JP2928279B2 - 移動体のための光利用データ通信システムおよびそのための光送受信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、移動体のデータ通信システムに関し、特
に、自動車電話等のような、データ通信網と移動体との
間のデータ通信を光を利用して行なう移動体のデータ通
信システムに関する。

［従来の技術］ 従来のこの種の技術として、最近急速に普及しつつあ
る自動車電話のシステムがある。第14図はそのような従
来の移動体のデータ通信システムのブロック図である。
第14図を参照して、従来のシステムは、自己の周囲の限
定された領域（セル）にデータ通信用の無線電波を発信
し、またセル内の移動局（自動車）10から発信された無
線電波を受信する設備を備えた複数の無線局58a、58b、
58c、58d…と、所定の地域内の複数の無線局を制御する
とともに、各無線局と公衆回線網との間の通信を中継す
るための制御局60a、60b…と、複数の制御局と接続さ
れ、制御局と公衆回線網とを接続すると同時に、データ
通信の端末間の回線の接続を行なうための交換局62とを
含む。

無線局58a、58b、58c、58dが受持つ領域はセル56a、5
6b、56c、56dである。これら各セルにはそれぞれ所定の
名称（番号）が割当てられている。セル56aとセル56b、
セル56bとセル56c、セル56cとセル56dとはそれぞれ一部
重なっている。セルはこのように隣接するもの同士が互
いに重なって広がっており、たとえば日本全国をカバー
するようになっている。

第14図の場合、制御局60aには無線局58a、58b等が接
続されている。制御局60bには無線局58c、58d等が接続
されている。交換局62には、前述のように回線を接続す
る機能と、たとえば移動局10の現在の位置をセル名で記
憶するための記憶手段（図示されない）とが設けられて
いる。

今、自動車電話の設備を積載した移動局10が、セル56
aに存在するとする。このとき、移動局10は無線局58aと
無線交信することによって制御局60a、交換局62を介し
て公衆回線網に接続される。移動局10と無線局58aとの
間の通信は、互いに周波数により区別される制御チャネ
ルと通話チャネルとで行なわれる。

制御チャネルはさらにたとえばシステム報知チャネ
ル、呼出チャネル、アクセスチャネル等に周波数により
区分されている。システム報知チャネルは、無線局がそ
の担当するセル内の移動局に対してそのセルの番号や、
読出チャネル、アクセスチャネル等の周波数を報知する
ためのものである。呼出チャネルは公衆回線網からその
セル内の移動局に対する呼出があったときに、その局を
呼出すために使用されるチャネルである。アクセスチャ
ネルは、呼出された移動局が応答をしたり、公衆回線網
の１端末に対して接続を希望する移動局が発呼を行なっ
たりする際に使用するためのチャネルである。

制御チャネルはたとえばセルごとに定められたり、あ
るいは制御局の下のすべての無線局について共通に、か
つ隣接する制御局の制御チャネルと異なって割当てられ
たりしている。移動局10は、まず予め定められる複数の
制御チャネルを順次検査して、自己が存在するセルの制
御チャネルを知り、これに同調する。移動局10はそれに
よりアクセスチャネルや呼出チャネルを知り、自己の各
制御用のチャネルをそれに同調させる。

通話は制御チャネルと別の通話チャネルを使用して行
なわれる。通話チャネルは各無線局ごとに複数個を割当
てられている。隣接する無線局間では、混通のおそれが
あるために別々の通話チャネルが割当てられる。各通話
チャネルは、移動局10への呼出があったり、移動局10か
らの発呼がある度に各移動局10に割当てられる。

今、移動局10がセル56a内にあり、無線局58aと通信を
行なっているものとする。移動局10が、隣接する他のセ
ル56bとの境界領域に入ると、移動局10は無線局58aから
の電波と無線局58bからの電波とを同時に受信する。制
御局60aは無線局58a、58bの通信状態を監視する。制御
局60aは、移動局10からの受信信号のS/N比を監視し、無
線局58bによる通信状態の方がより好ましい状態になっ
た時点で、移動局10への接続回路を無線局58b側に切換
える。この間、移動局10も同様の処理をして、使用する
電波の周波数を無線局58b側に切換える。

移動局10がたとえばセル56bとセル56cとの境界のよう
に、異なる制御局の配下のセル間を移動する際には、制
御局60が隣接する制御局60bを選択し、その旨の情報を
交換局62に送信する。交換局62はその情報を受取って、
制御局60a、60bを介して無線局58b、58cによる移動局10
との通信状態を確認し、回線の接続を制御局60a側から
制御局60b側に切換える。それにより、移動局10はセル5
6c内では無線局58cを介するデータ通信を行なうことが
できる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の移動体のデータ通信システムは、上述のように
電波を用いたセルラーシステムを採用することにより、
無線局を介して公衆電話網と移動体との間のデータ通信
を可能とした。しかしながら従来のシステムには、未だ
以下のような課題があることが指摘されている。

課題の１つは、従来のシステムでは、移動局の増加に
対して充分に対応できないということであるる。１つの
無線局に割当てられた周波数チャネルは限られている。
これは隣接するセル間での使用電波の混信を防ぐため
に、各セルの周波数チャネルを拡げることができないか
らである。また、電波法による電波の割当ての制限もあ
る。一方、一般的に無線局を建設するためには多額の費
用が必要なため、セルを小さくして多数の無線局を建設
するということもできない。したがって、１セルにその
セルの処理能力を越えるほど多数の移動局が集中するこ
とがあり、その場合には多数の移動局においてデータ通
信が不能になるという問題点がある。その上自動車電話
システム等の場合、加入者数は益々急速に増加するもの
と見込まれており、最終的に現状のシステムで完全に対
応できるかどうかも疑問である。

他の課題は、従来のシステムは、電磁気的なノイズに
よる影響に弱いということである。特に自動車電話の場
合、大型のトラックやバス等のように、強大な電磁気的
ノイズの発生源と並走する場合も多く、通信状態が良好
に保たれないというおそれがある。

さらに、移動体の通信に特徴的なことであるが、移動
局の現在位置がその移動局に割り当てられている番号か
らは特定できないという問題がある。そのため、ある移
動局に対して発呼をする場合、極端な場合には全ての通
信エリアにおいて当該移動局を呼び出さなければなら
ず、発呼の処理の効率が極めて悪いという問題点があっ
た。

それゆえにこの発明の目的は、移動体の増加に対して
も有効に対処できるとともに発呼を効率的に行なえ、さ
らに良好な通信状態を実現することができる移動体のデ
ータ通信システムを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 請求項１に記載の発明にかかる光送受信装置は、移動
体に設けられ、地上に設けられた光利用データ通信シス
テムとの間で光通信により通信を行なうための光送受信
装置である。光利用データ通信システムは、各々が設け
られている地域を識別する情報を光送信することが可能
な複数個の地上局を有する。光送受信装置は、複数個の
異なる方向への光ビームを出射するための光出射手段
と、入射光を受け、入射光により搬送されている情報を
復調するための復調手段と、復調手段の出力を受けて情
報処理する処理と、光利用データ通信システムに対して
伝送すべき情報を出力する処理とを行なうための情報処
理手段と、情報処理手段の出力に接続され、光出射手段
により出射される光を、情報処理手段からの出力により
変調するための変調手段とを含む。復調手段は、複数個
の異なる方向にそれぞれ対応して設けられ、受光した光
に応答して電気信号を出力するための複数個の受光手段
と、複数個の受光手段の出力を監視し、所定の基準にし
たがって前記複数個の受光手段のうちの一部の出力を選
択して前記情報処理手段に与えるための選択手段とを含
む。所定の基準とは、選択手段により現在選択されてい
る受光手段よりも良い通信情況である他の受光手段があ
れば、当該他の受光手段を選択するというものである。
情報処理手段は、選択手段が選択している受光手段を介
して情報処理手段が通信している地上局からの地域識別
情報に基づき、当該光送受信装置の存在している地域に
変化があったことが検出されたことに応答して、自己の
存在する地域に関する情報を更新することを要求する信
号を生成して前記変調手段に与える。

請求項２に記載の発明にかかる光利用データ通信シス
テムは、データ通信網と、移動体との間を光通信によっ
て接続することによってデータ通信を行なう移動体のた
めの光利用データ通信システムであって、データ通信網
の終端に設けられた複数の地上局と、データ通信網に接
続され、移動体の存在している地域を管理するための地
域管理手段とを含む。複数の地上局の各々は、再帰反射
手段と、移動体より入射する光により搬送されている情
報をデータ通信網に中継するための中継手段と、当該地
上局の存在している地域を識別する情報を記憶する記憶
手段と、移動体より前記再帰反射手段に入射し、反射さ
れる光を、前記データ通信網からの情報または前記記憶
手段に出力する地域識別情報によって変調するための変
調手段とを含む。移動体の各々は、地上局との間で光通
信を行うための光通信手段と、地域識別情報に基づい
て、当該移動体の存在している地域に変化があったこと
を検出して、当該移動体の存在する地域に関する情報を
更新することを要求する更新要求信号を光通信手段を用
いて地上局に対して送信するための手段を有する。光利
用データ通信システムはさらに、移動体の各々に設けら
れ、移動体の光通信手段と複数の地上局との間の通信情
況を監視し、所定の基準にしたがって、移動体に接続さ
れる地上局を切り換えるための切換手段を含む。所定の
基準とは、切換手段により現在移動体に接続されている
地上局よりも良い通信情況である他の地上局があれば、
他の地上局を移動体に接続するというものである。地域
管理手段は、複数個の地上局のうち、移動体の切換手段
によって移動体と接続されている地上局を通じ、さらに
データ通信網を介して移動体から更新要求信号の送信が
あったことに応答し当該更新要求信号を送信してきた移
動体の存在する地域に関する情報を更新するための手段
を含む。

［作用］ 請求項１に記載の発明に係る光送受信装置によれば、
移動体に設けられた光送受信装置と地上局との間で光に
より通信が行なわれる。この際、移動体の移動にともな
って、光利用データ通信システムの地上施設のうちのど
れを使用して通信を行なうかを、より通信情況が良くな
るように自動的に切換えることができる。さらに、地上
局からの地域識別情報に基づいて、移動体の存在する地
域が変化したか否かを情報処理手段が判断する事ができ
る。この判断の結果、当該移動体の存在する地域に関す
る情報を更新する更新要求信号が地上局に送信される。
光利用データ通信システムでは、この更新要求信号に基
づいて各移動体の存在する地域に関する情報を管理する
ことができる。

請求項２に記載の発明にかかる移動体のための光利用
データ通信システムによれば、移動体に設けられた光送
受信装置と地上局との間で光により通信が行なわれる。
この際、光利用データ通信システムの地上施設のうちの
どれを使用して通信を行なうかを、より通信情況が良く
なるように自動的に切換えることができる。さらに、地
上局からの地域識別情報に基づいて、移動体の存在する
地域が変化したか否かを情報処理手段が判断する事がで
きる。この判断の結果、当該移動体の存在する地域に関
する情報を更新することを要求する更新要求信号が地上
局に送信され、地上局から地域管理手段に中継される。
地域管理手段は、この更新要求信号に基づいて各移動体
の存在する地域に関する情報を管理することができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の移動体のデータ通信シス
テムのブロック図である。第１図を参照して、このシス
テムは、相互に光ファイバ12で接続され、たとえば道路
の両側部の電柱上に設けられるコーナキューブCC1、CC
2、CC3、CC4等を有する複数の光ステーション22a、22b
等と、光ファイバ12に接続されて、各光ステーションを
制御すると同時に各光ステーションと移動局10との間で
行なわれるデータ通信を中継するための複数の光ステー
ション制御局16と、所定地域内の光ステーション制御局
16と、公衆回線網とに接続され、移動局10と公衆回線網
との回線の接続を行なうための移動光電話交換局14とを
含む。移動光電話交換局14は、各移動局10の現在位置等
を管理し、また各移動局10の課金情報とを管理するため
のホームメモリ局18と、それら情報を記憶するための記
憶手段20とを含む。

光ステーション22a、22b等は一定の地域（制御地域）
ごとに分割されている。光ステーション制御局16はこの
制御地域ごとに設けられており、その地域内の全ての光
ステーションに接続されている。各光ステーションに設
けられているコーナキューブCC1、CC2等は、たとえば鏡
やプリズムの全反射面等の３つの光反射面を互いに垂直
に組合わせたものであって、入射光をその入射角にかか
わらず入射角と同一の方向に反射するという性質を有し
ている。このような性質を再帰反射性と呼ぶ。また、各
コーナキューブCC1、CC2等には、後述する光変調装置と
光中継装置とが設けられている。光変調装置は、入射す
るレーザビームをパルス変調して情報を搬送させるため
のものである。光中継装置は、移動局10から送られてく
る、情報を搬送するためのレーザビームを受光して光ス
テーション制御局16に送るためのものである。

第１図〜第３図を参照して、移動局10の屋根にはコー
ナキューブとの間で光通信を行なうための光送受信アン
テナ24が設けられる。光送受信アンテナ24は７つの光送
受装置26a〜26gを有する。各光送受装置26a〜26gは、各
々所定の方向にレーザビームを出射し、かつ入射するレ
ーザビームを受光することができる。

移動体10の進行方向を前方と呼ぶことにすると、光送
受装置26aは前方にレーザビームB1を出射する。光送受
装置26bは前方やや上方にレーザビームB2を出射する。
光送受装置26cは鉛直上方にレーザビームB3を出射す
る。光送受装置26dは後方やや上方にレーザビームB4を
出射する。光送受装置26eは後方にレーザビームB5を出
射する。光送受装置26fは移動局10の進行方向に向かっ
て左側のやや上方にレーザビームB6を出射する。光送受
装置26gは移動局10の進行方向に向かって右側のやや上
方にレーザビームB7を出射する。これらレーザビームは
いずれもやや発散する傾向を示し、隣接するレーザビー
ムはわずかに重なるようにされている。

第１図〜第３図を参照にして、このシステムの概略動
作が述べられる。移動体10は、たとえばレーザビームB3
を使用してコーナキューブCC2と光通信を行なってい
る。一方、移動局10は前方のコーナキューブCC3ともレ
ーザビームB1を用いて光通信することが可能である。コ
ーナキューブCC2、CC3は移動局10との通信内容を光ファ
イバケーブル12を介して光ステーション制御局16に送
る。光ステーション制御局16は、コーナキューブCC2、C
C3の通信情況を監視しており、どちらか一方のより好ま
しい通信情況にあるコーナキューブ（この例の場合では
コーナキューブCC2）を選択し、そのコーナキューブと
移動光電話交換局14とを中継する。移動光電話交換局14
は、コーナキューブCC2、光ステーション制御局16を介
して移動局10を公衆回線網に接続する。

移動局10はさらに前方へ移動して、移動局10′の位置
に達する。このとき、コーナキューブCC2、CC3による通
信状態を比較すると、コーナキューブCC3による方がよ
り好ましい状態に変化する。光ステーション制御局16
は、たとえば受光信号のS/N比や信号の誤り発生情況等
を監視しており、コーナキューブCC3による通信情況の
方がより良好であることを検知して、移動局10との接続
をコーナキューブCC3経由に切換える。コーナキューブC
C2はその後も暫く移動局10との接続を維持するが、所定
の条件が成立したときにその接続が切離され、他の移動
局との接続が可能な状態となる。

移動局10が或は制御地域から他の制御地域に移動する
ときには、複数の光ステーション制御局16にまたがって
上述の接続の切換が行なわれる。これは移動光電話交換
局14によって管理される。光ステーション制御局16より
上層の各構成要素の動作は従来のシステムと同様であ
る。

通常コーナキューブは、移動局10からのレーザビーム
が入射すると、自己の属する制御地域に関する情報でそ
のレーザビームを変調して送り返す。移動局10はその情
報を監視しており、自己が存在している制御地域が変わ
ったら、自己の位置をコーナキューブCC2、光ステーシ
ョン制御局16、移動光電話交換局14を介してホームメモ
リ局18に報知する。ホームメモリ局18は移動局10ごとに
その現在存在している制御地域を記憶手段20に記憶す
る。この記憶された情報は、移動局10に対する呼出の際
に用いられる。

移動局10は、常にレーザビームB1〜B7を出射してお
り、それらのレーザビームの中で最も通信情況の良いも
のを選んで光通信を行なう。移動に伴なって通信情況が
変化するため、使用するレーザビームは自動的に切換え
られる。

第４図は移動局10に備えられる光通信装置46のブロッ
ク図である。第４図を参照して、光通信装置46は、７個
の光送受装置26a〜26gと、各受光信号を入力されて、そ
のS/Nを比較して最も良い受光信号を２つ選択して出力
すると同時に、どの光送受装置の信号が選択されたかを
示す信号を出力するための信号選択手段36と、選択され
た受光信号および選択された光送受装置に関する情報を
用いてコーナキューブCC2との通信を管理するための制
御手段38と、制御手段38に接続され、コーナキューブに
送信すべき情報を入力されて、誤り訂正符号を用いて符
号化するための符号化回路44とを含む。符号化回路44の
出力は光送受装置26a〜26gに接続される。

光送受装置26aは、符号化回路44からの信号によって
レーザビームを変調させるための変調回路34aと、変調
回路34aによって変調されたレーザビームを出射するた
めのレーザダイオード（LD）32aと、コーナキューブに
よって反射されたレーザビームを受光して受光電流に変
換するためのフォトダイオード（PD）28aと、受光電流
を波形整形するための等化回路30aとを含む。他の光送
受装置26b〜26gも光送受装置26aと同様の構成を有す
る。

制御手段38は、電話機40および表示手段42に接続され
ている。表示手段42は通信情況を表示するためのもので
ある。

第４図を参照して、この光通信装置の動作が説明され
る。通常、通話状態にないときには、LD32aはレーザビ
ームを連続的に、あるいは所定の時間間隔をあけて間欠
的に出射する。このレーザビームがコーナキューブによ
って反射されると、PD28aに入射し、受光信号に変換さ
れる。この際、コーナキューブはレーザビームを受光す
ると、レーザビームを前述の制御地域情報を示す信号に
よって変調する。そのため、PD28aの出力する受光電流
は制御地域情報を表わす信号となる。受光電流は等化回
路30aにより波形整形され、信号選択手段36に入力され
る。

信号選択手段36は、光送受装置26a〜26gから入力され
る受光信号を監視しており、最もS/N比の高い受光信号
を２つ選択する。同時にどの光送受装置が選択されたか
を表わす情報を出力する。制御手段38は、選択された受
光信号から制御地域情報を抽出し、図示されない記憶手
段に書込む。この際、前回書込まれた制御地域の番と、
今回受取った制御地域の番号とが異なる場合には、制御
手段38は自己の位置をホームメモリ局18に通知するため
に、符号化回路44に自己の存在する制御地域の番号と、
自己に割当てられている移動局番号とを示す送信情報を
出力する。

符号化回路44は受取った情報を一時ストアし、誤り訂
正のための符号化処理を行なった後、シリアルのディジ
タル信号として光送受装置26a〜26gに出力する。変調回
路34a〜34gにより、LD32a〜32gからは送信情報により変
調されたレーザビームが出射される。レーザビームはコ
ーナキューブにより受光されて、その表わす信号は光ス
テーション制御局16、移動光電話交換局14を介してホー
ムメモリ局18に送られる。

通常の通話処理においては、電話機40により音声から
電気信号に変換された通信でデータは、制御手段38、符
号化回路44を経て光通信装置26a〜26gからレーザビーム
に搬送されて出射される。このデータは光ステーション
22a、22b等において受光され、公衆回線網に中継され
る。公衆回線網からの情報は、逆にコーナキューブから
PD28a〜28gにレーザビームによって送られる。この送信
は、移動局10からコーナキューブに送られたレーザビー
ムを、コーナキューブにおいて光変調しながら反射する
ことにより行なわれる。

PD28a〜28gに入射したレーザビームは、前述の手順と
同様にして制御手段38に送られ、電話機40において音声
信号として再生される。

公衆回線網から移動局10に対する呼出があったときに
は以下の動作が行なわれる。移動光電話交換局14はホー
ムメモリ局18に対し呼出された移動局10の現在位置を照
会する。ホームメモリ局18は記憶手段20より、移動局10
の現在存在する制御地域を呼出し、移動光電話交換局14
に返答する。移動光電話交換局14は、ホームメモリ局18
から受取った情報に基づき、対応する制御地域を統括す
る光ステーション制御局16に対し、呼出がある旨と、呼
出対象の移動局10の番号とを通知する。光ステーション
制御局16は配下の全光ステーション22a、22b、…に対し
て、同様の情報を与える。

たとえば光ステーション22aは、前述のように移動局1
0に対して制御地域の番号を通知する際に、それに続け
て呼出対象となっている移動局10の番号の情報を通知す
る。移動局10は受取った移動局の番号と自己の番号とを
比較する。移動局10は番号が一致したときには呼出に対
する応答をコーナキューブに送り、そうでない場合には
その情報を無視する。

第５図、第６図は光ステーションの構成の一例を示す
ブロック図である。第５図、第６図を参照して光ステー
ション22は、プリズムにより形成されたコーナキューブ
112と、コーナキューブ112の全反射面の１つの裏面にシ
ール114を介して貼付けられた電歪性金属板116と、電歪
性金属板116とコーナキューブ112との間に封入された封
入液120と、電歪性金属板116に接続され、変調信号を光
ステーション制御局16から受取って、それに応じて電歪
性金属板116を駆動するための電歪性金属板ドライバ118
と、コーナキューブ112に入射する入射ビームを２つに
分割するためのビームスプリッタBSと、ビームスプリッ
タBSにより分割されたレーザビームを光伝送路（光ファ
イバ12）に中継するための光中継装置122とを含む。ビ
ームスプリッタBSは図示されない駆動装置によってその
位置および角度が変更され、光中継装置122に常にレー
ザビームが入射するようにされる。

第５図、第６図を参照して、光ステーション22の動作
が説明される。移動局10からのレーザビームはビームス
プリッタBSにより光中継装置122の方向とコーナキュー
ブ112の方向の２つのレーザビームに分割される。光中
継装置122に入射するレーザビームは中継されて光伝送
路に送られる。コーナキューブ112に入射するレーザビ
ームは反射面の１つで反射した後、電歪性金属板116が
設けられた反射面に入射する。

電歪性金属板ドライバ118から電歪性金属板116に電圧
がかかっていないときには、電歪性金属板116は平坦で
ある。封入液120はその封入された空間内の一点に集ま
っている。このときは、この面に入射したレーザビーム
の大部分はそのまま反射されて反射ビームとなり、入射
方向と同一の方向に戻る。

一方、電歪性金属板ドライバ118から電歪性金属板116
に電圧がかけられていると、電歪性金属板116がコーナ
キューブ112側に撓むようになっている。その封入され
ている空間の深さが小さくなるために、封入液120はそ
の封入空間内でコーナキューブ112の反射面に沿って横
に拡がる。この面に入射する光は、封入液120の存在に
よって、この面での反射率が減少し、ほとんど反射され
ない。

すなわち、電歪性金属板ドライバ118により電歪性金
属板116にかける電圧を変化させることにより、このコ
ーナキューブ112からの反射ビームを変調信号に応じて
変調することができる。この場合、レーザビームによる
同時双方向の通信はできないが、時分割により双方向へ
の通信を実現することができる。

第７図は、移動局10による自己の位置登録の手順を示
す。移動局10の光通信装置46は、前述のように通話時以
外は、連続的にあるいは間欠的にコーナキューブ探索の
ための探索ビームを出射している。コーナキューブによ
って反射された探索ビームは、そのコーナキューブの属
する光ステーション制御局16の制御地域の番号を示す信
号により変調されている。

光通信装置46は反射ビームを受取り、記憶手段48に記
憶されている自己の存在している制御地域の情報と、受
取った制御地域の情報とを比較する。もしも受取った制
御地域情報と記憶されている情報とが一致している場
合、光通信装置46は受取った制御地域情報を無視する。
もしも受取った制御地域情報が記憶されているものと異
なるときには、光通信装置46は自己の局番号と新しい制
御地域情報等を登録依頼の命令とともにレーザビームに
よって光ステーション制御局16に通知する。

光ステーション制御局16は、コーナキューブを介して
登録依頼の通知を受取るとそれをそのまま移動光電話交
換局14に転送する。移動光電話交換局14はホームメモリ
局18にこの情報を与える。ホームメモリ局18は記憶手段
20において受取った移動局の番号をキーにして該当する
移動局の情報を検索し、その情報のうち現在その移動局
がどの制御地域に位置するかを示す部分を、受取った情
報で更新する。

ホームメモリ局18は上述の更新が正常に終了すると、
その旨の登録確認情報を移動光電話交換局に与える。終
了情報は、前述の経路を逆に辿ってコーナキューブから
光通信装置46に与えられる。光通信装置46は、登録確認
情報を受取ると、記憶手段48に自己の存在する制御地域
情報を更新登録する。

上述のように常に移動局10の存在する位置をホームメ
モリ局18に登録することにより、公衆回線網から移動局
10に対する呼出があった場合に、該当する移動局の呼出
が効率的に行なわれる。すなわち、該当する移動局10の
存在する制御地域のみに呼出情報を与えればよく、不必
要に広い領域を対象とすることはない。また、前回の登
録情報を消去せず残しておけば、移動局10が制御地域の
境界位置付近に沿って移動していても、両方の制御地域
において呼出を行なうことにより迅速かつ確実に呼出が
行なわれ得る。

第８図は移動局10に対して公衆回線網から呼出がある
場合のこのシステムの動作を示すブロック図である。第
８図を参照して、移動光電話交換局14に対して公衆回線
網から移動局の番号を指定して呼出が行なわれる。移動
光電話交換局14はホームメモリ局18にこの番号を与え
る。ホームメモリ局18は記憶手段20を検索して該当する
移動局が現在存在している制御地域の番号を見出す。こ
の制御地域の番号は移動光電話交換局14に与えられる。

移動光電話交換局14は、与えられた番号の制御地域を
統括する光ステーション制御局16に対し、呼出対象とな
っている移動局の局番と、呼出があった旨の信号を与え
る。光ステーション制御局16はこの信号に応答して、移
動局10にその旨の情報を与えるように配下のコーナキュ
ーブの変調を行なう。

移動局10の光通信装置46は、前述のように自己の制御
地域を確認するために常にコーナキューブを探索する探
索ビームを出射している。この探索のためのビームが前
述の光ステーション制御局16の配下のコーナキューブに
入射することにより、その反射光の制御地域の情報、呼
出があることを示す情報、および呼出されている移動体
10の番号を示す情報で変調される。

移動局10は反射されたレーザビームを受取って、自己
に対する呼出があるかどうかを判断する。もし、自己が
呼出されていることを検知すると、光通信装置46は光ス
テーション制御局16のコーナキューブに対して呼出に対
する応答をレーザビームにより送信する。もしも呼出情
報が自己に対するものでなければ光通信装置46はその情
報を捨てる。

光ステーション制御局16は呼出に対する応答があれ
ば、その応答を受けたコーナキューブがどれかを確定す
るとともに、移動光電話交換局14に対し応答があった旨
を示す信号を送信する。移動光電話交換局14はこの信号
に応答して、前述のコーナキューブを経由して公衆回線
網と移動局10との回線の接続を行なう。

光通信装置46は回線の接続に伴なって電話機40により
呼出音を発生する。この呼出に応答して電話機40の送受
器を取上げれば、通信回線は完全に接続されて、移動局
10と公衆回線網の呼出局との間のデータ通信が行なわれ
る。この際、移動光電話交換局14はホームメモリ局18に
対して、移動局10の回線接続が行なわれた旨の情報を与
える。ホームメモリ局18はその情報を受取ると記憶手段
20の中の情報を検索し、該当する移動局の情報について
通話中を示す情報を付加する。これにより、移動局10が
通話中には、他局からの着呼に対しては移動光電話交換
局14において自動的に話し中の信号を返答することが可
能となる。

第９図は移動局10からの発呼の手順を示す、システム
のブロック図である。光通信装置46は、送受器40がオフ
フック状態になったことを検知すると、光ステーション
制御局16に対しコーナキューブ割当てを依頼する情報を
検索ビームにより発信する。このレーザビームがコーナ
キューブに入射すると、この情報は光ステーション制御
局16に転送される。光ステーション制御局16はこの情報
を発信した移動局10の現在位置と、この情報を中継した
コーナキューブの位置とを考慮して、適切なコーナキュ
ーブを選択する。光ステーション制御局16はそれを移動
局10に割当て、コーナキューブを通じてコーナキューブ
割当ての確認信号を光通信装置46に送信する。光通信装
置46はコーナキューブの割当てを確認して光ステーショ
ン制御局16にその旨を通知する。これにより、回線接続
の前段階として光通信装置46と光ステーション制御局16
との接続が行なわれ、光通信装置46には光ステーション
制御局16からのキャリアが送信される。

移動局10の操作者はこのキャリアを確認すると、電話
機40によって、通話相手の番号をダイヤルする。ダイヤ
ルによる発呼信号は光通信装置46からレーザビーム、コ
ーナキューブを介して光ステーション制御局16に送られ
る。この信号はさらに移動光電話交換局14に転送され、
移動光電話交換局14が回線の接続を行なう。移動光電話
交換局14は、移動局10と相手局との接続が完全に行なわ
れると、呼出の場合と同様にホームメモリ局18に対して
移動局10の通話中の情報を与える。ホームメモリ局18は
この情報に応答して、記憶手段20中の該当する移動局10
の情報に通話中を示す情報を付加する。もちろん、この
通話中を示す情報は、通話の終了が検知されたときに取
消される。

以上の記述から明らかなように、コーナキューブを用
いて光ステーション22をたとえば市街、あるいは道路沿
いに多数配置することにより、移動局10と公衆回線網と
の接続が自由に行なわれ、移動局と公衆回線網によるデ
ータ通信ネットワークを形成することができる。

このシステムは、コーナキューブと移動局10との間の
通信に電波を用いず光を使用するため、電波法の規制を
受けることがない。また、光同士が悪影響を及ぼし合っ
ていわゆる混信のような不都合を生じることもない。し
たがってこのコーナキューブを用いる光ステーション
を、互いに近接して多数配置することが可能となる。そ
の上、光を指向性の高いビームとすれば、従来のセルラ
ー方式と比較してはるかに柔軟に運用できるセルラー方
式を実現することができる。この場合その使用による利
便性は非常に大きいと言える。

すなわち、従来のセルラー方式では、１つセルの大き
さを縮小しようとすれば、そのセルにおいて用いられて
いる通信のための電波の出力を小さくするとともに、周
囲の無線局の出力を大きくしてそのセルの縮小分を補う
必要があった。ところが、本発明のシステムにおいて
は、それぞれのコーナキューブがそれぞれ独立したセル
ラーを形成する。しかも各セルラーは互いに重なり合っ
ても何ら不都合はない。そのため、一定地域内のコーナ
キューブがすべて使用中であるときにも、移動局10側が
自動的にその地域外のコーナキューブを選択することが
できる。このシステムにおける通信には指向性が強いレ
ーザビームを用いており、コーナキューブが視界に入っ
てさえいれば、事実上その地理的な距離はコーナキュー
ブとの接続の上では大きな障害とはならないからであ
る。そのため、従来のセルラー方式と比較して個々の光
ステーションが担当できる地域は柔軟に変化できる。

また、上述の実施例のシステムにおけるように光ステ
ーションにコーナキューブを使用すれば、複雑な機器を
光ステーションに設置する必要がなく、コストを低くす
ることが可能である。また各光ステーション同士が近接
配置されても、電波を使う従来のシステムの場合のよう
に混信という不都合を生じることはない。そのため、光
ステーションを一定地域内に安いコストで多数配置する
ことが可能である。光ステーションが多数になれば、通
信はより安定して行なうことができる。この点で従来の
ように有限な周波数チャネルを分割して使用するために
一定地域内の無線局の数を無限に拡大することができな
いシステムと比較して、将来の加入者増に対応できる可
能性がはるかに高いものと考えられる。

本発明は、上述の実施例には限定されない。たとえ
ば、コーナキューブによるレーザビーム変調手段として
は、第10図に示されるような液晶シャッタを用いるもと
も考えられる。第10図を参照して、この光ステーション
22は、コーナキューブ106と、コーナキューブ106の一面
に取付けられた液晶シャッタ108と、液晶シャッタ108を
変調信号に従って駆動するための液晶ドライバ110と、
入射するレーザビームを２つに分割するためのビームス
プリッタBS等を含む。液晶ドライバ110によって液晶シ
ャッタ108を開閉することにより、入射するレーザビー
ムの、液晶シャッタ108が設置されている面における反
射は制御され、このコーナキューブの反射ビームが変調
信号に応じて断続することになる。したがって、この第
10図に示される装置を用いても、本発明にかかるシステ
ムを構築することができる。

また、上述の実施例においては光ステーションの側に
はコーナキューブが設けられ、移動局10の方には光ビー
ムを出射する手段および反射される光ビームを受光する
手段が設けられる場合が述べられていた。しかしながら
本発明はそれには限定させず、たとえば光ステーション
側に光出射手段が、移動局10側にコーナキューブが設け
られてもよい。光ステーション側、移動局10側の双方に
光出射手段と受光手段とが別々に２組設けられてもよ
い。

第11図は、光ステーション側に光出射のための手段が
設けられる場合の光ステーションの概略構成を示すブロ
ック図である。第12図は、そのような光ステーションの
設置情況を示す斜視図である。第11図、第12図を参照し
て、この実施例の光ステーション22は、電柱68にアーム
67によって取付けられた複数個のビームトラッカ64を含
む。ビームトラッカ64はレーザビームを出射するレーザ
光源70と、レーザビームの光路上に設けられ、変調信号
に応答してレーザビームを断続して変調するための液晶
シャッタ72と、液晶シャッタ72を透過したビームの光路
上に設けられ、レーザ光源70からのレーザビームを透過
し、逆方向からのレーザビームを反射してその進路を90
゜変更するためのビームスプリッタ74と、回転軸まわり
に回転可能に設けられ、出射されるレーザビームの方向
を変化させ、またコーナキューブにより反射されたレー
ザビームを反射してその進路をビームスプリッタ74側に
変更するためのスキャナ76と、ビームスプリッタ74によ
り反射されたレーザビームの光路上に設けられた光セン
サ78と、光センサ78に接続され、光センサ78の出力が最
大となるようにスキャナ76の方向を制御するためのモー
タドライバ80と、モータ82とを含む。光センサ78の出力
はこの場合は同軸ケーブル66を介して光ステーション制
御局16に接続されている。

第11図、第12図を参照して、ビームトラッカ64から出
射されるレーザビームは、スキャナ76の動作によって空
間を走査する。この例の場合、レーザビームはビームト
ラッカ64の側から移動局10に送出されることになる。ビ
ームトラッカ64は、光センサ78によって反射光を監視し
ており、コーナキューブからの反射ビームが入射した場
合、その出力が最大になるようにモータドライバ80、モ
ータ82とを用いてスキャナ76を動作させている。このよ
うに制御することによって、ビームトラッカ64と移動局
10とのコーナキューブとの間では光通信が行なわれ、た
とえば制御地域情報、呼出情報等を移動局10に与え、接
続依頼の信号などを移動局10から受取ることができる。

このビームトラッカ64と特定の移動局10とが一旦通信
状態に入ると、モータドライバ80によってスキャナ76が
操作され、レーザビームは移動局10の移動を追尾して接
続を維持する。ビームトラッカ64が切換えられると、接
続を断たれた方のビームトラッカ64においてはたとえば
液晶シャッタ72が遮断される。モータドライバ80、モー
タ82はスキャナ76を動作させるための目標を失うが、液
晶シャッタ72が再び開かれることによりまたレーザビー
ムによる空間の走査を開始する。

この実施例におけるビームトラッカによっても、第１
の実施例と同様の効果を得ることができる。このシステ
ムでは、移動局10側にコーナキューブを載せればよいた
め、移動局のコストを低く抑えることができるという効
果がある。

上述のすべての実施例を通じて、移動局と光ステーシ
ョンとの間の通信はレーザビームにより行なわれるた
め、電磁気的なノイズの大きな場所においてもその影響
を受けず、安定した通信が実現されるという効果もあ
る。

第13図は本発明による移動体のデータ通信システムの
一応用例である。第13図を参照して、たとえば１地域に
予想を越える数の移動局が集中したときには、たとえば
飛行船50やヘリコプタ52をその上空に配置することによ
り、通信を正常な状態に保つことが容易にできる。飛行
船50やヘリコプタ52の下部には、複数個のコーナキュー
ブが設けられており、各コーナキューブは、地上の移動
局10の１つと交信することがきる。飛行船50やヘリコプ
タ52には、光ステーション制御局が設けられており、そ
の光ステーション制御局は設けられた地上局54とたとえ
ば光ビームにより、あるいは無線電波により接続され、
コーナキューブによる通信のすべてを地上局54に中継す
る。

このように移動可能な光ステーションを設けることに
より、たとえば何らかの行事などにより多数の移動局が
１箇所に集中しても、通信回線を容易に確保することが
できる。そのため、通常の光ステーションの設置にあた
っては、そのような異常な数の移動局の集中を除外して
考えることができる。そのため、少ないコストで最も効
果が大きくなるような光ステーションを配置することが
可能となる。

なお、上述の実施例では、移動局10と光ステーション
との間で電話通信を行なう場合が説明された。この場
合、通信される音声情報はアナログには限らず、ディジ
タル情報でもよい。また、音声以外のたとえば画像情報
であってもよい。

また、本発明における説明では、１つのコーナキュー
ブが１つの移動体10とのみ交信している場合が説明され
た。しかしながら、本発明は、いわゆるコーナキューブ
と移動局とが１対１の態様で通信をするものに限られ
る、というわけではない。光が互いに干渉することが難
しいことを利用して、１つのコーナキューブが複数の移
動局と通信することも可能である。多くの移動体との通
信を行なうためには、たとえばコーナキューブを時分割
で利用すればよい。

［発明の効果］ 上述の説明から明らかなように、本発明にかかる移動
体のための光利用データ通信システムおよびそのための
光送受信装置においては、移動体に設けられた光送受信
装置は、地上局の光通信施設との間で光通信を行なう。
地上局を介して、移動体はデータ通信網とデータ通信を
行なうことが可能となる。選択手段および切換手段は、
移動体の移動に伴う、移動体と複数の地上局との間の通
信情況を監視して、通信情況がより良くなるように、移
動体に接続される地上局を切換える。そのため、移動体
が移動しても通信情況が良好に維持されるように地上局
を選択し、その地上局の移動体の光送受信装置との接続
を切換えることができ、移動体が移動しても地上局を介
してデータ通信網との間の接続を維持することができ
る。また、移動体の移動に伴って移動体の存在する地域
に変化があったときには、移動体から更新要求信号が発
せられるので、この更新要求信号に基づいて光利用デー
タ通信システムでは常に移動体の存在位置をトレースす
ることができる。そのため、移動体を呼び出す必要があ
るときに、移動体の存在すると思われる地域を中心に最
小限の地域において移動体を呼び出せばよく、発呼を効
率的に行なうことができる。

地上局と移動体の光送受信装置との間の通信には光を
用いるため、本発明のシステムおよび光送受信装置は電
波法の適用を受けることがない。また、地上局を近接し
て多数設けても、いわゆる混信の生ずるおそれがない。
さらに、各地上局に電波の場合のように周波数を割当て
る手続が不要である。そのため、地上局を多数配置する
ことにより、多くの移動体とデータ通信網との接続の維
持および管理を有効に行なうことができる。また、光通
信そのものは電磁気的ノイズに強いため、電磁気的ノイ
ズが多量に発生する場所でも安定した通信を行なうこと
ができる。

すなわち、移動局の増加に対しても有効に対処できる
とともに発呼を効率的に行なうことができ、さらに良好
な通信状態を実現できる移動体のための光利用データ通
信システムおよびそのための光送受信装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる移動体のデータ通信システムの
概略を示すブロック図であり、 第２図は移動局に設けられる光送受信アンテナの側面図
であり、 第３図は光送受信アンテナの平面図であり、 第４図は移動局の光通信装置のブロック図であり、 第５図、第６図は光ステーションのブロック図の一例で
あり、 第７図は移動局による制御地域情報の登録の状態を示す
ブロック図であり、 第８図はデータ通信網からの呼出があった場合の移動局
10の呼出を示すブロック図であり、 第９図は移動局からの発呼がある場合の動作を示すシス
テムのブロック図であり、 第10図は光ステーションの他の一例のブロック図であ
り、 第11図は光出射手段を有する光ステーションの一例のブ
ロック図であり、 第12図は光ステーションの斜視図であり、 第13図は移動可能な光ステーションの一例を示す模式図
であり、 第14図は従来の移動体のデータ通信システムを示すブロ
ック図である。 図中、10は移動体、14は移動光電話交換局、16は光ステ
ーション制御局、18はホームメモリ局、22は光ステーシ
ョン、24は光送受信アンテナ、26は光送受装置、28はフ
ォトダイオード、32はレーザダイオード、34は変調回
路、46は光通信装置、64はビームトラッカを示す。 なお、図中同一符号は同一、または相当箇所を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−122141（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−94849（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−281623（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−98033（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−126028（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−174033（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−77726（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H04B 7/26

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体に設けられ、地上に設けられた光利
   用データ通信システムとの間で光通信により通信を行な
   うための光送受信装置であって、前記光利用データ通信
   システムは、各々が設けられている地域を識別する情報
   を光送信することが可能な複数個の地上局を有し、 複数個の異なる方向への光ビームを出射するための光出
   射手段と、 入射光を受け、前記入射光により搬送されている情報を
   復調するための復調手段と、 前記復調手段の出力を受けて情報処理する処理と、前記
   光利用データ通信システムに対して伝送すべき情報を出
   力する処理とを行なうための情報処理手段と、 前記情報処理手段の出力に接続され、前記光出射手段に
   より出射される光を、前記情報処理手段からの出力によ
   り変調するための変調手段とを含み、 前記復調手段は、 前記複数個の異なる方向にそれぞれ対応して設けられ、
   受光した光に応答して電気信号を出力するための複数個
   の受光手段と、 前記複数個の受光手段の出力を監視し、所定の基準にし
   たがって前記複数個の受光手段のうちの一部の出力を選
   択して前記情報処理手段に与えるための選択手段とを含
   み、 前記所定の基準とは、前記選択手段により現在選択され
   ている受光手段よりも良い通信情況である他の受光手段
   があれば、前記他の受光手段を選択するというものであ
   り、 前記情報処理手段は、前記選択手段が選択している前記
   受光手段を介して前記情報処理手段が通信している地上
   局からの地域識別情報に基づき、当該光送受信装置の存
   在している地域に変化があったことが検出されたことに
   応答して、自己の存在する地域に関する情報を更新する
   ことを要求する信号を生成して前記変調手段に与える、
   光送受信装置。
2. 【請求項２】データ通信網と、移動体との間を光通信に
   よって接続することによってデータ通信を行なう移動体
   のための光利用データ通信システムであって、 前記データ通信網の終端に設けられた複数の地上局と、 前記データ通信網に接続され、移動体の存在している地
   域を管理するための地域管理手段とを含み、 前記複数の地上局の各々は、 再帰反射手段と、 移動体より入射する光により搬送されている情報を前記
   データ通信網に中継するための中継手段と、 当該地上局の存在している地域を識別する情報を記憶す
   る記憶手段と、 移動体より前記再帰反射手段に入射し、反射される光
   を、前記データ通信網からの情報または前記記憶手段の
   出力する地域識別情報によって変調するための変調手段
   とを含み、 前記移動体の各々は、 地上局との間で光通信を行なうための光通信手段と、 前記地域識別情報に基づいて、当該移動体の存在してい
   る地域に変化があったことを検出して、当該移動体の存
   在する地域に関する情報を更新することを要求する更新
   要求信号を前記光通信手段を用いて地上局に対して送信
   するための手段を有し、 前記光利用データ通信システムはさらに、 前記移動体の各々に設けられ、移動体の前記光通信手段
   と前記複数の地上局との間の通信情況を監視し、所定の
   基準にしたがって、移動体に接続される地上局を切り換
   えるための切換手段を含み、 前記所定の基準とは、前記切換手段により現在前記移動
   体に接続されている地上局よりも良い通信情況である他
   の地上局があれば、前記他の地上局を前記移動体に接続
   するというものであり、 前記地域管理手段は、前記複数個の地上局のうち、前記
   移動体の前記切換手段によって前記移動体と接続されて
   いる地上局を通じ、さらに前記データ通信網を介して移
   動体から更新要求信号の送信があったことに応答して、
   当該更新要求信号を送信してきた移動体の存在する地域
   に関する情報を更新するための手段を含む、移動体のた
   めの光利用データ通信システム。