JP7748010B2 - 光無線通信システム、光無線通信装置及び光無線通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光無線通信システム、光無線通信装置及び光無線通信制御方法に関する。

無線周波数の資源の枯渇に伴い、従来の電波を利用した無線通信とは異なる方法で無線通信を実現する光無線通信システムが検討されている。光無線通信システムとは、赤外線から可視光までの間の波長の電磁波（光）を利用して無線通信を行う通信システムである。光無線通信システムによれば、所定の周波数帯を使用する従来の無線通信とは干渉しない無線通信を実現することができる。また、光無線通信システムは、例えば建物の壁等の遮蔽物において光の透過が生じないことから、耐傍受性を有しており、セキュリティの高さの観点からも注目されている（例えば非特許文献１参照）。

以下、下り信号の伝送に可視光を用いる場合の、一般的な光無線通信システムの構成について説明する。図１０は、一般的な光無線通信システムの構成の一例を示す図である。図１０に示される光無線通信システム８は、光無線通信装置８１０と、光無線通信装置８２０とを含んで構成される。光無線通信装置８１０は、例えば屋内の天井等に設置された通信機器であり、光無線通信装置８２０を収容する無線基地局として機能する。また、光無線通信装置８２０は、例えば小型の端末装置であり、光無線通信装置８１０と通信を行う。

図１０に示されるように、光無線通信装置８１０は、光源８１１と、赤外線受光部８１２と、光信号処理部８１３とを含んで構成される。光源８１１は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含んで構成され、可視光ＶＬを送出する。なお、光源８１１は、一般的な照明器具等に備えられたものであってもよい。光源８１１は、光信号処理部８１３と接続されている。光信号処理部８１３は、光源８１１を制御し、光源８１１から送出される可視光ＶＬの点灯周期及び点灯強度等を変化させることができる。光信号処理部８１３は、光無線通信装置８２０へ送信する所望の情報を、可視光ＶＬの変化によって表される光信号に変換する。これにより、光無線通信装置８１０から光無線通信装置８２０へ、可視光ＶＬを用いた光信号（下り信号）が送信される。なお、光信号処理部８１３は、例えばインターネット又はイントラネット等の上位の通信ネットワークと接続されてもよい。

図１０に示されるように、光無線通信装置８２０は、可視光受光部８２１と、赤外線送信部８２２とを含んで構成される。可視光受光部８２１は、光源８１１から送出された可視光ＶＬを受光する。可視光受光部８２１は、可視光ＶＬに含まれる光信号（下り信号）を読み出す。光無線通信装置８２０は、可視光受光部８２１によって読み出した光信号に対して受信処理及びデータ変換等の各種の処理を行う。また、光無線通信装置８２０から光無線通信装置８１０へ送信される光信号（上り信号）には、赤外線が用いられる。赤外線送信部８２２は、光無線通信装置８１０へ、赤外線を用いた光信号を送信する。

赤外線送信部８２２から送出された赤外線は、光無線通信装置８１０の赤外線受光部８１２によって受光される。赤外線受光部８１２は、赤外線に含まれる光信号（上り信号）を読み出す。赤外線受光部８１２は、光信号処理部８１３と接続されている。光信号処理部８１３は、赤外線受光部８１２によって読み出された光信号に対して受信処理及びデータ変換等の各種の処理を行う。なお、光信号処理部８１３は、各種の処理を行った光信号を、上位の通信ネットワークに転送するようにしてもよい。このようにして、可視光及び赤外線を用いた一般的な光無線通信システムが実現される。

なお、図１０に示される光無線通信システム８は、例えば屋内に設置されるＬＥＤ照明等の既存の照明設備を利用して可視光ＶＬにより下り信号の伝送を行うことを想定したシステム構成になっているが、下り信号の伝送にも赤外線が用いられる構成であっても構わない。図１１は、上り信号の伝送及び下り信号の伝送ともに赤外線を用いる光無線通信システムの構成の一例を示す図である。図１１に示される光無線通信システム９は、光無線通信装置９１０と、光無線通信装置９２０とを含んで構成される。光無線通信装置９１０は、赤外線送信部９１１と、赤外線受光部９１２と、光信号処理部９１３とを含んで構成される。赤外線送信部９１１は、光信号処理部９１３と接続されている。光信号処理部９１３は、赤外線送信部９１１を制御し、赤外線送信部９１１から送出される赤外線を点滅させることができる。光信号処理部９１３は、光無線通信装置９２０へ送信する所望の情報を、例えば赤外線のオンとオフとによって表される光信号に変換する。これにより、光無線通信装置９１０から光無線通信装置８２０へ、赤外線を用いた光信号（下り信号）が送信される。

図１１に示されるように、光無線通信装置９２０は、赤外線受光部９２１と、赤外線送信部９２２とを含んで構成される。赤外線受光部９２１は、赤外線送信部９１１から送出された赤外線を受光する。赤外線受光部９２１は、赤外線に含まれる光信号（下り信号）を読み出す。光無線通信装置９２０は、赤外線受光部９２１によって読み出した光信号に対して受信処理及びデータ変換等の各種の処理を行う。また、光無線通信装置９２０から光無線通信装置９１０送信される光信号（上り信号）には、前述の図１０に示される光無線通信システム８と同様に赤外線が用いられる。赤外線送信部９２２及び赤外線受光部９１２の構成は、前述の図１０に示される赤外線送信部８２２及び赤外線受光部８１２の構成と同様である。

光無線通信装置９１０の赤外線受光部９１２は、光信号処理部９１３と接続されている。光信号処理部９１３は、赤外線受光部９１２によって読み出された光信号に対して受信処理及びデータ変換等の各種の処理を行う。このようにして、上り信号の伝送及び下り信号の伝送ともに赤外線を用いた一般的な光無線通信システムが実現される。

なお、図１０に例示される光無線通信システム８は無線基地局である光無線通信装置８１０と無線通信端末である光無線通信装置８２０との間で無線通信を行う構成であり、図１１に例示される光無線通信システム９は無線基地局である光無線通信装置９１０と無線通信端末である光無線通信装置９２０との間で無線通信を行う構成であるが、このような構成に限られるものではない。例えば、光無線通信システムは、中継無線における複数の無線中継局のように、同一の構成を有する複数の光無線通信装置の間において可視光や赤外線等を用いた無線通信を行うための通信システムであってもよい。このように、光無線通信システムは、目的に応じて任意のシステム構成にすることが可能である。

S. Wu, H. Wang and C. Youn, "Visible Light Communications for 5G Wireless Networking Systems: From Fixed to Mobile Communications," IEEE Network, vol. 28, no. 6, pp. 41-45, November-December, 2014 依田 功, "偏光板の光学と応用," 照明学会雑誌, 第４２巻, 第１号, ｐｐ．７－１４，１９５８年

光無線通信システムにおける信号光の伝送周波数（伝送波長及び等価）は、ＬＥＤ等の光源に用いられる素子によって規定される。ここで、互いに近接して設置された同一種類の複数の光源を用いて、複数の光信号の伝送が同時に行われる場合、これら光信号の間で干渉が発生し、伝送特性が劣化することがある。

図１２は、同一種類の複数の光源を用いて複数の光信号の伝送を同時に行う光無線通信システムの構成の一例を示す図である。図１２に示される光無線通信システム８’は、前述の図１０に示される光無線通信システム８の光無線通信装置８１０と光無線通信装置８２０とが、近接して２組設置された構成になっている。図１２に示されるように、光無線通信装置８１０－１と光無線通信装置８２０－１とが互いに通信を行う光無線通信装置の組み合わせであり、光無線通信装置８１０－２と光無線通信装置８２０－２とが互いに通信を行う光無線通信装置の組み合わせである。

図１２に示される、同一種類の複数の光源８１１が近接して複数設置された光無線通信システム８’では、これら複数の光源８１１の各々から対向する光無線通信装置８２０へそれぞれ下り信号が伝送される。従来、このような場合に、２つの下り信号の間で干渉が発生し、伝送特性が劣化することがあるという課題があった。また、下り信号の伝送だけでなく、上り信号の伝送においても同様の課題があった。

上記事情に鑑み、本発明は、同一種類の複数の光源を用いて光信号の伝送をそれぞれ行う場合であっても、光信号間の干渉を生じさせることなく光無線通信を行うことができる技術の提供を目的としている。

本発明の一態様は、複数の第１の光無線通信装置と、複数の第２の光無線通信装置と、制御部と、を有し、前記第１の光無線通信装置と前記第２の光無線通信装置との組み合わせごとに通信リンクをそれぞれ形成する光無線通信システムであって、前記第１の光無線通信装置は、前記第１の光無線通信装置と前記第２の光無線通信装置との間において伝送される光信号を透過又は吸収させる第１の偏光フィルタを備え、前記第２の光無線通信装置は、前記第１の光無線通信装置と前記第２の光無線通信装置との間において伝送される光信号を透過又は吸収させる第２の偏光フィルタと、前記第２の偏光フィルタの透過軸の向きに関する情報である参照情報を前記制御部へ送信する参照情報送信部と、を備え、前記制御部は、通信機会の割り当て候補である前記第２の光無線通信装置の各々から取得した前記参照情報と前記第１の偏光フィルタの透過軸の向きとに基づいて前記第１の光無線通信装置と前記通信機会の割り当て候補である第２の光無線通信装置の各々との間で前記通信リンクを形成した場合における通信品質に関する指標値をそれぞれ推定し、推定された前記指標値に基づいて前記第１の光無線通信装置との前記通信機会を割り当てる前記第２の光無線通信装置を決定する光無線通信システムである。

また、本発明の一態様は、他の光無線通信装置との間において伝送される光信号を透過又は吸収させる第１の偏光フィルタと、前記光信号を透過又は吸収させる他の光無線通信装置に備えられた第２の偏光フィルタの透過軸の向きに関する情報である参照情報を、通信機会の割り当て候補である前記他の光無線通信装置の各々から取得し、取得された前記参照情報と前記第１の偏光フィルタの透過軸の向きとに基づいて自装置と前記通信機会の割り当て候補である前記他の光無線通信装置の各々との間で通信リンクを形成した場合における通信品質に関する指標値をそれぞれ推定し、推定された前記指標値に基づいて前記通信機会を割り当てる前記他の光無線通信装置を決定する制御部と、を備える光無線通信装置である。

また、本発明の一態様は、複数の第１の光無線通信装置と、複数の第２の光無線通信装置と、制御部と、を有し、前記第１の光無線通信装置と前記第２の光無線通信装置との組み合わせごとに通信リンクをそれぞれ形成する光無線通信制御方法であって、前記第１の光無線通信装置が、第１の偏光フィルタにより、前記第１の光無線通信装置と前記第２の光無線通信装置との間において伝送される光信号を透過又は吸収させる第１偏光ステップと、前記第２の光無線通信装置が、第２の偏光フィルタにより、前記第１の光無線通信装置と前記第２の光無線通信装置との間において伝送される光信号を透過又は吸収させる第２偏光ステップと、前記第２の光無線通信装置が、前記第２の偏光フィルタの透過軸の向きに関する情報である参照情報を前記制御部へ送信する参照情報送信ステップと、前記制御部が、通信機会の割り当て候補である前記第２の光無線通信装置の各々から取得した前記参照情報と前記第１の偏光フィルタの透過軸の向きとに基づいて前記第１の光無線通信装置と前記通信機会の割り当て候補である第２の光無線通信装置の各々との間で前記通信リンクを形成した場合における通信品質に関する指標値をそれぞれ推定し、推定された前記指標値に基づいて前記第１の光無線通信装置との前記通信機会を割り当てる前記第２の光無線通信装置を決定する決定ステップと、を有する光無線通信制御方法である。

また、本発明の一態様は、第１の偏光フィルタにより、他の光無線通信装置との間において伝送される光信号を透過又は吸収させる第１偏光ステップと、前記光信号を透過又は吸収させる他の光無線通信装置に備えられた第２の偏光フィルタの透過軸の向きに関する情報である参照情報を、通信機会の割り当て候補である前記他の光無線通信装置の各々から取得し、取得された前記参照情報と前記第１の偏光フィルタの透過軸の向きとに基づいて自装置と前記通信機会の割り当て候補である前記他の光無線通信装置の各々との間で通信リンクを形成した場合における通信品質に関する指標値をそれぞれ推定し、推定された前記指標値に基づいて前記通信機会を割り当てる前記他の光無線通信装置を決定する制御ステップと、を有する光無線通信制御方法である。

本発明により、同一種類の複数の光源を用いて光信号の伝送をそれぞれ行う場合であっても、光信号間の干渉を生じさせることなく光無線通信を行うことが可能となる。

本発明の実施形態における光無線通信システム１の構成を示す図である。 本発明の実施形態における偏光フィルタ１１５及び偏光フィルタ１２５の構成を示す模式図である。 本発明の実施形態における偏光フィルタ１１５及び偏光フィルタ１２５による光の遮蔽を説明するための図である。 本発明の実施形態における偏光フィルタ１１５及び偏光フィルタ１２５による光の透過を説明するための図である。 本発明の実施形態における光無線通信装置１２０が備える偏光フィルタ１２５の回転機構１２７の構成を説明するための図である。 本発明の実施形態における光無線通信装置１２０が備える偏光フィルタ１２５の回転機構１２７の構成を説明するための図である。 本発明の実施形態における光無線通信システム１による通信機会の割り当て処理を説明するための図である。 本発明の実施形態における光無線通信システム１の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態における光無線通信装置１２０の動作を示すフローチャートである。 一般的な光無線通信システムの構成の一例を示す図である。 上り信号の伝送及び下り信号の伝送ともに赤外線を用いる光無線通信システムの構成の一例を示す図である。 同一種類の複数の光源を用いて複数の光信号の伝送を同時に行う光無線通信システムの構成の一例を示す図である。

以下、本発明の光無線通信システム、光無線通信装置及び光無線通信制御方法を、図面を参照しながら説明する。本発明は、可視光や赤外線等を用いた光無線通信を実現する光無線通信システム、光無線通信装置及び光無線通信制御方法に関するものである。なお、以下に説明する実施の形態は一形態に過ぎず、本発明が適用されうる実施形態は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

［光無線通信システムの構成］
以下、実施形態における光無線通信システム１の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態における光無線通信システム１の構成を示す図である。図１に示されるように、光無線通信システム１は、光無線通信装置１１０－１と、光無線通信装置１１０－２と、光無線通信装置１２０－１と、光無線通信装置１２０－２とを含んで構成される。

なお、以下の説明において、光無線通信装置１１０－１と光無線通信装置１１０－２とを互いに区別して説明する必要がない場合には、単に「光無線通信装置１１０」ということがある。また、以下の説明において、光無線通信装置１２０－１と光無線通信装置１２０－２とを互いに区別して説明する必要がない場合には、単に「光無線通信装置１２０」ということがある。

光無線通信装置１１０－１は、例えば屋内の天井等に設置された通信機器であり、光無線通信装置１２０－１を収容する無線基地局として機能する。同様に、光無線通信装置１１０－２は、例えば屋内の天井等に設置された通信機器であり、光無線通信装置１２０－２を収容する無線基地局として機能する。

光無線通信装置１２０－１は、例えば小型の端末装置であり、光無線通信装置１１０－１と通信を行う。同様に、光無線通信装置１２０－２は、例えば小型の端末装置であり、光無線通信装置１１０－２と通信を行う。

図１に示されるように、光無線通信装置１１０－１は、光源１１１と、赤外線受光部１１２と、光信号処理部１１３と、２つの偏光フィルタ１１５とを含んで構成される。光源１１１は、例えばＬＥＤを含んで構成され、可視光ＶＬを送出する。なお、光源１１１は、一般的な照明器具等に備えられたものであってもよい。光源１１１は、光信号処理部１１３と接続されている。

光信号処理部１１３は、光源１１１を制御し、光源１１１から送出される可視光ＶＬの点灯周期及び点灯強度等を変化させることができる。光信号処理部１１３は、光無線通信装置１２０－１へ送信する所望の情報を、可視光ＶＬの変化によって表される光信号に変換する。これにより、光無線通信装置１１０－１から光無線通信装置１２０－１へ、可視光ＶＬを用いた光信号（下り信号）が送信される。

光源１１１から送出される可視光ＶＬは、偏光フィルタ１１５を通して送出される。なお、偏光フィルタ１１５の構成については後述される。

なお、光信号処理部１１３は、例えばインターネット又はイントラネット等の上位の通信ネットワークと接続されてもよい。

図１に示されるように、光無線通信装置１２０－１は、可視光受光部１２１と、赤外線送信部１２２と、２つの偏光フィルタ１２５とを含んで構成される。可視光受光部１２１は、光源１１１から送出された可視光ＶＬを受光する。可視光受光部１２１は、偏光フィルタ１２５を通して可視光ＶＬを受光する。なお、偏光フィルタ１２５の構成については後述される。

可視光受光部１２１は、可視光ＶＬに含まれる光信号（下り信号）を読み出す。光無線通信装置１２０－１は、可視光受光部１２１によって読み出した光信号に対して受信処理及びデータ変換等の各種の処理を行う。例えば、可視光受光部１２１は、下り信号を、光信号から電気信号へ変換する。

また、光無線通信装置１２０－１から光無線通信装置１１０－１へ送信される光信号（上り信号）には、赤外線が用いられる。光無線通信装置１１０－１へ送信される所望の情報は、例えば赤外線のオンとオフとによって表される光信号に変換される。赤外線送信部１２２は、赤外線を点滅させて送出することにより、光信号を含む赤外線を光無線通信装置１１０－１へ向けて送出する。これにより、光無線通信装置１２０－１から光無線通信装置１１０－１へ、赤外線を用いた光信号（上り信号）が送信される。

赤外線送信部１２２は、赤外線を、偏光フィルタ１２５を通して送出する。なお、偏光フィルタ１２５の構成については後述される。

赤外線送信部１２２から偏光フィルタ１２５を通して送出された赤外線は、光無線通信装置１１０－１の赤外線受光部１１２によって受光される。赤外線受光部１１２は、赤外線を、偏光フィルタ１１５を通して受光する。なお、偏光フィルタ１１５の構成については後述される。

赤外線受光部１１２は、赤外線に含まれる光信号（上り信号）を読み出す。赤外線受光部１１２は、光信号処理部１１３と接続されている。光信号処理部１１３は、赤外線受光部１１２によって読み出された光信号に対して受信処理及びデータ変換等の各種の処理を行う。例えば、光信号処理部１１３は、下り信号を、光信号から電気信号へ変換する。なお、光信号処理部１１３は、各種の処理を行った光信号を上位の通信ネットワークに転送するようにしてもよい。このようにして、可視光及び赤外線を用いた光無線通信が実現される。

なお、光無線通信装置１１０－２の構成は上記の光無線通信装置１１０－１の構成と同様であり、光無線通信装置１２０－２の構成は上記の光無線通信装置１２０－１の構成と同様であるため、光無線通信装置１１０－２及び光無線通信装置１２０－２の構成についての説明は省略する。

［偏光フィルタの構成］
以下、偏光フィルタ１１５及び偏光フィルタ１２５の構成について説明する。なお、偏光フィルタ１２５の機能は、偏光フィルタ１１５の機能と基本的に同等であるため、ここでは、偏光フィルタ１１５を例として説明する。

偏光フィルタ１１５は、例えば、ポリビニル・アルコール又はその誘導体で作られた厚さ約０．１［ｍｍ］の無色透明なフィルムが、熱弾性又は膨潤弾性を利用して３倍から５倍に延伸されて固定されることによって、高分子のミセルが定方向に配列された状態のフィルムである。

図２は、本発明の実施形態における偏光フィルタ１１５及び偏光フィルタ１２５の構成を示す模式図である。なお、前述の通り、偏光フィルタ１２５の構成は、偏光フィルタ１１５の構成と同様である。偏光フィルタ１１５は、特定の透過軸の光のみを透過させるフィルタであり、例えば、直線偏光フィルタである。なお、偏光フィルタ１１５は、例えば円偏光フィルタ等の、直線偏光フィルタ以外のフィルタであってもよい。

図２に示されるように、偏光フィルタ１１５は、繊維方向の軸である透過軸と、当該透過軸と直交する方向の軸である吸収軸とを有する直線偏光フィルタである。例えば、３６０度ランダムに振動する光が偏光フィルタ１１５を通過する場合、偏光フィルタ１１５の極めて細かいスリット状構造により、透過軸に沿った波は透過し、吸収軸に沿った波は吸収されて透過しない。また、斜めに振動する波のうち、透過軸に相当する成分は透過し、吸収軸に相当する成分は吸収される。

偏光フィルタ１１５と偏光フィルタ１２５とが、それぞれ所定の方向に向けて設置されることにより、光無線通信装置１１０と光無線通信装置１２０との間で伝送される光を、受信側の偏光フィルタにおいて、遮蔽したり、透過させたりすることができる。

図３は、本発明の実施形態における偏光フィルタ１１５及び偏光フィルタ１２５による光の遮蔽を説明するための図である。偏光フィルタ１１５及び偏光フィルタ１２５が直線偏光フィルタである場合、互いの透過軸が直交する向きで偏光フィルタ１１５と偏光フィルタ１２５とが設置されることで、光が遮蔽される。図３においては、偏光フィルタ１１５は透過軸が垂直方向となるように設置され、偏光フィルタ１２５は透過軸が水平方向となるように設置されており、互いの透過軸が直交している。したがって、図３においては、偏光フィルタ１１５と偏光フィルタ１２５とが重なった範囲が、光を遮蔽する範囲である。

図４は、本発明の実施形態における偏光フィルタ１１５及び偏光フィルタ１２５による光の透過を説明するための図である。偏光フィルタ１１５及び偏光フィルタ１２５が直線偏光フィルタである場合、互いの透過軸が並行になる向きで偏光フィルタ１１５と偏光フィルタ１２５とが設置されることで、光が透過する。図４においては、偏光フィルタ１１５は透過軸が垂直方向となるように設置され、偏光フィルタ１２５も同様に透過軸が垂直方向となるように設置されており、互いの透過軸が平行になっている。したがって、図４において、偏光フィルタ１１５と偏光フィルタ１２５とが重なった範囲も含む全ての範囲において、光が透過する。

図１に示される実施形態の光無線通信システム１は、上記のような偏光フィルタ１１５及び偏光フィルタ１２５の性質を利用することにより、同一種類の複数の光源１１１を近接させて光信号の伝送を同時に行う場合であっても、それぞれの光源１１１から送信される光信号の間で互いに干渉を生じさせることなく光無線通信を行うことができる。

図１に示されるように、光無線通信装置１１０－１及び光無線通信装置１１０－２は、光源１１１の外側及び赤外線受光部１１２の外側に、特定方向の透過軸を持つ偏光フィルタ１１５をそれぞれ備えている。また、光無線通信装置１２０－１及び光無線通信装置１２０－２は、可視光受光部１２１の外側及び赤外線送信部１２２の外側に、特定方向の透過軸を持つ偏光フィルタ１１５をそれぞれ備えている。

図１に示されるように、偏光フィルタ１１５の透過軸と偏光フィルタ１２５の透過軸とが合致するような光無線通信装置１１０と光無線通信装置１２０との組み合わせである場合、光無線通信が可能になる。なぜならば、偏光フィルタ１１５の透過軸の向きと偏光フィルタ１２５の透過軸の向きとが同一であるため、偏光フィルタ１１５を透過する光は、偏光フィルタ１２５も透過するからである。同様に、偏光フィルタ１２５を透過する光は、偏光フィルタ１２５も透過するからである。

図１では、光無線通信装置１１０－１の偏光フィルタ１１５の透過軸の向きと、光無線通信装置１２０－１の偏光フィルタ１２５の透過軸の向きとが合致している（図１において、いずれも透過軸の向きが垂直方向である）。そのため、光無線通信装置１１０－１と光無線通信装置１２０－１とは、光無線通信を行うことができる。また、図１では、光無線通信装置１１０－２の偏光フィルタ１１５の透過軸の向きと、光無線通信装置１２０－２の偏光フィルタ１２５の透過軸の向きとが合致している（図１において、いずれも透過軸の向きが水平方向である）。そのため、光無線通信装置１１０－２と光無線通信装置１２０－２とは、光無線通信を行うことができる。

一方、図１において、光無線通信装置１１０－１の偏光フィルタ１１５の透過軸の向きは垂直方向であり、光無線通信装置１２０－２の偏光フィルタ１２５の透過軸の向きは水平方向であり、双方の透過軸の向きは互いに直交している。そのため、光無線通信装置１１０－１と光無線通信装置１２０－２とは、光無線通信を行うことができない。また、図１では、光無線通信装置１１０－２の偏光フィルタ１１５の透過軸の向きは水平方向であり、光無線通信装置１２０－１の偏光フィルタ１２５の透過軸の向きは垂直方向であり、双方の透過軸の向きは互いに直交している。そのため、光無線通信装置１１０－２と光無線通信装置１２０－１とは、光無線通信を行うことができない。

なぜならば、偏光フィルタ１１５の透過軸の向きと偏光フィルタ１２５の透過軸の向きとが直交しているため、偏光フィルタ１１５を透過する光は、偏光フィルタ１２５を透過しないからである。同様に、偏光フィルタ１２５を透過する光は、偏光フィルタ１１５を透過しないからである。

このような構成を備えることにより、実施形態における光無線通信システム１によれば、近接する複数の光源１１１からそれぞれ送出され、偏光フィルタ１１５又は偏光フィルタ１２５を通して伝送される複数の可視光ＶＬが、受信側において互いに干渉することがない。同様に、実施形態における光無線通信システム１によれば、偏光フィルタ１１５又は偏光フィルタ１２５を通して伝送され、近接する複数の赤外線受光部１１２によってそれぞれ受光される複数の赤外線が、受信側において互いに干渉することがない。これにより、光無線通信システム１は、干渉による伝送品質の悪化を防ぐことができる。

具体的には、図１に示されるように、互いに光無線通信を行う光無線通信装置の偏光フィルタ（偏光フィルタ１１５及び偏光フィルタ１２５）の透過軸の向きが同一方向になるように設置され、互いに光無線通信を行わない光無線通信装置の偏光フィルタの透過軸の向きが互いに異なる方向（例えば、直交する方向）になるように設置されることによって、複数の光無線通信における光信号間の干渉を防ぐことが可能になる。

なお、前述の通り、偏光フィルタ１１５及び偏光フィルタ１２５は、必ずしも直線偏光に対応したものである必要はなく、例えば円偏光等であっても構わない。互いに異なる（例えば、直交する）透過軸を有する偏光フィルタの組み合わせによって同時に空間多重伝送を行うことができる光無線通信システムであるならば、上記説明した光無線通信システム１の構成に限られるものではない。

なお、偏光フィルタ１１５が光無線通信装置１１０の光源１１１のみに備えられ、かつ、偏光フィルタ１２５が光無線通信装置１２０の可視光受光部１２１のみに備えられている構成であってもよい。すなわち、下り信号のみに対して偏光フィルタ１１５及び偏光フィルタ１２５が用いられ、下り信号の伝送における光信号間の干渉のみを防ぐことができるような構成であってもよい。また、その逆に、偏光フィルタ１１５が光無線通信装置１１０の赤外線受光部１１２のみに備えられ偏光フィルタ１２５が光無線通信装置１２０の赤外線送信部１２２のみに備えられている構成であってもよい。すなわち、上り信号のみに対して偏光フィルタ１１５及び偏光フィルタ１２５が用いられ、上り信号の伝送における光信号間の干渉のみを防ぐことができるような構成であってもよい。

なお、図１に例示される光無線通信システム１では、光無線通信装置１１０は、光源１１１及び赤外線受光部１１２をそれぞれ一つずつ備える構成であるが、複数の光源１１１及び複数の赤外線受光部１１２を備えていてもよい。例えば１つの光無線通信装置１１０が、光無線通信装置１２０－１及び光無線通信装置１２０－２の双方と、互いに異なる向きに設置された偏光フィルタ１１５をそれぞれ用いて光無線通信をそれぞれ行うような構成であってもよい。

なお、光源１１１及び赤外線受光部１１２に備えられる偏光フィルタ１１５の種類や透過軸の向きは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。同様に、可視光受光部１２１及び赤外線送信部１２２に備えられる偏光フィルタ１２５の種類や透過軸の向きは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。すなわち、互いに光無線通信を行う光無線通信装置どうし（例えば、光無線通信装置１１０－１と光無線通信装置１２０－１、及び光無線通信装置１１０－２と光無線通信装置１２０－２）の間では同一の光が透過し、互いに光無線通信を行わない光無線通信装置どうし（例えば、光無線通信装置１１０－１と光無線通信装置１２０－２、及び光無線通信装置１１０－２と光無線通信装置１２０－１）の間では同一の光が透過しないように構成されていれば、偏光フィルタ１１５及び偏光フィルタ１２５の種類や透過軸の向きは任意に選択することができる。

［偏光フィルタの透過軸の向きの補正処理］
以下、実施形態における光無線通信システム１の光無線通信装置１２０による偏光フィルタ１２５の透過軸の向きの補正処理について説明する。

光無線通信装置１１０及び光無線通信装置１２０のうち少なくとも一方が、例えば回転等を伴う動作をすることがある装置である場合には、当該動作に応じて偏光フィルタの透過軸の向きが変化することがある。すなわち、光無線通信装置１１０と光無線通信装置１２０との間の位置関係や、光無線通信装置１１０及び光無線通信装置１２０のうち少なくとも一方の向きが変化する場合、光無線通信装置１１０の偏光フィルタ１１５の透過軸の向きと、光無線通信装置１２０の偏光フィルタ１２５の透過軸の向きとの間にズレ（偏差）が生じうる。光無線通信装置１１０と光無線通信装置１２０との間で偏光フィルタの透過軸の向きにズレが生じた場合、光信号は受信側の光無線通信装置の偏光フィルタによって遮蔽されるため、伝送特性が劣化する。

実施形態における光無線通信システム１の光無線通信装置１２０は、光無線通信装置１１０の偏光フィルタ１１５の透過軸の向きと、光無線通信装置１２０の偏光フィルタ１２５の透過軸の向きとの間に生じたズレを補正することができるように、偏光フィルタ１２５を回転させる回転機構を備えていてもよい。なお、ここでは、一例として、上記の回転機構が光無線通信装置１２０のみに備えられている場合について説明するが、この構成に限られるものではない。上記の回転機構が、光無線通信装置１１０及び光無線通信装置１２０の双方に備えられていてもよいし、光無線通信装置１１０のみに備えられていてもよい。

図５及び図６は、本発明の実施形態における光無線通信装置１２０が備える偏光フィルタ１２５の回転機構１２７の構成を説明するための図である。図５は、光無線通信装置１２０の回転機構１２７周辺の側面図であり、図６は、光無線通信装置１２０の回転機構１２７周辺の平面図である。

図５に示されるように、回転機構１２７は、可視光受光部１２１及び赤外線送信部１２２と、偏光フィルタ１２５との間にそれぞれ備えられる。なお、下り信号の送信に赤外線が用いられる場合には、回転機構１２７は、赤外線受光部（不図示）と、偏光フィルタ１２５との間に備えられる。偏光フィルタ１２５は、回転機構１２７に対して固定して設置される。回転機構１２７は、可視光受光部１２１及び赤外線送信部１２２に対して可動に（すなわち、回転機構１２７が回転動作できるように）設置される。

また、図６に示されるように、偏光フィルタ回転機構駆動部１２６が、回転機構１２７に接するように備えられる。偏光フィルタ回転機構駆動部１２６は、回転機構１２７を回転させる。例えば、偏光フィルタ回転機構駆動部１２６がモータ等の動力源（不図示）からの動力によって回転することにより、当該偏光フィルタ回転機構駆動部１２６に接する回転機構１２７が連動して逆方向に回転するような構成であってもよい。これにより、回転機構１２７に固定して設置された偏光フィルタ１２５の設置方向も変化することになり、偏光フィルタ１２５の透過軸の方向が変化する。

［通信機会の割り当て処理］
以下、実施形態における光無線通信システム１による通信機会の割り当て処理について説明する。

例えば、無線基地局である光無線通信装置１１０の個数に比べて、端末装置である光無線通信装置１２０の個数のほうがより多い場合等においては、複数の光無線通信装置１２０が、同一の光無線通信装置１１０に対して、同時に通信機会の割り当てを要求する場合が発生することが想定される。このような場合に対し、実施形態の光無線通信システム１は、所定のルールに基づいて、より優先度の高い光無線通信装置１２０を選択し、選択された光無線通信装置１２０に対して通信機会を割り当てる。

図７は、本発明の実施形態における光無線通信システム１による通信機会の割り当て処理を説明するための図である。図７に示されるように、光無線通信システム１は、光無線通信装置１１０－１と、光無線通信装置１１０－２と、光無線通信装置１２０－１と、光無線通信装置１２０－２と、光無線通信装置１２０－３と、光無線通信装置１２０－４とを含んで構成される。なお、前述の図１に対して、図７には、光無線通信装置１２０－３と光無線通信装置１２０－４とが追加されているが、光無線通信装置１２０－３及び光無線通信装置１２０－４の各々の構成は、光無線通信装置１２０－１（及び光無線通信装置１２０－２）の構成と同様である。

例えば図７に示されるように、光無線通信装置１１０の各々と光無線通信装置１２０の各々との位置関係は、それぞれ異なる。また、例えば図７に示されるように、端末装置である光無線通信装置１２０の各々は、様々な方向を向くことができる。このような状況において、光無線通信装置１１０と光無線通信装置１２０との間の通信状況は、光無線通信装置１１０と光無線通信装置１２０との位置関係、及び光無線通信装置１２０が向いている方向等によって、それぞれ異なる。

図７に示されるように、本実施形態における光無線通信システム１では、複数の光無線通信装置１２０は、光無線通信装置１１０による通信機会の割り当て処理において用いられる参照情報を、当該光無線通信装置１１０へそれぞれ送信する。ここでいう通信機会の割り当て処理とは、光無線通信装置１２０が光無線通信装置１１０へ通信接続をすることを要求する通信機会の割り当て要求に対し、光無線通信装置１１０が、通信接続の対象とする光無線通信装置１２０（すなわち、通信機会を割り当てる光無線通信装置１２０）を決定するための処理である。

また、参照情報は、通信機会を割り当てる光無線通信装置１２０を光無線通信装置１１０が決定するために用いられる情報である。光無線通信装置１１０は、参照情報に基づいて、光無線通信装置１２０の各々と通信接続した場合におけるＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio：信号対干渉雑音電力比）を、それぞれ推定する。そして、光無線通信装置１１０は、推定結果に基づいて（例えば、ＳＩＮＲが最も高くなると推定された）光無線通信装置１２０に対して通信機会を割り当てる。

なお、光無線通信装置１１０は、推定されたＳＩＮＲの最大値が予め定められた閾値より低い場合（すなわち、閾値を超えるＳＩＮＲになると推定される通信リンクが無い場合）には、どの光無線通信装置１２０に対しても通信機会の割り当てを行わないようにしてもよい。これにより、通信リンク間での干渉を防ぐことができる。

一般的に、ＳＩＮＲは所望電力及び干渉電力の値に基づいて算出可能であるが、本実施形態における光無線通信システム１の構成においては、所望電力及び干渉電力は、偏光フィルタの透過軸の向きに大きく依存する。そのため、光無線通信装置１１０は、例えば、参照情報に基づいて特定される各々の光無線通信装置１２０の向き（姿勢）及び光無線通信装置１１０と光無線通信装置１２０との位置関係等から、当該光無線通信装置１２０の偏光フィルタ１２５の透過軸の向きを特定する。そして、光無線通信装置１１０は、特定された光無線通信装置１２０の偏光フィルタ１２５の透過軸の向きと、自装置の偏光フィルタ１１５の透過軸の向きとに基づいて、ＳＩＮＲを推定する。

この場合における参照情報には、光無線通信装置１２０の向き（姿勢）及び光無線通信装置１１０と光無線通信装置１２０との位置関係に基づく偏光フィルタ１２５の透過軸の向きの特定を可能にするセンサー情報が含まれる。ここでいうセンサー情報とは、例えば、ジャイロセンサー、磁気センサー、又は加速度センサー等によって取得されるセンサー情報である。あるいは、ここでいうセンサー情報とは、例えば、光無線通信装置１２０における下り信号の受信電力、光無線通信装置１２０の位置又は向きを示す情報、又は光無線通信装置１１０からの距離を示す情報等であってもよい。あるいは、ここでいうセンサー情報とは、上記の複数種類のセンサー情報の組み合わせであってもよい。また、参照情報には、例えば、光源１１１（送信部）の向きと可視光受光部１２１（受信部）の向きとの方位差を示す情報が含まれていてもよい。

なお、参照情報は、赤外線送信部１２２及び赤外線受光部１１２により赤外線を用いた上り信号を用いて光無線通信装置１２０から光無線通信装置１１０へ伝送されてもよいし、別の周波数による無線通信を用いて伝送されてもよい。例えば、参照情報は、例えば５Ｇ（5th Generation Mobile Communication System）等のセルラーシステム、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、有線ＬＡＮ、又は、その他の任意の通信方式を用いた通信によって、光無線通信装置１２０から、光無線通信装置１１０へ、又は、通信機会の割り当て処理を行う制御部１１４を備える他の装置等へ送信される構成であってもよい。

なお、光無線通信装置１１０は、通信機会を割り当てる光無線通信装置１２０を決定するために、ＳＩＮＲだけでなく、例えば通信機会の公平性、及びトラヒック量等の通信状況に関する他の要素を考慮するようにしてもよい。すなわち、光無線通信装置１１０が、少なくとも、自装置の偏光フィルタ１１５の透過軸の向き及び光無線通信装置１２０の偏光フィルタ１２５の透過軸の向きに基づく情報を加味して、通信機会を割り当てる光無線通信装置１２０を決定する構成であればよい。

［光無線通信装置の機能構成］
以下、光無線通信装置１１０及び光無線通信装置１２０の機能構成について説明する。図８は、本発明の実施形態における光無線通信装置１１０及び光無線通信装置１２０の機能構成を示すブロック図である。

なお、図８に示される光無線通信装置１１０及び光無線通信装置１２０は、図１に示される光無線通信システム１の構成に倣った機能構成を有している。したがって、ここでは一例として、基地局装置である光無線通信装置１１０と端末装置である光無線通信装置１２０との間で、可視光ＶＬを用いて下り信号が伝送され、赤外線を用いて上り信号が伝送される構成であるものとしている。但し、このような構成に限られるものではなく、例えば、下り信号の伝送及び上り信号の伝送ともに、赤外線が用いられる構成であってもよい。

図８に示されるように、光無線通信装置１１０は、光源１１１（送信部）と、赤外線受光部１１２と、光信号処理部１１３と、制御部１１４と、２つの偏光フィルタ１１５と、伝送部１１６とを含んで構成される。光無線通信装置１１０は、前述の通り、例えば屋内の天井等に設置された通信機器であり、光無線通信装置１２０を収容する無線基地局として機能する装置である。

光源１１１は、可視光ＶＬを、偏光フィルタ１１５を通して送出する。光信号処理部１１３は、光源１１１を制御し、光源１１１から送出される可視光ＶＬの点灯周期及び点灯強度等を変化させることができる。光信号処理部１１３は、光無線通信装置１２０－１へ送信する所望の情報を、可視光ＶＬの変化によって表される光信号に変換する。これにより、光無線通信装置１１０－１から光無線通信装置１２０－１へ、可視光ＶＬを用いた光信号（下り信号）が送信される。

赤外線受光部１１２は、光無線通信装置１２０から送出された赤外線を、偏光フィルタ１１５を通して受光する。赤外線受光部１１２は、受講した赤外線に含まれる光信号（下り信号）を読み出す。なお、偏光フィルタ１１５の構成は、前述の図２～４に示される偏光フィルタ１１５の構成と同様であるため、説明を省略する。

光信号処理部１１３は、赤外線受光部１１２によって読み出された光信号に対して受信処理及びデータ変換等の各種の処理を行う。例えば、光信号処理部１１３は、下り信号を、光信号から電気信号へ変換する。なお、光信号処理部１１３は、各種の処理を行った光信号を上位の通信ネットワークに転送するようにしてもよい。

制御部１１４は、各々の光無線通信装置１２０からそれぞれ取得された参照情報を用いて通信機会の割り当て処理を行う。ここでいう通信機会の割り当て処理とは、前述の通り、通信機会を割り当てる光無線通信装置１２０を決定する処理である。制御部１１４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含んで構成される。

なお、本実施形態では、制御部１１４は光無線通信装置１１０に備えられているものとしたが、このような構成に限られるものではない。制御部１１４は、光無線通信装置１１０の外部に設けられた別の装置に備えられている構成であってもよい。また、この場合、制御部１１４は、複数の光無線通信装置１１０に対してそれぞれ行われる通信機会の割り当て処理を一括して行うように構成されてもよい。

伝送部１１６は、上位のネットワーク又は他の光無線通信装置１１０との間における信号の伝送を行う。

図８に示されるように、光無線通信装置１２０は、可視光受光部１２１と、赤外線送信部１２２と、光信号処理部１２３と、情報取得・処理部１２４と、２つの偏光フィルタ１２５とを含んで構成される。前述の通り、光無線通信装置１２０は、例えば回転等により自装置の向きが変化することがある小型の端末装置である。光無線通信装置１２０は、対向する光無線通信装置１１０に収容される無線通信端末として機能する。

可視光受光部１２１は、対向する光無線通信装置１１０から送出された可視光ＶＬを受光する。可視光受光部１２１は、偏光フィルタ１２５を通して可視光ＶＬを受光する。なお、偏光フィルタ１２５の構成は、図２～４を参照しながら説明した前述の説明の通りである。

可視光受光部１２１は、受光された可視光ＶＬから光信号（下り信号）を読み出す。可視光受光部１２１は、読み出された光信号に対して受信処理及びデータ変換等の各種の処理を行う。例えば、可視光受光部１２１は、下り信号を、光信号から電気信号へ変換する。可視光受光部１２１は、光信号処理部１２３に接続されている。可視光受光部１２１は、各種の処理がなされた信号を光信号処理部１２３へ出力する。

また、光無線通信装置１２０から光無線通信装置１１０へ送信される光信号（上り信号）には、赤外線が用いられる。光無線通信装置１１０へ送信される所望の情報を示す電気信号は、赤外線送信部１２２によって、例えば赤外線のオンとオフとによって表される光信号に変換される。赤外線送信部１２２は、赤外線を点滅させて送出することにより、光信号を含む赤外線を光無線通信装置１１０へ向けて送出する。これにより、光無線通信装置１２０から光無線通信装置１１０へ、赤外線を用いた光信号（上り信号）が送信される。

赤外線送信部１２２は、赤外線を、偏光フィルタ１２５を通して送出する。なお、偏光フィルタ１２５の構成は、図２～４を参照しながら説明した前述の偏光フィルタ１２５の構成と同様である。

情報取得・処理部１２４は、自装置の偏光フィルタ１２５の透過軸の向きに関わるセンサー情報を取得する。情報取得・処理部１２４は、センサー情報を含む参照情報を、例えば赤外線送信部１２２によって光無線通信装置１１０へ送信させる処理を行う。

ここでいうセンサー情報とは、前述の通り、光無線通信装置１２０の位置や向きに基づく偏光フィルタ１２５の透過軸の向きの特定を可能にするための情報である。例えば、センサー情報とは、ジャイロセンサー、磁気センサー、又は加速度センサー等によって取得されるセンサー情報、あるいは、可視光受光部１２１における下り信号の受信電力、自装置の位置又は向きを示す情報、又は光無線通信装置１１０からの距離を示す情報等である。なお、センサー情報は、上記の複数種類の情報の組み合わせであってもよい。また、参照情報には、例えば、光源１１１の向きと可視光受光部１２１の向きとの方位差を示す情報が含まれていてもよい。

［制御部の動作］
以下、通信機会の割り当て処理における制御部１１４の動作の一例について説明する。なお、ここでは一例として、制御部１１４が例えば光無線通信装置１１０及び光無線通信装置１２０以外の装置に備えられており、複数の光無線通信装置１１０に対する通信機会の割り当て処理を、制御部１１４が一括して実行制御する構成である場合について説明するが、必ずしもこのような構成に限られるものではない。複数の光無線通信装置１１０の各々が、それぞれ個々に光無線通信装置１２０に対して通信機会を割り当てるようにしてもよい。

図９は、本発明の実施形態における制御部１１４の動作を示すフローチャートである。図９のフローチャートが示す制御部１１４の動作は、例えば、制御部１１４が複数の光無線通信装置１２０の各々から参照情報を取得した際に開始される。

まず、制御部１１４は、未割当ての光無線通信装置１１０（すなわち、通信相手となる光無線通信装置１２０が決定されていない光無線通信装置１１０）があるか否かを検出する（ステップＳ０１）。

未割当ての光無線通信装置１１０が存在しない場合には（ステップＳ０１・ＮＯ）、以上で、図９のフローチャートが示す制御部１１４の動作は終了する。一方、未割当ての光無線通信装置１１０がある場合（ステップＳ０１・ＹＥＳ）、制御部１１４は、未割当ての光無線通信装置１１０の中から、通信機会の割り当て処理の対象とする１つの光無線通信装置１１０を決定する（ステップＳ０２）。

次に、制御部１１４は、通信機会を割り当てる光無線通信装置１２０の候補を抽出する。例えば、制御部１１４は、全ての光無線通信装置１２０の中から、通信機会の割り当て要求を受けた光無線通信装置１２０を抽出する（ステップＳ０３）。制御部１１４は、通信機会を割り当てる光無線通信装置１２０の候補が少なくとも１つ抽出されたか否かを検出する（ステップＳ０４）。

通信機会を割り当てる光無線通信装置１２０の候補が１つも抽出されなかった場合（ステップＳ０４・ＮＯ）、上記のステップＳ０１の処理に戻り、制御部１１４は、未割当ての光無線通信装置１１０（すなわち、通信相手となる光無線通信装置１２０が決定されていない光無線通信装置１１０）であって、かつ、通信機会の割り当て処理の対象としてまだ選択されていない光無線通信装置１１０があるか否かを検出する。

一方、通信機会の割り当て候補となる光無線通信装置１２０が１つ以上抽出された場合（ステップＳ０４・ＹＥＳ）、制御部１１４は、抽出された光無線通信装置１２０の各々から取得した参照情報に基づいてＳＩＮＲをそれぞれ推定する（ステップＳ０５）。

次に、制御部１１４は、推定されたＳＩＮＲのうち、最大値となるＳＩＮＲが予め定められた閾値より高いか否かを検出する（ステップＳ０６）。最大値となるＳＩＮＲが予め定められた閾値以下である場合（ステップＳ０６・ＮＯ）、上記のステップＳ０１の処理に戻り、制御部１１４は、未割当ての光無線通信装置１１０（すなわち、通信相手の光無線通信装置１２０が決定されていない光無線通信装置１１０）であって、かつ、通信機会の割り当て処理の対象としてまだ選択されていない光無線通信装置１１０があるか否かを検出する。

一方、最大値となるＳＩＮＲが予め定められた閾値より高い場合（ステップＳ０６・ＹＥＳ）、制御部１１４は、推定されたＳＩＮＲが最も高い光無線通信装置１２０に対して通信機会を割り当てる（ステップＳ０７）。そして、上記のステップＳ０１の処理に戻り、制御部１１４は、割り当て対象の光無線通信装置１１０としてまだ決定されていない光無線通信装置１１０であって、かつ、未割当ての光無線通信装置１１０（すなわち、通信相手の光無線通信装置１２０が決定されていない光無線通信装置１１０）があるか否かを検出する。

なお、制御部１１４が、光無線通信装置１２０の各々から取得する参照情報から、光無線通信装置１２０の各々における下り信号の瞬時受信電力を把握することができるような構成であってもよい。この場合、制御部１１４は、以前に取得した参照情報から得られた瞬時受信電力から、光無線通信装置１２０の各々における下り信号の平均受信電力も更に把握することが可能である。この場合、制御部１１４は、通信機会の割り当て候補である光無線通信装置１２０の各々について、平均受信電力に対する瞬時受信電力の比を算出し、その電力比が最も高い光無線通信装置１２０に対して通信機会を割り当てるようにしてもよい。

図９のフローチャートが示す制御部１１４による通信機会の割り当て処理は、通信機会の割り当てがなされていない光無線通信装置１１０と光無線通信装置１２０の候補との組み合わせが存在する場合に、偏光フィルタを用いた多重伝送を適用して通信の機会割り当てを更に行うか否かの判定を制御部１１４が行う構成となっている。

具体的には、前述の図９に示されるステップＳ０５～ステップＳ０７の処理の通り、制御部１１４は、取得された参照情報に基づいて、通信機会の割り当て候補となる光無線通信装置１２０の各々に対して通信機会を割り当てた場合におけるＳＩＮＲを、それぞれ推定する。そして、制御部１１４は、最も高いＳＩＮＲが予め設定された閾値を超えている場合、最も高いＳＩＮＲになると推定される光無線通信装置１２０に対して通信機会を割り当てる。なお、上記の閾値には、例えば、所望の通信品質を満足する値、又は通信容量が拡大するために必要な値等が設定されるようにすればよい。

制御部１１４は、通信機会が割り当てられていない光無線通信装置１１０及び光無線通信装置１２０の候補の組み合わせが存在しなくなるまで、又は、推定されたＳＩＮＲの最大値が閾値を超えなくなるまで上記の一連の処理を実行した後、当該時間スロットにおける通信機会の割り当て処理を終了する。

以上説明した実施形態における光無線通信システム１によれば、近接して設置された同一種類の光源を用いてそれぞれ光無線伝送を行う場合であっても、それぞれの通信リンク間に干渉を生じさせることなく光無線通信を行うことが可能となる。これにより、通信容量及びスループットの増加が期待できる。

また、以上説明した実施形態における光無線通信システム１では、対向する２つの光無線通信装置が、同一の透過軸の向きとなるように設置された偏光フィルタ、あるいは、同一の透過軸の向きとなるように制御される偏光フィルタをそれぞれ備える。これにより、同一の透過軸の向きである偏光フィルタを介して形成される通信リンク間でのみ光無線通信を成立させるようにすることができるため、通信リンク間の干渉の発生を防ぐことができる。

なお、複数の光無線通信装置１２０への通信機会の割り当て制御、及び複数の光無線通信装置１２０の偏光フィルタ１２５の回転制御等をまとめて実行する制御局（不図示）を、光無線通信システム１が有している構成であってもよい。また、複数の光無線通信装置１２０の間で、このような制御に関する情報を互いにやり取りすることで、複数の光無線通信装置１１０の各々、及び複数の光無線通信装置１２０の各々が、通信機会の割り当て状況や、適切な偏光フィルタの透過軸の向き等を、互いに認識することができるような構成であってもよい。

なお、光無線通信装置１２０の各々から光無線通信装置１１０へそれぞれ送信される参照情報は、複数の光無線通信装置１１０の間で共有されるような構成であってもよい。

なお、本実施形態では、光無線通信装置１１０及び光無線通信装置１２０の、送信用の偏光フィルタ１１５又は偏光フィルタ１２５の透過軸の向きと、受信用の偏光フィルタ１１５又は偏光フィルタ１２５の透過軸の向きとが同一である場合について説明したが、この構成に限られるものではなく、互いに異なる向きであってもよい。

なお、本実施形態では、可視光及び赤外線を用いる光無線通信システムについて説明したが、この構成に限られるものではない。本発明は、偏光フィルタを用いる光無線通信システムであるならば、いわゆる自由空間光通信（ＦＳＯ：Free-space Optical Communication）に属する、例えばレーザ等も含めた任意の光無線通信を行う場合に適用することができる。

上述した実施形態によれば、光無線通信システムは、複数の第１の光無線通信装置と複数の第２の光無線通信装置と制御部とを有し、第１の光無線通信装置と第２の光無線通信装置との組み合わせごとに通信リンクをそれぞれ形成する。例えば、光無線通信システムは、実施形態における光無線通信システムであり、第１の光無線通信装置は、実施形態における光無線通信装置１１０であり、第２の光無線通信装置は、実施形態における光無線通信装置１２０であり、制御部は、実施形態における制御部１１４である。

上記の第１の光無線通信装置は、第１の偏光フィルタを備える。例えば、第１の偏光フィルタは、偏光フィルタ１１５である。第１の偏光フィルタは、第１の光無線通信装置と第２の光無線通信装置との間において伝送される光信号を透過又は吸収させる。例えば、光信号は実施形態における下り信号及び上り信号である。

上記の第２の光無線通信装置は、第２の偏光フィルタと参照情報送信部とを備える。例えば、第２の偏光フィルタは、実施形態における偏光フィルタ１２５であり、参照情報送信部は、実施形態における赤外線送信部１２２である。第２の偏光フィルタは、第１の光無線通信装置と第２の光無線通信装置との間において伝送される光信号を透過又は吸収させる。例えば、光信号は実施形態における下り信号及び上り信号である。参照情報送信部は、第２の偏光フィルタの透過軸の向きに関する情報である参照情報を制御部へ送信する。

上記の制御部は、通信機会の割り当て候補である第２の光無線通信装置の各々から取得した参照情報と第１の偏光フィルタの透過軸の向きとに基づいて第１の光無線通信装置と通信機会の割り当て候補である第２の光無線通信装置の各々との間で通信リンクを形成した場合における通信品質に関する指標値をそれぞれ推定し、推定された指標値に基づいて第１の光無線通信装置との通信機会を割り当てる第２の光無線通信装置を決定する。例えば、通信機会の割り当て候補である第２の光無線通信装置は、実施形態における通信機会の割り当て要求を光無線通信装置１１０へ送信した光無線通信装置１２０である。

なお、上記の光無線通信システムにおいて、通信品質に関する指標値は、ＳＩＮＲ（信号対干渉雑音電力比）であってもよい。

なお、上記の光無線通信システムにおいて、制御部は、推定された信号対干渉雑音電力比の最大値が所定の閾値より高い場合に第１の光無線通信装置との通信機会を割り当てる第２の光無線通信装置を決定するようにしてもよい。

なお、上記の光無線通信システムにおいて、光信号は、可視光又は赤外線であってもよい。

なお、上記の光無線通信システムにおいて、参照情報は、ジャイロセンサー、磁気センサー、又は加速度センサーによって取得されるセンサー情報、光信号の受信電力を示す情報、第２の光無線通信装置の位置又は向きを示す情報、第１の光無線通信装置と第２の光無線通信装置との間の距離を示す情報、及び第１の光無線通信装置の光信号の送信部の向きと第２の光無線通信装置の光信号の受信部の向きとの方位差を示す情報のうち少なくとも１つを含んでいてもよい。

また、上述した実施形態によれば、光無線通信装置は、第１の偏光フィルタと制御部とを備える。例えば、光無線通信装置は、実施形態における光無線通信装置１１０であり、第１の偏光フィルタは、実施形態における偏光フィルタ１１５であり、制御部は、実施形態における制御部１１４である。上記の第１の偏光フィルタは、他の光無線通信装置との間において伝送される光信号を透過又は吸収させる。例えば、他の光無線通信装置は、実施形態における光無線通信装置１２０であり、光信号は、実施形態における下り信号及び上り信号である。

上記の制御部は、光信号を透過又は吸収させる他の光無線通信装置に備えられた第２の偏光フィルタの透過軸の向きに関する情報である参照情報を、通信機会の割り当て候補である他の光無線通信装置の各々から取得し、取得された参照情報と第１の偏光フィルタの透過軸の向きとに基づいて自装置と通信機会の割り当て候補である他の光無線通信装置の各々との間で通信リンクを形成した場合における通信品質に関する指標値をそれぞれ推定し、推定された指標値に基づいて通信機会を割り当てる他の光無線通信装置を決定する。例えば、第２の偏光フィルタは、実施形態における偏光フィルタ１２５であり、通信品質に関する指標値は、実施形態におけるＳＩＮＲ（信号対干渉雑音電力比）である。

上述した実施形態における光無線通信装置１１０の一部、光無線通信装置１２０の一部、及び制御部１１４の一部又は全部を、コンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１，８，８’，９…光無線通信システム，１１０，１１０－１，１１０－２…光無線通信装置，１１１…光源，１１２…赤外線受光部，１１３…光信号処理部，１１４…制御部，１１５…偏光フィルタ，１１６…伝送部，１２０，１２０－１，１２０－２，１２０－３，１２０－４…光無線通信装置，１２１…可視光受光部，１２２…赤外線送信部，１２３…光信号処理部，１２４…情報取得・処理部，１２５…偏光フィルタ，１２６…偏光フィルタ回転機構駆動部，１２７…回転機構，８１０，８１０－１，８１０－２…光無線通信装置，８１１…光源，８１２…赤外線受光部，８１３…光信号処理部，８２０，８２０－１，８２０－２…光無線通信装置，８２１…可視光受光部，８２２…赤外線送信部，９１０…光無線通信装置，９１１…赤外線送信部，９１２…赤外線受光部，９１３…光信号処理部，９２０…光無線通信装置，９２１…赤外線受光部，９２２…赤外線送信部

Claims (8)

1. 複数の第１の光無線通信装置と、複数の第２の光無線通信装置と、制御部と、を有し、前記第１の光無線通信装置と前記第２の光無線通信装置との組み合わせごとに通信リンクをそれぞれ形成する光無線通信システムであって、
   前記第１の光無線通信装置は、
   前記第１の光無線通信装置と前記第２の光無線通信装置との間において伝送される光信号を透過又は吸収させる第１の偏光フィルタ
   を備え、
   前記第２の光無線通信装置は、
   前記第１の光無線通信装置と前記第２の光無線通信装置との間において伝送される光信号を透過又は吸収させる第２の偏光フィルタと、
   前記第２の偏光フィルタの透過軸の向きに関する情報である参照情報を前記制御部へ送信する参照情報送信部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   通信機会の割り当て候補である前記第２の光無線通信装置の各々から取得した前記参照情報と前記第１の偏光フィルタの透過軸の向きとに基づいて前記第１の光無線通信装置と前記通信機会の割り当て候補である第２の光無線通信装置の各々との間で前記通信リンクを形成した場合における通信品質に関する指標値をそれぞれ推定し、推定された前記指標値に基づいて前記第１の光無線通信装置との前記通信機会を割り当てる前記第２の光無線通信装置を決定する
   光無線通信システム。
2. 前記通信品質に関する指標値は、信号対干渉雑音電力比である
   請求項１に記載の光無線通信システム。
3. 前記制御部は、推定された前記信号対干渉雑音電力比の最大値が所定の閾値より高い場合に前記第１の光無線通信装置との前記通信機会を割り当てる前記第２の光無線通信装置を決定する
   請求項２に記載の光無線通信システム。
4. 前記光信号は、可視光又は赤外線である
   請求項１又は２に記載の光無線通信システム。
5. 前記参照情報は、ジャイロセンサー、磁気センサー、又は加速度センサーによって取得されるセンサー情報、前記光信号の受信電力を示す情報、前記第２の光無線通信装置の位置又は向きを示す情報、前記第１の光無線通信装置と前記第２の光無線通信装置との間の距離を示す情報、及び前記第１の光無線通信装置の前記光信号の送信部の向きと前記第２の光無線通信装置の前記光信号の受信部の向きとの方位差を示す情報のうち少なくとも１つを含む
   請求項１又は２に記載の光無線通信システム。
6. 他の光無線通信装置との間において伝送される光信号を透過又は吸収させる第１の偏光フィルタと、
   前記光信号を透過又は吸収させる他の光無線通信装置に備えられた第２の偏光フィルタの透過軸の向きに関する情報である参照情報を、通信機会の割り当て候補である前記他の光無線通信装置の各々から取得し、取得された前記参照情報と前記第１の偏光フィルタの透過軸の向きとに基づいて自装置と前記通信機会の割り当て候補である前記他の光無線通信装置の各々との間で通信リンクを形成した場合における通信品質に関する指標値をそれぞれ推定し、推定された前記指標値に基づいて前記通信機会を割り当てる前記他の光無線通信装置を決定する制御部と、
   を備える光無線通信装置。
7. 複数の第１の光無線通信装置と、複数の第２の光無線通信装置と、制御部と、を有し、前記第１の光無線通信装置と前記第２の光無線通信装置との組み合わせごとに通信リンクをそれぞれ形成する光無線通信制御方法であって、
   前記第１の光無線通信装置が、第１の偏光フィルタにより、前記第１の光無線通信装置と前記第２の光無線通信装置との間において伝送される光信号を透過又は吸収させる第１偏光ステップと、
   前記第２の光無線通信装置が、第２の偏光フィルタにより、前記第１の光無線通信装置と前記第２の光無線通信装置との間において伝送される光信号を透過又は吸収させる第２偏光ステップと、
   前記第２の光無線通信装置が、前記第２の偏光フィルタの透過軸の向きに関する情報である参照情報を前記制御部へ送信する参照情報送信ステップと、
   前記制御部が、通信機会の割り当て候補である前記第２の光無線通信装置の各々から取得した前記参照情報と前記第１の偏光フィルタの透過軸の向きとに基づいて前記第１の光無線通信装置と前記通信機会の割り当て候補である第２の光無線通信装置の各々との間で前記通信リンクを形成した場合における通信品質に関する指標値をそれぞれ推定し、推定された前記指標値に基づいて前記第１の光無線通信装置との前記通信機会を割り当てる前記第２の光無線通信装置を決定する決定ステップと、
   を有する光無線通信制御方法。
8. 第１の偏光フィルタにより、他の光無線通信装置との間において伝送される光信号を透過又は吸収させる第１偏光ステップと、
   前記光信号を透過又は吸収させる他の光無線通信装置に備えられた第２の偏光フィルタの透過軸の向きに関する情報である参照情報を、通信機会の割り当て候補である前記他の光無線通信装置の各々から取得し、取得された前記参照情報と前記第１の偏光フィルタの透過軸の向きとに基づいて自装置と前記通信機会の割り当て候補である前記他の光無線通信装置の各々との間で通信リンクを形成した場合における通信品質に関する指標値をそれぞれ推定し、推定された前記指標値に基づいて前記通信機会を割り当てる前記他の光無線通信装置を決定する制御ステップと、
   を有する光無線通信制御方法。