(57)【要約】【課題】複数の信号を受信する受信装置の構成を簡略化するとともに、情報セキュリティや送信データ量増加に対応する簡易な送信装置および受信装置を提供する。【解決手段】受信装置は、受信アンテナと副アンテナと可変リアクタンス素子制御部とを具備する。受信アンテナは、無線信号の受信を行う。副アンテナは、受信アンテナと電磁的に結合するとともに印加される電圧によりリアクタンスが変化する可変リアクタンス素子が接続される。可変リアクタンス素子制御部は、可変リアクタンス素子に周波数が異なる複数の正弦波信号を印加することにより受信を制御する。また、当該副アンテナを送信装置にも使用し、情報セキュリティ等に対応する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号の受信を行う受信アンテナと、
前記受信アンテナと電磁的に結合するとともに印加される電圧によりリアクタンスが変化する可変リアクタンス素子が接続される副アンテナと、
前記可変リアクタンス素子に周波数が異なる複数の正弦波信号を印加することにより前記受信を制御する可変リアクタンス素子制御部と
を具備する受信装置。
【請求項２】
前記副アンテナは、複数の前記可変リアクタンス素子が接続され、
前記可変リアクタンス素子制御部は、前記複数の正弦波信号を前記複数の可変リアクタンス素子にそれぞれ印加する
請求項１記載の受信装置。
【請求項３】
前記副アンテナが複数配置され、
前記可変リアクタンス素子制御部は、前記複数の正弦波信号を前記複数の可変リアクタンス素子にそれぞれ印加する
請求項１記載の受信装置。
【請求項４】
多次元化された受信信号に重み付け合成をして受信電波の電界強度のアンテナパターンを求める信号演算処理部をさらに具備し、
前記可変リアクタンス素子制御部は、前記可変リアクタンス素子に多次元化した信号を印加することにより前記多次元化された受信信号を受信させる
請求項１記載の受信装置。
【請求項５】
前記可変リアクタンス素子に所定の信号を印加することにより前記受信を制御する制御部と、
前記受信された受信信号を処理する信号処理部と
をさらに具備する請求項１記載の受信装置。
【請求項６】
前記制御部は、異なる波形の信号を前記所定の信号としてそれぞれの前記可変リアクタンス素子に印加することにより、受信アンテナの指向性をそれぞれの信号の波形に基づいて常時変化させる請求項５記載の受信装置。
【請求項７】
前記制御部は、互いに異なる周期波形や当該周期波形により生成されるアンテナパターンが、複数の直交信号の振幅および位相を変調して加算して得られる波形の信号を前記所定の信号としてそれぞれの可変リアクタンス素子に印加することにより、受信アンテナの指向性をそれぞれの信号の波形に基づいて常時変化させる請求項５記載の受信装置。
【請求項８】
前記信号処理部は、
前記可変リアクタンス制御部により印加されたそれぞれの電圧波形に基づく信号を前記受信信号に乗算して復調する信号波形乗算部と、
前記復調されたそれぞれの信号に、重みを掛ける重み乗算部と、
前記重みを掛けられた信号を合成する合成部と
を備える請求項５記載の受信装置。
【請求項９】
前記信号波形乗算部は、前記可変リアクタンス制御部により印加されたそれぞれの電圧波形と同じ波形の信号を前記受信信号に乗算する請求項８記載の受信装置。
【請求項１０】
前記信号波形乗算部は、前記可変リアクタンス制御部により印加されたそれぞれの電圧波形の直交信号、アンテナパターンの時間変化波形を構成する直交信号およびその複素共役に相当する信号の何れかを受信信号に乗算する請求項８記載の受信装置。
【請求項１１】
無線信号の送信を行うための信号および搬送波を発生する送信機と、
前記信号および搬送波を送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナと電磁的に結合し、前記無線信号に信号発生部の信号を掛け合わせる副送信アンテナに接続された信号発生部を備えた副送信アンテナ部と、
を具備する送信装置。
【請求項１２】
前記信号発生部は、
前記送信アンテナと電磁的に結合するとともに印加される電圧によりリアクタンスが変化する可変リアクタンス素子が接続される副送信アンテナと、
前記可変リアクタンス素子を制御する信号を生成する可変リアクタンス素子制御部と
を備える請求項１０記載の送信装置。
【請求項１３】
前記可変リアクタンス素子制御部は、秘密性・秘匿性信号設定部をさらに備え、
前記可変リアクタンス素子制御部は、前記信号設定部の設定に基づく信号を発生する
請求項１１記載の送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、送信装置および受信装置に関する。詳しくは、複数のアンテナを有する送信装置および受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信において送信された信号は、直接受信装置に至る経路の他に建物等から反射されて受信装置に届く経路の複数の経路を介して伝達される。すなわち、複数の経路により多重化されて伝達される。このような無線伝送の形態はマルチパスと称され、伝達された信号は、経路毎に遅延時間が異なる。このため、これらの信号を同時に受信すると、受信信号同士の干渉を生じて信号レベルが変動し、受信性能が低下することとなる。これを防止するため、受信装置においてアンテナの指向性を変更することにより、経路を選択して受信を行う受信装置が使用されている。例えば、励振素子とこの励振素子を囲むように配置された非励振素子とにより構成されるアレイアンテナを備える受信装置が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。この受信装置においては、非励振素子にそれぞれ接続されたリアクタンス素子のリアクタンスを変化させることにより、アレイアンテナ全体の指向性を所望の方向の感度を向上させる指向性に変化させ、励振素子により信号の受信を行う。これにより、最適な受信状態となる方向からの信号を受信し、受信性能を向上させる。
【０００３】
また、携帯電話などの移動体通信や、Ｗｉ−Ｆｉ（無線ＬＡＮ）などの室内通信端末の増加に伴い、通信データ量が急激に増大しており、これに対応するために、伝送速度の向上、基地局のカバーエリアの拡大、アンテナサイズ（受信機の大きさ）の削減などが求められている。さらに、電波の到来方向の調査、情報セキュリティのニーズ、送信するデータ量の増加や監視等に簡易な装置で対応することも求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６１５２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、特許文献１の受信装置においては、高速に時間変動する通信路環境においては、最適な受信状態となるリアクタンスを探索するまでに時間がかかり、通信環境の変化に追従することが困難という問題がある。また、膨大な数のマルチパスが存在する通信路環境においては、最適な受信状態を探索することが困難である。また、大容量通信を行うために有効な方法の一つとして多数のアンテナを設置する方法があるが、アンテナサイズが大きくなるという問題がある。
【０００６】
本技術は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、複数の到来信号を受信する受信装置の構成を簡略化すること、および当該受信装置の技術を応用した簡易な送信装置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】
【０００７】
本技術の第１の態様は、無線信号の受信を行う受信アンテナと、上記受信アンテナと電磁的に結合するとともに印加される電圧によりリアクタンスが変化する可変リアクタンス素子が接続される副アンテナと、上記可変リアクタンス素子に互いに直交する複数の周期電圧波形を印加することにより上記受信を制御する可変リアクタンス素子制御部とを具備する受信装置である。副アンテナに接続された可変リアクタンス素子に互いに直交する複数の周期電圧波形を印加することにより、副アンテナと電磁的に結合する受信アンテナの特性を変化させて、複数の信号を受信させることができる。
【０００８】
また、この第１の態様において、上記副アンテナは、複数の上記可変リアクタンス素子が接続され、上記可変リアクタンス素子制御部は、上記複数の周期電圧波形を上記複数の可変リアクタンス素子にそれぞれ印加してもよい。これにより、複数の周期電圧波形が複数の可変リアクタンス素子にそれぞれ印加される。
【０００９】
また、この第１の態様において、上記副アンテナが複数配置され、上記可変リアクタンス素子制御部は、上記複数の周期電圧波形を上記複数の可変リアクタンス素子にそれぞれ印加してもよい。これにより、複数の周期電圧波形が複数の可変リアクタンス素子にそれぞれ印加される。
【００１０】
また、この第１の態様において、多次元化された受信信号に重み付け合成をして受信電波の電界強度のアンテナパターンを求める信号演算処理部をさらに具備し、上記可変リアクタンス素子制御部は、上記可変リアクタンス素子に多次元化した信号を印加することにより上記多次元化された受信信号を受信させてもよい。
【００１１】
また、この第１の態様において、上記可変リアクタンス素子に所定の信号を印加することにより上記受信を制御する制御部と、上記受信された受信信号を処理する信号処理部とをさらに具備してもよい。
【００１２】
また、この第１の態様において、上記制御部は、異なる波形の信号を上記所定の信号としてそれぞれの上記可変リアクタンス素子に印加することにより、受信アンテナの指向性をそれぞれの信号の波形に基づいて常時変化させてもよい。
【００１３】
また、この第１の態様において、上記制御部は、互いに異なる周期波形や当該周期波形により生成されるアンテナパターンが、複数の直交信号の振幅および位相を変調して加算して得られる波形の信号を上記所定の信号としてそれぞれの可変リアクタンス素子に印加することにより、受信アンテナの指向性をそれぞれの信号の波形に基づいて常時変化させてもよい。
【００１４】
また、この第１の態様において、上記信号処理部は、上記可変リアクタンス制御部により印加されたそれぞれの電圧波形に基づく信号を上記受信信号に乗算して復調する信号波形乗算部と、上記復調されたそれぞれの信号に、重みを掛ける重み乗算部と、上記重みを掛けられた信号を合成する合成部とを備えてもよい。
【００１５】
また、この第１の態様において、上記信号波形乗算部は、上記可変リアクタンス制御部により印加されたそれぞれの電圧波形と同じ波形の信号を上記受信信号に乗算してもよい。
【００１６】
また、この第１の態様において、上記信号波形乗算部は、上記可変リアクタンス制御部により印加されたそれぞれの電圧波形の直交信号、アンテナパターンの時間変化波形を構成する直交信号およびその複素共役に相当する信号の何れかを受信信号に乗算してもよい。
【００１７】
また、本技術の第２の態様は、無線信号の送信を行うための信号および搬送波を発生する送信機と、上記信号および搬送波を送信する送信アンテナと、上記送信アンテナと電磁的に結合し、上記無線信号に信号発生部の信号を掛け合わせる副送信アンテナに接続された信号発生部を備えた副送信アンテナ部と、を具備する送信装置である。
【００１８】
また、この第２の態様において、上記信号発生部は、上記送信アンテナと電磁的に結合するとともに印加される電圧によりリアクタンスが変化する可変リアクタンス素子が接続される副送信アンテナと、上記可変リアクタンス素子を制御する信号を生成する可変リアクタンス素子制御部とを備えてもよい。
【００１９】
また、この第２の態様において、上記可変リアクタンス素子制御部は、秘密性・秘匿性信号設定部をさらに備え、上記可変リアクタンス素子制御部は、上記信号設定部の設定に基づく信号を発生してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本技術によれば、複数の到来信号を受信する送信装置および受信装置の構成を簡略化するという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本技術の第１の実施の形態に係る受信装置の構成例を示す図である。
【図２】アンテナパターンを拡散変調した場合のアンテナ出力スペクトルを示す図である。
【図３】本技術の第１の実施の形態に係る信号処理部の構成例を示す図である。
【図４】図２の受信信号に信号処理部で拡散符号３を乗算した場合の受信信号スペクトルを示す図である。
【図５】本技術の第１の実施の形態に係る受信装置の別の構成例を示す図である。
【図６】本技術の第２の実施の形態に係る受信装置の構成例を示す図である。
【図７】本技術の第２の実施の形態に係る受信信号の一例を示す図である。
【図８】本技術の第３の実施の形態に係る信号処理部の構成例を示す図である。
【図９】本技術の第５の実施の形態に係る信号処理部の構成例を示す図である。
【図１０】本技術の第６の実施の形態に係る受信装置の構成例を示す図である。
【図１１】本技術の第６の実施の形態に係る受信装置の他の構成例を示す図である。
【図１２】本技術の第７の実施の形態に係る受信装置の他の構成例を示す図である。
【図１３】本技術の第８および第９の実施の形態に係る受信装置の従来例との対比を示す図であり、（ａ）は、従来の送受信系を示す図、（ｂ）は、本発明に係る仮想送受信系を示す図である。
【図１４】本技術の第８の実施の形態に係る受信装置の他の構成例を示す図である。
【図１５】本技術の第８の実施の形態に係る高周波フロントエンドの構成例を示す図である。
【図１６】本技術の第８の実施の形態に係る信号処理部の構成例を示す図である。
【図１７】本技術の第９の実施の形態に係る信号処理部の構成例を示す図である。
【図１８】本技術の第１０の実施の形態に係る送信装置および受信装置の構成例を示す図である。
【図１９】本技術の第１１の実施の形態に係る送信装置および受信装置の構成例を示す図である。
【図２０】本技術の第１２の実施の形態に係る送信装置および受信装置の構成例を示す図である。
【図２１】本技術の第１３の実施の形態に係る送信装置および受信装置の構成例を示す図である。
【図２２】本技術の第１４の実施の形態に係る送信装置および受信装置の構成例を示す図である。
【図２３】本技術の第１４の実施の形態に係る送信装置および受信装置の信号を示す図である。（ａ）は広帯域スペクトルＢｖを、（ｂ）は広帯域スペクトルＢｓを、（ｃ）は広帯域スペクトルＢｓ＋Ｂｖを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、図面を参照して、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する。）を説明する。以下の図面において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は、模式的なものであり、各部の寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることは勿論である。
【００２３】
＜１．第１の実施の形態＞
［受信装置の構成］
図１は、本技術の第１の実施の形態に係る受信装置の構成例を示す図である。受信装置１は、受信アンテナ１０と、高周波フロントエンド２０と、信号処理部３０と、副アンテナ部４１および４２とを備える。なお、副アンテナ部は、図５のように３以上備えることもできる。
【００２４】
受信アンテナ１０は、送信された信号を受信するアンテナである。この受信アンテナ１０は、後述する副アンテナ４１１および４１２とともにアレイアンテナを構成する。また、受信アンテナ１０は、モノポールアンテナを想定した構成にしているが、本発明における実施の構成は、これに限定されない。
【００２５】
高周波フロントエンド２０は、受信アンテナ１０により受信された高周波信号を処理するものである。この高周波フロントエンド２０は、例えば、高周波増幅部、周波数変換部、バンドパスフィルタおよびアナログデジタル変換部により構成される。
【００２６】
ここで、高周波増幅部は、受信アンテナ１０により受信された高周波信号の増幅を行うものである。また、周波数変換部は、増幅された高周波信号を中間周波数またはベースバンド周波数の信号に変換するものである。この周波数変換部により高周波信号は、中間周波信号またはベースバンド信号に変換される。また、バンドパスフィルタは、中間周波信号等に含まれる不要な周波数の信号を除去するフィルタである。また、アナログデジタル変換部は、アナログの信号である中間周波信号等をデジタルの信号に変換するものである。高周波フロントエンド２０により、受信アンテナ１０により受信された信号は、デジタルの受信信号に変換されて信号処理部３０に対して出力される。
【００２７】
信号処理部３０は、高周波フロントエンド２０から出力されたデジタルの受信信号に対して処理を行うものである。この信号処理には、例えば、デジタルの受信信号の変調方式に応じて復調することにより音声等の受信データを生成する復調が該当する。信号処理部３０の構成の詳細については後述する。
【００２８】
副アンテナ部４１および４２は、受信アンテナ１０に作用して受信アンテナ１０におけるアンテナパターンに変化を与えるものである。副アンテナ部４１は、副アンテナ４１１と、可変リアクタンス素子４２１と、可変リアクタンス素子制御部４３１と、電圧源４４１とを備える。可変リアクタンス素子４２１は、副アンテナ４１１と接地との間に接続される。直列に接続された可変リアクタンス素子制御部４３１および電圧源４４１は、可変リアクタンス素子４２１に並列に接続される。また、副アンテナ部４２は、副アンテナ４１２と、可変リアクタンス素子４２２と、可変リアクタンス素子制御部４３２と、電圧源４４２とを備える。これらは、副アンテナ部４１と同様に接続される。
【００２９】
副アンテナ４１１および４１２は、受信アンテナ１０と電磁的に結合するアンテナである。この副アンテナ４１１および４１２は、受信アンテナ１０に近接して配置されることにより、電磁的に結合する。例えば、受信アンテナ１０との距離が受信する信号の波長の１／２よりも短い距離に近接させる。
【００３０】
可変リアクタンス素子４２１および４２２は、自身のリアクタンスを変更可能な素子である。この可変リアクタンス素子４２１および４２２を副アンテナ４１１および４１２に直列に接続することにより、副アンテナ４１１および４１２のリアクタンスを変更することができる。可変リアクタンス素子４２１および４２２には、例えば、可変容量ダイオードを使用することができる。可変容量ダイオードは、ＰＮ接合における逆方向に印加された電圧に応じて容量が変化するダイオードである。この逆方向の印加電圧を変化させることにより、容量すなわちリアクタンスを変化させることができる。
【００３１】
電圧源４４１および４４２は、それぞれ可変リアクタンス素子４２１および４２２に逆方向のバイアス電圧を印加する電源である。
【００３２】
可変リアクタンス素子制御部４３１および４３２は、可変リアクタンス素子４２１および４２２のリアクタンスを制御するものである。この可変リアクタンス素子制御部４３１および４３２は、可変リアクタンス素子４２１および４２２に印加する電圧を制御することにより、可変リアクタンス素子４２１および４２２のリアクタンスを制御する。以下、可変リアクタンス素子４２１および４２２に印加する電圧をリアクタンス制御電圧と称する。可変リアクタンス素子制御部４３１および４３２は、副アンテナ部４１等の接地とは絶縁されている、すなわち、接地電位に対してフローティング状態において動作する。このため、リアクタンス制御電圧は、電圧源４４１および４４２のバイアス電圧に重畳して可変リアクタンス素子４２１および４２２に印加される。
【００３３】
可変リアクタンス素子制御部４３１を例に挙げて、可変リアクタンス素子制御部の制御について説明する。可変リアクタンス素子制御部４３１がリアクタンス制御電圧を変化させると、可変リアクタンス素子４２１のリアクタンスが変化する。副アンテナ４１１は受信アンテナ１０と電磁結合しているため、可変リアクタンス素子４２１のリアクタンスの変化に応じてアンテナの指向性（アンテナパターン）も変化する。このため、リアクタンス制御電圧を制御することにより受信アンテナ１０により受信される信号の信号レベルおよび位相を変化させることができる。
【００３４】
［受信信号］
このリアクタンス制御電圧として周期電圧（一定の周期で同じ波形を繰り返す周期波）を使用すると、アンテナパターンを周期的に変化させることができる。すなわち、受信される信号の振幅および位相を周期電圧（リアクタンス制御電圧）により変動させることができる。ここで、直流を含めて4種類の周期波（直流、符号１、符号２、符号３）を足し合わせてリアクタンス制御電圧として印加した場合には、信号処理部３０に入力される信号のスペクトルは、図２のようになる。
【００３５】
すなわち、図２は、直流並びに符号１、符号２、および符号３の周期波をリアクタンス制御電圧として使用した場合の受信アンテナ１０によって受信される信号をベースバンド周波数に変換した後の周波数スペクトルを表した図であり、横軸は周波数を表し、縦軸は受信信号の電力を表す。
【００３６】
すなわち、直流成分と符号１乃至符号３の影響を受けたアンテナパターンによりスペクトル拡散変調された成分が重なり、４つの周期波による受信信号が同時に受信される。このため、受信装置１は、１つの受信アンテナ１０により複数の出力信号を受信することができる。このため、受信装置１は、物理的に異なる複数のアンテナを有する受信装置と等価な受信装置として使用することができる。
【００３７】
［信号処理部の構成］
図３は、本技術の第１の実施の形態に係る信号処理部の構成例を示す図である。図３の信号処理部３０は、符号乗算部３１１および３１２、ローパスフィルタ３２１乃至３２３ならびに重み乗算部３３１乃至３３３および復調部３４を備える。
【００３８】
符号乗算部３１１乃至３１２は、高周波フロントエンド２０から出力されたデジタルの受信信号に、副アンテナ部で用いた拡散符号の複素共役を連続的に乗算して、各拡散符号に対応する成分を低域成分に変換して通過させる。符号乗算部３１１は符号１に対応し、符号乗算部３１２は符号ｎに対応する。ローパスフィルタ３２１は、高周波フロントエンド２０から出力されたデジタルの受信信号の低域成分を通過させるフィルタを表し、ローパスフィルタ３２２乃至３２３は、符号乗算部を通過した受信信号の拡散符号１乃至符号ｎに対応する成分のみを取り出すためのフィルタを表す。
【００３９】
符号乗算部３１１とローパスフィルタ３２２の組合せが符号１に対応する逆拡散処理を表し、符号乗算部３１２とローパスフィルタ３２３の組合せが符号ｎに対応する逆拡散処理を表す。
【００４０】
図２の信号を例に挙げて説明すると、高周波フロントエンド２０から出力された受信信号をローパスフィルタ３２１に通すことで低域成分を取り出せる。また、高周波フロントエンド２０から出力された受信信号に符号乗算部符号３で符号３の複素共役を乗算することにより、次の図４で表されるような受信信号スペクトルを得ることができる。
【００４１】
これをローパスフィルタ３２１に通すことにより、高周波フロントエンド２０から出力された信号から、符号３の成分だけを得られる。このような逆拡散処理を符号１から符号ｎまで行う。
【００４２】
重み乗算部３３１乃至３３３は、ローパスフィルタ３２１乃至３２３から出力された信号に対して重み乗算を行うものである。図３においては、重み乗算部３３１乃至３３３は、それぞれローパスフィルタ３２１乃至３２３に対応し、直流および符号１から符号ｎの受信信号成分に対して重み乗算を行う。この重みは、例えば、所望の信号成分の信号対雑音電力比を最大にするために乗算されるものである。また、送信信号が複数並列に送信されている場合は、送信信号に応じて重み乗算部３３１乃至３３３において掛ける重みの組み合わせを変える。
【００４３】
復調部３４は、重み乗算部３３１乃至３３３により乗算された受信信号の復調を行うものである。また、受信信号が符号化されている場合には、復号をさらに行って受信データを生成する。
【００４４】
また、送信信号が複数並列に送信されている場合は、それぞれの送信信号に対応して復調を行う。また、図３の復調部３４は、例えば、重み乗算部３３１乃至３３３から出力された受信信号の加算を行い、加算後の受信信号を復調することができる。これにより、信号対雑音電力比を向上させることができる。このような受信方法は、受信ダイバーシチと称される。
【００４５】
このように、受信装置１は、送信された複数の信号を１つの受信アンテナ１０により受信することができ、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）を実行することができる。
【００４６】
なお、信号処理部３０の構成は、この例に限定されない。例えば、単一の信号が送信されて複数の受信信号を復調する構成（ＳＩＭＯ：Single Input  MultipleOutput）に適用することもできる。
【００４７】
以上説明したように、本技術の第１の実施の形態の受信装置１は、複数の周期波からなるリアクタンス制御電圧を可変リアクタンス素子のそれぞれに印加することにより、１つの受信アンテナにおいて複数の異なる受信信号を生成することができる。これにより、受信装置１の構成を簡略化することができる。
【００４８】
＜２．第２の実施の形態＞
図６は、本技術の第２の実施の形態に係る受信装置の構成例を示す図である。上述の第１の実施の形態の受信装置１は、副アンテナに複数の周期波形を印加していた。これに対し、本技術の第２の実施の形態の受信装置１は、副アンテナに複数の互いに異なる周波数の正弦波の和の電圧を印加することにより受信信号を周波数シフトさせる点で、第１の実施の形態と異なる。
【００４９】
［受信信号］
図７は、本技術の第２の実施の形態に係る受信信号の一例を示す図である。同図は、受信アンテナ１０等の受信信号周波数がｆｃであり、ｆｓおよび２ｆｓの周波数の正弦波の和をリアクタンス制御電圧として使用した場合の受信アンテナ１０により受信される信号を表した図である。同図において横軸は受信信号の周波数を表し、縦軸は受信信号の電力を表す。
【００５０】
図１の可変リアクタンス素子制御部４３１および４３２に、直流、周波数ｆｓの正弦波電圧、周波数２ｆｓの正弦波電圧をそれぞれ加えた場合、もしくは、それぞれに直流、周波数ｆｓの正弦波電圧、周波数２ｆｓの正弦波電圧の和の電圧を加えた場合、高周波フロントエンド部における周波数変換前のスペクトルが図７のようになる。
【００５１】
ベースバンド帯域への周波数変換が行われた後の高周波フロントエンド部の出力を分岐させて、図７の各スペクトルに対応する図６のバンドパスフィルタ９１、９２、９４、９５およびローパスフィルタ９３（それぞれの括弧内は通過させる帯域の中心周波数を表す）を通して、それぞれの周波数帯における信号を受信する。
【００５２】
本技術の第２の実施の形態における信号処理部３０には、図３において説明した信号処理部３０のうち、符号乗算部３１１乃至３１２をバンドパスフィルタに構成した信号処理部３０を適用することができる。符号乗算部３１１乃至３１２は、周波数−２ｆs、−ｆs、ｆs、２ｆsの信号に対応する。
【００５３】
バンドパスフィルタの後には、各周波数（−２ｆs、−ｆs、ｆs、２ｆs）をもつ正弦波を乗算する部分、
その後、重み付け乗算をする部分（ここまで直列接続）、その後合成して復調する復調部が構成される。
信号処理部３０には、正弦波乗算部、重み付け乗算部、復調部が含まれている。
【００５４】
これ以外の受信装置１の構成は、図１において説明した受信装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。
【００５５】
以上説明したように、本技術の第２の実施の形態の受信装置１は、図７に示すように受信信号を周波数領域において分離することができるため、各受信信号成分を容易に取り出すことができる。これにより、受信装置１よりも信号分離を容易に実現することができる。
【００５６】
＜３．第３の実施の形態＞
上述の第２の実施の形態の受信装置１は、受信信号を異なる周波数に分散して複数信号の受信を行っていた。これに対し、本技術の第３の実施の形態の受信装置１は、ウォルシュ−アダマール（Walsh-Hadamard）符号に基づいて符号化された周期電圧波形を副アンテナに印加する点で、第２の実施の形態と異なる。
【００５７】
［信号処理部の構成］
図８は、本技術の第３の実施の形態に係る信号処理部の構成例を示す図である。
信号処理部３０は、ローパスフィルタ３２１乃至３２３の代わりに高速アダマール変換部３５１を備える。
【００５８】
ウォルシュ−アダマール符号に基づく信号波形について説明する。長さ４のウォルシュ−アダマール符号は、ａ０＝（１，１，１，１）、ａ１＝（１，−１，１，−１）、ａ２＝（１，１，−１，−１）、ａ３＝（１，−１，−１，１）の４つのベクトルを行ベクトルとする４次の正方行列により表すことができる。また、これらのベクトルは互いに直交する。このベクトルに対してａ０＋ａ１＋ａ２−ａ３の演算を行って得られたベクトル（２，２，２，−２）を、例えば、ルート・レイズド・コサイン（root-raised cosine）波形の信号に乗算して得られる波形を１つの周期として繰り返す電圧波形が送信装置から送信される。この信号を受信する際には、ルート・レイズド・コサイン波形および上述のベクトル（２，２，２，−２）の乗算により得られた形に受信装置１のアンテナにおける特定方向の受信感度を変更する。
【００５９】
具体的には、上述のウォルシュ−アダマール符号（例えば、ａ０、ａ１、ａ２およびａ３）の線形和により表される波形を図５において説明した可変リアクタンス素子制御部４３１乃至４３３により生成し、可変リアクタンス素子４２１および４２２に印加する。これにより、ウォルシュ−アダマール符号に基づいて変化を加えられた受信信号を受信することができる。なお、受信装置１の特定方向の受信感度をウォルシュ−アダマール符号の線形和で変化させられるような電圧を可変リアクタンス素子制御部４３１および４３３に印加することもできる。
【００６０】
高速アダマール変換部３５１は、高周波フロントエンド２０から出力された信号を高速アダマール変換してウォルシュ−アダマール符号との相関値を出力するものである。重み乗算部３３１乃至３３３は、高速アダマール変換部３５１から出力された信号に重みを乗算する。その後、重み乗算部３３１乃至３３３の出力信号が復調部３４により合成される。
【００６１】
これ以外の受信装置１の構成は、第１または第２の実施の形態で説明した受信装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。
【００６２】
以上説明したように、本技術の第３の実施の形態の受信装置１は、ウォルシュ−アダマール符号に基づき複数の受信信号を受信することができる。
【００６３】
＜４．第４の実施の形態＞
上述の第３の実施の形態の受信装置１は、ウォルシュ−アダマール符号に基づいて信号を受信していた。これに対し、本技術の第４の実施の形態の受信装置１は、ゴレイ相補（Golay-Complementary）符号に基づいて信号を受信する点で、第３の実施の形態と異なる。
【００６４】
本技術の第４の実施の形態の受信装置１は、第１または第２の実施の形態で説明した受信装置１と同様の構成にすることができる。なお、可変リアクタンス素子制御部４３１乃至４３３は、ゴレイ相補符号の線形和で表される波形を可変リアクタンス素子４２１乃至４２３に印加する。
【００６５】
本技術の第４の実施の形態における信号処理部３０は、図３において説明した信号処理部３０と同様の構成にすることができる。ローパスフィルタ３２１乃至３２３は、高周波フロントエンド２０から出力された信号とゴレイ相補符号に相当する波形との相関を算出する。この算出された相関に基づく重みが重み乗算部３３１乃至３３３により受信信号に乗算され、復調部３４により合成されて復調される。
【００６６】
以上説明したように、本技術の第４の実施の形態の受信装置１は、ゴレイ相補符号に基づいて信号を受信することができる。
【００６７】
＜５．第５の実施の形態＞
上述の第３の実施の形態の受信装置１は、ウォルシュ−アダマール符号の線形和により表される波形を可変リアクタンス素子に印加していた。これに対し、本技術の第５の実施の形態の受信装置１は、周期自己相関関係が良好な符号により表される波形を可変リアクタンス素子に印加する点で、第３の実施の形態と異なる。
【００６８】
本技術の第５の実施の形態の受信装置１は、第１または第２の実施の形態で説明した受信装置１と同様の構成にすることができる。なお、可変リアクタンス素子制御部４３１乃至４３３は、周期自己相関関係が良好な符号、例えば、Ｍ系列により表される符号に基づく波形を生成し、可変リアクタンス素子４２１乃至４２３に印加する。Ｍ系列は、周期自己相関関係が良好な符号であるため、フィルタ出力のピークが出るタイミングが遅延時間により決定される。このため、異なる時間に到着する信号を区別することができる。なお、受信装置１の特定方向の受信感度をＭ系列のような周期自己相関関係が良好な符号で変化させられるような電圧を可変リアクタンス素子制御部４３１および４３３に印加することもできる。
【００６９】
［信号処理部の構成］
図９は、本技術の第５の実施の形態に係る信号処理部の構成例を示す図である。信号処理部３０は、次の点で図３において説明した信号処理部３０と異なる。信号処理部３０は、符号乗算部３１１乃至３１３において全て同じ符号1を用いる。また、遅延部３６１乃至３６２を備える。
【００７０】
遅延部３６１乃至３６２は、受信信号を所定の時間、遅延させるものである。この遅延部３６１乃至３６２は、直列に接続され、高周波フロントエンド２０から出力された信号を順次遅延させる。遅延部３６１乃至３６２のそれぞれの遅延時間をＴｄ、遅延部３６１乃至３６２の個数をＮとすると、遅延部３６２の出力信号は、高周波フロントエンド２０から出力された信号をＮ×Ｔｄだけ遅延させた信号となる。また、遅延時間Ｔｄは可変リアクタンス素子制御部４３１乃至４３３で用いる符号を構成する要素の時間と等しいものとする。
【００７１】
符号乗算部３１１には、高周波フロントエンド２０から出力された信号が入力される。符号乗算部３１２には、遅延部３６１により遅延された信号が入力される。符号乗算部３１３には、遅延部３６２により遅延された信号が入力される。このように、符号乗算部３１１乃至３１３には、遅延部３６１等により遅延された信号が入力される。このため、符号乗算部３１１乃至３１３には、同一の信号が遅延時間Ｔｄだけずれて入力される。
【００７２】
重み乗算部３３１は、高周波フロントエンド２０から出力された信号に対して重み乗算を行う。重み乗算部３３２は、符号乗算部３１１から出力された信号に対して重み乗算を行う。同様に重み乗算部３３３乃至３３４は、符号乗算部３１２乃至３１３からそれぞれ出力された信号に対して重み乗算を行う。
【００７３】
以上説明したように、本技術の第５の実施の形態の受信装置１は、周期自己相関関係が良好な符号により表される波形を可変リアクタンス素子に印加することにより、異なる時間に受信された信号を区別して受信することができる。
【００７４】
＜６．第６の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態の受信装置１は、１つの可変リアクタンス素子制御部を有する副アンテナ部を２つ使用していた。これに対し、本技術の第６の実施の形態の受信装置１は、複数の可変リアクタンス素子制御部を有する副アンテナ部を使用する点で、第１の実施の形態と異なる。
【００７５】
［受信装置の構成］
図１０は、本技術の第６の実施の形態に係る受信装置の構成例を示す図である。受信装置１は、副アンテナ部４１および４２の代わりに副アンテナ部４３を備える点で図１において説明した受信装置１と異なる。副アンテナ部４３は、図１において説明した副アンテナ部４１と比較して、可変リアクタンス素子制御部４３２をさらに備える。副アンテナ部４３では、直列に接続された可変リアクタンス素子制御部４３１および４３２並びに電圧源４４１が可変リアクタンス素子４２１に並列に接続される。
【００７６】
可変リアクタンス素子制御部４３１および４３２は、フローティング状態において動作し、電圧源４４１のバイアス電圧に重畳したリアクタンス制御電圧が可変リアクタンス素子４２１に印加される。可変リアクタンス素子制御部４３１および４３２は、例えば、周波数ｆｓおよび２ｆｓの正弦波信号をそれぞれのリアクタンス制御電圧として出力することができる。
【００７７】
図１１は、本技術の第６の実施の形態に係る受信装置の他の構成例を示す図である。受信装置１は、副アンテナ部４１および４２の代わりに副アンテナ部４４を備える点で図１において説明した受信装置１と異なる。この副アンテナ部４４は、図１０において説明した副アンテナ部４３と比較して、可変リアクタンス素子４２２および電圧源４４２をさらに備える。副アンテナ部４４では、直列に接続された可変リアクタンス素子４２１および４２２が副アンテナ４１１と接地との間に接続される。直列に接続された電圧源４４１および可変リアクタンス素子制御部４３１が可変リアクタンス素子４２１に並列に接続される。直列に接続された電圧源４４２および可変リアクタンス素子制御部４３２が可変リアクタンス素子４２２に並列に接続される。
【００７８】
受信装置１においては、可変リアクタンス素子４２１および４２２の合成リアクタンスにより、受信アンテナ１０のアンテナパターンを変化させる。
【００７９】
以上説明したように、本技術の第６の実施の形態の受信装置１は、複数の可変リアクタンス素子制御部により可変リアクタンス素子４２１等にリアクタンス制御電圧を印加する。これにより、１つの副アンテナ部により受信を行うことができ、受信装置１の構成を簡略化することができる。
【００８０】
なお、受信装置１は、上述の実施の形態のほかに、以下の構成にすることもできる。
（１）異なる周波数のシフト成分（ｆ＿ｓ１、ｆ＿ｓ２・・・ｆ＿ｓＮ）を生成するリアクタンス制御電圧を使用する受信装置１。このリアクタンス制御電圧は、受信装置１の特定方向の受信感度が複素正弦波（Ｄ０＋Ｄ（ｃｏｓ（２πｆ＿ｓｉt＋θ）＋ｊｓｉｎ（２πｆ＿ｓｉt＋θ）となる制御電圧である。ここで、Ｄ０は、直流成分を表す。Ｄは振幅を表す。θは、位相を表す。これにより、受信信号を周波数シフトしない成分とｆ＿ｓ１等にシフトする成分に分離できる。
（２）複数の周期電圧から構成されるリアクタンス制御電圧を使用する受信装置１。このリアクタンス制御電圧は、受信装置１の特定方向の受信感度が直交符号（符号１、符号２、…、符号Ｎ）の線形和となる制御電圧である。これにより、受信信号を各符号空間に分離できる。
（３）時間Ｔにおいて互いに直交する複数の符号により構成される波形をリアクタンス制御電圧として使用する受信装置１。具体的には、時間Ｔにおいて互いの積を積分した際に値が０になる２つの符号により表される波形をリアクタンス制御電圧としてとして使用する。
【００８１】
＜７．第７の実施の形態＞
本技術の第７の実施の形態は、到来電波７０の電界強度を測定し、到来方向をアンテナパターンで表示するものである。本実施の形態の受信装置１は、多次元化した信号ｖ（ｔ）をリアクタンス制御電圧とする副アンテナ部を１個使用する点で、第１の実施の形態と異なる。
【００８２】
［受信装置の構成］
図１２は、本技術の第７の実施の形態に係る受信装置１の構成例を示す図である。本実施の形態では、可変リアクタンス素子制御部８５１は、フローティング状態において動作し、電圧源８４１のバイアス電圧に重畳した多次元化した信号ｖ（ｔ）によるリアクタンス制御電圧が可変リアクタンス素子８２１に印加される。
【００８３】
可変リアクタンス素子制御部８５１が当該信号ｖ（ｔ）によりリアクタンス制御電圧を変化させると、図１で説明したとおり副アンテナ８１１は受信アンテナ１０と電磁結合しているため、多次元化した信号ｖ（ｔ）の電圧変化に対応して受信アンテナ１０の指向性を変化させることができる。
【００８４】
これにより、図１２において、多次元化した信号ｖ（ｔ）の電圧変化に対応して受信アンテナ１０の指向性が変化し、変化に対応して受信アンテナ１０の指向する方向からの到来波７０を受信アンテナ１０で受信し、受信した電波信号を高周波フロントエンド２０で、図１の説明と同様の処理を行い、信号処理部３０は高周波フロントエンド２０の出力信号について図１の説明と同様の信号処理を行う。
【００８５】
演算処理部５０は、信号処理部３０の出力信号を演算処理するものであり、ＣＰＵ、メモリ、入力出力回路から構成される。演算処理部５０は、デジタル信号に変換されたデータに基づき多次元出力に重み付け合成の演算処理を行い、到来電波７０の方位と受信電界強度７１との関係によるアンテナパターンを算出する。そして、そのアンテナパターンを液晶表示器等で構成された表示部５３に画像表示する。これにより、到来電波７０の到来方向を精度よく推定することができる。
【００８６】
以上説明したように、リアクタンス制御電圧を、多次元化した信号ｖ（ｔ）とすることにより、指向性が異なる仮想的なアンテナを多く設置したことと同じ効果が得られるため、例えば、送信装置やレーダーなどの電波の到来方向の調査に活用でき、信号対ノイズ比の向上や干渉の低減などに役立てることができる。さらに、次元数を増やすことにより到来方向をより詳しく知ることができる。
【００８７】
＜８．第８の実施の形態＞
本技術の第８の実施の形態は、仮想的に受信アンテナ数を増加させて、一本の受信アンテナが複数本のアンテナの役割を果たすよう構成することによりＭＩＭＯを実現し、伝送速度を改善することができると共に、物理的なアンテナ数を増やす必要がないため、アンテナサイズの削減を可能とするものである。
【００８８】
［受信装置の従来例との比較］
図１３は、次に説明する本技術の第８および第９の実施の形態に係る受信装置と従来例との対比を示す図であり、（ａ）は、従来の送受信系を示す図、（ｂ）は、本発明に係る仮想送受信系を示す図である。
【００８９】
図１３（ａ）の従来例では、伝送速度を上げるには送信受信アンテナとも複数のアンテナを使用し、並列通信路に異なる情報を伝送可能としている。そして、並列通信路を増加させると、増加させた分だけ送信できる情報量が増加し、伝送速度はアンテナ数が増えるほど向上する。しかし、単純にアンテナ数を増やすことには限界がある。
【００９０】
そこで、本発明に係る実施の形態では、図１３（ｂ）の実線で示すアンテナが物理的に存在するアンテナであり、二点鎖線で示すアンテナが仮想アンテナである。このように受信アンテナ数を仮想的に増加させて伝送速度を上げると共に、１本の受信アンテナが複数本のアンテナの役割を果たすため、物理的にアンテナを増やす必要がなく、実際に信号を受信するアンテナ数を削減することが可能となる。
【００９１】
［受信装置の構成］
図１４は、本技術の第８の実施の形態に係る受信装置の構成例を示す図である。同図の受信装置１は、受信アンテナ１０と、高周波フロントエンド２０と、信号処理部３０と、複数の副アンテナ部８１乃至８６とを備えている。本実施の形態では副アンテナ部が６個の場合について説明する。
【００９２】
受信アンテナ１０は、副アンテナ８１１乃至８１６とともにアレイアンテナを構成する。また、副アンテナ部８１乃至８６は、受信アンテナ１０に作用して受信アンテナ１０における信号の受信を制御するものである。本実施の形態における副アンテナ部８１乃至８６では、可変リアクタンス素子制御部８５１は、それぞれ異なる波形で、かつ、受信アンテナ１０の指向性（アンテナパターン）を特定の波形に従って常時変化させる信号ｖ１（ｔ）乃至ｖ６（ｔ）を可変リアクタンス素子８２１乃至８２６に印加する。
【００９３】
そして、上記それぞれ異なる波形の信号ｖ１（ｔ）乃至ｖ６（ｔ）を印加することにより、受信アンテナ１０の指向性（アンテナパターン）がそれぞれの信号ｖ１（ｔ）乃至ｖ６（ｔ）の波形に従って常時変化する。これにより、受信アンテナ１０は、それぞれ異なる方向から到来する電波を受信することができる。
【００９４】
上記以外の、副アンテナ部８１乃至８６の構成および当該副送信アンテナ部を送信アンテナの近傍に配置し、電磁結合させて使用することは図１の受信装置の場合と同様であるため、説明を省略する。
【００９５】
［高周波フロントエンドの構成］
図１５は、本技術の第８の実施の形態に係る高周波フロントエンドの構成例を示す図である。高周波フロントエンド２０は、受信アンテナ１０により受信された高周波信号を処理するものであり、例えば、低雑音増幅部（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）２０１、周波数変換部２０２、およびアナログデジタル（ＡＤ）変換部２０３により構成される。ここで、低雑音増幅部２０１は、受信アンテナ１０により受信された微弱な高周波信号の信号対雑音比（ＳＮ比）を改善するための増幅器である。また、周波数変換部２０２およびアナログデジタル変換部２０３は、図１と同様であるので説明を省略する。
【００９６】
［信号処理部の構成］
図１６は、本技術の第８の実施の形態に係る信号処理部の構成例を示す図である。信号処理部３０は、高周波フロントエンド２０から出力されたデジタルの受信信号に対して処理を行うものである。すなわち、デジタルの受信信号は信号波形乗算部３７１乃至３７６に入力され、信号波形乗算部３７１乃至３７６は、副アンテナ部８１乃至８６の可変リアクタンス制御部８５１乃至８５６でそれぞれ印加した電圧波形ｖ１（ｔ）乃至ｖ６（ｔ）と同じ波形の信号を、アナログデジタル変換部２０３のそれぞれの出力に掛けて信号を取り出す。
【００９７】
重み乗算部３３１乃至３３６は、信号波形乗算部３７１乃至３７６のそれぞれの信号出力に、所望の信号が強まるように適切な重みを掛ける。そして、合成部３８により合成し、６つの信号として出力する。以上のように、１本の受信アンテナに複数の副アンテナを組み合わせて仮想アンテナを構成することで、複数の受信装置を設けたことと等価な機能を実現することができる。また、掛け合わせる波形ごとに異なる出力が得られるとともに、この波形の違いが暗号化の役割を果たす。
【００９８】
＜９．第９の実施の形態＞
本技術の第９の実施の形態は、仮想的に受信アンテナ数を増加させて、一本の受信アンテナが複数本のアンテナの役割を果たすよう構成し、それらに周期波形又は複数の互いに直交する周期波形を印加することにより、アンテナパターンが周期的に時間変動するアンテナを構成し、受信信号に所定の処理を行うことによりダイバーシチを行うものである。
【００９９】
［受信装置の構成］
本技術の第９の実施の形態に係る受信装置の構成例は、基本的には図１４と同じである。すなわち、同図の受信装置１は、受信アンテナ１０と、高周波フロントエンド２０と、信号処理部３０と、複数の副アンテナ部８１乃至８６とを備えている。本実施の形態では副アンテナが６個の場合について説明する。また、図１４の実施の形態に対して、信号処理部３０は、図１７に示すように、信号波形乗算部３７１乃至３７６の代わりに信号波形乗算部３９１乃至３９１を備えていることと、後述する信号処理の点で異なる。
【０１００】
受信アンテナ１０は、副アンテナ８１１乃至８１６とともにアレイアンテナを構成する。また、副アンテナ部８１乃至８６は、受信アンテナ１０に作用して受信アンテナ１０における信号の受信を制御するものであり、図１４において説明した副アンテナ部８１乃至８６では、可変リアクタンス素子制御部８５１乃至８５６が可変リアクタンス素子８２１乃至８２６に印加する信号ｖ１（ｔ）乃至ｖ６（ｔ）は、それぞれ異なる波形の信号であり、かつ、受信アンテナ１０の指向性（アンテナパターン）を特定の波形に従って常時変化させる信号である。
【０１０１】
ここで、本実施の形態は、以下の点で、図１４で説明した第８の実施の形態と異なる。すなわち、可変リアクタンス素子制御部８５１乃至８５６は、互いに異なる周期波形や当該周期波形により生成されるアンテナパターンが、複数の直交信号の振幅および位相を変調して加算して得られる波形の信号ｖ１（ｔ）乃至ｖ６（ｔ）を可変リアクタンス素子８２１乃至８２６に印加する。
【０１０２】
そして、上記可変リアクタンス素子８２１乃至８２６にそれぞれ異なる上記波形の信号ｖ１（ｔ）乃至ｖ６（ｔ）を印加することにより、受信アンテナ１０の指向性（アンテナパターン）がそれぞれの信号ｖ１（ｔ）乃至ｖ６（ｔ）の波形に従って常時変化するため、受信アンテナ１０は、それぞれ異なる方向から到来する電波を受信することができる。
【０１０３】
上記以外の、副アンテナ部８１乃至８６の構成および当該副アンテナ部を送信アンテナの近傍に配置し、電磁結合させて使用することは図１４の受信装置の場合と同様であるため、説明を省略する。
【０１０４】
次に、受信アンテナ１０が受信した信号の処理について説明する。図１５に示すように、高周波フロントエンド２０は、受信アンテナ１０により受信された高周波信号を処理するものであり、図１４と同様であるので以下説明を省略する。
【０１０５】
［信号処理部の構成］
図１７は、本技術の第９の実施の形態に係る信号処理部の構成例を示す図である。図１７に示すように、信号処理部３０は、高周波フロントエンド２０から出力されたデジタルの受信信号に対して処理を行うものである。すなわち、デジタルの受信信号は信号波形乗算部３９１乃至３９６に入力され、信号波形乗算部３９１乃至３９６は、当該入力信号をそれぞれ所定の時間（Ｔ乃至６Ｔ）遅延させ、副アンテナ部８１乃至８６の可変リアクタンス制御部８５１乃至８５６で印加した電圧波形ｖ１（ｔ）乃至ｖ６（ｔ）と同じ電圧波形を構成する直交信号又はアンテナパターンの時間変化波形を構成する直交信号やその複素共役に相当する信号を受信信号に乗算して受信信号を複数の直交信号空間に分離する。そして、物理的に１つの受信アンテナ１０の出力から複数の信号成分を得る。
【０１０６】
重み乗算部３３１乃至３３６は、信号波形乗算部３９１乃至３９６のそれぞれの出力に、所望の信号が強まるように適切な重みを掛けて、合成部３８により合成し、６つ信号として出力する。以上のように、１本の受信アンテナに複数の副アンテナを組み合わせて仮想アンテナを構成することで、ダイバーシチを行うことができる。
【０１０７】
＜１０．第１０の実施の形態＞
次に、本発明に係る受信装置の実施例において使用した副アンテナ部を送信装置に応用し、副送信アンテナ部として使用する送信装置および受信装置の第１０の実施の形態について説明する。本実施の形態は、送信信号に秘密性、秘匿性を加えるものであり、解読信号を知っている受信装置は受信した信号の解読ができ、解読信号を知らない受信装置は受信した信号の解読をすることができないものである。
【０１０８】
［送信装置の構成］
図１８は本技術の第１０の実施の形態に係る送信装置および受信装置の構成例を示す図である。同図の送信装置２において、変調部６４は、送信データである信号ｓ（ｔ）を変調するものである。高周波フロントエンド６５は、周波数逓倍部、バンドパスフィルタ、信号増幅部などから構成され、信号増幅部は送信アンテナ６１を励振し、送信アンテナ６１は信号ｓ（ｔ）を送信する。
【０１０９】
副送信アンテナ部６２は、可変リアクタンス素子制御部６５１に秘密性・秘匿性を加えるための信号ｖ（ｔ）を設定するための設定部６９を備えている。また、ｃ１、ｃ２は送信方向ごとに異なる係数である。また、当該副送信アンテナ部６２を送信アンテナ６１の近傍に配置し、電磁結合させて使用することは図１の受信装置の場合と同様であるため、説明を省略する。
【０１１０】
副送信アンテナ部６２の可変リアクタンス素子制御部６５１は、設定部６９で設定された信号ｖ（ｔ）に対応するリアクタンス制御電圧を可変リアクタンス素子６２１に印加する。これにより、図１の説明と同様に、可変リアクタンス素子制御部６５１がリアクタンス制御電圧を変化させて、送信機６０が送信アンテナ６１から送信する信号ｓ（ｔ）の信号レベルを変化させる。
【０１１１】
すなわち、送信アンテナ６１から送信される信号ｓ（ｔ）に、信号ｃ１×ｖ（ｔ）、ｃ２×ｖ（ｔ）が掛け合わされて、信号ｃ１×ｖ（ｔ）×ｓ（ｔ）および信号ｃ２×ｖ（ｔ）×ｓ（ｔ）が生成され送信される。
【０１１２】
［受信装置の構成］
図１８の受信装置１ａは、送信方向ｃ１の解読信号ｖ（ｔ）を知っている受信装置であり、あらかじめ信号ｖ（ｔ）が解読信号設定部５１に設定されている。一方、受信装置１ｂは、送信方向ｃ２の解読信号ｖ（ｔ）を知らない受信装置であり、解読信号ｖ（ｔ）が解読信号設定部５１に設定されていない。
【０１１３】
したがって、受信装置１ａの場合は、受信アンテナ１０が受信した信号ｃ１×ｖ（ｔ）×ｓ（ｔ）を、高周波フロントエンド２０で信号処理を行い、信号処理部３０の復調部で、解読信号設定部５１に設定されている解読信号ｖ（ｔ）により信号ｃ１×ｖ（ｔ）×ｓ（ｔ）を復調し、信号ｃ１×ｓ（ｔ）を取り出すことができる。
【０１１４】
一方、受信装置１ｂの場合は、受信アンテナ１０が信号ｃ２×ｖ（ｔ）×ｓ（ｔ）を受信したとしても、解読信号設定部５１に解読信号ｖ（ｔ）が正しく設定されていないため、信号処理部３０は信号ｃ２×ｖ（ｔ）×ｓ（ｔ）を復調し、信号ｃ２×ｓ（ｔ）を取り出すことができない。
【０１１５】
以上説明したように、解読信号ｖ（ｔ）を知らない受信者は、送信信号を正しく復調できないのに対し、正当な受信者は、解読信号ｖ（ｔ）により正しく復調でき、送信信号の秘密性を高めることができる。また、解読信号ｖ（ｔ）を広い周波数帯域を持つ波形にすることにより通信の存在自体を隠す秘匿性を高めることができる。
【０１１６】
＜１１．第１１の実施の形態＞
次に、本発明に係る受信装置の実施例において使用した副アンテナ部を送信装置に応用した送信装置および受信装置の第１１の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図１８の第１の実施の形態と同様に、送信信号に秘密性、秘匿性を加えるものであり、複数の副送信アンテナを用いて、秘密性・秘匿性を上げるものである。
【０１１７】
［送信装置の構成］
図１９は本技術の第１１の実施の形態に係る送信装置および受信装置の構成例を示す図である。同図の送信装置２において、図１８の第１０の実施の形態では副送信アンテナ部６２は１個の構成であるのに対し、本実施の形態では副送信アンテナ部を６２ａ、６２ｂの２個備えている点で、図１８の第１０の実施の形態と異なる。
【０１１８】
また、副送信アンテナ部６２ａの設定部６９ａには、信号ｖ１（ｔ）が設定されており、副送信アンテナ部６２ｂの設定部６９ｂには、信号ｖ２（ｔ）が設定されている。ここで、図１８の説明と同様に、信号ｖ１（ｔ）およびｖ２（ｔ）は送信信号に秘密性・秘匿性を加えるための信号であり、ｃ１１、ｃ１２、ｃ２１およびｃ２２は送信方向ごとに異なる係数である。
【０１１９】
上記設定に基づき、副送信アンテナ部６２ａの可変リアクタンス素子制御部６５１は、信号ｖ１（ｔ）に対応するリアクタンス制御電圧を可変リアクタンス素子６２１に印加する。これにより、図１の説明と同様に、可変リアクタンス素子制御部６５１がリアクタンス制御電圧を変化させて、送信アンテナ６１から送信される信号ｓ（ｔ）の信号レベルを変化させる。
【０１２０】
そして、送信アンテナ６１から送信される信号ｓ（ｔ）の信号レベルを変化させ、送信アンテナ６１からの信号ｓ（ｔ）と信号ｃ１１×ｖ１（ｔ）および信号ｃ２１×ｖ１（ｔ）が掛け合わされて、信号ｃ１１×ｖ１（ｔ）×ｓ（ｔ）および信号ｃ２１×ｖ１（ｔ）×ｓ（ｔ）が生成され送信される。
【０１２１】
同様に、副送信アンテナ部６２ｂの可変リアクタンス素子制御部６５１は、信号ｖ２（ｔ）に対応してリアクタンス制御電圧を可変リアクタンス素子６２１に印加する。これにより、図１の説明と同様に、可変リアクタンス素子制御部６５１がリアクタンス制御電圧を変化させて、送信アンテナ６１から送信される信号ｓ（ｔ）の信号レベルを変化させ、送信アンテナ６１からの信号ｓ（ｔ）と信号ｃ１２×ｖ２（ｔ）および信号ｃ２２×ｖ２（ｔ）が掛け合わされて、信号ｃ１２×ｖ２（ｔ）×ｓ（ｔ）および信号ｃ２２×ｖ２（ｔ）×ｓ（ｔ）が生成され送信される。
【０１２２】
これ以外の送信装置の構成は図１８において説明した送信装置２の構成と同様であるため、説明を省略する。
【０１２３】
［受信装置の構成］
図１９の受信装置１ａは、送信方向がｃ１の解読信号ｖ１（ｔ）、ｖ２（ｔ）を知っている受信装置であり、あらかじめ信号ｖ１（ｔ）、ｖ２（ｔ）が解読信号設定部５１に設定されている。一方、受信装置１ｂは、送信方向がｃ２の解読信号ｖ１（ｔ）、ｖ２（ｔ）を知らない受信装置であり、信号ｖ１（ｔ）、ｖ２（ｔ）が解読信号設定部５１に設定されていない。
【０１２４】
以下図１８の受信装置１と同様に、受信装置１ａの場合は、解読信号設定部５１に設定されている解読信号ｖ１（ｔ）、ｖ２（ｔ）により信号ｃ１１×ｖ１（ｔ）×ｓ（ｔ）およびｃ１２×ｖ２（ｔ）×ｓ（ｔ）を復調し、信号ｃ１１×ｓ（ｔ）＋ｃ１２×ｓ（ｔ）＝（ｃ１１＋ｃ１２）×ｓ（ｔ）より、送信アンテナ６１から送信された信号ｓ（ｔ）を取り出すことができる。
【０１２５】
一方、受信装置１ｂの場合は、解読信号ｖ１（ｔ）、ｖ２（ｔ）が正しく設定されていないため、信号ｃ２１×ｖ１（ｔ）×ｓ（ｔ）およびｃ２２×ｖ２（ｔ）×ｓ（ｔ）を復調し、送信アンテナ６１から送信された信号ｓ（ｔ）を取り出すことができない。
【０１２６】
以上説明したように、解読信号ｖ１（ｔ）とｖ２（ｔ）の両方を知らないと正しく受信できない。よって、副送信アンテナ部６２の数を増やすことにより、送信信号の秘密性をさらに高めることができる。
【０１２７】
＜１２．第１２の実施の形態＞
次に、本発明に係る受信装置の実施例において使用した副アンテナ部を送信装置に応用した送信装置および受信装置の第１２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、単一の送信機６０を使用して異なる方向に異なる情報を送る用途に関するものである。
【０１２８】
［送信装置の構成］
図２０は本技術の第１２の実施の形態に係る送信装置および受信装置の構成例を示す図である。図２０の本実施の形態においては、第１１の実施の形態と同様に、副送信アンテナ部を６２ａおよび６２ｂの２個備えている。
【０１２９】
また、図１９の第１１の実施の形態では、副送信アンテナ部６２ａおよび６２ｂは、設定部６９ａおよび６９ｂを備え、信号ｓ（ｔ）を送信する構成である。これに対し、本実施の形態においては、設定部６９ａおよび６９ｂの代わりに、送信データを変調する変調部６４ａ、６４ｂを備え、それぞれ信号ｖ１（ｔ）およびｖ２（ｔ）を発生することなよびに高周波フロントエンド６５と送信アンテナ６１から搬送波ｃｏｓωｔを送信する点で、第１１の実施の形態と異なる。
【０１３０】
ここで、副送信アンテナ部６２ａの可変リアクタンス素子制御部６５１ａは、送りたい情報で変調した信号ｖ１（ｔ）に対応するリアクタンス制御電圧を、可変リアクタンス素子６２１に印加する。これにより、図１の説明と同様に、送信アンテナ６１から搬送波ｃｏｓωｔを送信すると、当該搬送波ｃｏｓωｔと信号ｃ１×ｖ１（ｔ）が掛け合わされて、信号ｃ１１×ｖ１（ｔ）×ｃｏｓωｔが生成され、送信方向ｃ１の方向に送信される。
なお、本来搬送波は振幅を有するが、ここでは正規化してｃｏｓωｔと表記する。
【０１３１】
同様に、副送信アンテナ部６２ｂの可変リアクタンス素子制御部６５１は、送りたい情報で変調した信号ｖ２（ｔ）に対応するリアクタンス制御電圧を、可変リアクタンス素子６２１に印加する。これにより、図１の説明と同様に、送信アンテナ６１から搬送波ｃｏｓωｔを送信すると、当該搬送波ｃｏｓωｔと信号ｃ２×ｖ２（ｔ）が掛け合わされて、信号ｃ２２×ｖ２（ｔ）×ｃｏｓωｔが生成され、送信方向ｃ２の方向に送信される
【０１３２】
これ以外の送信装置の構成は図１９において説明した送信装置２の構成と同様であるため、説明を省略する。
【０１３３】
［受信装置の構成］
図２０の受信装置１ａは、受信アンテナ１０が受信した信号ｃ１１×ｖ１（ｔ）×ｃｏｓωｔを、高周波フロントエンド２０で信号処理をし、信号処理部３０は復調信号発生部５２からの復調信号ｃｏｓωｔにより搬送波ｃｏｓωｔを除去して復調を行い、信号ｃ１×ｖ１（ｔ）を取り出すことができる。
【０１３４】
同様に、受信装置１ｂは、受信アンテナ１０が受信した信号ｃ２２×ｖ２（ｔ）×ｃｏｓωｔを、高周波フロントエンド２０で信号処理をし、信号処理部３０は復調信号発生部５２からの復調信号ｃｏｓωｔにより搬送波ｃｏｓωｔを除去して復調を行い、信号ｃ２×ｖ２（ｔ）を取り出すことができる。
【０１３５】
これ以外の受信装置１ａ、１ｂの構成は図１において説明した受信装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。
【０１３６】
以上述べたように、副アンテナを送信装置に用いる場合には、副送信アンテナ６１１をそれぞれ送りたい方向に向けて配置することにより、単一送信機で異なる方向に異なる情報を送ることができる。すなわち、送信機６０は搬送波だけを発生し、情報を送りたい方向に設置された副送信アンテナ部６２ａ、６２ｂにおいて、送りたい情報で変調した信号ｖ１（ｔ）、ｖ２（ｔ）を使用することにより、特定の方向に特定の情報を送ることができる。通常、場所毎に異なる情報を送るためには、複数の送信アンテナを設置する必要があるが、このような構成とすることにより、アンテナ数や合計の送信電力を低減することができる。
【０１３７】
＜１３．第１３の実施の形態＞
次に、本発明に係る受信装置の実施例において使用した副アンテナ部を送信装置に応用した送信装置および受信装置の第１３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、本来情報伝達機能がない電子レンジ６６などの電波を使用する機器に情報伝送能力を付加できるものである。すなわち、図２０の実施の形態における高周波フロントエンド６５の代わりに、例えば、電子レンジ６６を搬送波の発生装置として使用し、情報を送る用途に関するものである。
【０１３８】
［送信装置の構成］
図２１は、本技術の第１３の実施の形態に係る送信装置および受信装置の構成例を示す図である。同図の送信装置２において、図２０の実施の形態における高周波フロントエンド６５の代わりに、例えば、電子レンジ６６を搬送波の発生装置として使用する。図２０の実施の形態において副送信アンテナ部６２は２個である。これに対し、本実施形態においては１個である点で、図２０の第１２の実施の形態と異なる。
【０１３９】
また、電子レンジ６６が使用している電波は２．４５ＧＨｚ帯である。この周波数帯は「ＩＳＭ(Industry Science Medical)バンド」と呼ばれており（「産業科学医療用バンド」とも言う。）、無線通信以外の産業・科学・医療に高周波エネルギー源として利用するために割り当てられた周波数帯である。そして、電子レンジが稼働中は当該電波を発生するため、電波法に規定する高周波利用設備に該当し、型式確認制度の対象となっている。
【０１４０】
本実施の形態は、図２０の第１２の実施の形態で、送信アンテナ６１から搬送波ｃｏｓωｔを送信する代わりに、例えば、電子レンジ等が発生する無変調電波信号ｃｏｓ（ωｃｔ）を搬送波として使用し、副送信アンテナ部６２が１個である点で、図２０の第１２の実施の形態と異なる。
【０１４１】
これ以外の送信装置２の構成は図２０において説明した送信装置２の構成と同様であるため、説明を省略する。
【０１４２】
［受信装置の構成］
図２１の受信装置１は、受信アンテナ１０が受信した信号ｃ×ｖ（ｔ）×ｃｏｓ（ωｃｔ）を、包絡線検波部２１で受信信号を増幅した後、包絡線検波することにより、信号ｃ×ｖ（ｔ）を取り出すことができる。
【０１４３】
信号判定部３１は、取り出した信号ｃ×ｖ（ｔ）により電子レンジが稼働していると判断し、表示部２３に自己保持表示をする。表示を確認したときは、表示確認ボタン２４を押すことにより表示をリセットすることができる。
【０１４４】
図２１では１個の送信装置２と、１個の受信装置１で説明をしたが、複数個の送信装置２と、１個の受信装置１とを組み合わせ、表示部２３にはそれぞれの送信装置２に対応する表示ランプを備え、どの送信機から送信がされたかを表示するように構成することもできる。
【０１４５】
これにより、例えば、送信装置２を集合住宅などで高齢独居者が住むそれぞれの部屋の電子レンジの近傍に設置し、受信装置２を管理人室に設置し、当該電子レンジ６６が稼働すると、表示部２３の当該部屋の表示ランプを点灯することにより、管理人は当該部屋の住人が在室していることを知ることができる。また、これにより高齢独居者に異常がないか否かを判断することができる。
【０１４６】
以上述べたように、本技術を利用すれば本来情報伝送能力の無い電波を発生する機器（例えば、電子レンジ６６等）の近傍に副送信アンテナ部６２を設置することによって、情報伝送能力を付加することができ、簡単な構成で周辺に情報ｖ（ｔ）を送ることができ、その情報をさまざまな形で有効に活用することができる。
【０１４７】
＜１４．第１４の実施の形態＞
次に、本発明に係る受信装置の実施例において使用した副アンテナ部を送信装置に応用した送信装置および受信装置の第１４の実施の形態について、図２２、図２３に基づき説明する。本実施の形態は、超広域帯域（ＵＷＢ：Ultra Wide-Band）信号を生成する新しい手法に関するものである。すなわち、図２３（ａ）、（ｂ）に示すように、送信機６０は広帯域の周波数スペクトル７３の帯域幅Ｂｓの信号ｓ（ｔ）を送信するものである。また、副送信アンテナ部６２のリアクタンス制御電圧の信号ｖ（ｔ）は、広帯域の周波数スペクトル７２の帯域幅Ｂｖの信号ｖ（ｔ）である。
【０１４８】
［送信装置の構成］
図２２は、本技術の第１４の実施の形態に係る送信装置および受信装置の構成例を示す図である。図２２の本実施の形態における副送信アンテナ部６２は拡散変調部６７を備えている。また、送信機６０は拡散変調部６８を備えている。
【０１４９】
ここで、副送信アンテナ部６２の可変リアクタンス素子制御部６５１は、拡散変調部６７で拡散変調された周波数スペクトル７２を有する信号ｖ（ｔ）に対応するリアクタンス制御電圧を、可変リアクタンス素子６２１に印加する。また、送信データの信号ｓ（ｔ）は、拡散変調部６８で拡散変調された周波数スペクトル７３を有する信号となり、高周波フロントエンド６５を経て送信アンテナ６１で送信される。
【０１５０】
これにより、送信アンテナ６１から送信される信号ｓ（ｔ）と副送信アンテナ部６２の信号ｖ（ｔ）が掛け合わされて、図２３（ｃ）に示すような、広帯域の周波数スペクトル７４を有する帯域幅がＢｓ＋Ｂｖの信号ｃ×ｖ（ｔ）×ｓ（ｔ）が生成され送信される。ここで、情報ｃは、信号ｖ（ｔ）×ｓ（ｔ）が送る情報である。
【０１５１】
これ以外の送信装置２の構成は図１８において説明した送信装置２の構成と同様であるため、説明を省略する。
【０１５２】
［受信装置の構成］
図２２に示すように、受信装置１ａは、受信アンテナ１０が受信した信号ｃ×ｖ（ｔ）×ｓ（ｔ）を、高周波フロントエンド２０で信号処理を行い、信号処理部３０は復調信号発生部５２からの信号ｖ（ｔ）×ｓ（ｔ）により受信信号の復調を行い、信号ｖ（ｔ）×ｓ（ｔ）が送る情報ｃを取り出すことができる。
【０１５３】
これ以外の受信装置１の構成は、図１において説明した受信装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。
【０１５４】
以上述べたように、副アンテナを超広帯域（ＵＷＢ: Ultra Wide-Band)通信の送信装置に用いることは、この通信で用いる信号を生成する新しい手法である。ＵＷＢ信号を発生するためには、信号を広帯域に拡散する過程が必要となるが、本手法によれば、ＵＷＢ信号を送信機における拡散と副アンテナの作用による拡散の２段階に分けることができるため、各段階における信号処理の複雑度を低減することができる。
【０１５５】
最後に、上述した各実施の形態の説明は本技術の一例であり、本技術は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本技術に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【０１５６】
また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（CompactDisc）、ＤＶＤ（DigitalVersatileDisc）およびメモリカード等を用いることができる。
【符号の説明】
【０１５７】
１    受信装置
２    送信装置
１０  受信アンテナ
２０  高周波フロントエンド
２１  包絡線検波部
２３  表示部
３０  信号処理部
３１  信号判定部
２０１  低雑音増幅部
２０２  周波数変換部
２０３  アナログデジタル変換部
３１１〜３１３  符号乗算部
３２１〜３２４  ローパスフィルタ
３３１〜３３６  重み乗算部
３４    復調部
３５１          高速アダマール変換部
３６１〜３６２  遅延部
３７１〜３７６  信号波形乗算部
３８            合成部
３９１〜３９６  信号波形乗算部
４１〜４６  副アンテナ部
４１１〜４１６  副アンテナ
４２１〜４２６  可変リアクタンス素子
４３１〜４３６  可変リアクタンス素子制御部
４４１〜４４６  電圧源
５０  演算処理部
５１  解読信号設定部
５２  復調信号発生部
５３  表示部
６０  送信機
６１  送信アンテナ
６２  副送信アンテナ部
６１１  副送信アンテナ
６２１  可変リアクタンス素子
６４    変調部
６４１  電圧源
６５    高周波フロントエンド
６５１  可変リアクタンス素子制御部
６６    送信機（電子レンジ）
６７    拡散変調部
６８    拡散変調部
６９    設定部
８１〜８６  副アンテナ部
８１１〜８１６  副アンテナ
８２１〜８２６  可変リアクタンス素子
８４１〜８４６  電圧源
８５１〜８５６  可変リアクタンス素子制御部
９１、９２、９４、９５  バンドパスフィルタ
９３    ローパスフィルタ
【図１】
2018160887.tif 000003
【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】
2018160887.tif 000017
【図１６】
2018160887.tif 000018
【図１７】
2018160887.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2018160887.tif 000021
【図２０】
2018160887.tif 000022
【図２１】
2018160887.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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