JP6269833B2 - 電波妨害システム、電波妨害装置、及び電波妨害方法 - Google Patents

Description

本明細書の開示は、無線通信を妨害するための電波妨害技術に関する。

電波妨害技術の１つとして、無線信号（妨害波、妨害信号）を送信することで意図的に無線通信を妨害（jamming）することが知られている（例えば、特許文献１〜４を参照）。このような電波妨害は、通信妨害（communications jamming）、又は無線妨害（radio jamming）等と呼ばれる。

特開２０１３−１９７６３１号公報 特開２０１２−１７８７０４号公報 特開平７−１５４２９９号公報 特開平６−３３１７３０号公報

通信妨害のための電波妨害装置は、他の装置間の無線通信に係る無線通信信号のsignal to noise ratio（SNR）を効果的に劣化させるために、高出力の妨害信号を生成する必要がある。このため、電波妨害装置は、高出力の増幅器を必要とし、装置規模が大きいという問題がある。

なお、特許文献３は、電波妨害装置から送信される妨害信号の位相をフェージング程度のゆっくりした周期でランダムに変化させることを開示している。しかしながら、特許文献３は、ある妨害対象の通信に１つの電波妨害装置によって妨害を与えることを記載しているのみである。言い換えると、特許文献３は、ある妨害対象の通信に妨害を与えるために複数の電波妨害装置から送信される複数の妨害信号の相互作用を利用することについて何ら開示していない。

また、特許文献４は、２つの電波妨害装置、すなわち据付型電波妨害装置と射出型電波妨害装置、を使用することを開示している。しかしながら、据付型電波妨害装置と射出型電波妨害装置は、互いに異なる妨害対象（相手電波源Ａ及び相手電波源Ｂ）に対する妨害信号を生成するに過ぎない。すなわち、特許文献４も、ある妨害対象の通信に妨害を与えるために複数の電波妨害装置から送信される複数の妨害信号の相互作用を利用することについて何ら開示していない。

したがって、本明細書に開示される実施形態が達成しようとする目的の１つは、小出力の無線機器によって構成することが可能な電波妨害システム、電波妨害装置、及び電波妨害方法を提供することである。なお、この目的は、本明細書に開示される実施形態が達成しようとする複数の目的の１つに過ぎないことに留意されるべきである。その他の目的又は課題と新規な特徴は、本明細書の記述又は添付図面から明らかにされる。

一実施形態では、電波妨害システムは、各々が実質的に同じ周波数を含む妨害信号を送信するよう構成された複数の無線送信機を含む。前記複数の無線送信機は、前記複数の無線送信機から送信される複数の妨害信号が特定の地点に到達したときの前記複数の妨害信号の間の位相差を時間的に変更するために、前記複数の妨害信号のうち少なくとも１つの送信位相を時間的に変更するよう構成される。

一実施形態では、電波妨害装置は、送信機および制御部を含む。前記送信機は、他の電波妨害装置から送信される第１の妨害信号と実質的に同じ周波数を含む第２の妨害信号を送信するよう構成される。前記制御部は、前記第１及び前記第２の妨害信号が特定の地点に到達したときの前記第１及び前記第２の妨害信号の間の位相差を時間的に変更するために、前記送信機による前記第２の妨害信号の送信位相を時間的に変更するよう構成される。

一実施形態において、電波妨害方法は、（ａ）実質的に同じ周波数を含む複数の妨害信号を複数の無線送信機から送信すること、及び（ｂ）前記複数の妨害信号が特定の地点に到達したときの前記複数の妨害信号の間の位相差を時間的に変更するために、前記複数の無線送信機から送信される前記複数の妨害信号の少なくとも１つの送信位相を時間的に変更すること、を含む。

上述した実施形態によれば、小出力の無線機器によって構成することが可能な電波妨害システム、電波妨害装置、及び電波妨害方法を提供できる。

本発明の実施形態に係る電波妨害システムの構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る電波妨害装置の構成の一例を示す図である。

以下では、具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る電波妨害システム１の構成例を示している。電波妨害システム１は、複数の電波妨害装置１０を含む。複数の電波妨害装置１０の各々は、実質的に同じ周波数を含む妨害信号１１を送信するよう構成された無線送信機を含む。

妨害信号１１は、妨害対象装置５０によって受信される通信信号５１のスペクトラムに含まれる周波数成分を含んでいればよい。妨害信号１１は、通信信号５１において使用され得る複数の周波数成分を含んでもよい。通信信号５１のSNRの劣化（通信信号５１のジャミング）を目的とする場合、妨害信号１１は、変調信号である必要はなく、無変調の正弦波信号であってもよい。通信信号５１の周波数が周波数ホッピングによって変化する場合、電波妨害装置１０は、通信信号５１の周波数ホッピングに追随して妨害信号１１の周波数を変更してもよい。

妨害信号１１の周波数を通信信号５１の周波数に合わせる手法は特に限定されず、様々な公知の手法を利用することができる。一例において、特許文献２に記載されているように、電波妨害装置１０は、通信信号５１を受信し、通信信号５１の周波数を検出し、通信信号５１に含まれる周波数成分を持つ妨害信号１１を生成してもよい。他の例において、電波妨害装置１０は、遠隔の制御装置（不図示）から妨害信号１１の周波数を指定するための制御信号を受信してもよい。

複数の電波妨害装置１０から送信された複数の妨害信号１１は、異なる経路を通って妨害対象装置５０のアンテナに到達し、妨害対象装置５０による通信信号５１の受信を妨げる。同じ周波数を含む複数の妨害信号１１は互いに干渉し、妨害対象装置５０の地点において波の重ね合わせの原理に従って合成波を生成する。

ここで、合成波の振幅は、妨害対象装置５０の地点に到達した時の複数の妨害信号１１の位相差に依存することに留意するべきである。すなわち、妨害対象装置５０の地点において複数の妨害信号１１の多くが概ね同位相（in phase）であるならば、複数の妨害信号１１は強め合いの干渉（constructive interference）を生じ、合成波の振幅が増大し、したがって通信信号５１のSNRを効果的に劣化させることができる。これとは反対に、妨害対象装置５０の地点において複数の妨害信号１１の多くが概ね逆位相（out of phase）であるならば、複数の妨害信号１１は弱め合いの干渉（destructive interference）を生じ、合成波の振幅は複数の妨害信号１１の平均電力の総和の程度に留まり、したがって通信信号５１のSNRを十分に劣化させることができないかもしれない。

複数の電波妨害装置１０と妨害対象装置５０の位置関係に依存する上述の問題を回避するために、複数の電波妨害装置１０は、妨害対象装置５０の地点に到達した時の複数の妨害信号１１の位相差を時間的に変更するよう動作する。具体的には、妨害対象装置５０の地点に到達した時の複数の妨害信号１１の位相差を時間的に変更するために、複数の電波妨害装置１０のうち少なくとも１つは、妨害信号１１の送信位相を時間的に変更するよう構成されている。複数の妨害信号１１の位相差を調整することで、これらの重ね合わせによって合成波の振幅が増大する地点を時間的に変えることができる。したがって、妨害対象装置５０の地点において複数の妨害信号１１が強め合いの干渉を生じるタイミングが確実に到来する。よって、本実施形態の電波妨害システム１は、妨害対象装置５０の地点において複数の妨害信号１１が強め合いの干渉を生じるタイミングにおいて、通信信号５１の受信を妨害することができる。

さらに、本実施形態の電波妨害システム１は、個々の電波妨害装置１０の送信電力を抑制できる。なぜなら、本実施形態では、複数の妨害信号１１の合成振幅が通信信号５１のSNRの劣化に寄与するため、各妨害信号１１の振幅は相対的に小さくて済むからである。したがって、各電波妨害装置１０は、高出力の妨害信号を生成しなくて済むため、小出力の無線機器によって構成されることができる。

続いて以下では、妨害信号１１の送信位相を時間的に変更する手法のいくつかの具体例について説明する。既に述べたように、複数の電波妨害装置１０のうち少なくとも１つは、妨害信号１１の送信位相を時間的に変更する（時間の経過に応じて刻々と変更する）。複数の電波妨害装置１０の２つ以上または全てが妨害信号１１の送信位相を時間的に変更してもよい。

なお、妨害対象装置５０の地点において複数の妨害信号１１の合成波の振幅が増大するタイミングは、予測できないほうが好ましい。なぜなら、当該タイミングが予測可能であると、妨害対象装置５０は、そのタイミングにおいて通信を停止するなどの対抗策をとくことができるためである。妨害対象装置５０の地点において複数の妨害信号１１の合成波の振幅が増大するタイミングの予測性を低下させるために、複数の電波妨害装置１０は以下のように動作してもよい。

第１の例において、各電波妨害装置１０は、妨害信号１１の送信位相を変更する際に、当該妨害信号１１の送信位相をランダムに変更してもよい。これにより、複数の妨害信号１１の合成波の振幅は妨害対象装置５０の地点において非周期的に増大する。

第２の例において、各電波妨害装置１０は、妨害信号１１の送信位相を変更する時間間隔を変化させてもよい。例えば、複数の電波妨害装置１０に含まれる２つの電波妨害装置は、妨害信号１１の送信位相を互いに異なる時間間隔で変更してもよい。より具体的には、各電波妨害装置１０は、妨害信号１１の送信位相の変更をランダムな時間間隔で行ってもよい。これにより、複数の妨害信号１１の合成波の振幅は妨害対象装置５０の地点において非周期的に増大する。

なお、上述した第１の例が利用される場合、各電波妨害装置１０は、送信位相の変更を周期的に（つまり、一定の時間間隔で）行ってもよい。また、上述した第２の例が利用される場合、各電波妨害装置１０は、各変更タイミングにおいて送信位相を規則的に変更してもよい（例えば、一定の位相量だけシフトする）。しかしながら、上述した第１及び第２の例は、合わせて利用されてもよい。すなわち、各電波妨害装置１０は、妨害信号１１の送信位相を変更する時間間隔を（例えばランダムに）変化させ、当該妨害信号１１の送信位相をランダムに変更してもよい。これにより、妨害対象装置５０の地点において複数の妨害信号１１の合成波の振幅が増大するタイミングの予測性をいっそう低減できる。

さらに、以上の説明から理解されるように、本実施形態では、各電波妨害装置１０は、他の電波妨害装置１０による妨害信号１１の送信位相の変更に同期せずに独立して自身の妨害信号１１の送信位相を時間的に変更すればよい。したがって、本実施形態の電波妨害システム１は、各電波妨害装置１０の送信位相を厳密に制御する機構を必要とせず、電波妨害装置１０の間の通信手段も必要としない。すなわち、各電波妨害装置１０は、他の電波妨害装置１０と通信すること無く、妨害信号１１を送信してもよい。これにより、電波妨害装置１０の間で通信するためのデバイスを有する構成に比べて、装置構成を簡素化できる。

また、複数の電波妨害装置１０（無線送信機）は、地理的に離間した異なる拠点（サイト）に配置されてもよい。これにより、特定の拠点に配置された電波妨害装置１０が何らかの理由によって使用不能であっても、他の拠点に配置された残りの電波妨害装置１０を用いて電波妨害を継続することができる。

さらにまた、複数の電波妨害装置１０（無線送信機）のうち少なくとも１つは、妨害信号１１の変調の有無若しくは帯域幅又はこれら両方を時間的に変更してもよい。複数の電波妨害装置１０の２つ以上または全てが、妨害信号１１の変調の有無若しくは帯域幅又はこれら両方を時間的に変更してもよい。この場合、電波妨害装置１０は、変調された正弦波信号を妨害信号１１として送信してもよい。妨害信号１１の変調の有無若しくは帯域幅又はこれら両方を時間的に変更することで、電波妨害システム１は、妨害対象装置５０の通信帯域幅が未知である場合、妨害対象装置５０の通信帯域幅が変化する場合、又は妨害対象装置５０の通信帯域幅が広帯域である場合にも、効果的な妨害を達成することに寄与できる。なぜなら、変調された妨害信号１１は、変調前に比べてスペクトルが広がるため（つまり、広い占有帯域幅を持つため）、広い周波数帯域で妨害を与えることができるためである。また、妨害信号１１の帯域幅（占有帯域幅）を変更することによっても、広い周波数帯域で妨害を与えることができる。

電波妨害装置１０は、他の電波妨害装置１０による妨害信号１１の変調の有無及び帯域幅の変更に同期せずに独立して、自身の妨害信号１１の変調の有無若しくは帯域幅又はこれら両方を時間的に変更してもよい。電波妨害装置１０は、自身の妨害信号１１の変調の有無若しくは帯域幅又はこれら両方の変更を、他の電波妨害装置１０によるそれとは異なる時間間隔で行ってもよい。電波妨害装置１０は、自身の妨害信号１１の変調の有無若しくは帯域幅又はこれら両方の変更を、ランダムな時間間隔で行ってもよいし、又は周期的に行ってもよい。電波妨害装置１０は、自身の妨害信号１１の帯域幅をランダムに変更してもよい。これにより、妨害対象装置５０の地点において複数の妨害信号１１の合成波の周波数帯域が妨害信号１１の周波数帯域と合致するタイミングの予測性を低減することができる。

続いて以下では、各電波妨害装置１０の構成例について説明する。図２は、電波妨害装置１０の構成例を示している。図２の例では、電波妨害装置１０は、送信機１０１、アンテナ１０２、位相制御部１０３、及び可変移相器１０４を含む。送信機１０１は、妨害信号１１を生成し、アンテナ１０２を介して妨害信号１１を送信するよう構成されている。一例において、送信機１０１は、無変調の正弦波信号を妨害信号１１として生成してもよい。他の例において、送信機１０１は、変調器を有してもよく、変調された制限信号を妨害信号１１として生成してもよい。この場合、送信機１０１は、妨害信号１１の変調の有無若しくは帯域幅又はこれら両方を時間的に変更してもよい。

アンテナ１０２は、無指向性のアンテナであってもよいし、指向性アンテナであってもよい。アンテナ１０２は、ビームフォーミング可能な、フェーズドアレイアンテナ、セクタ切替アンテナ、又は機械式の方向可動アンテナであってもよい。

位相制御部１０３は、可変移相器１０４に結合されており、妨害信号１１の送信位相を時間的に変更するために可変移相器１０４を制御する。可変移相器１０４は、アンテナ１０２から放射される妨害信号１１の位相を変更する。可変移相器１０４は、例えば、アナログ移相器であってもよいし、デジタル移相器であってもよい。可変移相器１０４は、アンテナ１０２に供給される妨害信号１１に実時間遅延を与える時間遅延器を含んでもよい。

さらに、上述した実施形態は本件発明者により得られた技術思想の適用に関する例に過ぎない。すなわち、当該技術思想は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは勿論である。

この出願は、２０１４年７月２２日に出願された日本出願特願２０１４−１４８６９８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１ 電波妨害システム
１０ 電波妨害装置
１１ 妨害信号
１０１ 送信機
１０２ アンテナ
１０３ 位相制御部
１０４ 可変移相器

Claims (10)

1. 各々が同じ周波数を含む妨害信号を送信するよう構成された複数の無線送信機を備え、
   前記複数の無線送信機は、前記複数の無線送信機から送信される複数の妨害信号が特定の地点に到達したときの前記複数の妨害信号の間の位相差を時間的に変更するために、前記複数の妨害信号のうち少なくとも１つの送信位相を時間的に変更する、
   電波妨害システム。
2. 前記複数の無線送信機は、前記複数の無線送信機の間で通信すること無く、前記複数の妨害信号を送信する、請求項１に記載の電波妨害システム。
3. 前記複数の無線送信機は、さらに、前記複数の妨害信号のうち少なくとも１つの変調の有無若しくは帯域幅又はこれら両方を時間的に変更する、請求項１又は２に記載の電波妨害システム。
4. 前記複数の無線送信機は、
   前記周波数を含む第１の妨害信号を送信し、前記第１の妨害信号の送信位相を時間的に変更するよう構成された第１の無線送信機と、
   前記周波数を含む第２の妨害信号を送信し、前記第１の無線送信機による前記第１の妨害信号の送信位相の変更に同期せずに独立して前記第２の妨害信号の送信位相を時間的に変更するよう構成された第２の無線送信機と、
   を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電波妨害システム。
5. 前記第１及び前記第２の無線送信機は、前記第１及び前記第２の妨害信号の送信位相を互いに異なる時間間隔で変更する、請求項４に記載の電波妨害システム。
6. 前記第１の無線送信機は、前記第１の妨害信号の送信位相の変更をランダムな時間間隔で行う、請求項４又は５に記載の電波妨害システム。
7. 前記第１の無線送信機は、前記第１の妨害信号の送信位相の変更を周期的に行う、請求項４又は５に記載の電波妨害システム。
8. 前記第１の無線送信機は、前記第１の妨害信号の送信位相を変更する際に、前記第１の妨害信号の送信位相をランダムに変更する、請求項４〜７のいずれか１項に記載の電波妨害システム。
9. 電波妨害装置であって、
   他の電波妨害装置から送信される第１の妨害信号と同じ周波数を持つ第２の妨害信号を送信するよう構成された送信機と、
   前記第１及び前記第２の妨害信号が特定の地点に到達したときの前記第１及び前記第２の妨害信号の間の位相差を時間的に変更するために、前記送信機による前記第２の妨害信号の送信位相を時間的に変更する制御手段と、
   を備える、電波妨害装置。
10. 同じ周波数を含む複数の妨害信号を複数の無線送信機から送信すること、及び
    前記複数の妨害信号が特定の地点に到達したときの前記複数の妨害信号の間の位相差を時間的に変更するために、前記複数の無線送信機から送信される前記複数の妨害信号の少なくとも１つの送信位相を時間的に変更すること、
    を備える、電波妨害方法。

Images