータ信号が取り
得る全ての数値について送信器Ｔから受信器Ｒに送信し
、受信器Ｒに記憶させることが好ましいが、光信号のレ
ベルと数値とが比例関係にある場合には、データ信号の
最大値と最小値に対応するレベルの光信号のみを送信し
、他の数値に対応する光信号のレベルは補間計算により
求めても良い、また、データ信号の最小値がゼロである
場合には、データ信号の最大値に対応する光信号のみを
校正用の光信号として送信するようにしても構わない。

［作用］ 本発明にあっては、このように、実際のデータ信号の送
信前に、データ信号が取り得る数値に対応する信号レベ
ルの光信号を校正用の信号として送信し、この信号のレ
ベルを受信側で予め記憶しておいて、実際のデータ信号
のレベルと上記記憶された校正用の信号のレベルとを比
較することにより元のデータ信号を復元するようにした
から、送信器Ｔと受信器Ｒの間の伝送距離が変化したり
、空間での信号減衰量が変化して、受信器Ｒへの入射光
信号のレベルが変動しても、正確にデータ信号を伝送す
ることができるものである。

［実施例］ 第１図は本発明の光空間通信方式を用いた通信装置の概
略構成を示すブロック図であり、第２図はその動作説明
図である。第１図において、端末ＷＳ＋から端末ＷＳ２
にデータを送信する場合には、データ送信前に、端末Ｗ
Ｓ、から送信器Ｔのインターフェイス回路ＩＦに送信要
求が入力される。

この送信要求を受けた送信器Ｔは受信器Ｒに送信開始を
知らせるために、送信開始信号を送信し、続いて送信デ
ータの各数値に対応するレベルの光信号を校正信号とし
て順次送信する。この校正信号の送信が終了した後、端
末ＷＳＩからの送信データに応じて強度変調されたデー
タ信号を送信する。受信器Ｒでは、送信開始信号を受信
すると、それに続く校正信号のレベルを記憶する。そし
て、校正信号に続いて受信されるデータ信号のレベルを
予め記憶された校正信号のレベルと比較することにより
、データ信号に対応する数値を復元し、端末ＷＳ、に出
力する。

以下、送信器Ｔ及び受信器Ｒの詳細な構成について説明
する。まず、送信器Ｔのインターフェイス回路ＩＦは、
端末Ｗ　Ｓ　＋からの送信要求に応じて送信開始信号と
校正信号を発生すると共に、端末ＷＳ１から送られて来
る送信データに応じたデータ信号を発生し、光シヤツタ
制御回路１に入力する。光シヤツタ制御回路１は送信開
始信号、校正信号、データ信号に応じて光シャッタＳ１
〜Ｓｎを開閉制御する６発光素子ＬＤから光分岐器３に
入射した光は強度の異なる複数の光束に分割されて、光
シャッタ８１〜Ｓｎに入射される。光シャッタ８１〜Ｓ
ｎを通過した各光束は、合成器４により合成されて、様
々な強度の光信号として送信される。

受信器Ｒでは、この光信号を受信し、光電変換素子ＰＤ
によりアナログの電気信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器６で
デジタル信号に変換する。受信器制御回路５では、送信
開始信号を検出すると、校正信号記憶部８に校正信号取
り込みの指示を与える。これにより、送信開始信号に続
く校正信号が校正信号記憶部８に記憶される６校正信号
の受信が終了すると、シリアル−パラレル変換器７が動
作し、Ａ／Ｄ変換器６からシリアル形式で出力されるデ
ジタル信号はパラレル形式に変換され、第１のバッファ
ＢＦ、又は第２のバッファＢＦ、に入力される。第１及
び第２のバッファＢＰ、、ＢＦ２は受信器制御回路５の
制御下で交互に動作する。

つまり、第１のバッファＢＰ、が入力データを取り込ん
でいるタイミングでは、第２のバッファＢＦ２が以前に
取り込んだデータを出力しており、反対に、第１のバッ
ファＢＰ、がデータを出力しているタイミングでは、第
２のバッファＢＦ２が次のデータを取り込んでいる。第
１のバッファＢＦ、がデータを出力するタイミングでは
、第１のゲートＧ、が通過状態となり、第２のゲートＧ
２は遮断状態となる。また、第２のバッファＢＦ２がデ
ータを出力するタイミングでは、第２のゲートＧ２が通
過状態となり、第１のゲートＧ、は遮断状態となる。第
１又は第２のゲートＧ　＋　、　Ｇ　２から出力された
データは、比較回路１０により校正信号記憶部８の記憶
データと順次比較される。つまり、校正信号記憶部８で
は、第２図に示すような校正信号を順次出力し、比較回
路１０では受信したデータ信号を校正信号と比較するも
のであり、受信したデータ信号のレベルがいずれかの校
正信号のレベルと略一致すれば、データ復元器９に一致
検出信号を与える。データ復元器９では、比較回路１０
から一致検出信号が得られたときの校正信号に対応する
数値を端末ＷＳ２に出力する。このデータ復元器９は、
例えば、カウンタ回路を用いて実現することができる。

つまり、比較回路１０が比較動作を開始した後、校正信
号記憶部８から出力された校正信号の数をデータ復元器
９のカウンタ回路でカウントし、比較回路１０から一致
検出信号が得られたときのカウント値を端末ＷＳ２に出
力すれば良い。

なお、上記の比較処理を行う期間中はゲートＧ。

又はＧ２を介してバッファＢＦ、又はＢＦ、からデータ
が常に出力されている必要があるが、本実施例では、一
方のバッファがデータを出力している期間中に他方のバ
ッファで次のデータを取り込むことができるので、比較
処理に必要な時間を十分に確保することができる。

第３図は上記の通信装置を用いた構内情報通信網の概略
構成を示している。各端末ｗｓ、、ｗｓ２゜ｗｓ、、ｗ
ｓ、の送信器Ｔ及び受信器Ｒは、それぞれ最も近くに設
置された中継器ｘ、、ｘ、、ｘ、、ｘｉの受信器及び送
信器と相対向して配置されている。

各中継器Ｘ１〜Ｘ、は天井、床、壁などに設置されてお
り、中継回線Ｙを介して接続されている８例えば、端末
ＷＳｌとＷ　Ｓ　ｓとで交信する場合には、端末ＷＳ１
の送信器Ｔからの出射光信号が中継器Ｘ、の受信器で受
信され、中継回線Ｙを介して中継器Ｘ、に伝送され、中
継器Ｘ、の送信器から光信号として送信され、端末ＷＳ
３の受信器Ｒに入射される。また、端末ＷＳ、の送信器
Ｔからの出射光信号は中継器Ｘ、の受信器で受信され、
中継回線Ｙを介して中継器Ｘ１に伝送され、中継器Ｘ、
の送信器から光信号として送信され、端末ＷＳｌの受信
器Ｒに入射される。なお、他の端末間で交信を行う場合
も同様の動作で送受信を行うことができる。

［発明の効果］ 本発明の光空間通信方式にあっては、上述のように、実
際のデータ信号を送信する前に校正用の光信号を送信し
、この校正用の光信号の信号レベルを予め記憶しておき
、実際のデータ信号の信号レベルとを比較することによ
って元のデータ信号を得るようにしたので、光強度変調
された光信号によりデータを空間伝送するときに、送信
器と受信器の間の伝送距離の変化や、空間中の信号減衰
量の変化があっても、正確なデータ伝送が可能になると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光空間通信方式を用いた通信装置のブ
ロック図、第２図は同上の動作説明図、第３図は同上の
通信装置を用いた構内情報通信網の概略構成図、第４図
は従来の波長多重方式による光フアイバ通信方式の概略
構成図、第５図は従来の強度変調方式による光空間通信
方式に用いる通信装置の概略構成図、第６図は同上の動
作説明図である。 Ｔは送信器、Ｒは受信器、８は校正信号記憶部、１０は
比較回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）送信すべきデータ信号に応じて強度変調された光
   信号を空間に出射する送信器と、空間より入射した光信
   号から元のデータ信号を復元する受信器とからなる光空
   間通信方式において、送信器は、データ信号の送信前に
   データ信号が取り得る数値に対応する信号レベルの校正
   用の光信号を送信する手段を備え、受信器は、上記校正
   用の光信号のレベルを記憶する手段と、受信された光信
   号のレベルを上記記憶された信号レベルと比較すること
   によって元のデータ信号を復元する手段とを備えること
   を特徴とする光空間通信方式。