空間多重通信装置及び方法
【課題】複数の光源と受光素子とを１対１に対応付けて空間多重数を増加させることによって伝送効率を向上し、かつそれぞれ光源から発光された光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対して干渉を与える場合であっても、各受光素子における受信信号の復号性能を向上した空間多重通信装置を提供する。
【解決手段】受光素子群において信号品質の高い順に各受光素子における受信信号を復号し、それぞれ復号結果で得られた高精度な干渉量の推定・除去をすることによって、各受光素子における復号性能を向上することができ、複数の光源と受光素子とを１対１に対応付けることによって、空間多重数も減少させることなく高効率な情報伝送を行うことができる。
【解決手段】受光素子群において信号品質の高い順に各受光素子における受信信号を復号し、それぞれ復号結果で得られた高精度な干渉量の推定・除去をすることによって、各受光素子における復号性能を向上することができ、複数の光源と受光素子とを１対１に対応付けることによって、空間多重数も減少させることなく高効率な情報伝送を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元に配置された複数の光源からの光信号を、複数の光源にそれぞれ対応する２次元に配置された受光素子で受光し、受光した信号を復号することによって情報データ通信を行う空間多重通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、２次元のディスプレイデバイスや紙媒体等を利用した広告とともに、当該広告に関連する情報を携帯端末で受信するサービスが提供されつつある。その主たるものとして、ＱＲコードのように２次元のバーコードを利用したＵＲＬの通知などが挙げられる。これをさらに発展した形態として、動的な２次元情報を伝達する方法が提案されている。例えば、非特許文献１では、複数の光源を有する送信器と、複数の受光素子を有する受信器との間で情報の伝達を行っている。図１１は、従来技術における空間多重通信システムの概念図である。図１１において、ＬＥＤ１０１は、伝達すべき情報データを動的に変調された光信号として発光する。レンズ１０２は、ＬＥＤ１０１によって発光された複数の光信号を空間的に分離し、イメージセンサ１０３において２次元に配置された受光素子に受光させる。このように従来技術における空間多重通信システムは、イメージセンサ１０３のすべてのピクセルで独立して復号処理を行うことで、並列処理を可能としている。
【０００３】
図１２は、一般的な空間多重通信装置１００のブロック図である。図１２において、空間多重通信装置１００は、送信部１１０と受信部１２０とから構成される。送信部１１０は、空間多重処理部１１１と、複数の光源（第１の光源１１２−１、第２の光源１１２−２、・・・・、第Ｎの光源１１２−Ｎ）とから構成される。受信部１２０は、複数の受光素子（第１の受光素子１２１−１、第２の受光素子１２１−２、・・・・、第Ｎの受光素子１２１−Ｎ）と、空間分離処理部１２２とから構成される。送信部１１０において、空間多重処理部１１１は、空間多重通信を行うために入力された情報データＳ１０を分解し、第１〜Ｎの光源１１２−１〜Ｎに対して、それぞれ第１〜Ｎの発光制御信号Ｓ１１−１〜Ｎを出力する。第１〜Ｎの光源１１２−１〜Ｎは、それぞれ入力された第１〜Ｎの発光制御信号Ｓ１１−１〜Ｎを第１〜Ｎの光信号Ｓ２０−１〜Ｎとして発光する。ここで、送信部１１０の第１〜Ｎの光源１１２−１〜Ｎから発光された第１〜Ｎの光信号Ｓ２０−１〜Ｎは、受信部１２０において、レンズ等の光学デバイスを利用して集光・結像される。これにより、第１〜Ｎの光信号Ｓ２０−１〜Ｎは、受信部１２０において、送信部１１０の第１〜Ｎの光源１１２−１〜Ｎにそれぞれ対応する第１〜Ｎの受光素子１２１−１〜Ｎによって受光される。第１〜Ｎの受光素子１２１−１〜Ｎは、受光した第１〜Ｎの光信号Ｓ２０−１〜Ｎを第１〜Ｎの受光信号Ｓ２１−１〜Ｎに変換し、空間分離処理部１２２に出力する。空間分離処理部１２２は、入力された第１〜Ｎの受光信号Ｓ２１−１〜Ｎを復号し、情報データＳ３０として出力する。
【０００４】
図１２に示した送信部１１０について、さらに詳しく説明する。図１３は、送信部１１０における空間多重処理部１１１の詳細な構成を示すブロック図である。図１３（ａ）において、空間多重処理部１１１は、シリアル／パラレル変換部（以下、「ＳＰ変換部」と記述する）１１３と、第１〜Ｎの発光制御部１１４−１〜Ｎとから構成される。ＳＰ変換部１１３は、情報データＳ１０を並列化し、第１〜Ｎの発光制御部１１４−１〜Ｎに対して、第１〜Ｎの部分情報データＳ１０−１〜Ｎを出力する。第１〜Ｎの発光制御部１１４−１〜Ｎは、それぞれ入力された第１〜Ｎの部分情報データＳ１０−１〜Ｎに基づいて、第１〜Ｎの光源１１２−１〜Ｎに対して、発光パワーを制御する第１〜Ｎの発光制御信号Ｓ１１−１〜Ｎを出力する。
【０００５】
また、空間多重処理部１１１は、発光制御部とＳＰ変換部との順番を入れ替える構成であっても構わない。具体的には、図１３（ｂ）に示すように、空間多重処理部１１１は、情報データＳ１０に基づいて、発光パワーを制御する発光制御信号Ｓ１１を出力する発光制御部１１４と、発光制御信号Ｓ１１を並列化し、第１〜Ｎの発光制御信号Ｓ１１−１〜Ｎを出力するＳＰ変換部１１３とから構成される。
【０００６】
次に、図１２に示した受信部１２０について、さらに詳しく説明する。図１４は、受信部１２０における空間分離処理部１２２の詳細な構成を示すブロック図である。図１４（ａ）において、空間分離処理部１２２は、第１〜Ｎのデータ復号部１２３−１〜Ｎと、パラレル／シリアル変換部（以下「ＰＳ変換部」と記述する）１２４とから構成される。第１〜Ｎのデータ復号部１２３−１〜Ｎは、第１〜Ｎの受光素子１２１−１〜Ｎから出力される第１〜Ｎの受光信号Ｓ２１−１〜Ｎを、それぞれ第１〜Ｎの部分情報データＳ２２−１〜Ｎに復号する。ＰＳ変換部１２４は、第１〜Ｎのデータ復号部１２３−１〜Ｎで復号された第１〜Ｎの部分情報データＳ２２−１〜Ｎを直列化し、合成された情報データＳ３０を出力する。
【０００７】
また、空間分離処理部１２２は、復号部とＰＳ部との順番を入れ替える構成であっても構わない。具体的には、図１４（ｂ）に示すように、空間分離処理部１２２は、第１〜Ｎの受光素子１２１−１〜Ｎから出力される第１〜Ｎの受光信号Ｓ２１−１〜Ｎを直列化し、合成された受光信号Ｓ２１を出力するＰＳ変換部１２４と、合成された受光信号Ｓ２１を復号し、情報データＳ３０を出力する復号部１２３とから構成される。
【０００８】
以下に、送信部１１０および受信部１２０における信号の流れについて、具体的なデータを用いて説明する。一例として、情報データは“０”と“１”との２値データとし、光源および受光素子をそれぞれ４個ずつ用いた場合を説明する。送信部１１０から情報データＳ１０を（“１０００１１１１０１０１１００１”）として送信する場合を考える。この場合、ＳＰ変換部１１３から出力される第１の部分情報データＳ１０−１は、情報データＳ１０の１・５・９・１３番目である（“１１０１”）とし、第２の部分情報データＳ１０−２は、情報データＳ１０の２・６・１０・１４番目である（“０１１０”）とし、第３の部分情報データＳ１０−３は、情報データＳ１０の３・７・１１・１５番目である（“０１００”）とし、第４の部分情報データＳ１０−４は、情報データＳ１０の４・８・１２・１６番目である（“０１１１”）とする。
【０００９】
第ｋ（ｋは１〜４の整数）の発光制御部１１４−ｋは、第ｋの部分情報データＳ１０−ｋの“０”と“１”とに基づいて、それぞれ振幅レベルが“Ａ0”と“Ａ1”との信号を、第ｋの発光制御信号Ｓ１１−ｋとして出力する。第ｋの光源１１２−ｋは、第ｋの発光制御信号Ｓ１１−ｋの振幅レベル“Ａ0”と“Ａ1”とに基づいて、信号光パワーが“Ｂ0”と“Ｂ1”との第ｋの光信号Ｓ２０−ｋを出力する。
【００１０】
第ｋの受光素子１２１−ｋは、第ｋの光源１１２−ｋから出力された信号光パワーが“Ｂ0”と“Ｂ1”との第ｋの光信号Ｓ２０−ｋに対して、それぞれ信号光パワーが“Ｃ0”と“Ｃ1”となった第ｋの光信号Ｓ２０−ｋを受光する。第ｋの受光素子１２１−ｋは、それぞれ受光した第ｋの光信号Ｓ２０−ｋの信号光パワー“Ｃ0”と“Ｃ1”とに基づいて、信号光パワーが“Ｄ0”と“Ｄ1”との第ｋの受光信号Ｓ２１−ｋを出力する。第ｋのデータ復号部１２３−ｋは、第ｋの受光信号Ｓ２１−ｋの信号光パワー“Ｄ0”と“Ｄ1”とに基づいて、第ｋの受光信号Ｓ２１−ｋを２値判定し、２値データ“０”と“１”とに復号された第ｋの部分情報データＳ２２−ｋを出力する。ＰＳ変換部１２４は、第１〜４の部分情報データＳ２２−１〜４の（“１１０１”）、（“０１１０”）、（“０１００”）、および（“０１１１”）を、送信部１１０のＳＰ変換部１１３とは逆の手順で直列化する。これにより、ＰＳ変換部１２４から情報データＳ３０（“１０００１１１１０１０１１００１”）が出力される。
【００１１】
このように、複数の光源と複数の受光素子とを用いた空間多重通信を実現している。理想的には、複数の光源とこれらに対応する複数の受光素子とが、１対１で独立した情報伝搬路を形成し、空間多重通信を実現することによって、単数の光源および受光素子を用いた空間通信の場合と比較して、高効率な情報伝達が可能となる。
【００１２】
さらに、２次元イメージ通信において、より多くの光源と受光素子とを利用し、空間多重数を多く設けることによって、大容量の情報伝達をより高効率に行うことができる。近年、携帯端末（例えば携帯電話やデジタルカメラ）に搭載されている撮像素子の画素数（受光素子の数）は、日増しに増加する傾向を示しており、より高精度、高精細な画像・動画の取得が可能となっている。これらの大きな画素数の撮像素子等を２次元イメージ通信に利用した場合には、非常に高効率な情報伝送が可能になるものと期待される。
【非特許文献１】宮内聡 他、「高速ＣＭＯＳイメージセンサを用いた二次元送受信器による並列光空間通信の提案」、信学技報 ＣＳ−２００４−１８、ＯＣＳ２００４−２８、ＰＮ２００４−２３、２００４年５月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、撮像素子の画素数が増加するに従って、各画素（受光素子）の面積は反比例的に小さくなる。一方、カメラのように、レンズ等を用いて２次元配置された光源からの光信号を集光・結像した場合、受光素子上に形成される光源の光スポットサイズは、回折限界と呼ばれる現象により無限小とはならない。このため、光源から発光された光信号が、当該光源と１対１に対応している受光素子に隣接する受光素子に対して干渉を与える。
【００１４】
図１５は、受光素子と光源の光スポットとの関係を示す図である。上述したように受光素子上に形成される光源の光スポットは、回折限界のために当該光源に対応する受光素子の範囲内に収めることができない。このため、光源の光スポットは、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対して干渉を与えている。このような光源の光スポットが、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対して干渉を与え、受信部において受光した受信信号を誤った情報データとして復号してしまう。受信信号を誤った情報データとして復号してしまう場合について、以下に具体的に説明する。
【００１５】
図１６は、受信信号を誤った情報データとして復号していることを示す図である。図１６において、２次元平面状に光源および受光素子が４行×４列に配置されている。ここで、ｎ行×ｍ列配列の情報データを（“１行１列目の値”，“１行２列目の値”，・・・，“１行ｍ列目の値”，“２行１列目の値”，・・・，“ｎ行ｍ列目の値”）と表し、ｎ行×ｍ列配列のｉ行ｊ列目の位置を（Ｐｉ，Ｑｊ）と表すこととする。ただし、ｎおよびｍは正の整数、ｉはｎ以下の正の整数、ｊはｍ以下の正の整数である。また、送信部における光源（Ｐｉ，Ｑｊ）は、受信部における受光素子（Ｐｉ，Ｑｊ）に対応しており、光源（Ｐｉ，Ｑｊ）からの光信号は、受光素子（Ｐｉ，Ｑｊ）で受光するものとする。以降も同様とする。
【００１６】
図１６（ａ）は、光源から発光した送信信号Ｓｎｄ１０を示す図である。図１６（ａ）に示すように送信信号Ｓｎｄ１０は、（“１”，“１”，“１”，“０”，“１”，“０”，“１”，“１”，“１”，“１”，“０”，“１”，“０”，“１”，“１”，“１”）である。図１６（ｂ）は、光源からの光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対して与える干渉パターンＩｆｃ１０を示す図である。図１６（ｂ）において、干渉パターンＩｆｃ１０は、受光素子が対応する光源からの光信号によって受ける信号光パワーを“１”とした場合、それぞれ左右上下の受光素子に与える干渉量は“０．１”であり、それぞれ左上、右上、左下、右下に与える干渉量は“０．０５”であることを示している。図１６（ｃ）は、受光素子が受光した受信信号Ｒｃｖ１０を示す図である。受光素子は、送信信号Ｓｎｄ１０に対して干渉パターンＩｆｃ１０の影響を受けた受信信号Ｒｃｖ１０を受光する。図１６（ｃ）において、例えば、受信信号Ｒｃｖ１０（Ｐ１，Ｑ１）は、送信信号Ｓｎｄ１０（Ｐ１，Ｑ１）の信号光パワー“１”と、送信信号Ｓｎｄ１０（Ｐ１，Ｑ２）の信号光パワー“１”による干渉量“０．１”と、送信信号Ｓｎｄ１０（Ｐ２，Ｑ１）の信号光パワー“１”による干渉量“０．１”によるものである。なお、送信信号Ｓｎｄ１０（Ｐ２，Ｑ２）の信号光パワーによる干渉も考慮されるが、当該信号光パワーは“０”であるため、送信信号Ｓｎｄ１０（Ｐ２，Ｑ２）による干渉量はない。つまり、受信信号Ｒｃｖ１０（Ｐ１，Ｑ１）の信号光パワーは、“１．２”である。受信信号Ｒｃｖ１０のその他の位置における信号光パワーについても同様に干渉パターンＩｆｃ１０を考慮すると、受信信号Ｒｃｖ１０は、（“１．２”，“１．３”，“１．２５”，“０．２５”，“１．３”，“０．５５”，“１．３５”，“１．２５”，“１．２５”，“１．３５”，“０．５５”，“１．３”，“０．２５”，“１．２５”，“１．３”，“１．２”）となる。この受信信号Ｒｃｖ１０において、信号光パワーが０．５未満は“０”とし、０．５以上は“１”とする２値判定をし、受信信号Ｒｃｖ１０を復号する。図１６（ｄ）は、受信信号Ｒｃｖ１０を復号して得られた復号データＤｃｄ１０を示す図である。復号データＤｃｄ１０は、（“１”，“１”，“１”，“０”，“１”，“１”，“１”，“１”，“１”，“１”，“１”，“１”，“０”，“１”，“１”，“１”）となる。この結果から分かるように、送信信号Ｓｎｄ１０（Ｐ２，Ｑ２）の値が“０”であるのに対し、復号データＤｃｄ１０（Ｐ２，Ｑ２）の値が“１”となっている。さらに、送信信号Ｓｎｄ１０（Ｐ３，Ｑ３）の値が“０”であるのに対し、復号データＤｃｄ１０（Ｐ３，Ｑ３）の値が“１”となっている。このように、受信信号Ｒｃｖの復号処理において、干渉による誤りが生じている。
【００１７】
このような干渉に対して、非特許文献１では、隣接し合う受光素子を１つの受光素子群と見なして、１つの光源からの光信号を受光する受光面積を広げることにより、干渉を回避している。図１７は、隣接し合う受光素子を１つの受光素子群と見なしていることを示す図である。図１７において、図１５に示した４行×４列に配列した受光素子は、２行×２列に配列した受光素子群と見なされている。つまり、４つの受光素子を１つの受光素子群と見なし、当該受光素子群が対応する光源からの光信号を受光する。これにより、上述したような干渉による誤ったデータの復号を回避している。しかし、この方法では、複数の受光素子に対して１つの光源が対応するため、空間多重数が減少し、伝送効率が低下してしまう。
【００１８】
それ故に、本発明の目的は、複数の光源と受光素子とを１対１に対応付けて空間多重数を増加させることによって伝送効率を向上し、かつ受光素子数（画素数）を増加することによって、それぞれ光源から発光された光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対して干渉を与える場合であっても、各受光素子における受信信号の復号性能を向上した空間多重通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成させるために、本発明の第１の空間多重通信装置の受信部は、複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いて空間多重通信を行う受信部であって、複数の光源と１対１に対応付けられ、複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、データ復号部で復号された受信信号に基づいて、第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、干渉量推定部で推定された干渉量を第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を干渉除去部に、干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部とを備える。
【００２０】
好ましい復号順序は、複数の受光素子で構成される受光素子群において、当該受光素子群の外縁部に位置する受光素子から中心部に位置する受光素子の順に規定されることを特徴とする。
また、好ましい復号順序は、受信信号が復号されていない隣接する受光素子が少ない受光素子から順に規定されることを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成させるために、本発明の第２の空間多重通信装置の受信部は、複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いて空間多重通信を行う受信部であって、複数の光源と１対１に対応付けられ、複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、復号位置決定部が選択する受光素子の復号順序を決定する復号順序決定部と、復号順序決定部で決定された復号順序に従って、受光した受信信号を復号する干渉推定除去復号部と、復号順序を決定する場合は、復号位置決定部と復号順序決定部とを接続し、復号順序に従って受光した受信信号を復号する場合は、復号位置決定部と干渉推定除去復号部とを接続するスイッチとを備え、復号順序決定部は、複数の受光素子のそれぞれにおいて、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を推定する第１の干渉量推定部と、第１の干渉量推定部で推定された干渉量を記憶する第１の干渉量記憶部と、干渉量が少ない受光素子から順に復号順序を決定し、当該復号順序を記憶し、さらに当該復号順序を復号位置決定部に復号位置情報として通知する復号順序記憶部とを備え、干渉推定除去復号部は、第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、データ復号部で復号された受信信号に基づいて、第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する第２の干渉量推定部と、第２の干渉量推定部で推定された干渉量を第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を干渉除去部に、干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する第２の干渉量記憶部とを備える。
【００２２】
好ましい復号順序は、既知のパイロット信号を利用して、複数の受光素子のそれぞれにおいて、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を測定することによって決定されることを特徴とする。
【００２３】
上記目的を達成させるために、本発明の第１の空間多重通信装置は、複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いた受信部との間で空間多重通信を行う空間多重通信装置であって、送信部は、情報データを符号化する符号化部と、符号化された情報データを分解し、並列化する空間多重処理部と、それぞれ入力された情報データに基づいて、送信信号を発光する複数の光源とを備え、受信部は、複数の光源と１対１に対応付けられ、複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、データ復号部で復号された受信信号に基づいて、第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、干渉量推定部で推定された干渉量を第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を干渉除去部に、干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部とを備える。
【００２４】
好ましい送信部は、復号順序に対応して、複数の光源のそれぞれに入力する情報データの順序を決定することを特徴とする。
また、好ましい送信部は、干渉量が小さい受光素子に対応する光源に、より優先度の高い情報データを割り当てることを特徴とする。
また、好ましい送信部は、干渉量が小さい受光素子に対応する光源に、より少ない発光パワーを設定することを特徴とする。
【００２５】
上記目的を達成させるために、本発明の第２の空間多重通信装置は、複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いた受信部との間で空間多重通信を行う空間多重通信装置であって、送信部は、情報データを符号化する符号化部と、符号化された情報データを分解し、並列化する空間多重処理部と、それぞれ入力された情報データに基づいて、送信信号を発光する複数の光源とを備え、空間多重処理部は、干渉量が小さい受光素子に対応する光源に、より多くの情報データ量を割り当てる多値化部を備えることを特徴とし、受信部は、複数の光源と１対１に対応付けられ、複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、データ復号部で復号された受信信号を２値化する２値化部と、データ復号部で復号された受信信号に基づいて、第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、干渉量推定部で推定された干渉量を第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を干渉除去部に、干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部とを備え、２値化部は、多値化部によって多値化された光信号を受光する受光素子を対象として、２値化処理を行うことを特徴とする。
【００２６】
上記目的を達成させるために、本発明の空間多重通信装置の受信部に用いる集積回路は、複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いて空間多重通信を行う受信部に用いる集積回路であって、複数の光源と１対１に対応付けられ、複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、データ復号部で復号された受信信号に基づいて、第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、干渉量推定部で推定された干渉量を第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を干渉除去部に、干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部として機能する回路を集積する。
【発明の効果】
【００２７】
上述のように、本発明の空間多重通信装置によれば、複数の光源と受光素子とを１対１に対応付けて空間多重数を増加させることによって伝送効率を向上し、かつ受光素子数（画素数）を増加することによって、それぞれ光源から発光された光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対して干渉を与える場合であっても、各受光素子における復号性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る空間多重通信装置について説明する。なお、本発明の第１の実施形態に係る空間多重通信装置の概要は、図１１および図１２に示した従来技術における空間多重通信装置と同様であるため説明を省略する。
【００２９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部１０００を示す図である。図１において、受信部１０００は、第１〜Ｎの受光素子１００１−１〜Ｎと、空間分離処理部１０１０とから構成される。空間分離処理部１０１０は、復号位置決定部１０１１と、干渉除去部１０１２と、データ復号部１０１３と、干渉量推定部１０１４と、干渉量記憶部１０１５とから構成される。
【００３０】
復号位置決定部１０１１は、予め規定された順序に従って、第１〜Ｎの受光素子１００１−１〜Ｎから受信信号を復号する対象の受光素子を選択する。干渉除去部１０１２は、復号位置決定部１０１１において選択された受光素子が受光した受信信号から、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を除去する。データ復号部１０１３は、干渉除去部１０１２から出力される干渉量が除去された受信信号を復号し、情報データＳ３００として出力する。干渉量推定部１０１４は、データ復号部１０１３で出力された復号されたデータに基づいて、受信信号を復号する対象となっている受光素子に対応する光源からの光信号が他の受光素子に与える干渉量を推定する。干渉量記憶部１０１５は、干渉量推定部１０１４で推定された干渉量を受光素子ごとに記憶し、さらに、当該干渉量を干渉量情報Ｓ１０１として干渉除去部１０１２に通知する。これにより、干渉除去部１０１２は、干渉量情報Ｓ１０１に基づいて、それぞれの受光素子が受けている干渉量を受信信号から除去する。
【００３１】
ここで、復号位置決定部１０１１が第１〜Ｎの受光素子１００１−１〜Ｎから受信信号を復号する対象の受光素子を選択する順序について、以下に説明する。図１５に示したように、各光源から発光した光信号が、受光素子上に同一サイズの光スポットとなって重なり合う場合、受光素子群の中心部は、隣接する受光素子の数が多いため、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号における干渉量が大きい。従って、受光素子群の中心部で受光した光信号は、誤った復号結果になる可能性が高いと言える。一方、受光素子群の外縁部、特に、受光素子群の四隅に位置する受光素子に関しては、受光素子群の中心部の受光素子よりも干渉量が小さくなる。受光素子群の四隅に位置する受光素子は、受信信号の信号品質が最も高い状態で復号を行うことができる。受信信号の信号品質が最も高い状態で復号処理を行えば、信頼性の高い復号結果が得られるため、この復号結果に基づいて、その他の受光素子が受光した未復号の受信信号における干渉量を高精度に推定することが可能となる。つまり、その他の受光素子においては、未復号の受信信号から高精度に推定された干渉量を除去することによって、復号性能を向上することが可能となる。
【００３２】
以上のように、干渉量が少なく信号品質の高い受信信号を受光する受光素子で受光した受信信号から順に復号を行い、当該復号結果に基づいて、その他の受光素子への干渉量を推定・除去する手順を繰り返すことによって、受光素子群全体の復号性能を向上することができる。
【００３３】
上述した手順によって受信信号を復号する処理について、以下に具体的に説明する。一例として、２次元平面状に光源および受光素子を４行×４列に配置した場合を考える。図２は、４行×４列に配置された受光素子において受光した受信信号を復号する手順を示す図である。図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図１６（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示した送信信号Ｓｎｄ１０、干渉パターンＩｆｃ１０、および受信信号Ｒｃｖ１０と同様である。光源から発光された送信信号Ｓｎｄ１０は、干渉パターンＩｆｃ１０に示す干渉量によって、受信信号Ｒｃｖ１０となって受光素子で受光される。
【００３４】
復号位置決定部１０１１において、先ず、受信信号Ｒｃｖ１０を受光した受光素子のうち、信号品質が最も高い四隅が復号処理の対象とされる。干渉除去部１０１２は、四隅の受光素子が受光した受信信号から、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を除去する処理を行う。しかし、最初に選択された受光素子に対しては、後述するような干渉量推定部１０１４による干渉量の推定が行われていないため、干渉除去部１０１２では、四隅の受光素子が受光した受信信号から、デフォルト値“０”を除去する処理を行うこととなる。最初に選択される受光素子は、信号品質が高く、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量が小さいため、干渉量を“０”としても以降の処理への影響は少ない。データ復号部１０１３では、一例として、干渉除去部１０１２を介して入力された受信信号Ｒｃｖ１０の信号光パワーが０．５未満は“０”とし、０．５以上は“１”とする２値判定をし、受信信号Ｒｃｖ１０を復号するものとする。受信信号Ｒｃｖ１０において、（Ｐ１，Ｑ１）の値は、“１．２”であるため“１”に復号され、（Ｐ１，Ｑ４）の値は、“０．２５”であるため“０”に復号され、（Ｐ４，Ｑ１）の値は、“０．２５”であるため“０”に復号され、（Ｐ４，Ｑ４）の値は、“１．２”であるため“１”に復号される（図２（ｄ））。干渉量推定部１０１４は、この復号結果（図２（ｄ））と干渉パターンＩｆｃ１０に基づいて、四隅の受光素子に対応する光源からの光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に与える干渉量を推定する。（Ｐ１，Ｑ１）における信号光パワー“１”は、（Ｐ１，Ｑ２）および（Ｐ２，Ｑ１）に“０．１”の干渉量を与え、（Ｐ２，Ｑ２）に“０．０５”の干渉量を与える。（Ｐ１，Ｑ４）における信号光パワーは“０”であるため、隣接する（Ｐ１，Ｑ３）、（Ｐ２，Ｑ３）、および（Ｐ２，Ｑ４）に与える干渉量はない。同様に、（Ｐ４，Ｑ１）および（Ｐ４，Ｑ４）に隣接する受光素子における干渉量も推定できる。このように推定された干渉量は、受光素子ごとに干渉量記憶部１０１５に記憶される（図２（ｅ））。
【００３５】
次に、復号位置決定部１０１１において、受信信号Ｒｃｖ１０を受光した受光素子のうち、四隅に次いで信号品質が高い最外辺部が復号処理の対象とされる。干渉除去部１０１２は、干渉量記憶部１０１５から通知された干渉量情報Ｓ１０１に基づいて、受信信号Ｒｃｖ１０から干渉量を除去する。受信信号Ｒｃｖ１０（Ｐ１，Ｑ２）の値“１．３”から、上述したように干渉量記憶部１０１５で記憶されている干渉量“０．１”を除去し、その値を“１．２”とする。その他の受光素子においても、同様に干渉量を除去する（図２（ｆ））。データ復号部１０１３では、干渉量を除去した受信信号（図２（ｆ））に基づいて、復号処理を行う。（Ｐ１，Ｑ２）の値は、“１．２”であるため、“１”に復号される。同様に、（Ｐ１，Ｑ３）、（Ｐ２，Ｑ１）、（Ｐ２，Ｑ４）、（Ｐ３，Ｑ１）、（Ｐ３，Ｑ４）、（Ｐ４，Ｑ２）、および（Ｐ４，Ｑ３）においても値が０．５以上であるため、“１”に復号される（図２（ｇ））。干渉量推定部１０１４は、この復号結果（図２（ｇ））と干渉パターンＩｆｃ１０に基づいて、最外辺部の受光素子に対応する光源からの光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に与える干渉量を推定する。ただし、既に受信信号の復号済みの受光素子については考慮する必要はない。（Ｐ２，Ｑ２）は、（Ｐ１，Ｑ２）における信号光パワー“１”による干渉量“０．１”と、（Ｐ１，Ｑ３）における信号光パワー“１”による干渉量“０．０５”と、（Ｐ２，Ｑ１）における信号光パワー“１”による干渉量“０．１”と、（Ｐ３，Ｑ１）における信号光パワー“１”による干渉量“０．０５”とを受ける。つまり、（Ｐ２，Ｑ２）の干渉量は、“０．３”と推定され、干渉量記憶部１０１５に記憶される。同様に、（Ｐ２，Ｑ３）、（Ｐ３，Ｑ２）、および（Ｐ３，Ｑ３）における干渉量も、０．３と推定され、干渉量記憶部１０１５に記憶される（図２（ｈ））。
【００３６】
次に、復号位置決定部１０１１において、受信信号Ｒｃｖ１０を受光した受光素子のうち、受信信号を未復号の中心部が復号処理の対象とされる。干渉除去部１０１２は、干渉量記憶部１０１５から通知された干渉量情報Ｓ１０１に基づいて、最外辺部の受光素子における受信信号の復号処理前の状態（図２（ｆ））から干渉量を除去する。（Ｐ２，Ｑ２）の値“０．５”から、上述したように干渉量記憶部１０１５に記憶されている干渉量“０．３”を除去し、その値を“０．２”とする。また、（Ｐ２，Ｑ３）の値“１．３５”から、上述したように干渉量記憶部１０１５に記憶されている干渉量“０．３”を除去し、その値を“１．０５”とする。その他の受光素子においても、同様に干渉量を除去する（図２（ｉ））。データ復号部１０１３では、干渉量を除去した受信信号（図２（ｉ））に基づいて、復号処理を行う。（Ｐ２，Ｑ２）の値は、“０．２”であるため、“０”に復号され、（Ｐ２，Ｑ３）の値は、“１．０５”であるため、“１”に復号される。同様に、（Ｐ３，Ｑ２）は、“１”に復号され、（Ｐ３，Ｑ３）は、“０”に復号される（図２（ｊ））。
【００３７】
以上により、受信信号Ｒｃｖ１０を復号した結果、復号データＤｃｄ１００は、（“１”，“１”，“１”，“０”，“１”，“０”，“１”，“１”，“１”，“１”，“０”，“１”，“０”，“１”，“１”，“１”）となる（図２（ｋ））。図１６（ｄ）に示したような復号データＤｃｄ１０（Ｐ２，Ｑ２）および（Ｐ３，Ｑ３）における復号誤りは発生していない。
【００３８】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部１０００によれば、受光素子群において信号品質の高い四隅、最外辺部、中心部の順に各受光素子における受信信号を復号し、それぞれ復号結果で得られた高精度な干渉量の推定・除去をすることによって、各受光素子における復号性能を向上することができる。また、複数の光源と受光素子とを１対１に対応付けているため、空間多重数も減少させることなく高効率な情報伝送を行うことができる。
【００３９】
なお、本実施形態に係る空間多重通信装置の受信部は、図１に示した受信部１０００に限定されるものではない。図３は、本発明の第１の実施形態に係る他の空間多重通信装置の受信部１１００を示す図である。図３において、受信部１１００は、図１に示した受信部１０００と比較して、干渉量推定部の位置が異なっている。図３において、図１に示した同様の構成については、同様の参照符号を付して説明を省略する。受信部１１００における干渉量推定部１１１４は、復号位置決定部１０１１で出力された復号前の受信信号に基づいて、受信信号を復号する対象となっている受光素子に対応する光源からの光信号が他の受光素子に与える干渉量を推定する。この干渉量の推定方法は、例えば受信信号を復号する対象となる受光素子の受光強度に応じて、図２（ｂ）に示す隣接する受光素子への干渉量を比例的に増減させる方法などが考えられる。このような受信部１１００の構成であっても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４０】
なお、送信部において、情報データＳ１０を各光源に割り当てる順序と受信部の復号順序とを合わせておくことが望ましい。例えば、受信部における復号順序に合わせて、送信部において情報データＳ１０を予め並び替える機能を、従来技術として説明した図１３におけるＳＰ変換部１１３の前段に備える。また、ＳＰ変換部１１３に情報データＳ１０を並び替える機能を有しても構わない。これにより、受信部の各受光素子において受光した受信信号は、データ復号部１０１３によって順に復号された後、さらに複雑な並び替えをする必要がなくなり、より高効率な復号処理が可能となる。
【００４１】
なお、干渉パターンによっては、光源からの光信号において当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対する干渉量が小さい場合もあり、この場合、四隅や最外辺部に位置する受光素子が受光する受信信号は、非常に高品質であると言える。このような高品質の信号に対応する光源には、誤りに対して厳しい情報（例えば、通信制御情報など）を割り当ててもよい。さらに、他の受光素子への干渉を低減する目的で、光源の発光パワーを低下させてもよい。しかし、本実施形態における復号の手順では、一旦、復号結果を誤ってしまうと、その後に復号される受光素子の干渉量推定・除去が正しく行えなくなり、誤りが伝搬する恐れがある。従って、復号順序の早い受光素子に対応する光源においては、所定の発光パワーを保持し、このような誤り伝搬現象を防ぐ必要もある。
【００４２】
なお、本実施形態では、受光素子群において信号品質の高い四隅、最外辺部、中心部の順に各受光素子における受信信号を復号したが、復号順序はこれに限定されるものではない。各受光素子の相対的な位置関係に基づく具体的な復号順序としては、例えば、受光素子群の四隅に配置された受光素子における受信信号を最初に復号し、続いて最外辺部に配置された受光素子における受信信号を復号し、この時点で受信信号が復号されていない受光素子に関して、再び四隅、最外辺部の順に選択する手順を繰り返す方法が考えられる。
【００４３】
また、受光素子群の中心に近づく受光素子ほど、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号によって与えられる干渉量が大きくなる特性を利用して、受光素子群が正方形ではない、例えば、長方形等の場合、受光素子群の中心から最も離れている受光素子のうちいずれかの受光素子における受信信号を最初に復号する。次に、この時点で受信信号が復号されていない受光素子に関して、再び受光素子群の中心から最も離れている受光素子のうち、いずれかの受光素子における受信信号を復号する。このような手順を繰り返す方法も考えられる。
【００４４】
また、隣接する受光素子の数が少ない受光素子ほど、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号によって与えられる干渉量が少なくなる特性を利用し、受信信号が復号されていない隣接する受光素子が少ない受光素子を選択し、当該受光素子における受信信号を復号する。このような手順を繰り返す方法も考えられる。
【００４５】
なお、復号順序に関しては、上記に限定されるものではなく、復号性能を向上可能な復号順序であればいかなる方法であっても構わない。
【００４６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態においては、各受光素子が当該受光素子に対応する光源以外からの光信号によって与えられる干渉量を実際に測定し、当該測定結果に基づいて復号順序を決定する手順について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部２０００を示す図である。図４において、受信部２０００は、第１〜Ｎの受光素子２００１−１〜Ｎと、空間分離処理部２０１０とから構成される。さらに、空間分離処理部２０１０は、復号位置決定部２０１１と、スイッチ２０１２と、復号順序決定部２０２０と、干渉推定除去復号部２０３０とから構成される。
【００４７】
復号順序決定部２０２０は、第１の干渉量推定部２０２１と、第１の干渉量記憶部２０２２と、復号順序記憶部２０２３とから構成されており、実際の情報データを伝送する前や伝送途中に、既知のパイロット信号を用いて、他の受光素子に対する干渉量を予め測定し、受信信号を復号する受光素子の順序を決定する。この場合、復号順序を決定するために、スイッチ２０１２は、復号位置決定部２０１１と復号順序決定部２０２０の第１の干渉量推定部２０２１とを接続する。干渉推定除去復号部２０３０は、干渉除去部２０３１と、データ復号部２０３２と、第２の干渉量推定部２０３３と、第２の干渉量記憶部２０３４とから構成されており、復号順序決定部２０２０で決定された復号順序に基づいて、実際に受光した受信信号に関して干渉推定・除去および復号を行う。この場合、実際に受光した受信信号を復号するために、スイッチ２０１２は、復号位置決定部２０１１と干渉推定除去復号部２０３０の干渉除去部２０３１とを接続する。
【００４８】
復号順序決定部２０２０が、復号順序を決定する手順について、具体的に説明する。図５は、４行×４列に配置された受光素子において受光した受信信号の復号順序を決定する手順を示す図である。先ず、各受光素子が当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量が最大となる場合、つまり、送信部におけるすべての光源が発光している場合を考える（図５（ａ））。この場合、各受光素子が受ける干渉量のみを測定する手順として、パイロット信号を用いる方法が考えられる。図６は、パイロット信号を用いて各受光素子が受ける干渉量のみを測定する手順を示す図である。図６（ａ）において、送信部は第１のパイロット信号ＰＳ０１を受信部に送信する。第１のパイロット信号ＰＳ０１は、光源（Ｐ１，Ｑ１）からの信号光パワーのみを“０”として、その他の信号光パワーを“１”とする光信号である。受信部において、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）で受光した信号光パワー“０．２５”は、第１の干渉量推定部２０２１によって測定され、第１の干渉量記憶部２０２２に記憶される。このように、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）が受ける干渉量の最大値が分かる。図６（ｂ）において、送信部は第２のパイロット信号ＰＳ０２を受信部に送信する。第２のパイロット信号ＰＳ０２は、光源（Ｐ１，Ｑ２）からの信号光パワーのみを“０”として、その他の信号光パワーを“１”とする光信号である。同様に、受光素子（Ｐ１，Ｑ２）が受ける干渉量の最大値“０．４”が分かる。以降、同様の処理を（Ｐ４，Ｑ４）まで繰り返すと、各受光素子が受ける干渉量のみが実測できる（図５（ｃ））。当該干渉量の測定結果に基づいて、受信信号の復号を行う受光素子を干渉量が少ない受光素子から順に行う。なお、パイロット信号を用いた干渉量の推定方法は、図６に示す方法に限られるものではない。例えば、全ての光源を発光させた状態において、受光パワーが大きい受光素子は、対応する光源以外からの光信号による干渉量が大きく、逆に、受光パワーが小さい受光素子は、当該干渉量が小さいと判断することが可能である。これは、各受光素子における受光パワーが、対応する光源からの信号光パワーと、対応する光源以外からの信号光による干渉との和となるためであり、各光源の信号光パワーを一定とすれば、受光パワーの大小が干渉量の大小に対応するためである。この方法により、全ての受光素子の干渉量を一括して推定することが可能となり、図６に示すような、各受光素子の干渉量を逐次的に推定する手間を省くことができる。
【００４９】
図５（ｃ）に示すように受光素子（Ｐ１，Ｑ１）の干渉量が“０．２５”で最小となるため、復号順序を「１」と決定し、復号順序記憶部２０２３に記憶する（図５（ｄ））。なお、すべての光源が発光している状態において、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）で受光した受信信号を復号する際の干渉量は、実際の情報データの伝送時に想定される干渉量の最大値となっている（図５（ｅ））。次に、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）で受光した受信信号が復号されたと仮定し、当該受光素子に対応する光源からの光信号が他の受光素子に与える干渉量を推定する。図５（ｂ）は、光源からの光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対して与える干渉パターンＩｆｃ１０を示す図である。従って、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）に対応する光源からの光信号が与える干渉量は、受光素子（Ｐ１，Ｑ２）に“０．１”、受光素子（Ｐ２，Ｑ１）に“０．１”、および受光素子（Ｐ２，Ｑ２）に“０．０５”と推定できる。このように推定した干渉量を除去した結果（図５（ｆ））に基づいて、受信信号の復号を行う受光素子を干渉量が少ない受光素子から順に行う。図５（ｆ）に示すように受光素子（Ｐ１，Ｑ４）の干渉量が“０．２５”で最小となるため、復号順序を「２」と決定し、復号順序記憶部２０２３に記憶する（図５（ｇ））。このように同様の処理を繰り返すことにより、最終的には、全ての受光素子の復号順序が決定し（図５（ｍ））、それぞれの復号時における干渉量の最大値を把握することができる（図５（ｎ））。
【００５０】
なお、上述した手順では、最小の干渉量となる受光素子が複数存在した場合に、当該受光素子のうち、左上に配置されている受光素子を優先的に選択していたが、最小の干渉量となる受光素子であれば、どの受光素子を優先的に選択しても構わない。
【００５１】
次に、上述した手順によって決められた復号順序に基づいて、受信信号を復号する処理について、以下に具体的に説明する。図７は、上述した手順によって決められた復号順序に基づいて、４列×４行に配置された受光素子において受光した受信信号を復号する手順を示す図である。図７（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示した送信信号Ｓｎｄ１０、干渉パターンＩｆｃ１０、および受信信号Ｒｃｖ１０と同様である。光源から発光された送信信号Ｓｎｄ１０は、干渉パターンＩｆｃ１０に示す干渉量によって、受信信号Ｒｃｖ１０となって受光素子で受光される。さらに、図７（ｄ）は、復号順序決定部２０２０によって上述した手順に基づいて決められた復号順序Ｏｄｒ１０を示す図である。復号順序Ｏｄｒ１０は、復号順序記憶部２０２３に記憶されており、復号位置情報Ｓ２０１として復号位置決定部２０１１に通知されている。
【００５２】
復号位置決定部２０１１において、先ず、受信信号Ｒｃｖ１０を受光した受光素子のうち、復号順序Ｏｄｒ１０の「１」となっている受光素子（Ｐ１，Ｑ１）が復号処理の対象とされる。干渉除去部２０３１は、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）が受光した受信信号から、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を除去する処理を行う。しかし、本発明の第１の実施形態でも述べたように、最初に選択された受光素子に対しては、干渉量の推定が行われていないため、干渉除去部２０３１では、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）が受光した受信信号から、デフォルト値“０”を除去する処理を行うこととなる。最初に選択される受光素子は、信号品質が高く、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量が小さいため、干渉量を“０”としても以降の処理への影響は少ない。データ復号部２０３２では、一例として、干渉除去部２０３１を介して入力された受信信号Ｒｃｖ１０の信号光パワーが０．５未満は“０”とし、０．５以上は“１”とする２値判定をし、受信信号Ｒｃｖ１０を復号するものとする。受信信号Ｒｃｖ１０（Ｐ１，Ｑ１）の値は、“１．２”であるため“１”に復号される（図７（ｅ））。第２の干渉量推定部２０３３は、この復号結果と干渉パターンＩｆｃ１０に基づいて、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）に対応する光源からの光信号が、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）に隣接する受光素子に与える干渉量を推定する。（Ｐ１，Ｑ１）における信号光パワー“１”は、（Ｐ１，Ｑ２）および（Ｐ２，Ｑ１）に“０．１”の干渉量を与え、（Ｐ２，Ｑ２）に“０．０５”の干渉量を与える。このように推定された干渉量は、受光素子ごとに第２の干渉量記憶部２０３４に記憶される（図７（ｆ））。
【００５３】
次に、復号位置決定部２０１１において、受信信号Ｒｃｖ１０を受光した受光素子のうち、復号順序Ｏｄｒ１０の「２」となっている受光素子（Ｐ１，Ｑ４）が復号処理の対象とされる。干渉除去部２０３１は、第２の干渉量記憶部２０３４から通知された干渉量情報Ｓ２０２に基づいて、受信信号Ｒｃｖ１０から干渉量を除去する（図７（ｇ））。データ復号部２０３２では、干渉量を除去した受信信号（図７（ｇ））に基づいて、復号処理を行う。受信信号Ｒｃｖ１０（Ｐ１，Ｑ４）の値は、“０．２５”であるため、“０”に復号される（図７（ｈ））。第２の干渉量推定部２０３３は、この復号結果と干渉パターンＩｆｃ１０に基づいて、受光素子（Ｐ１，Ｑ４）に対応する光源からの光信号が、受光素子（Ｐ１，Ｑ４）に隣接する受光素子に与える干渉量を推定する。（Ｐ１，Ｑ４）における信号光パワーは、“０”であるため、隣接する（Ｐ１，Ｑ３）、（Ｐ２，Ｑ３）、および（Ｐ２，Ｑ４）に与える干渉量はない。このように推定された干渉量は、受光素子ごとに第２の干渉量記憶部２０３４に記憶される（図７（ｉ））。以下、同様に干渉量の推定・除去・復号を繰り返すことにより、最終的に受信信号Ｒｃｖ１０の復号データＤｃｄ２００が得られる（図７（ｏ））。
【００５４】
このように、復号順序決定部２０２０によって決められた復号順序に基づいて、受信信号Ｒｃｖ１０を復号した場合、得られた復号データＤｃｄ２００は、本発明の第１の実施形態で得られた復号データＤｃｄ１００と同様の結果であり、復号誤りは発生していない。
【００５５】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部２０００によれば、各受光素子における干渉量を測定した結果から決められた復号順序に基づいて、各受光素子における受信信号を復号し、それぞれ復号結果で得られた高精度な干渉量の推定・除去をすることによって、各受光素子における復号性能を向上することができる。また、複数の光源と受光素子とを１対１に対応付けているため、空間多重数も減少させることなく高効率な情報伝送を行うことができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、復号順序を決定していく過程において、復号順序が決定した受光素子に対応する光源からの光信号が他の受光素子に与える干渉量を、干渉パターンＩｆｃ１０に基づいて推定していたが、これに限定されるものではない。例えば、復号順序が決定した受光素子に対応する光源からの光信号が他の受光素子に与える干渉量を、パイロット信号等を用いて実際に測定しても構わない。同様に、干渉量を除去する過程においても、受信信号を復号した受光素子に対応する光源からの光信号が他の受光素子に与える干渉量を、予めパイロット信号等を用いて実際に測定しても構わない。
【００５７】
また、本実施形態では、すべての受光素子に対して、同一の干渉パターンＩｆｃ１０に基づいて干渉量を推定していたが、空間多重通信装置の動作環境、送信部における光源の発光パワー、および受信部における受光素子の特徴等によって干渉量が変化することが考えられる。従って、これらの条件に合った複数の干渉パターンに基づいて干渉量を推定しても構わない。
【００５８】
なお、図５（ｎ）に示した各受光素子の復号時の干渉量（最大値）に基づいて、干渉量が小さい受光素子に対応する光源に対して、優先度の高いデータを割り当てても構わない。さらに、他の受光素子への干渉を低減する目的で、光源の発光パワーを低下させてもよい。しかし、本実施形態における復号の手順では、一旦、復号結果を誤ってしまうと、その後に復号される受光素子の干渉量推定・除去が正しく行えなくなり、誤りが伝搬する恐れがある。従って、復号順序の早い受光素子に対応する光源においては、所定の発光パワーを保持し、このような誤り伝搬現象を防ぐ必要もある。
【００５９】
また、図５（ｎ）に示した干渉量（最大値）は、受光素子で受光した受信信号がすべて正しく復号されることを前提として導出されたものである。しかし、実際には復号誤りが発生することにより、それ以降の干渉量推定に誤差を含む可能性がある。従って、例えば復号順序が後になるにつれて干渉量を高めに補正した補正干渉量に基づいて、上術した優先度の高いデータの割り当てや発光パワーの低下を行う方法も考えられる。或いは、別の補正方法として、隣接する受光素子が多い受光素子に対して、当該隣接する受光素子の数に応じて補正量を大きくする方法等も考えられる。
【００６０】
なお、第１の干渉量推定部２０２１と第２の干渉量推定部２０３３とは、それぞれ同様の機能を有するものであるため、１個の干渉量推定部としても構わない。また、第１の干渉量記憶部２０２２と第２の干渉量記憶部２０３４とは、それぞれ同様の機能を有するものであるため、１個の干渉量推定部としても構わない。
【００６１】
（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態に係る空間多重通信装置の送信部３００１を示す図である。送信部３００１は、空間多重処理部３１１の多値化部３０１を除いて、図１３（ａ）に示した従来技術における送信部と同様の構成である。図９は、本発明の第３の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部３００２を示す図である。受信部３００２は、空間分離処理部３０１０のデータ復号部３０１３と２値化部３０２０とを除いて、図１に示した本発明の第１の実施形態における受信部と同様の構成である。図８および図９において、図１３（ａ）および図１に示した同様の構成要素については、同様の参照符号を付して説明を省略する。
【００６２】
送信部３００１における多値化部３０１には、ＳＰ変換部１１３から出力される部分情報データのうち複数の部分情報データが入力される。多値化部３０１は、入力された複数の部分情報データに基づいて多値化情報データを生成する。多値化部３０１で生成された多値化情報データは、第１の発光制御部１１４−１で発光制御信号に変換され、第１の光源１１２−１から光信号として発光される。図９に示した受信部３００２において、このような多値化されたデータを含む受信信号を復号する手順を以下に具体的に説明する。
【００６３】
一例として、２次元平面状に光源および受光素子を４行×４列に配置し、（Ｐ１，Ｑ１）が４値データの信号を扱う場合を考える。この時、情報データ“００”、“０１”、“１１”、および“１０”は、送信信号の信号光パワー“０”、“０．３３”、“０．６６”、および“１”がそれぞれ対応するものとする。図１０（ａ）は、送信信号Ｓｎｄ１１を示す図である。送信信号Ｓｎｄ１１（Ｐ１，Ｑ１）は、情報データ“１１”に対応する信号光パワー“０．６６”が出力されるものとする。図１０（ｂ）は、光源からの光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対して与える干渉パターンＩｆｃ１１を示す図である。図１０（ｂ）において、干渉パターンＩｆｃ１１は、受光素子が対応する光源からの光信号によって受ける信号光パワーを“１”とした場合、それぞれ左右上下の受光素子に与える干渉量は“０．０５”であり、それぞれ左上、右上、左下、右下に与える干渉量は“０”であることを示している。図１０（ｃ）は、受光素子が受光した受信信号Ｒｃｖ１１を示す図である。
【００６４】
光源から発光された送信信号Ｓｎｄ１１は、干渉パターンＩｆｃ１１に示す干渉量によって、受信信号Ｒｃｖ１１となって受光素子で受光される。受信信号Ｒｃｖ１１（Ｐ１，Ｑ１）は、送信信号Ｓｎｄ１１（Ｐ１，Ｑ１）の信号光パワー“０．６６”と、送信信号Ｓｎｄ１１（Ｐ１，Ｑ２）の信号光パワー“１”による干渉量“０．０５”と、送信信号Ｓｎｄ１１（Ｐ２，Ｑ１）の信号光パワー“１”による干渉量“０．０５”とによるものである。つまり、受信信号Ｒｃｖ１１（Ｐ１，Ｑ１）の信号光パワーは、“０．７６”である。受信信号Ｒｃｖ１１のその他の位置における信号光パワーについても同様に干渉パターンＩｆｃ１１を考慮すると、図１０（ｃ）に示すようになる。
【００６５】
復号位置決定部１０１１において、先ず、受信信号Ｒｃｖ１１を受光した受光素子のうち、信号品質が最も高い四隅が復号処理の対象とされる。干渉除去部１０１２は、四隅の受光素子が受光した受信信号から、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を除去する処理を行う。しかし、本発明の第１の実施形態でも述べたように、最初に選択された受光素子に対しては、干渉量の推定が行われていないため、干渉除去部１０１２では、四隅の受光素子が受光した受信信号から、デフォルト値“０”を除去する処理を行うこととなる。最初に選択される受光素子は、信号品質が高く、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量が小さいため、干渉量を“０”としても以降の処理への影響は少ない。データ復号部３０１３では、一例として、干渉除去部１０１２を介して入力された受信信号Ｒｃｖ１１の信号光パワーが０．５未満は“０”とし、０．５以上は“１”とする２値判定をし、受信信号Ｒｃｖ１１を復号する。ただし、（Ｐ１，Ｑ１）に関しては、信号光パワーが０．１６７未満は“０”とし、０．１６７以上０．５未満は“０．３３”とし、０．５以上０．８３３未満は“０．６６”とし、０．８３３以上は“１”とする４値判定をする。この点が、本発明の第１の実施形態で述べたデータ復号部１０１３と異なる点である。受信信号Ｒｃｖ１１（Ｐ１，Ｑ１）の値は、“０．７６”であるため“０．６６”に復号され、（Ｐ１，Ｑ４）の値は、“０．１”であるため“０”に復号され、（Ｐ４，Ｑ１）の値は、“０．１”であるため“０”に復号され、（Ｐ４，Ｑ４）の値は、“１．１”であるため“１”に復号される（図１０（ｄ））。干渉量推定部１０１４は、この復号結果（図１０（ｄ））と干渉パターンＩｆｃ１１に基づいて、四隅の受光素子に対応する光源からの光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に与える干渉量を推定する。（Ｐ１，Ｑ１）における信号光パワー“０．６６”は、（Ｐ１，Ｑ２）および（Ｐ２，Ｑ１）に“０．０３３”の干渉量を与える。（Ｐ１，Ｑ４）における信号光パワーは“０”であるため、隣接する（Ｐ１，Ｑ３）および（Ｐ２，Ｑ４）に与える干渉量はない。同様に、（Ｐ４，Ｑ１）における信号光パワーは“０”であるため、隣接する（Ｐ３，Ｑ１）および（Ｐ４，Ｑ２）に与える干渉量はない。（Ｐ４，Ｑ４）における信号光パワーは“１”であるため、隣接する（Ｐ３，Ｑ４）および（Ｐ４，Ｑ３）に“０．０５”の干渉量を与える。このように推定された干渉量は、受光素子ごとに干渉量記憶部１０１５に記憶される（図１０（ｅ））。
【００６６】
次に、復号位置決定部１０１１において、受信信号Ｒｃｖ１１を受光した受光素子のうち、四隅に次いで信号品質が高い最外辺部が復号処理の対象とされる。干渉除去部１０１２は、干渉量記憶部１０１５から通知された干渉量情報Ｓ１０１に基づいて、受信信号Ｒｃｖ１１から干渉量を除去する。受信信号Ｒｃｖ１１（Ｐ１，Ｑ２）の値“１．０８３”から、上述したように干渉量記憶部１０１５で記憶されている干渉量“０．０３３”を除去し、その値を“１．０５”とする。その他の受光素子においても、同様に干渉量を除去する（図１０（ｆ））。データ復号部３０１３では、干渉量を除去した受信信号（図１０（ｆ））に基づいて、復号処理を行う。以下、本発明の第１の実施形態でも説明したように同様に干渉量の推定・除去・復号を繰り返すことにより、最終的に受信信号Ｒｃｖ１１の復号データＤｃｄ３００が得られる（図１０（ｋ））。
【００６７】
次に、２値化部３０２０は、復号データＤｃｄ３００（Ｐ１，Ｑ１）を２値化し、２値化後の復号データＤｃｄ３０１を情報データとして出力する（図１０（ｌ））。
【００６８】
このように、送信部３００１における多値化部３０１で多値化されたデータを含む信号であっても、受信部３００２に２値化部を備えることにより、受信信号Ｒｃｖ１１を正しく復号することができる。また、干渉量が小さい部分において、多値データを扱わせることによって、２値データを扱っている部分と同等の信号光パワーで伝送を行うことができる。ただし、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）で受光した受信信号は、送信部３００１の多値化部３０１によって４値化されたデータであり、受信部３００２のデータ復号部３０１３および２値化部３０２０において、４値判定および２値化処理を行うことは、予め把握しておく必要がある。
【００６９】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係る空間多重通信装置の送信部３００１および受信部３００２によれば、多値化されたデータを含む信号であっても、各受光素子における受信信号を復号し、それぞれ復号結果で得られた高精度な干渉量の推定・除去をすることによって、各受光素子における復号性能を向上することができる。また、一部多値化されたデータを伝送しているため、本発明の第１および第２の実施形態で示した伝送効率より、さらに高効率な伝送を行うことができる。
【００７０】
なお、本実施形態では、送信部３００１において、ＳＰ変換部１１３と第１の発光制御部１１４−１との間にのみ多値化部３０１を配置しているが、これに限定されるものではない。例えば、送信部３００１において、ＳＰ変換部１１３と第１〜Ｎの発光制御部１１４−１〜Ｎのいずれかとの間に多値化部を配置しても構わない。また、多値化部は複数個配置しても構わない。
【００７１】
また、受信部３００２において、データ復号部３０１３の後段に２値化部３０２０を配置しているが、これに限定されるものではない。例えば、データ復号部３０１３の前段に２値化部３０２０を配置しても構わない。
【００７２】
なお、多値化部は、ＳＰ変換部１１３と第１〜Ｎの発光制御部１１４−１〜Ｎとの間に配置したが、例えば、ＳＰ変換部１１３や第１〜Ｎの発光制御部１１４−１〜Ｎに多値化の機能を含めても構わない。同様に、２値化部は、データ復号部３０１３の後段に配置したが、例えば、データ復号部３０１３に２値化の機能を含めても構わない。
【００７３】
なお、本実施形態では、送信信号Ｓｎｄ１１（Ｐ１，Ｑ１）のみを多値化データとしていたが、これに限定されるものではない。例えば、信号品質が良好である受光素子群の四隅、或いは最外辺部に位置する受光素子に対応する光源からの光信号を多値化データとしても構わない。また、本発明の第２の実施形態で示した図５（ｎ）において、各受光素子の復号時の干渉量（最大値）に基づいて、干渉量が小さい受光素子に対応する光源に対して、多値データを割り当てても構わない。
【００７４】
さらに、送信部の各光源にそれぞれ異なる多値データを割り当てても構わない。例えば、信号品質が良好である受光素子群の四隅に位置する受光素子に対応する光源からの光信号を１６値データとし、最外辺部に位置する受光素子に対応する光源からの光信号を８値データとして、その他を４値データとすること等が考えられる。
【００７５】
なお、本発明の第１〜３の実施形態では、光源および受光素子が２次元に配置された場合を例として説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、１次元配置や３次元配置等であっても構わない。また、光源と受光素子との利用に限定するものではなく、指向性の強い複数の送信および受信アンテナを利用した無線通信にも適用することが可能である。さらに、光源と受光素子は１対１に対応していることを想定しているが、これに限定されるものではなく、複数の受光素子群を１つの受光素子として扱う場合にも同様に、上記復号順序を規定した復号方法を適用しても構わない。
【００７６】
なお、本発明の第１〜３の実施形態に係る空間多重通信装置の送信部および受信部を構成する各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩ（集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、又はウルトラＬＳＩ等と称される）として実現される。これらは、個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。
また、集積回路化の手法は、ＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別の技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明に係る空間多重通信装置の送信部および受信部は、高効率伝送を実現する通信装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部１０００を示す図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る４行×４列に配置された受光素子において受光した受信信号を復号する手順を示す図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部１１００を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部２０００を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態に係る４行×４列に配置された受光素子において受光した受信信号の復号順序を決定する手順を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態に係るパイロット信号を用いて各受光素子が受ける干渉量のみを測定する手順を示す図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る４行×４列に配置された受光素子において受光した受信信号を復号する手順を示す図
【図８】本発明の第３の実施形態に係る空間多重通信装置の送信部３００１を示す図
【図９】本発明の第３の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部３００２を示す図
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る４行×４列に配置された受光素子において受光した受信信号を復号する手順を示す図
【図１１】従来技術における空間多重通信システムの概念図
【図１２】一般的な空間多重通信装置１００のブロック図
【図１３】図１１に示した送信部１１０における空間多重処理部１１１の詳細な構成を示すブロック図
【図１４】図１１に示した受信部１２０における空間分離処理部１２２の詳細な構成を示すブロック図
【図１５】受光素子と光源の光スポットとの関係を示す図
【図１６】受信信号を誤った情報データとして復号していることを示す図
【図１７】隣接し合う受光素子を１つの受光素子群と見なしていることを示す図
【符号の説明】
【００７９】
１００ 空間多重通信装置
１０１ ＬＥＤ
１０２ レンズ
１０３ イメージセンサ
１１０、３００１ 送信部
１１１、３１１ 空間多重処理部
１１２−１〜Ｎ 光源
１１３ ＳＰ変換部
１１４−１〜Ｎ、１１４ 発光制御部
１２０、１０００、１１００、２０００、３００２ 受信部
１２１−１〜Ｎ、１００１−１〜Ｎ、２００１−１〜Ｎ 受光素子
１２２、１０１０、２０１０、３０１０ 空間分離処理部
１２３−１〜Ｎ、１２３、１０１３、２０３２、３０１３ データ復号部
１２４ ＰＳ変換部
１０１１、２０１１ 復号位置決定部
１０１２、２０３１ 干渉除去部
１０１４、１１１４、２０２１、２０３３ 干渉量推定部
１０１５、２０２２、２０３４ 干渉量記憶部
２０１２ スイッチ
２０２０ 復号順序決定部
２０２３ 復号順序記憶部
２０３０ 干渉推定除去復号部
３０１ 多値化部
３０２０ ２値化部
Ｓ１０、Ｓ３０、Ｓ３００ 情報データ
Ｓ１０−１〜Ｎ、Ｓ２２−１〜Ｎ 部分情報データ
Ｓ１１、Ｓ１１−１〜Ｎ 発光制御信号
Ｓ２０ 光信号
Ｓ２１、Ｓ２１−１〜Ｎ 受光信号
Ｓ１０１、Ｓ２０２ 干渉量情報
Ｓ２０１ 復号位置情報
Ｓｎｄ１０、Ｓｎｄ１１ 送信信号
Ｉｆｃ１０、Ｉｆｃ１１ 干渉パターン
Ｒｃｖ１０、Ｒｃｖ１１ 受信信号
Ｏｄｒ１０ 復号順序
Ｄｃｄ１０、Ｄｃｄ１００、Ｄｃｄ２００、Ｄｃｄ３００、Ｄｃｄ３０１ 復号データ
ＰＳ０１〜１６ パイロット信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元に配置された複数の光源からの光信号を、複数の光源にそれぞれ対応する２次元に配置された受光素子で受光し、受光した信号を復号することによって情報データ通信を行う空間多重通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、２次元のディスプレイデバイスや紙媒体等を利用した広告とともに、当該広告に関連する情報を携帯端末で受信するサービスが提供されつつある。その主たるものとして、ＱＲコードのように２次元のバーコードを利用したＵＲＬの通知などが挙げられる。これをさらに発展した形態として、動的な２次元情報を伝達する方法が提案されている。例えば、非特許文献１では、複数の光源を有する送信器と、複数の受光素子を有する受信器との間で情報の伝達を行っている。図１１は、従来技術における空間多重通信システムの概念図である。図１１において、ＬＥＤ１０１は、伝達すべき情報データを動的に変調された光信号として発光する。レンズ１０２は、ＬＥＤ１０１によって発光された複数の光信号を空間的に分離し、イメージセンサ１０３において２次元に配置された受光素子に受光させる。このように従来技術における空間多重通信システムは、イメージセンサ１０３のすべてのピクセルで独立して復号処理を行うことで、並列処理を可能としている。
【０００３】
図１２は、一般的な空間多重通信装置１００のブロック図である。図１２において、空間多重通信装置１００は、送信部１１０と受信部１２０とから構成される。送信部１１０は、空間多重処理部１１１と、複数の光源（第１の光源１１２−１、第２の光源１１２−２、・・・・、第Ｎの光源１１２−Ｎ）とから構成される。受信部１２０は、複数の受光素子（第１の受光素子１２１−１、第２の受光素子１２１−２、・・・・、第Ｎの受光素子１２１−Ｎ）と、空間分離処理部１２２とから構成される。送信部１１０において、空間多重処理部１１１は、空間多重通信を行うために入力された情報データＳ１０を分解し、第１〜Ｎの光源１１２−１〜Ｎに対して、それぞれ第１〜Ｎの発光制御信号Ｓ１１−１〜Ｎを出力する。第１〜Ｎの光源１１２−１〜Ｎは、それぞれ入力された第１〜Ｎの発光制御信号Ｓ１１−１〜Ｎを第１〜Ｎの光信号Ｓ２０−１〜Ｎとして発光する。ここで、送信部１１０の第１〜Ｎの光源１１２−１〜Ｎから発光された第１〜Ｎの光信号Ｓ２０−１〜Ｎは、受信部１２０において、レンズ等の光学デバイスを利用して集光・結像される。これにより、第１〜Ｎの光信号Ｓ２０−１〜Ｎは、受信部１２０において、送信部１１０の第１〜Ｎの光源１１２−１〜Ｎにそれぞれ対応する第１〜Ｎの受光素子１２１−１〜Ｎによって受光される。第１〜Ｎの受光素子１２１−１〜Ｎは、受光した第１〜Ｎの光信号Ｓ２０−１〜Ｎを第１〜Ｎの受光信号Ｓ２１−１〜Ｎに変換し、空間分離処理部１２２に出力する。空間分離処理部１２２は、入力された第１〜Ｎの受光信号Ｓ２１−１〜Ｎを復号し、情報データＳ３０として出力する。
【０００４】
図１２に示した送信部１１０について、さらに詳しく説明する。図１３は、送信部１１０における空間多重処理部１１１の詳細な構成を示すブロック図である。図１３（ａ）において、空間多重処理部１１１は、シリアル／パラレル変換部（以下、「ＳＰ変換部」と記述する）１１３と、第１〜Ｎの発光制御部１１４−１〜Ｎとから構成される。ＳＰ変換部１１３は、情報データＳ１０を並列化し、第１〜Ｎの発光制御部１１４−１〜Ｎに対して、第１〜Ｎの部分情報データＳ１０−１〜Ｎを出力する。第１〜Ｎの発光制御部１１４−１〜Ｎは、それぞれ入力された第１〜Ｎの部分情報データＳ１０−１〜Ｎに基づいて、第１〜Ｎの光源１１２−１〜Ｎに対して、発光パワーを制御する第１〜Ｎの発光制御信号Ｓ１１−１〜Ｎを出力する。
【０００５】
また、空間多重処理部１１１は、発光制御部とＳＰ変換部との順番を入れ替える構成であっても構わない。具体的には、図１３（ｂ）に示すように、空間多重処理部１１１は、情報データＳ１０に基づいて、発光パワーを制御する発光制御信号Ｓ１１を出力する発光制御部１１４と、発光制御信号Ｓ１１を並列化し、第１〜Ｎの発光制御信号Ｓ１１−１〜Ｎを出力するＳＰ変換部１１３とから構成される。
【０００６】
次に、図１２に示した受信部１２０について、さらに詳しく説明する。図１４は、受信部１２０における空間分離処理部１２２の詳細な構成を示すブロック図である。図１４（ａ）において、空間分離処理部１２２は、第１〜Ｎのデータ復号部１２３−１〜Ｎと、パラレル／シリアル変換部（以下「ＰＳ変換部」と記述する）１２４とから構成される。第１〜Ｎのデータ復号部１２３−１〜Ｎは、第１〜Ｎの受光素子１２１−１〜Ｎから出力される第１〜Ｎの受光信号Ｓ２１−１〜Ｎを、それぞれ第１〜Ｎの部分情報データＳ２２−１〜Ｎに復号する。ＰＳ変換部１２４は、第１〜Ｎのデータ復号部１２３−１〜Ｎで復号された第１〜Ｎの部分情報データＳ２２−１〜Ｎを直列化し、合成された情報データＳ３０を出力する。
【０００７】
また、空間分離処理部１２２は、復号部とＰＳ部との順番を入れ替える構成であっても構わない。具体的には、図１４（ｂ）に示すように、空間分離処理部１２２は、第１〜Ｎの受光素子１２１−１〜Ｎから出力される第１〜Ｎの受光信号Ｓ２１−１〜Ｎを直列化し、合成された受光信号Ｓ２１を出力するＰＳ変換部１２４と、合成された受光信号Ｓ２１を復号し、情報データＳ３０を出力する復号部１２３とから構成される。
【０００８】
以下に、送信部１１０および受信部１２０における信号の流れについて、具体的なデータを用いて説明する。一例として、情報データは“０”と“１”との２値データとし、光源および受光素子をそれぞれ４個ずつ用いた場合を説明する。送信部１１０から情報データＳ１０を（“１０００１１１１０１０１１００１”）として送信する場合を考える。この場合、ＳＰ変換部１１３から出力される第１の部分情報データＳ１０−１は、情報データＳ１０の１・５・９・１３番目である（“１１０１”）とし、第２の部分情報データＳ１０−２は、情報データＳ１０の２・６・１０・１４番目である（“０１１０”）とし、第３の部分情報データＳ１０−３は、情報データＳ１０の３・７・１１・１５番目である（“０１００”）とし、第４の部分情報データＳ１０−４は、情報データＳ１０の４・８・１２・１６番目である（“０１１１”）とする。
【０００９】
第ｋ（ｋは１〜４の整数）の発光制御部１１４−ｋは、第ｋの部分情報データＳ１０−ｋの“０”と“１”とに基づいて、それぞれ振幅レベルが“Ａ0”と“Ａ1”との信号を、第ｋの発光制御信号Ｓ１１−ｋとして出力する。第ｋの光源１１２−ｋは、第ｋの発光制御信号Ｓ１１−ｋの振幅レベル“Ａ0”と“Ａ1”とに基づいて、信号光パワーが“Ｂ0”と“Ｂ1”との第ｋの光信号Ｓ２０−ｋを出力する。
【００１０】
第ｋの受光素子１２１−ｋは、第ｋの光源１１２−ｋから出力された信号光パワーが“Ｂ0”と“Ｂ1”との第ｋの光信号Ｓ２０−ｋに対して、それぞれ信号光パワーが“Ｃ0”と“Ｃ1”となった第ｋの光信号Ｓ２０−ｋを受光する。第ｋの受光素子１２１−ｋは、それぞれ受光した第ｋの光信号Ｓ２０−ｋの信号光パワー“Ｃ0”と“Ｃ1”とに基づいて、信号光パワーが“Ｄ0”と“Ｄ1”との第ｋの受光信号Ｓ２１−ｋを出力する。第ｋのデータ復号部１２３−ｋは、第ｋの受光信号Ｓ２１−ｋの信号光パワー“Ｄ0”と“Ｄ1”とに基づいて、第ｋの受光信号Ｓ２１−ｋを２値判定し、２値データ“０”と“１”とに復号された第ｋの部分情報データＳ２２−ｋを出力する。ＰＳ変換部１２４は、第１〜４の部分情報データＳ２２−１〜４の（“１１０１”）、（“０１１０”）、（“０１００”）、および（“０１１１”）を、送信部１１０のＳＰ変換部１１３とは逆の手順で直列化する。これにより、ＰＳ変換部１２４から情報データＳ３０（“１０００１１１１０１０１１００１”）が出力される。
【００１１】
このように、複数の光源と複数の受光素子とを用いた空間多重通信を実現している。理想的には、複数の光源とこれらに対応する複数の受光素子とが、１対１で独立した情報伝搬路を形成し、空間多重通信を実現することによって、単数の光源および受光素子を用いた空間通信の場合と比較して、高効率な情報伝達が可能となる。
【００１２】
さらに、２次元イメージ通信において、より多くの光源と受光素子とを利用し、空間多重数を多く設けることによって、大容量の情報伝達をより高効率に行うことができる。近年、携帯端末（例えば携帯電話やデジタルカメラ）に搭載されている撮像素子の画素数（受光素子の数）は、日増しに増加する傾向を示しており、より高精度、高精細な画像・動画の取得が可能となっている。これらの大きな画素数の撮像素子等を２次元イメージ通信に利用した場合には、非常に高効率な情報伝送が可能になるものと期待される。
【非特許文献１】宮内聡 他、「高速ＣＭＯＳイメージセンサを用いた二次元送受信器による並列光空間通信の提案」、信学技報 ＣＳ−２００４−１８、ＯＣＳ２００４−２８、ＰＮ２００４−２３、２００４年５月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、撮像素子の画素数が増加するに従って、各画素（受光素子）の面積は反比例的に小さくなる。一方、カメラのように、レンズ等を用いて２次元配置された光源からの光信号を集光・結像した場合、受光素子上に形成される光源の光スポットサイズは、回折限界と呼ばれる現象により無限小とはならない。このため、光源から発光された光信号が、当該光源と１対１に対応している受光素子に隣接する受光素子に対して干渉を与える。
【００１４】
図１５は、受光素子と光源の光スポットとの関係を示す図である。上述したように受光素子上に形成される光源の光スポットは、回折限界のために当該光源に対応する受光素子の範囲内に収めることができない。このため、光源の光スポットは、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対して干渉を与えている。このような光源の光スポットが、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対して干渉を与え、受信部において受光した受信信号を誤った情報データとして復号してしまう。受信信号を誤った情報データとして復号してしまう場合について、以下に具体的に説明する。
【００１５】
図１６は、受信信号を誤った情報データとして復号していることを示す図である。図１６において、２次元平面状に光源および受光素子が４行×４列に配置されている。ここで、ｎ行×ｍ列配列の情報データを（“１行１列目の値”，“１行２列目の値”，・・・，“１行ｍ列目の値”，“２行１列目の値”，・・・，“ｎ行ｍ列目の値”）と表し、ｎ行×ｍ列配列のｉ行ｊ列目の位置を（Ｐｉ，Ｑｊ）と表すこととする。ただし、ｎおよびｍは正の整数、ｉはｎ以下の正の整数、ｊはｍ以下の正の整数である。また、送信部における光源（Ｐｉ，Ｑｊ）は、受信部における受光素子（Ｐｉ，Ｑｊ）に対応しており、光源（Ｐｉ，Ｑｊ）からの光信号は、受光素子（Ｐｉ，Ｑｊ）で受光するものとする。以降も同様とする。
【００１６】
図１６（ａ）は、光源から発光した送信信号Ｓｎｄ１０を示す図である。図１６（ａ）に示すように送信信号Ｓｎｄ１０は、（“１”，“１”，“１”，“０”，“１”，“０”，“１”，“１”，“１”，“１”，“０”，“１”，“０”，“１”，“１”，“１”）である。図１６（ｂ）は、光源からの光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対して与える干渉パターンＩｆｃ１０を示す図である。図１６（ｂ）において、干渉パターンＩｆｃ１０は、受光素子が対応する光源からの光信号によって受ける信号光パワーを“１”とした場合、それぞれ左右上下の受光素子に与える干渉量は“０．１”であり、それぞれ左上、右上、左下、右下に与える干渉量は“０．０５”であることを示している。図１６（ｃ）は、受光素子が受光した受信信号Ｒｃｖ１０を示す図である。受光素子は、送信信号Ｓｎｄ１０に対して干渉パターンＩｆｃ１０の影響を受けた受信信号Ｒｃｖ１０を受光する。図１６（ｃ）において、例えば、受信信号Ｒｃｖ１０（Ｐ１，Ｑ１）は、送信信号Ｓｎｄ１０（Ｐ１，Ｑ１）の信号光パワー“１”と、送信信号Ｓｎｄ１０（Ｐ１，Ｑ２）の信号光パワー“１”による干渉量“０．１”と、送信信号Ｓｎｄ１０（Ｐ２，Ｑ１）の信号光パワー“１”による干渉量“０．１”によるものである。なお、送信信号Ｓｎｄ１０（Ｐ２，Ｑ２）の信号光パワーによる干渉も考慮されるが、当該信号光パワーは“０”であるため、送信信号Ｓｎｄ１０（Ｐ２，Ｑ２）による干渉量はない。つまり、受信信号Ｒｃｖ１０（Ｐ１，Ｑ１）の信号光パワーは、“１．２”である。受信信号Ｒｃｖ１０のその他の位置における信号光パワーについても同様に干渉パターンＩｆｃ１０を考慮すると、受信信号Ｒｃｖ１０は、（“１．２”，“１．３”，“１．２５”，“０．２５”，“１．３”，“０．５５”，“１．３５”，“１．２５”，“１．２５”，“１．３５”，“０．５５”，“１．３”，“０．２５”，“１．２５”，“１．３”，“１．２”）となる。この受信信号Ｒｃｖ１０において、信号光パワーが０．５未満は“０”とし、０．５以上は“１”とする２値判定をし、受信信号Ｒｃｖ１０を復号する。図１６（ｄ）は、受信信号Ｒｃｖ１０を復号して得られた復号データＤｃｄ１０を示す図である。復号データＤｃｄ１０は、（“１”，“１”，“１”，“０”，“１”，“１”，“１”，“１”，“１”，“１”，“１”，“１”，“０”，“１”，“１”，“１”）となる。この結果から分かるように、送信信号Ｓｎｄ１０（Ｐ２，Ｑ２）の値が“０”であるのに対し、復号データＤｃｄ１０（Ｐ２，Ｑ２）の値が“１”となっている。さらに、送信信号Ｓｎｄ１０（Ｐ３，Ｑ３）の値が“０”であるのに対し、復号データＤｃｄ１０（Ｐ３，Ｑ３）の値が“１”となっている。このように、受信信号Ｒｃｖの復号処理において、干渉による誤りが生じている。
【００１７】
このような干渉に対して、非特許文献１では、隣接し合う受光素子を１つの受光素子群と見なして、１つの光源からの光信号を受光する受光面積を広げることにより、干渉を回避している。図１７は、隣接し合う受光素子を１つの受光素子群と見なしていることを示す図である。図１７において、図１５に示した４行×４列に配列した受光素子は、２行×２列に配列した受光素子群と見なされている。つまり、４つの受光素子を１つの受光素子群と見なし、当該受光素子群が対応する光源からの光信号を受光する。これにより、上述したような干渉による誤ったデータの復号を回避している。しかし、この方法では、複数の受光素子に対して１つの光源が対応するため、空間多重数が減少し、伝送効率が低下してしまう。
【００１８】
それ故に、本発明の目的は、複数の光源と受光素子とを１対１に対応付けて空間多重数を増加させることによって伝送効率を向上し、かつ受光素子数（画素数）を増加することによって、それぞれ光源から発光された光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対して干渉を与える場合であっても、各受光素子における受信信号の復号性能を向上した空間多重通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成させるために、本発明の第１の空間多重通信装置の受信部は、複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いて空間多重通信を行う受信部であって、複数の光源と１対１に対応付けられ、複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、データ復号部で復号された受信信号に基づいて、第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、干渉量推定部で推定された干渉量を第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を干渉除去部に、干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部とを備える。
【００２０】
好ましい復号順序は、複数の受光素子で構成される受光素子群において、当該受光素子群の外縁部に位置する受光素子から中心部に位置する受光素子の順に規定されることを特徴とする。
また、好ましい復号順序は、受信信号が復号されていない隣接する受光素子が少ない受光素子から順に規定されることを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成させるために、本発明の第２の空間多重通信装置の受信部は、複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いて空間多重通信を行う受信部であって、複数の光源と１対１に対応付けられ、複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、復号位置決定部が選択する受光素子の復号順序を決定する復号順序決定部と、復号順序決定部で決定された復号順序に従って、受光した受信信号を復号する干渉推定除去復号部と、復号順序を決定する場合は、復号位置決定部と復号順序決定部とを接続し、復号順序に従って受光した受信信号を復号する場合は、復号位置決定部と干渉推定除去復号部とを接続するスイッチとを備え、復号順序決定部は、複数の受光素子のそれぞれにおいて、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を推定する第１の干渉量推定部と、第１の干渉量推定部で推定された干渉量を記憶する第１の干渉量記憶部と、干渉量が少ない受光素子から順に復号順序を決定し、当該復号順序を記憶し、さらに当該復号順序を復号位置決定部に復号位置情報として通知する復号順序記憶部とを備え、干渉推定除去復号部は、第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、データ復号部で復号された受信信号に基づいて、第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する第２の干渉量推定部と、第２の干渉量推定部で推定された干渉量を第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を干渉除去部に、干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する第２の干渉量記憶部とを備える。
【００２２】
好ましい復号順序は、既知のパイロット信号を利用して、複数の受光素子のそれぞれにおいて、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を測定することによって決定されることを特徴とする。
【００２３】
上記目的を達成させるために、本発明の第１の空間多重通信装置は、複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いた受信部との間で空間多重通信を行う空間多重通信装置であって、送信部は、情報データを符号化する符号化部と、符号化された情報データを分解し、並列化する空間多重処理部と、それぞれ入力された情報データに基づいて、送信信号を発光する複数の光源とを備え、受信部は、複数の光源と１対１に対応付けられ、複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、データ復号部で復号された受信信号に基づいて、第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、干渉量推定部で推定された干渉量を第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を干渉除去部に、干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部とを備える。
【００２４】
好ましい送信部は、復号順序に対応して、複数の光源のそれぞれに入力する情報データの順序を決定することを特徴とする。
また、好ましい送信部は、干渉量が小さい受光素子に対応する光源に、より優先度の高い情報データを割り当てることを特徴とする。
また、好ましい送信部は、干渉量が小さい受光素子に対応する光源に、より少ない発光パワーを設定することを特徴とする。
【００２５】
上記目的を達成させるために、本発明の第２の空間多重通信装置は、複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いた受信部との間で空間多重通信を行う空間多重通信装置であって、送信部は、情報データを符号化する符号化部と、符号化された情報データを分解し、並列化する空間多重処理部と、それぞれ入力された情報データに基づいて、送信信号を発光する複数の光源とを備え、空間多重処理部は、干渉量が小さい受光素子に対応する光源に、より多くの情報データ量を割り当てる多値化部を備えることを特徴とし、受信部は、複数の光源と１対１に対応付けられ、複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、データ復号部で復号された受信信号を２値化する２値化部と、データ復号部で復号された受信信号に基づいて、第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、干渉量推定部で推定された干渉量を第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を干渉除去部に、干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部とを備え、２値化部は、多値化部によって多値化された光信号を受光する受光素子を対象として、２値化処理を行うことを特徴とする。
【００２６】
上記目的を達成させるために、本発明の空間多重通信装置の受信部に用いる集積回路は、複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いて空間多重通信を行う受信部に用いる集積回路であって、複数の光源と１対１に対応付けられ、複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、データ復号部で復号された受信信号に基づいて、第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、干渉量推定部で推定された干渉量を第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を干渉除去部に、干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部として機能する回路を集積する。
【発明の効果】
【００２７】
上述のように、本発明の空間多重通信装置によれば、複数の光源と受光素子とを１対１に対応付けて空間多重数を増加させることによって伝送効率を向上し、かつ受光素子数（画素数）を増加することによって、それぞれ光源から発光された光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対して干渉を与える場合であっても、各受光素子における復号性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る空間多重通信装置について説明する。なお、本発明の第１の実施形態に係る空間多重通信装置の概要は、図１１および図１２に示した従来技術における空間多重通信装置と同様であるため説明を省略する。
【００２９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部１０００を示す図である。図１において、受信部１０００は、第１〜Ｎの受光素子１００１−１〜Ｎと、空間分離処理部１０１０とから構成される。空間分離処理部１０１０は、復号位置決定部１０１１と、干渉除去部１０１２と、データ復号部１０１３と、干渉量推定部１０１４と、干渉量記憶部１０１５とから構成される。
【００３０】
復号位置決定部１０１１は、予め規定された順序に従って、第１〜Ｎの受光素子１００１−１〜Ｎから受信信号を復号する対象の受光素子を選択する。干渉除去部１０１２は、復号位置決定部１０１１において選択された受光素子が受光した受信信号から、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を除去する。データ復号部１０１３は、干渉除去部１０１２から出力される干渉量が除去された受信信号を復号し、情報データＳ３００として出力する。干渉量推定部１０１４は、データ復号部１０１３で出力された復号されたデータに基づいて、受信信号を復号する対象となっている受光素子に対応する光源からの光信号が他の受光素子に与える干渉量を推定する。干渉量記憶部１０１５は、干渉量推定部１０１４で推定された干渉量を受光素子ごとに記憶し、さらに、当該干渉量を干渉量情報Ｓ１０１として干渉除去部１０１２に通知する。これにより、干渉除去部１０１２は、干渉量情報Ｓ１０１に基づいて、それぞれの受光素子が受けている干渉量を受信信号から除去する。
【００３１】
ここで、復号位置決定部１０１１が第１〜Ｎの受光素子１００１−１〜Ｎから受信信号を復号する対象の受光素子を選択する順序について、以下に説明する。図１５に示したように、各光源から発光した光信号が、受光素子上に同一サイズの光スポットとなって重なり合う場合、受光素子群の中心部は、隣接する受光素子の数が多いため、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号における干渉量が大きい。従って、受光素子群の中心部で受光した光信号は、誤った復号結果になる可能性が高いと言える。一方、受光素子群の外縁部、特に、受光素子群の四隅に位置する受光素子に関しては、受光素子群の中心部の受光素子よりも干渉量が小さくなる。受光素子群の四隅に位置する受光素子は、受信信号の信号品質が最も高い状態で復号を行うことができる。受信信号の信号品質が最も高い状態で復号処理を行えば、信頼性の高い復号結果が得られるため、この復号結果に基づいて、その他の受光素子が受光した未復号の受信信号における干渉量を高精度に推定することが可能となる。つまり、その他の受光素子においては、未復号の受信信号から高精度に推定された干渉量を除去することによって、復号性能を向上することが可能となる。
【００３２】
以上のように、干渉量が少なく信号品質の高い受信信号を受光する受光素子で受光した受信信号から順に復号を行い、当該復号結果に基づいて、その他の受光素子への干渉量を推定・除去する手順を繰り返すことによって、受光素子群全体の復号性能を向上することができる。
【００３３】
上述した手順によって受信信号を復号する処理について、以下に具体的に説明する。一例として、２次元平面状に光源および受光素子を４行×４列に配置した場合を考える。図２は、４行×４列に配置された受光素子において受光した受信信号を復号する手順を示す図である。図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図１６（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示した送信信号Ｓｎｄ１０、干渉パターンＩｆｃ１０、および受信信号Ｒｃｖ１０と同様である。光源から発光された送信信号Ｓｎｄ１０は、干渉パターンＩｆｃ１０に示す干渉量によって、受信信号Ｒｃｖ１０となって受光素子で受光される。
【００３４】
復号位置決定部１０１１において、先ず、受信信号Ｒｃｖ１０を受光した受光素子のうち、信号品質が最も高い四隅が復号処理の対象とされる。干渉除去部１０１２は、四隅の受光素子が受光した受信信号から、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を除去する処理を行う。しかし、最初に選択された受光素子に対しては、後述するような干渉量推定部１０１４による干渉量の推定が行われていないため、干渉除去部１０１２では、四隅の受光素子が受光した受信信号から、デフォルト値“０”を除去する処理を行うこととなる。最初に選択される受光素子は、信号品質が高く、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量が小さいため、干渉量を“０”としても以降の処理への影響は少ない。データ復号部１０１３では、一例として、干渉除去部１０１２を介して入力された受信信号Ｒｃｖ１０の信号光パワーが０．５未満は“０”とし、０．５以上は“１”とする２値判定をし、受信信号Ｒｃｖ１０を復号するものとする。受信信号Ｒｃｖ１０において、（Ｐ１，Ｑ１）の値は、“１．２”であるため“１”に復号され、（Ｐ１，Ｑ４）の値は、“０．２５”であるため“０”に復号され、（Ｐ４，Ｑ１）の値は、“０．２５”であるため“０”に復号され、（Ｐ４，Ｑ４）の値は、“１．２”であるため“１”に復号される（図２（ｄ））。干渉量推定部１０１４は、この復号結果（図２（ｄ））と干渉パターンＩｆｃ１０に基づいて、四隅の受光素子に対応する光源からの光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に与える干渉量を推定する。（Ｐ１，Ｑ１）における信号光パワー“１”は、（Ｐ１，Ｑ２）および（Ｐ２，Ｑ１）に“０．１”の干渉量を与え、（Ｐ２，Ｑ２）に“０．０５”の干渉量を与える。（Ｐ１，Ｑ４）における信号光パワーは“０”であるため、隣接する（Ｐ１，Ｑ３）、（Ｐ２，Ｑ３）、および（Ｐ２，Ｑ４）に与える干渉量はない。同様に、（Ｐ４，Ｑ１）および（Ｐ４，Ｑ４）に隣接する受光素子における干渉量も推定できる。このように推定された干渉量は、受光素子ごとに干渉量記憶部１０１５に記憶される（図２（ｅ））。
【００３５】
次に、復号位置決定部１０１１において、受信信号Ｒｃｖ１０を受光した受光素子のうち、四隅に次いで信号品質が高い最外辺部が復号処理の対象とされる。干渉除去部１０１２は、干渉量記憶部１０１５から通知された干渉量情報Ｓ１０１に基づいて、受信信号Ｒｃｖ１０から干渉量を除去する。受信信号Ｒｃｖ１０（Ｐ１，Ｑ２）の値“１．３”から、上述したように干渉量記憶部１０１５で記憶されている干渉量“０．１”を除去し、その値を“１．２”とする。その他の受光素子においても、同様に干渉量を除去する（図２（ｆ））。データ復号部１０１３では、干渉量を除去した受信信号（図２（ｆ））に基づいて、復号処理を行う。（Ｐ１，Ｑ２）の値は、“１．２”であるため、“１”に復号される。同様に、（Ｐ１，Ｑ３）、（Ｐ２，Ｑ１）、（Ｐ２，Ｑ４）、（Ｐ３，Ｑ１）、（Ｐ３，Ｑ４）、（Ｐ４，Ｑ２）、および（Ｐ４，Ｑ３）においても値が０．５以上であるため、“１”に復号される（図２（ｇ））。干渉量推定部１０１４は、この復号結果（図２（ｇ））と干渉パターンＩｆｃ１０に基づいて、最外辺部の受光素子に対応する光源からの光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に与える干渉量を推定する。ただし、既に受信信号の復号済みの受光素子については考慮する必要はない。（Ｐ２，Ｑ２）は、（Ｐ１，Ｑ２）における信号光パワー“１”による干渉量“０．１”と、（Ｐ１，Ｑ３）における信号光パワー“１”による干渉量“０．０５”と、（Ｐ２，Ｑ１）における信号光パワー“１”による干渉量“０．１”と、（Ｐ３，Ｑ１）における信号光パワー“１”による干渉量“０．０５”とを受ける。つまり、（Ｐ２，Ｑ２）の干渉量は、“０．３”と推定され、干渉量記憶部１０１５に記憶される。同様に、（Ｐ２，Ｑ３）、（Ｐ３，Ｑ２）、および（Ｐ３，Ｑ３）における干渉量も、０．３と推定され、干渉量記憶部１０１５に記憶される（図２（ｈ））。
【００３６】
次に、復号位置決定部１０１１において、受信信号Ｒｃｖ１０を受光した受光素子のうち、受信信号を未復号の中心部が復号処理の対象とされる。干渉除去部１０１２は、干渉量記憶部１０１５から通知された干渉量情報Ｓ１０１に基づいて、最外辺部の受光素子における受信信号の復号処理前の状態（図２（ｆ））から干渉量を除去する。（Ｐ２，Ｑ２）の値“０．５”から、上述したように干渉量記憶部１０１５に記憶されている干渉量“０．３”を除去し、その値を“０．２”とする。また、（Ｐ２，Ｑ３）の値“１．３５”から、上述したように干渉量記憶部１０１５に記憶されている干渉量“０．３”を除去し、その値を“１．０５”とする。その他の受光素子においても、同様に干渉量を除去する（図２（ｉ））。データ復号部１０１３では、干渉量を除去した受信信号（図２（ｉ））に基づいて、復号処理を行う。（Ｐ２，Ｑ２）の値は、“０．２”であるため、“０”に復号され、（Ｐ２，Ｑ３）の値は、“１．０５”であるため、“１”に復号される。同様に、（Ｐ３，Ｑ２）は、“１”に復号され、（Ｐ３，Ｑ３）は、“０”に復号される（図２（ｊ））。
【００３７】
以上により、受信信号Ｒｃｖ１０を復号した結果、復号データＤｃｄ１００は、（“１”，“１”，“１”，“０”，“１”，“０”，“１”，“１”，“１”，“１”，“０”，“１”，“０”，“１”，“１”，“１”）となる（図２（ｋ））。図１６（ｄ）に示したような復号データＤｃｄ１０（Ｐ２，Ｑ２）および（Ｐ３，Ｑ３）における復号誤りは発生していない。
【００３８】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部１０００によれば、受光素子群において信号品質の高い四隅、最外辺部、中心部の順に各受光素子における受信信号を復号し、それぞれ復号結果で得られた高精度な干渉量の推定・除去をすることによって、各受光素子における復号性能を向上することができる。また、複数の光源と受光素子とを１対１に対応付けているため、空間多重数も減少させることなく高効率な情報伝送を行うことができる。
【００３９】
なお、本実施形態に係る空間多重通信装置の受信部は、図１に示した受信部１０００に限定されるものではない。図３は、本発明の第１の実施形態に係る他の空間多重通信装置の受信部１１００を示す図である。図３において、受信部１１００は、図１に示した受信部１０００と比較して、干渉量推定部の位置が異なっている。図３において、図１に示した同様の構成については、同様の参照符号を付して説明を省略する。受信部１１００における干渉量推定部１１１４は、復号位置決定部１０１１で出力された復号前の受信信号に基づいて、受信信号を復号する対象となっている受光素子に対応する光源からの光信号が他の受光素子に与える干渉量を推定する。この干渉量の推定方法は、例えば受信信号を復号する対象となる受光素子の受光強度に応じて、図２（ｂ）に示す隣接する受光素子への干渉量を比例的に増減させる方法などが考えられる。このような受信部１１００の構成であっても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４０】
なお、送信部において、情報データＳ１０を各光源に割り当てる順序と受信部の復号順序とを合わせておくことが望ましい。例えば、受信部における復号順序に合わせて、送信部において情報データＳ１０を予め並び替える機能を、従来技術として説明した図１３におけるＳＰ変換部１１３の前段に備える。また、ＳＰ変換部１１３に情報データＳ１０を並び替える機能を有しても構わない。これにより、受信部の各受光素子において受光した受信信号は、データ復号部１０１３によって順に復号された後、さらに複雑な並び替えをする必要がなくなり、より高効率な復号処理が可能となる。
【００４１】
なお、干渉パターンによっては、光源からの光信号において当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対する干渉量が小さい場合もあり、この場合、四隅や最外辺部に位置する受光素子が受光する受信信号は、非常に高品質であると言える。このような高品質の信号に対応する光源には、誤りに対して厳しい情報（例えば、通信制御情報など）を割り当ててもよい。さらに、他の受光素子への干渉を低減する目的で、光源の発光パワーを低下させてもよい。しかし、本実施形態における復号の手順では、一旦、復号結果を誤ってしまうと、その後に復号される受光素子の干渉量推定・除去が正しく行えなくなり、誤りが伝搬する恐れがある。従って、復号順序の早い受光素子に対応する光源においては、所定の発光パワーを保持し、このような誤り伝搬現象を防ぐ必要もある。
【００４２】
なお、本実施形態では、受光素子群において信号品質の高い四隅、最外辺部、中心部の順に各受光素子における受信信号を復号したが、復号順序はこれに限定されるものではない。各受光素子の相対的な位置関係に基づく具体的な復号順序としては、例えば、受光素子群の四隅に配置された受光素子における受信信号を最初に復号し、続いて最外辺部に配置された受光素子における受信信号を復号し、この時点で受信信号が復号されていない受光素子に関して、再び四隅、最外辺部の順に選択する手順を繰り返す方法が考えられる。
【００４３】
また、受光素子群の中心に近づく受光素子ほど、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号によって与えられる干渉量が大きくなる特性を利用して、受光素子群が正方形ではない、例えば、長方形等の場合、受光素子群の中心から最も離れている受光素子のうちいずれかの受光素子における受信信号を最初に復号する。次に、この時点で受信信号が復号されていない受光素子に関して、再び受光素子群の中心から最も離れている受光素子のうち、いずれかの受光素子における受信信号を復号する。このような手順を繰り返す方法も考えられる。
【００４４】
また、隣接する受光素子の数が少ない受光素子ほど、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号によって与えられる干渉量が少なくなる特性を利用し、受信信号が復号されていない隣接する受光素子が少ない受光素子を選択し、当該受光素子における受信信号を復号する。このような手順を繰り返す方法も考えられる。
【００４５】
なお、復号順序に関しては、上記に限定されるものではなく、復号性能を向上可能な復号順序であればいかなる方法であっても構わない。
【００４６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態においては、各受光素子が当該受光素子に対応する光源以外からの光信号によって与えられる干渉量を実際に測定し、当該測定結果に基づいて復号順序を決定する手順について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部２０００を示す図である。図４において、受信部２０００は、第１〜Ｎの受光素子２００１−１〜Ｎと、空間分離処理部２０１０とから構成される。さらに、空間分離処理部２０１０は、復号位置決定部２０１１と、スイッチ２０１２と、復号順序決定部２０２０と、干渉推定除去復号部２０３０とから構成される。
【００４７】
復号順序決定部２０２０は、第１の干渉量推定部２０２１と、第１の干渉量記憶部２０２２と、復号順序記憶部２０２３とから構成されており、実際の情報データを伝送する前や伝送途中に、既知のパイロット信号を用いて、他の受光素子に対する干渉量を予め測定し、受信信号を復号する受光素子の順序を決定する。この場合、復号順序を決定するために、スイッチ２０１２は、復号位置決定部２０１１と復号順序決定部２０２０の第１の干渉量推定部２０２１とを接続する。干渉推定除去復号部２０３０は、干渉除去部２０３１と、データ復号部２０３２と、第２の干渉量推定部２０３３と、第２の干渉量記憶部２０３４とから構成されており、復号順序決定部２０２０で決定された復号順序に基づいて、実際に受光した受信信号に関して干渉推定・除去および復号を行う。この場合、実際に受光した受信信号を復号するために、スイッチ２０１２は、復号位置決定部２０１１と干渉推定除去復号部２０３０の干渉除去部２０３１とを接続する。
【００４８】
復号順序決定部２０２０が、復号順序を決定する手順について、具体的に説明する。図５は、４行×４列に配置された受光素子において受光した受信信号の復号順序を決定する手順を示す図である。先ず、各受光素子が当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量が最大となる場合、つまり、送信部におけるすべての光源が発光している場合を考える（図５（ａ））。この場合、各受光素子が受ける干渉量のみを測定する手順として、パイロット信号を用いる方法が考えられる。図６は、パイロット信号を用いて各受光素子が受ける干渉量のみを測定する手順を示す図である。図６（ａ）において、送信部は第１のパイロット信号ＰＳ０１を受信部に送信する。第１のパイロット信号ＰＳ０１は、光源（Ｐ１，Ｑ１）からの信号光パワーのみを“０”として、その他の信号光パワーを“１”とする光信号である。受信部において、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）で受光した信号光パワー“０．２５”は、第１の干渉量推定部２０２１によって測定され、第１の干渉量記憶部２０２２に記憶される。このように、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）が受ける干渉量の最大値が分かる。図６（ｂ）において、送信部は第２のパイロット信号ＰＳ０２を受信部に送信する。第２のパイロット信号ＰＳ０２は、光源（Ｐ１，Ｑ２）からの信号光パワーのみを“０”として、その他の信号光パワーを“１”とする光信号である。同様に、受光素子（Ｐ１，Ｑ２）が受ける干渉量の最大値“０．４”が分かる。以降、同様の処理を（Ｐ４，Ｑ４）まで繰り返すと、各受光素子が受ける干渉量のみが実測できる（図５（ｃ））。当該干渉量の測定結果に基づいて、受信信号の復号を行う受光素子を干渉量が少ない受光素子から順に行う。なお、パイロット信号を用いた干渉量の推定方法は、図６に示す方法に限られるものではない。例えば、全ての光源を発光させた状態において、受光パワーが大きい受光素子は、対応する光源以外からの光信号による干渉量が大きく、逆に、受光パワーが小さい受光素子は、当該干渉量が小さいと判断することが可能である。これは、各受光素子における受光パワーが、対応する光源からの信号光パワーと、対応する光源以外からの信号光による干渉との和となるためであり、各光源の信号光パワーを一定とすれば、受光パワーの大小が干渉量の大小に対応するためである。この方法により、全ての受光素子の干渉量を一括して推定することが可能となり、図６に示すような、各受光素子の干渉量を逐次的に推定する手間を省くことができる。
【００４９】
図５（ｃ）に示すように受光素子（Ｐ１，Ｑ１）の干渉量が“０．２５”で最小となるため、復号順序を「１」と決定し、復号順序記憶部２０２３に記憶する（図５（ｄ））。なお、すべての光源が発光している状態において、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）で受光した受信信号を復号する際の干渉量は、実際の情報データの伝送時に想定される干渉量の最大値となっている（図５（ｅ））。次に、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）で受光した受信信号が復号されたと仮定し、当該受光素子に対応する光源からの光信号が他の受光素子に与える干渉量を推定する。図５（ｂ）は、光源からの光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対して与える干渉パターンＩｆｃ１０を示す図である。従って、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）に対応する光源からの光信号が与える干渉量は、受光素子（Ｐ１，Ｑ２）に“０．１”、受光素子（Ｐ２，Ｑ１）に“０．１”、および受光素子（Ｐ２，Ｑ２）に“０．０５”と推定できる。このように推定した干渉量を除去した結果（図５（ｆ））に基づいて、受信信号の復号を行う受光素子を干渉量が少ない受光素子から順に行う。図５（ｆ）に示すように受光素子（Ｐ１，Ｑ４）の干渉量が“０．２５”で最小となるため、復号順序を「２」と決定し、復号順序記憶部２０２３に記憶する（図５（ｇ））。このように同様の処理を繰り返すことにより、最終的には、全ての受光素子の復号順序が決定し（図５（ｍ））、それぞれの復号時における干渉量の最大値を把握することができる（図５（ｎ））。
【００５０】
なお、上述した手順では、最小の干渉量となる受光素子が複数存在した場合に、当該受光素子のうち、左上に配置されている受光素子を優先的に選択していたが、最小の干渉量となる受光素子であれば、どの受光素子を優先的に選択しても構わない。
【００５１】
次に、上述した手順によって決められた復号順序に基づいて、受信信号を復号する処理について、以下に具体的に説明する。図７は、上述した手順によって決められた復号順序に基づいて、４列×４行に配置された受光素子において受光した受信信号を復号する手順を示す図である。図７（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示した送信信号Ｓｎｄ１０、干渉パターンＩｆｃ１０、および受信信号Ｒｃｖ１０と同様である。光源から発光された送信信号Ｓｎｄ１０は、干渉パターンＩｆｃ１０に示す干渉量によって、受信信号Ｒｃｖ１０となって受光素子で受光される。さらに、図７（ｄ）は、復号順序決定部２０２０によって上述した手順に基づいて決められた復号順序Ｏｄｒ１０を示す図である。復号順序Ｏｄｒ１０は、復号順序記憶部２０２３に記憶されており、復号位置情報Ｓ２０１として復号位置決定部２０１１に通知されている。
【００５２】
復号位置決定部２０１１において、先ず、受信信号Ｒｃｖ１０を受光した受光素子のうち、復号順序Ｏｄｒ１０の「１」となっている受光素子（Ｐ１，Ｑ１）が復号処理の対象とされる。干渉除去部２０３１は、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）が受光した受信信号から、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を除去する処理を行う。しかし、本発明の第１の実施形態でも述べたように、最初に選択された受光素子に対しては、干渉量の推定が行われていないため、干渉除去部２０３１では、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）が受光した受信信号から、デフォルト値“０”を除去する処理を行うこととなる。最初に選択される受光素子は、信号品質が高く、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量が小さいため、干渉量を“０”としても以降の処理への影響は少ない。データ復号部２０３２では、一例として、干渉除去部２０３１を介して入力された受信信号Ｒｃｖ１０の信号光パワーが０．５未満は“０”とし、０．５以上は“１”とする２値判定をし、受信信号Ｒｃｖ１０を復号するものとする。受信信号Ｒｃｖ１０（Ｐ１，Ｑ１）の値は、“１．２”であるため“１”に復号される（図７（ｅ））。第２の干渉量推定部２０３３は、この復号結果と干渉パターンＩｆｃ１０に基づいて、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）に対応する光源からの光信号が、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）に隣接する受光素子に与える干渉量を推定する。（Ｐ１，Ｑ１）における信号光パワー“１”は、（Ｐ１，Ｑ２）および（Ｐ２，Ｑ１）に“０．１”の干渉量を与え、（Ｐ２，Ｑ２）に“０．０５”の干渉量を与える。このように推定された干渉量は、受光素子ごとに第２の干渉量記憶部２０３４に記憶される（図７（ｆ））。
【００５３】
次に、復号位置決定部２０１１において、受信信号Ｒｃｖ１０を受光した受光素子のうち、復号順序Ｏｄｒ１０の「２」となっている受光素子（Ｐ１，Ｑ４）が復号処理の対象とされる。干渉除去部２０３１は、第２の干渉量記憶部２０３４から通知された干渉量情報Ｓ２０２に基づいて、受信信号Ｒｃｖ１０から干渉量を除去する（図７（ｇ））。データ復号部２０３２では、干渉量を除去した受信信号（図７（ｇ））に基づいて、復号処理を行う。受信信号Ｒｃｖ１０（Ｐ１，Ｑ４）の値は、“０．２５”であるため、“０”に復号される（図７（ｈ））。第２の干渉量推定部２０３３は、この復号結果と干渉パターンＩｆｃ１０に基づいて、受光素子（Ｐ１，Ｑ４）に対応する光源からの光信号が、受光素子（Ｐ１，Ｑ４）に隣接する受光素子に与える干渉量を推定する。（Ｐ１，Ｑ４）における信号光パワーは、“０”であるため、隣接する（Ｐ１，Ｑ３）、（Ｐ２，Ｑ３）、および（Ｐ２，Ｑ４）に与える干渉量はない。このように推定された干渉量は、受光素子ごとに第２の干渉量記憶部２０３４に記憶される（図７（ｉ））。以下、同様に干渉量の推定・除去・復号を繰り返すことにより、最終的に受信信号Ｒｃｖ１０の復号データＤｃｄ２００が得られる（図７（ｏ））。
【００５４】
このように、復号順序決定部２０２０によって決められた復号順序に基づいて、受信信号Ｒｃｖ１０を復号した場合、得られた復号データＤｃｄ２００は、本発明の第１の実施形態で得られた復号データＤｃｄ１００と同様の結果であり、復号誤りは発生していない。
【００５５】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部２０００によれば、各受光素子における干渉量を測定した結果から決められた復号順序に基づいて、各受光素子における受信信号を復号し、それぞれ復号結果で得られた高精度な干渉量の推定・除去をすることによって、各受光素子における復号性能を向上することができる。また、複数の光源と受光素子とを１対１に対応付けているため、空間多重数も減少させることなく高効率な情報伝送を行うことができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、復号順序を決定していく過程において、復号順序が決定した受光素子に対応する光源からの光信号が他の受光素子に与える干渉量を、干渉パターンＩｆｃ１０に基づいて推定していたが、これに限定されるものではない。例えば、復号順序が決定した受光素子に対応する光源からの光信号が他の受光素子に与える干渉量を、パイロット信号等を用いて実際に測定しても構わない。同様に、干渉量を除去する過程においても、受信信号を復号した受光素子に対応する光源からの光信号が他の受光素子に与える干渉量を、予めパイロット信号等を用いて実際に測定しても構わない。
【００５７】
また、本実施形態では、すべての受光素子に対して、同一の干渉パターンＩｆｃ１０に基づいて干渉量を推定していたが、空間多重通信装置の動作環境、送信部における光源の発光パワー、および受信部における受光素子の特徴等によって干渉量が変化することが考えられる。従って、これらの条件に合った複数の干渉パターンに基づいて干渉量を推定しても構わない。
【００５８】
なお、図５（ｎ）に示した各受光素子の復号時の干渉量（最大値）に基づいて、干渉量が小さい受光素子に対応する光源に対して、優先度の高いデータを割り当てても構わない。さらに、他の受光素子への干渉を低減する目的で、光源の発光パワーを低下させてもよい。しかし、本実施形態における復号の手順では、一旦、復号結果を誤ってしまうと、その後に復号される受光素子の干渉量推定・除去が正しく行えなくなり、誤りが伝搬する恐れがある。従って、復号順序の早い受光素子に対応する光源においては、所定の発光パワーを保持し、このような誤り伝搬現象を防ぐ必要もある。
【００５９】
また、図５（ｎ）に示した干渉量（最大値）は、受光素子で受光した受信信号がすべて正しく復号されることを前提として導出されたものである。しかし、実際には復号誤りが発生することにより、それ以降の干渉量推定に誤差を含む可能性がある。従って、例えば復号順序が後になるにつれて干渉量を高めに補正した補正干渉量に基づいて、上術した優先度の高いデータの割り当てや発光パワーの低下を行う方法も考えられる。或いは、別の補正方法として、隣接する受光素子が多い受光素子に対して、当該隣接する受光素子の数に応じて補正量を大きくする方法等も考えられる。
【００６０】
なお、第１の干渉量推定部２０２１と第２の干渉量推定部２０３３とは、それぞれ同様の機能を有するものであるため、１個の干渉量推定部としても構わない。また、第１の干渉量記憶部２０２２と第２の干渉量記憶部２０３４とは、それぞれ同様の機能を有するものであるため、１個の干渉量推定部としても構わない。
【００６１】
（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態に係る空間多重通信装置の送信部３００１を示す図である。送信部３００１は、空間多重処理部３１１の多値化部３０１を除いて、図１３（ａ）に示した従来技術における送信部と同様の構成である。図９は、本発明の第３の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部３００２を示す図である。受信部３００２は、空間分離処理部３０１０のデータ復号部３０１３と２値化部３０２０とを除いて、図１に示した本発明の第１の実施形態における受信部と同様の構成である。図８および図９において、図１３（ａ）および図１に示した同様の構成要素については、同様の参照符号を付して説明を省略する。
【００６２】
送信部３００１における多値化部３０１には、ＳＰ変換部１１３から出力される部分情報データのうち複数の部分情報データが入力される。多値化部３０１は、入力された複数の部分情報データに基づいて多値化情報データを生成する。多値化部３０１で生成された多値化情報データは、第１の発光制御部１１４−１で発光制御信号に変換され、第１の光源１１２−１から光信号として発光される。図９に示した受信部３００２において、このような多値化されたデータを含む受信信号を復号する手順を以下に具体的に説明する。
【００６３】
一例として、２次元平面状に光源および受光素子を４行×４列に配置し、（Ｐ１，Ｑ１）が４値データの信号を扱う場合を考える。この時、情報データ“００”、“０１”、“１１”、および“１０”は、送信信号の信号光パワー“０”、“０．３３”、“０．６６”、および“１”がそれぞれ対応するものとする。図１０（ａ）は、送信信号Ｓｎｄ１１を示す図である。送信信号Ｓｎｄ１１（Ｐ１，Ｑ１）は、情報データ“１１”に対応する信号光パワー“０．６６”が出力されるものとする。図１０（ｂ）は、光源からの光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に対して与える干渉パターンＩｆｃ１１を示す図である。図１０（ｂ）において、干渉パターンＩｆｃ１１は、受光素子が対応する光源からの光信号によって受ける信号光パワーを“１”とした場合、それぞれ左右上下の受光素子に与える干渉量は“０．０５”であり、それぞれ左上、右上、左下、右下に与える干渉量は“０”であることを示している。図１０（ｃ）は、受光素子が受光した受信信号Ｒｃｖ１１を示す図である。
【００６４】
光源から発光された送信信号Ｓｎｄ１１は、干渉パターンＩｆｃ１１に示す干渉量によって、受信信号Ｒｃｖ１１となって受光素子で受光される。受信信号Ｒｃｖ１１（Ｐ１，Ｑ１）は、送信信号Ｓｎｄ１１（Ｐ１，Ｑ１）の信号光パワー“０．６６”と、送信信号Ｓｎｄ１１（Ｐ１，Ｑ２）の信号光パワー“１”による干渉量“０．０５”と、送信信号Ｓｎｄ１１（Ｐ２，Ｑ１）の信号光パワー“１”による干渉量“０．０５”とによるものである。つまり、受信信号Ｒｃｖ１１（Ｐ１，Ｑ１）の信号光パワーは、“０．７６”である。受信信号Ｒｃｖ１１のその他の位置における信号光パワーについても同様に干渉パターンＩｆｃ１１を考慮すると、図１０（ｃ）に示すようになる。
【００６５】
復号位置決定部１０１１において、先ず、受信信号Ｒｃｖ１１を受光した受光素子のうち、信号品質が最も高い四隅が復号処理の対象とされる。干渉除去部１０１２は、四隅の受光素子が受光した受信信号から、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を除去する処理を行う。しかし、本発明の第１の実施形態でも述べたように、最初に選択された受光素子に対しては、干渉量の推定が行われていないため、干渉除去部１０１２では、四隅の受光素子が受光した受信信号から、デフォルト値“０”を除去する処理を行うこととなる。最初に選択される受光素子は、信号品質が高く、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量が小さいため、干渉量を“０”としても以降の処理への影響は少ない。データ復号部３０１３では、一例として、干渉除去部１０１２を介して入力された受信信号Ｒｃｖ１１の信号光パワーが０．５未満は“０”とし、０．５以上は“１”とする２値判定をし、受信信号Ｒｃｖ１１を復号する。ただし、（Ｐ１，Ｑ１）に関しては、信号光パワーが０．１６７未満は“０”とし、０．１６７以上０．５未満は“０．３３”とし、０．５以上０．８３３未満は“０．６６”とし、０．８３３以上は“１”とする４値判定をする。この点が、本発明の第１の実施形態で述べたデータ復号部１０１３と異なる点である。受信信号Ｒｃｖ１１（Ｐ１，Ｑ１）の値は、“０．７６”であるため“０．６６”に復号され、（Ｐ１，Ｑ４）の値は、“０．１”であるため“０”に復号され、（Ｐ４，Ｑ１）の値は、“０．１”であるため“０”に復号され、（Ｐ４，Ｑ４）の値は、“１．１”であるため“１”に復号される（図１０（ｄ））。干渉量推定部１０１４は、この復号結果（図１０（ｄ））と干渉パターンＩｆｃ１１に基づいて、四隅の受光素子に対応する光源からの光信号が、当該光源に対応する受光素子に隣接する受光素子に与える干渉量を推定する。（Ｐ１，Ｑ１）における信号光パワー“０．６６”は、（Ｐ１，Ｑ２）および（Ｐ２，Ｑ１）に“０．０３３”の干渉量を与える。（Ｐ１，Ｑ４）における信号光パワーは“０”であるため、隣接する（Ｐ１，Ｑ３）および（Ｐ２，Ｑ４）に与える干渉量はない。同様に、（Ｐ４，Ｑ１）における信号光パワーは“０”であるため、隣接する（Ｐ３，Ｑ１）および（Ｐ４，Ｑ２）に与える干渉量はない。（Ｐ４，Ｑ４）における信号光パワーは“１”であるため、隣接する（Ｐ３，Ｑ４）および（Ｐ４，Ｑ３）に“０．０５”の干渉量を与える。このように推定された干渉量は、受光素子ごとに干渉量記憶部１０１５に記憶される（図１０（ｅ））。
【００６６】
次に、復号位置決定部１０１１において、受信信号Ｒｃｖ１１を受光した受光素子のうち、四隅に次いで信号品質が高い最外辺部が復号処理の対象とされる。干渉除去部１０１２は、干渉量記憶部１０１５から通知された干渉量情報Ｓ１０１に基づいて、受信信号Ｒｃｖ１１から干渉量を除去する。受信信号Ｒｃｖ１１（Ｐ１，Ｑ２）の値“１．０８３”から、上述したように干渉量記憶部１０１５で記憶されている干渉量“０．０３３”を除去し、その値を“１．０５”とする。その他の受光素子においても、同様に干渉量を除去する（図１０（ｆ））。データ復号部３０１３では、干渉量を除去した受信信号（図１０（ｆ））に基づいて、復号処理を行う。以下、本発明の第１の実施形態でも説明したように同様に干渉量の推定・除去・復号を繰り返すことにより、最終的に受信信号Ｒｃｖ１１の復号データＤｃｄ３００が得られる（図１０（ｋ））。
【００６７】
次に、２値化部３０２０は、復号データＤｃｄ３００（Ｐ１，Ｑ１）を２値化し、２値化後の復号データＤｃｄ３０１を情報データとして出力する（図１０（ｌ））。
【００６８】
このように、送信部３００１における多値化部３０１で多値化されたデータを含む信号であっても、受信部３００２に２値化部を備えることにより、受信信号Ｒｃｖ１１を正しく復号することができる。また、干渉量が小さい部分において、多値データを扱わせることによって、２値データを扱っている部分と同等の信号光パワーで伝送を行うことができる。ただし、受光素子（Ｐ１，Ｑ１）で受光した受信信号は、送信部３００１の多値化部３０１によって４値化されたデータであり、受信部３００２のデータ復号部３０１３および２値化部３０２０において、４値判定および２値化処理を行うことは、予め把握しておく必要がある。
【００６９】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係る空間多重通信装置の送信部３００１および受信部３００２によれば、多値化されたデータを含む信号であっても、各受光素子における受信信号を復号し、それぞれ復号結果で得られた高精度な干渉量の推定・除去をすることによって、各受光素子における復号性能を向上することができる。また、一部多値化されたデータを伝送しているため、本発明の第１および第２の実施形態で示した伝送効率より、さらに高効率な伝送を行うことができる。
【００７０】
なお、本実施形態では、送信部３００１において、ＳＰ変換部１１３と第１の発光制御部１１４−１との間にのみ多値化部３０１を配置しているが、これに限定されるものではない。例えば、送信部３００１において、ＳＰ変換部１１３と第１〜Ｎの発光制御部１１４−１〜Ｎのいずれかとの間に多値化部を配置しても構わない。また、多値化部は複数個配置しても構わない。
【００７１】
また、受信部３００２において、データ復号部３０１３の後段に２値化部３０２０を配置しているが、これに限定されるものではない。例えば、データ復号部３０１３の前段に２値化部３０２０を配置しても構わない。
【００７２】
なお、多値化部は、ＳＰ変換部１１３と第１〜Ｎの発光制御部１１４−１〜Ｎとの間に配置したが、例えば、ＳＰ変換部１１３や第１〜Ｎの発光制御部１１４−１〜Ｎに多値化の機能を含めても構わない。同様に、２値化部は、データ復号部３０１３の後段に配置したが、例えば、データ復号部３０１３に２値化の機能を含めても構わない。
【００７３】
なお、本実施形態では、送信信号Ｓｎｄ１１（Ｐ１，Ｑ１）のみを多値化データとしていたが、これに限定されるものではない。例えば、信号品質が良好である受光素子群の四隅、或いは最外辺部に位置する受光素子に対応する光源からの光信号を多値化データとしても構わない。また、本発明の第２の実施形態で示した図５（ｎ）において、各受光素子の復号時の干渉量（最大値）に基づいて、干渉量が小さい受光素子に対応する光源に対して、多値データを割り当てても構わない。
【００７４】
さらに、送信部の各光源にそれぞれ異なる多値データを割り当てても構わない。例えば、信号品質が良好である受光素子群の四隅に位置する受光素子に対応する光源からの光信号を１６値データとし、最外辺部に位置する受光素子に対応する光源からの光信号を８値データとして、その他を４値データとすること等が考えられる。
【００７５】
なお、本発明の第１〜３の実施形態では、光源および受光素子が２次元に配置された場合を例として説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、１次元配置や３次元配置等であっても構わない。また、光源と受光素子との利用に限定するものではなく、指向性の強い複数の送信および受信アンテナを利用した無線通信にも適用することが可能である。さらに、光源と受光素子は１対１に対応していることを想定しているが、これに限定されるものではなく、複数の受光素子群を１つの受光素子として扱う場合にも同様に、上記復号順序を規定した復号方法を適用しても構わない。
【００７６】
なお、本発明の第１〜３の実施形態に係る空間多重通信装置の送信部および受信部を構成する各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩ（集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、又はウルトラＬＳＩ等と称される）として実現される。これらは、個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。
また、集積回路化の手法は、ＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別の技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明に係る空間多重通信装置の送信部および受信部は、高効率伝送を実現する通信装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部１０００を示す図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る４行×４列に配置された受光素子において受光した受信信号を復号する手順を示す図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部１１００を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部２０００を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態に係る４行×４列に配置された受光素子において受光した受信信号の復号順序を決定する手順を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態に係るパイロット信号を用いて各受光素子が受ける干渉量のみを測定する手順を示す図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る４行×４列に配置された受光素子において受光した受信信号を復号する手順を示す図
【図８】本発明の第３の実施形態に係る空間多重通信装置の送信部３００１を示す図
【図９】本発明の第３の実施形態に係る空間多重通信装置の受信部３００２を示す図
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る４行×４列に配置された受光素子において受光した受信信号を復号する手順を示す図
【図１１】従来技術における空間多重通信システムの概念図
【図１２】一般的な空間多重通信装置１００のブロック図
【図１３】図１１に示した送信部１１０における空間多重処理部１１１の詳細な構成を示すブロック図
【図１４】図１１に示した受信部１２０における空間分離処理部１２２の詳細な構成を示すブロック図
【図１５】受光素子と光源の光スポットとの関係を示す図
【図１６】受信信号を誤った情報データとして復号していることを示す図
【図１７】隣接し合う受光素子を１つの受光素子群と見なしていることを示す図
【符号の説明】
【００７９】
１００ 空間多重通信装置
１０１ ＬＥＤ
１０２ レンズ
１０３ イメージセンサ
１１０、３００１ 送信部
１１１、３１１ 空間多重処理部
１１２−１〜Ｎ 光源
１１３ ＳＰ変換部
１１４−１〜Ｎ、１１４ 発光制御部
１２０、１０００、１１００、２０００、３００２ 受信部
１２１−１〜Ｎ、１００１−１〜Ｎ、２００１−１〜Ｎ 受光素子
１２２、１０１０、２０１０、３０１０ 空間分離処理部
１２３−１〜Ｎ、１２３、１０１３、２０３２、３０１３ データ復号部
１２４ ＰＳ変換部
１０１１、２０１１ 復号位置決定部
１０１２、２０３１ 干渉除去部
１０１４、１１１４、２０２１、２０３３ 干渉量推定部
１０１５、２０２２、２０３４ 干渉量記憶部
２０１２ スイッチ
２０２０ 復号順序決定部
２０２３ 復号順序記憶部
２０３０ 干渉推定除去復号部
３０１ 多値化部
３０２０ ２値化部
Ｓ１０、Ｓ３０、Ｓ３００ 情報データ
Ｓ１０−１〜Ｎ、Ｓ２２−１〜Ｎ 部分情報データ
Ｓ１１、Ｓ１１−１〜Ｎ 発光制御信号
Ｓ２０ 光信号
Ｓ２１、Ｓ２１−１〜Ｎ 受光信号
Ｓ１０１、Ｓ２０２ 干渉量情報
Ｓ２０１ 復号位置情報
Ｓｎｄ１０、Ｓｎｄ１１ 送信信号
Ｉｆｃ１０、Ｉｆｃ１１ 干渉パターン
Ｒｃｖ１０、Ｒｃｖ１１ 受信信号
Ｏｄｒ１０ 復号順序
Ｄｃｄ１０、Ｄｃｄ１００、Ｄｃｄ２００、Ｄｃｄ３００、Ｄｃｄ３０１ 復号データ
ＰＳ０１〜１６ パイロット信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いて空間多重通信を行う受信部であって、
前記複数の光源と１対１に対応付けられ、前記複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、
予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、
第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、
前記干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、
前記データ復号部で復号された受信信号に基づいて、前記第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、
前記干渉量推定部で推定された干渉量を前記第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を前記干渉除去部に、前記干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部とを備える、空間多重通信装置の受信部。
【請求項２】
前記復号順序は、前記複数の受光素子で構成される受光素子群において、当該受光素子群の外縁部に位置する受光素子から中心部に位置する受光素子の順に規定されることを特徴とする、請求項１に記載の空間多重通信装置の受信部。
【請求項３】
前記復号順序は、前記受信信号が復号されていない隣接する受光素子が少ない受光素子から順に規定されることを特徴とする、請求項１に記載の空間多重通信装置の受信部。
【請求項４】
複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いて空間多重通信を行う受信部であって、
前記複数の光源と１対１に対応付けられ、前記複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、
第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、
前記復号位置決定部が選択する受光素子の前記復号順序を決定する復号順序決定部と、
前記復号順序決定部で決定された復号順序に従って、前記受光した受信信号を復号する干渉推定除去復号部と、
前記復号順序を決定する場合は、前記復号位置決定部と復号順序決定部とを接続し、前記復号順序に従って前記受光した受信信号を復号する場合は、前記復号位置決定部と干渉推定除去復号部とを接続するスイッチとを備え、
前記復号順序決定部は、
前記複数の受光素子のそれぞれにおいて、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を推定する第１の干渉量推定部と、
前記第１の干渉量推定部で推定された干渉量を記憶する第１の干渉量記憶部と、
前記干渉量が少ない受光素子から順に復号順序を決定し、当該復号順序を記憶し、さらに当該復号順序を前記復号位置決定部に復号位置情報として通知する復号順序記憶部とを備え、
前記干渉推定除去復号部は、
第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、
前記干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、
前記データ復号部で復号された受信信号に基づいて、前記第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する第２の干渉量推定部と、
前記第２の干渉量推定部で推定された干渉量を前記第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を前記干渉除去部に、前記干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する第２の干渉量記憶部とを備える、空間多重通信装置の受信部。
【請求項５】
前記復号順序は、既知のパイロット信号を利用して、前記複数の受光素子のそれぞれにおいて、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を測定することによって決定されることを特徴とする、請求項６に記載の空間多重通信装置の受信部。
【請求項６】
複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いた受信部との間で空間多重通信を行う空間多重通信装置であって、
前記送信部は、
情報データを符号化する符号化部と、
前記符号化された情報データを分解し、並列化する空間多重処理部と、
それぞれ入力された情報データに基づいて、送信信号を発光する複数の光源とを備え、
前記受信部は、
前記複数の光源と１対１に対応付けられ、前記複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、
予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、
第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、
前記干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、
前記データ復号部で復号された受信信号に基づいて、前記第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、
前記干渉量推定部で推定された干渉量を前記第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を前記干渉除去部に、前記干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部とを備える、空間多重通信装置。
【請求項７】
前記送信部は、前記復号順序に対応して、前記複数の光源のそれぞれに入力する情報データの順序を決定することを特徴とする、請求項６に記載の空間多重通信装置。
【請求項８】
前記送信部は、前記干渉量が小さい受光素子に対応する光源に、より優先度の高い情報データを割り当てることを特徴とする、請求項６に記載の空間多重通信装置。
【請求項９】
前記送信部は、前記干渉量が小さい受光素子に対応する光源に、より少ない発光パワーを設定することを特徴とする、請求項６に記載の空間多重通信装置。
【請求項１０】
複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いた受信部との間で空間多重通信を行う空間多重通信装置であって、
前記送信部は、
情報データを符号化する符号化部と、
前記符号化された情報データを分解し、並列化する空間多重処理部と、
それぞれ入力された情報データに基づいて、送信信号を発光する複数の光源とを備え、
前記空間多重処理部は、前記干渉量が小さい受光素子に対応する光源に、より多くの情報データ量を割り当てる多値化部を備えることを特徴とし、
前記受信部は、
前記複数の光源と１対１に対応付けられ、前記複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、
予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、
第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、
前記干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、
前記データ復号部で復号された受信信号を２値化する２値化部と、
前記データ復号部で復号された受信信号に基づいて、前記第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、
前記干渉量推定部で推定された干渉量を前記第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を前記干渉除去部に、前記干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部とを備え、
前記２値化部は、前記多値化部によって多値化された光信号を受光する受光素子を対象として、２値化処理を行うことを特徴とする、空間多重通信装置。
【請求項１１】
複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いて空間多重通信を行う受信部に用いる集積回路であって、
前記複数の光源と１対１に対応付けられ、前記複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、
予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、
第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、
前記干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、
前記データ復号部で復号された受信信号に基づいて、前記第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、
前記干渉量推定部で推定された干渉量を前記第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を前記干渉除去部に、前記干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部として機能する回路を集積する、空間多重通信装置の受信部に用いる集積回路。
【請求項１】
複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いて空間多重通信を行う受信部であって、
前記複数の光源と１対１に対応付けられ、前記複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、
予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、
第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、
前記干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、
前記データ復号部で復号された受信信号に基づいて、前記第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、
前記干渉量推定部で推定された干渉量を前記第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を前記干渉除去部に、前記干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部とを備える、空間多重通信装置の受信部。
【請求項２】
前記復号順序は、前記複数の受光素子で構成される受光素子群において、当該受光素子群の外縁部に位置する受光素子から中心部に位置する受光素子の順に規定されることを特徴とする、請求項１に記載の空間多重通信装置の受信部。
【請求項３】
前記復号順序は、前記受信信号が復号されていない隣接する受光素子が少ない受光素子から順に規定されることを特徴とする、請求項１に記載の空間多重通信装置の受信部。
【請求項４】
複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いて空間多重通信を行う受信部であって、
前記複数の光源と１対１に対応付けられ、前記複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、
第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、
前記復号位置決定部が選択する受光素子の前記復号順序を決定する復号順序決定部と、
前記復号順序決定部で決定された復号順序に従って、前記受光した受信信号を復号する干渉推定除去復号部と、
前記復号順序を決定する場合は、前記復号位置決定部と復号順序決定部とを接続し、前記復号順序に従って前記受光した受信信号を復号する場合は、前記復号位置決定部と干渉推定除去復号部とを接続するスイッチとを備え、
前記復号順序決定部は、
前記複数の受光素子のそれぞれにおいて、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を推定する第１の干渉量推定部と、
前記第１の干渉量推定部で推定された干渉量を記憶する第１の干渉量記憶部と、
前記干渉量が少ない受光素子から順に復号順序を決定し、当該復号順序を記憶し、さらに当該復号順序を前記復号位置決定部に復号位置情報として通知する復号順序記憶部とを備え、
前記干渉推定除去復号部は、
第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、
前記干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、
前記データ復号部で復号された受信信号に基づいて、前記第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する第２の干渉量推定部と、
前記第２の干渉量推定部で推定された干渉量を前記第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を前記干渉除去部に、前記干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する第２の干渉量記憶部とを備える、空間多重通信装置の受信部。
【請求項５】
前記復号順序は、既知のパイロット信号を利用して、前記複数の受光素子のそれぞれにおいて、当該受光素子に対応する光源以外からの光信号による干渉量を測定することによって決定されることを特徴とする、請求項６に記載の空間多重通信装置の受信部。
【請求項６】
複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いた受信部との間で空間多重通信を行う空間多重通信装置であって、
前記送信部は、
情報データを符号化する符号化部と、
前記符号化された情報データを分解し、並列化する空間多重処理部と、
それぞれ入力された情報データに基づいて、送信信号を発光する複数の光源とを備え、
前記受信部は、
前記複数の光源と１対１に対応付けられ、前記複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、
予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、
第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、
前記干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、
前記データ復号部で復号された受信信号に基づいて、前記第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、
前記干渉量推定部で推定された干渉量を前記第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を前記干渉除去部に、前記干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部とを備える、空間多重通信装置。
【請求項７】
前記送信部は、前記復号順序に対応して、前記複数の光源のそれぞれに入力する情報データの順序を決定することを特徴とする、請求項６に記載の空間多重通信装置。
【請求項８】
前記送信部は、前記干渉量が小さい受光素子に対応する光源に、より優先度の高い情報データを割り当てることを特徴とする、請求項６に記載の空間多重通信装置。
【請求項９】
前記送信部は、前記干渉量が小さい受光素子に対応する光源に、より少ない発光パワーを設定することを特徴とする、請求項６に記載の空間多重通信装置。
【請求項１０】
複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いた受信部との間で空間多重通信を行う空間多重通信装置であって、
前記送信部は、
情報データを符号化する符号化部と、
前記符号化された情報データを分解し、並列化する空間多重処理部と、
それぞれ入力された情報データに基づいて、送信信号を発光する複数の光源とを備え、
前記空間多重処理部は、前記干渉量が小さい受光素子に対応する光源に、より多くの情報データ量を割り当てる多値化部を備えることを特徴とし、
前記受信部は、
前記複数の光源と１対１に対応付けられ、前記複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、
予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、
第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、
前記干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、
前記データ復号部で復号された受信信号を２値化する２値化部と、
前記データ復号部で復号された受信信号に基づいて、前記第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、
前記干渉量推定部で推定された干渉量を前記第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を前記干渉除去部に、前記干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部とを備え、
前記２値化部は、前記多値化部によって多値化された光信号を受光する受光素子を対象として、２値化処理を行うことを特徴とする、空間多重通信装置。
【請求項１１】
複数の光源を用いた送信部と、複数の受光素子を用いて空間多重通信を行う受信部に用いる集積回路であって、
前記複数の光源と１対１に対応付けられ、前記複数の光源から発光される光信号を受光する複数の受光素子と、
予め第１〜Ｎ（Ｎは正の整数）で規定された復号順序に従って、受光素子を選択する復号位置決定部と、
第１〜Ｎ番目の受光素子のそれぞれについて、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）番目の受光素子が選択されるごとに、第Ｋ〜Ｎ番目の受光素子で受光された受信信号から、第（Ｋ−１）番目の受光素子に対応する光源からの光信号による干渉量（ただし、Ｋ＝１の場合はデフォルト値“０”）を除去する干渉除去部と、
前記干渉除去部で干渉量が除去された、第Ｋ番目の受光素子で受光された受信信号を復号するデータ復号部と、
前記データ復号部で復号された受信信号に基づいて、前記第Ｋ番目の受光素子に対応する光源からの光信号が、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を推定する干渉量推定部と、
前記干渉量推定部で推定された干渉量を前記第１〜Ｎ番目の受光素子ごとに記憶し、前記第（Ｋ＋１）〜Ｎ番目の受光素子に与える干渉量を前記干渉除去部に、前記干渉除去部において除去に用いられる干渉量として通知する干渉量記憶部として機能する回路を集積する、空間多重通信装置の受信部に用いる集積回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−１５２８３５（Ｐ２００９−１５２８３５Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２８５５９（Ｐ２００７−３２８５５９）
【出願日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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