TW456111B - Laser based wireless communications system and method - Google Patents

Description

4 5 61 1 11 五、發明說明（l) 相關之年刹 本專利是在1998年1〇月28日 60/1 0 6, 050 的35 U. S. C. § 11

I明的#術簌ID 本發明通常係有關於通訊服 有關一以雷射為基礎之無線通 散與聚焦之雷射能量。 登明背景 目前的通訊系統使用雷射與 將雷射能量耦合成一光纖及將 二極體。有線通訊系統的傳送 資料率之超過1，0 0 0公里。 無線通訊系統利用雷射將連 隙傳送給一接收光二極體。無 距離是50公尺（0.03哩）至20公 155 Mbps或更高的資料率。 所申請的美國專利案號 9(e) ( 1 )下。 務。更明確而言，本發明係 訊系統及方法，其可傳送分 光二極體。有線通訊系統是 該雷射能量傳送給一接收光 距離可支援6. 〇 Gbps與更高 貫與聚焦的雷射能量經由空 線通訊系統的典型大氣傳送 里（12.4哩），並且可支援 主要用於點對點通訊的無線雷射通訊系統是著重於減少 雷射光光點尺寸方式之雷射能量。當距離增加時，雷射光 光點尺寸便增加。多數既有的雷射通訊系統是以8 7 〇壓力 計（ηπι)波長操作。在此波長’傳送距離會受到例如灰塵、 雨、與濕氣的大氣狀況的限制。傳送距離亦會a $|丨洛梦僖 送及接收元件的平台穩定性的限制。 在一無線通訊系統調變一雷射裝置的兩基本方法是經由 範圍調變及強度調變。範圍調變資料是以^一連續波形式過

45 6 1 1 1 五，發明說明（2) 來’並且當作一非常高速载波使用。更高的頻寬可藉由使 用速續波方法而支援，但是通常具有較短的資料傳送距離 。強度調變提供於改變光學強度及根據一調變規而啟動。 每個資料位元由是否出現雷射能量之一脈衝而表示。最流 通的無線通訊系統使用較容易偵測而有頻寬限制的強度調 變。 用以結合較高電力雷射二極體、改良之光二極體、方散 雷射能量、多重複收發器、既有射頻傳輪技術、與一新拓 撲之系統及方法將解決在目前無線雷射通訊系統上的大部 份限制。 t明概述 本發明提供一以雷射為基礎之無線通訊系統及方法，其 !實質可免除或減少與先前所發展以雪射為基礎之無線通訊 1系統及方法的缺點與問題。 I 更明確而言，本發明提供一以雷射為基礎之無線通訊系 統及方法。本發明的以雷射為基礎之無線通訊系統及方法 包括一收發器單元、一外部收發器單元（或頭端）、與一資 料回授單元。收發器單元接收來自一資料輸入源的資料。 外部收發器單元可持續偵測及接收來自收發器單元的收發 器調變雷射能量，處理可產生外部收發器調變雷射能量之 收發器調變雷射能量，並且將外部收發器調變雷射能量傳 送給資料回授單元。外部收發器單元亦接收資料回授單元 的資料回授單元處理雷射能量，處理產生外部收發器調變 雷射能量之資料回授單元調變雷射能量，並且將外部收發

五、發明說明（3) 器調變雷射 〇 本發明藉 提供一重要 礎之無線通 灰塵、雨、 本發明藉 提供另一重 如此便可明 成本。然而 本發明藉 提供另一先 的使用者及 本發明藉 提供另一重 氣狀況而自 之簡單 對於本發 連同附圖的 其中： 圖1顯示-例’其包括 單元、與一 圖2顯示-

的一具體實施 —外部收發器 能量傳回給收發器單元或其他外部收發器單元 由提供以雷射為基礎之無線通訊系統及方法而 的技術上的優點，其是使用比目前以雷射為基 訊系統的一較長波長而操作，如此便可在例如 與濕氣的大氣狀況而改良傳送距離。 由提供以雷射為基礎之無線通訊系統及方法而 要技術上的優點，其可免除例如塔台的需要， 顯地減少建立以雷射為基礎之無線通訊系統的 ，本發明能以具有與或無平台的情況配置。 ^提供以雷射為基礎之無線通訊系統及方法而 前技術上的優點，其中該雷射光是分散給終端 在了 ^供較佳通訊的通訊系統内之點對點。 由提供以雷射為基礎之無線通訊系統及方法 要技術上的優點，其中雷射光的尺寸 動調變。 低佩大 說明 明與優點的一更完全了解而言，現可 描述’纟中相同的參考數字表示相同的J徵： -以雷射為基礎之無線通訊系統 一資料輸入源、一收發器單元' 和資料回授單元； 以雷射為基礎之無線通訊系統 '、猫貫施 456111 五、發明說明（4) 例，其包括一發送信號驅動器、一收發器單元、 發器單元 。 内部收發器介面單元、一内部收發器部故 面單元、與一行動外部收發器； 介 圖3顯不發送信號驅動器的一具體實施例； 圖4顯示收發器單元的一具體實施例； 圖5描述在兩收發器單元之間的點對點連接； 圖6顯示雷射傳送單元的一側視圖； 圖7描述錐形分散雷射能量； 圖8描述矩形分散的雷射能量； 圖9顯示光二極體接收單元的一側視圖； 圖10顯示光二極體接收單元的一後視圖； 圖11顯示一收發器中心配置； 圖1 2詳細描述收發器中心安裝； 圖1 3描述從一收發器中心至遠端收發器的點對點 圖1 4描述所支援的收發器中心與各種不同的操作模= 圖15描述一以雷射為基礎之無線通訊系統單元；、^ ’ 圖1 6描述系統連接方法； 圖1 7顯示一外部收發器； 圖18描述從外部收發器至内部收發器介面單元之連接： 圖1 9顯示一内部收發器； 圖20描述介面單元的範例； 圖2 1描述内部無線連接之一方法； 圖22Α、22Β和22C的三個圖顯示一行動外部收發器； 圖2 3描述一外部收發器之一具體實施例前視圊；

第8頁 456111 五、發明說明（5) 圖2 4描述一外部收發器之一具體實施例側視圖； 圖2 5描述一外部收發器之一具體實施例上視圖； 圖26描述一頭端的功能圖；以及 圖27描述一以雷射為基礎之無線通訊網路的一功能圖。 發明之詳細說明 本發明的較佳具體實施例是在圖描述，相同數字用來參 考各種不同圖式的相同與相對部分。 本發明的以雷射為基礎之無線通訊系統及方法包括—收 發器單元、一外部收發器單元、與一資料回授單元。收發 器單元接收來自一資料輸入源的資料。外部收發器單元可 持續偵測及接收來自收發器單元的收發器調變雷射能量， 處理可產生外部收發器調變雷射能量之收發器調變雷射能 量’並且將外部收發器處理的雷射能量傳送給資料回授單 元°外部收發器單元亦接收來自資料回授單元的資料回授 單元處理雷射能量，處理可產生外部收發器處理的雷射能 量之資料回授單元處理雷射能量，並且將外部收發器處理 的雷射能量傳回給收發器單元或其他外部收發器單元。 本發明的以雷射為基礎之無線通訊系統及方法可提供高 速寬頻完全複式資料服務。這些服務包括但未限制於有線 電視、高定義電視、要求視訊，高速網際網路連接、電傳 視訊、個人通訊服務、區域網路、廣域網路、其他類比資 料格式、其他數位資料格式、與無線電頻率通訊。 圖1描述一以雷射為基礎之無線通訊系統100的一具體實 施例，其包括一資料輸入源75、一收發器單元3 〇(或頭端）

第9頁 五、發明說明（6) 、一外部收發器單元39、與一資料回授單元76。 收發器早元30接收來自資料輸入源75的輸入資料，在電 子支援部分27中處理二極體雷射調變的輸入資料，並且將 處理的輸入資料傳送給雷射傳送單元28。雷射傳送單元28 調變處理的輸入資料及將結果的調變雷射能量傳送給外部 收發器3 9。 收發器單元3 0亦可在光二極體接收單元2 9上偵測來自外 部收發器39的一調變信號。光二極體接收單元可接受調變 的信號’從產生一輸出信號的背景雜訊區隔調變信號，並 且將結果的輪出信號傳送給電子支援部分27。 外部收發器3 9可持續偵測及接收來自收發器3 0的雷射傳 送單元28的調變雷射能量，並且將調變的雷射能量傳送給 一資料回授單元76。外部收發器39亦接收來自資料回授單 元7 6的雷射能量及重新將雷射能量背傳回給收發器單元 30。 圖2描述一以雷射為基礎之無線通訊系統1〇〇的另一具體 實施例。在此具體實施例中，發送信號驅動器5丨是當作資 料輸入源使用。資料回授單元7 6包括一内部收發器介面單 元56、一内部收發器、一介面單元61、與一行動外部收 發器6 8。 在圖3所示的發送信號驅動器51是在各種不同電子資料 服務供應器與以雷射為基礎之無線通訊系統1 0 0之間的主 要介面。發送信號驅動器51具有許多的輸入/輸出埠45-49 ’用以在電子資料服務供應器或其他輸出信號處理系統與

第10頁 456111 五、發明說明（7) 以雷射為基礎之無線通訊系統100之間的介面。它能以多 種形式接受輸入，包括視訊要求、類比資料輸入/輸出、 電話交換輸入/輸出、數位資料輸入/輸出、及高定義電視 與有線電視輸入/輸出《該等信號輸入與輸出的其中每個 是由一服務供應器所支援。有線電視輸入與輸出將由一區 域或公共有線電視服務供應器所服務。有線電視服務供應 器將提供發送信號驅動器51的一連接以取代或除了 一既有 安裝電纜設施之外。發送信號驅動器51可將來自多電子供 應器所接收的多重輪入信號處理、轉換、及複合成一同軸 電缓50 ’並且將輸入資料傳送給用以大氣傳輸的收發器3〇 之一電子支援部分2 7。 發送收發器單元51亦可藉由同軸電纜50或其他輸出信號 處理系統而接收來自部分不同收發器單元3〇之許多電子支 援部分27的資料。發送收發器51然後可將接收的資料傳回 給夕重電子服務供應器β發送信號驅動器5丨能以超過3〇 GHz的全雙工操作。 發适仏號驅動器5 1是從既有的有線電視衛星收發器取得 。這些系統能以GHz範圍從軌道通訊衛星接收及傳資訊。 發送信號驅動器51亦採用既有的有線電視頭或電纜設施驅 ί器2 : 1牛。電纜設施驅動器接受以直接調變雷射二極體 使用從既有網路介面單元取得的元件、網路介面 以-封包格式的資料編碼…卜，除了 ： ，發送信號驅動器51採用數位信號處理技術與虛擬=

4 5 61 1 11 五、發明說明（8) --- 訊調變（PRN)。 收發器單元30接收來自發送信號驅動器51的輸入資料， 在支援電子部分27中處理二極體雷射調變的輪入資料，並 且將處理的輸入資料傳送給雷射傳送單元28。雷射傳送單 元2 8可調變處理的輸入資料及將結果的調變雷射能量傳送 給外部收發器3 9。 ' 收發器單元30亦在光二極體接收單元29上偵測來自外部 收發器39之一調變信號。光二極體接收單元可接收調變信 號’從產生一輸出信號的背景雜訊區隔調變的信號，並且 將結果的輸出信號傳送給電子支援部分2 7。 =部收發器39可持續偵測及接收來自收發器3〇的雷射傳 送單tl28之調變雷射能量，並且將調變的雷射能量傳送給 一内部收發器介面單元56 ^外部收發器39亦從内部收發器 介，皁几56接收雷射能量，並且重新將雷射能量傳回給收 發Is單元30。外部收發器39與内部收發器介面單元56是藉 由一同軸電纜58而經由一牆壁或障礙59而連接。 内部收發器介面單元56接收來自外部收發器39與内部收 發杰60的輸入與輸出資料，如此便提供全雙工連接。内部 收發器介面單7L56亦支援每個内部收發器6()與結合介面單 元6 1的額外位址。 内部收發器60接收來自内部收發器介面單元56的輸入資 ϋ及將直接通達提供給-功能特殊介面單元61。内部收發 ::6 0亦接收來自功月匕特殊介面單元㈧的資料及將資料傳回 給内部收發器介面單元56以及其他内部收發器6〇。

第12頁 4 5 61 五、發明說明（9) 了以安裝在汽車、飛機、#其他行動結構的行動外部收 名器68在成汁上可接收來自及傳送給外部收發器μ的資料 〇 圖4.顯„不收發器單元30之一描寫。收發器單元是由一雷 射傳送單元28、一光二極體接收單元29所組成，及支援電 =^刀27。支援電子部分27是藉著同轴電纜5〇而連接至發 號驅動器51 °圖5描述藉由使用聚焦的雷射能量31而 在兩收發器單元30之間的點對點連接。在收發器單元之間 的距離30超過30公里。 圖6描述本發明的具體實施例原理之雷射發射器單元2 8 之f種不同元件。雷射發射器是包含在包裝丨，而該包裝 可提供對内部元件的保護及將雷射發射器單元28安裝在其 他元件的一裝置。内部雷射與透鏡包裝8可提供對光、學透” 鏡11=12與雷射二極體7的支撐。凹槽調整軌g可提供對聚 焦透鏡1 3的去擇，而且允許聚焦透鏡1 3的側面# 調主軌3疋可遠端啟動的一固定側面齒輪，其可藉由使用 透，调整驅動齒輪4而調整。透鏡調變模組2可遠端啟動， 以提供聚焦透鏡1 3的側面移動。保護透鏡丨6可提供對大氣 情況的保護及允許從雷射發射器單元28送出的雷射能量= 道。雷射二極體7是藉著連接器6而連接至收發器 另—資料輸入源的支援電子部分27。 5 ,以電信號形式的資料輸入是在用以雷射二極體調 援電^部分25中處理。雷射二極體調變可以直接調變 部調變°調變格式可視應用與系統需求而可以是強度或範

第13頁 4561 1 t' 玉、發明說明（10) 圍調變。調變方法可以是頻率調變 '振幅調變、虛擬隨機 雜訊調變、或其他選取的調變方法，以符合系統需求。 調變雷射此量10疋直接輸入一連串光學透鏡11和12。光 學透鏡玎調整雷射能量及提供一特殊傳送輸出圖案^特殊 輸出傳送圖案可被聚焦、錐形分散、或矩形分散，或另一 傳送圖案可用來符合系統需求。調整的雷射能量輸出14可 藉由聚焦透鏡1 3而聚焦或散焦。結果的聚焦或分散的雷射 能量1 5會通過保護透鏡1 6。保護透鏡1 6可提供波長過遽， 以集中傳輸的光子量’並且在包裝1内提供對元件的保護 〇 當聚焦透鏡13是由透鏡調變模組2、透鏡調整執3、與透 鏡調整驅動齒輪4移動時，側面距離5便可決定雷射輸出模 式。當聚焦透鏡13是以一方向移動時，效果便會如圖5所、 述的聚焦雷射能量3 1。聚焦雷射能量3丨可提供最好的距 能力。當聚焦透鏡13持續改變時’錐形分散模式32的效 變化如圖7所示。既然雷射能量經由圓錐體的體積而擴 ，所以錐形分散模式32可提供最短的資料傳送距離。圖 揭述矩形分散模式33。在矩形分散模式33中雷 略微更能聚焦’並且具有-略微較大的資料傳送距^夏是 雷射傳送單元28可提供超過6.〇 GHz的資料傳輪率。在 點對點模式中，聚焦雷射能量31的傳送距離超過32公 在錐形分散雷射能量模式32中，傳送距離超過5公里A 。 矩形^散雷射能量模式33 t，傳送距離超過6公里 ^ 操作模式的可用頻寬超過6.0 GHz。

第14頁 4561 1 1. 五、發明說明（II) " '' 在圖9所示的光二極體接收單元2 9是由當作一白光雜訊 過濾器之保護過濾透鏡17、一波長特殊過濾器2〇、—光二 極體19 '支援電子25、與一輸出埠26所組成《輸出埠26是 將光二極體接收單元29連接至收發器30的支援電子部分27 ，送他 不額將號 號傳其 少。可信 信成或。減響器料 的化2751由影濾資 變式分器藉的過送 調格部動可訊兩傳 當號援驅17雜這製 適信支號鏡景。複 一的子信透背供以 測收電送濾少提足 偵接的發過減所量 要將30至護而20子 是，器接保目器光 能開發連之數濾的 功分收它器子過變 的號由將濾光殊調 元信經而過的特當 單變且統訊料長適 收調而系雜資波至 接將，理光變由少 體訊式處白調是減 極雜格號一當濾訊。 二景相信作適過雜點 光背的出當含的景一 從時輸 包外背之 體1 9的選取要符合系統需求 光 _ .一 - ............ 氣从w Ί只叼元千 轉換成一小的電輸出信號。小的電輸出信號是由支援電子 部分25處理成適當調變方法的格式。此處理的信號然後經 由收發器單元30的支援電子部分27而輸出給發送信號單元 ’用以額外處理。 圖9描述經由保護與過濾透鏡1 7而進入光二極體接收單 疋29的聚焦或分散的雷射能量15。保護透鏡17可減少來自 其他光子源的背景雜訊影響。雷射能量15是由凹透鏡“聚 焦集中且高度聚焦的雷射能量21。雷射能量21然後額外由 一波長特殊過濾器2〇所過濾。此過濾可在由光二極體丨9價

Η 第15頁 4561 1 ίι 五、發明說明（12) 測之前減少未調變光子的數目。鏡子光二極體定位包裝2 2 可調變成鏡子調變空間24，以允許聚焦與雷射能量15有關 的鏡子與光二極體。支援電子部分25包括預放大、信號再 生、與數位信號處理電子’而且經由連接器26而連接至收 發器單元30的支援電子部分27。包裝23可提供對内部元件 的保護’及允許安裝到其他元件。 圖1 0是描述凹透鏡1 8與光二極體1 9關係的光二極體接收 單元2 9後視圖。凹透鏡1 8的使用允許一較小的直徑孔，以 聚焦雷射能量1 5。 當收發器單元30組合一起時，他們便形成一收發器中心 74。收發器單元30的一建議結構30是在圖11顯示。此結構 是由以圓形結構配置的8個收發器單元30所組成，其每個 收發器單元30是位在與鄰近收發器單元3〇成45度角的位置 上。此建議結構是定義為一收發器中心7 4。收發器中心7 4 是平行置於地面。收發器中心安裝架34的上半部是接合在 如圊12所示的所有收發器單元3〇及收發器中心安裝架35的 下半部。頂部安裝架3 4與底部安裝架3 5可分割，以便在 一定義的收發器中心74内提供每個收發器單元3〇的自主性 安裝。一穩荩平台36可在塔安裝板37與安裝的收發器中心 7 4之間提供震動隔離。收發器中心7 4的設計可置於塔、建 築物、或足夠南度的任何結構上，以提供光通達其他收發 器中心74或其他接收單元30的視線。 此外’穩定平台可維持與遠端中央收發器中心3 8對準。 此對準可經由一雷射迴轉儀所維護的平衡環為基礎之對準

第16頁 456111 五、發明說明（13) 機制而維持。穩定平台36可分割，以提供在一中央收發 :心38内的每個收發器單元30之自主性震動隔離與對準。 塔女裝板37是用來將中央收發器中心38確實接人在_古如 的塔或結構。 口内聲 具點對點聚焦雷射能量31連接的中央收發器中心38是 圖1 3描述。遠端收發器單元3〇是自主性安裝，該安裝允許 他們調整最大的接收雷射能量31 ^提供從收發器單元的^ 援電子包裝27之偏離輸入及光二極體接收單元的支援電子 25的穩定平台允許持續不斷地監督與收發器單元3〇之穩定 與對準有關的接收功率。在此方式，最佳化連接便可^續 維持，而不管風或其他大氣狀況。 ' 每個收發器單元3 0可自主性調整或可在中央收發器中心 38内調整及對準。每個中央收發器中心38具有如圖14所示 —不同操作模式所配置的每個收發器單元30。圖丨4描述配 置成以支援聚焦雷射能量31、錐形分散雷射能量32、與矩 形雷射能量33之一中央收發器中心38。此外，每個中央收 發益中心3 8具有本身對準的能力，以最佳化雷射能量的傳 送與接收，並且重新配置它的操作模式，以維持系統

與連接。 I 以雷射為基礎之無線通訊單元的建議拓撲是在圖15_示 °建議的其他拓撲是單一中央收發器中心3 8，可支援如同 建議的地理或應用之多重外部收發器3 9或當其他拓撲。圖 1 5的扛撲是由4個甲央收發器中心3 8所組成，每個中央枚 發器中心是由8個收發器單元3 〇所組成。點對點連接是經

第17 I 45611t

由在四個中央收發器中心38A、38B、38c、和38D之間的聚 焦雷射能量3 1所達成。來自中央收發器中心3 8與外部收發 器39的連接是使用矩形聚焦的雷射能量33完成，為了要有 最大的信號密度。每個外部收發器39接收矩形聚焦的雷射 能量33及使用錐形雷射能量32而自動重新傳送接收的信號 與增加的使用者資料。當減少來自鄰接外部收發器39 ^信" 號干擾時’錐形雷射能量32可用來改良在外部收發器39 ^ 間的較短距離。錐形雷射能量可狹窄分散，以確保接受外 部收發器3 9可持續與傳送外部收發器3 9持續通訊。此外， 雷射能量可分散*以致於只有一接受外部收發器3 9是由一 傳送外部收發器3 9照明。 在此建議的單元中’申央收發器中心38C使用可由外部 收發器3 9 D所接收的矩形聚焦雷射能量3 3而傳送資料。外 部收發器39D可重新傳送由外部收發器39E所偵測的接收信 號°外部收發器39E重複然後可由外部收發器39B所偵測的 信號。每個外部收發器3 9重複發送信號及增加與移除個別 的使用者資料。資料最後是從任何指定的外部收發器3 9連 接至中央收發器中心38，且最後連接至發送信號驅動器51 〇 在以雷射為基礎之無線通訊系統單元之間的連接可經由 發送k號驅動器5 1而藉由互連收發器中心7 4、衛星向上/ 向下連結、既有系統互連、或其他裝置而達成。既然外部 收發器3 9具有調整成可偵測最弱的可辨別信號之接收臨界 ，所以助長信號的激增與維持資料完整性。

第丨8頁 45 61 五、發明說明（15) 圖16描述在一單元内的維持連接方法。收發器單元3〇使 用聚焦雷射能量31傳送一信號。聚焦在的雷射能量31是在 -吉構41上由外部收發器39偵測’並且由結構41反射。反射 2田射能量疋由結構44反射及由在結構43上的外部收發器 接收。在結構43上的外部收發器39使用由在結構42上的 邙收發器39所接收及重新傳送的錐形雷射能量U而重新 】送接收的信號。錐形雷射能量32然後由收發器單元3〇β 收。用以從收發器單元3〇B至收發器單元3〇A建立一連接 之類似程序會接著進行。 在圖17所示的外部收發器單元39是由一雷射發射器單元 面Γ光—極體接收單元52、支援電子、與内部收發器介 = tc56的一輸入/輸出痒54和55所組成。外部收發器39 常外部安裝在例如一住屋或辦公大樓的結構上。 外部收發器39的功能是要偵測分散的雷射能量及傳送分 入3射能量。此外，它將來自—特殊位址的資料信號加 '纟°分散的雷射模式通常是錐形。偵測的雷射能量是 接至一中繼器部分及外部收發器39的一電子支援部分。 ，器部分可再構成接收的資料信號及以最初的接收格 〜匕重新傳送《電子部分處理接收的信號及隔離特別是指 ^，用的資料信號。這可藉著將一特殊網際網路協定位址 ^ =給一特殊使用者或藉由另一方法將資料定址而完成。 均定給一特殊位址的接收資料是由支援電子部分所處理， 並且連接至内部收發器介面單元56。 此外，位址起頭會被檢查，以確認資料明確給指定的使

第19頁 Η 4561 1 1 五、發明說明（16) 用者。如果是這情況’定址給特殊使用者的資料便可移除 、放大、處理、及藉著連接器5 4而連接至既有的内部配線 或藉著連接器54而連接至内部收發器介面單元56。 外部收發器具有調整的信號偵測臨界，為了要將位在外 部收發器之間的申音減到最小。藉由調整可偵測的位準臨 界，資料信號傳遞便可隨著在一地理區域内的外部收發器 數目而增加。在/特定的地理區域有更多的外部收發器， 更大的資料信號密度與信號完整性可改良。 在圖1 8，矩形聚焦雷射能量3 2是由外部收發器3 9所接收 。明確定址給此結構的接收資料藉由使用同軸電纜58而經 由牆壁或障礙5 9而連接至内部收發器介面單元5 6。内部收 發器介面單元5 6是在外部收發器3 9與内部收發器6 0之間提 供全雙工連接。來自外部收發器3 9的輸入與輸出資料是經 由同軸電纜5 8。支援内部收發器6 0的輸入與輸出資料是使 用一光射二極體53及一光二極體52之光學。内部收發器介 面單元56具有當作一發射器之光射二極體57及當作一收發 器之光二極體5 2。内部收發器介面單元可支援每個内部收 發器與結合介面單元之額外位址。一主位址是指定給每位 特殊的使用者。一附屬位址是由内部收發器介面單元指定 給每個内部收發器’而且一附屬-附屬位址是指定給每個 介面單元。内部收發器介面單元能夠支援多於5個附屬位 址層。 在圖1 9所示的内部收發器6 0可如圖2 0所示將全雙工連接 提供給其他内部收發器6 0及將全雙工連接提供給位址與功

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能特殊介面單元61和62。内部收發器6〇使用當作一發射器 之光射二極體57及當作一收發器之光二極體52。内部收發 器60通常是置於内部收發器介面單元56視線内。介面單元 61和62是構成應用特殊連接器，例如區域網路與電話應用 的"RJ"系列與在電腦產品上使用的"DB"系列連接器。力；面 單元61和62可嵌入在任何應用特殊裝置連接器。^面單元 61和62使用當作一發射器之光射二極體57及當作一收發器 之光二極體52。内部收發器6〇將特殊位址指定給每個單一 介面單元61和62。内部收發器介面單元56連同内部收發器 6 0能夠支援至少5個附屬位址層。 内部收發器6 0在設計上是安裝在—結構内部的天花板或 牆壁。它理想是内部收發器介面單元5 6的視線或另一内部 收發器6 0的視線’其可將連接提供給内部收發器介面單元 56 ° 圖2 1描述内部連接。外部收發器3 9可接收、傳送、及移 除一特殊使用者的定位資料。使用者特殊資料是經由牆壁 或障礙59而連接至指定每個内部收發器6〇的一附屬位址之 内部收發器介面單元56。内部收發器6〇然後將一附屬-附 屬位址指定給裝置61、62、和63。當每個裝置具有准一位 址時，它然後可藉由内部收發器6 0而同時傳送及接收資料 。一内部裝置亦經由内部收發器60而與其他内部裝置連接 。例如介面裝置6 1的一内部裝置然後可經由内部收發器 而與其他類似内部裝置通訊、或外部經由内部收發器6 〇而 至外部收發器39的内部收發器介面單元56，龙且回到以雷

第21頁 _____Λ561 〇 _ 五、發明說明（18) 射為基礎之無線通訊單元1〇〇。 介面單元61與内部收發器6〇的組合可運用在區域網路。 既然每個裝置在一特定結構具有唯一位址，介面單元61與 内部收發器60的使用可提供網路的一無線連接基礎。此外 ’網際網路的連接是精由内部收發器介面單元56與外部收 發器39提供。外部收發器39是在收發器中心74發送信號驅 動器51之間來回連接《電話連接是藉由來回於電話介面單 元6 1與内部收發器6 0之間而支援，其然後可連接至另一内 部電話介面單元61或連接至内部收發器介面單元56。連接 基礎可本質保持與任何類型的資料信號或裝置類型相同。 若要支援有兩變化的行動外部收發器之的行動應用。設 '計要整合在電話與可攜性電腦愈小，以支援系統連接。 在圖2 2 A、2 1 β、與2 1 C所示的行動外部收發器6 8的功能 是與外部收發器3 9的方式相同。行動外部收發器3 9在設計 上可安裝在汽車、飛機、或其他行動結構。行動外部收發 *器68是由安裝在包裝65内的光二極體收發器52、經由清晰 透鏡、與在彈性反射板71上方的過濾板66所組成。一雷射 二極體53是安裝在包裝65與經由保護透鏡64。雷射傳送單 元28與光二極趙接收單元29是内部連接至支援電子73。彈 性反射板7〗是藉由彈簧69而連接至包裝65。整個組裝是使 用安裝板7 0而連接至行動單元的外表面。 當速度增加時’空氣流過空氣入口 /出口 68Α便會增加。 當空氣流動增加時，彈性反射板71便會如圖22Β所示扭曲 。扭曲是直接與速度成比例，並且提供在光二極體52上聚

45611t 五、發明說明（19) "' 焦雷射能量的一持續變化機制。反射雷射能量的焦點長度 將隨著速度而增加。當焦點的長度增加時，反射板7丨的^ 點會變得較小’如此便在光二極體52上集中更多的能量。 性反射板71會增加在空間67内的深度，直到它受到如圖 22C所示表示最大能量聚焦之空氣壓力/真空差異受到抑制 為止。此機制允許在光二極體52上的適當調變光子之一穩 定集中，而不管速度或加速。 外部收發器是在圖23至25顯示。外部收發器20Q是設計 女裝在一傾斜屋頂的最高或一建築物的頂端上的一單元。 它是由3個主要元件所組成： —保護球體202 ’其包裝直徑收發器鏡子2〇4、雷射模組 2 0 6與雷射光學208。保護球體202可水平旋轉3 6 0度，而且 垂直傾斜從0至90度。 文裝官210，其可提供一屋頂的最高或一建築物邊緣上 的延長。 電子部分212，其包括發射器電子214與收發器電子216 。此外，它包括安裝外部收發器20 0結構的輸入/輸出棒 220與來自建築物的電源輸入218。 夕女裝凸緣222疋接合在電子部分212的包裝上，以允許 直接連接至建築物的最大彈性。至少一限制條224藉由螺 絲固定在電子部分212的包裝而保持安裝管210 此可藉由 改良穩定性而將震動減到最少。發射器電子2 1 4是放置距 離雷射模組206少於36”。此允許每秒2. 48 Gbit或更大的 資料率轉送給雷射模組2 〇 6。收發器電子2 1 6藉由一單模光

第23頁 456111 五、發明說明（20) 纖而連接至瞄準儀226 ’該瞄準儀是放置在鏡子2〇4的中心 。瞄準儀226是由4個瞄準儀支撐條228固定在位置上。這 些支揮條是空心的’而且單模光纖（在圖中未顯示出）經由 支持條228穿入安裝管210。光織然後由安裝管228送入收 發器電子216。 在顯示的具體實施例中’鏡子2〇4包括在PVC管230部分 内，而且與安裝邊緣232的背面接觸。圖24表示外部收發 器200的一侧視圖。在此特殊具體實施例中，瞄準儀226是 在1550 nm的特殊波長’當作是白晝過濾器234。 保護球體202是以設計可阻塞白光源的一材料構造。保 護球體的球形或類似形狀可減少異物附著在保護球體2 〇2 的水平赤道下表面。當對準透鏡2〇8位在較低半球體時， 對準透鏡2 0 8應適度保持乾淨。保護球體2 〇 2可由2個半球 體結合構成，並且可使用一水管清潔。當保護球體2 〇 2未 密閉時，在保護球體2 0 2内所包括的單元便會密閉。 圖2 4描述外部收發器之一側視圖。安裝管2 1 〇是安裝在 電子部分2 1 4的背面。限制條224是螺絲直接固定在包括電 子部分2 14的結構’以減少震動的。電源是從經由電源輸 入218的結構而提供。 圖25描述外部收發器200的上視圖。此圖描述安裝管 到外部收發器200的其他元件的關係。所示的PVc管包括鏡 子組裝^安裝管210通過PVC管23 0。 在本發明的一額外具體實施例中，收發器單元可以是如 下所述的頭端°

第24頁 456111 五、發明說明（21) 圖26描述頭端。 如300的頭（HE) : HE 300收集用以在包括數千位使用者 區域上傳輸的例如影像302、電話304、網際網路306、與 其他類似交談式資料流308之各種不同資料《 HE 300可將 資料流一起多工’並且將他們轉換成單一雷射輸出。he 300包括從1至4個雷射/PIN收發器單元（或附屬頭端31〇)。 頭端300藉由光纖312或藉由雷射連結314而連接至附屬頭 端310。頭端300可執行下列： 系統控制台3 1 6允許一操作員監督及控制來自單一位置 的網路操作。 HE 300 可 所定義、收 (1 )初始 件。此功能 面對由於電 (2) 附屬 頭端與所有 之資料、及 (3) 頻寬 寬之網際網 (4) 調變 操作，包括 (5) 服務 貢是在現場 維持網路資料庫318。資料庫318包括由HE 300 集與使用的資料，以執行下列功能： 化控制-初始化包括骨幹之網路及其所有元 亦自動與動態對網路問題起反應，以快速處理 源故障、壞天氣、與其他破壞性事件的系統。 頭端控制功能-控制聯接在 ，^ 頭端；控制所有通訊通道、收二 附屬頭端之控制迴路。 :ί盲依：6要暫時分配任何終端使用者額外頻 路頻寬的自動與動態再分配。 控制-持續監督網路盥 非f要資㈣徑有/射連結之健全與 :紀：仵路：件的安裝與維護輔助。當服務人 錄保持例如GPS讀取、信號位準、錯誤率

45 6111 五、發明說明（22) 等的此安裝資料時’此包括貧訊的動作規畫彳與拓撲映射自 動即時交換的產生。此外，此功能將協調整個系統的結構 ，以適合會發生的排定事件與不同的操作環境。此事件包 括保留的頻寬、特殊事件、與常規維護； (6 ) 記錄系統可記錄下列應用的資料： a) 收集反映系統操作的資料流之機動轉移資料。 b) 網路操作參數-收集對於網路的操作與擴充極為 重要的網路統計。監督、旗號、與控制在網路内的阻塞。 c )記錄-記載由每位使用者所耗耗的服務。 d)影像流-監督影像流的完整性。 e )電話流-監督電話路由流的完整性。 f)網際網路流-監督ISP路由流的完整性。 (7 )安全性-實施選定的安全演繹法，以使在網路上的 數位路由安全性之一可接受位準生效。 (8) 文件功能-提供對系統設計的存取及控制非現場内 部人員與經認可服務人員之文件。 (9) 再構成架·在附屬頭端、影像媒體服務供應器、與 控制功能設備之間提供介面之電子系統。它將會執行至 下列工作： a)再構成由影像媒體服務供應器所提供 以適合從附屬頭端進入及退出。 ° . b)支援專屬的高速通道，允許頭端控制功能可快 速及忠實地與個別的超級外部收發器與外部收發器通訊。 (1 0 )媒體服務供應器系統_與再構成架形成介面，其可 4 5 6 1 1 11 五、發明說明（23) 提供所有必需的轉換功能》 (11 ) 一或多個附屬頭端系統-準備超級外部收發器之資 料。 (1 2 ) —或多個超級外部收發器-將資料轉換成雷射光， 並重新開始。 附屬頭端（SubHE) 310 : —SubHE 310負責經由雷射雙工 314或光纖312而接收HE 3 0 0信號。SubHE將廣播/交談資料 導向超級外部收發器（SuperET) 31 6及接受來自SuperET 316與外部收發器（ET) 300的交談資料。附屬頭端310是小 於頭端300。它的設計可將來自網路的網際網路304與電話 3 0 6路由載入網際網路318與公眾交換電話網路320。附屬 頭端310接受來自頭端300的控制與影像供應資訊，將它與 網際網路資料與聲音資料混合。用於傳輸的資料可被格式 化’並且使用一超級外部收發器31 6而與網路形成介面。 a) 附屬頭端3 1 0包括在一超級外部收發器3 I 6與連接至 PSTN 3 2 0的電話媒體服務供應器設備之間的介面。它將再 構成由電話媒體服務供應器所提供之信號，以適合從一超 級外部收發器316的進入與退出。 b) 附屬頭端3 1 0包括在一超級外部收發器3 1 6與連接至 區域網際網路骨幹318的網際網路媒體服務供應器設備之 間的介面。 c) 附屬頭端310包括在一超級外部收發器316與來自區 域或同等遠端供應的頭端再構成架322所供應的頭端300之 間的介面。

第27頁 4561 1 ti 五、發明說明（24) β圖2 7描述使用上述設備之一網路。超級外部收發器3 j 6 疋使用兩雷射與收發器之一雙堆積外部收發器。每個外部 收發15環324具有至少一超級外部收發器3丨6。超級外部收 發器3 1 6將與彼此通訊‘，如此外部收發器環324能以一橋式 ，接兩區域網路的方式而彼此通訊。超級外部收發器316 疋以在根部具一頭端3 0 〇之樹狀結構配置。對於一類似樹 狀的使用而言，網路具有當作根部之一頭端3〇〇、當作樹 幹之附屬頭端310、當作樹枝之超級外部收發器316、與當 作樹葉之外部收發器20 0的環32〇。每個超級外部收發器 3 1 6將包括至少下列： a) 兩外部收發器卡，每個收發器卡支援一收發器。 b) 在外部收發器之間的一高速電路板，其是在兩外部 收發器之間模擬一雷射連接。 c) 一苐二電源供應器或一較大的電源供應器。 網，的基本元件是外部收發器2〇 〇，其是由兩雷射、兩 收發器、光學、一電路板、電源供應器、與支援電子所組 成。外部收發器2 0 0是以必須結合一超級外部收發器3丨6的 —3 2 4結構而通訊。 、簡而言之’本發明的以雷射為基礎之無線通訊系統及方 ΐ包括一收發器單元、一外部收發器單元、與—資料回授 單=。收發器單元接收來自一資料輸入源的資料。外部收 發器f ί可持續偵測及接收來自收發器單元之收發器調變 雷，能量’處理可產生外部收發器調變雷射能量之收發器 調變雷射能量，而且將外部收發器處理的雷射能量傳送給

第28頁 45611” 五、發明說明（25) 資料回授單元。外部收發器單元亦可從資料回授單元接收 資料回授單元處理的雷射能量，處理可產生外部收發器處 理的雷射能量之資料回授單元處理雷射能量，並且將外部 收發器單元處理雷射能量傳回給收發器單元或其他的外部 收發器。 雖然本發明已詳細描述，但是它應該了解各種不同的變 化、取代及變化可達成，而不會違背附錄申請專利的本發 明之精神與範圍。

第29頁

Claims (1)

1. 456 1 1 li 六、申請專利範圍 1·—種以雷射為基礎之無線通訊系統，其包括： 一收發器單元，其可接收來自一資料輸入源的資料； 一外部收發器單元，其可偵測及接收來自該收發器單元 之收發器調變的雷射能量，處理該收發器調變雷射能量以 產生外部收發器處理之雷射能量，並且將該外部收發器處 理的雷射能量傳送給該單元及至少一資料回授或其他外部 收發器單元，該外部收發器單元進一步可接收來自該資料 回授單元的資料回授單元處理的雷射能量，處理該資料回 授單元處理的雷射能量而產生該外部收發器處理的雷射能 量’而且將該外部收發器處理的雷射能量傳回給至少一該 等收發器單元及其他外部收發器單元。 2. 如申請專利範圍第1項之以雷射為基礎之無線通訊系 統’其中該資料輸入源可以是一發送信號驅動器，其包括 多數輸入/輸出信號璋’該發送信號驅動器的操作能以多 重形式接收來自多數電子資料服務供應器的該資料；處理 、轉換、與將該資料多工成一串列輸出通道；及將該處理 、轉換、與多工的資料經由一同軸電纜或其他輸出信號處 理系統而傳送給該收發器單元之一第一支援電子部分，該 發送信號驅動器的進一步操作可經由至少一同軸電纜或其 他輸出信號處理系統而接收來自該收發器的該第一支援電 子部分。 3. 如申請專利範圍第1項之以雷射為基礎之無線通訊系 統’其中該收發器單元是進一步在該第一支援電子部分中 處理用以雷射二極體調變的該接收資料，在可產生雷射傳

   第30頁 4 5 6 1 t t, 六、申請專利範圍 ^元調變雷射能量的-第—雷射傳送單元 處理的資料，並且將該雷射傳送 中調變該 該外部收發器，哕## g i _ 、 調變雷射能量輸出給 單元的的進一步操作可在該收發器 菸哭第L 1一極體接收卓元部分上偵測來自該外邛收 i f 部收發器調變信號’藉由產生—第一光二^ 接收單元處理輸出信號而將該外部收 =分開，而且將該電輸出信號經由至少一 或其他輸出信號處理系統而傳送給該資料輸入源。· 4. 如申請專利範圍第丨項之以雷射為基 線 統’其中該資料回授單元包括·· ‘，，、線通訊系 一内部收發器介面單元，其可接收來自該外部收發器單 70的該外部收發器處理的資料，及來自一内部收發器^内 部收發器處理的資料，該内部收發器介面單元的進二步操 作可將内部收發器介面單元處理的資料傳送給該外部收發 器與該内部收發器； 該内部收發器，其可接收來自該内部收發器介面單元的 内部收發器介面單元處理的資料，及來自一介面單元的介 面單元處理的資料，該内部收發器的進一步操作可將内部 收發器處理的資料傳送給至少一該内部收發器介面單元或 該介面單元；以及 5玄"面單元，其可接收來自該内部收發器的内部收發器 處理的資料，並且將介面單元處理的資料傳送給該内部收 發器。 5. 如申請專利範圍第丨項之以雷射為基礎之無線通訊系

   第31頁 4 5 6 t 1 1 丨 六、申請專利範圍 統，其中該資料回授單元包括： 一行動外部收發器，其可接收來自該外部收發器的該外 部收發處理的貢料’並且將行動外部收發器處理的資料 傳送給該外部收發器。 6. 如申請專利範圍第1項之以雷射為基礎之無線通訊系 統，其中該資料回授單元包括： 一内部收發器介面單元，其可接收來自該外部收發器單 元的該外部收發器處理的資料及來自一内部收發器的該内 部收發器處理的資料，該内部收發器介面單元的進一步操 作可將内部收發盗介面單元處理的資料傳送給該外部收發 器與該内部接收； 該内部收發器，其可接收來自該内部收發器介面單元的 該内部收發器介面單元處理的資料及來自一介面單元的介 面單元處理的資料’該内部收發器的進一步操作可將該内 部收發器處理的資料傳送給該内部收發器介面單元與該介 面單元； 該介面單元’其可接收來自該内部收發器的該内部收發 器處理的資料，並且將該介面單元處理的資料傳送給該内 部收發器；以及 一行動外部收發為，其可接收來自該外部收發器的外部 收發益處理的資料，並且將行動外部收發器處理的資料傳 送給該外部收發器。 7. 如申凊專利範圍第6項之系統，其中該内部收發器是 進一步將全雙工線直接通達提供給其他的内部收發器。

   第32頁 456 t 六、申請專利範圍 8.如申請專利 括： 該第一支援電 該資料輸入源的 理資料的二極體 分處理資料經由 範圍第6項之系統，其中該收發器單元包 子部分，其可經由該 輸入資料，處理用以 調變之該輸入資料， 一第一連接器而傳送 元，该第一支援電子部分的進一步操 器而接 接收單 資料的 支援電 料源， 該收發 該第 分的該 傳送單 將該第 學透鏡 元調變 之一特 元調變 該第 的該外 可產生 收來自該第一光 元處理資 該第一光 子部分處 該第一支 器單元的 一雷射傳 第一支援 元調變雷 一雷射傳 ，藉由使 雷射能量 殊傳送輸 雷射能量 一光二極 料，處 二極體 理資料 援電子 穩定性 送單元 電子部 射能量 送單元 用該等 而提供 出圖案 傳送給 體接收 一極體接收單 理可產生該第 接收單元處理 經由該同轴電 部分的進一步 與對準有關的 ’其可接收來 分處理資料， 同軸電纜而接收來自 產生第一電子部分處 並且將該第一電子部 給該第一雷射傳送單 作可經由 元的該第 一支援電 資料，並 規而傳送 操作可持 一第二連接 一光二極體 子部分處理 且將該第一 部的收發器調變 該第一光二極體 給該輪入資 續地監督與 接收電功率； 、 電子支援部 S玄第一雷射 處理資料， —連串的光 雷射傳送單 變雷射能量 雷射傳送單 自該第一 之該第一支援電子部分 調變雷射能量直接輸入 光學透鏡來調整該第_ 該第一雷射傳 ，並且將該調 該外部收發器；以及 單元’其可偵測來自該 信號’將該外部收發器 接收单元處理輸出信號 送單元調 整的第一 外部收發 調變信號 的背景雜

   第33頁 456t 1 六、申請專利範圍 分開，將該第一光二極體接收單元處理輸出信號格式化成 與它傳送時的相同格式，並且將該第一光二極體接收單元 處理輸出信號傳送給該收發器單元的第一支援電子部分。 9·如申請專利範圍第3項之系統，其中該第一雷射傳送 單元包括： 該第一連接器，其可將該雷射傳送單元的一調變雷射二 極體連接至該收發器單元或另一資料輪入源的該第一支援 電子部分’該調變雷射二極體可將該第一雷射傳送單元 變雷射能量朝向一調整透鏡結構發射； 1=° 一第二支援電子部分，其能以雷射二極體調變的電 形式處理該第一支援電子部分處理資料； 。〜 一聚焦透鏡，其可從該光學透鏡接收調整的第一 送單元調變雷射能量； ^ 一透鏡調整機制，其可側面調整該聚焦透鏡. —保護透鏡，其可保護來自大氣狀況的該^ 單元，ϋ且允許該第-雷㈣送單元的第 調變雷射能量輪出之通行；以及 ^ 1寻运早凡 一内部雷射與透鏡包裝，其可提供支援該 該雷射二極體。 九學透鏡與 光二極體 10·如申請專利範圍第3項之系統， 接收單元包括： -保護過渡透鏡，其可渡除從外部收 該外部收發器調變雷射能量，以減少來自 景雜訊影響； 九子原的背 第34頁 六、申請專利範圍 ~凹透鏡，用以將該第一 外部收發器單元調變雷射能 射能量； —波長特殊過濾器，用以 便在由一光二極體偵測之前 一鏡子調整空間，其提供 •包裝的空間，以允許與該 子與該光二極體的聚焦； 一第三支援電子部分，其 位信號處理電子，該第二支 器而連接至該收發器單元的 一外部包裝，用以提供保 11.如申請專利範圍第i項 元包括： —第二光二極體接收單元 的該雷射傳送單元部分之該 一第二雷射傳送單元，其 料傳送給該收發器單元的該 一第三連接器，其可將該 器介面單元； 一第四連接器，其可將該 連接至~特殊使用者； 一第四支援電子部分，其 重新將它傳送，以服務一系 光^一極體接收單元所接收之該 量聚焦成一集中與高聚焦的雷 Ϊ慮除该向度聚焦雷射能量，以 減少未調變的光子數目； 用以調整一鏡子光二極體放定 高度聚焦雷射能量有關的該鏡 包括預放大、信號再生、與數 援電子部分是經由該第二連接 該第一支援電子部分；以及 護及安裝在其他元件。 之系統，其中該外部收發器單 ’其可接收來自該收發器單元 雷射傳送處理資料； 可將第二雷射傳送單元處理資 第一光二極體接收單元部分；' 外部收發器連接至該内部收發 外部收發器單元經由實際配線 可再構成該接收的信號且立刻 統中繼器功能；以及

   六、申請專利範圍 一 t繼器部分，其可再構成該接收的資料信號，並且以 最初接收的格式重新將它傳送。 12.如申請專利範圍第2項之系統，其中該發出信號驅動 器接受數位與類比形式的輸入資料，該系統取自於既有的 有線電視衛星收發器，利用既有線電視頭端或電纜設施驅 動的元件’並且使用得自於既有網路介面的元件。 1 3.如申請專利範圍第〗2項之系統’其中該電纜設施驅 動器接受一特殊類比格式所格式化的資料輸入，用以調變 雷射二極體格式。 、14.如申請專利範圍第2項之系統，其中除了其他調變方 法之外’該發送信號驅動器利用數位信號處理技術與虛擬 隨機雜訊調變（PRN)，而且能以超過30 GHz的全雙工操作 15.如申請專利範圍第9項之系統，其中該第二支援電子 ;t：t極體、聚焦透鏡與調整機制、光學透鏡、與 二雷射傳送單元的透鏡保護是包裝在可保護 可用“咳：二：包裝，而且其中該不受天氣影響的包裝 1 6 &申二 s或第一雷射傳送單元給安裝到其他元件。 # T又間f或驅動調變產生’其 可以是強度或範圍調變。 搜體凋變格式 包：如申β"專利範圍第8項之系統，其中該透鏡調變機制 4 5 61111 •專利範i '— - -凹槽調整軌，其可藉由使用該透鏡調整齒輪而提供支 得及允許該透鏡的側面與角度移動； —透鏡調整執，用以側面調整該聚焦透鏡：以及 一透鏡調整模組，其可提供該聚焦透鏡的側面移動。 18. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該光學透鏡所 凋整及傳送的該調變雷射能量之特殊輸出圖案可聚焦、錐 形刀散、矩形分散、或傳輸圖案的任何數目，而且其中該 等夕數特殊輸出圖案的傳送距離超過5〇公尺，而且該等多 數特殊輸出圖案的頻寬超過6.0 GHz。 19. 如申請專利範圍第18項之系統，其中來自該光學透 X的輸出輸出範圍圖案藉由使用該透鏡調整機制而調整該 f焦透鏡而可從聚焦的雷射能量輸出改變成分散的雷射能 量輸出，或可從錐形改變成矩形。 20. 如申請專利範圍第丨丨項之系統，其中該第一及第二 雷射傳送單元提供超過丨.〇 GHz的資料傳輸率。 21. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該等第一及第 二光二極體接收單元進一步包括一白光雜訊過濾器。 22. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等收發器單元 共同組合’以形成一收發器中心，並且放置在一塔、建築 物 '或足夠高之任何結構頂部，以提供可直接通達至其他 收發器中心或其他收發器單元。 2 3，如申請專利範圍第1項之系統，其中該外部收發器具 有調整的信號偵測臨界，為了要將在同時放置的外部收發 益之間的串音減到最小。

   第37頁 456111 1 "' — __ — 一 六、申請專利範圍 24·如申請專利範圍第1項之系統，其t該外部收發器處 理的雷射能量只照明該等外部收發器單元的其中一外部收 發器單元。 2 5.如申請專利範圍第13項之系統，其中該第四電子支 援部分可處理接收的資料信號，藉著將一特殊網際網路協 定位址指定給一特殊使用者或藉由另一方法的資料定址而 隔離指定使用者的資料信號，並且將該資料信號傳送給該 内部收發器介面單元。 26.如申請專利範圍第6項之系統，其中由該内部收發器 介面單元所接收的該資料是光學。 2 7. —種以雷射為基礎之無線通訊系統，其包括： 發送信號驅動器包括在多數電子資料服務供應器與一 收發器單元之間形成介面之多數輸入/輸出信號埠，其可 接收來自多數電子資料服務供應器之—該多重形式的資料 ;將該資料處理、轉換、及多工成一串列輸出通道；及將 該處理、轉換、與多工的資料經由至少一同軸電缆或其他 輸出信號處理系統而傳送給該收發器單元的一第一支援電 子部分’該發送信號驅動器的進一步操作可經由其中至少 一該同軸電纜或其他輸出信號處理系統而接收來自收發器 單元的該第一支援電子部分； 該收發器單元，其可經由該同軸電纜而接收來自該發送 至少一信號驅動器或其他資料輸入源的輸入資料，在該第 一支援電子部分中處理用以雷射二極體調變的該接收資料 ’在產生雷射傳送單元調變雷射能量之一第一雷射傳送單

   第38頁 六、申請專利範面 -----— 該處㈣資料調變，並且將該雷射傳送單元調變 1 ‘把量輸出給該外部收發器，該收發器單元的進一步操 收發器單元之—第―光二極體接收單元部分上债 Z胃一，該外部收發，的一外部收發器調變信號，從產生一 光一極趙接收單元處理輸出信號的背景雜訊將該外部 收發器調變信號分開，並且經由至少一該同軸電纜或其他 輸出信號處理系統而將該電輸出信號傳送給該資料輸入源 4外部收發器單元’其可持續偵測及接收來自該收發器 單元的收發器調變雷射能量，處理可產生外部收發器處理 的雷射能量之該收發器調變雷射能量，並且將該外部收發 器處理的雷射能量傳送給至少—内部收發器介面單元或其 他夕卜部收發器單元’該外邹收發器單元的進一步操作可接 收自該内部收發器介面單元之内部收發器介面單元處理 的雷射能量’ &理可產生該外部收發器處理的雷射能量之 該内部收發器介面單元處理的雷射能量，ϋ且將該外部收 發器處理的雷射能量傳回給至少-該收發器單元戒其他外 部收發器單元； 該内部收發器介面單元，其可接收來自該外部的收發器 單元的該外部收發器處理的資料及來自一内部收發器的内 部收發器處理”料1内部收發器介面單元的進—步操 作可將内αΜ欠發器介面單元處理的資料傳送給該外部收發 器及該内部收發器； 該内部收發器’其可接收來

   自該内部收發器介面單元的 第39頁 六、申請專利範圍 部收發器介面單元處理的資料及來自一介面單元的介 ，單凡處理的資料，該内部收發器的進一步操作可將該内 =收發器處理的資料傳送給至少一該内部收發器介面單元 或該介面單元； π f"面單几’其可接收來自該内部收發器的該内部收發 部收：：7:及並且將該介面單元處理的資料傳送給該内 收發：i L卜：，發器’ *可接收來自該外部收發器的外部 叹％器處理的言缸 并 送給該外部彳欠❹。 行動外部㈣11處理的資料傳 而提供分種'用及以令藉由：用-以雷射為基礎之無線通訊系統 焦雷射能量之方法，其包括下列步驟： 在外卹杰早π上接收來自一資料輸入源的資料； 在—外部收私哭g + L a d ρ ^ π 元的收發器調變的雷射能貞測及接收來㈣發器單 的雷射：㊁生外邛收發态處理的雷射能量之該收發器調變 的該外部收發器處理的雷射能 回ΐΠΐ收發器單元上接收來自該資料回授單元的資料 ^早7°處理的雷射能量； 理ί以二外部收發器處理的雷射能量之該資料回授處 將來自該外部收發器單元的該外部收發器處理的雷射能

   O:\61\61172.PTD 第40頁 456111 六、申請專利範圍 外部收發器單元。 其中該資料回授單 量傳回給至少一該收發器單元或其他 2 9.如申請專利範圍第28項之方法， 元包括： 一内部收發器介面單元， 元的該外部收發器處理的資 部收發器處理的資料，該内 作可將内部收發器介面單元 器與該内部接收； 其"T接收來自該外部收發器單 料及來自一内部收發器的該内 部收發器介面單元的進一步操 處理的資料傳送給該外部收發 該内部收發器’其可接收來自該内部收發器介面單元的 内部收發益介面單元處理的資料，及來自一介面單元的介 面單元處理的資料，該内部收發器的進一步操作可將内部 收發器處理的資料傳送給該内部收發器介面單元或該介面 單元；以及 該介面單兀，其可接收來自該内部收發器的内部收發器 處理的 >'料，並且將該介面單元處理的資料傳送給該内部 收發器。 σ 3 0.如申請專利範圍第2 8項之方法，其中該資料回授單 元包括： —行動外部收發器，其可接收來自該外部收發器的該外 部收發器處理的資料，並且將行動外部收發器處理的資料 傳送給該外部收發器；以及 一收發器中心’以便在該等外部收發器之間提供連接。 3 1 _如申請專利範圍第2 8項之方法，其中該資料回授單 元包括：

   a\6!\61172.PTD 第41頁 4 5 61 1 1 六、申請專利範圍 一内部收發器介面單元，其可接收來自該外部收發器單 元的該外部收發器處理的資料及來自一内部收發器的該内 部收發器處理的資料，該内部收發器介面單元的進一步操 作可將内部收發器介面單元處理的資料傳送給該外部收發 器與該内部接收； 該内部收發器，其可接收來自該内部收發器介面單元的 該内部收發器介面單元處理的資料，及來自一介面單元的 介面單元處理的資料，該内部收發器的進一步操作可將内 部收發器處理的資料傳送給該内部收發器介面單元或該介 面單元； 該介面單元，其可接收來自該内部收發器的該内部收發 器處理的資料，並且將該介面單元處理的資料傳送給該内 部收發器； 一行動外部收發器，其可接收來自該外部收發器的該外 部收發器處理的資料’並且將行動外部收發器處理的資料 傳送給該外部收發器；以及 一收發益中心，用以在該等外部收發器之間提供連接。 32.如申請專利範圍第28項之方法，其中該資料輸入源 可以是一發送信號驅動器，其包括多數輸入/輸出信號埠 ;該發送信號驅動器，其能以多重形式而接收來自多數電 子資料服務供應器的該資料，將該資料處理、轉換、及多 樣成一串列輸出通道；及經由至少一同軸電纜或其他輸出 化號處理系統而將該處理、轉換、與多工的資料傳送給該 收發益單元的一第一支援電子部分，該發送信號驅動器的

   〇:\61\6Π72.Πυ 第42頁 45 611 1 六、申請專利範圍 進一步操作可經由至少一該同軸電纜或其他輸出信號處理 系統而接收來自該收發器單元的該第一支援電子部分之收 發器處理的資料。 33.如申請專利範圍第31項之方法，進一步包括下列步 驟： 在該内部收發器介面單元上接收來自該外部收發器的該 外部收發器處理的資料； 在該内部收發器介面單元上接收來自一内部收發器的内 部收發器處理的資料； 將内部收發器介面單元處理的資料傳送給該外部收發器 與該内部收發器； 在該内部收發器上接收來自該内部收發器介面單元的内 部收發器介面單元處理的資料； 在該内部收發器上接收來自一介面單元的介面單元處理 的資料， 將内部收發器處理的資料傳送給該内部收發器介面單元 與該介面單元； 在該介面單元上接收來自該内部收發器的内部收發器處 理的資料； 將來自該介面單元的該介面單元處理的資料傳送給該内 部收發器； 在一行動外部收發器單元上接收來自該外部收發器的該 外部收發器處理的資料；以及 將行動外部收發器處理的資料傳送給該外部收發器。

   第43頁 456111 六、申請專利範圍 3 4.如申請專利範圍第33項之方法，其進一步包括下列 步驟： 在該發送信號驅動器上： 經由該同軸電纜或該其他輸出信號處理系統而接收來 自該等多數電子資料服務供應器及該收發器單元的一第一 支援電子部分之多重形式資料輸入； 將該輸入資料處理、轉換、及多工成一串列輸出通 道；以及 將該處理、轉換、與多工的輸入資料經由至少一該同 軸電纜或該其他輸出信號處理系統而傳送給該第一支援電 子部分。 3 5.如申請專利範圍第2 8項之方法，進一步包括下列步 驟： 在該收發器單元上： 在用以雷射二極體調變的該第一支援電子部分處理該 接收的資料； 在產生雷射傳送單元調變雷射能量的一雷射傳送單元 部分中將該處理的輸入資料調變； 將該雷射傳送調變的雷射能量輸出給該外部收發器； 在一光二極體接收單元部分上偵測來自該外部收發器 的一外部收發器調變信號； 將該外部收發器調變的信號從產生一光二極體接收單 元處理輸出信號的背景雜訊分開；以及 將該光二極體接收單元處理的輸出信號經由至少一該

   O:\61\61172.PTD 第44頁 456111 六、申請專利範圍 同軸電纜或該其他輸出信號處理系統而傳送給該發送信號 驅動器。 3 6.如申請專利範圍第3 1項之方法，其進一步包括在該 内部收發器上將全雙工直線通達連接提供給其他内部收發 器與功能特殊介面單元的該步驟。 3 7.如申請專利範圍第3 1項之方法，其進一步包括下列 步驟： 在該第一支援電子部分上： 經由該同軸電纜而接收來自該資料輸入源的輸入資 料； 藉由產生第一電子部分處理資料而處理用以二極體調 變的該輸入資料； 將該第一電子部分處理的資料經由一第一連接器而傳 送給該第一雷射傳送單元； 經由一第二連接器而接收來自該第一光二極體接收單 元的第一光二極體接收單元處理資料； 藉由產生該第一支援電子部分處理資料而處理該第一 光二極體接收單元處理的資料； 將該第一支援電子部分處理的資料經由該同轴電纜而 傳送給該輸入資料源；以及 持續地監督與該收發器單元的穩定性與對準有關的接 收電源， 在該第一雷射傳送單元上： 接收來自該第一電子支援部分的該第一支援電子部分

   O:\61\61172.PTD 第45頁 456 1 1 1l 六、申請專利範圍 處理的資料； 藉由產生該第一雷射傳送單元調變雷射能量而調變該 第一支援電子部分處理的資料； 將該第一雷射傳送單元調變的雷射能量直接輸出給一 連串光學透鏡； 藉由調整使用該光學透鏡的該第一雷射傳送單元調變 雷射能量而提供該第一雷射傳送單元調變雷射能量的一特 殊傳送輸出圖案；以及 將該調整的第一雷射傳送單元調變雷射能量傳送給該 外部收發器； 在該第一光二極體接收單元上： 偵測來自該外部收發器的該外部收發器調變信號； 藉由產生該光二極體接收單元處理的輸出信號而將該 外部收發器調變的信號從背景雜訊分開； 將該光二極體接收單元處理的輸出信號格式化成與它 傳送時相同格式；以及 將該光二極體接收單元處理的輸出信號傳送給該收發 器單元的該第一支援電子部分。 3 8.如申請專利範圍第34項之方法，其進一步包括下列 步驟： 在該雷射傳送單元上： 將該雷射傳送單元的一調變雷射二極體連接至該收發 器單元或另一資料輸入源的該第一支援電子部分； 將來自該調變雷射二極體的雷射能量調變成一調整的

   O:\61\6I172.PTD 第46頁 45 61 1 1 六、申請專利範圍 透鏡結構； 在一第二支援電子部分上處理用以雷射二極體調變的 電信號形式之該輸入資料； 在一聚焦透鏡上接收來自該光學透鏡之調整的調變雷 射能量； .’氣 鏡大 透受 隹⑴不 聚元 該單 變送 調傳 地射 面雷 側該 而護 制保 機而 變鏡 調透 鏡護 透保 1 1 用用 由由響 藉藉影 況 狀 輸 量 能 射 雷 的 元 單 送 傳 射 雷 該 許 允 而 鏡 透 護 保 該及 由 ； 經過 通 出 與 鏡 透 學 光 =0 供 提 而 裝 包 鏡 透 與 ΪΤ 身 雷 。 部撐 内支 一的 用體 使極 由二 藉射 雷 玄 --α 列 下 括 包 步 1 進 其 法 方 之 項 4 3 第 圍 t犯 利 專 青 Α=α 申 如 驟在 步 量 能 身 雷 變 調 玄 =° 的 收 接 所 :元 上單 元器 單發 收收 接部 體外 極該 二從 光除 該濾 聚 量 能 身 雷 變 同 ;該 響的 影收 訊接 雜所 景元 背單 的收 源接 子體 光極 他二 其光 自該 來由 少將 減 以 量 bb 厶月 身 雷 的 JLU1'' 隹C 聚 高 與 中 集 一 成 」ΕΙ'' 隹： Ji-fl1目二 之數光 測的子 偵子鏡 體光 一 極變的 二調整 光未調 一 少可 由減供 在以提 旦里 bb 厶月 LnJ 身 雷 111-隹； 聚 度 高 玄 ^-5 除 允 以 間 空 的 裝 包 位 定 體 及其 以到 ;裝 焦安 聚元 的單 體收 極接 二體 光極 該二 與光 子該 鏡將 該以 的用 關及 有護 量保 能以 射用 雷供 該提 與 許

   O:\61\61172.PTD 第47頁 456111 六、申請專利範圍 他元件的一外部包裝。 4 0.如申請專利範圍第2 8項之方法，其進一步包括下列 步驟： 在該外部收發器單元上： 接收來自該收發器單元的該雷射傳送單元部分的雷射 傳送單元處理資料； 將來自外部收發器的雷射傳送單元處理資料傳送給該 收發器單元的該光二極體接收單元部分； 將該外部收發器連接至該内部收發器介面單元； 將該外部收發器單元指定給一特殊使用者。 4 1.如申請專利範圍第3 2項之方法，其中該發送信號驅 動器可在電子資料服務供應器之間提供一介面，接受包括 數位與類比多重形式的輸入，從既有的有線電視衛星收發 器取得，利用既有的有線電視頭端或電纜設施驅動器的元 件，使用從既有網路介面所取得的元件，除了其他調變方 法之外，利用數位信號處理技術與虛擬隨機雜訊調變 (PRN)，而且能以超過100 GHz的全雙工操作。 4 2.如申請專利範圍第3 7項之方法，其中該雷射傳送單 元的該第二支援電子部分、雷射二極體、聚焦透鏡與調整 機制、光學透鏡、與保護透鏡是安裝在用以保護防氣候變 化的包裝内，其中該防氣候變化的包裝可用來將該雷射傳 送單元安裝到其他元件。 4 3.如申請專利範圍第3 4項之方法，其進一步包括直接 或外部調變該雷射二極體的該步驟，其中該調變的方法可

   O:\61\61i72.PTO 第48頁 45 611 六 申請專利範圍 _________ 以頻率調變、振幅調變、虛擬隨 ' 。 雜δί1调變、或其他方法 44,如申請專利範圍第43項之方法， ^ 調整與傳送輸出的調變雷射能量 其$ °亥光學透鏡的 焦、錐形分散、矩形分散，其中輸出圖案可以聚 傳送距離超過5〇公尺，而且該等各 ’殊輪出圖案的 超過100 GHz。 夕數特殊輸出圖案的頻寬 4 5,如申請專利範圍第44項之方法，其步 自該光學透鏡的輸出範圍圖案從聚隹’雨、一步包括將來 雷射能量輸出，或藉由改變該聚焦透；的實=成分散 形改變成矩形的該步驟. τ、、°構而從錐 46.如申請專利範圍第28項之方法，其進一牛 超過每秒100 mbits資料傳輪率的嗜驟。v包括提供 47_如申請專利範圍第34項之步：中… 收單元進-步包括一白光雜訊過/哭；、“先二極體接 ?，如/請Λ利範圍第34項之方*，其中該光二極體接 收单兀進-步包括一波長特殊過濾器。 極-接 49. 一種具射頻冗餘之以雷射為基礎之無線通訊 該以雷射為基礎的通訊系統包括： 此' 一第一收發，，其可接收及傳送資料； 第一收發器’其能與第—收發器通訊及可接 資料；以及 久博适 -射頻通訊系統，與該第—及第二收發器通訊， 在該第-及第二收發器之間的通訊被判定低於—預定臨界

   O:\61\61172.PTD 第49頁 45 6 1 1 1 六、申請專利範圍 位準’能用以接收及傳輸資料’以取代該第一及第二收發 器。 50.如申請專利範圍第49項之無線通訊系統其進一步 包括與至少一第一及第二收發器相通訊之一第三收發器， 如，在第一、第二、或第三收發器的其中一者之間的通訊 決疋低於一預定臨界位準，其可接收及傳送資料，其中該 射頻通σίΐ系統月b與該第三收發器通訊，並且傳送資料以取 代至y第—、第二、或第三收發器。 51，一種具射頻冗餘之以雷射為基礎之無線通訊系統， 該以雷射為基礎的通訊系統包括： 一，一接收裝置，用以接收及傳送資料； 第一接收裝置，其能與第一接收裝置通訊，並且可接 收及傳送資料；以及 一射頻通訊裝置，與該第一及第二收發裝置通訊，且如 ϋ邊第一及第二收發器裝置之間的通訊被判定低於一預 疋臨界位準，能用以接收及傳送資料以取代該第一及第二 接收裝置。 5 2 ^益 · 一禮安裝在一行動結構之行動外部收發器，該行動 外部收發器包括： 一包裝； 中央入口’其是在s亥包褒的一側形成； —中央出口 ’其是在相對於空氣入口的包裝中形成； If一透鏡，其連接至在一端的包裝； 雷射二極體’其配置在經由第一透鏡而連接及延伸包

   45 6 111 六、申請專利範圍 裝内； 一第二透鏡，其配置在連接至毗連該雷射二極體與第一 透鏡的包裝内； 一彈性板，其毗連於配置内的該第二透鏡且連接至該包 裝，該彈性板是隨著經由媒介入口與媒介出口包裝的氣流 而溝通，其中該彈性板可隨著流經該包裝的媒介而更改從 雷射二極體至光二極體上的雷射能量強度。 5 3.如申請專利範圍第5 2項之行動外部收發器，其中該 媒介是至少其中一空氣、水、或一非固態物質。

   O:\61\61i72.PTD 第51頁