JP2001308797A - 無線伝送方法および装置 - Google Patents

無線伝送方法および装置

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JP2001308797A JP2000126874A JP2000126874A JP2001308797A JP 2001308797 A JP2001308797 A JP 2001308797A JP 2000126874 A JP2000126874 A JP 2000126874A JP 2000126874 A JP2000126874 A JP 2000126874A JP 2001308797 A JP2001308797 A JP 2001308797A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 送信信号の受信レベルを安定的かつ最大限に
確保する。 【解決手段】 送信装置1では、受信装置2の受光軸を
反射面4に略直交させたときの反射面4上の位置に対し
てビーム状の送信光3を照射し、反射面4で拡散させて
拡散光10とする。受信装置2では、受光器6の受光軸
を反射面4に対して略直交させた状態で拡散光10を受
信する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線により信号を
伝送する無線伝送方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光を媒体とした無線により信号を伝送す
る方法としては、送信装置から送信された送信光を直接
的に受信装置で受信する直接伝送と、送信装置からの送
信光を天井や側壁等により形成される反射面に一旦照射
し、様々な方向に反射もしくは散乱することによって拡
散した拡散光を間接的に受信装置で受信する間接伝送と
に大別される。
【0003】このような光無線による信号の伝送におい
ては、障害物によって送信光が遮光されると信号が正常
に伝送されなくなるという問題があるが、後者の間接伝
送によればこの遮光を回避しやすいという利点がある。
【0004】図9は、従来の間接伝送による光無線伝送
方法を使用するときの構成のを示す図である。発光指向
性の比較的広い発光器5を有する送信装置1が固定台8
上に配置され、受光指向性の広い受光器6を有する受信
装置2が固定台9上に配置される。
【0005】送信装置1は、発光器5から扇状の送信光
を天井や側壁等により形成される反射面4に向けて照射
する。受信装置2は、反射面4で反射もしくは散乱した
光を受光器6で受信する。
【0006】このように比較的広い指向性をもって送信
光を照射した場合には、送信光が照射された反射面4に
おける位置によって、受光器6での受信レベルが大きく
変動するため安定した信号の伝送が難しい。
【0007】また、受光器6に複数の経路から送信光が
到達するため、各経路ごとに到達までの時間が異なるこ
ととなり、受信した送信光から信号を再生するときにエ
ラーが生じやすくなる。この傾向は、高速で信号を伝送
する場合に特に顕著となる。
【0008】そこで、通常は、発光指向性を狭くして送
信光を照射することが多く、その一例について図10お
よび図11を用いて説明する。
【0009】図10は、狭指向性をもって直接伝送をす
るときの構成を示す図である。送信装置1は、発光指向
性の狭い発光器7からビーム状の送信光3を受信装置2
の受光器6に対して直接的に送信する。
【0010】このように送信光3を直接的に送信した場
合、受信装置2では、複数の経路から送信光を受信する
ことがなくかつ効率的であり、従って正確な信号再生が
可能である。しかしながら、送信装置1としては、受光
器6に対して正確に送信光3を照射する必要があり、高
精度な位置合わせの機構が必要となる。また、障害物に
よって容易に遮光されるおそれもある。
【0011】図11は、狭指向性をもって間接伝送をす
るときの構成を示す図である。送信装置1は、発光器7
からビーム状の送信光3を反射面4に照射する。送信光
3は、反射面4で様々な方向へ反射して拡散される。受
信装置2は、このときの拡散光110を受光器6で受信
する。
【0012】ビーム状の送信光3が反射面4に照射され
た場合、扇状の送信光に比較して反射面4に形成される
ビームスポットが小さいので、拡散光の受光器6への各
経路ごとの到達時間のずれが少ないというメリットがあ
る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ビーム状の
送信光3を反射面4に照射した場合であっても、送信光
3が照射される反射面4上の位置によって、受光器6で
の受信レベルが大きく変動するため、安定した信号の伝
送が難しいという問題は依然として残っていた。
【0014】また、上記においては、光を媒体としたと
きの無線を例に説明したが、ミリ波等の光と同程度な伝
搬特性を持つ媒体を用いたときも同様のことがいえる。
【0015】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、光などの送信信号の受信
レベルを安定的かつ最大限に確保し得る無線伝送方法お
よび装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の本発明は、無線により送信装置から受信装置
へ信号を伝送する無線伝送方法であって、前記送信装置
において、前記受信装置の受信軸が反射面に略直交する
ときの当該反射面上の位置に対してビーム状の送信信号
を照射し、前記反射面で拡散させて拡散信号とする段階
と、前記受信装置において、受信軸を前記反射面に略直
交させた状態で前記拡散信号を受信する段階と、を有す
ることを特徴とする。
【0017】本発明は、天井や側壁等により形成された
反射面に対してビーム状の送信信号を照射した場合に
は、送信信号が反射面で様々な方向に反射することによ
って拡散したときの拡散特性は、送信信号の反射面への
入射角度に関わらず、反射面に略垂直な方向に最も強く
なることに着目してなされたものである。
【0018】すなわち、本発明にあっては、送信装置に
おいては、受信装置の受信軸が反射面に略直交するとき
の反射面上の位置に対してビーム状の送信信号を照射し
て反射面で拡散させ、受信装置においては、受信軸を反
射面に略直交させた状態でこの拡散信号を受信するよう
にしたことで、強いレベルの拡散信号を確実に受信する
ことができ、受信レベルを安定的かつ最大限に確保する
ことができる。
【0019】ここで、反射面を天井により形成し、受信
装置の受信軸を略上方へ向けた状態で拡散信号を受信す
るようにすることが好ましい。このような構成とした場
合には、障害物による送信信号の遮光を回避し易くする
ことができる。
【0020】また、受信装置としては、拡散信号を受信
する方向が分かっていることから、受信指向性を広く設
定する必要はないので、受信指向性を拡散信号の中心部
分を受信できる程度に狭く設定することが好ましい。こ
の場合には、受信感度が高くなるので、より確実に拡散
信号を受信することができる。
【0021】第2の本発明は、無線により信号を送受信
する無線伝送装置を用いて双方向に伝送する無線伝送方
法であって、送信元の無線伝送装置において、送信先の
無線伝送装置の受信軸が反射面に略直交するときの当該
反射面上の位置に対してビーム状の送信信号を照射し、
前記反射面で拡散させて拡散信号とする段階と、送信先
の無線伝送装置において、受信軸を前記反射面に略直交
させた状態で前記拡散信号を受信する段階と、を有する
ことを特徴とする。
【0022】本発明にあっては、送信元の無線伝送装置
においては、送信先の無線伝送装置の受信軸が反射面に
略直交するときの反射面上の位置に対してビーム状の送
信信号を照射して反射面で拡散させ、送信先の無線伝送
装置においては、受信軸を反射面に略直交させた状態で
この拡散信号を受信するようにしたことで、無線伝送装
置を用いた双方向伝送においても送信先の無線伝送装置
で強いレベルの拡散信号を確実に受信することができ
る。
【0023】第3の本発明は、無線により信号を送受信
する無線伝送装置を用いて双方向に伝送する無線伝送方
法であって、送信先の無線伝送装置において、発信軸を
反射面に略直交させた状態で送信信号を照射し、前記反
射面で拡散させる段階と、送信元の無線伝送装置におい
て、この拡散された送信信号を受信したときの受信レベ
ルに基づいて前記拡散のあった方向を認識する段階と、
この認識した方向に発信軸を向けてビーム状の送信信号
を照射し、前記反射面で拡散させて拡散信号とする段階
と、前記送信先の無線伝送装置において、受信軸を前記
反射面に略直交させた状態で前記拡散信号を受信する段
階と、を有することを特徴とする。
【0024】本発明にあっては、送信先の無線伝送装置
から発信軸を反射面に略直交させた状態で送信信号を照
射して反射面で拡散させ、送信元の無線伝送装置では、
この拡散された送信信号を受信したときの受信レベルに
基づいて拡散のあった方向を認識し、この認識した方向
にビーム状の送信信号を照射するようにしたことで、送
信先の無線伝送装置の受信軸が反射面に略直交するとき
の反射面上の位置に対して正確に送信信号を照射するこ
とができ、送信先の無線伝送装置で強いレベルの拡散信
号をより確実に受信することができる。
【0025】第4の本発明は、無線により信号を送受信
する無線伝送装置であって、拡散信号を受信したときの
受信レベルに基づいて拡散のあった方向を認識する認識
手段と、前記認識手段により認識した方向に発信軸の向
きを設定する設定手段と、前記設定手段により発信軸を
向けた方向にビーム状の送信信号を照射する照射手段
と、を有することを特徴とする。
【0026】本発明にあっては、送信先の無線伝送装置
で発信軸を反射面に略直交させた状態で送信信号を照射
して反射面で拡散させておいた場合に、送信元の無線伝
送装置において、この拡散信号を受信したときの受信レ
ベルに基づいて拡散のあった方向を認識し、この認識し
た方向へ発信軸を向けて送信信号を照射するようにした
ことで、送信先の無線伝送装置の受信軸が反射面に略直
交するときの反射面上の位置に対して正確に送信信号を
照射することができ、送信先の無線伝送装置で強いレベ
ルの拡散信号を確実に受信することができる。
【0027】また、認識手段としては、受信器の受信軸
の向きを拡散信号を受信した方向へ変更可能とすること
が好ましい。このような構成により、拡散のあった方向
をより正確に認識することができる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。
【0029】[第1の実施の形態]図1は、本発明の一
実施の形態に係る無線伝送方法を使用するときの構成を
示す図である。同図において、図11と同一物には同一
の符号を付す。
【0030】送信装置1は、発光器7が上下左右方向に
転回可能に取り付けられ、受信装置2は、受光器6が上
下左右方向に転回可能に取り付けられている。
【0031】送信装置1は、受信装置2の受光軸が反射
面4に略直交するときの反射面4上の位置に対して発光
器7の発光軸を向けてビーム状の送信光3を照射する。
この送信光3は、反射面4で様々な方向へ反射すること
によって拡散して拡散光10となる。受信装置2は、受
光器6の受光軸を反射面4に略直交させた状態で拡散光
10を受信する。
【0032】次に、拡散光10の拡散特性について図2
および図3を用いて説明する。
【0033】図2は、全強度が3[mW]の光源から送
信した送信光を反射面に垂直な方向から入射させたとき
の拡散分布を示す図である。図2(a)は、反射面を所
定のビニール樹脂(素材A)で形成したときの拡散分布
と、シミュレーションによる拡散分布との比較を示す図
である。半円状の軸は反射面に対する反射角度[de
g]、放射状の軸は反射した光の強度[μW/cm2
である。実線は素材Aによる拡散分布、破線はシミュレ
ーションによる拡散分布をそれぞれ示す。シミュレーシ
ョンによる拡散分布は、反射率を0.34として一次ラ
ンバーチャンモデルを用いて得たものである。同図は、
反射した光の強度は、反射面に対して90[deg]の
方向、すなわち垂直な方向に最も強くなること示してい
る。
【0034】図2(b)は、反射面を他のビニール樹脂
(素材B)で形成したときの拡散分布と、反射率を0.
22としたときのシミュレーションによる拡散分布との
比較を示す図である。同図においても、反射した光の強
度は、反射面に垂直な方向に最も強くなること示してい
る。
【0035】図3は、送信光の入射角度を様々に変更し
たときの拡散分布を示す図であり、図3(a)は入射角
度が15[deg]、図3(b)は入射角度が30[d
eg]、図3(c)は入射角度が45[deg]のとき
のものである。反射面は他のビニール樹脂(素材C)で
形成し、シミュレーションでは反射率を0.22とし
た。入射角度は、反射面に垂直な方向を0[deg]と
している。
【0036】図3(a)乃至(c)は、いずれの図にお
いても、反射した光の強度は、反射面に対して略直交す
る方向に最も強くなることを示している。このことか
ら、入射角度の違いは拡散光の指向性にほとんど影響し
ないことが分かる。すなわち、反射面は、一定の指向性
を持つ2次光源として考えることができる。
【0037】なお、ここで用いたビニール樹脂は、いわ
ゆる非完全反射部材であって、通常の天井や側壁によく
用いられるものである。仮に、鏡面などの完全反射部材
を用いた場合には、送信光は拡散することなくビーム状
のまま反射することとなる。
【0038】したがって、本実施の形態によれば、送信
装置1では、受信装置2の受光軸を反射面4に略直交さ
せたときの反射面4上の位置に対してビーム状の送信光
3を照射して反射面4で拡散させて拡散光10とし、受
信装置2では、受光器6の受光軸を反射面4に対して略
直交させた状態で拡散光10を受信するようにしたこと
で、強いレベルの拡散光を確実に受信することができ、
受信レベルを安定的かつ最大限に確保することができ
る。
【0039】ここで、反射面4を天井により形成し、受
光器6の受光軸を略上方へ向けて拡散光10を受信する
ようにした場合には、障害物による送信光3の遮光を回
避し易くすることができる。
【0040】また、拡散光10を受信する方向が分かっ
ていることから、図4に示すように、受信装置2の受光
器として、拡散光10の中心部分を受光できる程度に受
光指向性を狭く設定した受光器11を用いるようにして
もよい。かかる場合には、受光感度が高くなるので、よ
り確実に拡散光10を受信することができる。
【0041】[第2の実施の形態]図5は、本発明の一
実施の形態に係る双方向の無線伝送方法を使用するとき
の構成を示す図である。
【0042】固定台8の上に設置された光無線伝送装置
51は、上下左右方向に転回可能に取り付けられた発光
器53と、同じく上下左右方向に転回可能に取り付けら
れた受光器54とを有する構成である。
【0043】固定台9の上に設置された光無線伝送装置
52も、同様に、上下左右方向に転回可能に取り付けら
れた発光器55と、上下左右方向に転回可能に取り付け
られた受光器56とを有する構成である。
【0044】光無線伝送装置51は、光無線伝送装置5
2の受光軸が反射面4に略直交するときの反射面4上の
位置に発光器53の発光軸を向けた状態で、ビーム状の
送信光57を照射して反射面4で拡散させる。このとき
の拡散光60の強度は、第1の実施の形態で説明したよ
うに、反射面4に対して略直交する方向に最も強い。そ
こで、光無線伝送装置52では、受光器56の受光軸を
反射面4に対して略直交させた状態で拡散光60を受信
するようにする。
【0045】同様にして、光無線伝送装置52は、光無
線伝送装置51の受光軸が反射面4に略直交するときの
反射面4上の位置に発光器55の発光軸を向けた状態
で、ビーム状の送信光58を照射し、反射面4で拡散さ
せて拡散光59とする。光無線伝送装置51では、受光
器54の受光軸を反射面4に対して略直交させた状態で
拡散光59を受信する。
【0046】したがって、本実施の形態によれば、光無
線伝送装置51による送信では、光無線伝送装置52の
受光軸が反射面4に略直交するときの反射面4上の位置
に対して送信光57を照射して拡散光60とし、光無線
伝送装置52による受信では、受光器56の受光軸を反
射面4に対して略直交させた状態で拡散光60を受信す
るとともに、光無線伝送装置52による送信および光無
線伝送装置51による受信においても同様としたこと
で、光無線伝送装置51,52を用いた双方向伝送にお
いても強いレベルの拡散光を確実に受信することがで
き、受信レベルを安定的かつ最大限に確保することがで
きる。
【0047】また、送信光は、自己の受光器にほとんど
入射しないので、安定した双方向伝送が可能となる。
【0048】[第3の実施の形態]図6乃至図8は、本
発明の一実施の形態に係る光無線伝送装置の構成および
使用態様を示す図である。
【0049】図6において、固定台8の上に設置された
光無線伝送装置61は、上下左右方向に転回可能に取り
付けられた発光器63と、同じく上下左右方向に転回可
能に取り付けられた受光器64と、受光器64が拡散光
を受信したときの受信レベルに基づいて拡散のあった方
向を認識する認識部(図示せず)と、この認識部により
認識された方向へ発光器63の発光軸の向きを設定する
設定部(図示せず)とを有する構成である。
【0050】固定台9の上に設置された光無線伝送装置
62も、同様に、上下左右方向に転回可能に取り付けら
れた発光器65と、上下左右方向に転回可能に取り付け
られた受光器66と、受光器66が拡散光を受信したと
きの受信レベルに基づいて拡散のあった方向を認識する
認識部(図示せず)と、認識部により認識された方向へ
発光器65の発光軸の向きを設定する設定部(図示せ
ず)とを有する構成である。
【0051】まず、光無線伝送装置61は、発光器63
の発光軸を反射面4に略直交させた状態で送信光67を
照射し、反射面4で拡散させて拡散光69とする。光無
線伝送装置62は、受光器66で拡散光69を受信し、
認識部でこのときの受信レベルに基づいて拡散のあった
方向を認識する。
【0052】続いて、光無線伝送装置62は、発光器6
5の発光軸を反射面4に略直交させた状態で送信光68
を照射し、反射面4で拡散させて拡散光70とする。光
無線伝送装置61は、受光器64で拡散光70を受信
し、認識部でこのときの受信レベルに基づいて拡散のあ
った方向を認識する。
【0053】ここで、拡散のあった方向を認識する際に
は、光無線伝送装置61にあっては、認識部に受光器6
4の転回を制御する機能を設けることとして、図7に示
すように、受光器64の受光軸の方向を拡散光70を受
信した方向に変更しつつ強度が最も強い方向を認識する
ようにしてもよい。光無線伝送装置62にあっても同様
である。
【0054】次に、図8に示すように、光無線伝送装置
61では、設定部で、認識部により認識した方向に発光
器63の発光軸の向きを設定してビーム状の送信光67
を照射する。送信光67は、反射面4で拡散して拡散光
72となる。光無線伝送装置62は、受光器66の受光
軸を反射面4に略直交させた状態でこの拡散光72を受
信する。
【0055】同様に、光無線伝送装置62では、設定部
で、認識部により認識した方向に発光器65の発光軸の
向きを設定してビーム状の送信光68を照射する。送信
光68は、反射面4で拡散して拡散光71となる。光無
線伝送装置61は、受光器64の受光軸を反射面4に略
直交させた状態で拡散光71を受信する。
【0056】したがって、本実施の形態によれば、光無
線伝送装置61にあっては、光無線伝送装置62が反射
面4に対して略直交する方向に送信光68を照射して拡
散させた拡散光70を、受光器64で受信したときの受
信レベルに基づいて拡散のあった方向を認識し、この認
識した方向へ発光器63の発光軸を向けて送信光67を
照射するようにしたことで、光無線伝送装置62の受光
軸が反射面4に略直交するときの反射面4上の位置に対
して正確に送信光を照射することができる。
【0057】また、光無線伝送装置62でも、同様にし
て光無線伝送装置61の受光軸が反射面4に略直交する
ときの反射面4上の位置に対して正確に送信光68を照
射することができ、双方向伝送においても各光無線伝送
装置61,62で強いレベルの拡散光をそれぞれ確実に
受信することができ、もって受信レベルを安定的かつ最
大限に確保することができる。
【0058】また、認識部で、受光器の受光軸の向きを
拡散光を受信した方向に変更するようにしたことで、拡
散のあった方向をより正確に認識することができる。
【0059】[他の実施の形態への適用]上記各実施の
形態においては、光を媒体とする無線に本発明を適用し
た場合について説明したが、媒体は光に限られるもので
はなく、例えばマイクロ波やミリ波等の光と同程度な伝
搬特性を持つ媒体を用いることとしてもよい。
【0060】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る無
線伝送方法、無線伝送装置によれば、受信装置若しくは
送信先の無線伝送装置において、強いレベルの拡散信号
を確実に受信することができ、受信レベルを安定的かつ
最大限に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る光無線伝送方法を使用
するときの構成を示す図である。
【図2】送信光を反射面に垂直な方向から入射させたと
きの拡散分布を示す図である。
【図3】送信光の入射角度を変更したときの拡散分布を
示す図である。
【図4】受光指向性を狭く設定した受光器11を用いた
ときの構成を示す図である。
【図5】第2の実施の形態に係る双方向の光無線伝送方
法を使用するときの構成を示す図である。
【図6】第3の実施の形態に係る光無線伝送装置の構成
および使用態様を示す図である。
【図7】認識部が受光器の受光軸の向きを変更可能とし
たときの構成を示す図である。
【図8】認識した方向へ送信光を照射するときの構成を
示す図である。
【図9】従来の間接伝送による光無線伝送方法を使用す
るときの構成を示す図である。
【図10】狭指向性をもって直接伝送をするときの構成
を示す図である。
【図11】狭指向性をもって間接伝送をするときの構成
を示す図である。
【符号の説明】
1 送信装置 2 受信装置 3,57,58,67,68 送信光 4 反射面 5,7,53,55,63,65 発光器 6,11,54,56,64,66 受光器 8,9 固定台 10,59,60,69,70,71,72,110
拡散光 51,52,61,62 光無線伝送装置

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無線により送信装置から受信装置へ信号
    を伝送する無線伝送方法であって、 前記送信装置において、前記受信装置の受信軸が反射面
    に略直交するときの当該反射面上の位置に対してビーム
    状の送信信号を照射し、前記反射面で拡散させて拡散信
    号とする段階と、 前記受信装置において、受信軸を前記反射面に略直交さ
    せた状態で前記拡散信号を受信する段階と、 を有することを特徴とする無線伝送方法。
  2. 【請求項2】 前記反射面は、天井により形成されたも
    のであって、 前記受信装置は、前記受信軸を略上方へ向けたことを特
    徴とする請求項1記載の無線伝送方法。
  3. 【請求項3】 前記受信装置の受信指向性を前記拡散信
    号の中心部分を受信できる程度に狭くしたことを特徴と
    する請求項1又は2記載の無線伝送方法。
  4. 【請求項4】 無線により信号を送受信する無線伝送装
    置を用いて双方向に伝送する無線伝送方法であって、 送信元の無線伝送装置において、送信先の無線伝送装置
    の受信軸が反射面に略直交するときの当該反射面上の位
    置に対してビーム状の送信信号を照射し、前記反射面で
    拡散させて拡散信号とする段階と、 送信先の無線伝送装置において、受信軸を前記反射面に
    略直交させた状態で前記拡散信号を受信する段階と、 を有することを特徴とする無線伝送方法。
  5. 【請求項5】 無線により信号を送受信する無線伝送装
    置を用いて双方向に伝送する無線伝送方法であって、 送信先の無線伝送装置において、発信軸を反射面に略直
    交させた状態で送信信号を照射し、前記反射面で拡散さ
    せる段階と、 送信元の無線伝送装置において、この拡散された送信信
    号を受信したときの受信レベルに基づいて前記拡散のあ
    った方向を認識する段階と、 この認識した方向に発信軸を向けてビーム状の送信信号
    を照射し、前記反射面で拡散させて拡散信号とする段階
    と、 前記送信先の無線伝送装置において、受信軸を前記反射
    面に略直交させた状態で前記拡散信号を受信する段階
    と、 を有することを特徴とする無線伝送方法。
  6. 【請求項6】 無線により信号を送受信する無線伝送装
    置であって、 拡散信号を受信したときの受信レベルに基づいて拡散の
    あった方向を認識する認識手段と、 前記認識手段により認識した方向に発信軸の向きを設定
    する設定手段と、 前記設定手段により発信軸を向けた方向にビーム状の送
    信信号を照射する照射手段と、 を有することを特徴とする無線伝送装置。
  7. 【請求項7】 前記認識手段は、受信軸の向きを前記拡
    散信号を受信した方向へ変更可能であることを特徴とす
    る請求項6記載の無線伝送装置。
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