JP4015888B2

JP4015888B2 - Optical wireless communication system

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Publication number: JP4015888B2
Application number: JP2002187093A
Authority: JP
Inventors: 博之井辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2022-06-27
Also published as: JP2004032461A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号を自由空間で送受信する際に太陽光などの背景光雑音の影響を受けにくいポイントトゥポイントの光無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自由空間を介して光信号の送受信を行う光無線通信システムは、光ファイバなどの敷設が困難で、かつ、電波が使用できない領域での通信システムとして有望視されている。例えば、病院など無線機器の使用が制限されている領域において、光ファイバ敷設などの大規模な工事を行わずにビル間で簡単にデータ通信を行うことができる。また、電波を利用する場合には無線免許が必要であり、通信事業者以外の企業や個人が自由にデータ通信することができなかった。しかし、光無線通信システムでは、個人や企業が自由にデータ通信ができると言う利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、光無線送受信機1対を設置することにより、簡単に相互のデータ通信ができる。しかしながら、光無線送受信機の設置位置では1対の光無線送受信機リンクの延長線上に太陽が入ってしまうことにより、データ通信ができない時間帯が生ずる可能性があった。そのため、従来、太陽光が光無線送受信機に入らないような設置方向を選んで光無線送受信機を設置しなければならないという制約があった。あるいは、特開平１０−１０７５５６号公報に示すように光信号用の受光素子とバイアス回路用の受光素子と抵抗を並列した回路を直列接続することにより、太陽光などの直射日光時に受光素子にかかるバイアス電圧を高くすることにより太陽光の影響軽減するものがあるが、回路構成が複雑になる欠点があった。
【０００４】
本発明は、光無線送受信機の設置方向の制約を無くすという点を考慮してなされたもので、簡単な構成により太陽光による背景光雑音があっても正常にデータ通信が行える光無線通信システムを提案しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の光無線通信システムは、第１の光無線送受信機と第２の光無線送受信機との間で光を用いて無線通信を行うとともに、前記第１の光無線送受信機から前記第２の光無線送受信機に送信するときに前記第２の光無線送受信機に設けられた反射板による反射波を用いて前記第１の光送無線受信機が前記第２の光無線送受信機に対する方向調整を行う光無線通信システムにおいて、前記第１の光無線送受信機は、第１の半導体レーザと、この第１の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第２の半導体レーザと、入力データ信号のマークとスペースに対応して可変電流源の電流を切り替えるようにしたトランジスタ差動電流スイッチ回路の正論理出力又は負論理出力により、前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザを駆動させるとともに、所定の周波数の信号で前記可変電流源の電流量を変調し、互いに偏波の直交した光を前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザから発生させる駆動手段と、前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とからなる送信部と、前記第２の光無線送受信機から反射した反射光及び前記第２の光無線送受信機からの受信光をそれぞれその偏波を互いに直交した第１の偏波光と第２の偏波光に分離する分波器と、前記第１の偏波光を受光し、そのカソードに正の電源が接続した第１のフォトダイオードと、前記第２の偏波光を受光する第２のフォトダイオードと、前記第１のフォトダイオードのアノードと前記第２のフォトダイオードのカソードとが接続される入力部を有し、この入力部に入力される信号を出力データ信号に変換する第１の電流電圧変換器と、前記第２のフォトダイオードのアノードに接続され、一端が接地されたコンデンサと、前記第２のフォトダイオードのアノードに接続された第２の電流電圧変換器と、この第２の電流電圧変換器の出力と前記所定の周波数の信号が入力され、これら第２の電流電圧変換器の出力と前記所定の周波数の信号とを同期検波する同期検波器とを具備し、前記同期検波器の検波出力が最大となるように前記第１の光無線送受信機の前記第２の光無線送受信機に対する方向調整を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の光無線送信機は光無線送信機と光無線受信機との間で光を用いて無線通信を行う光無線通信システムに用いられるものであり、その送信部が、第１の半導体レーザと、この第１の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第２の半導体レーザと、入力データ信号のマークとスペースに対応して前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザを駆動させ、互いに偏波の直交した光を前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザから発生させる駆動手段と、前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とを具備することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の光無線送受信機は光無線送受信機間で光を用いて無線通信を行う光無線通信システムに用いられるものであり、その送信部が、第１の半導体レーザと、この第１の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第２の半導体レーザと、入力データ信号のマークとスペースに対応して前記前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザを駆動させ、互いに偏波の直交した光を前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザから発生させる駆動手段と、前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とを具備し、その受信部が、前記他の光無線送受信機から入射した光の偏波を互いに直交した第１の偏波光と第２の偏波光に分離する分波器と、これら第１の偏波光と第２の偏波光が入力され、偏波の方向に応じてマークとスペースが識別される出力テータ信号を得るデータ信号再生部とを具備することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る第１の実施の形態を図を用いて説明する。図1は本発明の光無線通信システムの第１の実施の形態を示す。
【００１０】
図1において第1の光無線送受信機１００及び第２の光無線送受信機２００はそれぞれ送信部（１０１,２０１）と受信部（１０２,２０２）とから構成され、第１の光無線送受信機１００と第２の光無線送受信機２００は同様な構成である。さらに、第1の光無線送受信機１００と第２の光無線送受信機２００とは光無線通信が行える対向した位置に配置され、第1の光無線送受信機１００と第２の送受信機２００とは相互に通信を行っており、ここでは第１の光無線送受信機１００から第２の光無線送受信機２００に対する光無線通信を行っているとして説明する。
【００１１】
第１の光無線送受信機１０１の送信部１０１に入力するデータ信号をバッファアンプ1−1により増幅する。増幅されたデータ信号にしたがって電流源２-１の電流Ipを第１のバイポーラトランジスタ３-１と第２のバイポーラトランジスタ４-１で構成する差動スイッチ回路で切り替える。すなわち、第１のバイポーラトランジスタ３-１のベースに入力するデータ信号が‘H’の場合には第１のバイポーラトランジスタ３-１は’ON’となり、第２のバイポーラトランジスタ４-１は’OFF’となる。
【００１２】
第１のバイポーラトランジスタ３-１のコレクタには、第１の半導体レーザ５-１のカソードと第１の半導体レーザ５-１にバイアス電流を供給する第１のバイアス電流源７-１が接続されている。
【００１３】
また、第２のバイポーラトランジスタ４-１のコレクタには、第２の半導体レーザ６-１のカソードと第２の半導体レーザ６-１にバイアス電流を供給する第２のバイアス電流源８-１が接続されている。
【００１４】
第１の半導体レーザから出力する偏波は図１に示すように紙面に平行であるものとし、第２の半導体レーザから出力する偏波は図１に示すように紙面に垂直であるとする。すなわち、第１の半導体レーザから出力する偏波と第２の半導体レーザから出力する偏波は直交関係にある。直交する2つの半導体レーザの出力光を偏光プリズム９-１により合波し、第１の光無線送受信機１００の出力として、第２の光無線送受信機２００に送出する。
【００１５】
直交する偏波で出力する第１の半導体レーザ３-１と第２の半導体レーザ４-１は、第１の光無線送受信機に入力するデータ信号により互いに相補的に光を出力する。すなわち、入力データ信号が’H’の場合、第１のバイポーラトランジスタ３-１が’ON’となり、電流源２-１の電流Ipは、第１の半導体レーザに流れ光が出力される。この時、第２のバイポーラトランジスタ４-１は‘OFF’となり、第２の半導体レーザ６-１には第２のバイアス電流源８-１の電流Ib2のみ印加され、バイアス発光のみとなる。
【００１６】
次に、入力データが’L’の場合、第１のバイポーラトランジスタ３-１が’OFF’となり、第１の半導体レーザ５-１には、第１のバイアス電流源７-１の電流Ib1のみとなり、バイアス発光のみとなる。一方、第２のバイポーラトランジスタ４-１が’ON’となり、電流源２-１の電流Ipは、第２の半導体レーザ６-１に流れ光が出力される。
【００１７】
その結果、偏光プリズム９-１の出力は第１の光送信機１００に入力されるデータが、’H’の場合には、紙面に平行の偏波の光が出力され、’L’の場合には、紙面に垂直の偏波の光が出力され直交関係を保つ。
【００１８】
偏光プリズム９-１から出力された信号光は、図示しないレンズを介して空間に出力され、第１の光送信機１００と対向する位置に設けられた第２の光無線送受信機２００の図示しないレンズにより集光され受信部２０２に入力される。
【００１９】
第２の光受信機２００の受信部２０２は、第１の光送信機１００からの信号光を偏光分離プリズム１０−２により直交する偏波に分離する。紙面に水平の偏波の光は直進して、第１のフォトダイオード１１−２に入力される。一方、紙面に垂直の偏波の光は、反射して第２のフォトダイオード１２−２に入力される。
【００２０】
第１のフォトダイオード１１-２のカソードは正の電源１３-２に接続される。また、第２のフォトダイオード１２-２のアノードは負の電源１４-２に接続される。さらに、第１のフォトダイオード１１-２のアノードと第２のフォトダイオード１２-２のカソードとは電流電圧変換器１５-２の入力に接続されている。
【００２１】
第２の光無線送受信機２００の受信部２２-１に紙面に垂直な偏波の光電力に比較し、紙面に平行な偏波の光電力が大きい光が入力すると、第１のフォトダイオード１１-２の光電流は第２のフォトダイオード１２-２の光電流より大きくなる。この光電流は電流電圧変換器１５-２の入力側に流れ込み、電流電圧変換器１５-２の出力側に電圧が出力される。
【００２２】
逆に、第２の光無線送受信機２００の受信部２２-１に紙面に水平な偏波の光電力に比較し、紙面に垂直な偏波の光電力の方が大きい光が入力すると、第２のフォトダイオード１２-２の光電流は、第１のフォトダイオード１１-２の光電流より大きくなる。この光電流は、電流電圧変換器１５-２の入力側から流れ出し、電流電圧変換器の出力には、前述とは逆の極性の電圧が出力される。
【００２３】
第１の光無線送受信機１００から出力される信号光は第１の光無線送受信機１００に入力するデータ信号が’H’の場合は紙面に平行した偏波となり、‘L’の場合は紙面に垂直な偏波となる。出力された信号光は空間を伝送されるため、光ファイバ中の伝播のように偏波状態が変化することはない。したがって、第１の光無線送受信機１００に’H’のデータが入力されると、第２の光無線送受信機２００では紙面に平行な偏波の信号光が入力される。第２の光無線送受信機では第１のフォトダイオード１１-２からの光電流が支配的となり、電流電圧変換器１５-２の入力側に光電流が流れ込み、電流電圧変換器１５-２の出力が’H’となる。
【００２４】
一方、第１の光無線送受信機１００に’L’のデータが入力されると、第１の光無線送受信機１００から紙面に垂直な偏波の信号光が出力される。第２の光無線送受信機２００には、紙面に垂直な偏波の信号光が入力される、第２のフォトダイオード１２-２からの光電流が支配的となり、電流電圧変換器１５-２の入力側から光電流が流れ出し、電流電圧変換器１５-２の出力が’L’となる。
【００２５】
以上に示したように、第２の光無線送受信機２００では第１の光無線送受信機１００の入力データに対応したデータ信号が出力されることになる。
【００２６】
ここで、第２の光無線送受信機２００には第１の光送信機１００から出力される信号光以外の種々の背景光が入力される。背景光の中で、もっとも電力密度が高く問題となる太陽光が対向の第１の光無線送受信機の出力信号光と同時に第２の光無線送受信機２００に入力される場合を考える。
【００２７】
第２の光無線送受信機２００に入力される信号光は、偏光分離プリズム１０−２によって紙面に平行な偏波の信号光と、紙面に垂直な偏波の信号光に分離される。対向する第１の光無線送受信機１００からの信号光は、上述したように、第１の光無線送受信機１００に入力されるデータ信号に依存して偏波が水平と垂直に変化する。一方、太陽光などの背景光は偏波方向がランダムである。
【００２８】
したがって、偏光分離プリズム１０−２で分離される２つの偏波の背景光電力は２つに分離される。２つに分離された太陽光などの背景光は、第１のフォトダイオード１１−２と第２のフォトダイオード１２−２にそれぞれ入力される。２つに分離された背景光の電力がほぼ等しい場合には、第１のフォトダイオード１１−２に流れる背景光による光電流と第２のフォトダイオード１２−２に流れる背景光による光電流がほぼ等しくなる。その結果、電流電圧変換器１５−２の入力側に流入する光電流が打ち消しあい、背景光による電圧が出力されない。
【００２９】
したがって、第２の光無線送受信機２００は信号光に背景光が含まれている場合にも、背景光の影響を受けずに信号光に従う電圧を出力することが可能となる。
【００３０】
また、第１の光無線送受信機１００に入力するデータ信号が’H’の場合と’L’の場合に、第２の光無線送受信機２００の電流電圧変換器１５-２の入力電流の方向が互いに逆方向となる。すなわち、電流電圧変換器１５-２の出力を逆極性電圧を出力するようにできる。このため、第２の光無線送受信機２００の受信部２０２からの出力を交流結合で構成することが可能となる。第２の光無線送受信機２００を交流結合で構成することにより、広ダイナミックレンジな光無線送受信機を実現することができる。
【００３１】
ここで、第１の光無線送受信機１００に入力するデータが’H’の場合に、第１の光無線送受信機１００は紙面に平行な偏波光を出力し、第２の光受信機２００では、紙面に平行な偏波光を受けた場合に、’H’を出力する例を示した。データと偏波の関係は、単なる一例であり、’L’の場合に平行な偏波というように、変形例は種々考えられる。また、偏波に関して、紙面に平行と垂直という例を示した。しかし、第１の光無線送受信機１００から出力される偏波は、直交関係にあれば何れでも良い。
【００３２】
また、第１の光無線送受信機１００の送信部１０１の出力に４分の１波長板などを挿入することにより右回り円偏波と左回り円偏波の組み合わせでも良い。この場合、対向する第２の光無線送受信機２００の受信部２０２の入力に４分の１波長板を挿入して、直線偏波に戻してから偏波分離プリズムにて偏波を分離することが考えられる。
【００３３】
また、第１の光送信機１００はバイポーラトランジスタの差動電流スイッチにより、2つの半導体レーザに流す電流をスイッチする例を示した。差動電流スイッチは、電界効果トランジスタのペアで構成しても良い。
【００３４】
また、図１に示す実施の形態では、電流源２-１の電流を差動電流スイッチで切り替える例を示した。しかし、2つの半導体レーザを相補的に動作させられる構成であれば、どのような回路構成であっても良い。
【００３５】
以上は、第１の光無線送受信機１００から第２の光無線送受信機２００に対する光無線通信を行っていることについて説明したが、第２の光無線送受信機２００から第１の光無線送受信機１００に対する光無線通信も同様におこなわれ、第１の光無線送受信機１００と第２の送受信機２００とは相互に相互に通信を行うことができる。
【００３６】
すなわち、第２の光無線送受信機２００の送信部２２-１に入力データを入力すると送信部２２-1を構成するバッファアンプ１-２、電流源２-２、第１のバイポーラトランジスタ３-２、第２のバイポーラトランジスタ４-２、第１の半導体レーザ５-２、第２の半導体レーザ６-２、第１のバイアス電流源７-２、第２のバイアス電流源８-２、偏光プリズム９-２により直交した偏波をもった信号光として送出し、この信号光を第１の光無線送受信機１００の受信部１０１で受光して受信部１０１を構成する偏光分離プリズム１２-１、第１のフォトダイオード１１-１、第２のフォトダイオード１２-１、正の電源１３-１、負の電源１４-１、電流電圧変換器１５-１により受信データを得ることができる。
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態に係る光無線通信システムについて説明する。図2は、第２の実施の形態に係る光無線送受信機の構成を示す図である。
【００３７】
図２において第1の光無線送受信機３００及び第２の光無線送受信機４００はそれぞれ送信部（３０１,４０１）と受信部（３０２,４０２）とから構成され、第１の光無線送受信機３００と第２の光無線送受信機４００は同様な構成である。さらに、第1の光無線送受信機３００と第２の光無線送受信機４００とは光無線通信が行える対向した位置に配置され、第1の光無線送受信機３００と第２の送受信機４００とは相互に相互に通信を行っている。
【００３８】
また、第１の光無線送受信機３００と第２の送受信機４００は図３に示すような反射板５１を有しており、反射板５１の近傍には信号光を送出する出光部５２と信号光を受信する受光部５３を設け、第１の光無線送受信機３００が第２の送受信機４００へ出光部５２から信号光を送出すると、信号光の一部は受光部５３により受信され、一部は反射板５１に反射して反射光として第１の光無線送受信機３００に戻り、この戻り光により第１の光受信機３００と第２の光受信機４００とはトラッキングをとっている。
【００３９】
図２では第１の送受信機３００から第２の光無線送受信機４００に対する光無線通信を行っている場合について述べる。
【００４０】
図２に示した第１の光無線送受信機３００及び第２の光無線送受信機は、バッファアンプ（２１-１，２１−２）、第１のバイポーラトランジスタ（２３-１，２３−２）、第２のバイポーラトランジスタ（２４-１,２４-２）、第１の半導体レーザ（２５-１,２５-２）、第２の半導体レーザ（２６-１,２６-２）、第１のバイアス電流源（２７-１,２７-２）、第２のバイアス電流源（２８-１,２８-２）、偏光プリズム（２９-１,２９-２）、偏光分離プリズム（３０-１,３０-２）、第１のフォトダイオード（３１-１,３１-２）、第２のフォトダイオード（３２-１,３２-２）、正の電源（３３-１,３３-２）、第１の電流電圧変換器（３５-１,３５-２）は、図1に示した第１の実施の形態の第１の光無線送受信機１００及び第２の光無線送受信機２００のバッファアンプ（1−1，１−２）、第１のバイポーラトランジスタ（３-１，３-２）、第２のバイポーラトランジスタ（４-１，４-２）、第１の半導体レーザ（５-１，５-２）、第２の半導体レーザ（６-１，６-２）、第１のバイアス電流源（７-１，７-２）、第２のバイアス電流源（８-１，８-２）、偏光プリズム（９-１，９-２）、偏光分離プリズム（１０-１，１０-２）、第１のフォトダイオード（１１-１，１１-２）、第２のフォトダイオード（１２-１，１２-２）、正の電源（１３-１，１３-２）、電流電圧変換器（１５-１，１５-２）と実質的に同様であるため、ここでは動作の詳細な説明を省略する。
【００４１】
第２の実施の形態の光無線送受信機と第１の実施の形態の光無線送受信機との相違点は、第１のバイポーラトランジスタ（２３-１，２３-２）と第２のバイポーラトランジスタ（２４-１，２４-２）で構成する差動電流スイッチの可変電流源（２２-１，２２-２）の電流値Ipが、低周波信号源（２７-１，２７-２）によって正弦状に変化させ得る点と第２のフォトダイオード（３２-１,３２-２）のアノード側に第２の電流電圧変換器（３６-１，３６-２）とコンデンサ（３９-１，３９-２）が接続され、低周波信号源（２７-１，２７-２）及び第２の電流電圧変換器（３６-１，３６-２）の出力信号が同期検波器（３８-１，３８-２）に供給されている点である。
【００４２】
第１の光無線送受信機３００の送信部３０１では、低周波信号源３７-１から出力する振幅と周波数で可変電流源２２-１の出力電流値が変調を受ける。この可変電流源２２-１の電流値Ipの変化により、第１の半導体レーザ２５-１と第２の半導体レーザ２６-１は図４に示すように低周波の強度変調がなされる。
【００４３】
偏光プリズム２９-１により直交する2つの半導体レーザ光が合波され、第１の光無線送受信機３００の送信部３０１から信号光として図示していないレンズを介して、大気中に出力される。
【００４４】
大気中に出力された信号光は対向する第２の光無線送受信機４００に到達する。
【００４５】
送出された信号光は、第２の光無線送受信機４００に設けられた反射板５１により、一部が反射され、再度、第１の光無線送受信機３００に戻ってくる。なお、この反射光は上述したように第１の光無線送受信機３００と第２の光無線送受信機４００とのトラッキングに用いられる。
【００４６】
次に、第１の光無線送受信機３００の受信部３０２の動作について示す。受信部３０２では上述した第２の光無線送受信機４００からの反射光と第２の光無線送受信機４００の送出部４０１から送出された信号光が同時に受信される。なお、この第２の光無線送受信機４００の送出部４０１から送出される信号光は、上述した第１の光無線送受信機３００の送出部３０１と同様に送出部４０１に入力されるデータ信号を直交した偏波をもった信号光として送出している。
【００４７】
第１の光無線送受信機３００の受信部３０２では、第２の光無線送受信機４００で反射した反射光は微弱光として受信され、一方、第２の光無線送受信機４００から送出された信号光は強く入射する。
【００４８】
第１の光無線送受信機３００の受信部３０２に到達した反射光は偏波分離プリズム３０-１を介して直交偏波に分離される。分離された紙面に平行な偏波の光は第１のフォトダイオード３１-１で光電流に変換される。また、分離された紙面に垂直な偏波の光は第２のフォトダイオード３２-１で光電流に変換される。
【００４９】
図４に示すように、第１の光無線送受信機３００から送信した両偏波の光は低周波信号により強度変調を受けており、反射光も同様に低周波信号により強度変調を受けている。
【００５０】
したがって、低周波で強度変調を受けた信号電流は同相電流として第２の電流電圧変換器３６-１に入力される。このとき、第２のフォトダイオード３２-１で電流に変換された光電流は高周波成分を多く含むため、コンデンサ３９-１により接地側に流れる。
【００５１】
このとき、低周波信号の角周波数とコンデンサ３９-１の容量との積が０．０２以下に設定するとよい。これは第２の直流変換器３６-１の入力インピーダンスが５０Ωと考えた場合に、低周波で変調を受けた信号電流及び光電流の半分以上が第２の電流変換器３６-１に流れ込むようにするためである。
【００５２】
第１の光無線送受信機３００の受信部３０２に入力する第２の光無線送受信機４００が送出した信号光は、上記と同様に偏波分離プリズム３０-１を介して直交偏波に分離される。
【００５３】
第２の光無線送受信機４００が送出したデータ信号については第１の実施の形態と同様に第１のフォトダイオード３１-１、第２のフォトダイオード３２-１、第１の電流電圧変換器３５-１により信号光の偏波に応じて正負の信号が出力されデータ信号として取り出せる。
【００５４】
また、第２の光無線送受信機４００が送出した同相低周波信号については、反射光の同相低周波信号と同時に第２の電流電圧変換器３６-１に入力する。すなわち、第２の電流電圧変換器３６-１の出力電圧信号には第２の光無線送受信機４００による反射波の低周波信号と第２の光無線送受信機４００の発する低周波信号の2つのスペクトル成分が存在する。
【００５５】
ここで、あらかじめ自局の第１の光無線送受信機３００の低周波信号周波数と第２の光無線送受信機４００の低周波信号周波数を異ならせておくことにより、同期検波器３８-1で第２の電流電圧変換器３６-１の出力信号と低周波信号源３７-１の出力信号とを同期検波し、第１の光無線送受信機３００の反射波の低周波信号周波数成分のみを選択的に抽出し、トラッキング信号を得ることが可能となる。
【００５６】
したがって、反射波の周波数成分が最大となるように、第1の光無線送受信機３００の第２の光無線送受信機４００に対する方向を制御することにより、自動的なトラッキングが可能となる。
【００５７】
ここで、反射板５１は例えば道路に設置されている通称キャッツアイと呼ばれる反射板などを用いることができる。
【００５８】
また、同期検波器３８-１により、第1の光無線送受信機３００の低周波信号周波数成分を選択的に抽出するが、第２の電流電圧変換器３６-１内部にバンドパスフィルタを設けて、予め第1の光無線送受信機３００の低周波成分を抽出するようにしても良い。
【００５９】
さらに、低周波信号の周波数は第1の光無線送受信機３００と第２の光無線送受信機４００とで異ならせるが、高調波成分が互いにもれこまないように、第1の光無線送受信機３００と第２の光無線送受信機４００の周波数を互いに素の関係としてもよい。
【００６０】
また、低周波信号周波数は太陽光が持っている周波数成分（2Ｍｚ付近、特開平７−１８３８４９の図５参照）よりも高い周波数として、トラッキング制御に太陽光の影響を受け難いようにすることも重要である。
【００６１】
なお、上記実施の形態では送信部と受信部の両方をもち送信及び受信の両方が可能な光無線送受信装置の例を説明したが、上記実施の形態の送信部又は受信部何れか一方をもち、送信又は受信の何れかの動作を行う光無線送信機及び光無線受信機を構成することも可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればデータ信号に偏波方向が互いに直交関係させた変調を行い送信することにより、太陽光などの強い背景光の影響を受けない光無線通信システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光無線送受信機を示す図
【図２】本発明の他の実施の形態に係る光無線送受信機を示す図
【図３】本発明の他の実施の形態に係る反射板を示す図
【図４】本発明の他の実施の形態に係る光無線送受信機から送出される光信号を説明する図
【符号の説明】
１-１、１-２、２１-１、２１-２・・・・バッファアンプ
２-１、２-２、２２-１、２２-２・・・・電流源
３-１、３-２、２３-１、２３-２・・・・第１のバイポーラトランジスタ
４-１、４-２、２４-１、２４-２・・・・第２のバイポーラトランジスタ
５-１、５-２、２５-１、２５-２・・・・第１の半導体レーザ
６-１、６-２、２６-１、２６-２・・・・第２の半導体レーザ
７-１、７-２、２７-１、２７-２・・・・第１のバイアス電流源
８-１、８-２、２８-１、２８-２・・・・第２のバイアス電流源、
９-１、９-２、２９-１、２９-２・・・・偏光プリズム
１０-１、１０-２、３０-１、３０-２・・偏光分離プリズム
１１-１、１１-２、３１-１、３１-２・・第１のフォトダイオード
１２-１、１２-２、３２-１、３２-２・・第２のフォトダイオード
１３-１、１３-２、３３-１、３３-２・・正の電源
１４-１、１４-２、３４-１、３４-２・・負の電源
１５-１、１５-２、３５-１、３５-２・・電流電圧変換器
３６-１、３６-２・・・・・・・・・・・第２の電流電圧変換器
３７-１、３７-２・・・・・・・・・・・低周波信号源
３８-１、３８-２・・・・・・・・・・・位相比較器
３９-１、３９-２・・・・・・・・・・・コンデンサ
５１・・・・・・・・・・・・・・・・・反射板
１００、３００・・・・・・・・・・・・第１の光無線送受信機
１０１、２０１、３０１、４０１・・・・送出部
１０２、２０２、３０２、４０２・・・・受信部
２００、４００・・・・・・・・・・・・第２の光無線送受信機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a point-to-point that is less susceptible to background light noise such as sunlight when transmitting and receiving optical signals in free space. Optical wireless communication system About.
[0002]
[Prior art]
An optical wireless communication system that transmits and receives optical signals through free space is promising as a communication system in an area where it is difficult to install an optical fiber or the like and radio waves cannot be used. For example, in an area where the use of wireless devices is restricted, such as a hospital, data communication can be easily performed between buildings without performing large-scale construction such as laying optical fibers. In addition, when using radio waves, a wireless license is required, and companies and individuals other than telecommunications carriers cannot freely communicate data. However, the optical wireless communication system has an advantage that individuals and companies can freely perform data communication.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, it is possible to easily perform mutual data communication by installing a pair of optical wireless transceivers. However, when the optical wireless transmitter / receiver is installed, the sun may enter the extension line of the pair of optical wireless transmitter / receiver links, which may cause a time period during which data communication is not possible. Therefore, conventionally, there has been a restriction that the optical wireless transmitter / receiver must be installed by selecting an installation direction in which sunlight does not enter the optical wireless transmitter / receiver. Alternatively, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-107556, a light receiving element for an optical signal, a light receiving element for a bias circuit, and a circuit in which resistors are connected in series are connected in series, so that the light receiving element is applied during direct sunlight such as sunlight. Although there are some which reduce the influence of sunlight by increasing the bias voltage, there is a drawback that the circuit configuration becomes complicated.
[0004]
The present invention has been made in consideration of eliminating the restriction on the installation direction of the optical wireless transceiver, and can perform normal data communication even with background light noise due to sunlight with a simple configuration. Optical wireless communication system Is to try to propose.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical wireless communication system according to the present invention performs wireless communication using light between a first optical wireless transceiver and a second optical wireless transceiver, and the first optical wireless transceiver. wireless The second light from the transceiver wireless The second light when transmitting to the transceiver wireless The first optical transmission is performed using a reflected wave by a reflector provided in the transceiver. wireless The receiver receives the second light wireless In an optical wireless communication system that performs direction adjustment with respect to a transceiver, the first optical wireless transceiver includes a first semiconductor laser and a second semiconductor having a polarization orthogonal to the polarization of the first semiconductor laser. Laser, Input data signal The positive logic output or negative of the transistor differential current switch circuit that switches the current of the variable current source corresponding to the mark and space logic The first semiconductor laser or the second semiconductor laser is driven by the output, and the current amount of the variable current source is modulated by a signal having a predetermined frequency, so that the lights having the polarizations orthogonal to each other are modulated. A transmission unit including driving means generated from a laser or a second semiconductor laser, a multiplexer that couples light output from each of the first semiconductor laser and the second semiconductor laser, and the second light wireless Reflected light reflected from the transceiver and the second light wireless A duplexer that separates the received light from the transceiver into first polarized light and second polarized light whose polarizations are orthogonal to each other, and receives the first polarized light, and a positive power source at the cathode A first photodiode connected to A second photodiode that receives the second polarized light; and an input section to which an anode of the first photodiode and a cathode of the second photodiode are connected, and is input to the input section. A first current-to-voltage converter that converts the output signal into an output data signal; Connected to the anode of the second photodiode, with one end ground A capacitor, a second current-voltage converter connected to the anode of the second photodiode, an output of the second current-voltage converter, and a signal of the predetermined frequency are input, A synchronous detector for synchronously detecting the output of the current-voltage converter and the signal of the predetermined frequency, and the first optical wireless transceiver of the first optical wireless transceiver so that the detection output of the synchronous detector is maximized. Direction adjustment with respect to the second optical wireless transceiver is performed.
[0007]
The optical wireless transmitter of the present invention is used in an optical wireless communication system that performs light communication using light between an optical wireless transmitter and an optical wireless receiver. A semiconductor laser, a second semiconductor laser having a polarization orthogonal to the polarization of the first semiconductor laser, and the first semiconductor laser or the second semiconductor laser corresponding to the mark and space of the input data signal And driving means for generating light orthogonally polarized with each other from the first semiconductor laser or the second semiconductor laser, and light output from the first semiconductor laser and the second semiconductor laser, respectively. And a coupler to be coupled.
[0008]
The optical wireless transmitter / receiver of the present invention is used in an optical wireless communication system for performing wireless communication using light between the optical wireless transmitter / receiver, and the transmission section includes the first semiconductor laser and the first semiconductor laser. The second semiconductor laser having a polarization orthogonal to the polarization of the semiconductor laser and the first semiconductor laser or the second semiconductor laser corresponding to the mark and space of the input data signal are driven to Driving means for generating light having orthogonal waves from the first semiconductor laser or the second semiconductor laser, and a multiplexer for coupling the light respectively output from the first semiconductor laser and the second semiconductor laser; And a demultiplexer for separating the polarization of the light incident from the other optical wireless transceiver into a first polarized light and a second polarized light orthogonal to each other, and the first Polarized light and second polarized light Is the force, in which a mark and a space depending on the direction of polarization is characterized by comprising a data signal reproduction section to obtain the output stator signal is identified.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of an optical wireless communication system of the present invention.
[0010]
In FIG. 1, a first optical wireless transceiver 100 and a second optical wireless transceiver 200 are each composed of a transmission unit (101, 201) and a reception unit (102, 202). The second optical wireless transceiver 200 has the same configuration. Further, the first optical wireless transceiver 100 and the second optical wireless transceiver 200 are arranged at positions facing each other where optical wireless communication can be performed. The first optical wireless transceiver 100 and the second transceiver 200 are In this example, it is assumed that the first optical wireless transceiver 100 performs optical wireless communication from the first optical wireless transceiver 100 to the second optical wireless transceiver 200.
[0011]
A data signal input to the transmission unit 101 of the first optical wireless transceiver 101 is amplified by the buffer amplifier 1-1. In accordance with the amplified data signal, the current Ip of the current source 2-1 is switched by a differential switch circuit composed of the first bipolar transistor 3-1 and the second bipolar transistor 4-1. That is, when the data signal input to the base of the first bipolar transistor 3-1 is “H”, the first bipolar transistor 3-1 is “ON” and the second bipolar transistor 4-1 is “OFF”. 'Become.
[0012]
The cathode of the first semiconductor laser 5-1 and the first bias current source 7-1 for supplying a bias current to the first semiconductor laser 5-1 are connected to the collector of the first bipolar transistor 3-1. ing.
[0013]
The collector of the second bipolar transistor 4-1 includes a cathode of the second semiconductor laser 6-1 and a second bias current source 8-1 for supplying a bias current to the second semiconductor laser 6-1. It is connected.
[0014]
It is assumed that the polarization output from the first semiconductor laser is parallel to the paper surface as shown in FIG. 1, and the polarization output from the second semiconductor laser is perpendicular to the paper surface as shown in FIG. That is, the polarization output from the first semiconductor laser and the polarization output from the second semiconductor laser are orthogonal. The output lights of two orthogonal semiconductor lasers are combined by the polarizing prism 9-1 and sent to the second optical wireless transceiver 200 as the output of the first optical wireless transceiver 100.
[0015]
The first semiconductor laser 3-1 and the second semiconductor laser 4-1 that output at orthogonal polarizations output light complementarily with each other by a data signal input to the first optical wireless transceiver. That is, when the input data signal is “H”, the first bipolar transistor 3-1 is turned “ON”, and the current Ip of the current source 2-1 flows to the first semiconductor laser and outputs light. At this time, the second bipolar transistor 4-1 is turned “OFF”, and only the current Ib 2 of the second bias current source 8-1 is applied to the second semiconductor laser 6-1, and only the bias emission is performed.
[0016]
Next, when the input data is “L”, the first bipolar transistor 3-1 is turned “OFF”, and only the current Ib1 of the first bias current source 7-1 is supplied to the first semiconductor laser 5-1. Thus, only bias emission is performed. On the other hand, the second bipolar transistor 4-1 is turned “ON”, and the current Ip of the current source 2-1 flows to the second semiconductor laser 6-1 to output light.
[0017]
As a result, when the data input to the first optical transmitter 100 is “H”, the output of the polarizing prism 9-1 is output with polarized light parallel to the paper surface. In this case, polarized light perpendicular to the paper surface is output to maintain the orthogonal relationship.
[0018]
The signal light output from the polarizing prism 9-1 is output to a space via a lens (not shown), and the second optical wireless transmitter / receiver 200 provided at a position facing the first optical transmitter 100 (not shown). The light is collected by the lens and input to the receiving unit 202.
[0019]
The receiving unit 202 of the second optical receiver 200 receives the signal light from the first optical transmitter 100. Polarization Separation into orthogonal polarized waves is performed by the separation prism 10-2. Polarized light that is horizontal to the paper travels straight and is input to the first photodiode 11-2. On the other hand, polarized light perpendicular to the paper surface is reflected and input to the second photodiode 12-2.
[0020]
The cathode of the first photodiode 11-2 is connected to the positive power supply 13-2. The anode of the second photodiode 12-2 is connected to the negative power supply 14-2. Further, the anode of the first photodiode 11-2 and the cathode of the second photodiode 12-2 are connected to the input of the current-voltage converter 15-2.
[0021]
When light having a large polarization optical power parallel to the paper surface is input to the receiving unit 22-1 of the second optical wireless transceiver 200, the first photodiode 11 The photocurrent of -2 is larger than the photocurrent of the second photodiode 12-2. This photocurrent flows into the input side of the current-voltage converter 15-2, and a voltage is output to the output side of the current-voltage converter 15-2.
[0022]
On the other hand, when light having a greater polarization power perpendicular to the paper surface is input to the receiving unit 22-1 of the second optical wireless transmitter / receiver 200 compared to the polarization light power horizontal to the paper surface. The photocurrent of the second photodiode 12-2 is larger than the photocurrent of the first photodiode 11-2. This photocurrent flows out from the input side of the current-voltage converter 15-2, and a voltage having a polarity opposite to that described above is output to the output of the current-voltage converter.
[0023]
The signal light output from the first optical wireless transmitter / receiver 100 is polarized in parallel to the paper surface when the data signal input to the first optical wireless transmitter / receiver 100 is “H”, and the paper surface when the data signal is “L”. The polarization is perpendicular to. Since the output signal light is transmitted through the space, the polarization state does not change unlike the propagation in the optical fiber. Therefore, when 'H' data is input to the first optical wireless transmitter / receiver 100, the second optical wireless transmitter / receiver 200 receives signal light having a polarization parallel to the paper surface. In the second optical wireless transceiver, the photocurrent from the first photodiode 11-2 becomes dominant, the photocurrent flows into the input side of the current-voltage converter 15-2, and the output of the current-voltage converter 15-2. Becomes 'H'.
[0024]
On the other hand, when 'L' data is input to the first optical wireless transmitter / receiver 100, signal light having a polarization perpendicular to the paper surface is output from the first optical wireless transmitter / receiver 100. The second optical wireless transmitter / receiver 200 receives the signal light having the polarization perpendicular to the paper surface, and the photocurrent from the second photodiode 12-2 is dominant, and the current-voltage converter 15-2 Photocurrent flows out from the input side, and the output of the current-voltage converter 15-2 becomes 'L'.
[0025]
As described above, the second optical wireless transceiver 200 outputs a data signal corresponding to the input data of the first optical wireless transceiver 100.
[0026]
Here, various background lights other than the signal light output from the first optical transmitter 100 are input to the second optical wireless transceiver 200. Consider a case in which sunlight, which has the highest power density in background light, is input to the second optical wireless transceiver 200 simultaneously with the output signal light of the opposing first optical wireless transceiver.
[0027]
The signal light input to the second optical wireless transceiver 200 is Polarization The separating prism 10-2 separates the polarized signal light parallel to the paper surface and the polarized signal light perpendicular to the paper surface. As described above, the polarization of the signal light from the opposing first optical wireless transceiver 100 varies horizontally and vertically depending on the data signal input to the first optical wireless transceiver 100. On the other hand, background light such as sunlight has a random polarization direction.
[0028]
Therefore, Polarization The background light power of the two polarized waves separated by the separation prism 10-2 is separated into two. The separated background light such as sunlight is input to the first photodiode 11-2 and the second photodiode 12-2, respectively. When the power of the background light separated into two is substantially equal, the photocurrent due to the background light flowing through the first photodiode 11-2 and the photocurrent due to the background light flowing through the second photodiode 12-2 are almost equal. Will be equal. As a result, the photocurrents flowing into the input side of the current-voltage converter 15-2 cancel each other, and no voltage due to background light is output.
[0029]
Therefore, the second optical wireless transceiver 200 can output a voltage according to the signal light without being influenced by the background light even when the signal light includes background light.
[0030]
The direction of the input current of the current-voltage converter 15-2 of the second optical wireless transceiver 200 when the data signal input to the first optical wireless transceiver 100 is 'H' and 'L'. Are opposite to each other. That is, the output of the current-voltage converter 15-2 can be made to output a reverse polarity voltage. For this reason, it becomes possible to comprise the output from the receiving part 202 of the 2nd optical wireless transceiver 200 by alternating current coupling. By configuring the second optical wireless transceiver 200 with AC coupling, a wide dynamic range optical wireless transceiver can be realized.
[0031]
Here, when the data input to the first optical wireless transceiver 100 is 'H', the first optical wireless transceiver 100 outputs polarized light parallel to the paper surface, and the second optical receiver 200 An example of outputting 'H' when receiving polarized light parallel to the paper surface is shown. The relationship between data and polarization is merely an example, and various modifications are conceivable, such as parallel polarization in the case of 'L'. In addition, an example is shown in which the polarization is parallel and perpendicular to the paper surface. However, the polarization output from the first optical wireless transceiver 100 may be any as long as it has an orthogonal relationship.
[0032]
Further, a combination of clockwise circular polarization and counterclockwise circular polarization may be used by inserting a quarter-wave plate or the like into the output of the transmission unit 101 of the first optical wireless transceiver 100. In this case, a quarter-wave plate is inserted into the input of the receiving unit 202 of the opposing second optical wireless transceiver 200 to return to linear polarization, and then the polarization is separated by the polarization separation prism. Can be considered.
[0033]
In addition, the first optical transmitter 100 has been described as an example in which the currents flowing through the two semiconductor lasers are switched by the differential current switch of the bipolar transistor. The differential current switch may be composed of a pair of field effect transistors.
[0034]
In the embodiment shown in FIG. 1, the example in which the current of the current source 2-1 is switched by the differential current switch has been described. However, any circuit configuration may be used as long as the two semiconductor lasers can be operated in a complementary manner.
[0035]
In the above, the optical wireless communication from the first optical wireless transceiver 100 to the second optical wireless transceiver 200 has been described. However, the second optical wireless transceiver 200 to the first optical wireless transceiver is described. The optical wireless communication with respect to 100 is performed in the same manner, and the first optical wireless transmitter / receiver 100 and the second transmitter / receiver 200 can communicate with each other.
[0036]
That is, when input data is input to the transmission unit 22-1 of the second optical wireless transceiver 200, the buffer amplifier 1-2, the current source 2-2, and the first bipolar transistor 3-2 that constitute the transmission unit 22-1. , Second bipolar transistor 4-2, first semiconductor laser 5-2, second semiconductor laser 6-2, first bias current source 7-2, second bias current source 8-2, polarizing prism 9-2 is transmitted as signal light having orthogonal polarization, and the signal light is received by the reception unit 101 of the first optical wireless transceiver 100, and the polarization separation prism 12-1 constituting the reception unit 101, Received data can be obtained by the first photodiode 11-1, the second photodiode 12-1, the positive power supply 13-1, the negative power supply 14-1, and the current-voltage converter 15-1.
(Second Embodiment)
Next, an optical wireless communication system according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an optical wireless transceiver according to the second embodiment.
[0037]
In FIG. 2, the first optical wireless transceiver 300 and the second optical wireless transceiver 400 are each composed of a transmission unit (301, 401) and a reception unit (302, 402), and the first optical wireless transceiver 300. The second optical wireless transceiver 400 has the same configuration. Further, the first optical wireless transceiver 300 and the second optical wireless transceiver 400 are arranged at positions facing each other where optical wireless communication can be performed. The first optical wireless transceiver 300 and the second transceiver 400 are They communicate with each other.
[0038]
Further, the first optical wireless transmitter / receiver 300 and the second transmitter / receiver 400 have a reflecting plate 51 as shown in FIG. 3, and a light emitting unit 52 for transmitting signal light and a signal are provided in the vicinity of the reflecting plate 51. When the first optical wireless transceiver 300 transmits the signal light from the light emitting unit 52 to the second transceiver 400, a part of the signal light is received by the light receiving unit 53. The part is reflected by the reflecting plate 51 and returned to the first optical wireless transceiver 300 as reflected light, and the first optical receiver 300 and the second optical receiver 400 are tracking by the return light.
[0039]
FIG. 2 describes a case where optical wireless communication from the first transceiver 300 to the second optical wireless transceiver 400 is performed.
[0040]
The first optical wireless transceiver 300 and the second optical wireless transceiver shown in FIG. 2 include a buffer amplifier (21-1, 21-2), a first bipolar transistor (23-1, 23-2), Second bipolar transistor (24-1, 24-2), first semiconductor laser (25-1, 25-2), second semiconductor laser (26-1, 26-2), first bias current Source (27-1, 27-2), second bias current source (28-1, 28-2), polarization prism (29-1, 29-2), polarization separation prism (30-1, 30-2) ), First photodiode (31-1, 31-2), second photodiode (32-1, 32-2), positive power supply (33-1, 32-2), first current voltage The converters (35-1 and 35-2) are provided for the first optical wireless transceiver 100 and the second optical wireless transceiver 200 of the first embodiment shown in FIG. Buffer amplifier (1-1, 1-2), first bipolar transistor (3-1, 3-2), second bipolar transistor (4-1, 4-2), first semiconductor laser (5-1) 5-2), the second semiconductor laser (6-1, 6-2), the first bias current source (7-1, 7-2), the second bias current source (8-1, 8- 2), polarization prism (9-1, 9-2), polarization separation prism (10-1, 10-2), first photodiode (11-1, 11-2), second photodiode (12) -1 and 12-2), positive power supplies (13-1 and 13-2), and current / voltage converters (15-1 and 15-2). Is omitted.
[0041]
The difference between the optical wireless transceiver of the second embodiment and the optical wireless transceiver of the first embodiment is that the first bipolar transistor (23-1 and 23-2) and the second bipolar transistor ( The current value Ip of the variable current source (22-1, 222-2) of the differential current switch composed of 24-1, 24-2) is sinusoidal by the low frequency signal source (27-1, 27-2). And a second current-voltage converter (36-1, 36-2) and a capacitor (39-1, 39-2) on the anode side of the second photodiode (32-1, 32-2). ) And the output signals of the low-frequency signal source (27-1, 27-2) and the second current-voltage converter (36-1, 36-2) are synchronized with the synchronous detector (38-1, 38-2). ).
[0042]
In the transmission unit 301 of the first optical wireless transceiver 300, the output current value of the variable current source 22-1 is modulated by the amplitude and frequency output from the low frequency signal source 37-1. Due to the change in the current value Ip of the variable current source 22-1, the first semiconductor laser 25-1 and the second semiconductor laser 26-1 are subjected to low-frequency intensity modulation as shown in FIG.
[0043]
Two orthogonal semiconductor laser beams are combined by the polarizing prism 29-1 and output from the transmitting unit 301 of the first optical wireless transceiver 300 to the atmosphere as signal light through a lens (not shown).
[0044]
The signal light output into the atmosphere reaches the second optical wireless transmitter / receiver 400 that faces the signal light.
[0045]
The transmitted signal light is provided in the second optical wireless transceiver 400. Reflector 51 As a result, a part of the light is reflected and returned to the first optical wireless transceiver 300 again. The reflected light is used for tracking between the first optical wireless transceiver 300 and the second optical wireless transceiver 400 as described above.
[0046]
Next, the operation of the receiving unit 302 of the first optical wireless transceiver 300 will be described. The receiving unit 302 receives the reflected light from the second optical wireless transceiver 400 and the signal light transmitted from the transmitting unit 401 of the second optical wireless transceiver 400 at the same time. The signal light transmitted from the transmission unit 401 of the second optical wireless transceiver 400 is input to the transmission unit 401 in the same manner as the transmission unit 301 of the first optical wireless transceiver 300 described above. Data signal Are transmitted as signal light having orthogonal polarization.
[0047]
Reception unit of first optical wireless transceiver 300 302 Then, the reflected light reflected by the second optical wireless transceiver 400 is received as weak light, while the second optical wireless transceiver 400 The signal light transmitted from is strongly incident.
[0048]
The reflected light that has reached the receiving unit 302 of the first optical wireless transceiver 300 is separated into orthogonally polarized waves via the polarization separating prism 30-1. The separated polarized light parallel to the paper surface is converted into a photocurrent by the first photodiode 31-1. The separated polarized light perpendicular to the paper surface is converted into a photocurrent by the second photodiode 32-1.
[0049]
As shown in FIG. 4, the light of both polarizations transmitted from the first optical wireless transceiver 300 is intensity-modulated by the low-frequency signal, and the reflected light is similarly intensity-modulated by the low-frequency signal. .
[0050]
Therefore, the signal current subjected to intensity modulation at a low frequency is input to the second current-voltage converter 36-1 as an in-phase current. At this time, the photocurrent converted into a current by the second photodiode 32-1 contains a lot of high-frequency components, and therefore flows to the ground side by the capacitor 39-1.
[0051]
At this time, the product of the angular frequency of the low frequency signal and the capacitance of the capacitor 39-1 may be set to 0.02 or less. This is because when the input impedance of the second DC converter 36-1 is assumed to be 50Ω, more than half of the signal current and the photocurrent modulated at a low frequency flow into the second current converter 36-1. It is to make it.
[0052]
The signal light transmitted from the second optical wireless transmitter / receiver 400 that is input to the receiving unit 302 of the first optical wireless transmitter / receiver 300 is separated into orthogonal polarizations through the polarization separation prism 30-1 in the same manner as described above. The
[0053]
As for the data signal sent out by the second optical wireless transceiver 400, the first photodiode 31-1, the second photodiode 32-1, and the first current-voltage converter 35 are the same as in the first embodiment. With -1, positive and negative signals are output according to the polarization of the signal light and can be extracted as data signals.
[0054]
Further, the in-phase low frequency signal transmitted from the second optical wireless transceiver 400 is input to the second current-voltage converter 36-1 simultaneously with the in-phase low frequency signal of the reflected light. That is, the output voltage signal of the second current-voltage converter 36-1 includes two low frequency signals reflected by the second optical wireless transceiver 400 and two low frequency signals emitted by the second optical wireless transceiver 400. There is a spectral component.
[0055]
Here, by making the low frequency signal frequency of the first optical wireless transceiver 300 of the own station different from the low frequency signal frequency of the second optical wireless transceiver 400 in advance, the synchronous detector 38-1 The output signal of the second current-voltage converter 36-1 and the output signal of the low-frequency signal source 37-1 are synchronously detected, and only the low-frequency signal frequency component of the reflected wave of the first optical wireless transceiver 300 is selectively selected. It is possible to obtain a tracking signal.
[0056]
Therefore, automatic tracking can be performed by controlling the direction of the first optical wireless transceiver 300 with respect to the second optical wireless transceiver 400 so that the frequency component of the reflected wave is maximized.
[0057]
Here, as the reflecting plate 51, for example, a reflecting plate called a cat's eye installed on a road can be used.
[0058]
The synchronous detector 38-1 selectively extracts the low-frequency signal frequency component of the first optical wireless transceiver 300, but a band-pass filter is provided in the second current-voltage converter 36-1. Alternatively, the low frequency component of the first optical wireless transceiver 300 may be extracted in advance.
[0059]
Furthermore, although the frequency of the low frequency signal is different between the first optical wireless transceiver 300 and the second optical wireless transceiver 400, the first optical wireless transceiver is arranged so that harmonic components do not leak into each other. The frequencies of 300 and the second optical wireless transmitter / receiver 400 may have a prime relationship.
[0060]
Also, the low frequency signal frequency is higher than the frequency component of sunlight (around 2Mz, see FIG. 5 of JP-A-7-183849) so that tracking control is less susceptible to sunlight. is important.
[0061]
In the above-described embodiment, an example of an optical wireless transmission / reception apparatus that has both a transmission unit and a reception unit and is capable of both transmission and reception has been described. However, either of the transmission unit or the reception unit of the above-described embodiment is used. It is also possible to configure an optical wireless transmitter and an optical wireless receiver that perform either transmission or reception.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an optical wireless communication system that is not affected by strong background light such as sunlight is provided by modulating and transmitting data signals whose polarization directions are orthogonal to each other. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an optical wireless transceiver according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an optical wireless transceiver according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a reflector according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining an optical signal transmitted from an optical wireless transceiver according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1-1, 1-2, 21-1, 21-2, ... Buffer amplifier
2-1, 2-2, 22-1, 22-2 ... Current source
3-1, 3-2, 23-1, 23-2, ... the first bipolar transistor
4-1, 4-2, 24-1, 24-2... Second bipolar transistor
5-1, 5-2, 25-1, 25-2... First semiconductor laser
6-1, 6-2, 26-1, 26-2, ... second semiconductor laser
7-1, 7-2, 27-1, 27-2... First bias current source
8-1, 8-2, 28-1, 28-2... Second bias current source,
9-1, 9-2, 29-1, 29-2, ... Polarizing prism
10-1, 10-2, 30-1, 30-2 ・・ Polarization separation prism
11-1, 11-2, 31-1, 31-2 ··· First photodiode
12-1, 12-2, 32-1, 32-2,... Second photodiode
13-1, 13-2, 33-1, 33-2 ... Positive power supply
14-1, 14-2, 34-1 and 34-2 ... Negative power supply
15-1, 15-2, 35-1, 35-2 ... Current-voltage converter
36-1, 36-2... Second current-voltage converter
37-1, 37-2 ・・・・・・・・・・・ Low frequency signal source
38-1, 38-2 ・・・・・・・・・・・ Phase comparator
39-1, 39-2 ・・・・・・・・・・・ Capacitor
51 ..... Reflector
100, 300 ... 1st optical wireless transceiver
101, 201, 301, 401... Sending section
102, 202, 302, 402... Receiving unit
200, 400 ... 2nd optical wireless transceiver

Claims

When performing wireless communication using light between the first optical wireless transceiver and the second optical wireless transceiver, and transmitting from the first optical wireless transceiver to the second optical wireless transceiver in optical wireless communication system using said reflected wave first optical wireless transceiver performs direction adjustment for the second optical wireless transceiver by reflection plate provided on said second optical wireless transceivers,
The first optical wireless transceiver is:
A first semiconductor laser;
A second semiconductor laser having a polarization orthogonal to the polarization of the first semiconductor laser;
The first semiconductor laser or the second semiconductor laser is controlled by a positive logic output or a negative logic output of a transistor differential current switch circuit configured to switch the current of the variable current source corresponding to the mark and space of the input data signal. Driving means for driving, modulating the amount of current of the variable current source with a signal of a predetermined frequency, and generating light having orthogonally polarized waves from the first semiconductor laser or the second semiconductor laser;
A transmitter comprising a multiplexer for coupling light respectively output from the first semiconductor laser and the second semiconductor laser;
Min to separate the first polarization light and a second polarized light reflected by the reflected light and the received light from the second optical wireless transceiver mutually orthogonal its polarization from each of the second optical wireless transceiver Waver,
A first photodiode that receives the first polarized light and has a cathode connected to a positive power source;
A second photodiode for receiving the second polarized light;
A first current-voltage converter that has an input section to which the anode of the first photodiode and the cathode of the second photodiode are connected, and converts a signal input to the input section into an output data signal When,
A capacitor connected to the anode of the second photodiode and grounded at one end;
A second current-voltage converter connected to the anode of the second photodiode;
An output of the second current-voltage converter and a signal of the predetermined frequency are input, and a synchronous detector for synchronously detecting the output of the second current-voltage converter and the signal of the predetermined frequency is provided. ,
An optical wireless communication system, wherein direction adjustment of the first optical wireless transmitter / receiver with respect to the second optical wireless transmitter / receiver is performed so that a detection output of the synchronous detector is maximized.

The optical wireless communication system according to claim 1, wherein a product of an angular frequency of the specific low-frequency signal and a capacitance of the capacitor is 0.02 or less.

2. The optical wireless communication system according to claim 1, wherein the predetermined frequency of the first optical wireless transceiver is different from a predetermined frequency of the second optical wireless transceiver facing each other.