WO2017213102A1 - 無線システム、およびそれを用いた昇降機制御システム、変電設備監視システム - Google Patents

Abstract

複数の無線機１０からなる無線システムが使用する周波数帯域を分割して複数の無線チャネルＣＨ１、・・・、ＣＨＮを形成し、一つの無線チャネルの中に複数のキャリア（ω_Ｃ１１，ω_Ｃ２１），（ω_Ｃ１２，ω_Ｃ２２），・・・（ω_Ｃ１Ｎ，ω_Ｃ２Ｎ）を発生させ、複数のキャリアに同一の変調信号を重畳し、複数のキャリアを異なる偏波のアンテナ２１、３１から放射する。また、以上の無線システムを適用して昇降機制御システム、および変電設備監視システムを構成する。

Description

無線システム、およびそれを用いた昇降機制御システム、変電設備監視システム

　本発明は、無線システム、およびそれを用いた昇降機制御システム、変電設備監視システムに関する。

　機器に多種多様なセンサを設置し、これらのセンサの情報を収集・分析して機器の稼働状態を把握し、同機器が構成するシステムの最適運用を図る、インターネットオブシングス(ＩＯＴ)という技術の実用に向け多くの研究開発投資がなされている。
　機器に設置される多量のセンサとの通信を実現するために、センサが無線機を具備し、同無線機による無線ネットワークを形成する。
　そのような無線ネットワークにおいては、センサの位置が固定されるため、センサが具備する無線機を取り巻く電波環境の変化に対して通信品質の維持を図る技術の開発が重要である。

　電波環境の変化を引き起こす主たる要因の一つに電磁波散乱体による、電波伝搬状態の変更がある。無線通信を行う送受信点の間に存在する電磁波散乱体は、無線通信媒体である電磁波を反射させ、伝搬経路の変更を引き起こすとともに、電磁波の偏波の方向を変化させる。したがって、無線通信に用いる電磁波の偏波の変化に対応する通信技術が必要である。
　電磁波の送受信を行うデバイスはアンテナであり、固定されているアンテナは特定の一つの偏波に対して良好な送受信を行うことができる。送受信点間に存在する電磁波散乱体の状態が変化すると、送受信を用いる偏波が変更を受けるので、一般に無線通信の状態は変化し、電磁波散乱体の状態が変化する前に最適な送受信が出来ていれば、変化後には送受信の状態は劣化する。

　この課題を解決する手段として、特許文献１がある。
　特許文献１には、「［課題］小型の端末局が複数あり、かつ基地局から同時にそれらの端末局に通信を行なおうとする場合に信頼性の高い通信を実現する。［解決手段］基地局から端末局に向けての通信において、基地局１０は偏波の異なる２つのアンテナ１１と１２とから同時に変調信号を送信する。第１の端末局１３は２つのアンテナ１４と１５とでこの変調信号を受信する。第２の端末局１６は２つのアンテナ１７と１８とでこの変調信号を受信する。端末局から基地局に向けての通信において、第１の端末局１３は、第１のアンテナ１４で受けた変調信号の受信品質と第２のアンテナ１５で受けた変調信号の受信品質とを比較し、前者が高ければ第１のアンテナ１４から、後者が高ければ第２のアンテナ１５から基地局に向けて変調信号を送信する。第２の端末局も同様である。（［要約］を参照）」として、無線通信方法の技術が開示されている。

　この記載のように、特許文献１に記載の技術では、偏波が変化した際に通信状態を維持するために、異なる偏波を送受信する二つのアンテナを用いて通信を行い、送受信点間に存在する電磁波散乱体の状態の変化に対処している。

特開２００１－３４５７４６号公報

　しかしながら、特許文献１に開示された技術では、アンテナを二つ用い、かつ、それらが独立に動作するために通常使用する電磁波の半波長より、大きな距離を隔てる必要がある。そのために、無線機の寸法が大きくなるという課題がある。
　例えば、反射波を用いて良好な通信状態を実現可能である周波数である１ＧＨｚ未満では、二つのアンテナを隔てる距離は数１０ｃｍとなる。格別に大きくない無線機であれば、二つのアンテナを無線機のセンサが具備することが困難であるという課題がある。

　本発明は、前記した課題に鑑みて創案されたものであり、無線機を取り巻く電波環境の変化に対して通信品質の維持を図り、かつ無線機の寸法をコンパクトにできる無線システムを提供することである。また、この無線システムを適用した昇降機制御システム、および変電設備監視システムを提供することである。

　前記の課題を解決するために、本発明を以下のように構成した。
　すなわち、本発明の無線システムは、複数の無線機からなる無線システムが使用する周波数帯域を分割して複数の無線チャネルを形成し、一つの無線チャネルの中に複数のキャリアを発生させ、複数のキャリアに同一の変調信号を重畳し、複数のキャリアを異なる偏波のアンテナから放射する、ことを特徴とする。
　また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。

　本発明によれば、無線機を取り巻く電波環境の変化に対して通信品質の維持を図り、かつ無線機の寸法をコンパクトにできる無線システムを提供できる。また、この無線システムを適用した昇降機制御システム、および変電設備監視システムを提供できる。

本発明の第１実施形態に係る無線システムの無線機と無線送信波の構成例を示す図であり、（ａ）は無線機の送信機側の構成例であり、（ｂ）は無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成例を示している。 本発明の第２実施形態に係る無線システムの無線機と無線送信波の第２の構成例を示す図であり、（ａ）は無線機の送信機側の構成例であり、（ｂ）は無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成例を示している。 本発明の第３実施形態に係る無線システムの無線機と無線送信波の第３の構成例を示す図であり、（ａ）は無線機の送信機側の構成例であり、（ｂ）は無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成例を示している。 本発明の第４実施形態に係る無線システムの無線機と無線送信波の第４の構成例を示す図であり、（ａ）は無線機の送信機側の構成例であり、（ｂ）は無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成例を示している。 本発明の第５実施形態に係る無線システムの無線機と無線送信波の第５の構成例を示す図であり、（ａ）は無線機の送信機側の構成例であり、（ｂ）、（ｃ）は無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成例を示している。 本発明の第６実施形態に係る無線システムの無線機と無線送信波の第６の構成例を示す図であり、（ａ）は無線機の送信機側の構成例であり、（ｂ）は無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成例を示している。 本発明の第７実施形態に係る無線システムの無線機（受信機）の構成例を示す図である。 本発明の第８実施形態に係る無線システムの無線機（受信機）の構成例を示す図である。 本発明の第９実施形態に係る昇降機制御システムの構成例を示す図である。 本発明の第１０実施形態に係る変電設備監視システムの構成例を示す図である。

　以下、本発明を実施するための形態（以下においては「実施形態」と表記する）を、適宜、図面を参照して説明する。

≪第１実施形態≫
　本発明の第１実施形態では、複数の周波数を用い偏波を制御して通信を行う無線システム（無線通信システム）の送信機側の構成例を、図1を参照して説明する。
　図１は、本発明の第１実施形態に係る無線システムの無線機と無線送信波の構成例を示す図であり、（ａ）は無線機の送信機側の構成例であり、（ｂ）は無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成例を示している。

《無線機（送信機）１０の構成》
　図１（ａ）において、無線機（送信機）１０は、情報信号発生器１１、変調器１２、符号発生器１３、第一の周波数発生器群部２２、第二の周波数発生器群部３２、第一のスイッチ２３、第二のスイッチ３３、第一の乗算器２４、第二の乗算器３４、第一のアンテナ２１、第二のアンテナ３１を備えて構成されている。

　情報信号発生器（ω_Ｉ）１１は、無線システムの送信機として伝送する情報信号を発生する。
　符号発生器（ω_Ｍ）１３は、情報信号発生器１１より大幅に高い(十倍以上の)周波数ω_Ｍを発生する。なお、符号発生器１３の発生する信号は、例えば後記するような自己相間関数や相互相間関数などの意図を有する特殊なパルス列であり、符号の最小単位のパルスの逆数が周波数ω_Ｍに対応する。
　変調器（Ｍｏｄ）１２は、情報信号発生器１１の出力と符号発生器１３の出力とを入力して、それぞれの信号を重畳（変調）する。なお、この過程は、符号発生器１３の符号で情報信号発生器１１の情報信号を拡散したことに相当する。
　そして、この重畳（変調）された信号を二分岐し、一方を第一の乗算器２４へ、他方を第二の乗算器３４に出力する。

　第一の周波数発生器群部２２は、複数（Ｎ個）の周波数発生器２２１１，２２１２，・・・，２２１Ｎから構成され、それぞれ周波数ω_Ｃ１１，ω_Ｃ１２，・・・，ω_Ｃ１Ｎの搬送波（キャリア）を発生する。
　第一のスイッチ２３は、第一の周波数発生器群部２２から一つ（ω_Ｃ１１，ω_Ｃ１２，・・・，ω_Ｃ１Ｎのいずれか）の周波数を選択し、その周波数の搬送波（キャリア）を第一の乗算器２４へ送る。
　第一の乗算器２４は、変調器（Ｍｏｄ）１２からの出力（変調信号）と、第一のスイッチ２３からの出力（搬送波）を乗算する。すなわち、変調器（Ｍｏｄ）１２の変調信号と搬送波（ω_Ｃ１１，ω_Ｃ１２，・・・，ω_Ｃ１Ｎのいずれか）を合成して重畳する。そして、この変調信号が搬送波に重畳された信号が第一のアンテナ２１へ送られる。

　第二の周波数発生器群部３２は、複数（Ｎ個）の周波数発生器３２２１，３２２２，・・・，３２２Ｎから構成され、それぞれ周波数ω_Ｃ２１，ω_Ｃ２２，・・・，ω_Ｃ２Ｎの搬送波を発生する。
　第二のスイッチ３３は、第二の周波数発生器群部３２から一つ（ω_Ｃ２１，ω_Ｃ２２，・・・，ω_Ｃ２Ｎのいずれか）の周波数を選択し、その周波数の搬送波を第二の乗算器３４へ送る。
　第二の乗算器３４は、変調器（Ｍｏｄ）１２からの出力（変調信号）と、第二のスイッチ３３からの出力（搬送波）を乗算する。すなわち、変調器（Ｍｏｄ）１２の変調信号と搬送波（ω_Ｃ２１，ω_Ｃ２２，・・・，ω_Ｃ２Ｎのいずれか）を合成して重畳する。そして、この変調信号が搬送波に重畳された信号が第二のアンテナ３１へ送られる。

　第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１は、偏波を放射するアンテナ（偏波アンテナ）である。
　第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１は、電波（電磁波）の発生の仕方が空間的に直交するように配置されている。
　第一のアンテナ２１は、第一の乗算器２４からの出力信号である電気信号を、空間に電波として放射する。
　第二のアンテナ３１は、第二の乗算器３４からの出力信号である電気信号を、空間に電波として放射する。
　第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１とは、前記したように空間的に直交するように配置されているので、第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１から放射される電波（電磁波）は互いに直交している。

《無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成》
　図１（ｂ）において、無線機（送信機）１０としての無線システムは、複数（Ｎ本）の無線チャネル（ＣＨ１，ＣＨ２，・・・，ＣＨＮ）を有している。
　そして、それぞれの無線チャネル（ＣＨ１，ＣＨ２，・・・，ＣＨＮ）に、第一の周波数発生器群部２２の複数（Ｎ個）の周波数発生器２２１１，２２１２，・・・，２２１Ｎの複数（Ｎ本）のそれぞれの線スペクトラム（ω_Ｃ１１，ω_Ｃ１２，・・・，ω_Ｃ１Ｎ）２Ａと、第二の周波数発生器群部３２の複数（Ｎ個）の周波数発生器２２２１，・・・，２２２Ｎの複数（Ｎ本）のそれぞれの線スペクトラム（ω_Ｃ２１，ω_Ｃ２２，・・・，ω_Ｃ２Ｎ）２Ｂが、含まれていることが表記されている。
　また、これらの線スペクトラム２Ａ、２Ｂのそれぞれに、符号発生器（ω_Ｍ）１３と情報信号発生器（ω_Ｉ）１１の出力が重畳した変調信号が形成するスペクトラム３Ａ、３Ｂが広がっている様子が表記されている。
　なお、図１（ｂ）における横軸は、周波数ｆである。

　図１（ａ）、（ｂ）に示す無線システムにおいては、送信可能なチャネル数をＮとしている。すなわち、無線チャネルとしてＣＨ１，ＣＨ２，・・・，ＣＨＮがある。
　第一の周波数発生器群部（ω_Ｃ１１，ω_Ｃ１２，・・・，ω_Ｃ１Ｎ）２２、および第二の周波数発生器群部（ω_Ｃ２１，ω_Ｃ２２，・・・，ω_Ｃ２Ｎ）３２の生成、発生する周波数は、本（第１）実施形態の無線システムが使用する周波数帯域を分割して得られる複数（Ｎ個）の無線チャネル（ＣＨ１，ＣＨ２，・・・，ＣＨＮ）のそれぞれの周波数帯域の概ね中央部に配置されている。
　また、第一の周波数発生器群部２２と第二の周波数発生器群部３２の生成、発生する周波数の差は、無線チャネルＣＨ１，ＣＨ２，・・・，ＣＨＮの各内部で全て等しい。すなわち、
（ω_Ｃ２１－ω_Ｃ１１）＝（ω_Ｃ２２－ω_Ｃ１２）＝　・・・　＝（ω_Ｃ２Ｎ－ω_Ｃ１Ｎ）
　なお、この関係は、無線伝送の空間の途中で電磁波散乱体によって反射が起きても保たれる。

《無線システム・無線機の機能、動作》
　無線機（送信機）１０は、第一の周波数発生器群部（ω_Ｃ１１，ω_Ｃ１２，・・・，ω_Ｃ１Ｎ）２２、および第二の周波数発生器群部（ω_Ｃ２１，ω_Ｃ２２，・・・，ω_Ｃ２Ｎ）３２を有し、第一のスイッチ２３、および第二のスイッチ３３とで、それぞれＮ種の周波数を切り替えている。
　このＮ種の周波数をＮ種の搬送波として、切り替えて用いることによって、Ｎ個の受信機に情報信号発生器（ω_Ｉ）１１からの情報をそれぞれ送ることができる。
　また、１個の受信機に対し、第一の周波数発生器群部（ω_Ｃ１１，ω_Ｃ１２，・・・，ω_Ｃ１Ｎ）２２と第二の周波数発生器群部（ω_Ｃ２１，ω_Ｃ２２，・・・，ω_Ｃ２Ｎ）３２の二つの周波数の搬送波（キャリア）を用いる。

　この二つの周波数の搬送波（キャリア）に、それぞれ重畳された情報信号（変調信号）が空間的に直交して配置された第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１から、それぞれ電波（電磁波）として送信される。
　なお、第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１から、それぞれ互いに直交した直線偏波として電波が放射される。
　このように、前記した関係の二つの送信波（偏波）が、無線機（送信機）１０からＮ個（あるいはＮ個未満）の受信機（不図示）に、それぞれの周波数で送られる。

＜第１実施形態の効果＞
　第１実施形態によれば、異なる周波数の電磁波が、空間的に互いに直交して空間内を伝搬し、この直交関係は電磁波散乱体による反射の際にも保存される。
　そのため、受信機に互いに空間的に直交する電磁波（偏波）が到来するので、少なくとも一つのアンテナによって、その電磁波を受信でき、無線通信に用いる電磁波の偏波が変化しても通信を継続することができる。
　また、無線チャネルはＮ本（ＣＨ１，ＣＨ２，・・・，ＣＨＮ）あるので、一つの送信機から、搬送波の周波数（ω_Ｃ１１，ω_Ｃ１２，・・・，ω_Ｃ１Ｎ）、（ω_Ｃ２１，ω_Ｃ２２，・・・，ω_Ｃ２Ｎ）を変えながらデータを送信することにより、Ｎ個の受信機（無線機）に１対１でそれぞれの情報を送信できる。
　また、受信機側が受信周波数を変更可能であれば、より優れた伝送路（伝送周波数）を選択することにより、より高品質の無線通信が可能となる。
　また、二つのアンテナ（２１，３１：図１）は空間的に直交するように配置すればよく、特許文献１のように二つのアンテナを電磁波の半波長より大きな距離を隔てる必要がないので、無線機の寸法をコンパクトにできる。

≪第２実施形態≫
　本発明の第２実施形態では、複数の周波数を用い偏波を制御して通信を行う無線システム（無線通信システム）の送信機側の第２の構成例を、図２を参照して説明する。
　図２は、本発明の第２実施形態に係る無線システムの無線機と無線送信波の第２の構成例を示す図であり、（ａ）は無線機の送信機側の構成例であり、（ｂ）は無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成例を示している。

《無線機（送信機）２０の構成》
　図２（ａ）において、無線機（送信機）２０は、情報信号発生器１１、変調器１２、符号発生器１３、第一の周波数発生器群部２２、第二の周波数発生器群部３２、第三の周波数発生器群部４２、第一のスイッチ２３、第二のスイッチ３３、第三のスイッチ４３、第一の乗算器２４、第二の乗算器３４、第三の乗算器４４、第一のアンテナ２１、第二のアンテナ３１、第三のアンテナ４１を備えて構成されている。
　以上の図２（ａ）の構成において、第１実施形態の図１（ａ）の構成と異なるのは、第三の周波数発生器群部４２、第三のスイッチ４３、第三の乗算器４４、第三のアンテナ４１である。

　第三の周波数発生器群部４２は、複数（Ｎ個）の周波数発生器４２３１，４２３２，・・・，４２３Ｎを有して、それぞれが周波数ω_Ｃ３１，ω_Ｃ３２，・・・，ω_Ｃ３Ｎの搬送波（キャリア）を発生する。
　第三のスイッチ４３は、第三の周波数発生器群部４２から一つ（ω_Ｃ３１，ω_Ｃ３２，・・・，ω_Ｃ３Ｎのいずれか）の周波数を選択し、その周波数の搬送波を第三の乗算器４４へ送る。
　第三の乗算器４４は、変調器（Ｍｏｄ）１２からの出力と、第三のスイッチ４３からの出力を乗算する。すなわち、変調器（Ｍｏｄ）１２の変調信号と搬送波（ω_Ｃ３１，ω_Ｃ３２，・・・，ω_Ｃ３Ｎのいずれか）を合成して重畳する。なお、変調器（Ｍｏｄ）１２は、出力を三分岐している。
　そして、この変調信号が搬送波に重畳された信号が第三のアンテナ４１へ送られる。
　第三のアンテナ４１は、第三の乗算器４４からの出力信号である電気信号を、空間に電波として放射する。

　第三のアンテナ４１は、第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１と同様に、偏波を放射するアンテナである。
　第三のアンテナ４１は、第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１と、電波（電磁波）の発生の仕方が空間的に互いに直交するように配置されている。
　すなわち、第２実施形態における第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１と第三のアンテナ４１は、Ｘ軸－Ｙ軸－Ｚ軸の３方向（３次元空間）において、空間的に互いに直交するように配置されている。
　なお、第１実施形態においては、第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１が空間的に互いに直交するように配置されているが、これは例えばＸ軸－Ｙ軸の２方向（２次元空間）においての直交性である。
　第２実施形態においては、前記したように、Ｘ軸－Ｙ軸－Ｚ軸の３方向（３次元空間）において、３本のアンテナが空間的に互いに直交するように配置されている。

　なお、第２実施形態の無線機（送信機）２０の構成が第１実施形態と異なる点は、以上であり、他の重複する説明は省略する。

《無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成》
　図２（ｂ）において、複数の無線チャネル（ＣＨ１，ＣＨ２，・・・，ＣＨＮ）と、複数の第一の周波数発生器群部２２の線スペクトラム（ω_Ｃ１１，ω_Ｃ１２，・・・，ω_Ｃ１Ｎ）２Ａと、複数の第二の周波数発生器群部３２の線スペクトラム（ω_Ｃ２１，ω_Ｃ２２，・・・，ω_Ｃ２Ｎ）２Ｂ、複数の第三の周波数発生器群部４２の線スペクトラム（ω_Ｃ３１，ω_Ｃ３２，・・・，ω_Ｃ３Ｎ）２Ｃ、およびこれらの線スペクトラム２Ａ，２Ｂ，２Ｃに符号発生器１３と情報信号発生器１１の出力の重畳が形成するスペクトラム３Ａ，３Ｂ，３Ｃが表記されている。
　なお、図２（ｂ）における横軸は、周波数ｆである。

　第一の周波数発生器群部（ω_Ｃ１１，ω_Ｃ１２，・・・，ω_Ｃ１Ｎ）２２、第二の周波数発生器群部（ω_Ｃ２１，ω_Ｃ２２，・・・，ω_Ｃ２Ｎ）３２、および第三の周波数発生器群部（ω_Ｃ３１，ω_Ｃ３２，・・・，ω_Ｃ３Ｎ）４２の生成、発生する周波数は、本（第２）実施形態の無線システムが使用する周波数帯域を分割して得られる複数の無線チャネル（ＣＨ１，ＣＨ２，・・・，ＣＨＮ）の周波数帯域の概ね中央部に配置されている。
　また、隣接する第一の周波数発生器群部２２と第二の周波数発生器群部３２と第三の周波数発生器群部４２のそれぞれの生成、発生する周波数の差は、無線チャネル内部で全て等しい。すなわち、
（ω_Ｃ３１－ω_Ｃ２１）＝（ω_Ｃ３２－ω_Ｃ２２）＝　・・・　＝（ω_Ｃ３Ｎ－ω_Ｃ２Ｎ）
（ω_Ｃ２１－ω_Ｃ１１）＝（ω_Ｃ２２－ω_Ｃ１２）＝　・・・　＝（ω_Ｃ２Ｎ－ω_Ｃ１Ｎ）
　なお、これらの関係は、無線伝送の空間の途中で電磁波散乱体によって反射が起きても保たれる。

　なお、第２実施形態の無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成が第１実施形態と異なる点は、以上であり、他の重複する説明は省略する。

＜第２実施形態の効果＞
　第２実施形態によれば、異なる周波数の電磁波が、空間的に互いに直交して空間内を伝搬し、この直交関係は電磁波散乱体による反射の際にも保存される。そのため、受信機に互いに空間的に直交する電磁波が到来するので、少なくとも一つのアンテナによってその電磁波を受信でき、無線通信に用いる電磁波の偏波が変化しても通信を継続することができる。
　第２実施形態では、アンテナを３本とし、Ｘ軸－Ｙ軸－Ｚ軸の３方向（３次元空間）に対して、空間的に互いに直交するように配置している。そのため、第１実施形態のＸ軸－Ｙ軸の２方向（２次元空間）に対しての空間的に互いに直交する場合よりも、さらに伝送路における電磁波散乱体による反射の影響が少なくなる効果がある。

　また、無線チャネルはＮ本（ＣＨ１，ＣＨ２，・・・，ＣＨＮ）あるので、一つの送信機から、搬送波の周波数（ω_Ｃ１１，・・・，ω_Ｃ１Ｎ）、（ω_Ｃ２１，・・・，ω_Ｃ２Ｎ）を変えながらデータを送信することにより、Ｎ個の受信機（無線機）に１対１でそれぞれの情報を、より高い品質で送信できる。
　また、受信機側が受信周波数を変更可能であれば、より優れた伝送路（伝送周波数）を選択することにより、さらに、より高品質の無線通信が可能となる。

≪第３実施形態≫
　本発明の第３実施形態では、複数の周波数を用い偏波を制御して通信を行う無線システム（無線通信システム）の送信機側の第３の構成例を、図３を参照して説明する。
　図３は、本発明の第３実施形態に係る無線システムの無線機と無線送信波の第３の構成例を示す図であり、（ａ）は無線機の送信機側の構成例であり、（ｂ）は無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成例を示している。

《無線機（送信機）３０の構成》
　図３（ａ）において、無線機（送信機）３０は、情報信号発生器１１、変調器１２、広帯域符号発生器１４、第一の周波数発生器群部２２、第二の周波数発生器群部３２、第一のスイッチ２３、第二のスイッチ３３、第一の乗算器２４、第二の乗算器３４、第一のアンテナ２１、第二のアンテナ３１を備えて構成されている。
　以上の図３（ａ）の構成において、第１実施形態の図１（ａ）の構成と異なるのは、符号発生器１３（図１（ａ））の代わりに広帯域符号発生器１４（図１３（ａ））を備えたことである。
　広帯域符号発生器１４は、符号発生器１３に比較して、符号のパルス列を長くしている。
　符号のパルス列を長くすると、後記するような自己相間関数や相互相間関数などを用いるときの同期や識別の機能、能力が向上する。
　また、広帯域符号発生器１４が符号のパルス列を長くすることによって、低周波成分および高周波成分をさらに含むことになるので、周波数帯域が広がる（広帯域）。
　なお、第３実施形態の無線機（送信機）３０の構成が第１実施形態と異なる点は、以上であり、他の重複する説明は省略する。

《無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成》
　図３（ｂ）において、図１（ｂ）と異なる点は、スペクトラム４Ａ，４Ｂ（図３（ｂ））が、スペクトラム３Ａ，３Ｂ（図１（ａ））に比較して、広がっており、スペクトラム４Ａとスペクトラム４Ｂが重なる領域が生じていることである。
　例えばスペクトラム４Ａは、第一の周波数発生器２２１Ｎと第二の周波数発生器３２２Ｎの出力である二つの線スペクトラム２Ａ，２Ｂを包含し、スペクトラム４Ａの周波数帯域は、二つの線スペクトラム２Ａ，２Ｂの差の周波数より広い。
　また、スペクトラム４Ｂについても同様である。
　なお、スペクトラム４Ａ，４Ｂ（図３（ｂ））が、スペクトラム３Ａ，３Ｂ（図１（ａ））に比較して、広がった理由は、広帯域符号発生器１４（図１３（ａ））を用いたことによる。

　なお、第３実施形態の無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成が第１実施形態と異なる点は、以上であり、他の重複する説明は省略する。

＜第３実施形態の効果＞
　第３実施形態によれば、広帯域符号発生器１４を用いることにより、線スペクトラム２Ａ，２Ｂの差の周波数をより高い周波数で分割することが出来る。
　そのため、広帯域符号発生器１４の符号の相関特性（例えば自己相間関数や相互相間関数）を用いることにより、線スペクトラム２Ａ，２Ｂの差の周波数を有する信号を制御することができる。これによって、より品質の高い無線システムが構築できるという効果がある。

≪第４実施形態≫
　本発明の第４実施形態では、複数の周波数を用い偏波を制御して通信を行う無線システム（無線通信システム）の送信機側の第４の構成例を、図４を参照して説明する。
　図４は、本発明の第４実施形態に係る無線システムの無線機と無線送信波の第４の構成例を示す図であり、（ａ）は無線機の送信機側の構成例であり、（ｂ）は無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成例を示している。

《無線機（送信機）４０の構成》
　図４（ａ）において、無線機（送信機）４０は、情報信号発生器１１、第二の情報信号発生器１５、変調器１２、第二の変調器１６、符号発生器１３、第一の周波数発生器群部２２、第二の周波数発生器群部３２、第一のスイッチ２３、第二のスイッチ３３、第一の乗算器２４、第二の乗算器３４、第一のアンテナ２１、第二のアンテナ３１を備えて構成されている。
　以上の図４（ａ）の構成において、第１実施形態の図１（ａ）の構成と異なるのは、符号発生器（ω_Ｍ）１３より、大幅に低い(十分の一以下の)周波数の第二の情報信号発生器（ω_Ｉ２）１５と共に、第二の変調器１６を新たに備えたことである。
　そして、情報信号発生器１１の出力を、変調器１２を用いて符号発生器１３の出力と重畳し、その結果を直接、第一の乗算器２４の入力とし、また、第二の情報信号発生器１５の出力を第二の変調器１６を用いて符号発生器１３の出力と重畳し、その結果を直接、第二の乗算器３４の入力とすることである。
　なお、第４実施形態の無線機（送信機）４０の構成が第１実施形態と異なる点は、以上であり、他の重複する説明は省略する。

《無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成》
　図４（ｂ）において、図１（ｂ）と異なる点は、明確に表記される点においては、特にない。
　第４実施形態が第１実施形態と異なるのは、第二の情報信号発生器１５、第二の変調器１６を設けた点にあるが、前記したように、第二の情報信号発生器１５の信号は、符号発生器１３の周波数ω_Ｍより大幅に低い(十分の一以下の)周波数であるので、スペクトラム３Ａ、３Ｂの周波数に埋もれてしまう程度である。したがって、図４（ｂ）は、図１（ｂ）と見かけ上に変化はない。
　ただし、前記したように、符号発生器１３より、大幅に低い(十分の一以下の)周波数の第二の情報信号発生器１５の信号が、情報信号発生器１１の信号と共に、スペクトラム３Ａ，３Ｂの中に含まれている。

《無線システム・無線機の機能、動作》
　図４（ａ）に示すように第４実施形態においては、情報信号発生器（ω_Ｉ１）１１の情報信号と共に、第二の情報信号発生器（ω_Ｉ２）１５の情報信号を送る。すなわち、二つの別の情報を混ぜて送る。

＜第４実施形態の効果＞
　第４実施形態によれば、情報信号発生器１１と第二の情報信号発生器１５の周波数が符号発生器１３の周波数に比べて大幅に低い(十分の一以下)周波数であるために、反射を含む電波伝搬特性を符号発生器１３が生成する符号によって制御する際に、情報信号発生器１１および第二の情報信号発生器１５の内容には影響を与えない。
　そのため、第４実施形態は、図１の第１実施形態と比べて無線システムの情報伝送容量を増加(倍加)できる効果がある。

≪第５実施形態≫
　本発明の第５実施形態では、複数の周波数を用い偏波を制御して通信を行う無線システム（無線通信システム）の送信機側の第５の構成例を、図５を参照して説明する。
　図５は、本発明の第５実施形態に係る無線システムの無線機と無線送信波の第５の構成例を示す図であり、（ａ）は無線機の送信機側の構成例であり、（ｂ）、（ｃ）は無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成例を示している。

《無線機（送信機）５０の構成》
　図５（ａ）において、無線機（送信機）５０は、情報信号発生器１１、変調器１２、符号発生器１３、第二の符号発生器１７、符号切替器１９、第一の周波数発生器群部２２、第二の周波数発生器群部３２、第一のスイッチ２３、第二のスイッチ３３、第一の乗算器２４、第二の乗算器３４、第一のアンテナ２１、第二のアンテナ３１を備えて構成されている。
　以上の構成において、第１実施形態の図１（ａ）と異なるのは、情報信号発生器（ω_Ｉ）１１より大幅に高い(十倍以上の)周波数の第二の符号発生器（ω_Ｍ２）１７と、符号切替器１９を新たに備え、符号発生器（ω_Ｍ１）１３の出力と第二の符号発生器（ω_Ｍ２）１７の出力とを符号切替器１９にて切り替えて、変調器１２に送ることである。

　また、符号発生器１３と第二の符号発生器１７の生成、発生する符号の特性が異なる。例えば、符号発生器１３の発生する符号を強い自己相関関数を持つ符号とし、第二の符号発生器１７の発生する符号を強い相互相関関数をもつ符号とする。
　強い自己相互関数の符号を出力する符号発生器１３（ω_Ｍ１）は、信号の同期の際に用いる。また、強い相互関数の符号を出力する符号発生器１７（ω_Ｍ２）は、信号の識別に用いる。
　符号切替器１９は、当初、符号発生器１３の生成、発生する同期の符号（ω_Ｍ１）を用い、同期がとれた後は、第二の符号発生器１７の生成、発生する識別の符号（ω_Ｍ２）を用いる。
　なお、第５実施形態の無線機（送信機）５０の構成が第１実施形態と異なる点は、以上であり、他の重複する説明は省略する。

《無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成》
　図５（ｂ）は、符号発生器１３を用いた場合の無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成を示しており、図１（ｂ）で説明した無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成と同一となっている。したがって、図１（ｂ）と重複する説明は省略する。
　図５（ｃ）は、第二の符号発生器１７を用いた場合の無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成を示しており、図３（ｂ）で説明した広帯域符号発生器１４を用いた場合の無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成と同一となっている。第３実施形態の広帯域符号発生器１４も、第５実施形態の情報信号発生器１１より大幅に高い(十倍以上の)周波数の第二の符号発生器１７も周波数という観点では、同じである。
　したがって、図５（ｃ）において、図３（ｂ）と重複する説明は省略する。

　第５実施形態においては、符号切替器１９が符号発生器１３側か第二の符号発生器１７側かによって、第一のアンテナ２１（ω_Ｃ１１，・・・，ω_Ｃ１Ｎ）、第二のアンテナ３１（ω_Ｃ２１，・・・，ω_Ｃ２Ｎ）から出力する無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成は、図５（ｂ）または図５（ｃ）となる。なお、図５（ｃ）におけるスペクトラム４Ａ，４Ｂは、図５（ｂ）におけるスペクトラム３Ａ，３Ｂより周波数の幅が広い。
　なお、スペクトラム４Ａ，４Ｂがスペクトラム３Ａ，３Ｂより周波数の幅が広いのは、第二の符号発生器１７で用いる符号が符号発生器１３で用いる符号よりも長い符号であることに起因する。

《無線システム・無線機の機能、動作》
　図５（ａ）に示すように、符号発生器１３と第二の符号発生器１７とを備え、符号切替器１９で切り替えて用いる。
　符号発生器１３と第二の符号発生器１７とは異なる特性の符号発生器であり、環境や状況に応じて、使い分けることができる。
　例えば、符号発生器１３を強い自己相関関数を持つ符号を出力するとすれば、送受信機の同期に用いることができる。また、符号の構成によって、偏波の回転角度を識別することもできる。
　すなわち、送受信の開始の当初、あるいは、定期的に同期をチェックするときに用いる。
　また、第二の符号発生器１７が強い相互相関関数を持つ符号を出力するとすれば、無線システム内の複数の無線機を識別することができる。

＜第５実施形態の効果＞
　第５実施形態によれば、符号発生器１３と第二の符号発生器１７の生成する符号の特性を異なるものとすることにより、第１実施形態と比べて無線システムの機能を増加させることができる。
　例えば、前記したように、二つの符号発生器の発生する符号のうち一方を強い自己相関関数を持つ符号とし、他方を強い相互相関関数をもつ符号とすれば、前者により送受信機の同期を取り、後者により無線システム内の複数の無線機を識別することが可能となる。

≪第６実施形態≫
　本発明の第６実施形態では、複数の周波数を用い偏波を制御して通信を行う無線システム（無線通信システム）の送信機側の第６の構成例を、図６を参照して説明する。
　図６は、本発明の第６実施形態に係る無線システムの無線機と無線送信波の第６の構成例を示す図であり、（ａ）は無線機の送信機側の構成例であり、（ｂ）は無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成例を示している。

《無線機（送信機）６０の構成》
　図６（ａ）において、無線機（送信機）６０は、情報信号発生器１１、変調器１２、符号発生器１３、第一の周波数余弦発生器群部２５、第二の周波数余弦発生器群部５５、第一の周波数正弦発生器群部３５、第二の周波数正弦発生器群部６５、第一のスイッチ２３、第二のスイッチ３３、第三のスイッチ５３、第四のスイッチ６３、第一の乗算器２４、第二の乗算器３４、第三の乗算器５４、第四の乗算器６４、加算器２６、減算器３７、第一のアンテナ２１、第二のアンテナ３１を備えて構成されている。

　情報信号発生器（ω_Ｉ）１１は、無線システムの送信機として伝送する情報の信号を発生する。
　符号発生器１３（ω_Ｍ）は、情報信号発生器１１より大幅に高い(十倍以上の)周波数ω_Ｍを発生する。
　変調器（Ｍｏｄ）１２は、情報信号発生器１１の出力と符号発生器１３の出力とを入力して、それぞれの信号を重畳する。
　そして、この重畳された信号を二分岐する。この二分岐を第一の分岐、第二の分岐とする。第一の分岐を更に二分岐し、一方は第一の乗算器２４に、他方は第三の乗算器５４に、それぞれ前記の重畳された信号を送る。
　また、第二の分岐を更に二分岐し、一方は第二の乗算器３４に、他方は第四の乗算器６４に、それぞれ前記の重畳された信号を送る。

　第一の周波数余弦発生器群部２５は、複数（Ｎ個）の周波数発生器２５１１，・・・，２５１Ｎから構成され、それぞれ周波数の異なる余弦波のｃｏｓω_Ｃ１１ｔ，・・・，ｃｏｓω_Ｃ１Ｎｔの搬送波を発生する。
　第一のスイッチ２３は、第一の周波数余弦発生器群部２５から一つ（ｃｏｓω_Ｃ１１ｔ，・・・，ｃｏｓω_Ｃ１Ｎｔのいずれか）の搬送波（キャリア）を選択し、その周波数の搬送波を第一の乗算器２４へ送る。
　第一の乗算器２４は、変調器（Ｍｏｄ）１２からの出力と、第一のスイッチ２３からの出力を乗算する。すなわち、変調器（Ｍｏｄ）１２の変調信号と搬送波（ｃｏｓω_Ｃ１１ｔ，・・・，ｃｏｓω_Ｃ１Ｎｔのいずれか）を合成して重畳する。そして、この変調信号が搬送波に重畳された信号が加算器２６に送られる。

　第二の周波数余弦発生器群部５５は、複数（Ｎ個）の周波数発生器５５２１，・・・，５５２Ｎから構成され、それぞれ周波数の異なる余弦波のｃｏｓω_Ｃ２１ｔ，・・・，ｃｏｓω_Ｃ２Ｎｔの搬送波を発生する。
　第三のスイッチ５３は、第二の周波数余弦発生器群部５５から一つ（ｃｏｓω_Ｃ２１ｔ，・・・，ｃｏｓω_Ｃ２Ｎｔのいずれか）の搬送波を選択し、その周波数の搬送波を第三の乗算器５４へ送る。
　第三の乗算器５４は、変調器（Ｍｏｄ）１２からの出力と、第三のスイッチ５３からの出力を乗算する。すなわち、変調器（Ｍｏｄ）１２の変調信号と搬送波（ｃｏｓω_Ｃ２１ｔ，・・・，ｃｏｓω_Ｃ２Ｎｔのいずれか）を合成して重畳する。そして、この変調信号が搬送波に重畳された信号が加算器２６に送られる。

　第一の周波数正弦発生器群部３５は、複数（Ｎ個）の周波数発生器３５１１，・・・，３５１Ｎから構成され、それぞれ周波数の異なる正弦波のｓｉｎω_Ｃ１１ｔ，・・・，ｓｉｎω_Ｃ１Ｎｔの搬送波を発生する。
　第二のスイッチ３３は、第一の周波数正弦発生器群部３５から一つ（ｓｉｎω_Ｃ１１ｔ，・・・，ｓｉｎω_Ｃ１Ｎｔのいずれか）の搬送波を選択し、その周波数の搬送波を第二の乗算器３４へ送る。
　第二の乗算器３４は、変調器（Ｍｏｄ）１２からの出力と、第二のスイッチ３３からの出力を乗算する。すなわち、変調器（Ｍｏｄ）１２の変調信号と搬送波（ｓｉｎω_Ｃ１１ｔ，・・・，ｓｉｎω_Ｃ１Ｎｔのいずれか）を合成して重畳する。そして、この変調信号が搬送波に重畳された信号が減算器３７に送られる。

　第二の周波数正弦発生器群部６５は、複数（Ｎ個）の周波数発生器６５２１，・・・，６５２Ｎから構成され、それぞれ周波数の異なる正弦波のｓｉｎω_Ｃ２１ｔ，・・・，ｓｉｎω_Ｃ２Ｎｔの搬送波を発生する。
　第四のスイッチ６３は、第二の周波数正弦発生器群部６５から一つ（ｓｉｎω_Ｃ２１ｔ，・・・，ｓｉｎω_Ｃ２Ｎｔのいずれか）の搬送波を選択し、その周波数の搬送波を第四の乗算器６４へ送る。
　第四の乗算器６４は、変調器（Ｍｏｄ）１２からの出力と、第四のスイッチ６３からの出力を乗算する。すなわち、変調器（Ｍｏｄ）１２の変調信号と搬送波（ｓｉｎω_Ｃ２１ｔ，・・・，ｓｉｎω_Ｃ２Ｎｔのいずれか）を合成して重畳する。そして、この変調信号が搬送波に重畳された信号が減算器３７に送られる。

　加算器２６は、第一の乗算器２４から出力された信号と、第三の乗算器５４から出力された信号を加算して、第一のアンテナ２１に送る。
　減算器３７は、第二の乗算器３４から出力された信号と、第四の乗算器６４から出力された信号を減算して、第二のアンテナ３１に送る。

　第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１は、偏波を放射するアンテナである。
　第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１は、電波（電磁波）の発生の仕方が空間的に直交するように配置されている。
　第一のアンテナ２１は、加算器２６からの出力信号である電気信号を、空間に電波として放射する。
　第二のアンテナ３１は、減算器３７からの出力信号である電気信号を、空間に電波として放射する。
　第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１とは、前記したように空間的に直交するように配置されているので、第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１から放射される電波（電磁波）は互いに直交している。

《無線送信波の周波数帯域と搬送波の構成》
　図６（ｂ）において、複数（Ｎ本）の無線チャネル（ＣＨ１，ＣＨ２，・・・，ＣＨＮ）がある。なお、図６（ｂ）における横軸は、周波数ｆである。
　第一の周波数余弦発生器群部２５と第一の周波数正弦発生器群部３５の生成周波数（ω_Ｃ１１，ω_Ｃ１２，・・・，ω_Ｃ１Ｎ）のそれぞれの線スペクトラム（ω_Ｃ１１，ω_Ｃ１２，・・・，ω_Ｃ１Ｎ）２Ａと、第二の周波数余弦発生器群部５５と第二の周波数正弦発生器群部６５の生成周波数（ω_Ｃ２１，ω_Ｃ２２，・・・，ω_Ｃ２Ｎ）のそれぞれの線スペクトラム（ω_Ｃ２１，ω_Ｃ２２，・・・，ω_Ｃ２Ｎ）２Ｂが示されている。
　そして、それらの線スペクトラムは、本（第６）実施形態の無線システムが使用する周波数帯域を分割して得られる複数（Ｎ個）の無線チャネル（ＣＨ１，ＣＨ２，・・・，ＣＨＮ）のそれぞれの周波数帯域の概ね中央部に配置されている。

　第一の周波数余弦発生器群部２５および第一の周波数正弦発生器群部３５の生成周波数と、第二の周波数余弦発生器群部５５と第二の周波数正弦発生器群部６５の生成周波数との差は、無線チャネル（ＣＨ１，ＣＨ２，・・・，ＣＨＮ）内部で全て等しい。すなわち、
（ω_Ｃ２１－ω_Ｃ１１）＝（ω_Ｃ２２－ω_Ｃ１２）＝　・・・　＝（ω_Ｃ２Ｎ－ω_Ｃ１Ｎ）
　なお、この関係は、無線伝送の空間の途中で電磁波散乱体によって反射が起きても保たれる。
　また、これらの線スペクトラム２Ａ，２Ｂのそれぞれに、符号発生器１３と情報信号発生器１１の出力の重畳が形成する同一のスペクトラム４Ａ，４Ｂが広がっている様子が表記されている。

　なお、第一の周波数余弦発生器群部２５の余弦波（ｃｏｓω_Ｃ１１ｔ，・・・，ｃｏｓω_Ｃ１Ｎｔ）と第二の周波数余弦発生器群部５５の余弦波（ｃｏｓω_Ｃ２１ｔ，・・・，ｃｏｓω_Ｃ２Ｎｔ）、そして第一の周波数正弦発生器群部３５の正弦波（ｓｉｎω_Ｃ１１ｔ，・・・，ｓｉｎω_Ｃ１Ｎｔ）と第二の周波数正弦発生器群部６５の正弦波（ｓｉｎω_Ｃ２１ｔ，・・・，ｓｉｎω_Ｃ２Ｎｔ）については、ｓｉｎ、ｃｏｓの区別なく周波数（ω_Ｃ１１，・・・，ω_Ｃ１Ｎ）、（ω_Ｃ２１，・・・，ω_Ｃ２Ｎ）のみに着目して表記している。

　また、図６（ｂ）に示した線スペクトラム（ω_Ｃ１１，・・・，ω_Ｃ１Ｎ）２Ａ、線スペクトラム（ω_Ｃ２１，・・・，ω_Ｃ２Ｎ）２Ｂ、およびスペクトラム４Ａ，４Ｂは、第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１で共通である。
　第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１とは、前記したように、互いに空間的に直交している。
　第一のアンテナ２１からは（ｃｏｓω_Ｃ１１ｔ，・・・，ｃｏｓω_Ｃ１Ｎｔ）と（ｃｏｓω_Ｃ２１ｔ，・・・，ｃｏｓω_Ｃ２Ｎｔ）の系列のいずれかの搬送波が加算された電気信号が変換された電波が出力される。
　それに対して、第二のアンテナ３１からは（ｓｉｎω_Ｃ１１ｔ，・・・，ｓｉｎω_Ｃ１Ｎｔ）と（ｓｉｎω_Ｃ２１ｔ，・・・，ｓｉｎω_Ｃ２Ｎｔ）の系列のいずれかの搬送波が減算された電気信号が変換された電波が出力される。

　すなわち、第一のアンテナ２１からはｃｏｓωｔ系列、第二のアンテナ３１からはｓｉｎωｔ系列の電気信号を変換した電波が出力される。
　これらの周波数ωが等しい第一のアンテナ２１の電波と第二のアンテナ３１の電波に着目すると、空間を円形に回転する回転偏波（円偏波）の電磁波が空間内を伝搬することになる。

《回転偏波（円偏波）の原理》
　この回転偏波（円偏波）の原理を簡単に説明する。
　例えば、複素平面におけるオイラーの公式として、次の１式がよく知られている。
　ｅｘｐ（ｉθ）＝ｃｏｓθ＋ｉ・ｓｉｎθ　　　・・・　（１式）
　ここで、ｉは虚数単位であり、θは回転角である。
　１式において、θが各値をとると１式のベクトルは、円を描いて、円周を移動する（回転する）。また、ｃｏｓθは実数であり、ｉ・ｓｉｎθは虚数である。すなわち、実数軸と虚数（ｉ）軸の複素平面において、ｃｏｓθとｉ・ｓｉｎθは、ベクトルとして、円周を移動、回転する。

　この実数軸と虚数（ｉ）軸が直交していることは、本発明の第６実施形態に係る送信アンテナである第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１とが、空間的に直交する方向に設置されていることに対応する。
　また、第一のアンテナ２１からｃｏｓωｔの偏波が電磁波として放射され、第二のアンテナ３１からｓｉｎωｔの偏波が電磁波として放射されることに対応する。
　すなわち、第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１が互いに空間的に直交して配置され、第一のアンテナ２１からはｃｏｓωｔ系列、第二のアンテナ３１からはｓｉｎωｔ系列の電気信号を変換した電波が出力されると、合成された電波は、空間を円形に回転する回転偏波（円偏波）の電磁波（電波）となる。

《回転方向の異なる円偏波》
　なお、第一のアンテナ２１の（ｃｏｓω_Ｃ１１ｔ，・・・，ｃｏｓω_Ｃ１Ｎｔ）と（ｃｏｓω_Ｃ２１ｔ，・・・，ｃｏｓω_Ｃ２Ｎｔ）の系列のいずれかの搬送波が加算された電気信号が変換された電波と、第二のアンテナ３１からは（ｓｉｎω_Ｃ１１ｔ，・・・，ｓｉｎω_Ｃ１Ｎｔ）と（ｓｉｎω_Ｃ２１ｔ，・・・，ｓｉｎω_Ｃ２Ｎｔ）の系列のいずれかの搬送波が減算された電気信号が変換された電波とでは、空間における回転方向が異なる。
　すなわち、加算された場合には、右回りの円偏波が出力され、減算された場合には、左回りの円偏波が出力される。この右回りと左回りの偏波とで合成された偏波は、ゆっくりと回転することになる。

　より具体的には、二つの周波数成分を有する電磁波の偏波は、第一の周波数余弦発生器群部２５あるいは第二の周波数余弦発生器群部５５と、第一の周波数正弦発生器群部３５あるいは第二の周波数正弦発生器群部６５との生成、発生する周波数の差の半分の周波数で、伝搬周波数に比べてゆっくりと回転する。ゆっくりと回転するので検出が容易になる。
　なお、この円偏波の回転は、伝送経路における電磁波散乱体による反射によっても保存される。

＜第６実施形態の効果＞
　第６実施形態によれば、前記したように、異なる周波数、かつ回転方向が異なる円偏波の電磁波が空間内を伝搬し、二つの周波数成分を有する電磁波の偏波は、第一の周波数余弦発生器群部２５あるいは第二の周波数余弦発生器群部５５と、第一の周波数正弦発生器群部３５あるいは第二の周波数正弦発生器群部６５との生成周波数の差の半分の周波数で、伝搬周波数に比べてゆっくりと回転する。
　この円偏波の回転は、伝送経路における電磁波散乱体による反射によっても保存され、符号発生器１３の符号（例えば自己相間関数、相互相間関数）によって、伝搬周波数より十分に低い周波数で回転する偏波を識別することによって、送受信機は最適な偏波を用いて良好な通信を実現することが出来る。

≪第７実施形態≫
　本発明の第７実施形態では、複数の周波数を用い偏波を制御して通信を行う無線システム（無線通信システム）の受信機側の第１の構成例を、図７を参照して説明する。
　図７は、本発明の第７実施形態に係る無線システムの無線機（受信機）の構成例を示す図である。
　図７において、受信機（無線機）７０は、受信アンテナ１２１、第一の局部周波数発生器群部１２２、第二の局部周波数発生器群部１３２、第一の受信スイッチ１２３、第二の受信スイッチ１３３、第一の受信乗算器１２４、第二の受信乗算器１３４、受信符号発生器１１３、第一の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０２、第二の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０３、ベースバンド回路（ＢＢ）１０１を備えて構成される。

　受信アンテナ１２１は、送信されてきた電波を受信し、電気信号に変換する。この受信アンテナ１２１から得られた電気信号の出力は、二分岐されて、第一の受信乗算器１２４と第二の受信乗算器１３４とに送られる。
　第一の局部周波数発生器群部１２２は、複数（Ｎ個）の局部周波数発生器１２２１１，１２２１２，・・・，１２２１Ｎを有して構成され、それぞれ周波数ω_Ｃ１１，ω_Ｃ１２，・・・，ω_Ｃ１Ｎの搬送波を発生する。
　第一の受信スイッチ１２３は、第一の局部周波数発生器群部１２２から一つ（ω_Ｃ１１，ω_Ｃ１２，・・・，ω_Ｃ１Ｎのいずれか）の周波数を選択し、その周波数の搬送波を第一の受信乗算器１２４へ送る。
　第一の受信乗算器１２４は、受信アンテナ１２１からの電気信号の出力と、第一の受信スイッチ１２３からの出力を乗算（重畳）する。そして、乗算した結果を第一の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０２へ出力する。

　第二の局部周波数発生器群部１３２は、複数（Ｎ個）の局部周波数発生器１３２２１，１３２２２，・・・，１３２２Ｎを有して構成され、それぞれ周波数ω_Ｃ２１，ω_Ｃ２２，・・・，ω_Ｃ２Ｎの搬送波を発生する。
　第二の受信スイッチ１３３は、第二の局部周波数発生器群部１３２から一つ（ω_Ｃ２１，・・・，ω_Ｃ２Ｎのいずれか）の周波数を選択し、その周波数の搬送波を第二の受信乗算器１３４へ送る。
　第二の受信乗算器１３４は、受信アンテナ１２１からの電気信号の出力と、第二の受信スイッチ１３３からの出力を乗算（重畳）する。そして、乗算した結果を第二の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０３へ出力する。

　受信符号発生器１１３は、送信機（不図示）が用いた符号と同一の符号を生成し、第一の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０２と第二の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０３とに出力する。
　第一の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０２は、第一の受信乗算器１２４の出力を、受信符号発生器１１３の出力する符号を用いて復号する。そして、その復号した出力をベースバンド回路（ＢＢ）１０１に送る。
　第二の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０３は、第二の受信乗算器１３４の出力を、受信符号発生器１１３の出力する符号を用いて復号する。そして、その復号した出力をベースバンド回路（ＢＢ）１０１に送る。
　ベースバンド回路（ＢＢ）１０１は、第一の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０２と第二の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０３との出力を得て、品質の高い入力信号を選択、生成する。
　なお、送信機（不図示）の情報をどの受信機に送るかの対応する関係にある場合は、受信符号発生器１１３は、送信機（不図示）が用いる符号を事前に把握していることができる。すなわち、第一の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０２と、第二の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０３とにおける復号が可能となる。

＜第７実施形態の効果＞
　第７実施形態によれば、空間的に直交する偏波で到来する異なる周波数の電波の少なくとも一方を受信できる。
　そして、この電波で伝達される情報信号を送信機が用いた符号と同一の符号で復号できるので、無線通信に用いる電磁波の偏波が変化しても通信を継続することができる。

≪第８実施形態≫
　本発明の第８実施形態では、複数の周波数を用い偏波を制御して通信を行う無線システム（無線通信システム）の受信機側の第２の構成例を、図８を参照して説明する。
　図８は、本発明の第８実施形態に係る無線システムの無線機（受信機）の第２の構成例を示す図である。
　図８において、受信機（無線機）８０は、第一の受信アンテナ１２１、第二の受信アンテナ１３１、第一の局部周波数発生器群部１２２、第二の局部周波数発生器群部１３２、第三の局部周波数発生器群部２２２、第四の局部周波数発生器群部２３２、第一の受信スイッチ１２３、第二の受信スイッチ１３３、第三の受信スイッチ２２３、第四の受信スイッチ２３３、第一の受信乗算器１２４、第二の受信乗算器１３４、第三の受信乗算器２２４、第四の受信乗算器２３４、第一の受信符号発生器１１３、第二の受信符号発生器２１３、第一の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０２、第二の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０３、第三の復号器（Ｄｅｍｏｄ）２０２、第四の復号器（Ｄｅｍｏｄ）２０３、ベースバンド回路（ＢＢ）１０１を備えて構成される。

　なお、第一の受信アンテナ１２１と第二の受信アンテナ１３１とは、空間的に直交した関係にある。
　また、受信機（無線機）８０は、信号を受信する系列として、第一系列Ｒ１と第二系列Ｒ２とを有している。

　第一系列Ｒ１は、第一の受信アンテナ１２１、第一の局部周波数発生器群部１２２、第二の局部周波数発生器群部１３２、第一の受信スイッチ１２３、第二の受信スイッチ１３３、第一の受信乗算器１２４、第二の受信乗算器１３４、第一の受信符号発生器１１３、第一の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０２、第二の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０３、ベースバンド回路（ＢＢ）１０１を備えて構成されている。この構成は、図７で示した第７実施形態と同一の構成である。
　したがって、重複する説明は、省略する。

　第二系列Ｒ２は、第二の受信アンテナ１３１、第三の局部周波数発生器群部２２２、第四の局部周波数発生器群部２３２、第三の受信スイッチ２２３、第四の受信スイッチ２３３、第三の受信乗算器２２４、第四の受信乗算器２３４、第二の受信符号発生器２１３、第三の復号器（Ｄｅｍｏｄ）２０２、第四の復号器（Ｄｅｍｏｄ）２０３、ベースバンド回路（ＢＢ）１０１を備えて構成されている。この構成は、図７で示した第７実施形態、および第８実施形態の第一系列と同一の構成である。
　ただし、前記したように、第二の受信アンテナ１３１は、第一の受信アンテナ１２１に対して、空間的に直交する関係で配置されている。

　すなわち、第一の受信アンテナ１２１以降の第一系列の受信系統と、第二の受信アンテナ１３１以降の第二系列の受信系統とで、空間的に直交する偏波で到来する異なる周波数の電波の両者を受信する。
　ベースバンド回路（ＢＢ）１０１は、第一、第二、第三、第四の復号器（Ｄｅｍｏｄ）１０２，１０３，２０２，２０３のそれぞれの出力を入力し、それらの信号から品質の高い信号を選択、生成する。

＜第８実施形態の効果＞
　第８実施形態によれば、空間的に直交する偏波で到来する異なる周波数の電波の両者を受信でき、この電波で伝達される情報信号を送信機が用いた符号と同一の符号で復号できる。
　したがって、図７に示した第７実施形態に比べて、通信品質を向上させながら、無線通信に用いる電磁波の偏波が変化しても通信を継続することができる。

≪第９実施形態：昇降機制御システム≫
　本発明の第９実施形態として、複数の周波数を用い偏波を制御する無線システムを適用した昇降機制御システム１１００の構成例を説明する。
　図９は、本発明の第９実施形態に係る昇降機制御システム１１００の構成例を示す図である。
　図９において、本（第９）実施形態の昇降機制御システム１１００では、昇降機が設置される建物１１０１の内部を昇降カゴ１１１１が昇降する。

　また、建物１１０１の内部の床部には、第１～第８実施形態のいずれかで説明した偏波を送受信可能なアンテナを有する送信機および受信機を具備する基地局無線機１１０３ａと基地局二直交偏波一体アンテナ１１０２ａが結合して設置される。
　そして、基地局無線機１１０３ａで発生した信号を基地局二直交偏波一体アンテナ１１０２ａから送信する。
　なお、二直交偏波一体アンテナとは、第１実施形態などで説明した電波の発生の仕方が空間的に直交するように配置された二本のアンテナを一体化したアンテナである。
　すなわち、基地局二直交偏波一体アンテナ１１０２ａは、直交する二つのアンテナ（例えば第一のアンテナ２１、第二のアンテナ３１：図１）で構成されている。
　また、建物１１０１の内部の天井部には、第１～第８の実施形態のいずれかで説明した偏波を送受信可能なアンテナを有する送信機および受信機を具備する基地局無線機１１０３ｂと基地局二直交偏波一体アンテナ１１０２ｂが結合して設置される。

　昇降カゴ１１１１の外部床面には、第１～第８実施形態のいずれかで説明した偏波を送受信可能なアンテナを有する送信機および受信機を具備する端末局二直交偏波一体アンテナ１１１２ａが設置されている。
　また、昇降カゴ１１１１の外部天井には、第１～第８実施形態のいずれかで説明した偏波を送受信可能なアンテナを有する送信機および受信機を具備する端末局二直交偏波一体アンテナ１１１２ｂが設置されている。
　端末局二直交偏波一体アンテナ１１１２ａと端末局二直交偏波一体アンテナ１１１２ｂは、ともに高周波ケーブル１１１４を用いて端末局無線機１１１３に結合している。

　基地局無線機１１０３ａ，１１０３ｂ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の外壁によって、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（第９）実施形態の昇降機制御システム１１００では、第１実施形態～第８実施形態のいずれかの無線システム（無線通信システム）を用いるので、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、同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

＜第９実施形態の効果＞
　第９実施形態によれば、前記の無線通信システムを用いた無線接続手段を用いて、昇降機制御システム１１００の昇降カゴ１１１１の制御・監視を建物１１０１において、有線接続手段を用いずに、遠隔で実施できるので、ケーブル等の有線接続手段を削除可能となる。
　そのため、同一の輸送能力を、より小さい建物体積で実現できる。あるいは同一の建物体積で昇降機寸法を増大させることによる輸送能力向上を実現できる。

≪第１０実施形態：変電設備監視システム≫
　本発明の第１０実施形態として、複数の周波数を用い偏波を制御する無線システムを適用した変電設備監視システム１２００の構成例を説明する。
　図１０は、本発明の第１０実施形態に係る変電設備監視システム１２００の構成例を示す図である。
　図１０において、本（第１０）実施形態の変電設備監視システム１２００は、複数の変電機１２０１と、第１実施形態～第８実施形態のいずれかの無線システム（無線通信システム）、あるいは回転偏波を適用した無線システムを用いている。
　端末局無線機１２０３は、回転偏波の電磁波を用いる無線システムの送信機、および受信機を具備している。そして、二直交偏波一体アンテナ（回転偏波アンテナ）からなる端末局回転偏波アンテナ１２０２が端末局無線機１２０３と結合して設置されている。
　また、複数の変電機１２０１の近傍に、変電機１２０１の数よりも少ない数の基地局装置１２１１が設営される。

　基地局無線機１２１３は、回転偏波の電磁波を用いる無線システムの送信機、および受信機を具備している。そして、二直交偏波一体アンテナ（回転偏波アンテナ）からなる基地局回転偏波アンテナ１２１２が基地局無線機１２１３と結合して設置されている。
　そして、基地局無線機１２１３で発生した信号を基地局回転偏波アンテナ１２１２から送信する。
　なお、回転偏波アンテナ（二直交偏波一体アンテナ）とは、第１実施形態の第一のアンテナ２１と第二のアンテナ３１のように電波の発生の仕方が空間的に直交するように配置され、かつ、それら二本のアンテナが一体化したアンテナである。

　前記したように、端末局無線機１２０３、および基地局装置１２１１は、回転偏波を送受信可能なアンテナを有し、回転偏波の電磁波を用いる無線システム（無線通信システム）の送信機および受信機を備えているので、回転偏波の電磁波を用いた無線通信が可能である。
　なお、図１０において、変電機１２０１、基地局装置１２１１、基地局回転偏波アンテナ１２１２、基地局無線機１２１３は、複数個あるが、代表的なもののみに符号をつけており、同様の形態のものに符号をつけることを省略している。

　変電機１２０１の外形の寸法は、数メートルのオーダーであり、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に対応する波長に比べ圧倒的に大きいため、前記の複数の変電機１２０１によって、電磁波は多重反射を受けて、多重波干渉環境が形成される。
　本（第１０）実施形態の変電設備監視システム１２００では、前記の第１実施形態～第８実施形態のいずれかの無線システム（無線通信システム）を適用しているので、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。

＜第１０実施形態の効果＞
　第１０実施形態によれば、前記のように、変電設備監視システム１２００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
　そのため、前記の無線機（送信機、受信機）を適用した無線接続手段を用いて、変電機１２０１の制御・監視を複数の無線基地局の基地局装置１２１１によって、有線接続手段を用いずに遠隔で実施できる。また、変電機１２０１の故障を検出できる。
　したがって、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でき、ケーブルの敷設コストを削除できる。
　そのため、変電機１２０１の制御・監視システム（変電設備監視システム）の安全性向上およびコスト削減に効果がある。

≪その他の実施形態≫
　なお、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものでなく、さらに様々な変形例が含まれる。例えば、前記の実施形態は、本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、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成の一部で置き換えることが可能であり、さらに、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成の一部または全部を追加・削除・置換をすることも可能である。
　以下に、その他の実施形態や変形例について、さらに説明する。

《搬送波の波形・位相》
　第１実施形態において、周波数発生器２２１１～２２１Ｎ，３２２１～３２２Ｎは、周波数（ω_Ｃ１１，ω_Ｃ１２，・・・，ω_Ｃ１Ｎ）、（ω_Ｃ２１，ω_Ｃ２２，・・・，ω_Ｃ２Ｎ）として、特に波形や位相について限定した説明はしなかった。すなわち、広く適用が可能である。
　例えば、周波数発生器２２１１～２２１Ｎや周波数発生器３２２１～３２２Ｎを余弦波の発生器や正弦波の発生器、あるいは、それらを組み合わせても用いてもよい。
　すなわち、直線偏波のみならず円偏波として用いることもできる。

《無線機の構成》
　第１～第６実施形態においては、無線機として送信機を説明し、第７～第８実施形態においては、無線機として受信機を説明したが、本発明の無線機は、これらの実施形態に限定されない。
　例えば、第１～第６実施形態のいずれかの送信機と、第７～第８実施形態のいずれかの受信機を共に搭載した無線機であってもよい。また、それらの組み合わせも様々に構成できる。

《三直交偏波一体アンテナ》
　第９実施形態の昇降機制御システム、および、第１０実施形態の変電所設備監視システムでは、二直交偏波一体アンテナ（回転偏波アンテナを含む）を用いる例で説明したが、これに限定されない。
　３次元空間において、電波の出力する偏波がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３方向で互いに直交する３本のアンテナで構成される三直交偏波一体アンテナを用いてもよい。
　この場合には、さらなる品質のよい無線通信が可能となる効果がある。

《太陽電池発電システムへの適用》
　図１０に示した第１０実施形態においては、複数の変電機１２０１を配置した変電設備監視システムの例を説明したが、同様の応用例は前記に限定されない。
　例えば、複数の太陽電池を配置した太陽電池発電システムにおける発電設備（太陽電池発電）を監視するシステムにおいても、前記した無線システムを適用できる。
　複数の太陽電池を配置した発電設備においては、制御、もしくは監視に電気配線を用いるのは、必ずしも得策ではない。そのため、無線通信による制御、もしくは監視を行う。
　このとき、複数の太陽電池を配置した環境は、多重波干渉環境下であるので、前記した無線システムを適用することが効果的である。

　１０，２０，３０，４０，５０，６０　　無線機（送信機）
　１１，１５　　情報信号発生器
　１２，１６　　変調器
　１３，１７　　符号発生器
　１４　　広帯域符号発生器、符号発生器
　１９　　符号切替器
　２１，３１，４１　　アンテナ（偏波アンテナ）
　２２，３２，４２　　周波数発生器群部
　２３，３３，４３，５３，６３　　スイッチ
　２４，３４，４４，５４，６４，１２４，１３４，２２４，２３４　　乗算器
　２５，５５　　周波数余弦発生器群部
　２６　　加算器
　３５，６５　　周波数正弦発生器群部
　３７　　減算器
　７０，８０　　無線機（受信器）
　１０１　　ベースバンド回路
　１０２，１０３，２０２，２０３　　復号器
　１１３，２１３　　受信符号発生器
　１２１，１３１　　受信アンテナ
　１２２，１３２，２２２，２３２　　局部周波数発生器群部
　１２３，１３３，２２３，２３３　　受信スイッチ
　１１００　　昇降機制御システム
　１１０１　　建物
　１１０２ａ，１１０２ｂ　　基地局二直交偏波一体アンテナ
　１１０３ａ，１１０３ｂ，１２１３　　基地局無線機
　１１１１　　昇降カゴ
　１１１２ａ，１１１２ｂ　　端末局二直交偏波一体アンテナ
　１１１３，１２０３　　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
　１２１１　　基地局装置
　１２１２　　基地局回転偏波アンテナ
　２２１１～２２１Ｎ，２５１１～２５１Ｎ，３２２１～３２２Ｎ，３５１１～３５１Ｎ，４２３１～４２３Ｎ，５５２１～５５２Ｎ，６５２１～６５２Ｎ　　周波数発生器
　１２２１１～１２２１Ｎ，１３２２１～１３２２Ｎ　　局部周波数発生器
　２Ａ，２Ｂ，２Ｃ　　線スペクトラム
　３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，４Ａ，４Ｂ　　スペクトラム
　ＣＨ１～ＣＨＮ　　無線チャネル

Claims (12)

1. 　複数の無線機からなる無線システムが使用する周波数帯域を分割して複数の無線チャネルを形成し、
   　一つの無線チャネルの中に複数のキャリアを発生させ、
   　複数のキャリアに同一の変調信号を重畳し、
   　複数のキャリアを異なる偏波のアンテナから放射する、
   ことを特徴とする無線システム。
2. 　請求項１において、
   　前記変調信号が情報信号を同一の符号で拡散した信号を重畳して得られる、
   ことを特徴とする無線システム。
3. 　請求項２において、
   　前記符号の周波数が情報信号の周波数より高い、
   ことを特徴とする無線システム。
4. 　請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
   　異なるキャリアで送られる情報信号が異なる、
   ことを特徴とする無線システム。 
5. 　請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
   　無線機は複数の符号を具備し、
   　キャリアに情報信号を複数の符号から選択した同一の符号で拡散した信号を重畳し、
   　異なるタイミングで同一の符号を変更して、各キャリアを異なる偏波のアンテナから放射する、
   ことを特徴とする無線システム。
6. 　請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
   　複数のキャリアを互いに空間的に直交するアンテナから放射する、
   ことを特徴とする無線システム。
7. 　請求項６において、
   　複数のキャリアを互いに空間的に直交するアンテナから互いに直交する直線偏波で放射する、
   ことを特徴とする無線システム。
8. 　請求項６において、
   　複数のキャリアを互いに空間的に直交するアンテナから回転方向の異なる円偏波で放射する、
   ことを特徴とする。
9. 　請求項６において、
   　互いに空間的に直交するアンテナが２本からなり、２次元の空間で直交する、
   ことを特徴とする無線システム。
10. 　請求項６において、
    　互いに空間的に直交するアンテナが３本からなり、３次元の空間で直交する、
    ことを特徴とする無線システム。
11. 　請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の無線システムを適用する、
    ことを特徴とする昇降機制御システム。
12. 　請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の無線システムを適用する、
    ことを特徴とする変電所設備監視システム。

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