中継装置及び通信システム
【課題】本発明は、複数の通信装置の間の通信を中継する技術において、搬送波源を不要としてコストやスペースを削減することを目的とする。
【解決手段】本発明は、赤外光送受信装置及び空間送受信装置の間の通信を中継する光中継装置１であって、赤外光送受信装置から信号を受信する第１受信器と、第１受信器が受信した信号を分岐する波長フィルタ１２と、波長フィルタ１２が分岐した信号の一方を空間送受信装置に送信する送信アンテナ１３と、空間送受信装置から信号を受信するＲＦ受信器１５と、ＲＦ受信器１５が受信した信号を利用して、波長フィルタ１２が分岐した信号の他方に施された変調の速度より遅い速度で、波長フィルタ１２が分岐した信号の他方を変調する光変調器１６と、光変調器１６が生成した信号を赤外光送受信装置に送信する第１送信器と、を備えることを特徴とする光中継装置１である。
【解決手段】本発明は、赤外光送受信装置及び空間送受信装置の間の通信を中継する光中継装置１であって、赤外光送受信装置から信号を受信する第１受信器と、第１受信器が受信した信号を分岐する波長フィルタ１２と、波長フィルタ１２が分岐した信号の一方を空間送受信装置に送信する送信アンテナ１３と、空間送受信装置から信号を受信するＲＦ受信器１５と、ＲＦ受信器１５が受信した信号を利用して、波長フィルタ１２が分岐した信号の他方に施された変調の速度より遅い速度で、波長フィルタ１２が分岐した信号の他方を変調する光変調器１６と、光変調器１６が生成した信号を赤外光送受信装置に送信する第１送信器と、を備えることを特徴とする光中継装置１である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の通信装置の間の通信を中継する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インドアネットワークにおいては、通信の高速大容量化と通信技術の多様化により、室内に光ファイバを敷設する有線光通信方式や、室内に無線通信設備を敷設する無線通信方式などに加え、従来の無線信号と混信せず、高速大容量な通信を行なうことができる光無線技術も、非特許文献１に示すように、盛んに研究開発が行われている。
【０００３】
光無線技術の中でも通信波長帯として可視光を利用した可視光通信は、人間の眼が可視光を視認できる性質を生かした通信方式であり、照明光としても利用可能であることや、見えることによる使いやすさなどの利点が見込めることから、非特許文献２で示すように、実用化に向けた研究が行われている。また、非特許文献３で示すように、標準化活動も、ＩＥＥＥ８０２．１５（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ８０２．１５）によって進められている。特に、非特許文献４で示すように、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いたこれまでの可視光通信とは異なり、赤外光と波長変換素子を用いることで、高速な伝送速度を実現する可視光通信の方式も提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｊａｒｉｒ Ｆａｄｌｕｌｌａｈ ａｎｄ Ｍｏｈｓｅｎ Ｋａｖｅｈｒａｄ， “Ｉｎｄｏｏｒ Ｈｉｇｈ−Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｉｎｋｓ ｆｏｒ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”， ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌ．２８， Ｎｏ．２１， Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １， ２０１０．
【非特許文献２】Ｔｏｓｈｉｈｉｋｏ Ｋｏｍｉｎｅ ａｎｄ Ｍａｓａｏ Ｎａｋａｇａｗａ， “Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｖｉｓｉｂｌｅ−Ｌｉｇｈｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ＬＥＤ Ｌｉｇｈｔｓ”， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， Ｖｏｌ．５０， Ｎｏ．１， Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００４．
【非特許文献３】“ＩＥＥＥ ８０２．１５ ＷＰＡＮ Ｔａｓｋ Ｇｒｏｕｐ ７ （ＴＧ７） Ｖｉｓｉｂｌｅ Ｌｉｇｈｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ”，[online]，平成２３年５月２７日， ＩＥＥＥ， ［平成２３年５月２７日検索］， インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｅｅｅ８０２.ｏｒｇ／１５／ｐｕｂ／ＴＧ７.ｈｔｍｌ＞
【非特許文献４】Ｔ． Ｋｕｂｏ， Ｔ． Ｕｍｅｋｉ， Ｔ． Ｋａｎａｉ， Ｈ． Ｓｕｚｕｋｉ， Ｈ． Ｈａｄａｍａ ａｎｄ Ｍ． Ａｓｏｂｅ， “Ａ Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ Ｖｉｓｉｂｌｅ Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｏｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ａ Ｓｈｏｒｔ Ｐｕｌｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａ ＱＰＭ−ＬＮ Ｍｏｄｕｌｅ”， ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ ２０１１， ＪＷＡ０７３ （２０１１）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献４では、赤外光と波長変換素子を用いた可視光通信について、下りの通信方式として赤外光を可視光に変換して空間伝送させる技術を述べるにとどまっており、上りの通信方式についての言及がされていなかった。
【０００６】
上り及び下りの空間伝送機能を備えた双方向の可視光通信を行なう場合、室内に設置された可視光送受信機は、赤外光による有線通信の配線に接続されることで、光アクセスネットワークなどに接続されることが、実用上望ましい。室内に設置された可視光送受信機では、空間伝送された可視光信号光を、光ファイバ中を有線伝送させる赤外光信号光へ、変換するための装置が必要となる。
【０００７】
最も考えられる装置構成は、可視光受信器、赤外光光源及び光変調器からなる。可視光受信器において、受信した可視光信号を電気信号に変換し、光変調器において、前記電気信号を用いて、赤外光光源から生成した赤外光の連続光を変調する。しかし、赤外光光源の部品コスト、駆動電力コスト及び装置設置スペースを削減することができなかった。
【０００８】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、複数の通信装置の間の通信を中継する技術において、搬送波源を不要としてコストやスペースを削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、第１通信装置から受信した信号の一部を第２通信装置に送信する一方で、第１通信装置から受信した信号の残りをループバックさせる。そして、第２通信装置から受信した信号を利用して、ループバックさせた信号を変調して、当該変調した信号を第１通信装置に送信する。ここで、第１通信装置に送信する信号に施された変調の速度は、ループバックさせた信号に施された変調の速度より、十分遅い速度である。つまり、ほとんど連続信号とみなせるループバックさせた信号を変調して、当該変調した信号を第１通信装置に送信する。よって、搬送波源が不要となる。
【００１０】
具体的には、本発明は、第１通信装置及び第２通信装置の間の通信を中継する中継装置であって、前記第１通信装置から信号を受信する第１受信器と、前記第１受信器が受信した信号を分岐する分岐器と、前記分岐器が分岐した信号の一方を前記第２通信装置に送信する第２送信器と、前記第２通信装置から信号を受信する第２受信器と、前記第２受信器が受信した信号を利用して、前記分岐器が分岐した信号の他方に施された変調の速度より遅い速度で、前記分岐器が分岐した信号の他方を変調する変調器と、前記変調器が生成した信号を前記第１通信装置に送信する第１送信器と、を備えることを特徴とする中継装置である。
【００１１】
また、本発明は、第１通信装置と、第２通信装置と、前記第１通信装置及び前記第２通信装置の間の通信を中継する中継装置と、を備える通信システムであって、前記中継装置は、前記第１通信装置から信号を受信する第１受信器と、前記第１受信器が受信した信号を分岐する分岐器と、前記分岐器が分岐した信号の一方を前記第２通信装置に送信する第２送信器と、前記第２通信装置から信号を受信する第２受信器と、前記第２受信器が受信した信号を利用して、前記分岐器が分岐した信号の他方に施された変調の速度より遅い速度で、前記分岐器が分岐した信号の他方を変調する変調器と、前記変調器が生成した信号を前記第１通信装置に送信する第１送信器と、を備えることを特徴とする通信システムである。
【００１２】
この構成によれば、複数の通信装置の間の通信を中継する技術において、搬送波源を不要としてコストやスペースを削減することができる。
【００１３】
また、本発明は、前記変調器が行なう変調の１シンボルタイム中に、前記分岐器が分岐した信号の他方におけるマーク信号が含まれることを特徴とする中継装置である。
【００１４】
また、本発明は、前記変調器が行なう変調の１シンボルタイム中に、前記分岐器が分岐した信号の他方におけるマーク信号が含まれることを特徴とする通信システムである。
【００１５】
この構成によれば、第１通信装置から受信した信号にスペース信号の同一符号連続が含まれるとしても、変調器が行なう変調の１シンボルタイム中において、第１通信装置から受信した信号にマーク信号が確実に含まれる。よって、変調器が行なう変調の１シンボルタイム中において、符号が０又は１のいずれであっても強度が０になることはないため、第１通信装置における受信及び復調が確実に行なわれる。
【００１６】
また、本発明は、前記第１受信器が受信した信号に対して波長変換を行なう波長変換器、をさらに備え、前記分岐器は、前記波長変換器で波長変換された信号を、分岐した信号の一方として前記第２送信器に出力し、前記波長変換器で透過された信号を、分岐した信号の他方として前記変調器に出力することを特徴とする中継装置である。
【００１７】
また、本発明は、前記中継装置は、前記第１受信器が受信した信号に対して波長変換を行なう波長変換器、をさらに備え、前記分岐器は、前記波長変換器で波長変換された信号を、分岐した信号の一方として前記第２送信器に出力し、前記波長変換器で透過された信号を、分岐した信号の他方として前記変調器に出力することを特徴とする通信システムである。
【００１８】
この構成によれば、第２通信装置及び中継装置の間の通信における波長帯域を、第１通信装置及び中継装置の間の通信における波長帯域と、異ならせることができる。
【００１９】
また、本発明は、前記第１受信器が受信した信号の波長とは異なる波長に、前記変調器が生成した信号に対して波長シフトを行なう波長シフタ、をさらに備え、前記第１送信器は、前記波長シフタで波長シフトされた信号を前記第１通信装置に送信することを特徴とする中継装置である。
【００２０】
また、本発明は、前記中継装置は、前記第１受信器が受信した信号の波長とは異なる波長に、前記変調器が生成した信号に対して波長シフトを行なう波長シフタ、をさらに備え、前記第１送信器は、前記波長シフタで波長シフトされた信号を前記第１通信装置に送信することを特徴とする通信システムである。
【００２１】
この構成によれば、第１通信装置及び中継装置の間の通信において、上り信号の波長帯域を下り信号の波長帯域と異ならせることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、複数の通信装置の間の通信を中継する技術において、搬送波源を不要としてコストやスペースを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態１の光中継装置の構成を示す図である。
【図２】連続信号に対して変調を行なう処理を示す図である。
【図３】変調信号に対して変調を行なう処理を示す図である。
【図４】実施形態２の光中継装置の構成を示す図である。
【図５】実施形態３の通信システムの構成を示す図である。
【図６】実施形態４の通信システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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の例であり、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。
【００２５】
（実施形態１）
実施形態１の光中継装置の構成を図１に示す。実施形態１の光中継装置１は、波長変換器１１、波長フィルタ１２、送信アンテナ１３、受信アンテナ１４、ＲＦ受信器１５及び光変調器１６から構成される。図１には図示していないが、光中継装置１の上り方向には、図５に図示する赤外光送受信装置２が接続されており、光中継装置１の下り方向には、図５に図示する空間送受信装置３が接続されている。赤外光送受信装置２は、第１通信装置に対応し、空間送受信装置３は、第２通信装置に対応する。
【００２６】
光中継装置１は、赤外光送受信装置２及び空間送受信装置３の間の通信を中継する。光中継装置１は、赤外光送受信装置２から、波長λ（ｎｍ）の赤外光信号を受信する。波長変換器１１は、光中継装置１が受信した波長λ（ｎｍ）の赤外光信号に対して、波長変換を行なう。波長フィルタ１２は、分岐器に対応し、波長変換器１１で波長変換された波長λ／２（ｎｍ）の可視光信号を、分岐した信号の一方として、送信アンテナ１３に出力し、波長変換器１１で透過された波長λ（ｎｍ）の赤外光信号を、分岐した信号の他方として、光変調器１６に出力する。送信アンテナ１３は、波長フィルタ１２が分岐した波長λ／２（ｎｍ）の可視光信号を、空間送受信装置３に送信する。
【００２７】
受信アンテナ１４及びＲＦ受信器１５は、空間送受信装置３から、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信する。光変調器１６は、受信アンテナ１４及びＲＦ受信器１５が受信したＲＦ信号を利用して、波長フィルタ１２が分岐した波長λ（ｎｍ）の赤外光信号に施された強度変調の速度より遅い速度で、波長フィルタ１２が分岐した波長λ（ｎｍ）の赤外光信号を強度変調する。光中継装置１は、光変調器１６が生成した波長λ（ｎｍ）の赤外光信号を、赤外光送受信装置２に送信する。
【００２８】
以上に説明したように、波長変換器１１は、第２高調波発生を利用しているが、和周波発生を利用してもよい。波長変換器１１は、第２高調波を利用するときには、擬似位相整合ＬｉＮｂＯ３導波路を使用することができ、和周波を利用するときには、光源及び合波器を使用して、下り信号光及び局部発振光から和周波を発生させることができる。
【００２９】
あるいは、分岐器として、波長フィルタ１２を使用するのではなく、パワースプリッタを使用してもよい。このとき、波長変換器１１を使用しなくてもよく、送信アンテナ１３及び光変調器１６が入力する信号の波長はともにλ（ｎｍ）となる。
【００３０】
以上に説明したように、赤外光送受信装置２から受信した信号の一部を、空間送受信装置３に送信する一方で、赤外光送受信装置２から受信した信号の残りを、ループバックさせる。そして、空間送受信装置３から受信した信号を利用して、ループバックさせた信号を変調して、当該変調した信号を赤外光送受信装置２に送信する。ここで、赤外光送受信装置２に送信する信号に施された変調の速度は、ループバックさせた信号に施された変調の速度より、十分遅い速度である。この効果について、図２及び図３を用いて説明する。
【００３１】
まず、比較例として、連続信号に対して変調を行なう処理を図２に示す。図２の上側は、連続信号光を示しており、図２の下側は、連続信号光がｖ／ａ（ｂｉｔ／ｓ）で強度変調された信号光を示している。次に、本発明として、変調信号に対して変調を行なう処理を図３に示す。図３の上側は、ｖ（ｂｉｔ／ｓ）で強度変調された信号光を示している。図３の下側は、ｖ（ｂｉｔ／ｓ）で強度変調された信号光が、さらにｖ／ａ（ｂｉｔ／ｓ）で強度変調された信号光を示している。ここで、ａは１より十分大きい定数であり、図３の下側における変調速度は、図３の上側における変調速度より、十分遅い速度である。
【００３２】
図２の下側及び図３の下側を比べると、連続信号に対して変調を行なっても、変調信号に対して変調を行なっても、最終的な変調信号は見かけ上大差はない。つまり、ほとんど連続信号とみなせるループバックさせた信号を変調して、当該変調した信号を赤外光送受信装置２に送信する。よって、赤外光送受信装置２及び空間送受信装置３の間の通信を中継する技術において、搬送波源を不要としてコストやスペースを削減することができる。
【００３３】
本発明として、図３の上側に示した変調信号に対して変調を行ない、図３の下側に示した変調信号を生成することが考えられる他に、比較例として、図３の上側に示した変調信号に対して光増幅器の飽和領域動作を行ない、図２の上側に示した連続信号を生成してから、図２の上側に示した連続信号に対して変調を行ない、図２の下側に示した変調信号を生成することも考えられる。しかし、比較例では、搬送波源は不要であるが、光増幅器が必要である。一方で、本発明では、搬送波源も光増幅器も不要である。
【００３４】
ここで、図３の上側に示した変調信号において、長い時間スケールでも短い時間スケールでも、マーク信号及びスペース信号が出現する確率がそれぞれ１／２であれば、図３の下側に示した変調信号のマーク信号の平均強度は、図２の下側に示した変調信号のマーク信号の強度の１／２となる。しかし、図３に示した変調処理の１シンボルタイム中に、図３の上側に示したマーク信号が平均でａ／２個含まれるため、赤外光送受信装置２はｖ／ａ（ｂｉｔ／ｓ）の変調速度に最適なフィルタを利用して受信することができる。
【００３５】
ここで、図３の上側に示した変調信号において、スペース信号が連続して出現することがある。すると、ａが小さく変調速度が速ければ、図３に示した変調処理の１シンボルタイム中に、図３の上側に示したマーク信号が含まれない可能性が高くなる。しかし、ａが大きく変調速度が遅ければ、図３に示した変調処理の１シンボルタイム中に、図３の上側に示したマーク信号が含まれない可能性が低くなる。そこで、ａを適切に大きく調節して、変調速度を適切に遅く設定することにより、図３の上側に示した変調信号において、スペース信号が連続して出現するとしても、図３に示した変調処理の１シンボルタイム中に、図３の上側に示したマーク信号が確実に含まれる。よって、光変調器１６が行なう変調の１シンボルタイム中において、符号が０又は１のいずれであっても強度が０になることはないため、赤外光送受信装置２における受信及び復調が確実に行なわれる。
【００３６】
（実施形態２）
実施形態２の光中継装置の構成を図４に示す。実施形態２の光中継装置１は、波長変換器１１、波長フィルタ１２、送信アンテナ１３、受信アンテナ１４、ＲＦ受信器１５、光変調器１６及び波長シフタ１７から構成される。波長シフタ１７以外については、実施形態２の構成要素は、実施形態１の構成要素と同様である。
【００３７】
波長シフタ１７は、光中継装置１が受信した信号の波長λ（ｎｍ）とは異なる波長λ’（ｎｍ）に、光変調器１６が生成した波長λ（ｎｍ）の赤外光信号に対して波長シフトを行なう。光受信機１は、波長シフタ１７で波長シフトされた波長λ’（ｎｍ）の赤外光信号を、赤外光送受信装置２に送信する。
【００３８】
波長シフタ１７として、例えばＲＦ周波数で発生する音響波を利用して光の周波数をドップラーシフトさせることにより周波数変化を生じさせる、ＡＯ（Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃ）周波数シフタを使用することができる。
【００３９】
よって、赤外光送受信装置２及び光中継装置１の間の通信において、上り信号の波長帯域を下り信号の波長帯域と異ならせることができる。そして、下り信号及び上り信号を波長多重し１本のシングルコア光ファイバで通信を行なう通信システムにおいて、コネクタなどの反射点で反射した一方の赤外光が逆方向を伝送している他方の赤外光に干渉することで引き起こす信号劣化の影響を抑圧することができる。
【００４０】
（実施形態３）
実施形態３の通信システムの構成を図５に示す。実施形態３の通信システムＳは、光中継装置１、赤外光送受信装置２、空間送受信装置３及びマルチコア光ファイバ４から構成される。実施形態３の光中継装置１として、実施形態１又は２の光中継装置１を応用することができるが、図５では実施形態１の光中継装置１を応用している。
【００４１】
赤外光送受信装置２は、光源２１、光変調器２２、光受信器２３及び光カプラ２４から構成される。光源２１は、波長λ（ｎｍ）の赤外光の連続信号を出力する。光変調器２２は、入力信号を利用して、波長λ（ｎｍ）の赤外光の連続信号を変調し、波長λ（ｎｍ）の赤外光の変調信号を、光中継装置１に送信する。光受信器２３は、波長λ（ｎｍ）の赤外光の変調信号を、光中継装置１から受信し、出力信号を生成する。
【００４２】
空間送受信装置３は、ＲＦ送信器３１、送信アンテナ３２、受信アンテナ３３及び空間光受信器３４から構成される。ＲＦ送信器３１は、入力信号を取得し、送信アンテナ３２を利用して、空間を介して、ＲＦ信号を光中継装置１に送信する。空間光受信器３４は、受信アンテナ３３を利用して、空間を介して、波長λ／２（ｎｍ）の可視光の変調信号を、光中継装置１から受信し、出力信号を生成する。
【００４３】
マルチコア光ファイバ４は、赤外光送受信装置２の光変調器２２から光中継装置１の波長変換器１１への下り信号を伝送する第１のコアと、光中継装置１の光変調器１６から赤外光送受信装置２の光受信器２３への上り信号を伝送する第２のコアと、を有する。赤外光送受信装置２において、光カプラ２４は、光変調器２２及び第１のコアを接続し、光受信器２３及び第２のコアを接続する。光中継装置１において、光カプラ１８は、波長変換器１１及び第１のコアを接続し、光変調器１６及び第２のコアを接続する。マルチコア光ファイバ４を利用することにより、下り信号及び上り信号の波長が同一のλ（ｎｍ）であるとしても、下り信号及び上り信号の間で干渉の影響はない。
【００４４】
（実施形態４）
実施形態４の通信システムの構成を図６に示す。実施形態４の通信システムＳは、下り光中継装置１Ａ、上り光中継装置１Ｂ、赤外光送信装置２Ａ、赤外光受信装置２Ｂ、空間送受信装置３及びシングルコア光ファイバ５、６から構成される。実施形態３の下り光中継装置１Ａ及び上り光中継装置１Ｂとして、実施形態１又は２の光中継装置１を応用することができるが、図６では実施形態１の光中継装置１を応用している。
【００４５】
赤外光送信装置２Ａは、光源２１及び光変調器２２から構成される。赤外光受信装置２Ｂは、光受信器２３から構成される。光カプラ２４以外については、実施形態４の赤外光送信装置２Ａ及び赤外光受信装置２Ｂの構成要素は、実施形態３の赤外光送受信装置２の構成要素と同様である。実施形態４の空間送受信装置３の構成要素は、実施形態３の空間送受信装置３の構成要素と同様である。
【００４６】
下り光中継装置１Ａは、波長変換器１１、波長フィルタ１２及び送信アンテナ１３から構成される。上り光中継装置１Ｂは、受信アンテナ１４、ＲＦ受信器１５及び光変調器１６から構成される。光カプラ１８以外については、実施形態４の下り光中継装置１Ａ及び上り光中継装置１Ｂの構成要素は、実施形態３の光中継装置１の構成要素と同様である。
【００４７】
シングルコア光ファイバ５は、赤外光送信装置２Ａの光変調器２２から下り光中継装置１Ａの波長変換器１１への下り信号を伝送する。シングルコア光ファイバ６は、上り光中継装置１の光変調器１６から赤外光受信装置２Ｂの光受信器２３への上り信号を伝送する。シングルコア光ファイバ５、６を利用することにより、下り信号及び上り信号の波長が同一のλ（ｎｍ）であるとしても、下り信号及び上り信号の間で干渉の影響はない。
【００４８】
（変形例）
空間送受信装置３から光中継装置１への上り信号は、実施形態３、４では、ＲＦ信号であったが、変形例として、光信号であってもよい。変形例であっても、実施形態３、４と同様に、赤外光送受信装置２に送信する信号に施された変調の速度は、ループバックさせた信号に施された変調の速度より、十分遅い速度であることが望ましい。
【００４９】
通信システムＳにおける下り信号及び上り信号は、実施形態１−４では、赤外光信号、可視光信号及びＲＦ信号のいずれかであったが、変形例では、どのような信号であってもよい。変形例であっても、実施形態１−４と同様に、赤外光送受信装置２を具体例とする第１通信装置に送信する信号に施された変調の速度は、ループバックさせた信号に施された変調の速度より、十分遅い速度であることが望ましい。
【００５０】
赤外光送受信装置２に送信する信号及びループバックさせた信号に施された変調は、実施形態１−４では、ともに強度変調であったが、変形例として、強度変調、位相変調及び周波数変調のいずれであってもよく、同種でも異種でもよい。変形例であっても、実施形態１−４と同様に、赤外光送受信装置２に送信する信号に施された変調の速度は、ループバックさせた信号に施された変調の速度より、十分遅い速度であることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係る中継装置及び通信システムは、赤外光通信及び可視光通信を中継する方式のみならず、様々な通信技術の相互を中継する方式においても適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
Ｓ：通信システム
１：光中継装置
１Ａ：下り光中継装置
１Ｂ：上り光中継装置
２：赤外光送受信装置
２Ａ：赤外光送信装置
２Ｂ：赤外光受信装置
３：空間送受信装置
４：マルチコア光ファイバ
５、６：シングルコア光ファイバ
１１：波長変換器
１２：波長フィルタ
１３：送信アンテナ
１４：受信アンテナ
１５：ＲＦ受信器
１６：光変調器
１７：波長シフタ
１８：光カプラ
２１：光源
２２：光変調器
２３：光受信器
２４：光カプラ
３１：ＲＦ送信器
３２：送信アンテナ
３３：受信アンテナ
３４：空間光受信器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の通信装置の間の通信を中継する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インドアネットワークにおいては、通信の高速大容量化と通信技術の多様化により、室内に光ファイバを敷設する有線光通信方式や、室内に無線通信設備を敷設する無線通信方式などに加え、従来の無線信号と混信せず、高速大容量な通信を行なうことができる光無線技術も、非特許文献１に示すように、盛んに研究開発が行われている。
【０００３】
光無線技術の中でも通信波長帯として可視光を利用した可視光通信は、人間の眼が可視光を視認できる性質を生かした通信方式であり、照明光としても利用可能であることや、見えることによる使いやすさなどの利点が見込めることから、非特許文献２で示すように、実用化に向けた研究が行われている。また、非特許文献３で示すように、標準化活動も、ＩＥＥＥ８０２．１５（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ８０２．１５）によって進められている。特に、非特許文献４で示すように、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いたこれまでの可視光通信とは異なり、赤外光と波長変換素子を用いることで、高速な伝送速度を実現する可視光通信の方式も提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｊａｒｉｒ Ｆａｄｌｕｌｌａｈ ａｎｄ Ｍｏｈｓｅｎ Ｋａｖｅｈｒａｄ， “Ｉｎｄｏｏｒ Ｈｉｇｈ−Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｉｎｋｓ ｆｏｒ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”， ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌ．２８， Ｎｏ．２１， Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １， ２０１０．
【非特許文献２】Ｔｏｓｈｉｈｉｋｏ Ｋｏｍｉｎｅ ａｎｄ Ｍａｓａｏ Ｎａｋａｇａｗａ， “Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｖｉｓｉｂｌｅ−Ｌｉｇｈｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ＬＥＤ Ｌｉｇｈｔｓ”， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， Ｖｏｌ．５０， Ｎｏ．１， Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００４．
【非特許文献３】“ＩＥＥＥ ８０２．１５ ＷＰＡＮ Ｔａｓｋ Ｇｒｏｕｐ ７ （ＴＧ７） Ｖｉｓｉｂｌｅ Ｌｉｇｈｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ”，[online]，平成２３年５月２７日， ＩＥＥＥ， ［平成２３年５月２７日検索］， インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｅｅｅ８０２.ｏｒｇ／１５／ｐｕｂ／ＴＧ７.ｈｔｍｌ＞
【非特許文献４】Ｔ． Ｋｕｂｏ， Ｔ． Ｕｍｅｋｉ， Ｔ． Ｋａｎａｉ， Ｈ． Ｓｕｚｕｋｉ， Ｈ． Ｈａｄａｍａ ａｎｄ Ｍ． Ａｓｏｂｅ， “Ａ Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ Ｖｉｓｉｂｌｅ Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｏｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ａ Ｓｈｏｒｔ Ｐｕｌｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａ ＱＰＭ−ＬＮ Ｍｏｄｕｌｅ”， ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ ２０１１， ＪＷＡ０７３ （２０１１）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献４では、赤外光と波長変換素子を用いた可視光通信について、下りの通信方式として赤外光を可視光に変換して空間伝送させる技術を述べるにとどまっており、上りの通信方式についての言及がされていなかった。
【０００６】
上り及び下りの空間伝送機能を備えた双方向の可視光通信を行なう場合、室内に設置された可視光送受信機は、赤外光による有線通信の配線に接続されることで、光アクセスネットワークなどに接続されることが、実用上望ましい。室内に設置された可視光送受信機では、空間伝送された可視光信号光を、光ファイバ中を有線伝送させる赤外光信号光へ、変換するための装置が必要となる。
【０００７】
最も考えられる装置構成は、可視光受信器、赤外光光源及び光変調器からなる。可視光受信器において、受信した可視光信号を電気信号に変換し、光変調器において、前記電気信号を用いて、赤外光光源から生成した赤外光の連続光を変調する。しかし、赤外光光源の部品コスト、駆動電力コスト及び装置設置スペースを削減することができなかった。
【０００８】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、複数の通信装置の間の通信を中継する技術において、搬送波源を不要としてコストやスペースを削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、第１通信装置から受信した信号の一部を第２通信装置に送信する一方で、第１通信装置から受信した信号の残りをループバックさせる。そして、第２通信装置から受信した信号を利用して、ループバックさせた信号を変調して、当該変調した信号を第１通信装置に送信する。ここで、第１通信装置に送信する信号に施された変調の速度は、ループバックさせた信号に施された変調の速度より、十分遅い速度である。つまり、ほとんど連続信号とみなせるループバックさせた信号を変調して、当該変調した信号を第１通信装置に送信する。よって、搬送波源が不要となる。
【００１０】
具体的には、本発明は、第１通信装置及び第２通信装置の間の通信を中継する中継装置であって、前記第１通信装置から信号を受信する第１受信器と、前記第１受信器が受信した信号を分岐する分岐器と、前記分岐器が分岐した信号の一方を前記第２通信装置に送信する第２送信器と、前記第２通信装置から信号を受信する第２受信器と、前記第２受信器が受信した信号を利用して、前記分岐器が分岐した信号の他方に施された変調の速度より遅い速度で、前記分岐器が分岐した信号の他方を変調する変調器と、前記変調器が生成した信号を前記第１通信装置に送信する第１送信器と、を備えることを特徴とする中継装置である。
【００１１】
また、本発明は、第１通信装置と、第２通信装置と、前記第１通信装置及び前記第２通信装置の間の通信を中継する中継装置と、を備える通信システムであって、前記中継装置は、前記第１通信装置から信号を受信する第１受信器と、前記第１受信器が受信した信号を分岐する分岐器と、前記分岐器が分岐した信号の一方を前記第２通信装置に送信する第２送信器と、前記第２通信装置から信号を受信する第２受信器と、前記第２受信器が受信した信号を利用して、前記分岐器が分岐した信号の他方に施された変調の速度より遅い速度で、前記分岐器が分岐した信号の他方を変調する変調器と、前記変調器が生成した信号を前記第１通信装置に送信する第１送信器と、を備えることを特徴とする通信システムである。
【００１２】
この構成によれば、複数の通信装置の間の通信を中継する技術において、搬送波源を不要としてコストやスペースを削減することができる。
【００１３】
また、本発明は、前記変調器が行なう変調の１シンボルタイム中に、前記分岐器が分岐した信号の他方におけるマーク信号が含まれることを特徴とする中継装置である。
【００１４】
また、本発明は、前記変調器が行なう変調の１シンボルタイム中に、前記分岐器が分岐した信号の他方におけるマーク信号が含まれることを特徴とする通信システムである。
【００１５】
この構成によれば、第１通信装置から受信した信号にスペース信号の同一符号連続が含まれるとしても、変調器が行なう変調の１シンボルタイム中において、第１通信装置から受信した信号にマーク信号が確実に含まれる。よって、変調器が行なう変調の１シンボルタイム中において、符号が０又は１のいずれであっても強度が０になることはないため、第１通信装置における受信及び復調が確実に行なわれる。
【００１６】
また、本発明は、前記第１受信器が受信した信号に対して波長変換を行なう波長変換器、をさらに備え、前記分岐器は、前記波長変換器で波長変換された信号を、分岐した信号の一方として前記第２送信器に出力し、前記波長変換器で透過された信号を、分岐した信号の他方として前記変調器に出力することを特徴とする中継装置である。
【００１７】
また、本発明は、前記中継装置は、前記第１受信器が受信した信号に対して波長変換を行なう波長変換器、をさらに備え、前記分岐器は、前記波長変換器で波長変換された信号を、分岐した信号の一方として前記第２送信器に出力し、前記波長変換器で透過された信号を、分岐した信号の他方として前記変調器に出力することを特徴とする通信システムである。
【００１８】
この構成によれば、第２通信装置及び中継装置の間の通信における波長帯域を、第１通信装置及び中継装置の間の通信における波長帯域と、異ならせることができる。
【００１９】
また、本発明は、前記第１受信器が受信した信号の波長とは異なる波長に、前記変調器が生成した信号に対して波長シフトを行なう波長シフタ、をさらに備え、前記第１送信器は、前記波長シフタで波長シフトされた信号を前記第１通信装置に送信することを特徴とする中継装置である。
【００２０】
また、本発明は、前記中継装置は、前記第１受信器が受信した信号の波長とは異なる波長に、前記変調器が生成した信号に対して波長シフトを行なう波長シフタ、をさらに備え、前記第１送信器は、前記波長シフタで波長シフトされた信号を前記第１通信装置に送信することを特徴とする通信システムである。
【００２１】
この構成によれば、第１通信装置及び中継装置の間の通信において、上り信号の波長帯域を下り信号の波長帯域と異ならせることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、複数の通信装置の間の通信を中継する技術において、搬送波源を不要としてコストやスペースを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態１の光中継装置の構成を示す図である。
【図２】連続信号に対して変調を行なう処理を示す図である。
【図３】変調信号に対して変調を行なう処理を示す図である。
【図４】実施形態２の光中継装置の構成を示す図である。
【図５】実施形態３の通信システムの構成を示す図である。
【図６】実施形態４の通信システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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の例であり、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。
【００２５】
（実施形態１）
実施形態１の光中継装置の構成を図１に示す。実施形態１の光中継装置１は、波長変換器１１、波長フィルタ１２、送信アンテナ１３、受信アンテナ１４、ＲＦ受信器１５及び光変調器１６から構成される。図１には図示していないが、光中継装置１の上り方向には、図５に図示する赤外光送受信装置２が接続されており、光中継装置１の下り方向には、図５に図示する空間送受信装置３が接続されている。赤外光送受信装置２は、第１通信装置に対応し、空間送受信装置３は、第２通信装置に対応する。
【００２６】
光中継装置１は、赤外光送受信装置２及び空間送受信装置３の間の通信を中継する。光中継装置１は、赤外光送受信装置２から、波長λ（ｎｍ）の赤外光信号を受信する。波長変換器１１は、光中継装置１が受信した波長λ（ｎｍ）の赤外光信号に対して、波長変換を行なう。波長フィルタ１２は、分岐器に対応し、波長変換器１１で波長変換された波長λ／２（ｎｍ）の可視光信号を、分岐した信号の一方として、送信アンテナ１３に出力し、波長変換器１１で透過された波長λ（ｎｍ）の赤外光信号を、分岐した信号の他方として、光変調器１６に出力する。送信アンテナ１３は、波長フィルタ１２が分岐した波長λ／２（ｎｍ）の可視光信号を、空間送受信装置３に送信する。
【００２７】
受信アンテナ１４及びＲＦ受信器１５は、空間送受信装置３から、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信する。光変調器１６は、受信アンテナ１４及びＲＦ受信器１５が受信したＲＦ信号を利用して、波長フィルタ１２が分岐した波長λ（ｎｍ）の赤外光信号に施された強度変調の速度より遅い速度で、波長フィルタ１２が分岐した波長λ（ｎｍ）の赤外光信号を強度変調する。光中継装置１は、光変調器１６が生成した波長λ（ｎｍ）の赤外光信号を、赤外光送受信装置２に送信する。
【００２８】
以上に説明したように、波長変換器１１は、第２高調波発生を利用しているが、和周波発生を利用してもよい。波長変換器１１は、第２高調波を利用するときには、擬似位相整合ＬｉＮｂＯ３導波路を使用することができ、和周波を利用するときには、光源及び合波器を使用して、下り信号光及び局部発振光から和周波を発生させることができる。
【００２９】
あるいは、分岐器として、波長フィルタ１２を使用するのではなく、パワースプリッタを使用してもよい。このとき、波長変換器１１を使用しなくてもよく、送信アンテナ１３及び光変調器１６が入力する信号の波長はともにλ（ｎｍ）となる。
【００３０】
以上に説明したように、赤外光送受信装置２から受信した信号の一部を、空間送受信装置３に送信する一方で、赤外光送受信装置２から受信した信号の残りを、ループバックさせる。そして、空間送受信装置３から受信した信号を利用して、ループバックさせた信号を変調して、当該変調した信号を赤外光送受信装置２に送信する。ここで、赤外光送受信装置２に送信する信号に施された変調の速度は、ループバックさせた信号に施された変調の速度より、十分遅い速度である。この効果について、図２及び図３を用いて説明する。
【００３１】
まず、比較例として、連続信号に対して変調を行なう処理を図２に示す。図２の上側は、連続信号光を示しており、図２の下側は、連続信号光がｖ／ａ（ｂｉｔ／ｓ）で強度変調された信号光を示している。次に、本発明として、変調信号に対して変調を行なう処理を図３に示す。図３の上側は、ｖ（ｂｉｔ／ｓ）で強度変調された信号光を示している。図３の下側は、ｖ（ｂｉｔ／ｓ）で強度変調された信号光が、さらにｖ／ａ（ｂｉｔ／ｓ）で強度変調された信号光を示している。ここで、ａは１より十分大きい定数であり、図３の下側における変調速度は、図３の上側における変調速度より、十分遅い速度である。
【００３２】
図２の下側及び図３の下側を比べると、連続信号に対して変調を行なっても、変調信号に対して変調を行なっても、最終的な変調信号は見かけ上大差はない。つまり、ほとんど連続信号とみなせるループバックさせた信号を変調して、当該変調した信号を赤外光送受信装置２に送信する。よって、赤外光送受信装置２及び空間送受信装置３の間の通信を中継する技術において、搬送波源を不要としてコストやスペースを削減することができる。
【００３３】
本発明として、図３の上側に示した変調信号に対して変調を行ない、図３の下側に示した変調信号を生成することが考えられる他に、比較例として、図３の上側に示した変調信号に対して光増幅器の飽和領域動作を行ない、図２の上側に示した連続信号を生成してから、図２の上側に示した連続信号に対して変調を行ない、図２の下側に示した変調信号を生成することも考えられる。しかし、比較例では、搬送波源は不要であるが、光増幅器が必要である。一方で、本発明では、搬送波源も光増幅器も不要である。
【００３４】
ここで、図３の上側に示した変調信号において、長い時間スケールでも短い時間スケールでも、マーク信号及びスペース信号が出現する確率がそれぞれ１／２であれば、図３の下側に示した変調信号のマーク信号の平均強度は、図２の下側に示した変調信号のマーク信号の強度の１／２となる。しかし、図３に示した変調処理の１シンボルタイム中に、図３の上側に示したマーク信号が平均でａ／２個含まれるため、赤外光送受信装置２はｖ／ａ（ｂｉｔ／ｓ）の変調速度に最適なフィルタを利用して受信することができる。
【００３５】
ここで、図３の上側に示した変調信号において、スペース信号が連続して出現することがある。すると、ａが小さく変調速度が速ければ、図３に示した変調処理の１シンボルタイム中に、図３の上側に示したマーク信号が含まれない可能性が高くなる。しかし、ａが大きく変調速度が遅ければ、図３に示した変調処理の１シンボルタイム中に、図３の上側に示したマーク信号が含まれない可能性が低くなる。そこで、ａを適切に大きく調節して、変調速度を適切に遅く設定することにより、図３の上側に示した変調信号において、スペース信号が連続して出現するとしても、図３に示した変調処理の１シンボルタイム中に、図３の上側に示したマーク信号が確実に含まれる。よって、光変調器１６が行なう変調の１シンボルタイム中において、符号が０又は１のいずれであっても強度が０になることはないため、赤外光送受信装置２における受信及び復調が確実に行なわれる。
【００３６】
（実施形態２）
実施形態２の光中継装置の構成を図４に示す。実施形態２の光中継装置１は、波長変換器１１、波長フィルタ１２、送信アンテナ１３、受信アンテナ１４、ＲＦ受信器１５、光変調器１６及び波長シフタ１７から構成される。波長シフタ１７以外については、実施形態２の構成要素は、実施形態１の構成要素と同様である。
【００３７】
波長シフタ１７は、光中継装置１が受信した信号の波長λ（ｎｍ）とは異なる波長λ’（ｎｍ）に、光変調器１６が生成した波長λ（ｎｍ）の赤外光信号に対して波長シフトを行なう。光受信機１は、波長シフタ１７で波長シフトされた波長λ’（ｎｍ）の赤外光信号を、赤外光送受信装置２に送信する。
【００３８】
波長シフタ１７として、例えばＲＦ周波数で発生する音響波を利用して光の周波数をドップラーシフトさせることにより周波数変化を生じさせる、ＡＯ（Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃ）周波数シフタを使用することができる。
【００３９】
よって、赤外光送受信装置２及び光中継装置１の間の通信において、上り信号の波長帯域を下り信号の波長帯域と異ならせることができる。そして、下り信号及び上り信号を波長多重し１本のシングルコア光ファイバで通信を行なう通信システムにおいて、コネクタなどの反射点で反射した一方の赤外光が逆方向を伝送している他方の赤外光に干渉することで引き起こす信号劣化の影響を抑圧することができる。
【００４０】
（実施形態３）
実施形態３の通信システムの構成を図５に示す。実施形態３の通信システムＳは、光中継装置１、赤外光送受信装置２、空間送受信装置３及びマルチコア光ファイバ４から構成される。実施形態３の光中継装置１として、実施形態１又は２の光中継装置１を応用することができるが、図５では実施形態１の光中継装置１を応用している。
【００４１】
赤外光送受信装置２は、光源２１、光変調器２２、光受信器２３及び光カプラ２４から構成される。光源２１は、波長λ（ｎｍ）の赤外光の連続信号を出力する。光変調器２２は、入力信号を利用して、波長λ（ｎｍ）の赤外光の連続信号を変調し、波長λ（ｎｍ）の赤外光の変調信号を、光中継装置１に送信する。光受信器２３は、波長λ（ｎｍ）の赤外光の変調信号を、光中継装置１から受信し、出力信号を生成する。
【００４２】
空間送受信装置３は、ＲＦ送信器３１、送信アンテナ３２、受信アンテナ３３及び空間光受信器３４から構成される。ＲＦ送信器３１は、入力信号を取得し、送信アンテナ３２を利用して、空間を介して、ＲＦ信号を光中継装置１に送信する。空間光受信器３４は、受信アンテナ３３を利用して、空間を介して、波長λ／２（ｎｍ）の可視光の変調信号を、光中継装置１から受信し、出力信号を生成する。
【００４３】
マルチコア光ファイバ４は、赤外光送受信装置２の光変調器２２から光中継装置１の波長変換器１１への下り信号を伝送する第１のコアと、光中継装置１の光変調器１６から赤外光送受信装置２の光受信器２３への上り信号を伝送する第２のコアと、を有する。赤外光送受信装置２において、光カプラ２４は、光変調器２２及び第１のコアを接続し、光受信器２３及び第２のコアを接続する。光中継装置１において、光カプラ１８は、波長変換器１１及び第１のコアを接続し、光変調器１６及び第２のコアを接続する。マルチコア光ファイバ４を利用することにより、下り信号及び上り信号の波長が同一のλ（ｎｍ）であるとしても、下り信号及び上り信号の間で干渉の影響はない。
【００４４】
（実施形態４）
実施形態４の通信システムの構成を図６に示す。実施形態４の通信システムＳは、下り光中継装置１Ａ、上り光中継装置１Ｂ、赤外光送信装置２Ａ、赤外光受信装置２Ｂ、空間送受信装置３及びシングルコア光ファイバ５、６から構成される。実施形態３の下り光中継装置１Ａ及び上り光中継装置１Ｂとして、実施形態１又は２の光中継装置１を応用することができるが、図６では実施形態１の光中継装置１を応用している。
【００４５】
赤外光送信装置２Ａは、光源２１及び光変調器２２から構成される。赤外光受信装置２Ｂは、光受信器２３から構成される。光カプラ２４以外については、実施形態４の赤外光送信装置２Ａ及び赤外光受信装置２Ｂの構成要素は、実施形態３の赤外光送受信装置２の構成要素と同様である。実施形態４の空間送受信装置３の構成要素は、実施形態３の空間送受信装置３の構成要素と同様である。
【００４６】
下り光中継装置１Ａは、波長変換器１１、波長フィルタ１２及び送信アンテナ１３から構成される。上り光中継装置１Ｂは、受信アンテナ１４、ＲＦ受信器１５及び光変調器１６から構成される。光カプラ１８以外については、実施形態４の下り光中継装置１Ａ及び上り光中継装置１Ｂの構成要素は、実施形態３の光中継装置１の構成要素と同様である。
【００４７】
シングルコア光ファイバ５は、赤外光送信装置２Ａの光変調器２２から下り光中継装置１Ａの波長変換器１１への下り信号を伝送する。シングルコア光ファイバ６は、上り光中継装置１の光変調器１６から赤外光受信装置２Ｂの光受信器２３への上り信号を伝送する。シングルコア光ファイバ５、６を利用することにより、下り信号及び上り信号の波長が同一のλ（ｎｍ）であるとしても、下り信号及び上り信号の間で干渉の影響はない。
【００４８】
（変形例）
空間送受信装置３から光中継装置１への上り信号は、実施形態３、４では、ＲＦ信号であったが、変形例として、光信号であってもよい。変形例であっても、実施形態３、４と同様に、赤外光送受信装置２に送信する信号に施された変調の速度は、ループバックさせた信号に施された変調の速度より、十分遅い速度であることが望ましい。
【００４９】
通信システムＳにおける下り信号及び上り信号は、実施形態１−４では、赤外光信号、可視光信号及びＲＦ信号のいずれかであったが、変形例では、どのような信号であってもよい。変形例であっても、実施形態１−４と同様に、赤外光送受信装置２を具体例とする第１通信装置に送信する信号に施された変調の速度は、ループバックさせた信号に施された変調の速度より、十分遅い速度であることが望ましい。
【００５０】
赤外光送受信装置２に送信する信号及びループバックさせた信号に施された変調は、実施形態１−４では、ともに強度変調であったが、変形例として、強度変調、位相変調及び周波数変調のいずれであってもよく、同種でも異種でもよい。変形例であっても、実施形態１−４と同様に、赤外光送受信装置２に送信する信号に施された変調の速度は、ループバックさせた信号に施された変調の速度より、十分遅い速度であることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係る中継装置及び通信システムは、赤外光通信及び可視光通信を中継する方式のみならず、様々な通信技術の相互を中継する方式においても適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
Ｓ：通信システム
１：光中継装置
１Ａ：下り光中継装置
１Ｂ：上り光中継装置
２：赤外光送受信装置
２Ａ：赤外光送信装置
２Ｂ：赤外光受信装置
３：空間送受信装置
４：マルチコア光ファイバ
５、６：シングルコア光ファイバ
１１：波長変換器
１２：波長フィルタ
１３：送信アンテナ
１４：受信アンテナ
１５：ＲＦ受信器
１６：光変調器
１７：波長シフタ
１８：光カプラ
２１：光源
２２：光変調器
２３：光受信器
２４：光カプラ
３１：ＲＦ送信器
３２：送信アンテナ
３３：受信アンテナ
３４：空間光受信器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１通信装置及び第２通信装置の間の通信を中継する中継装置であって、
前記第１通信装置から信号を受信する第１受信器と、
前記第１受信器が受信した信号を分岐する分岐器と、
前記分岐器が分岐した信号の一方を前記第２通信装置に送信する第２送信器と、
前記第２通信装置から信号を受信する第２受信器と、
前記第２受信器が受信した信号を利用して、前記分岐器が分岐した信号の他方に施された変調の速度より遅い速度で、前記分岐器が分岐した信号の他方を変調する変調器と、
前記変調器が生成した信号を前記第１通信装置に送信する第１送信器と、
を備えることを特徴とする中継装置。
【請求項２】
前記変調器が行なう変調の１シンボルタイム中に、前記分岐器が分岐した信号の他方におけるマーク信号が含まれることを特徴とする、請求項１に記載の中継装置。
【請求項３】
前記第１受信器が受信した信号に対して波長変換を行なう波長変換器、をさらに備え、
前記分岐器は、前記波長変換器で波長変換された信号を、分岐した信号の一方として前記第２送信器に出力し、前記波長変換器で透過された信号を、分岐した信号の他方として前記変調器に出力することを特徴とする、請求項１又は２に記載の中継装置。
【請求項４】
前記第１受信器が受信した信号の波長とは異なる波長に、前記変調器が生成した信号に対して波長シフトを行なう波長シフタ、をさらに備え、
前記第１送信器は、前記波長シフタで波長シフトされた信号を前記第１通信装置に送信することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の中継装置。
【請求項５】
第１通信装置と、
第２通信装置と、
前記第１通信装置及び前記第２通信装置の間の通信を中継する中継装置と、
を備える通信システムであって、
前記中継装置は、
前記第１通信装置から信号を受信する第１受信器と、
前記第１受信器が受信した信号を分岐する分岐器と、
前記分岐器が分岐した信号の一方を前記第２通信装置に送信する第２送信器と、
前記第２通信装置から信号を受信する第２受信器と、
前記第２受信器が受信した信号を利用して、前記分岐器が分岐した信号の他方に施された変調の速度より遅い速度で、前記分岐器が分岐した信号の他方を変調する変調器と、
前記変調器が生成した信号を前記第１通信装置に送信する第１送信器と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項６】
前記変調器が行なう変調の１シンボルタイム中に、前記分岐器が分岐した信号の他方におけるマーク信号が含まれることを特徴とする、請求項５に記載の通信システム。
【請求項７】
前記中継装置は、前記第１受信器が受信した信号に対して波長変換を行なう波長変換器、をさらに備え、
前記分岐器は、前記波長変換器で波長変換された信号を、分岐した信号の一方として前記第２送信器に出力し、前記波長変換器で透過された信号を、分岐した信号の他方として前記変調器に出力することを特徴とする、請求項５又は６に記載の通信システム。
【請求項８】
前記中継装置は、前記第１受信器が受信した信号の波長とは異なる波長に、前記変調器が生成した信号に対して波長シフトを行なう波長シフタ、をさらに備え、
前記第１送信器は、前記波長シフタで波長シフトされた信号を前記第１通信装置に送信することを特徴とする、請求項５から７のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１】
第１通信装置及び第２通信装置の間の通信を中継する中継装置であって、
前記第１通信装置から信号を受信する第１受信器と、
前記第１受信器が受信した信号を分岐する分岐器と、
前記分岐器が分岐した信号の一方を前記第２通信装置に送信する第２送信器と、
前記第２通信装置から信号を受信する第２受信器と、
前記第２受信器が受信した信号を利用して、前記分岐器が分岐した信号の他方に施された変調の速度より遅い速度で、前記分岐器が分岐した信号の他方を変調する変調器と、
前記変調器が生成した信号を前記第１通信装置に送信する第１送信器と、
を備えることを特徴とする中継装置。
【請求項２】
前記変調器が行なう変調の１シンボルタイム中に、前記分岐器が分岐した信号の他方におけるマーク信号が含まれることを特徴とする、請求項１に記載の中継装置。
【請求項３】
前記第１受信器が受信した信号に対して波長変換を行なう波長変換器、をさらに備え、
前記分岐器は、前記波長変換器で波長変換された信号を、分岐した信号の一方として前記第２送信器に出力し、前記波長変換器で透過された信号を、分岐した信号の他方として前記変調器に出力することを特徴とする、請求項１又は２に記載の中継装置。
【請求項４】
前記第１受信器が受信した信号の波長とは異なる波長に、前記変調器が生成した信号に対して波長シフトを行なう波長シフタ、をさらに備え、
前記第１送信器は、前記波長シフタで波長シフトされた信号を前記第１通信装置に送信することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の中継装置。
【請求項５】
第１通信装置と、
第２通信装置と、
前記第１通信装置及び前記第２通信装置の間の通信を中継する中継装置と、
を備える通信システムであって、
前記中継装置は、
前記第１通信装置から信号を受信する第１受信器と、
前記第１受信器が受信した信号を分岐する分岐器と、
前記分岐器が分岐した信号の一方を前記第２通信装置に送信する第２送信器と、
前記第２通信装置から信号を受信する第２受信器と、
前記第２受信器が受信した信号を利用して、前記分岐器が分岐した信号の他方に施された変調の速度より遅い速度で、前記分岐器が分岐した信号の他方を変調する変調器と、
前記変調器が生成した信号を前記第１通信装置に送信する第１送信器と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項６】
前記変調器が行なう変調の１シンボルタイム中に、前記分岐器が分岐した信号の他方におけるマーク信号が含まれることを特徴とする、請求項５に記載の通信システム。
【請求項７】
前記中継装置は、前記第１受信器が受信した信号に対して波長変換を行なう波長変換器、をさらに備え、
前記分岐器は、前記波長変換器で波長変換された信号を、分岐した信号の一方として前記第２送信器に出力し、前記波長変換器で透過された信号を、分岐した信号の他方として前記変調器に出力することを特徴とする、請求項５又は６に記載の通信システム。
【請求項８】
前記中継装置は、前記第１受信器が受信した信号の波長とは異なる波長に、前記変調器が生成した信号に対して波長シフトを行なう波長シフタ、をさらに備え、
前記第１送信器は、前記波長シフタで波長シフトされた信号を前記第１通信装置に送信することを特徴とする、請求項５から７のいずれかに記載の通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２５７０２０（Ｐ２０１２−２５７０２０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２８０９５（Ｐ２０１１−１２８０９５）
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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