(57)【要約】    【課題】  無線の傍受を困難にして通信内容の秘匿性を向上させた無線通信装置を提供する。    【解決手段】  送信側アンテナ６と受信側アンテナ１２との間に伝送路を形成して通信を行う無線通信装置であって、前記送信側アンテナ６及び受信側アンテナ１２は、共に指向性を有する電波の送受信が可能であり、送信機１と受信機２との間に前記伝送路を複数設定し、通信中に伝送路Ｒ１〜Ｒ３を切換える構成とした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側のアンテナと受信側のアンテナとの間に伝送路を形成して通信を行う無線通信装置であって、
前記送信側アンテナ及び受信側アンテナは、共に指向性を有する電波の送受信が可能であり、送信側と受信側との間に前記伝送路を複数設定し、通信中に伝送路を切換える構成としたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記伝送路の切換えは、前記送信側アンテナから放射される電波の放射方向を順次変化させて行うようにしたことを特徴する請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記伝送路は、反射物における電波の反射波により形成されたものを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記通信は、サーチ開始信号を全方位に送信し、該サーチ開始信号に対する受信側の応答があると送信側からサーチ信号を電波の放射方向を変えて順次送信し、該サーチ信号を受信したときに受信側から受信した旨の応答を送信側に返信し、受信側で受信されたサーチ信号の放射方向を通信可能な伝送路として確定し、該確定した伝送路の二つ以上を用いて行う構成としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の無線通信装置。
【請求項５】
少なくとも送信側は、前記サーチ開始信号、サーチ信号及び通信のための電波の放射方向を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記確定した各伝送路に相当する電波の放射方向のデータを記憶し、該記憶したデータに基づいて電波の放射方向を決定し、該方向に電波を送信させる構成としたことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記送信側アンテナ及び受信側アンテナは、それぞれ複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記送信側アンテナ及び受信側アンテナは、それぞれ一定の指向性を有する指向性アンテナであり、前記送信側及び受信側にそれぞれ前記各アンテナを回動する駆動手段を備え、前記送信側アンテナ及び受信側アンテナを互いに同期して回動し、電波の送受信方向を変化して前記各伝送路を切換える構成としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記受信側には、受信感度が略最大となるように前記受信側アンテナを回動して受信方向を調整する方向調整部を備える構成としたことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波を送受信して通信を行う無線通信装置に関し、特に、無線の傍受を困難にして通信内容の秘匿性を向上させた無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や無線ＬＡＮ等に代表されるような無線通信の普及により、何時でも、何処でも簡単に通信が行えるようになったが、一方で漏れ信号を受信する盗聴の問題が増してきた。このような問題に対しては、スペクトル拡散通信方式やＳＳＬ（Scuer Sockets Layer）の暗号化通信が通信内容の秘匿性に優れていることから注目されている。
【０００３】
上記スペクトル拡散通信方式は、情報伝送に最低限必要な帯域よりはるかに広い周波数帯域にスペクトルを拡散して通信する方式であり、送信情報に通常の情報変調（一次変調、ＦＳＫ、ＰＳＫなど）を行った後に、ＰＮコード（Pseudo Noise Code、擬似信号符号）を用いて周波数の拡散（二次変調）を行うものである（例えば、特許文献１参照）。周波数帯域を拡散することにより、信号秘匿性に優れた通信が可能である。
【０００４】
また、ＳＳＬの暗号化通信は、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）パケットでやり取りするプロトコルであり、相互認証したり、上位データを暗号化して通信を行うものである（例えば、特許文献２参照）。通信内容を知るには暗号の解読が必要であり、暗号を複雑にするほど秘匿性に優れる。
【特許文献１】特開平１０−２９４７１５号公報
【特許文献２】特開２００１−２３７８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような従来の無線通信装置においては、いずれも一つの伝送路を介して通信が行われるために無線の傍受（盗聴）が可能である。この場合、盗聴時にリアルタイムにデータを解読することができなくても、データを蓄積することにより、その後解読することが可能であり、秘匿性に優れているとは言え、十分ではなかった。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に着目してなされたもので、無線の傍受を困難にして通信内容の秘匿性を向上させた無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このために、請求項１の発明は、送信側のアンテナと受信側のアンテナとの間に伝送路を形成して通信を行う無線通信装置であって、前記送信側アンテナ及び受信側アンテナは、共に指向性を有する電波の送受信が可能であり、送信側と受信側との間に前記伝送路を複数形成し、通信中に伝送路を切換える構成とした。
【０００８】
このような構成により、指向性電波を用いて、送信側と受信側のアンテナ間に形成した複数の伝送路を通信中に切換えて通信する。
【０００９】
前記伝送路の切換えは、具体的には、請求項２のように前記送信側アンテナから放射される電波の放射方向を順次変化させて行うようにした。この場合、前記伝送路は、請求項３のように少なくとも反射物における電波の反射波により形成されたものを含んで設定するとよい。
【００１０】
また、前記通信は、請求項４のようにサーチ開始信号を全方位に送信し、該サーチ開始信号に対する受信側の応答があると送信側からサーチ信号を電波の放射方向を変えて順次送信し、該サーチ信号を受信したときに受信側から受信した旨の応答を送信側に返信し、受信側で受信されたサーチ信号の放射方向を通信可能な伝送路として確定し、該確定した伝送路の二つ以上を用いて行う構成とした。
【００１１】
さらに、請求項５のように、少なくとも送信側に前記サーチ開始信号、サーチ信号及び通信のための電波の放射方向を制御する制御手段を備えるとよい。この場合、前記制御手段は、請求項６のように前記確定した各伝送路に相当する電波の放射方向のデータを記憶し、該記憶したデータに基づいて電波の放射方向を決定し、該方向に電波を送信させる構成とするとよい。
【００１２】
また、請求項７の構成の場合においては、前記送信側アンテナ及び受信側アンテナは、それぞれ複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナである。
【００１３】
そして、請求項８の構成の場合においては、前記送信側アンテナ及び受信側アンテナは、それぞれ一定の指向性を有する指向性アンテナであり、前記送信側及び受信側にそれぞれ前記各アンテナを回動する駆動手段を備え、前記送信側アンテナ及び受信側アンテナを互いに同期して回動し、電波の送受信方向を変化して前記各伝送路を切換える構成とした。この場合、受信側には、請求項９のように、受信感度が略最大となるように前記受信側アンテナを回動して受信方向を調整する方向調整部を備える構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の無線通信装置によれば、指向性電波を用いて、送信側と受信側のアンテナ間に形成した複数の伝送路を通信中に切換えて通信するようにしたことにより、盗聴者が一つの伝送路上で通信を盗聴した場合にも通信内容の全てを傍受することができず、通信の秘匿性を向上することができる。また、指向性電波を使用して通信を行うので、電波の指向性を絞れば受信エリアが狭くなり、盗聴がより困難となってさらに秘匿性が向上する。
【００１５】
また、反射物における電波の反射波を利用すれば、容易に複数の伝送路を形成することができる。
【００１６】
さらに、通信開始前に、サーチ信号を電波の放射方向を変えて送信し、受信側から受信応答があったサーチ信号の伝送路を通信に使用可能な伝送路として確定するようにすれば、通信を確実に行うことができる。
【００１７】
そして、上記確定した伝送路のデータを一旦記憶し、通信中にそれを随時読み出して通信を行うならば、固定された通信環境においては、一度伝送路のデータを記憶しておくだけでよく、改めて伝送路を探索する必要がない。また、この場合、事前に確定して記憶した伝送路のデータを通信中に読み出して使用すればよいので、通信中に伝送路を探索する必要が無く、通信を途切れなく行うことができる。
【００１８】
また、送信側及び受信側アンテナとしてアレイアンテナを適用すれば、アンテナを固定したまま電波の放射方向を任意の方向に向けることができ、伝送路の切換え速度を速くすることができる。
【００１９】
さらに、送信側及び受信側アンテナに一定の指向性を有する指向性アンテナを適用してもよく、この場合には、各アンテナを同期して回動すれば、複数の伝送路を切換えて通信することができる。
【００２０】
そして、受信機に受信感度が略最大となるように受信側アンテナの受信方向を調整する方向調整部を備えれば、受信側が移動体であっても受信側アンテナの方向を微調整して常時良好な状態で通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１に、本発明に係る無線通信装置の第１実施形態を示す説明図を示す。
図１において、本第１実施形態の無線通信装置は、指向性を有する電波を送受信して通信を行うものであり、送信機１と、受信機２とを備えて構成し、例えば少なくとも一つの反射物３（図１では二つで示す）における電波の反射波を受信することによって形成される例えば図１に示す伝送路Ｒ１及びＲ３と、直接到来する電波を受信することによって形成される伝送路Ｒ２を切換えて通信を行う構成としている。なお、図１中伝送路Ｒ３は、送信機１から同時に二方向の指向性を有する電波が送信されて形成された伝送路の例を示している。そして、ここでは、送信機１は後述するサーチ開始信号やサーチ信号に対する受信側からの応答信号を受信する機能を有し、受信機２はサーチ開始信号やサーチ信号を受信した際に送信側に応答信号を送信する送信機能を有するものを例に説明する。
【００２２】
上記送信機１は、通信に使用する伝送路を探索するためのサーチ開始信号やサーチ信号、及び通信データを送信すると共に、サーチ開始信号及びサーチ信号を受信した旨の受信側からの応答を受信可能に構成したものであり、図２に示すように無線信号生成手段４と、制御手段５と、送信側アンテナ６とを備えている。
【００２３】
ここで、無線信号生成手段４は、通信に使用する伝送路を探索するためのサーチ開始信号やサーチ信号、及び通信データの各種無線信号を生成するものであり、送信信号に通常の変調（例えば、ＦＳＫ、ＰＳＫ等）を行って無線信号を生成するものであっても、スペクトル拡散や、暗号化した無線信号を生成するものであってもよい。
【００２４】
また、制御手段５は、指向性電波の放射方向を制御するものであり、上記無線信号生成手段４に作用して無線信号を生成させると共に電波の放射方向の変更指示を後述の方向決定部８に出力する方向変更部７と、この方向変更部７の指示に従って、サーチ開始時にはサーチ開始信号を全方位に放射させるための方向決定信号を後述の位相差生成部１０に出力し、このサーチ開始信号に対する受信側の受信応答があると後述の送信側アンテナ６の各アンテナ素子６−１〜６−ｎで受信した応答信号の電波の位相差を演算して受信側の方向を割り出し、通信に使用する伝送路探索時には電波の放射方向を随時変化してサーチ信号を放射させるための方向決定信号を位相差生成部１０に出力し、サーチ信号に対する受信側の受信応答があると伝送路を確定して伝送路の方向に関する確定データを後述の記憶部９に記憶させると共に伝送路が予め設定した所定数に達するとサーチ終了を方向変更部７に伝え、データ送信時には、記憶部９から上記確定した例えば伝送路Ｒ１〜Ｒ３の方向データ（確定データ）を順次読み出して電波の放射方向を決定し、当該方向に電波を放射させるための方向決定信号を位相差生成部１０に出力する方向決定部８と、予め演算して決定したサーチ開始信号及びサーチ信号の放射方向のデータや上記確定した伝送路に相当する電波の放射方向のデータ（確定データ）を記憶する記憶部９と、無線信号生成手段４の無線信号を後述する送信側アンテナ６の各アンテナ素子６−１〜６−ｎに分配すると共に、方向決定部８の上記方向決定信号に基づいて各アンテナ素子６−１〜６−ｎから放射される電波に位相差を与える位相差生成部１０とを有している。
【００２５】
そして、送信側アンテナ６は、指向性を有する電波の送受信を可能としたものであり、アンテナ素子６−１〜６−ｎを有する例えばアダプティブアレイアンテナであり、各アンテナ素子６−１〜６−ｎには送受信信号を所定のレベルまで増幅する増幅器１１−１〜１１−ｎが接続されている。なお、アダプティブアレイアンテナの場合には、各アンテナ素子６−１〜６−ｎから放射される電波に適当な位相差を付与することにより、電波に一方向の指向性を持たせたり、同時に複数の指向性を持たせることができる。
【００２６】
また、受信機２は、サーチ開始信号、サーチ信号及びデータ信号の電波を受信して元の信号に復調すると共に、サーチ開始信号及びサーチ信号を受信した旨の応答を受信側に返信可能に構成したものであり、図３に示すように受信側アンテナ１２と、無線信号復調手段１３、制御手段１４と、応答信号生成手段１５とを備えている。
【００２７】
ここで、受信側アンテナ１２は、指向性を有する電波の送受信を可能としたものであり、送信側アンテナ６と同様に、アンテナ素子１２−１〜１２−ｎを有する例えばアダプティブアレイアンテナであり、送受信信号を所定のレベルまで増幅する増幅器１８−１〜１８−ｎを各アンテナ素子１２−１〜１２−ｎに接続して備えている。
【００２８】
また、無線信号復調手段１３は、前記受信側アンテナ１２で受信した電波を復調して元の通信データを復元するものであり、復調信号を後述の制御手段１４の方向決定部１６へ出力するようになっている。
【００２９】
さらに、制御手段１４は、例えばサーチ開始信号やサーチ信号に基づいて受信電波の到来方向を割り出すと共に、送信側に応答信号の電波を返信するように制御するものであり、上記各アンテナ素子１２−１〜１２−ｎで受信した電波の位相差を演算して受信電波の方向を決定し、方向決定信号を後述の位相差生成部１７へ出力すると共に、例えばサーチ開始信号やサーチ信号を受信した際、又は所定の時刻に受信すべき通信データを受信しなかったときに後述の応答信号生成手段１５で応答信号を生成させる方向決定部１６と、応答信号生成手段１５の応答信号を上記各アンテナ素子１２−１〜１２−ｎに分配すると共に、上記方向決定信号に基づいて各アンテナ素子１２−１〜１２−ｎの応答信号に位相差を付与する位相差生成部１７とを備えている。
【００３０】
そして、応答信号生成手段１５は、サーチ開始信号及びサーチ信号を受信したときや、伝送路Ｒ１〜Ｒ３に受信障害が発生した際や、所定の時刻に受信すべき信号を受信しなかったときに、その旨を送信側に通知するための応答信号を生成するものである。
【００３１】
次に、本発明の第１実施形態に係る無線通信装置の動作を、図４〜図６を参照して説明する。
先ず、図４及び図５に示す手順に従って、送信機１と受信機２間において通信に使用する伝送路を予め設定するための初期設定を行う。この場合、ステップ１（図４中Ｓ１で示し、以下同様とする。）においては、送信機１の送信側アンテナ６から全方位にサーチ開始信号Ｑを送信する。具体的には、図２に示す無線信号生成手段４でサーチ開始信号Ｑを生成し、制御手段５では方向変更部７の指示に従って方向決定部８により記憶部９から予め演算して決定した無指向のデータを読み出す。そして、この無指向データに基づいて位相差生成部１０において送信側アンテナ６の各アンテナ素子６−１〜６−ｎに分配される上記サーチ開始信号Ｑに位相差を与えて送信側アンテナ素子６から全方位に放射する。
【００３２】
次に、図５に示すように、受信側でサーチ開始信号Ｑを受信すると、受信した旨の応答信号Ａを送信側に返信する。具体的には、図３に示す受信機２が受信側アンテナ１２でサーチ開始信号Ｑを受信すると、これを無線信号復調手段１３で復調し、この復調信号に基づいて制御手段１４の方向決定部１６で受信側アンテナ１２の各アンテナ素子１２−１〜１２−ｎにおける受信電波の位相差を演算してサーチ開始信号Ｑの電波の到来方向を割り出し、同時に応答信号生成手段１５から応答信号Ａを生成する。そして、位相差生成部１０において、応答信号生成手段１５で生成された応答信号Ａを各アンテナ素子１２−１〜１２−ｎに分配すると共に、返信電波の放射方向が上記電波の到来方向となるように各アンテナ素子１２−１〜１２−ｎの応答信号Ａの電波に位相差を与えて受信側アンテナ１２から送信側に返信する。
【００３３】
次に、ステップ２において、送信側で上記応答信号Ａを受信すると、方向決定部８で送信側アンテナ６の各アンテナ素子６−１〜６−ｎにおけるこの受信電波の位相差を演算して受信側の方向を割り出し、ステップ３に進んで当該方向を含む所定のエリアに対してサーチを開始する。
【００３４】
先ず、ステップ４では、図２に示す方向変更部７から電波の放射方向を変更する指示を方向決定部８に対して出す。方向決定部８では、この指示に従って、予め演算して記憶部９に記憶したサーチ信号の放射方向データのうちから上記エリアに対応する第１番目のサーチ方向データを読み出し、電波の放射方向を当該方向に決定して方向決定信号を位相差生成部１０に出力する。一方、方向変更部７からは、同時にサーチ信号の生成指示を無線信号生成手段４に対して行い、無線信号生成手段４から所定時間だけ第１のサーチ信号Ｓ１を発生させる。そして、ステップ５に進んで、位相差生成部１０において、無線信号生成手段４で生成した第１のサーチ信号Ｓ１を送信側アンテナ６の各アンテナ素子６−１〜６−ｎに分配すると共に上記方向決定信号に基づいて各アンテナ素子６−１〜６−ｎから放射される電波に位相差を与え、上記第１番目のサーチ方向に第１のサーチ信号Ｓ１を送信する（図５参照）。
【００３５】
次に、ステップ６において、所定の時間内に例えば第１のサーチ信号Ｓ１を受信した旨の応答が受信側からないときには、“ＮＯ”判定となってステップ４に戻る。この場合は、伝送路は確定されない。なお、受信機２は、サーチ信号の受信レベルが所定値以下のときには、良好な通信ができないと判断して応答信号Ａを返信しない。したがって、この場合も伝送路は確定されない。
【００３６】
ステップ４に戻った場合には、図５に示すように、第１のサーチ信号Ｓ１の送信と同様にして記憶部９に記憶したサーチ信号の放射方向データに基づいて第２番目の電波の放射方向を決定し、送信機１から第２のサーチ信号Ｓ２を送信する。この場合、例えば受信側で第２のサーチ信号Ｓ２の電波を受信すると、受信機２はこれを無線信号復調手段１３で復調し、方向決定部１６で受信側アンテナ１２の各アンテナ素子１８−１〜１８−ｎで受信した電波の位相差を演算し、電波の到来方向を割り出す。そして、方向決定部１６から応答信号生成手段１５に対して応答信号Ａの生成の指示を出すと共に位相差生成部１７に対して応答信号Ａの返信方向を決定する方向決定信号を出力する。位相差生成部１７においては、応答信号生成手段１５で生成した応答信号Ａを受信側アンテナ１２の各アンテナ素子１８−１〜１８−ｎに分配すると共に方向決定部１６からの上記方向決定信号に基づいて各アンテナ素子１８−１〜１８−ｎから放射される電波に位相差を与え、第２のサーチ信号Ｓ２の到来方向に応答信号Ａを返信する（図５参照）。送信側で上記応答信号Ａを受信すると、ステップ６は“ＹＥＳ”判定となってステップ７に進み、方向決定部８で第１の伝送路Ｒ１を確定すると共に、当該方向の確定データを記憶部９に記憶する。
【００３７】
次に、ステップ８に進んで、通信に使用するために予め設定した数の全ての伝送路が確定したか否かを方向決定部８で判定する。ここで、“ＮＯ”判定となった場合には、ステップ４に戻って、方向決定部８は、第３番目のサーチ方向のデータを記憶部９から読み出し、同方向に第３のサーチ信号Ｓ３を送信させる（図５参照）。この第３のサーチ信号Ｓ３に対して受信側からの応答信号Ａの受信があったときには、第２の伝送路Ｒ２が確定する。このようにして、予め設定した数の全ての伝送路（図５においてはＲ１〜Ｒｍ）が確定すると、ステップ８において“ＹＥＳ”判定となり、ステップ９に進んで初期設定が終了する。
【００３８】
次に、上記確定された伝送路Ｒ１〜Ｒｍにより通信データの送信が開始される。例えば、確定された伝送路が図１に示すようなＲ１〜Ｒ３の三つ（ｍ＝３）の伝送路である場合には、図６に示すように、伝送路Ｒ１〜Ｒ３を予め取り決めた所定の時間間隔でＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ２，Ｒ１…のように順次切換えて通信データＤ１，Ｄ２，Ｄ３…を送信する。具体的には、図２に示す制御手段５に備える計時機能により計時して予め取り決めた所定の時間間隔で伝送路変更の指示を方向変更部７から方向決定部８に出力する。そして、方向決定部８においては、方向変更部７の指示に従って記憶部９から伝送路Ｒ１〜Ｒ３に相当する方向の確定データを順次読み出し、これらの確定データに基づいて各電波の放射方向を決定して方向決定信号を位相差生成部１０へ出力する。そして、同時に、方向変更部７から予め取り決めた所定の時間間隔で出される指示に従って無線信号生成手段４で通信データＤ１，Ｄ２，Ｄ３…を順次生成する。位相差生成部１０では、これらの通信データＤ１，Ｄ２，Ｄ３…を送信側アンテナ６の各アンテナ素子１１−１〜１１−ｎに分配すると共に、方向決定部８の方向決定信号に基づいて各アンテナ素子１１−１〜１１−ｎから放射される電波に所定の位相差を与え、伝送路Ｒ１〜Ｒ３を切換えて例えば通信データＤ１，Ｄ２，Ｄ３…を順次送信する。
【００３９】
一方、受信側では、上記通信データＤ１，Ｄ２，Ｄ３…を受信側アンテナ１２で順次受信すると、上記通信データＤ１，Ｄ２，Ｄ３…を無線信号復調手段１３で復調すると共に繋ぎ合わせて一連の通信データを復元する。
【００４０】
この場合、通信データの受信は、受信側の制御手段１４に備える計時機能により、最初の通信データＤ１を受信したときから計時して、通信データＤ２，Ｄ３…が予め取り決めた所定の時間間隔で受信されていることを確認しながら行われる。したがって、図６に示すように、例えば伝送路Ｒ２を使用して通信データＤ４を送信中に、伝送路Ｒ２を遮るように移動物体が通過する等により通信データＤ４が途切れたり、何らかの原因により所定の時刻に受信すべき通信データＤ４を受信しなかった等の通信障害が発生したときには、受信側は方向決定部１６で通信障害を検出して応答信号発生手段１５から通知信号（Ｒｅｐ）を生成して返信する。この場合、送信側は、次の伝送路Ｒ１により同一の通信データＤ４を再送する。なお、通知信号（Ｒｅｐ）の返信は、通信障害の影響を避けるために全方位に行ってもよい。
【００４１】
このように、本発明の無線通信装置の第１実施形態によれば、反射物３における反射波を含む送信電波を送受信して複数の伝送路を予め設定し、この複数の伝送路を予め取り決めた所定の時間間隔で切換えて通信するようにしたことにより、図１に示すように一つの伝送路上にいる盗聴者Ｗは、通信データの全部を傍受することができない。したがって、特別な電波を使用することなく、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ等の既存の無線通信装置の通信規格に適合しつつ通信の秘匿性を向上することができる。
【００４２】
また、例えばアンテナ素子数を増やして電波の指向性を絞れば受信エリアが狭くなり、盗聴がより困難となってさらに秘匿性が向上する。この場合、指向性を絞ることにより、瞬間的なアンテナ利得（パワー）は高くなるが、平均的なアンテナ利得を抑えることができ、通信規格に適合した通信が可能となる。
【００４３】
なお、本第１実施形態は、１対１の通信に限られず、１対複数の通信も可能である。この場合、伝送路の確定方法及び通信方法は上述と同様にして行う。
【００４４】
次に、本発明の無線通信装置に係る第２実施形態を、図７を参照して説明する。なお、ここでは、図２及び図３と同一の要素には同一の符号を用いて示し、第１実施形態と異なる部分について説明する。
図７に示す無線通信装置は、送信機及び受信機が共に通信データの送受信機能を有する同一構成の送受信機１９であり、第１実施形態の送信機１に受信信号を復調して通信データを復元する無線信号復調手段１３を備える構成としている。これにより、複数の伝送路を順次切換えて双方向の通信が可能となる。
【００４５】
この場合、初期設定及びデータ通信は、第１実施形態と同様にして、図８に示すようにして行われる。即ち、先ず、送信側からサーチ開始信号Ｑを送信する。受信側は、これを受けると応答信号Ａを返信する。これにより、サーチが開始される。
【００４６】
先ず、送信側から第１のサーチ信号Ｓ１を送信する。これを受信側で受信すると、受信側の送受信機１９は、制御手段５の方向決定部８で第１の伝送路Ｒ１を確定すると共に受信した第１のサーチ信号Ｓ１の各アンテナ素子１１−１〜１１−ｎにおける位相差に基づいて電波の到来方向を演算し、上記第１の伝送路Ｒ１に相当する方向の確定データを記憶部９に記憶する。同時に、上記第１の伝送路Ｒ１を介して無線信号生成手段４で生成した応答信号Ａを送信側に返信する。
【００４７】
この応答信号Ａを送信側で受信すると、送信側の送受信機１９は、第１の伝送路Ｒ１を制御手段５の方向決定部８で確定し、第１の伝送路Ｒ１に相当する方向の確定データを記憶部９に記憶する。
【００４８】
引き続き送信側から第２のサーチ信号Ｓ２を別の方向に送信する。これを受信側で受信すると、受信側の送受信機１９は、第２の伝送路Ｒ２を確定すると共に、第２の伝送路Ｒ２に相当する方向の確定データを記憶部９に記憶する。さらに、この第２の伝送路Ｒ２を介して応答信号Ａを送信側に返信する。
【００４９】
この応答信号Ａを送信側で受信すると、送信側の送受信機１９は、第２の伝送路Ｒ２を確定し、第２の伝送路Ｒ２に相当する方向の確定データを記憶部９に記憶する。
【００５０】
このようにして通信のために予め設定した全ての伝送路（例えばＲ１〜Ｒ３）が確定すると、送信側の送受信機１９は、記憶部９から第１の伝送路Ｒ１に相当する方向の確定データを読み出して電波の放射方向を第１の伝送路Ｒ１に設定し、送信側の無線信号生成手段４で生成した通信データＤ１を送信する。受信側の送受信機１９は、これを受信すると、同様にして記憶部９から第２の伝送路Ｒ２に相当する方向の確定データを読み出して電波の放射方向を第２の伝送路Ｒ２に設定し、受信側の無線信号生成手段４で生成した通信データＤ２を返信する。以下、同様にして双方向に通信を行う。
【００５１】
このようにすれば、複数の伝送路Ｒ１〜Ｒ３を順次切換えて双方向に通信することができ、通信の秘匿性が向上する。なお、通信データの送受信は、上述のような交互に行うものに限られない。
【００５２】
次に、本発明の無線通信装置に係る第３実施形態を、図９及び図１０を参照して説明する。なお、ここでは、図２及び図３と同一の要素には同一の符号を用いて示し、第１実施形態と異なる部分について説明する。
図９に示す本第３実施形態の送信機１は、送信側アンテナ６が一定の指向性を有する例えばホーンアンテナ等の指向性アンテナであり、送信側アンテナ６を回動する駆動手段２０と、制御手段５に備える計時機能により計時して予め取り決めた所定の時間間隔で方向決定部８に対して電波の放射方向を決定させる共に、無線信号生成手段４に作用して上記予め取り決めた所定の時間間隔で無線信号を生成させるための指示を出力する方向変更部７とを備えている。
【００５３】
一方、図１０に示すように受信機２は、受信側アンテナ１２が一定の指向性を有する指向性アンテナであり、受信側アンテナ１２を回動する駆動手段２１と、受信感度が略最大となるように受信側アンテナ１２の向きを調整する方向調整部２２と、制御手段１４に備える計時機能により計時して予め取り決めた所定の時間間隔で駆動手段２１に対して受信側アンテナを回動させる方向決定信号を出力する方向決定部１６と、受信側で確定した伝送路の確定データを記憶する記憶部２３とを備えている。
【００５４】
次に、第３実施形態の動作を、図１１を参照して説明する。
先ず、伝送路を予め設定するための初期設定をする。このとき、送信機１は、方向変更部７の指示に従って方向決定部８で全方位に電波を送信させるための方向決定信号を駆動手段２０に出力し、この方向決定信号に基づいて駆動手段２０により送信側アンテナ６を例えば１回転駆動する。そして、同時に無線信号生成手段４によりサーチ開始信号Ｑを生成し、送信側アンテナ６から全方位に送信する。
【００５５】
一方、受信機２は、上記サーチ開始信号Ｑを受信側アンテナ１２で受信すると、無線信号復調手段１４で復調してこれを方向決定部１６に送る。このとき、方向決定部１６は、応答信号生成手段１５に対して応答信号Ａの生成を指示する。そして、この応答信号Ａをサーチ開始信号Ｑの受信方向に返信する。これにより、サーチが開始される。
【００５６】
伝送路を確定するための探索は、方向変更部７の指示に従って所定の時間間隔で送信側アンテナ６の向きを変化させて送信機１からサーチ信号を送信して行う。この場合、送信側アンテナ６の向きは、上記応答信号Ａの到来方向を含む所定のエリアに対して設定される。
【００５７】
伝送路探索の具体的手順は、先ず、送信機１において、方向変更部７の指示により方向決定部８で予め演算して記憶部９に記憶したサーチ信号の放射方向データのうちから上記エリアに対応する第１番目のサーチ方向データを読み出して電波の放射方向を決定し、駆動手段２０に設けた図示省略の例えばロータリーエンコーダ等により送信側アンテナ６の角度を設定して無線信号生成手段４で生成した第１のサーチ信号Ｓ１を送信側アンテナ６から送信する。
【００５８】
受信機２は、受信側アンテナ１２を駆動手段２１で回動して受信感度が略最大となる受信方向を探索し、所定レベル以上の第１のサーチ信号Ｓ１を受信したときに、駆動手段２１に設けた図示省略の例えばロータリーエンコーダ等により受信側アンテナ１２の角度を検出して方向決定部１６で受信方向を決定し、第１の伝送路Ｒ１を確定する。そして、このときの受信側アンテナ１２の向き（確定データ）を記憶部２３に記憶する。同時に応答信号生成手段１５で応答信号Ａを生成して送信側に返信する。
【００５９】
送信機１は、上記応答信号Ａを受信すると、第１の伝送路Ｒ１を方向決定部８で確定し、このときの送信側アンテナ６の向き（確定データ）を記憶部９に記憶する。そして、上述と同様にして方向変更部７の指示に従って記憶部９から第２番目のサーチ方向データを読み出して送信側アンテナ６の向きを変化させ、第２のサーチ信号Ｓ２を送信する。
【００６０】
受信機２は、同様にして受信側アンテナ１２を回動して受信感度が略最大となる受信方向を探索し、所定レベル以上の第２のサーチ信号Ｓ２を受信したときに第２の伝送路Ｒ２を確定し、このときの受信側アンテナ１２の向き（確定データ）を記憶部２３に記憶する。同時に送信側に応答信号Ａを返信する。
【００６１】
送信機１は、上記応答信号Ａを受信すると、第２の伝送路Ｒ２を確定し、このときの送信側アンテナ６の向き（確定データ）を記憶部９に記憶する。以下、同様にして予め設定した所定数の伝送路（例えばＲ１〜Ｒ３）が確定すると初期設定は終了する。
【００６２】
次に、送信機１から上記第１の伝送路Ｒ１を介して通信データＤ１が所定時間送信される。このとき、方向変更部７の方向変更指示が方向決定部８に対して出力される。方向決定部８では、方向変更部７の指示に従って第１の伝送路Ｒ１に相当する方向の確定データを記憶部９から読み出し、これに基づいて駆動手段２０を駆動して送信側アンテナ６を回動し、送信側アンテナ６の向きを第１の伝送路Ｒ１に設定する。同時に無線信号生成手段４では、方向変更部７の指示に従って通信データＤ１を生成し、送信側アンテナ６から第１の伝送路Ｒ１を介して送信する。以下、方向変更部７の指示に基づいて予め取り決めた所定の時間間隔で記憶部９から各伝送路Ｒ１〜Ｒ３の確定データを順次読み出して駆動手段２０を駆動し、送信側アンテナ６の向きを変えて伝送路Ｒ１〜Ｒ３を切換えると共に、無線信号生成手段４で通信データＤ２，Ｄ３，Ｄ４，…を順次生成して各伝送路Ｒ１〜Ｒ３を介して送信する。
【００６３】
一方、受信機２は、初期設定が終了すると、方向決定部８で記憶部２３から第１の伝送路Ｒ１に相当する方向の確定データを読み出し、これに基づいて駆動手段２１を駆動して受信側アンテナ１２を回動し、受信側アンテナ１２の向きを第１の伝送路Ｒ１に設定して通信データＤ１の受信を待つ。通信データＤ１を受信すると、方向決定部１６では、予め取り決めた所定の時間間隔で記憶部２３から次の第２の伝送路Ｒ２に相当する方向の確定データを読み出して駆動手段２１を駆動して受信側アンテナ１２の向きを第２の伝送路Ｒ２に設定し、通信データＤ２を受信する。以下、同様にして、送信側アンテナ６の向きの変更に同期して予め取り決めた所定の時間間隔で受信側アンテナ１２の向きを変え、通信データＤ３，Ｄ４，…を順次受信する。そして、これらの通信データを無線信号復調手段１３で復調して一連の通信データを得る。
【００６４】
このように本第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、通信の秘匿性を向上することができる。
【００６５】
なお、第３実施形態の無線通信装置は、第２実施形態と同様に、送信機１及び受信機２にそれぞれ通信データの送受信機能を持たせてもよい。これにより、双方向に通信を行うことができる。
【００６６】
また、第１〜第３実施形態において、サーチ開始信号及びサーチ信号を受信側で受信した際に、その応答信号は受信電波の到来方向ではなく、全方位に返信してもよい。さらに、サーチ信号の送信は、サーチ開始信号に対する応答信号の到来方向を含む所定のエリアに対して行うものに限られず、放射方向を順次切換えながら全方位に対して行ってもよい。さらにまた、伝送路の探索は、通信に使用する所定数の伝送路が確定した段階で終了してもよいが、通信可能な伝送路の全てを探索してもよい。この場合、全伝送路うちから所定数の伝送路を選択して通信に使用してもよい。そして、通信中に通信障害が複数回続いたときには、改めて伝送路の探索を行ってもよい。
【００６７】
また、本発明の無線通信装置は、移動体無線にも適用することができる。この場合、特に第３実施形態の無線通信装置においては、受信感度が略最大となるように方向調整部２２で受信側アンテナ１２の向きを微調整するとよい。これにより、常時良好な状態で通信を行うことができる。
【００６８】
さらに、本発明の無線通信装置に適用する信号は、スペクトル拡散や、暗号化した無線信号であってもよい。この場合、より秘匿性が向上する。
【００６９】
そして、以上の説明においては、本発明の無線通信装置に使用される複数の伝送路は、反射物における反射波及び送信側から受信側に直接到来する電波により形成されたものであったが、これに限定されず、例えば複数の基地局をそれぞれ経由して形成される複数の伝送路であってもよい。この場合も、経由する基地局を順次切換えることにより通信中に複数の伝送路を切換えて通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明による無線通信装置の第１実施形態を示す説明図である。
【図２】第１実施形態の送信機の構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態の受信機の構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態の初期設定の動作を説明するフローチャートである。
【図５】初期設定段階における送信側と受信側の信号の授受を示す説明図である。
【図６】伝送路を切換えて行う通信を示す説明図である。
【図７】本発明による無線通信装置の第２実施形態に係る送受信機の構成を示すブロック図である。
【図８】第２実施形態の無線通信装置の初期設定からデータ通信に至る動作を示す説明図である。
【図９】本発明による無線通信装置の第３実施形態に係る送信機の構成を示すブロック図である。
【図１０】第３実施形態の受信機の構成を示すブロック図である。
【図１１】第３実施形態の無線通信装置の初期設定からデータ通信に至る動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…送信機
２…受信機
３…反射物
５，１３…制御部
６…送信側アンテナ
６−１〜６−ｎ，１２−１〜１２−ｎ…アンテナ素子
８，１６…方向決定部
９，２３…記憶部
１０，１７…位相差生成部
１２…受信側アンテナ
１５…応答信号生成手段
２０，２１…駆動手段
２２…方向調整部
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…伝送路
Ｑ…サーチ開始信号
Ａ…応答信号
Ｓ１〜Ｓｎ…サーチ信号
【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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