JPH09508249A - 適応データ速度及び／又は適応光パワーレベルを有するワイヤレス光通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも１つの送信装置（７５）及び１つの受信装置（７６）を有するワイヤレス光（特に赤外線）通信システムは受信装置の信号対雑音比によりデータ速度及び／又は送信装置の光パワーを動的に適応させる制御手段（７７，７８）を備える。この調整により、最適化されたシステム性能は受信装置の信号対雑音比を統計的に変化させる周辺光の影響の下でも維持される。データ速度、ビット誤り率及び送信範囲の間の最良の妥協は動的に決定される。制御機能はシステムの送信及び受信ユニットの間に分散される。制御情報はワイヤレス光通信を介して伝達される。

Description

【発明の詳細な説明】 適応データ速度及び／又は適応光パワー レベルを有するワイヤレス光通信システム 技術分野 この発明は、データ伝送のためのワイヤレス光通信システムに関する。 背景技術 ビジネス、管理、製造等の全ての領域におけるワークステーション及びパーソ ナルコンピュータ（例えば、デスクトップ又はハンドヘルドコンピュータ）の数 の急速な増加により、これらのシステムの柔軟且つ簡単な相互接続に関する要求 も増加している。周辺装置、例えばキーボード、コンピュータマウス、プリンタ ー、プロッター、スキャナー、表示装置等のフックアップ及び相互接続に関する 限り類似の要求がある。電気的な相互接続の利用は、互いに通信するシステムの 数の増加により、多くの場合、システムの位置、又はサブシステムの構成をしば しば変更しなければならない問題が起きる。それゆえ、柔軟性を増す、例えば前 記システムの電気的な相互接続を取り除いて代わりにワイヤレス通信を用いるこ とが望ましい。 近年、システムと装置の間のディジタルデータのワイヤレ ス転送のための光信号の使用が高い関心で受けとめられ、市販の製品として使用 されるに至った。その一例は電子装置の光遠隔制御である。もう１つの例はオフ ィス環境の情報システム間の通信である。送信システムと受信システムの間で転 送されるディジタルデータは、変調された光信号に変換され、送信システムの位 置で、光、特に赤外線（ＩＲ）のソースから放射され、そして、受信システムに より受信され、電気信号に変換された後、ディジタルデータに変換される。光信 号は直接に受信システムの光受信装置に伝播するか又は、地表での反射又は散乱 のような過程による伝播方向の変化を経て、間接的に受信装置に到達することが できる。今日では、前者のケースはポータブルコンピュータのステーションをド ッキングさせる際に実現される。この場合、ｃｍの尺度の距離で互いに接近し且 つ正しく位置合わせされる光送信装置と受信装置の間でデータ転送が行われる。 後者のケースは一般にオフィス環境で使用され、互いに数メートル離れた送信装 置と受信装置の間で光信号を乱されずに直接送信することは、直接経路の避けが たい動揺により非実際的というよりも不可能である。高度の柔軟性を達成する１ つの既知のアプローチは光信号を送信システムからオフィスの天井に放射するこ とである。この場合、光信号は反射されるか又は拡散して散乱される。従って、 放射は送信装置の周辺の一定の領域に散布される。天井から広がる光信号の分布 は、考慮している特定の環境に特有の多くの項目による。しかしながら、この状 況で 不可欠な要素は主として、送信範囲、即ち送信システムと受信システムの間の距 離が、ある最終的な値（以降、送信範囲と呼ぶ）に制限されることである。その 理由は、送信放射のエネルギフラックスが伝播の距離の増加により減少し、そし て受信装置の感度が最終的な信号対雑音比により制限されるためである。光ソー スの性能及び露光に関する安全要求により制限される光パワーレベルで動作する 典型的な既知のシステムは、１Ｍｂｐｓのデータ速度で数メートルの送信範囲を 示した。 後者の例はワイヤレス光通信の基本的な特徴を示し、そしてそれがもう１つの 競合するワイヤレス通信、無線周波数（ＲＦ）送信の方法と対照的に良好に用い られる利用の分野を表わす。ワイヤレス光通信は短距離のデータ伝送が可能であ るのに対し、ＲＦ伝送は潜在的に遠距離である。更に、オフィス環境では、壁及 び天井のような一般的なオフィスの境界はＲＦ波を除き光波を透過させないから 、光ワイヤレス通信の領域はステーション地化される。これは異なる通信システ ム間で起こりうる干渉はＲＦ送信よりも光放射に基づくワイヤレス通信システム の方が制御が容易であり且つデータ保全を達成できる方法がより簡単である理由 である。更に、ＲＦ送信は通信法規及び免許によって禁止されるか、光ワイヤレ ス通信システムは禁止されない。 ワイヤレス光通信システムの非常に重要なパラメータはデータを交換するシス テム間で達成できるデータ速度及び距離 である。オフィス環境では、１つの光送信装置の送信範囲を越える距離でデータ の伝達を必要とすることがある。しかしながら、１つの光送信装置の送信範囲は 、例えば光中継器の導入により、ワイヤレス通信の概念の範囲内で拡張できる。 このような拡張されたシステムの一例は米国特許第４４０２０９０号、発明の名 称「赤外線システムにより端末ステーションとサテライトの間でデータを転送す る通信システム」で提案されている。この特許では、複数のサテライトステーシ ョン、即ち、通常は広い部屋の天井に取付けられたステーションを提供するシス テムが記述されている。端末はそれらの送信範囲内で光的にサテライトと対話し 、サテライト間の通信を介してデータが分配されるので、１つの送信装置の送信 範囲を越える距離でデータを分配することができる。 ワイヤレス光通信システムを設計するとき、システムが完全に暗い環境での使 用に制限されない限り、設計者は避けがたい周辺光、例えば、常に光検出器に到 達する日光又は電灯からの光について知っておかなければならない。避けがたい 周辺光は、時間依存性の信号、例えば電灯からのＡＣ信号となり、そして重要な ことは、多くの実際のケースで、光受信装置での主要な雑音源になることがある 。従って、周辺光は受信装置の信号対雑音比に影響するので、送信範囲に影響す る。避けがたい光の出現は殆ど統計的であり且つ制御するのは困難な場合が多く 、その強さが極端に変化しうることは、日光の有無又は電灯のオン／オフ切換え で明らかである。更 に、信号対雑音比、従って送信範囲に統計的に影響する実際の影響は、受信装置 の信号に影響する光経路障害が起きることである。例えば、オフィス環境では、 ユーザーの移動は送信された信号の強さを変え、そして避けがたい周辺光の影響 を変えることもできる。 現在のワイヤレス通信システムでは、最初に周辺光の問題を処理する明白な試 みが行われた。通常、普通の室内照明に用いうる（５００ＫＨｚ以下の）低周波 数の信号は光から電気信号に変換された後に電気的なフィルタにより抑制される 。不要な周辺光のスペクトルを制限するために光フィルタが用いられる。しかし ながら、日光のスペクトルのかなりの部分はワイヤレス通信システムに適した光 ソースの光放射のスペクトルと同じ範囲にある。 周辺光が存在する場合の使用のために設計されている現在の光ワイヤレス通信 システムは、一定のデータ速度及び一定の値の光パワーで動作する。オフィス環 境を表わす種々の状況でシステムの送信部及び受信部間の距離とデータ速度の間 のトレードオフが周辺光によりどのような影響を受けるかの分析を伝える既知の 事例研究はない。前記システムのこれらのトレードオフはまだ研究されていない から、送信速度、送信範囲及び送信保全（ビット誤り率）に関して、レベルが変 化する周辺光に露出されたワイヤレス光通信システムの動的最適化を可能にする 制御及び最適化方式の利点は認識されていない。それゆえ、前記制御及び最適化 方式を導入する試み は行われていない。一定の送信速度で動作する今日のシステムは、周辺光を考慮 に入れる保全限界に対応する送信範囲の減少を対価としてのみ所望するデータ保 全の程度を提供する。今日のシステムでは、これらの保全限界は特定の環境の各 々で特定の構成毎に個々に試行錯誤を経て決定されねばならない。周辺光が存在 するときの自動的な制御及び性能の最適化を提供する既知のシステムはない。 発明の開示 本発明の目的は、光受信装置がその感度を低下させる避けがたい周辺光に晒さ れる状態の下での動作に適する、光信号の送信ユニット及び受信ユニットを少な くとも１つずつ備える、ワイヤレス光通信システムを提供することにある。前記 晒される状態は統計的に時間とともに変化すると想定される。 本発明のもう１つの目的は、周辺光に晒されることが動的に変化することを考 慮してシステム性能を最適化する方法及び装置を提供することにある。 請求項に記載される発明は、これらの目的を満足することを意図する。本発明 は改良されたワイヤレス光通信の方法及び装置を提供する。前記改良は送信装置 の光パワー及び／又は適応パラメータのようなデータ速度を導入し、ワイヤレス 光通信システムの設計で有用な自由度を増して柔軟性を高めることにより達成さ れる。更に送信装置の光パワー及びデータ速度は自動的な制御の下に設定しうる パラメータである。 前記制御は多くの異なる手段により達成できる。前記制御手段の幾つかの例が本 発明の請求項１〜１２及び発明を実施するための最良の形態の記述に引用されて いる。更に、前記パラメータは必要ならば自動的に適応させることができる。こ れは変動する周辺光に晒されるシステムに適する用法である。例えば、ビット誤 り率を主要な基準として採用すれば、データ速度は周辺光への露出に応じてその 時々刻々の上限に常に動的に適応させられる。 以上をまとめると、本発明は改良されたワイヤレス光通信の方法及び装置を提 供する。前記改良は送信装置の光パワー及び／又はデータ速度の自動的な制御手 段の導入により達成される。 下記は本発明により達成しうる利点である。 ・システム設計の柔軟性の向上 ・異なるデータ速度で動作するシステムの統合の簡略化 ・動的性能最適化 ・周辺光への不利な露出の場合のヒット誤り制御、従ってデータ保全 図面の簡単な説明 本発明を以下の図面を参照して詳細に説明する。 第１Ａ図は、コンピュータとキーボードの間のワイヤレスＩＲリンクを示す。 第１Ｂ図は、ときにはテーブル上でＬＡＮと呼ばれ、異な るコンピュータ及び端末ならびに周辺装置（例えばプリンタ）を相互接続するワ イヤレスＩＲネットワークを示す。 第１Ｃ図は、イントラオフィスＬＡＮと呼ばれ、異なるコンピュータ及びメイ ンフレームを相互接続するリング構成を有するワイヤレスＩＲネットワークを示 す。 第１Ｄ図は、通常は囲いのない領域のオフィス、会議室又は工場の廊下で用い られる、天井に位置する中継器を有し、イントラオフィスＬＡＮと呼ばれるワイ ヤレスＩＲネットワークの一部分を示す。 第２図は、ワイヤレス光イントラオフィス通信のモデルシステムとみなされる 、送信装置／受信装置対の３つの構成を示す。 第３図は、第２図に示された３つの異なる送信装置／受信装置構成で、送信装 置と受信装置の間の距離Ｓに対してプロットされた受信光パワーを示す。 第４図は、受信装置と送信装置の間のビット誤り確率Ｐ_e対距離Ｓの幾つかの 例を示す。 第５図は、異なる改良方式を用いる、垂直送信装置／受信装置構成の推定相対 データスループットＴ_o対距離Ｓを示す。 第６図は、４つの異なるデータ速度（０．０１Ｍｂｐｓ〜１０Ｍｂｐｓ）で達 成できる送信範囲を示す。 第７図は、光パワー及び／又はデータ速度の送信装置／受信装置対及び制御手 段を備える、ワイヤレス光通信システムのブロック図を示す。 第８図は、データ速度を適応させるのに適した、例えばパルス位置変調（ＰＰ Ｍ）により符号化される信号の特別な設計が示される、光受信装置の実施例を示 す。 発明を実施するための最良の形態 一般に、ワイヤレス光通信のシステムは、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレー ザーダイオードのような光ソースを有する送信装置として動作する、少なくとも １つのユニットと、ホトダイオードを有する受信装置として動作する、もう１つ のユニットを備える。以降、用語ユニットは、相互に、単方向又は両方向で通信 しうる、全ての種類のコンピュータ、端末中継器、周辺装置等と同義の用語とし て用いる。通常、赤外線（ＩＲ）の光がワイヤレス光通信に用いられる。それが 用語「ＩＲ通信」が以下で用いられる理由であるが、以下に示される結果は光ス ペクトルの特定の範囲に制限されるものではない。 第１図はオフィス環境でワイヤレス光通信を用いる４つの例を示す。１つは直 接ＩＲ通信の基本的な送信装置／受信装置構成であり、他の３つは間接ＩＲ通信 の構成である。 ２つのユニットのみか又は僅かに数ユニットが同じＩＲチャンネルを用いる場 合には、送信装置／受信装置の直接結合がよく適合する。１つの例が第１Ａ図に 示される。この図面で、第１のユニット、例えばキーボード２１が第２のユニッ ト、コンピュータ２０に接続される。この種のワイヤレスＩ Ｒリンタは単方向性でよく、そして最大距離は通常は１メートルよりも短い。こ れらの２つのユニットの間の直接の見通し線経路には、信頼できる動作を容易に するために、障害物があってはならない。 第１Ｂ図は、ときにはテーブル上でＬＡＮと呼ばれる、ワイヤレスＩＲネット ワークを示す。この図面に示すように、３つの異なるユニットが４番目のユニッ トに連結される。この例では、２つのコンピュータ２３及び２５と１つの端末２ ４がプリンタ２２に連結される。この種のアプリケーションでは直接及び間接の 構成が適合する。 第１Ｃ図は、イントラオフィスＬＡＮと呼ばれるリング構成を有するワイヤレ スＩＲネットワークを示す。このＩＲネットワークは３つのコンピュータ２７及 びメンフレーム機械２６を相互接続する。通常、イントラオフィスＩＲネットワ ークでは、間接構成の方がよく適合する。 第１Ｄ図は、別の例のＩＲネットワーク構成を示す。遠隔ユニットと通信でき るようにするために、第１のユニット、例えば中継器２８が天井に置かれる。こ の例では、遠隔ユニットはコンピュータ２９である。このような構成は通常は中 継器付きのイントラオフィスＬＡＮと呼ばれ、囲いのない領域のオフィス、会議 室及び工場の廊下で用いることができる。 次に、ワイヤレス光通信システムの性能の限界の評価を示す。簡略化のため、 １つの送信装置／受信装置対について３つの異なる構成、即ち垂直送信装置／受 信装置構成、傾斜送 信装置／受信装置構成及びスポットライト送信装置／受信装置構成（第２図参照 ）について考える。以下の分析が示すように、これらの３つの例は僅かだけ異な る類似の性能特性を有する。従って、これらの例は代表的なモデルとみなされる 。これらの性能、データ速度、ビット誤り率、及び送信装置と受信装置の間の距 離の測定が行われるとき、第１のステップで、これらのパラメータ間のトレード オフは、信号対雑音比の分析及びビット誤りの発生の確率（ビット誤り率）の計 算から引出される。第２のステップで、周辺光の影響が取込まれる。これに基づ いて最適化方式が検討される。 下記に示された式の値は、送信装置１０と受信装置１１の間の距離の関数とし てホトダイオードで受信されたパワーの妥当な近似値を提供する。送信装置が放 射する狭い平行ビームは天井又は同様の面で拡散（ランベルト）点ソースとして 反射されることが想定される。そしてホトタイオードに入射する信号パワーは、 投射されたホトダイオード領域で反射された実線の角度に含まれた放射として与 えられる。伝播する光の経路は遮断されないことも想定される。下記のパラメー タが用いられる。 Ｐ_s＝１Ｗ：送信装置の平均光パワー Ａ_r＝１ｃｍ²：ホトダイオード領域 Ｈ＝１．８ｍ：デスクトップから測った天井の高さ ρ＝０．７：天井の反射係数 Ｓ＝０〜２０ｍ：送信装置と受信装置の間の距離 垂直送信装置／受信装置構成： 第２Ａ図に示された、この第１の間接構成の特徴は、送信装置のＬＥＤ及び受 信装置のホトダイオードが上方を指向し且つ部屋の天井と直角である点である。 この構成は送信装置と受信装置の位置合わせを必要としないが、送信装置と受信 装置の間の距離Ｓの４乗の信号減衰を生ずる。受信された信号パワーは近似的に 次の式で与えられる。 式（１）は距離Ｓの増加に伴うパワーレベルを過小評価していることが実験に より分かった。式（１）に補正係数を掛けることにより概略の補正を行うことが できる。この補正が必要なのは複数の反射が考慮されていないからである。 傾斜送信装置／受信装置構成： この構成（第２Ｂ図参照）は、全ての送信装置のＬＥＤ及び受信装置のホトダ イオードが概ね部屋の天井の中央に向けられていることが必要である。実際に、 送信範囲の周縁部に置かれた遠隔送信装置及び受信装置は概ね４５度傾斜され且 つオフィスインテリアに面するのに対し、中央に置かれた他の送信装置及び受信 装置は上方を指向していれば十分である。下記は傾斜構成の利点である。 １．信号パワーはより均一に広がるので、送信範囲の増加 を可能にする。 ２．大抵の場合、日光又はデスクの電灯への直接の露出は避けることができる 。 ３．多くの場合、周縁部に置かれた送信装置及び／又は受信装置は直接の見通 し線経路から受信できる利点があるのでパワー効率が増す。 しかしながら、このアプローチは送信装置及び受信装置をユニットのハウジン グに柔軟に統合する必要がある。傾斜構成の場合、受信信号パワーは近似的に次 の式で示される。 スポットライト送信装置／受信装置構成： この特定の構成の特徴は、送信装置及び受信装置の一般的な位置合わせに加え て、反射されたスポットがＬＥＤ軸と天井の交差点に現われることができる、コ リメートされた狭いＬＥＤビームが必要である。それゆえ、反射された拡散点ソ ースは最も遠い送信装置／受信装置対の間の中間に現われ、伝播損失を最小にす る。対応する受信信号パワーＰは次の式で示される。 小さなビーム角のＬＥＤは製造が容易ではなく市販もされていないから、小さ な半パワー角を有する他の光ソースが必要とされる。例えば、コリメートされた レーザーソースは上記の条件を満たすことができる。その結果得られた狭い視界 は、かなりの光利得を有する大口径レンズ、ならびに光信号ソースのスペクトル の外側の不要な周辺光を抑圧する狭い光帯域フィルタの使用も可能にする。この 着想の欠点は、複雑な位置合わせ手順はユーザーが扱いやすい移動使用に適しな いことである。本明細書で光信号ソースを引合いに出すとき、通常のＬＥＤなら びにレーザーダイオードを含む全ての異なる種類のダイオードを意味することに 注目されたい。 第３図で、受信された光パワーＰ_rが上記の３つの基本的な間接送信装置／受 信装置構成の距離Ｓに対してプロットされている。第３図の線図はソースパワー Ｐ_s＝１Ｗであり且つホトダイオード領域Ａ_r＝１ｃｍ²であるとの想定に基づく 。更に、送信装置は位置Ｓ＝０に配置されるのに対し受信装置は距離Ｓで移動さ れると想定される。 上記の式（１）〜（３）から、構成毎に受信装置の信号を得ることができる。 次に、これらの結果は受信装置雑音に関連付けられた後、距離Ｓの関数として誤 り確率Ｐ_eに変換される。ここで、受信装置のショットノイズに与える周辺光環 境の影響を考慮しなければならない。 異なる周辺光環境で生成されるショットノイズ及び距離Ｓの関数としてビット 誤り確率Ｐ_eを推定する簡単なモデルが想 定される。ボルツマン定数ｋ、絶対温度Ｔ及び電子の電荷ｅに加えて、下記のパ ラメータが用いられる。 η＝０．５Ａ／Ｗ：ホトダイオード効率 Ｒ₁＝１ｋΩ：ホトダイオードバイアス抵抗 平均二乗雑音電流は次の式で与えられる。 ここで、Ｂは受信装置の電気的な帯域幅であり、Ｉ_bは周辺光の不完全な光フ ィルタ動作によるホトダイオードバイアス電流である。最初の雑音項は、常に存 在する熱雑音の底値（前置増幅器の雑音が含まれていると想定する）を表わす。 （過剰なホトダイオードバイアス電圧を防ぐために）想定された値が低い１ｋΩ であることにより雑音の底値はかなり高いことに注目されたい。実際には、より 低い雑音レベルを実現して蛍光灯環境の送信距離を改善することができる。ショ ットノイズ項は受信ホトダイオードの前に置かれた光フィルタを通過する周辺光 レベルによる。光干渉フィルタ又は吸収フィルタのような、異なる種類の光フィ ルタを、もしあれば、用いてもよい。 持続時間Ｔ_pの１つの光パルスを示す”１”又は持続時間Ｔ_pの間の信号の欠如 を示す”０”の記号のシーケンスからなり、 各々の記号が情報の１つのビットを示すような２進データストリームの送信を想 定する。この特定の符号化方式では、送信ビット当りの時間Ｔ_bはＴ_pに等しく、 そして送信のデータ速度は一般にビット速度Ｒ_b＝１／Ｔ_bとして与えられる、即 ち情報のビットが送信されて受信装置で“０”又は“１”として認識される瞬間 速度はＲ_b＝１／Ｔ_pに等しい。 受信装置は１つのパルスをあまり歪みなしに送信し且つ雑音をできるだけ抑圧 することを保証するために、われわれは受信装置の帯域幅Ｂについて次の式の関 係が成り立つものと想定する。 平均信号電流は、次の式により、受信信号パワーＰ_rと関連付けられる。 そして信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比は次の式により与えられる。 ２進送信及び白色ガウス雑音のビット誤り確率は、簡単な分析式を得るために 本明細書で次の式により概算される誤り関数により与えられるが、これはビット 誤り確率を過大評価する。 第４図はビット誤り率対距離Ｓの幾つかの例を示す。これらは所与の周辺光環 境の通信遮断距離の限界の存在を良好に示す。第４図で、データ速度Ｒ_b＝１Ｍ ｂｐｓが保持される。周辺光環境に従って、十分な日光（実線）及び蛍光灯の光 （破線）が選択されている。 ｎビットを含むデータパケットで（独立したビット誤りを想定して）せいぜい ｍの誤りが起きる確率は、次の式の累積二項分布により与えられる。 データスループット、即ちアドレス情報、遊休ビット等のオーバーヘッドを含 むデータ送信の平均速度を椎定するために、“自動反復要求（ＡＲＱ）の停止及 び待機”送信手順を 想定する。ｍ＝０（パケット内で起きる誤りゼロ）の場合、最大データ速度Ｒ_{ma x} に関して正規化される相対的なデータスループット、システムの設計パラメー タは次の式により与えられる。 次のパラメータで式（１０）を分析したい。 Ｒ_max＝１０又は１Ｍｂｐｓ Ｒ_b＝１０Ｍｂｐｓ，１Ｍｂｐｓ，０．１Ｍｂｐｓ，０．０１ＭｂｐＳ ｄ＝１０２４：パケット当りのデータビットの数 ｎ＝１０６４：パケット当りの、アドレス及びＣＲＣ（巡回冗長検査）を含む 全ビット数 ｐ＝１６：パケット内のプリアンブルビットの数 ｉ＝７２：パケット間の遊休ビット間隔の数 この特定の例では、（Ｒ_b＝Ｒ_maxの場合）最大スループットはオーバーヘッド に対する想定されたペイロードにより０．８８９である。 第５図は下記の４つの既知の改良方式の例を用いる垂直送信装置／受信装置配 列の推定データスループット対距離Ｓを示す。一例としてデータ速度Ｒ_b＝Ｒ_max ＝１Ｍｂｐｓが考慮されている。 ・光吸収フィルタ（標準バージョン）： 直射日光にあたるときの送信限界は第６図の黒で埋められた領域により示され 、僅かに２．５〜３ｍである。通常のＩＲシステムの測定により同様の限界が確 認された。蛍光灯環境での範囲は細い実線で示される（≒７ｍ）。 ・典型的なＬＥＤ放射スペクトルの幅に対応する光帯域幅（δλ≒５０ｎｍ） を持つ光干渉（ＩＦ）フィルタ： 直射日光及び蛍光灯の場合の範囲改善がそれぞれ太い破線及び細い破線により 示される。直射日光の場合の範囲改善はおよそ０．５ｍである。蛍光灯はごく僅 かのＩＲ放射しか含まないから、この場合には、改善は殆ど得られない。 ・誤り訂正符号化： 誤り訂正コードの使用は、限られた数の誤りビット復元できる。それは、所与 の雑音レベルに対して、より低い信号レベルを可能にするのに等しい（符号化利 得）。この利得は送信範囲をいくらか改善するのに用いてもよい。市販のリード ソロモン符号器／復号器チップセットの場合、３ｄＢの符号化利得が想定された 。ＩＦフィルタ及び符号化利得を組合せた効果が点入りの破線で示され、およそ １ｍの範囲改善を与える。 ・可変パケットサイズ： 非常に短いパケットの送信は誤りのないメッセージを所与のビット誤り確率で 受信する確率を改善する。しかしながら、種々の測定の実行で分かったように、 範囲の改善はごくわず かである。 第６図で、傾斜送信装置／受信装置構成で達成できる送信範囲が４つの異なる データ速度（０．０１Ｍｂｐｓ〜１０Ｍｂｐｓ）について椎定される。第６図に 示すように、０．１Ｍｂｐｓの場合、直射日光に露出された送信装置及び受信装 置により最大１０ｍの送信範囲が達成できる。第６図で白丸及び黒丸は実験値を 表わす。 第５図及び第６図から、周辺光環境において最適された性能で動作するワイヤ レス光通信システムの一般的な設計基準を論理的に椎理することができる。１０ Ｍｂｐｓで動作するシステムの送信範囲は、周辺光への露出が典型的に極端な場 合、おおよそ２ｍに限定される。他方、長距離（≒１０ｍ）を越える完全な（誤 りのない）送信は極端に低いデータ速度（１０ｋｂｐｓ）を必要とする。それゆ え、ワイヤレス光通信システムの実際の使用法はそれらが一定のデータ速度で作 動させられる場合はかなり制限される。前記システムは高速で短距離か又は低速 で長距離のどちらかである。しかしながら、今日の使用法は柔軟性がより大きい 設計を必要とする。あいにく、前述の従来の改良方式は周辺光に帰することがで きる作用のごくわずかな部分しか補償できない。 本発明に従って、送信装置のデータ速度及び光パワーを、適合できるパラメー タとして使用し且つそれらを制御する制御手段を導入することにより、柔軟な設 計で所望の利得を達成することができる。この制御手順の自動化は、所定のビッ ト誤り率についてのデータ速度及び送信範囲の間の最良の歩み寄りを常に見出し うるという意味で動的な最適化を可能にする。 光パワー及びデータ速度の制御は受信装置の信号対雑音比に関連する。送信装 置の光パワーは受信装置の信号に影響する。しかしながら、最大データ速度は、 所定のビット誤り率、従って受信装置の信号帯域幅に適合する最小信号対雑音比 と対応する。よって、データ速度を変える方法は、信号に関する雑音の抑圧を変 える方法と対応する。 光パワー及び／又はデータ速度に影響を及ぼす方法は既知である。送信装置の 光ソースのパワーは、最新の技術の手段により自動的に制御しうる駆動電流によ り影響を及ぼすことができる。 あるいは、光変調器を用いてもよい。前記装置の例は、電子吸収又は電子屈折 に基づいた電子光変調器である。信号対雑音比の観点から、装置性能及び安全要 求により制限される最高のパワーレベルで光ソースを作動させることが望ましい 。データ速度は基本的には選択された符号化方式及びパルス当りの時間Ｔ_pによ り決められる。データ速度の制御には２つの方法がある。１つはデータ速度に影 響を及ぼす方法であり、もう１つは送信装置及び受信装置の間で適切なデータ速 度に関する情報を伝達する方法、即ち送信装置と受信装置を同期させる方法であ る。データ速度に影響する方法に関する限り、Ｔ_pの変化は受信装置の電気的な 帯域幅Ｂの変更、従って受信 装置の雑音の変化に関連する。Ｂは調整できる電気的なフィルタにより制御でき る。前記装置は既知である。ビット当りの一定の時間Ｔ_b及びパルス当りの一定 の時間Ｔ_pについても特定の符号化方式を介してデータ速度に影響を及ぼす方法 の１つの例は冗長情報の多重送信である。この場合、所与の持続時間Ｔ₂の時間 フレームにそれぞれが関連し且つ一定のヒット数をそれぞれが表わす、コードの 個々の記号は、ｍ回（ｍは整数）送信される。この多重送信はデータ速度をｍ分 の１に低下させるが、信号平均化のような雑音抑圧手順の使用を可能にし、たと え受信装置の電気的な帯域幅が変えられずにいる場合でも、受信装置の信号対雑 音比をおよそ１／√ｍだけ改善することになる。この例及びデータ速度の調整に 関する新たな着想を本発明による実施例に関連して以下に説明する。送信装置／ 受信装置の同期の実現も合わせて説明する。 第７図のブロック図は前記制御プロセスを構成できる一般的な方法を示す。制 御システムは、データ速度及び／又は光パワーをセットするために、送信装置７ ０及び受信装置７１と対話する、独立したシステム７２として動作することがで きる（第７Ａ図）。制御システムの入力パラメータは受信装置７１の信号対雑音 比の測定値か又は周辺光を特徴付ける検出器からの信号でよい。本発明に従って 、制御システム７２、送信装置７０及び受信装置７１の間の情報はワイヤレス光 通信を介して転送できる。この場合、受信装置は別の光送信装置を備え、そして 送信装置は別の受信装置を備えねばならな い。前記本発明の同じ着想は制御機能（７７，７８）を送信ユニット及び受信ユ ニット自体に組込むことにより実現される（第７Ｂ図）。送信ユニット及び受信 ユニットはデータ速度及び／又は光パワーに関する全ての情報を初期接続プロセ スで交換できる。更に、ワイヤレス光通信は本発明によるこの手順に適切な方法 である。 以下、本発明による受信装置について説明する。第８図はこの受信装置を示す 。送信装置と受信装置の同期の例も以下に説明する。 データ符号化方式のように、パルス位置変調（ＰＰＭ）が想定される、即ちデ ータストリームは分割され、パケットのシーケンスに入れられる。パケットの各 々は持続時間Ｔ₂の時間フレームのシーケンスを決める。定義により、ｎビット はｍ個の等しいパルスで表わされ、それらの各々はｍ個の次の時間フレームの１ つに関連し、持続時間Ｔ_p＝Ｔ₂／２ⁿを有し、そして各々の時間フレーム内の２ⁿ の可能な等距離の位置の１つにより識別される。特定の定義のＰＰＭ符号化は、 １つの時間フレームに関して１つのパルスの位置により符号化された同じ情報を ｍ回反復する可能性を含む。従って、ｍ≧１の一般的な場合、データ速度、即ち 送信時間当りの送信ビット数は次の式で与えられる。 重大な歪みのない送信パルスの要求とできるだけ大きい雑音抑圧の間の妥当な 歩み寄りは受信装置帯域幅Ｂ≒１／Ｔ_pの設定により見出される。 このタイプの符号化では、データ速度を変える可能性は少なくとも３倍である 。一方では、時間フレーム当りのビットの数ｎ、従ってＴ₂は送信装置の光出力 パワーとの組合せで変えることができる。しかしながら、多くの場合、このアプ ローチの使用はパワー効率の考慮により限定される。しばしば、可能な限り最も 高い信号を達成することが望ましい。この場合、それは安全上の制約及び装置性 能の限界に適合する最も高いパワーレベルで送信ユニットの光ソースを動作させ るのに役立つ。通常、光パワーの平均及びピータの上限が与えられねばならない 。それゆえ、１つの時間フレームに関連したビットの数ｎも上限を有する。典型 的な既知のＬＥＤの性能データはデータ速度１Ｍｂｐｓを有する送信についてｎ ＝４及びＴ_p≒２５０ｎｓの選択を示唆する。第２のアプローチは上記の関連に よるパルス持続時間Ｔ_pと受信装置の帯域幅Ｂの組合せの変更により雑音レベル に影響を及ぼすことである。第３に、Ｂ及びＴ_pが一定である場合、各々の時間 フレームの送信を１つのパケット内でｍ回反復し、データ速度をｍ＝１の場合の データ速度の１／ｍに減らすことができる。受信したｍに等しいフレームのデイ ジタル信号処理は、後述するように、ビット誤り率を下げる。 図８に示された受信装置はホトダイオード３４を有する光 電子受信装置から成る。受信された光信号は電気信号に変換されて増幅器３５に 供給される。増幅器３５の出力で振幅を一定に保持するために、任意の利得制御 回路４５を用いることがある。帯域フィルタ４６は帯域フィルタされた（帯域幅 ≒Ｂの）信号を供給する。この信号はスライサー４７に供給される。基線再生の 手段４８が設けられ、増幅器３５の出力の信号から基線信号を引出す。基線再生 の手段４８から前記スライサー４７に送られたこの基線信号はａｃ結合により一 定ではない。検出されたパルスに関するハードウェアの決定（真のパルスか又は 雑音）はクロックによりシフトレジスタ５０に入れられる。シフトレジスタ５０ は、１つのフレーム長を包含するために２ⁿのセルを有する。前記レジスタ５０ をトリガーするクロック信号φ_pはプリアンブル処理プロセッサ４９を用いて生 成される。送信装置／受信装置同期及び受信データの適切な処理を可能にするた めに、システムクロックの同期及び時間フレームＴ₂の同期のための信号を運び 、そしてデータ速度に関する符号化された情報を運ぶプリアンブルビットのシー ケンス（即ちｎ及びｍ）は、各々のデータパケットの先頭で送信される。プリア ンブル処理プロセッサ４９は、クロック引出し５９．１、フレーム同期５９．２ 、データ速度検出５９．２及び搬送波感知５９．３の信号を提供する。プリアン ブル処理プロセッサ４９はプリアンブルの最初のフレームの先頭で始まるクロッ クパルスφ_pを届けると想定される。 シフトレジスタ５０はカウンタ（フリップ・フロップ）５４．１に転送される ２ⁿの出力信号を５４．ｘを通して供給する。誤りがない場合、１つのカウンタ のみが正しい位置で検出されたパルスを含む。誤りがある場合、幾つかのカウン タがパルスを含むことがある。各々のフレームの終わりで、シフトレジスタ５０ の出力はクロックされて前記カウンタ５４．１〜５４．ｘに入り、第１の分割器 ５１から得られたカウンタクロックφ_Fによりトリガされる。この第１の分割器 ５１はクロックパルスφ_pを２ⁿに分割する。 最高速度、即ちｍ＝１で送信する場合、全てのフレームは１度だけ送信される 。そしてカウンタ５４．１〜５４．ｘの内容はクロックφ_MFよりビット位置推定 手段５５に転送される。ビット位置推定手段５５は、検出されたパルスを、その 対応する時間フレームＴ₂に関する位置に関連させようと試みる。クロックφ_MF は、位相シフトを除き、φ_Fに等しい。カウンタの内容がビット位置推定手段５ ５に転送された後、カウンタは第２の分割器５２の出力で供給された信号により リセットされる。誤りが生じなかった場合、１つのカウンタだけがパルスカウン ト”１”を含み、他のカウンタは全て”０”である。換言すれば、ビット位置推 定手段は受信装置の信号対雑音比の測定値及び、同様に、ビット誤り率を届ける 。ビット位置椎定の結果から、送信されたデータは復号器５６により引出され、 そして手段５３からトリガー信号を受取る手段５７により直列化される。インタ フェースロジック５８ は受信されたデータを次のデータ処理で使用可能にする。 例えば、ｍ＝１０、１００又は１０００で送信を反復した場合、各々のクロッ クφ_Fにより、カウンタはシフトレジスタ５０の内容だけ増分される。本明細書 では、前記第２の分割器５２により供給されたクロック信号はφ_MF＝φ_F／ｍで ある、即ちこの分割器はクロック信号をｍで分割する。ｍフレームの後、カウン タの内容はビット位置椎定手段５５に転送される。そして、カウンタは分割器５ ２で生成されたトリガー信号５９．４によりリセットされる。このように、カウ ンタは１つの時間フレームＴ₂の間に受信された光信号の２_n、のサンプルを平均 する信号を実行する。従って、それらは、信号対雑音比が係数１／√ｍで改善さ れるサンプル信号を届ける。 電気的なフィルタ動作によりデータ速度を適合させるためには、受信装置の帯 域フィルタの幅の調整が必要である。この目的のために、調整できるアナログ又 はディジタルフィルタが必要である。パルスの長さは低いデータ速度ではずっと 長いので、過熱を防ぐために送信装置の光ソース（例えばＬＥＤ）のパワーを減 らさねばならない。この方法の欠点は、およそ５００ｋＨｚよりも低いデータ速 度が不可能なことである。この部分の周波数スペクトルは完全に抑圧され、蛍光 灯による主な雑音源を除去せねばならない。 本発明により、前述の受信装置は、下記の方法で適合するデータ速度を有する ワイヤレス光通信システムに用いることができる。ＰＰＭ符号化が選択される。 パラメータｍ及びｎ、 即ち各々の時間フレームの反復数及び時間フレーム当りのビット数は、それぞれ 、送信装置の光パワーに加えてデータ速度の制御パラメータとして選択されると 想定される。前述のように、クロック、フレーム同期及びデータ速度に関する全 ての情報は各々のデータパケットのプリアンブルビットのシーケンスに含まれる 。更に、ｍ及びｎの所定の値によるクロック及びフレームの同期ならびに適切な データ処理がプリアンブル処理プロセッサ４９により制御される。これらの構成 から始めて、本発明による制御手段が記述される。一例として、第７Ｂ図に示さ れたシステム構成が用いられる、即ち制御機能は送信装置及び受信装置の間に分 散される。制御データの交換のために、ワイヤレス光通信が用いられる、即ちシ ステムの送信ユニットは第８図に示されたように受信装置を含み、そしてシステ ムの受信ユニットは光送信装置を含む。これはシステムの送信ユニットにあるも のと同じタイプでもよい。システムの送信ユニット及び受信ユニットの同期に関 連した全ての情報は通信プロトコル、即ちプリアンブルビットシーケンスに含ま れているから、システムの送信ユニット及び受信ユニット内の独立したプロセッ サにより構成できる初期接続機構に基づいて同期及び最適化手順を確立するには 、妥当なシーケンスの制御ステップを与えるだけでよい。 １つの可能な初期接続手順は次のように動作する。通信プロセスの始めに、所 定の制御パラメータ、即ちｍ、ｎ及び送信装置の光パワーの値が選択される。ｍ 及びｎはともにシス テムの送信ユニット及び受信ユニットの制御プロセッサにも知られている。間違 えようのない最適化ステップを可能にする妥当な信号対雑音比を有する信号を実 現するために低い省略時データ速度で試験信号の送信を開始することは妥当であ る。試験信号として、送信される最初のデータパケットのプリアンブルビットパ ターンを用いることができる。通信プロセスを開始する、この最初の試みの結果 として、受信装置、特にそのビット位置推定手段及びその復号器は、実際の信号 対雑音比及びビット誤り率の測定値を届ける。これらのデータを取得して、シス テムの順序ユニットの制御プロセッサはこれらのデータが所定の限界の間にある かどうか、そして送信装置のデータ速度及び／又は光出力パワーの改善の余地が あるかどうかを決定する。適合できる制御パラメータの新しいセットを取得する 規則は、実験的に又はモデリング計算により決定できる数学的な関係で与えられ る。逆のプロセスでは、送信ユニットの制御プロセッサは、可能な改善に関する 情報が受信ユニットから送信されることを期待し、そして制御パラメータの値の 新しいセットを用いて同期プロセスの継続のコマンドに反応する。受信装置から の応答が生じない場合、送信ユニットは、その後、送信速度を遅くし、従って信 号対雑音比を改善することにより通信の確立を試みることができる。この手順は 最適化された制御パラメータのセットを決定した後か又は、システムの自由度内 では通信ができないことが分かった後に停止する。ひとたび通信が確率された場 合、信号対雑音比が変わる毎に受信ユニットは制御パラメータを変更する要求を 送信することができ、そして送信ユニットはそれに反応する。 異なる符号化方式の間の切換えを可能にすることにより、データ速度を変更す る自由度を高めることができる。前述のＰＰＭに基づいたシステムから開始し、 そして所与のパルス持続時間Ｔ_p及び、所与の持続時間Ｔ₂を有する時間フレーム を想定すると、新たなパルスを各々の時間フレームに加えることによりデータ速 度が高められるので、Ｔ₂／Ｔ_pの可能なパルス位置を有する１つの時間フレーム に関連するビットの数を増すことができる。送信ユニットの平均出力パワーの限 界により、新たなパルスの付加はピークパワーの低減を必要とすることがある。 このアプローチを実現するために、前述のＰＰＭに基づいたシステムは変更され ねばならない。第１に、各々のパケットのプリアンブルビットパターンは用いら れた符号化方式に関する情報を包含せねばならない。第２に、プリアンブルプロ セッサ４９はプリアンブルを処理できるように変更されねばならない。更に、適 切な符号化方式に関する情報は、機能が符号化方式に依存せねばならないビット 符号器５６に転送されねばならない。これはビット位置椎定手段にもその内容が 信号対雑音比及び／又はビット誤り率の椎定に用いられる場合には当てはまる。 結論として、データスループットの分析に基づいて、適応できるデータ速度及 び／又は光出力パワーのレベルを有し、 特定の距離及び周辺光環境のデータスループットを最適化できるワイヤレス光通 信の方法及び装置が提案される。本発明により、所定の範囲（例えば１０ｍ×１ ０ｍ）内の完全な接続は、（しばしば一時的に）低下させられたスループットを 犠牲にして維持することができる。低いデータ速度、例えば０．０１Ｍｂｐｓは 、第１Ａ図及び第１Ｂ図に示すように、周辺装置、例えばプリンタ２２、モデム 、キーボード２１等を遠隔ユニット２０、２３、２４及び２５に接続するのに依 然として十分かも知れない。更に、伝播経路の障害（例えば、大が受信装置のホ トダイオードをおおい隠す）を考慮し、必要なら、データ速度の一時的な低下に 頼らなければならない。（１０ｍ×１０ｍの部屋の隅に置かれたデスクトップレ ベルの傾斜送信装置／受信装置構成で）受信装置から３０ｃｍ離れて立っている 人は５ｄＢ〜７ｄＢの光パワー低下を生じうることが実験で示された。完全なネ ットワーク接続は通常の不利な状態でも本発明により維持される間は、ユーザー は突然の通信遮断の代わりにスループットの緩慢な低下に気付くだけかも知れな い。 産業上の利用可能性 第１Ｄ図に示すように、受信したデータパケットを正しく再送信する中継器を 有するＩＲネットワークで本発明を用いるとき、ネットワーク全体のスループッ トを高めることができる。あるいは、１つ又は幾つかの参加ユニット（ステーシ ョン）はそれら自身にアドレス指定されていないパケットを再送信するように構 成されることがある。一例（第５図参照）として、０．１Ｍｂｐｓで第１のユニ ットのトランシーバから送信されたパケットは、直射日光に晒され、そして第１ のユニットからおよそ７〜１０ｍ離れた別のユニットのトランシーバに到達でき 、およそ１％のスループットを生ずる。その間の中継器ステーションにより、完 全に１０Ｍｂｐｓの速度が維持され、およそ５０％のスループットを生ずる（パ ケットが２回送信される）。中継器の着想は、例えば、広いオフィスで重要な、 全体のネットワーク範囲を増すのにも適する。

【手続補正書】 【提出日】１９９６年１０月２日 【補正内容】 請求の範囲 １．変調された光信号を放射する少なくとも１つの送信ユニット（７０；７５ ）と、前記光信号を受信する少なくとも１つの受信ユニット（７１；７６）によ るデータ伝送のためのワイヤレス光通信システムであって、 ・前記・受信ユニットにより提供された実際のビット誤り率を反映する情報に 基づいて最適化された制御パラメータのセットを決定する手段と、 ・前記受信及び送信ユニットの間の制御データの光ワイヤレス交換を容易にす る手段と、 ・前記データ伝送のデータ速度を動的に適応させ、前記実際のビット誤り率が 所定の上限を越えないことを保証する手段と を備える通信システム。 ２．制御手段（７２）は受信ユニット（７１）からのデータ伝送の前記ヒット 誤り率に関する情報を受信する少なくとも１つのプロセッサを備える請求の範囲 第１項記載の通信システム。 ３．受信ユニット（７１）は光信号の送信装置を備え、そして送信ユニット（ ７０）は光信号の受信装置を備え、ワイヤレス光通信を介して前記受信及び送信 ユニットの間で前記制御データを交換する請求の範囲第１又は第２項記載の通信 システム。 ４．制御手段は少なくとも２つのプロセッサ、送信ユニット（７５）の一部で あるプロセッサ（７７）及び受信ユニット（７６）の一部であるプロセッサ（７ ８）を備え、両者は対話プロセスで前記交換された制御データに基づいてデータ 伝送のデータ速度をセットするために互いに通信する請求の範囲第１項記載の通 信システム。 ５．プロセッサ（７７，７８）は両方向性のワイヤレス光通信で通信する請求 の範囲第４項記載の通信システム。 ６．光放射の受信装置は ・光信号を電気信号に変換する光放射の検出器（３４）と、 ・前記電気信号の増幅器（３５，４５）及び帯域フィルタ（４６）と、 ・所定の持続時間Ｔ₁の時間フレームの間に到来する電気信号を周期的にサン プリングし、そしてｍを所定の整数とし、前記サンプリングされた信号の次のｍ 個の時間フレームを重ね合わせる信号平均化装置（４７，５０，５１，５２，５ ４．１〜５４．ｘ）と、 ・信号平均化装置による処理の後に信号からデータを引出すための復号システ ム（５５，５６）とを備える 請求の範囲第３又は第５項記載の通信システム。 ７．データ速度はパルス当りの時間Ｔ_pをＢ≒１／Ｔ_pに対応する受信装置の電 気的な帯域幅Ｂの変更と組合わせて変更することにより適応させる請求の範囲第 ６項記載の通信システム。 ８．ｋは≧１の所定の整数であり且つ各々の下位セットが所定の持続時間Ｔ₂ を有する場合、データを下位セットに分割し、次にそれらをｋ回反復して送信す る請求の範囲第６又は第７項記載の通信システム。 ９．・所定の規則により前記反復の数ｋを変更することによりデータ速度を適 応させ、そして ・信号平均化装置及び復号システムをパケットの伝送と同期させる、即ちＴ₁ ≧Ｔ₂及びｋ＝ｍが成立つようにする 請求の範囲第８項記載の通信システム。 １０．・各々の下位セットはパルス位置変調（ＰＰＭ）により持続時間Ｔ₂の 間に符号化されるｎビットを運び、 ・受信装置はＰＰＭ符号化されたデータを復号する手段を備える 請求の範囲第９項記載の通信システム。 １１．データ速度は送信ユニット（７０，７５）の光パワーの調整と組合わせ てｎを変更することにより適応させる請求の範囲第１０項記載の通信システム。 １２．制御手段は周辺光の強さの決定に用いられる少なくとも１つの光検出器 を備える請求の範囲第１乃至第１０項のどれかに記載の通信システム。 １３．少なくとも１つの送信ユニット（７０：７５）及び少なくとも１つの受 信ユニット（７１；７６）の間のワイヤレス光データ通信の方法であって、 ・前記送信ユニット（７０；７５）から光信号を放射する ステップと、 ・前記光信号を受信ユニット（７１；７６）により検出するステップと、 ・実際の伝送ビット誤り率を反映する情報に基づいて最適化された制御パラメ ータのセットを決定するステップと、 ・前記受信ユニット及び送信ユニットの間で制御データを光的に交換するステ ップと、 ・伝送データ速度を動的に調整し、前記実際のヒット誤り率が所定の上限を越 えないことを保証するステップと を含む方法。 １４．・検出された光信号を電気信号に変換するステップと、 ・前記電気信号を増幅しフィルタするステップと、 ・所定の持続時間Ｔ₁の時間フレームの間に前記電気信号をサンプリングする ステップと、 ・ｍを整数とし、次のｍ個の時間フレームに関する前記サンプリングされた信 号を平均するステップと、 ・前記電気信号を復号するステップと を含む請求の範囲第１３項記載の方法。 １５．データ速度を調整するステップは、パルス当りの時間Ｔ_pを、Ｂ≒１／ Ｔ_pによる受信装置の帯域幅Ｂの変化と組合わせて変更するステップを含む請求 の範囲第１４項記載の方法。 １６．データ伝送はデータを持続時間Ｔ₂の下位セットに分 割し、そしてｋ≧１として、各々の下位セットを次のｋ回の反復により送信する ステップに基づく請求の範囲第１４又は第１５項記載の方法。 １７．・所定の規則により反復の数ｋを変更することによりデータ速度を適応 させるステップと、 ・信号のサンプリングの時間フレームを下位セットと同期させるステップと、 ・サンプリングされた信号のｍ個の等しい時問フレームを平均する、即ちｋ＝ ｍが成立つようにするステップと を含む請求の範囲第１６項記載の方法。 １８．ｎを整数とするとき、データ伝送は、各々の下位セット内のパルス位置 変調（ＰＰＭ）によるｎビットの符号化を含む請求の範囲第１７項記載の方法。 １９．送信ユニットの光パワーの調整と組合わせてｎを変更することによりデ ータ速度を適応させるステップを含む請求の範囲第１８項記載の方法。 ２０．・光信号の受信装置（７１）と、 ・実際のビット誤り率を決定する手段と、 ・前記受信ユニット及び遠隔送信ユニットの間の制御データの光ワイヤレス交 換を容易にする手段と、 ・前記実際のビット誤り率を反映する情報を考慮して制御パラメータのセット の最適化を対話的に決定する手段と を備えるワイヤレス光通信システムで用いる受信ユニット。 ２１．受信装置（７１）は請求の範囲第６項記載の特性を 有する請求の範囲第２０項記載の受信ユニット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．変調された光信号を放射する少なくとも１つの送信ユニット（７０；７５ ）と、前記光信号を受信する少なくとも１つの受信ユニット（７１；７６）によ るデータ伝送のためのワイヤレス光通信システムであって、前記受信ユニット（ ７１；７６）の誤り率が所定の上限を越えないよう制御手段（７２；７７，７８ ）が所与の規則により前記送信ユニット（７０；７５）の光出力パワー及び／又 は前記データ伝送のデータ速度を動的に適応させることを特徴とする通信システ ム。 ２．制御手段（７２）は、送信ユニット（７０）の光出力パワー又はデータ伝 送速度を所定の規則により調整するために受信ユニット（７１）からデータ伝送 の誤り率及び／又は信号対雑音比に関する情報を受信する少なくとも１つのプロ セッサを備える請求の範囲第１項記載の通信システム。 ３．送信ユニット（７０）の光出力パワー及び／又はデータ伝送速度に関する 情報を制御手段（７２）によりワイヤレス光通信を介して交換するために、受信 ユニット（７１）は光信号の送信装置を備え、そして送信ユニット（７０）は光 信号の受信装置を備える請求の範囲第１又は第２項記載の通信システム。 ４．制御手段は少なくとも２つのプロセッサ、送信ユニット（７５）の一部で あるプロセッサ（７７）及び受信ユニッ ト（７６）の一部であるプロセッサ（７８）を備え、両者は対話プロセスで所与 の規則により送信ユニット（７５）の光出力パワー及び／又はデータ伝送速度を セットするために互いに通信する請求の範囲第１項記載の通信システム。 ５．プロセッサ（７７，７８）は両方向性のワイヤレス光通信で通信する請求 の範囲第４項記載の通信システム。 ６．光放射の受信装置は ・光信号を電気信号に変換する光放射の検出器（３４）と、 ・前記電気信号の増幅器（３５，４５）及び帯域フィルタ（４６）と、 ・所定の持続時間Ｔ₁の時間フレームの間に到来する電気信号を周期的にサン プリングし、そしてｍを所定の整数とし、前記サンプリングされた信号の次のｍ 回の時間フレームを重ね合わせる信号平均化装置（４７，５０，５１，５２，５ ４．１〜５４．ｘ）と、 ・信号平均化装置による処理の後に信号からデータを引出すための復号システ ム（５５，５６）とを備える 請求の範囲第３又は第５項記載の通信システム。 ７．データ速度はパルス当りの時間Ｔ_pをＢ≒１／Ｔ_pに対応する受信装置の電 気的な帯域幅Ｂの変更と組合わせて変更することにより適応させる請求の範囲第 ６項記載の通信システム。 ８．ｋは≧１の所定の整数であり且つ各々の下位セットが所定の持続時間Ｔ₂ を有する場合、データを下位セットに分割 し、次にそれらをｋ回反復して送信する請求の範囲第６又は第７項記載の通信シ ステム。 ９．・所定の規則により前記反復の数ｋを変更することによりデータ速度を適 応させ、そして ・信号平均化装置及び復号システムをパケットの伝送と同期させる、即ちＴ₁ ≧Ｔ₂であり且つｋ＝ｍである 請求の範囲第８項記載の通信システム。 １０．・各々の下位セットはパルス位置変調（ＰＰＭ）により持続時間Ｔ₂の 間に符号化されるｎビットを運び、 ・受信装置はＰＰＭ符号化されたデータを復号する手段を備える 請求の範囲第９項記載の通信システム。 １１．データ速度は送信ユニット（７０，７５）の光パワーの調整と組合わせ てｎを変更することにより適応させる請求の範囲第１０項記載の通信システム。 １２．制御手段は、周辺光の強さの決定に用いられる、少なくとも１つの光検 出器を備える請求の範囲第１乃至第１０項のどれかに記載の通信システム。 １３．少なくとも１つの送信ユニット（７０；７５）及び少なくとも１つの受 信ユニット（７１；７６）の間のワイヤレス光データ通信の方法であって、 ・前記送信ユニット（７０；７５）から光信号を放射するステップと、 ・前記光信号を受信ユニット（７１；７６）により検出す るステップと、 ・前記受信ユニットの誤り率が所定の上限を越えないように所与の規則により 前記送信ユニット（７０；７５）の光出力パワー及び／又はデータの伝送速度を 調整するステップと を含む方法。 １４．光出力パワー及び／又はデータ速度を調整するステップは ・光パワー及び／又はデータ速度を調整するためにデータ伝送の誤り率及び／ 又は受信された信号の信号対雑音比及び／又は周辺光の強さを評価するステップ と、 ・前記調整に関するコマンドを送信及び受信ユニットに供給するステップと、 ・光パワー及び／又はデータ速度の調整を初期設定するために送信及び受信ユ ニットにより前記コマンドを処理するステップと を含む請求の範囲第１３項記載の方法。 １５．ワイヤレス光通信により送信及び受信ユニットにコマンドを供給する請 求の範囲第１４項記載の方法。 １６．・検出された光信号を電気信号に変換するステップと、 ・前記電気信号を増幅しフィルタするステップと、 ・所定の持続時間Ｔ₁の時間フレームの間に前記電気信号をサンプリングする ステップと、 ・ｍを整数とし、次のｍ個の時間フレームに関して前記サ ンプリングされた信号を平均するステップと、 ・前記電気信号を復号するステップとを含む 請求の範囲第１３乃至第１５項のどれかに記載の方法。 １７．データ速度を適応させるステップは、Ｂ≒１／Ｔ_pによる受信装置の帯 域幅Ｂの変更と組合わせて、パルス当りの時間Ｔ_pを変更するステップを含む請 求の範囲第１６項記載の方法。 １８．前記データ伝送は、データを持続時間Ｔ₂の下位セットに分割し且つ、 ｋ≧１とし、下位セットの各々を次のｋ回の反復により送信するステップに基づ く請求の範囲第１６又は第１７項記載の方法。 １９．・所定の規則により反復の数ｋを変更することによりデータ速度を適応 させるステップと、 ・信号のサンプリングのための時間フレームを下位セットと同期させるステッ プと、 ・ｍの等しい時間フレーム、即ちｋ＝ｍの時間フレームのサンプリングされた 信号を平均するステップと を含む請求の範囲第１８項記載の方法。 ２０．データ伝送は、ｎを整数とし、各々の下位セット内のパルス位置変調（ ＰＰＭ）によるｎビットの符号化を含む請求の範囲第１９項記載の方法。 ２１．送信ユニットの光パワーの調整と組合わせてｎを変更することによりデ ータ速度を適応させるステップを含む請求の範囲第２０項記載の方法。 ２２．光信号の受信装置（７１）及び情報を制御手段と交換する手段を備え、 前記受信ユニットの誤り率が所定の上限を越えないように所与の規則によりデー タ伝送速度及び／又は送信ユニットの光出力パワーを動的に適応させる請求の範 囲第１項記載のワイヤレス光通信システムで用いる受信ユニット。 ２３．受信装置（７１）は請求項第６項記載の特徴を有する請求の範囲第２２ 項記載の受信ユニット。 ２４．所与の規則による対話プロセスで送信ユニットの光出力パワー及び／又 はデータ速度をセットするために、光信号の受信装置（７６）及び送信ユニット の一部であるプロセッサと通信するプロセッサを備える請求の範囲第４項記載の 通信システムで用いる受信ユニット。 ２５．受信装置（７６）は請求の範囲第６項記載の特徴を有する請求の範囲第 ２４項記載の受信ユニット。