(57)【要約】【課題】モールス信号を用いた無線通信システムにおいて、ノイズの受信を軽減し、信号解析が容易に実行可能な無線通信システムを提供する。【解決手段】本発明に係る無線通信システムは、断続して送信される搬送波から構成されるモールス信号を含む伝送信号を送信する送信手段と、伝送信号を自動受信する受信手段とを備え、受信手段は、自動利得制御手段を有しており、モールス信号は、２点間の間隔ＤＰ及び２符号間の間隔ＤＳが、自動利得制御手段の時定数よりも短いことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断続して送信される搬送波から構成されるモールス信号を含む伝送信号を送信する送信手段と、前記伝送信号を自動受信する受信手段とを備え、前記受信手段は、自動利得制御手段を有しており、前記モールス信号は、２点間の間隔及び２符号間の間隔が、前記自動利得制御手段の時定数よりも短いことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記伝送信号は、継続して送信される搬送波からなるダミー信号を含み、前記送信手段は、前記モールス信号を送信する前に、前記ダミー信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記モールス信号は、２点間の間隔及び２符号間の間隔が３０ｍｓ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記送信手段を含む通信装置を備えるラジオブイと、前記受信手段を含む通信装置を備える基地局とからなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モールス信号を用いた無線通信システムに関し、特に、海上で使用されるラジオブイを用いた無線通信に対して好適に適用される無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、海上での航路標識として、また漁網などの設置標識として所謂ブイが使用されている。これらのブイのうち、電波を発信してその位置を明らかにし、標識の助けとするラジオブイがある。このようなラジオブイには、例えば自己の位置等の種々の情報を船舶等の基地局に送信する機能を備えるものがあり、その送信には、Ａ１Ｂの電波型式（搬送波の断続によるモールス符号の送信のうち、自動受信のもの）が用いられる（例えば、特許文献１参照）。以下、この方式で送信される信号を、単にモールス信号ともいう。
【０００３】
また、通常、このようなモールス信号の受信機は、フェージング等を要因とする受信信号レベルの変動に対応するため、自動利得制御（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）回路を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２８７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
周知のように、モールス符号は、１以上の短点と長点との組合せで１つの符号が構成される符号化体系である。このようなモールス符号を搬送波の断続により構成する場合、２点（長点または短点）間の間隔となる一定の期間、及び２符号間の間隔となる一定の期間は、搬送波が存在しない空白期間となる。従来、自動利得制御回路を備えた受信機では、この空白期間にノイズ（例えば、空電ノイズ）を受信し易く、これによって自動受信後の信号解析が困難となるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、モールス信号を用いた無線通信システムにおいて、ノイズの受信を軽減し、信号解析が容易に実行可能な無線通信システム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】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、または、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００８】
（１）断続して送信される搬送波から構成されるモールス信号を含む伝送信号を送信する送信手段と、前記伝送信号を自動受信する受信手段とを備え、前記受信手段は、自動利得制御手段を有しており、前記モールス信号は、２点間の間隔及び２符号間の間隔が、前記自動利得制御手段の時定数よりも短いことを特徴とする無線通信システム（請求項１）。
【０００９】
（２）（１）項に記載の無線通信システムにおいて、前記伝送信号は、継続して送信される搬送波からなるダミー信号を含み、前記送信手段は、前記モールス信号を送信する前に、前記ダミー信号を送信することを特徴とする無線通信システム（請求項２）。
【００１０】
（３）（１）または（２）項に記載の無線通信システムにおいて、前記モールス信号は、２点間の間隔及び２符号間の間隔が３０ｍｓ以下であることを特徴とする送受信システム（請求項３）。
【００１１】
（４）（１）から（３）のいずれか１項に記載の無線通信システムにおいて、前記送信手段を含む通信装置を備えるラジオブイと、前記受信手段を含む通信装置を備える基地局とからなることを特徴とする無線通信システム（請求項４）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以上のように構成したため、モールス信号を用いた無線通信システムにおいて、ノイズの受信を軽減し、信号解析を容易に実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における送信手段の要部を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における受信手段の要部を示すブロック図である。
【図３】図２に示す受信手段の検波手段及び復調手段の一例を詳細に示す回路図である。
【図４】モールス信号の構成を示す図であり、（ａ）は、比較のために従来の構成例を示す図、（ｂ）は、本発明の一実施形態における構成例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態において、送信手段から送信される伝送信号全体の構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態において、受信初期の受信信号の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は中間周波信号の波形を示す図、（ｂ）は、（ａ）の検波波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。本発明に係る無線通信システムは、送信手段１０（図１）と、受信手段２０（図２）とを備える。送信手段１０は、搬送波発振手段１１、緩衝増幅手段１２、電力増幅手段１３、キーイング手段１４、制御部１５、及びアンテナ１６を備える。送信手段１０において、搬送波発振手段１１で生成された搬送波は、緩衝増幅手段１２及び電力増幅手段１３により増幅され、伝送信号としてアンテナ１６から放出される。この際、キーイング手段１４は、制御部１５からの指令に従って、搬送波発振手段１１及び／または緩衝増幅手段１２をオン／オフさせ、これによって、このオン／オフに同期して断続する搬送波が生成される。送信手段１０は、このようにして、搬送波の断続によって構成されるモールス信号を含む伝送信号を送信する。
【００１５】
ここで、本発明に係る送信手段の構成は、図１に示す送信手段１０の構成に限定されるものではなく、搬送波の断続によるモールス信号（電波型式：Ａ１Ｂ）を送信可能なものである限り、任意の適切な構成とすることができる。
【００１６】
受信手段２０は、高周波増幅手段２１、局部発振手段２２、周波数混合手段２３、中間周波増幅手段２４、検波手段２５、復調手段２６、自動利得制御（ＡＧＣ）手段２７、及びアンテナ２８を備える。受信手段２０において、アンテナ２８で受信された信号は、高周波増幅手段２１で増幅され、次いで、周波数混合手段２３において、局部発振手段２２で生成された局部発振周波数の信号と混合される。これによって、受信周波数よりも低い中間周波数の信号が取り出され、この信号は、中間周波増幅手段２４で増幅されて検波手段２５に送られる。検波手段２５では、入力信号の包絡線情報が取り出され、検波出力として復調手段２６に送られる。復調手段２６は、入力信号と適切なしきい値とを比較することによって入力信号を２値化し、復調出力としてモールス信号である原信号が取り出される。
【００１７】
さらに、受信手段２０において、自動利得制御手段２７は、受信信号のレベル変動に対応するため、強い受信信号に対しては受信手段２０のゲインを下げ、かつ、弱い受信信号に対しては受信手段２０のゲインを上げるために設けられている。図示の例において、自動利得制御手段２７は、検波手段２５からの検波出力を充電して得られる電圧（ＡＧＣ電圧）の大きさによって、高周波増幅手段２４のゲインを制御する回路として実現されている。一般に、自動利得制御手段２７は、ＡＧＣ電圧の充放電に関連する時定数を有しており、受信レベルの変動に対する応答には、この時定数に基づく遅れが生じる。一般に、断続する信号を受信し易くするためには、この時定数を長くすることが望ましい。但し、強弱さまざまなレベルで受信される受信信号に対応するため、極端に長くすることは難しいため、この時定数は、通常は、数１０ｍｓ程度（例えば、５０ｍｓ）に設定される。
【００１８】
尚、図示は省略するが、受信手段２０は、復調手段２６からの復調出力を信号解析するための解析手段等の、モールス信号を自動受信するために必要な機能をさらに備えるものである。また、本発明に係る受信手段の構成は、図２に示す受信手段２０の構成に限定されるものではなく、搬送波の断続によるモールス信号を自動受信可能であり、かつ自動利得制御手段を備える受信手段である限り、任意の適切な構成とすることができる。
【００１９】
ここで、図３に示すように、検波手段２５は、具体的には、ダイオード３１と平滑回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃとを備えている。検波手段２５において、中間周波増幅手段２４から出力される中間周波信号は、ダイオード３１によって整流されて脈流化され、平滑回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃによって平滑化されて、その包絡線情報が取り出される。受信手段２０において、平滑回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、それぞれ比較的小さい時定数（Ｒ１×Ｃ１）を有するＲＣ回路からなるローパスフィルタ３２ａ、３２ｂ、３２ｃを、複数段（図示の例では３段）縦続接続することにより構成されている。
【００２０】
ここで、各ローパスフィルタ３２ａ、３２ｂ、３２ｃの時定数が比較的小さい点について、具体的に説明すれば、次の通りである。例えば、中間周波信号の周波数が可聴周波数程度の場合、検波手段が備えるＲＣ回路からなる平滑回路は、抵抗値１０ｋΩ程度の抵抗と静電容量０．４７μＦ程度のコンデンサとから構成されるのが一般的である。しかしながら、本発明の一実施形態における受信手段２０において、その検波手段２５が備えるローパスフィルタ３２ａ、３２ｂ、３２ｃのそれぞれは、抵抗値（Ｒ１）が５ｋΩ程度の抵抗と、静電容量（Ｃ１）が０．００１μＦ程度のコンデンサとから構成されるものである。
【００２１】
また、図３に示すように、復調手段２６は、差動アンプ３４と、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）３３からなる反転増幅回路とを備えている。検波手段２５からの検波出力は、ＦＥＴ３３からなる反転増幅回路を介して、差動アンプ３４の反転入力端子（−）に入力される。そして、差動アンプ３４の非反転入力端子（＋）には、基準電圧ｖＴが入力されており、この基準電圧ｖＴをしきい値として、検波出力の２値化が実施される。
【００２２】
ここで、復調手段２６では、その入力段の反転増幅回路がＦＥＴ３３から構成されるため、ＦＥＴ３３のドレインに接続される抵抗の抵抗値Ｒ２を小さくでき（例えば、２２０Ω）、その分コンデンサの静電容量Ｃ２を大きくすることができる。復調手段２６では、ＦＥＴ３３のドレインに接続されるコンデンサとして、静電容量Ｃ２が３．３μＦの電界コンデンサが用いられている。
【００２３】
また、復調手段２６において、差動アンプ３４に入力される基準電圧ｖＴは、電源電圧を、可変抵抗Ｒｖを用いて分圧することにより生成されている。これによって、基準電圧ｖＴは、入力信号のレベルに応じて、モールス信号を復調するための適切なしきい値となるように調整されるものである。
【００２４】
次に、図４を参照して、送信手段１０が送信するモールス信号の構成について説明する。ここで、図４（ａ）は、比較のための例として、従来の標準的なモールス信号の構成例を示す図であり、図４（ｂ）が、本発明の一実施形態におけるモールス信号の構成例である。また、図４（ａ）及び（ｂ）は、符号として文字“Ａ”及び文字“Ｂ”を送信する場合を例として、モールス信号の構成を示している。
【００２５】
モールス符号において、文字“Ａ”は、「短点」＋「長点」で表され、文字“Ｂ”は、「長点」＋「短点」＋「短点」＋「短点」で表される。図４（ａ）に示す比較例において、短点Ｐ及び長点Ｌの期間が、搬送波が送信されている期間である。また、２点間（短点Ｐと短点Ｐとの間、及び短点Ｐと長点Ｌとの間）の間隔ＴＰ、及び、２符号間（文字“Ａ”と文字“Ｂ”との間）の間隔ＴＳが、搬送波の送信が停止している空白期間である。モールス符号において、長点の長さは３短点の長さに等しく、２点間の間隔は１短点分の長さに等しく、２符号間の間隔は３短点分の長さに等しいとするのが標準的である。
これに対して、図４（ｂ）に示す本発明の一実施形態におけるモールス信号では、２点間の間隔ＤＰ及び２符号間の間隔ＤＳは、このモールス信号を自動受信する受信手段２０の自動利得制御手段２７の時定数τよりも短くなるように構成されている。
【００２６】
例えば、図４（ａ）において、短点Ｐの長さを６０ｍｓとした場合、長点Ｌの長さは１８０ｍｓであり、２点間の間の間隔ＴＰは６０ｍｓ、２符号間の間隔ＴＳは１８０ｍｓとなる。これらの時間は、自動利得制御手段２７の時定数τとは無関係に決定されている。典型的な例として、この時定数τが５０ｍｓであった場合、２点間の間隔ＴＰ及び２符号間の間隔ＴＳは、いずれも時定数τよりも長い。一方、図４（ｂ）に示す本発明の一実施形態におけるモールス信号では、自動利得制御手段２７の時定数τが５０ｍｓの場合、短点Ｐの長さが６０ｍｓ、長点Ｌの長さが１８０ｍｓであった場合でも、２点間の間隔ＤＰ及び２符号間の間隔ＤＳは、５０ｍｓよりも短くなるように設定される。この例では、２点間の間隔ＤＰは１０ｍｓに設定され、２符号間の間隔ＤＳは３０ｍｓに設定されている。
【００２７】
次に、図５を参照して、送信手段１０が送信する伝送信号４０、４１全体の構成について説明すれば、次の通りである。伝送信号４０、４１には、ダミー信号４０とモールス信号４１とが含まれる。送信手段１０は、所定の情報を送信する際に、まず、一定の期間、ダミー信号４０を送信し、その後、送信すべき情報に対応するモールス信号４１を送信する。ダミー信号４０は、継続して送信される搬送波からなる。
【００２８】
ダミー信号４０が継続する一定の期間ＴＤは、受信手段２０の特性に応じて設定することができる。好ましくは、この期間ＴＤは、受信手段２０が強い信号を受信したときに、その受信の開始後、受信手段２０の動作が安定するまでの期間よりも長い期間長を有するように設定される。典型的には、期間ＴＤの長さは、２００ｍｓ以上かつ３００ｍｓ以下である。また、送信手段１０は、ダミー信号４０の送信後、一定の間隔ΔＴを置いて（すなわち、ΔＴの期間だけ一旦搬送波の送信を停止した後）、図４を参照して上述したように構成されたモールス信号４１を送信する。この間隔ΔＴについても、自動利得制御手段２７の時定数τよりも短いことが望ましい。例えば、自動利得制御手段２７の時定数τが５０ｍｓの場合、間隔ΔＴは、１０ｍｓ以上かつ３０ｍｓ以下の範囲の長さである。
【００２９】
以上のように構成された無線通信システムは、特に、送信手段１０を含む通信装置を備えるラジオブイと、受信手段２０を含む通信装置を備える船舶等の基地局とからなる無線通信システムに好適に適用されるものである。例えば、ラジオブイは、送信手段１０を用いて、自己の位置等の所定の情報をモールス信号により基地局に送信するものであり、基地局では、受信手段２０を用いて、ラジオブイからの伝送信号に含まれるモールス信号を受動受信するものである。
【００３０】
この際、ラジオブイが備える通信装置は、例えば他のラジオブイ等から送信されるモールス信号の中継等を実施するため、受信手段２０を備えるものであってもよい。また、基地局が備える通信装置は、受信手段２０を備えるラジオブイに対して、モールス信号を送信するための送信手段１０を含むものであってもよい。勿論、ラジオブイと基地局とで構成される無線通信システムは、本発明に係る無線通信システムとは異なる別の無線通信システムを含むものであってもよく、この場合、本発明に係る送信手段１０及び受信手段２０は、このような無線通信システムの全体を構成する各装置の一部として実現されるものであってもよい。
【００３１】
以上のように構成された本実施形態における無線通信システムの作用効果について説明すれば、次の通りである。
例えば、図４（ａ）に示す比較例のモールス信号を受信手段２０で受信した場合、文字“Ａ”の最後の長点Ｌを受信している期間には、受信信号のレベルが強いため、ＡＧＣ電圧により受信手段２０のゲインは低く抑えられている（言い換えれば、受信手段２０の感度が低い状態にある）。そして、文字“Ａ”の送信が終了して搬送波の送信が停止すると、受信信号のレベルが弱くなるため、自動利得制御手段２７は、受信手段２０のゲインを高くする（言い換えれば、受信手段２０の感度が上がる）。しかしながら、搬送波の断続によりモールス符号を構成するモールス信号において、２符号間の間隔ＴＳ（すなわち、本来搬送波の送信が停止している空白期間）に受信手段２０の感度が上がることは、かえって、この期間にノイズを受信し易くなることを意味する。
【００３２】
ここで、上述したように、自動利得制御手段２７は時定数τを有しており、受信レベルの強弱の変化に対する応答は、その時定数τ程度の時間だけ遅れるものである。したがって、文字“Ａ”の送信が終了して搬送波の送信が停止しても、受信手段２０の感度が低い状態は、時定数τ程度の時間継続する。しかしながら、図４（ａ）に示す比較例では、２符号間の間隔ＴＳ（１８０ｍｓ）が時定数τ（５０ｍｓ）よりも長いため、時定数τの時間の経過後にも、間隔ＴＳ（すなわち、搬送波の送信が停止している空白期間）が継続している。この結果、受信手段２０は、２符号間の間隔ＴＳの期間中、時定数τの時間の経過後に、ノイズを受信し易い状態となる。このことは、２点間の間隔ＴＰについても同様である。
【００３３】
一方、本実施形態における送信手段１０が送信するモールス信号４１では、図４（ｂ）を参照して上述したように、２点間の間隔ＤＰ及び２符号間の間隔ＤＳは、いずれも自動利得制御手段２７の時定数τよりも短くなるように設定されている。したがって、２点間の間隔ＤＰ及び２符号間の間隔ＤＳの期間は、モールス符号を構成する点（短点Ｐまたは長点Ｌ）の送信終了後、自動利得制御手段２７による受信手段２０のゲインの上昇が完了する前に終了する。これによって、搬送波の送信が停止している空白期間においても、受信手段２０に、上述したようなノイズを受信し易い状態が生じることを防止することができ、ひいては、送信手段１０から送信されるモールス信号を忠実に受信し、信号解析を容易かつ正確に実施することが可能となる。
【００３４】
特に、本実施形態における無線通信システムは、ラジオブイと基地局から構成される無線通信システムにおいて、空電ノイズを排除した信頼性の高いシステムを構築することに寄与するものである。
【００３５】
次に、本実施形態における送信手段１０が送信する伝送信号４０、４１に、ダミー信号４０が含まれており、送信手段１０がモールス信号４１を送信する前に、ダミー信号４０を送信することの作用効果について、図６を参照して説明する。ここで、図６（ａ）には、受信手段２０が強い信号を受信したきの、中間周波増幅手段２４からの中間周波信号の初期的な波形が、模式的に示されている。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す中間周波信号を、検波手段２５で検波した検波波形を模式的に示す図である。
【００３６】
図６に示すように、一般に、受信手段２０は、強い信号が受信されると、受信の初期動作が不安定になる場合があり、それによって、中間周波信号及びその検波信号のレベルが不安定になる。このような動作の不安定な期間Ｔｉの長さは、受信手段の特性に応じて決まり、典型的には、５０ｍｓから１００ｍｓ程度である。しかるに、本実施形態における送信手段１０が送信する伝送信号４０、４１では、モールス信号４１が送信される前に、例えば、２００ｍｓ〜３００ｍｓ継続してダミー信号４０が送信されるため、所定のモールス信号４１を、受信手段２０の動作が安定した後に、確実に送信することが可能となる。
【００３７】
さらに、本実施形態における送信手段１０が送信するモールス信号４１において、２点間の間隔ＤＰ及び２符号間の間隔ＤＳが、いずれも自動利得制御手段２７の時定数τよりも短くなるように設定されることに関連して、受信手段２０の回路構成の特徴について説明すれば、次の通りである。
【００３８】
本実施形態における送信手段１０が送信するモールス信号４１は、２点間の間隔ＤＰ及び２符号間の間隔ＤＳが比較的短いため、受信手段２０の検波手段２５は、検波後の出力波形の立ち上がり及び立ち下がりの傾斜が急峻となるように構成されることが望ましい。この点について、本実施形態における検波手段２５では、その平滑回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃを、それぞれ時定数の小さいＲＣ回路からなるローパスフィルタ３２ａ、３２ｂ、３２ｃの多段構成としたことにより、平滑化された波形の立ち上がり及び立ち下がりを急峻に維持しつつ、パルス性のノイズを除去することが可能となる。
【００３９】
さらに、受信手段２０の復調手段２６において、その入力段に備える反転増幅回路を、入力インピーダンスの高いＦＥＴ３３で構成し、そのドレインに接続される抵抗の抵抗値Ｒ２を小さくし、コンデンサの静電容量Ｃ２を大きくしたことにより、検波波形の立ち上がり及び立ち下がりを比較的急峻に維持しつつ、突発性の比較的大きなパルス状のノイズを除去することが可能となる。
【００４０】
本実施形態におけるモールス信号４１では、２点間の間隔ＤＰが１０ｍｓ、２符号間の間隔ＤＳが３０ｍｓにそれぞれ設定されているが、図３を参照して上述した検波手段２５及び復調手段２６によれば、２点間の間隔ＤＰ及び２符号間の間隔ＤＳを数ｍｓ程度にまで短くしても、モールス信号４１を忠実に復調することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０：送信手段、２０：受信手段、２７：自動利得制御手段、４０：ダミー信号、４１：モールス信号
【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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