JP2017046117A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信による伝送情報を外部者に対して秘匿することができる無線通信システムを提供する。【解決手段】複数の回転偏波無線機３０１、４０１の間で通信を行う無線通信システムであって、無線機３０１は、空間的に直交する２つの送信アンテナ１０、２０を用いて一定強度の搬送波の偏波を回転させて他の無線機４０１に送信する送信部と、他の無線機の送信部から送信された搬送波を受信する受信部と、受信部により受信された搬送波の偏波の回転周期中における強度が極大となるタイミングを検出するタイミング検出部とを備える。送信部は、タイミング検出部により検出されたタイミングに基づいて搬送波を用いた特定の情報信号の送受信を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、偏波角の変化する偏波を用いて情報の送受信を行う無線通信装置に関する。

持続的発展可能な社会の実現に向けて、例えば、エネルギー、水、ガス、石油等を生産・分配する社会インフラシステムの高効率運用が重要であり、そのためにはシステムを構成する機器の高効率動作が必要である。システムを構成する機器の高効率動作の実現には、システムを構成する各機器に配置した多数のセンサから得られる多くのデータを収集・解析して可動状況を推測・予測するとともに、推測結果に基づいて得られる制御情報を各機器に伝達する技術が有望視されており、そのための監視・制御ネットワークが必要とされている。

この監視・制御ネットワークにおいては、多数センサからのデータの収集および各機器への制御情報の伝達を行う伝送経路が極めて多数となるため、多数の伝送経路を有するネットワークに適した無線通信技術を用いたネットワーク構成が望まれている。

社会インフラシステムを構成する機器に配置されるセンサおよび同機器を制御するアクチュエータは同機器自体が電磁波散乱体となるので、電磁波を通信媒体として用いる無線ネットワークでは、同ネットワークを構成する無線機が見通し状態で通信をすることが期待できず、機器により反射された多重反射波を用いる非見通し波を用いるという特殊な状況で運用される。このような状況での技術として、例えば、特許文献１（特開２０１５−０３９２１８号公報）には、多重波（マルチパス）による干渉が発生している環境下で、小さな送信アンテナや受信アンテナによって高信頼性の無線通信を実現することを目的として、第１の周波数の情報信号を第２の周波数で変調し、第１の変調信号を出力する第１の変調手段と、第１の変調信号を独立した２つの偏波で送信すると共に、この偏波に第３の周波数を重畳する電磁波発信手段とを備える偏波角度分割ダイバシチ無線送信機に関する技術が開示されている。

特開２０１５−３９２１８号公報

社会インフラシステムは、社会にライフラインを提供するという重要な役割を担っているため、外部者によるシステムへの介入を厳しく制限する必要があり、ネットワークを稼動するうえでのセキュリティが極めて重要である。一般に無線通信では伝送路が開放空間であるので、特定の伝送路を特定することが有線通信に比べて極めて困難ではある。しかしながら、システム近傍においては外部者であっても無線通信のエネルギーを容易に獲得することが可能であるため、外部者による伝送路の発見や介入の可能性も否定できず、セキュリティの観点から解決すべき技術課題となっていた。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、無線通信による伝送情報を外部者に対して秘匿することができる無線通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の無線機の間で通信を行う無線通信システムであって、前記無線機は、空間的に直交する２つのアンテナを用いて一定強度の搬送波の偏波を回転させて他の無線機に送信する送信部と、他の無線機の送信部から送信された搬送波を受信する受信部と、前記受信部により受信された搬送波の偏波の回転周期中における強度が極大となるタイミングを検出するタイミング検出部とを備え、前記送信部は、前記タイミング検出部により検出されたタイミングに基づいて前記搬送波を用いた特定の情報信号の送受信を行うものとする。

無線通信による伝送情報を外部者に対して秘匿することができ、社会インフラシステムの高効率可動を高いセキュリティで実現することができる。

第１の実施の形態に係る本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。 第２の実施の形態に係る本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。 第３の実施の形態に係る本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。 第４の実施の形態に係る本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。 第５の実施の形態に係る本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。 第６の実施の形態に係る本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。 第７の実施の形態に係る本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。 第８の実施の形態に係る本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。 第９の実施の形態に係る本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。 第１０の実施の形態に係る本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。 第１１の実施の形態に係る本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。 第１２の実施の形態に係る本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。 第１３の実施の形態に係る本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。 第１の実施の形態における無線通信システムの動作説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１および図１４を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。

図１では、無線通信システムを構成する複数の無線機のうちの一組（回転偏波無線機３０１，４０１）を抜き出して例示している。図１において、一方の回転偏波無線機３０１は、情報信号発生器１、循環符号発生回路２、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、搬送波周波数発生回路１１、電力増幅器９，１９、送信アンテナ１０，２０、及び乗算器３，５，８，１３，１５，１８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ８０，９０、低雑音増幅器８１，９１、局部発振回路８９、乗算器８２，９２、帯域通過フィルタ８３，９３、バッファアンプ８４，９４、及び遅延器８５，９５から構成される受信系（受信部）と、ディジタル信号処理回路９９を含む信号処理系とから概略構成されている。

情報信号発生器１は、他方の回転偏波無線機４０１に送信するための情報信号（特定の情報信号）を生成するものであり、生成した情報信号を二分岐して出力する。循環符号発生回路２は、ディジタル信号処理回路９９からの制御信号に基づいて循環符号を生成するものであり、生成した循環符号を情報信号発生器１から二分岐して出力された情報信号の一方に乗算器３を介して、他方に乗算器１３を介してそれぞれ重畳する。余弦回転周波数発生回路４及び正弦回転周波数発生回路１４は、互いに余弦波と正弦波の関係にある信号を生成するものであり、余弦回転周波数発生回路４は、生成した信号を情報信号発生器１から二分岐して出力された情報信号の一方に乗算器５を介して重畳し、正弦回転周波数発生回路１４は、生成した信号を情報信号発生器１から二分岐して出力された情報信号の他方に乗算器１５を介して掛け合わせる。搬送波周波数発生回路１１は、他方の回転偏波無線機４０１への情報信号の送信に用いる搬送波信号を生成するものであり、生成した搬送波信号を情報信号発生器１から二分岐して出力された情報信号のそれぞれに乗算器８，１８を介して掛け合わせる。電力増幅器９，１９は、情報信号発生器１から二分岐して出力された情報信号を増幅してそれぞれ送信アンテナ１０，２０に送る。２つの送信アンテナ１０，２０は、空間的に直交するよう配置されており、電力増幅器９，１９を介して送られてきた情報信号（情報信号が重畳された搬送波信号）は送信アンテナ１０，２０から電磁波（電波）として空間に放射される。

２つの受信アンテナ８０，９０は、空間的に直交するよう配置されており、他方の回転偏波無線機４０１から放射された電磁波（受信電界）を同時に受信する。受信アンテナ８０，９０で受信された電磁波（搬送波信号に重畳された情報信号）は、それぞれ低雑音増幅器８１，９１で増幅される。局部発振回路８９は、搬送波信号と同じ周波数の信号を生成するものであり、生成した信号を低雑音増幅器８１，９１で増幅された情報信号に乗算器８２，９２を介してそれぞれ掛け合わせ、帯域通過フィルタ８３，９３に送る。帯域通過フィルタ８３，９３を通った情報信号は、バッファアンプ８４，９４で増幅されて、遅延器８５，９５に送られる。遅延器８５，９５は、縦列接続された複数（例えばｎ段）の遅延器８５ａ，８５ｂ，・・・，８５ｎ，９５ａ，９５ｂ，・・・，９５ｎから構成されており、入力される情報信号が各遅延器８５ａ，８５ｂ，・・・，８５ｎ，９５ａ，９５ｂ，・・・，９５ｎで順次遅延されてディジタル信号処理回路９９にそれぞれ入力される。

ディジタル信号処理回路９９は、回転偏波無線機３０１全体の動作を制御するものであり、遅延器８５，９５を介して入力された情報信号を処理する情報信号処理機能部と、情報信号の偏波の回転周期中における強度が極大となるタイミングを検出するタイミング検出機能部（タイミング検出部）とを有している。ディジタル信号処理回路９９のタイミング検出機能部は、受信信号の強度が極大となるタイミングを検出すると、情報信号発生器１からの情報信号に重畳する循環符号を生成するための制御信号を循環符号発生回路２に送る。

ここで、情報信号発生器１、循環符号発生回路２、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、乗算器３，５，１３，１５、遅延器８５，９５、及びディジタル信号処理回路９９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０１を構成している。

回転偏波無線機３０１と対になる回転偏波無線機４０１においても、回転偏波無線機３０１と同様の構成を有している。すなわち、回転偏波無線機４０１は、情報信号発生器５１、循環符号発生回路５２、余弦回転周波数発生回路５４、正弦回転周波数発生回路６４、搬送波周波数発生回路６１、電力増幅器５９，６９、送信アンテナ６０，７０、及び乗算器５３，５５，５８，６３，６５，６８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ３０，４０、低雑音増幅器３１，４１、局部発振回路３９、乗算器３２，４２、帯域通過フィルタ３３，４３、バッファアンプ３４，４４、及び遅延器３５，４５から構成される受信系（受信部）と、ディジタル信号処理回路４９を含む信号処理系とから概略構成されている。

情報信号発生器５１は、一方の回転偏波無線機３０１に送信するための情報信号（特定の情報信号）を生成するものであり、生成した情報信号を二分岐して出力する。循環符号発生回路５２は、ディジタル信号処理回路４９からの制御信号に基づいて循環符号を生成するものであり、生成した循環符号を情報信号発生器５１から二分岐して出力された情報信号の一方に乗算器５３を介して、他方に乗算器６３を介してそれぞれ重畳する。余弦回転周波数発生回路５４及び正弦回転周波数発生回路６４は、互いに余弦波と正弦波の関係にある信号を生成するものであり、余弦回転周波数発生回路５４は、生成した信号を情報信号発生器５１から二分岐して出力された情報信号の一方に乗算器５５を介して重畳し、正弦回転周波数発生回路６４は、生成した信号を情報信号発生器５１から二分岐して出力された情報信号の他方に乗算器６５を介して掛け合わせる。搬送波周波数発生回路６１は、一方の回転偏波無線機３０１への情報信号の送信に用いる搬送波信号を生成するものであり、生成した搬送波信号を情報信号発生器５１から二分岐して出力された情報信号のそれぞれに乗算器５８，６８を介して掛け合わせる。電力増幅器５９，６９は、情報信号発生器５１から二分岐して出力された情報信号を増幅してそれぞれ送信アンテナ６０，７０に送る。２つの送信アンテナ６０，７０は、空間的に直交するよう配置されており、電力増幅器５９，６９を介して送られてきた情報信号（情報信号が重畳された搬送波信号）は送信アンテナ６０，７０から電磁波（電波）として空間に放射される。

２つの受信アンテナ３０，４０は、空間的に直交するよう配置されており、一方の回転偏波無線機３０１から放射された電磁波（受信電界）を同時に受信する。受信アンテナ３０，４０で受信された電磁波（搬送波信号に重畳された情報信号）は、それぞれ低雑音増幅器３１，４１で増幅される。局部発振回路３９は、搬送波信号と同じ周波数の信号を生成するものであり、生成した信号を低雑音増幅器３１，４１で増幅された情報信号に乗算器３２，４２を介してそれぞれ掛け合わせ、帯域通過フィルタ３３，４３に送る。帯域通過フィルタ３３，３３を通った情報信号は、バッファアンプ３４，４４で増幅されて、遅延器３５，４５に送られる。遅延器３５，４５は、縦列接続された複数（例えばｎ段）の遅延器３５ａ，３５ｂ，・・・，３５ｎ，４５ａ，４５ｂ，・・・，４５ｎから構成されており、入力される情報信号が各遅延器３５ａ，３５ｂ，・・・，３５ｎ，４５ａ，４５ｂ，・・・，４５ｎで順次遅延されてディジタル信号処理回路４９にそれぞれ入力される。

ディジタル信号処理回路４９は、回転偏波無線機４０１全体の動作を制御するものであり、遅延器３５，４５を介して入力された情報信号を処理する情報信号処理機能部と、情報信号の偏波の回転周期中における強度が極大となるタイミングを検出するタイミング検出機能部（タイミング検出部）とを有している。ディジタル信号処理回路４９のタイミング検出機能部は、受信信号の強度が極大となるタイミングを検出すると、情報信号発生器５１からの情報信号に重畳する循環符号を生成するための制御信号を循環符号発生回路５２に送る。

ここで、情報信号発生器５１、循環符号発生回路５２、余弦回転周波数発生回路５４、正弦回転周波数発生回路６４、乗算器５３，５５，６３，６５、遅延器３５，４５、及びディジタル信号処理回路４９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０１ａを構成している。

以上のように構成した本実施の形態について、さらに詳細に説明する。

回転偏波無線機３０１の送信アンテナ１０，２０および回転偏波無線機４０１の送信アンテナ６０，７０から放出される電波は偏波面が回転する回転偏波であり、搬送波の周波数と比較して十分に低い周波数で偏波が回転するように搬送波周波数や余弦・正弦回転周波数が設定される。また、回転偏波無線機３０１，４０１は同時に偏波を回転偏波周波数で周期的に変化させ通信しており、回転偏波の周波数を十分に低くすることにより、回転偏波無線機３０１の送受信タイミングと回転偏波無線機４０１の送受信タイミングを実質的に同一とすることができる。なお、回転偏波の回転周波数は、回転偏波無線機３０１，４０１の間に複数存在することが予想される什器などの電磁波散乱体の配置間隔に比べて波長が十分に長い（例えば５倍以上）にとることが望ましい。

回転偏波無線機３０１から複数の伝播路を介して回転偏波無線機４０１に到着する複数の到来波は、偏波面の回転については位相が揃っていると見做すことができるので、送信偏波と固有の偏波角度差を持つ回転偏波周波数を同じくする単一の回転偏波（複数の偏波ベクトルの総和で形成される一つの回転偏波）となる。回転偏波無線機４０１は空間的に直交する受信アンテナ３０，４０により、受信電界の偏波に対する強度分布を知ることができるので、３０１が用いた送信偏波を知ることができれば、送受間で生じる固有の偏波角度差を得ることができる。回転偏波無線機４０１から複数の伝播路を介して回転偏波無線機３０１に到着する複数の到来波についても同様である。

一対の回転偏波無線機３０１，４０１間における送受信で生じる固有の偏波角度差は、電磁波を用いた通信の対称性と双対性により、同時に通信を行っている回転偏波無線機３０１，４０１間では同時に自動的に共有される。したがって、回転偏波無線機３０１，４０１は、両無線機を取り巻く電波環境が変化したとしても、その変化に追随して固有な偏波角度差を自動的に共有する。

また、一対の回転偏波無線機３０１，４０１間における送受信で生じる固有の偏波角度差は、異なる回転偏波無線機対における固有な偏波角度差とは（特殊な場合を除いて）異なる。つまり、回転偏波無線機の対が複数配置された場合であっても、角回転偏波無線機対ごとに偏波角度差が異なる独立な伝播路が仮想的に形成され、しかもその伝播路の特徴(送受信の偏波角度差)は、無線通信システムの外部のみならず、無線通信システム内の別の無線機対に対しても秘匿される。

また、回転偏波無線機３０１，４０１から送信される情報信号発生器１，５１の出力には循環符号発生回路２，５２の出力を重畳している。一対の回転偏波無線機３０１，４０１では、同一の循環符号を共有している。一対の回転偏波無線機３０１，４０１の一方（送信側）で固有な偏波角度差に対応する回転偏波の周期内の固有なタイミング（例えば、受信信号の信号強度が極大となるタイミング）を開始点として共有する循環符号を重畳し、一対の回転偏波無線機３０１，４０１の他方（受信側）で受信信号の循環符号とのスライディング相関をとりその最大値を示すタイミングにより一対の回転偏波無線機３０１，４０１で用いた送信偏波を知ることができる。

また、一対の回転偏波無線機３０１，４０１間で固有な偏波角度差に対応する回転偏波の周期内の固有なタイミングで、循環符号発生回路２，５２はディジタル信号処理回路９９，４９からの制御信号に基づいて循環符号の発生を開始し、循環符号を受信信号に重畳することにより回転偏波無線機３０１，４０１は、一方の無線機から他方の無線機に伝送される信号を正しく復調することができる。このような動作は、各回転偏波無線機３０１，４０１の動作を制御するディジタル信号処理回路９９，４９により行われている。一対の回転偏波無線機３０１，４０１以外の場所では、これらの無線機が用いる固有な偏波角度差を得ることができないので、循環符号を用いた伝送信号の復元を行うことができない。

図１４は、本実施の形態における無線通信システムの動作説明図である。

図１４は、対になる回転偏波無線機の送受信間で回転偏波を使い固有な偏波角度シフトを用いて情報を秘匿化して伝送する無線通信システムの構成例、および情報生成回路（情報信号発生器）が生成する情報信号と循環符号発生回路が生成する循環符号の対応を示している。

図１４において、各回転偏波無線機の循環符号発生回路が生成する循環符号は偽雑音性を示す。つまり、循環符号を重畳された情報信号は偽雑音性を示すため、外部者には雑音として認知され、したがって、情報信号における情報内容は秘匿される。

また、一対の回転偏波無線機においては、同時に異なる回転方向を有する回転偏波を用いて通信を行うので、回転偏波間で物理的な干渉が生じることがなく、一対の回転偏波無線機における双方向同時通信が可能である。

以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。

社会インフラシステムは、社会にライフラインを提供するという重要な役割を担っているため、外部者によるシステムへの介入を厳しく制限する必要があり、ネットワークを稼動するうえでのセキュリティが極めて重要である。一般に無線通信では伝送路が開放空間であるので、特定の伝送路を特定することが有線通信に比べて極めて困難ではある。しかしながら、システム近傍においては外部者であっても無線通信のエネルギーを容易に獲得することが可能であるため、外部者による伝送路の発見や介入の可能性も否定できず、セキュリティの観点から解決すべき技術課題となっていた。

これに対して本実施の形態においては、空間的に直交する２つのアンテナを用いて一定強度の搬送波の偏波を回転させて他の無線機に送信する送信部と、他の無線機の送信部から送信された搬送波を受信する受信部と、受信部により受信された搬送波の偏波の回転周期中における強度が極大となるタイミングを検出するタイミング検出部とを備えた無線機において、送信部は、タイミング検出部により検出されたタイミングに基づいて搬送波を用いた特定の情報信号の送受信を行うように構成したので、無線通信による伝送情報を外部者に対して秘匿することができる。

電磁波はベクトル波であり反射により進行方向に垂直な偏波と呼ばれる物理実態が固有な変化をするために、ある無線機から自動的に複数の方向に放射された同一偏波の電波は、複数の構造物により固有の反射を行い、受信側の無線機には複数の伝搬路を介して固有の偏波の変化を受けた電波が到来する。

一対の無線機間の通信において、偏波ベクトルの総和はその１対の送受信点間で固有のものであって時間的に不規則に変化するものであり、かつ、１対の送受信点以外ではその情報は物理的に知りえないので、送信偏波と受信偏波の偏波角は特定の１対の無線機（送受信機）以外では知りえない物理量である。本実施の形態では、特定の１対の無線機においては、送受対称性により、その物理量の不規則変化を同時に共有することができるという知見に基づき、本物理量を用いて伝送する情報を秘匿するように構成したので、外部者による情報伝達の伝送路の特定や、伝送される情報の内容を秘匿することができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図２を参照しつつ詳細に説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態における一対の回転偏波無線機の受信部を構成する受信アンテナを１つにしたものである。

図２は、本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図２では、無線通信システムを構成する複数の無線機のうちの一組（回転偏波無線機３０２，４０２）を抜き出して例示している。図２において、一方の回転偏波無線機３０２は、情報信号発生器１、循環符号発生回路２、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、搬送波周波数発生回路１１、電力増幅器９，１９、送信アンテナ１０，２０、及び乗算器３，５，８，１３，１５，１８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ８０、低雑音増幅器８１、局部発振回路８９、乗算器８２、帯域通過フィルタ８３、バッファアンプ８４、及び遅延器８５から構成される受信系（受信部）と、ディジタル信号処理回路９９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器１、循環符号発生回路２、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、乗算器３，５，１３，１５、遅延器８５、及びディジタル信号処理回路９９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０２を構成している。

回転偏波無線機３０２と対になる回転偏波無線機４０２においても、回転偏波無線機３０２と同様の構成を有している。すなわち、回転偏波無線機４０２は、情報信号発生器５１、循環符号発生回路５２、余弦回転周波数発生回路５４、正弦回転周波数発生回路６４、搬送波周波数発生回路６１、電力増幅器５９，６９、送信アンテナ６０，７０、及び乗算器５３，５５，５８，６３，６５，６８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ３０、低雑音増幅器３１、局部発振回路３９、乗算器３２、帯域通過フィルタ３３、バッファアンプ３４、及び遅延器３５から構成される受信系（受信部）と、ディジタル信号処理回路４９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器５１、循環符号発生回路５２、余弦回転周波数発生回路５４、正弦回転周波数発生回路６４、乗算器５３，５５，６３，６５、遅延器３５、及びディジタル信号処理回路４９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０２ａを構成している。

その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態において、回転偏波無線機３０２，４０２の受信系（受信部）は、受信電界強度の最大値を示すタイミングを得るために少なくとも回転偏波の一周期に相当する時間を必要とするが、回転偏波無線機３０２の回路構成要素を大幅に削減することができるので、無線通信システムを構成するための回転偏波無線機の製造コストを低減することができる。

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図３を参照しつつ詳細に説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態における一対の回転偏波無線機のうちの一方を回転偏波を送受信する機能を持たない固定偏波無線機としたものである。

図３は、本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図３では、無線通信システムを構成する複数の無線機のうちの一組（回転偏波無線機３０１、固定偏波無線機４０３）を抜き出して例示している。図３において、回転偏波無線機３０１は、情報信号発生器１、循環符号発生回路２、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、搬送波周波数発生回路１１、電力増幅器９，１９、送信アンテナ１０，２０、及び乗算器３，５，８，１３，１５，１８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ８０，９０、低雑音増幅器８１，９１、局部発振回路８９、乗算器８２，９２、帯域通過フィルタ８３，９３、バッファアンプ８４，９４、及び遅延器８５，９５から構成される受信系（受信部）と、ディジタル信号処理回路９９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器１、循環符号発生回路２、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、乗算器３，５，１３，１５、遅延器８５，９５、及びディジタル信号処理回路９９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０１を構成している。

回転偏波無線機３０１と対になる固定偏波無線機４０３は、情報信号発生器５１、循環符号発生回路５２、余弦回転周波数発生回路５４、搬送波周波数発生回路６１、電力増幅器５９、送信アンテナ６０、及び乗算器５３，５５，５８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ３０、低雑音増幅器３１、局部発振回路３９、乗算器３２、帯域通過フィルタ３３、バッファアンプ３４、及び遅延器３５から構成される受信系（受信部）と、ディジタル信号処理回路４９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器５１、循環符号発生回路５２、余弦回転周波数発生回路５４、乗算器５３，５５、遅延器３５、及びディジタル信号処理回路４９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール２０１を構成している。

以上のように構成した本実施の形態の無線通信システムにおいて、固定偏波無線機４０３の受信部では、受信アンテナ３０で受信された電波（受信信号）は低雑音増幅器３１によって増幅された後、乗算器３２によって搬送波の周波数と同一の周波数の信号を発生する局部発振回路３９の出力が掛合わされる。局部発振回路３９の出力が掛合わされた受信信号は、帯域通過フィルタ３３を介してバッファアンプ３４に入力され、その出力が遅延器３５で順次遅延されてディジタル信号処理回路４９に入力される。

また、固定偏波無線機４０３の送信部では、情報信号発生器５１の出力に循環符号発生回路５２の出力を乗算器５３により重畳した後、余弦回転周波数発生回路５４の出力を乗算器５５を介して掛け合わせ、続いて搬送波周波数発生回路６１の出力を乗算器５８を介して掛け合わせ、その後、電力増幅器５９を介して増幅し、送信アンテナ６０から空間に放射する。

固定偏波無線機４０３は、回転偏波を受信し最大の受信電界強度を得る時間タイミングでディジタル信号処理回路４９より制御信号を受けて循環符号発生回路５２の循環符号の発生を開始する。情報信号発生器５１の出力は、乗算器５３により循環符号発生回路５２の出力が重畳された後、乗算器５５を介して余弦回転周波数発生回路５４の出力が掛け合わせられ、続いて乗算器５８を介して搬送波周波数発生回路６１の出力が掛け合わせられ、電力増幅器５９を介して増幅されて送信アンテナ６０から空間に放射される。

回転偏波無線機３０１において、ディジタル信号処理回路９９は、固定偏波無線機４０３と共有する循環符号を用いて受信信号とのスライディング相関をとり最大値を示すタイミングを検出し、固定偏波無線機４０３で送信に用いている回転偏波の偏波回転のタイミングとの時間軸上の相対位置を認識する。

その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態によれば、一対の無線機（回転偏波無線機、固定偏波無線機）の動作が異なるため、それらの間で送受の対称性については成り立たず、したがって、一対の無線機間で同時に送信する回転偏波と受信した回転偏波のタイミングの時間軸上の相対位置を得ることは原理上できない。しかしながら、送受信間の伝搬遅延およびディジタル信号処理回路９９の処理時間に関する時間推移の差分を誤差として近似的に送信する回転偏波と、受信した回転偏波のタイミングの時間軸上の相対位置を得ることができる。特に、回転偏波の一周期に対して同時間推移の差分が無視できる程度に小さければ、実用上送信する回転偏波と受信した回転偏波のタイミングの時間軸上の相対位置を少ない誤差で得ることが可能となる。すなわち、本実施の形態では、固定偏波無線機４０３を回転偏波無線機３０１と比べて極めて簡単な構成とすることができるので、無線通信システムを構成する機器の小型化および無線通信システム全体のコストを低減することができる。

＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態を図４を参照しつつ詳細に説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態における一対の回転偏波無線機において、循環符号発生回路に加えて同期符号発生回路を備えたものである。

図４は、本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図４では、無線通信システムを構成する複数の無線機のうちの一組（回転偏波無線機３０４，４０４）を抜き出して例示している。図４において、一方の回転偏波無線機３０４は、情報信号発生器１、循環符号発生回路２、同期符号発生回路７、スイッチ６、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、搬送波周波数発生回路１１、電力増幅器９，１９、送信アンテナ１０，２０、及び乗算器３，５，８，１３，１５，１８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ８０，９０、低雑音増幅器８１，９１、局部発振回路８９、乗算器８２，９２、帯域通過フィルタ８３，９３、バッファアンプ８４，９４、及び遅延器８５，９５から構成される受信系（受信部）と、ディジタル信号処理回路９９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器１、循環符号発生回路２、同期符号発生回路７、スイッチ６、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、乗算器３，５，１３，１５、遅延器８５，９５、及びディジタル信号処理回路９９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０３を構成している。

回転偏波無線機３０４と対になる回転偏波無線機４０４においても、回転偏波無線機３０４と同様の構成を有している。すなわち、回転偏波無線機４０４は、情報信号発生器５１、循環符号発生回路５２、同期符号発生回路５７、スイッチ５６、余弦回転周波数発生回路５４、正弦回転周波数発生回路６４、搬送波周波数発生回路６１、電力増幅器５９，６９、送信アンテナ６０，７０、及び乗算器５３，５５，５８，６３，６５，６８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ３０，４０、低雑音増幅器３１，４１、局部発振回路３９、乗算器３２，４２、帯域通過フィルタ３３，４３、バッファアンプ３４，４４、及び遅延器３５，４５から構成される受信系（受信部）と、ディジタル信号処理回路４９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器５１、循環符号発生回路５２、同期符号発生回路５７、スイッチ５６、余弦回転周波数発生回路５４、正弦回転周波数発生回路６４、乗算器５３，５５，６３，６５、遅延器３５，４５、及びディジタル信号処理回路４９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０３ａを構成している。

回転偏波無線機３０４，４０４は、循環符号発生回路２，５２の出力と同期符号発生回路７，５７の出力とをディジタル信号処理回路９９，４９の制御信号に基づいてスイッチ６，５６によって切り換え、情報信号発生器１，５１の出力に重畳される符号を循環符号と同期符号とで切り換える。回転偏波無線機３０４，４０４は、通信のある時間に情報信号に重畳させる符号を循環符号発生回路２，５２が発生する循環符号から、同期符号発生回路７，５７が出力する同期符号に変更する。同期符号発生回路７，５７により生成される同期符号は、循環符号発生回路２，５２により生成される循環符号に比べて、より相関の強いものが設定される。

その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、循環符号よりも相関の強い動機符号に切り換えるように構成したので、一対の回転偏波無線機３０４，４０４は、同期信号を用いた両無線機の時間タイミングを得て同期を取ることができる。したがって、無線通信システムを構成する回転偏波無線機間で送受される偏波と受信される偏波のタイミングの時間軸上の相対位置の検出精度を向上させることができ、秘匿して伝送する情報信号の再生を安定させることができる。

＜第５の実施の形態＞
本発明の第５の実施の形態を図５を参照しつつ詳細に説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態における一対の回転偏波無線機において、時刻発生回路をあらたに備えたものである。

図５は、本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図５では、無線通信システムを構成する複数の無線機のうちの一組（回転偏波無線機３０５，４０５）を抜き出して例示している。図５において、一方の回転偏波無線機３０５は、情報信号発生器１、循環符号発生回路２、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、搬送波周波数発生回路１１、電力増幅器９，１９、送信アンテナ１０，２０、及び乗算器３，５，８，１３，１５，１８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ８０，９０、低雑音増幅器８１，９１、局部発振回路８９、乗算器８２，９２、帯域通過フィルタ８３，９３、バッファアンプ８４，９４、及び遅延器８５，９５から構成される受信系（受信部）と、時刻発生回路９８及びディジタル信号処理回路９９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器１、循環符号発生回路２、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、乗算器３，５，１３，１５、遅延器８５，９５、時刻発生回路９８、及びディジタル信号処理回路９９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０４を構成している。

回転偏波無線機３０５と対になる回転偏波無線機４０５においても、回転偏波無線機３０５と同様の構成を有している。すなわち、回転偏波無線機４０５は、情報信号発生器５１、循環符号発生回路５２、余弦回転周波数発生回路５４、正弦回転周波数発生回路６４、搬送波周波数発生回路６１、電力増幅器５９，６９、送信アンテナ６０，７０、及び乗算器５３，５５，５８，６３，６５，６８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ３０，４０、低雑音増幅器３１，４１、局部発振回路３９、乗算器３２，４２、帯域通過フィルタ３３，４３、バッファアンプ３４，４４、及び遅延器３５，４５から構成される受信系（受信部）と、時刻発生回路４８、及びディジタル信号処理回路４９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器５１、循環符号発生回路５２、余弦回転周波数発生回路５４、正弦回転周波数発生回路６４、乗算器５３，５５，６３，６５、遅延器３５，４５、時刻発生回路４８、及びディジタル信号処理回路４９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０４ａを構成している。

一対の回転偏波無線機３０５，４０５では、ディジタル信号処理回路４９，９９において、情報信号の偏波の回転周期中における強度が極大となるタイミングを検出し、そのタイミングを時刻発生回路４８，９８に保存する。時刻発生回路４８，９８に値が保存された後は、予め定めた一定期間は、ディジタル信号処理回路４９，９９は時刻発生回路４８，９８の出力（保存された時刻：タイミング）を用いて、循環符号発生回路５２，２による循環符号発生のタイミング（制御信号の送信タイミング）を決定する。また、一定の期間を過ぎた後は、ディジタル信号処理回路４９，９９において、情報信号の偏波の回転周期中における強度が極大となるタイミングを検出あらたに検出し、時刻発生回路４８，９８に上書き保存する。

その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、回転偏波無線機３０５，４０５が具備するディジタル信号処理回路４９，９９の動作を簡略化することができるので、回転偏波無線機３０５，４０５の消費電力を削減することができ、無線通信システム全体の消費電力を低減することができる。

＜第６の実施の形態＞
本発明の第６の実施の形態を図６を参照しつつ詳細に説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態における一対の回転偏波無線機において、循環符号発生回路に加えて同期符号発生回路を備えるとともに、時刻発生回路をあらたに設けたものである。すなわち、本実施の形態は、第４及び第５の実施の形態の無線通信システムの特徴を併せ持つものである。

図６は、本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。図中、第１、第４及び第５の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図６では、無線通信システムを構成する複数の無線機のうちの一組（回転偏波無線機３０６，４０６）を抜き出して例示している。図６において、一方の回転偏波無線機３０６は、情報信号発生器１、循環符号発生回路２、同期符号発生回路７、スイッチ６、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、搬送波周波数発生回路１１、電力増幅器９，１９、送信アンテナ１０，２０、及び乗算器３，５，８，１３，１５，１８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ８０，９０、低雑音増幅器８１，９１、局部発振回路８９、乗算器８２，９２、帯域通過フィルタ８３，９３、バッファアンプ８４，９４、及び遅延器８５，９５から構成される受信系（受信部）と、時刻発生回路９８及びディジタル信号処理回路９９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器１、循環符号発生回路２、同期符号発生回路７、スイッチ６、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、乗算器３，５，１３，１５、遅延器８５，９５、時刻発生回路９８、及びディジタル信号処理回路９９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０５を構成している。

回転偏波無線機３０６と対になる回転偏波無線機４０６においても、回転偏波無線機３０６と同様の構成を有している。すなわち、回転偏波無線機４０６は、情報信号発生器５１、循環符号発生回路５２、同期符号発生回路５７、スイッチ５６、余弦回転周波数発生回路５４、正弦回転周波数発生回路６４、搬送波周波数発生回路６１、電力増幅器５９，６９、送信アンテナ６０，７０、及び乗算器５３，５５，５８，６３，６５，６８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ３０，４０、低雑音増幅器３１，４１、局部発振回路３９、乗算器３２，４２、帯域通過フィルタ３３，４３、バッファアンプ３４，４４、及び遅延器３５，４５から構成される受信系（受信部）と、時刻発生回路４８及びディジタル信号処理回路４９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器５１、循環符号発生回路５２、同期符号発生回路５７、スイッチ５６、余弦回転周波数発生回路５４、正弦回転周波数発生回路６４、乗算器５３，５５，６３，６５、遅延器３５，４５、時刻発生回路４８、及びディジタル信号処理回路４９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０５ａを構成している。

その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１、第４及び第５の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

＜第７の実施の形態＞
本発明の第７の実施の形態を図７を参照しつつ詳細に説明する。

本実施の形態は、第６の実施の形態において、循環符号発生回路に換えて循環符号発生回路アレイを備えたものである。

図７は、本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。図中、第６の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図７では、無線通信システムを構成する複数の無線機のうちの一組（回転偏波無線機３０７，４０７）を抜き出して例示している。図７において、一方の回転偏波無線機３０７は、情報信号発生器１、循環符号発生回路アレイ１２、同期符号発生回路７、スイッチ１６、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、搬送波周波数発生回路１１、電力増幅器９，１９、送信アンテナ１０，２０、及び乗算器３，５，８，１３，１５，１８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ８０，９０、低雑音増幅器８１，９１、局部発振回路８９、乗算器８２，９２、帯域通過フィルタ８３，９３、バッファアンプ８４，９４、及び遅延器８５，９５から構成される受信系（受信部）と、時刻発生回路９８及びディジタル信号処理回路９９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器１、循環符号発生回路アレイ１２、同期符号発生回路７、スイッチ１６、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、乗算器３，５，１３，１５、遅延器８５，９５、時刻発生回路９８、及びディジタル信号処理回路９９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０６を構成している。

回転偏波無線機３０７と対になる回転偏波無線機４０７においても、回転偏波無線機３０７と同様の構成を有している。すなわち、回転偏波無線機４０７は、情報信号発生器５１、循環符号発生回路アレイ６２、同期符号発生回路５７、スイッチ６６、余弦回転周波数発生回路５４、正弦回転周波数発生回路６４、搬送波周波数発生回路６１、電力増幅器５９，６９、送信アンテナ６０，７０、及び乗算器５３，５５，５８，６３，６５，６８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ３０，４０、低雑音増幅器３１，４１、局部発振回路３９、乗算器３２，４２、帯域通過フィルタ３３，４３、バッファアンプ３４，４４、及び遅延器３５，４５から構成される受信系（受信部）と、時刻発生回路４８及びディジタル信号処理回路４９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器５１、循環符号発生回路アレイ６２、同期符号発生回路５７、スイッチ６６、余弦回転周波数発生回路５４、正弦回転周波数発生回路６４、乗算器５３，５５，６３，６５、遅延器３５，４５、時刻発生回路４８、及びディジタル信号処理回路４９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０６ａを構成している。

一対の回転偏波無線機３０７，４０７において、循環符号発生回路アレイ１２，６２は互いに弱い相互相関を有する異なる循環符号を生成するものである。スイッチ１６，６６は、ディジタル信号処理回路９９，４９からの制御信号に基づいて、循環符号発生回路アレイ１２，６２で生成される異なる符号を選択し、乗算器３，１３，５３，６３を介して情報信号発生器１，５１の出力に重畳する。情報信号発生器１，５１の出力に重畳される異なる符号の弱い相互相関特性により、一対の回転偏波無線機３０７，４０７は複数の自分以外の回転偏波無線機を識別可能となる。

その他の構成は、第６の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第６の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、循環符号発生回路アレイ１２，６２を切り替えることにより、複数の回転偏波無線機と伝送すべき情報を秘匿して通信可能となるので、無線通信システムを構成する複数の回転偏波無線機が同時に通信可能な時間軸上の領域が増え、無線通信システムにおける信号伝送のスループットを向上することができる。

＜第８の実施の形態＞
本発明の第８の実施の形態を図８を参照しつつ詳細に説明する。

本実施の形態は、第７の実施の形態において、通信状態記憶装置およびデータバスをさらに備えたものである。

図８は、本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。図中、第７の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図８では、無線通信システムを構成する複数の無線機のうちの一組（回転偏波無線機３０８，４０８）を抜き出して例示している。図８において、一方の回転偏波無線機３０８は、情報信号発生器１、循環符号発生回路アレイ１２、同期符号発生回路７、スイッチ１６、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、搬送波周波数発生回路１１、電力増幅器９，１９、送信アンテナ１０，２０、及び乗算器３，５，８，１３，１５，１８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ８０，９０、低雑音増幅器８１，９１、局部発振回路８９、乗算器８２，９２、帯域通過フィルタ８３，９３、バッファアンプ８４，９４、及び遅延器８５，９５から構成される受信系（受信部）と、通信状態記憶装置９７、データバス９６、時刻発生回路９８、及びディジタル信号処理回路９９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器１、循環符号発生回路アレイ１２、同期符号発生回路７、スイッチ１６、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、乗算器３，５，１３，１５、遅延器８５，９５、通信状態記憶装置９７、データバス９６、時刻発生回路９８、及びディジタル信号処理回路９９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０７を構成している。

回転偏波無線機３０８と対になる回転偏波無線機４０８においても、回転偏波無線機３０８と同様の構成を有している。すなわち、回転偏波無線機４０８は、情報信号発生器５１、循環符号発生回路アレイ６２、同期符号発生回路５７、スイッチ６６、余弦回転周波数発生回路５４、正弦回転周波数発生回路６４、搬送波周波数発生回路６１、電力増幅器５９，６９、送信アンテナ６０，７０、及び乗算器５３，５５，５８，６３，６５，６８から構成される送信系（送信部）と、受信アンテナ３０，４０、低雑音増幅器３１，４１、局部発振回路３９、乗算器３２，４２、帯域通過フィルタ３３，４３、バッファアンプ３４，４４、及び遅延器３５，４５から構成される受信系（受信部）と、通信状態記憶装置４７、データバス４６、時刻発生回路４８、及びディジタル信号処理回路４９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器５１、循環符号発生回路アレイ６２、同期符号発生回路５７、スイッチ６６、余弦回転周波数発生回路５４、正弦回転周波数発生回路６４、乗算器５３，５５，６３，６５、遅延器３５，４５、通信状態記憶装置４７、データバス４６、時刻発生回路４８、及びディジタル信号処理回路４９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０７ａを構成している。

一対の回転偏波無線機３０８，４０８において、通信状態記憶装置４７，９７はそれぞれディジタル信号処理回路４９，９９と結合し、回転偏波無線機３０８，４０８間における、送信した偏波と受信した偏波の偏波角度差の情報を時系列的に記憶し、さらにデータバス４６，９６を用いて外部に伝達する。

その他の構成は、第７の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第７の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、時系列的な偏波の角度差の変化を調べることによって、無線通信システムを取り巻く電波伝搬に影響を与える環境変化を検出することができるので、無線通信システムを安定動作させる為のメインテナンスのタイミングを検知することができ、無線通信システムの動作の安定化を図ることができるとともに、不測の事態が生じた場合のシステム復旧に要する時間を短縮することができる。

＜第９の実施の形態＞
本発明の第９の実施の形態を図９を参照しつつ詳細に説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態において、送信アンテナと受信アンテナとをサーキュレータにより送信と受信で共有化したものである。

図９は、本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。図中、第７の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図９では、説明の簡単のため、無線通信システムを構成する複数の無線機の一対のうちの一方の回転偏波無線機３０９を抜き出して例示している。

図９において、一方の回転偏波無線機３０９は、情報信号発生器１、循環符号発生回路２、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、搬送波周波数発生回路１１、電力増幅器９，１９、送受両用アンテナ７８、８８、サーキュレータ２１，２２、及び乗算器３，５，８，１３，１５，１８から構成される送信系（送信部）と、送受両用アンテナ７８，８８（送信部と共有）、サーキュレータ２１，２２（送信部と共有）、低雑音増幅器８１，９１、局部発振回路８９、乗算器８２，９２、帯域通過フィルタ８３，９３、バッファアンプ８４，９４、及び遅延器８５，９５から構成される受信系（受信部）と、ディジタル信号処理回路９９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器１、循環符号発生回路２、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、乗算器３，５，１３，１５、遅延器８５，９５、及びディジタル信号処理回路９９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０１を構成している。

回転偏波無線機３０９と対になる回転偏波無線機においても、回転偏波無線機３０９と同様の構成を有している。なお、回転偏波無線機３０９と対になる回転偏波無線機を第１の実施の形態における回転偏波無線機４０１と同様の構成としてもよい。

回転偏波無線機３０９では、情報信号発生器１の出力を二分岐した一方に循環符号発生回路２の出力を乗算器３により重畳し、続いて乗算器５により余弦回転周波数発生回路４の出力を掛け合わせ、続いて乗算器８により搬送波周波数発生回路１１の出力を掛け合わせ、その後、電力増幅器９を介してサーキュレータ２１の第一端子に入力する。また、回転偏波無線機３０９では、情報信号発生器１の出力を二分岐した他方に循環符号発生回路２の出力を乗算器１３により重畳し、続いて乗算器１５により正弦回転周波数発生回路１４の出力を掛け合わせ、続いて乗算器１８により搬送波周波数発生回路１１の出力を掛け合わせ、その後、電力増幅器１９を介してサーキュレータ２２の第一端子に入力する。

回転偏波無線機３０９では、サーキュレータ２１の第三端子からの出力は、低雑音増幅器８１によって増幅された後、乗算器８２によって搬送波周波数と同一周波数の信号を発生する局部発振回路８９の出力が掛合わされ、その出力が帯域通過フィルタ８３を介してバッファアンプ８４に入力され、その出力が遅延器８５で順次遅延されてディジタル信号処理回路９９に入力される。また、回転偏波無線機３０９では、サーキュレータ２２の第三端子からの出力は、低雑音増幅器９１によって増幅された後、乗算器９２によって搬送波周波数と同一周波数の信号を発生する局部発振回路８９の出力が掛合わされ、その出力が帯域通過フィルタ９３を介してバッファアンプ９４に入力され、その出力が遅延器９５で順次遅延されてディジタル信号処理回路９９に入力される。

サーキュレータ２１，２２の第二端子は、それぞれ、送受両用アンテナ７８，８８と結合する。サーキュレータ２１，２２は、端子の循環順序で信号を伝達するので、送受両用アンテナ７８，８８は電力増幅器９，１９の出力を空間に放射し、また、回転偏波無線機３０９に到来する電磁波の電力を低雑音増幅器８１，９１に入力する。

その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、送信と受信でアンテナを供用することができるので、無線通信システムを構成する回転偏波無線機の寸法を小型化することができるとともの、回転偏波無線機の製造コストを低減することができる。

＜第１０の実施の形態＞
本発明の第１０の実施の形態を図１０を参照しつつ詳細に説明する。

本実施の形態は、第９の実施の形態において、サーキュレータに換えてアンテナスイッチを用いたものである。

図１０は、本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。図中、第９の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図１０では、説明の簡単のため、無線通信システムを構成する複数の無線機の一対のうちの一方の回転偏波無線機３１０を抜き出して例示している。

図１０において、一方の回転偏波無線機３１０は、情報信号発生器１、循環符号発生回路２、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、搬送波周波数発生回路１１、電力増幅器９，１９、送受両用アンテナ７８、８８、アンテナスイッチ２３，２４、及び乗算器３，５，８，１３，１５，１８から構成される送信系（送信部）と、送受両用アンテナ７８，８８（送信部と共有）、アンテナスイッチ２３，２４（送信部と共有）、低雑音増幅器８１，９１、局部発振回路８９、乗算器８２，９２、帯域通過フィルタ８３，９３、バッファアンプ８４，９４、及び遅延器８５，９５から構成される受信系（受信部）と、ディジタル信号処理回路９９を含む信号処理系とから概略構成されている。情報信号発生器１、循環符号発生回路２、余弦回転周波数発生回路４、正弦回転周波数発生回路１４、乗算器３，５，１３，１５、遅延器８５，９５、及びディジタル信号処理回路９９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１０１を構成している。

回転偏波無線機３１０において、アンテナスイッチ２３の入力端子および出力端子は、電力増幅器９の出力および低雑音増幅器８１の入力と結合し、共通端子は送受両用アンテナ７８と結合する。また、アンテナスイッチ２４の入力端子および出力端子は、電力増幅器１９の出力および低雑音増幅器９１の入力と結合し、共通端子は送受両用アンテナ８８と結合する。アンテナスイッチ２３，２４は、ディジタル信号処理回路９９によって制御され、送信と受信を時分割で行う。

その他の構成は、第９の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第９の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、寸法が比較的大きく重いサーキュレータを用いないので、無線通信システムを構成する回転偏波無線機の寸法を小型化および軽量化することができるとともに、回転偏波無線機の製造コストを低減することができる。

＜第１１の実施の形態＞
本発明の第１１の実施の形態を図１１を参照しつつ詳細に説明する。

本実施の形態は、第９の実施の形態において、送信部の構成を変更したものである。

図１１は、本実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。図中、第９の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図１１では、説明の簡単のため、無線通信システムを構成する複数の無線機の一対のうちの一方の回転偏波無線機３１１を抜き出して例示している。

図１１において、一方の回転偏波無線機３１１は、余弦波搬送波発生回路７２，７３、正弦波搬送波発生回路７６，７７、情報信号発生器１、循環符号発生回路２、クロック発生回路２９、デルタシグマ回路２７，２８、帯域通過型フィルタ２５，２６、電力増幅器９，１９、送受両用アンテナ７８、８８、サーキュレータ２１，２２、加算器７１，減算器７５、及び乗算器３，１３，７４，７９から構成される送信系（送信部）と、送受両用アンテナ７８，８８（送信部と共有）、サーキュレータ２１，２２（送信部と共有）、低雑音増幅器８１，９１、局部発振回路８９、乗算器８２，９２、帯域通過フィルタ８３，９３、バッファアンプ８４，９４、及び遅延器８５，９５から構成される受信系（受信部）と、ディジタル信号処理回路９９を含む信号処理系とから概略構成されている。余弦波搬送波発生回路７２，７３、正弦波搬送波発生回路７６，７７、情報信号発生器１、循環符号発生回路２、クロック発生回路２９、デルタシグマ回路２７，２８、乗算器３，１３，７４，７９、遅延器８５，９５、及びディジタル信号処理回路９９は、ディジタル回転偏波送受信モジュール１１０を構成している。

回転偏波無線機３１１においては、情報信号発生器１の出力を二分岐した一方に、乗算器７４により、余弦波搬送波発生回路７２，７３の出力を加算器７１により足し合わせて形成されるビート状の搬送波を掛け合わせ、循環符号発生回路２の出力を乗算器３により重畳し、続いてデルタシグマ回路２７で逓倍し、帯域通過型フィルタ２５を介し、電力増幅器９により増幅してサーキュレータ２１の第一端子に入力する。また、情報信号発生器１の出力を二分岐した他方に、乗算器７９により、正弦波搬送波発生回路７６，７７の出力を減算器７５により差をとって形成されるビート状の搬送波を掛け合わせ、循環符号発生回路２の出力を乗算器１３により重畳し、続いてデルタシグマ回路２８で逓倍し、帯域通過型フィルタ２６を介し、電力増幅器１９により増幅してサーキュレータ２２の第一端子に入力する。

回転偏波無線機３１１において、サーキュレータ２１の第三端子の出力は、低雑音増幅器８１によって増幅された後、乗算器８２によって搬送波周波数と同一周波数の信号を発生する局部発振回路８９の出力が掛合わされ、その出力が帯域通過フィルタ８３を介してバッファアンプ８４に入力され、その出力が遅延器８５で順次遅延されてディジタル信号処理回路９９に入力される。また、サーキュレータ２２の第三端子の出力は、低雑音増幅器９１によって増幅された後、乗算器９２によって搬送波周波数と同一周波数の信号を発生する局部発振回路８９の出力が掛合わされ、その出力が帯域通過フィルタ９３を介してバッファアンプ９４に入力され、その出力が遅延器９５で順次遅延されてディジタル信号処理回路９９に入力される。

サーキュレータ２１，２２の第二端子は、それぞれ、送受両用アンテナ７８，８８と結合する。デルタシグマ回路２７，２８にはクロック発生回路２９により動作クロックか供給される。サーキュレータ２１，２２は、端子の循環順序で信号を伝達するので、送受両用アンテナ７８，８８は、電力増幅器９，１９の出力を空間に放射し、回転偏波無線機３０９に到来する電磁波の電力を低雑音増幅器８１，９１に入力する。

その他の構成は、第９の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第９の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、電力増幅器に入力信号の生成および低雑音増幅器の出力信号の処理をすべてディジタル回路で実現可能となるので、無線通信システムを構成する回転偏波無線機の寸法の小型化を図ることができるとともに、回転偏波無線機の製造コストを低減することができ、さらに回転偏波無線機の長寿命化を実現することができる。

＜第１２の実施の形態＞
本発明の第１２の実施の形態を図１２を参照しつつ詳細に説明する。

本実施の形態は、第１〜第１１の実施の形態において示した無線通信システムを昇降機制御システムに適用したものである。

図１１は、本実施の形態に係る無線通信システムを適用した昇降機制御システムを概略的に示す図である。

図１１において、昇降機システム１１００は、建物１１０１の内部を昇降カゴ１１１１が昇降する。建物１１０１の内部の床部および天井部には本発明の外部者からの伝搬路改変行為を検出し、改変に対して送受信間の通信品質の低下を補償する無線通信システムの送信機および受信機を具備する基地局無線機１１０３と直交偏波一体アンテナ１１０２が結合し設置される。昇降カゴ１１１１の外部天井と外部床面には、それぞれ、外部者からの伝搬路改変行為を検出し、改変に対して送受信間の通信品質の低下を補償する無線通信システムの送信機および受信機を具備する端末局無線機１１１３および直交偏波一体アンテナ１１１２が設置され、高周波ケーブル１１１４を用いて端末局無線機１１１３に結合されている。基地局無線機１１０３と端末局無線機１１１３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を受け、多重波干渉環境が形成される。

本実施の形態においては、多重波干渉環境下で外部者からの伝搬路改変行為を検出し、改変に対して送受信間の通信品質の低下を補償する高品質の無線伝送が実現可能となるので、昇降カゴ１１１１の制御・監視を建物１１０１より有線接続手段を用いずに遠隔で実施することができ、ケーブル等の有線接続手段を削除可能である。また、同一の輸送能力をより小さい建物体積で実現することができる。あるいは、同一の建物体積で昇降機の寸法を増大させることによる輸送能力向上を実現することができる。

＜第１３の実施の形態＞
本発明の第１３の実施の形態を図１３を参照しつつ詳細に説明する。

本実施の形態は、第１〜第１１の実施の形態において示した無線通信システムを変電所制御システムに適用したものである。

図１３は、本実施の形態に係る無線通信システムを適用した変電所制御システムを概略的に示す図である。

図１３において、変電設備監視システム１２００は、複数の変電機１２０１と変電機１２０１には、本発明の無線通信システムを構成する回転偏波無線機としての端末局無線機１２０３と端末局回転偏波アンテナ１２０２とが結合して設置されている。また、複数の変電機１２０１の近傍には、変電機１２０１の数よりも少ない数の複数の基地局装置１２１１が設営されている。基地局装置１２１１は、本発明の無線通信システムを構成する回転偏波無線機としての基地局無線機１２１３と基地局回転偏波アンテナ１２１２とが結合して設置されている。

変電機１２０１の寸法は数ｍのオーダーであり、回転偏波無線機が使用する電磁波の周波数である数百ＭＨｚから数ＧＨｚにおける波長に比べて圧倒的に大きいため、電磁波は複数の変電機１２０１により多重反射を受け、多重波干渉環境が形成される。

本実施の形態では、多重波干渉環境下で複数の反射波を用いて送受信間の通信品質の低下を補償する高品質の無線伝送が実現可能となるので、変電機１２０１の制御・監視を複数の基地局装置１２１１により有線接続手段を用いずに遠隔で実施できる。また、ケーブル等の有線接続手段を用いる場合に問題となる高圧誘導電力の問題を解決することにより、ケーブルの敷設コストを削除することができるので、変電機１２０１の制御・監視システムの安全性の向上、およびコストの削減を図ることができる。

なお、本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本願発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１ 情報信号発生器
２ 循環符号発生回路
３，５，８，１３，１５，１８ 乗算器
４ 余弦回転周波数発生回路
６，１６ スイッチ
７ 同期符号発生回路
９，１９ 電力増幅器
１０，２０ 送信アンテナ
１１ 搬送波周波数発生回路
１２ 循環符号発生回路アレイ
１４ 正弦回転周波数発生回路
２１，２２ サーキュレータ
２３，２４ アンテナスイッチ
２５，２６ 帯域通過型フィルタ
２７，２８ デルタシグマ回路
２９ クロック発生回路
３０，４０ 受信アンテナ
３１，４１ 低雑音増幅器
３２，４２ 乗算器
３３，４３ 帯域通過フィルタ
３４，４４ バッファアンプ
３５，３５ａ，３５ｂ，３５ｎ 遅延器
３９ 局部発振回路
４５，４５ａ，４５ｂ，４５ｎ 遅延器
４６ データバス
４７ 通信状態記憶装置
４８ 時刻発生回路
４９ ディジタル信号処理回路
５１ 情報信号発生器
５２ 循環符号発生回路
５３，５５，５８，６３，６５，６８ 乗算器
５４ 余弦回転周波数発生回路
５６，６６ スイッチ
５７ 同期符号発生回路
５９，６９ 電力増幅器
６０，７０ 送信アンテナ
６１ 搬送波周波数発生回路
６２ 循環符号発生回路アレイ
６４ 正弦回転周波数発生回路
７１ 加算器
７２，７３ 余弦波搬送波発生回路
７４，７９ 乗算器
７５ 減算器
７６，７７ 正弦波搬送波発生回路
７８，８８ 送受両用アンテナ
８０，９０ 受信アンテナ
８１，９１ 低雑音増幅器
８２，９２ 乗算器
８３，９３ 帯域通過フィルタ
８４，９４ バッファアンプ
８５，８５ａ，８５ｂ，８５ｎ 遅延器
８９ 局部発振回路
９５，９５ａ，９５ｂ，９５ｎ 遅延器
９６ データバス
９７ 通信状態記憶装置
９８ 時刻発生回路
９９ ディジタル信号処理回路
１０１，・・・，１０７ ディジタル回転偏波送受信モジュール
１０１ａ，・・・，１０７ａ ディジタル回転偏波送受信モジュール
１１０，２０１ ディジタル回転偏波送受信モジュール
３０１，・・・，３１１ 回転偏波無線機
４０１，・・・，４０８ 回転偏波無線機
１１００ 昇降機システム
１１０１ 建物
１１０２ 直交偏波一体アンテナ
１１０３ 基地局無線機
１１１１ 昇降カゴ
１１１２ 直交偏波一体アンテナ
１１１３ 端末局無線機
１１１４ 高周波ケーブル
１２００ 変電設備監視システム
１２０１ 変電機
１２０２ 端末局回転偏波アンテナ
１２０３ 端末局無線機
１２１１ 基地局装置
１２１２ 基地局回転偏波アンテナ
１２１３ 基地局無線機

Claims (12)

1. 複数の無線機の間で通信を行う無線通信システムにおいて、
   前記無線機は、
   空間的に直交する２つのアンテナを用いて一定強度の搬送波の偏波を回転させて他の無線機に送信する送信部と、
   他の無線機の送信部から送信された搬送波を受信する受信部と、
   前記受信部により受信された搬送波の偏波の回転周期中における強度が極大となるタイミングを検出するタイミング検出部とを備え、
   前記送信部は、前記タイミング検出部により検出されたタイミングに基づいて前記搬送波を用いた特定の情報信号の送受信を行うことを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１記載の無線通信システムにおいて、
   前記複数の無線機の送信部は、共通の循環符号を有し、前記タイミング検出部により検出されたタイミングを基準点として前記循環符号を前記情報信号に重畳することを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１記載の無線通信システムにおいて、
   前記複数の無線機の送信部は、他の複数の無線機と共通する異なる複数の循環符号を有し、前記タイミング検出部により検出されたタイミングに基づいたタイミングで前記異なる複数の循環符号を切り換えて前記情報信号に重畳することを特徴とする無線通信システム。
4. 請求項２記載の無線通信システムにおいて、
   前記複数の無線機の送信部は、共通の同期符号を有し、前記循環符号を用いるタイミングとは異なるタイミングで前記同期符号を前記情報信号に重畳し、前記複数の無線機の間で搬送波の偏波の回転周期の同期をとることを特徴とする無線通信システム。
5. 請求項２記載の無線通信システムにおいて、
   前記無線機は、前記タイミング検出部により検出されたタイミングを記憶するタイマーをさらに有し、
   前記送信部は、前記タイマーに記憶されたタイミングと前記搬送波の偏波の回転周期とに基づいたタイミングで、前記循環符号を前記情報信号に重畳することを特徴とする無線通信システム。
6. 請求項１記載の無線通信システムにおいて、
   前記無線機は、前記タイミング検出部により検出されたタイミングの情報を時系列的に記憶するログメモリをさらに有し、
   前記送信部は、前記ログメモリに記憶されたタイミングの情報に基づいて、前記無線機を取り巻く無線環境の状況変化を検知することを特徴とする無線通信システム。
7. 請求項１記載の無線通信システムにおいて、
   前記複数の無線機のうちの少なくとも一対の無線器は、搬送波の偏波の回転方向が互いに異なることを特徴とする無線通信システム。
8. 回転偏波を送信する回転偏波無線機と直線偏波を送信する固定偏波無線機とを含む複数の無線機の間で通信を行う無線通信システムにおいて、
   前記回転偏波無線機は、空間的に直交する２つのアンテナを用いて一定強度の搬送波の偏波を回転させて前記固定偏波無線機に送信する第１の送信部と、前記固定偏波無線機の第２の送信部から送信された搬送波を受信する第１の受信部と、前記第１の受信部により受信された搬送波の偏波の強度が極大となるタイミングを検出する第１のタイミング検出部とを備え、前記第１の送信部は、前記第１のタイミング検出部により検出されたタイミングに基づいて前記搬送波を用いた特定の情報信号の送受信を行い、
   前記固定偏波無線機は、１つのアンテナを用いて一定強度の搬送波の直線偏波を前記回転偏波無線機に送信する第２の送信部と、前記回転偏波無線機の第１の送信部から送信された搬送波を１つのアンテナを用いて受信する第２の受信部と、前記第２の受信部により受信された搬送波の偏波の回転周期中における強度が極大となるタイミングを検出する第２のタイミング検出部とを備え、前記第２の送信部は、前記第２のタイミング検出部により検出されたタイミングに基づいて前記搬送波を用いた特定の情報信号の送受信を行う
   ことを特徴とする無線通信システム。
9. 請求項８記載の無線通信システムにおいて、
   前記回転偏波無線機の第１の送信部および固定偏波無線機の第２の送信部は、共通の循環符号を有し、前記第１または第２のタイミング検出部により検出されたタイミングを基準点として前記循環符号を前記情報信号に重畳することを特徴とする無線通信システム。
10. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
    前記送信部は、第１の周波数の余弦波および正弦波を生成する余弦波発生回路および正弦波発生回路と、第１の周波数とは異なる第２の周波数の余弦波および正弦波を発生する余弦波発生回路および正弦波発生回路とを備え、
    第１の周波数と第２の周波数の差分の半分の周波数で前記搬送波の偏波を回転させることを特徴とする無線通信装置。
11. 建物内部を昇降する昇降カゴと、前記建物内部における前記昇降カゴの移動範囲の一端と、前記昇降カゴの移動範囲の他端とのそれぞれに、請求項１に記載の無線通信システムの前記無線機を設置したことを特徴とする昇降機制御システム。
12. 変電設備内に設置された複数の変電機と、前記複数の変電機を制御するための装置であって、前記変電機よりも少数で設置された少なくとも１つの基地局装置とのそれぞれに、請求項１に記載の無線通信システムの前記無線機を設置したことを特徴とする変電所制御システム。

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