WO1999056416A1 - Reseau local full-duplex a acces multiple par repartition dans l'espace - Google Patents

Description

明 細 空間分割多重全 2重口一カルエリアネットワーク 技術分野

本発明は、 オフィスや家庭における、 指向 Z見通し型光通信機能を有する情報 端末のネッ卜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卜に関す 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、 I rDA (I n f r a R e d Da t a As s o c i a t i on) 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 （I MZDD) して見通し通信を行う形態であ る、 指向/見通し型 （D i r e c t e d/L i n e - o f - S i g h t ) 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 Z見 通し型の光通信の通信速度は 4Mb p sであり、 通信距離は lmであるが、 今後, 例えば通信速度 100Mbp s, 通信距離 5 m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、 ますますェンドユーザに広ま つていく傾向にある。

一方、 赤外線を媒体とし、 I MZDDにより通信を行う L AN (ローカルエリ ァネットワーク） 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 (J o s e p h M. Ka h nら， P r o c e e d i n g s o f t h e I Eじ E p p. 2 6 5 - 2 98, 1 9 9 7) の F i g. 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 （L i n e— o f — S i g h t N o n— L i n e— o f — S i g h t ) 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 Z混合型 Z非指向型 （D i r e c t e d/Hy b r i dZNo n d i r e c t e d) 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 Z非見通 し型の拡散リンク （D i ί f u s e L i n k) 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、 構内へビーユーザ一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 I r DA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 I r D A端末のユーザにとつ 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ノ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 J o s e ph M. K a h n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 （a n g l e— d i v e r s i t y r e c e i v e r) 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 F i g. 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、 ィメー 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一 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、 ある角度をなしてィメ 一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 テク夕アレイの、 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ァレ ィ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 I rD A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 発信光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卜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 （B r o a d c a s t) 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 用いて複数の端未を収容する場合において、 TDMAが前述の半 2重通信によつ 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： Co l l i s i o n Av o i d a n c e) 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リ当てる （CDMA) 、 キャリア周 波数を割リ当てる （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、 CDM A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 （Co l l i s i on De t e c t i on) 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夕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 ィル夕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 Z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 L A N 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 ベクトル成分を含むものとすることにより、 指向ノ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 L A N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口一カルエリアネッ卜ワークは、 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一ルドパターンがランパーティアン （l a mber t i an) 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 = < Χ 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 フィル夕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 なるスぺ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。 図面の簡単な説明

図 1は， 本発明におけるローカルエリァ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 るべきスぺ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 6 Aは、 本発明におけるカード型端末送受信機ュニッ卜の外観図である。 図 6 B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。 発明を実施するための最良の形態

本発明は I MZDD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 ようなプロトコルゃ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 L ANシステムは、 天井に設置された光無線ハブ 100と、 携帯端末 1 10と、 デ スクトップ型等のコンピュータ 1 1 1と、 プリンタ 1 12とを含む。 本実施の形 態において、 携帯端末 1 10には、 カード型の送受信機ユニット 1 14が取り付 けられている。 また、 プリン夕 1 12には、 力一ド型の送受信機ュニッ卜 1 16 が取り付けられている。 コンピュータ 1 1 1には， ポート接続型の送受信機ュニ ット 1 1 5が取リ付けられている。 カード型の送受信機ュニッ卜 1 14， 1 16 及びポー卜接続型の送受信機ユニット 1 15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 1 1 4〜] 16の構造については、 図 6A、 図 6 B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 1 14， 1 15， 1 16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, 12】， 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 1 02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 1 1 0, 1 1 1， 1 1 2に対応する空間セルは、 各々、 空間セル 2 1 0, 2 1 1, 2 1 2として示されている。 空間セル 2 10, 2 1 1， 212の各々の直径は 1 m程度である。 図 1において、 空間セル 2 1 0，

2 1 1, 212を形成するビームは、 各々、 ビ一ム 220, 22 1, 222とし て示されている。

以下、 光無線八ブ 1 00と空間分割多重について説明する。 光無線ハブ 1 00 の受信機であるイメージングレシーバ 1 0 1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 p i n PDをモノリシックに集積化したァレ ィと、 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 （S i g n a 1 ZNo i s e R a t i o ; S R) 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 1 02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 ィバが必要である。 さらに、 光無線ハブ 100においては、 イメージングレシ一 バ 1 0 1及びマルチビーム送信機 1 02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、 各デ一夕や命令要求の一時 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ザが必要である。 ここで、 イメージングレシーバ 1 01の空間 （角度） 分解能は、 各空間セル 2 1 0〜2 1 2などのサイズ、 すなわちマルチビーム送信機 1 ◦ 2の各ビーム 22 0〜222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 1 0 1と飛来する信号光とがなす角 度によって決まる、 P D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 1 0 2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 1 0 0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 1 0 2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 1 0 0のイメージングレシーバ 1 0 1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 I r D A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。 オーバ一ラップ領域の大きさは、 ネットヮ 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力 ビットエラ一レ一卜 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 1 0 2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、 ランパ一ティアン （l amber t i an) 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 怪を Rとし、 この空間セルの張る角 Sを、 0 =arc t an (R ZD ) 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、 4> = C X 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 ネッ卜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 = 20〜1 00cm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一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つた。

ただしこれは、 半径 Rを、 マルチピ一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つて広がることに 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一ムネッ 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 1 1 υ〜 1 1 2の送信機のビーム 1 2 0〜 1 2 2の光源には、 7 8 0〜8 5 0 n m帯 の A 1 G a A s系を材料とした、 フアブリペロー型レ一ザダイオード （L D ) が 用いられている。 また、 各端末 1 1 0〜 1 1 2の受信機のディテクタにはシリコ ン p i nフォトダイオード （F D) が用いられ、 周囲には、 自局 L Dの発信光が 周り込むのを防ぐために、 その L D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夕が設置されている （図 5参照） 。

図 3には、 端末 1 1 0〜 1 1 2の各々の送受信機ュニッ卜 1 1 4〜 1 1 6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夕の反 射スペクトルを示した。 すなわち、 携帯端末 1 1 0の送受信機ユニット 1 1 4に おいては、 送信機の L Dの波長は 7 8 0 n mであるのに対して、 受信機のバンド カツトフィル夕の中心波長も 7 8 0 n mに設定されており、 カツ卜するバンド幅 は約 1 0 n mである。 当該波長、 すなわち 7 8 0 n mを中心とする 1 0 n m幅の 帯域を携帯端末 1 1 0の使用波長帯と呼ぶ。 同様に、 コンピュータ 1 1 1の送受 信機ュニッ卜 1 1 5においては使用波長が 8 0 0 n m, プリン夕 1 1 2の送受信 機ュニット 1 1 6においては使用波長が 8 2 0 n mに設定されている。

ここで、 前記バンドカツ卜フィル夕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、 バンドカツ卜フィル夕 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ツトするフィル夕を受信機 が備え、 各端末 （1 1 0〜1 1 2) 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 1 00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 1 02のビーム 220〜222などのスぺクトルの関係に 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 1 10から、 コンピュータ 1 1 1にデータを転送して共有ファ ィルに追加し、 その結果をプリン夕 1 12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 1 10〜 1 1 2と光無線ハブ 1 00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 1 1 0の送受信機ュニッ卜 1 14が搭載されている光軸アジャ スタを、 光無線ハブ 1 00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 ± 1 5° 程度の指向半値角を持たせており、 同時に国際規格 I EC 60825— 1のクラス 1に準拠したァイセ一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. 5 mm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 3rn、 通信速度 1 00 M b p sの 1対 1通信において、 ビットエラ一レートを 1 0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 p i n P Dの量子効率は 0 . 7、 有効受光半径は 7 . 5 mmであると仮定している。

携帯端末 1 1 0の送信機からビーム 1 2 0によって通信要求が光無線ハブ 1 0 0に送信されると、 光無線ハブ] 0 0の受信機であるイメージングレシーバ 1 0

1が当該通信要求を受信するとともに、 携帯端末 1 1 0の存在する空間セル 2 1 0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 1 0 0は、 携帯端末 1 1 0に通信承認を与えるため、 マルチビーム送信機 1 0 2のビームのうち、 携帯端末 1 1 0の存在する空間セル 2 1 0を形成するビー ム 2 2 0によって通信承認信号を送信する。 ここで、 携帯端末 1 1 0の送受信機 ュニット 1 1 4の光軸合わせが不十分であって， イメージングレシーバ 1 0 1が 前記通信要求、 すなわちビーム 1 2 0を受信しえない場合は、 携帯端末 1 1 0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 1 1 0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 つて、 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 1 1 0の送受信機ュニット 1 1 4から送信されたビーム 1 2 0に ± 1 5 ° 程 度の指向半値角が許容され、 通信距離が 3 m程度である場合、 ± 7 0 c m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 1 0 0としての動作を説明する。 イメージン グレシーバ 1 0 1にとつて、 受信は可能であるが信号雑音比 （S i g n a 1 ZN o i s e R a t i o ; S N R) が十分ではない、 という程度の、 前記送受信機 ュニット 1 1 4の光軸合わせがなされたとする。 光無線ハブ 1 0 0は、 イメージ ングレシーバ 1 0 1の受信光強度 （あるいは S N R ) の増減のデータを、 マルチ ビーム送信機 1 0 2を用いて、 携帯端末 1 1 0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、 前記送受信機ュニッ卜 1 1 4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 S N R ) が最大となるように、 前記送受信機ユニット 1 1 4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 1 0 0は、 通信に十分な S N R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 1 1 0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 1 1 0から、 前記命令の実行 が光無線ハブ 1 0 0に要求される。 この時、 携帯端末 1 1 0から光無線ハブ 1 0 0に送信されるのは、 コンピュータ 1 1 1内のファイルに追加されるべきデータ と、 コンピュータ 1 1 1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八ブ 1 0 0への送信の要求と、 光無線ハブ 1 0 0に送信 された前記追加後のデータを光無線ハブ 1 0 0からプリン夕 1 1 2へ送信し出力 する要求と、 であり、 これらは光無線ハブ 1 0 0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 1 1 1、 プ リン夕 1 1 2のそれぞれと光無線ハブ 1 0 0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 1 0 0は、 マルチビーム送信機 1 0 2を用いてコンピュータ 1 1 1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 1 0 2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 （ここではコンビュ一夕 1 1 1 あるいはプリンタ 1 1 2 ) と光無線ハブ 1 0 0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 ファイルゃテ一夕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 1 1 1内のファイルに 携帯端末 1 1 0からのデータがコンピュータ 1 1 1内の該当するアプリケ一ショ ンファイルへ追加され、 当該追加後のデ一夕がコンピュータ 1 1 1から光無線ハ ブ 1 00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一夕は、 光無線ハブ 100からプリンタ 1 1 2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、 既にネッ卜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、 快適なネットヮ 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ぺクトル成分を 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 L A N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夕を備えて 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ベての端末 間で互いに波長の異なる LDを用いている。 仮に A l GaA s系 LD ( 780- 850 nm) に限定し、 図 2と同様のバンド幅 （1 0 nm) を有するバンドカツ トフィル夕を用いて， 波長チャンネル間隔を 1 O nmおきとしても、 8波長チヤ 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 1 nm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夕のバンド幅の狭 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夕を曲面上に形成するなどの工夫により、 バン ドカツト幅を例えば 5 n m以下に狭めて、 波長チャンネル間隔を 5 n mおきとす れば、 7 8 0〜 8 5 0 n mの間で 1 5チャンネル化できる。 さらに、 L D光源と して、 現在実用化されている A 1 G a I n P系赤色 L D ( 6 3 0〜6 8 0 n m) 及び、 I n G a A s ZA 1 G a A s系 L D ( 9 8 0 n m) を用いれば、 受信機に は安価なシリコン P i n— P Dを使用したままで、 例えば波長チャンネルを 1 0 n m間隔とすれば 1 4チャンネル、 5 n m間隔とすれば 2 6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 I n P Z I n G a A s P系、 あるいは G a A s Z G a I n N A s系の 1 . 2〜し 6 / m程度の長波長 帯 L Dと G eまたは I n G a A sの P Dの組み合わせを用いてもよい。 ここまで はフア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 1 0 2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 1 0 2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 形状はオーバ一ラップさせておき、 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内での通信の許容ピットェ 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 （1 10〜 1 1 2) 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 （1 1 0〜1 1 2) 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 1 02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 1 0MHzである LEDに比べて、 L Dは 1 GH z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 1 02の各ビーム 220 〜222などの光源が、 数 1 0 nmのスぺクトルは半値全幅を持つ L E Dである 場合も、 LDを光源として備え、 10 nm以下程度の狭帯域バンドカットフィル 夕を備える端末に対しては、 その広いスぺクトル中のごく一部がカツ卜されるだ 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 200 nm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 （1 1 0〜1 1 2) の使用する波長帯とは異なるスぺ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、 L A N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卜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 1 0 0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。 このようなィンテリジェン卜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 L A N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ォ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 L A N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、 L D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、 L D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 L Dではなく、 安価な L E Dとすることにより、 チャンネル数を少なくする代わりに L A N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 1 1 0〜1 1 2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ツトフィルタである。

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 (1 1 0) 、 端末 2 (1 1 1) , 端末 3 (1 1 2) 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 ドカツ卜フィル夕の反射スぺ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 800 nm, 8 70 nm, 950 nm 付近を中心とし、 40 nm程度の半値全幅を有する。 各々をカットするためのフ ィル夕のバンド幅は約 50 nmである。 したがって、 端末 1、 2、 3の使用する 波長帯は、 各々、 800 nm, 870 nm, 950 nm付近を中心とした約 50 nm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、 フィル夕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、 バンドカツ卜フィル夕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 I r D A 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 L E D及 び P Dに適用して、 1対 1で l m， 1 0 0 M b p s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、 バンドカツ 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 L A Nシ ステムにおいては、 エリア内に存在する L A N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 A 1 G a A s系を材料とし、 受信機のディテクタには シリコン p i n—P D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、 材料系のバリエ一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 2 2 0〜2 2 2などの光源各々を、 単一の 波長帯の、 1つまたは複数の L E D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 1 0 2のビーム 2 2 0 〜2 2 2などのいずれもが、 前記各端未の使用する波長帯とは異なるスぺクトル 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 L E D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 1 0 2の各光源を単一波長帯の L D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 L E Dを組み合わせて非常に広いスぺクトルと することによつても、 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、 L A N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 1 0 0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 L A N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ォ一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 L A N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、 ェ リア内に同一の波長帯の送信光光源 （L Dあるいは L E D ) 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 L A N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 L A N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、 光無線八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つ 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 L Dま たは L E D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夕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 6 Aは、 カード型の送受信機ユニット 4 0 0の例を示す。 また、 図 6 Bは、 ポート接続型の送受信機ユニット 4 0 0の例を示す。 図 6 A、 図 6 Bにそれぞれ 示されているように、 送受信機ユニット 4 0 0は、 送信機 4 0 1と、 受信機 4 0 2とを備えている。 送受信機ユニット 4 0 0の外部には、 バンドカットフィル夕 4 0 3が設けられている。

送受信機ユニット 4 0 0のサイズについては、 現在の端末内蔵型のものでも、

2 c m角程度の平板形状が実現されている。 図 6 Aにおいては、 送信機 4 0 1の すぐ隣にある受信機 4 0 2から、 直前に設置されていた前記バンドカツ卜フィル 夕 4 0 3が取り外されているが、 取リ外さずに内部でバンドカツ卜フィル夕 4 0 3の角度を変えて， ディテク夕を遮らないようにしても良いのは言うまでもない。 また、 フィル夕の例として、 複数の平板を組み合わせてもよいし、 図 6 Bに示し たようなディテク夕を半球状に囲うような形状であってもよい。

さらに、 図 6 Bに示したように、 半球状のフィル夕を取り外さずに、 軸周りに 回転させることによって、 P D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、 上記のバンドカツトフィルタ 4 0 3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 I r D A端末同士の通信形態である。 したが つて、 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 つた端末用光送受信機を用意して従来の I r D A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 L A N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 I rDA端末のように、 すべての端末側の光送信機は 85 0 nm帯の LED (スぺクトルとしては概ね 800〜 1 000 nm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 P i n PD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 1 02の光源としては、 すべて 780 nm帯の LDを用 いる。 この LDは CD、 CD-ROM, M〇、 MDなど既存の記録メディアにお いて、 デ一夕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ツ卜フィルタである必要はなく、 78 0 nmの波長に対してはほぼ 1 00 %に近い透過率を有し、 また少なくとも 79 0〜1 000 nmの範囲を含む長波長側においてはほぼ 1 00%に近い反射率を 有するような、 いわゆるショートバ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夕を持つ、 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 Z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ェリアネッ 卜ワークによれ ば、 (1) 携帯端末に用いられている指向 z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 Z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重通信によるネッ卜ワーク環境を提 供する場合に， 端末間の直接通信での波長帯の間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 Z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。

Claims

請求の範囲

1 . 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とする、 光無線ローカルエリアネットワーク。

2 . 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 することを特徴とする、 請求の範囲 1記載の光無線ローカルエリアネッ卜ワーク。

3 . 前記光送信機の光源としてファーフィ一ルドパターンがランパーティアン ( 1 amber t i an) 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 0 に対して、 対応する光送信機の強度半値角 φを、

φ = (Ζ Χ Θ ( Cは定数） として、 C =0. 70〜1. 00の範囲とすることを特徴とす る、 請求の範囲 1又は 2記載の光無線ローカルエリアネッ卜ワーク。

4 . 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 する機能を有することを特徴とする、 請求の範囲 1、 2又は 3記載の光無線口一 カルエリアネットワーク。

5 . 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 調整する機能を有することを特徴とする、 請求の範囲 4記載の光無線口一カルェ リァネットワーク。

6 . 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ることを特徴とする、 請求の範囲 1、 2又は 3記載の光無線ローカルエリアネットワーク。

7 . 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 に異なっていることを特徴とする、 請求の範囲 6記載の光無線ローカルエリアネ ッ卜ワーク。

8 . 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 と異なるスぺクトル成分を有することを特徴とする、 請求の範囲 7記載の光無線 ローカルエリアネットワーク。

9 . 前記光学的フィル夕を容易に着脱する手段を備えていることを特徴とする、 請求の範囲 6、 7又は 8記載の光無線ローカルエリアネットワーク。

1 0 . 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力 ルエリァネッ卜ワークにおいて、

( 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する、 光無線通信方式。