JP4689412B2 - 送信装置及び通信システム - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）などを用いた送信装置及び通信システムに関し、特に、可視光通信を行うと共に、その光源を照明光として利用する技術に関する。

ＬＥＤは、従来照明として使われている蛍光灯などと比較すると効率が良い、寿命が長い、等の利点がある。また、近年、ＬＥＤの輝度も上がってきており、省エネルギー商品としてＬＥＤを照明光光源に用いたものがある。例えば、信号機などでは既にＬＥＤを照明として使用しているものもある。

また、ＬＥＤは、応答速度が非常に早く電気的に制御ができるため、この特性を利用して、近年ＬＥＤを用いた通信に関する研究が行なわれている。ＬＥＤを使った通信においては、当該ＬＥＤを非常に高速に点滅させても人間の目では点滅を感知できないため、これをそのまま照明光として使用することも考えられている。

通常、照明光光源としてＬＥＤを用いる場合には、１つのＬＥＤでは輝度が不十分なため、複数のＬＥＤが使用される。照明光を用いた通信では、送信機に設けられたこれら複数のＬＥＤにおいて、ＯＯＫ（On-Off-Keying）変調などの変調によってデータの送信を行い、受信機に設置されたフォトディテクターでこれを受信する。しかし、この方法で得られるデータレートは、ＬＥＤの応答速度などの性能によって上限値が決まってしまい、データレートを上げるためには更に別の仕組みが必要不可欠である。

このため、データレートを上げるための提案も様々になされており、例えば、後述の特許文献１においては、送信側ではＬＥＤを（1,1）〜（N,N）のマトリクス状に配置し、シリアルデータをＮ×Ｎのパラレルに変換して送り、受信側ではレンズを用いてマトリクス状に配置された受光素子のフォトダイオードでそれぞれの要素から受信を行い、データレートを稼ぐといった提案がなされている。この場合、マトリクスの各要素を例えば１００個のＬＥＤの束とすることによって輝度を稼ぐといった方法もとられる。この提案の場合、例えば各ＬＥＤ束の要素が１０Ｍｂｐｓのデータレートまで出せるとすると、要素数が４×４＝１６あった場合には、全体で１６０Ｍｂｐｓまで出せることになる。

上記の技術では、予め決められた光源の配置を用いて、シリアルデータをパラレルにマッピングを行い、パラレル通信を行うことでデータレートをシリアル通信のＮ倍に速めている。
特開２００１−２９２１０７号公報

しかしながら、上述した従来技術には以下のような問題点があった。すなわち、特許文献１に記載された装置、システムにおいては、送信側では、送信するシリアルデータをシリアルパラレル変換してから複数のＬＥＤ束を用いてパラレルに送信を行う。そして、受信側では、パラレルで送られてきたデータに対しパラレルシリアル変換を行い、もとのデータに戻すが、このとき変換のために所定の規則が必要であり、所定の規則に縛られている以上、所定の規則に則ったＬＥＤの配置しか行えない。

所定の規則とは、例えば、上述の４×４のマトリクスの配置では、パラレルシリアル変換をする際に、（0,0）、（0,1）、（0,2）・・・（4,3）、（4,4）の順で並び替え、必ず４×４の正方形に並ばなくてはならない、といった規則である。この場合には、ＬＥＤの配置に対するデザインの幅が絞られてしまい、インテリアとして照明を考えた場合のＬＥＤ配置の自由度が著しく制限されてしまうこととなる。

また、別の問題点としては、全てのマトリクスでパラレルデータを送るために、同時には１台の受信機に対してしかデータ送信が行えないといった問題点もある。

更に、別の問題点としては、マトリクスの要素のうち、どれか１つの要素でもＬＥＤの寿命切れなどで欠けてしまった場合に、送受信が全く行えなくなってしまう。

本発明は、上述したような問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、光源の配置に自由度を持たせることを可能にした送信装置及び通信システムを提供することにある。

複数の光源が配置され、前記配置された前記複数の光源が発する可視光により情報を受信装置へ送信する送信装置であって、ユーザデータを送信する第１の光源と、パイロット信号を送信する第２の光源と、前記第２の光源が配置された位置に応じて定まる位置に配置され、前記受信装置におけるユーザデータの受信に必要な報知情報を送信する第３の光源とを有する。

この構成により、第１の光源からの可視光による情報を受信する受信装置は、パイロット信号により第３の光源を特定し、更に、その第３の光源からの報知情報によりユーザデータの受信に必要な情報を取得して第１の光源を特定することが可能である。従って、送信装置における光源の配置に自由度を持たせることが可能となる。

また、本発明は、前記報知情報が、前記受信装置において前記第１の光源を特定するために必要な情報を含む。

この構成により、受信装置は、光源の配置に関わらず、第１の光源を特定することができる。

また、本発明は、前記報知情報が、前記第２及び第３の光源の位置の情報を含む。

この構成により、受信装置は、第２及び第３の光源の位置関係から第１の光源の位置を特定することが可能となる。

また、本発明は、前記報知情報が、前記ユーザデータを送信する際の通信方法に関する情報を含む。

この構成により、受信装置は、通知される通信方法に従って送信装置からのユーザデータを受信することができる。

また、本発明は、前記複数の光源の中から前記受信装置へのユーザデータの送信に用いられる第１の光源を選択する選択手段を有する。

また、本発明は、前記選択手段が、前記受信装置からの通信要求を受けた場合に、前記第１の光源を選択する。

また、本発明は、前記選択手段が、前記受信装置からのユーザデータの受信エラーの通知を１回又は複数回受けた場合に、その受信エラーとなったユーザデータを送信した第１の光源とは別の光源を新たな第１の光源として選択する。

この構成により、第１の光源の異常によって受信エラーが発生した場合に、その復旧を図ることができる。

また、本発明は、前記受信装置に対し送信可能な位置に配置されることにより前記受信装置から可視である光源を推定する推定手段を有し、前記選択手段は、前記推定手段により推定された前記可視である光源の中から第１の光源を選択する。

この構成により、受信装置まで可視光が到達しない光源がその受信装置への情報送信に用いられることが防止され、光源を適切に選択することができる。

また、本発明は、前記推定手段が、前記受信装置の存在する方向に基づいて、前記可視である光源を推定する。

また、本発明は、前記受信装置から情報を受信する複数の受信素子を有し、前記推定手段が、前記複数の受信素子による受信の時間差に基づいて、前記受信装置の存在する方向を推定する。

また、本発明は、前記光源の周囲に配置された複数の受信素子を有し、前記推定手段が、前記受信装置からの情報を受信した受信素子によって囲まれた範囲に配置された光源を前記可視である光源と推定する。

また、本発明は、前記選択手段が、前記受信装置から送信され、該受信装置に対し送信可能な位置に配置されることにより前記受信装置から可視である光源に関する情報に基づいて、前記可視である光源の中から第１の光源を選択する。

また、本発明は、前記選択手段が、前記可視である光源が、時間的に前記複数の光源のうちの別の光源に移る変化に応じて、前記可視である光源の中から第１の光源を選択する。

この構成により、受信装置が移動して、その受信装置において可視である光源が変化する場合においても、光源を適切に選択することができる。

また、本発明は、前記選択手段が、所定時間内に前記受信装置において前記可視となり得る光源の中から第１の光源を選択する。

この構成により、受信装置の移動方向を加味した適切な光源の選択が可能となる。

また、本発明は、前記選択手段が、複数の受信装置のいずれにおいても前記可視である光源の中から第２及び第３の光源を選択する。

この構成により、第２及び第３の光源を複数の受信装置間で同一とすることで、ユーザデータの送信に用いることが可能な光源の数の減少が防止される。

また、本発明は、前記複数の光源が、照明装置を構成する。

また、本発明は、通信システムであって、上述した送信装置と、前記送信装置からの可視光による情報を受信する受信手段を有する受信装置とを有する。

また、本発明は、前記受信手段が、前記第２の光源からのパイロット信号に基づいて前記第３の光源を特定し、該第３の光源からの報知情報に基づいて前記第１の光源を特定して、該第１の光源からのユーザデータを受信する。

また、本発明は、前記受信手段が、前記送信装置からの可視光を集光する集光手段と、前記集光手段により集光された可視光を受光する複数の受光素子とを有する。

本発明によれば、受信装置は、送信装置における光源の配置に関わらず、ユーザデータを送信する光源を特定することが可能であり、光源の配置に自由度を持たせることができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る通信システムの第１の実施形態を説明する構成図である。

通信システム１は、送信装置１００及び受信装置２００とから構成される。送信装置１００は、複数のＬＥＤ１１０から構成される照明部１０１と、当該照明部１０１に接続されてＬＥＤを制御する送信制御部１０２と、送信制御部１０２に接続されて受信装置２００側からの信号を受信する受信部１１１とにより構成される。

送信制御部１０２は、制御部１０３と、当該制御部１０３と照明部１０１に接続されて照明部１０１のＬＥＤ１１０及び受信部１１１を制御する変復調部１０４と、制御部１０３と外部とに接続されて外部からのデータの送受信をするインターフェース１０５と、記憶部１０６とにより構成される。更に、制御部１０３は、下り通信制御部１０７と、選択手段としてのＬＥＤ割り当て部１０８と、データ変換部１０９とを有する。また、照明部１０１は、ＬＥＤ１１０（0,0）〜ＬＥＤ１１０（6,6）の７×７＝４９個のＬＥＤ群で構成されている。このＬＥＤ群は、予め定められた特定のパイロット信号を送信するパイロット信号ＬＥＤ１１０（パイロット信号が割り当てられたＬＥＤ１１０）と、制御信号を送信する制御ＬＥＤ１１０（制御信号が割り当てられたＬＥＤ１１０）と、ユーザデータを送信するユーザデータＬＥＤ１１０とにより構成される。図１の例では、ＬＥＤ１１０（0,0）、 ＬＥＤ１１０（2,0）、ＬＥＤ１１０（0,2） 、ＬＥＤ１１０（2,2）がパイロット信号ＬＥＤ１１０で、これら４つのパイロット信号ＬＥＤ１１０の幾何的な重心として位置が決まるＬＥＤ（1,1）が制御ＬＥＤ１１０であり、その他のＬＥＤがユーザデータＬＥＤ１１０である。ここでは、光源として１個のＬＥＤとしているが、各要素の光源がＬＥＤを例えば１００個まとめたＬＥＤ束であってもよいし、ＬＥＤ以外の光源であってもよい。

一方、受信装置２００は、マトリクス状に配置された複数の受光素子を備える受信部２０１と、当該受信部２０１に対して照明部１０１からの送信光を最適に集光する光学レンズ２０２と、受信部２０１に接続された受信制御部２０３と、受信制御部２０３に接続されて送信装置１００側に信号を送信する送信部２１１とにより構成される。

受信制御部２０３は、制御部２０４と、受信部２０１及び送信部２１１を制御する変復調部２０５と、記憶部２０６と、制御部２０４及び外部のユーザ端末に接続されてデータの送受信を行うインターフェース２０７とにより構成される。また、制御部２０４は、上り通信制御部２０８と、割り当て解析部２０９と、データ変換部２１０とを有する。ここでは、受信部２０１として受光素子がマトリクス状に並んだものを想定しているが、例えばＣＣＤやＣＭＯＳなど複数の受光素子から構成されるものであればよく、照明光通信専用の受信装置であってもよいし、汎用のＷＥＢカメラや、携帯電話のカメラの機能をそのまま利用してもよい。

本発明では、受信装置２００は、図示しないユーザ端末に接続され、照明である送信装置１００のパイロット信号ＬＥＤ１１０、及び、当該パイロット信号ＬＥＤ１１０より一意に特定される位置にある制御信号ＬＥＤ１１０からの信号に基づいて、送信装置１００とに間で通信を行う。

図１では、４つのパイロット信号ＬＥＤ１１０を頂点とする四角形が形成される。パイロット信号ＬＥＤ１１０は、特定の信号を連続的に送信しており、全ての受信装置２００によって認識可能である。受信装置２００は、４つのパイロット信号ＬＥＤ１１０からのパイロット信号を認識し、これら４つのパイロット信号ＬＥＤ１１０を頂点とする四角形の重心の位置を算出することによって、制御信号ＬＥＤ１１０の位置を特定することができる。

なお、ここでは、４つのパイロット信号ＬＥＤ１１０を頂点とする四角形の重心を制御信号ＬＥＤ１１０の位置としているが、送信装置１００と受信装置２００との間で予め定められる他の幾何的方法によって制御信号ＬＥＤ１１０の位置を特定してもよい。例えば、四角形の交点を制御信号ＬＥＤ１１０の位置としてもよい。また、２つのパイロット信号ＬＥＤ１１０が用いられる場合には、その中点や、いずれかのパイロット信号ＬＥＤ１１０の延長線上の定数倍の位置を制御信号ＬＥＤ１１０の位置としてもよい。更には、３つのパイロット信号ＬＥＤ１１０が用いられる場合には、これらを頂点とする三角形の重心の位置を制御信号ＬＥＤ１１０の位置としてもよい。また、パイロット信号ＬＥＤ１１０が１つの場合であっても、その隣にあるＬＥＤを制御信号ＬＥＤ１１０として定めておけば、受信装置２００は、制御信号ＬＥＤ１１０の位置を迅速に特定することができる。

以上のようにして、受信装置２００は、送信装置１００内のＬＥＤ１１０の中から制御信号ＬＥＤ１１０の位置を特定することができ、更にパイロット信号に同期することによって、制御信号を復調、復号することができるようになる。

また、２つ以上のパイロット信号を使用する場合、送信装置１００がその中の１つのパイロット信号を他のものと時間的にずらして発生させることで、受信装置２００は、複数のパイロット信号ＬＥＤ１１０の中から特定の１つのパイロット信号ＬＥＤ１１０を特定することができるようになる。このようにすることによって、受信装置２００は、その１つのパイロット信号ＬＥＤ１１０を基準として、他の全てのＬＥＤ１１０の位置を、より簡単に認識することできる。

例えば、図１では、黒丸が特定の１つのパイロット信号ＬＥＤ１１０を表し、白線の入った黒丸が残りのパイロット信号ＬＥＤ１１０を表している。この場合、黒丸のパイロット信号ＬＥＤ１１０（0,0）の位置が第１基準点となる。この第１基準点のパイロット信号ＬＥＤ１１０（0,0）が発生するパイロット信号は、他のパイロット信号ＬＥＤ１１０が発生するパイロット信号と同一ではあるが、信号の始動タイミングに時間差がある。このため、受信装置２００は、パイロット信号ＬＥＤ１１０の中から第１基準点のパイロット信号ＬＥＤ１１０（0,0）の位置を特定することができる。

次に、受信装置２００は、パイロット信号ＬＥＤ１１０（0,0）から右回りで最初に到達するパイロット信号ＬＥＤ１１０（0,2）の位置を第２基準点として、以後、これをもとに他のＬＥＤ１１０の位置を特定することができる。例えば、送信装置１００が、第１基準点が（0,0）、第２基準点が（0,2）という情報と、直交座標系であるという情報とを制御信号ＬＥＤ１１０からの制御信号によって受信装置２００に通知することで、受信装置２００は、全てのＬＥＤ１１０の位置を直交座標系の座標（x,y）で特定することができる。

また、送信装置１００における照明部１０１が図２のように多重円形にＬＥＤが並んだ照明部３００の場合であっても、同様に、パイロット信号ＬＥＤ３０１の位置が第１基準点、パイロット信号ＬＥＤ３０２の位置が第２基準点として定められ、更に、第１基準点、第２基準点の中点に位置するＬＥＤ３０３が制御信号ＬＥＤとして定められる。そして、送信装置１００が、制御信号ＬＥＤ３０３が（0,0）、第１基準点が（5,0）という情報と、局座標系であるという情報とを制御信号によって受信装置２００に通知することで、受信装置２００は、照明部３００に含まれる他の全てのＬＥＤの位置を局座標系の座標（r,ψ）で特定することができる。また、受信装置２００は、局座標ではなく、直交座標で照明部３００に含まれる全てのＬＥＤの位置を特定することもできる。

以上のようにして、受信装置２００において照明部１０１に含まれる全てのＬＥＤ１１０の位置が特定される場合、制御信号には、座標系、（0,0）となるＬＥＤの種別、所定の（x,y）又は（r,ψ）の値、所定の（x,y）又は（r,ψ）の位置にあるＬＥＤの種別の４つの情報が含まれていればよい。これら４つの情報（報知情報）のメッセージフォーマット４００の一例を図３に示す。受信装置２００は、送信装置１００から通知されるこれら４つの情報により、以後座標によって全てのＬＥＤ１１０の位置を特定することができる。

上述した報知情報は、照明光通信エリア内に存在する受信装置２００に接続された全てのユーザ端末にとって同一の内容である。一方、その後、送信装置１００と特定のユーザ端末との間でユーザデータの通信が行われる場合には、ユーザ端末毎の情報が必要となる。

ユーザ端末毎の情報は、送信装置１００と当該ユーザ端末との間のユーザデータの通信に使用するＬＥＤ１１０の数、通信に使用する各ＬＥＤ１１０の座標、通信方法等であり、報知情報として送信装置１００から受信装置２００に通知される。通信方法は、例えばパラレル通信であることを示す情報であり、更には各ＬＥＤ１１０を用いてシリアルデータをパラレルデータとして通信を行うための制御情報であり、また別の場合には各ＬＥＤ１１０を用いてＬＥＤ１１０毎にパケットを送信するといった情報であり、必ずしも予め決められているものではない。ユーザ端末毎の報知情報のメッセージフォーマット４１０の一例を図４に示す。以後は、各ＬＥＤ１１０が個別に通信相手のユーザ端末に対してパケットを送信する。

以下、図５及び図６は通信システム１の通信の流れを示すフローチャートである。図５は送信装置１００内の制御部１０３の処理を表し、図６は受信装置２００内の制御部２０４の処理を表す。但し、送信装置１００は、常にパイロット信号及び制御信号を送信しているものとする。制御信号には、座標系が直交座標、（0,0）のＬＥＤが第１基準点のパイロット信号ＬＥＤ１１０、（x,y）の値が（2,0）、（2,0）のＬＥＤが第２基準点のパイロット信号ＬＥＤ１１０という４つの情報（報知情報）が含まれているとする。

ユーザ端末に接続された受信装置２００が送信装置１００の照明光のエリアに入ると、上り通信制御部２０８は、４つのパイロット信号ＬＥＤ１１０からのパイロット信号の特定を行い（図６のステップＳ２１）、このパイロット信号を送信する４つのパイロット信号ＬＥＤ１１０の位置に基づいて、制御信号ＬＥＤ１１０を特定する（図６のステップＳ２２）。

このとき、第１基準点のパイロット信号ＬＥＤ１１０（0,0）は、他の３つのパイロット信号ＬＥＤ１１０と信号の始動タイミングに時間差があるため、上り通信制御部２０８は、第１基準点のパイロット信号ＬＥＤ１１０と他の３つのパイロット信号ＬＥＤ１１０とを区別することができる。また、上り通信制御部２０８は、第１基準点のパイロット信号ＬＥＤ１１０（0,0）から右回りで最初に到達するパイロット信号ＬＥＤ１１０（0,2）の位置を第２基準点とする。以上の特定の方法は予め定められているものである。

割り当て解析部２０９は、特定された制御信号ＬＥＤ１１０からの制御信号に含まれる報知情報よりＬＥＤ１１０の座標を取得する（図６のステップＳ２３）。上述したように、報知情報は、座標系が直交座標、（0,0）のＬＥＤが第１基準点のパイロット信号ＬＥＤ１１０、（x,y）の値が（2,0）、（2,0）のＬＥＤが第２基準点のパイロット信号ＬＥＤ１１０という情報を含む。割り当て解析部２０９は、この報知情報に基づいて、照明部１０１に含まれる全てのＬＥＤ１１０の位置を直交座標系の座標（x,y）を用いて表すことができる。

その後、受信装置２００に接続されたユーザ端末からの通信要求があった場合、上り通信制御部２０８は、送信部２１１を通して送信装置１００に対して通信要求を行う（図６のステップＳ２４）。

送信装置１００側では、下り通信制御部１０７が、受信装置２００からの通信要求を受信部１１１により検知すると（図５のステップＳ１）、ＬＥＤ割り当て部１０８は、照明部１０１に含まれるＬＥＤ１１０のうち、通信要求を行ったユーザ端末との通信に使用可能なＬＥＤ１１０（他のユーザ端末との通信に使用されていないＬＥＤ１１０）を検索する（図５のステップＳ２）。

使用可能なＬＥＤ１１０が存在する場合には、ＬＥＤ割り当て部１０８は、その使用可能なＬＥＤ１１０の中からユーザ端末宛のユーザデータを送信するＬＥＤ１１０（ユーザデータＬＥＤ１１０）を選択し、その選択したＬＥＤ１１０にユーザデータを割り当てる（ユーザデータの通信に使用するＬＥＤ１１０の選択）（図５のステップＳ３）。ここで割り当てられるＬＥＤ１１０は１つであってもよいし、複数であってもよい。また、ＬＥＤ割り当て部１０８は、必要なデータレートに応じて割り当てるＬＥＤ１１０の数を決定してもよい。更には、データレートが変動する場合には、ＬＥＤ割り当て部１０８は、そのデータレートの変動に応じて割り当てるＬＥＤ１１０の数を随時変化させてもよい。

一方、照明部１０１に含まれる全てのＬＥＤ１１０が送信装置１００と他のユーザ端末との間の通信に使用されている場合には、ＬＥＤ割り当て部１０８は、その通信中のＬＥＤ１１０の一部を通信停止として（図５のステップＳ４）、通信要求を行ったユーザ端末に割り当てる（図５のステップＳ５）。

その後、ＬＥＤ割り当て部１０８は、割り当てたＬＥＤ１１０の座標情報（例えば（5,0）,（5,1）,（5,2）,（5,3）…）を、制御信号ＬＥＤ１１０を用いて受信装置２００に通知する（図５のステップＳ６）。

受信装置２００の割り当て解析部２０９は、通知された情報を解析し、ユーザデータＬＥＤ１１０を特定する（図６のステップＳ２５）。以上のようにして、通信のネゴシエーションが行われる。

ネゴシエーションの後、送信装置１００の下り通信制御部１０７が、外部からユーザ端末宛てのＩＰパケットを受信すると（図５のステップＳ７）、データ変換部１０９は、このＩＰパケットの符号化やエラーチェックビットの付加、シーケンス番号の付加、通信制御情報の付加などのデータ変換を行い、送信パケットを作成する（図５のステップＳ８）。その後、下り通信制御部１０７は、作成された送信パケットを受信装置２００へ送信する（図５のステップＳ９）。この場合、下り通信制御部１０７は、ＬＥＤ割り当て部１０８によって割り当てられたＬＥＤ１１０の数だけ同時に送信パケットを送信することができ、ＬＥＤ１１０の数に応じたデータレートで通信を行うことができる。

なお、再送などの手段によって通信の高速化が行われてもよい。具体的には、受信装置２００の上り通信制御部２０８は、送信パケットを受信すると（図６のステップＳ２６）、その送信パケットが正しく受信することができたか否かを判定する（図６のステップＳ２７）。エラーの場合（正しく受信することができなかった場合）、上り通信制御部２０８は、送信装置１００に対して、その送信パケットデータの再送を送信部２１１により要求する（図６のステップＳ２８）。例えば、上り通信制御部２０８は、受信した送信パケットを管理し、受信パケットに抜けがあったことを検知した場合に、欠損パケットの再送要求を行う。

送信装置１００の下り通信制御部１０７は、再送要求があったか否かを判定し（図５のステップＳ１０）、再送要求を検知した場合には、要求された送信パケットを送信する（図５のステップＳ１１）。

受信装置２００において送信パケットが正しく受信されると、データ変換部２１０は、送信パケットの復号などのデータ変換により、もとのＩＰパケットへの変換を行い（図６のステップＳ２９）、このＩＰパケットをインターフェース２０７よりユーザ端末へ送信する（図６のステップＳ３０）。

送信装置１００及び受信装置２００は、それぞれ通信が終了したか否かを判定する（図５のステップＳ１２及び図６のステップＳ３１）。通信が終了していない場合には、送信装置１００ではステップＳ７以降の処理が繰り返され、受信装置２００ではステップＳ２６以降の動作が繰り返される。一方、通信が終了した場合には、送信装置１００のＬＥＤ割り当て部１０８は、ステップＳ３又はステップＳ５で割り当てたＬＥＤ１１０を開放し（図５のステップＳ１３）、一連の処理が終了する。

以上のようにして、照明としての送信装置１００の光源である複数のＬＥＤ１１０を使用して、高速に通信を行うことができる。また、ＬＥＤ１１０の割り当てを行うことにより、単一のユーザ端末だけでなく、複数のユーザ端末が同時に通信を行うことができる。またＬＥＤ１１０の位置を予め決めることなく、自由に配置されたＬＥＤ群を用いて通信を行うことができる。

また、ＬＥＤ１１０が一部寿命切れなどで欠損してしまった場合においては、以下のようにして、適切な対処を行うことができる。送信装置１００のＬＥＤ割り当て部１０８は、特定のＬＥＤ１１０から送信する送信パケットに対する再送要求が所定回数以上連続して起こった場合に、そのＬＥＤ１１０をユーザ端末に割り当てることを停止する。この場合、ＬＥＤ割り当て部１０８は、新たに別のＬＥＤ１１０の割り当てを行なってもよい。

例えば、ユーザ端末に割り当てられたＬＥＤが４つのＬＥＤ１１０（5,0）、（5,1）、（5,2）、（5,3）であり、それぞれのＬＥＤ１１０で４Ｎ、４Ｎ＋１、４Ｎ＋２、４Ｎ＋３の各シーケンス番号の送信パケットを送信するとした場合を考える。この場合、ＬＥＤ１１０（5,1）が寿命切れや破損などによって通信不可能であるとすると、ＬＥＤ１１０（5,1）からの送信パケットは常にエラーとなり、受信装置２００の上り通信制御部２０８は、４Ｎ＋１のシーケンス番号を持つ送信パケットについて常に再送要求を行うこととなる。このとき、ＬＥＤ割り当て部１０８は、所定回数（例えば２０回）連続して４Ｎ＋１の送信パケットの再送要求があった場合には、ＬＥＤ１１０（5,1）の割り当てを停止する。その後は、ＬＥＤ１１０（5,0）、（5,2）、（5,3）により、それぞれ３Ｎ、３Ｎ＋１、３Ｎ＋２のシーケンス番号の送信パケットが送信されるようにしてもよいし、ＬＥＤ割り当て部１０８がＬＥＤ１１０（6,0）を新たに割り当てて、このＬＥＤ１１０（6,0）により、ＬＥＤ１１０（5,1）の送るべきであった送信パケットが送信されるようにしてもよい。なお、以後も定期的にＬＥＤ１１０（5,1）により送信パケットを送信させることによって、送信可能であった場合には、当該ＬＥＤ１１０（5,1）が寿命で識別不可になっていたわけではなく、単に一時的に物が遮ったために影となっていた等とみなして、ＬＥＤ１１０（5,1）を再び使用してＬＥＤ１１０利用効率が低下することを防止してもよい。

以上のように、所定回数以上連続した再送要求に対して、ＬＥＤ１１０の再割り当てを行うことによって、ＬＥＤ１１０に不良があった場合に適切な対処を行うことができる。しかし、再割り当てを行うまで、特定の送信パケットが受信装置２００において受信できなくなるため、大きな遅延につながる可能性がある。この場合、再送要求の対象となった送信パケットについては別のＬＥＤ１１０により送信されることによって、前述したような問題を回避することができる。これを図７を用いて説明する。

図７におけるαはＬＥＤを表し、例えば図１でのＬＥＤ１１０である。ここではユーザ端末へＬＥＤ１１０（5,0）、（5,1）、（5,2）、（5,3）が割り当てられたものとする。βは送信されたパケットを表し、中の数字は送信パケットのシーケンス番号を表す。横軸は時間を表す。また、γは再送されるパケットを表す。送信装置１００のＬＥＤ１１０（5,0）、（5,1）、（5,2）、（5,3）はそれぞれ通信開始から送信パケット１，２，３，４をt1に送信するが、ＬＥＤ１１０（5,1）の障害によって当該ＬＥＤ１１０（5,1）からの送信パケット２は受信装置２００において受信できないとする。t2では送信装置１００により送信パケット５，６，７，８が送信され、受信装置２００より送信パケット２に対する再送要求が出される。t3では欠損となった送信パケット２をＬＥＤ１１０（5,1）とは異なるＬＥＤ１１０（5,0）で再送パケット２として送信され、ＬＥＤ１１０（5,1）、（5,2）、（5,3）で送信パケット９，１０，１１が送信される。同様にしてＬＥＤ１１０（5,1）からの送信パケットが受信装置２００において受信できないままt5まで経過すると、送信装置１００の割り当て制御部１０８は、ＬＥＤ１１０（5,1）の使用を中止し、新たにＬＥＤ１１０（6,0）を割り当てる。この際、送信装置１００は、制御信号ＬＥＤ１１０を用いて再割り当ての情報を受信装置２００に通知しても良いし、ユーザデータ用ＬＥＤ１１０を用いて再割り当ての情報を通知してもよい。以後、t6からはＬＥＤ１１０（5,0）、（5,2）、（5,3）、（6,0）によって送信が行われる。以上のような制御により、送信パケットの遅延を小さくすることができる。

なお、本実施形態での説明において、受信装置２００は、送信装置１００からの送信パケットが正しく受信できなかった場合に再送要求を送信し、送信装置１００では再送要求に応じて再送を行うとしたが、受信装置２００は、再送要求ではなくパケットまたはデータが欠損したことを送信装置１００に通知する欠損通知を行うようにしてもよい。この場合、送信装置１００は、欠損通知を受けて再送処理、ＬＥＤ１１０の再割り当て処理を行うようにしてもよい。

また、照明光通信を行う場合においては、データの秘匿性を確保すべく、ネゴシエーションの際に、受信装置２００は、ランダムな値、あるいは、受信装置２００のシリアル番号などの特定の番号を送信装置１００に通知し、その値に基づいて暗号通信が行われるようにしてもよい。このような暗号化により、オフィス空間や、不特定多数の人が存在するような場所においても、データの非特性を確保して、特定のユーザ端末だけにデータを送信することができる。

（第２の実施形態）
図８は、本発明に係る通信システムの第２の実施形態を説明する構成図である。

通信システム２は、送信装置としての照明アクセスポイント（ＡＰ）５００と受信装置としてのアクセスターミナル（ＡＴ）６００により構成される。ＡＰ５００は、複数の光源から構成された照明部５０１とＡＰ制御部５０２とにより構成される。

照明部５０１は、照明面に配置された複数の光源５１１と、これら光源５１１と同じ面に配置されてＡＴ６００からのデータを受信する複数の受光素子５１２とにより構成される。

ＡＰ制御部５０２は、制御部５０３と、外部とデータの入出力を行うインターフェース５０４と、光源５１１の変調と受光素子５１２で受信したＡＴ６００からの信号の復調を行う変復調部５０５と、記憶部５０６とにより構成される。制御部５０３は、複数の光源５１１を各ユーザ宛てのパイロット信号、制御信号、データ信号の送信部として割り当てる割り当て制御部５０７と、受光素子５１２で受信したＡＴ６００からの信号により当該ＡＴ６００の存在する方向を推定する位置推定部５０８と、インターフェース５０４からのデータに対して、変復調部５０５に適するように符号化、インターリーブなどを行い、また受信したデータの復号を行うデータ変換部５０９と、変復調部５０５及びデータ変換部５０９の制御やＡＴ６００との接続、切断、ＡＴ６００からのデータのＡｃｋ、Ｎａｃｋなどの呼制御など、ＡＴ６００との通信の制御を行う通信制御部５１０とにより構成される。

位置推定部５０８は、受光素子５１２で受信したＡＴ６００からの信号によりＡＴ６００の存在する方向を推定し、更に、その推定した方向に基づいて、光源５１１のうちＡＴ６００において可視である光源５１１を推定する。本実施形態では、照明部５０１において、光源５１１が配置されている面と同じ面に複数の受光素子５１２が配置されることにより、後述するＡＴ６００の受信部６０１に近接した場所にある送信部６１１からの信号を受信することができた複数の受光素子５１２に囲まれた範囲の光源５１１は、受信部６０１から可視であると推定される。

割り当て制御部５０７は、位置推定部５０８により推定されたＡＴ６００の方向の情報に基づいて、光源５１１の割り当てを行う。図８の例では、光源５１１と同じ面に複数配置された受光素子５１２の受信状況によりＡＴ６００の存在する方向を推定する方法を示したが、この方法に特定されるものではない。別の例を図９に示す。

図９では、照明部５０１の下部エッジにＡＴ６００において可視であるように４つの受光素子５１２が配置されている。照明部５０１が天井に設置されている場合、ＡＴ６００は必ず照明部５０１よりも下側にあることになり、各受光素子５１２によりＡＴ６００からの信号を受信した場合に、位置推定部５０８は、これら各受光素子５１２での信号の到達時間の差を検出し、その検出結果に基づいて信号が到来した方向を特定することでＡＴ６００の存在する方向を求めることができる。また別の方法として、広角レンズを搭載しているＣＣＤ等の撮像デバイスを受光素子５１２として用いてＡＴ６００からの信号を受信することにより、同時にＡＴ６００の方向を求めることも可能である。いずれの場合も、通信を要求しているＡＴ６００の方向が求められればよく、その方向によってＡＴ６００において可視である光源５１１を推定することができる。以下、本実施形態では図８に基づく方法でＡＴ６００の位置が推定されるものとする。

また、パイロット信号は、周期的に送信される特定の信号であり、どのＡＴ６００からでも特定判別可能である。パイロット信号を送信する複数の光源５１１の位置から幾何的に決定される位置に制御信号を送信する光源５１１が配置される。本実施形態では、パイロット信号を送信する２つの光源５１１の中点に位置する光源５１１が制御信号を送信する光源であるとする。制御信号は、パイロット信号に同期して情報を送信するものであり、ＡＴ６００は、パイロット信号に同期することで制御信号を復調することが可能となる。また、パイロット信号を送信する２つの光源５１１は、時間差を持って周期的にパイロット信号を送信しており、ＡＴ６００は、この２つのパイロット信号１、２を判別可能であり、どちらかのパイロット信号に同期して制御信号を復号することができる。以下、制御信号に同期したパイロット信号をパイロット信号１とする。

ＡＴ６００は、受光素子群で構成されるものであり、照明部５０１の光源群からの信号を個々に受信する受信部６０１と、照明部５０１からの照明光を受信部６０１に集光する光学系６０２と、信号を送信する送信部６１１と、ＡＴ制御部６０３とにより構成される。

ＡＴ制御部６０３は、制御部６０４と、外部とのデータの入出力を行うインターフェース６０５と、受信部６０１で受信した各光源５１１からの信号の復調と、送信部６１１から送信する信号の変調を行う変復調部６０６と、記憶部６０７とにより構成される。制御部６０４は、インターフェース６０５からのデータに対して、変復調部６０６に適するように符号化、インターリーブなどを行なうデータ変換部６０９と、変復調部６０６及びデータ変換部６０９などの制御やＡＰ５００との接続、切断、ＡＰ５００からのデータのＡｃｋ、Ｎａｃｋなどの呼制御など、ＡＰ５００との通信の制御を行う通信制御部６０８と、ＡＰ５００がＡＴ６００に割り当てた光源５１１の解析を行う割り当て解析部６１０とにより構成される。

図１０は、通信システム２における、通信開始の実施例を説明する図である。ここでは簡単のため、複数の光源５１１が半球の内面に配置された照明としてのＡＰ５００と端末としてのＡＴ６００のみを示す。

図１０の１−１では、ＡＴ６００は、ＡＰ５００と通信を開始する際に、ＡＰ５００に対して通信要求信号を送信する。

図１０の１−２では、ＡＰ５００がＡＴ６００通信要求信号を受信すると、ＡＰ５００の位置推定部５０８は、ＡＴ６００からの通信要求信号を受信した受光素子５１２に囲まれた範囲にある光源５１１をＡＴ６００において可視であると推定する。割り当て制御部５０７は、その推定結果に基づいて、ＡＴ６００において可視である光源５１１のうちの２つの光源５１１にパイロット信号１、２を割り当てるとともに、１つの光源５１１に制御信号を割り当てる。この際、割り当て制御部５０７は、パイロット信号１、２が割り当てられた光源５１１の中点に制御信号が割り当てられた光源５１１が存在するように割り当てを行う。更に、割り当て制御部５０７は、パイロット信号１、２が割り当てられた２つの光源５１１の座標情報と、制御信号が割り当てられた１つの光源５１１の座標情報とを制御信号でＡＴ６００に通知する。

図１１は、座標情報の一例である。座標情報には、信号名、座標系、パイロット信号が割り当てられた光源５１１の数、パイロット信号１が割り当てられた光源５１１の座標、パイロット信号２が割り当てられた光源５１１の座標、制御信号が割り当てられた光源５１１の座標の各情報を含む。

ＡＴ６００が２つのパイロット信号１、２を受信できた場合、割り当て解析部６１０は、これら２つのパイロット信号１、２が割り当てられた光源（パイロット信号光源）５１１の中点にある制御信号が割り当てられた光源５１１（制御信号光源）５１１を特定し、通信制御部６０８は、２つのパイロット信号１に同期して制御信号を復号する。

図１０の１−３では、制御信号の復号後、割り当て解析部６１０は、パイロット信号１が割り当てられたパイロット信号光源５１１、パイロット信号２が割り当てられたパイロット信号光源５１１、制御信号が割り当てられた制御信号光源５１１の各座標情報に基づいて、ＡＴ６００から可視である光源５１１の座標情報（可視光源情報）をＡＴ６００に通知する。

図１２は、可視光源情報の一例である。可視光源情報には、信号名、座標系、ＡＴ６００から可視である光源５１１の個数、ＡＴ６００から可視である各光源５１１の座標の各情報が含まれる。

図１０の１−４では、割り当て制御部５０７は、ＡＴ６００からの可視光源情報を取得すると、記憶部５０６に当該可視光源情報を登録し、可視であると特定された光源５１１のうちの１又は複数の光源５１１にユーザデータを割り当てて、当該ユーザデータを送信する光源（ユーザデータ光源）５１１とし、そのユーザデータ光源５１１の情報（割り当て光源情報）をＡＴ６００に通知する。この際、割り当て制御部５０７は、パイロット信号光源５１１を１つに減らし、他のパイロット信号光源５１１及び制御信号光源５１１にもユーザデータを割り当てて、ユーザデータ光源５１１としてユーザデータの送信に用いるようにする。

図１３は、割り当て光源情報の一例である。ＡＴ６００の割り当て解析部６１０は、この割り当て情報を受信すると、ＡＰ５００にＡｃｋを通知する。

図１０の１−５では、ＡＰ５００は、Ａｃｋを受信すると、ユーザデータ光源５１１を用いてユーザデータの通信を開始する。

以上の処理によって、照明部５０１の光源５１１のうち、一部の光源５１１のみ可視となる位置にＡＴ６００が存在する場合にも、パイロット信号光源５１１、制御信号光源５１１が適切に設定されることによって、ＡＴ６００において可視である光源５１１のみを使用して通信が行われ、無駄に光源５１１が使用されることが防止される。ここで、一度ネゴシエーションが終わり、通信が確立すれば、パイロット信号光源５１１は通信タイミングの同期用に１つだけ存在すればよい。また、制御信号に関しても、パケットヘッダ等の識別によって、ユーザデータ光源５１１を使用して、ユーザデータのパケットと区別して送受信することができるため、複数のユーザデータ光源５１１以外は１つのパイロット信号光源５１１のみが存在すればよい。従って、ネゴシエーション確立後に、１つのパイロット信号光源５１１以外のＡＴ６００において可視である光源５１１については、全てユーザデータ光源５１１とすることによって、データレートを向上させ、光源５１１の効率的な利用を図ることができる。

図１４は、通信中にＡＴ６００が移動することによって当該ＡＴ６００において可視である光源５１１が変化する場合の対処の実施例を説明する図である。

図１４の２−１では、ＡＰ５００の位置推定部５０８は、ＡＴ６００からの信号を受信できる受光素子５１２の変化からＡＴ６００の移動を検出する。また、位置推定部５０８は、その受光素子５１２の変化に基づいてＡＴ６００の移動方向を推定する。

図１４の２−２では、ＡＴ６００の割り当て解析部６１０は、ＡＴ６００の移動によって可視である光源５１１に変化を生じた場合に、可視でなくなった光源５１１及び新たに可視となった光源５１１の各座標情報（可視光源変化情報）をＡＰ５００に通知する。

図１５は、可視光源変化情報の一例である。可視光源変化情報には、信号名、座標系、可視でなくなった光源５１１の個数、新たに可視となった光源５１１の数、可視でなくなった光源５１１の座標、新たに可視となった光源５１１の座標が含まれる。

図１４の２−３では、位置推定部５０８は、ＡＴ６００からの信号を受信している受光素子５１２の変化からＡＴ６００の移動方向を推定するとともに、ＡＴ６００からの可視光源変化情報に基づいて、ＡＴ６００において可視である光源５１１を特定する。割り当て制御部５０７は、ＡＴ６００の移動方向に応じて、いずれかの光源５１１に新たにパイロット信号を割り当てる。この新たなパイロット信号は、ＡＴ６００が大きく動いてのパイロット信号を失った場合にでもパイロット同期を失わないために、予め割り当てるものである。ＡＴ６００の移動方向が急に変化しても対応できるように、割り当て制御部５０７は、複数の方向に、複数のパイロット信号を光源５１１に割り当ててもよい。

図１４の２−４では、位置推定部５０８がＡＴ６００からの信号を受信している受光素子５１２の変化からＡＴ６００の移動方向を推定するとともに、割り当て制御部５０７は、ＡＴ６００からの可視光源変化情報を記憶部５０６に登録するとともに、ＡＴ６００が移動する方向側に重みをつけて、その重み付けされた移動方向に応じた位置の光源５１１にユーザデータを割り当て、そのユーザデータ光源５１１の情報（割り当て光源情報）をＡＴ６００に通知する。ＡＴ６００の割り当て解析部６１０は、新たな割り当て光源情報により、新たにユーザデータが割り当てられたユーザデータ光源５１１を認識し、ＡＰ５００にＡｃｋを返信する。

図１４の２−５では、ＡＰ５００の通信制御部５１０は、ＡＴ６００からのＡｃｋを受信すると新たなユーザデータ光源５１１を用いてユーザデータの通信を開始する。同時に、位置推定部５０８は、ＡＴ６００からの信号を受信している受光素子５１２の変化からＡＴ６００の移動方向を推定する。

以後、ＡＰ５００は、ＡＴ６００からの可視光源変化情報を受信した場合、その都度、再割り当てを行うのではなく、ＡＴ６００において可視である光源５１１の時間的な変化を加味し、再割り当ての頻度を少なくしてもよい。この場合、割り当て制御部５０７は、移動方向側に更に速度で重み付けをして、所定時間内はＡＴ６００においてユーザデータ光源５１１が不可視とならないように、その重み付けされた移動方向に応じた位置の光源５１１にユーザデータを割り当てるようにすればよい。この場合、ＡＴ６００は、新たにユーザデータが割り当てられたユーザデータ光源５１１からのデータを受信するとともに、可視光源変化情報を随時ＡＰ５００に通知する。

以上の処理によって、ＡＴ６００が移動する場合において、ユーザデータの光源５１１への再割り当てを随時又は必要に応じて行うことにより、通信を維持することができる。また、ＡＴ６００が移動することによってパイロット信号を見失い、結果通信が切断されることを防止することができる。

図１６は、ＡＰ５００が第１のＡＴ６００（以下、ＡＴ１）と通信中に、別の第２のＡＴ６００（以下、ＡＴ２）が通信を開始しようとする場合の対処の実施例を説明する図である。

ＡＰ５００とＡＴ１の通信中に別のＡＴ２が通信要求をしてきた場合、ＡＴ２において可視である光源５１１の範囲がＡＴ１との通信に使用されている光源５１１と重ならない場合には、ＡＴ１には関わりがないため、図１０で示した実施例に従って、ＡＰ５００は、ＡＴ２へのユーザデータを光源５１１に割り当てればよいが、重なってしまう場合にはＡＴ１にその旨を通知する必要がある。この場合を説明する。

図１６の３−１では、ＡＰ５００とＡＴ１の通信中に、ＡＴ２がＡＰ５００に通信要求信号を送信する。

図１６の３−２では、ＡＰ５００がＡＴ２からの通信要求信号を受信すると、位置推定部５０８は、ＡＴ２からの信号を受信した受光素子５１２に囲まれた範囲にある光源５１１をＡＴ２において可視であると仮定し、ＡＴ２の存在する方向を推定する。割り当て制御部５０７は、その推定結果に基づいて、ＡＴ２において可視である光源５１１を推定する。そして、割り当て制御部５０７は、ＡＴ１との通信に現在使用しているパイロット信号光源５１１がＡＴ２において可視であると推定される場合は、新たな２つのパイロット信号と制御信号とをＡＴ１、ＡＴ２との通信のために光源５１１に割り当てることを決定する。この時点では、その新たなパイロット信号及び制御信号が割り当てられる光源５１１は、ＡＴ１との間の通信におけるユーザデータ光源５１１として動作している。割り当て制御部５０７は、この割り当てた光源５１１の情報（割り当て光源情報）をＡＴ１に送信する。

ＡＴ１の割り当て解析部６１０は、割り当て光源情報を受信すると、パイロット信号光源５１１、制御信号光源５１１、ユーザデータ光源５１１の光源情報を修正してＡｃｋを返信する。割り当て制御部５０７は、ＡＴ１からのＡｃｋ受信後、実際に新たな２つのパイロット信号と制御信号とを光源５１１に割り当てるとともに、ＡＴ２に制御信号光源で図１１の座標情報を送信する。

図１６の３−３では、ＡＴ１は、ユーザデータ光源５１１との間で通信を続行する。一方、ＡＴ２が２つのパイロット信号を受信し、これら２つのパイロット信号の送信元である２つのパイロット信号光源５１１の中点にある制御信号光源５１１からの制御信号を受信できた場合、当該ＡＴ２の割り当て解析部６１０は、座標情報よりＡＴ２において可視である光源５１１の座標を特定して可視光源情報としてＡＰ５００に通知する。

図１６の３−４では、ＡＰ５００の割り当て制御部５０７は、可視光源情報に基づいて、ＡＴ１及びＡＴ２の双方において可視である光源５１１を特定し、ＡＴ１用のユーザデータ及びＡＴ２用のユーザデータを、それぞれ異なる光源５１１に割り当てるとともに、ＡＴ１及びＡＴ２の双方において可視である光源５１１にパイロット信号を割り当てて、ＡＴ１及びＡＴ２に対して、図１３に示す割り当て光源情報を通知する。ＡＴ１及びＡＴ２の割り当て解析部６１０は、ＡＰ５００からの割り当て光源情報を受信すると、パイロット信号光源５１１及びユーザデータ光源５１１の情報を修正し、ＡｃｋをＡＰ５００に返信する。

図１６の３−５では、ＡＰ５００の通信制御部５１０は、ＡＴ１及びＡＴ２からのＡｃｋを受信すると、新たに割り当てられた光源５１１を使用して、ＡＴ１及びＡＴ２と通信を行う。

以上の処理によって、ＡＴ１が通信中に別のＡＴ２が通信を要求した場合にでも、ＡＴ１の通信を中断することなく、ＡＰ５００は、ＡＴ１及びＡＴ２の双方と通信を行うことができる。また、パイロット信号光源５１１をＡＴ１とＡＴ２とで共通にすることによって、ユーザデータ光源５１１の数の減少を小さくすることができ、光源５１１の有効利用を図ることができる。なお、図１６の３−２では、ＡＴ１との通信に使用されるユーザデータ光源５１１の一部に、新たな２つのパイロット信号及び制御信号が割り当てられたが、ＡＴ５００は、ＡＴ１との通信に使用されていない光源５１１に、新たな２つのパイロット信号及び制御信号を割り当て、座標情報をＡＴ２に通知し、ＡＴ２が通信を開始する際にＡＴ１と同じパイロット信号光源５１１を使用するようにして、ＡＴ１への割り当て変更回数を少なくするようにしてもよい。

図１７は、ＡＰ５００がＡＴ１及びＡＴ２と通信中に、ＡＴ２が移動することによってＡＴ１との通信に使用される光源５１１とＡＴ２との通信に使用される光源５１１とが重なる場合の対処の実施例を説明する図である。

ＡＰ５００がＡＴ１及びＡＴ２と通信中にＡＴ２が移動した場合、ＡＴ２において可視である光源５１１の範囲がＡＴ１との通信に使用されている光源５１１と重ならない場合には、ＡＴ１には関わりがないため、図１４で示した実施例に従って、ＡＰ５００は、ＡＴ２へのユーザデータを光源５１１に割り当てればよいが、重なってしまう場合にはＡＴ１にその旨を通知する必要がある。この場合を説明する。

図１７の４−１では、ＡＰ５００は、ＡＴ１及びＡＴ２と通信中、ＡＴ２からの信号を受信した受光素子５１２の変化によって、ＡＴ２の移動を検出する。ＡＰ５００の位置推定部５０８は、ＡＴ２からの信号を受信している受光素子５１２の変化に基づいて、ＡＴ２の移動方向を推定する。ＡＴ２の割り当て解析部６１０は、移動によりＡＴ２において可視である光源５１１が変化した場合、図１２に示す可視光源変化情報をＡＰ５００に通知する。

図１７の４−２では、ＡＰ５００は、ＡＴ２からの可視光源変化情報を受信する。位置推定部５０８は、ＡＴ２からの信号を受信している受光素子５１２の変化に基づいて、ＡＴ２の移動方向を推定するとともに、ＡＴ２において可視である光源５１１の時間的な変化を検出する。更に、ＡＴ２において可視である光源５１１の範囲がＡＴ１と重なると判断された場合であって、且つ、ＡＴ２において可視である光源５１１が実際にＡＴ１との通信に使用されている光源５１１と重なった場合、割り当て制御部５０７は、ＡＴ１用のパイロット信号をＡＴ１及びＡＴ２の双方から可視である光源５１１に割り当てるとともに、ＡＴ２用の補助パイロット信号とをＡＴ１及びＡＴ２の双方から可視であって、ＡＴ２の移動方向に応じた位置の光源５１１に割り当てて、割り当て光源情報をＡＴ１及びＡＴ２に通知する。

ＡＴ１の割り当て解析部６１０は、割り当て光源情報を受信すると、パイロット信号光源５１１、制御信号光源５１１、ユーザデータ光源５１１の光源情報を修正してＡｃｋを返信する。一方、ＡＴ２の割り当て解析部６１０は、割り当て光源情報を受信すると、補助パイロット信号が割り当てられた光源５１１の位置を確認するとともに、可視である光源５１１が変化した場合には、図１２に示す可視光源変化情報をＡＰ５００に通知する。

図１７の４−３では、ＡＰ５００の割り当て制御部５０７は、パイロット信号、ＡＴ１へのユーザデータ、及び、ＡＴ２へのユーザデータを光源５１１に割り当てることを決定し、その割り当てられる光源５１１の情報（割り当て光源情報）をＡＴ１及びＡＴ２に通知する。この際、ＡＴ１において可視である光源５１１の範囲とＡＴ２において可視である光源５１１の範囲とが重なっている場合には、割り当て制御部５０７は、その重なっている範囲の１つの光源５１１にＡＴ１及びＡＴ２に共通のパイロット信号を割り当てる。

ＡＴ１及びＡＴ２の割り当て解析部６１０は、割り当て光源情報を受信すると、パイロット信号光源５１１、ユーザデータ光源５１１の光源情報を修正して、ＡｃｋをＡＰ５００に返信する。更に、ＡＴ２の割り当て解析部６１０は、可視である光源５１１が変化した場合には、図１２に示す可視光源変化情報をＡＰ５００に通知する。ＡＰ５００の通信制御部５１０は、ＡＴ１及びＡＴ２からのＡｃｋを受信後、実際にパイロット信号、ＡＴ１へのユーザデータ、及び、ＡＴ２へのユーザデータを光源５１１に割り当てる。

図１７の４−４では、更にＡＴ２が移動して、ＡＴ２において可視である光源５１１が変化している場合、ＡＰ５００の割り当て制御部５０７は、パイロット信号、ＡＴ１へのユーザデータ、及び、ＡＴ２へのユーザデータを光源５１１に割り当てて、その割り当てられた光源５１１の情報（割り当て光源情報）をＡＴ１及びＡＴ２に通知する。この際、割り当て制御部５０７は、ＡＴ２の移動方向に応じた位置の光源５１１にＡＴ２用の補助パイロット信号を割り当てる。

ＡＴ１及びＡＴ２の割り当て解析部６１０は、割り当て光源情報を受信すると、パイロット信号光源５１１、ユーザデータ光源５１１の光源情報を修正して、ＡｃｋをＡＰ５００に返信する。更に、ＡＴ２の割り当て解析部６１０は、補助パイロット信号が割り当てられた光源５１１の位置を確認するとともに、可視である光源５１１が変化した場合には、図１２に示す可視光源変化情報をＡＰ５００に通知する。

図１７の４−５では、更にＡＴ２が移動して、ＡＴ２において可視である光源５１１が変化している場合、ＡＰ５００の割り当て制御部５０７は、ＡＴ１用のパイロット信号、ＡＴ２用のパイロット信号、ＡＴ１へのユーザデータ、及び、ＡＴ２へのユーザデータを光源５１１に割り当てて、その割り当てられた光源５１１の情報（割り当て光源情報）をＡＴ１及びＡＴ２に通知する。この際、割り当て制御部５０７は、上述した４−４において補助パイロット信号が割り当てられた光源５１１にＡＴ２用のパイロット信号を割り当てる。これにより、ＡＴがパイロット信号を見失うことが防止される。ＡＴ１及びＡＴ２の割り当て解析部６１０は、割り当て光源情報を受信すると、パイロット信号光源５１１、ユーザデータ光源５１１の光源情報を修正して、ＡｃｋをＡＰ５００に返信する。更に、ＡＴ２の割り当て解析部６１０は、ＡＴ２用のパイロット信号が割り当てられた光源５１１の位置を確認するとともに、可視である光源５１１が変化した場合には、図１２に示す可視光源変化情報をＡＰ５００に通知する。

以上の処理によって、ＡＰ５００とＡＴ１及びＡＴ２が通信中にＡＴ２が移動することによって、ＡＴ１との通信に使用される光源５１１とＡＴ２との通信に使用される光源５１１とが重なる場合にも、ＡＴ１の通信を中断することなく、ＡＰ５００は、ＡＴ１及びＡＴ２の双方と通信を行うことができる。また、パイロット信号光源５１１をＡＴ１とＡＴ２とで共通にすることによって、ユーザデータ光源５１１の数が減少することがないため、光源５１１の有効利用を図ることができる。更には、図１４に示した実施例と同様、割り当て制御部５０７が、ＡＴ２の移動方向側に更に速度で重み付けをすることで、再割り当ての頻度を減らし、ＡＴ１に負荷を軽減することもできる。

以上、説明したように、本発明に係る送信装置及び通信システムは、光源の配置に自由度を持たせることができ、送信装置及び通信システムとして有用である。

本発明に係る通信システムの第１の実施形態を説明する構成図である。 照明部の他の例を示す図である。 報知情報のメッセージフォーマットの一例を示す図である。 ユーザ端末毎の報知情報のメッセージフォーマットの一例を示す図である。 第１の実施形態における通信システムの通信の流れを示す第１のフローチャートである。 第１の実施形態における通信システムの通信の流れを示す第２のフローチャートである。 ＬＥＤの再割り当てを説明する図である。 本発明に係る通信システムの第２の実施形態を説明する構成図である。 照明部の他の例を示す図である。 第２の実施形態における通信システムにおける対処の第１の例を説明する図である。 座標情報の一例を示す図である。 可視光源情報の一例を示す図である。 割り当て光源情報の一例を示す図である。 第２の実施形態における通信システムにおける対処の第２の例を説明する図である。 可視光源変化情報の一例を示す図である。 第２の実施形態における通信システムにおける対処の第３の例を説明する図である。 第２の実施形態における通信システムにおける対処の第４の例を説明する図である。

符号の説明

１，２ 通信システム、１００ 送信装置、１０１，５０１ 照明部、１０２ 送信制御部、１０３，２０４，５０３，６０４ 制御部、１０４，２０５，５０５，６０６ 変復調部、１０５，２０７，５０４，６０５ インターフェース、１０６，２０６，５０６，６０７ 記憶部、１０７ 下り通信制御部、１０８ ＬＥＤ割り当て部、１０９，２１０，５０９，６０９ データ変換部、１１０ ＬＥＤ、２００ 受信装置、１１１，２０１，６０１ 受信部、２０２ 光学レンズ、２０３ 受信制御部、２０８ 上り通信制御部、２０９，６１０ 割り当て解析部、２１１，６１１ 送信部、５００ 照明アクセスポイント（ＡＰ）、５０２ ＡＰ制御部、５０７ 割り当て制御部、５０８ 位置推定部、５１０，６０８ 通信制御部、５１１ 光源、５１２ 受光素子、６００ アクセスターミナル（ＡＴ）、６０２ 光学系、６０３ ＡＴ制御部。

Claims (19)

1. 複数の光源が配置され、前記配置された前記複数の光源が発する可視光により情報を受信装置へ送信する送信装置であって、
   ユーザデータを送信する第１の光源と、
   パイロット信号を送信する第２の光源と、
   前記第２の光源が配置された位置に応じて定まる位置に配置され、前記受信装置におけるユーザデータの受信に必要な報知情報を送信する第３の光源と、
   を有することを特徴とする送信装置。
2. 前記報知情報は、前記受信装置において前記第１の光源を特定するために必要な情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
3. 前記報知情報は、前記第２及び第３の光源の位置の情報を含むことを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
4. 前記報知情報は、前記ユーザデータを送信する際の通信方法に関する情報を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の送信装置。
5. 前記複数の光源の中から前記受信装置へのユーザデータの送信に用いられる第１の光源を選択する選択手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の送信装置。
6. 前記選択手段は、前記受信装置からの通信要求を受けた場合に、前記第１の光源を選択することを特徴とする請求項５に記載の送信装置。
7. 前記選択手段は、前記受信装置からのユーザデータの受信エラーの通知を１回又は複数回受けた場合に、その受信エラーとなったユーザデータを送信した第１の光源とは別の光源を新たな第１の光源として選択することを特徴とする請求項５又は６に記載の送信装置。
8. 前記受信装置に対し送信可能な位置に配置されることにより前記受信装置から可視である光源を推定する推定手段を有し、
   前記選択手段は、前記推定手段により推定された前記可視である光源の中から第１の光源を選択することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の送信装置。
9. 前記推定手段は、前記受信装置の存在する方向に基づいて、前記可視である光源を推定することを特徴とする請求項８に記載の送信装置。
10. 前記受信装置から情報を受信する複数の受信素子を有し、
    前記推定手段は、前記複数の受信素子による受信の時間差に基づいて、前記受信装置の存在する方向を推定することを特徴とする請求項９に記載の送信装置。
11. 前記光源の周囲に配置された複数の受信素子を有し、
    前記推定手段は、前記受信装置からの情報を受信した受信素子によって囲まれた範囲に配置された光源を前記可視である光源と推定することを特徴とする請求項８に記載の送信装置。
12. 前記選択手段は、前記受信装置から送信され、該受信装置に対し送信可能な位置に配置されることにより前記受信装置から可視である光源に関する情報に基づいて、前記可視である光源の中から第１の光源を選択することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の送信装置。
13. 前記選択手段は、前記可視である光源が、時間的に前記複数の光源のうちの別の光源に移る変化に応じて、前記可視である光源の中から第１の光源を選択することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記載の送信装置。
14. 前記選択手段は、所定時間内に前記受信装置において前記可視となり得る光源の中から第１の光源を選択することを特徴とする請求項１３に記載の送信装置。
15. 前記選択手段は、複数の受信装置のいずれにおいても前記可視である光源の中から第２及び第３の光源を選択する
    ことを特徴とする請求項８乃至１４のいずれかに記載の送信装置。
16. 前記複数の光源は、照明装置を構成することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の送信装置。
17. 請求項１乃至１５のいずれかに記載の送信装置と、
    前記送信装置からの可視光による情報を受信する受信手段を有する受信装置と、
    を有することを特徴とする通信システム。
18. 前記受信手段は、前記第２の光源からのパイロット信号に基づいて前記第３の光源を特定し、該第３の光源からの報知情報に基づいて前記第１の光源を特定して、該第１の光源からのユーザデータを受信することを特徴とする請求項１７に記載の通信システム。
19. 前記受信手段は、
    前記送信装置からの可視光を集光する集光手段と、
    前記集光手段により集光された可視光を受光する複数の受光素子と、
    を有することを特徴とする請求項１７又は１８に記載の通信システム。

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