(57)【要約】【課題】  送受信機間に形成される複数の伝播路のうち特定の伝播路の影響を低減し、無線通信品質を向上させる。【解決手段】  送信機と受信機を備える無線システムである。このシステムの送信機は、Ｍ種類の独立な回転偏波を同時に送信し、受信機は、Ｎ種類の独立な回転偏波を同時に受信する。ここで、Ｍ≦Ｎ（ただし、Ｍは自然数、Ｎは２以上の自然数）であり、Ｍ個のデータを送受信する。【選択図】  図１
2020068478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機と受信機を備える無線システムであって、
前記送信機は、Ｍ種類の独立な回転偏波を同時に送信し、
前記受信機は、Ｎ種類の独立な回転偏波を同時に受信し、
Ｍ≦Ｎ（ただし、Ｍは自然数、Ｎは２以上の自然数）であり、Ｍ個のデータを送受信する、
無線通信システム。
【請求項２】
前記Ｍ種類の独立な回転偏波は、少なくとも１種類の右回転偏波または左回転偏波であり、
前記Ｎ種類の独立な回転偏波は、右回転偏波および左回転偏波の少なくとも２種類である、
請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記Ｍ種類の独立な回転偏波は、送信方向が互いに直交する少なくとも２種類の回転偏波である、
請求項１記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記Ｍ種類の独立な回転偏波は、回転方向の異なる２種類の回転偏波を含む、
請求項３記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記Ｎ種類の独立な回転偏波は、送信方向が互いに直交する少なくとも２種類の回転偏波である、
請求項１記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記Ｎ種類の独立な回転偏波は、回転方向の異なる２種類の回転偏波を含む、
請求項５記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記Ｍ種類の独立な回転偏波は、送信方向が互いに直交する３種類の右回転偏波と送信方向が互いに直交する３種類の左回転偏波の少なくとも６種類を含み、
前記Ｎ種類の独立な回転偏波は、送信方向が互いに直交する３種類の右回転偏波と送信方向が互いに直交する３種類の左回転偏波の少なくとも６種類を含む、
請求項１記載の無線通信システム。
【請求項８】
伝播路測定時には、
前記送信機は、前記Ｍ種類の独立な回転偏波を送信することで、既知の情報を送信し、
前記受信機は、前記Ｍ種類の独立な回転偏波のそれぞれに対して、Ｎ種類の回転偏波を同時に受信して、それぞれの通信品質を評価し、
情報通信時には、
前記受信機は、前記Ｍ種類の独立な回転偏波の一つで送信されたデータを受信する際には、前記評価に基づいて、前記Ｎ種類の独立な回転偏波のうち特定の回転偏波の影響を除外して、前記データを復元する、
請求項１記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記伝播路測定時には、
前記Ｍ種類の独立な回転偏波の送信は、それぞれの回転偏波を時間的に分離して送信するか、あるいは、前記既知の情報を互いに直交符号化して送信することにより行なう、
請求項８記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記伝播路測定時には
前記受信機は、受信した前記既知の情報の受信信号を各偏波ごとに蓄え、
前記情報通信時には、
前記受信機は、前記送信機が送信したＭ種類の独立な回転偏波をＮ種類の独立な回転偏波として同時に受信し、Ｍ種類のデータを前記既知の情報の受信信号に基づいて復元する、
請求項８記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記受信機が受信電界の方向を特定の伝播路に対する方向に一致させることにより、特定の回転偏波の到来波を削除する、
請求項８記載の無線通信システム。
【請求項１２】
送信機と受信機により回転偏波を送受信する無線通信方法であって、
伝播路測定時には、
前記送信機は、第１のタイミングで、既知の信号を第１の回転偏波で送信し、
前記受信機は、送信された前記第１の回転偏波を１または複数種類の回転偏波として独立に受信して、それぞれから既知の信号を検出し、検出結果に基づいて１または複数種類の回転偏波から第２の回転偏波を選択し、
情報通信時には、
前記送信機は、第１の通信データを前記第１の回転偏波で送信し、
前記受信機は、送信された前記第１の回転偏波を前記第２の回転偏波として受信して、前記第２の回転偏波から得られた信号に基づいて、前記第１の通信データを復元する、
無線通信方法。
【請求項１３】
伝播路測定時には、
前記送信機は、前記第１のタイミングと異なる第２のタイミングで、既知の信号を第３の回転偏波で送信し、
前記受信機は、送信された前記第３の回転偏波を１または複数種類の回転偏波として独立に受信して、それぞれから既知の信号を検出し、検出結果に基づいて１または複数種類の回転偏波から第４の回転偏波を選択し、
情報通信時には、
前記送信機は、前記第１の通信データを前記第１の回転偏波で送信すると同時に、第２の通信データを前記第３の回転偏波で送信し、
前記受信機は、送信された前記第１の回転偏波および前記第３の回転偏波を、複数種類の回転偏波として独立に受信し、
前記第２の回転偏波から得られた信号に基づいて、前記既知の信号の検出結果を用いて、前記第１の通信データと前記第２の通信データを分離して復元し、
前記第４の回転偏波から得られた信号に基づいて、前記既知の信号の検出結果を用いて、前記第１の通信データと前記第２の通信データを分離して復元する、
請求項１２記載の無線通信方法。
【請求項１４】
前記既知の信号の検出結果として、振幅と位相の情報を含む、
請求項１３記載の無線通信方法。
【請求項１５】
前記第１の回転偏波と前記第３の回転偏波は、偏波の回転方向および送信方向の少なくとも一つが異なり、
前記第２の回転偏波と前記第４の回転偏波は、偏波の回転方向および受信方向の少なくとも一つが異なる、
請求項１３記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は偏波を制御して、複数の伝播路を選択して通信を行うことを可能とする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の機器をインターネットに結合し、同機器の状態に関する信号を収集し、同信号の内容に基づき該機器を制御する信号をインターネットを用いて配信し、該機器を構成要素とする各種システムの高効率稼動を実現するInternet of Things (IoT)というコンセプトが注目を浴びている。IoTの実現に向け各種技術開発が鋭意進められている。
【０００３】
IoT実現のためには、機器の情報を監視するセンサおよび機器の動作を制御するアクチュエータがネットワークに結合する必要がある。このため、機器の表面および周辺に設置された多数のセンサおよびアクチュエータとネットワークを結ぶ手段の開発が必要となる。システムを構成する複数の機器に対して多数のセンサおよびアクチュエータが存在するので、物理的な結合手段であるケーブルが不要な無線通信による、ネットワークとセンサおよびアクチュエータの結合が、機器の稼動状態に対する制約の解消および該結合に関するハードウェアの設置コスト低減の観点から望ましい。
【０００４】
上記無線通信においては送受信機を具備する無線機を機器に設置する。このために、同機器により無線機が送受信する電磁波が散乱され、一般に送受信機間の通信は電磁波に対する障害物が存在しない場合に可能となる見通し通信が出来ず、主に反射波を用いる通信が行われる。そのような通信環境では通信を行う送信機および受信機を多くの機器が取り囲んでいるので、複数の反射による無線伝播路が形成される。複数の伝播路は異なる機器により反射される電磁波により形成されるので、機器の状態によって伝播路の通信品質が異なる。
【０００５】
例えば、多数の変圧器を含む変電設備にIoTを導入する例では、前記の機器がトランスとなる。この為、特定のトランスが何らかの障害によって高圧電圧に起因する雑音を発生しており、その雑音の周波数帯域が無線通信に用いる電磁波の搬送波周波数あるいは信号帯域の周波数と共通部分を持つとき、反射の際に無線通信で用いる電磁波には該雑音が影響し通信品質が劣化する。送受信機間に形成された複数の伝播路のうち通信品質の劣化を及ぼす伝播路を通過する電磁波の影響を削減することにより、通信品質を向上することができる。
【０００６】
電磁波は横波であり伝播方向に対して直角な方向に発生する偏波によって信号を伝送する。電磁波は反射の際に反射面の法線ベクトルと電磁波のベクトルの方向関係によって偏波が固有な変化(偏波シフト)をすることが知られており、スネルの法則と呼ばれている。
【０００７】
送受信機を取り囲む機器の位置は一般に様々であるから、特定の送信機から送信された電磁波のベクトルに対して複数の機器による反射面のベクトルとの位置関係も各機器により固有である。従って、異なる機器による反射によって形成される伝播路における偏波シフトは固有であり、送受信機が偏波を制御することにより特定の伝播路の影響を削減することが可能となる。
【０００８】
偏波を用いて送受信機間の通信品質を向上させる手段として、特開２００７−１８９３０６号公報（特許文献１）記載の先行技術では、送信機は直交する偏波に互いに異なる符号で拡散した情報を送信し、受信機は該符号の相関を用いて異なる送信偏波で伝送した信号を異なる受信アンテナの偏波で受け、送受信間の伝播路行列成分を求め同伝播路行列の計算を用いて異なる偏波で送信した信号を分離し、いずれかの偏波による通信を選択する。また、特開２０１８−０８８５７０号公報（特許文献２）には、回転偏波により損失を有する遮蔽物を透過して通信を行うことができる無線システムについて開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１８９３０６号公報
【特許文献２】特開２０１８−０８８５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１記載の技術では、送受信機が複数の機器に取り囲まれ、見通し通信が出来ないために送受信機間に形成される反射波による複数の伝播路を選択的に使用することが出来ない。このため、該複数の伝播路のうち通信品質を劣化させる伝播路の影響を削減することが出来ず、通信品質の向上が十分に実現できない問題がある
係る状況において、無線通信における送受信機が用いる偏波を制御して、送受信機間に形成される複数の伝播路のうち特定の伝播路の影響を低減し、無線通信品質を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための、本発明の好適な一側面は、送信機と受信機を備える無線システムである。このシステムの送信機は、Ｍ種類の独立な回転偏波を同時に送信し、受信機は、Ｎ種類の独立な回転偏波を同時に受信する。ここで、Ｍ≦Ｎ（ただし、Ｍは自然数、Ｎは２以上の自然数）であり、Ｍ個のデータを送受信する。
【００１２】
上記のシステムの具体的な一構成例を挙げれば、Ｍ種類の独立な回転偏波は、少なくとも１種類の右回転偏波または左回転偏波であり、Ｎ種類の独立な回転偏波は、右回転偏波および左回転偏波の少なくとも２種類である。
【００１３】
上記のシステムの具体的な他の構成例を挙げれば、Ｍ種類の独立な回転偏波は、送信方向が互いに直交する３種類の右回転偏波と送信方向が互いに直交する３種類の左回転偏波の少なくとも６種類を含み、Ｎ種類の独立な回転偏波は、送信方向が互いに直交する３種類の右回転偏波と送信方向が互いに直交する３種類の左回転偏波の少なくとも６種類を含む。
【００１４】
上記のシステムの具体的な他の構成例を挙げれば、伝播路測定時には、送信機は、Ｍ種類の独立な回転偏波を送信することで、既知の情報を送信し、受信機は、Ｍ種類の独立な回転偏波のそれぞれに対して、Ｎ種類の回転偏波を同時に受信して、それぞれの通信品質を評価する。情報通信時には、受信機は、Ｍ種類の独立な回転偏波の一つで送信されたデータを受信する際には、前記評価に基づいて、Ｎ種類の独立な回転偏波のうち特定の回転偏波の影響を除外して、データを復元する。
【００１５】
本発明の他の好ましい一側面は、送信機と受信機により回転偏波を送受信する無線通信方法である。この方法では、伝播路測定時には、送信機は、第１のタイミングで、既知の信号を第１の回転偏波で送信する。受信機は、送信された第１の回転偏波を１または複数種類の回転偏波として独立に受信して、それぞれから既知の信号を検出し、検出結果に基づいて１または複数種類の回転偏波から第２の回転偏波を選択する。情報通信時には、送信機は、第１の通信データを第１の回転偏波で送信し、受信機は、送信された第１の回転偏波を第２の回転偏波として受信して、第２の回転偏波から得られた信号に基づいて、第１の通信データを復元する。
【００１６】
この方法のさらに具体的な一例では、伝播路測定時には、送信機は、第１のタイミングと異なる第２のタイミングで、既知の信号を第３の回転偏波で送信する。受信機は、送信された第３の回転偏波を１または複数種類の回転偏波として独立に受信して、それぞれから既知の信号を検出し、検出結果に基づいて１または複数種類の回転偏波から第４の回転偏波を選択する。情報通信時には、送信機は、第１の通信データを第１の回転偏波で送信すると同時に、第２の通信データを第３の回転偏波で送信する。受信機は、送信された第１の回転偏波および第３の回転偏波を、複数種類の回転偏波として独立に受信する。受信機は、第２の回転偏波から得られた信号に基づいて、既知の信号の検出結果を用いて、第１の通信データと第２の通信データを分離して復元する。また、第４の回転偏波から得られた信号に基づいて、既知の信号の検出結果を用いて、第１の通信データと第２の通信データを分離して復元する。既知の信号の検出結果の具体例としては、振幅と位相の情報がある。
【発明の効果】
【００１７】
送受信機間に形成される複数の伝播路のうち特定の伝播路の影響を低減し、無線通信品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの構成図の例である。
【図２Ａ】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの動作を説明する概念図の例である。
【図２Ｂ】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの伝播路測定時と情報通信時の動作を説明する概念図の例である。
【図２Ｃ】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの伝播路測定時の動作を説明する概念図の例である。
【図２Ｄ】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの情報通信時の動作を説明する概念図の例である。
【図３】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの通信プロトコルの例である。
【図４】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの構成図の他の例である。
【図５】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの構成図の他の例である。
【図６Ａ】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの他の通信プロトコルの例である。
【図６Ｂ】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システム
【図６Ｃ】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの他の通信プロトコルの例である。
【図７】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの構成図の他の例である。
【図８】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの送信機の構成図の例である。
【図９】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの構成図の他の例である。
【図１０】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの無線機の構成図の例である。
【図１１】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの無線機の他の構成図の例である。
【図１２】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの無線機の他の構成図の例である。
【図１３】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの無線機の他の構成図の例である。
【図１４】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの無線機の他の構成図の例である。
【図１５】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの無線機の他の構成図の例である。
【図１６】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの無線機の他の構成図の例である。
【図１７】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムを適用した昇降機監視・制御システムの例である。
【図１８】回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムを適用した変電所監視・制御システムの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、実施例を図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
【００２０】
以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、重複する説明は省略することがある。
【００２１】
同一あるいは同様な機能を有する要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、複数の要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。
【００２２】
本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」などの表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数、順序、もしくはその内容を限定するものではない。また、構成要素の識別のための番号は文脈毎に用いられ、一つの文脈で用いた番号が、他の文脈で必ずしも同一の構成を示すとは限らない。また、ある番号で識別された構成要素が、他の番号で識別された構成要素の機能を兼ねることを妨げるものではない。
【００２３】
図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
【００２４】
以下の実施例で説明されるシステムの一例は、送信機と受信機を備える無線システムであって、送信機は、Ｍ種類の独立な回転偏波を同時に送信し、受信機は、Ｍ種類の独立な回転偏波をＮ種類の独立な回転偏波として同時に受信する。ここでは、回転偏波の回転方向とアンテナに対する伝播方向（送信方向あるいは受信方向）の組み合わせを種類という。ここで、Ｍ≦Ｎ（ただし、Ｍは自然数、Ｎは２以上の自然数）であり、送信されたＭ種の回転偏波は、送信機から受信機までの伝播路の状態に依存して、Ｎ種の回転偏波となって受信機に到達している。通常は、送信された一種類の回転偏波に対して伝播路が複数あるので、Ｍ＜Ｎとなる場合が多いと考えられる。回転偏波は右または左向きの２種類であり、３次元空間は３方向あるため、あり得る伝播路の状態を網羅的に把握するために、Ｍ＝Ｎ＝６とすることが一つの例である。なお、同時に送信あるいは受信するとは、処理が平行して行なわれるという意味であり、物理的に厳密な同時性を要求するものではない。
【００２５】
Ｎ種類の独立な回転偏波から送信された信号を復号して評価し、通信品質の良好な１または複数を選択すれば、複数の伝播路のうち特定の伝播路の影響を低減し、無線通信品質を向上させることができる。複数の伝播路のうち特定の伝播路の影響を低減する方法は特に限定しないが、例えば一度全ての伝播路からの受信信号を記憶しておき、後に選択した伝播路からの信号のみを用いて復号することが考えられる。あるいは、受信機が受信電界の方向を特定の伝播路に対する方向に一致させることにより、特定の回転偏波の到来波を削除してもよい。受信電界の方向の制御は、アンテナを機械的に動かしてもよいし、アンテナは不動としてゲインの調整等により行なっても良い。
【００２６】
実施例で説明される形態の一例を挙げるならば、送信機は回転方向の異なる２つの回転偏波の電磁波を用いて信号を送信し、受信機は異なる回転方向の回転偏波を分離して受信する。また、その他の一例を挙げるならば、送信機は回転方向の異なる２つの回転偏波の電磁波を用いて信号を送信し、受信機は異なる回転方向および伝播方向の回転偏波を分離して受信する。また、その他の一例を挙げるならば、送信機は伝播方向の異なる３つの回転偏波の電磁波を用いて信号を送信し、受信機は異なる回転方向および伝播方向の回転偏波を分離して受信する。また、その他の一例を挙げるならば、送信機は回転方向および伝播方向の異なる３つの回転偏波の電磁波を用いて信号を送信し、受信機は異なる回転方向および伝播方向の回転偏波を分離して受信する。また、その他の一例を挙げるならば、送信機は回転方向および回転周波数および伝播方向の異なる３つの回転偏波の電磁波を用いて信号を送信し、受信機は異なる回転方向および回転周波数および伝播方向の回転偏波を分離して受信する。
【００２７】
スネルの法則に従い電磁波は反射面のベクトルと偏波が平行な場合偏波シフトはゼロであり、直交する場合偏波シフトは180度となり偏波は反転する。従って、回転偏波の電磁波は反射の際にその回転方向が反転する。送受信機間に形成される複数の反射波による伝播路は一般に1回および複数の反射によって形成されるから、送信機が一方向の回転の回転偏波を送信すると、受信機は異なる回転方向の回転偏波の電磁波を受信するが、これらは重なる要素を持たない二種類の伝播路、すなわち奇数回反射および偶数回反射による伝播路の集合による到来波として受信する。従って、二種類の伝播路のうち片方を用いることにより、特定のひとつの伝播路の影響を削除することができる。これにより信号品質に影響を与える特定の伝播路の影響を削除して通信品質を向上させることが可能となる。
【実施例１】
【００２８】
本実施例では、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの動作を、図１〜図３を用いて説明する。ここで、回転偏波とは伝播周波数とは異なる周波数で偏波ベクトルが回転する電磁波の形態をいうものとする。本実施例では回転偏波は、伝播周波数と回転周波数を独立に制御でき、例えば回転周波数を伝播周波数の１／１０にできるため、汎用の商用デジタル信号処理デバイスでも処理が可能である。
【００２９】
＜１．システム構成例＞
図１は、本実施例の回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの構成を説明する図の例である。回転偏波送信機（送信機という）201は、情報信号発生器1および5と、伝播路測定信号発生器2および6を具備する。対を成す信号切替器3および4が送信信号処理回路9で制御され、情報信号発生器1と伝播路測定信号発生器2を切替える。対を成す信号切替器7および8が送信信号処理回路9で制御され、情報信号発生器5と伝播路測定信号発生器6を切替える。
【００３０】
信号切替器3および4の出力は、各々第一の送信乗算回路12と第二の送信乗算回路13によって、夫々回転偏波周波数発生器11の出力cosωptおよび回転偏波周波数90°移相回路14を介した回転偏波周波数発生器11の出力−sinωptが掛け合わされ、各々第一の合成器25および第二の合成器26の第一入力となる。
【００３１】
信号切替器7および8の出力は、各々第三の送信乗算回路15と第四の送信乗算回路16によって、夫々回転偏波周波数270°移相回路18を介した回転偏波周波数発生器11の出力＋sinωptおよび回転偏波周波数発生器11の出力cosωptが掛け合わされ、各々第一の合成器25および第二の合成器26の第二入力となる。
【００３２】
第一の合成器25および第二の合成器26の出力は、夫々第一の送信ミキサ22および第二の送信ミキサ23により搬送波周波数発生回路21の出力cosωctを用いてアップコンバートされ、各々互いに空間的に直交する第一の送信アンテナ31および第二の送信アンテナ32より回転偏波として空間に放射される。
【００３３】
回転偏波受信機（受信機という）301は、空間的に互いに直交する第一の受信アンテナ61および第二の受信アンテナ62を具備する。第一の受信アンテナ61および第二の受信アンテナ62の出力は、各々第一の受信ミキサ52および第二の受信ミキサ53により搬送波周波数発生回路51の出力cosωctを用いてダウンコンバートされる。
【００３４】
第一の受信ミキサ52の出力は二分岐され、第一の受信乗算回路42および第二の受信乗算回路43により、夫々回転偏波周波数90°移相回路44を介した回転偏波周波数発生器41の出力sinωptおよび回転偏波周波数発生器41の出力cosωptが掛け合わされ、受信信号処理回路39に入力される。第二の受信ミキサ53の出力は二分岐され、第三の受信乗算回路45および第四の受信乗算回路46により、夫々回転偏波周波数90°移相回路44を介した回転偏波周波数発生器41の出力sinωptおよび回転偏波周波数発生器41の出力cosωptが掛け合わされてダウンコンバートされ、受信信号処理回路39に入力される。
【００３５】
送信機201は対を成す信号切替器3および4と対を成す信号切替器7および8を用いて、右回転の回転偏波と左回転の回転偏波をそれぞれ独立および同時に送信することができる。送信機201は先ず、右回転の回転偏波と左回転の回転偏波をそれぞれ独立に用いて伝播路測定信号発生器2あるいは6の出力を送信する。
【００３６】
送信機201の信号切替器3,4は、出力として、情報信号発生器1の出力と、伝播路測定信号発生器2の出力と、入力なしの３つを切り替える4端子構成である。
【００３７】
送信機201の信号切替器7,8は、出力として、情報信号発生器5の出力と、伝播路測定信号発生器6の出力と、入力なしの３つを切り替える4端子構成である。
【００３８】
送信機201が右回転偏波を送信して、伝播路を評価する場合、信号切替器3と4は伝播路測定信号発生器2に接続され、信号切替器7と8は入力なしとなる。その結果、アンテナ31，32から右回転偏波が送信される。送信機201が左回転偏波を送信して、伝播路を評価する場合、信号切替器7と8は伝播路測定信号発生器6に接続され、信号切替器3と4は入力なしとなる。その結果、アンテナ31，32から左回転偏波が送信される。
【００３９】
伝播路測定信号発生器2,6が発生する測定信号は、受信側で測定信号を用いて同期が取れることが望ましいので、何らかの周期性のある信号が好適である。例えば、”10101010・・・”、”100100100100・・・”などがある。
【００４０】
＜２．システム動作原理＞
図２Ａは、送信機201(Tx)から受信機301（Rx)へ向けて所定の回転偏波を送信した際の、伝播路による偏波状態の変化を模式的に示す図である。ここでは、送信機(Tx)から右回転の回転偏波Tx(R)が送信された場合を想定している。また、A,B,C,D,Eの５つの伝播路とそれらが含む反射面を模式的に示している。
【００４１】
先に述べたように、回転偏波の電磁波は反射の際にその回転方向が反転するとすれば、伝播路AとEからは２回反射により受信機（Rx)は右回転の回転偏波を受信し、伝播路BとDからは１回反射により受信機（Rx)は左回転の回転偏波を受信する。また、伝播路Cは障害物により伝播できない。すなわち、受信機（Rx)が受信する送信機(Tx)からの電波は、伝播路AとEを含む偶数回反射の第1の伝播経路群（便宜的に「偶数回反射パス」という）と、伝播路BとDを含む奇数回反射の第2の伝播路経路群（便宜的に「奇数回反射パス」という）のいずれかを経由して到達していることになる。
【００４２】
また、送信機(Tx)から左回転の回転偏波Tx(L)が送信された場合にも同様に、伝播路AとEを含む偶数回反射の第1の伝播経路群と、伝播路BとDを含む奇数回反射の第2の伝播路経路群のいずれかを経由して到達していることになる。
【００４３】
図２Ａに示すように、受信機301（Rx）は、右回転の回転偏波Rx(R)と左回転の回転偏波Rx(L)を、それぞれ独立に受信することができる。これにより、右回転および左回転の送信回転偏波に対する、奇数回反射による伝播路B,Dに対応する無線チャネルと、偶数回反射による伝播路A,Eに対応する無線チャネルを、知ることができる。
【００４４】
したがって、受信機301（Rx）は、受信した測定信号の右回転偏波と左回転偏波のいずれが良好な信号であるかを判定し、引き続く情報信号の通信では、良好な無線チャネルの信号を選択して用いて通信を行なうことで、品質の良い無線チャネルを利用することができる。判定の方法としては、利得、信号対雑音比、エラーレートなど、通信品質の評価のために通常用いられる評価手法を採用してよい。この手法によれば、二種類の伝播路のうち片方を用いることにより、反射回数の異なる特定のひとつあるいは複数の伝播路の影響を削除することができる。
【００４５】
図２Ａで説明した例では、Ｍ＝１種類の独立な回転偏波を送信し、Ｎ＝２種類の独立な回転偏波を同時に受信する。２種類の独立な回転偏波は、それぞれ異なる伝播路の影響を受けている。受信された一つの回転偏波からデータを復元することにより、Ｍ＝１個のデータを送受信することになる。
【００４６】
＜３．システム運用例＞
以上のように、図１のシステムを用いると、１つの回転偏波を２つの伝播路を用いて送信し、かつ２つの伝播路からの信号を分離することが可能となる。以下では本実施例のシステムの運用例を説明する。
【００４７】
＜例１：１種類の回転偏波で２種類の伝播路を識別する＞
図２Ｂに示すように、伝播路測定時には、送信機201から、右（または左）回転偏波を用いて伝播路測定信号発生器2（または6）の出力を送信する。受信機301では、右回転偏波と左回転偏波を独立に受信して、それぞれの品質を評価して片方を選択する。この選択により、遇数回反射パスEと奇数回反射パスOの一つを選択していることになる。これは、Ｍ＝１種類の独立な回転偏波を送信し、Ｎ＝２種類の独立な回転偏波を同時に受信し、Ｍ＝１個のデータを送受信する例である。
【００４８】
情報通信時には、送信機201から、右（または左）回転偏波を用いて情報信号発生器1（または5）の出力を送信する。受信機301では、選択した右回転偏波あるいは左回転偏波を受信して、データを復調する。図２Ｂの場合は、例えば選択した遇数回反射パスE経由の右回転偏波の信号のみを用いて、奇数回反射パスOの影響を除去する。
【００４９】
この例の場合は、送信側は右または左の回転偏波しか使わないので、２つある伝播路測定信号発生器2と6、情報信号発生器1と5、信号切替器3,4と7,8の片方は省略してもよい。
【００５０】
なお、伝播路の構造が普遍であればテストによる伝播路評価は１回でよいが、伝播路の環境が変化する場合には、使用状況に応じて定期的に伝播路測定を行なうことが望ましい。
【００５１】
＜例２：２種類の回転偏波で２種類の伝播路を識別する＞
図２Ｃに示すように、送信機201から、右と左の回転偏波を時間的に独立に用いて、伝播路測定信号発生器2と6の出力を送信する。受信機301では、右回転偏波と左回転偏波を独立に受信して、品質を評価して片方を選択する。
【００５２】
伝播路測定時、送信機201が右回転偏波を送信したとき、受信機301では右回転偏波と左回転偏波を独立に受信することで、右回転偏波を右回転偏波として送信する遇数回反射パスEと、右回転偏波を左回転偏波として送信する奇数回反射パスOの信号を区別できる。
【００５３】
伝播路測定時、送信機201が左回転偏波を送信したとき、受信機301では左回転偏波と右回転偏波を独立に受信することで、左回転偏波を左回転偏波として送信する遇数回反射パスE'と、左回転偏波を右回転偏波として送信する奇数回反射パスO'の信号を区別できる。
【００５４】
このとき、右回転偏波と左回転偏波は空間的に対称なので、遇数回反射パスEと遇数回反射パスE'は等価と考えられ、奇数回反射パスOと奇数回反射パスO'は等価と考えられる。よって、この場合は２種類の回転偏波を送信し、２種類（2集合）の伝播路からの信号を、２種類の回転偏波で受信しているということになる。この方法では、１つの伝播路について２回評価ができる。
【００５５】
なお、上記手法では右と左の回転偏波を時間的に独立に用いているため、伝播路測定信号発生器2と6は共通として１つだけ設けても良い。また、信号切替器3,4,7,8を全て伝播路測定信号発生器2と6に接続することで、テスト時に右回転偏波と左回転偏波を同時に送信することもできる。この場合には、伝播路測定信号発生器2と6の信号は、例えば互いに直交関係のある異なるものとしておけば、受信機301側でこれらを分離して評価することができる。
【００５６】
情報通信時には、例１と同様に、送信機201は、右回転偏波と左回転偏波を時間的に独立に送信する。
【００５７】
＜例３：二重化あるいは並列化の例＞
テスト時の処理は例１、例２と同様であるため、データ送信時の処理について説明する。情報信号の通信のために、図１の回路構成では、右回転偏波と左回転偏波のために情報信号発生器1,5を独立に設けている。右回転偏波と左回転偏波は、例１や例２のように時間的に異なるタイミングで送信することもできるが、信号切替器3,4,7,8を全て情報信号発生器1と5に接続することで、右回転偏波と左回転偏波を同時に送信することもできる。
【００５８】
右回転偏波と左回転偏波を同時に送信する場合には、情報信号発生器1と5の信号を同じものとすれば、二重化が可能になり信頼性が増す。また、情報信号発生器1と5の信号を異なるものとすれば、並列化が可能になり通信速度が増す。これらは用途に応じて選択すればよい。
【００５９】
図２Ｄに示すように、情報通信時に、送信機201が右回転偏波と左回転偏波を同時に送信すると、受信機301が受信する右回転偏波には、右回転偏波が右回転偏波のまま伝播されたもの（偶数回反射パスE経由のもの）と、左回転偏波が右回転偏波として伝播されたもの（奇数回反射パスO経由のもの）の両方が含まれる。また、受信機301が受信する左回転偏波には、左回転偏波が左回転偏波のまま伝播されたもの（偶数回反射パスE'経由のもの）と、右回転偏波が左回転偏波として伝播されたもの（奇数回反射パスO'経由のもの）の両方が含まれる。よって、これらを分離する必要がある。これは従来の多重化通信技術を用いればよく、時分割多重、周波数分割多重、符号分割多重などを適用すればよい。例えば、情報信号発生器1と5が生成する信号を直交符号等にしておけば、右（左）回転偏波中の２つの信号を区別することができる。
【００６０】
また、これら２つの信号は異なる伝搬路を経由しているため、受信点で異なる振幅と位相差の変化（無線チャネル）を受ける。この変化を用いると、直交符号等を用いることなく両者の区別が可能である。この原理を以下説明する。
【００６１】
電磁波は横波のベクトル波であるから、空間的に直交する２つの偏波を独立に同時に送信可能である。図１の送信機201は回転偏波として、垂直の偏波にcos波・水平の偏波にsin波を使って同一の信号を送信することができる。もともと偏波は２つ同時に送信できるので、垂直の偏波にcos波・水平の偏波にsin波を使って第一の信号を、垂直の偏波にcos波・水平の偏波に-sin波を使って第二の信号を、夫々独立且つ同時に送信可能である。両者は右回転と左回転の回転偏波となる。
【００６２】
上記の回転偏波を用いた送信方法では、普通の電磁波ではAとBの信号を独立に送るのに対してA+BとA-Bの信号を独立に送っていることになる。このことは線形結合の原理より正しい。受信機301では直交するアンテナ61,62の夫々より、cos波とsin波で送られた信号を得ることができるので、夫々の和と差を取ることにより、右回転の回転偏波で送られた信号と左回転の偏波で送られた信号を独立に得ることが可能である。
【００６３】
ここで伝播路の様子を考える。右回転の円偏波のみを使って信号αを送信したとする。受信機301は偶数回反射の第一の伝播路群（偶数回反射パスE）を経て受信点で合成された、位相と振幅を複素数で表現した量（これを無線チャネルと呼ぶ)Srrを用いαSrrと表される信号を得る。また、受信機301は奇数回反射の第二の伝播路群（奇数回反射パスO）を経て受信点で合成された、位相と振幅を複素数で表現した量Srlを用いてαSrlと表される信号を得る。
【００６４】
次に、左回転の円偏波のみを使って信号αを送信したとする。受信機301は偶数回反射の第一の伝播路群（偶数回反射パスE'）を経て受信点で合成された、位相と振幅を複素数で表現した量Sllを用いてαSllと表される信号を得る。また、受信機301は、奇数回反射の第二の伝播路群（奇数回反射パスO'）を経て受信点で合成された、位相と振幅を複素数で表現した量Slrを用いてαSlrと表される信号を得る。
【００６５】
そこで、送信機201と受信機301がαの値を共有していれば、伝送路固有の値である無線チャネルSrr,Srl,Sll,Slrの値を受信機301は知ることができる。この動作は伝播路測定信号発生器2を用いて信号αを送信し、伝播路測定時に予め定めたプロトコルにより送受信を実行することで可能である。受信機301には、信号αのデータを別途格納しておくものとする。
【００６６】
システムを並列化あるいは二重化する場合には、右回転の回転偏波でβの信号を送信し、同時に左回転の回転偏波でγの信号を送信すれば、受信機は右回転の回転偏波の受信信号としてΛ＝βSrr+γSlrを得て、同時に左回転の回転偏波の受信信号として＝βSrl+γSllを得る。よって先に求めた、Srr,Srl,Sll,Slrの値および受信信号Ｐ、Λを用いて、線形演算により同時に送信された信号βおよびγを求めることができる。このような処理は、受信機301の受信信号処理回路39において、ソフトウェア的に計算することで可能である。
【００６７】
以上のように、受信機301（Rx）はこれら無線チャネルを用いて、送信機201（Tx)が右回転の回転偏波Tx(R)と左回転の回転偏波Tx(L)を同時に用いて同時に送信する情報信号発生器1および5の出力を、奇数回反射による伝播路と偶数回反射による伝播路に関する到来波に分けて受信できる。このため、特定の伝播路の影響を削除して情報信号発生器1および5の出力を同時に得ることができるので、複数の伝播路の特定の伝播路を使用しないことで通信品質が向上する効果がある。
【００６８】
図２Ｄの例では、情報通信時にＭ＝２種類の独立な回転偏波を送信し、Ｎ＝２種類の独立な回転偏波を同時に受信し、Ｍ＝２個のデータを送受信する。例えば、偶数回反射パスE,E'のほうが良好な伝播路である場合には、受信した右回転偏波から右回転偏波で送信されたデータを復元し、受信した左回転偏波から左回転偏波で送信されたデータを復元する。
【００６９】
以上では、送信方向をX方向として説明したが、回転偏波の種類は、回転方向と伝播方向（送信方向あるいは受信方向）の組み合わせを増やすことで、増やすことができる。回転偏波の回転方向は右と左の２方向、３次元では互いに直交する３つの方向があるので、例えばＭ＝２×３＝６、Ｎ＝２×３＝６のように回転偏波の種類を増やすことにより、実質的に識別可能な伝播路を増やすことができる。この場合には、Ｎ種類の回転偏波のそれぞれには、異なった伝播経路を経て受信されたＭ種類の回転偏波の信号が含まれているので、データの復元時には上述の計算により分離を行なって、良好な伝播路経由のデータを復元する。
【００７０】
＜４．通信プロトコル例＞
図３は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの通信プロトコルの例を説明する図であり、回転方向の異なる回転偏波を用いる通信に係わるプロトコルの例である。本実施例では、一対の無線機を#1と#2で区別する。無線機#1と無線機#2はそれぞれ、例えば図１の送信機201と受信機301の両方の構成を備えたものに相当する。
【００７１】
図３(A)を参照すると、先ず、無線機#1が左回転の回転偏波(Tx l-RPW)を送信する。電磁波の伝播速度は光速であるから、ほぼ同時に無線機#2は送受信機間に形成される複数の伝播路を互いに共通要素のない２つの伝播路の集合として、右回転の回転偏波(Rx r-RPW)と左回転の回転偏波(Rx l-RPW)で独立に受信する。
【００７２】
このときに、無線機#1は予め無線機#2と取り決めておいた情報un(例えばオール1あるいは1010…等)を伝送する。無線機#2では、受信した左回転偏波から情報hllnを得、右回転偏波から情報hlrnを得る。情報hllnと情報hlrnは、左回転偏波と右回転偏波に対して伝播路が与える影響を表したものと考えることができる。そこで、無線機#2は該予め取り決めておいた情報unが回転偏波の一周期でどのような時間変化で受信されたかを記憶しておく。次に無線機#1と#2が送受の役割を交換して同一の通信を行う。
【００７３】
次に、無線機#1は回転方向の異なる右回転の回転偏波(Tx r-RPW)を用いて同様の通信を行う。以上の処理は、図２Ｃで示した処理に相当する。引き続き無線機#1と#2が送受の役割を交換して同一の通信を行う。この四種類の一連の通信により、無線機#1および#2は互いに独立な左回転の回転偏波と右回転の回転偏波で通信を行う際に夫々どのような変化を環境から受けるかを知る事ができる。
【００７４】
ここでは説明上、無線機#1は右回転偏波と左回転偏波を時間的に独立に送信するものとしているが、直交符号等の採用により同時に送信することも可能であることは既述のとおりである。
【００７５】
次に、図３(B)を参照すると、無線機#1は互いに直交する左回転の回転偏波(Tx l-RPW)と右回転の回転偏波(Tx r-RPW)を同時に用いて二種類の情報(S1n,S2n)を送る。無線機#2は左回転の回転偏波と右回転の回転偏波を単独で用いた場合の伝播環境の与える効果（情報hlln、情報hlrn）を用いて、左回転の回転偏波(Rx l-RPW)による受信信号と右回転(Rx r-RPW)の回転偏波による受信信号とから、無線機#1が送信した左回転の回転偏波(Tx l-RPW)による受信信号(S1n,S2n)と右回転の回転偏波(Tx r-RPW)による送信信号(S1n,S2n)を分離・再生することができる。以上の処理は、図２Ｄで示した処理に相当する。分離・再生の原理については、＜３．システム運用例：例３＞で説明したとおりである。
【００７６】
無線機#1から無線機#2への情報の無線伝送が終了したら、図３(C)のように、引き続き無線機#2から無線機#1への情報の無線伝送を行う。以下、同様の動作を全ての情報の伝送が終了するまで繰り返す。本例に拠れば、互いに直交する二種類の回転偏波を同時に用いて異なる情報S1nとS2nを伝送できるので、伝送容量増大の効果がある。なお、二種類の回転偏波を同時に用いて同一の情報を伝送して、信頼性増大の効果を得ることもできる。
【実施例２】
【００７７】
本実施例では、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる他の無線システムの動作を図４を用いて説明する。本実施例は、受信機側で受信できる回転偏波の到来方向を増やす例である。
【００７８】
図４は、本実施例の回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムの構成を説明する図の例である。送信機201は図１と同一である。
【００７９】
受信機302は、空間的に互いに直交する第一の受信アンテナ61、第二の受信アンテナ62に加えて第三の受信アンテナ63を具備する。以下、図１の受信機301の構成との差分について説明する。
【００８０】
第三の受信アンテナ63の出力は、第三の受信ミキサ54により搬送波周波数発生回路51の出力を用いてダウンコンバートされる。第三の受信ミキサ54の出力は二分岐され、第五の受信乗算回路47および第六の受信乗算回路49により、夫々回転偏波周波数90°移相回路44を介した回転偏波周波数発生器41の出力および回転偏波周波数発生器41の出力が掛け合わされ、受信信号処理回路39に入力される。
【００８１】
送信機201は先ず、右回転の回転偏波と左回転の回転偏波をそれぞれ独立に用いて伝播路測定信号発生器2あるいは6の出力を送信し、受信機301は右回転の回転偏波と左回転の回転偏波をそれぞれ独立に受信する。
【００８２】
これにより、右回転および左回転の送信回転偏波に対する、奇数回反射による伝播路に対する無線チャネルと偶数回反射による伝播路に対する無線チャネルを知ることができる。受信機302はこれら無線チャネルを用いて、送信機201が右回転の回転偏波と左回転の回転偏波を同時に用いて同時に送信する情報信号発生器1および5の出力を、奇数回反射による伝播路と偶数回反射による伝播路に関する到来波に分けて受信できる。
【００８３】
更に受信機302は、空間的に直交する３つの受信アンテナ61および62および63により特定の方向に受信アンテナのベクトルを向けることができる。それにより、図２Ａに示したように特定の伝播路を経由して受信機302に到来する電磁波の伝播方向に、受信アンテナのベクトルをあわせることができる。電磁波の偏波は伝播方向に直角であるから電磁波の伝播方向に受信アンテナのベクトルをあわせることにより、特定の伝播路を経由して受信機に到来する電磁波の影響を削減できる。
【００８４】
本実施例によれば、送信機201は右回転偏波または左回転偏波を１方向（例えばX方向）に送信し、受信機302は３方向（X,Y,Z方向）からの右回転偏波または左回転偏波を独立して受信できる。この場合には、1種類の回転偏波を6種類の回転偏波として受信し、6つの伝播路を識別できることになる。なお、回転偏波の回転方向と伝播方向の組み合わせを種類と呼ぶことにし、回転方向と伝播方向の少なくとも一つが異なれば、種類が異なる回転偏波ということにする。
【００８５】
本実施例に拠れば、図１の実施例に比べて特定の伝播路の影響を削除する能力が向上するので、通信品質向上が図られると共に、通信に用いると独立な伝播路の数が増えるので伝送容量増加の効果がある。
【実施例３】
【００８６】
図５は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる他の無線システムの構成を説明する図の例である。送信機202は情報信号発生器1、5および55と、伝播路測定信号発生器2、6および56を具備する。対を成す信号切替器3および4が送信信号処理回路9で制御され、情報信号発生器1と伝播路測定信号発生器2を切替える。対を成す信号切替器7および8が送信信号処理回路9で制御され、情報信号発生器5と伝播路測定信号発生器6を切替える。対を成す信号切替器57および58が送信信号処理回路9で制御され、情報信号発生器55と伝播路測定信号発生器56を切替える。
【００８７】
信号切替器3および4の出力は、各々第一の送信乗算回路12と第二の送信乗算回路13によって、回転偏波周波数90°移相回路14を介した夫々回転偏波周波数発生器11の出力および回転偏波周波数発生器11の出力が掛け合わされ、各々第一の合成器25および第二の合成器26の入力となる。信号切替器7および8の出力は、各々第三の送信乗算回路15と第四の送信乗算回路16によって、夫々回転偏波周波数90°移相回路14を介した回転偏波周波数発生器11の出力および回転偏波周波数発生器11の出力が掛け合わされ、各々第三の合成器27および第二の合成器26の入力となる。信号切替器57および58の出力は、各々第五の送信乗算回路17と第六の送信乗算回路19によって、夫々回転偏波周波数90°移相回路14を介した回転偏波周波数発生器11の出力および回転偏波周波数発生器11の出力が掛け合わされ、各々第一の合成器25および第三の合成器27の入力となる。
【００８８】
第一の合成器25、第二の合成器26および第三の合成器27の出力は、夫々第一の送信ミキサ22、第二の送信ミキサ23および第三の送信ミキサ24により搬送波周波数発生回路21の出力を用いてアップコンバートされ、各々互いに空間的に直交する第一の送信アンテナ31、第二の送信アンテナ32および第三の送信アンテナ33より空間に放射される。
【００８９】
受信機302は図４の受信機と同一である。送信機202は、対を成す信号切替器3および4と、対を成す信号切替器7および8と、対を成す信号切替器57および58を用いて、伝播方向が互いに直交する３つの右回転の回転偏波をそれぞれ独立および同時に送信することができる。
【００９０】
送信機202は先ず、伝播方向が直交する３つの右回転の回転偏波をそれぞれ独立に用いて、伝播路測定信号発生器2あるいは6あるいは56の出力を送信する。これにより、直交する３つの右回転の回転偏波に対する無線チャネルを知ることができる。受信機302はこれら無線チャネルを用いて、送信機202が直交する３つの右回転の回転偏波を同時に用いて同時に送信する情報信号発生器1および5および55の出力を、直交する３つの右回転の回転偏波に関する到来波に分けて受信できる。同様に、左回転の回転偏波でも送信を行なう。
【００９１】
受信機302は空間的に直交する３つの受信アンテナ61、62および63により特定の方向に受信アンテナのベクトルを向けることができる。それにより、特定の伝播路を経由して受信機302に到来する電磁波の伝播方向に受信アンテナのベクトルをあわせることができる。電磁波の偏波は伝播方向に直角であるから、電磁波の伝播方向に受信アンテナのベクトルをあわせることにより、特定の伝播路を経由して受信機に到来する電磁波の影響を削減できる。
【００９２】
本実施例によれば、特定の伝播路の影響を削除して情報信号発生器1および5および55の出力を同時に得ることができるので、通信品質向上と伝送容量増加の効果がある。
【００９３】
図６Ａ〜図６Ｃは、本例の回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる通信プロトコルの例を説明する図である。ここでは、２つの回転方向と、空間的に直交する３つの伝播方向を持つ６種類の回転偏波を用いる例である。
【００９４】
本実施例では、一対の無線機を#1と#2で区別し、各無線機は空間的に互いに直交する３つのアンテナを具備するものとする。無線機を#1と#2は、それぞれ送信機202と受信機302の両方の構成を備えるものとする。
【００９５】
図６Ａにおいて、先ず、無線機#1が左回転の回転偏波(Tx lx-RPW)を第一の方向(x)に放射し信号を送信する。電磁波の伝播速度は光速であるからほぼ同時に無線機#2は空間的に互いに直交する３つのアンテナからの受信信号を用いて、互いに独立な空間三方向に関して、右回転の回転偏波(Rx rx-RPW, Rx ry-RPW, Rx rz-RPW)と左回転の回転偏波(Rx lx-RPW, Rx ly-RPW, Rx lz-RPW)で独立に受信する（期間a）。
【００９６】
このときに、無線機#1は予め無線機#2と取り決めておいた情報(例えばオール1あるいは1010…等)を伝送する。無線機#2は該予め取り決めておいた情報が回転偏波の一周期でどのような時間変化で受信されたかを、互いに直交する空間三方向に対して各々記憶しておく。次に無線機#1と#2が送受の役割を交換して同一の通信を行う（期間ｂ）。同様のプロセスを、第二の方向(y)および第三の方向(z)に対しても行なう（期間ｃ〜ｆ）。
【００９７】
次に、図６Ｂにおいて、無線機#1は回転方向の異なる右回転の回転偏波(Tx rx-RPW)を第一の方向(x)に放射して同様の通信を行う。引き続き無線機#1と#2が送受の役割を交換して同一の通信を行う。さらに、同様のプロセスを、第二の方向(y)および第三の方向(z)に対しても行なう。
【００９８】
この六種類の一連の通信により、無線機#1および#2は、互いに独立な左回転の回転偏波と右回転の回転偏波で通信を行う際に、互いに直交する空間三方向に対して夫々どのような変化を環境から受けるかを知ることができる。すなわち、送信側は6種類（２回転方向×３送信方向）の回転偏波を送信し、受信側は1つの回転偏波の送信に対して6種類（２回転方向×３受信方向）の回転偏波で受信することになる。右回転偏波と左回転偏波は空間的に対称なので、この場合18の伝播路を区別していることになる。
【００９９】
次に、図６Ｃにおいて、無線機#1は互いに空間的に直交する左回転の回転偏波と右回転の回転偏波を同時に用いて計六種類の情報を送る。無線機#2は互いに直交する空間三方向に対して左回転の回転偏波と右回転の回転偏波を単独で用いた場合の伝播環境の与える効果を用いて、左回転の回転偏波による受信信号と右回転の回転偏波による受信信号とから、無線機#1が互いに直交する空間三方向に対して各々左回転の回転偏波と右回転の回転偏波を用いて送信した合計6種類の信号を分離・再生することができる。
【０１００】
無線機#1から無線機#2への情報の無線伝送が終了したら、引き続き無線機#2から無線機#1への情報の無線伝送を行う。以下、同様の動作を全ての情報の伝送が終了するまで繰り返す。
【実施例４】
【０１０１】
図７は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる他の無線システムの構成例を示す。
【０１０２】
送信機203は、情報信号発生器1、5、55、101、105および155と、伝播路測定信号発生器2、6、56、102、106および156を具備する。対を成す信号切替器3および4が送信信号処理回路9で制御され、情報信号発生器1と伝播路測定信号発生器2を切替える。対を成す信号切替器7および8が送信信号処理回路9で制御され、情報信号発生器5と伝播路測定信号発生器6を切替える。対を成す信号切替器57および58が送信信号処理回路9で制御され、情報信号発生器55と伝播路測定信号発生器56を切替える。
【０１０３】
信号切替器3および4の出力は、各々第一の送信乗算回路12と第二の送信乗算回路13によって、夫々回転偏波周波数発生器11の出力および回転偏波周波数90°移相回路14を介した回転偏波周波数発生器11の出力が掛け合わされ、各々第一の四合成器225および第二の四合成器226の入力となる。信号切替器7および8の出力は、各々第三の送信乗算回路15と第四の送信乗算回路16によって、夫々回転偏波周波数発生器11の出力および回転偏波周波数90°移相回路14を介した回転偏波周波数発生器11の出力が掛け合わされ、各々第三の四合成器227および第二の四合成器226の入力となる。信号切替器57および58の出力は、各々第五の送信乗算回路17と第六の送信乗算回路19によって、夫々回転偏波周波数発生器11の出力および回転偏波周波数90°移相回路14を介した回転偏波周波数発生器11の出力が掛け合わされ、各々第一の四合成器225および第三の四合成器227の入力となる。
【０１０４】
対を成す信号切替器103および104が送信信号処理回路9で制御され、情報信号発生器101と伝播路測定信号発生器102を切替える。対を成す信号切替器107および108が送信信号処理回路9で制御され、情報信号発生器105と伝播路測定信号発生器106を切替える。対を成す信号切替器157および158が送信信号処理回路9で制御され、情報信号発生器155と伝播路測定信号発生器156を切替える。
【０１０５】
信号切替器103および104の出力は、各々第七の送信乗算回路112と第八の送信乗算回路113によって、夫々回転偏波周波数270°移相回路18を介した回転偏波周波数発生器11の出力および回転偏波周波数発生器11の出力が掛け合わされ、各々第一の四合成器225および第二の四合成器226の入力となる。信号切替器107および108の出力は、各々第九の送信乗算回路115と第十の送信乗算回路116によって、夫々回転偏波周波数270°移相回路18を介した回転偏波周波数発生器11の出力および回転偏波周波数発生器11の出力が掛け合わされ、各々第三の四合成器227および第二の四合成器226の入力となる。信号切替器157および158の出力は、各々第十一の送信乗算回路117と第十二の送信乗算回路119によって、夫々回転偏波周波数270°移相回路18を介した回転偏波周波数発生器11の出力および回転偏波周波数発生器11の出力が掛け合わされ、各々第一の四合成器225および第三の四合成器227の入力となる。
【０１０６】
第一の四合成器225、第二の四合成器226および第三の四合成器227の出力は、夫々第一の送信ミキサ22、第二の送信ミキサ23および第三の送信ミキサ24により、搬送波周波数発生回路21の出力を用いてアップコンバートされる。コンバートされた信号は、各々互いに空間的に直交する第一の送信アンテナ31、第二の送信アンテナ32および第三の送信アンテナ33より空間に放射される。
【０１０７】
受信機303は、空間的に互いに直交する第一の受信アンテナ61、第二の受信アンテナ62および第三の受信アンテナ63を具備する。第一の受信アンテナ61、第二の受信アンテナ62および第三の受信アンテナ63の出力は、各々第一の受信ミキサ52、第二の受信ミキサ53および第三の受信ミキサ54により搬送波周波数発生回路51の出力を用いてダウンコンバートされる。
【０１０８】
第一の受信ミキサ52の出力は三分岐され、第一の受信乗算回路42、第二の受信乗算回路43および第七の受信乗算回路142により、夫々回転偏波周波数90°移相回路44を介した回転偏波周波数発生器41の出力、回転偏波周波数発生器41の出力、および回転偏波周波数270°移相回路48を介した回転偏波周波数発生器41の出力が掛け合わされ、受信信号処理回路39に入力される。
【０１０９】
第二の受信ミキサ53の出力は三分岐され、第三の受信乗算回路45、第四の受信乗算回路46、および第八の受信乗算回路145により、夫々回転偏波周波数90°移相回路44を介した回転偏波周波数発生器41の出力、回転偏波周波数発生器41の出力、および回転偏波周波数270°移相回路48を介した回転偏波周波数発生器41の出力が掛け合わされ、受信信号処理回路39に入力される。
【０１１０】
第三の受信ミキサ54の出力は三分岐され、第五の受信乗算回路47、第六の受信乗算回路49、および第九の受信乗算回路147により、夫々回転偏波周波数90°移相回路44を介した回転偏波周波数発生器41の出力、回転偏波周波数発生器41の出力、および回転偏波周波数270°移相回路48を介した回転偏波周波数発生器41が掛け合わされ、受信信号処理回路39に入力される。
【０１１１】
送信機203は、対を成す信号切替器3,4と、対を成す信号切替器7,8と、対を成す信号切替器57,58を用いて、伝播方向が互いに直交する３つの右回転の回転偏波をそれぞれ独立および同時に送信することができる。また、対を成す信号切替器103,104と、対を成す信号切替器107,108と、対を成す信号切替器157,158を用いて、伝播方向が互いに直交する３つの左回転の回転偏波をそれぞれ独立および同時に送信することができる。
【０１１２】
伝播路測定時に送信機203は、伝播方向が直交する３つの右回転の回転偏波および伝播方向が直交する３つの左回転の回転偏波をそれぞれ独立に用いて、伝播路測定信号発生器2、6、56、102、106あるいは156の出力を送信する。受信機303は、直交する３つの右回転の回転偏波と直交する３つの左回転の回転偏波を、それぞれ独立に受信することができる。これにより、送信された直交する３つの右回転の回転偏波に対する無線チャネル、および送信された直交する３つの左回転の回転偏波に対する無線チャネルを知ることができる。すなわち、送信信号に対して無線チャネルを形成する伝播路固有の影響（振幅と位相の変化）を特定することができる。
【０１１３】
送信機203は、直交する３つの右回転の回転偏波および直交する３つの左回転の回転偏波を同時に用いて、情報信号発生器1、5、55、101、105および155の出力を同時に送信する。受信機303が独立に受信する各種類の回転偏波は、情報信号発生器1、5、55、101、105および155からの信号を含んでいるが、受信機303は先に知った無線チャネルを用いて、送信機203が送信した信号を、直交する３つの右回転の回転偏波および直交する３つの左回転の回転偏波に関する到来波に分けて受信できる。
【０１１４】
更に、受信機303は右回転の回転偏波と左回転の回転偏波をそれぞれ独立に受信できるので、奇数回反射による伝播路と偶数回反射による伝播路に関する到来波に分けて受信できる。更に、受信機303は空間的に直交する３つの受信アンテナ61、62、および63により、特定の方向に受信アンテナのベクトルを向けることができる。それにより、特定の伝播路を経由して受信機302に到来する電磁波の伝播方向に受信アンテナのベクトルをあわせることができる。電磁波の偏波は伝播方向に直角であるから電磁波の伝播方向に受信アンテナのベクトルをあわせることにより、特定の伝播路を経由して受信機に到来する電磁波の影響を削減できる。
【０１１５】
本実施例に拠れば、特定の伝播路の影響を削除して情報信号発生器1、5、55、101、105および155の出力を同時に得ることができるので、通信品質向上と伝送容量増加の効果がある。
【実施例５】
【０１１６】
図８は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる他の無線システムに用いられる送信機の構成を説明する図の例である。送信機204は、情報信号発生器1、5、55、101、105および155と、伝播路測定信号発生器2、6、56、102、106および156を具備する。
【０１１７】
図５の送信機202と同様に、送信機204は、信号切替器3,4,7,8,57,58をそなえ、これらは送信信号処理回路9で制御され、情報信号発生器と伝播路測定信号発生器を切替える。信号切替器3,4,7,8,57,58から、第一の合成器25、第二の合成器26および第三の合成器27に至る構成は図５の送信機202と同様である。
【０１１８】
対を成す信号切替器103および104が送信信号処理回路9で制御され、情報信号発生器101と伝播路測定信号発生器102を切替える。対を成す信号切替器107および108が送信信号処理回路9で制御され、情報信号発生器105と伝播路測定信号発生器106を切替える。対を成す信号切替器157および158が送信信号処理回路9で制御され、情報信号発生器155と伝播路測定信号発生器156を切替える。
【０１１９】
信号切替器103および104の出力は、各々第七の送信乗算回路112と第八の送信乗算回路113によって、夫々回転偏波周波数90°移相回路214を介した第二の回転偏波周波数発生器211の出力および第二の回転偏波周波数発生器211の出力が掛け合わされ、各々第四の合成器125および第五の合成器126の入力となる。信号切替器107および108の出力は、各々第九の送信乗算回路115と第十の送信乗算回路116によって、夫々回転偏波周波数90°移相回路214を介した第二の回転偏波周波数発生器211の出力および第二の回転偏波周波数発生器211の出力が掛け合わされ、各々第六の合成器127および第五の合成器126の入力となる。信号切替器157および158の出力は、各々第十一の送信乗算回路117と第十二の送信乗算回路119によって、夫々回転偏波周波数90°移相回路214を介した第二の回転偏波周波数発生器211の出力および第二の回転偏波周波数発生器211の出力が掛け合わされ、各々第四の合成器125および第六の合成器127の入力となる。
【０１２０】
第一の合成器25の出力と第一の送信重み回路167を経由した第四の合成器125の出力は、第七の合成器64の入力となる。第二の合成器26の出力と第二の送信重み回路168を経由した第五の合成器126の出力は、第八の合成器65の入力となる。第三の合成器27の出力と第三の送信重み回路169を経由した第六の合成器127の出力は、第九の合成器66の入力となる。
【０１２１】
第七の合成器64、第八の合成器65および第九の合成器66の出力は、夫々第一の送信ミキサ22、第二の送信ミキサ23および第三の送信ミキサ24により、搬送波周波数発生回路21の出力を用いてアップコンバートされる。アップコンバートされた出力は、各々互いに空間的に直交する第一の送信アンテナ31、第二の送信アンテナ32および第三の送信アンテナ33より空間に放射される。第一の回転偏波周波数発生器11と第二の回転偏波周波数発生器211の周波数は整数倍の関係にある。
【０１２２】
本実施例の送信機204と図５の実施例の送信機202の違いは、本実施例の送信機が、互いに周波数的に直交する異なる偏波回転周波数を有する回転偏波を同時に送受信できる点である。本実施例に拠れば、第一および第二の回転偏波周波数で独立に情報信号を送ることができるので、図５の実施例に比べて伝送容量を増大させる効果がある。
【実施例６】
【０１２３】
図９は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる他の無線システムの構成を説明する図の例である。図５の実施例と異なる点としては、送信機と受信機が具備する回転偏波周波数発生器11および41が、可変回転偏波周波数発生器311および241で置き換えられている。また、回転偏波周波数90°移相回路14および44が、可変回転偏波周波数90°移相回路314および244で置き換えられている。また、送信機の第一の合成器25と第一の送信ミキサ22の間、第二の合成器26と第二の送信ミキサ23の間、および第三の合成器27と第三の送信ミキサ24の間に、第一の送信重み回路167、および第二の送信重み回路168、および第三の送信重み回路169が挿入されている。
【０１２４】
可変回転偏波周波数発生器311および241と、第一の送信重み回路167、第二の送信重み回路168および第三の送信重み回路169は、送信信号処理回路9あるいは受信信号処理回路39で制御される。
【０１２５】
一般に無線機を取り囲む機器の設置状態によって電波環境は変化する。例えば、電磁波を散乱する障害物の間隔が通信に用いる電磁波の半波長より狭まると、この間隔を電磁波は通過しにくくなる。また、送信機の前方且つ近傍に電磁波の散乱体が存在する場合、その正面方向に伝播する電磁波は送信機自体に跳ね返され、受信機に到達するのが困難となる。
【０１２６】
本実施例に拠れば、図５の実施例と比べて、回転偏波の周波数を可変と出来、且つ送信機が回転偏波の放射方向を制御できる。よって、送受信機を取り囲む機器によって形成される電波環境の変化に対応して、回転偏波周波数および送信回転偏波の放射方向を通信品質を向上させるべく変化可能であるから、無線機を取り囲む電波環境の変化に追随して良好な通信品質を維持する効果がある。
【実施例７】
【０１２７】
図１０は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムに用いられる無線機の構成を説明する図の例である。本実施例では図１に示した送信機201と受信機301の機能を兼ね備える構成について説明し、図１と同様の構成は適宜説明を省略する。
【０１２８】
回転偏波無線機401は、図１の送信機201と同様に、情報信号発生器1,5、伝播路測定信号発生器2,6、信号切替器3,4,7,8を備え、これらが信号処理回路109で制御される。送信乗算回路12,13,15,16、回転偏波周波数発生器11、回転偏波周波数90°移相回路14、第一の合成器25および第二の合成器26の構成も図１と同様である。
【０１２９】
第一の合成器25および第二の合成器26の出力は、夫々第一のサーキュレータ74および第二のサーキュレータ75の第一端子に結合する。第一のサーキュレータ74および第二のサーキュレータ75の第二端子と、第一の送受共用アンテナ131および第二の送受共用アンテナ132の間には、夫々第一の送信ミキサ22および第二の送信ミキサ23が挿入されている。第一の送信ミキサ22および第二の送信ミキサ23のローカル入力には、搬送波周波数発生回路21の出力が結合する。
【０１３０】
第一のサーキュレータ74および第二のサーキュレータ75の各第三端子は、二分岐線を介して信号処理回路109に接続される。サーキュレータ74,75の第三端子から信号処理回路109に至る構成は、図１の構成と同様である。
【０１３１】
本実施例に拠れば、サーキュレータ74，75の切替作用により、アンテナ131,132を送受信兼用に使用できる。よって、図１の送信機201と受信機301の機能を有する無線機が実現でき、且つ送信と受信を同時に実行する効果がある。
【実施例８】
【０１３２】
図１１は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムに用いられる無線機の構成を説明する図の例である。本実施例と図１０の実施例の違いは、サーキュレータ74および75に代えて高周波スイッチ76および77が搭載されている点である。
【０１３３】
本実施例に拠れば、図１０の実施例と同様に図１の送信機201と受信機301の機能を有する無線機が実現できる。本実施例では、送受信を同時にすることはできないが、寸法の大きい磁気回路を用いるサーキュレータに代えて、半導体で実現可能な小型・安価・軽量な高周波スイッチを用いることができるので、無線機の小型・軽量化と製造コスト低減を実現する効果がある。
【実施例９】
【０１３４】
図１２は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムに用いられる無線機の構成を説明する図の例である。本実施例では図４に示した送信機201と受信機302の機能を兼ね備える構成について説明し、図４と同様の構成は適宜説明を省略する。
【０１３５】
回転偏波無線機403は、図４に示した送信機201と同様に、情報信号発生器1,5、伝播路測定信号発生器2,6、信号切替器3,4,7,8を備える。これらは、信号処理回路109で制御される。信号切替器3,4,7,8の出力は、図４に示した送信機201と同様の構成により処理され、第一の合成器25および第二の合成器26の第一入力となる。
【０１３６】
第一の合成器25および第二の合成器26の出力は、夫々第一の高周波スイッチ76および第二の高周波スイッチ77の第一分配端子に結合する。第一の高周波スイッチ76および第二の高周波スイッチ77の共通端子と、第一の送受共用アンテナ131および第二の送受共用アンテナ132の間には、夫々受信兼用の第一の送信ミキサ22および第二の送信ミキサ23が挿入される。第一の送信ミキサ22および第二の送信ミキサ23のローカル入力には、搬送波周波数発生回路21の出力が結合する。
【０１３７】
第一の高周波スイッチ76および第二の高周波スイッチ77の各第二分配端子は、二分岐線を介して信号処理回路109に入力される。それぞれの二分岐線から信号処理回路109に至る構成は、図４の受信機302の受信ミキサ52と53から受信信号処理回路39に至る構成と同様である。
【０１３８】
受信アンテナ63の出力は受信兼用の第三の送信ミキサ24により搬送波周波数発生回路21の出力を用いてダウンコンバートされ、第三の送信ミキサ24の出力は二分岐され、第五の受信乗算回路47および第六の受信乗算回路49により、夫々回転偏波周波数90°移相回路44を介した回転偏波周波数発生器41の出力および回転偏波周波数発生器41の出力が掛け合わされ信号処理回路109に入力される。
【０１３９】
本実施例に拠れば、図４の送信機201と受信機302の機能を有する無線機を小型・安価・軽量で実現する効果がある。
【実施例１０】
【０１４０】
図１３は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる他の無線システム用いられる無線機の構成を説明する図の例である。本実施例では図５に示した送信機202と受信機302の機能を兼ね備える構成について説明し、図５と同様の構成は適宜説明を省略する。
【０１４１】
回転偏波無線機404は、図５に示した送信機202と同様に、情報信号発生器1,5,55、伝播路測定信号発生器2,6,56、信号切替器3,4,7,8,57,58を備える。これらは、同様に信号処理回路109で制御される。信号切替器3,4,7,8,57,58の出力は、図５に示した送信機202と同様の構成により処理され、第一の合成器25、第二の合成器26および第三の合成器27の第一入力となる。
【０１４２】
第一の合成器25、第二の合成器26および第三の合成器27の出力は、夫々第一の高周波スイッチ76、第二の高周波スイッチ77および第三の高周波スイッチ78の第一分配端子に結合する。第一の高周波スイッチ76、第二の高周波スイッチ77および第三の高周波スイッチ78の共通端子と、第一の送受共用アンテナ131、第二の送受共用アンテナ132および第三の送受共用アンテナ133の間には、夫々第一の送信ミキサ22、第二の送信ミキサ23および第三の送信ミキサ24が挿入される。第一の送信ミキサ22、第二の送信ミキサ23および第三の送信ミキサ24のローカル入力には、搬送波周波数発生回路21の出力が結合する。
【０１４３】
第一の高周波スイッチ76、第二の高周波スイッチ77、および第三の高周波スイッチ78の各第二分配端子は、それぞれ二分岐線を介して信号処理回路109へ入力される。二分岐線から先の構成は、図５に示した受信機302の構成と同様である。
【０１４４】
本実施例に拠れば、図５の送信機202と受信機302の機能を有する無線機を小型・安価・軽量で実現する効果がある。
【実施例１１】
【０１４５】
図１４は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる他の無線システムに用いられる無線機の構成を説明する図の例である。本実施例は、図８の送信機204と図５の受信機302の機能を有する。図５、図８と同様の構成は適宜説明を省略する。
【０１４６】
回転偏波無線機405は、図８に示した送信機204と同様に、情報信号発生器1、5、55、101、105および155と、伝播路測定信号発生器2、6、56、102、106および156を具備する。また、図８に示した送信機204と同様に、信号切替器3,4,7,8,57,58,103,104,107,108,157,158を備える。また、第一の送信重み回路167、第二の送信重み回路168、および第三の送信重み回路169を備えている。これらは、図５と同様に信号処理回路109で制御される。また、第一乃至第九の合成器25,26,27,125,126,127,64,65,66を備えている。ここで、第七乃至第九の合成器までの構成は図８と同様なので説明を省略する。
【０１４７】
第七の合成器64、第八の合成器65および第九の合成器66の出力は、夫々第一の高周波スイッチ76、第二の高周波スイッチ77および第三の高周波スイッチ78の第一分配端子に結合される。
【０１４８】
第一の高周波スイッチ76、第二の高周波スイッチ77および第三の高周波スイッチ78の共通端子と、第一の送受共用アンテナ131、第二の送受共用アンテナ132および第三の送受共用アンテナ133の間には、夫々第一の送信ミキサ22、第二の送信ミキサ23および第三の送信ミキサ24が挿入される。
【０１４９】
第一の送信ミキサ22、第二の送信ミキサ23および第三の送信ミキサ24のローカル入力には、搬送波周波数発生回路21の出力が結合する。第一の高周波スイッチ76の第二分配端子は、二分岐線を介し第一の受信乗算回路42および第二の受信乗算回路43により、夫々回転偏波周波数90°移相回路44を介した回転偏波周波数発生器41の出力および回転偏波周波数発生器41の出力が掛け合わされ信号処理回路109に入力される。第二の高周波スイッチ77の第二分配端子は、二分岐線を介し第三の受信乗算回路45および第四の受信乗算回路46により、夫々回転偏波周波数90°移相回路44を介した回転偏波周波数発生器41の出力および回転偏波周波数発生器41の出力が掛け合わされ、信号処理回路109に入力される。第三の高周波スイッチ78の第二分配端子には二分岐線を介し第五の受信乗算回路47および第六の受信乗算回路49により、夫々回転偏波周波数90°移相回路44を介した回転偏波周波数発生器41の出力および回転偏波周波数発生器41の出力が掛け合わされ信号処理回路109に入力される。
【０１５０】
本実施例に拠れば、図８の送信機204と図５の受信機302の機能を有する無線機を小型・安価・軽量で実現する効果がある。
【実施例１２】
【０１５１】
図１５は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる他の無線システムに用いられる無線機の構成を説明する図の例である。図１０の実施例と異なる点は、送信機と受信機が具備する回転偏波周波数発生器11および41が可変回転偏波周波数発生器311および241で置き換えられ、回転偏波周波数90°移相回路14および44が可変回転偏波周波数90°移相回路314および244で置き換えられ、該可変回転偏波周波数発生器311および241は信号処理回路109あるいは信号処理回路109で制御される。
【０１５２】
本実施例に拠れば、図９の送信機205と受信機304の機能を有する無線機を小型・安価・軽量で実現する効果がある。
【実施例１３】
【０１５３】
図１６は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線機の他の構成例である。この例では、図７の送信機203と受信機303と同様の機能を実現し、アンテナを送受信で共用可能とする。
【０１５４】
回転偏波無線機407は、情報信号発生器1,5,55,101,105および155と、伝播路測定信号発生器2,6,56,102,106および156を具備する。各信号発生器から、第一の四合成器225、第二の四合成器226および第三の四合成器227までの構成は、図７の送信機203と同様なので説明を省略する。
【０１５５】
第一の四合成器225、第二の四合成器226および第三の四合成器227の出力は、夫々第一の高周波スイッチ76、第二の高周波スイッチ77および第三の高周波スイッチ78の第一分配端子に結合される。第一の高周波スイッチ76、第二の高周波スイッチ77および第三の高周波スイッチ78の共通端子と、第一の送受共用アンテナ131、第二の送受共用アンテナ132および第三の送受共用アンテナ133の間には、夫々第一の送信ミキサ22、第二の送信ミキサ23および第三の送信ミキサ24が挿入される。第一の送信ミキサ22、第二の送信ミキサ23および第三の送信ミキサ24のローカル入力には、搬送波周波数発生回路21の出力が結合する。
【０１５６】
第一の高周波スイッチ76の第二分配端子には、三分岐線を介し第一の受信乗算回路42、第二の受信乗算回路43および第七の受信乗算回路142により、夫々回転偏波周波数発生器41の出力、回転偏波周波数90°移相回路44を介した回転偏波周波数発生器41の出力および回転偏波周波数270°移相回路48を介した回転偏波周波数発生器41の出力が掛け合わされ信号処理回路109に入力される。
【０１５７】
第二の高周波スイッチ77の第二分配端子には、三分岐線を介し第三の受信乗算回路45、第四の受信乗算回路46および第八の受信乗算回路145により、夫々回転偏波周波数発生器41の出力、回転偏波周波数90°移相回路44を介した回転偏波周波数発生器41の出力および回転偏波周波数270°移相回路48を介した回転偏波周波数発生器41の出力が掛け合わされ、信号処理回路109に入力される。
【０１５８】
第三の高周波スイッチ78の第二分配端子には、三分岐線を介し第五の受信乗算回路47、第六の受信乗算回路49および第九の受信乗算回路147により、夫々回転偏波周波数発生器41の出力、回転偏波周波数90°移相回路44を介した回転偏波周波数発生器41の出力および回転偏波周波数270°移相回路48を介した回転偏波周波数発生器41の出力が掛け合わされ信号処理回路109に入力される。
【０１５９】
本実施例に拠れば、高周波スイッチで切り替えることにより、図７の送信機203と受信機303の機能を有する無線機を小型・安価・軽量で実現する効果がある。
【実施例１４】
【０１６０】
図１７は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムを適用した、昇降機監視・制御システムの構成図の例である。
【０１６１】
本実施例の昇降機監視・制御システム1700は、昇降機が設置される建物1701の内部を複数の昇降カゴ1711が昇降する。建物1701の内部の床部および天井部には、既に説明した実施例に基づく回転偏波機能を有する基地局回転偏波無線機1703と基地局2直交偏波一体アンテナ1702が結合し設置される。昇降カゴ1711の外部天井と外部床面には其々端末局2直交偏波一体アンテナ1712が設置され、高周波ケーブル1714を用いて無線端末機1713に結合している。
【０１６２】
基地局回転偏波無線機1703と無線端末機1713は、建物1701の内部を無線伝送媒体とするので、該建物1701の内壁および該昇降機の外壁により電磁波は多重反射を受け、複数の無線端末機1713が送信する電磁波が基地局回転偏波無線機1703に到達する際の偏波は同一ではない。また、昇降カゴ1711はその相対位置を変えるので、エレベータが停止する際に基地局回転偏波無線機1703と無線端末機1713が無線通信を行う場合に、そのつど複数の無線端末機1713から基地局回転偏波無線機1703に到達する電磁波の偏波は一般に変化する。
【０１６３】
本実施例によれば、基地局回転偏波無線機1703と無線端末機1713が相対的位置を固定する時間内に、無線チャネル測定モードとデータ伝送モードの処理を行うことで、相対固定位置の予測が困難である昇降機システムにおいて、昇降機と固定設置の回転偏波無線機との間で信頼性高い無線通信を無線通信を行うことができる。そのため、昇降カゴ1711の制御・監視を建物1701より有線接続手段を用いずに遠隔で実施できるので、ケーブル等の有線接続手段を削除可能で、同一の輸送能力をより小さい建物体積で実現でき、あるいは同一の建物体積で昇降機寸法を増大させることによる輸送能力向上を実現できる。
【実施例１５】
【０１６４】
図１８は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムを適用した、変電設備監視・制御システムの構成図の例である。
【０１６５】
本実施例の変電設備監視・制御システム1800は、複数の変電機1801を具備する。この変電機1801には無線端末機1803と無線端末機2直交偏波一体アンテナ1802が結合し設置される。複数の変電機1801の近傍に、無線基地局1811が設営される。無線基地局1811は、既に説明した実施例に基づく回転偏波送受信を行う、回転偏波無線機1813と回転偏波無線機2直交偏波一体アンテナ1812が結合し設置される。
【０１６６】
変電機1801の寸法は数mのオーダーであり、無線機が使用する電磁波の周波数である数百MHzから数GHzに対応する波長に比べ圧倒的に大きい。このため、複数の変電機1801により電磁波は多重反射を受け、多重波干渉環境が形成される。よって、各変電機1801に固定設置される無線端末機1803からの送信波は、異なる偏波で無線基地局1811に設置される回転偏波無線機1813に到達する。
【０１６７】
本実施例によれば、回転偏波無線機1813と複数の無線端末機1803との間で信頼性高い無線通信を無線通信を行うことができる。このため、同無線機を用いた無線接続手段を用いて、変電機1801の制御・監視を複数の無線基地局1811により有線接続手段を用いずに遠隔で実施可能となる。ケーブル等の該有線接続手段を用いる場合に問題となる高圧誘導電力の問題を解決でき、同ケーブルの敷設コストを削除できるので、変電機1801の制御・監視システムの安全性向上およびコスト削減に効果がある。
【符号の説明】
【０１６８】
1…情報信号発生器、2…伝播路測定信号発生器、3…信号切替器、4…信号切替器、5…情報信号発生器、6…伝播路測定信号発生器、7…信号切替器、8…信号切替器、9…送信信号処理回路、11…回転偏波周波数発生器、12…第一の送信乗算回路、13…第二の送信乗算回路、14…回転偏波周波数90°移相回路、15…第三の送信乗算回路、16…第四の送信乗算回路、17…第五の送信乗算回路、19…第六の送信乗算回路、21…搬送波周波数発生回路、22…第一の送信ミキサ、23…第二の送信ミキサ、25…第一の合成器、26…第二の合成器、27…第三の合成器
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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