JP2007143050A - 高周波無線通信システム及び高周波無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波のミリ波信号を用いた場合でも同期検波が可能な高周波無線通信システム及び高周波無線通信方法。
【解決手段】送信機１は、発振器１１で発生された周波数ｆ１の信号を放射する第１送信アンテナ１３と、発振器で発生された信号の周波数ｆ１を周波数逓倍器１４でＮ倍に逓倍して生成された周波数ｆ２の信号にデータ信号を重畳させる変調器１５と、変調された信号を放射する第２送信アンテナ１７とを備え、受信機２は、第１受信アンテナ２１で受信して得られた信号の周波数ｆ１をＮ倍に逓倍して周波数ｆ２の信号を生成する周波数逓倍器２３と、生成された信号の位相を調整する可変遅延器２４と、放射された信号を第２受信アンテナ２６で受信してＲＦ信号とし、可変遅延器からの信号をＬＯ信号としてデータ信号を復調するミキサ２８を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波のミリ波信号を用いた高周波無線通信システム及び高周波無線通信方法に関し、特に、同期検波を可能にするとともに降雨等の影響を軽減する技術に関する。

近年、ギガビットを越えるデータレートを有する無線通信システムが要求されている。このようなギガビットを超える伝送速度を達成するためには、６０ＧＨｚを超える高周波のミリ波信号をキャリア信号として使用する必要がある。しかしながら、６０ＧＨｚを超える周波数帯を無線通信に使用する場合は以下のような問題がある。

図２７は従来のマイクロ波帯を使用する無線通信システムの構成を示す図である。この無線通信システムは、送信機１と受信機２とから構成されている。送信機１は、発振器１０１、変調器１０２、増幅器１０３及び送信アンテナ１０４から構成されている。発振器１０１は、周波数ｆ１の信号を発生し、キャリア信号として変調器１０２に送る。変調器１０２は、発振器１０１から送られてくる周波数ｆ１の信号に、外部から入力されるデータ信号を重畳させる変調を行って増幅器１０３に送る。増幅器１０３は、変調器１０２から送られてくる信号を増幅し、送信アンテナ１０４に送る。送信アンテナ１０４は、増幅器１０３から送られてくる、データ信号が重畳された周波数ｆ１の信号を電磁波に変換して放射する。

受信機２は、受信アンテナ１１１、増幅器１１２、ミキサ１１３、発振器１１４及びＰＬＬ（フェーズロックループ：Phase Locked Loop）回路１１５から構成されている。受信アンテナ１１１は、送信機１から放射される電磁波を受信して電気信号に変換し、周波数ｆ１の信号として増幅器１１２に送る。増幅器１１２は、受信アンテナ１１１から送られてくる信号を増幅し、ＲＦ（無線周波数：Radio Frequency）信号としてミキサ１１３に送る。

発振器１１４は、ＰＬＬ回路１１５から送られてくる信号に応じた周波数で発振する信号を発生し、ＬＯ（局部発信周波数：Local Oscillator frequency）信号としてミキサ１１３に送る。ミキサ１１３は、発振器１１４から送られてくるＬＯ信号と増幅器１１２から送られてくるＲＦ信号とを用いて同期検波によりデータ信号を復調して出力するとともに、ＰＬＬ回路１１５に送る。ＰＬＬ回路１１５は、ミキサ１１３から送られてくる信号に基づきキャリア信号を再生し、その周波数を表す信号を発振器１１４に送る。

ところで、上記のように構成される従来のマイクロ波信号を用いた無線通信システムを、６０ＧＨｚを超える高周波のミリ波信号を用いる無線通信システムに適用しようとすると、ＰＬＬ回路を製作するのが困難であり、高感度かつ周波数利用効率が高い同期検波を行うことができないという問題がある。このため、６０ＧＨｚを超えるミリ波信号を用いた無線通信システムでは、図２８に示すように、送信機１の変調器１０２ではＡＳＫ（Amplitude shift keying）変調を行い、受信機２における復調には、ダイオード１１６を用いた自乗検波などの非同期検波法が用いられている（非特許文献１）。

なお、従来のミリ波信号を用いた無線通信システムとして、特許文献１は、光変調器を必要としない簡易な電子回路で、主としてミリ波帯などの電磁波を用いた通信を可能とする無線送信機を開示している。この無線送信機は、単一周波数で強度変調された第１の光信号を入力する第１のフォトダイオードと、強度変調された第２の光信号を入力し、変調成分に応じた電気信号を、第１のフォトダイオードに印加する印加手段と、第１のフォトダイオードに接続され、単一周波数を有するキャリア信号が電気信号によって強度変調された電磁波を放射するアンテナとを備えている。
K.Ohata,K.Maruhashi,M.Ito,S.Kishimoto,K.Ikuina,T.Hashiguchi,K.Ikeda,N.Takahashi,"1.25Gbps wireless Gigabit Ethernet（登録商標） link at 60GHz-band" in Tech. Dig. IEEE. Int. Microwave Symposium 2003,vol.l pp.373-376,2003 特開２００２−３５３７３９号公報

上述したように、従来の６０ＧＨｚを超えるミリ波信号を用いた無線通信システムにおいては、送信機側でＡＳＫ変調を行い、受信機側で自乗検波を行うように構成されているが、この構成では周波数利用効率が低く、また、受信感度も低いという問題が生じている。

また、従来の６０ＧＨｚを超えるミリ波信号を用いた無線通信システムにおいては、６０ＧＨｚを超えるミリ波信号は降雨減衰が大きく、回線の信頼性が低いという問題があった。この問題に対しては、通信距離を１ｋｍ程度に制限して対応しているのが現状である。

本発明の課題は、高周波のミリ波信号を用いた場合でも同期検波が可能であり、また、降雨減衰等に起因して回線の安定性が低下するのを防止できる高周波無線通信システム及び高周波無線通信方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、送信機と受信機を備えた高周波無線通信システムであって、前記送信機は、周波数ｆ１の信号を発生する発振器と、前記発振器で発生された信号を放射する第１送信アンテナと、前記発振器で発生された信号の周波数ｆ１をＮ倍に逓倍して周波数ｆ２の信号を生成する送信側の周波数逓倍器と、前記送信側の周波数逓倍器で生成された信号にデータ信号を重畳させる変調を行う第１変調器と、前記第１変調器で変調された信号を放射する第２送信アンテナとを備え、前記受信機は、前記第１送信アンテナからの信号を受信する第１受信アンテナと、前記第１受信アンテナで受信された信号の周波数ｆ１をＮ倍に逓倍して周波数ｆ２の信号を生成する受信側の周波数逓倍器と、前記受信側の周波数逓倍器で生成された信号の位相を調整する可変遅延器と、前記第２送信アンテナからの信号を受信する第２受信アンテナと、前記第２受信アンテナで受信された信号をＲＦ信号とし、前記可変遅延器から出力される信号をＬＯ信号としてデータ信号を復調するミキサとを備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、送信機と受信機を備えた高周波無線通信システムであって、前記送信機は、周波数ｆ２の信号を発生する発振器と、前記発振器で発生された信号の周波数ｆ２を１／Ｎ倍に分周して周波数ｆ１の信号を生成する分周器と、前記分周器で生成された信号を放射する第１送信アンテナと、前記発振器で発生された信号にデータ信号を重畳させる変調を行う変調器と、前記変調器で変調された信号を放射する第２送信アンテナとを備え、前記受信機は、前記第１送信アンテナからの信号を受信する第１受信アンテナと、前記第１受信アンテナで受信された信号の周波数ｆ１をＮ倍に逓倍して周波数ｆ２の信号を生成する受信側の周波数逓倍器と、前記受信側の周波数逓倍器で生成された信号の位相を調整する可変遅延器と、前記第２送信アンテナからの信号を受信する第２受信アンテナと、前記第２受信アンテナで受信された信号をＲＦ信号とし、前記可変遅延器から出力される信号をＬＯ信号としてデータ信号を復調するミキサとを備えたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の高周波無線通信システムにおいて、前記送信機は、前記変調器に代えて広帯域変調器を備え、さらに、前記データ信号を圧縮するエンコーダと、前記エンコーダで圧縮されたデータ信号を前記発振器で発生された周波数ｆ１の信号に重畳させる変調を行い、前記第１送信アンテナに送る狭帯域変調器と、前記周波数ｆ２の信号の受信レベルがデータ通信に必要なレベルを超えている場合は前記データ信号を前記広帯域変調器に送り、必要なレベルを越えていない場合は前記データ信号を前記エンコーダに送るように切り替える送信側の切替部とを備え、前記受信機は、前記データ信号を復調する復調器と、前記復調器で復調されたデータを伸長するデコーダと、周波数ｆ２の信号の受信レベルを測定する受信レベル測定部と、前記レベル測定部で測定された受信レベルがデータ通信に必要なレベルであるか否かを判定するレベル判定部と、前記レベル判定部による判定結果が必要なレベルを超えている場合は受信された周波数ｆ１の信号を前記周波数逓倍器に送り、必要なレベルを越えていない場合は受信された周波数ｆ１の信号を前記復調器に送るように切り替える受信側の切替部とを備えたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の高周波無線通信システムにおいて、前記送信機及び前記受信機と同一機能を有し前記周波数ｆ１に対応する周波数ｆ３及び前記周波数ｆ２に対応する周波数ｆ４の信号を受信する別の受信機を有する第１無線局と、前記受信機及び前記送信機と同一機能を有し前記周波数ｆ３及び前記周波数ｆ４の信号を発振する別の送信機を有し且つ前記第１無線局と双方向通信を行なう第２無線局とを備え、前記各々の送信機は、前記変調器に代えて広帯域変調器を備え、さらに、前記データ信号を圧縮するエンコーダと、前記エンコーダで圧縮されたデータ信号を前記発振器で発生された周波数ｆ１又は周波数ｆ３の信号に重畳させる変調を行い、前記第１送信アンテナに送る狭帯域変調器と、送信側の切替部とを備え、前記各々の受信機は、前記データ信号を復調する復調器と、前記復調器で復調されたデータを伸長するデコーダと、周波数ｆ２又周波数ｆ４の信号の受信レベルを測定する受信レベル測定部と、前記レベル測定部で測定された受信レベルがデータ通信に必要なレベルであるか否かを判定するレベル判定部と、前記レベル判定部による判定結果が必要なレベルを超えている場合は受信された周波数ｆ１又は周波数ｆ３の信号を前記受信側の周波数逓倍器に送り、必要なレベルを越えていない場合は受信された周波数ｆ１又は周波数ｆ３の信号を前記復調器に送るように切り替える受信側の切替部とを備え、前記各々の送信側の切替部は、前記レベル判定部による判定結果が必要なレベルを超えている場合は前記データ信号を前記広帯域変調器に送り、必要なレベルを越えていない場合は前記データ信号を前記エンコーダに送るように切り替えることを特徴とする。

請求項１又は請求項２記載の発明によれば、送信機は、例えば高周波のミリ波信号である周波数ｆ２の信号以外に、この周波数ｆ２の信号の１／Ｎの周波数を有する例えばマイクロ波信号である周波数ｆ１（＝ｆ２×１／Ｎ）の信号を送信し、受信機は、受信した周波数ｆ１の信号、つまりマイクロ波信号をＮ逓倍してＬＯ信号として使用するので、同期検波を行うことができる。すなわち、ＰＬＬ回路を製作するのが困難なミリ波信号を用いた高周波無線通信システムにおいて同期検波が可能となる。したがって、通信の広帯域性を確保したまま、受信感度の向上や周波数利用効率の向上などが可能となる。

また、請求項５記載の発明によれば、送信機は、例えばミリ波信号として送信される周波数ｆ２の信号が降雨などにより遮断された場合には、例えばマイクロ波信号として送信される周波数ｆ１の信号に圧縮したデータをのせて伝送し、受信機では、受信した周波数ｆ１の信号を復号して伸長するので、ミリ波帯の信号は降雨による減衰が大きいため、ミリ波信号による無線通信が降雨等の影響により通信に必要な受信レベルが得られない場合でもデータレートを落とした通信を確保することができる。したがって、ＬＯ信号を送信する目的で使用した周波数ｆ１の信号、つまりマイクロ波信号の回線をデータレートの遅いバックアップ回線として使用できるので、回線全体の信頼性を向上させることができる。

また、請求項６記載の発明によれば、一方の無線局は、一方の無線局の受信機でのレベル判定による判定結果が必要なレベルを下回った場合に、一方の無線局の受信機の切替部を復調器側に切り替えると同時に、一方の無線局の送信機の切替部をエンコーダ側に切り替え、また、他方の無線局も他方の無線局の受信機でのレベル判定による判定結果が必要なレベルを下回った場合に、他方の無線局の受信機の切替部を復調器側に切り替えると同時に他方の無線局の送信機の切替部をエンコーダ側に切り替えるので、一方の受信機から他方の送信機にレベル判定結果を無線で送信することなく、自局内でのスイッチ切り替えが可能となる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の各実施例においては、同一又は相当する構成部分には、同一の符号を付して説明する。

図１は本発明の実施例１に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。この高周波無線通信システムは、送信機１と受信機２から構成されている。送信機１は、発振器１１、第１増幅器１２、第１送信アンテナ１３、送信側の周波数逓倍器１４、変調器１５、第２増幅器１６及び第２送信アンテナ１７から構成されている。

発振器１１は、マイクロ波帯（例えば２５ＧＨｚ帯）に属する周波数ｆ１の信号を発生し、第１増幅器１２及び周波数逓倍器１４に送る。第１増幅器１２は、発振器１１から送られてくる信号を増幅し、第１送信アンテナ１３に送る。第１送信アンテナ１３は、第１増幅器１２から送られてくる周波数ｆ１の信号を電磁波に変換して放射する。

周波数逓倍器１４は、発振器１１から送られてくる信号の周波数ｆ１をＮ倍（Ｎは自然数、以下においても同じ）にすることにより、ミリ波帯に属する周波数ｆ２（＝ｆ１×Ｎで、例えばＮ＝５でｆ２が１２５ＧＨｚ）の信号を生成して変調器１５に送る。変調器１５は、周波数逓倍器１４から送られてくる周波数ｆ２の信号に、外部から入力されるデータ信号を重畳させる変調を行って第２増幅器１６に送る。変調器１５としては、例えば、ＡＳＫ、ＦＳＫ、ＰＳＫ等で同期検波で復調可能な変調方式が用いられる。第２増幅器１６は、変調器１５から送られてくる信号を増幅し、第２送信アンテナ１７に送る。第２送信アンテナ１７は、第２増幅器１６から送られてくる、データ信号が重畳された周波数ｆ２の信号を電磁波に変換して放射する。

受信機２は、第１受信アンテナ２１、増幅器２２、受信側の周波数逓倍器２３、可変遅延器２４、増幅器２５、第２受信アンテナ２６、増幅器２７、ミキサ２８及びフィードバック回路２９から構成されている。

第１受信アンテナ２１は、送信機１から放射される電磁波を受信して電気信号に変換し、周波数ｆ１の信号として増幅器２２に送る。増幅器２２は、第１受信アンテナ２１から送られてくる信号を増幅し、周波数逓倍器２３に送る。周波数逓倍器２３は、増幅器２２から送られてくる信号の周波数をＮ倍にすることにより、周波数ｆ２（＝ｆ１×Ｎ）の信号を生成して可変遅延器２４に送る。可変遅延器２４は、周波数逓倍器２３から送られてくる信号の位相を、フィードバック回路２９から送られてくる信号に応じて調整し、増幅器２５に送る。増幅器２５は、可変遅延器２４から送られてくる信号を増幅し、ＬＯ信号としてミキサ２８に送る。

第２受信アンテナ２６は、送信機１から放射される電磁波を受信して電気信号に変換し、周波数ｆ２の信号として増幅器２７に送る。増幅器２７は、第２受信アンテナ２６から送られてくる信号を増幅し、ＲＦ信号としてミキサ２８に送る。ミキサ２８は、増幅器２５から送られてくるＬＯ信号と増幅器２７から送られてくるＲＦ信号とを用いて同期検波によりデータ信号を復調して出力するとともに、フィードバック回路２９に送る。フィードバック回路２９は、ミキサ２８から出力されるデータ信号の出力強度をモニタして、この出力強度が最大となるように可変遅延器２４の遅延量を最適化する。

次に、このように構成される本発明の実施例１に係る高周波無線通信システムの動作を、図２及び図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

最初に、送信機１の動作を図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。送信機１では、まず、発振器１１は、周波数ｆ１の信号を発生する（ステップＳ１１）。発振器１１で発生された周波数ｆ１の信号は２分岐され、一方は第１増幅器１２に送られ、他方は周波数逓倍器１４に送られる。第１増幅器１２は、発振器１１から送られてきた周波数ｆ１の信号を増幅して、第１送信アンテナ１３に送る（ステップＳ１２）。第１送信アンテナ１３は、第１増幅器１２から送られてくる周波数ｆ１の信号を電磁波に変換して空中に放射する（ステップＳ１３）。

一方、ステップＳ１２及びＳ１３の動作と並行して、周波数逓倍器１４は、発振器１１から送られてきた信号の周波数ｆ１をＮ倍にすることにより周波数ｆ２（＝ｆ１×Ｎ）の信号を生成し、変調器１５に送る（ステップＳ１４）。変調器１５は、周波数逓倍器１４から送られてくる周波数ｆ２の信号に、外部から入力されるデータ信号を重畳させる変調を行って、第２増幅器１６に送る（ステップＳ１４）。

第２増幅器１６は、変調器１５から送られてきた周波数ｆ２の信号を増幅して、第２送信アンテナに送る（ステップＳ１６）。第２送信アンテナ１７は、第２増幅器１６から送られてくる周波数ｆ２の信号を電磁波に変換して空中に放射する（ステップＳ１７）。

次に、受信機２の動作を図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。受信機２では、まず、第１受信アンテナ２１は、送信機１から放射される電磁波を受信して電気信号に変換し、周波数ｆ１の信号として増幅器２２に送る（ステップＳ２１）。増幅器２２は、第１受信アンテナ２１から送られてくる信号を増幅し、周波数逓倍器２３に送る（ステップＳ２２）。周波数逓倍器２３は、増幅器２２から送られてくる信号の周波数をＮ倍にして周波数ｆ２の信号を生成し、可変遅延器２４に送る（ステップＳ２３）。

可変遅延器２４は、周波数逓倍器２３から送られてくる信号の位相を、フィードバック回路２９から送られてくる信号に応じて調整し、増幅器２５に送る（ステップＳ２４）。増幅器２５は、可変遅延器２４から送られてくる信号を増幅し、ＬＯ信号としてミキサ２８に送る（ステップＳ２５）。その後、シーケンスはステップＳ２８に進む。

一方、ステップＳ２１〜Ｓ２５の動作と並行して、第２受信アンテナ２６は、送信機１から放射される電磁波を受信して電気信号に変換し、周波数ｆ２の信号として増幅器２７に送る（ステップＳ２６）。増幅器２７は、第２受信アンテナ２６から送られてくる信号を増幅し、ＲＦ信号としてミキサ２８に送る（ステップＳ２７）。その後、シーケンスはステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８では、ミキサ２８は、増幅器２５から送られてくるＬＯ信号と増幅器２７から送られてくるＲＦ信号とを用いて同期検波によりデータ信号を復調して出力するとともに、フィードバック回路２９に送る。

このように実施例１に係る高周波無線通信システムでは、周波数ｆ１の信号と周波数ｆ２の信号の位相は、同一の発振器１１から分岐されたものであるため、固定されている。その結果、受信機２において、周波数ｆ１の信号及び周波数ｆ２の信号をそれぞれＬＯ信号及びＲＦ信号として同期検波に用いることが可能になる。

なお、実施例１に係る高周波無線通信システムでは、単方向通信を行う構成を示したが、周波数分割又は偏波分割などの多重方式を用いることにより、双方向通信に対応することも可能である。ここで、偏波分割の多重方式は、電波の伝搬において、電界が地面と水平の電波（Ｈ偏波）と垂直偏波（Ｖ偏波）に別々のデータをのせる方式である。

図４は本発明の実施例２に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。この無線通信システムは、送信機１の構成が実施例１のそれと異なる。以下では、送信機１についてのみ説明する。

送信機１は、実施例１の送信機から発振器１１及び周波数逓倍器１４が除去されるとともに、発振器１８及び分周器１９が新たに追加されて構成されている。以下では、実施例１に係る送信機と同一又は相当する構成部分には実施例１と同じ符号を付して説明を省略又は簡略化し、相違する部分を中心に説明する。

発振器１８は、ミリ波帯に属する周波数ｆ２（＝ｆ１×Ｎ、例えばｆ２が１２５ＧＨｚ）の信号を発生し、変調器１５及び分周器１９に送る。分周器１９は、発振器１８から送られてくる信号の周波数ｆ２を１／Ｎ倍にすることにより、マイクロ波帯に属する周波数ｆ１（＝ｆ２×１／Ｎ、例えばＮ＝５でｆ１が２５ＧＨｚ）の信号を生成して第１増幅器１２に送る。第１増幅器１２は、分周器１９から送られてくる信号を増幅し、第１送信アンテナ１３に送る。変調器１５は、発振器１８から送られてくる周波数ｆ２の信号に、外部から入力されるデータ信号を重畳させる変調を行って第２増幅器１６に送る。

次に、このように構成される本発明の実施例２に係る高周波無線通信システムの送信機１の動作を図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図２に示した実施例１に係る高周波無線通信システムの送信機における処理と同一の処理を行うステップには実施例１と同じ符号を付して説明を簡略化する。

送信機１では、発振器１８は、周波数ｆ２の信号を発生する（ステップＳ３１）。発振器１８で発生された周波数ｆ２の信号は２分岐され、一方は分周器１９に送られ、他方は変調器１５に送られる。分周器１９は、発振器１８から送られてくる信号の周波数ｆ２を１／Ｎ倍にして周波数ｆ１の信号を生成し、第１増幅器１２に送る（ステップＳ３２）。分周により得られた周波数ｆ１の信号が増幅され（ステップＳ１２）、周波数ｆ１の信号が放射される（ステップＳ１３）。

一方、ステップＳ３２、Ｓ１２及びＳ１３の動作と並行して、変調器１５においては、周波数ｆ２の信号に、外部から入力されるデータ信号を重畳させる変調が行われる（ステップＳ１５）。変調された周波数ｆ２の信号が増幅され（ステップＳ１６）、増幅された周波数ｆ２の信号が第２送信アンテナ１７から放射される（ステップＳ１７）。

このように本発明の実施例２に係る高周波無線通信システムによれば、一般には、高周波信号の位相雑音は周波数を逓倍すると増加するが、実施例２に係る高周波無線通信システムの送信機１のように、高周波信号から分周して信号を生成することにより、信号の位相雑音を小さくすることができる。

実施例１に係る高周波無線通信システムでは周波数ｆ１の信号と周波数ｆ２の信号とを別個のアンテナで送受信するように構成したが、実施例３に係る高周波無線通信システムでは、周波数ｆ１の信号と周波数ｆ２の信号とを１つのアンテナで送受信するようにしたものである。以下では、実施例１に係る高周波無線通信システムと相違する部分を中心に説明する。

図６は本発明の実施例３に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。図６において、送信機１は、実施例１の送信機から第１送信アンテナ１３及び第２送信アンテナ１７が除去されるとともに、ダイプレクサ３１及び送信アンテナ３２が追加されて構成されている。

第１増幅器１２は、発振器１１から送られてくる信号を増幅し、ダイプレクサ３１に送る。第２増幅器１６は、変調器１５から送られてくる信号を増幅し、ダイプレクサ３１に送る。ダイプレクサ３１は、第１増幅器１２から送られてくる信号と第２増幅器１６から送られてくる信号とを合成し、送信アンテナ３２に送る。送信アンテナ３２は、例えば、ホーンアンテナなどの進行波型アンテナのような超広帯域アンテナから構成されており、ダイプレクサ３１から送られてくる信号を電磁波に変換して放射する。

受信機２は、実施例１の受信機から第１受信アンテナ２１及び第２受信アンテナ２６が除去されるとともに、受信アンテナ４１及びダイプレクサ４２が追加されて構成されている。受信アンテナ４１は、送信機１の送信アンテナ３２と同様の超広帯域アンテナから構成されており、送信機１から送信されてくる電磁波を受信して電気信号に変換し、周波数ｆ１の信号と周波数ｆ２の信号とが合成された信号をダイプレクサ４２に送る。ダイプレクサ４２は、受信アンテナ４１から送られてくる信号を周波数ｆ１の信号と周波数ｆ２の信号と分離し、周波数ｆ１の信号を増幅器２２に送り、周波数ｆ２の信号を増幅器２７に送る。

次に、このように構成される本発明の実施例３に係る高周波無線通信システムの動作を図７及び図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図２及び図３にそれぞれ示した実施例１に係る送信機及び受信機における処理と同一の処理を行うステップには実施例１と同じ符号を付して説明を簡略化する。

最初に、送信機１の動作を図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。送信機１において、ステップＳ１１からステップＳ１６までの処理は、実施例１のそれらの処理と同様であるので、その説明は省略する。

次に、ステップＳ１２で増幅された周波数ｆ１の信号とステップＳ１６で増幅された周波数ｆ２の信号とが合成される（ステップＳ４１）。すなわち、ダイプレクサ３１は、第１増幅器１２から送られてくる信号と第２増幅器１６から送られてくる信号とを合成し、送信アンテナ３２に送る。送信アンテナ３２は、ダイプレクサ３１から送られてくる合成された信号を電磁波に変換して放射する（ステップＳ４２）。

次に、受信機２の動作を、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。受信機２では、まず、受信アンテナ４１は、送信機１から送信されてくる電磁波を受信して電気信号に変換し、周波数ｆ１の信号と周波数ｆ２の信号とが合成された信号としてダイプレクサ４２に送る（ステップＳ５１）。ダイプレクサ４２は、受信アンテナ４１からの信号を周波数ｆ１の信号と周波数ｆ２の信号と分離し、周波数ｆ１の信号を増幅器２２に送り、周波数ｆ２の信号を増幅器２７に送る（ステップＳ５２）。ステップＳ５２以降のステップＳ２２からステップＳ２８までの処理は、実施例１の処理と同様であるので、その説明は省略する。

このように本発明の実施例３に係る高周波無線通信システムによれば、単一のアンテナで信号の送受信が可能となるため高周波無線通信システムの小型化、低価格化が可能となる。

なお、図９に示すように、実施例２に係る高周波無線通信システムにダイプレクサを採用して１つのアンテナで信号を送受信するように変形することもできる。この変形例に係る高周波無線通信システムは、実施例２及び実施例３に係る高周波無線通信システムの各動作及び各効果を合わせたものとなる。

実施例１に係る高周波無線通信システムの受信機２においては、データ信号を直接に変調器１５に入力するように構成したが、実施例４に係る高周波無線通信システムではデータ信号を一度ＩＦ（中間周波数：Intermediate Frequency）帯の信号にアップコンバートした後に変調器１５に入力し、受信機２においては、ミキサ２８により復調されたＩＦ帯の信号をダウンコンバートした後にデータ信号に復調するものである。以下では、実施例１に係る高周波無線通信システムと相違する部分を中心に説明する。

図１０は本発明の実施例４に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。図１０において、送信機１は、実施例１に係る送信機に中間周波発振器５１とミキサ５２とから成るアップコンバータが追加されて構成されている。中間周波発振器５１は、ＩＦ信号（例えば２ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの信号）を発生してミキサ５２に送る。ミキサ５２は、外部から送られてくるデータ信号を中間周波発振器５１から送られてくるＩＦ信号によりＩＦ帯の信号にアップコンバートし、変調器１５に送る。

また、図１０において、受信機２は、実施例１に係る受信機に中間周波発振器６１とミキサ６２とが追加されて構成されている。中間周波発振器６１は、ＩＦ信号を発生してミキサ６２に送る。ミキサ６２は、ミキサ２８から送られてくる復調されたＩＦ帯の信号を中間周波発振器６１から送られてくるＩＦ信号によりダウンコンバートし、データ信号を復調する。

次に、このように構成される本発明の実施例４に係る高周波無線通信システムの動作を図１１及び図１２に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図２及び図３にそれぞれ示した実施例１に係る送信機及び受信機における処理と同一の処理を行うステップには実施例１と同じ符号を付して説明を簡略化する。

最初に、送信機１の動作を図１１に示すフローチャートを参照しながら説明する。送信機１では、ステップＳ１１からステップＳ１４までの処理は、実施例１のそれらと同様であるので、その説明は省略する。

ステップＳ１４の処理後に、中間周波発振器５１は、ＩＦ信号を発生し、ミキサ５２に送る（ステップＳ６１）。ミキサ５２は、外部から送られてくるデータ信号を、中間周波発振器５１から送られてくるＩＦ信号によりＩＦ帯の信号にアップコンバートし、変調器１５に送る（ステップＳ６２）。次に、アップコンバートされた信号が変調され（ステップＳ１５）、変調された周波数ｆ２の信号が増幅され（ステップＳ１６）、増幅された周波数ｆ２の信号が放射される（ステップＳ１７）。

次に、受信機２の動作を図１２に示すフローチャートを参照しながら説明する。受信機２では、ステップＳ２１からステップＳ２８までの処理は、実施例１のそれらと同様であるので、その説明は省略する。

次に、中間周波発振器６１は、ＩＦ信号を発生してミキサ６２に送り（ステップＳ７１）、ミキサ６２は、ミキサ２８から送られてくる信号を中間周波発振器６１から送られてくるＩＦ信号によりダウンコンバートし、データ信号を復調する（ステップＳ７２）。

このように本発明の実施例４に係る高周波無線通信システムによれば、多値変調など高度かつ周波数利用効率の良い変調方式の利用が可能となる。

なお、上述した実施例４に係る高周波無線通信システムは、実施例１に係る高周波無線通信システムにアップコンバート及びダウンコンバートの機能を追加して構成したが、図１３に示すように、実施例２に係る高周波無線通信システムにアップコンバート及びダウンコンバートの機能を追加するように変形（第１の変形例）できる。実施例４の第１の変形例に係る高周波無線通信システムは、実施例２及び実施例４に係る高周波無線通信システムの各動作及び各効果を合わせたものとなる。

また、実施例４に係る高周波無線通信システムは、図１４に示すように、実施例３に係る高周波無線通信システムにアップコンバート及びダウンコンバートの機能を追加するように変形（第２の変形例）できる。実施例４の第２の変形例に係る高周波無線通信システムは、実施例３及び実施例４に係る高周波無線通信システムの各動作及び各効果を合わせたものとなる。

さらに、実施例４に係る高周波無線通信システムは、図１５に示すように、実施例３の変形例に係る高周波無線通信システムにアップコンバート及びダウンコンバートの機能を追加するように変形（第３の変形例）できる。実施例４の第３の変形例に係る高周波無線通信システムは、実施例３の変形例及び実施例４に係る高周波無線通信システムの各動作及び各効果を合わせたものとなる。

図１６は本発明の実施例５に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。図１６において、送信機１は、実施例１に係る送信機に、レベル判定結果受信部７２、送信側のスイッチ７３、エンコーダ７４及び狭帯域変調器７５が追加されるとともに、変調器１５が広帯域変調器１５ａに置き換えられて構成されている。

レベル判定結果受信部７２は、受信機２側から、受信レベルがデータ通信に必要なレベルを超えているかどうかを示すレベル判定結果情報を受信し、このレベル判定結果情報をスイッチ７３に送ってその切り替えを制御する。

スイッチ７３は、レベル判定結果受信部７２からのレベル判定結果情報により、受信レベルがデータ通信に必要なレベルを超えている場合は、外部から入力されるデータ信号を広帯域変調器１５ａに送り、周波数ｆ２の無線通信の受信レベルがデータ通信に必要なレベルを超えていない場合は、外部から入力されるデータ信号をエンコーダ７４に送るように切り替えられる。

エンコーダ７４は、外部から入力される非圧縮のデータ信号を圧縮し、狭帯域変調器７５に送る。狭帯域変調器７５は、エンコーダ７４から送られてくる圧縮されたデータ信号を、発振器１１から送られてくる周波数ｆ１のキャリア信号に重畳させる変調を行って第１増幅器１２に送る。

受信機２は、実施例１の受信機に、受信レベル測定部８１、ＣＰＵなどを用いたレベル判定部８２、受信側のスイッチ８３、復調器８４及びデコーダ８５が追加されて構成されている。なお、受信レベル測定部８１及びＣＰＵなどを用いたレベル判定部８２は、フィードバック回路に設けるように構成しても良い。

受信レベル測定部８１は、例えば、デジタルボルトメータからなり、ミキサ２８からデータ信号の出力値に基づいて、周波数ｆ２の無線通信の受信レベルを測定し、測定結果をレベル判定部８２に送る。ミキサ２８からデータ信号の出力値が大きいときは、周波数ｆ２の無線通信の受信レベルの値も大きく、ミキサ２８からデータ信号の出力値が小さいときは、周波数ｆ２の無線通信の受信レベルの値も小さい。

レベル判定部８２は、図１に示すフィードバック回路２９のようなフィードバック機能を有するとともに、受信レベル測定部８１で測定された受信レベルがデータ通信に必要なレベルを超えているかどうかを判定し、レベル判定結果を表す信号（本発明のレベル判定結果情報に対応）をスイッチ８３に送ってその切り替えを制御する。また、レベル判定部８２からのレベル判定結果を表す信号は、マイクロ波帯で変調されて、受信機側に設けられた図示しない送信アンテナから送信機側に送信されるようになっている。これは、マイクロ波帯を用いれば、Ｓ／Ｎが良好で、信号を確実に送信側に送信できるからである。

スイッチ８３は、例えばＦＥＴからなり、ゲート電圧等を制御することにより切り替えられ、受信レベル測定部８１で測定された受信レベル、つまり周波数ｆ２の無線通信の受信レベルがデータ通信に必要なレベルを超えている旨の信号がＣＰＵ８２から送られてきた場合は、第１受信アンテナ２１から増幅器２２を介して送られてきた周波数ｆ１の信号を周波数逓倍器２３に送り、周波数ｆ２の無線通信の受信レベルがデータ通信に必要なレベルを超えていない旨の信号がレベル判定部８２から送られてきた場合は、第１受信アンテナ２１から増幅器２２を介して送られてきた周波数ｆ１の信号を復調器８４に送るように切り替えられる。

復調器８４は、第１受信アンテナ２１から増幅器２２を介して送られてきた周波数ｆ１の信号を復調し、デコーダ８５に送る。デコーダ８５は、復調器８４から送られてきた復調された信号を伸長して非圧縮のデータ信号に戻し、外部に出力する。

次に、このように構成される本発明の実施例５に係る高周波無線通信システムの動作を、図１７及び図１８に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図２及び図３にそれぞれ示した実施例１に係る送信機及び受信機における処理と同一の処理を行うステップには、実施例１と同じ符号を付して説明を簡略化する。

最初に、送信機１の動作を図１７に示すフローチャートを参照しながら説明する。送信機１では、まず、受信機側から受信したレベル判定結果情報に基づいて、受信レベルが妥当であるかどうかが調べられる（ステップＳ８１）。ステップＳ８１において、受信レベルが妥当であると判断された場合、すなわち、受信レベルがデータ通信に必要なレベルを超えていると判定した場合は、スイッチ７３は、外部から入力されたデータ信号を広帯域変調器１５ａに送るように切り替えられる。これにより、以下では、実施例１における送信機と同様の動作が行われる。すなわち、ステップＳ１１からステップＳ１７までの処理が行われる。

ステップＳ８１において、受信レベルがデータ通信に必要なレベルを超えていないと判定した場合は、スイッチ７３は、外部から入力されたデータ信号をエンコーダ７４に送るように切り替えられて、エンコードが行われる（ステップＳ８２）。すなわち、エンコーダ７４は、外部から入力される非圧縮のデータ信号を圧縮し、狭帯域変調器７５に送る。

次に、狭帯域変調が行われる（ステップＳ８３）。すなわち、狭帯域変調器７５は、エンコーダ７４から送られてくる圧縮されたデータ信号を、発振器１１から送られてくる周波数ｆ１のキャリア信号に重畳させる変調を行って第１増幅器１２に送る。その後、ステップＳ１２、ステップＳ１３の処理が行なわれる。

次に、受信機２の動作を図１８に示すフローチャートを参照しながら説明する。受信機２では、まず、周波数ｆ１の信号が受信され（ステップＳ２１）、周波数ｆ１の信号が増幅され（ステップＳ２２）、スイッチ８３を、最初は、周波数逓倍器側に切り替える（ステップＳ９１のＮＯ）。このため、スイッチ８３は、第１受信アンテナ２１から増幅器２２を介して送られてきた周波数ｆ１の信号を周波数逓倍器２３に送る。これにより、以下、実施例１における送信機と同様の動作が行われる。すなわち、ステップＳ２３からステップＳ２８までの処理が行なわれる。

次に、受信レベルが妥当であるかどうかが調べられる（ステップＳ９３）。ステップＳ９３において、レベル判定部８２が、受信レベル測定部８１で測定された受信レベルがデータ通信に必要なレベルを超えていると判定した場合は、ステップＳ９１に戻り、ステップＳ９１でスイッチ８３を周波数逓倍器側のままとし、ステップＳ２３からステップＳ２８までの処理を繰り返し行なう。

一方、ステップＳ９３において、レベル判定部８２が、受信レベル測定部８１で測定された受信レベルがデータ通信に必要なレベルを超えていないと判定した場合は、受信レベルがデータ通信に必要なレベルを超えていないを示すレベル判定結果情報（例えばフラグ“１”）を送信機側に送信する（ステップＳ９５）。そして、ステップＳ２１の処理に戻る。

すると、送信側では、レベル判定結果情報（例えばフラグ“１”）に応答して、ステップＳ８２のエンコード処理、ステップＳ８３の狭帯域変調処理、ステップＳ１２の増幅処理、ステップＳ１３の周波数ｆ１の信号放射処理を行なう。

受信側では、エンコードされ且つ狭帯域変調された周波数ｆ１の信号を受信し（ステップＳ２１）、受信された信号が増幅される（ステップＳ２２）。また、スイッチ８３は、レベル判定部８２からのレベル判定結果情報により、復調器側に切り替えられて（ステップＳ９１のＹＥＳ）、増幅器２２からのエンコードされ且つ狭帯域変調された周波数ｆ１の信号は復調器８４により復調される（ステップＳ９６）。次に、デコードが行われる（ステップＳ９７）。すなわち、デコーダ８５は、復調器８４から送られてきた復調された信号を伸長して非圧縮のデータ信号に戻し、外部に出力する。

このように本発明の実施例５に係る高周波無線通信システムによれば、ミリ波帯の無線通信は降雨減衰が大きいため強い雨が降った場合は受信レベルが大きく低下し回線が遮断されるが、マイクロ波帯の無線は降雨減衰が小さいため、降雨による回線遮断が起こりにくいという性質を利用し、受信レベルが低下した場合は、マイクロ波帯の無線通信を行うので、回線が遮断されてもデータレートを落としたマイクロ波通信により回線を維持することが可能になる。また、送信するデータ信号は圧縮されているため占有帯域が狭く、その結果、最小受信感度が低くなり、ミリ波信号を用いた無線通信と比較して安定した回線となっている。このように、ＬＯ信号を送信する目的で使用したマイクロ波回線をデータレートの遅いバックアップ回線としても使用することにより、回線全体の信頼性が向上する。

なお、実施例５に係る高周波無線通信システムは、実施例１に係る高周波無線通信システムにマイクロ波帯で無線通信するような機能を追加したが、図１９に示すように、実施例２に係る高周波無線通信システムにマイクロ波帯で無線通信するような機能を追加するように変形（第１の変形例）できる。実施例５の第１の変形例に係る高周波無線通信システムは、実施例２及び実施例５に係る高周波無線通信システムの各動作及び各効果を合わせたものとなる。

また、実施例５に係る高周波無線通信システムは、図２０に示すように、実施例３に係る高周波無線通信システムにマイクロ波帯で無線通信するような機能を追加するように変形（第２の変形例）できる。実施例５の第２の変形例に係る高周波無線通信システムは、実施例３及び実施例５に係る高周波無線通信システムの各動作及び各効果を合わせたものとなる。

また、実施例５に係る高周波無線通信システムは、図２１に示すように、実施例４に係る高周波無線通信システムにマイクロ波帯で無線通信するような機能を追加するように変形（第３の変形例）できる。実施例５の第３の変形例に係る高周波無線通信システムは、実施例４及び実施例５に係る高周波無線通信システムの各動作及び各効果を合わせたものとなる。

また、実施例５に係る高周波無線通信システムは、図２２に示すように、実施例３と実施例４とを組み合わせた高周波無線通信システムにマイクロ波帯で無線通信するような機能を追加するように変形（第４の変形例）できる。実施例５の第４の変形例に係る高周波無線通信システムは、実施例３、実施例４及び実施例５に係る高周波無線通信システムの各動作及び各効果を合わせたものとなる。

また、実施例５に係る高周波無線通信システムは、図２３に示すように、実施例２と実施例３とを組み合わせた高周波無線通信システムにマイクロ波帯で無線通信するような機能を追加するように変形（第５の変形例）できる。実施例５の第５の変形例に係る高周波無線通信システムは、実施例２、実施例３及び実施例５に係る高周波無線通信システムの各動作及び各効果を合わせたものとなる。

また、実施例５に係る高周波無線通信システムは、図２４に示すように、実施例２と実施例４とを組み合わせた高周波無線通信システムにマイクロ波帯で無線通信するような機能を追加するように変形（第６の変形例）できる。実施例５の第６の変形例に係る高周波無線通信システムは、実施例２、実施例４及び実施例５に係る高周波無線通信システムの各動作及び各効果を合わせたものとなる。

さらに、実施例５に係る高周波無線通信システムは、図２５に示すように、実施例２、実施例３及び実施例４を組み合わせた高周波無線通信システムにマイクロ波帯で無線通信するような機能を追加するように変形（第７の変形例）できる。実施例５の第７の変形例に係る高周波無線通信システムは、実施例２、実施例２、実施例４及び実施例５に係る高周波無線通信システムの各動作及び各効果を合わせたものとなる。

次に、実施例６に係る高周波無線通信システムを説明する。実施例５では、送信機１側のスイッチを切り替えるために、一方の受信機２から他方の送信機１にレベル判定結果を無線で送信していたが、実施例６では、一方の受信機２から他方の送信機１にレベル判定結果を無線で送信することなく、自局内でのスイッチ切り替えを可能としたことを特徴とする。

図２６は本発明の実施例６に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。図２６において、無線局３（本発明の第１無線局に対応）は、送信機１ａ及び受信機１ｂを有し、無線局４（本発明の第２無線局に対応）は、受信機２ａ及び送信機２ｂを有し、無線局３と無線局４との間で双方向通信を行なうようになっている。双方向通信は、周波数分割又は偏波多重により行なう。

具体的には、無線局３の送信機１ａと無線局４の受信機２ａの間で無線通信を行ない、無線局４の送信機２ｂと無線局３の受信機１ｂの間で無線通信を行なうようになっている。

無線局３の送信機１ａは、図１６に示す実施例５の送信機１と同一構成であり、無線局４の受信機２ａは、図１６に示す実施例５の受信機２と同一構成である。また、無線局３の受信機１ｂは、無線局４の受信機２ａと構成であり、無線局４の送信機２ｂは、無線局３の送信機１ａと同一構成である。

なお、無線局４の送信機２ｂは、周波数ｆ１に対応する周波数ｆ３及び周波数ｆ２に対応する周波数ｆ４の信号を送信し、無線局３の受信機１ｂは、周波数ｆ３及び周波数ｆ４の信号を受信する。

即ち、各々の送信機１ａ，２ｂは、広帯域変調器１５ａ、エンコーダ７４、エンコーダ７４で圧縮されたデータ信号を周波数ｆ１又は周波数ｆ３の信号に重畳させる変調を行い、第１送信アンテナ１３に送る狭帯域変調器７５、スイッチ７３を備える。各々の受信機２ａ，１ｂは、復調器８４、デコーダ８５、周波数ｆ２又周波数ｆ４の信号の受信レベルを測定する受信レベル測定部８１と、測定された受信レベルがデータ通信に必要なレベルであるか否かを判定するレベル判定部８２と、レベル判定部８２による判定結果が必要なレベルを超えている場合は受信された周波数ｆ１又は周波数ｆ３の信号を受信側の周波数逓倍器２３に送り、必要なレベルを越えていない場合は受信された周波数ｆ１又は周波数ｆ３の信号を復調器８４に送るように切り替える受信側のスイッチ８３とを備える。

また、各々の送信機１ａ，２ｂのスイッチ７３は、レベル判定部８２による判定結果が必要なレベルを超えている場合はデータ信号を広帯域変調器１５ａに送り、必要なレベルを越えていない場合はデータ信号をエンコーダ７４に送るように切り替える。

なお、周波数ｆ１とｆ３、周波数ｆ２とｆ４とは夫々同程度の降雨減衰特性を有する周波数帯である。また、偏波多重を行なう場合には、周波数ｆ１＝ｆ３、ｆ２＝ｆ４でもよい。
このように構成された実施例６に係る高周波無線通信システムによれば、一方の無線局、例えば無線局４は、無線局４の受信機２ａでのレベル判定部８２による判定結果が必要なレベルを下回った場合に、無線局４の受信機２ａのスイッチ８３を復調器側に切り替えると同時に、無線局４の送信機２ｂのスイッチ７３をエンコーダ側に切り替える。

送受信とも同一経路を通るため、一方の無線局の受信機での受信レベルが低下すれば、他方の無線局の受信機での受信レベルも同様に低下する。このため、他方の無線局、例えば無線局３も無線局３の受信機１ｂでのレベル判定部８２による判定結果が必要なレベルを下回った場合に、無線局３の受信機１ｂのスイッチ８３を復調器側に切り替えると同時に、無線局３の送信機１ａのスイッチ７３をエンコーダ側に切り替えるので、一方の受信機２ａから他方の送信機１ａにレベル判定結果を無線で送信することなく、自局内でのスイッチ切り替えが可能となる。

なお、実施例６に係る高周波無線通信システムは、図１６に示す構成に対して、無線局１と無線局２とを備えるようにしたが、実施例６の変形例として、例えば、図１９〜図２５のいずれかの構成に対して、送信機及び受信機を無線局３と無線局４との夫々に設け、各々の送信機のスイッチ７３は、レベル判定部８２による判定結果が必要なレベルを超えている場合はデータ信号を広帯域変調器１５ａに送り、必要なレベルを越えていない場合はデータ信号をエンコーダ７４に送るように切り替えるように構成しても良い。このようにすれば、実施例６の効果も得られる。

本発明に係る高周波無線通信システム及び高周波無線通信方法は、非圧縮デジタルハイビジョン信号などの伝送に利用可能である。

本発明の実施例１に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る高周波無線通信システムの送信機の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係る高周波無線通信システムの受信機の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例２に係る高周波無線通信システムの送信機の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例３に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例３に係る高周波無線通信システムの送信機の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例３に係る高周波無線通信システムの受信機の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例３の変形例に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例４に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例４に係る高周波無線通信システムの送信機の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例４に係る高周波無線通信システムの受信機の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例４の第１の変形例に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例４の第２の変形例に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例４の第３の変形例に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例５に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例５に係る高周波無線通信システムの送信機の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例５に係る高周波無線通信システムの受信機の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例５の第１の変形例に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例５の第２の変形例に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例５の第３の変形例に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例５の第４の変形例に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例５の第５の変形例に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例５の第６の変形例に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例５の第７の変形例に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施例６に係る高周波無線通信システムの構成を示す図である。 従来のマイクロ波帯を使用する無線通信システムの構成を示す図である。 従来のミリ波帯を使用する無線通信システムの構成を示す図である。

符号の説明

１ 送信機
２ 受信機
３，４ 無線局
１１ 発振器
１２ 第１増幅器
１３ 第１送信アンテナ
１４ 周波数逓倍器
１５ 変調器
１５ａ 広帯域変調器
１６ 第２増幅器
１７ 第２送信アンテナ
１８ 発振器
１９ 分周器
２１ 第１受信アンテナ
２２、２５、２７ 増幅器
２３ 周波数逓倍器
２４ 可変遅延器
２６ 第２受信アンテナ
２８、５２、６２ ミキサ
２９，２９ａ フィードバック回路
３１、４２ ダイプレクサ
３２ 送信アンテナ
４１ 受信アンテナ
５１、６１ 中間周波発振器
８１ 受信レベル測定部
８２ ＣＰＵ
７３、８３ スイッチ
７４ エンコーダ
７５ 狭帯域変調器
８４ 復調器
８５ デコーダ

Claims (12)

1. 送信機と受信機を備えた高周波無線通信システムであって、
   前記送信機は、周波数ｆ１の信号を発生する発振器と、前記発振器で発生された信号を放射する第１送信アンテナと、前記発振器で発生された信号の周波数ｆ１をＮ倍に逓倍して周波数ｆ２の信号を生成する送信側の周波数逓倍器と、前記送信側の周波数逓倍器で生成された信号にデータ信号を重畳させる変調を行う第１変調器と、前記第１変調器で変調された信号を放射する第２送信アンテナとを備え、
   前記受信機は、前記第１送信アンテナからの信号を受信する第１受信アンテナと、前記第１受信アンテナで受信された信号の周波数ｆ１をＮ倍に逓倍して周波数ｆ２の信号を生成する受信側の周波数逓倍器と、前記受信側の周波数逓倍器で生成された信号の位相を調整する可変遅延器と、前記第２送信アンテナからの信号を受信する第２受信アンテナと、前記第２受信アンテナで受信された信号をＲＦ信号とし、前記可変遅延器から出力される信号をＬＯ信号としてデータ信号を復調するミキサとを備えたことを特徴とする高周波無線通信システム。
2. 送信機と受信機を備えた高周波無線通信システムであって、
   前記送信機は、周波数ｆ２の信号を発生する発振器と、前記発振器で発生された信号の周波数ｆ２を１／Ｎ倍に分周して周波数ｆ１の信号を生成する分周器と、前記分周器で生成された信号を放射する第１送信アンテナと、前記発振器で発生された信号にデータ信号を重畳させる変調を行う変調器と、前記変調器で変調された信号を放射する第２送信アンテナとを備え、
   前記受信機は、前記第１送信アンテナからの信号を受信する第１受信アンテナと、前記第１受信アンテナで受信された信号の周波数ｆ１をＮ倍に逓倍して周波数ｆ２の信号を生成する受信側の周波数逓倍器と、前記受信側の周波数逓倍器で生成された信号の位相を調整する可変遅延器と、前記第２送信アンテナからの信号を受信する第２受信アンテナと、前記第２受信アンテナで受信された信号をＲＦ信号とし、前記可変遅延器から出力される信号をＬＯ信号としてデータ信号を復調するミキサとを備えたことを特徴とする高周波無線通信システム。
3. 前記送信機は、前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナに代えて、
   前記周波数ｆ１の信号と前記変調された周波数ｆ２の信号を合成するダイプレクサと、前記ダイプレクサで合成された信号を放射する送信アンテナとを備え、
   前記受信機は、前記第１受信アンテナ及び前記第２受信アンテナに代えて、
   前記送信アンテナからの信号を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナで受信され合成された信号を周波数ｆ１の信号と変調された周波数ｆ２の信号とに分離し、前記周波数ｆ１の信号を前記受信側の周波数逓倍器に送り、前記変調された周波数ｆ２の信号を前記ミキサに送るダイプレクサとを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高周波無線通信システム。
4. 前記送信機は、前記データ信号をＩＦ帯の信号にアップコンバートして前記変調器に送るアップコンバータを備え、
   前記受信機は、前記ミキサからの前記ＩＦ帯の信号をダウンコンバートして前記データ信号を復調するダウンコンバータを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の高周波無線通信システム。
5. 前記送信機は、前記変調器に代えて広帯域変調器を備え、さらに、前記データ信号を圧縮するエンコーダと、前記エンコーダで圧縮されたデータ信号を前記発振器で発生された周波数ｆ１の信号に重畳させる変調を行い、前記第１送信アンテナに送る狭帯域変調器と、前記周波数ｆ２の信号の受信レベルがデータ通信に必要なレベルを超えている場合は前記データ信号を前記広帯域変調器に送り、必要なレベルを越えていない場合は前記データ信号を前記エンコーダに送るように切り替える送信側の切替部とを備え、
   前記受信機は、前記データ信号を復調する復調器と、前記復調器で復調されたデータを伸長するデコーダと、周波数ｆ２の信号の受信レベルを測定する受信レベル測定部と、前記レベル測定部で測定された受信レベルがデータ通信に必要なレベルであるか否かを判定するレベル判定部と、前記レベル判定部による判定結果が必要なレベルを超えている場合は受信された周波数ｆ１の信号を前記受信側の周波数逓倍器に送り、必要なレベルを越えていない場合は受信された周波数ｆ１の信号を前記復調器に送るように切り替える受信側の切替部とを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の高周波無線通信システム。
6. 前記送信機及び前記受信機と同一機能を有し前記周波数ｆ１に対応する周波数ｆ３及び前記周波数ｆ２に対応する周波数ｆ４の信号を受信する別の受信機を有する第１無線局と、前記受信機及び前記送信機と同一機能を有し前記周波数ｆ３及び前記周波数ｆ４の信号を発振する別の送信機を有し且つ前記第１無線局と双方向通信を行なう第２無線局とを備え、
   前記各々の送信機は、前記変調器に代えて広帯域変調器を備え、さらに、前記データ信号を圧縮するエンコーダと、前記エンコーダで圧縮されたデータ信号を前記発振器で発生された周波数ｆ１又は周波数ｆ３の信号に重畳させる変調を行い、前記第１送信アンテナに送る狭帯域変調器と、送信側の切替部とを備え、
   前記各々の受信機は、前記データ信号を復調する復調器と、前記復調器で復調されたデータを伸長するデコーダと、周波数ｆ２又周波数ｆ４の信号の受信レベルを測定する受信レベル測定部と、前記レベル測定部で測定された受信レベルがデータ通信に必要なレベルであるか否かを判定するレベル判定部と、前記レベル判定部による判定結果が必要なレベルを超えている場合は受信された周波数ｆ１又は周波数ｆ３の信号を前記受信側の周波数逓倍器に送り、必要なレベルを越えていない場合は受信された周波数ｆ１又は周波数ｆ３の信号を前記復調器に送るように切り替える受信側の切替部とを備え、
   前記各々の送信側の切替部は、前記レベル判定部による判定結果が必要なレベルを超えている場合は前記データ信号を前記広帯域変調器に送り、必要なレベルを越えていない場合は前記データ信号を前記エンコーダに送るように切り替えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の高周波無線通信システム。
7. 送信機を有する送信側と受信機を有する受信側とで無線通信を行なう高周波無線通信方法であって、
   前記送信側は、周波数ｆ１の信号を発生するステップと、発生された周波数ｆ１の信号を放射するステップと、前記発生された信号の周波数ｆ１をＮ倍に逓倍して周波数ｆ２の信号を生成するステップと、生成された周波数ｆ２の信号にデータ信号を重畳させる変調を行うステップと、変調された周波数ｆ２の信号を放射するステップとを備え、
   前記受信側は、前記送信側からの周波数ｆ１の信号を受信するステップと、受信された信号の周波数ｆ１をＮ倍に逓倍して周波数ｆ２の信号を生成するステップと、生成された周波数ｆ２の信号の位相を調整するステップと、前記送信側からの周波数ｆ２の信号を受信するステップと、受信された周波数ｆ２の信号をＲＦ信号とし、前記位相が調整された周波数ｆ１の信号をＬＯ信号としてデータ信号を復調するステップとを備えたことを特徴とする高周波無線通信方法。
8. 送信機を有する送信側と受信機を有する受信側とで無線通信を行なう高周波無線通信方法であって、
   前記送信側は、周波数ｆ２の信号を発生するステップと、発生された信号の周波数ｆ２を１／Ｎ倍に分周して周波数ｆ１の信号を生成するステップと、生成された周波数ｆ１の信号を放射するステップと、前記発生された周波数ｆ２の信号にデータ信号を重畳させる変調を行うステップと、変調された周波数ｆ２の信号を放射するステップとを備え、
   前記受信側は、前記送信側からの周波数ｆ１の信号を受信するステップと、受信された信号の周波数ｆ１をＮ倍に逓倍して周波数ｆ２の信号を生成するステップと、生成された周波数ｆ２の信号の位相を調整するステップと、前記送信側からの周波数ｆ２の信号を受信するステップと、受信された周波数ｆ２の信号をＲＦ信号とし、前記位相が調整された周波数ｆ１の信号をＬＯ信号としてデータ信号を復調するステップとを備えたことを特徴とする高周波無線通信方法。
9. 前記送信側は、周波数ｆ１の信号を放射するステップ及び変調された周波数ｆ２の信号を放射するステップに代えて、周波数ｆ１の信号と変調された周波数ｆ２の信号とを合成するステップと、合成された信号を放射するステップとを備え、
   前記受信側は、周波数ｆ１の信号を受信するステップ及び変調された周波数ｆ２の信号を受信するステップに代えて、前記送信側からの合成された信号を受信するステップと、受信され合成された信号を周波数ｆ１の信号と変調された周波数ｆ２の信号とに分離し、周波数ｆ１の信号を周波数逓倍に供し、変調された周波数ｆ２の信号をＲＦ信号として供するステップとを備えたことを特徴とする請求項７又は請求項８記載の高周波無線通信方法。
10. 前記送信側は、前記データ信号をＩＦ帯の信号にアップコンバートして変調に供するステップを備え、
    前記受信側は、前記ＲＦ信号と前記ＬＯ信号とにより復調された前記ＩＦ帯の信号をダウンコンバートして前記データ信号を復調するステップを備えたことを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項記載の高周波無線通信方法。
11. 前記送信側は、前記周波数ｆ２の信号にデータ信号を重畳させる変調を行うステップでは広帯域変調を行い、前記データ信号を圧縮するステップと、圧縮された信号を前記周波数ｆ１の信号に重畳させて狭帯域変調した後に周波数ｆ１の信号の放射に供するステップと、周波数ｆ２の信号の受信レベルがデータ通信に必要なレベルを超えている場合は前記データ信号を前記広帯域変調に供し、越えていない場合は前記圧縮に供するように切り替えるステップとを備え、
    前記受信側は、前記データ信号を復調するステップと、復調されたデータを伸長するステップと、周波数ｆ２の信号の受信レベルを測定するステップと、測定された受信レベルがデータ通信に必要なレベルであるか否かを判定するステップと、受信レベルがデータ通信に必要なレベルを超えている場合は受信された周波数ｆ１の信号を周波数逓倍に供し、越えていない場合は前記復調に供するように切り替えるステップとを備えたことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項記載の高周波無線通信方法。
12. 前記送信側及び前記周波数ｆ１に対応する周波数ｆ３及び前記周波数ｆ２に対応する周波数ｆ４の信号を受信する別の受信側を有する第１無線側と、前記受信側及び前記周波数ｆ３及び前記周波数ｆ４の信号を発振する別の送信側を有し且つ前記第１無線側と双方向通信を行なう第２無線側とを備え、
    前記各々の送信側は、前記周波数ｆ２又は周波数ｆ４の信号にデータ信号を重畳させる変調を行うステップでは広帯域変調を行い、前記データ信号を圧縮するステップと、圧縮された信号を前記周波数ｆ１又は周波数ｆ３の信号に重畳させて狭帯域変調した後に周波数ｆ１又は周波数ｆ３の信号の放射に供するステップと、送信側の切替ステップとを備え、
    前記各々の受信側は、前記データ信号を復調するステップと、復調されたデータを伸長するステップと、周波数ｆ２又は周波数ｆ４の信号の受信レベルを測定するステップと、測定された受信レベルがデータ通信に必要なレベルであるか否かを判定するステップと、判定結果がデータ通信に必要なレベルを超えている場合は受信された周波数ｆ１又は周波数ｆ３の信号を周波数逓倍に供し、越えていない場合は前記復調に供するように受信側の切替ステップとを備え、
    前記各々の送信側の切替ステップは、前記判定結果が必要なレベルを超えている場合は前記データ信号を前記広帯域変調に供し、必要なレベルを越えていない場合は前記データ信号の前記圧縮に供することを特徴とする請求項６乃至請求項１０のいずれか１項記載の高周波無線通信方法。

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