(57)【要約】【課題】バン・アッタ・アレーを用いた双方向通信を可能とする技術を提供すること。【解決手段】変調された電波であるデータ信号と変調されていない電波である無変調連続波とを送信し電波を受信するＩ台の第１無線装置と、データ信号と無変調連続波とを受信するＪ台のバン・アッタ・アレーである第２無線装置と、を備え、周波数ｆ１＿ｉのデータ信号を第ｉデータ信号とし周波数ｆ２＿ｉの無変調連続波を第ｉ無変調連続波として、第２無線装置は、第ｉデータ信号を透過させる第ｉ変調信号フィルタと、第ｉ無変調連続波を透過させる第ｉ非変調波フィルタと、第ｉ変調信号フィルタを透過した第ｉデータ信号を復調する第ｉ変調信号復調部と、第ｉ無変調連続波を変調する第ｉ無変調波変調部と、を備え、第ｉ無変調波変調部によって変調された後の第ｉ無変調連続波を放射し、第１無線装置は、変調された後の第ｉ無変調連続波を受信する、無線通信システムである。【選択図】図１
2020145513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調された電波であるデータ信号を送信するデータ送信部と、前記データ信号と異なる周波数の電波であって変調されていない電波である無変調連続波を送信する変調波送信部と、電波を受信する受信部とを備えるＩ台の第１無線装置（Ｉは１以上の整数）と、
前記データ信号と前記無変調連続波とを受信するＪ台のバン・アッタ・アレーである第２無線装置（Ｊは１以上の整数）と、
を備え、
周波数ｆ１＿ｉ（ｉは１以上の整数）のデータ信号を第ｉデータ信号とし、周波数ｆ２＿ｉの無変調連続波を第ｉ無変調連続波として、
前記第２無線装置は、
前記第ｉデータ信号を透過させる第ｉ変調信号フィルタと、
前記第ｉ無変調連続波を透過させる第ｉ非変調波フィルタと、
前記第ｉ変調信号フィルタを透過した前記第ｉデータ信号を復調する第ｉ変調信号復調部と、
前記第ｉ非変調波フィルタを透過した前記第ｉ無変調連続波を変調する第ｉ無変調波変調部と、
を備え、
前記第２無線装置は、前記第ｉ無変調波変調部によって変調された後の前記第ｉ無変調連続波を放射し、
前記第１無線装置は、前記第２無線装置によって変調された後の前記第ｉ無変調連続波を受信する、
無線通信システム。
【請求項２】
前記第２無線装置は、前記データ信号と前記無変調連続波とを受信する第１アンテナ素子から第（２×Ｎ）アンテナ素子の２×Ｎ個のアンテナ素子（Ｎは１以上の整数）を備え、
前記第２無線装置は、前記第ｉ非変調波フィルタとして、前記第ｎアンテナ素子が受信した前記第ｉ無変調連続波を透過させる第ｎアンテナ素子用の第ｉ非変調波フィルタを備え、
前記第２無線装置は、前記第ｉ無変調波変調部として、前記第ｎ非変調波フィルタを透過した前記第ｉ無変調連続波を変調する第ｎアンテナ素子用の第ｉ無変調波変調部を備え、
前記２×Ｎ個のアンテナ素子はアレー状に位置し、前記第ｍアンテナ素子（ｍは１以上（２×Ｎ）以下の奇数）と前記第（ｍ＋１）アンテナ素子とはアレーの中心について対称な位置に位置するアンテナ素子であって、
前記第ｍアンテナ素子が受信した前記第ｉ無変調連続波は、前記第ｍ連続波フィルタＣＦ−ｉを透過した後に前記第ｍ変調部Ｈ−ｉによって変調され、前記第ｍ変調部Ｈ−ｉによって変調された後に前記第（ｍ＋１）アンテナ素子から放射され、
前記第（ｍ＋１）アンテナ素子が受信した前記第ｉ無変調連続波は、前記第（ｍ＋１）連続波フィルタＣＦ−ｉを透過した後に前記第（ｍ＋１）変調部Ｈ−ｉによって変調され、前記第（ｍ＋１）変調部Ｈ−ｉによって変調された後に前記第ｍアンテナ素子から放射される、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第２無線装置は、前記データ信号と前記無変調連続波とを受信する第１アンテナ素子から第（２×Ｎ）アンテナ素子の２×Ｎ個のアンテナ素子（Ｎは１以上の整数）を備え、
前記第２無線装置は、前記第ｉ変調信号フィルタとして、前記第ｎアンテナ素子（ｎは１以上（２×Ｎ）以下の整数）が受信した前記第ｉデータ信号を透過させる第ｎアンテナ素子用の第ｉデータ信号フィルタを備え、
前記第ｉ変調信号復調部は、前記第ｎアンテナ素子用の第ｉ変調信号フィルタを透過した前記第ｉデータ信号を復調する、
請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第ｍアンテナ素子と前記第（ｍ＋１）アンテナ素子との距離は、前記無変調連続波が伝搬する空間中の前記無変調連続波の波長未満である、
請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記第ｎアンテナ素子用の第ｉ無変調波変調部が前記第ｉ無変調連続波を変調する期間を第ｎ変調期間として、全ての第ｎ変調期間は同一である、
請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項６】
請求項１に記載の無線通信システムが行う無線通信方法であって、
前記無線通信システムが備えるＩ台の第１無線装置が、変調された電波であるデータ信号と、変調されていない電波である無変調連続波とを送信する送信ステップと、
前記無線通信システムが備える第２無線装置が前記データ信号と前記無変調連続波とを受信する第１受信ステップと、
前記第２無線装置が前記データ信号と前記無変調連続波とを分離する分離ステップと、
前記第２無線装置が前記データ信号を復調する復調ステップと、
前記第２無線装置が前記無変調連続波を変調する変調ステップと、
前記第２無線装置が、前記変調ステップにおいて変調された後の前記無変調連続波を放射する放射ステップと、
前記第１無線装置が前記放射ステップにおいて放射された前記無変調連続波を受信する第２受信ステップと、
を有する、
無線通信方法。
【請求項７】
バン・アッタ・アレーであって、
周波数ｆ１＿ｉ（ｉは１以上の整数）のデータ信号を第ｉデータ信号とし、周波数ｆ２＿ｉの無変調連続波を第ｉ無変調連続波として、
前記第ｉデータ信号を透過させる第ｉ変調信号フィルタと、
前記第ｉ無変調連続波を透過させる第ｉ非変調波フィルタと、
前記第ｉ変調信号フィルタを透過した前記第ｉデータ信号を復調する第ｉ変調信号復調部と、
前記第ｉ非変調波フィルタを透過した前記第ｉ無変調連続波を変調する第ｉ無変調波変調部と、
を備える無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、無線通信方法及び無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波の到来方向に対して電波を再放射するようなアンテナの中で、最も構造が簡単なものが（特許文献１）のバン・アッタ・アレー（Ｖａｎ  Ａｔｔａ  ａｒｒａｙ）である。図１９は、４素子バン・アッタ・アレーを示したものである。バン・アッタ・アレーは、複数のアンテナ素子を等間隔で配列し、アレーの中心について対称の位置にあるアンテナ素子同士を等経路長の結線で接続する。バン・アッタ・アレーに入射した平面波がアンテナ素子＃４、＃３、＃２、＃１の順に受信されると、結線を通って一定時間経過後にアンテナ素子＃１、＃２、＃３、＃４の順に再放射される。このとき、再放射波が平面波の到来方向に対して同相で強め合うこととなる。図１９ではリニアアレーの例を示しているが、同様にして平面アレーも実現することができる。
【０００３】
バン・アッタ・アレーは、電波の到来方向へのビーム形成のために、フェーズド・アレーのような信号処理を行う必要がない。そのため、電波の到来方向に対するビーム形成を自動的に、瞬時に行うことができ、電波を受信してからその到来方向にビームを形成するまでの時間は、フェーズド・アレーのそれと比較して圧倒的に短い。
また、バン・アッタ・アレーは、フェーズド・アレーのような信号処理部や移相器を必要としない。そのため、アレーの構造を大幅に簡易化させることができ、アレーの小型化や低コスト化を実現することができる。また、上記のような信号処理、移相器を必要としないことから、それらにかかる電力を削減することができ、省電力化も実現することができる。
【０００４】
バン・アッタ・アレーを用いて無線通信を行うことも検討されている。（非特許文献１）では、バン・アッタ・アレーの結線に増幅器を付加して到来波を振幅変調するもの、発振器と混合器を付加して周波数変調または位相変調するものが紹介されている。また、（非特許文献２）では、バン・アッタ・アレーの結線にスイッチを付加して変調するものが紹介されている。図２０、図２１及び図２２は、それぞれバン・アッタ・アレーの結線に増幅器、発振器と混合器、スイッチを付加したものを示したものである。これらのバン・アッタ・アレーは、受信した電波を変調してその到来方向に再放射することができ、これはバン・アッタ・アレーが情報を送信することができることを意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第２９０８００２号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Vincent Fusco, and Neil Buchanan “Developments in retrodirective array technology” IET Microwaves, Antennas & Propagation, 2013, Vol. 7, Iss. 2, pp. 131-140
【非特許文献２】P. Chan, and V. Fusco “Bi-static 5.8 GHz RFID range enhancement using retrodirective techniques” Proceedings of the 41th Microwave Conference, 2011, pp. 976-979
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１や非特許文献２のようなバン・アッタ・アレーは、無変調連続波のみを受信し、それを変調して到来方向に再放射することを想定している。つまり、バン・アッタ・アレーが情報を送信することはできるが、情報を受信することができない片方向通信を行うことを想定している。そのため、主な利用シーンはＲＦＩＤ（radio frequency identifier）などが考えられる。
【０００８】
バン・アッタ・アレーを通常の無線通信装置、例えば無線ＬＡＮのアクセスポイントやスマートフォンなどに適用することができれば、従来のそれと比較して、ビームの高速形成、小型化や低コスト化、省電力化が可能となる。しかし、非特許文献１や非特許文献２のような、片方向通信のみが可能なバン・アッタ・アレーでは、通常の無線通信装置に適用するには不十分であり、特に双方向通信が行えることが必須要件になると考えられる。
【０００９】
上記事情に鑑み、本発明は、バン・アッタ・アレーを用いた双方向通信を可能とする技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、変調された電波であるデータ信号を送信するデータ送信部と、前記データ信号と異なる周波数の電波であって変調されていない電波である無変調連続波を送信する無変調波送信部と、電波を受信する受信部とを備えるＩ台の第１無線装置（Ｉは１以上の整数）と、前記データ信号と前記無変調連続波とを受信するＪ台のバン・アッタ・アレーである第２無線装置（Ｊは１以上の整数）と、を備え、周波数ｆ１＿ｉ（ｉは１以上の整数）のデータ信号を第ｉデータ信号とし、周波数ｆ２＿ｉの無変調連続波を第ｉ無変調連続波として、前記第２無線装置は、前記第ｉデータ信号を透過させる第ｉ変調信号フィルタと、前記第ｉ無変調連続波を透過させる第ｉ非変調波フィルタと、前記第ｉ変調信号フィルタを透過した前記第ｉデータ信号を復調する第ｉ変調信号復調部と、前記第ｉ非変調波フィルタを透過した前記第ｉ無変調連続波を変調する第ｉ無変調波変調部と、を備え、前記第２無線装置は、前記第ｉ無変調波変調部によって変調された後の前記第ｉ無変調連続波を放射し、前記第１無線装置は、前記第２無線装置によって変調された後の前記第ｉ無変調連続波を受信する、無線通信システムである。
【００１１】
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記第２無線装置は、前記データ信号と前記無変調連続波とを受信する第１アンテナ素子から第（２×Ｎ）アンテナ素子の２×Ｎ個のアンテナ素子（Ｎは１以上の整数）を備え、前記第２無線装置は、前記第ｉ非変調波フィルタとして、前記第ｎアンテナ素子が受信した前記第ｉ無変調連続波を透過させる第ｎアンテナ素子用の第ｉ非変調波フィルタを備え、前記第２無線装置は、前記第ｉ無変調波変調部として、前記第ｎ非変調波フィルタを透過した前記第ｉ無変調連続波を変調する第ｎアンテナ素子用の第ｉ無変調波変調部を備え、前記２×Ｎ個のアンテナ素子はアレー状に位置し、前記第ｍアンテナ素子（ｍは１以上（２×Ｎ）以下の奇数）と前記第（ｍ＋１）アンテナ素子とはアレーの中心について対称な位置に位置するアンテナ素子であって、前記第ｍアンテナ素子が受信した前記第ｉ無変調連続波は、前記第ｍ連続波フィルタＣＦ−ｉを透過した後に前記第ｍ変調部Ｈ−ｉによって変調され、前記第ｍ変調部Ｈ−ｉによって変調された後に前記第（ｍ＋１）アンテナ素子から放射され、前記第（ｍ＋１）アンテナ素子が受信した前記第ｉ無変調連続波は、前記第（ｍ＋１）連続波フィルタＣＦ−ｉを透過した後に前記第（ｍ＋１）変調部Ｈ−ｉによって変調され、前記第（ｍ＋１）変調部Ｈ−ｉによって変調された後に前記第ｍアンテナ素子から放射される。
【００１２】
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記第２無線装置は、前記データ信号と前記無変調連続波とを受信する第１アンテナ素子から第（２×Ｎ）アンテナ素子の２×Ｎ個のアンテナ素子（Ｎは１以上の整数）を備え、前記第２無線装置は、前記第ｉ変調信号フィルタとして、前記第ｎアンテナ素子（ｎは１以上（２×Ｎ）以下の整数）が受信した前記第ｉデータ信号を透過させる第ｎアンテナ素子用の第ｉデータ信号フィルタを備え、前記第ｉ変調信号復調部は、前記第ｎアンテナ素子用の第ｉ変調信号フィルタを透過した前記第ｉデータ信号を復調する。
【００１３】
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記第ｍアンテナ素子と前記第（ｍ＋１）アンテナ素子との距離は、前記無変調連続波が伝搬する空間中の前記無変調連続波の波長未満である。
【００１４】
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記第ｎアンテナ素子用の第ｉ無変調波変調部が前記第ｉ無変調連続波を変調する期間を第ｎ変調期間として、全ての第ｎ変調期間は同一である。
【００１５】
本発明の一態様は、上記の無線通信システムが行う無線通信方法であって、前記無線通信システムが備えるＩ台の第１無線装置が、変調された電波であるデータ信号と、変調されていない電波である無変調連続波とを送信する送信ステップと、前記無線通信システムが備える第２無線装置が前記データ信号と前記無変調連続波とを受信する第１受信ステップと、前記第２無線装置が前記データ信号と前記無変調連続波とを分離する分離ステップと、前記第２無線装置が前記データ信号を復調する復調ステップと、前記第２無線装置が前記無変調連続波を変調する変調ステップと、前記第２無線装置が、前記変調ステップにおいて変調された後の前記無変調連続波を放射する放射ステップと、前記第１無線装置が前記放射ステップにおいて放射された前記無変調連続波を受信する第２受信ステップと、を有する、無線通信方法である。
【００１６】
本発明の一態様は、バン・アッタ・アレーであって、周波数ｆ１＿ｉ（ｉは１以上の整数）のデータ信号を第ｉデータ信号とし、周波数ｆ２＿ｉの無変調連続波を第ｉ無変調連続波として、前記第ｉデータ信号を透過させる第ｉ変調信号フィルタと、前記第ｉ無変調連続波を透過させる第ｉ非変調波フィルタと、前記第ｉ変調信号フィルタを透過した前記第ｉデータ信号を復調する第ｉ変調信号復調部と、前記第ｉ非変調波フィルタを透過した前記第ｉ無変調連続波を変調する第ｉ無変調波変調部と、を備える無線装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、バン・アッタ・アレーを用いた双方向通信を可能とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態の無線通信システム１のシステム構成の一例を示す図。
【図２】第１の実施形態におけるデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉの周波数スペクトルの一例を示す第１の図。
【図３】第１の実施形態におけるデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉの周波数スペクトルの一例を示す第２の図。
【図４】第１の実施形態における第２無線装置２０の機能構成の一例を示す図。
【図５】第１の実施形態におけるデータ信号フィルタ２０３の透過スペクトルと連続波フィルタ２０４の透過スペクトルとの一例を示す図。
【図６】第１の実施形態における無変調連続波Ｃ−ｉの強度の時間変化と無変調連続波Ｃ１−ｉの強度の時間変化との一例を示す図。
【図７】第１変調信号Ｖ１−ｉと第２変調信号Ｖ２−ｉの位相差が２πＬ／λ＜２πの場合における第１変調信号Ｖ１−ｉと第２変調信号Ｖ２−ｉとの一例を示す図。
【図８】第１変調信号Ｖ１−ｉと第２変調信号Ｖ２−ｉの位相差が２πＬ／λ≧２πの場合における第１変調信号Ｖ１−ｉと第２変調信号Ｖ２−ｉとの一例を示す図。
【図９】第１の実施形態における出力波の周波数スペクトルの一例を示す図。
【図１０】第１の実施形態における第２無線装置２０ａの機能構成の一例を示す図。
【図１１】第１実施形態の無線通信システム１における処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図１２】第２の実施形態の無線通信システム１ｂのシステム構成の一例を示す図。
【図１３】第２の実施形態における第２無線装置２０ｂ−ｉの機能構成の一例を示す図。
【図１４】第２の実施形態において、Ｊ＝１の場合の第２無線装置２０ｂ−ｉの機能構成の一例を示す図。
【図１５】第２の実施形態における第２無線装置２０ｂ−ｉが放射する出力波の周波数スペクトルの一例を示す図。
【図１６】第２実施形態の無線通信システム１ｂにおける処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図１７】第３の実施形態の無線通信システム１ｃのシステム構成の一例を示す図。
【図１８】第３実施形態の無線通信システム１ｃにおける処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図１９】従来の４素子バン・アッタ・アレーを説明する図。
【図２０】バン・アッタ・アレーの結線に増幅器、発振器と混合器、スイッチが付加された従来のアンテナを説明する第１の図。
【図２１】バン・アッタ・アレーの結線に増幅器、発振器と混合器、スイッチが付加された従来のアンテナを説明する第２の図。
【図２２】バン・アッタ・アレーの結線に増幅器、発振器と混合器、スイッチが付加された従来のアンテナを説明する第３の図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の無線通信システム１のシステム構成の一例を示す図である。無線通信システム１は、第１無線装置１０−１〜１０−Ｉ（Ｉは２以上の整数）及び第２無線装置２０を備える。
【００２０】
第１無線装置１０−ｉ（ｉは１以上Ｉ以下の整数）は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行することによって装置として機能する。第１無線装置１０−ｉは、プログラムの実行によって、データ送信部１０１−ｉ、無変調波送信部１０２−ｉ及び受信部１０３−ｉを備える装置として機能する。
【００２１】
データ送信部１０１−ｉは、データ信号Ｄ−ｉを第２無線装置２０に送信する。データ信号Ｄ−ｉは、周波数ｆ１＿ｉの変調された電波であって、所定の情報を示す電波である。
無変調波送信部１０２−ｉは、無変調連続波Ｃ−ｉを第２無線装置２０に送信する。無変調連続波Ｃ−ｉは、周波数ｆ２＿ｉの変調されていない電波であって、連続波である。
受信部１０３−ｉは、電波を受信する。
【００２２】
全てのデータ信号Ｄ−ｉの周波数と全ての無変調連続波Ｃ−ｉの周波数とは互いに異なる周波数である。以下、データ信号Ｄ−ｉをそれぞれ区別しない場合、データ信号Ｄという。以下、無変調連続波Ｃ−ｉをそれぞれ区別しない場合、無変調連続波Ｃという。
【００２３】
図２は、第１の実施形態におけるデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉの周波数スペクトルの一例を示す第１の図である。
図２は、データ信号Ｄ−ｉの周波数スペクトルＷ＿ｉ＿１と、無変調連続波Ｃ−ｉの周波数スペクトルＷ＿ｉ＿２とを示す。データ信号Ｄ−ｉは変調された信号であり、無変調連続波Ｃ−ｉは変調されていない信号である。そのため、データ信号Ｄ−ｉの周波数スペクトルＷ＿ｉ＿１の半値幅は、無変調連続波Ｃ−ｉの周波数スペクトルＷ＿ｉ＿２の半値幅よりも広い。データ信号Ｄ−ｉの周波数スペクトルＷ＿ｉ＿１と無変調連続波Ｃ−ｉの周波数スペクトルＷ＿ｉ＿２とは周波数軸上で重ならない。
【００２４】
図３は、第１の実施形態におけるデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉの周波数スペクトルの一例を示す第２の図である。
図３は、データ信号Ｄの周波数と無変調連続波Ｃの周波数とは、全て異なることを示す。
【００２５】
図１の説明に戻る。
第２無線装置２０は、データ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉを受信して、出力波を出力する。出力波は、第２無線装置２０が受信した無変調連続波Ｃ−ｉが第２無線装置２０によって変調された電波である。
【００２６】
図４は、第１の実施形態における第２無線装置２０の機能構成の一例を示す図である。
第２無線装置２０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。第２無線装置２０は、プログラムの実行によって第１アンテナ素子２０１−１と、第２アンテナ素子２０１−２と、第１サーキュレータ２０２−１と、第２サーキュレータ２０２−２と、フィルタユニット２１と、復調ユニット２２と、を備える装置として機能する。フィルタユニット２１は、第１データ信号フィルタ２０３−１−１〜２０３−１−Ｉと、第２データ信号フィルタ２０３−２−１〜２０３−２−Ｉと、第１連続波フィルタ２０４−１−１〜２０４−１−Ｉと、第２連続波フィルタ２０４−２−１〜２０４−２−Ｉと、第１変調部２０５−１−１〜２０５−１−Ｉと、第２変調部２０５−２−１〜２０５−２−Ｉと、を備える。復調ユニット２２は、復調部２０６−１〜２０６−Ｉを備える。
【００２７】
第１アンテナ素子２０１−１及び第２アンテナ素子２０１−２は、データ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉを受信する。第１アンテナ素子２０１−１及び第２アンテナ素子２０１−２は、出力波を送信する。
【００２８】
第１サーキュレータ２０２−１及び第２サーキュレータ２０２−２は、電子部品のサーキュレータである。第１サーキュレータ２０２−１及び第２サーキュレータ２０２−２は、第１ポート、第２ポート及び第３ポートの３つのポートを含む３以上のポートを備える。第１ポート、第２ポート及び第３ポートは、それぞれ接続先が異なる。
【００２９】
具体的には、第１サーキュレータ２０２−１の第１端子は、第１アンテナ素子２０１−１に結線される。第１サーキュレータ２０２−１の第２端子は、第１連続波フィルタ２０４−１−１〜２０４−１−Ｉ及び第１データ信号フィルタ２０３−１−１〜２０３−１−Ｉに結線される。第１サーキュレータ２０２−１の第３端子は、第２変調部２０５−２−１〜２０５−２−Ｉに結線される。
【００３０】
第２サーキュレータ２０２−２の第１端子は、第２アンテナ素子２０１−２に結線される。第２サーキュレータ２０２−２の第２端子は、第２連続波フィルタ２０４−２−１〜２０４−２−Ｉ及び第２データ信号フィルタ２０３−２−１〜２０３−２−Ｉに結線される。第２サーキュレータ２０２−２の第３端子は、第１変調部２０５−１−１〜２０５−１−Ｉに結線される。
【００３１】
第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉ及び第２データ信号フィルタ２０３−２−ｉは、データ信号Ｄ−ｉを透過させ、データ信号Ｄ−ｉ以外のデータ信号Ｄと無変調連続波Ｃとを透過させない。第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉは第１サーキュレータ２０２−１及び復調部２０６−ｉに結線される。第２データ信号フィルタ２０３−２−ｉは第２サーキュレータ２０２−２及び復調部２０６−ｉに結線される。
【００３２】
第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉ及び第２データ信号フィルタ２０３−２−ｉは、データ信号Ｄ−ｉを透過させ、データ信号Ｄ−ｉ以外のデータ信号Ｄと無変調連続波Ｃとを透過させなければ、どのようなものであってもよい。第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉ及び第２データ信号フィルタ２０３−２−ｉは、例えば、周波数帯域がデータ信号Ｄ−ｉの周波数帯域に略同一のバンドパスフィルタであってもよい。
【００３３】
第１連続波フィルタ２０４−１−ｉ及び第２連続波フィルタ２０４−２−ｉは、無変調連続波Ｃ−ｉを透過させ、無変調連続波Ｃ−ｉ以外の無変調連続波Ｃとデータ信号Ｄとを透過させない。第１連続波フィルタ２０４−１−ｉは第１サーキュレータ２０２−１及び第１変調部２０５−１−ｉに結線される。第２連続波フィルタ２０４−２−ｉは第２サーキュレータ２０２−２及び第２変調部２０５−２−ｉに結線される。
【００３４】
第１連続波フィルタ２０４−１−ｉ及び第２連続波フィルタ２０４−２−ｉは、無変調連続波Ｃ−ｉを透過させ無変調連続波Ｃ−ｉ以外の無変調連続波Ｃとデータ信号Ｄとを透過させなければ、どのようなものであってもよい。第１連続波フィルタ２０４−１−ｉ及び第２連続波フィルタ２０４−２−ｉは、例えば、周波数帯域が無変調連続波Ｃ−ｉの周波数帯域に略同一のバンドパスフィルタであってもよい。
【００３５】
図５は、第１の実施形態における第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉ及び第２データ信号フィルタ２０３−２−ｉの透過スペクトルと第１連続波フィルタ２０４−１−ｉ及び第２連続波フィルタ２０４−２−ｉの透過スペクトルとの一例を示す図である。
【００３６】
第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉ及び第２データ信号フィルタ２０３−２−ｉの透過スペクトルＳ１＿ｉは、データ信号Ｄ−ｉ以外のデータ信号Ｄと無変調連続波Ｃとを透過させない透過スペクトルである。第１連続波フィルタ２０４−１−ｉ及び第２連続波フィルタ２０４−２−ｉの透過スペクトルＳ２＿ｉは、無変調連続波Ｃ−ｉを透過させ無変調連続波Ｃ−ｉ以外の無変調連続波Ｃとデータ信号Ｄとを透過させない透過スペクトルである。
【００３７】
図４の説明に戻る。
第１変調部２０５−１−１〜２０５−１−Ｉと第２変調部２０５−２−１〜２０５−２−Ｉとは、同時刻に無変調連続波Ｃを変調する。より具体的には、第１変調部２０５−１−ｉは、第１連続波フィルタ２０４−１−ｉを透過した無変調連続波Ｃ−ｉを変調し、第２変調部２０５−２−ｐ（ｐは、１以上Ｉ以下の整数）は、第２連続波フィルタ２０４−２−ｐを透過した無変調連続波Ｃ−ｐを変調する。第１変調部２０５−１−ｉが第１連続波フィルタ２０４−１−ｉを透過した無変調連続波Ｃ−ｉを変調する時刻と第２変調部２０５−２−ｉが第２連続波フィルタ２０４−２−ｉを透過した無変調連続波Ｃ−ｉを変調する時刻とは同時刻である。
【００３８】
なお、第１変調部２０５−１−ｉが第１連続波フィルタ２０４−１−ｉを透過した無変調連続波Ｃ−ｉを変調する時刻と第２変調部２０５−２−ｐが第２連続波フィルタ２０４−２−ｐを透過した無変調連続波Ｃ−ｐを変調する時刻とは同時刻であってもよい。第１変調部２０５−１−ｉが第１連続波フィルタ２０４−１−ｉを透過した無変調連続波Ｃ−ｉを変調する時刻と第２変調部２０５−２−ｐが第２連続波フィルタ２０４−２−ｐを透過した無変調連続波Ｃ−ｐを変調する時刻とは、ｉ＝ｐでは無い場合に異なってもよい。
【００３９】
第１変調部２０５−１−ｉは、第１連続波フィルタ２０４−１−ｉと第２サーキュレータ２０２−２の第３端子とに結線される。第２変調部２０５−２−ｉは、第２連続波フィルタ２０４−２−ｉと第１サーキュレータ２０２−１の第３端子とに結線される。
【００４０】
復調部２０６−ｉは、第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉ又は第２データ信号フィルタ２０３−２−ｉを透過したデータ信号Ｄ−ｉを取得し、取得したデータ信号Ｄ−ｉを復調する。復調部２０６−ｉは、第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉ及び第２データ信号フィルタ２０３−２−ｉに結線される。復調部２０６−ｉは、復調したデータ信号Ｄ−ｉを所定の出力先（不図示）に出力する。
【００４１】
（配線の長さ）
ここで、第２無線装置２０が備える各機能部間の配線の長さについて説明する。第２無線装置２０において、第１アンテナ素子２０１−１から第２サーキュレータ２０２−２までの配線の長さと、第２アンテナ素子２０１−２から第１サーキュレータ２０２−１までの配線の長さとは略同一である。より具体的には、第１経路Ｋ１−ｉの経路長と第２経路Ｋ２−ｉの経路長とは同一である。第１経路Ｋ−ｉは、第１アンテナ素子２０１−１から第１サーキュレータ２０２−１、第１連続波フィルタ２０４−１−ｉ及び第１変調部２０５−１−ｉを経由して第２サーキュレータ２０２−２に至る経路である。第２経路Ｋ−ｉは、第２アンテナ素子２０１−２から第２サーキュレータ２０２−２、第２連続波フィルタ２０４−２−ｉ及び第２変調部２０５−２−ｉを経由して第１サーキュレータ２０２−１に至る経路である。
【００４２】
また、第１サーキュレータ２０２−１と第１アンテナ素子２０１−１との間の配線の長さと第２サーキュレータ２０２−２と第２アンテナ素子２０１−２との間の配線の長さとは、同一である。以下、第１サーキュレータ２０２−１と第１アンテナ素子２０１−１との間の配線の長さを第１アンテナ配線長という。以下、第２サーキュレータ２０２−２と第２アンテナ素子２０１−２との間の配線の長さを第２アンテナ配線長という。
【００４３】
また、第１アンテナ素子２０１−１から第１変調部２０５−１−ｉまでの配線の長さと、第２アンテナ素子２０１−２から第２変調部２０５−２−ｉまでの配線の長さとは同一である。
【００４４】
（伝搬の経路について）
第２無線装置２０によって受信されたデータ信号及び無変調連続波の第２無線装置２０における伝搬の経路について説明する。以下、第１データ信号フィルタ２０３−１−１〜２０３−１−Ｉをそれぞれ区別しない場合、第１データ信号フィルタ２０３−１という。以下、第２データ信号フィルタ２０３−２−１〜２０３−２−Ｉをそれぞれ区別しない場合、第２データ信号フィルタ２０３−２という。以下、第１連続波フィルタ２０４−１−１〜２０４−１−Ｉをそれぞれ区別しない場合、第１連続波フィルタ２０４−１という。以下、第２連続波フィルタ２０４−２−１〜２０４−２−Ｉをそれぞれ区別しない場合、第２連続波フィルタ２０４−２という。
【００４５】
まず、第１アンテナ素子２０１−１によって受信されたデータ信号Ｄ及び無変調連続波Ｃの伝搬の経路を説明する。第１アンテナ素子２０１−１によって受信されたデータ信号Ｄ及び無変調連続波Ｃは、第１サーキュレータ２０２−１まで伝搬する。第１サーキュレータ２０２−１まで伝搬したデータ信号Ｄ及び無変調連続波Ｃは、第１サーキュレータ２０２−１から第１データ信号フィルタ２０３−１及び第１連続波フィルタ２０４−１まで伝搬する。
【００４６】
第１連続波フィルタ２０４−１まで伝搬したデータ信号Ｄ及び無変調連続波Ｃのうち、無変調連続波Ｃ−ｉのみが第１連続波フィルタ２０４−１−ｉを透過する。第１連続波フィルタ２０４−１−ｉを透過した無変調連続波Ｃ−ｉは、第１連続波フィルタ２０４−１−ｉから第１変調部２０５−１−ｉまで伝搬する。
【００４７】
第１変調部２０５−１−ｉまで伝搬した無変調連続波Ｃは所定の期間（以下「第１変調期間」という。）だけ第１変調部２０５−１−ｉによって変調される。以下、第１変調部２０５−１−ｉによって変調された無変調連続波Ｃ−ｉを、第１変調信号Ｖ１−ｉという。第１変調信号Ｖ１−ｉは電波である。
なお、第１変調期間は、無変調連続波Ｃの周波数ごとに異なる期間であってもよいし、無変調連続波Ｃの周波数に依らず同一の期間であってもよい。
【００４８】
第１変調信号Ｖ１−ｉは、第１変調部２０５−１−ｉから第２サーキュレータ２０２−２まで伝搬する。第２サーキュレータ２０２−２まで伝搬した第１変調信号Ｖ１−ｉは、第２サーキュレータ２０２−２から第２アンテナ素子２０１−２まで伝搬し、第２アンテナ素子２０１−２から放射される。
【００４９】
一方、第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉまで伝搬したデータ信号Ｄ及び無変調連続波Ｃのうち、データ信号Ｄ−ｉのみが第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉを透過する。第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉを透過したデータ信号Ｄ−ｉは、第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉから復調部２０６−ｉまで伝搬する。復調部２０６−ｉまで伝搬したデータ信号Ｄ−ｉは、復調部２０６−ｉによって復調される。
【００５０】
次に、第２アンテナ素子２０１−２によって受信されたデータ信号Ｄ及び無変調連続波Ｃの伝搬の経路を説明する。
【００５１】
第２アンテナ素子２０１−２によって受信されたデータ信号Ｄ及び無変調連続波Ｃは、第２サーキュレータ２０２−２まで伝搬する。第２サーキュレータ２０２−２まで伝搬したデータ信号Ｄ及び無変調連続波Ｃは、第２サーキュレータ２０２−２から第２データ信号フィルタ２０３−２及び第２連続波フィルタ２０４−２まで伝搬する。
【００５２】
第２連続波フィルタ２０４−２−ｉまで伝搬したデータ信号Ｄ及び無変調連続波Ｃのうち、無変調連続波Ｃ−ｉのみが第２連続波フィルタ２０４−２−ｉを透過する。第２連続波フィルタ２０４−２−ｉを透過した無変調連続波Ｃは、第２連続波フィルタ２０４−２−ｉから第２変調部２０５−２−ｉまで伝搬する。
【００５３】
第２変調部２０５−２−ｉまで伝搬した無変調連続波Ｃは所定の期間（以下「第２変調期間」という。）だけ第２変調部２０５−２−ｉによって変調される。第２変調期間は、期間の開始時刻と期間の長さとが第１変調期間と同一の期間である。以下、第２変調部２０５−２−ｉによって変調された無変調連続波Ｃ−ｉを、第２変調信号Ｖ２−ｉという。第２変調信号Ｖ２−ｉは電波である。以下、第１変調期間と第２変調期間とを区別しない場合、変調期間という。
なお、第２変調期間は、無変調連続波Ｃの周波数ごとに異なる期間であってもよいし、無変調連続波Ｃの周波数に依らず同一の期間であってもよい。
【００５４】
第２変調信号Ｖ２−ｉは、第２変調部２０５−２−ｉから第１サーキュレータ２０２−１まで伝搬する。第１サーキュレータ２０２−１まで伝搬した第２変調信号Ｖ２−ｉは、第１サーキュレータ２０２−１から第１アンテナ素子２０１−１まで伝搬し、第１アンテナ素子２０１−１から放射される。
【００５５】
（出力波について）
第１アンテナ素子２０１−１から放射される電波と第２アンテナ素子２０１−２から放射される電波とについて説明することで、第２無線装置２０によって出力される出力波について説明する。
以下、時刻ｔ０に光源からデータ信号及び無変調連続波が放射されると仮定する。光源は、第１無線装置１０−ｉである。
【００５６】
時刻ｔ０に第１無線装置１０−ｉから放射されたデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉが第１アンテナ素子２０１−１に到達した時刻を第１到達時刻ｔ＿ｉｎ＿１−ｉとする。時刻ｔ０に第１無線装置１０−ｉから放射されたデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉが第２アンテナ素子２０１−２に到達した時刻を第２到達時刻ｔ＿ｉｎ＿２−ｉとする。
【００５７】
第１光路長Ｌ１−ｉと第２光路長Ｌ２−ｉとが等しい場合、第１到達時刻ｔ＿ｉｎ＿１−ｉと第２到達時刻ｔ＿ｉｎ＿２−ｉとは同じである。第１光路長Ｌ１−ｉは、データ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉの光源である第１無線装置１０−ｉと第１アンテナ素子２０１−１との間の距離である。第２光路長Ｌ２−ｉは、データ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉの光源である第１無線装置１０−ｉと第２アンテナ素子２０１−２との間の距離である。
一方、第１光路長Ｌ１−ｉと第２光路長Ｌ２−ｉとが異なる場合、第１到達時刻ｔ＿ｉｎ＿１−ｉと第２到達時刻ｔ＿ｉｎ＿２−ｉとは異なる。
【００５８】
第１経路Ｋ１−ｉの経路長と第２経路Ｋ２−ｉの経路長とが同一であり第１アンテナ配線長と第２アンテナ配線長とが同一であるため、第１到達時刻ｔ＿ｉｎ＿１と第２到達時刻ｔ＿ｉｎ＿２とが異なる場合に第１変調信号Ｖ１−ｉと第２変調信号Ｖ２−ｉとは、放射され始める時刻が異なる。具体的には、第１到達時刻ｔ＿ｉｎ＿１が第２到達時刻ｔ＿ｉｎ＿２よりも時間Δｔだけ遅い時刻である場合、第１放射時刻ｔ＿ｏｕｔ＿１は第２放射時刻ｔ＿ｏｕｔ＿２よりも時間Δｔだけ早い時刻である。第１放射時刻ｔ＿ｏｕｔ＿１は、第１変調信号Ｖ１−ｉが第１アンテナ素子２０１−１から放射され始める時刻である。第２放射時刻ｔ＿ｏｕｔ＿２は、第２変調信号Ｖ２−ｉが第２アンテナ素子２０１−２から放射され始める時刻である。
【００５９】
このように、第１経路Ｋ１−ｉの経路長と第２経路Ｋ２−ｉの経路長とが同一であり第１アンテナ配線長と第２アンテナ配線長とが同一であるため、第１到達時刻ｔ＿ｉｎ＿１−ｉから第２到達時刻ｔ＿ｉｎ＿２−ｉを引いた値と、第２放射時刻ｔ＿ｏｕｔ＿２−ｉから第１放射時刻ｔ＿ｏｕｔ＿１−ｉを引いた値とが等しい。そのため、第２無線装置２０はバン・アッタ・アレー・アンテナである。
【００６０】
図６は、第１の実施形態における無変調連続波Ｃ−ｉの第１アンテナ素子２０１−１における強度の時間変化と無変調連続波Ｃ−ｉの第２アンテナ素子２０１−２における強度の時間変化との一例を示す図である。
【００６１】
図６は、第１アンテナ素子２０１−１に無変調連続波Ｃ−ｉが到達する時刻は、第２アンテナ素子２０１−２に無変調連続波Ｃ−ｉが到達する時刻よりも、Ｌ／ｃだけ遅いことを示す。Ｌは、第１光路長Ｌ１−ｉと第２光路長Ｌ２−ｉとの差である。以下、Ｌを光路差という。ｃは、光速を表す。Ｌ／ｃの差は、２πＬ／λの位相差があることを意味する。λは、無変調連続波Ｃ−ｉが伝搬する空間中の無変調連続波Ｃ−ｉの波長である。λは、より具体的には、次元が長さの次元であり、長さが、真空における波長をλ０としてλ０を無変調連続波Ｃ−ｉが伝搬する空間の誘電率で割り算した値である。
【００６２】
図７は、第１の実施形態の第１アンテナ素子２０１−１における第１変調信号Ｖ１−ｉの強度の時間変化と第２アンテナ素子２０１−２における第２変調信号Ｖ２−ｉの強度の時間変化との一例を示す図である。より具体的には、図７は、第１変調信号Ｖ１−ｉと第２変調信号Ｖ２−ｉの位相差が２πＬ／λ＜２πの場合において第１アンテナ素子２０１−１における第１変調信号Ｖ１−ｉと第２アンテナ素子２０１−２における第２変調信号Ｖ２−ｉとの一例を示す図である。なお、第１変調信号Ｖ１−ｉと第２変調信号Ｖ２−ｉの位相差が２πＬ／λ＜２πの場合は、経路差がＬ＜λの場合である。
【００６３】
図７は、第１変調信号Ｖ１−ｉが第１アンテナ素子２０１−１によって放射され始める時刻は、第２変調信号Ｖ２−ｉが第２アンテナ素子２０１−２によって放射され始める時刻よりもＬ／ｃだけ早いことを示す。
【００６４】
第１到達時刻ｔ＿ｉｎ＿１−ｉは、第２到達時刻ｔ＿ｉｎ＿２−ｉよりもＬ／ｃだけ遅いため、第１放射時刻ｔ＿ｏｕｔ＿１−ｉは、第２放射時刻ｔ＿ｏｕｔ＿２−ｉよりもＬ／ｃだけ早い。
【００６５】
図７は、変調期間における変調の結果の一例を示す。具体的には、図７は、変調期間に第１変調部２０５−１−ｉによって振幅が増幅された無変調連続波Ｃ−ｉである第１変調信号Ｖ１−ｉの一例を示す。図７は、変調期間に第２変調部２０５−２−ｉによって振幅が増幅された無変調連続波Ｃ−ｉである第２変調信号Ｖ２−ｉの一例を示す。
【００６６】
図７において期間Ｐ１と期間Ｐ２とは、第１変調信号Ｖ１−ｉと第２変調信号Ｖ２−ｉとの位相変化が同一の期間である。また、図７において、期間Ｐ１と期間Ｐ２とにおける第１変調信号Ｖ１−ｉと第２変調信号Ｖ２−ｉとの位相差は２πＬ／λである。図７において、期間Ｐ１と期間Ｐ２とにおいて第１変調信号Ｖ１−ｉの位相が所定の位相ξ（ξは任意の値）である時刻と第２変調信号Ｖ２−ｉの位相が位相ξである時刻との時間差はＬ／ｃである。以下、期間Ｐ１と期間Ｐ２とにおいて第１変調信号Ｖ１−ｉの位相が位相ξである時刻と第２変調信号Ｖ２−ｉの位相が位相ξである時刻との時間差を、期間Ｐ１と期間Ｐ２との時間差という。図７は、第１到達時刻が第２到達時刻よりもＬ／ｃだけ遅いことを示す。
【００６７】
図７において、第１到達時刻が第２到達時刻よりもＬ／ｃだけ遅く、期間Ｐ１と期間Ｐ２との時間差はＬ／ｃである。そのため、期間Ｐ１の第１変調信号Ｖ１−ｉと期間Ｐ２の第２変調信号Ｖ２−ｉとは第１無線装置１０−ｉに伝搬する方向において同相で強め合う。
【００６８】
図８は、第１変調信号Ｖ１−ｉと第２変調信号Ｖ２−ｉの位相差が２πＬ／λ≧２π、つまり経路差がＬ≧λの場合における第１変調信号Ｖ１−ｉと第２変調信号Ｖ２−ｉとの一例を示す図である。
図８において期間Ｐ１と期間Ｐ２とは、第１変調信号Ｖ１−ｉと第２変調信号Ｖ２−ｉとの位相変化が同一の期間である。また、図８において、期間Ｐ１と期間Ｐ２とにおける第１変調信号Ｖ１−ｉと第２変調信号Ｖ２−ｉとの位相差はθである。ただし、θは、０以上２π未満の値であって、光路差Ｌ及び波長λと、２πＬ／λ＝θ＋２ｈπ（ｈは正の整数）の関係を満たす。そのため、期間Ｐ１と期間Ｐ２とにおいて第１変調信号Ｖ１−ｉの位相が位相ξである時刻と第２変調信号Ｖ２−ｉの位相が位相ξである時刻との時間差はλθ／２πｃである。
【００６９】
図８において、第１到達時刻は、第２到達時刻よりもＬ／ｃだけ遅く、期間Ｐ１と期間Ｐ２との時間差はλθ／２πｃである。そのため、期間Ｐ１の第１変調信号Ｖ１−ｉと期間Ｐ２の第２変調信号Ｖ２−ｉとは第１無線装置１０−ｉに伝搬する方向において同相で強め合わない。
【００７０】
（第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間の距離について）
ここで、第１アンテナ素子２０１−１と第２アンテナ素子２０１−２との間の距離について説明する。以下、第１アンテナ素子２０１−１と第２アンテナ素子２０１−２との間の距離を第１アンテナ間距離ｄという。
【００７１】
光路差Ｌが波長未満（すなわち、Ｌ＜λ）であれば、第１無線装置１０−ｉに伝搬する方向において、期間Ｐ１の第１変調信号Ｖ１−ｉ及び期間Ｐ２の第２変調信号Ｖ２−ｉが同相となる。しかし、光路差Ｌが波長以上（すなわち、Ｌ≧λ）であれば、第１無線装置１０−ｉに伝搬する方向において、期間Ｐ１の第１変調信号Ｖ１−ｉ及び期間Ｐ２の第２変調信号Ｖ２−ｉが同相とならない。そのため、第１アンテナ間距離ｄが波長未満である場合、第１アンテナ間距離ｄが波長以上である場合よりも、第１無線装置１０−ｉに伝搬する方向において、出力波の強度が強い。
なお、アンテナ間距離ｄが波長λ／２未満である場合、グレーテイングローブの発生が抑制される。
【００７２】
図９は、第１の実施形態における出力波の周波数スペクトルの一例を示す図である。図９は、出力波の周波数スペクトルＷ＿ｉ＿３を示す。出力波は無変調連続波Ｃ−ｉが変調された電波である。そのため、出力波の周波数スペクトルＷ＿ｉ＿３は、無変調連続波Ｃ−ｉの周波数スペクトルＷ＿ｉ＿２の中心を中心とし、無変調連続波Ｃ−ｉの周波数スペクトルＷ＿ｉ＿２の半値幅よりも広い半値幅を有する。ここまでで図９の説明を終了する。
【００７３】
このように構成された第２無線装置２０は、第１連続波フィルタ２０４−１−１〜２０４−１−Ｉ、第２連続波フィルタ２０４−２−１〜２０４−２−Ｉ、第１データ信号フィルタ２０３−１−１〜２０３−１−Ｉ、第２データ信号フィルタ２０３−２−１〜２０３−２−Ｉ、第１変調部２０５−１−１〜２０５−１−Ｉ、第２変調部２０５−２−１〜２０５−２−２、復調部２０６−１〜２０６−Ｉとを備え、第１経路Ｋ１−ｉの経路長と第２経路Ｋ２−ｉの経路長とが同一であり第１アンテナ配線長と第２アンテナ配線長とが同一であり、第１変調期間と第２変調期間とが同一である。そのため、このように構成された第２無線装置２０は、バン・アッタ・アレー・アンテナでありながら、データ信号の受信と出力波の送信とが可能である。
【００７４】
このように構成された無線通信システム１は、Ｉ台の第１無線装置１０と第２無線装置２０と備える。そのため、このように構成された無線通信システム１は、バン・アッタ・アレーを用いた多元接続の双方向通信が可能である。具体的には、このように構成された第２無線装置２０は、バン・アッタ・アレーを用いた周波数分割多元接続（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＦＤＭＡ）が可能である。
【００７５】
（第２無線装置２０がアンテナ素子を４以上の複数備える場合について）
以下、第１の実施形態における第１アンテナ素子２０１−１と第２アンテナ素子２０１−２とを区別しない場合、アンテナ素子２０１という。以下、第１の実施形態における第１サーキュレータ２０２−１と第２サーキュレータ２０２−２とを区別しない場合、サーキュレータ２０２という。以下、第１の実施形態における第１データ信号フィルタ２０３−１と第２データ信号フィルタ２０３−２とを区別しない場合、データ信号フィルタ２０３という。以下、第１の実施形態における第１連続波フィルタ２０４−１と第２連続波フィルタ２０４−２とを区別しない場合、連続波フィルタ２０４という。以下、第１変調部２０５−１−１〜２０５−１−Ｉをそれぞれ区別しない場合、第１変調部２０５−１という。以下、第２変調部２０５−２−１〜２０５−２−Ｉをそれぞれ区別しない場合、第２変調部２０５−２という。以下、第１の実施形態における第１変調部２０５−１と第２変調部２０５−２とを区別しない場合、変調部２０５という。
【００７６】
第１の実施形態における第２無線装置２０は、必ずしも、第１アンテナ素子２０１−１と第２アンテナ素子２０１−２との２つのアンテナ素子２０１だけを備える必要は無い。第１の実施形態における第２無線装置２０は、アンテナ素子２０１を４以上の偶数個備えてもよい。以下、アンテナ素子２０１を２×Ｎ個（Ｎは１以上の整数）備える第２無線装置２０を第２無線装置２０ａという。以下、２×Ｎ個のアンテナ素子２０１を区別する場合、第ｎアンテナ素子２０１−ｎという（ｎは１以上２×Ｎ以下の整数）。
【００７７】
２×Ｎ個のアンテナ素子２０１は、アレー状に位置する。第ｍアンテナ素子２０１−ｍと第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）とは、アレーの中心について対称な位置に位置する（ｍは１以上（２×Ｎ−１）以下の奇数）。
【００７８】
第２無線装置２０ａは、第ｍアンテナ素子２０１−ｍと第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）との１対のアンテナ素子ごとに、ひとつのフィルタユニット２１を備える。すなわち、第２無線装置２０ａは、Ｎ個のフィルタユニット２１を備える。以下、第ｍアンテナ素子２０１−ｍと第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）との１対のアンテナ素子をアンテナ素子対Ｇ−ｍという。以下、アンテナ素子対Ｇ−ｍが受信した電波が伝搬するフィルタユニット２１をフィルタユニット２１−ｍという。
【００７９】
図１０は、第１の実施形態における第２無線装置２０ａの機能構成の一例を示す図である。
第２無線装置２０ａは、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。第２無線装置２０ａは、プログラムの実行によって２×Ｎ個のアンテナ素子２０１と、２×Ｎ個のサーキュレータ２０２と、Ｎ個のフィルタユニット２１と、復調ユニット２２ａとを備える装置として機能する。
【００８０】
フィルタユニット２１−ｍは、第ｍデータ信号フィルタ２０３−ｍ−１〜２０３−ｍ−Ｉ、第（ｍ＋１）データ信号フィルタ２０３−（ｍ＋１）−１〜２２３−（ｍ＋１）−Ｉ、第ｍ連続波フィルタ２０４−ｍ−１〜２０４−ｍ−Ｉ、第（ｍ＋１）連続波フィルタ２０４−（ｍ＋１）−１〜２０４−（ｍ＋１）−Ｉ、第ｍ変調部２０５−ｍ−１〜２０５−ｍ−Ｉ及び第（ｍ＋１）変調部２０５−（ｍ＋１）−１〜２０５−（ｍ＋１）−Ｉを備える。
【００８１】
復調ユニット２２ａは、復調部２０６−１〜復調部２０６−Ｉに代えて、復調部２０６ａ−１〜２０６ａ−Ｉを備える点で、復調ユニット２２と異なる。
以下、第１無線装置１０における機能と同様の機能をもつものについては、図４と同じ符号を付すことで説明を省略する。
以下、２×Ｎ個のサーキュレータ２０２を区別する場合、第ｎサーキュレータ２０２−ｎという。
【００８２】
第ｍサーキュレータ２０２−ｍの第１端子は、第ｍアンテナ素子２０１−ｍに結線される。第ｍサーキュレータ２０２−ｍの第２端子は、第ｍ連続波フィルタ２０４−ｍ−１〜２０４−ｍ−Ｉ及び第ｍデータ信号フィルタ２０３−ｍ−１〜２０３−ｍ−Ｉに結線される。第ｍサーキュレータ２０２−ｍの第３端子は、第（ｍ＋１）変調部２０５−（ｍ＋１）−１〜２０５−（ｍ＋１）−Ｉに結線される。
【００８３】
第（ｍ＋１）サーキュレータ２０２−（ｍ＋１）の第１端子は、第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）に結線される。第（ｍ＋１）サーキュレータ２０２−（ｍ＋１）の第２端子は、第（ｍ＋１）連続波フィルタ２０４−（ｍ＋１）−１〜２０４−（ｍ＋１）−Ｉ及び第（ｍ＋１）データ信号フィルタ２０３−（ｍ＋１）−１〜２０３−（ｍ＋１）−Ｉに結線される。第（ｍ＋１）サーキュレータ２０２−（ｍ＋１）の第３端子は、第ｍ変調部２０５−ｍ−１〜２０５−ｍ−Ｉに結線される。
【００８４】
第ｍデータ信号フィルタ２０３−ｍ−ｉは第ｍサーキュレータ２０２−ｍ及び復調部２０６ａ−ｉに結線される。第（ｍ＋１）データ信号フィルタ２０３−（ｍ＋１）−ｉは第（ｍ＋１）サーキュレータ２０２−（ｍ＋１）及び復調部２０６ａ−ｉに結線される。
【００８５】
第ｍ連続波フィルタ２０４−ｍ−ｉは第ｍサーキュレータ２０２−ｍ及び第ｍ変調部２０５−ｍ−ｉに結線される。第（ｍ＋１）連続波フィルタ２０４−（ｍ＋１）−ｉは第（ｍ＋１）サーキュレータ２０２−（ｍ＋１）及び第（ｍ＋１）変調部２０５−（ｍ＋１）−ｉに結線される。
【００８６】
第ｍ変調部２０５−ｍ−ｉは、第ｍ連続波フィルタ２０４−ｍ−ｉと第（ｍ＋１）サーキュレータ２０２−（ｍ＋１）の第３端子とに結線される。第（ｍ＋１）変調部２０５−（ｍ＋１）−ｉは、第（ｍ＋１）連続波フィルタ２０４−（ｍ＋１）−ｉと第ｍサーキュレータ２０２−ｍの第３端子とに結線される。
第ｎ変調部２０５−ｎ−ｉが第ｎ連続波フィルタ２０４−ｎ−ｉを透過した無変調連続波Ｃ−ｉを変調する時刻はｎに依らず同時刻である。すなわち、第ｎ変調部２０５−ｎ−ｉが前記無変調連続波Ｃを変調する期間を第ｎ変調期間として、全ての第ｎ変調期間は同一である。全ての第ｎ変調期間は同一であるとは、第ｎ変調期間の期間の開始時刻と期間の長さとはｎに依らず同一であることを意味する。
【００８７】
なお、第ｎ変調期間は、無変調連続波Ｃの周波数ごとに異なる期間であってもよいし、無変調連続波Ｃの周波数に依らず同一の期間であってもよい。
【００８８】
復調部２０６ａ−ｉは、第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉ〜第（２×Ｎ）データ信号フィルタ２０３−（２×Ｎ）−ｉを透過したデータ信号を取得し、取得したデータ信号を復調する。復調部２０６ａ−ｉは、第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉ〜第（２×Ｎ）データ信号フィルタ２０３−（２×Ｎ）−ｉの２×Ｎ個のデータ信号フィルタ２０３に結線される。復調部２０６ａ−ｉは、復調したデータ信号を所定の出力先（不図示）に出力する。
【００８９】
なお、図１０において、太線は、第ｎデータ信号フィルタ２０３−ｎ−１〜２０３−ｎ−Ｉと復調部２０６ａ−１〜２０６ａ−Ｉとの間のＩ本の結線を表す。
【００９０】
（配線の長さ）
ここで、第２無線装置２０ａが備える各機能部間の配線の長さについて説明する。以下、第ｎデータ信号フィルタ２０３−ｎ−１〜２０３−ｎ−Ｉをそれぞれ区別しない場合、第ｎデータ信号フィルタ２０３−ｎという。以下、第ｎ連続波フィルタ２０４−ｎ−１〜２０４−ｎ−Ｉをそれぞれ区別しない場合、第ｎ連続波フィルタ２０４−ｎという。以下、第ｎ変調部２０５−ｎ−１〜２０５−ｎ−Ｉをそれぞれ区別しない場合、第ｎ変調部２０５−ｎという。
【００９１】
第２無線装置２０ａにおいて、第ｍアンテナ素子２０１−ｍから第ｍ変調部２０５−ｍ−ｉまでの配線の長さと、第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）から第ｍ変調部２０５−（ｍ＋１）−ｉまでの配線の長さとは同一である。より具体的には、第ｍ経路Ｋｍ−ｉと第（ｍ＋１）経路Ｋ（ｍ＋１）−ｉとの経路長は同一である。第ｍ経路Ｋｍ−ｉは、第ｍアンテナ素子２０１−ｍから第ｍサーキュレータ２０２−ｍ、第ｍ連続波フィルタ２０４−ｍ−ｉ及び第ｍ変調部２０５−ｍ−ｉを経由して第（ｍ＋１）サーキュレータ２０２−（ｍ＋１）に至る経路である。第（ｍ＋１）経路Ｋ（ｍ＋１）−ｉは、第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）から第（ｍ＋１）サーキュレータ２０２−（ｍ＋１）、第（ｍ＋１）連続波フィルタ２０４−（ｍ＋１）−ｉ及び第（ｍ＋１）変調部２０５−（ｍ＋１）−ｉを経由して第ｍサーキュレータ２０２−ｍに至る経路である。さらに、第ｎ経路Ｋｎ−ｉの長さはｎに依らず全て略同一である。
【００９２】
また、全ての第ｎアンテナ配線長は同一である。第ｎアンテナ配線長は、第ｎサーキュレータ２０２−ｎと第ｎアンテナ素子２０１−ｎとの間の配線の長さである。
【００９３】
また、第ｎアンテナ素子２０１−ｎから第ｎ変調部２０５−ｎ−ｉまでの配線の長さはｎに依らず全て同一である。
【００９４】
（第２無線装置２０ａにおける伝搬の経路について）
第２無線装置２０ａによって受信されたデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉの第２無線装置２０ａにおける伝搬の経路について説明する。
【００９５】
まず、第ｍアンテナ素子２０１−ｍによって受信されたデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉの伝搬の経路を説明する。第ｍアンテナ素子２０１−ｍによって受信されたデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉは、第ｍサーキュレータ２０２−ｍまで伝搬する。第ｍサーキュレータ２０２−ｍまで伝搬したデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉは、第ｍサーキュレータ２０２−ｍから第ｍデータ信号フィルタ２０３−ｍ−ｉ及び第ｍ連続波フィルタ２０４−ｍ−ｉまで伝搬する。
【００９６】
第ｍ連続波フィルタ２０４−ｍ−ｉまで伝搬したデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉのうち、無変調連続波Ｃ−ｉのみが第ｍ連続波フィルタ２０４−ｍ−ｉを透過する。第ｍ連続波フィルタ２０４−ｍ−ｉを透過した無変調連続波Ｃ−ｉは、第ｍ連続波フィルタ２０４−ｍ−ｉから第ｍ変調部２０５−ｍ−ｉまで伝搬する。
【００９７】
第ｍ変調部２０５−ｍ−ｉまで伝搬した無変調連続波Ｃは所定の期間（以下「第ｍ変調期間」という。）だけ第ｍ変調部２０５−ｍ−ｉによって変調される。以下、第ｍ変調部２０５−ｍ−ｉによって変調された無変調連続波Ｃ−ｉを、第ｍ変調信号Ｖｍ−ｉという。第ｍ変調信号Ｖｍ−ｉは電波である。
なお、第ｍ変調期間は、無変調連続波Ｃの周波数ごとに異なる期間であってもよいし、無変調連続波Ｃの周波数に依らず同一の期間であってもよい。
【００９８】
第ｍ変調信号Ｖｍ−ｉは、第ｍ変調部２０５−ｍ−ｉから第（ｍ＋１）サーキュレータ２０２−（ｍ＋１）まで伝搬する。第（ｍ＋１）サーキュレータ２０２−（ｍ＋１）まで伝搬した第ｍ変調信号Ｖｍ−ｉは、第（ｍ＋１）サーキュレータ２０２−（ｍ＋１）から第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）まで伝搬し、第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）から放射される。
【００９９】
一方、第ｍデータ信号フィルタ２０３−ｍ−ｉまで伝搬したデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉのうち、データ信号Ｄ−ｉのみが第ｍデータ信号フィルタ２０３−ｍ−ｉを透過する。第ｍデータ信号フィルタ２０３−ｍ−ｉを透過したデータ信号Ｄ−ｉは、第ｍデータ信号フィルタ２０３−ｍ−ｉから復調部２０６ａ−ｉまで伝搬する。復調部２０６ａ−ｉまで伝搬したデータ信号Ｄ−ｉは、復調部２０６ａ−ｉによって復調される。
【０１００】
次に、第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）によって受信されたデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉの伝搬の経路を説明する。
【０１０１】
第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）によって受信されたデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉは、第（ｍ＋１）サーキュレータ２０２−（ｍ＋１）まで伝搬する。第（ｍ＋１）サーキュレータ２０２−（ｍ＋１）まで伝搬したデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉは、第（ｍ＋１）サーキュレータ２０２−（ｍ＋１）から第（ｍ＋１）データ信号フィルタ２０３−（ｍ＋１）−ｉ及び第（ｍ＋１）連続波フィルタ２０４−（ｍ＋１）−ｉまで伝搬する。
【０１０２】
第（ｍ＋１）連続波フィルタ２０４−（ｍ＋１）−ｉまで伝搬したデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉのうち、無変調連続波Ｃ−ｉのみが第（ｍ＋１）連続波フィルタ２０４−（ｍ＋１）−ｉを透過する。第（ｍ＋１）連続波フィルタ２０４−（ｍ＋１）−ｉを透過した無変調連続波Ｃ−ｉは、第（ｍ＋１）連続波フィルタ２０４−（ｍ＋１）−ｉから第（ｍ＋１）変調部２０５−（ｍ＋１）−ｉまで伝搬する。
【０１０３】
第（ｍ＋１）変調部２０５−（ｍ＋１）−ｉまで伝搬した無変調連続波Ｃは所定の期間（以下「第（ｍ＋１）変調期間」という。）だけ第（ｍ＋１）変調部２０５−（ｍ＋１）−ｉによって変調される。以下、第（ｍ＋１）変調部２０５−（ｍ＋１）−ｉによって変調された無変調連続波Ｃ−ｉを、第（ｍ＋１）変調信号Ｖ（ｍ＋１）−ｉという。第（ｍ＋１）変調信号Ｖ（ｍ＋１）−ｉは電波である。なお、全ての第ｎ変調期間は同一である。全ての第ｎ変調期間が同一であるとは、第ｎ変調期間の期間の開始時刻と期間の長さとがｎに依らず同一であることを意味する。
なお、第（ｍ＋１）変調期間は、無変調連続波Ｃの周波数ごとに異なる期間であってもよいし、無変調連続波Ｃの周波数に依らず同一の期間であってもよい。
【０１０４】
第（ｍ＋１）変調信号Ｖ（ｍ＋１）−ｉは、第（ｍ＋１）変調部２０５−（ｍ＋１）−ｉから第ｍサーキュレータ２０２−ｍまで伝搬する。第ｍサーキュレータ２０２−ｍまで伝搬した第（ｍ＋１）変調信号Ｖ（ｍ＋１）−ｉは、第ｍサーキュレータ２０２−ｍから第ｍアンテナ素子２０１−ｍまで伝搬し、第ｍアンテナ素子２０１−ｍから放射される。
【０１０５】
（第２無線装置２０ａの出力波について）
以下、第ｍアンテナ素子２０１−ｍが無変調連続波を受信してから第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）が無変調連続波を放射するまでの時間を第ｍ経過時間という。以下、第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）が無変調連続波を受信してから第ｍアンテナ素子２０１−ｍが無変調連続波を放射するまでの時間を第（ｍ＋１）経過時間という。
【０１０６】
第ｎ経路Ｋｎ−ｉの経路長はｎに依らず同一であり、第ｎアンテナ配線長はｎに依らず同一であり、第ｎ変調部２０５−ｎが第ｎ連続波フィルタ２０４−ｎを透過した無変調連続波を変調する時刻はｎに依らず同時刻である。そのため、全ての第ｎ経過時間は同一である。
【０１０７】
そのため、このように構成された第２無線装置２０ａは、全ての第ｎ経過時間が同一であるためバン・アッタ・アレーであり、第２無線装置２０ａは、第１無線装置１０に向けて伝搬するビームを形成する。第２無線装置２０ａが形成するビームが出力波である。
【０１０８】
（フローチャート）
図１１は、第１実施形態の無線通信システム１における処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下、説明の簡単のため、無線通信システム１が備える第２無線装置２０は、第２無線装置２０ａであると仮定するが、無線通信システム１が備える第２無線装置２０が第２無線装置２０であっても処理の流れは同様である。無線通信システム１が備える第２無線装置２０が第２無線装置２０である場合は、Ｎ＝１の場合に相当する。
【０１０９】
第１無線装置１０−ｉがデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉを送信する（ステップＳ１０１）。第２無線装置２０ａがデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉを受信する（ステップＳ１０２）。具体的には、第ｎアンテナ素子２０１−ｎにデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉが到達し、第ｎアンテナ素子２０１−ｎによって受信される。
【０１１０】
第２無線装置２０ａが、ステップＳ１０２において受信したデータ信号Ｄ−ｉと無変調連続波Ｃ−ｉとを分離する（ステップＳ１０３）。具体的には、第ｎアンテナ素子２０１−ｎが受信したデータ信号Ｄ−ｉが第ｎデータ信号フィルタ２０３−ｎ−ｉを透過し、第ｎアンテナ素子２０１−ｎが受信した無変調連続波Ｃ−ｉが第ｎ連続波フィルタ２０４−ｎ−ｉを透過することで、データ信号Ｄ−ｉと無変調連続波Ｃ−ｉとが分離される。
【０１１１】
第２無線装置２０ａが、データ信号Ｄ−ｉを復調する（ステップＳ１０４）。具体的には、復調部２０６ａ−ｉが、第ｎデータ信号フィルタ２０３−ｎ−ｉを透過したデータ信号Ｄ−ｉを復調する。
第２無線装置２０ａが、無変調連続波Ｃ−ｉを変調する（ステップＳ１０５）。具体的には、第ｎ変調部２０５−ｎ−ｉが第ｎアンテナ素子２０１−ｎによって受信され、第ｎ連続波フィルタ２０４−ｎ−ｉを透過した無変調連続波Ｃ−ｉを変調する。
【０１１２】
第２無線装置２０ａが、第ｎ変調部２０５−ｎ−ｉによって変調された後の無変調連続波Ｃ−ｉを放射する（ステップＳ１０６）。具体的には、第ｍ変調部２０５−ｍ−ｉによって変調された後の無変調連続波Ｃ−ｉが第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）−ｉから放射される。第（ｍ＋１）変調部２０５−（ｍ＋１）−ｉによって変調された後の無変調連続波が第ｍアンテナ素子２０１−ｍ−ｉから放射される。
【０１１３】
第１無線装置１０−ｉが、第２無線装置２０ａから放射された電波を受信する（ステップＳ１０７）。具体的には、第１無線装置１０−ｉは、ステップＳ１０６において第２無線装置２０ａが放射した電波を受信する。
【０１１４】
このように構成された第２無線装置２０ａは、全ての第ｎ経路の経路長が同一であり、全ての第ｎアンテナ配線長が同一であり、第ｎ変調部２０５−ｎが第ｎ連続波フィルタ２０４−ｎを透過した無変調連続波Ｃを変調する時刻は全て同時刻であるため、バン・アッタ・アレー・アンテナである。
【０１１５】
このように構成された第２無線装置２０ａは、２×Ｎ個のアンテナ素子２０１と、Ｎ個のフィルタユニット２１と、復調ユニット２２ａとを備え、全ての第ｎ経過時間は同一である。そのため、このように構成された第２無線装置２０ａは、バン・アッタ・アレー・アンテナでありながら、データ信号の受信と出力波の送信とが可能である。
【０１１６】
このように構成された無線通信システム１は、Ｉ台の第１無線装置１０及び第２無線装置２０ａを備える。そのため、このように構成された無線通信システム１は、バン・アッタ・アレーを用いた双方向通信が可能である。具体的には、このように構成された無線通信システム１ｂは、バン・アッタ・アレーを用いた周波数分割多元接続（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＦＤＭＡ）が可能である。
【０１１７】
このように構成された第２無線装置２０ａは、４つ以上の偶数個のアンテナ素子２０１が受信したデータ信号Ｄを１つの復調部２０６ａが復調する。そのため、このように構成された第２無線装置２０ａは、装置の大型化を抑制することができる。
【０１１８】
（第２の実施形態）
図１２は、第２の実施形態の無線通信システム１ｂのシステム構成の一例を示す図である。無線通信システム１ｂは、第１無線装置１０ｂ及び第２無線装置２０ｂ−１〜２０ｂ−Ｉを備える。以下、無線通信システム１と同様の機能を有するものについては、図１、図４及び図１０と同じ符号を付すことで説明を省略する。
【０１１９】
第１無線装置１０ｂは、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行することによって装置として機能する。第１無線装置１０ｂは、プログラムの実行によって、データ送信部１０１ｂ、無変調波送信部１０２ｂ及び受信部１０３ｂを備える装置として機能する。
【０１２０】
データ送信部１０１ｂは、データ信号Ｄ−１〜Ｄ−Ｉを第２無線装置２０ｂ−１〜２０ｂ−Ｉに送信する。
無変調波送信部１０２ｂは、無変調連続波Ｃ−１〜Ｃ−Ｉを第２無線装置２０ｂ−１〜２０ｂ−Ｉに送信する。
受信部１０３ｂは、電波を受信する。
【０１２１】
第２無線装置２０ｂ−ｉは、データ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉを受信して、出力波を出力する。出力波は、第２無線装置２０ｂ−ｉが受信した無変調連続波Ｃ−ｉが第２無線装置２０ｂ−ｉによって変調された電波である。
データ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉの周波数スペクトルは図３と同様である。
【０１２２】
図１３は、第２の実施形態における第２無線装置２０ｂ−ｉの機能構成の一例を示す図である。
第２無線装置２０ｂ−ｉは、Ｎ個のフィルタユニット２１に代えて、フィルタユニット２１ｂ−ｉを備える点と、Ｎ個の復調ユニット２２ａに代えて復調ユニット２２ｂ−ｉを備える点とで、第２無線装置２０ａと異なる。
【０１２３】
２×Ｎ個のアンテナ素子２０１は、第２無線装置２０ａと同様に、アレー状に位置する。第ｍアンテナ素子２０１−ｍと第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）とは、アレーの中心について対称な位置に位置する。
【０１２４】
第２無線装置２０ｂ−ｉは、アンテナ素子対Ｇ−ｍごとに、ひとつのフィルタユニット２１ｂ−ｉを備える。すなわち、第２無線装置２０ｂ−ｉは、Ｎ個のフィルタユニット２１ｂ−ｉを備える。以下、アンテナ素子対Ｇ−ｍが受信した電波が伝搬するフィルタユニット２１ｂ−ｉをフィルタユニット２１ｂ−ｉ−ｍという。
【０１２５】
フィルタユニット２１ｂ−ｉ−ｍは、第ｍデータ信号フィルタ２０３−ｍ−１〜２０３−ｍ−Ｉに代えて第ｍデータ信号フィルタ２０３−ｍ−ｉのみを備える点で、フィルタユニット２１−ｉと異なる。フィルタユニット２１ｂ−ｉ−ｍは、第（ｍ＋１）データ信号フィルタ２０３−（ｍ＋１）−１〜２０３−（ｍ＋１）−Ｉに代えて第（ｍ＋１）データ信号フィルタ２０３−（ｍ＋１）−ｉのみを備える点で、フィルタユニット２１−ｉと異なる。
【０１２６】
フィルタユニット２１ｂ−ｉ−ｍは、第ｍ連続波フィルタ２０４−ｍ−１〜２０４−ｍ−Ｉに代えて第ｍ連続波フィルタ２０４−ｍ−ｉのみを備える点で、フィルタユニット２１と異なる。フィルタユニット２１ｂ−ｉ−ｍは、第（ｍ＋１）連続波フィルタ２０４−（ｍ＋１）−１〜２０４−（ｍ＋１）−Ｉに代えて第（ｍ＋１）連続波フィルタ２０４−（ｍ＋１）−ｉのみを備える点で、フィルタユニット２１と異なる。
【０１２７】
フィルタユニット２１ｂ−ｉ−ｍは、第ｍ変調部２０５−ｍ−１〜２０５−ｍ−Ｉに代えて第ｍ変調部２０５−ｍ−ｉのみを備える点で、フィルタユニット２１と異なる。フィルタユニット２１ｂ−ｉ−ｍは、第（ｍ＋１）変調部２０５−（ｍ＋１）−１〜２０５−（ｍ＋１）−Ｉに代えて第（ｍ＋１）変調部２０５−（ｍ＋１）−ｉのみを備える点で、フィルタユニット２１と異なる。
【０１２８】
復調ユニット２２ｂ−ｉは、復調部２０６ａ−１〜２０６ａ−Ｉに代えて復調部２０６ａ−ｉのみを備える点で、復調ユニット２２ａと異なる。
【０１２９】
第２無線装置２０ｂ−ｉにおいて、各機能部間の配線の長さは第２無線装置２０ａと同様である。そのため、第２無線装置２０ｂ−ｉにおいても、第２無線装置２０ａと同様に、全ての第ｎ経過時間は同一である。
また、第２無線装置２０ｂ−ｉにおいて、第２無線装置２０ａと同様に、全ての第ｎ変調期間は同一である。
【０１３０】
図１４は、第２の実施形態において、Ｊ＝１の場合の第２無線装置２０ｂ−ｉの機能構成の一例を示す図である。
第２無線装置２０ｂ−ｉは、第１アンテナ素子２０１−１と、第２アンテナ素子２０１−２と、第１サーキュレータ２０２−１と、第２サーキュレータ２０２−２と、第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉと、第２データ信号フィルタ２０３−２−ｉと、第１連続波フィルタ２０４−１−ｉと、第２連続波フィルタ２０４−２−ｉと、第１変調部２０５−１−ｉと、第２変調部２０５−２−ｉと、復調部２０６ａ−ｉとを備える。
【０１３１】
図１４における第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉと、第２データ信号フィルタ２０３−２−ｉと、第１連続波フィルタ２０４−１−ｉと、第２連続波フィルタ２０４−２−ｉと、第１変調部２０５−１−ｉと、第２変調部２０５−２−ｉと、が構成する回路が、フィルタユニット２２ｂ−ｉ−１である。
【０１３２】
第２無線装置２０ｂ−ｉにおける、第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉ及び第２データ信号フィルタ２０３−２−ｉの透過スペクトルと第１連続波フィルタ２０４−１−ｉ及び第２連続波フィルタ２０４−２−ｉの透過スペクトルとは図５と同様である。
【０１３３】
第２無線装置２０ｂ−ｉにおける、無変調連続波Ｃ−ｉの第１アンテナ素子２０１−１における強度の時間変化と無変調連続波Ｃ１−ｉの第２アンテナ素子２０１−２における強度の時間変化とは図６と同様である。
【０１３４】
第２無線装置２０ｂ−ｉにおいて、第１アンテナ素子２０１−１における第１変調信号Ｖ１−ｉの強度の時間変化と第２アンテナ素子２０１−２における第２変調信号Ｖ２−ｉの強度の時間変化とは図７と同様である。
【０１３５】
図１５は、第２の実施形態における第２無線装置２０ｂ−ｉが放射する出力波の周波数スペクトルの一例を示す図である。図９と同様に、出力波の周波数スペクトルＷ＿ｉ＿３は、出力波は無変調連続波Ｃ−ｉが変調された電波である。そのため、図９と同様に、出力波の周波数スペクトルＷ＿ｉ＿３は、無変調連続波Ｃ−ｉの周波数スペクトルＷ＿ｉ＿２の中心を中心とし、無変調連続波Ｃ−ｉの周波数スペクトルＷ＿ｉ＿２の半値幅よりも広い半値幅を有する。しかしながら、図１５の周波数スペクトルの出力波は、図９と異なり、全てがひとつの第２無線装置２０又は２０ａによって放射された出力波ではない。図１５の１つの周波数スペクトルＷ＿ｉ＿３は、１つの第２無線装置２０ｂ−ｉによって放射された出力波の周波数スペクトルである。ここまでで図１５の説明を終了する。
【０１３６】
（フローチャート）
図１６は、第２実施形態の無線通信システム１ｂにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【０１３７】
第１無線装置１０ｂがデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉを送信する（ステップＳ２０１）。第２無線装置２０ｂ−ｉがデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉを受信する（ステップＳ２０２）。具体的には、第２無線装置２０ｂ−ｉの第ｎアンテナ素子２０１−ｎにデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉが到達し、第２無線装置２０ｂ−ｉの第ｎアンテナ素子２０１−ｎによって受信される。
【０１３８】
第２無線装置２０ｂ−ｉが、ステップＳ１０２において受信したデータ信号Ｄ−ｉと無変調連続波Ｃ−ｉとを分離する（ステップＳ２０３）。具体的には、第２無線装置２０ｂ−ｉにおいて、第ｎアンテナ素子２０１−ｎが受信したデータ信号Ｄ−ｉが第ｎデータ信号フィルタ２０３−ｎ−ｉを透過する。また、第２無線装置２０ｂ−ｉにおいて、第ｎアンテナ素子２０１−ｎが受信した無変調連続波Ｃ−ｉが第ｎ連続波フィルタ２０４−ｎ−ｉを透過する。このようにして、データ信号Ｄ−ｉと無変調連続波Ｃ−ｉとが分離される。
【０１３９】
第２無線装置２０ｂ−ｉが、データ信号Ｄ−ｉを復調する（ステップＳ２０４）。具体的には、第２無線装置２０ｂ−ｉにおいて、復調部２０６ａ−ｉが、第ｎデータ信号フィルタ２０３−ｎ−ｉを透過したデータ信号Ｄ−ｉを復調する。
第２無線装置２０ｂ−ｉが、無変調連続波Ｃ−ｉを変調する（ステップＳ２０５）。具体的には、第２無線装置２０ｂ−ｉにおいて、第ｎ変調部２０５−ｎ−ｉが第ｎアンテナ素子２０１−ｎによって受信され、第ｎ連続波フィルタ２０４−ｎ−ｉを透過した無変調連続波Ｃ−ｉを変調する。
【０１４０】
第２無線装置２０ｂ−ｉが、第ｎ変調部２０５−ｎ−ｉによって変調された後の無変調連続波Ｃ−ｉを放射する（ステップＳ２０６）。具体的には、第２無線装置２０ｂ−ｉにおいて、第ｍ変調部２０５−ｍ−ｉによって変調された後の無変調連続波Ｃ−ｉが第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）−ｉから放射される。第２無線装置２０ｂ−ｉにおいて、第（ｍ＋１）変調部２０５−（ｍ＋１）−ｉによって変調された後の無変調連続波が第ｍアンテナ素子２０１−ｍ−ｉから放射される。
【０１４１】
第１無線装置１０−ｉが、第２無線装置２０ｂ−ｉから放射された電波を受信する（ステップＳ２０７）。具体的には、第１無線装置１０−ｉは、ステップＳ１０６において第２無線装置２０ｂ−ｉが放射した電波を受信する。
【０１４２】
このように構成された第２無線装置２０ｂ−ｉは、２×Ｎ個のアンテナ素子２０１と、フィルタユニット２１ｂ−ｉ−ｍと、復調ユニット２２ｂ−ｉとを備え、全ての第ｎ経過時間は同一である。そのため、このように構成された第２無線装置２０ｂ−ｉは、バン・アッタ・アレー・アンテナでありながら、データ信号の受信と出力波の送信とが可能である。
【０１４３】
このように構成された無線通信システム１ｂは、第１無線装置１０ｂ及び第２無線装置２０ｂ−１〜２０ｂ−Ｉを備える。そのため、このように構成された無線通信システム１ｂは、バン・アッタ・アレーを用いた双方向通信が可能である。具体的には、このように構成された無線通信システム１ｂは、バン・アッタ・アレーを用いた周波数分割多元接続（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＦＤＭＡ）が可能である。
【０１４４】
（第３の実施形態）
図１７は、第３の実施形態の無線通信システム１ｃのシステム構成の一例を示す図である。無線通信システム１ｃは、第１無線装置１０−１〜１０−Ｉ及び複数の第２無線装置２０を備える。以下、無線通信システム１と同様の機能を有するものについては、図１、図４、図１０、図１２及び図１３と同じ符号を付すことで説明を省略する。
【０１４５】
以下、複数の第２無線装置２０をそれぞれ区別する場合、第２無線装置２０―ｊ（ｊは１以上の整数）という。
無線通信システム１ｃにおいて、第２無線装置２０−ｊは、第１無線装置１０−１〜１０−Ｉが送信したデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉを受信して、出力波を出力する。出力波は、無線通信システム１と同様に、第２無線装置２０―ｊが受信した無変調連続波Ｃ−ｉが第２無線装置２０−ｊによって変調された電波である。
【０１４６】
（フローチャート）
図１８は、第３実施形態の無線通信システム１ｃにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【０１４７】
第１無線装置１０−ｉがデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉを送信する（ステップＳ３０１）。第２無線装置２０―ｊがデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉを受信する（ステップＳ３０２）。具体的には、第２無線装置２０―ｊにおいて、第ｎアンテナ素子２０１−ｎにデータ信号Ｄ−ｉ及び無変調連続波Ｃ−ｉが到達し、第ｎアンテナ素子２０１−ｎによって受信される。
【０１４８】
第２無線装置２０―ｊが、ステップＳ１０２において受信したデータ信号Ｄ−ｉと無変調連続波Ｃ−ｉとを分離する（ステップＳ３０３）。具体的には、第２無線装置２０―ｊにおいて、第ｎアンテナ素子２０１−ｎが受信したデータ信号Ｄ−ｉが第ｎデータ信号フィルタ２０３−ｎ−ｉを透過する。第２無線装置２０―ｊにおいて、第ｎアンテナ素子２０１−ｎが受信した無変調連続波Ｃ−ｉが第ｎ連続波フィルタ２０４−ｎ−ｉを透過する。このようにして、データ信号Ｄ−ｉと無変調連続波Ｃ−ｉとが分離される。
【０１４９】
第２無線装置２０―ｊが、データ信号Ｄ−ｉを復調する（ステップＳ３０４）。具体的には、第２無線装置２０―ｊにおいて、復調部２０６ａ−ｉが、第ｎデータ信号フィルタ２０３−ｎ−ｉを透過したデータ信号Ｄ−ｉを復調する。
第２無線装置２０―ｊが、無変調連続波Ｃ−ｉを変調する（ステップＳ３０５）。具体的には、第２無線装置２０―ｊにおいて、第ｎ変調部２０５−ｎ−ｉが第ｎアンテナ素子２０１−ｎによって受信され、第ｎ連続波フィルタ２０４−ｎ−ｉを透過した無変調連続波Ｃ−ｉを変調する。
【０１５０】
第２無線装置２０―ｊが、第ｎ変調部２０５−ｎ−ｉによって変調された後の無変調連続波Ｃ−ｉを放射する（ステップＳ３０６）。具体的には、第２無線装置２０―ｊにおいて、第ｍ変調部２０５−ｍ−ｉによって変調された後の無変調連続波Ｃ−ｉが第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）−ｉから放射される。第２無線装置２０―ｊにおいて、第（ｍ＋１）変調部２０５−（ｍ＋１）−ｉによって変調された後の無変調連続波が第ｍアンテナ素子２０１−ｍ−ｉから放射される。
【０１５１】
第１無線装置１０−ｉが、第２無線装置２０―ｊから放射された電波を受信する（ステップＳ３０７）。具体的には、第１無線装置１０−ｉは、ステップＳ１０６において第２無線装置２０―ｊが放射した電波を受信する。
【０１５２】
このように構成された無線通信システム１ｃは、第１無線装置１０−１〜１０−Ｉ及び第２無線装置２０−１〜２０−Ｊを備える。そのため、このように構成された無線通信システム１ｃは、バン・アッタ・アレーを用いた双方向通信が可能である。具体的には、このように構成された無線通信システム１ｂは、バン・アッタ・アレーを用いた周波数分割多元接続（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＦＤＭＡ）が可能である。
【０１５３】
（変形例）
なお、復調部２０６及び２０６ａは、ダイバーシティ受信方式によってデータ信号Ｄを復調してもよい。以下、説明の簡単のため、復調部２０６について具体的に説明する。復調部２０６は、第１データ信号と第２データ信号との電力が異なる場合、電力の高いデータ信号だけを復調してもよい。第１データ信号は、第１アンテナ素子２０１−１が受信したデータ信号である。第２データ信号は、第２アンテナ素子２０１−２が受信したデータ信号である。復調部２０６は、電力の高いデータ信号だけを復調可能であればどのような方法で電力の高いデータ信号だけを復調してもよい。例えば、復調部２０６は、選択合成法によって電力の高いデータ信号だけを復調してもよい。
【０１５４】
第１データ信号と第２データ信号との電力が異なる状況は、例えば、データ信号が第２無線装置２０に到来してくる方向が正面でない場合に生じる。データ信号は、第１アンテナ素子２０１−１と第２アンテナ素子２０１−２とを結ぶ直線の垂直二等分線上に位置する光源からデータ信号が放射された場合に、第２無線装置２０の正面から到来する。
データ信号が第２無線装置２０に到来してくる方向が正面でない場合に、データ信号が第１アンテナ素子２０１−１に到達する時刻とデータ信号が第２アンテナ素子２０１−２に到達する時刻とは異なる。
【０１５５】
第１無線装置１０−１〜１０−Ｉ及び第１無線装置１０ｂはパイロット信号を送信してもよい。例えば、第１無線装置１０−ｉ又は第１無線装置１０ｂがパイロット信号を送信する場合、復調部２０６及び２０６ａは、パイロット信号を用いたチャネル推定を実行してもよい。また、このような場合、復調部２０６及び２０６ａは、受信した電波の相関行列の固有値分解を実行することによって、ウェイトを算出し、最大比合成を実行してもよい。
【０１５６】
なお、第２無線装置２０ａ、２０ｂ−ｉ及び２０−１〜２０−Ｊは、必ずしも１つの周波数ごとに復調部２０６ａ又は２０６を１つのみ備える必要は無く、１つの周波数ごとに複数備えてもよい。例えば、第２無線装置２０ａは、復調部２０６ａを、第ｍアンテナ素子２０１−ｍと第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）との１対のアンテナ素子２０１ごとに各周波数につき１つずつ備えてもよい。
【０１５７】
なお、２×Ｎ個のアンテナ素子２０１は、アレー状に位置すればどのように位置してもよい。２×Ｎ個のアンテナ素子２０１は、例えば、リニアアレー状に位置してもよいし、平面アレー状に位置してもよい。アレー状とは、２×Ｎ個のアンテナ素子２０１が規則的に配列することを意味する。
【０１５８】
なお、第ｍアンテナ素子２０１−ｍと第（ｍ＋１）アンテナ素子２０１−（ｍ＋１）との間の距離（以下「第ｍアンテナ間距離」という。）は波長λ未満であってもよい。このような場合、上記した第１アンテナ間距離ｄが波長λ未満である場合と同様に、第ｍアンテナ間距離が波長λ以上である場合よりも、第１無線装置１０−ｉ又は第１無線装置１０ｂに伝搬する方向における出力波の強度が強い。
また、上記した第１アンテナ間距離ｄが波長λ未満である場合と同様に、第ｍアンテナ間距離が波長λ／２未満である場合、グレーテイングローブの発生が抑制される。
【０１５９】
なお、第２無線装置２０、２０ａ、２０ｂ−ｉ及び２０−１〜２０−Ｊは、無線装置の一例である。なお、ステップＳ１０１、Ｓ２０１及びＳ３０１は、送信ステップの一例である。なお、ステップＳ１０２、Ｓ２０２及びＳ３０２は、第１受信ステップの一例である。なお、ステップＳ１０３、Ｓ２０３及びＳ３０３は、分離ステップの一例である。なお、ステップＳ１０４、Ｓ２０４及びＳ３０４は、復調ステップの一例である。なお、ステップＳ１０５、Ｓ２０５及びＳ３０５は、変調ステップの一例である。なお、ステップＳ１０６、Ｓ２０６及びＳ３０６は、放射ステップの一例である。なお、ステップＳ１０７、Ｓ２０７及びＳ３０７は、第２受信ステップの一例である。
【０１６０】
なお、第１データ信号フィルタ２０３−１−ｉ〜第（２×Ｎ）データ信号フィルタ２０３−（２×Ｎ）−ｉは第ｉ変調信号フィルタの一例である。なお、第ｎデータ信号フィルタ２０３−ｎ−ｉは第ｎアンテナ素子用の第ｉデータ信号フィルタの一例である。なお、第１連続波フィルタ２０４−１−ｉ〜第（２×Ｎ）連続波フィルタ２０４−（２×Ｎ）−ｉは第ｉ非変調波フィルタの一例である。なお、第ｎ連続波フィルタ２０４−ｎ−ｉは第ｎアンテナ素子用の第ｉ非変調波フィルタの一例である。なお、第１変調部２０５−１−ｉ〜第（２×Ｎ）変調部２０５−（２×Ｎ）−ｉは第ｉ無変調波変調部の一例である。なお、第ｎ変調部２０５−ｎ−ｉは第ｎアンテナ素子用の第ｉ無変調波変調部の一例である。なお、復調部２０６−ｉは、第ｉ変調信号復調部の一例である。
【０１６１】
なお、無変調連続波Ｃ−ｉは、第ｉ無変調連続波の一例である。なお、データ信号Ｄ−ｉは、第ｉデータ信号の一例である。
【０１６２】
なお、第１無線装置１０−１〜１０−Ｉ及び第１無線装置１０ｂと、第２無線装置２０、２０ａ、２０ｂ−ｉ及び２０−１〜２０−Ｊとの各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【０１６３】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【０１６４】
１、１ｂ、１ｃ…無線通信システム、  １０−１〜１０−Ｉ、１０ｂ…第１無線装置、  １０１−ｉ、１０１ｂ…データ送信部、  １０２−ｉ、１０２ｂ…無変調波送信部、  １０３−ｉ、１０３ｂ…受信部、  ２０、２０ａ、２０ｂ−ｉ、２０−１〜２０−Ｊ…第２無線装置、  ２０１…アンテナ素子、  ２０２…サーキュレータ、  ２０３…データ信号フィルタ、  ２０４…連続波フィルタ、  ２０５…変調部、  ２０６、２０６ａ…復調部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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