DE10107538A1

DE10107538A1 - Optical cordless communications system has transmitter and receiver directed towards common surface that reflects or scatters transmitted light before it passes to receiver

Info

Publication number: DE10107538A1
Application number: DE2001107538
Authority: DE
Inventors: Peter Paul Deimel; Nikolaus-Peter Schmitt
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2001-02-17
Filing date: 2001-02-17
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2021-02-18
Also published as: DE10107538B4

Abstract

The system has a transmitter (1) with a modulated light source for transmitting light and a receiver (5a-5d) of the transmitted light. The transmitter and receiver can be directed towards a common surface (7) that reflects or scatters the transmitted light before it passes to the receiver, which has an arrangement for converting the reflected or scattered light into an electrical signal. AN Independent claim is also included for the following: a method of broadband transmission of high-rate data.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Freiraum-Kommunikations system zur breitbandigen Übertragung von hochratigen Daten gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und 9, sowie ein Verfahren zur breitbandi gen Übertragung von hochratigen Daten.The present invention relates to optical free space communication system for broadband transmission of high rate data according to the Preamble of claims 1 and 9, and a method for broadband against the transmission of high-rate data.

Die Kommunikation zwischen Computern oder sonstigen technischen Syste men ist nicht nur in Büro- oder Computerräumen von Bedeutung, sondern zu nehmend auch im Inneren von Transportmitteln, da auch dort die Datenkom munikation immer wichtiger wird. Beispielsweise sind größere Transportmittel, wie z. B. Busse, Züge, Flugzeuge, Schiffsräume, usw. mit Displays, Kopfhörer anschlüssen, Eingabegeräten bzw. Empfängern oder Datenstationen ausges tattet. Damit kann der Fahrgast während der Fahrt unterhalten oder informiert werden. Bei derartigen Anwendungen werden zum Teil sehr große Daten mengen meist von einem zentralen Datenspeicher bzw. Sender an einen oder mehrere Datenempfänger übertragen.Communication between computers or other technical systems is not only important in office or computer rooms, but too also inside the means of transport, since the data comm communication is becoming increasingly important. For example, larger modes of transportation such as B. buses, trains, planes, ship rooms, etc. with displays, headphones connections, input devices or receivers or data stations tattet. This allows the passenger to entertain or be informed while driving become. In such applications, very large data is sometimes generated mostly from a central data store or transmitter to or transmit multiple data receivers.

Die Datenübertragung, die analog oder digital erfolgen kann, erfolgt bei spielsweise über elektrische Kabelverbindungen zwischen Sender und Emp fänger. Damit sind jedoch eine Vielzahl von Nachteilen verbunden.The data transmission, which can take place analog or digital, takes place at for example via electrical cable connections between transmitter and emp catcher. However, this has a number of disadvantages.

Zunächst muss zu jedem Empfänger ein Kabel verlegt werden, d. h. jeder Empfänger bzw. jede Datenstation im Innenraum muss mit einem entspre chenden Stecker ausgerüstet werden und das Kabel muss an der Stelle der Ankopplung mit einer entsprechenden Steckverbindung versehen sein. Der Empfänger ist damit nur bedingt flexibel bewegbar, er benötigt darüber hinaus eine entsprechend normierte Steckverbindung, und die Anzahl der möglichen Empfänger ist durch die am Kabel vorhandene Steckerzahl oder durch die An zahl der Kabel vorgegeben. Auch ist der Ort der Datenstation durch die vor gegebene räumliche Anordnung beschränkt. Dies ist insbesondere dort prob lematisch, wo Anzahl und Ort der Empfänger nicht vorgegeben ist und flexibel gehalten werden muss. Eine Ausrüstung mit sehr vielen Kabeln und Steckver bindungen ist aber teuer und störanfällig. First, a cable must be laid for each receiver, i. H. everyone Receiver or every data station in the interior must correspond with one Appropriate connector and the cable must be in the place of Coupling be provided with a corresponding plug connection. The This means that the receiver can only be moved flexibly to a limited extent an appropriately standardized connector, and the number of possible Receiver is due to the number of connectors on the cable or by the To number of cables specified. Also the location of the terminal is through the front given spatial arrangement limited. This is particularly prob there lematically, where the number and location of the recipient is not specified and flexible must be kept. An equipment with a lot of cables and connectors Binding is expensive and prone to failure.

Elektrische Kabel sind weiterhin Störungen durch elektromagnetische Ein strahlung ausgesetzt (EMV). Hierbei kommt es insbesondere bei der Übertra gung von analogen Signalen zu starken Qualitätsbeeinträchtigungen, aber auch im Falle einer digitalen Übertragung treten Störungen auf. Dieses Prob lem ist insbesondere in Transportmitteln schwierig zu handhaben, da sich bei einem bewegten Fahrzeug, anders als bei festen Gebäuden, die Umwelt und die Einstrahlung auf die Übertragungsstrecke nicht konstant halten lässt, so dass während der Bewegung eine Einstrahlung höchstens durch überdimensi onale Abschirmung verringert werden kann. Derart stark abgeschirmte Kabel sind aber schwer, teuer und unbeweglich. Hinzu kommt noch, dass das Trans portmittel selbst eine starke elektromagnetische Verunreinigung bzw. EMV verursachen kann, beispielsweise durch Zündkerzen oder Ähnliches, welche nur schwer abzuschirmen ist.Electrical cables are still interference due to electromagnetic interference exposed to radiation (EMC). This is particularly true for the transfer from analog signals to severe quality impairments, however interference also occurs in the case of digital transmission. This prob lem is difficult to handle, especially in means of transport, since at a moving vehicle, unlike fixed buildings, the environment and the radiation on the transmission line cannot be kept constant, so that radiation during the movement is at most due to over-dimensioning onal shielding can be reduced. Such strong shielded cables but are heavy, expensive and immobile. In addition, the Trans means even strong electromagnetic pollution or EMC can cause, for example by spark plugs or the like, which is difficult to shield.

Weiterhin ist ein elektrisches Kabel nicht nur Einstrahlungen ausgesetzt, son dern es strahlt auch selbst ab. Hierdurch wird wiederum EMV gegenüber an deren elektronischen Systemen innerhalb des Transportmittels oder aber be züglich anderer Transportmittel, die sich zufällig in der Nähe aufhalten, verur sacht. Ferner ist ein solches System auch abhörbar.Furthermore, an electrical cable is not only exposed to radiation, son because it also radiates itself. This in turn turns on EMC their electronic systems within the means of transport or be with regard to other means of transport that happen to be in the vicinity gently. Such a system can also be monitored.

Als weiterer Nachteil ist die beschränkte Datenrate anzusehen, die aufgrund der beschränkten Bandbreite elektrischer Kabel übertragen werden kann. Je höher die Datenrate ist, desto schwerer ist sie über eine elektrische Verbin dung aufgrund von Dämpfung und Dispersion übertragbar, und desto größer ist das Problem der EMV und der Schirmung.Another disadvantage is the limited data rate due to the limited bandwidth of electrical cables can be transmitted. ever the higher the data rate, the heavier it is via an electrical connection transfer due to damping and dispersion, and the larger is the problem of EMC and shielding.

Um das Problem der EMV zu bewältigen, wird versucht, die Datenübertragung durch Lichtleiter mittels modulierter Lichtsignale auszuführen. Hierbei wird eine Lichtquelle zumeist amplitudenmoduliert. Auch Frequenz- und Phasen modulation sind möglich. Das Licht der Sendequelle wird über einen Glas- o der Kunststoff-Lichtquellenleiter, welcher das elektrische Kabel ersetzt, zum Empfänger übertragen. Der Empfänger enthält einen Fotodetektor zur Rück wandlung des optischen Signals in ein elekarisches Signal. Hierbei sind sehr hohe Datenraten erreichbar und die EMV wird ausgeschlossen. To overcome the problem of EMC, data transmission is attempted to be carried out by light guides using modulated light signals. Here will a light source mostly amplitude modulated. Also frequency and phases modulation is possible. The light from the source is transmitted through a glass o the plastic light source conductor, which replaces the electrical cable, for Transfer recipient. The receiver contains a photo detector for the back conversion of the optical signal into an electrical signal. Here are very high data rates achievable and EMC is excluded.

Ein bestehendes Problem bleibt jedoch die Inflexibilität bezüglich der Anzahl und des Ortes der anzubindenden Stationen im Innenraum, zumal die Kosten für den Lichtwellenleiter und die Steckverbindungen gegenüber elektrischen Verbindungen im Allgemeinen teuer und schwerer zu verlegen sind. Auch sind freie Steckverbindungen für nachträglich anzuschließende Stationen schwer bzw. nur unter hohem Kostenaufwand anzubringen.One problem, however, remains inflexibility in terms of number and the location of the stations to be connected in the interior, especially the costs for the optical fiber and the plug connections compared to electrical Connections are generally expensive and difficult to route. Also are free plug connections for stations to be connected later difficult to install or only at high cost.

Um das Problem der Verkabelung zu lösen, wurde versucht, nicht mediengebundene Kommunikationssysteme einzusetzen, so wie es im Bereich der Funkübertragung seit langem bekannt ist. Analog zur Radio- und Funkge räte-Kommunikation können alle Arten von Daten per Funk übertragen wer den. Hierbei ist die mögliche Datenübertragungsrate allerdings abhängig von der verwendeten Frequenz der elektromagnetischen Strahlung. Allerdings ist hier die Frequenz der Strahlung mit etwa 10¹⁴ Hertz und mehr derart hoch, dass die genannte Beschränkung für heute übliche Datenraten irrelevant ist. Neuerdings gibt es kleine Mikrowellen-Transceiver mit Frequenzen im Giga hertz-Bereich, welche eine Datenkommunikation im Bereich einiger Mb/s er möglichen. Nachteil hier ist allerdings die prinzipiell beschränkte Datenüber tragungsrate, das nach wie vor bestehende Problem der EMV-Einstrahlung und der EMV-Abstrahlung in andere Systeme des Transportmittels, wie auch das Problem der Abhörsicherheit. Eine Videoübertragung erfordert beispiels weise je nach Qualität Datenraten, die um etwa eine Größenordnung höher liegen.In order to solve the problem of cabling, attempts have been made to use non-media-based communication systems, as has long been known in the field of radio transmission. Analogous to radio and radio device communication, all types of data can be transmitted by radio. However, the possible data transmission rate depends on the frequency of the electromagnetic radiation used. However, the frequency of the radiation is so high at about 10 ¹⁴ Hertz and more that the above-mentioned limitation is irrelevant for today's data rates. Recently there are small microwave transceivers with frequencies in the gigahertz range which enable data communication in the range of a few Mb / s. However, the disadvantage here is the principally limited data transmission rate, the still existing problem of EMC radiation and EMC radiation in other systems of the means of transport, as well as the problem of security against eavesdropping. For example, depending on the quality, video transmission requires data rates that are around an order of magnitude higher.

Weiterhin ist ein optisches Datenübertragungssystem ohne Verwendung eines Mediums bekannt. Hierbei wird die optische, mit Daten modulierte Strahlung, direkt in den Raum gestrahlt und von einem Fotodetektor empfangen (IrDA- Standard). Dieses Verfahren wird beispielsweise für die Datenübertragung zwischen einem mobilen Computer und einem Drucker verwendet. Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, dass hier eine direkte Sichtverbindung zwischen Sender und Empfänger gegeben sein muss und der Abstand zwischen beiden nur relativ gering sein darf, typischerweise < 1-2 m. Die Strahlung muss in nerhalb eines bestimmten Winkelbereichs des Empfängers liegen, typischer weise in einem Bereich < +/-15°, und in direktem Sichtkontakt mit ihm stehen. Weiterhin ist durch die verwendeten LEDs als Lichtquelle nicht nur die Aus gangsleistung beschränkt, sondern aufgrund deren Kapazität auch die maxi male Datenrate, die einige 10 Mb/s beträgt. Furthermore, an optical data transmission system without using a Known medium. Here, the optical radiation modulated with data, blasted directly into the room and received by a photo detector (IrDA Default). This method is used, for example, for data transmission used between a mobile computer and a printer. disadvantage However, this method is that there is a direct line of sight between Sender and receiver must be given and the distance between the two may only be relatively small, typically <1-2 m. The radiation must be in are within a certain angular range of the receiver, more typically wise in a range <+/- 15 °, and be in direct visual contact with it. Furthermore, not only the off is due to the LEDs used as the light source limited power, but due to their capacity also the maxi male data rate, which is some 10 Mb / s.

IR-Datenübertragungssysteme mittels gestreuter IR-Strahlung zur Verbindung von Computern in Büroräumen sind beispielsweise in F. R. Gfeller, U. Bapst, Proceedings of the IEEE, Vol. 67, No. 11, November 1979 beschrieben.IR data transmission systems using scattered IR radiation for connection of computers in office spaces are described, for example, in F. R. Gfeller, U. Bapst, Proceedings of the IEEE, Vol. 67, No. November 11, 1979.

Im Hinblick auf den Stand der Technik mit den vielfältigen beschriebenen Nachteilen ist es die Aufgabe der Erfindung, ein optisches Freiraum- Kommunikationssystem für hohe Datenraten zu schaffen, mit dem die Daten von einem Sender auf einen oder mehrere Empfänger optisch übertragen wer den können, wobei das System im Inneren von Transportmitteln oder Fahr zeugen einsetzbar sein soll und eine sichere Übertragung von hohen Datenra ten bei reduziertem Aufwand ermöglichen soll.With regard to the state of the art with the many described Disadvantages, it is the object of the invention, an optical free space Communication system to create high data rates with which the data optically transmitted from a transmitter to one or more receivers the system can be inside transportation or driving testify to be usable and secure transmission of high data ten with reduced effort.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das optische Freiraum- Kommunikationssystem zur breitbandigen Übertragung von hochratigen Da ten gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 9, und durch das Ver fahren zur breitbandigen Übertragung von hochratigen Daten gemäß dem un abhängigen Patentanspruch 10. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Be schreibung und den Zeichnungen.This task is solved by the optical free space Communication system for broadband transmission of high-rate data ten according to independent claims 1 and 9, and by Ver drive to broadband transmission of high-rate data according to the un dependent claim 10. Further advantageous features, aspects and Details of the invention emerge from the dependent claims, the Be writing and the drawings.

Das erfindungsgemäße, optische Freiraum-Kommunikationssytem zur breit bandigen Übertragung von hochratigen Daten umfasst einen Sender, der eine modulierbare Lichtquelle umfasst, zum Aussenden von Licht und einen Emp fänger, um vom Sender abgestrahltes Licht zu empfangen, wobei der Sender und der Empfänger auf eine gemeinsame Fläche gerichtet oder ausrichtbar sind, die das vom Sender abgestrahlte Licht reflektiert oder streut, bevor es zum Empfänger gelangt, und wobei der Empfänger Mittel zur Umwandlung des von der Fläche reflektierten oder gestreuten Lichts in ein elektrisches Sig nal aufweist. Dadurch ist es möglich, auf einfache Weise Daten mit hoher Rate in einem Transportmittel, wie beispielsweise einem Auto, Flugzeug, Zug, Schiff, Satellit, oder Ähnlichem zu übertragen, ohne dass eine direkte Sicht verbindung zwischen Sender und Empfänger gegeben sein muss, und ohne dass eine Verkabelung zwischen Sender und Empfänger zur Datenübertra gung notwendig ist. Durch die Erfindung wird ferner das Problem der EMV überwunden und es ist darüber hinaus eine erhöhte Abhörsicherheit gewähr leistet. The optical free space communication system according to the invention is too wide bandy transmission of high-rate data includes a transmitter that has a modulatable light source includes, for emitting light and an emp catcher to receive light emitted by the transmitter, the transmitter and the receiver is aimed or alignable on a common surface that reflects or scatters the light emitted by the transmitter before it reaches the recipient, and wherein the recipient has means of conversion of the light reflected or scattered from the surface into an electrical signal nal has. This makes it possible to easily get data at a high rate in a means of transport such as a car, plane, train, To transmit ship, satellite, or the like without a direct view there must be a connection between the sender and the receiver, and without that cabling between transmitter and receiver for data transmission is necessary. The invention also addresses the problem of EMC overcome and there is also increased security against eavesdropping guaranteed.

Vorteilhafterweise ist die Fläche im Innenraum eines Transportmittels ange ordnet, in dem die Datenübertragung erfolgt, bevorzugt in einem Auto, Flug zeug, Zug, Schiff oder Satellit, usw. Dadurch kann die Datenübertragung ins besondere auf einfache Weise in mobilen Systemen stattfinden. Die Kosten werden reduziert und der Komfort wird erhöht, da keine Einschränkungen oder allenfalls nur geringe Einschränkungen hinsichtlich des Empfangsortes vorgegeben sind.The surface is advantageously located in the interior of a means of transport arranges in which the data transmission takes place, preferably in a car, flight witness, train, ship or satellite, etc. This allows data transfer to take place particularly easily in mobile systems. The costs are reduced and comfort is increased because there are no restrictions or possibly only slight restrictions regarding the place of reception are specified.

Die Fläche kann z. B. eine Oberfläche einer Wand oder eines Gegenstands im Inneren eines Raumes sein, in dem die Daten übertragen werden.The area can e.g. B. a surface of a wall or an object in the Be inside a room in which the data is transmitted.

Beispielsweise werden als Daten Videodaten übertragen, oder auch kodierte Daten. Die Lichtquelle kann z. B. ein oder mehrere LEDs, Laserdioden, Kan tenemitter-Laserdioden, und/oder VCSEL-Laser umfassen. Die Lichtquelle wird bevorzugt mit der Frequenz der zu übertragenden und gegebenenfalls codierten Daten moduliert. Der Empfänger umfasst z. B. einen Photodetektor bzw. eine Photodiode.For example, video data is transmitted as data, or else coded Data. The light source can e.g. B. one or more LEDs, laser diodes, Kan tenemitter laser diodes, and / or VCSEL lasers include. The light source is preferred with the frequency of the transmitted and, if necessary encoded data modulated. The recipient includes e.g. B. a photodetector or a photodiode.

Vorteilhafterweise umfasst der Empfänger ebenfalls eine Lichtquelle und der Sender ebenfalls einen Fotodetektor bzw. eine Fotodiode, so dass eine bidi rektionale Kommunikation und damit auch ein Handshake des Datenstroms möglich ist.The receiver advantageously also comprises a light source and the Transmitter also a photodetector or a photodiode, so that a bidi directional communication and thus also a handshake of the data stream is possible.

Bevorzugt weisen Sender und Empfänger eine eigene Stromversorgung auf. Dabei können Sender und Empfänger z. B. über eine Stromversorgungsleitung mit Strom versorgt werden. Insbesondere können auch die Handshake- und sonstigen Steuersignale vom Empfänger zum Sender über die Stromversor gungsleitung übertragen werden.The transmitter and receiver preferably have their own power supply. Here, the transmitter and receiver z. B. via a power supply line be powered. In particular, the handshake and other control signals from the receiver to the transmitter via the electricity supplier transmission line are transmitted.

Vorteilhafterweise versorgt im Betrieb ein einziger Sender eine Vielzahl von Empfängern gleichzeitig mit gleichen oder unterschiedlichen Daten.During operation, a single transmitter advantageously supplies a large number of Recipients with the same or different data at the same time.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein optisches Freiraum- Kommunikationssystem zur breitbandigen Übertragung von hochratigen Da ten geschaffen, das einen Sender umfasst, der eine modulierbare Lichtquelle aufweist und einen Empfänger, der einen Fotodetektor umfasst, um vom Sender abgestrahltes Licht zu empfangen und in ein elektrisches Signal umzuwan deln, wobei Sender und Empfänger derart ausgestaltet sind, dass das vom Sender abgestrahlte Licht nach Streuung oder Reflexion an einer Fläche inner halb eines Transportmittels durch den Empfänger detektierbar ist und/oder detektiert wird. Vorteilhafterweise ist das Freiraum-Kommunikationssystem wie bereits zuvor beschrieben ausgestaltet.According to another aspect of the invention, an optical free space Communication system for broadband transmission of high-rate data ten created that includes a transmitter that a modulatable light source and a receiver that includes a photodetector to transmit from the transmitter to receive emitted light and convert it into an electrical signal deln, wherein the transmitter and receiver are designed such that the Transmitter emitted light after scattering or reflection on a surface inside half of a means of transport is detectable by the receiver and / or is detected. The free space communication system is advantageous configured as previously described.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur breitban digen Übertragung von hochratigen Daten bereitgestellt, mit den Schritten: Erzeugen von Licht mittels einer Lichtquelle, das mit der Frequenz von zu ü bertragenden Daten moduliert wird; Senden des modulierten Lichts auf eine Fläche, die das Licht reflektiert und/oder streut; Empfangen des von der Fläche gestreuten und/oder reflektierten Lichts, so dass es auf indirektem Wege vom Sender zum Empfänger gelangt; und Umwandeln des modulierten Lichts in ein elektrisches Signal. Dadurch ist es möglich, in Transportmitteln und insbeson dere in Flugzeugen eine kabellose Übertragung von Daten zwischen den ein zelnen Sitzpositionen und einem Sender bzw. einer zentralen Sende-/Emp fangseinheit auf einfache Weise zu verwirklichen.According to another aspect of the invention, a method for broadband provided high-speed data transmission, with the steps: Generating light by means of a light source, which with the frequency of u transmitting data is modulated; Send the modulated light to one Surface that reflects and / or scatters the light; Receiving that from the plane scattered and / or reflected light, so that it is indirectly from the Sender reaches receiver; and converting the modulated light into one electrical signal. This makes it possible to transport and in particular in airplanes a wireless transmission of data between the two individual seating positions and a transmitter or a central transmission / emp catch unit to realize in a simple manner.

Bevorzugt liegt die Fläche im Inneren bzw. im Innenraum eines Transportmit tels. Als Lichtquelle werden z. B. ein oder mehrere LEDs, Laserdioden, Kanten emitter-Laserdioden und/oder VCSEL-Laser verwendet.The surface preferably lies inside or in the interior of a transport means of. As a light source z. B. one or more LEDs, laser diodes, edges emitter laser diodes and / or VCSEL lasers used.

Weiterhin kann eine bidirektionale Kommunikation zwischen Sender und Empfänger durchgeführt werden.Furthermore, bidirectional communication between the transmitter and Recipient.

Vorteilhafterweise werden über eine Stromversorgungsleitung Steuersignale übertragen. Ferner kann ein einziger Sender eine Vielzahl von Empfängern mit gleichen oder unterschiedlichen Daten versorgen.Control signals are advantageously transmitted via a power supply line transfer. Furthermore, a single transmitter can have a plurality of receivers supply the same or different data.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:The invention is described below by way of example with reference to the figures. Show it:

Fig. 1 ein Beispiel einer grundsätzlichen Strahlführung einer Datenkommu nikationsstrecke ohne Sichtverbindung gemäß der vorliegenden Er findung; Fig. 1 shows an example of a fundamental beam guiding a Datenkommu nikationsstrecke without line of sight according to the present invention;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Anordnung in schematischer Darstellung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, bei der mehrere Sen der miteinander ohne Sichtkontakt bidirektional kommunizieren; Figure 2 shows an arrangement according to the invention in a schematic representation according to a preferred embodiment, in which several Sen bidirectionally communicate with each other without visual contact.

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Anordnung in schematischer Darstellung, bei der ein Sender mehrere Empfänger ohne Sichtkontakt mit Daten versieht;3 shows an arrangement according to the invention in a schematic representation, in which a transmitter providing multiple recipients without visual contact with data.

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Anordnung ähnlich wie in Fig. 2, bei der je doch niederratige Daten über das Stromversorgungsnetz vom Emp fänger zum Sender zurückübertragen werden; Fig. 4 shows an arrangement according to the invention similar to that of Fig. 2, in which low-rate data are transmitted back from the receiver to the transmitter via the power supply network;

Fig. 5a eine prinzipielle Darstellung der erfindungsgemäßen Integration der Datenstation in Displays; und Figure 5a shows a schematic representation of the integration of the invention of the terminal to display. and

Fig. 5b eine prinzipielle Darstellung der erfindungsgemäßen Integration der Datenstation in Kleinrechner. Fig. 5b shows a schematic representation of the integration of the station data in mini-computer according to the invention.

In Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen opti schen Freiraum-Kommunikationssystems gezeigt, das eine bevorzugte Ausfüh rungsform der Erfindung darstellt. Ein optischer Sender 1 ist derart angeord net, dass das von ihm abgestrahlte Licht eine entfernt liegende Fläche 7 eines Transportmittels bestrahlt, wobei das Transportmittel beispielsweise ein Flug zeug, ein Kraftfahrzeug, ein Zug, Bus, Bahn, Satellit oder Ähnliches ist. Vom Sender 1 entfernt ist ein Empfänger 2 angeordnet, der das von der Fläche 7 reflektierte bzw. gestreute Licht empfängt. Somit gelangt das Licht auf indi rektem Wege vom Sender 1 zum Empfänger 2, wobei ein schräg schraffierter Bereich 14 das vom Sender abgestrahlte Licht veranschaulicht, und ein anders herum schräg schraffierter Bereich 15 den Empfangsbereich des Empfängers 2 darstellt. Der überlappend gekreuzt schraffierte Bereich in der Fig. 1 bezeich net dasjenige vom Sender 1 ausgesandte Licht, welches im Empfangsbereich 15 des Empfängers 2 auf diesen gelangt. Dadurch, dass das Licht an der Fläche 7 gestreut wird, muss kein direkter Sichtkontakt zwischen dem Sender 1 und dem Empfänger 2 bestehen, d. h., es kann zwischen beiden sogar ein Hinder nis 6 vorhanden sein. In Fig. 1, a schematic sectional view of an optical free communication system according to the invention is shown, which is a preferred embodiment of the invention. An optical transmitter 1 is arranged in such a way that the light emitted by it irradiates a remote surface 7 of a means of transport, the means of transport being, for example, a flight, a motor vehicle, a train, bus, train, satellite or the like. A receiver 2 is arranged at a distance from the transmitter 1 and receives the light reflected or scattered by the surface 7 . The light thus arrives indirectly from the transmitter 1 to the receiver 2 , an obliquely hatched area 14 illustrating the light emitted by the transmitter, and an obliquely hatched area 15 representing the reception area of the receiver 2 . The cross-hatched cross-hatched area in FIG. 1 designates that light emitted by the transmitter 1 which reaches the receiver 2 in the receiving area 15 thereof. Because the light is scattered on the surface 7 , there is no need for direct visual contact between the transmitter 1 and the receiver 2 , ie there may even be an obstacle 6 between the two.

Die Fläche 7 kann z. B. ein Teil der Innenverkleidung des Transportmittels sein, beispielsweise der Dachhimmel eine Kraftfahrzeugs oder die Seitenverklei dung der Türen, die Verkleidung von Dachsäulen, oder auch IR-reflektierende Fensterflächen, usw. Weiterhin ist es möglich, als Flächen 7 beispielsweise in einem Flugzeug oder Zug das Dach, den Boden, die Seitenwände, Verklei dungsteile des Innenraums, etc. vorzusehen. Allgemein ausgedrückt ist jede Fläche geeignet, die mit einer Lichtquelle angestrahlt werden kann und dann zumindest einen Teil der auftreffenden Strahlung reflektiert oder streut. In Aufenthaltsräumen oder Transportmitteln sind eine Vielzahl derartiger Flächen vorhanden, die in der erfindungsgemäßen Art und Weise als Teil des opti schen Freiraum-Kommunikationssystems verwendet werden können. Es ist aber auch möglich, ein spezielles Reflexions- oder Streuelement mit einer strukturierten Oberfläche zum Umlenken der Lichtstrahlen als Teil des Systems vorzusehen.The surface 7 can, for. B. be part of the interior lining of the means of transport, for example the headliner of a motor vehicle or the side lining of the doors, the lining of roof pillars, or IR-reflecting window surfaces, etc. Furthermore, it is possible to use surfaces 7, for example in an airplane or train to provide the roof, the floor, the side walls, cladding parts of the interior, etc. Generally speaking, any surface is suitable that can be illuminated with a light source and then reflects or scatters at least part of the incident radiation. In common rooms or means of transport there are a large number of such surfaces which can be used in the manner according to the invention as part of the optical free space communication system. However, it is also possible to provide a special reflection or scattering element with a structured surface for deflecting the light rays as part of the system.

Der optische Sender 1 besteht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus einer oder mehreren LEDs, Kantenemitter-Laserdioden, Laser dioden oder VCSEL-Laserdioden als Lichtquelle. Die Ausgangsleistung der Lichtquelle ist hierbei dadurch nach unten beschränkt, dass, abhängig von den geometrischen Gegebenheiten des Transportmittels sowie der Reflektivität der Oberflächen im Inneren, eine hinreichende Lichtmenge über eine Reflexion zum Empfänger 2 gelangen kann. Nach oben hin wird die Ausgangsleistung der Lichtquelle bzw. des Senders 1 durch die Grenze der Augensicherheit be schränkt, d. h., hier wird im praktischen Betrieb eine Augenschädigung ausge schlossen, wobei die gesetzlichen Vorschriften beachtet werden. Je nach spe zieller Ausführung des Transportmittels kann mit entsprechend niedriger Aus gangsleistung gearbeitet werden.According to a preferred embodiment of the invention, the optical transmitter 1 consists of one or more LEDs, edge emitter laser diodes, laser diodes or VCSEL laser diodes as the light source. The output power of the light source is limited here by the fact that, depending on the geometric conditions of the means of transport and the reflectivity of the surfaces inside, a sufficient amount of light can reach the receiver 2 via a reflection. At the top, the output power of the light source or transmitter 1 is limited by the limit of eye safety, ie, eye damage is excluded here in practical operation, with the legal regulations being observed. Depending on the special design of the means of transport, the output power can be correspondingly low.

Falls jedoch die erforderliche Ausgangsleistungen herkömmlicher LEDs oder VCSEL-Laserdioden im nahen Infrarot, d. h. meist mit einer Wellenlänge < 1 µm, höher als die gesetzlich vorgegebenen Grenzen liegen, so können LEDs oder VCSEL-Laserdioden verwendet werden, welche bei einer Wellenlänge mit deutlich höherer Schädigungsgrenze bezüglich der Netzhautverträglichkeit emittieren, beispielsweise bei 1,55 µm.However, if the required output powers of conventional LEDs or VCSEL near infrared laser diodes, i. H. mostly with a wavelength <1 µm, LEDs can be higher than the statutory limits or VCSEL laser diodes are used, which at one wavelength with a significantly higher damage limit with regard to retinal tolerance emit, for example at 1.55 µm.

Der Empfänger 2 besteht aus einem oder mehreren Fotodetektoren, deren Fläche durch die Kapazität und damit durch die mögliche Datenrate beschränkt ist. Nach unten ist die Beschränkung durch die Empfindlichkeit vor gegeben. Zur Detektion der über Reflexion im Inneren des Transportmittels auf den Detektor bzw. Empfänger 2 gelangenden Strahlung beträgt die De tektorfläche zumeist mindestens einige mm².The receiver 2 consists of one or more photodetectors, the area of which is limited by the capacity and thus by the possible data rate. The downward limit is given by the sensitivity. For detection of the radiation reaching the detector or receiver 2 via reflection in the interior of the transport means, the detector area is usually at least a few mm ² .

Die Verwendung von LEDs erlaubt aufgrund der hohen Divergenz eine weit flächige Bestrahlung der reflektierenden bzw. Flächen oder Innenwände des Transportmittels, allerdings ist die Ausgangsleistung hierbei beschränkt. Ge gebenenfalls werden mehrere LEDs zur Erzeugung höherer Leistungen ver wendet.The use of LEDs allows a wide range due to the high divergence area radiation of the reflective or surfaces or inner walls of the Means of transport, however, the output power is limited. Ge if necessary, several LEDs are used to generate higher powers applies.

VCSEL-Laserdioden, die eine geringe Baugröße aufweisen und insbesondere auch kostengünstig gefertigt werden können, verfügen über weitaus höhere Ausgangsleistungen bei wesentlich höherer Effizienz. D. h., es treten geringe Ströme auf, typischerweise < 10-20 mA bei weniger als 5 V. Die Abstrahlcha rakteristik dieser VCSELs ist allerdings wesentlich gebündelter, wobei die Di vergenz typischerweise im Bereich einiger Grad liegt. VCSEL-Laserdioden können zudem aufgrund der geringen Spannungen und äußerst geringen Ströme direkt von elektronischen Treiberbausteinen bzw. Standard-TTL- Treibern angesteuert werden. Dies erfolgt gegebenenfalls unter Verwendung eines Spannungsteilers. Dadurch wird die Stromversorgung sehr einfach, und zusammen mit der geringen Kapazität der VCSEL-Elemente wird eine äußerst hohe Datenrate ermöglicht, die z. B. größer ist als 1 Gb/s.VCSEL laser diodes, which have a small size and in particular can also be manufactured inexpensively, have much higher Output power with much higher efficiency. That is, there are few Currents, typically <10-20 mA at less than 5 V. The radiation cha However, the characteristics of these VCSELs are much more concentrated, with the Di vergence is typically in the range of a few degrees. VCSEL laser diodes can also due to the low voltages and extremely low Currents directly from electronic driver modules or standard TTL Drivers can be controlled. If necessary, this is done using a voltage divider. This makes the power supply very simple, and together with the low capacity of the VCSEL elements becomes an extreme high data rate enables z. B. is greater than 1 Gb / s.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem, das einen Sender 1 aufweist, und eine Vielzahl von Empfängern 5a, 5b, 5c, 5d. Der einzige Sen der 1 versorgt mehrere Empfänger 5a, 5b, 5c, 5d mit Daten. Es ist aber auch möglich, hier nur einen Empfänger vorzusehen. Diese Daten können im Falle mehrerer Empfänger grundsätzlich die gleichen für alle Empfänger 5a, 5b, 5c, 5d sein, oder es können unterschiedliche Daten für unterschiedliche Empfän ger vorgesehen sein. Im letzteren Falle werden die Empfänger 5a, 5b, 5c, 5d mit Hilfe eines Protokolls adressiert. Fig. 2 shows a communication system according to the invention, which has a transmitter 1 , and a plurality of receivers 5 a, 5 b, 5 c, 5 d. The only sensor 1 supplies several receivers 5 a, 5 b, 5 c, 5 d with data. However, it is also possible to provide only one receiver here. In the case of several receivers, this data can in principle be the same for all receivers 5 a, 5 b, 5 c, 5 d, or different data can be provided for different receivers. In the latter case, the receivers 5 a, 5 b, 5 c, 5 d are addressed using a protocol.

Das in Fig. 2 gezeigte Beispiel zeigt das erfindungsgemäße Freiraum- Kommunikationssystem als Teil eines Verkehrsflugzeug-Innenraumes. Der Sender 1 ist an einer Befestigung 17 angebracht, die wiederum an einer Decke 8 des Flugzeug- bzw. Fahrzeuginnenraumes befestigt ist. Der Sender 1 ist so ausgerichtet, dass er die Decke 8 mit Infrarot-Licht bestrahlt. Das an der Decke 8 gestreute und reflektierte Licht wird von den Empfängern 5a, 5b, 5c, 5d auf genommen. Hierzu sind die Öffnungsbereiche 6a, 6b, 6c, 6d der Detektoren bzw. Empfänger 5a, 5b, 5c, 5d so ausgerichtet, dass das reflektierte bzw. ge streute Licht in die Öffnungsbereiche gelangt.The example shown in FIG. 2 shows the free space communication system according to the invention as part of a passenger aircraft interior. The transmitter 1 is attached to an attachment 17 , which in turn is attached to a ceiling 8 of the aircraft or vehicle interior. The transmitter 1 is oriented such that it irradiates the ceiling 8 with infrared light. The light scattered and reflected on the ceiling 8 is received by the receivers 5 a, 5 b, 5 c, 5 d. For this purpose, the opening areas 6 a, 6 b, 6 c, 6 d of the detectors or receivers 5 a, 5 b, 5 c, 5 d are oriented such that the reflected or scattered light reaches the opening areas.

In dem hier gezeigten Beispiel weisen die Empfangsmodule jeweils ein Display 4a, 4b, 4c, 4d auf, in dem sie jeweils integriert sind. Sie können prinzipiell aber auch von diesen abgesetzt und z. B. auch mit einem kurzen Kabel mit den zu gehörigen Displays verbunden sein. Anstatt der hier dargestellten Displays 4a, 4b, 4c, 4d können alle Arten von Datenstationen, wie beispielsweise Compu ter, Datenspeichereinheiten, Anzeige- und Wiedergabeeinheiten für Daten, Ton, Bild, etc. entsprechend verwendet werden. Beispielsweise können auch nicht fest verbundene Datenstationen verwendet werden, wie etwa ein tragba rer Computer mit integrierter Empfangseinheit.In the example shown here, the receiving modules each have a display 4 a, 4 b, 4 c, 4 d in which they are integrated. In principle, you can also set off from these and z. B. also be connected to the associated displays with a short cable. Instead of the displays 4 a, 4 b, 4 c, 4 d shown here, all types of data stations, such as computers, data storage units, display and playback units for data, sound, images, etc. can be used accordingly. For example, non-permanently connected data stations can also be used, such as a portable computer with an integrated receiving unit.

Die Empfänger 5a, 5b, 5c, 5d sind an Sitzen 3a, 3b, 3c, 3d befestigt, die im In nenraum des Flugzeugs oder Fahrzeugs befestigt sind.The receivers 5 a, 5 b, 5 c, 5 d are attached to seats 3 a, 3 b, 3 c, 3 d, which are attached in the interior of the aircraft or vehicle.

Analog lässt sich diese Ausgestaltung auch in einem Kraftfahrzeug, einem Bus, einem Zug oder einem anderen Transportmittel oder Aufenthaltsraum ent sprechend den jeweiligen Gegebenheiten ausführen. Der Sender 1 kann selbstverständlich auch an einer ganz anderen Stelle angeordnet sein, bei spielsweise am Boden, an den Seitenwänden, Konsolen, am Armaturenbrett oder Ähnliches. Ebenso ist es möglich, als Fläche zur Reflexion die Wände, den Boden oder andere Innenteile vorzusehen.Analogously, this embodiment can also be carried out in a motor vehicle, a bus, a train or another means of transport or lounge according to the respective circumstances. The transmitter 1 can of course also be arranged at a completely different location, for example on the floor, on the side walls, consoles, on the dashboard or the like. It is also possible to provide the walls, the floor or other interior parts as a surface for reflection.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die ähnlich zu der in Fig. 2 gezeigten ist, wobei jedoch mehrere Datenstationen bidirektional mit einander kommunizieren. In diesem Fall sind in den Datenstationen bzw. Empfängern 5a, 5b, 5c, 5d Sendeeinheiten integriert. Die Bereiche 6a, 6b, 6c, 6d sind daher zugleich auch die entsprechenden Öffnungswinkel der in den Datenstationen integrierten Sendeeinheiten. Die beiden Öffnungswinkel von Empfänger und Sender einer Datenstation müssen nicht identisch sein. Sie werden jedoch in dieser prinzipiellen Darstellung gemäß Fig. 3 aus Vereinfa chungsgründen nicht unterschieden. FIG. 3 shows a further embodiment of the invention, which is similar to that shown in FIG. 2, but with a plurality of data stations communicating bidirectionally with one another. In this case, 5 a, 5 b, 5 c, 5 d transmission units are integrated in the data stations or receivers. The areas 6 a, 6 b, 6 c, 6 d are therefore also the corresponding opening angles of the transmitter units integrated in the data stations. The two opening angles of the receiver and transmitter of a data station do not have to be identical. However, they are not differentiated in this basic illustration according to FIG. 3 for reasons of simplification.

Alle Datenstationen bzw. Empfänger 5a, 5b, 5c, 5d sind hier auch mit einer Sendeeinheit ausgerüstet. D. h. es liegen kombinierte Sende- und Empfangs einheiten vor. Der kollisionsfreie Datenverkehr wird in diesem Fall über das verwendete Protokoll gewährleistet.All data stations or receivers 5 a, 5 b, 5 c, 5 d are also equipped with a transmitter unit here. That is, Combined transmission and reception units are available. In this case, the collision-free data traffic is guaranteed via the protocol used.

An einem zusätzlichen Sitz 3e ist ein tragbarer Computer 40 angeordnet, der eine erfindungsgemäße Eingangseinheit und/oder Sendeeinheit zur Kommu nikation über die Fläche 7 aufweist.On an additional seat 3 e, a portable computer 40 is arranged, which has an input unit and / or transmission unit according to the invention for communication over the surface 7 .

Im Falle der unidirektionalen Kommunikation, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, kann es in bestimmten Fällen erforderlich sein, auch wenige, niederdatenratige Sig nale an den Sender 1 zu übertragen, beispielsweise zur Realisierung eines Handshake-Protokolls, für Fehlermeldungen, zur Wahl der Datenquelle usw. Um diese niederdatenratigen Signale zum Sender 1 zu übertragen, kann der Empfänger 5a, 5b, 5c, 5d prinzipiell ebenfalls mit einer Sendeeinheit ausges tattet werden, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist. Da die in diese Richtung bzw. in Richtung zurück zum Sender 1 zu übertragende Datenrate jedoch im Allge meinen eher niedrig ist, können diese Signale über eine Stromversorgungslei tung übertragen werden.In the case of unidirectional communication, as shown in FIG. 2, it may be necessary in certain cases to transmit a few, low-data-rate signals to the transmitter 1 , for example to implement a handshake protocol, for error messages, for the selection of Data source etc. In order to transmit these low data rate signals to the transmitter 1 , the receiver 5 a, 5 b, 5 c, 5 d can in principle also be equipped with a transmitter unit, as shown in FIG. 3. However, since the data rate to be transmitted in this direction or in the direction back to the transmitter 1 is generally rather low, these signals can be transmitted via a power supply line.

In Fig. 4 ist schematisch zusätzlich das Stromversorgungsnetz dargestellt, über das Sender 1 und Empfänger 5a, 5b, 5c, 5d miteinander verbunden sind. Stromleitungen 9a, 9b, 9c, 9d führen zu den einzelnen Datenstationen bzw. Empfängern 5a, 5b, 5c, 5d. Über eine gemeinsame Stromleitung 10 werden niederdatenratigen Signale aufmoduliert. D. h., es liegt ein Powerline-Bus vor. In diesem Falle sind die Datenstationen also lediglich IR-empfangend und sen den über die Kabel bzw. Stromleitungen 9a, 9b, 9c, 9d und 10.In Fig. 4, the power supply network is also shown schematically, via which the transmitter 1 and receiver 5 a, 5 b, 5 c, 5 d are connected to each other. Power lines 9 a, 9 b, 9 c, 9 d lead to the individual data stations or receivers 5 a, 5 b, 5 c, 5 d. Low data rate signals are modulated over a common power line 10 . This means that there is a Powerline bus. In this case, the data stations are only IR-receiving and send the cable or power lines 9 a, 9 b, 9 c, 9 d and 10 .

Die weiteren Merkmale der in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Ausführungsformen entsprechen im wesentlichen denjenigen von Fig. 2, wobei hierfür diesselben Bezugszeichen vorgesehen sind.The other features of the embodiments shown in Fig. 3 and Fig. 4 substantially correspond to those of FIG. 2, for which purpose the same reference numerals are provided.

Falls in dem Kommunikationssystem die selben Daten zeitgleich an alle Emp fänger gesendet werden, wie etwa bei der Übertragung von Videodaten eines Films an mehrere Displaystationen, ist es nicht unbedingt erforderlich, die Da ten mit einem Protokoll zu kodieren. Im Falle unterschiedlicher Daten für unterschiedliche Empfänger oder zur Übermittlung von Fehlerkorrektursignalen ist es jedoch vorteilhaft, die Codierung über ein Protokoll vorzunehmen.If the same data is sent to all Emp catchers are sent, such as when transmitting video data Films to multiple display stations, it is not absolutely necessary that the Da code with a protocol. In case of different data for different Receiver or for the transmission of error correction signals however, it is advantageous to use a protocol for coding.

Zur weiteren Veranschaulichung zeigt Fig. 5a ein Videodisplay 11, bei dem auf einem Schirm 12 ein Bild dargestellt wird. Dabei bildet eine Datenstation 24 einen Empfänger für die Bilddaten, die über das Kommunikationssystem empfangen werden. Das Display 11 ist über ein Stromkabel 25 mit einer Stromversorgungseinrichtung verbunden, wobei über das Stromkabel 25 ge gebenenfalls auch niederratige Daten übertragen werden können. Solche Da ten können beispielsweise Handshake-Signale des Datenübertragungsproto kolls sein, oder aber Signale zur Programmwahl oder Ähnliches. Durch Wähl schalter 13a, 13b, 13c kann die Programmwahl eingestellt werden.For further illustration, FIG. 5a shows a video display 11 in which an image is shown on a screen 12 . A data station 24 forms a receiver for the image data that are received via the communication system. The display 11 is connected via a power cable 25 to a power supply device, which may also be used to transmit low-rate data via the power cable 25 . Such data can be, for example, handshake signals of the data transmission protocol, or signals for program selection or the like. The program selection can be set using selector switches 13 a, 13 b, 13 c.

Abb. 5b veranschaulicht die Erfindung anhand eines weiteren Ausfüh rungsbeispiels. Dabei ist ein tragbarer Computer 31, der eine Tastatur 32 auf weist, mit einer IR-Sende-Empfangseinheit 34 versehen. Der Computer 31 enthält ein Datenmodul derart, dass die IR-Sende-Empfangseinheit 34 über eine Einsteckkarte 33 die Daten von oder zu dem Computer 31 leitet und diese als IR-Strahl 35 abstrahlt oder empfängt. Fig. 5b illustrates the invention using another exemplary embodiment. A portable computer 31 , which has a keyboard 32 , is provided with an IR transceiver 34 . The computer 31 contains a data module such that the IR transceiver 34 passes the data from or to the computer 31 via a plug-in card 33 and emits or receives it as an IR beam 35 .

Das vorgeschlagene Datenübertragungssystem ist zur Übertragung hoher Datenraten geeignet, wobei es eine geringe EMV verursacht und dennoch ei ne sehr hohe Flexibilität aufweist. Es ist keine direkte Sichtverbindung zwi schen Sender und Empfänger erforderlich, so dass bezüglich ihrer räumlichen Anordnung eine sehr hohe Flexibilität gegeben ist.The proposed data transmission system is high for transmission Data rates suitable, whereby it causes a low EMC and still egg ne very high flexibility. There is no direct line of sight between sender and receiver necessary so that with regard to their spatial Arrangement is given a very high degree of flexibility.

Die Sende- und Empfangsmodule können direkt in Datenstationen integriert werden, wie beispielsweise in Displays, Kleinrechner usw. Die Anzahl der Sende- und Empfangselemente ist nicht durch Kabel, Stecker oder Ähnliches beschränkt und kann flexibel gehalten werden.The transmit and receive modules can be integrated directly into data stations such as in displays, small computers, etc. The number of Transmitting and receiving elements is not due to cables, plugs or the like limited and can be kept flexible.

Weiterhin ist eine erhöhte Abhörsicherheit gegeben, was einen Vorteil gegen über herkömmlichen Funklösungen bietet. Durch die geringe Durchdrin gungsmöglichkeit optischer Strahlung gegenüber den meisten Materialien kann keine modulierte Lichtstrahlung aus dem Transportmittel herausdringen. Im Falle von Fenstern ist aufgrund der hohen Divergenz und der relativ gerin gen Intensität der gestreuten Strahlung im Abstand weniger Meter vom Transportmittel keine Strahlung mehr detektierbar. Zur weiteren Unterdrückung auch dieser Reststrahlung können zudem Fensterflächen derart beschichtet werden, dass die Wellenlänge der Senderstrahlung, welche im Allgemeinen im nahen Infrarot liegt, nicht durch das Fenster transmittiert werden kann, ohne Einschränkung der Transmission der Fenster im sichtbaren Bereich. Hierzu können z. B. bestimmte Beschichtungen, insbesondere dielektrische Schichten, vorgesehen sein.Furthermore, there is increased security against eavesdropping, which is an advantage against over conventional radio solutions. Due to the low penetration possibility of optical radiation compared to most materials no modulated light radiation can get out of the means of transport. In the case of windows is due to the high divergence and the relatively low intensity of the scattered radiation at a distance of a few meters from the means of transport no more radiation detectable. For further suppression This residual radiation can also be coated in this way on window surfaces that the wavelength of the transmitter radiation, which is generally in the near infrared, cannot be transmitted through the window without Limitation of the transmission of the windows in the visible area. For this can e.g. B. certain coatings, in particular dielectric layers, be provided.

Zusammengefasst stellt die Erfindung ein optisches Freiraum-Datenkommu nikationssystem zur breitbandigen Übertragung von hochratigen Daten zur Verfügung, beispielsweise Videodaten, bestehend aus mindestens einem Sen der und mindestens einem Empfänger, wobei die Datenübertragung innerhalb eines Transportmittels, wie beispielsweise Auto, Flugzeug, Zug, Schiff, Satellit, stattfindet, und der Sender mindestens eine Lichtquelle, wie beispielsweise LID, VCSEL, oder Ähnliches enthält, welche mit der Frequenz der zu übertra genden und gegebenenfalls codierten Daten moduliert wird, und der Empfän ger mindestens einen Fotodetektor enthält, welcher das im Innenraum des Transportmittels gestreute bzw. an den Wänden reflektierte Licht empfängt, ohne dass eine direkte Sichtverbindung zwischen Sender und Empfänger ge geben sein muss, und dieses modulierte Lichtsignal wieder in ein elektrisches Signal umwandelt.In summary, the invention provides an optical free space data commu nication system for broadband transmission of high-rate data for Available, for example video data, consisting of at least one Sen the and at least one receiver, the data transmission within a means of transport such as car, plane, train, ship, satellite, takes place, and the transmitter at least one light source, such as LID, VCSEL, or the like, which with the frequency of the transmitted gend and possibly coded data is modulated, and the recipient ger contains at least one photodetector, which in the interior of the Receives light scattered by means of transport or reflected on the walls, without a direct line of sight between the transmitter and receiver must be given, and this modulated light signal back into an electrical Converts signal.

Insbesondere ergeben sich daraus die folgenden Vorteile:
Es ist keine Verkabelung erforderlich, so dass das Gewicht reduziert wird. Ste cker, Kabelverteiler oder Ähnliches entfallen. Dadurch ist eine erhöhte Flexibi lität gegeben. Die Dämpfung ist gering. Mit dem System ist eine Übertragung hoher Datenraten möglich, wobei nur eine geringe oder gar keine EMV vor handen ist. Weiterhin ist keine Sichtverbindung erforderlich, weshalb das System flexibel plazierbar ist. Eine Integration in Displays oder Ähnliches ist möglich. Ferner ergibt sich eine erhöhte Abhörsicherheit.In particular, this has the following advantages:
No wiring is required, so the weight is reduced. Plugs, cable distributors or the like are omitted. This provides increased flexibility. The damping is low. The system enables high data rates to be transmitted, with little or no EMC. Furthermore, no line of sight is required, which is why the system can be placed flexibly. Integration in displays or the like is possible. There is also increased security against eavesdropping.

Claims

1. Optical free space communication system for broadband transmission of high-rate data, with
a transmitter ( 1 ) which comprises a modulatable light source for emitting light, and
a receiver ( 2 ; 5 a, 5 b, 5 c, 5 d; 24 ; 34 ) to receive the light emitted by the transmitter ( 1 ),
characterized by
that the transmitter (1) and the receiver (2; 5 a, 5 b, 5 c, 5 d; 24; 34) directed to a joint surface (7) or can be aligned, which the by Sen of (1) light emitted reflects or scatters before it reaches the receiver ( 2 ; 5 a, 5 b, 5 c, 5 d; 24 ; 34 ), the receiver having means for converting the light reflected or scattered by the surface ( 7 ) into an electrical one Signal.

2. Optical free space communication system according to claim 1, characterized in that the surface ( 7 ) is arranged in the interior of a means of transport in which the data transmission takes place, preferably in a car, plane, train, ship or satellite.

3. Optical free space communication system according to claim 1 or 2, characterized in that the surface ( 7 ) is a surface of a wall or an object in the interior of a room in which the data is transmitted.

4. Optical free space communication system according to one of the previous existing claims, characterized in that the light source or several LEDs, laser diodes, edge emitter laser diodes, and / or VCSEL laser includes.

5. Optical free space communication system according to one of the preceding claims, characterized in that the receiver ( 2 ; 5 a, 5 b, 5 c, 5 d; 24 ; 34 ) comprises a light source and the transmitter ( 1 ) comprises a photo detector to perform bidirectional communication.

6. Optical free space communication system according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitter ( 1 ) and / or the receiver ( 2 ; 5 a, 5 b, 5 c, 5 d; 24 ; 34 ) has its own power supply exhibit.

7. Optical free space communication system according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitter ( 1 ) and receiver ( 2 ; 5 a, 5 b, 5 c, 5 d; 24 ; 34 ) are designed such that control signals between Receiver ( 2 ; 5 a, 5 b, 5 c, 5 d; 24 ; 34 ) and transmitter ( 1 ) can be transmitted and / or transmitted via a power supply line.

8. Optical free space communication system according to one of the preceding claims, characterized in that in operation a single transmitter ( 1 ) a plurality of receivers ( 2 ; 5 a, 5 b, 5 c, 5 d; 24 ; 34 ) simultaneously supplied with the same or different data.

9. Optical free space communication system for broadband transmission of high-rate data, in particular according to one of the preceding claims, with
a transmitter ( 1 ) comprising a modulatable light source, and
a receiver ( 2 ; 5 a, 5 b, 5 c, 5 d; 24 ; 34 ) which comprises a photodetector in order to receive light emitted by the transmitter ( 1 ) and convert it into an electrical signal,
characterized,
that the transmitter ( 1 ) and receiver ( 2 ; 5 a, 5 b, 5 c, 5 d; 24 ; 34 ) are designed in such a way that the light emitted by the transmitter ( 1 ) after scattering or reflection on a surface ( 7 ) can be detected and / or detected within a means of transport by the receiver ( 2 ; 5 a, 5 b, 5 c, 5 d; 24 ; 34 ).

10. Method for broadband transmission of high-rate data, with the steps:
Generating light using a light source that is modulated with the frequency of data to be transmitted;
Sending the modulated light onto a surface ( 7 ) which reflects and / or scatters the light;
Receiving the light scattered and / or reflected by the surface ( 7 ), so that it passes indirectly from the light source to the receiver ( 2 ; 5 a, 5 b, 5 c, 5 d; 24 ; 34 ); and
Convert the modulated light into an electrical signal.

11. The method according to claim 10, characterized in that the surface ( 7 ) lies in the interior of a means of transport.

12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that one or more LEDs, laser diodes, edge emitter lasers as light source diodes and / or VCSEL lasers can be used.

13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that a bidirectional communication between the transmitter ( 1 ) and receiver ( 2 ; 5 a, 5 b, 5 c, 5 d; 24 ; 34 ) is carried out.

14. The method according to any one of claims 10 to 13, characterized in net that control signals over at least one power supply line be transmitted.

15. The method according to any one of claims 10 to 14, characterized in that a single transmitter ( 1 ) has a plurality of receivers ( 2 ; 5 a, 5 b, 5 c, 5 d; 24 ; 34 ) with the same or different data provided.