通信设备、通信方法和通信程序与流程

通信设备、通信方法和通信程序
[0001]
相关申请的交叉引用
[0002]
本申请要求2019年8月16日在日本提交的第2019-149513号日本专利申请的优先权，并通过引用将其全部内容并入。
技术领域
[0003]
本公开涉及通信设备、通信方法和通信程序。


背景技术：

[0004]
传统上，使用无线电波作为传输介质的无线通信是已知的。然而，近年来，使用光作为传输介质的自由空间光通信(也称为“光无线通信”)也已经开始引起关注。常规技术例如在日本特开no.h11-98086号公报中有所描述。
[0005]
作为光通信，使用光纤作为传输路径的通信是已知的。光纤中使用的技术应该也适用于自由空间光通信。然而，由于光纤在传输路径特性上与自由空间光通信有很大的不同，因此简单地将光纤中使用的技术应用于自由空间光通信不一定实现高通信性能(诸如高质量和低延迟之类)。
[0006]
因此，本公开提出了一种能够以高性能水平实现自由空间光通信的通信设备、通信方法和通信程序。


技术实现要素：

[0007]
本公开的目的是至少部分地解决常规技术中的问题。
[0008]
为了解决上述问题，通信设备包括：交织单元，被配置为确定要通过自由空间光通信发送的发送数据的交织长度，并基于所确定的交织长度对该发送数据进行交织；以及整形单元，被配置为对交织的发送数据进行整形，以使得在自由空间光通信的接收侧能检测到该交织长度。
[0009]
当结合附图考虑时，通过阅读本发明的当前优选实施例的以下详细描述，将更好地理解本发明的以上和其他的目的、特征、优点以及技术和工业意义。
附图说明
[0010]
图1是示出根据本公开的实施例的通信系统的配置示例的图；
[0011]
图2是示出通信系统的具体配置示例的图；
[0012]
图3是示出根据本公开的实施例的终端设备的配置示例的图；
[0013]
图4是示出根据本公开的实施例的服务器设备的配置示例的图；
[0014]
图5是示出根据本公开的实施例的通信设备的配置示例的图；
[0015]
图6是示出根据本公开的实施例的另一通信设备的配置示例的图；
[0016]
图7是示出开放系统互连(osi)参考模型与自由空间光调制解调器之间的物理层配置的关系的图；
[0017]
图8是示出基本块的块格式的示例的图；
[0018]
图9是示出基本块的块格式的另一示例的图；
[0019]
图10是示出当交织长度已被延长时的纠错块格式的图；
[0020]
图11是示出当交织长度被延长时的纠错块格式的另一图；
[0021]
图12是用于说明通信系统的基本操作的图；
[0022]
图13是用于说明实施例的发送数据处理的图；并且
[0023]
图14是用于说明实施例的接收数据处理的图。
具体实施方式
[0024]
下面基于附图详细描述本公开的实施例。在下面的实施例中，由相同的附图标记表示相同的部分，因此，将不重复其描述。
[0025]
将根据下面列出的项目的顺序来描述本公开。
[0026]
1.介绍
[0027]
2.通信系统的配置
[0028]
2-1.通信系统的整体配置
[0029]
2-2.通信系统的具体配置示例
[0030]
2-3.终端设备的配置
[0031]
2-4.服务器设备的配置
[0032]
2-5.通信设备(地面站)的配置
[0033]
2-6.通信设备(卫星站)的配置
[0034]
2-7.osi参考模型与通信设备之间的物理层配置的关系
[0035]
3.纠错块格式
[0036]
3-1.基本配置
[0037]
3-2.扩展配置
[0038]
4.通信系统的操作
[0039]
4-1.基本操作
[0040]
4-2.发送数据处理
[0041]
4-3.接收数据处理
[0042]
5.修改
[0043]
5-1.处理方面的修改
[0044]
5-2.设备配置方面的修改
[0045]
5-3.其他修改
[0046]
6.结论
[0047]
1.介绍
[0048]
近年来，使用光作为传输介质的自由空间光通信(也称为“光无线通信”)已经开始引起关注。作为光通信，使用光纤作为传输路径的通信是已知的，并且光纤中使用的技术应该也适用于自由空间光通信。然而，由于光纤在传输路径特性上与自由空间光通信有很大的不同，因此简单地将光纤中使用的技术应用于自由空间光通信不一定实现高通信性能(诸如高质量和低延迟之类)。
[0049]
例如，在使用光纤作为传输路径的光通信系统中，数据错误率随着速度的增加而增加。因此，使用光纤作为传输路径的光通信系统引入了前向纠错(fec)以确保足够的通信质量。该纠错机制应该也适用于自由空间光通信。然而，在使用光纤作为传输路径的光通信系统中使用的纠错方法是基于以下假设的纠错方法：数据错误分布是由接收信号的信噪比(s/n比)的劣化引起的随机错误的数据错误分布。因此，应该发生许多情况，其中校正无法校正由自由空间光通信中可能发生的大气干扰引起的突发错误。
[0050]
在根据自由空间光通信的传输路径特性来优化通信方法的情况下，还存在一种担忧：即通信方法彼此之间缺乏兼容性，并且通信系统的开发成本和引入风险总的来说增加。
[0051]
因此，本实施例采取以下措施来解决该问题。
[0052]
本实施例的通信系统是包括能够进行自由空间光通信的通信设备的自由空间光通信系统。每个通信设备例如是具有前向纠错功能的光发送器/接收器。
[0053]
用作发送侧的通信设备之一包括被配置为能够改变交织长度的交织单元(例如，交织器)，以及帧同步信号生成电路。用作发送侧的通信设备确定要通过自由空间光通信发送的发送数据的交织长度。交织单元基于所确定的交织长度对发送数据进行交织。用作发送侧的通信设备对交织的发送数据进行整形，以使得在自由空间光通信的接收侧可检测到交织长度。例如，通信设备中包括的帧同步信号生成电路附加帧同步信号，从而允许接收侧确定交织长度。
[0054]
用作接收侧的通信设备中的另一个包括被配置为能够改变交织长度的解交织单元(例如，解交织器)，以及帧同步信号接收电路。用作接收侧的通信设备基于接收到的帧同步信号自动调整交织长度。
[0055]
通信系统中包括的通信设备可具有除了有效载荷数据之外还传送专门用于设备之间的通信的数据的功能。通信系统可被配置为使通信设备彼此协商，以便能够以对于传输路径来说是最佳的交织长度执行发送和接收。
[0056]
该配置允许通信系统以高性能水平实现自由空间光通信。例如，本实施例的通信系统可以将交织长度改变为任何长度，并且因此可以通过根据传输空间的特性改变交织长度来实现稳定的通信。
[0057]
以上已经描述了本实施例的概要。以下详细描述本实施例的通信系统1。
[0058]
2.通信系统的配置
[0059]
通信系统1例如是用于发送各种类型的数据(诸如分组数据之类)的系统。通信系统1所发送的数据可以是流数据(例如，广播流数据)，诸如运动图像数据或音频数据之类。广播也可以被视为一种通信。
[0060]
通信系统1包括能够执行自由空间光通信的多个通信设备，并且这些通信设备彼此执行自由空间光通信。术语“自由空间光通信”在本文中指的是使用诸如红外光或可见光之类的光(例如，波长的范围从红外线的波长到可见光线的波长的电磁波)执行的无线通信。术语“自由空间光通信”也可以称为“光空间通信”或“光无线通信”。用于自由空间光通信的光可以是激光或同步(synchrotron)辐射。在将红外光用作用于自由空间光通信的光的情况下，用于自由空间光通信的光可以是具有比用于光盘(cd)的790nm波段的波长更长的1500nm波段的波长的光。
[0061]
以下具体描述通信系统1的配置。
[0062]
2-1.通信系统的整体配置
[0063]
图1是示出根据本公开的实施例的通信系统的配置示例的图。通信系统1包括终端设备10、服务器设备20、通信设备30和通信设备40。尽管图1的示例将终端设备10、服务器设备20、通信设备30和通信设备40中的每一个示出为一个设备，但是通信系统1可包括多个终端设备10、服务器设备20、通信设备30和通信设备40。
[0064]
图1中的设备可被认为是逻辑意义上的设备。换句话说，图1中的一些设备可被实现为虚拟机(vm)、容器或docker，并且可被物理地实现在同一硬件上。
[0065]
在本实施例中，术语“通信设备”的概念不仅包括诸如移动终端之类的便携式移动设备(终端设备)，而且包括安装在结构或移动物体上的设备。结构和移动物体本身可被视为通信设备。术语“通信设备”的概念不仅包括终端设备，而且包括基站设备和中继设备。通信设备是一种处理设备和信息处理设备。通信设备也可以称为“发送设备”或“接收设备”。
[0066]
终端设备
[0067]
终端设备10是能够与具有自由空间光通信功能的通信设备(诸如通信设备30)交换数据的信息处理设备。终端设备10可以是具有自由空间光通信功能的通信设备本身。终端设备10例如是移动电话、智能设备(智能电话或平板)、个人数字助理(pda)或个人计算机(pc)。终端设备10可以是诸如具有通信功能的专业相机之类的设备，或者可以是例如摩托车或具有诸如现场转播单元(fpu，fieldpickup unit)之类的通信设备的室外广播货车。终端设备10可以是机器对机器(m2m)设备或物联网(iot)设备。终端设备10可以被认为是一种通信设备。终端设备10可以通过有线连接或无线连接而连接到另一设备(诸如通信设备30)。
[0068]
终端设备10可以是移动设备。术语“移动设备”在本文中指的是可移动信息处理设备。在这种情况下，终端设备10可以是安装在移动物体上的信息处理设备，或者可以是移动物体本身。例如，终端设备10可以是在道路上移动的车辆(诸如汽车、公共汽车、卡车或两轮机动车辆之类)，或者可以是安装在该车辆上的无线通信设备。移动物体可以是移动终端，或者可以是在陆地上(“地面上”的狭义表达)、在地下、在水上或在水下移动的移动物体。移动物体可以是在大气中移动的诸如无人机或直升机之类的移动物体，或者可以是在大气外部移动的诸如人造卫星之类的移动物体。
[0069]
终端设备10不需要是人直接使用的设备。终端设备10可以是安装在例如工厂中的机器上的传感器，诸如所谓的机器类型通信(mtc)传感器。终端设备10可以是机器对机器(m2m)设备或物联网(iot)设备。终端设备10可以是具有如由设备到设备(d2d)通信功能和车辆到万物(v2x)通信功能所表示的中继通信功能的设备。终端设备10可以是称为客户场所设备(cpe)的设备，其用于例如无线回程通信。
[0070]
终端设备10可以是具有自由空间光通信功能的光通信设备。在这种情况下，终端设备10可具有由稍后将描述的通信设备30或通信设备40提供的光通信功能，并且可用作通信设备30或通信设备40。在这种情况下，终端设备10可以被视为通信设备30或通信设备40本身。
[0071]
服务器设备
[0072]
服务器设备20是能够与具有自由空间光通信功能的通信设备(诸如通信设备40)交换数据的信息处理设备。服务器设备20可以是具有自由空间光通信功能的通信设备本
身。例如，服务器设备20是用作服务器的主机计算机，该服务器处理来自客户端计算机(诸如终端设备10)的请求。服务器设备20可以是pc服务器、中档服务器或大型机服务器。服务器设备20也可以被视为一种通信设备。服务器设备20可以通过有线连接或无线连接而连接到另一设备(诸如通信设备40)。服务器设备20也可以被称为例如“云服务器设备”、“本地服务器设备”、“管理设备”或“处理设备”。
[0073]
服务器设备20可以是具有自由空间光通信功能的光通信设备。在这种情况下，服务器设备20可具有由稍后将描述的通信设备30或通信设备40提供的光通信功能，并且可用作通信设备30或通信设备40。在这种情况下，服务器设备20可以被视为通信设备30或通信设备40本身。
[0074]
服务器设备20可以由各种实体(主体)使用、操作和/或管理。例如，移动网络运营商(mno)、移动虚拟网络运营商(mvno)、移动虚拟网络提供商(mvne)、中立主机网络(nhn)运营商、企业、教育机构(诸如学校公司或地方政府的学校董事会之类)、不动产(诸如建筑物和公寓之类)的管理者以及私人可以被认为是实体。
[0075]
使用、操作和/或管理服务器设备20的主体自然不限于上面列出的实体。服务器设备20可以由一个商业运营商安装和/或操作，或者可以由一个私人安装和/或操作。安装和/或操作服务器设备20的主体自然不限于这些主体。例如，服务器设备20可以由多个商业运营商安装和/或操作，或者可以由多个私人安装和/或操作。服务器设备20可以是由多个商业运营商或多个私人使用的公用设备。在这种情况下，设备可以由不同于用户的第三方安装和/或操作。
[0076]
服务器设备20通过诸如通信设备40之类的光通信设备向终端设备10提供预定的通信服务。例如，服务器设备20通过无线通信向安装有预定应用程序的终端设备10提供该应用程序所请求的信息处理(以下称为“应用处理”)的执行服务。
[0077]
服务器设备20所执行的应用处理是指例如基于来自在移动设备上提供的计算机程序(诸如应用之类)的请求而执行或与该计算机程序协作执行的应用层级别的信息处理，诸如图像中的对象的识别处理之类。例如，服务器设备20所执行的应用处理可以是边缘计算中的所谓边缘处理。应用处理与osi参考模型中的称为物理层级别、数据链路层级别、网络层级别、传输层级别、会话层级别和表示层级别中的任何一个级别的处理都不同。然而，如果应用处理包括应用层级别的诸如图像识别处理之类的处理，则应用处理可其次包括物理层级别到表示层级别中的任何一个级别的处理。
[0078]
通信设备(地面站)
[0079]
通信设备30是使用光来与通信设备40或另一通信设备30进行无线通信的光无线通信设备。通信设备30例如是光通信调制解调器。通信设备30不限于光通信调制解调器。例如，通信设备30可以是与无线基站或无线接入点相对应的设备。通信设备30可以是无线中继站，或者是道路上的基站设备，诸如路边单元(rsu)之类。
[0080]
与通信设备40不同，通信设备30位于地面上。通信设备30也可以称为地面站设备。通信设备30可以是位于地面上的设备本身，或者可以是安装在位于地面上的物体(例如，结构或设备)上的设备。例如，通信设备30可以是布置于地面上的结构上的通信设备，或者可以是布置于在地面上移动的移动物体上的通信设备。更具体而言，通信设备30可以是安装在诸如建筑物之类的结构上的天线，以及连接到该天线的信号处理设备。通信设备30自然
可以是结构或移动物体本身。术语“地面上”是指广义的“地面上”，不仅包括“陆地上”(“地面上”的狭义表达)，而且包括“地下”、“水上”和“水下”。
[0081]
通信设备30不需要是固定物体。通信设备30可被安装在诸如汽车之类的移动物体上。通信设备30不需要存在于陆地上(“地面上”的狭义表达)，并且可以是存在于空中的物体，诸如飞行器、无人机或直升机之类，或者可以是存在于海上或海下的物体，诸如船只或潜艇之类。在这种情况下，通信设备30可以与其他固定安装的通信设备进行无线通信。
[0082]
通信设备30可以是结构本身，或者可以是安装在该结构上的设备。结构例如是建筑物，诸如办公楼、房屋、铁塔、车站设施、机场设施、港口设施或体育场之类。术语“结构”的概念不仅包括建筑物，而且包括非建筑结构(诸如隧道、桥梁、大坝、围栏或钢杆之类)以及设备，诸如起重机、门或风车之类。术语“结构”的概念不仅包括陆地上(“地面上”的狭义表达)的结构，而且包括水面结构(诸如码头或浮体之类)以及水下结构，诸如海洋观测设备之类。
[0083]
通信设备30可以是施主基站，或者可以是中继站。当通信设备30是中继站时，通信设备30可以安装在任何设备上，只要满足中继功能即可。例如，通信设备30可以安装在诸如智能电话之类的终端设备上，可以安装在汽车或人力车上，可以安装在气球、飞机或无人机上，或者可以安装在诸如电视、游戏机、空调、冰箱或照明设备之类的家庭电器上。这些设备中的每一个本身自然可被视为通信设备30。
[0084]
通信设备30可以是固定站，或者可以是移动站。移动站是被配置为可移动的无线通信设备。在这种情况下，通信设备30可以是安装在移动物体上的设备，或者可以是移动物体本身。例如，具有移动性的中继站设备可以被视为用作移动站的通信设备30。最初具有移动性并具有通信功能(至少光无线通信功能)的诸如车辆、无人机或智能电话之类的设备对应于用作移动站的通信设备30。
[0085]
移动物体在本文中可以是诸如智能电话或移动电话之类的移动终端。移动物体还可以是在陆地上(“地面上”的狭义表达)移动的移动物体(例如，诸如汽车、自行车、公共汽车、卡车、两轮机动车辆、火车或磁悬浮火车之类的车辆)，或者可以是在地下(例如，在隧道中)移动的移动物体(诸如地下火车之类)。
[0086]
移动物体还可以是在水面上移动的移动物体(例如，诸如客船、货船或气垫船之类的船只)，或者可以是在水下移动的移动物体(例如，诸如潜水器、潜艇或无人驾驶水下车辆之类的水下船只)。
[0087]
移动物体还可以是在大气中移动的移动物体(例如，诸如飞机、飞艇或无人机之类的飞行器)。
[0088]
通信设备30可以是可以漂浮在空中的通信设备。通信设备30可以例如是飞机器站设备。飞行器站设备是可以漂浮在大气(包括平流层)中的无线通信设备，诸如飞行器之类。飞行器站设备可以是安装在例如飞行器上的设备，或者可以是飞行器本身。术语“飞行器”的概念不仅包括重于空气的飞机器(诸如飞机或滑翔机之类)，而且包括轻于空气的飞机器，诸如气球或飞艇之类。术语“飞行器”的概念不仅包括重于空气的飞机器和轻于空气的飞机器，而且包括旋翼飞机，诸如直升机或旋翼机之类。飞行器站设备(或其上安装有飞行器站设备的飞行器)可以是无人驾驶飞行器，诸如无人机之类。
[0089]
术语“无人驾驶飞行器”的概念还包括无人驾驶飞行器系统(uas)和系留式uas
(tethered uas)。术语“无人驾驶飞行器”的概念包括轻于空气(lta)的uas和重于空气(hta)的uas。此外，术语“无人驾驶飞行器”的概念还包括高海拔uas平台(hap)。
[0090]
如上所述，通信设备30可以是中继站设备(中继设备)。中继站设备例如是航空站或地球站。航空站是安装在地面上或安装在地面上移动的移动物体上以便与飞行器站设备进行通信的无线电站。地球站是位于地球上(包括空中)以便与卫星站设备进行通信的无线电站。地球站可以是大型地球站，或者可以是小型地球站，诸如甚小孔径终端(vsat)之类。
[0091]
地球站可以是vsat控制地球站(也称为“主站”或“中枢站(hub station)”)，或者可以是vsat地球站(也称为“从站”)。地球站也可以是安装在地面上移动的移动物体上的无线电台。安装在船上的地球站的示例包括船上的地球站(esv)。地球站可包括飞行器地球站，该飞行器地球站安装在飞行器(包括直升机)上并与卫星站进行通信。地球站可包括航空地球站，该航空地球站安装在地面上移动的移动物体上并通过卫星站与飞行器地球站进行通信。中继站设备可以是与卫星站和飞行器站进行通信的便携式移动无线电站。
[0092]
通信设备30可以由各种实体使用、操作和/或管理。例如，移动网络运营商(mno)、移动虚拟网络运营商(mvno)、移动虚拟网络提供商(mvne)、中立主机网络(nhn)运营商、企业、教育机构(诸如学校公司以及当地政府的学校董事会之类)、不动产(诸如建筑物和公寓之类)的管理者以及私人可以被认为是这些实体。使用、操作和/或管理通信设备30的主体自然不限于上面列出的实体。
[0093]
通信设备30可以由一个商业运营商安装和/或操作，或者可以由一个私人安装和/或操作。安装和/或操作通信设备30的主体自然不限于这些主体。例如，通信设备30可以由多个商业运营商安装和/或操作，或者由多个私人安装和/或操作。通信设备30可以是由多个商业运营商或多个私人使用的公用设备。在这种情况下，设备可以由不同于用户的第三方安装和/或操作。
[0094]
通信设备(卫星站)
[0095]
通信设备40是使用光来与通信设备30或另一通信设备40进行无线通信的光无线通信设备。通信设备40例如是光通信调制解调器。通信设备40不限于光通信调制解调器。例如，通信设备40可以是与无线基站或无线接入点相对应的设备。通信设备40可以是无线中继站。
[0096]
与通信设备30不同，通信设备40位于大气外部(在外太空中)。通信设备40例如是安装于在大气外部移动的移动物体(以下称为“太空移动物体”)上的设备(卫星站设备)。通信设备40例如是安装在人造卫星上的通信设备。太空移动物体的示例包括人造天体，诸如人造卫星、航天器和空间站之类。通信设备40可以是太空移动物体本身。例如，通信设备40可以是人造卫星本身。同样在这种情况下，通信设备40可以被视为卫星站设备。
[0097]
术语“卫星站设备”在本文中是指可以漂浮在大气外部的无线通信设备。卫星站设备可以是安装在诸如人造卫星之类的太空移动物体上的设备，或者可以是太空移动物体本身。用作卫星站设备的卫星可以是低地球轨道(leo)卫星、中地球轨道(meo)卫星、对地静止地球轨道(geo)卫星和高椭圆轨道(heo)卫星中的任何一种。卫星站设备自然可以是安装在leo卫星、meo卫星、geo卫星或heo卫星上的设备。
[0098]
各种实体可以以与通信设备30相同的方式来使用、操作和/或管理通信设备40。以与通信设备30相同的方式，可以由一个商业运营商安装和/或操作通信设备40，或者可以由
一个私人安装和/或操作通信设备40。
[0099]
2-2.通信系统的具体配置示例
[0100]
图2是示出通信系统1的具体配置示例的图。
[0101]
终端设备10例如是客户端pc，并且服务器设备20例如是人造卫星中的服务器。通信设备30例如是用作地球站的光通信调制解调器，并且通信设备40例如是用作卫星站的光通信调制解调器。图2所示的配置仅是示例。通信系统1的配置不限于图2所示的配置。
[0102]
在图2的示例中，终端设备10、服务器设备20、通信设备30和通信设备40中的每一个都被配置为可通过诸如rj45连接器之类的连接器进行连接。终端设备10可通过诸如以太网线缆之类的通信线缆而连接到通信设备30。以相同的方式，服务器设备20可通过诸如局域网(lan)线缆之类的通信线缆而连接到通信设备40。
[0103]
通信设备30和通信设备40分别包括用作有线lan物理层的功能块和用作光fec物理层的功能块。这些功能块通过诸如介质无关接口(mii)之类的标准接口而连接在一起。
[0104]
以上已经描述了通信系统1的具体配置示例。以下具体描述构成根据本实施例的通信系统1的各个设备的配置。下面要描述的各个设备的配置仅是示例。各个设备的配置可能与下面描述的不同。
[0105]
2-3.终端设备的配置
[0106]
首先，将描述终端设备10的配置。终端设备10是能够与具有自由空间光通信功能的通信设备(诸如通信设备30)交换数据的信息处理设备。以与通信设备30和通信设备40相同的方式，终端设备10可具有自由空间光通信功能。在这种情况下，终端设备10可以被视为通信设备。
[0107]
图3是示出根据本公开的实施例的终端设备10的配置示例的图。终端设备10包括通信接口11、存储单元12和控制器13。图3所示的配置是功能配置，并且硬件可具有与其不同的配置。终端设备10的功能可被实现为分布在多个物理上分离的组件上。
[0108]
通信接口11是用于与另一设备(例如，通信设备30)进行通信的接口。通信接口11可以是网络接口，或者可以是设备连接接口。例如，通信接口11可以是诸如网络接口卡(nic)之类的局域网(lan)接口，或者可以是由例如通用串行总线(usb)接口主机控制器和usb端口构成的usb接口。通信接口11可以是有线接口，或者可以是无线接口。通信接口11用作终端设备10的通信单元。
[0109]
存储单元12是数据可读/可写存储设备，诸如动态随机存取存储器(dram)、静态随机存取存储器(sram)、闪存或硬盘之类。存储单元12用作终端设备10的存储单元。
[0110]
控制器13是控制终端设备10的组件的控制器。控制器13由诸如中央处理单元(cpu)或微处理单元(mpu)之类的处理器实现。例如，处理器使用例如随机存取存储器(ram)作为工作区来执行存储在终端设备10中的存储设备中的各种计算机程序以实现控制器13。控制器13可以由诸如专用集成电路(asic)或现场可编程门阵列(fpga)之类的集成电路实现。cpu、mpu、asic和fpga中的任何一个都可以被视为控制器。
[0111]
控制器13可具有与稍后将描述的通信设备30和通信设备40的控制器中的任一者或两者的功能相同的功能。例如，控制器13可包括执行与构成通信设备30的控制器的功能块(范围从获取单元到接收控制器的块)的操作相同的操作的功能块。
[0112]
2-4.服务器设备的配置
[0113]
下面描述服务器设备20的配置。服务器设备20是能够与具有自由空间光通信功能的通信设备(诸如通信设备40)交换数据的信息处理设备。以与通信设备30和通信设备40相同的方式，服务器设备20可具有自由空间光通信功能。在这种情况下，服务器设备20可以被视为通信设备。
[0114]
图4是示出根据本公开的实施例的服务器设备20的配置示例的图。服务器设备20包括通信接口21、存储单元22和控制器23。图4所示的配置是功能配置，并且硬件可具有与其不同的配置。服务器设备20的功能可被实现为分布在多个物理上分离的组件上。
[0115]
通信接口21是用于与另一设备(例如，通信设备40)进行通信的接口。通信接口21可以是网络接口，或者可以是设备连接接口。例如，通信接口21可以是诸如nic之类的lan接口，或者可以是由例如usb主机控制器和usb端口构成的usb接口。通信接口21可以是有线接口，或者可以是无线接口。通信接口21用作服务器设备20的通信单元。
[0116]
存储单元22是数据可读/可写存储设备，诸如dram、sram、闪存或硬盘。存储单元22用作服务器设备20的存储单元。
[0117]
控制器23是控制服务器设备20的组件的控制器。控制器23由诸如cpu或mpu之类的处理器实现。例如，处理器使用例如ram作为工作区来执行存储在服务器设备20中的存储设备中的各种计算机程序以实现控制器23。控制器23可以由诸如asic或fpga之类的集成电路来实现。cpu、mpu、asic和fpga中的任何一个都可以被视为控制器。
[0118]
控制器23可具有与稍后将描述的通信设备30和通信设备40的控制器中的任一者或两者的功能相同的功能。例如，控制器23可包括执行与构成通信设备40的控制器的功能块(范围从获取单元到接收控制器的块)的操作相同的操作的功能块。
[0119]
2-5.通信设备(地面站)的配置
[0120]
下面描述通信设备30的配置。通信设备30是使用光来与通信设备40或另一通信设备30进行无线通信的光无线通信设备。
[0121]
图5是示出根据本公开的实施例的通信设备30的配置示例的图。通信设备30包括光空间通信单元31、通信接口32、存储单元33和控制器34。图5所示的配置是功能配置，并且硬件可具有与其不同的配置。通信设备30的功能可被实现为分布在多个物理上分离的设备上。
[0122]
光空间通信单元31是用于与具有自由空间光通信功能的另一通信设备(例如，通信设备40或另一通信设备30)进行自由空间光通信的通信接口。被光空间通信单元31用于自由空间光通信的传输介质不限于可见光，并且可以是红外光。被光空间通信单元31用作传输介质的光可以是诸如激光之类的高方向性光。被光空间通信单元31用作传输介质的光自然可以是低方向性光，诸如径向光。
[0123]
光空间通信单元31包括接收处理器311和发送处理器312。接收处理器311例如对经由例如光电传感器接收到的光信号执行信号处理。发送处理器312例如执行信号处理以将发送数据转换为光信号。光空间通信单元31可包括多个接收处理器311和多个发送处理器312。当光空间通信单元31支持多种无线接入方案时，可以针对这些无线访问方案中的每一种来单独配置光空间通信单元31的处理器。例如，当通信设备30支持具有不同纠错方法的多种无线接入方案时，可以针对这些无线接入方案中的每一种来单独配置接收处理器311和发送处理器312。
[0124]
通信接口32是用于与另一设备(例如，终端设备10)进行通信的接口。通信接口32可以是网络接口，或者可以是设备连接接口。例如，通信接口32可以是诸如nic之类的lan接口，或者可以是由例如usb主机控制器和usb端口构成的usb接口。通信接口32可以是有线接口，或者可以是无线接口。通信接口32用作通信设备30的通信单元。
[0125]
存储单元33是数据可读/可写存储设备，诸如dram、sram、闪存或硬盘之类。存储单元33用作通信设备30的存储单元。存储单元33存储例如纠错块和接收到的数据。
[0126]
控制器34是控制通信设备30的组件的控制器。控制器34由诸如cpu或mpu之类的处理器实现。例如，处理器使用例如ram作为工作区来执行存储在通信设备30中的存储设备中的各种计算机程序以实现控制器34。控制器34可以由诸如asic或fpga之类的集成电路来实现。cpu、mpu、asic和fpga中的任何一个都可以被视为控制器。
[0127]
如图5所示，控制器34包括获取单元341、整形单元342、纠错单元343、交织单元344、发送控制器345、检测单元346、解交织单元347以及接收控制器348。构成控制器34的块(获取单元341至接收控制器348)中的每一个是表示控制器34的功能的功能块。这些功能块可以是软件块，或者可以是硬件块。例如，上述功能块中的每一个可以是由软件(包括微程序)实现的一个软件模块，或者可以是半导体芯片(管芯)上的一个电路块。每个功能块自然可以是一个处理器或一个集成电路。可以使用任何方法来配置功能块。控制器34可被配置为与上述功能块不同的功能单元。
[0128]
如上所述，终端设备10的控制器13和服务器设备20的控制器23可以各自包括通信设备30的控制器34中所包括的功能块。在这种情况下，在下面的描述中将提到的术语“通信设备30”可以适当地用“终端设备10”或“服务器设备20”来代替。在下面的描述中将提到的术语“控制器34”和“获取单元341”至“接收控制器348”中的每一个也可以适当地用“控制器13”或“控制器23”来代替。
[0129]
控制器34可具有与稍后将描述的通信设备40的控制器的功能相同的功能。例如，控制器34的功能块(获取单元341至接收控制器348)的操作可以与构成通信设备40的控制器的功能块(获取单元至接收控制器)的操作相同。在这种情况下，在下面的描述中将提到的表示控制器34的功能块(“获取单元341”至“接收控制器348”)的术语可以适当地用表示通信设备40的控制器的功能块的术语来代替。
[0130]
2-6.通信设备(卫星站)的配置
[0131]
下面描述通信设备40的配置。通信设备40是使用光来与通信设备30或另一通信设备40进行无线通信的光无线通信设备。
[0132]
图6是示出根据本公开的实施例的通信设备40的配置示例的图。通信设备40包括光空间通信单元41、通信接口42、存储单元43和控制器44。图6所示的配置是功能配置，并且硬件可具有与其不同的配置。通信设备40的功能可被实现为分布在多个物理上分离的设备上。
[0133]
光空间通信单元41是用于与具有自由空间光通信功能的另一通信设备(例如，通信设备30或另一通信设备40)进行自由空间光通信的通信接口。被光空间通信单元41用于自由空间光通信的传输介质不限于可见光，并且可以是红外光。被光空间通信单元41用作传输介质的光可以是诸如激光之类的高方向性光。被光空间通信单元41用作传输介质的光自然可以是高方向性光，诸如同步辐射之类。
[0134]
光空间通信单元41包括接收处理器411和发送处理器412。接收处理器411例如对经由例如光电传感器接收到的光信号执行信号处理。发送处理器412执行例如信号处理以将发送数据转换为光信号。光空间通信单元41可包括多个接收处理器411和多个发送处理器412。当光空间通信单元41支持多种无线接入方案时，可以针对这些无线接入方案中的每一种来单独配置光空间通信单元41的处理器。例如，当通信设备40支持具有不同纠错方法的多种无线接入方案时，可以针对这些无线接入方案中的每一种来单独配置接收处理器411和发送处理器412。
[0135]
通信接口42是用于与另一设备(例如，服务器设备20)进行通信的接口。通信接口42可以是网络接口，或者可以是设备连接接口。例如，通信接口42可以是诸如nic之类的lan接口，或者可以是由例如usb主机控制器和usb端口构成的usb接口。通信接口42可以是有线接口，或者可以是无线接口。通信接口42用作通信设备40的通信单元。
[0136]
存储单元43是数据可读/可写存储设备，诸如dram、sram、闪存或硬盘之类。存储单元43用作通信设备40的存储单元。存储单元43存储例如纠错块和接收到的数据。
[0137]
控制器44是控制通信设备40的组件的控制器。控制器44由诸如cpu或mpu之类的处理器实现。例如，该处理器使用例如ram作为工作区来执行存储在通信设备40中的存储设备中的各种计算机程序以实现控制器44。控制器44可以由诸如asic或fpga之类的集成电路来实现。cpu、mpu、asic和fpga中的任何一个都可以被视为控制器。
[0138]
如图6所示，控制器44包括获取单元441、整形单元442、纠错单元443、交织单元444、发送控制器445、检测单元446、解交织单元447以及接收控制器448。构成控制器44的块(获取单元441至接收控制器448)中的每一个是表示控制器44的功能的功能块。这些功能块可以是软件块，或者可以是硬件块。例如，上述功能块中的每一个可以是由软件(包括微程序)实现的一个软件模块，或者可以是半导体芯片(管芯)上的一个电路块。每个功能块自然可以是一个处理器或一个集成电路。可以使用任何方法来配置功能块。控制器44可被配置为与上述功能块不同的功能单元。
[0139]
如上所述，终端设备10的控制器13和服务器设备20的控制器23可以各自包括通信设备40的控制器44中所包括的功能块。在这种情况下，在下面的描述中将提到的术语“通信设备40”可以适当地用“终端设备10”或“服务器设备20”来代替。在下面的描述中将提到的术语“控制器44”和“获取单元441”至“接收控制器448”中的每一个也可以适当地用“控制器13”或“控制器23”来代替。
[0140]
控制器44可具有与上述通信设备30的控制器34的功能相同的功能。例如，控制器44的功能块(获取单元441至接收控制器448)的操作可以与构成通信设备30的控制器34的功能块(获取单元341至接收控制器348)的操作相同。在这种情况下，在下面的描述中将提到的表示控制器44的功能块(“获取单元441”至“接收控制器448”)的术语可以适当地用表示通信设备30的控制器34的功能块(“获取单元341”至“接收控制器348”)的术语来代替。在下面的描述中将提到的表示控制器34的功能块(“获取单元341”至“接收控制器348”)的术语可以自然地用表示通信设备40的控制器44的功能块(“获取单元441”至“接收控制器448”)的术语来代替。
[0141]
2-7.osi参考模型与通信设备之间的物理层配置的关系在图2的示例中，通信设备30和通信设备40中的每一个例如是自由空间光调制解调器，并且具有有线lan物理层和光
fec层。下面描述osi参考模型与通信设备(通信设备30和通信设备40中的任一者或两者)之间的物理层配置的关系。在该部分(2-7)中，通信设备30和通信设备40中的每一个都是自由空间光调制解调器，但是自然不限于自由空间光调制解调器。
[0142]
在下面的描述中，术语“以太网”不仅指作为注册商标的以太网(注册商标)，而且指作为诸如ieee 802.3之类的标准的广义上的以太网。在下面的描述中将提到的术语“以太网”自然可以用例如“ieee802.3”、“ieee 802.3以太网”、“标准网络接口”、“有线lan”或“作为标准的以太网”来代替。
[0143]
图7是示出osi参考模型与自由空间光调制解调器之间的物理层配置的关系的图。本实施例的自由空间光调制解调器(通信设备30和通信设备40中的每一个)对应于osi参考模型的物理层。作为以太网标准的ieee 802.3标准例如将介质无关接口(mii)、千兆位介质无关接口(gmii)、10千兆位介质无关接口(xgmii)和10千兆位连接单元接口(xaui)定义作为用于将媒体访问控制(mac)层连接到物理层的介质无关接口标准。借助通过该接口来连接光fec物理层并按原样使用现有的更高层级的以太网层，自由空间光调制解调器可以用作以太网介质转换器。
[0144]
本实施例的自由空间光调制解调器中所包括的光fec物理层例如对应于物理编码子层(pcs)和物理介质连接(pma)。图7所示的物理介质相关(pmd)对应于例如激光或光调制器、发送/接收光系统或光电探测器。
[0145]
下面将描述的实施例针对作为示例的100mbps网络(例如，100base-tx)。然而，本实施例的应用目标不限于100mbps网络，并且可以例如是1gbps网络(例如，1000base-t)。当本实施例的自由空间光调制解调器支持1gbps网络(例如，1000base-t)时，光fec物理层可以通过gmii连接到更高层级的层，如图7的右侧所示。为了提高纠错能力和冗余度，可以增加里德—所罗门(reed—solomon)码的奇偶校验长度或符号长度，或者可以将数据调制方法替换为例如64b/66b编码。即使在要求本实施例的自由空间光调制解调器支持诸如10gbps网络之类的更高速度的网络的情况下，只要介质无关接口符合以太网标准，本实施例的自由空间光调制解调器就可以用作以太网介质转换器，即使纠错方法或块结构被极大改变。
[0146]
3.纠错块格式
[0147]
本实施例的通信设备30和40被配置为能够改变交织长度。通信设备30或通信设备40根据传输空间的特性来改变交织长度，以实现稳定的自由空间光通信。本实施例采用使得交织长度可检测的数据格式，以允许自由空间光通信的接收侧(例如，通信设备40)检测自由空间光通信的发送侧(例如，通信设备30)所使用的交织长度。
[0148]
在本实施例中，作为示例，数据格式是纠错块格式。下面描述本实施例的纠错块格式。首先将描述基本纠错块格式。然后将描述本实施例中的扩展格式。
[0149]
3-1.基本配置
[0150]
首先，将描述基本纠错块格式。在下面的描述中，基本纠错块可被称为基本块。基本块的块格式由使用乘积码编码的纠错块构成。图8和图9是示出基本块的块格式的示例的图。图8和图9所示的块格式是用于使用里德—所罗门乘积码的自由空间光通信的前向纠错格式。在下面的描述中，图的纵向称为垂直方向，并且图的横向称为水平方向。
[0151]
如图8和图9所示，基本块在水平方向上具有240字节((2+230+8)字节)的大小，并
且在垂直方向上具有253字节的大小。基本块在水平方向上的头部(即，块边界)具有同步码(以下称为sync码)。在图8的示例中，水平方向上的两个字节用作sync码。基本块包括水平方向上的八个字节的奇偶校验内部(pi)码以及垂直方向上的32个字节的奇偶校验外部(po)码。插入在sync码与po奇偶校验之间的230个字节的区域用作交错块。该交错块包括垂直方向上的一个字节的子数据。通过从交错块中移除子数据和po而获得的50.6千字节的区域用作用户数据(有效载荷数据)。
[0152]
子数据是用于在诸如自由空间光调制解调器之类的通信设备之间交换控制信息的数据。本实施例的通信系统使用除了有效载荷数据之外叠加的子数据，以便能够在光调制解调器之间传送各种控制信号。例如，接收器可以将例如误码率的接收状态通知给发送器，使得发送器可以改变用于传输的交织长度以选择对于传输空间来说是最佳的交织长度。此外，发送侧可以监视接收光强度，以执行控制来自动调整发送光输出或校正发送光轴线。以这种方式，使用子数据传输实现了设备之间的协商、控制的优化以及例如各种监视器的系统操作。
[0153]
在数据发送期间，如图8所示，本实施例的纠错块在垂直方向上接收数据，并且在水平方向上输出发送数据。在数据接收期间，如图9所示，在水平方向上接收所接收的数据，并且在垂直方向上执行po解码。因此，交织长度(在图8和图9的示例中为230个字节)随着交织块的水平方向上的长度的增加而增加。
[0154]
具有po奇偶校验和pi奇偶校验的里德—所罗门乘积码在突发错误校正能力方面有优势，并且可以通过执行擦除校正和重复校正而在纠错能力方面进一步提高，因此对于校正由在自由空间光通信期间可能发生的大气干扰引起的突发错误也有效。
[0155]
图8和图9所示的块格式仅是示例。纠错块格式不限于图8和图9所示的格式。可以适当地改变图8和图9所示的具体值。
[0156]
3-2.扩展配置
[0157]
将描述本实施例中的扩展格式。下面描述的扩展格式是其中交织长度被扩展的纠错块格式。图10和图11是示出当交织长度已被扩展时的纠错块格式的图。
[0158]
扩展格式是通过在水平方向上布置图8和图9所示的基本块而获得的结构的格式。在图10和图11的示例中，基本块被扩展到四个块。在图10和图11的示例中，交织长度是基本块的四倍。结果，如图11所示，解交织将突发错误(每个由x标记)分散在四个块上。该分散还可以使可通过po奇偶校验校正的突发错误的长度扩大四倍。增加连接块的数量可以进一步增加交织长度。
[0159]
尽管增加交织长度提高了对突发错误的抵抗力，但是交织所需的存储容量增加，并且发送和接收的等待时间(时延)与之成比例地增加。因此，需要一种机制，该机制根据用来进行实际通信的空间(传输路径)的特性来选择最佳的交织长度。
[0160]
发送侧通信设备可以使用诸如图10和图11所示的结构之类的机制来容易地改变交织长度，该结构通过布置任意数量的基本块来使块横向扩展。
[0161]
关于sync码，为了允许接收侧检测交织长度，发送侧通信设备将特殊的sync码(第一同步码)指派给头部块中的sync码，并将与头部块中的sync码不同的sync码(第二同步码)指派给每个其他块。第一同步码是表示交织的起点或终点的码，并且第二同步码是表示交织的延续点的码。
[0162]
结果，接收侧通信设备可以基于头部sync(第二同步码)的接收间隔来检测发送侧所使用的交织长度。该检测允许接收侧通信设备将其交织长度与发送侧的交织长度自动匹配。作为另一个实现示例，可以将块编号嵌入在sync码中，以允许检测交织长度。同样在这种情况下，可以将其中嵌入有表示头部sync的编号的sync码视为第一码，并且可以将其中嵌入有另一编号的sync码视为第二码。
[0163]
即使当纠错块格式的码是与块格式的里德—所罗门乘积码不同的卷积码时，也可以从接收到的sync码中检测出交织长度，并且可以自动调整交织长度。
[0164]
图10和图11所示的格式仅是示例。纠错块格式不限于图10和图11所示的格式。可以适当地改变图10和图11所示的具体值。所布置的基本块的数量自然不限于四个，并且可以被适当地改变。
[0165]
4.通信系统的操作
[0166]
下面描述通信系统1的操作。
[0167]
4-1.基本操作
[0168]
首先将描述通信系统1的基本操作。图12是用于说明通信系统1的基本操作的图。
[0169]
在下面的描述中，终端设备10位于地面上，并且服务器设备20位于人造卫星中。终端设备10通过通信线缆而连接到通信设备30，并且服务器设备20通过通信线缆而连接到通信设备40。通信设备30和通信设备40例如是自由空间光通信调制解调器。下面描述终端设备10使用传输控制协议/因特网协议(tcp/ip)组从服务器设备20请求数据的情况。
[0170]
在终端设备10向诸如以太网线缆之类的通信线缆发送tcp分组(get请求)之后，通信设备30中的有线lan物理层接收该分组(步骤s11)。有线lan物理层通过介质无关接口(mii、gmii、xgmii或xaui)将分组发送到通信设备30中的光fec物理层(步骤s12)。光fec物理层将纠错奇偶校验附加到所接收的数据，并调制在经历例如交织处理之后要输出的串行信号(步骤s13)。光fec物理层将通过调制而生成的输出光发送到远程的卫星站(步骤s14)。
[0171]
卫星中的通信设备40使用光fec物理层中的接收检测器来检测从地面上的通信设备30输出的调制光。通信设备40中的光fec物理层将检测到的数据转换为并行数据，并且然后执行解交织和纠错处理(步骤s15)。光fec物理层通过介质无关接口将纠错后的数据(tcp分组)发送到通信设备40中的有线lan物理层(步骤s16)。有线lan物理层通过通信线缆将tcp分组传送到与有线lan物理层连接的服务器设备20(步骤s17)。
[0172]
已经接收到tcp分组(get请求)的服务器将终端设备10所请求的数据发送到通信设备40。然后，通信设备40中的有线lan物理层接收数据(步骤s21)。有线lan物理层通过介质无关接口将数据发送到通信设备40中的光fec物理层(步骤s22)。光fec物理层将纠错奇偶校验附加到所接收的数据，并调制在经历例如交织处理之后要输出的串行信号(步骤s23)。光fec物理层将通过调制而生成的输出光发送到远程的地面站(步骤s24)。
[0173]
位于地面上的通信设备30使用光fec物理层中的接收检测器来检测从卫星中的通信设备40输出的调制光。通信设备30中的光fec物理层将检测到的数据转换为并行数据，并且然后执行解交织和纠错处理(步骤s25)。光fec物理层通过介质无关接口将纠错后的数据发送到通信设备30中的有线lan物理层(步骤s26)。有线lan物理层通过通信线缆将来自服务器设备20的数据传送到与有线lan物理层连接的终端设备10(步骤s27)。因此，终端设备10可以接收期望的数据。
[0174]
通过自由空间光通信的该连接配置使通信设备30和通信设备40用作以太网介质转换器，并且当从终端设备10和服务器设备20看去时，地面看起来好像通过有线以太网链路而连接到卫星。该配置允许终端设备10和服务器设备20执行双向数据通信。
[0175]
4-2.发送数据处理
[0176]
下面描述由光fec物理层执行的发送数据处理。图13是用于说明本实施例的发送数据处理的图。下面将描述的发送数据处理例如是图12所示的步骤s13或s23处的处理。
[0177]
当通信设备30用作发送侧通信设备时，发送数据处理例如由获取单元341、整形单元342、纠错单元343、交织单元344和发送控制器345执行。当通信设备40用作发送侧通信设备时，发送数据处理例如由获取单元441、整形单元442、纠错单元443、交织单元444和发送控制器445执行。
[0178]
在下面的描述中，尽管通信设备30用作发送侧通信设备，但是发送侧通信设备可以是通信设备40。在那种情况下，在下面的描述中将提到的例如“获取单元341”、“整形单元342”、“纠错单元343”、“交织单元344”和“发送控制器345”的术语可以用例如“获取单元441”、“整形单元442”、“纠错单元443”、“交织单元444”和“发送控制器445”来代替。
[0179]
下面参考图13描述发送数据处理。
[0180]
获取单元341通过介质无关接口获取从有线lan物理层输出的数据，并将该数据供应给先进先出单元(fifo)(步骤s101)。整形单元342在每个帧边界中嵌入帧间间隙(ifg)信号，并然后附加预定数量个字节(例如，一个字节)的子数据以用于通信设备之间的控制(步骤s102)。纠错单元343附加预定数量个字节(例如，32个字节)的用作里德—所罗门码的po奇偶校验(步骤s103)。
[0181]
然后，交织单元344确定要通过自由空间光通信发送的发送数据的交织长度。交织单元344基于关于要用于发送发送数据的自由空间光通信的传输路径的信息来确定交织长度。关于传输路径的信息例如是指示自由空间光通信是在地面站与卫星站之间进行的通信还是在卫星站之间进行的通信的信息。关于传输路径的信息可包括指示自由空间光通信是否是在地面站之间执行的通信的信息。
[0182]
在基于关于传输路径的信息来确定交织长度的情况下，例如，当传输路径在卫星站之间时，交织单元344将交织长度确定为第一交织长度(例如，一个块的交织长度)。当传输路径在地面站与卫星站之间时，认为很可能发生突发错误。因此，交织单元344将交织长度确定为比第一交织长度长的第二交织长度(例如，四个块的交织长度)。当传输路径在地面站之间时，交织单元344将交织长度确定为比第一交织长度长且比第二交织长度短的第三交织长度(例如，两个块的交织长度)。交织长度不限于这些示例，并且可具有各种值。传输路径也不限于卫星站之间、地面站与卫星站之间或地面站之间。
[0183]
被交织单元344用于确定交织长度的信息不限于关于传输路径的信息。交织单元344可基于例如关于与自由空间光通信的接收侧的通信期间的错误率的信息来确定交织长度。例如，如果错误率低于预定阈值，则交织单元344将交织长度确定为第四交织长度(例如，一个块的交织长度)。相反，如果错误率高于预定阈值，则认为光通信是在不太可能发生一个错误的传输空间中进行的。因此，交织单元344将交织长度确定为比第四交织长度长的第五交织长度(例如，四个块的交织长度)。交织长度不限于这些示例，并且可具有各种值。可以提供多个预定阈值，并且可以根据错误率来准备多个交织长度。
[0184]
可以从包括在从另一通信设备接收到的数据中的子数据中获取用于确定交织长度的信息，诸如关于传输路径的信息或关于错误率的信息之类。例如，获取单元341可以获取纠错块中包括的子数据，并且交织单元344可以基于由获取单元341获取的子数据中包括的信息(例如，错误率)来确定交织长度。
[0185]
交织单元344随后基于所确定的交织长度对发送数据进行交织(步骤s104)。
[0186]
然后，整形单元342对交织的发送数据进行整形，以使得在自由空间光通信的接收侧可检测到交织长度。例如，整形单元342将pi奇偶校验和sync数据附加到交织的发送数据(步骤s105、s106)。此时，如在以上部分“3-2.扩展配置”中描述，整形单元342将第一同步码布置在表示交织的起点(或终点)的位置并将第二同步码布置在表示交织的延续点的位置。
[0187]
然后，发送控制器445对发送数据执行8b/10b调制(步骤s107)。此外，发送控制器445对经过8b/10b调制的数据执行并串转换(步骤s108)。结果，包括更少量的直流(dc)分量的调制信号被供应给光调制单元，并且发送控制器445可以输出调制后的发送光。可以使用除8b/10b编码之外的编码方案，诸如64b/66b编码方案之类。否则，例如，可以使用随机化器(加扰器)。
[0188]
4-3.接收数据处理
[0189]
下面描述由光fec物理层执行的接收数据处理。图14是用于说明本实施例的接收数据处理的图。下面将描述的接收数据处理例如是图12所示的步骤s15或s25处的处理。
[0190]
当通信设备40用作接收侧通信设备时，接收数据处理由例如检测单元446、解交织单元447和接收控制器448执行。当通信设备30用作接收侧通信设备时，接收数据处理由例如检测单元346、解交织单元347和接收控制器348执行。
[0191]
在下面的描述中，尽管通信设备40用作接收侧通信设备，但是接收侧通信设备可以是通信设备30。在那种情况下，在下面的描述中将提到的例如“检测单元446”、“解交织单元447”和“接收控制器448”的术语可以用例如“检测单元346”、“解交织单元347”和“接收控制器348”来代替。
[0192]
下面参考图14描述接收数据处理。
[0193]
接收控制器448使用锁相环(pll)电路从由光电探测器接收的串行数据串中提取同步时钟(步骤s201)，并将串行数据转换为并行数据(步骤s202)。接收控制器448然后执行8b/10b解调(步骤s203)。
[0194]
所接收的数据已被整形为使得可从其检测到交织长度。具体而言，第一同步码被布置在表示交织的起点(或终点)的位置，并且第二同步码被布置在表示交织的延续点的位置。检测单元346检测sync码以识别交织长度(步骤s204)。
[0195]
解交织单元447使用pi校正电路对解调后的数据进行纠错(步骤s205)，并基于由检测单元346检测到的交织长度来执行解交织处理(步骤s206)。然后，接收控制器448执行po校正(步骤s207)。解交织使突发错误分散，并且从而可以增加使用po奇偶校验的突发错误校正的能力。
[0196]
接收控制器448然后提取子数据以检测帧边界(ifg)(步骤s208)。接收控制器448使用fifo来去除时钟频率错误(步骤s209)。接收控制器448将所接收的数据发送到有线lan物理层。
[0197]
5.修改
[0198]
上述实施例仅示出了示例，并且其各种修改和应用可以被做出。
[0199]
5-1.处理方面的修改
[0200]
例如，在上述实施例中，由通信设备执行的自由空间光通信是在地面站与卫星站之间执行的通信(例如，在通信设备30与通信设备40之间执行的通信)。然而，自由空间光通信可以是在卫星站之间执行的通信(例如，在通信设备40之间执行的通信)。自由空间光通信可以是在地面站之间执行的通信(例如，在通信设备30之间执行的通信)。
[0201]
在上述实施例中，被配置为使得交织长度可检测的数据格式是纠错块格式，但是不限于纠错块格式，并且可以是由一个或多个数据块构成的另一数据格式。在那种情况下，诸如第一同步码和第二同步码之类的sync码可被附加到这一个或多个数据块。
[0202]
在上述实施例中，纠错块格式是使用里德—所罗门乘积码编码的纠错块的格式。但是，编码方案不限于使用里德—所罗门乘积码的编码方案。编码方案可使用另一乘积码。编码方案中使用的编码不限于乘积码，并且可以是另一块码(block code)。
[0203]
在上述实施例中，以太网帧直接用作有效载荷数据。然而，以太网帧可以用通用成帧规程(gfp)帧(itu-t推荐标准g.7041/y.1303)来代替。结果，由于gfp帧可以容纳包括以太网信号在内的各种客户端信号，因此可以增加自由空间光通信网络的通用性。
[0204]
5-2.设备配置方面的修改
[0205]
在上述实施例中，终端设备10和服务器设备20通过自由空间光通信来交换信息。然而，通过自由空间光通信来交换信息的设备不限于终端设备10和服务器设备20。除终端设备10和服务器设备20之外的信息处理设备可以交换信息。例如，传感器设备和另一传感器设备可以通过自由空间光通信来交换信息。
[0206]
终端设备10和另一终端设备10可以通过自由空间光通信来交换信息。服务器设备20和另一服务器设备20可以通过自由空间光通信来交换信息。
[0207]
在上述实施例中，终端设备10位于地面上，并且服务器设备20位于外太空中。然而，服务器设备20可以位于地面上，并且终端设备10可以位于外太空中。例如，服务器设备20可以位于地面上的基站中，并且终端设备10可以位于空间站中。
[0208]
5-3.其他修改
[0209]
用于控制终端设备10、服务器设备20、通信设备30和通信设备40中的每一个的控制设备可以由专用计算机系统或通用计算机系统来实现。
[0210]
例如，用于执行上述操作(例如，发送/接收处理)的通信程序通过存储在计算机可读记录介质(诸如光盘、半导体存储器、磁带或软盘)中进行递送。该通信程序例如安装在计算机上，并且执行上述处理以配置控制设备。在那种情况下，控制设备可以是在终端设备10、服务器设备20、通信设备30或通信设备40外部的设备(例如，个人计算机)。可替代地，控制设备可以是在终端设备10、服务器设备20、通信设备30或通信设备40内部的设备(例如，控制器13、23、34或44)。
[0211]
上述通信程序可以存储在诸如因特网之类的网络上的服务器设备上提供的磁盘设备上，以便例如可下载到计算机。可以通过操作系统(os)与应用软件之间的协作来提供上述功能。在那种情况下，除os之外的部分可以通过存储在介质中来进行递送，或者除os之外的部分可以存储在服务器设备中以便例如可下载到计算机。
[0212]
在以上实施例中描述的已被描述为自动执行的处理中的所有处理或一些处理可
以被手动执行，或者被描述为手动执行的处理中的所有处理或一些处理可以使用已知方法来自动执行。此外，除非另有说明，否则可以自由地改变在文档和附图中示出的包括过程、具体名称、各种类型的数据以及参数的信息。例如，附图中示出的各种类型的信息不限于附图中示出的那些。
[0213]
所示出的设备组件仅是功能概念性的，并且不需要如附图所示在物理上进行配置。换句话说，设备的分布和集成的具体模式不限于附图中示出的那些，并且可以根据各种类型的负载或使用条件以任何单位按照功能上或物理上分布或集成的方式来配置所有设备或一些设备。
[0214]
可以在不引起处理细节矛盾的范围内适当地组合上述实施例。可以适当地改变在上述实施例中的每个流程图和序列图中示出的步骤的顺序。
[0215]
例如，本实施例还可以被实现为构成设备或系统的所有组件中的任何组件，其例如包括：作为例如系统大规模集成(lsi)电路的处理器，使用多个处理器的模块，使用多个模块的单元，或者通过向该单元进一步添加其他功能而获得的集合(即，设备的一些组件)。
[0216]
在本实施例中，术语“系统”是指一组组件(例如，设备和/或模块(部件))，而不管所有组件是否都在同一壳体中。因此，容纳在单独的壳体中并通过网络连接在一起的多个设备以及通过将多个模块容纳在一个壳体中而获得的一个设备都称为“系统”。
[0217]
本实施例可以具有例如云计算配置，其中多个设备通过网络进行共享和协作以处理一个功能。
[0218]
6.结论
[0219]
如上所述，根据本公开的一个实施例，通信设备(例如，通信设备30或40)确定要通过自由空间光通信发送的发送数据的交织长度，并基于所确定的交织长度对发送数据进行交织。通信设备对交织的发送数据进行整形，以使得在自由空间光通信的接收侧可检测到交织长度。
[0220]
利用该配置，本实施例的通信设备可以将交织长度改变为任何长度，并因此可以通过根据传输空间的特性改变交织长度来实现稳定的通信。
[0221]
由于本实施例的通信设备在前向纠错系统中使用里德—所罗门乘积码，因此相对简单的实现可以确保抵御由大气干扰引起的突发错误的足够的通信稳定性。
[0222]
布置基本块使得交织长度可容易改变，并且允许接收侧通过确定sync码来检测并确定交织长度，并且因此对接收到的数据进行解码。因此，根据传输空间的特性，可以很容易地将交织长度改变为任何长度。
[0223]
本实施例的通信设备支持可变长度的帧，并且确保与以太网物理层的兼容性，并且因此用作以太网介质转换器。结果，可以原样使用当前广泛使用的高层以太网层。因此，可以大大减少引入通信系统所涉及的资源和风险。
[0224]
由于本实施例的通信设备可以除了有效载荷数据之外还叠加在设备之间使用的子数据，因此可以在光通信设备之间交换各种类型的控制信息。结果，例如，可以实时地优化交织长度、发送输出和发送光轴线，并且可以维持稳定的自由空间光通信。
[0225]
尽管上面已经描述了本公开的实施例，但是本公开的技术范围实际上不限于上述实施例，而是可以在不偏离本公开主旨的范围内进行各种改变。可以适当地组合涉及不同实施例和修改的组件。
[0226]
本文描述的实施例中的效果仅是示例，并且不限于此。可以提供其他效果。
[0227]
本技术还可以具有以下配置。
[0228]
(1)一种通信设备，包括：
[0229]
交织单元，被配置为确定要通过自由空间光通信发送的发送数据的交织长度，并基于所确定的交织长度对所述发送数据进行交织；和
[0230]
整形单元，被配置为对交织的发送数据进行整形，以使得在自由空间光通信的接收侧能检测到所述交织长度。
[0231]
(2)根据(1)所述的通信设备，其中，所述整形单元被配置为基于如下数据格式对交织的发送数据进行整形，所述数据格式被配置为使得在自由空间光通信的接收侧能检测到所述交织长度。
[0232]
(3)根据(2)所述的通信设备，其中
[0233]
所述数据格式使得所述发送数据包括同步码，并且
[0234]
所述整形单元被配置为在所述发送数据中布置至少两种类型的同步码，以使得在自由空间光通信的接收侧能检测到所述交织长度。
[0235]
(4)根据(3)所述的通信设备，其中，所述整形单元被配置为基于所确定的交织长度以预定数据长度的间隔来布置表示交织的起点或终点的第一同步码和表示交织的延续点的第二同步码中的任一个。
[0236]
(5)根据(4)所述的通信设备，其中
[0237]
所述数据格式是包括一个或多个数据块的块格式，
[0238]
所述块格式包括所述一个或多个数据块，每个数据块具有布置在其块边界处的同步码，并且
[0239]
所述整形单元被配置为基于所确定的交织长度在所述块边界处布置第一同步码和第二同步码中的任一个。
[0240]
(6)根据(5)所述的通信设备，其中，所述块格式是包括使用块码编码的纠错块的格式。
[0241]
(7)根据(6)所述的通信设备，其中，所述块格式是包括使用乘积码编码的纠错块的格式。
[0242]
(8)根据(7)所述的通信设备，其中，所述块格式是包括使用里德—所罗门乘积码编码的纠错块的格式。
[0243]
(9)根据(1)至(8)中的任一项所述的通信设备，其中，所述交织单元被配置为基于关于用于发送所述发送数据的自由空间光通信的传输路径的信息来确定所述交织长度。
[0244]
(10)根据(9)所述的通信设备，其中，所述交织单元被配置为基于至少指示自由空间光通信是在地面站与卫星站之间进行的通信还是在卫星站之间进行的通信的信息来确定所述交织长度。
[0245]
(11)根据(9)所述的通信设备，其中，所述交织单元被配置为基于关于与自由空间光通信的接收侧的通信期间的错误率的信息来确定所述交织长度。
[0246]
(12)根据(1)至(11)中的任一项所述的通信设备，其中
[0247]
除了用作有效载荷数据的第一数据之外，所述发送数据还包括用于在用于自由空间光通信的通信设备之间交换控制信息的第二数据，并且
[0248]
所述交织单元被配置为基于第二数据来确定所述交织长度。
[0249]
(13)一种通信设备，包括：
[0250]
检测单元，被配置为检测接收数据的交织长度，所述接收数据已经通过自由空间光通信被接收到并且已经被整形为使得能从其检测到所述交织长度；和
[0251]
解交织单元，被配置为基于检测到的交织长度对所述接收数据进行解交织。
[0252]
(14)一种通信方法，包括：
[0253]
确定要通过自由空间光通信发送的发送数据的交织长度；
[0254]
以所确定的交织长度对所述发送数据进行交织；和
[0255]
对交织的发送数据进行整形，以使得在自由空间光通信的接收侧能检测到所述交织长度。
[0256]
(15)一种通信程序，用于使计算机起以下作用：
[0257]
交织单元，确定要通过自由空间光通信发送的发送数据的交织长度，并以所确定的交织长度对所述发送数据进行交织；和
[0258]
整形单元，对交织的发送数据进行整形，以使得在自由空间光通信的接收侧能检测到所述交织长度。
[0259]
尽管已经针对具体实施例描述了本发明以进行完整和清楚的公开，但是所附权利要求书并不因此受到限制，而是将被理解为包含落入本文阐述的基本教导内的本领域技术人员可以想到的所有修改和替代构造。