专利名称：自由空间的信号传输系统与方法
技术领域：
本发明涉及一种用于自由空间的信号传输系统与方法，特别是涉及一种利用单一光学组件使得光收发器及可见光激光对准器均通过该光学组件(优选为准直镜)进行收发，且利用可见光激光对准各终端(terminal)上的光收发器使得光收发器能以不同波长的激光信号在同一预定轴向上进行数据交换的传输系统与方法。
背景技术：
自由空间中点对点的信号传输系统已广泛地在通信领域中被使用。尽管受到来自以光纤为基础的通信系统的强力挑战，这种运用于自由空间中点对点的信号传输系统，相较于前述的光纤通信系统来说，仍然在信号传输上具有一定程度的便利性(不需光纤的铺设)或是在当所要进行传输的数据量不是那么庞大时，具备比光纤信号传输系统更强的竞争力。
在这些自由空间通信系统中，以激光为数据传输载体的通信系统越来越成为相当受欢迎的一种选择。不像同样可应用在自由空间数据传输中的微波通信系统需要进行繁琐的频率协调的步骤，激光自由空间通信系统在建置上同时也较传统的铜线或光纤通信系统来说，由于不需实体通信线路的铺设，而能节省许多成本的花费。当在校园中任意两端点间要进行数据传输时，激光通信系统就是个相当不错的选择，只要把激光收发器架设在要进行数据传输的端点建筑物的屋顶即可。同时，激光通信系统也提供了针对建筑物内部如同一建筑物的各个办公场所间要进行数据传输时的另外一种解决方案。
如图1所示，该图为已知技术以激光为数据载体的自由空间信号传输系统50的示意图。该信号传输系统50包括两个预定进行数据(信号)互传的端点(优选为建筑物)60与70。端点60与70分别包括激光接收端62、72，以及激光发射端64、74，分别用来接收与发射激光。入射激光66由端点60的激光发射端64发射后，由端点70的激光接收端72接收；而另一激光67则是由端点70的激光发射端74发射后，由端点60的激光接收端62接收。激光66与67均包括编码过后的数据信号。对端点60来说，所接收的激光67将另外传送至后端处理器65，以进一步处理该激光信号67(如译码)，而同样的情形也发生在端点70所包括的后端处理器75(用来处理所接收到的激光66)。后端处理器65与75同样也可用来输出激光66与67至所属的激光发射端64以及74。
图1所示的信号传输系统50，在两端点60与70要进行数据互传之前，必须另外有一望远镜(telescope)68与78的设置，使得各自的激光发射端62与72能对准对应端点的激光接收端64与74。尽管在自由空间中任两端点间，利用激光进行信号传输是一种架设速度快且较无频宽限制问题的作法，然而，已知技术的信号传输系统关于激光的发射与接收不在同一光学组件内进行，且又需要额外对准望远镜的设置，才能在进行信号传输之前对准激光发射端与对应的激光接收端，不仅在成本上由于需要望远镜的设置而增加，另外也需要花费较多时间来进行两端点间激光发射与接收的对准。
因此，由上可知，上述已知的激光信号传输系统，在实际使用上，显然具有不便与缺失存在，而有待加以改善。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种自由空间的信号传输系统及方法，通过同一光学组件设置的激光收发器与对应端点的激光收发器进行激光的传送与接收，同时利用外接的可见光激光输入该系统的光纤中，使得该光学组件除了激光信号的传输功能外兼具在激光信号传输前进行激光发射/接收的校准，使得激光的发射/接收/校准皆使用同一光学组件设置且均保持在同一轴向上进行。其中，对某一端点而言，传送至另一端点的激光与由另一端点接收而来的雷射光其波长各不相同，除可避免发射与接收激光因波长相同而互相干扰外，更方便端点的后端处理器进行该两个激光信号间的区分。
为了达到上述目的，本发明提供一种自由空间(free space)的信号传输方法，该自由空间包括至少两个要进行数据互传的终端，每一个该终端包括激光收发器，用来接收对应终端传送来的激光信号以及把自身的激光信号传送至对应的终端以及可见激光对准器，其中，该激光收发器与该可见激光对准器通过单一光学组件进行激光的收发，该方法包括步骤如下设定该激光收发器利用不同波长的激光信号进行传送与接收；利用可见光激光并通过该可见激光对准器在两个对应的激光收发器要进行传送与接收该激光信号前来对准所述两个激光收发器；以及设定端点所发射的激光信号与所接收的激光信号在同一轴向上进行。
本发明同时提供一种自由空间的信号传输系统，其用于自由空间的多端点间的信号传输，该系统包括至少两个端点，其中每一端点包括雷射收发器，用于接收对应端点传来的输入激光信号，以及输出本身的输出激光信号至对应端点；以及可见光激光对准器，用于对准两对应端点上的激光收发器，其中该激光收发器与该可见光激光对准器由单一光学组件进行激光的收发，使得两对应端点上的激光收发器的激光信号传输能保持在同一预定轴向上，且对于每一该端点，该输入激光信号与该输出激光信号的信号波长互不相同。
图1为已知技术的信号传输系统的示意图；图2为本发明信号传输系统的示意图；图3为本发明的信号传输方法的简化流程图。
具体实施例方式
如图2所示，该图为本发明的自由空间信号传输系统150的示意图。该自由空间信号传输系统150适用于多个信号端点，而为了简单说明，本实施例以两个端点160与170要进行数据(信号)互传为例。端点160与170分别包括激光收发器162与172，用来分别接收来自对应端点的激光信号(该实施例中，端点160与170为同一组彼此对应的端点)以及把自身的激光信号传送至对应终端；以及后端处理器164与174，分别用来处理(译码)所接收到的激光信号，或是把要传送的激光信号输出至激光收发器162以及172。对给定的端点160或170来说，所输出的激光信号与所接收的激光信号的波长互不相同(分别为λ1与λ2)，以避免两激光信号间的互相干扰。由于发射激光信号与接收激光信号的波长不同，后端处理器另外包括分光镜165与175，用来顺利地以波长为基础判别所通过分光镜165与175本身的激光信号是否为输出的激光信号或是所接收的激光信号。较佳地，端点160与170分别经由光纤177与179连接至本身所属的后端处理器164与174。两激光收发器162与172同样在激光收发器出光口位置处设置准直镜166与176，目的在于使要传送至对应端点激光收发器的激光能先均匀化成激光束(beam)平行输出，而不是处于发散状态。
当端点160由端点170接收激光信号或传送激射光信号至端点170时，波长为λ1的激光信号167经由光纤177以及端点160的激光收发器162传送至对应端点170的激光收发器172，之后继续经由光纤179传送至端点170的后端处理器174处理。对端点160来说，由端点170所接收的波长等于λ2的激光信号168，同样先经由后端处理器174的分光镜175将该波长等于λ2的激光信号168与所接收的激光信号167区分后，再经由光纤179传送至激光收发器172，之后再传送到端点160的激光收发器166以及经由光纤177传送至端点160的后端处理器164。后端处理器164的分光镜165同样可把不同波长λ1以及λ2的激光信号作一明确的区分。
两端点160与170间利用可见光激光(如红光激光)进行对准。两端点160与170另外包括可见光激光对准器181与182，分别利用与对应的光纤177与179的连接，而通过输入可见光激光至准直镜166与176，完成两端点160与170在激光收发器162与172进行激光信号传输前的对准动作。激光收发器162与172以及可见光激光对准器181与182，分别经由单一光学组件(优选为准直镜166与176)进行激光信号或可见光激光的收发或对准。所以，当在以可见光激光对准两激光收发器的出光窗口(如准直镜166与176)后，激光信号的输出与输入也因此得以经由同一出光(进光)窗口进行，所以在两激光收发器162与172对准后，从端点的观点来看，激光信号的发射与接收得以在同一轴向上进行。
后端处理器164与174另外包括编码译码器(图中未显示)，用来把要输出的数据编码于输出激光信号167(或168)中，以及把输入激光信号168(或167)译码输出。
如图3所示，该图为一种自由空间(free space)信号传输方法300的简化流程图。该信号传输方法300应用在包含有至少两个要进行数据互传的终端的自由空间中，其中每一终端包括由单一光学组件所组成的激光收发器，用来接收对应终端传送来的激光信号以及把自身的激光信号传送至对应的终端。本发明的信号传输方法300包括下列步骤步骤301开始；步骤302设定激光收发器以不同波长的激光信号进行传送与接收；步骤304利用可见光激光来对准两个要进行数据互传的终端上的激光收发器；步骤306设定端点所发射的激光信号与所接收的激光信号在同一轴向上进行；以及步骤307结束。
本发明先在自由空间内的端点(优选为建筑物屋顶)设置激光收发器，在激光收发器要进行激光信号传输前，先利用可见光激光对准器输入可见光激光至某光学组件(如前述的准直镜)完成端点对准后，激光收发器同样利用该光学组件作为激光信号的出(进)光窗口，并设定该激光收发器以不同波长的激光作为区别输入与输出激光使用。由于该激光收发器与可见光激光对准器均由单一光学组件进行信号传输，所以当两端点对准后，自然能确保端点的输出激光信号与输入激光信号都在同一预定轴向上传输。此外，本发明的信号传输方法300，另外包括步骤提供分光镜以区分出同一终端内输出的激光信号与接收到的激光信号，由于对端点而言，输出激光信号与输入激光信号的波长并不相同，所以通过分光镜的设置，使得输出与输入的激光信号可以轻易地彼此区分，而不至于发生当使用相同波长的激光信号进行数据的传送与接收时，有可能发生的信号干扰问题；同时，在激光收发器的激光出光口提供准直镜，除了可均匀化输出的激光信号外，另外也作为所述的单一光学组件使用，使激光收发器与可见光激光对准器都经过该准直镜而进行信号传输((对准)；提供光纤，用来输出/输入不同波长的激光信号，该光纤在激光收发器进行激光信号传输前，选择与可见光激光对准器连接，使得可见光激光能先行通过准直镜输出而完成端点的对准；以及在任一终端提供编码/译码器，将所要输出的数据编码于输出激光信号内，同时也能将所接收的激光信号内所包括的数据译码输出。该编码/译码器位于端点的后端处理器内，且该后端处理器通过该光纤与激光收发器连结。
相较于已知技术，本发明提供一种自由空间中两端点间的信号传输方法，以不同波长的激光信号承载所要进行传输的数据，同时以单一光学组件进行输出/输入激光信号的出(进)光窗口，使得不同端点上的激光收发器在以可见光激光对准后能使激光信号保持在同一轴向上传输。由此，本发明的信号传输系统不需要另外望远镜的设置以求完成两端点间的激光发射/接收的对准，且以不同波长的激光信号做为单一端点的发射/接收将不至于产生彼此信号干扰的情况。
以上所述，仅为本发明哦较佳实施例，其它凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，均应包含在本发明的权利要求书要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种自由空间的信号传输方法，该自由空间包括至少两个要进行数据互传的终端，每一个该终端包括激光收发器，用来接收对应终端传送来的激光信号以及把自身的激光信号传送至对应的终端以及可见激光对准器，其特征在于，该激光收发器与该可见激光对准器通过单一光学组件进行激光的收发，该方法包括步骤如下设定该激光收发器利用不同波长的激光信号进行传送与接收；利用可见光激光并通过该可见激光对准器在两个对应的激光收发器要进行传送与接收该激光信号前来对准所述两个激光收发器；以及设定端点所发射的激光信号与所接收的激光信号在同一轴向上进行。
2.如权利要求1所述的自由空间的信号传输方法，其特征在于，另外包括提供分光镜以区分出同一终端内所要输出的激光信号与接收到的激光信号的步骤。
3.如权利要求1所述的自由空间的信号传输方法，其特征在于，另外包括提供准直镜作为该光学组件使用的步骤。
4.如权利要求1所述的自由空间的信号传输方法，其特征在于，另外包括提供光纤用来输出/输入不同波长的激光的步骤信号。
5.如权利要求4所述的自由空间的信号传输方法，其特征在于，另外包括在该光纤输入/输出不同波长的激光信号前，将该光纤与该可见光激光对准器连接，使得该端点能经由该光纤与该光学组件完成与另一该端点对准的步骤。
6.如权利要求1所述的自由空间的信号传输方法，其特征在于，另外包括在任一终端提供编码/译码器，将所要输出的数据编码于输出激光信号内，同时将所接收的激光信号内所包含的数据译码输出的步骤。
7.一种自由空间的信号传输系统，用于自由空间的多端点间的信号传输，其特征在于，包括至少两个端点，其中每一端点包括雷射收发器，用于接收对应端点传来的输入激光信号，以及输出本身的输出激光信号至对应端点；以及可见光激光对准器，用于对准两对应端点上的激光收发器，其中该激光收发器与该可见光激光对准器由单一光学组件进行激光的收发，使得两对应端点上的激光收发器的激光信号传输能保持在同一预定轴向上，且对于每一该端点，该输入激光信号与该输出激光信号的信号波长互不相同。
8.如权利要求7所述的自由空间的信号传输系统，其特征在于，每一该端点另外包括准直镜，用于该单一光学组件使用，以使该端点的输出激光信号均匀化。
9.如权利要求7所述的自由空间的信号传输系统，其特征在于，每一该端点另外包括编码译码器，将所要输出的数据编码于该输出激光信号内，及将该输入激光信号内的数据译码输出。
10.如权利要求7所述的自由空间的信号传输系统，其特征在于，所述端点另外与光纤连接，用于提供该端点该输出激光信号以及接收该输入激光信号。
11.如权利要求10所述的自由空间的信号传输系统，其特征在于，该光纤另外在该激光收发器进行激光信号传输前，选择与该可见光激光收发器连接，以输出可见光激光以在该对应的激光收发器进行该激光信号的输入与输出前，使得该对应的激光收发器彼此对准。
12.如权利要求10所述的自由空间的信号传输系统，其特征在于，另外包括分光镜与该光纤连接，其中该分光镜用于区分不同波长的该输入激光信号与该输出激光信号。
全文摘要
一种自由空间的信号传输系统和方法，该自由空间包括至少两个要进行数据互传的终端，每一终端包括激光收发器，用来接收对应终端传送来的激光信号以及把自身的激光信号传送至对应的终端，而在激光信号收发前，终端另外利用可见光激光进行与目标终端的校准，其中用来进行激光信号收发的激光收发器与用来进行终端对准的对准器由单一光学组件进行激光的收发。信号传输方法包括设定激光收发器以不同波长的激光信号利用同一光学组件来进行传送与接收；利用由光纤输入的可见光激光来对准两个要进行数据互传终端上的激光收发器；以及设定端点所发射的激光信号与所接收的激光信号在同一轴向上进行。
文档编号H04B10/04GK1592155SQ03155558
公开日2005年3月9日 申请日期2003年8月28日 优先权日2003年8月28日
发明者王啟伦, 林文钦 申请人:震凯科技股份有限公司, 林文钦