專利名稱：自由空間的信號傳輸系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于自由空間的信號傳輸系統(tǒng)與方法，特別是涉及一種利用單一光學(xué)組件使得光收發(fā)器及可見光激光對準(zhǔn)器均通過該光學(xué)組件(優(yōu)選為準(zhǔn)直鏡)進(jìn)行收發(fā)，且利用可見光激光對準(zhǔn)各終端(terminal)上的光收發(fā)器使得光收發(fā)器能以不同波長的激光信號在同一預(yù)定軸向上進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的傳輸系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
自由空間中點(diǎn)對點(diǎn)的信號傳輸系統(tǒng)已廣泛地在通信領(lǐng)域中被使用。盡管受到來自以光纖為基礎(chǔ)的通信系統(tǒng)的強(qiáng)力挑戰(zhàn)，這種運(yùn)用于自由空間中點(diǎn)對點(diǎn)的信號傳輸系統(tǒng)，相較于前述的光纖通信系統(tǒng)來說，仍然在信號傳輸上具有一定程度的便利性(不需光纖的鋪設(shè))或是在當(dāng)所要進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不是那么龐大時，具備比光纖信號傳輸系統(tǒng)更強(qiáng)的競爭力。
在這些自由空間通信系統(tǒng)中，以激光為數(shù)據(jù)傳輸載體的通信系統(tǒng)越來越成為相當(dāng)受歡迎的一種選擇。不像同樣可應(yīng)用在自由空間數(shù)據(jù)傳輸中的微波通信系統(tǒng)需要進(jìn)行繁瑣的頻率協(xié)調(diào)的步驟，激光自由空間通信系統(tǒng)在建置上同時也較傳統(tǒng)的銅線或光纖通信系統(tǒng)來說，由于不需實(shí)體通信線路的鋪設(shè)，而能節(jié)省許多成本的花費(fèi)。當(dāng)在校園中任意兩端點(diǎn)間要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，激光通信系統(tǒng)就是個相當(dāng)不錯的選擇，只要把激光收發(fā)器架設(shè)在要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩它c(diǎn)建筑物的屋頂即可。同時，激光通信系統(tǒng)也提供了針對建筑物內(nèi)部如同一建筑物的各個辦公場所間要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時的另外一種解決方案。
如圖1所示，該圖為已知技術(shù)以激光為數(shù)據(jù)載體的自由空間信號傳輸系統(tǒng)50的示意圖。該信號傳輸系統(tǒng)50包括兩個預(yù)定進(jìn)行數(shù)據(jù)(信號)互傳的端點(diǎn)(優(yōu)選為建筑物)60與70。端點(diǎn)60與70分別包括激光接收端62、72，以及激光發(fā)射端64、74，分別用來接收與發(fā)射激光。入射激光66由端點(diǎn)60的激光發(fā)射端64發(fā)射后，由端點(diǎn)70的激光接收端72接收；而另一激光67則是由端點(diǎn)70的激光發(fā)射端74發(fā)射后，由端點(diǎn)60的激光接收端62接收。激光66與67均包括編碼過后的數(shù)據(jù)信號。對端點(diǎn)60來說，所接收的激光67將另外傳送至后端處理器65，以進(jìn)一步處理該激光信號67(如譯碼)，而同樣的情形也發(fā)生在端點(diǎn)70所包括的后端處理器75(用來處理所接收到的激光66)。后端處理器65與75同樣也可用來輸出激光66與67至所屬的激光發(fā)射端64以及74。
圖1所示的信號傳輸系統(tǒng)50，在兩端點(diǎn)60與70要進(jìn)行數(shù)據(jù)互傳之前，必須另外有一望遠(yuǎn)鏡(telescope)68與78的設(shè)置，使得各自的激光發(fā)射端62與72能對準(zhǔn)對應(yīng)端點(diǎn)的激光接收端64與74。盡管在自由空間中任兩端點(diǎn)間，利用激光進(jìn)行信號傳輸是一種架設(shè)速度快且較無頻寬限制問題的作法，然而，已知技術(shù)的信號傳輸系統(tǒng)關(guān)于激光的發(fā)射與接收不在同一光學(xué)組件內(nèi)進(jìn)行，且又需要額外對準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡的設(shè)置，才能在進(jìn)行信號傳輸之前對準(zhǔn)激光發(fā)射端與對應(yīng)的激光接收端，不僅在成本上由于需要望遠(yuǎn)鏡的設(shè)置而增加，另外也需要花費(fèi)較多時間來進(jìn)行兩端點(diǎn)間激光發(fā)射與接收的對準(zhǔn)。
因此，由上可知，上述已知的激光信號傳輸系統(tǒng)，在實(shí)際使用上，顯然具有不便與缺失存在，而有待加以改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種自由空間的信號傳輸系統(tǒng)及方法，通過同一光學(xué)組件設(shè)置的激光收發(fā)器與對應(yīng)端點(diǎn)的激光收發(fā)器進(jìn)行激光的傳送與接收，同時利用外接的可見光激光輸入該系統(tǒng)的光纖中，使得該光學(xué)組件除了激光信號的傳輸功能外兼具在激光信號傳輸前進(jìn)行激光發(fā)射/接收的校準(zhǔn)，使得激光的發(fā)射/接收/校準(zhǔn)皆使用同一光學(xué)組件設(shè)置且均保持在同一軸向上進(jìn)行。其中，對某一端點(diǎn)而言，傳送至另一端點(diǎn)的激光與由另一端點(diǎn)接收而來的雷射光其波長各不相同，除可避免發(fā)射與接收激光因波長相同而互相干擾外，更方便端點(diǎn)的后端處理器進(jìn)行該兩個激光信號間的區(qū)分。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種自由空間(free space)的信號傳輸方法，該自由空間包括至少兩個要進(jìn)行數(shù)據(jù)互傳的終端，每一個該終端包括激光收發(fā)器，用來接收對應(yīng)終端傳送來的激光信號以及把自身的激光信號傳送至對應(yīng)的終端以及可見激光對準(zhǔn)器，其中，該激光收發(fā)器與該可見激光對準(zhǔn)器通過單一光學(xué)組件進(jìn)行激光的收發(fā)，該方法包括步驟如下設(shè)定該激光收發(fā)器利用不同波長的激光信號進(jìn)行傳送與接收；利用可見光激光并通過該可見激光對準(zhǔn)器在兩個對應(yīng)的激光收發(fā)器要進(jìn)行傳送與接收該激光信號前來對準(zhǔn)所述兩個激光收發(fā)器；以及設(shè)定端點(diǎn)所發(fā)射的激光信號與所接收的激光信號在同一軸向上進(jìn)行。
本發(fā)明同時提供一種自由空間的信號傳輸系統(tǒng)，其用于自由空間的多端點(diǎn)間的信號傳輸，該系統(tǒng)包括至少兩個端點(diǎn)，其中每一端點(diǎn)包括雷射收發(fā)器，用于接收對應(yīng)端點(diǎn)傳來的輸入激光信號，以及輸出本身的輸出激光信號至對應(yīng)端點(diǎn)；以及可見光激光對準(zhǔn)器，用于對準(zhǔn)兩對應(yīng)端點(diǎn)上的激光收發(fā)器，其中該激光收發(fā)器與該可見光激光對準(zhǔn)器由單一光學(xué)組件進(jìn)行激光的收發(fā)，使得兩對應(yīng)端點(diǎn)上的激光收發(fā)器的激光信號傳輸能保持在同一預(yù)定軸向上，且對于每一該端點(diǎn)，該輸入激光信號與該輸出激光信號的信號波長互不相同。


圖1為已知技術(shù)的信號傳輸系統(tǒng)的示意圖；圖2為本發(fā)明信號傳輸系統(tǒng)的示意圖；圖3為本發(fā)明的信號傳輸方法的簡化流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖2所示，該圖為本發(fā)明的自由空間信號傳輸系統(tǒng)150的示意圖。該自由空間信號傳輸系統(tǒng)150適用于多個信號端點(diǎn)，而為了簡單說明，本實(shí)施例以兩個端點(diǎn)160與170要進(jìn)行數(shù)據(jù)(信號)互傳為例。端點(diǎn)160與170分別包括激光收發(fā)器162與172，用來分別接收來自對應(yīng)端點(diǎn)的激光信號(該實(shí)施例中，端點(diǎn)160與170為同一組彼此對應(yīng)的端點(diǎn))以及把自身的激光信號傳送至對應(yīng)終端；以及后端處理器164與174，分別用來處理(譯碼)所接收到的激光信號，或是把要傳送的激光信號輸出至激光收發(fā)器162以及172。對給定的端點(diǎn)160或170來說，所輸出的激光信號與所接收的激光信號的波長互不相同(分別為λ1與λ2)，以避免兩激光信號間的互相干擾。由于發(fā)射激光信號與接收激光信號的波長不同，后端處理器另外包括分光鏡165與175，用來順利地以波長為基礎(chǔ)判別所通過分光鏡165與175本身的激光信號是否為輸出的激光信號或是所接收的激光信號。較佳地，端點(diǎn)160與170分別經(jīng)由光纖177與179連接至本身所屬的后端處理器164與174。兩激光收發(fā)器162與172同樣在激光收發(fā)器出光口位置處設(shè)置準(zhǔn)直鏡166與176，目的在于使要傳送至對應(yīng)端點(diǎn)激光收發(fā)器的激光能先均勻化成激光束(beam)平行輸出，而不是處于發(fā)散狀態(tài)。
當(dāng)端點(diǎn)160由端點(diǎn)170接收激光信號或傳送激射光信號至端點(diǎn)170時，波長為λ1的激光信號167經(jīng)由光纖177以及端點(diǎn)160的激光收發(fā)器162傳送至對應(yīng)端點(diǎn)170的激光收發(fā)器172，之后繼續(xù)經(jīng)由光纖179傳送至端點(diǎn)170的后端處理器174處理。對端點(diǎn)160來說，由端點(diǎn)170所接收的波長等于λ2的激光信號168，同樣先經(jīng)由后端處理器174的分光鏡175將該波長等于λ2的激光信號168與所接收的激光信號167區(qū)分后，再經(jīng)由光纖179傳送至激光收發(fā)器172，之后再傳送到端點(diǎn)160的激光收發(fā)器166以及經(jīng)由光纖177傳送至端點(diǎn)160的后端處理器164。后端處理器164的分光鏡165同樣可把不同波長λ1以及λ2的激光信號作一明確的區(qū)分。
兩端點(diǎn)160與170間利用可見光激光(如紅光激光)進(jìn)行對準(zhǔn)。兩端點(diǎn)160與170另外包括可見光激光對準(zhǔn)器181與182，分別利用與對應(yīng)的光纖177與179的連接，而通過輸入可見光激光至準(zhǔn)直鏡166與176，完成兩端點(diǎn)160與170在激光收發(fā)器162與172進(jìn)行激光信號傳輸前的對準(zhǔn)動作。激光收發(fā)器162與172以及可見光激光對準(zhǔn)器181與182，分別經(jīng)由單一光學(xué)組件(優(yōu)選為準(zhǔn)直鏡166與176)進(jìn)行激光信號或可見光激光的收發(fā)或?qū)?zhǔn)。所以，當(dāng)在以可見光激光對準(zhǔn)兩激光收發(fā)器的出光窗口(如準(zhǔn)直鏡166與176)后，激光信號的輸出與輸入也因此得以經(jīng)由同一出光(進(jìn)光)窗口進(jìn)行，所以在兩激光收發(fā)器162與172對準(zhǔn)后，從端點(diǎn)的觀點(diǎn)來看，激光信號的發(fā)射與接收得以在同一軸向上進(jìn)行。
后端處理器164與174另外包括編碼譯碼器(圖中未顯示)，用來把要輸出的數(shù)據(jù)編碼于輸出激光信號167(或168)中，以及把輸入激光信號168(或167)譯碼輸出。
如圖3所示，該圖為一種自由空間(free space)信號傳輸方法300的簡化流程圖。該信號傳輸方法300應(yīng)用在包含有至少兩個要進(jìn)行數(shù)據(jù)互傳的終端的自由空間中，其中每一終端包括由單一光學(xué)組件所組成的激光收發(fā)器，用來接收對應(yīng)終端傳送來的激光信號以及把自身的激光信號傳送至對應(yīng)的終端。本發(fā)明的信號傳輸方法300包括下列步驟步驟301開始；步驟302設(shè)定激光收發(fā)器以不同波長的激光信號進(jìn)行傳送與接收；步驟304利用可見光激光來對準(zhǔn)兩個要進(jìn)行數(shù)據(jù)互傳的終端上的激光收發(fā)器；步驟306設(shè)定端點(diǎn)所發(fā)射的激光信號與所接收的激光信號在同一軸向上進(jìn)行；以及步驟307結(jié)束。
本發(fā)明先在自由空間內(nèi)的端點(diǎn)(優(yōu)選為建筑物屋頂)設(shè)置激光收發(fā)器，在激光收發(fā)器要進(jìn)行激光信號傳輸前，先利用可見光激光對準(zhǔn)器輸入可見光激光至某光學(xué)組件(如前述的準(zhǔn)直鏡)完成端點(diǎn)對準(zhǔn)后，激光收發(fā)器同樣利用該光學(xué)組件作為激光信號的出(進(jìn))光窗口，并設(shè)定該激光收發(fā)器以不同波長的激光作為區(qū)別輸入與輸出激光使用。由于該激光收發(fā)器與可見光激光對準(zhǔn)器均由單一光學(xué)組件進(jìn)行信號傳輸，所以當(dāng)兩端點(diǎn)對準(zhǔn)后，自然能確保端點(diǎn)的輸出激光信號與輸入激光信號都在同一預(yù)定軸向上傳輸。此外，本發(fā)明的信號傳輸方法300，另外包括步驟提供分光鏡以區(qū)分出同一終端內(nèi)輸出的激光信號與接收到的激光信號，由于對端點(diǎn)而言，輸出激光信號與輸入激光信號的波長并不相同，所以通過分光鏡的設(shè)置，使得輸出與輸入的激光信號可以輕易地彼此區(qū)分，而不至于發(fā)生當(dāng)使用相同波長的激光信號進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送與接收時，有可能發(fā)生的信號干擾問題；同時，在激光收發(fā)器的激光出光口提供準(zhǔn)直鏡，除了可均勻化輸出的激光信號外，另外也作為所述的單一光學(xué)組件使用，使激光收發(fā)器與可見光激光對準(zhǔn)器都經(jīng)過該準(zhǔn)直鏡而進(jìn)行信號傳輸((對準(zhǔn))；提供光纖，用來輸出/輸入不同波長的激光信號，該光纖在激光收發(fā)器進(jìn)行激光信號傳輸前，選擇與可見光激光對準(zhǔn)器連接，使得可見光激光能先行通過準(zhǔn)直鏡輸出而完成端點(diǎn)的對準(zhǔn)；以及在任一終端提供編碼/譯碼器，將所要輸出的數(shù)據(jù)編碼于輸出激光信號內(nèi)，同時也能將所接收的激光信號內(nèi)所包括的數(shù)據(jù)譯碼輸出。該編碼/譯碼器位于端點(diǎn)的后端處理器內(nèi)，且該后端處理器通過該光纖與激光收發(fā)器連結(jié)。
相較于已知技術(shù)，本發(fā)明提供一種自由空間中兩端點(diǎn)間的信號傳輸方法，以不同波長的激光信號承載所要進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，同時以單一光學(xué)組件進(jìn)行輸出/輸入激光信號的出(進(jìn))光窗口，使得不同端點(diǎn)上的激光收發(fā)器在以可見光激光對準(zhǔn)后能使激光信號保持在同一軸向上傳輸。由此，本發(fā)明的信號傳輸系統(tǒng)不需要另外望遠(yuǎn)鏡的設(shè)置以求完成兩端點(diǎn)間的激光發(fā)射/接收的對準(zhǔn)，且以不同波長的激光信號做為單一端點(diǎn)的發(fā)射/接收將不至于產(chǎn)生彼此信號干擾的情況。
以上所述，僅為本發(fā)明哦較佳實(shí)施例，其它凡依本發(fā)明權(quán)利要求所作的均等變化與修飾，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求書要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自由空間的信號傳輸方法，該自由空間包括至少兩個要進(jìn)行數(shù)據(jù)互傳的終端，每一個該終端包括激光收發(fā)器，用來接收對應(yīng)終端傳送來的激光信號以及把自身的激光信號傳送至對應(yīng)的終端以及可見激光對準(zhǔn)器，其特征在于，該激光收發(fā)器與該可見激光對準(zhǔn)器通過單一光學(xué)組件進(jìn)行激光的收發(fā)，該方法包括步驟如下設(shè)定該激光收發(fā)器利用不同波長的激光信號進(jìn)行傳送與接收；利用可見光激光并通過該可見激光對準(zhǔn)器在兩個對應(yīng)的激光收發(fā)器要進(jìn)行傳送與接收該激光信號前來對準(zhǔn)所述兩個激光收發(fā)器；以及設(shè)定端點(diǎn)所發(fā)射的激光信號與所接收的激光信號在同一軸向上進(jìn)行。
2.如權(quán)利要求1所述的自由空間的信號傳輸方法，其特征在于，另外包括提供分光鏡以區(qū)分出同一終端內(nèi)所要輸出的激光信號與接收到的激光信號的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的自由空間的信號傳輸方法，其特征在于，另外包括提供準(zhǔn)直鏡作為該光學(xué)組件使用的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的自由空間的信號傳輸方法，其特征在于，另外包括提供光纖用來輸出/輸入不同波長的激光的步驟信號。
5.如權(quán)利要求4所述的自由空間的信號傳輸方法，其特征在于，另外包括在該光纖輸入/輸出不同波長的激光信號前，將該光纖與該可見光激光對準(zhǔn)器連接，使得該端點(diǎn)能經(jīng)由該光纖與該光學(xué)組件完成與另一該端點(diǎn)對準(zhǔn)的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的自由空間的信號傳輸方法，其特征在于，另外包括在任一終端提供編碼/譯碼器，將所要輸出的數(shù)據(jù)編碼于輸出激光信號內(nèi)，同時將所接收的激光信號內(nèi)所包含的數(shù)據(jù)譯碼輸出的步驟。
7.一種自由空間的信號傳輸系統(tǒng)，用于自由空間的多端點(diǎn)間的信號傳輸，其特征在于，包括至少兩個端點(diǎn)，其中每一端點(diǎn)包括雷射收發(fā)器，用于接收對應(yīng)端點(diǎn)傳來的輸入激光信號，以及輸出本身的輸出激光信號至對應(yīng)端點(diǎn)；以及可見光激光對準(zhǔn)器，用于對準(zhǔn)兩對應(yīng)端點(diǎn)上的激光收發(fā)器，其中該激光收發(fā)器與該可見光激光對準(zhǔn)器由單一光學(xué)組件進(jìn)行激光的收發(fā)，使得兩對應(yīng)端點(diǎn)上的激光收發(fā)器的激光信號傳輸能保持在同一預(yù)定軸向上，且對于每一該端點(diǎn)，該輸入激光信號與該輸出激光信號的信號波長互不相同。
8.如權(quán)利要求7所述的自由空間的信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于，每一該端點(diǎn)另外包括準(zhǔn)直鏡，用于該單一光學(xué)組件使用，以使該端點(diǎn)的輸出激光信號均勻化。
9.如權(quán)利要求7所述的自由空間的信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于，每一該端點(diǎn)另外包括編碼譯碼器，將所要輸出的數(shù)據(jù)編碼于該輸出激光信號內(nèi)，及將該輸入激光信號內(nèi)的數(shù)據(jù)譯碼輸出。
10.如權(quán)利要求7所述的自由空間的信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述端點(diǎn)另外與光纖連接，用于提供該端點(diǎn)該輸出激光信號以及接收該輸入激光信號。
11.如權(quán)利要求10所述的自由空間的信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于，該光纖另外在該激光收發(fā)器進(jìn)行激光信號傳輸前，選擇與該可見光激光收發(fā)器連接，以輸出可見光激光以在該對應(yīng)的激光收發(fā)器進(jìn)行該激光信號的輸入與輸出前，使得該對應(yīng)的激光收發(fā)器彼此對準(zhǔn)。
12.如權(quán)利要求10所述的自由空間的信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于，另外包括分光鏡與該光纖連接，其中該分光鏡用于區(qū)分不同波長的該輸入激光信號與該輸出激光信號。
全文摘要
一種自由空間的信號傳輸系統(tǒng)和方法，該自由空間包括至少兩個要進(jìn)行數(shù)據(jù)互傳的終端，每一終端包括激光收發(fā)器，用來接收對應(yīng)終端傳送來的激光信號以及把自身的激光信號傳送至對應(yīng)的終端，而在激光信號收發(fā)前，終端另外利用可見光激光進(jìn)行與目標(biāo)終端的校準(zhǔn)，其中用來進(jìn)行激光信號收發(fā)的激光收發(fā)器與用來進(jìn)行終端對準(zhǔn)的對準(zhǔn)器由單一光學(xué)組件進(jìn)行激光的收發(fā)。信號傳輸方法包括設(shè)定激光收發(fā)器以不同波長的激光信號利用同一光學(xué)組件來進(jìn)行傳送與接收；利用由光纖輸入的可見光激光來對準(zhǔn)兩個要進(jìn)行數(shù)據(jù)互傳終端上的激光收發(fā)器；以及設(shè)定端點(diǎn)所發(fā)射的激光信號與所接收的激光信號在同一軸向上進(jìn)行。
文檔編號H04B10/04GK1592155SQ03155558
公開日2005年3月9日 申請日期2003年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月28日
發(fā)明者王啟倫, 林文欽 申請人:震凱科技股份有限公司, 林文欽