(57)【要約】【課題】  無線通信で複数の方向の偏波が発生する環境においても、高い通信品質を提供する。【解決手段】  電磁波で通信する無線通信システムであって、各々が固定偏波で電磁波を送受信する複数の子局と、アンテナとベースバンド回路を有し、前記アンテナに到達した電磁波の偏波の方向と電磁波を送信した子局を特定し、特定された偏波の方向に基づいて、特定された子局へ通信のタイミングを通知する親局と、を備え、前記複数の子局は、前記複数の子局の中の複数の子局から送信された電磁波が前記親局のアンテナへ複数の異なる固定偏波の方向で到達するように配置された複数の子局を含むことを特徴とする無線通信システム。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波で通信する無線通信システムであって、
各々が固定偏波で電磁波を送受信する複数の子局と、
アンテナとベースバンド回路を有し、前記アンテナに到達した電磁波の偏波の方向と電磁波を送信した子局を特定し、特定された偏波の方向に基づいて、特定された子局へ通信のタイミングを通知する親局と、を備え、
前記複数の子局は、
前記複数の子局の中の複数の子局から送信された電磁波が前記親局のアンテナへ複数の異なる固定偏波の方向で到達するように配置された複数の子局を含むこと
を特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記複数の子局の各々は、
各子局の識別情報を含む信号の電磁波を送信し、
前記親局のベースバンド回路は、
前記アンテナで受信される電磁波の偏波の複数の方向の中で、電磁波の受信強度が最大となる方向に基づいて、前記アンテナに到達した電磁波の偏波の方向を特定し、
前記アンテナで受信される電磁波の信号に含まれる識別情報に基づいて、電磁波を送信した子局を特定し、
特定された偏波の方向で前記親局が通信するタイミングを、特定された子局に通知するよう前記アンテナへ出力すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項２に記載の無線通信システムであって、
前記親局のアンテナは、
第一のアンテナと、送受信する電磁波の偏波の方向が前記第一のアンテナと直交する第二のアンテナを含み、
前記親局のベースバンド回路は、
前記第一のアンテナからの信号と前記第二のアンテナからの信号に基づいて、前記アンテナで受信される電磁波の偏波の複数の方向の中で、電磁波の受信強度が最大となる方向を特定し、前記アンテナに到達した電磁波の偏波の方向を特定すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項３に記載の無線通信システムであって、
前記親局のベースバンド回路は、
前記第一のアンテナと入出力する信号および前記第二のアンテナと入出力する信号に基づいて、前記アンテナが送受信する電磁波の偏波の方向が回転を繰り返すように変化させ、
前記複数の子局の各々は、
前記親局のベースバンド回路が変化させる偏波の方向の異なる回転において、偏波の方向を一周期回転させる間、各子局の識別情報を含む信号の電磁波を送信すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項４に記載の無線通信システムであって、
前記親局のベースバンド回路は、
特定された複数の子局が、偏波の同じ方向で電磁波を送信したと特定した場合、
偏波の方向の１つの回転の中の、特定された偏波の方向で前記親局が通信するタイミングを、特定された複数の子局の中の１つの子局へ通知するように前記アンテナへ出力し、
偏波の方向の他の１つの回転の中の、特定された偏波の方向で前記親局が通信するタイミングを、特定された複数の子局の中の他の１つの子局へ通知するように前記アンテナへ出力すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項５に記載の無線通信システムであって、
前記複数の子局の各々は、
信号を搬送波周波数帯にアップコンバートした電磁波を送信し、
前記親局のベースバンドは、
前記第一のアンテナからの信号が搬送波周波数帯からダウンコンバートされた信号および前記第二のアンテナからの信号が搬送波周波数帯からダウンコンバートされた信号に基づいて、前記アンテナが受信する電磁波の偏波の方向が、搬送波周波数より低い周波数で回転し、回転を繰り返すように偏波の方向を変化させること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項６に記載の無線通信システムであって、
前記複数の子局の各々は、
チャネル測定モードで、各子局の識別情報を含む信号の電磁波を送信し、前記親局から通信のタイミングを通知され、
データ伝送モードで、前記親局から通知された通信のタイミングに従って、前記親局とデータを通信すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
請求項３に記載の無線通信システムであって、
前記親局のベースバンド回路は、
各々が偏波の異なる角度に応じた複数の余弦重み回路と、各々が偏波の異なる角度に応じた複数の正弦重み回路を有し、
前記第一のアンテナからの信号を前記複数の余弦重み回路へ入力し、前記第二のアンテナからの信号を前記複数の正弦重み回路へ入力し、
前記複数の余弦重み回路の出力と前記複数の正弦重み回路の出力の中で、偏波の同じ角度に応じた余弦重み回路と正弦重み回路の２つの回路の出力を加算し、偏波の複数の角度ごとの加算結果に基づいて前記アンテナに到達した電磁波の偏波の方向を特定すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
請求項３に記載の無線通信システムであって、
前記親局は、
前記第一のアンテナと前記ベースバンド回路の間に、回転偏波周波数余弦発生回路の出力を合成する第三のミキサと、
前記第二のアンテナと前記ベースバンド回路の間に、回転偏波周波数正弦発生回路の出力を合成する第四のミキサと、を有し、
前記親局のベースバンド回路は、
前記第三のミキサから信号を入力する複数段の遅延回路である第一の遅延回路列と、
前記第四のミキサから信号を入力する複数段の遅延回路である第二の遅延回路列と、を有し、
前記第一の遅延回路列と前記第二の遅延回路列の中で同じ遅延量となる２つの遅延回路の出力を加算し、複数の遅延量に対する出力の加算を行って、前記アンテナに到達した電磁波の偏波の方向を特定すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の無線通信システムであって、
前記親局のベースバンド回路は、
特定された子局の識別情報を含む信号を前記アンテナへ出力し、
前記アンテナは、
特定された子局の識別情報を含む信号の電磁波を送信することにより、前記親局が通信するタイミングを、特定された子局に通知し、
前記複数の子局の各々は、
各子局の識別情報と、前記親局から受信した信号に含まれる識別情報との比較結果に基づいて、前記親局とデータを通信すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
請求項２に記載の無線通信システムであって、
前記親局のアンテナは、
第一のアンテナと、送受信する電磁波の偏波の方向が前記第一のアンテナと直交する第二のアンテナと、送受信する電磁波の偏波の方向が前記第一のアンテナおよび前記第二のアンテナと直交する第三のアンテナと、を含み、
前記親局のベースバンド回路は、
前記第一のアンテナからの信号、前記第二のアンテナからの信号、および前記第三のアンテナからの信号に基づいて、前記アンテナで受信される電磁波の偏波の複数の方向の中で、電磁波の受信強度が最大となる方向を特定し、前記アンテナに到達した電磁波の偏波の方向を特定すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の無線通信システムであって、
前記親局のベースバンド回路は、
特定された複数の子局が、偏波の同じ方向で電磁波を送信したと特定した場合、
特定された偏波の方向で前記親局が通信する１つのタイミングを、特定された複数の子局の中の最大３つの子局へ通知するように前記アンテナへ出力すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載の無線通信システムであって、
前記親局のベースバンド回路は、
各々が偏波の異なる角度に応じた複数の余弦重み回路である第一の余弦重み回路群、第二の余弦重み回路群、および第三の余弦重み回路群と、
各々が偏波の異なる角度に応じた複数の正弦重み回路である第一の正弦重み回路群、第二の正弦重み回路群、および第三の正弦重み回路群と、を有し、
前記第一のアンテナからの信号を前記第一の余弦重み回路と前記第二の正弦重み回路へ入力し、
前記第二のアンテナからの信号を前記第三の余弦重み回路と前記第一の正弦重み回路へ入力し、
前記第三のアンテナからの信号を前記第二の余弦重み回路と第三の正弦重み回路へ入力し、
前記第一の余弦重み回路群の複数の余弦重み回路の出力と前記第一の正弦重み回路群の複数の正弦重み回路の出力の中で、偏波の同じ角度に応じた余弦重み回路と正弦重み回路の２つの回路の出力を加算し、
前記第二の余弦重み回路群の複数の余弦重み回路の出力と前記第二の正弦重み回路群の複数の正弦重み回路の出力の中で、偏波の同じ角度に応じた余弦重み回路と正弦重み回路の２つの回路の出力を加算し、
前記第三の余弦重み回路群の複数の余弦重み回路の出力と前記第三の正弦重み回路群の複数の正弦重み回路の出力の中で、偏波の同じ角度に応じた余弦重み回路と正弦重み回路の２つの回路の出力を加算し、
偏波の複数の角度ごとの加算結果に基づいて前記アンテナに到達した電磁波の偏波の方向を特定すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項１４】
建物の中を複数の昇降カゴが移動する昇降機の無線監視制御システムであって、
前記複数の昇降カゴの各々の外面には、
固定偏波で電磁波を送受信し、通知されたタイミングで監視制御のためのデータを通信する子局が設置され、
前記建物の内面には、
アンテナとベースバンド回路を含み、前記アンテナに到達した電磁波の偏波の方向と電磁波を送信した子局を特定し、特定された偏波の方向に基づいて、特定された子局へ通信のタイミングを通知し、通信のタイミングで監視制御のためのデータを通信する親局が設置され、
前記複数の昇降カゴの中の複数の昇降カゴは、
複数の子局から送信された電磁波が前記親局のアンテナへ複数の異なる固定偏波の方向で到達する複数の子局が設置されていること
を特徴とする無線監視制御システム。
【請求項１５】
基地局による複数の変電機の無線監視制御システムであって、
前記複数の変電機の各々は、
固定偏波で電磁波を送受信し、通知されたタイミングで監視制御のためのデータを通信する子局を有し、
前記基地局は、
アンテナとベースバンド回路を含み、前記アンテナに到達した電磁波の偏波の方向と電磁波を送信した子局を特定し、特定された偏波の方向に基づいて、特定された子局へ通信のタイミングを通知し、通信のタイミングで監視制御のためのデータを通信する親局を有し、
前記複数の変電機の中の複数の変電機は、
複数の子局から送信された電磁波が前記親局のアンテナへ複数の異なる固定偏波の方向で到達する複数の子局を有すること
を特徴とする無線監視制御システム。
【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および無線監視制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネット経由で、多数の機器の状態に関する信号を収集し、収集された信号の内容に基づいて、多数の機器を制御する信号を配信し、多数の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おり、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の実現のためには、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インターネットに結合する必要がある。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結合が、機器の稼動状態に対する制約の解消および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】
電磁波は伝播方向に対して直角な方向に発生する偏波によって電力が伝送されるので、多数の機器に多数のセンサおよびアクチュエータが固定設置されると、無線伝送する電磁波は、インターネットとのアクセスポイントへさまざまな方向の偏波となって到達する。
【０００５】
これに対して、センサおよびアクチュエータでは、無線回路の消費電力の制限から、送信電力を大きくすることは難しいため、到達した偏波と受信に適した偏波とのズレによる通信品質の劣化が顕著となる可能性もある。
【０００６】
電磁波の偏波に関して、特許文献１では、受信機が空間的に直交する２つのアンテナを用いて搭載する複数の電磁波の合成波の直交する２つの偏波成分を同時に個別に受信し得られた２つの受信信号を合成することにより、干渉による雑音に対して受信信号強度を最大化して受信信号の信号対雑音比を向上させる構成が述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３１１１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に述べられた構成では、１つの偏波に対して受信信号強度を最大化することはできるが、多数のセンサおよびアクチュエータが存在し、多数の方向の偏波となって電磁波の到達する可能性があるIoTでは不十分である。
【０００９】
係る状況を鑑みてなされた本発明の目的は、無線通信で複数の方向の偏波が発生する環境においても、高い通信品質を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、電磁波で通信する無線通信システムであって、各々が固定偏波で電磁波を送受信する複数の子局と、アンテナとベースバンド回路を有し、前記アンテナに到達した電磁波の偏波の方向と電磁波を送信した子局を特定し、特定された偏波の方向に基づいて、特定された子局へ通信のタイミングを通知する親局と、を備え、前記複数の子局は、前記複数の子局の中の複数の子局から送信された電磁波が前記親局のアンテナへ複数の異なる固定偏波の方向で到達するように配置された複数の子局を含むことを特徴とする無線通信システム。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、無線通信で複数の方向の偏波が発生する環境においても、高い通信品質を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】固定設置された複数の無線端末が１つの回転偏波無線機へ送信する無線システムの例を示す図である。
【図１Ｂ】チャネル測定モードにおける送信と受信の偏波の例を示す図である。
【図１Ｃ】データ伝送モードにおける送信と受信の偏波の例を示す図である。
【図２】無線端末と回転偏波無線機の構成の例を示す図である。
【図３】回転偏波無線機の構成の他の例を示す図である。
【図４】無線端末と回転偏波無線機の構成の他の例を示す図である。
【図５Ａ】固定設置された複数の無線端末が１つの回転偏波無線機へ送信する無線システムの他の例を示す図である。
【図５Ｂ】チャネル測定モードにおける送信と受信の偏波の例を示す図である。
【図５Ｃ】データ伝送モードにおける送信と受信の偏波の他の例を示す図である。
【図６】回転偏波無線機の構成の他の例を示す図である。
【図７】回転偏波無線機の構成の他の例を示す図である。
【図８】無線端末の構成の他の例を示す図である。
【図９】無線端末と回転偏波無線機の構成の他の例を示す図である。
【図１０】回転偏波無線機を適用した昇降機監視・制御システムの例を示す図である。
【図１１】回転偏波無線機を適用した変電所監視・制御システムの例を示す図である。
【図１２Ａ】回転偏波無線機と無線端末の間に障害物がない場合の例を示す図である。
【図１２Ｂ】回転偏波無線機と無線端末の間に障害物がある場合の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
本実施例では、固定設置された複数の無線端末（子局）と１つの回転偏波無線機（親局）が高品質通信を行う無線システムの動作例を図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１２Ａ、１２Ｂを用いて説明する。図１Ａは、固定設置された複数の無線端末20が１つの回転偏波無線機10へ送信する無線システムの例である。
【００１５】
回転偏波無線機10は回転偏波を送受信するために空間的に直交する第一のアンテナ32と第二のアンテナ33を具備し、図示を省略したネットワークと結合する。複数の無線端末２０の各々は１つの固定偏波アンテナ102を具備して、名称103を有し、図示を省略した例えばセンサおよびアクチュエータと結合する。
【００１６】
複数の無線端末20の各々の名称103はai、bi、ci、di（iは１以上の整数）であり、名称103については後でさらに説明する。図１Ａの例では、名称103がc1の無線端末20に符号を付けて説明するが、他の名称の無線端末も構造は同じである。ただし、固定設置される際に無線端末の方向（向き）が同じではない。
【００１７】
無線端末20の例では、固定偏波アンテナ102が無線端末20に固定されているので、固定偏波アンテナ102の矢印が無線端末20の方向を表している。固定偏波アンテナ102の矢印はさらに偏波の方向も表している。
【００１８】
ここで、図１２Ａ、１２Ｂを用いて回転偏波無線機10に複数の無線端末20が送信した電磁波104がどのような偏波105で到達するかを説明する。図１２Ａは、回転偏波無線機10と無線端末20の間に電磁波散乱体となる障害物がない場合の例を示す図である。
【００１９】
既に説明したように無線端末20の固定偏波アンテナ102の矢印の方向が偏波であり、図１２Ａに示すように、無線端末20が送信した偏波105と同一の偏波で、回転偏波無線機10に無線端末20からの電磁波104は到達する。
【００２０】
そして、電磁波104はベクトル波であるから、複数の無線端末20から１つの回転偏波無線機10に到達した各々の電磁波104はベクトル的に合成され、１つの偏波方向を持つベクトル波として回転偏波無線機10は受信する。
【００２１】
図１２Ｂは、回転偏波無線機10と無線端末20の間に電磁波散乱体となる障害物106が存在する場合の例を示す図である。複数の無線端末20から送信された電磁波104aはこれら障害物106で反射され、その際に反射面の法線ベクトルと電磁波104aの入射ベクトルで一意に決定される偏波方向のシフトが生じる。
【００２２】
例えば無線端末20が偏波105aの電磁波104aを送信すると、偏波105bの電磁波104bとなって回転偏波無線機10に到達する。このため、回転偏波無線機10と無線端末20の間に障害物106が存在する場合と存在しない場合では、回転偏波無線機10に到達する電磁波104と電磁波104bの偏波105と偏波105bが異なり、回転偏波無線機10が受信する偏波の方向も異なる。
【００２３】
つまり、回転偏波無線機10と複数の無線端末20が固定設置されて、送信する偏波の方向が固定された場合でも、それらを取り巻く電磁波散乱体の配置が変化すれば、回転偏波無線機10が受信する偏波の方向も変化する。
【００２４】
本実施例の無線システムには、複数の無線端末20をグループ分けするためのチャネル測定モードとデータ伝送を行うためのデータ伝送モードの２つのモードがある。図１Ａに戻り、回転偏波無線機10は回転偏波の周期101を４分割し、夫々をa、b、c、dとする。
【００２５】
図１Ａの例では、名称103がaiの無線端末20は分割領域aのグループに属し、名称103がbiの無線端末20は分割領域bのグループに属し、名称103がciの無線端末20は分割領域cのグループに属し、名称103がdiの無線端末20は分割領域dのグループに属すことを示している。
【００２６】
複数の無線端末20の各々は、他の無線端末20と異なるタイミングで、回転偏波無線機10の回転偏波の一周期にわたりID（Identifier：ID1〜IDNのいずれか）を含む信号を回転偏波無線機10に送信し続ける。異なるタイミングで送信されるため、各無線端末20から送信される電磁波は、ベクトル的に合成されることなく、図１Ａの周期101のようにばらばらの偏波方向となる。
【００２７】
図１Ｂは、チャネル測定モードにおける送信と受信の偏波の例を示す図である。チャネル測定モードで、回転偏波無線機10は回転偏波の一周期内で１つの無線端末20から送られた信号を測定し、一周期内で最大の受信信号強度を示すタイミング（偏波の方向）を特定し、回転偏波の分割領域と複数の無線端末のIDとを関係付ける。
【００２８】
図１Ｂの例では、実線矢印が送信の偏波、破線矢印が受信の偏波であり、名称103がa2の無線端末20は回転偏波の一周期にわたり８回送信し続けて、回転偏波無線機10は偏波を８回変更して受信する。回転偏波無線機10が４番目の偏波に変更すると、すなわち図１Ａの周期101の分割領域a内の偏波に変更すると、送信の偏波と受信の偏波が近づくため、受信信号強度が最大となる。
【００２９】
次の一周期になり、名称103がb1の無線端末20は一周期にわたり８回送信し続けて、回転偏波無線機10は偏波を８回変更して受信する。さらに次の一周期になり、名称103がc4の無線端末20は一周期にわたり８回送信し続けて、回転偏波無線機10は偏波を８回変更して受信する。なお、回転偏波の回転周波数は送受信される電磁波の搬送波周波数より低い周波数であることが好ましい。
【００３０】
予め設定された通信の対象となる無線端末20とのチャネル測定モードを用いたIDと回転偏波の分割領域との対応が取れたら、回転偏波無線機10は回転偏波の各時間領域に送信すべき無線端末20を決定する。ここで、各時間領域には回転偏波の４つの分割領域のいずれか１つが対応している。
【００３１】
１つの時間領域に複数の無線端末20が対応する場合は、これら複数の無線端末20が同一の時刻で送信をしないように、回転偏波の異なる周期の時刻であって回転偏波の同じ分割領域となる時刻で送信するように、回転偏波無線機10は送信タイミングを割り当てる。図１Ａの例で、名称103がai（i＝１〜６）の６つの無線端末20は６つの異なる周期に分散される。
【００３２】
送信タイミングの情報は、どの周期であるかを示す時刻、および一周期内の時刻を表す情報であってもよい。回転偏波無線機10は送信タイミングの情報を各無線端末20に伝達し、送信タイミングの情報の伝達が完了すると、チャネル測定モードを終了して、データ伝送モードへと移る。
【００３３】
なお、図１Ａに示すように、周期101において例えば分割領域aは２つの角度範囲を含むため、一周期内に２つの時間領域があるとして、１つの時間領域に複数の無線端末20が対応する場合は、回転偏波の異なる半周期の時刻であって回転偏波の同じ分割領域となる時刻で送信するように、回転偏波無線機10は送信タイミングを割り当ててもよい。
【００３４】
図１Ｃは、データ伝送モードにおける送信と受信の偏波の例を示す図である。データ伝送モードでは、複数の無線端末20が先に伝達された送信タイミングに従って回転偏波無線機10に対してデータ伝送を行う。
【００３５】
図１Ｃの例では、実線矢印が送信の偏波、破線矢印が受信の偏波であり、回転偏波無線機10の受信の偏波が回転偏波の分割領域cに対応する時間領域（送信タイミング）に、名称103がc4の無線端末20が送信し、それ以降、名称103がdj、ak、bl、cmの各無線端末20の送信が半周期ごとに繰り返されることを示している。
【００３６】
本実施例によれば、同一時刻で回転偏波無線機10と１つの無線端末20が一対一無線通信を行うので、他の無線端末20が送信する信号の干渉による通信品質の劣化を防止できる。また、回転偏波無線機10の受信の偏波の方向と、無線端末20の送信の偏波の方向が近いため、回転偏波無線機10の受信信号強度を高くすることができる。
【００３７】
さらに、データ伝送モードの前のチャネル測定モードにより、各無線端末20の送信タイミングを割り当てるため、回転偏波無線機10と複数の無線端末20を取り巻く電磁波散乱体の配置が変化しても、その変化した配置に応じた送信タイミングを割り当てることができる。以上により、無線通信の通信品質向上に効果がある。
【実施例２】
【００３８】
本実施例では、固定設置された複数の無線端末20と１つの回転偏波無線機10の構成の例を説明する。図２は、無線端末20と回転偏波無線機10の構成の例を示す図である。無線端末20は情報信号発生器1とID発生器2を具備し、両者は切り替えスイッチ3により選択されて端末サーキュレータ6の第一端子に結合される。
【００３９】
これらの情報信号発生器1、ID発生器2、切り替えスイッチ3は端末ベースバンド回路23中に構成される。端末サーキュレータ6の第二端子には端末ミキサ8を介して端末アンテナ22が結合される。また、端末サーキュレータ6の第三端子には復調器7が接続され、復調器7の出力は端末ベースバンド回路23に入力される。
【００４０】
端末ミキサ8のローカル入力端子にはスイッチ9を介して端末搬送波周波数発生器21が結合され、スイッチ9は端末ベースバンド回路23内に構成される送信時間発生器4と結合するタイマー5により制御される。
【００４１】
回転偏波無線機10は空間的に直交する（各アンテナ単体で送受信される電磁波の偏波が直交する）第一のアンテナ32と第二のアンテナ33を具備し、両者は夫々第一のミキサ18と第二のミキサ19を介して第一のサーキュレータ16と第二のサーキュレータ17の第三端子に結合される。
【００４２】
第一のミキサ18および第二のミキサ19のローカル入力には搬送波発生回路31の出力が供給される。第一のサーキュレータ16および第二のサーキュレータ17の第一端子の出力の夫々はベースバンド回路29内に構成されるCPU11（Central Processing Unit）に入力される。
【００４３】
CPU11には無線端末20のIDを出力するID発生器回路13が結合されており、各々のサーキュレータからの入力信号の復調結果とID発生器回路13の出力とを比較して、特定のIDと回転偏波無線機10の受信偏波とを関係付け、関係付けられたIDとデータ伝送の送信タイミングの情報を含む信号を出力し、第一のサーキュレータ16および第二のサーキュレータ17の第二端子に直交信号として入力する。
【００４４】
チャネル測定モードで、複数の無線端末20の各々はランダムに自己のIDをID発生器2より発生させて、切り替えスイッチ3と端末サーキュレータ6を介して端末ミキサ8に入力され、端末ミキサ8にはスイッチ9を介して端末搬送波周波数発生器21の出力が供給され、IDを含む信号は搬送波周波数帯にアップコンバートされて端末アンテナ22より電磁波として空間に放射される。
【００４５】
回転偏波無線機10は第一のアンテナ32および第二のアンテナ33により無線端末20からの電磁波を受信し、夫々のアンテナの受信信号は搬送波発生回路31の出力をローカル信号とする第一のミキサ18および第二のミキサ19によりダウンコンバートされ、第一のサーキュレータ16および第二のサーキュレータ17を介してベースバンド回路29に夫々入力される。
【００４６】
ベースバンド回路29の各入力信号強度は、異なる時刻で異なる偏角に対応した異なる受信偏波で受信した信号強度となるから、回転偏波の一周期内で入力信号強度が最大値となる時刻が、送信している無線端末20の送信電磁波の回転偏波無線機10に到達した偏波の方向を示し、各入力信号の復調結果が、送信している無線端末20のIDとなる。
【００４７】
なお、ベースバンド回路29の各入力の信号強度の最大値判定および信号の復調は、CPU11のデジタル信号処理によってなされる。そして、ID発生器回路13によって規定されている無線端末20のIDを復調した後、CPU11は各無線端末20の送信電磁波の到達偏波より、データ伝送モードにおける各無線端末20の送信タイミングを割り出す。
【００４８】
CPU11は、得られたIDと送信タイミングの情報を伝達するための信号を、直交形式にて出力し、第一のサーキュレータ16および第二のサーキュレータ17を介して第一のミキサ18および第二のミキサ19に入力し、第一のミキサ18および第二のミキサ19により搬送波周波数帯にアップコンバートされて第一のアンテナ32および第二のアンテナ33より回転偏波の電磁波として空間に放射される。
【００４９】
各無線端末20はIDを送信した後、到来する電磁波を端末アンテナ22により受信し端末ミキサ8でダウンコンバートし、端末サーキュレータ6を介して復調器7により復調結果を端末ベースバンド回路23に入力する。なお、端末ミキサ8ではダウンコンバートせず、復調器7がダウンコンバートを兼ねてもよい。
【００５０】
端末ベースバンド回路23は復調結果と自己のIDを比較して、自己のIDと一致した場合は復調結果に含まれる送信タイミングの情報を送信時間発生器4に記憶させ、切り替えスイッチ3にて情報信号発生器1の出力をタイマー5およびスイッチ9と連動させてデータ伝送モードへと移る。
【００５１】
回転偏波無線機10は、ID発生器回路13によって得られたIDと送信タイミングの情報の伝達が完了すると、データ伝送モードに移る。データ伝送モードに移った後の回転偏波無線機10の動作は、チャネル測定モードの動作と比べて、CPU11が入力された信号を各無線端末20が伝送するデータとして取り扱う以外は同一である。
【００５２】
なお、チャネル測定モードにおいて、各無線端末20のID発生器2が発生するIDは他の無線端末20のID発生器2が発生するIDと異なるIDであることが好ましく、IDの送信のために、各無線端末20のタイマー5によりスイッチ9を介して端末搬送波周波数発生器21の出力が供給されるタイミングも他の無線端末20のタイミングと異なる一周期であることが好ましい。
【００５３】
本実施例によれば、同一時刻で回転偏波無線機10と１つの無線端末20が一対一無線通信を行うので、他の無線端末20が送信する信号の干渉による通信品質の劣化を防止できる。さらに、チャネル測定モードとデータ伝送モードとの切り替えが円滑に行われるので、チャネル測定モードが割り込むことによるデータ伝送レートの低下を抑える効果がある。
【実施例３】
【００５４】
本実施例では、固定設置された複数の無線端末20と１つの回転偏波無線機10の構成の他の例を説明する。図３は、無線端末20と回転偏波無線機10の構成の例を示す図である。図３に示した無線端末20は、図２に示した無線端末20と同じであり、図３に示した回転偏波無線機10の構成の中で図２に示した回転偏波無線機10と同じ構成は同じ符号を付けて、説明を省略する。
【００５５】
回転偏波無線機10の構成の中で、図２に示した構成と異なる点は、第一のサーキュレータ16および第二のサーキュレータ17の第一端子の出力の夫々が、ベースバンド回路29内に構成される複数の余弦重み回路14と複数の正弦重み回路15に分岐されて入力し、同一の偏角を有する複数の余弦重み回路14と複数の正弦重み回路15の出力は複数の合成器12により夫々加算されてCPU11に夫々入力される。
【００５６】
CPU11は複数の合成器12からの複数の入力信号の中での最大値を判定し、その最大値となる入力信号がいずれの合成器12すなわちいずれの偏角を有する余弦重み回路14と正弦重み回路15の出力であるかを判定する。
【００５７】
余弦重み回路14と正弦重み回路15夫々の個数は周期101の分割領域の数であってもよく、余弦重み回路14と正弦重み回路15の各偏角は各分割領域に対応していてもよい。余弦重み回路14と正弦重み回路15夫々の個数が８個の場合は、チャネル測定モードにおいて、図１Ｂに示したように１つの無線端末20が８回送信し続ける代わりに１回送信してもよい。
【００５８】
また、余弦重み回路14と正弦重み回路15夫々の個数は周期101の分割領域の数より多くても少なくてもよい。分割領域の数より少ない場合は、その少ない数の受信偏波を回転させて、１つの無線端末20が２回以上７回以下送信し続けてもよい。
【００５９】
CPU11には無線端末20のIDを出力するID発生器回路13が結合しており、同一時刻に複数の偏波で受信した各受信信号である複数の合成器12の出力を復調した複数の結果とID発生器回路13の出力とを比較して、特定のIDと回転偏波無線機10の受信偏波とを関係付ける。
【００６０】
本実施例によれば、実施例１での回転偏波の一周期の時間で、複数の無線端末20に対して受信偏波とIDの関係付けを行うことができるので、実施例２と比べてチャネル測定モードの実施時間を短縮するとことが可能であり、無線システムのすべての時間、すなわちチャネル測定時間とデータ伝送時間を含む時間におけるスループット向上に効果がある。
【実施例４】
【００６１】
本実施例では、固定設置された複数の無線端末20と１つの回転偏波無線機10の構成の他の例を説明する。図４は、無線端末20と回転偏波無線機10の構成の例を示す図である。図２に示した無線端末20および回転偏波無線機10と同じ構成は同じ符号を付けて、説明を省略する。
【００６２】
実施例２、３と異なる点は、無線端末20の送信の構成と、回転偏波無線機10の最大値判定の対象となる信号の処理構成である。まず、無線端末20の送信の構成に関して、無線端末20において復調器7の出力とID発生器2の出力が比較器24で比較され、その比較結果でスイッチ9が制御される。
【００６３】
ID発生器2の比較器24への出力はIDであり、ID発生器2の切り替えスイッチ3への出力と同じである。これに対して、回転偏波無線機10は、他の無線端末20と異なる時刻で特定の偏波を用いて特定の無線端末20と通信を行う際に、特定の無線端末20のIDを送信する。これにより、回転偏波無線機10が通信すべき特定の無線端末20を選択することができる。
【００６４】
次に、回転偏波無線機10の最大値判定の対象となる信号の処理構成に関して、回転偏波無線機10において第一のミキサ18および第二のミキサ19と第一のサーキュレータ16および第二のサーキュレータ17の間に夫々第三のミキサ36および第四のミキサ35が挿入され、第三のミキサ36および第四のミキサ35に回転偏波周波数余弦発生回路38および回転偏波周波数正弦発生回路37の出力が各々ローカル信号として供給される。
【００６５】
そして、第一のサーキュレータ16および第二のサーキュレータ17の第一端子の夫々から出力された信号が複数の遅延回路34の縦続接続を介して遅延され、同一の遅延量を受けた夫々の信号が複数の合成器12で順次合成されてベースバンド回路29内に構成されるCPU11に入力される。
【００６６】
なお、縦続接続において遅延回路34の夫々は、次段の遅延回路34と合成器12へ同じ信号を出力する。CPU11は複数の合成器12から入力される信号の中での最大値を判定し、その最大値となる入力信号がいずれの合成器12の出力であるかを判定する。
【００６７】
縦続接続された遅延回路34の個数は周期101の分割領域の数であってもよく、回転偏波周波数余弦発生回路38および回転偏波周波数正弦発生回路37の周期は図１Ｂに示した１つの無線端末20が１回送信する時間であってもよく、１つの遅延回路34の遅延時間は回転偏波周波数余弦発生回路38および回転偏波周波数正弦発生回路37の周期を分割領域の数で除算した値であってもよい。
【００６８】
また、無線端末20が電磁波の受信により起電力を得て無線端末20自体の電源として供給してもよい。このために、例えば端末サーキュレータ6の第三端子と復調器7の入力の間に電源供給回路が具備されてもよい。さらに、ID発生器2と比較器24のビットの数を抑えて無線端末20の消費電力を抑えてもよく、ID発生器回路13もそのビットの数にしてもよい。
【００６９】
本実施例によれば、無線端末20の構成を簡略化することができる。また、実施例３と同様の動作を、ベースバンド回路29内はデジタル演算で実現できるので、回転偏波無線機10の信号処理量が増加するものの装置の小型化および低コスト化に効果がある。
【実施例５】
【００７０】
本実施例では、固定設置された複数の無線端末と１つの回転偏波無線機が高品質通信を行う無線システムの動作例を図５Ａ、５Ｂ、５Ｃを用いて説明する。図５Ａは、固定設置された複数の無線端末20が１つの回転偏波無線機30へ送信する無線システムの例を示す図である。図１Ａと同じものには同じ符号を付けて説明を省略する。無線端末20と周期101は実施例１と同じである。
【００７１】
回転偏波無線機30は、図示を省略したネットワークと結合し、第一のアンテナ32と第二のアンテナ33に加えて、第一のアンテナ32と第二のアンテナ33の両方に空間的に直交する第三のアンテナ51を具備することにより、合計３つのアンテナを具備する。
【００７２】
本実施例の無線システムにも、複数の無線端末20をグループ分けするためのチャネル測定モードとデータ伝送を行うためのデータ伝送モードの２つのモードがある。また、本実施例でも回転偏波無線機30は回転偏波の周期101をa、b、c、dに4分割しており、複数の無線端末20の各々は、他の無線端末20と異なるタイミングで、回転偏波無線機30の回転偏波の一周期にわたりIDを含む信号を回転偏波無線機30に送信し続ける。
【００７３】
図５Ｂは、チャネル測定モードにおける送信と受信の偏波の例を示す図である。実線矢印が送信の偏波、破線矢印が受信の偏波である。図５Ｂに示すように、チャネル測定モードで回転偏波無線機30は、回転偏波の一周期内で異なる偏波で個々の無線端末20から送られる信号を測定し、一周期内で最大の受信信号強度を示すタイミング（偏波の方向）を特定する。
【００７４】
これにより、回転偏波の分割領域と複数の無線端末20のIDとを関係付けるとともに、そのタイミングにおいて、回転偏波無線機30が具備する３つのアンテナの異なる２つのアンテナの組(合計３組)で、受信波を回転偏波とした３つの複素信号強度を測定する。
【００７５】
予め設定された通信の対象となる無線端末20とのチャネル測定モードを用いたIDと回転偏波の分割領域との対応が取れたら、回転偏波無線機30は回転偏波の各時間領域に送信すべき無線端末20を決定する。その際に、１つの時間領域に最大３つの無線端末20を割り当てるようにする。
【００７６】
１つの時間領域に３つ以上の無線端末20が対応する場合は、これら複数の無線端末20が同一の時刻で３台以上送信をしないように、回転偏波の異なる周期の時刻であって回転偏波の同じ分割領域となる時刻で送信するように、回転偏波無線機30は送信タイミングを割り当てる。
【００７７】
回転偏波無線機30は、割り当てた送信タイミングの情報を各無線端末20に伝達し、送信タイミングの情報の伝達が完了すると、チャネル測定モードは終了し、データ伝送モードへと移る。
【００７８】
図５Ｃは、データ伝送モードにおける送信と受信の偏波の例を示す図である。データ伝送モードでは、複数の無線端末20が先に伝達された送信タイミングに従って回転偏波無線機30に対してデータ伝送を行う。図５Ｃでは、図面が煩雑になり見にくくなるため、破線矢印で受信の偏波を表し、送信の偏波の図示を省略する。
【００７９】
回転偏波無線機30は、各時間領域（各送信タイミング）に対応する分割領域で測定された３つの複素信号強度と、３つのアンテナの異なる２つの組で回転偏波として受信した３つの受信信号を用いて、同一の時刻（同一の時間領域、同一の送信タイミング）に回転偏波無線機30へ向けて送信を行った最大３つの無線端末20からの信号の夫々を再構成する。
【００８０】
図５Ｃの例では、回転偏波無線機30の受信の偏波が回転偏波の分割領域c対応する時間領域（送信タイミング）に、名称103がc2、c3、c4の３つの無線端末20が送信し、これら３つの無線端末20から送信された信号の夫々が回転偏波無線機30により再構成される。
【００８１】
本実施例によれば、同一時刻で回転偏波無線機30と最大３つの同じ分割領域の無線端末20が無線通信を行うので、他の分割領域の無線端末20が送信する信号の干渉による通信品質の劣化を防止できる。また、同一時刻に複数の無線端末20が送信することによる無線システムのスループットの向上を実現する効果がある。
【００８２】
なお、回転偏波の周期101を３次元の球体とし、３次元の球体を分割して分割領域としてもよい。そして、チャネル測定モードにおいて回転偏波無線機30は、３次元の球体を分割した分割領域の中で、受信信号強度が最大となる分割領域を特定し、特定された分割領域に対応する１つの送信タイミングで送信するように１つの無線端末20へ伝達してもよい。
【００８３】
これにより、実施例１と同じように１つの送信タイミングで１つの無線端末20が送信するため、スループットの向上を実現する効果は期待できないが、実施例１と同じように他の無線端末20が送信する信号の干渉による通信品質の劣化を防止できる。
【００８４】
これに加えて、回転偏波無線機30に到達する電磁波は、第一のアンテナ32と第二のアンテナ33の２つアンテナが構成する面に垂直に到達するとは限らないため、第三のアンテナ51を加えることで、実施例１よりも回転偏波無線機10の受信の偏波の方向と無線端末20の送信の偏波の方向が近くなり、回転偏波無線機10の受信信号強度が高くなる効果が期待できる。
【実施例６】
【００８５】
本実施例では、固定設置された複数の無線端末20と１つの回転偏波無線機30の構成の他の例を説明する。図６は、無線端末20と回転偏波無線機30の構成の例を示す図である。図６に示した無線端末20は、図２に示した無線端末20と同じであり、図６に示した回転偏波無線機30の構成の中で図２に示した回転偏波無線機10と同じ構成は同じ符号を付けて、説明を省略する。
【００８６】
回転偏波無線機30は空間的に直交する第一のアンテナ32と第二のアンテナ33と第三のアンテナ51を具備し、第一のアンテナ32と第二のアンテナ33は夫々第一のミキサ18と第二のミキサ19を介して第一のサーキュレータ16と第二のサーキュレータ17の第三端子に結合する。
【００８７】
第一のサーキュレータ16および第二のサーキュレータ17の第一端子の夫々はベースバンド回路39内に構成されるCPU11に入力する。第三のアンテナ51は第五のミキサ52を介してベースバンド回路39内に構成されるCPU11に入力する。第一のミキサ18、第二のミキサ19、および第五のミキサ52のローカル入力には搬送波発生回路31の出力が供給される。
【００８８】
CPU11には無線端末20のIDを出力するID発生器回路13が結合されており、複数の偏波で受信された各受信信号が第一のサーキュレータ16、第二のサーキュレータ17、および第五のミキサ52を通り、CPU11に入力された信号の復調結果と、ID発生器回路13の出力とを比較して、特定のIDと回転偏波無線機30の受信偏波とを関係付ける。
【００８９】
このとき、CPU11は（第一のサーキュレータ16、第二のサーキュレータ17、および第五のミキサ52の夫々を介して得られる）３つのアンテナの中の異なる２つのアンテナの組で回転偏波として受信される合計３つの複素受信信号強度を記憶する。
【００９０】
CPU11は、関係付けられたIDを有する無線端末に対して、そのIDとデータの送信タイミングの情報を含む信号を出力して第一のサーキュレータ16および第二のサーキュレータ17の第二端子に直交信号として入力する。
【００９１】
チャネル測定モードで、複数の無線端末20の各々はランダムに自己のIDをID発生器2より発生させて、切り替えスイッチ3と端末サーキュレータ6を介して端末ミキサ8に入力され、端末ミキサ8にはスイッチ9を介して端末搬送波周波数発生器21の出力が供給され、IDを含む信号は搬送波周波数帯にアップコンバートされて端末アンテナ22より電磁波として空間に放射される。
【００９２】
回転偏波無線機30は第一のアンテナ32、第二のアンテナ33、および第三のアンテナ51により無線端末20からの電磁波を受信し、夫々のアンテナの受信信号は搬送波発生回路31の出力をローカル信号とする第一のミキサ18、第二のミキサ19、および第五のミキサ52によりダウンコンバートされ、第一のサーキュレータ16および第二のサーキュレータ17を介して、あるいは直接にベースバンド回路29のCPU11に入力される。
【００９３】
CPU11の３つの入力の中の２つの入力の組は３種類あり、２つの入力の組で得られる信号は回転偏波で受信した信号であるから、３つの入力から３種類の回転偏波の信号強度が得られる。そして、３種類の回転偏波の夫々の一周期には信号強度の最大値があり、３つの最大値が得られた３種類の回転偏波の偏波方向を合成した方向が回転偏波無線機30に到達した電磁波の偏波の方向を示す。
【００９４】
また、３つの最大値が得られた入力の信号の復調結果が、送信している無線端末20のIDとなる。なお、CPU11の３つの入力の信号強度の最大値判定および信号の復調は、CPU11のデジタル信号処理によってなされる。
【００９５】
そして、ID発生器回路13によって規定されている無線端末20のIDを復調した後、CPU11は各無線端末20の送信電磁波の到達偏波より、データ伝送モードにおいて各無線端末20が送信すべきタイミングを割り出す。この割り出しにおいて、同じタイミングに送信可能な無線端末20の数が高々３となるようにタイミングを割り出す。
【００９６】
CPU11は、得られたIDと送信タイミングの情報を伝達するための信号を、直交形式にて出力し、第一のサーキュレータ16および第二のサーキュレータ17を介して第一のミキサ18および第二のミキサ19に入力し、第一のミキサ18および第二のミキサ19により搬送波周波数帯にアップコンバートされて第一のアンテナ32および第二のアンテナ33より回転偏波として空間に放射される。
【００９７】
各無線端末20はIDを送信した後、到来する電磁波を端末アンテナ22により受信し端末ミキサ8でダウンコンバートし、端末サーキュレータ6を介して復調器7により復調結果を端末ベースバンド回路23に入力する。なお、端末ミキサ8ではダウンコンバートせず、復調器7がダウンコンバートを兼ねてもよい。
【００９８】
端末ベースバンド回路23は復調結果と自己のIDを比較して、自己のIDと一致した場合は復調結果に含まれる送信タイミングの情報を送信時間発生器4に記憶させ、切り替えスイッチ3にて情報信号発生器1の出力をタイマー5およびスイッチ9と連動させてデータ伝送モードへと移る。
【００９９】
回転偏波無線機30は、ID発生器回路13によって得られたIDと送信タイミングの情報の伝達が完了すると、データ伝送モードに移る。データ伝送モードに移った後の回転偏波無線機30の動作は、チャネル測定モードの動作と比べて、CPU11が入力された信号を各無線端末20が伝送するデータとして取り扱う以外は同一である。
【０１００】
このデータとしての取り扱いにおいては、チャネル測定モードで得られて記憶された複素受信強度を用いて、３種類の回転偏波で受信された信号であってCPU11へ３つ入力された信号から、最大３つの無線端末20が送信した信号を再構成する。
【０１０１】
本実施例によれば、同一時刻で回転偏波無線機30と最大３つの同じ分割領域の無線端末20が無線通信を行うので、他の分割領域の無線端末20が送信する信号の干渉による通信品質の劣化を防止できる。また、同一時刻に複数の無線端末20が送信することにより、データ伝送モードにおけるデータ伝送レートが向上する。
【実施例７】
【０１０２】
本実施例では、固定設置された複数の無線端末20と１つの回転偏波無線機30の構成の他の例を説明する。図７は、無線端末20と回転偏波無線機30の構成の例を示す図である。図７に示した無線端末20は、図６に示した無線端末20と同じであり、図７に示した回転偏波無線機30の構成の中で図６に示した回転偏波無線機30と同じ構成は同じ符号を付けて、説明を省略する。
【０１０３】
図６に示した回転偏波無線機30と異なる点として、第一のサーキュレータ16および第二のサーキュレータ17の第一端子の出力と第五のミキサ52の出力の夫々が、ベースバンド回路29内に構成される複数の第一の余弦重み回路14、第二の余弦重み回路54、および第三の余弦重み回路56と、複数の第一の正弦重み回路15、第二の正弦重み回路55、および第三の正弦重み回路57に分岐されて入力される。
【０１０４】
また、同一の偏角を有する複数の余弦重み回路14および複数の正弦重み回路15の出力と、同一の偏角を有する複数の余弦重み回路54および複数の正弦重み回路55の出力と、同一の偏角を有する複数の余弦重み回路56および複数の正弦重み回路57の出力の各々は、合成器12と合成器58と合成器59により加算されてCPU11に夫々入力される。
【０１０５】
CPU11には無線端末20のIDを出力するID発生器回路13が結合されており、CPUのチャネル測定モードとデータ伝送モードの動作は、図３、６を用いて説明したとおりである。
【０１０６】
本実施例によれば、実施例１での回転偏波の一周期の時間で、複数の無線端末20に対して受信偏波とIDの関係付けを行うことができるので、実施例６と比べてチャネル測定モードの実施時間を短縮するとことが可能であり、無線システムのすべての時間、すなわちチャネル測定時間とデータ伝送時間を含む時間におけるスループット向上に効果がある。
【実施例８】
【０１０７】
本実施例では、固定設置された複数の無線端末20と１つの回転偏波無線機30の構成の他の例を説明する。図８は、無線端末20と回転偏波無線機30の構成の例を示す図である。図８に示した無線端末20は、図４に示した無線端末20と同じであり、この無線端末20へIDを送信する点において、図８に示した回転偏波無線機30は、図７に示した回転偏波無線機30と異なる。
【０１０８】
すなわち、回転偏波無線機30は、他の無線端末20と異なる時刻で特定の偏波を用いて特定の無線端末20と通信を行う際に、特定の無線端末20のIDを送信する。これにより、回転偏波無線機30が通信すべき特定の無線端末20を選択することができる。このIDの送信以外の図８に示した回転偏波無線機30は、図７に示した回転偏波無線機30と同じである。
【０１０９】
本実施例によれば、無線端末20の構成を簡略化することができ、図7と同様の動作において、無線端末20の小型化および低コスト化に効果がある。
【実施例９】
【０１１０】
本実施例では、固定設置された複数の無線端末20と１つの回転偏波無線機30の構成の他の例を説明する。図９は、無線端末20と回転偏波無線機30の構成の例を示す図である。図７と同じものには、図９でも同じ符号を付けて、説明を省略する。
【０１１１】
図９に示した無線端末20が、図７に示した無線端末20と異なる点は、他と低い相互相関性を持つように符号化された（例えば直交符号となる）低相互相関IDを各々発生するID発生器62が複数具備され、複数のID発生器62が選択器63で一つ選択されて、切り替えスイッチ3によって情報信号発生器１と切り替えられる。
【０１１２】
図９に示した回転偏波無線機30が、図７に示した回転偏波無線機30と異なる点は、複数の無線端末20が具備する複数のID発生器62が発生する低相互相関IDを共有するために、各無線端末20のID発生器62および選択器63に対応するID発生器64と選択器65の結合した構成をベースバンド回路39内に保有することである。
【０１１３】
回転偏波無線機30は回転偏波の一周期内の同一の時刻（同一の分割領域）に３つ以上の無線端末20との信号強度の測定を行うため、無線端末20に使用すべき低相互相関IDを指定する信号を送信する。
【０１１４】
このため最初に、各無線端末20は端末搬送波周波数発生器21の出力をスイッチ9により遮断して受信状態とし、回転偏波無線機30は予め設定された複数の低相互相関IDの組に基づいてID発生器64を選択器65で選択し、各無線端末20が使用する低相互相関IDを指定する信号を送信する。
【０１１５】
各無線端末20は１つの回転偏波無線機30より低相互相関IDの送信信号が到達するので干渉波がない良好な通信環境で高信頼に自己が使用すべき低相互相関IDを特定できる。これに続き、複数の無線端末20はランダムに各々の低相互相関IDを符号化して送信する。
【０１１６】
それらの符号化されたIDは相互相関が低いので、それらが同一の時刻に回転偏波無線機30に到達した場合でも、回転偏波無線機30が符号の相関特性を用いて無線端末20ごとに最大信号強度で受信する偏波およびその偏波における複素受信信号強度を測定できる。
【０１１７】
本実施例によれば、回転偏波無線機30と各無線端末20間の無線通信の測定精度が向上するので、回転偏波無線機30において各無線端末20により送信された信号を再構成した個々の信号品質を改善することができる。
【０１１８】
また、無線端末20がランダムに送信するIDの各無線端末20間の送信時間偏差を短縮することが可能なので、無線チャネル測定モードとデータ伝送モードの全時間に対する無線システムのデータ伝送レートを向上させる効果がある。
【実施例１０】
【０１１９】
本実施例では、複数の無線端末と２つの回転偏波無線機による無線システムの例を説明する。図１０は、複数の無線端末と２つの回転偏波無線機による無線システムを適用した昇降機監視・制御システムの例を示す図である。
【０１２０】
本実施例の昇降機監視・制御システム1100は、昇降機が設置される建物1101の内部を複数の昇降カゴ1111が昇降する。建物1101の内部の床部および天井部には回転偏波機能を有する基地局回転偏波無線機1103a、1103bと基地局２直交偏波一体アンテナ1102a、1102bが結合し設置されている。
【０１２１】
昇降カゴ1111の外部天井と外部床面には夫々端末局２直交偏波一体アンテナ1112a、1112bが設置され、高周波ケーブル1114を用いて無線端末機1113に結合されている。基地局回転偏波無線機1103と無線端末機1113の間の無線通信は、建物1101の内部を無線伝送媒体とするので、建物1101の内壁および昇降カゴ1111の外壁により電磁波は多重反射される。
【０１２２】
この多重反射により、建物1101内で位置の異なる複数の無線端末機1113の端末局２直交偏波一体アンテナ1112a、1112bが放射する複数の電磁波が、基地局回転偏波無線機1103a、1103bの基地局２直交偏波一体アンテナ1102a、1102bに到達する際に、同一の偏波になるとは限らない。
【０１２３】
また、昇降カゴ1111の夫々は昇降により位置を変えるので、１つの昇降カゴ1111の端末局２直交偏波一体アンテナ1112a、1112bが放射する電磁波の偏波も、基地局２直交偏波一体アンテナ1102a、1102bに到達する際には変化する可能性がある。
【０１２４】
そこで、基地局回転偏波無線機1103a、1103bの夫々を実施例１〜４で説明した回転偏波無線機10とし、基地局２直交偏波一体アンテナ1102a、1102bの夫々を実施例１〜４で説明した第一のアンテナ32および第二のアンテナ33とし、無線端末機1113を実施例１〜４で説明した無線端末20とする。
【０１２５】
そして、実施例１〜４で説明した端末アンテナ22の代わりに端末ミキサ８に２つのアンテナを結合して、端末局２直交偏波一体アンテナ1112a、1112bをそれら２つのアンテナとし、昇降カゴ1111が停止した際に、それを判定して実施例１〜４で説明したチャンネル測定モードとデータ伝送モードの処理を実行する。データ伝送モードでは、監視と制御のためのデータが通信される。
【０１２６】
このような本実施例によれば、基地局２直交偏波一体アンテナ1102a、1102bに到達する際に、端末局２直交偏波一体アンテナ1112a、1112bが放射する電磁波の偏波が固定されている時間に、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により、電磁波の伝達経路の予測が困難な昇降機監視・制御システムにおいても、信頼性の高い無線通信を行うことができる。
【０１２７】
そして、昇降カゴ1111の制御・監視を建物1101より有線接続を用いずに実施できるので、有線接続のためのケーブル等が不要となり、ケーブル等の空間の確保も不要となるため、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１１】
【０１２８】
本実施例では、固定設置された複数の無線端末と１つの回転偏波無線機による無線システムの他の例を説明する。図１１は、固定設置された複数の無線端末と１つの回転偏波無線機による無線システムを適用した変電設備監視・制御システムの例を示す図である。
【０１２９】
本実施例の変電設備監視・制御システム1200は、複数の変電機1201を具備し、各変電機1201には無線端末機1203と無線端末機２直交偏波一体アンテナ1202が結合し設置されている。また、複数の変電機1201の近傍に無線基地局1211が設営され、無線基地局1211は回転偏波無線機1213と回転偏波無線機２直交偏波一体アンテナ1212が結合し設置される。
【０１３０】
変電機1201の寸法は数m（meter）のオーダーであり、無線端末機２直交偏波一体アンテナ1202と回転偏波無線機２直交偏波一体アンテナ1212から放射される電磁波の周波数である数百MHz（megahertz）から数GHz（gigahertz）に対応する波長に比べて圧倒的に大きい。
【０１３１】
このため、複数の変電機1201により電磁波が多重反射され、多重波干渉環境が形成される。そして、各変電機1201に固定設置された無線端末機1203の無線端末機２直交偏波一体アンテナ1202から放射される複数の電磁波は、異なる偏波で無線基地局1211に設置されるに回転偏波無線機２直交偏波一体アンテナ1212到達する。
【０１３２】
そこで、回転偏波無線機1213を実施例１〜４で説明した回転偏波無線機10とし、回転偏波無線機２直交偏波一体アンテナ1212を実施例１〜４で説明した第一のアンテナ32および第二のアンテナ33とし、無線端末機1203を実施例１〜４で説明した無線端末20とする。
【０１３３】
さらに、無線端末機２直交偏波一体アンテナ1202を実施例１〜４で説明した端末アンテナ22とし、実施例１〜４で説明したチャンネル測定モードとデータ伝送モードの処理を実行する。データ伝送モードでは、監視と制御のためのデータが通信される。
【０１３４】
このような本実施例によれば、回転偏波無線機1213と複数の無線端末機1203との間で信頼性高い無線通信を行うことができるので、有線接続を用いずに無線通信を用いて無線基地局1211から変電機1201の制御・監視を実施可能となる。
【０１３５】
これにより、有線接続のためのケーブル等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、ケーブル等の敷設コストを削除できるので、変電設備監視・制御システムの安全性向上およびコスト削減に効果がある。
【０１３６】
本発明を実施するための形態は、以上で説明した実施例の夫々に限定されるものではない。例えば、実施例の一部を他の実施例に加えてもよいし、実施例の一部と他の実施例の一部とを入れ替えてもよい。
【符号の説明】
【０１３７】
1…情報信号発生器
2…ID発生器
4…送信時間発生器
5…タイマー
10…回転偏波無線機
11…CPU
13…ID発生器回路
20…無線端末
21…端末搬送波周波数発生器
22…端末アンテナ
23…端末ベースバンド回路
29…ベースバンド回路
30…回転偏波無線機
31…搬送波発生回路
32…第一のアンテナ
33…第二のアンテナ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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