JP2005348174A

JP2005348174A - 無線通信システム

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Publication number: JP2005348174A
Application number: JP2004166220A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Hagiwara; 善弘萩原
Original assignee: Cocomo MB Communications Inc
Current assignee: Cocomo MB Communications Inc
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2005-12-15
Also published as: WO2005119946A1

Abstract

【課題】人や障害物により通信が遮断される，通信速度が遅い，通信できる距離が短いといった無線通信が抱える問題を解決すること。
【解決手段】本発明によると，互いに異なる周波数の複数のキャリア信号を発生する発振部と，前記複数のキャリア信号に基づき，入力される複数の信号をそれぞれ変調し，複数の変調信号を生成する振幅変調部と，前記複数の変調信号を合成し，合成変調信号を生成する信号合成部と，前記合成変調信号を増幅し出力する信号増幅部と，増幅された前記合成変調信号に基づき，構造物内又は構内において導電体を励振させ無線通信空間を形成する励振させる励振器と，を有する無線通信システムが提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は，微弱電波を用いた無線通信システムに関する。特に，導電体の構造物を有する建物内又は建物構内で作り出される無線通信空間内において，音声，画像及びデータ等の送受信を行う無線通信システムに関する。

高度に情報ネットワークが構築された現代社会において，無線通信技術は必要不可欠なものとなっている。無線通信には，航空無線，船舶無線，アマチュア無線通信を始めとした大電力通信ばかりではなく，携帯電話通信，トランシーバ通信，無線ＬＡＮ通信等の比較的小電力な通信がある。

小電力通信の中でも微弱電波（送信出力が周波数322MHz以下では，送信機から3m地点で最大電界強度500μV/m）を用いた無線通信機器は，発射する電波が著しく微弱であるため，（１）誰でも，何時でも，何処でも，自由に使用でき，（２）無線通信機器を使用する人が試験を受けて免許資格（無線従事者免許証）を取る必要がなく，（３）特定小電力無線機器や陸上移動局と違い周波数が自由に選択でき，混信の無い周波数を選択して使用することができる，（４）アンテナを無線機器本体から切り離して設置することも可能である等のメリットから，家庭用コードレス電話，トランシーバを始め，様々なタイプの無線通信機器が実用化されている。

しかしながら，従来の無線通信機器においては，使用する電波が極めて微弱であるが故に，通信・通話距離の目安は見通し約30m程度であり，到達距離が十分ではなく，また混信妨害を受けやすい等の欠点があった。

また，従来の無線通信機器においては，使用する電波が極めて微弱であるとはいえ，無線通信空間での電波（電磁気信号）が外部に漏れ，他の無線通信機器に対する妨害電波となり得るため，通信範囲が非常に限定されてしまい，その使用は非常に限定されたものとなり，上述したメリットを必ずしも最大限に生かすことができなかった。

また，一般的に，従来の有線通信と比較し，無線通信空間は安価で簡単に作り上げることができるが，通信中に人や障害物により中断される，また通信スピードが遅いなどの問題がある。また，無線通信による電波は直進する性質を有しており，通信中に送信機と受信機の間を人や物が遮る場合は通信が遮断されるという欠点を有している。また無線電波の減衰は距離の二乗に反比例するので，無線通信を行える範囲は限定されるのが実情である。

そこで，本発明は，上述の問題を鑑みてなされたものであり，無線通信空間外への電波の漏洩を防止し，且つ通信・通話の到達距離を十分に確保した微弱電波を用いた無線通信システムを提供することを課題とする。

本発明の無線通信システムは，複数のチャンネルを有する信号生成装置と，前記信号生成装置からの出力信号を励振させ，導電体を有する構造物内又は構内において無線通信空間を形成する励振装置（エキサイタ）とを有している。励振装置は，信号生成装置によって生成される微弱電波を励振させ，構造物内又は構内に存在する導電体を励起させる。そして，微弱電波が導電体を伝わり，微弱電波が造物内又は構内にくまなく伝わることになる。

本発明者は，本発明の無線通信システムを「ダイレクト・ワイヤレス・システム」と名付けた。

構造物内又は構内に存在する導電体としては，電線，鉄骨，金属壁，鉛管，又はそれらの組み合わせがあり，励振装置は導電体を励起する機能を有している。

本発明によると，複数のチャンネルを有する信号生成装置と，前記信号生成装置からの出力信号に基づき，導電体を有する構造物内又は構内において前記導電体を励振させ無線通信空間を形成する励振装置と，を有する無線通信システムが提供される。

本発明によると，互いに異なる周波数の複数のキャリア信号を発生する発振部と，前記複数のキャリア信号に基づき，入力される複数の信号をそれぞれ変調し，複数の変調信号を生成する変調部と，前記複数の変調信号を合成し，合成変調信号を生成する信号合成部と，合成された前記合成変調信号を増幅し出力する信号増幅部と，増幅された前記合成変調信号に基づき，導電体を有する構造物内又は構内において前記導電体を励振させる励振装置と，を有する無線通信システムが提供される。

本発明によると，互いに異なる周波数の複数のキャリア信号を発生する発振部と，前記複数のキャリア信号に基づき，入力される複数の信号をそれぞれ変調し，複数の変調信号を生成する変調部と，前記複数の変調信号を合成し，合成変調信号を生成する信号合成部と，合成された前記合成変調信号を増幅し出力する信号増幅部と，増幅された前記合成変調信号に基づき，導電体を有する構造物内又は構内において前記導電体を励振させ無線通信空間を形成する励振装置と，を有する無線通信システムが提供される。

本発明によると，互いに異なる周波数の第１の複数のキャリア信号を発生する第１の発振部と，前記第１の複数のキャリア信号に基づき，入力される第１の複数の信号をそれぞれ変調し，第１の複数の変調信号を生成する第１の変調部と，前記第１の複数の変調信号を合成し，第１の合成変調信号を生成する第１の信号合成部と，を有する第１の信号生成部と，前記第１の複数のキャリア信号と同じ周波数の第２の複数のキャリア信号を発生する第２の発信部と，前記第２の複数のキャリア信号に基づき，入力される第２の複数の信号をそれぞれ変調し，第２の複数の変調信号を生成する第２の変調部と，前記第２の複数の変調信号と前記第１の合成変調信号とを合成し，第２の合成変調信号を生成する第２の信号合成部と，合成された前記第２の合成変調信号を増幅し出力する第２の信号増幅部と，を有する第２の信号生成部と，増幅された前記第２の合成変調信号に基づき，導電体を有する構造物内又は構内において前記導電体を励起させる励振器と，を有する無線通信システムが提供される。

本発明によると，互いに異なる周波数の第１の複数のキャリア信号を発生する第１の発振部と，前記第１の複数のキャリア信号に基づき，入力される第１の複数の信号をそれぞれ変調し，第１の複数の変調信号を生成する第１の変調部と，前記第１の複数の変調信号を合成し，第１の合成変調信号を生成する第１の信号合成部と，を有する第１の信号生成部と，前記第１の複数のキャリア信号と同じ周波数の第２の複数のキャリア信号を発生する第２の発信部と，前記第２の複数のキャリア信号に基づき，入力される第２の複数の信号をそれぞれ変調し，第２の複数の変調信号を生成する第２の変調部と，前記第２の複数の変調信号と前記第１の合成変調信号とを合成し，第２の合成変調信号を生成する第２の信号合成部と，合成された前記第２の合成変調信号を増幅し出力する第２の信号増幅部と，を有する第２の信号生成部と，増幅された前記第２の合成変調信号に基づき，導電体を有する構造物内又は構内において前記導電体を励振させ無線通信空間を形成する励振させる励振装置と，を有する無線通信システムが提供される。

前記構造物内又は前記構内は，トンネル，船，建物，潜水艦，航空機，建築現場，工場，駅，又はスポーツ・スタジアム又はこれらの構内であるようにしてもよい。

前記変調は，振幅変調，位相変調又は周波数変調であってもよい

本発明の無線通信システムは，音声・画像・データ等の情報信号の出力を微弱電力の範囲に抑えても，励振装置（エキサイタ）により励振された構造物内の無線通信空間内で電磁信号は導電体を伝わり，受信機の直ぐ近くまで導電体を通じて伝播するために，微弱電波を用いているにも拘わらず，数kmと非常に長い通信距離を実現できる。

また，本発明において通信に用いる電波は，擬似静電磁界を利用した電波であるために，音声・画像・データ等の情報信号による微弱電波の放射を抑制でき，微弱電波が無線通信空間外に漏れないという特徴を有している。

図１を参照する。図１には，本実施の形態における本発明の無線通信システムのブロック図が示されている。なお，本実施の形態においては，音声，画像，データ等の８チャンネルの変調入力信号（情報信号）を扱うことができるようにしているが，これに限定されるわけではなく，８チャンネル以外のチャンネル数の変調入力信号を扱えるようにしても構わない。また，本実施の形態においては，情報信号を振幅変調する例について説明するが，情報信号に変調をかければよく，情報信号を位相変調等するようにしてもよい。

図１に示されるとおり，本実施の形態の無線通信システムは，信号生成装置１００００及び励振装置１６０００を有している。信号生成装置１００００は，局部発信部１１０００，振幅変調部１２０００，信号合成部１３０００，信号増幅部１４０００及びスイッチ１５０００を有している。

局部発信部１１０００は，互いに周波数の異なる複数の搬送波（キャリア信号）を生成し，振幅変調部１２０００へ出力する。本実施の形態においては，８チャンネルの情報信号を扱うことが出来るようにしたので，局部発信部１１０００は，互いに異なる８つの周波数のキャリア信号（909kHz，927kHz，945kHz，963kHz，981kHz，999kHz，1017kHz，1035kHz）を生成し，振幅変調部１２０００へ出力するようにした。

振幅変調部１２０００は，局部発信部１１０００から入力される８つのキャリア信号に基づき，外部からの音声，画像，データ等の８チャンネルの変調入力信号（１２１００＿ＩＮ〜１２８００＿ＩＮ）をそれぞれ振幅変調し，８つの振幅変調信号を生成し，信号合成部１３０００へ出力する。

振幅変調部１２０００によって生成された８つの振幅変調信号は，信号合成部１３０００へ入力され，最終的にそれらの信号が一つの信号に合成され，信号増幅部へ出力される。

信号増幅部１４０００においては，信号合成部で合成された振幅変調信号が増幅され，信号生成回路１００００の出力として励振装置へ出力される。なお，信号生成回路１０００の出力は，微弱電波（送信出力が周波数322MHz以下では，送信機から3m地点で最大電界強度500μV/m）としている。

励振装置１６０００は，信号生成回路１００００からの出力信号（微弱電波）を励振させ，本発明の無線通信システムが設けられた構造物内又は構内に存在する導電体を励起させる。そして，微弱電波が導電体を伝わり，微弱電波が造物内又は構内にくまなく伝わることになる。

次に，図２〜図６を参照しながら，本実施の形態の無線通信システムの各構成要素について詳細に説明する。

図２を参照する。図２には，信号生成回路１００００の局部発信部１１０００のブロック図が示されている。

１１０１０は温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）であり，温度変化に対して周波数の安定性が非常に高い水晶発振器であり，周波数が微調できるようになっている。本実施の形態においては，温度補償水晶発振器１１０１０の基準クロックは，19.2MHzとした。なお，１１０１０には，温度補償水晶発振器以外の発振器を用いてもよいことは言うまでもない。

１１１００〜１１８００は，搬送波（キャリア信号）を生成するための搬送波生成回路である。搬送波生成回路１１１００は，増幅器１１１０１，１１１０２はディジタル直接合成発振器（ダイレクト・ディジタル・シンセサイザ：Direct Digital Synthesizer），１１１０３はロー・パス・フィルタ（Low-Pass Fi1ter）を有している。なお，図２においては，図面の説明の都合上，搬送波生成回路１１１００のみ，その構成要素について示されているが，搬送波生成回路１１２００〜１１８００も搬送波生成回路１１１００と同様の構成を有している。また，本実施の形態の無線通信システムは８チャンネルの情報信号を扱うため，搬送波生成回路も８個必要であるが，扱うチャンネル数によって搬送波生成回路の数も適時変更すればよい。

１１０２０は中央演算処理装置（CPU）であり，本実施の形態においては，909kHzから18kHz毎の周波数データ１１０２１を搬送波生成回路１１１００〜１１８００のディジタル直接合成発振器１１１０２へ出力する。なお，本実施の形態においては，中央演算処理装置１１０２０は909kHzから18kHz毎の周波数データを出力するようにしたが，これに限定されるわけではなく，本発明の無線通信システムの用途によって，適時周波数を変更すればよい。

温度補償水晶発振器１１０１０からの基準クロック出力は，搬送波生成回路１１１００〜１１８００の増幅器１１１０１〜１１８０１へ入力され増幅された後，ディジタル直接合成発振器１１１０２へ出力される。ディジタル直接合成発振器１１１０２は，中央演算処理装置１１０２０から出力される周波数データ１１０２１に基づき，基準クロックに同期して，波形メモリからデータを呼び出し，そのデータをＤ−Ａコンバータおよびロー・パス・フィルタによりアナログ波形に変換し，搬送波（キャリア信号）を生成する。ディジタル直接合成発振器１１１０２としては，米アナログ・デバイセズ社のＩＣ「AD9833」等を用いればよい。生成された搬送波はロー・パス・フィルタ１１１０３で高周波成分がカットされ，搬送波１１１００＿ＯＵＴ〜１１８００＿ＯＵＴとして振幅変調部１２０００へ出力される。

スイッチ１５０００は，制御信号１５０００＿ＯＵＴ１によって中央演算処理装置１１０２０の動作を制御する。なお，後述のとおり，スイッチ１５０００からの制御信号１５０００＿ＯＵＴ２及び制御信号１５０００＿ＯＵＴ３は，信号増幅部１４０００の増幅器の動作を制御する。

次に図３を参照する。図３には，信号生成回路１００００の振幅変調部１２０００のブロック図が示されている。

１２１００〜１２８００は，外部からの音声・画像・データ等の情報信号を振幅変調する振幅変調回路である。振幅変調回路１２１００は，可変利得増幅器１２１０１，ロー・パス・フィルタ１２１０２，ダブル・バランスド・ミキサ（Double Balanced Mixer）１２１０３，ロー・パス・フィルタ１２１０４，スイッチ１２１０５，チャンネル出力調整１２１０７を有する増幅回路１２１０６，増幅回路１２１０８，レベル検出回路１２１０９，変調レベル調整のための可変抵抗１２１１１を有する自動レベル制御回路（Auto Level Control：ALC)１２１１０，変調レベルＬＥＤ 12113を有するＬＥＤ制御回路１２１１２を有している。なお，図３においては，図面の説明の都合上，振幅変調回路１２１００のみ，その構成要素について示されているが，振幅変調回路１２２００〜１２８００も振幅変調回路１２１００と同様の構成を有している。また，本実施の形態の無線通信システムは８チャンネルの情報信号を扱うため，振幅変調回路も８個必要であるが，扱うチャンネル数によって振幅変調回路の数も適時変更すればよい。

外部からの音声・画像・データ等の８チャンネルの情報信号１２１００＿ＩＮ〜１２８００＿ＩＮが，それぞれ，振幅変調回路１２１００〜１２８００の可変利得増幅器１２１０１〜１２８０１へ入力される。振幅変調回路１２１００を例にとって説明する。可変利得増幅器１２１０１によって増幅され，ロー・パス・フィルタ１２１０２によって高周波成分がカットされた情報信号１２１００＿ＩＮは，ダブル・バランスド・ミキサ１２１０３に入力される。ダブル・バランスド・ミキサ１２１０３は，局部発信部１１０００の搬送波生成回路１１１００から出力された搬送波１１１００＿ＯＵＴに基づき，情報信号１２１００＿ＩＮを振幅変調し，振幅変調信号を生成し，ロー・パス・フィルタ１２１０４によって高周波がカットされ，スイッチ１２１０５及び増幅器１２１０６を通して，振幅変調回路１２１００の出力として振幅変調信号１２１００＿ＯＵＴを信号合成部１３０００へ出力する。本実施例の振幅変調回路１２１００は，ロー・パス・フィルタ１２１０４を通過した振幅変調信号が増幅部１２１０８によって増幅され，レベル検出回路１２１０９によって電圧レベルが検出され，自動レベル制御回路１２１１０によって電圧レベルが自動調整され，可変利得増幅器１２１０１へフィードバックされる構成をとっている。

なお，振幅変調回路１２２００〜１２８００も振幅変調回路１２１００と同様の構成を有しており，振幅変調回路１２２００〜１２８００からは，それぞれ，振幅変調信号１２２００＿ＯＵＴ〜１２８００＿ＯＵＴが信号合成部１３０００へ出力される。

なお，本実施の形態の無線通信システムにおいては，振幅変調部を設けて，入力される情報信号を振幅変調する例について説明したが，情報信号に変調をかければよく，例えば，振幅変調する代わりに位相変調部を設け，情報信号を位相変調するようにしてもよい。その場合は，ダブル・バランスド・ミキサ１２１０３において，位相変調をするようにすればよい。また，情報信号を周波数変調するようにしてもよい

次に図４を参照する。図４には，信号生成回路１００００の信号合成部１３０００のブロック図が示されている。

信号合成部１３０００は，４波加算機１３１００及び１３２００，２波加算機１３３００並びにロー・パス・フィルタ１３４００を有している。

振幅変調部１２０００からの出力である振幅変調信号１２１００＿ＯＵＴ〜１２８００＿ＯＵＴは，１２１００＿ＯＵＴ〜１２４００＿ＯＵＴと，１２５００＿ＯＵＴ〜１２８００＿ＯＵＴとをそれぞれ組として，４波加算機１３１００及び１３２００へ入力される。４波加算機１３１００及び１３２００においては，入力された振幅変調信号を加算し，それぞれ一つの合成信号を生成する。

４波加算機１３１００及び１３２００において生成された２つの信号は，２波加算機１３３００へ入力され加算され，一つの合成信号が生成される。生成された合成信号は，ロー・パス・フィルタ１３４００で高周波成分がカットされた後，信号合成部１３０００の振幅変調信号出力として信号増幅部１４０００へ出力される。

なお，本実施例においては，４波加算機と２波加算機を用いたが，これら以外の加算機を組み合わせ，合成された一つの信号を最終的に生成するようにしてもよい。

次に図５を参照する。図５には，信号生成回路１００００の信号増幅部１４０００のブロック図が示されている。

信号増幅部１４０００は，送信出力調整用可変抵抗１４１１０を有する可変利得増幅器１４１００，増幅器１４２００及び１４３００，並びにロー・パス・フィルタ１４４００を有している。信号合成部１３０００からの振幅変調信号出力１３０００＿ＯＵＴは，可変利得増幅器１４１００へ入力され，可変抵抗１４１１０によって，その増幅率が調整される。可変利得増幅器１４１００によって増幅された信号は，増幅器１４２００及び１４３００によって更に増幅され，ロー・パス・フィルタ１４４００によって高周波成分がカットされ，信号増幅部１４０００の出力，即ち信号生成装置１００００の出力１３０００＿ＯＵＴ（微弱電波）として励振器１６０００へ出力される。

スイッチ１５０００は，増幅器１４２００及び１４３００それぞれへ制御信号１５０００＿ＯＵＴ２及び１５０００＿ＯＵＴ３を出力し，増幅器１４２００及び１４３００の動作を制御する。

次に，図６を参照して，信号生成部１００００によって生成された振幅変調信号出力１３０００＿ＯＵＴが入力される励振装置１６０００について説明する。

図６には，本発明の通信システムに用いられる励振装置１６０００が示されている。図６（Ａ）は励振装置１６０００の側面図，図６（Ｂ）は励振装置１６０００の拡大側面図，図６（Ｃ）は励振装置１６０００の斜視図を示している。

図６において，１６１００は励振装置本体である。図６に示す励振装置本体１６１００は，半球状の励振装置（以下「三次元励振装置」という。）である。半球状の励振装置１６１００は，構造は複雑であるが，通信の安定性が高い。

通信を行うのに必要な出力は，要求される信号の品質と関連し，無線通信空間を形成する構造物又は構内の全体積に比例する。一方，微弱電波の生成にとって最も重要な寸法は，構造物の各部屋内の向かい合った導電体の最小距離である。この最小距離が構造物に対する遮断周波数を定義し，励振装置の機能が発揮されるときに部屋内で微弱電波が生成されるかどうかを決定づける。

半球状の励振装置１６１００は，物理的な支持体１６１０１により姿勢が保持される。最適な効果を得るため，半球状の励振装置１６１００は囲われた空間の内部に設置され，図６（Ａ）に示すとおり，壁１６２００に対して並置されるのが好ましい。また，半球状の励振装置１６１００は，床１６２０１と天井１６２０２のほぼ真ん中に設置するのが好ましく，導電体（導電性要素）１６２０３と直接対向させて設置するのが好ましい。図６に示す例においては，物理的な支持体１６１０１は，支柱１６１０２及び壁１６２００に接続されたスペーサ１６１０３を有している。

柱１６１０２とスペーサ１６１０３は，共に導電性物質で構成される。支柱１６１０２は支持体１６１０１の一部分であり，機能的に働く。支柱１６１０２とスペーサ１６１０３は，励振装置と構造物の電気用アースとの間が導電路となるのを避けるため，特定の場所（本実施の形態においては，支柱１６１０２の場合は床１６２０１に隣接する場所，またスペーサ１６１０３を励振装置１６１００に接続する場所）に，誘電体の絶縁物（図示せず）を備えている。好ましくは，支柱１６１０２は中空で且つ導電対で構成され，またスペーサ１６１０３は強度を増強するため公知の金属ブラケットで構成される。

励振装置１６１００の設置場所と大きさに関する空間的寸法は，非常に重要である。励振装置１６１００を効率的に使用するためには，励振装置１６１００は，一番高い使用周波数をλとすると，壁１６２００の導電性要素１６２０３からλ／８より近くに設置しなければならない。

励振装置１６１００は，コントローラネットワークシステム（図示せず）により制御され，電力が与えられる。送信モードにおいては，励振装置１６１００は，導電体（導電性要素）１６２０３にエネルギーを与える。

また，本実施の形態においては，信号生成装置１００００は，変調信号を生成する機能を有する装置であるが，信号生成装置１００００に復調機能を更に設けた場合は，受信モードにおいては，励振装置１６１００は，遠隔プローブによって生成された信号を受信し，その信号を信号生成装置に誘導するようにできる。

導電体１６２０３を「励振させる」ために，電磁エネルギーが，コントローラネットワークシステムより中心導体１６１０５とシールド１６１０６を有する同軸ケーブル１６１０４に注入される。中心導体１６１０５は，半球状の励振装置１６１００に取り付けられ，シールド１６１０６は，スペーサ１６１０３，導電体１６２０３及び壁１６２００に電気的に接続される。図６（Ｂ）及び（Ｃ）に示されるように，シールド１６１０６は，壁１６２００の中の導電体１６２０３に電気的に直接接続される。

一番高い使用周波数をλとすると，半球状の励振装置１６１００の実効直径が，λ／８未満であり，入力伝送路に対して測定可能な分流リアクタンスを形成するのに十分な大きさであれば，その構造はさほど厳密さを要求されない。

半球状の励振装置１６１００は，中空の半球状部分１６１０７を有している。中空の半球状部分１６１０７は，導電体で形成され，その端部にリム部１６１０８を有する。支柱１６１０２は，中空の半球状部分１６１０７に直接接続（本実施の形態においては溶接）されている。所定の角度を有する一組の扇型部材１６１０９が，中空の半球状部分１６１０７から外側且つ前方へ広がり，その尖端で結合し，そして端部に沿ってリム部１６１０８に接続されている。非導電性の隔壁１６１１０は，アクリル樹脂からなり，中空の半球状部分の内側１６１１１を横に広がり，扇型部材１６１０９の内側表面に接触し，その構造を支持するとともに，中空の半球状部分の内側１６１１１を上半分と下半分に分離している。

非導電性の隔壁１６１１０の表面には，整合用回路ブロック１６１１２が取り付けられている。整合用回路ブロック１６１１２は，スペーサ１６１０３に沿って張られた同軸ケーブル１６１０４に接続される。同軸ケーブル１６１０４は，他端にコントローラネットワークシステムが接続され，励振装置１６１００及び整合用回路ブロック１６１１２に直接励振電流を運ぶ。

中心導体１６１０５又はその延長は，コントローラネットワークシステムから励振装置１６１００まで，導電体を用いて電気信号を伝えるために，扇形部材１６１０９の尖端に位置する供給ポイント１６１１３まで張り渡される。供給ポイント１６１１３まで伝えられたエネルギーは，伝えられた信号の実効帯域を横断して放射するように「ねらう」ために導体を励起させる方法でもって，励振装置の導電部分，扇形部材１６１０９及び中空の半球状部分１６１０７を励起させる。同軸ケーブル１６１０４のシールド１６１０６の，アース及び壁１６２００内の導電体１６２０４への接続に照らせば，選択された周波数での励振装置１６１００の性質は，通常の伝搬性放射ではなく，バブル（「ファラデーの籠」に類似する電磁的仮想空間を形成する要素）の生成，又は導電体内の微弱波及び近微弱波の生成がその正味の効果である。

また，本発明の通信システムの受信機は，一般に用いられているラジオ，テレビ等の受信機を用いることができる。

本実施の形態の無線通信システムは，音声・画像・データ等の情報信号の出力を微弱電力の範囲に抑えても，励振装置（エキサイタ）により励振された構造物内の無線通信空間内で電磁信号は導電体を伝わり，受信機の直ぐ近くまで導電体を通じて伝播するために，微弱電波を用いているにも拘わらず，数kmと非常に長い通信距離を実現できる。

また，通信に用いる電波は，擬似静電磁界を利用した電波であるために，音声・画像・データ等の情報信号による微弱電波の放射を抑制でき，微弱電波が無線通信空間外に漏れないという効果を奏する。

本実施例においては，図１に示す本発明の無線通信システムの励振装置１６０００の別の例について説明する。

図７を参照する。図７（Ａ）には本実施例の励振装置１６５００の上面図が，図７（Ｂ）には本実施例の励振装置１６５００の側面図がそれぞれ示されている。なお，図６に示す構成と同じ構成については，同じ符号を付してあるので，ここでは改めて説明しない。

本実施例の励振装置１６５００は平面扇形の励振装置である。本実施例の励振装置１６５００は，実質的には二次元であり，図６に示す半球状励振装置１６１００（三次元励振装置）の断面に形状が類似している。即ち，半球状励振装置１６１００の中空の半球状部分１６１０７及び扇形部材１６１０９の隔壁１６１１０の平面に沿った断面に形状がほぼ一致する導電性トレース１６５０１を有している。導電性トレース１６５０１は，非導電性物質で形成される平面状の構造板１６５０２の上に設置され支持される。導電性トレース１６５０１の内側にある中心ゾーン１６５０３は中空又は構造板１６５０２の延長部分である。構造板１６５０２は，図６に示す半球状励振装置１６１００（三次元励振装置）における支持の仕方と同様の方法でスペーサ１６１０３によって支持され，壁１６２００から所定の間隔を保っている。

本実施例の励振装置１６５００は，構造板１６５０２の上に取り付けられた正号用回路ブロック１６１１２を含み，同軸ケーブル１６１０４の中心導体１６１０５から供給ポイント１６１１３にエネルギーを伝搬する一方，シールド１６１０６がスペーサ１６１０３に沿って壁１６２００内に存在する導電体１６５０４に電気的に接続される点で，半球状の励振装置１６１００と類似している。

本実施例においては，図１に示す本発明の無線通信システムにおいて，合計１６チャンネルの情報信号を扱うことが出来るようにした例について説明する。

図８を参照する。図８には，本実施例の無線通信システムのブロック図が示されている。なお，図１と同じ構成要素については，図１と同じ符号を付してある。

２００００は信号生成装置（信号生成アダプター）であり，局部発信部２１０００，振幅変調部２２０００，信号合成部２３０００及びスイッチ２５０００を有している。局部発信部２１０００，振幅変調部２２０００，信号合成部２３０００及びスイッチ２５０００の構成は，それぞれ，上述の実施の形態で説明した局部発信部１１０００，振幅変調部１２０００，信号合成部１３０００及びスイッチ１５０００の構成と同様である。

信号生成装置２００００には，８チャンネルの情報信号２２１００＿ＩＮ〜２２８００＿ＩＮが振幅変調部２２０００に入力される。よって，本実施例の無線通信システムにおいては，信号生成装置１００００に入力される８チャンネルの情報信号と信号生成装置２００００に入力されえる８チャンネルの情報信号とを合わせて，１６チャンネルの情報信号が入力されることになる。

信号合成部２３０００によって生成された一つの振幅変調信号は，信号生成部１００００の信号合成部１３０００へ入力される。

図９を参照する。図９には，本実施例の信号生成装置１００００の信号合成部１３０００のブロック図が示されている。本実施例の信号合成部１３０００は，上述の実施の形態で説明した図４に示す信号合成部１３０００と比較して，２波加算機１３３５０を更に有している点で異なっている。

信号生成部２００００で生成された振幅変調信号は，信号生成装置１００００の信号合成部１３０００の２波加算器に入力される。ここで，２波加算機１３３００によって生成された１２１００＿ＯＵＴ〜１２８００＿ＯＵＴの加算信号と信号生成部２００００で生成された振幅変調信号とが加算され，ロー・パス・フィルタ１３４００によって高周波成分がカットされ，信号生成装置１００００の出力１３０００＿ＯＵＴとして励振装置１６０００へ出力される。

こうすることによって，比較的小さな電力レベルである信号合成部１３０００で全てのチャンネルの情報信号を合成するので，情報信号のチャンネル数を増やした場合であっても，低消費電力化を図ることが出来る。

また，本発明の無線通信システムにおいては，形成される無線通信空間内から外への微弱電波の放射を抑制することができる。

よって，本発明の無線通信システムは，トンネル，船，建物，潜水艦，航空機，建築現場，工場，駅，又はスポーツ・スタジアム又はこれらの構内等，あらゆる構造物又は構内において用いることができる。

本発明の無線通信システムのブロック図である。本発明の無線通信システムの局部発信部の一実施形態のブロック図である。本発明の無線通信システムの振幅変調部の一実施形態のブロック図である本発明の無線通信システムの信号合成部の一実施形態のブロック図である。本発明の無線通信システムの信号増幅部の一実施形態のブロック図である。本発明の無線通信システムの励振装置の一実施形態を示す図である。本発明の無線通信システムの励振装置の一実施形態を示す図である。本発明の無線通信システムの別の実施例のブロック図である。本発明の無線通信システムの信号合成部の一実施例のブロック図である。

符号の説明

１００００信号生成装置
１１０００局部発信部
１２０００振幅変調部
１３０００信号合成部
１４０００信号増幅部
１５０００スイッチ
１６０００励振装置

Claims

複数のチャンネルを有する信号生成装置と，
前記信号生成装置からの出力信号に基づき，導電体を有する構造物内又は構内において前記導電体を励振させ無線通信空間を形成する励振装置と，
を有する無線通信システム。
互いに異なる周波数の複数のキャリア信号を発生する発振部と，
前記複数のキャリア信号に基づき，入力される複数の信号をそれぞれ変調し，複数の変調信号を生成する変調部と，
前記複数の変調信号を合成し，合成変調信号を生成する信号合成部と，
合成された前記合成変調信号を増幅し出力する信号増幅部と，
増幅された前記合成変調信号に基づき，導電体を有する構造物内又は構内において前記導電体を励振させる励振装置と，
を有する無線通信システム。
互いに異なる周波数の複数のキャリア信号を発生する発振部と，
前記複数のキャリア信号に基づき，入力される複数の信号をそれぞれ変調し，複数の変調信号を生成する変調部と，
前記複数の変調信号を合成し，合成変調信号を生成する信号合成部と，
合成された前記合成変調信号を増幅し出力する信号増幅部と，
増幅された前記合成変調信号に基づき，導電体を有する構造物内又は構内において前記導電体を励振させ無線通信空間を形成する励振装置と，
を有する無線通信システム。
互いに異なる周波数の第１の複数のキャリア信号を発生する第１の発振部と，前記第１の複数のキャリア信号に基づき，入力される第１の複数の信号をそれぞれ変調し，第１の複数の変調信号を生成する第１の変調部と，前記第１の複数の変調信号を合成し，第１の合成変調信号を生成する第１の信号合成部と，を有する第１の信号生成部と，
前記第１の複数のキャリア信号と同じ周波数の第２の複数のキャリア信号を発生する第２の発信部と，前記第２の複数のキャリア信号に基づき，入力される第２の複数の信号をそれぞれ変調し，第２の複数の変調信号を生成する第２の変調部と，前記第２の複数の変調信号と前記第１の合成変調信号とを合成し，第２の合成変調信号を生成する第２の信号合成部と，合成された前記第２の合成変調信号を増幅し出力する第２の信号増幅部と，を有する第２の信号生成部と，
増幅された前記第２の合成変調信号に基づき，導電体を有する構造物内又は構内において前記導電体を励起させる励振器と，
を有する無線通信システム。
互いに異なる周波数の第１の複数のキャリア信号を発生する第１の発振部と，前記第１の複数のキャリア信号に基づき，入力される第１の複数の信号をそれぞれ変調し，第１の複数の変調信号を生成する第１の変調部と，前記第１の複数の変調信号を合成し，第１の合成変調信号を生成する第１の信号合成部と，を有する第１の信号生成部と，
前記第１の複数のキャリア信号と同じ周波数の第２の複数のキャリア信号を発生する第２の発信部と，前記第２の複数のキャリア信号に基づき，入力される第２の複数の信号をそれぞれ変調し，第２の複数の変調信号を生成する第２の変調部と，前記第２の複数の変調信号と前記第１の合成変調信号とを合成し，第２の合成変調信号を生成する第２の信号合成部と，合成された前記第２の合成変調信号を増幅し出力する第２の信号増幅部と，を有する第２の信号生成部と，
増幅された前記第２の合成変調信号に基づき，導電体を有する構造物内又は構内において前記導電体を励振させ無線通信空間を形成する励振させる励振装置と，
を有する無線通信システム。
前記構造物内又は前記構内は，トンネル，船，建物，潜水艦，航空機，建築現場，工場，駅，又はスポーツ・スタジアム又はこれらの構内である請求項１乃至５の何れか一に記載の無線通信システム。
前記変調は，振幅変調である請求項１乃至６の何れか一に記載の無線通信システム。
前記変調は，位相変調である請求項１乃至６の何れか一に記載の無線通信システム。
前記変調は，周波数変調である請求項１乃至６の何れか一に記載の無線通信システム。