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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023133033
(43)【公開日】2023-09-22
(54)【発明の名称】無線通信システム及びその適用システム
(51)【国際特許分類】
H04B 7/06 20060101AFI20230914BHJP
H01Q 21/24 20060101ALI20230914BHJP
H01Q 3/26 20060101ALI20230914BHJP
【ＦＩ】
H04B7/06 150
H01Q21/24
H01Q3/26 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022038707
(22)【出願日】2022-03-11
(71)【出願人】
【識別番号】000005108
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001689
【氏名又は名称】青稜弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】武井 健
【テーマコード（参考）】
5J021
【Ｆターム（参考）】
5J021AA02
5J021DB02
5J021DB03
5J021FA06
5J021FA32
5J021HA05
5J021JA05
(57)【要約】
【課題】
無線機が偏波を変えて送受信を行う無線通信システムにおいて、非見通し通信環境で無線機に到来する偏波が不確定な場合に発生する通信品質の劣化を防ぐ。
【解決手段】
無線通信システムであって、同一の情報信号を重畳した複数の電磁波をそれぞれ分配し、分配したそれぞれの電磁波に位相重みを付けたのち合成することで複数の電磁波のそれぞれに振幅重みを付け、振幅重みを付けた複数の電磁波を互いに平行関係にない複数のアンテナから同時に送受信するように構成する。
【選択図】図１
無線機が偏波を変えて送受信を行う無線通信システムにおいて、非見通し通信環境で無線機に到来する偏波が不確定な場合に発生する通信品質の劣化を防ぐ。
【解決手段】
無線通信システムであって、同一の情報信号を重畳した複数の電磁波をそれぞれ分配し、分配したそれぞれの電磁波に位相重みを付けたのち合成することで複数の電磁波のそれぞれに振幅重みを付け、振幅重みを付けた複数の電磁波を互いに平行関係にない複数のアンテナから同時に送受信するように構成する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
同一の情報信号を重畳した複数の電磁波をそれぞれ分配し、分配したそれぞれの電磁波に位相重みを付けたのち合成することで複数の電磁波のそれぞれに振幅重みを付け、該振幅重みを付けた複数の電磁波を互いに平行関係にない複数のアンテナから同時に送受信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項2】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記位相重みを変化させ前記同一の情報信号を前記複数のアンテナから再送することを特徴とする無線通信システム。
前記位相重みを変化させ前記同一の情報信号を前記複数のアンテナから再送することを特徴とする無線通信システム。
【請求項3】
請求項２に記載の無線通信システムであって、
前記情報信号を時間軸上の連続した区間を占めるパケットとして離散的に送信し、前記位相重みを前記パケットが存在しない時間軸上で変化させることを特徴とする無線通信システム。
前記情報信号を時間軸上の連続した区間を占めるパケットとして離散的に送信し、前記位相重みを前記パケットが存在しない時間軸上で変化させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項4】
請求項１から３の何れか１項に記載の無線通信システムであって、
前記複数のアンテナからの受信信号の品質と前記複数のアンテナに与えた前記振幅重みを記憶し、前記受信信号の品質の良いアンテナの振幅重みを選んで送受信を繰り返すことを特徴とする無線通信システム。
前記複数のアンテナからの受信信号の品質と前記複数のアンテナに与えた前記振幅重みを記憶し、前記受信信号の品質の良いアンテナの振幅重みを選んで送受信を繰り返すことを特徴とする無線通信システム。
【請求項5】
請求項１から４の何れか１項に記載の無線通信システムであって、
送信信号発生回路と受信信号検出回路を切り替える切替スイッチを具備し、
前記切替スイッチの共通端子に分配器を結合し、該分配器の各分配信号をさらに２分配し、該２分配した各分配信号に異なる位相を与えたのちそれらを合成して送受信信号の振幅重みを実現することを特徴とする無線通信システム。
送信信号発生回路と受信信号検出回路を切り替える切替スイッチを具備し、
前記切替スイッチの共通端子に分配器を結合し、該分配器の各分配信号をさらに２分配し、該２分配した各分配信号に異なる位相を与えたのちそれらを合成して送受信信号の振幅重みを実現することを特徴とする無線通信システム。
【請求項6】
請求項１から４の何れか１項に記載の無線通信システムであって、
送信信号発生回路と受信信号検出回路を切替スイッチで切り替え、該切替スイッチの共通端子に分配器を結合し、該分配器の各分配信号をそれぞれ異なる電気長の第１および第２の線路を介してハイブリッド回路の２つのポートに結合し、該ハイブリッド回路の残りの２つのポートに空間的に平行関係にない２つのアンテナを結合し、前記第１および第２の線路の電気長を変化させ送受信に用いる電磁波の偏波を変化させることを特徴とする無線通信システム。
送信信号発生回路と受信信号検出回路を切替スイッチで切り替え、該切替スイッチの共通端子に分配器を結合し、該分配器の各分配信号をそれぞれ異なる電気長の第１および第２の線路を介してハイブリッド回路の２つのポートに結合し、該ハイブリッド回路の残りの２つのポートに空間的に平行関係にない２つのアンテナを結合し、前記第１および第２の線路の電気長を変化させ送受信に用いる電磁波の偏波を変化させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項7】
請求項１から４の何れか１項に記載の無線通信システムであって、
送信信号発生回路と受信信号検出回路を切替スイッチで切り替え、該切替スイッチの共通端子に第１の分配器を結合し、該第１の分配器の各分配信号を異なる電気長の第１および第２の線路を介して第１のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、該第１のハイブリッド回路の残りの２つのポートの一方に第２の分配器を結合し、該第２の分配器の各分配信号を異なる電気長の第３および第４の線路を介して第２のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、該第２のハイブリッド回路の残りの２つのポートに空間的に平行関係にない第１および第２のアンテナを結合し、前記第１のハイブリッド回路の残りの２つのポートの他方に異なる電気長の第５の線路を介して前記第１および第２のアンテナと平行関係にない第３のアンテナを結合し、前記第１乃至第５の線路の電気長を変化させ送受信に用いる電磁波の偏波を変化させることを特徴とする無線通信システム。
送信信号発生回路と受信信号検出回路を切替スイッチで切り替え、該切替スイッチの共通端子に第１の分配器を結合し、該第１の分配器の各分配信号を異なる電気長の第１および第２の線路を介して第１のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、該第１のハイブリッド回路の残りの２つのポートの一方に第２の分配器を結合し、該第２の分配器の各分配信号を異なる電気長の第３および第４の線路を介して第２のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、該第２のハイブリッド回路の残りの２つのポートに空間的に平行関係にない第１および第２のアンテナを結合し、前記第１のハイブリッド回路の残りの２つのポートの他方に異なる電気長の第５の線路を介して前記第１および第２のアンテナと平行関係にない第３のアンテナを結合し、前記第１乃至第５の線路の電気長を変化させ送受信に用いる電磁波の偏波を変化させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項8】
請求項１から４の何れか１項に記載の無線通信システムであって、
第１の送信信号発生回路と第１の受信信号検出回路を第１の切替スイッチで切り替え、該第１の送信信号発生回路と異なる周波数の信号を発生する第２の送信信号発生回路と第２の受信信号検出回路を第２の切替スイッチで切り替え、前記第１および第２の切替スイッチの共通端子をそれぞれ第１のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、該第１のハイブリッド回路の他の２つのポートの一方に分配器を結合し、該分配器の各分配信号を異なる電気長の第３および第４の線路を介して第２のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、該第２のハイブリッド回路の残りの２つのポートに空間的に平行関係にない第１および第２のアンテナを結合し、前記第１のハイブリッド回路の他の２つのポートの他方に異なる電気長の第５の線路を介して前記第１および第２のアンテナと平行関係にない第３のアンテナを結合し、前記第３乃至第５の線路の電気長を変化させ送受信に用いる回転偏波の電磁波の進行方向を２次元的に変化させることを特徴とする無線通信システム。
第１の送信信号発生回路と第１の受信信号検出回路を第１の切替スイッチで切り替え、該第１の送信信号発生回路と異なる周波数の信号を発生する第２の送信信号発生回路と第２の受信信号検出回路を第２の切替スイッチで切り替え、前記第１および第２の切替スイッチの共通端子をそれぞれ第１のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、該第１のハイブリッド回路の他の２つのポートの一方に分配器を結合し、該分配器の各分配信号を異なる電気長の第３および第４の線路を介して第２のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、該第２のハイブリッド回路の残りの２つのポートに空間的に平行関係にない第１および第２のアンテナを結合し、前記第１のハイブリッド回路の他の２つのポートの他方に異なる電気長の第５の線路を介して前記第１および第２のアンテナと平行関係にない第３のアンテナを結合し、前記第３乃至第５の線路の電気長を変化させ送受信に用いる回転偏波の電磁波の進行方向を２次元的に変化させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項9】
請求項１から４の何れか１項に記載の無線通信システムであって、
第１の送信信号発生回路と第１の受信信号検出回路を第１の切替スイッチで切り替え、該第１の送信信号発生回路と異なる周波数の信号を発生する第２の送信信号発生回路と第２の受信信号検出回路を第２の切替スイッチで切り替え、前記第１および第２の切替スイッチの共通端子をそれぞれ第１のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、該第１のハイブリッド回路の他の２つのポートの一方に第１の分配器を結合し、該第１の分配器の各分配信号を異なる電気長の第１および第２の線路を介して第２のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、該第２のハイブリッド回路の残りの２つのポートの一方に第２の分配器を結合し、該第２の分配器の各分配信号を異なる電気長の第３および第４の線路を介して第３のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、前記第２のハイブリッド回路の残りの２つのポートの他方に異なる電気長の第５の線路を介して第３のアンテナを結合し、前記第１のハイブリッド回路の残りの２つのポートの他方に異なる電気長の第６の線路を介して第３の分配器を結合し、該第３の分配器の各分配信号を異なる電気長の第７および第８の線路を介して第４のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、前記第３のハイブリッド回路の残りの２つのポートの一方と前記第４のハイブリッド回路の残りの２つのポートの一方とを第１の合成器に結合し、該第１の合成器の合成端子に前記第３のアンテナと平行関係にない第１のアンテナを結合し、前記第３のハイブリッド回路の残りの２つのポートの他方と前記第４のハイブリッド回路の残りの２つのポートの他方とを第２の合成器に結合し、該第２の合成器の合成端子に前記第１および第３のアンテナと平行関係にない第２のアンテナを結合し、前記第１乃至第８の線路の電気長を変化させ送受信に用いる回転偏波の電磁波の進行方向を３次元的に変化させることを特徴とする無線通信システム。
第１の送信信号発生回路と第１の受信信号検出回路を第１の切替スイッチで切り替え、該第１の送信信号発生回路と異なる周波数の信号を発生する第２の送信信号発生回路と第２の受信信号検出回路を第２の切替スイッチで切り替え、前記第１および第２の切替スイッチの共通端子をそれぞれ第１のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、該第１のハイブリッド回路の他の２つのポートの一方に第１の分配器を結合し、該第１の分配器の各分配信号を異なる電気長の第１および第２の線路を介して第２のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、該第２のハイブリッド回路の残りの２つのポートの一方に第２の分配器を結合し、該第２の分配器の各分配信号を異なる電気長の第３および第４の線路を介して第３のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、前記第２のハイブリッド回路の残りの２つのポートの他方に異なる電気長の第５の線路を介して第３のアンテナを結合し、前記第１のハイブリッド回路の残りの２つのポートの他方に異なる電気長の第６の線路を介して第３の分配器を結合し、該第３の分配器の各分配信号を異なる電気長の第７および第８の線路を介して第４のハイブリッド回路の２つのポートに結合し、前記第３のハイブリッド回路の残りの２つのポートの一方と前記第４のハイブリッド回路の残りの２つのポートの一方とを第１の合成器に結合し、該第１の合成器の合成端子に前記第３のアンテナと平行関係にない第１のアンテナを結合し、前記第３のハイブリッド回路の残りの２つのポートの他方と前記第４のハイブリッド回路の残りの２つのポートの他方とを第２の合成器に結合し、該第２の合成器の合成端子に前記第１および第３のアンテナと平行関係にない第２のアンテナを結合し、前記第１乃至第８の線路の電気長を変化させ送受信に用いる回転偏波の電磁波の進行方向を３次元的に変化させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項10】
請求項５から９の何れか１項に記載の無線通信システムであって、
前記切替スイッチの共通端子に発生する電力を検出し、該電力の検出をトリガとして前記複数のアンテナに与える重みを変化させることを特徴とする無線通信システム。
前記切替スイッチの共通端子に発生する電力を検出し、該電力の検出をトリガとして前記複数のアンテナに与える重みを変化させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項11】
請求項１０に記載の無線通信システムであって、
前記切替スイッチの共通端子に入力する信号を検出し、該信号の品質を測り、前記電力の検出をトリガとして前記信号の品質が向上するように前記複数のアンテナに与える重みを変化させることを特徴とする無線通信システム。
前記切替スイッチの共通端子に入力する信号を検出し、該信号の品質を測り、前記電力の検出をトリガとして前記信号の品質が向上するように前記複数のアンテナに与える重みを変化させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項12】
請求項５から１１の何れか１項に記載の無線通信システムであって、
前記送信信号発生回路は周波数シンセサイザと電力増幅器と信号発生回路を具備し、
前記切替スイッチを送信としたのちに前記周波数シンセサイザを起動し、該周波数シンセサイザの出力周波数が安定したのちに、前記電力増幅器を起動し、その後に情報信号のパケットを送信することを特徴とする無線通信システム。
前記送信信号発生回路は周波数シンセサイザと電力増幅器と信号発生回路を具備し、
前記切替スイッチを送信としたのちに前記周波数シンセサイザを起動し、該周波数シンセサイザの出力周波数が安定したのちに、前記電力増幅器を起動し、その後に情報信号のパケットを送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項13】
請求項１から１２の何れか１項に記載の無線通信システムを用いる地上－高所間無線通信システムであって、
地上局アンテナを具備する地上局と、
高所固定局アンテナを具備する高所固定局からなり、
前記地上局または前記高所固定局に前記無線通信システムを用いることを特徴とする地上－高所間無線通信システム。
地上局アンテナを具備する地上局と、
高所固定局アンテナを具備する高所固定局からなり、
前記地上局または前記高所固定局に前記無線通信システムを用いることを特徴とする地上－高所間無線通信システム。
【請求項14】
請求項１から１２の何れか１項に記載の無線通信システムを用いる製造ライン無線通信システムであって、
製造ラインのベルトコンベア上を移動する製品には小型アンテナを具備する小型無線機が添付されており、
アンテナを具備した監視無線機を有し、前記小型無線機と通信することで前記製品の状態をモニタする監視装置を有し、
前記小型無線機または前記監視無線機に前記無線通信システムを用いることを特徴とする製造ライン無線通信システム。
製造ラインのベルトコンベア上を移動する製品には小型アンテナを具備する小型無線機が添付されており、
アンテナを具備した監視無線機を有し、前記小型無線機と通信することで前記製品の状態をモニタする監視装置を有し、
前記小型無線機または前記監視無線機に前記無線通信システムを用いることを特徴とする製造ライン無線通信システム。
【請求項15】
請求項１から１２の何れか１項に記載の無線通信システムを用いるオフィス内無線通信システムであって、
机の近傍に卓上アンテナを具備した卓上無線機が配置され、
中継アンテナを具備し、前記卓上無線機と無線回線で結ばれている中継無線機が設置されており、
前記卓上無線機または前記中継無線機に前記無線通信システムを用いることを特徴とするオフィス内無線通信システム。
机の近傍に卓上アンテナを具備した卓上無線機が配置され、
中継アンテナを具備し、前記卓上無線機と無線回線で結ばれている中継無線機が設置されており、
前記卓上無線機または前記中継無線機に前記無線通信システムを用いることを特徴とするオフィス内無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電磁波を用いて情報を伝送する無線通信システムに係わり、送受信機間に電磁波散乱体が存在し、見通し通信ができない環境で高品質の通信を実現する無線通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
利便性向上および安全性確保を目的とした、ロボット、ドローン等の無人移動機器を遠隔操作して、有人サービスを代替する新たな産業に対する関心と期待および需要が高まっている。ここで、無人移動機器の遠隔操作では、機器の場所、姿勢、および周囲環境が特定できないので無線通信技術を用いた制御方法が必須となる。
【0003】
無線通信においては電磁波を通信媒体として用いるが、電磁波は横波でありエネルギーが進行方向に直交する方向で伝搬する。このため、電磁波の送信機と受信機ではエネルギーが伝搬している方向を一致させることが、電磁波エネルギーの高効率伝送には極めて重要である。送受信におけるエネルギーの伝搬方向の不一致はエネルギー伝送効率を著しく低下させ無線通信品質の大幅な劣化を引き起こす。
【0004】
したがって、無人移動機器を無線技術で制御する場合は、無人移動機器に設置される無線機が具備する電磁波の送受信を司るデバイスであるアンテナの方向が、遠隔地から電磁波を送受する制御無線機が具備するアンテナから放射および吸収される電磁波の方向に一致して電磁波エネルギーを送受信する仕組みの実現が極めて重要となる。
【0005】
見通し通信が不可能な通信環境においては、送受信機を取り囲む電磁波障害物により反射等の散乱現象で生じる非直接波および見通し通信を妨げている物体を透過した非直接波を用いて送受信機器は無線通信を行うことになる。散乱および透過に際しては一般的に、電磁波は散乱および透過の際の電磁波の入射方向と電磁波のエネルギー伝送方向を示す偏波に依存して散乱および透過後の偏波が固有に変化する。そのため、あらかじめ遠隔地の制御無線機が適切な偏波を推定して無人移動機器に対する無線通信を高品質で実現することは極めて困難である。
【0006】
見通し通信が可能な場合であっても、無人移動機器の位置および姿勢をあらかじめ確定的に予測することは困難である場合が多く、遠隔地の制御無線機が適切な偏波を推定して無人移動機器に対する無線通信を高品質で実現することは難しいのが実情である。
【0007】
かかる課題を克服するためには、送信機および受信機が偏波を変化させて通信を行う技術が必要となる。本技術分野における先行技術文献として特許文献１がある。特許文献１では、受信機が空間的に異なる位置に設置した複数のアンテナを受信信号の受信状態を用いて切り替える技術が述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１４－１３５６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
特許文献１においては、送受信機が見通し通信を行えない場合は、送受信機を取り囲む電磁波散乱体の構成により、送信機から放射された電磁波の偏波によっては受信機に到達しない場合があり、送受信機間で良好な通信品質を確保できない可能性があった。
【0010】
本発明は、上記背景技術及び課題に鑑み、受信機が送信機から放射された電磁波のエネルギーを最大効率で受信し、最良の通信品質を実現するように、送信波の偏波および受信波の偏波を最適化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、その一例を挙げるならば、無線通信システムであって、同一の情報信号を重畳した複数の電磁波をそれぞれ分配し、分配したそれぞれの電磁波に位相重みを付けたのち合成することで複数の電磁波のそれぞれに振幅重みを付け、振幅重みを付けた複数の電磁波を互いに平行関係にない複数のアンテナから同時に送受信するように構成する。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、送受信機が最適な偏波を用いて高品質な無線通信を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施例１における無線通信システムの構成図である。
【図2】実施例２における無線通信システムの構成図である。
【図3】実施例２における無線通信システムの動作を説明する原理図である。
【図4】実施例３における無線通信システムの構成図である。
【図5】実施例４における無線通信システムの構成図である。
【図6】実施例５における無線通信システムの構成図である。
【図7】実施例６における無線通信システムの構成図である。
【図8】実施例７における無線通信システムの構成図である。
【図9】実施例７における無線通信システムの動作を説明する原理図である。
【図10】実施例８における無線通信システムの構成図である。
【図11】実施例９における無線通信システムの構成図である。
【図12】実施例１０における無線通信システムの構成図である。
【図13】実施例１１における無線通信システムで用いる無線機の詳細構成図である。
【図14】実施例１１における無線機の動作を説明するタイミングチャートである。
【図15】実施例１１における情報パケットの送信手続きのフローチャートである。
【図16】実施例１２における無線通信システムで用いる無線機の詳細構成図である。
【図17】実施例１２における情報パケットの送信手続きのフローチャートである。
【図18】実施例１３における無線通信システムで用いる無線機の詳細構成図である。
【図19】実施例１３における情報パケットの送信手続きのフローチャートである。
【図20】実施例１４における無線通信システムで用いる無線機の詳細構成図である。
【図21】実施例１４における情報パケットの送信手続きのフローチャートである。
【図22】実施例１５における無線通信システムを適用した地上－高所間無線通信システムの概略構成図である。
【図23】実施例１６における無線通信システムを適用した製造ライン無線通信システムの概略構成図である。
【図24】実施例１７における無線通信システムを適用したオフィス内無線通信システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例0015】
図１は本実施例における偏波制御通信システムで用いる無線通信システムの構成図である。
【0016】
図１において、無線通信システムは、送信信号発生回路１と受信信号検出回路２が送受切替スイッチ３で切り替えられる既存の無線機と、新たに追加される高周波モジュールと、アンテナからなる。すなわち、送受切替スイッチ３により送信または受信が選択され、第１の分配器４により送受切替スイッチ３の共通端子に関わる信号が第１と第２の分配信号に分配される。第１の分配信号は、第２の分配器１０によりさらに第３と第４の分配信号に分配され、それぞれの第３と第４の分配信号が、制御回路９により移相量が決定される第１の可変移相器１１と第２の可変移相器１２を介して、第１の合成器１９により合成され第１のアンテナ８１に結合する。また、第２の分配信号は、第３の分配器２０により第５と第６の分配信号に分配され、それぞれの第５と第６の分配信号が、制御回路９により移相量が決定される第３の可変移相器２１と第４の可変移相器２２を介して、第２の合成器２９により合成され第２のアンテナ８２に結合する。各アンテナは外部空間と高周波信号の伝送媒体である電磁波の送受信を行う。
【0017】
このように、本実施例では、送信信号を第一段の分配器により２つの分配信号に分配し、２つの分配信号をそれぞれ更に第二段の分配器により４つの分配信号に分配して、４つの分配信号にそれぞれ外部信号で制御される異なる位相遅延を施したのち第二段の分配器の出力同士で合成し、各合成信号を空間的に独立した２つのアンテナから放射する。
【0018】
ここで、同一周波数の異なる位相の２つの正弦波は、式（１）のように初期位相と振幅が異なる１つの正弦波となる。
sin(wt+2f1)+sin(wt+2f2)=sin(wt+f1+f2)cos(f1-f2) 式（１）
すなわち、異なる位相の２つの正弦波を合成することにより１つの正弦波における振幅の重み付けを行うことができる。
sin(wt+2f1)+sin(wt+2f2)=sin(wt+f1+f2)cos(f1-f2) 式（１）
すなわち、異なる位相の２つの正弦波を合成することにより１つの正弦波における振幅の重み付けを行うことができる。
【0019】
式（１）の原理を用いれば、本実施例における第１乃至第４の可変移相器の移相量を適宜選択することにより、第１および第２のアンテナには正弦波と余弦波で振幅重みが付けられた同相の信号が出現する。そのため第１のアンテナと第２のアンテナが空間的に平行関係になく直交していれば、両アンテナの張る面内に２次元的に任意の偏波が実現できる。
【0020】
なお、現在の無線通信システムは、例外を除けばデジタル通信を行っており、情報信号はパケットと呼ばれる時間軸上の連続な短い区間を占有する単位で離散的に送受信が行われる。そのため、本実施例では、制御回路９は、パケットが存在しない時間軸上で第１乃至第４の可変移相回路の移相量を変化させる。これにより、切り替えによる影響を防ぐことができ、デジタル無線通信において最適の偏波方向を２次元の自由度で選択することにより、送受信機間で電磁波エネルギーの最適伝送が実現でき、かつ高品質の無線通信を実現できるという効果がある。
【0021】
また、送信信号の振幅の重み付けを行う際に、増幅器等の電源を必要とする能動回路を用いるのに比べて、本実施例では、可変移相器により振幅の重み付けを行うので、電源を必要としない受動回路による実現が可能であり、追加電力を必要とせず、また、増幅器等を用いる場合の損出がなく、低損失の無線通信システムを実現できる。
【0022】
このように、本実施例によれば、送受信機が最適な偏波を用いて高品質な無線通信を行うことが可能となり、既存の無線通信システムで用いられる無線機の高周波出力にアドオンモジュールを結合することにより通信に用いる電磁波の偏波を最適化して通信品質の向上が実現可能となる。
【実施例0023】
図２は本実施例における無線通信システムの構成図である。図２において、図１と同じ構成は同じ符号を付しその説明は省略する。図２において図１と異なる点は、アンテナを３つ設け、３次元的に任意の偏波を実現する点である。
【0024】
図２において、無線通信システムは、図１で説明した第１の合成器１９の合成出力が、第４の分配器５により第７と第８の分配信号に分配される。第７の分配信号は、第５の分配器３０によりさらに第９と第１０の分配信号に分配され、それぞれの第９と第１０の分配信号が、制御回路９により移相量が決定される第５の可変移相器３１と第６の可変移相器３２を介して、第３の合成器３９により合成され第１のアンテナ８１に結合する。第４の分配器５からの第８の分配信号は、第６の分配器４０によりさらに第１１と第１２の分配信号に分配され、それぞれの第１１と第１２の分配信号が、制御回路９により移相量が決定される第７の可変移相器４１と第８の可変移相器４２を介して、第４の合成器４９により合成され第１のアンテナと空間的に独立な第２のアンテナ８２に結合する。また、図１で説明した第２の合成器２９の合成出力は、制御回路９により移相量が決定される第９の可変移相器７を介して第１および第２のアンテナと空間的に独立な第３のアンテナ８３に結合する。各アンテナは外部空間と高周波信号の伝送媒体である電磁波の送受信を行う。
【0025】
ここで、図３に示すように、ＸＹＺ軸で構成される三次元空間において、太い実線で示すアンテナ８０がＺ軸に対してθ、Ｘ軸に対してφの角度で配置されていた場合、アンテナ８０のＺ軸上への投影線分はｃｏｓθ、ｘ軸上への投影線分はｓｉｎθｃｏｓφ、Ｙ軸上への投影線分はｓｉｎθｓｉｎφ、となる。よって、言い換えれば、ＸＹＺ軸それぞれに重み付けを行うことで、３次元空間での任意のアンテナの配置を表現できる。
【0026】
【実施例0027】
図４は本実施例における無線通信システムの構成図である。図４において、図１と同じ構成は同じ符号を付しその説明は省略する。図４において図１と異なる点は、第１乃至第４の可変移相器を、多接点スイッチと複数の異なる長さの線路群からなる構成とした点である。
【0028】
図４において、無線通信システムは、図１で説明した第１の可変移相器１１に代えて、第１の多接点スイッチ１３と複数の異なる長さの第１の線路群１４と第２の多接点スイッチ１５の縦続接続された構成とする。第１の多接点スイッチ１３と第２の多接点スイッチ１５は制御回路９によりいずれかの長さの線路を選択するように制御することで移相量が決定される。
【0029】
同様に、図１で説明した第２の可変移相器１２に代えて、第３の多接点スイッチ１６と複数の異なる長さの第２の線路群１７と第４の多接点スイッチ１８の縦続接続された構成とする。また、図１で説明した第３の可変移相器２１に代えて、第５の多接点スイッチ２３と複数の異なる長さの第３の線路群２４と第６の多接点スイッチ２５の縦続接続された構成とする。さらに、図１で説明した第４の可変移相器２２に代えて、第７の多接点スイッチ２６と複数の異なる長さの第４の線路群２７と第８の多接点スイッチ２８の縦続接続された構成とする。
【0030】
上記した多接点スイッチと複数の異なる長さの線路群は、受動素子であり、可変移相器よりも安価である。よって、本実施例によれば、図１の実施例と同様の効果を可変移相器に替えて安価な受動素子で実現できるので、装置の小型化および低コスト化に効果がある。