JP2001177478A - レーザとマイクロ波の複合通信方法及びその装置 - Google Patents

レーザとマイクロ波の複合通信方法及びその装置

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JP2001177478A JP2000340140A JP2000340140A JP2001177478A JP 2001177478 A JP2001177478 A JP 2001177478A JP 2000340140 A JP2000340140 A JP 2000340140A JP 2000340140 A JP2000340140 A JP 2000340140A JP 2001177478 A JP2001177478 A JP 2001177478A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 霧に脆弱なレーザ通信の短所を補うための再
信方法及び装置を提供する。 【解決手段】 レ−ザ通信装備にマイクロ波通信装備を
さらに備え、レ−ザ通信装備の受信信号の大きさを測定
する手段を備え、受信信号の大きさの測定手段の出力値
が基準値以下の場合、通信のための入力端／出力端をマ
イクロ波通信装備の入力端／出力端へ繋げてマイクロ波
通信装備による通信を行うようにするスイッチング手段
を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ通信とマイ
クロ波通信を複合的に用いることの可能な通信方法及び
その装置に関するものであり、特に、 主にレーザ通信
を遂行しながら気候条件によってマイクロ波通信が可能
となるようにする特徴を持つレーザ及びマイクロ波複合
通信方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】無線通信方法としてマイクロ波通信とレ
ーザがある。マイクロ波通信方法はRF(Radio Frequenc
y)等のマイクロ波を用いた無線通信方法であり、レーザ
通信は主に半導体レーザ光を用いた通信方法であって、
それぞれの方法はいずれも長所と短所を持っている。
【０００３】レーザ通信は周波数がテラヘルツである赤
外線領域の半導体レーザ光を用いることにより電波の干
渉現象がなく、周波数帯域に対する行政的な規制がな
く、通信品質がとても優れた長所がある反面、気候条件
の中で特に霧に脆弱であるという短所がある。具体的に
は、霧のはげしい場合、レーザの減衰がはげしくて通信
断絶が発生することもある。これは、レーザを用いた中
長距離の無線通信網の構築に深刻な問題点となる。
【０００４】マイクロ波は霧には強いが、多くの周波数
干渉を起こすため通信品質が劣るという短所がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とすると
ころは、霧に脆弱なレーザ通信の短所を補うための通信
方法及び装置を提供することにある。
【０００６】なお、本発明の他の目的は、レーザ通信の
短所を補うためにレーザ通信とともに霧のためレーザ通
信の品質が劣化される場合、マイクロ波通信ができるよ
うにするレーザとマイクロ波の複合通信方法及びその装
置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明によるレーザとマイクロ波の複合通信
方法及びその装置ではレーザ通信のための装備とマイク
ロ波通信のための装備をそれぞれ具備し、通常的にはレ
ーザを用いた通信を遂行するようにしながら、霧のため
レーザ通信の受信信号の強度が基準値以下の場合、マイ
クロ波を用いた通信を行うようにするスイッチング手段
を備える。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下では図面を参照しながら本発
明によるレーザとマイクロ波複合通信方法及びその装置
を詳しく説明することにする。
【０００９】図１は本発明による装置の構成図である。
図１は、"A"側と"Ｂ"側に本発明によるレーザとマイク
ロ波の複合通信装置がそれぞれ備えられて"Ａ"側と"Ｂ"
側の間で通信することを示す。
【００１０】図１に示した一側（"Ａ"側または"Ｂ"側）
に表わしたように本発明によるレーザとマイクロ波の複
合通信装置はレーザ通信装備（LA）、マイクロ波の通信
装備（MW）及びこのような二つの通信装備の入出力端を
選択できるスイッチング手段（SW）を備える。
【００１１】レーザ通信装備（LA）は、発光部（Tx）を
通して通信信号をレーザ信号で変調して他の側へ発射
し、受光部（Rx）によって他の側から送ってきたレーザ
信号を受信して通信信号を復調する。一方、マイクロ波
通信装備（MW）は、通信信号をマイクロ波で変調して他
の側へ送出し、他の側から受信されるマイクロ波を復調
して通信信号を再生する。
【００１２】スイッチング手段（SW）は、霧の条件によ
ってレーザ 通信装備（LA）あるいはマイクロ波の通信
装備（MW）を選択するものである。通常はレーザ 通信
装備（LA）を選択してレーザを用いた通信を行うが、
霧のためレーザ通信装備（LA）による受信信号の大きさ
が基準値以下の場合、マイクロ波通信装備（MW）を選択
してマイクロ波を用いた通信を行う。スイッチング手段
（SW）による各々の通信装備を選択するということは次
のような意味である。即ち、スイッチング手段（SW）に
よってレーザ 通信装備（LA）が選択される場合には、
レーザ通信装備の入力端及び出力端が全体装置の入力端
と出力端と繋がる。同じように、スイッチング手段（S
W）によってマイクロ波の通信装備（MW）を選択する場
合は、マイクロ波通信装備の入力端及び出力端が全体装
置の入力端と出力端に繋がる。
【００１３】一方、スイッチング手段（SW）によってレ
ーザ通信装備（LA）が選択されていない状態でもレーザ
通信装備（LA）から受信信号がスイッチング手段（SW）
に入力されてスイッチング手段（SW）内の受信信号の大
きさの測定部（後述する）によって受信信号の大きさが
測定される。即ち、本発明による装置でスイッチング手
段（SW）は、レーザ通信による受信信号の大きさをモニ
タリングする。
【００１４】もし、霧のためスイッチング手段（SW）に
入力されるレーザ通信による受信信号の大きさが基準値
以下になる場合、スイッチング手段（SW）は全体装置の
入出力端をマイクロ波の通信装備（MW）の入出力端へ繋
げてマイクロ波を用いた通信を遂行し、霧が無くなりス
イッチング手段（SW）に入力されるレーザ通信による受
信信号の大きさが基準値以上の場合、スイッチング手段
（SW）は全体装置の入出力端をレーザ通信装置（LA）の
入出力端へ繋げてレーザを用いた通信を遂行する。レー
ザを用いた通信品質が優れるので、平常時はレーザを用
いた通信を遂行しながら霧のためレーザ通信の受信信号
の大きさが落ちる場合は、マイクロ波を用いた通信に転
換し、霧が無くなってレーザ通信の受信信号の大きさが
また回復されるとレーザを用いた通信に再び復元するの
が望ましい。
【００１５】図２は、一般的なレーザ通信の特徴を説明
する図面である。レーザは霧を含んだ大気層を通る時に
激しく減衰される。このような減衰現象でレーザ通信装
備の有効距離が制限されて、最悪の状況では通信が断絶
される場合もある。
【００１６】図２に示したように、例えば、レーザを用
いてａ地点とｂ地点との間で通信を行う場合、発光部
（Tx）から大気中に送出されたレーザは大気中で伝播さ
れながらほこりとか霧のような微粒子によってエネルギ
ーを損失する。また、大気中に送出されたレーザのーエ
ネルギー損失は、発散角度（Diverging Angle，α）と
受信側のレンズの大きさに依存する。ほこりや霧のよう
な微粒子によるものを"気象条件損失"と呼び、後者は"
受信面積損失"と言う。レーザ通信を可能とするために
は、気象条件損失と受信面積損失とを合わせた損失が−
90dB以下になる必要がある。
【００１７】受信面積損失は、送信側と受信側との距離
が１Kmの場合、受信側のレーザビームの面積（または直
径）と受光部のレンズの面積（または直径）によって次
式のように決定される数値である。
【００１８】（送信側レーザ出力）([受光部のレンズの
面積（または直径）÷レーザビームの面積（または直
径）] 例えば、発散角度(α)が1mRdで、送信側(a)と受信側(b)
間の距離(L)が１kmであれば、送信側(a)から発射された
レーザが１km 離れた受信側(b)でのレーザビーム直径
(S)は1mになる。直径(S)が1mで、レーザ出力が20mWで、
受光部のレンズの直径が100mmである場合、上記の式に
よって計算された"受信面積損失"は−27dBである。
【００１９】濃い霧による"気象条件損失"は、視程距離
が270mである場合、約−50dB/kmであり、視程距離が200
mである場合は、約−70dB/kmになる。従って視程距離が
270m以下の霧では上記の条件の"受信面積損失"と"気象
条件損失"を合わせた値が約−77dBないし−97dBであ
る。現在のレーザビーム伝送信号の検出器の使用可能な
最低の感度が−90dBであるため、レーザ通信を可能にす
るには"気象条件損失"と"受信面積損失"を合わせたもの
が−90dB以下であってはいけない。
【００２０】都心の場合、レーザ通信が円滑でないほど
霧が立ち込める日は一年中数日未満であるため、本発明
によるレーザとマイクロ波の複合(composite)通信方法
及びその装置では通常の場合はレーザを用いた通信を遂
行して霧のためレーザ通信が円滑でない場合に限ってマ
イクロ波を用いた通信を遂行するようにする。
【００２１】以下で図３、図４、図５を参照しながら本
発明によるレーザとマイクロ波の複合(composite)通信
方法及びその装置でレーザ通信とマイクロ波通信の切り
替え動作を詳しく説明することにする。
【００２２】図3は、本発明による装置でスイッチング
手段の詳しい構成図である。スイッチング手段(SW)は、
レーザ通信装備(LA)の受光部(Rx)から受信されて復調し
た電気的な受信信号を受け入れてこの受信信号の大きさ
に比例する電圧信号を発生させる受信信号大きさの測定
部(RSSI, Received Signal Strength Indicator)と；受
信信号大きさの測定部(RSSI)から出力された電圧信号の
大きさを予め設定された基準値と比べてその大小関係に
よる論理レベルを持つ電圧信号(LOS)を出力する比較部
(Comp.)と；この比較部から出力された電圧信号(LOS)の
論理レベルによってスイッチング制御信号(SC)を発生さ
せる制御部(CC) より印加されるスイッチング制御信号
(SC)によって通信のための入力端／出力端をレーザ通信
装備(LA)の入力端／出力端又はマイクロ波通信装備(MW)
の入力端／出力端へ繋げるスイッチング部(SB)で構成さ
れる。
【００２３】受信信号の大きさの測定部(RSSI)は、レー
ザ通信信号(LA)の受光部(Rx)から受信の信号の大きさに
比例する電圧信号を発生する。図４に示された一般的な
レーザ通信装置の受光部(Rx)の構成図に見られるように
受光部(Rx)の受光レンズに収集されたレーザはAPD モジ
ュール及びリミター回路によって電気的な信号に変換さ
れる。このような受信信号はスイッチング手段(SW)の受
信信号の大きさの測定部 (RSSI)へ入力される。
【００２４】受信信号の大きさの測定部(RSSI)では、こ
の受信信号の大きさに比例する電圧信号が発生されて比
較部(Comp.)へ入力される。比較部(Comp.)では、受光部
(Rx)より入力される電気的な受信信号の大きさが基準値
（予め設定された）と比較して受信信号の大きさがより
大きい場合と小さい場合によって異なるレベルの論理値
を持つ電圧信号(LOS)が出力され、制御部(CC)へ入力さ
れる。
【００２５】制御部(CC)では、比較部(Comp.)から出力
される電圧信号(LOS)によってスイッチング制御信号(S
C)を発生する。スイッチング制御信号(SC)は、受信信号
の大きさが基準値より大きい場合には、全体装置の入力
端／出力端をレーザ通信装備(LA)の入力端／出力端へ繋
げて、受信信号の大きさが基準値より小さい場合には、
全体装置の入力端／出力端をマイクロ波通信装備(MW)の
入力端／出力端へ繋げるようにする。
【００２６】スイッチング部(SB)は、上記の制御部(CC)
から出力されるスイッチング制御信号(SC)によって通信
のための入力端／出力端をレーザ通信装備(LA)の入力端
／出力端又はマイクロ波通信装備(MW)の入力端／出力端
に繋げる。
【００２７】このような構成をもつ本発明によるレーザ
とマイクロ波の複合通信装置の作動を説明することにす
る。初期状態では、通信のための入力端／出力端をレー
ザ通信装備(LA)の入力端／出力端と繋がっており、通常
状態ではレーザ通信装備(LA)を用いた通信を遂行する。
霧が発生してレーザ通信装備(LA)の受信信号の大きさが
減少しつつある時、比較部(Comp.)で比較の結果、受信
信号の大きさの測定部(RSSI)で測定された受信信号の大
きさが基準値より小さくなる場合、比較部(Comp.)から
出力される電圧信号(LOS)のレベルが異なるようにな
り、これによって 制御部(CC)から出力されるスイッチ
ング制御信号(SC)が決定され、スイッチング部(SB)で、
通信のための入力端／出力端をレーザ通信装備(LA)より
マイクロ波通信装備(MW)に切り替える動作が遂行され、
マイクロ波通信装備(MW)を用いた通信を遂行するように
なる。
【００２８】マイクロ波通信装備(MW)を用いた通信を遂
行する途中にも、レーザ通信装備(LA)の受光部(Rx)で受
信されるレーザ通信による受信信号はスイッチング手段
(SW)の受信信号の大きさの測定部(RSSI)でその大きさが
測定されてモニタリングされている。モニタリング途中
にレーザ受信信号の大きさが基準値より大きくなると比
較部(Comp.)から出力される電圧信号(LOS)のレベルが異
なるようになり、これによって制御部(CC)から出力され
るスイッチング制御信号(SC)が決定され、スイッチング
部(SB)で、通信のための入力端／出力端をマイクロ波通
信装備(MW)からレーザ通信装備(LA)に切り替える動作が
遂行され、レーザ通信装備(LA)を用いた通信を遂行する
ようになる。
【００２９】図５は、本発明による装置でマイクロ波通
信装備への切り替え動作のタイミング図である。図５で
は電圧信号(LOS)はスイッチング手段(SW)の比較部(Com
p.)で受信信号の大きさの測定部(RSSI)から出力される
受信信号の大きさを表す電圧値と基準値を比較して出力
される電圧信号である。図５ではレーザ受信信号の大き
さが基準値より小さくなる場合、電圧信号(LOS)が"ハイ
レベル"へ変換される例を示したものである。図5では、
tpはLOSが"ハイレベル"へ変換されてからマイクロ波通
信装備(MW)に切り替えられるまでかかる時間である。言
い直すと、LOSが"ハイレベル"へ変換された後、tpほど
時間が経過されてから始めてマイクロ波通信装備(MW)へ
切り替えるようにするものである。これは瞬間的にレー
ザ受信信号の大きさが低下してからすぐ回復する場合に
はマイクロ波通信装備(MW)を駆動しないようするためで
ある。tpは使用者が適宜選択して設定でき、その範囲は
0.05msから200msで選択可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したことからあきらかなように
本発明によれば、レーザとマイクロ波の複合通信方法及
びその装置では、レーザ通信のための装備とマイクロ波
通信のための装備をそれぞれ具備し、通常的にはレーザ
を用いた通信を遂行するが、霧のためレーザ通信の受信
信号の強度が基準値以下の場合、マイクロ波を用いた通
信を遂行することによりレーザ通信の短所を補うことが
できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の構成図
【図２】一般的なレーザ通信の特徴を説明する図面
【図３】本発明による装置でスイッチング手段の詳しい
構成図
【図４】一般的なレーザ通信装置受光部の構成図
【図５】本発明による装置でマイクロ波通信装備への切
り替え動作のタイミング図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】伝送する電気的信号をレーザ信号で変調し
    て送出し、他側から送出されたレーザ信号を受信して電
    気信号を復調するレーザ通信装備において、 伝送する電気的信号をマイクロ波信号で変調して送出
    し、他側から送出されたマイクロ波信号を受信して電気
    信号を復調するマイクロ波通信装備をさらに備え、 前記のレーザ通信装備の受信信号の大きさを測定する測
    定手段を備え、前記受信信号の大きさを測定する測定手
    段の出力値が基準値以下である場合、通信のための入力
    端／出力端をマイクロ波通信装備の入力端／出力端へ繋
    げてマイクロ波通信装備による通信を行うようにするス
    イッチング手段を含むことを特徴とするレーザとマイク
    ロ波複合通信装置
  2. 【請求項２】前記スイッチング手段は、 前記レーザ通信装備の受光部で受信して復調した電気的
    な受信信号が入力され、この受信信号の大きさに比例す
    る電圧信号を発生させる受信信号の大きさの測定部と；
    前記の受信信号の大きさの測定部から出力された電圧信
    号の大きさを予め設定された基準値と比べてその大小関
    係に関わる論理レベルを持つ電圧信号を出力する比較部
    と；この比較部から出力された電圧信号の論理レベルに
    よってスイッチング制御信号を発生させる制御部と；前
    記制御部より印加されるスイッチング制御信号によって
    通信のための入力端／出力端をレーザ通信装備の入力端
    ／出力端あるいはマイクロ波通信装備の入力端／出力端
    に繋げるスイッチング部とを含むことを特徴とする請求
    項１記載のレーザとマイクロ波複合通信装置
  3. 【請求項３】初期の状態で前記のスイッチング部は、通
    信のための入力端／出力端をレーザ通信装備(LA)の入力
    端／出力端と繋げる状態にあることを特徴とする請求項
    ２記載のレーザとマイクロ波複合通信装置
  4. 【請求項４】伝送する電気的信号をレーザ信号で変調し
    て送出し、他側から送出されたレーザ信号を受信して電
    気信号を復調する、レーザを用いた通信を行う段階
    （ａ）と；前記段階（ａ）でレーザを用いた通信中にレ
    ーザ受信信号の大きさを測定する段階（ｂ）と；前記段
    階（ｂ）での測定結果において、レーザ受信信号の大き
    さが基準値より小さくなる場合、通信のための入力端／
    出力端をマイクロ波を用いた通信装備の入力端／出力端
    へ切り替えてマイクロ波を利用した通信を行う段階
    （ｃ）と；前記段階（ｃ）の途中においてレーザ受信信
    号の大きさをモニタリングする段階（ｄ）と；前記段階
    （ｄ）においてレーザ受信信号が基準値より大きくなる
    場合、通信のための入力端／出力端をレーザを用いた通
    信装備の入力端／出力端へ再び切り替える段階（ｅ）と
    を含むことを特徴とするレーザとマイクロ波の複合通信
    方法
  5. 【請求項５】前記段階（ｃ）で、レーザ受信信号の大き
    さが基準値より小さくなってから一定時間の間持続して
    から通信のための入力端／出力端をマイクロ波を用いた
    通信装備の入力端／出力端へ切り替えることを特徴とす
    る請求項４記載のレーザとマイクロ波の複合通信方法
JP2000340140A 1999-11-09 2000-11-08 レーザとマイクロ波の複合通信方法及びその装置 Pending JP2001177478A (ja)

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