JPH037166B2 - - Google Patents

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JPH037166B2
JPH037166B2 JP58123317A JP12331783A JPH037166B2 JP H037166 B2 JPH037166 B2 JP H037166B2 JP 58123317 A JP58123317 A JP 58123317A JP 12331783 A JP12331783 A JP 12331783A JP H037166 B2 JPH037166 B2 JP H037166B2
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JP
Japan
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signal
station
light
mobile
spread spectrum
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JP58123317A
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JPS6016038A (ja
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Fumio Tomizawa
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69Spread spectrum techniques

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、情報を伝達する通信路として空間を
用いた移動体の光無線通信装置に関する。
[発明の背景] 移動体の光無線通信装置としては、以下の2つ
のものがある。第1の装置としては、移動体とそ
の移動体から情報を収集処理しかつ移動体を制御
するためのコンソール間との間の双方向伝送をす
るために、移動体及び移動体の走行空間に配置さ
れてコンソールとの通信路として有線で結ばれて
いるサテライト局上の送受光器を、移動体の走行
に同期して常に相対向するように制御することに
よつて通信路を確保する対向方式(特願昭57−
194515号明細書参照)を利用したものである。第
2の装置としては、コンソールと、コンソールと
は別の部屋にある移動体との間の双方向伝送をす
るために、移動体の走行する部屋に情報信号を含
んだ光を拡散させて通信路を確保する拡散方式を
利用したものである。しかし、伝送に必要な信号
対雑音(S/N)比を得るため、対向方式では、
発光素子やレンズ等から構成される送光器から出
力される伝送ビームを絞る必要があり、その結果
受光素子やレンズ等から構成される受光器が送光
器からの伝送光をとらえにくくなり、通信路が確
保されにくい欠点がある。一方、拡散方式では、
対向方式より更にきびしく、特に帯域幅が広に映
像信号を伝送することはむずかしい。
たとえ、拡散方式で伝送したとしても、1つの
送信局あるいは受信局の守備範囲が狭く、多数の
送信局あるいは受信局を天井、壁等に配置しなく
てはならない欠点がある。
[発明の目的] 従つて本発明の目的は、上記した従来技術の欠
点を解消し、通信路の確保しやすい、あるいは、
送受信局の数を少なくできる移動体の光無線通信
装置を提供することにある。
[発明の概要] 本発明の特徴は、移動体と、信号発生手段、前
記信号発生手段の出力信号を入力する変調器及び
前記変調器の出力信号を光信号として出力する送
光器を有する送信局と、前記光信号を入力する受
光器及び前記受光器の出力信号を入力する復調器
を有する受信局とを具備し、前記移動体に前記送
信局、受信局の少なくとも一方を搭載する移動体
の光無線通信装置において、前記送信局の前記変
調器と前記送光器とを、スペクトラム拡散変調器
を介して接続し、前記受信局の前記受光器と前記
復調器とを、スペクトラム拡散復調器を介して接
続したことにある。
第1図は、本発明の光無線通信部の基本的な構
成の一例を示した図である。第1図に於いて、1
が送信局、2が受信局、3がビーム光を示す。送
信局1では、情報源4(例えば、TVカメラ、計
算機などのような信号の発生手段)からの出力信
号は一次変調器5でFM変調などにより一次変調
される。一次変調器5の出力信号は、スペクトラ
ム拡散変調器6によりスペクトラム拡散変調され
た後、発光素子駆動回路7より光強度変調され、
送光器8から光源号(ビーム光3)となつて空間
に放出される。一方、受信局2ではビーム光3を
受光器9に入力し、ここでビーム光3を光復調し
て電気信号にする。この電気信号は、増幅器10
を介してスペクトラム拡散復調器11に伝えら
れ、スペクトラム拡散復調器11により処理ゲイ
ンGPをもつて一次変調信号に復調される。その
後、一次復調器12で源信号に復調され、出力装
置13(例えば、TVモニタ、制御回路など)に
入力される。ここで、処理ゲインGpは、式(1)に
よつて定義される。
Gp=B3/Bd …(1) ただし、B3はスペクトラム拡散信号の帯域幅、
及びB4は源信号の帯域幅である。
従つて、処理利得Gpだけ信号対雑音比(S/
N)が改善されるから発光ビームの強度を1/
Gpに低減できる。従つて、対向方式では、ビー
ム直径を√倍拡大でき、又は拡散方式では
1/Gpに送受信局の設置数を低減できる効果が
ある。
[発明の実施例] 以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
第2図は、第1図の実施例を原子力発電所の格
納容器内や給水加熱器室等の部屋14内を走行す
る移動体17と別部屋15内にあるコンソールと
の間の双方向通信に適用した時の一実施例を示
す。移動体17上の移動局20は、部屋14のの
天井に複数個取りつけられているサテライト局4
1〜40Nのうちいずれか一つと双方向通信を行
う。サテライト局は、少なくとも1つが移動体1
7の移動局20と通信できるように配置される。
各サテライト局401〜40Nは、コンソール上の
中央局30と有線18で結ばれている。計算機1
6は、中央局30に接続され、それより入力され
る移動局20からの移動体17の位置情報によ
り、移動体17の位置を判定し、しかも移動局2
0を交信すべきサテライト局401(i=1,2…
N)を選局する。以下、移動局20、サテライト
局40、および中央局30の詳細構造を図を用い
て説明する。第3図に、移動局20の一実施例を
示す。第3図における番号の添字lは移動局を示
し、第1図と同じ番号は、第1図と同番号の構成
と同一の機能を有している。情報源4lは、本実
施例ではITVカメラ4l1、(映像信号の帯域幅を
Bl1とする)、マイクロフオン(同じくBl2)およ
び移動体17の状態信号4l3(同じくBl3)とす
る。スペクトラム拡散変調器(ダイレクトシーケ
ンス方式)6lは、搬送波発生器(周波数0の正
弦波出力)6l2の出力信号を擬似雑音符号発生器
6l1の3つの異なつたM系列信号に基づいて平衡
変調器6l3〜6l5においてスペクトラム拡散変調
を行い、各々符号変調された搬送波信号を得る。
そして、この搬送波信号は、FM変調器5l3〜5
l5により情報源4l1〜4l3の出力信号を各々対応
する符号変調された搬送波信号でFM変調され、
合成器19lを介して発光素子駆動回路7l、送
光器8lにより空間に光信号として放出される。
この時の送信信号の帯域幅Bsとすると、ITVカ
メラの映像信号、マイクロフオンの音響信号、お
よび移動体の状態信号の処理利得Gp1,Gp2
Gp3は、各々Bs/Bl1,Bs/Bl2,Bs/Bl3とな
る。一方、サテライト局40での受信信号は増幅
器10l介し、スペクトラム拡散変調器6lで同
様に、変調器復調器11lで得られる平衡変調器
11l1の符号変調された搬送波信号によりFM復
調器12lでFM復調され、移動体の出力装置
(移動体の制御回路等)13lに出力される。第
4図にサテライト局40の実施例を示す。各サテ
ライト局401(i=1,2…M)は、送光器8si
(i=1,2…M)、受光器9si(i=1,2…
M)、サテライト局401の電源をON−OFFする
リレー接点421(i=1,2…M)、および同リ
レー駆動回路とサテライト局401の選局機能を
持つサテライト局選局回路411(i=1,2…
M)から構成される。仮りに、コンソール上に計
算機16によりサテライト局401が選局された
とする。選局方法については、後述の中央局30
の実施例の中で説明する。移動体17への送信信
号に重畳された選定信号を検知するとサテライト
局選局回路411はリレー接点421を接触させ、
送光器8s1,受光器9s1に電源を供給する。18
3はその電源供給線である。そのため送光器8s1
では、移動体17への下り信号182を光信号と
して空間に放出し、また受光器9s1では移動体1
7から中央局30への上り信号を検出して中央局
30へ伝送することが可能となる。このように、
常に1つのサテライト局のみで受信することによ
りS/N比の向上を計ることができる。常にすべ
ての受光器9sが受光状態とすると、実際に送受
信しているサテライト局以外のサテライト局の受
信信号はノイズとなる。ノイズ源として考えられ
るのは、太陽光、室内照明灯などの背景光が考え
られる。ノイズNは式(2)で表現される。
N=N0M 〓 i=1,i≠jNi …(2) ただし、 jは選局サテライト局の番号 Mはサテライト局の数 Niはiサテライト局における背景光による
ノイズ及び N0は背景光以外の固定ノイズである。
従つて、実際に送受信しているサテライト局以
外のサテライト局は受信状態から解除しておけ
ば、式(2)の第2項ノイズがなくなりS/N比を向
上させることができる。第5図は、コンソール上
の中央局30と計算機16の実施例を示した図で
ある。第5図において、番号の添字cは中央局を
示し、第1図と同一番号は、第1図のものと同一
機能を果す。それ故、第2図と同じような動作の
ところの説明は省略する。中央局30の搬送波発
生器11c1の搬送波正弦波周波数は移動局の搬送
波発生器6l1の搬送波正弦波周波数と同じとす
る。また、中央局30の擬似雑音付号発生器11
c2は、移動局20の擬似雑音付号発生器6l2と全
く同じM系列信号郡を出力する。そして、スペク
トルム拡散復調器11cの平衡変調器11c3〜1
1c5への入力である擬似雑音付号M系列信号は、
移動局30の平衡変調器6l3〜6l5への入力であ
る擬似雑音付号M系列信号と各々同一性質のもの
とする。同様に、平衡変調器11l1と6c1への入
力である擬似雑音付号M系列信号も同一の性質の
ものである。このように、変調側、復調側の擬似
雑音付号M系列信号を同一性質のものとすること
によつて、伝送信号を判別して多重化することが
可能である。11c6は、移動局20と中央局30
の擬似雑音付号発生器6l2と11c2の同期をとる
同期検出回路である。19c1は、分配器である。
次に、サテライト局の選局方法について説明す
る。計算機16は、移動体17の位置情報により
移動体17の位置を検出し、移動局20と通信す
べきサテライト局401(i=1,2…M)を選定
する。サテライト局選定周波数発振回路50で
は、サテライト局に対応した周波数1(i=1,
2…M)を出力し、合成器51を介して移動体へ
の送信信号182に重畳され各サテライト局に伝
送される。各サテライト局のサテライト選局回路
411(i=1,2…M)では、自局を選定する周
波数の存在の有無を判定することにより自局が選
択されたことを検知することが可能である。最後
に、スペクトラム拡散を用いた時の効果について
述べる。移動局20から中央局30への上り信号
のように多重伝送の場合の各々の伝送信号の処理
利得と、対向方式や拡散方式における圧送範囲の
拡大との関係を考える。伝送信号の帯域幅Bsは、
擬似雑音付号発生器のM系列信号によつて決定さ
れる。また、スペクトラム拡散通信を用いない時
の3情報源信号に必要な伝送強度をS1,S2,S3
すると、スペクトラム拡散通信を用いた時の必要
な伝送強度は、各々の処理利得を用いてS1
Gp1,S2/Gp2,S3/Gp3となる。ここで、映像
信号の帯域幅Bl1は、音響信号および移動体状態
信号の帯域幅Bl2,Bl3と比べてと、Bl1≫Bll2
Bl1≫Bl3という関係があるから Gp1≪Gp2,Gp1≪Gp3 …(3) となる。一方、S1,S2,S3についても S1≫S2,S1≫S3 …(4) という関係があるから、式(5)という関係を得る。
S1/Gp1≫S2/Gp2,S1/Gp1≫S3/Gp3 …(5) 従つて、スペクトラム拡散通信方式を用いた時
も映像信号の必要な伝送強度が全体の必要な伝送
強度を支配する。この結果、上り信号における伝
送範囲はその伝送範囲径Rで考えると映像信号の
処理利得Gp1によつて決まり式(6)となる。
Rs=√1・R0 …(6) ただし、Rsはスペクトラム拡散通信を用いた
時の伝送範囲、及びR0はスペクトラム拡散通信
を用いない時の伝送範囲である。
映像信号の処理利得Gp1は、映像信号の帯域幅
4MHz、発光素子、受光素子の帯域幅から考えて
40〜100程度の値をとることが可能となる。従つ
て、伝送範囲径を6〜10倍とることが可能とな
り、移動体17との通信方式として、拡散方式を
取ることも可能である。一方対向方式において
も、発光ビーム径を大きくとれるので受信光を捕
捉しやすく安定した通信を確保できる。
以上、部屋内に適用した実施例について説明し
た。第6図、第7図は、屋外の光無線通信に本発
明を適用した時の実施例を示す。第6図はビルデ
イングと移動体との間の通信を、第7図は船舶間
の通信する場合である。第6図では、例えばマラ
ソン中継などで中継車85からの映像信号をビル
デイング80の屋上にあるサテライト局84に伝
送する場合の実施例を示している。第8図は船舶
間82の情報伝送する場合の実施例である。屋外
の場合、伝送距離が長くなるので光強度がとれる
対向方式が適している。
また、移動体と中央局間の光通信システムにス
ペクトラム拡散を用いると、次の点からもS/N
比を改善できる。移動体17上では、移動体の制
御用マイクロコンピユータ等の制御装置を積載す
ることがある。また、対向方式においても、その
相対向する送受光器が常に正対するように制御す
るために制御装置が必要である。その制御装置の
中の発振器の高周波成分が、光を入射させるため
に必ず開口部を持つ受光器から廻り込み、受信信
号のノイズNfとなる。しかし、スペクトラム拡
散通信を用いると、このノイズNfは、擬似雑音
付号で変調されていないため、スペクトラム拡散
復調器11で逆に、その擬似雑音付号で変調され
た状態になり、式(7)の関係に低減される。
Nf′=Nf/Gp …(7) ただし、 Nfはスペクトラム拡散通信を用いた時のノ
イズ Nf′はスペクトラム拡散通信を用いた時のノ
イズ及び Gpは処理利得である。
[発明の効果] 以上説明したごとく本発明によれば、ビーム直
径を拡大できるので移動体との安定した通信を確
保でき、あるいは移動体の走行空間に設置する送
受信器の数を低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の光無線通信部の基本的な構
成の一例を示した図、第2図は、本発明を部屋内
を走行する移動体17と別部屋にあるコンソール
との双方向通信に適用した時の一実施例を示す
図、第3図は、第2図に示す移動局の詳細系統
図、第4図は、第2図におけるサテライト局の詳
細系統図、第5図は、第2図における中央局の詳
細系統図、第6図は、移動体とビルデイング間の
光通信に本発明を用いた時の説明図、第7図は、
船舶間の光無線通信に本発明を用いた時の説明図
である。 1……送信局、2……受信局、4……情報源、
5……一次変調器、6……スペクトラム拡散変調
器、7……発光素子駆動回路、8……送光器、9
……発光器、11……スペクトラム拡散復調器、
12……一次復調器、17……移動体、20……
移動局、30……中央局、40……サテライト
局。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 移動体と、信号発生手段、前記信号発生手段
    の出力信号を入力する変調器及び前記変調器の出
    力信号を光信号として出力する送光器を有する送
    信局と、前記光信号を入力する受光器及び前記受
    光器の出力信号を入力する復調器を有する受信局
    とを具備し、前記移動体に前記送信局、受信局の
    少なくとも一方を搭載する移動体の光無線通信装
    置において、 前記送信局の前記変調器と前記送光器とを、ス
    ペクトラム拡散変調器を介して接続し、前記受信
    局の前記受光器と前記復調器とを、スペクトラム
    拡散復調器を介して接続したことを特徴とする移
    動体の光無線通信装置。
JP58123317A 1983-07-08 1983-07-08 移動体の光無線通信装置 Granted JPS6016038A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58123317A JPS6016038A (ja) 1983-07-08 1983-07-08 移動体の光無線通信装置

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JP58123317A JPS6016038A (ja) 1983-07-08 1983-07-08 移動体の光無線通信装置

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JPS6016038A JPS6016038A (ja) 1985-01-26
JPH037166B2 true JPH037166B2 (ja) 1991-01-31

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ID=14857557

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JP58123317A Granted JPS6016038A (ja) 1983-07-08 1983-07-08 移動体の光無線通信装置

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US4703474A (en) * 1986-02-28 1987-10-27 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Spread spectrum code-division-multiple-access (SS-CDMA) lightwave communication system
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JPS58134783U (ja) * 1982-03-08 1983-09-10 オムロン株式会社 光電スイツチ

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