無線通信系統、升降機控制系統以及變電設備控制系統的製作方法

2023-06-01 05:09:21

無線通信系統、升降機控制系統以及變電設備控制系統的製作方法
【專利摘要】發送用同一信息信號調製了的旋轉速度不同的多個旋轉偏振波的電波，接收該多個電波，抽出與該旋轉速度對應的頻率分量，對在該分量上重疊的信息信號進行加權合成，從而實現可靠性高的無線線路。在具有各種日常用具分布的社會基本設施系統中，提供高可靠性的無線通信單元。提供使用了實施了同一調製的偏振波的旋轉速度不同的多個載波的通信系統。
【專利說明】無線通信系統、升降機控制系統以及變電設備控制系統

【技術領域】
[0001] 本發明涉及無線通信系統、升降機控制系統以及變電設備控制系統，特別涉及實 現放置無線機的環境具有使電波反射/散射的障礙物，使用由該障礙物發生的多重波來進 行通信的無線通信系統的技術。

【背景技術】
[0002] 關於在廣播/通信領域中顯著發展的無線通信技術，正在依次克服無線特有的斷 裂/無法更新區域的問題，使通信線路的可靠性提高，並正在進入相比於通話/視聽而言大 幅要求通信線路的高可靠性的、控制/觀測的領域。特別，在社會基本設施系設備中，相比 於一般民用設備，通信單元的可靠度更高，但在這樣的領域中，也研究將無線技術用作通信 手段。
[0003] 關於設置社會基本設施系的無線設備的環境，該無線設備的主要的動作目的是社 會基本設施設備的控制或者監視，所以相比於民用設備尺寸壓倒性地大且利用金屬部件堅 固地製作的社會基本設施設備自身成為使在無線通信中使用的電磁波散射的根源。在這樣 的環境下，如向廣播/通信領域的無線通信那樣不會受到電磁波散射物所致的反射的影響 的推測路徑或者衍射所致的準推測路徑事實上不存在，所以在電磁波散射物所致的反射引 起的多重波相互幹擾的環境下，進行該無線通信。
[0004] 因此，在該多重波幹擾環境下實現高可靠性的無線通信成為技術化課題。關於多 個電磁波，在從發送點到達接收點的距離的差是半波長的奇數倍時，由於幹擾，其能量被相 互抵消而成為零，而無法通信。用於解決該課題的以往技術是空間分集，通過在空間上離開 半波長而設置多個天線，利用在從由於多重波的幹擾而電磁波能量成為零的點離開了半波 長的點處該多重波相互加強的性質，代替電磁波的能量成為零的點。
[0005] 在社會基本設施系的無線通信環境中，在引起由作為電磁波散射體的日常用具的 相對位置決定的反射的距離是與用於實現空間分集的上述天線距離、即與在無線通信中使 用的電磁波的半波長相當的距離相同的程度時，由於其他多重反射所致的幹擾而到達天線 的電磁波的能量成為零的可能性大，難以確保無線通信的可靠性。
[0006] 此處，在無線通信中，為了減輕上述那樣的電波幹擾，考慮使用正交的二個偏振 波。即，在電磁波中有正交的二個獨立的偏振波，在電磁波被社會基本設施設備等散射體 反射時，根據偏振波的方向，偏振波的方向變化。具體而言，關於相對散射體表面的接平面 垂直的偏振波，偏振波的方向被維持，關於水平的偏振波，偏振波的方向變化180°，所以如 果使用正交的二個偏振波，則有能夠緩和由於幹擾產生的電磁波能量成為零的現象的可能 性。
[0007] 例如，作為利用正交的偏振波來進行通信的技術，在專利文獻1的現有技術中，記 載有在使用具有正交的偏振波的二個電磁波來進行通信的情況下，發送機使這些偏振角變 化，接收機檢測該偏振角，探測用於進行最良好的通信的偏振角來進行通信的技術。另外， 在專利文獻2的現有技術中，記載有從發送機送出正交的二個電磁波，接收機將到來電磁 波分成正交的二個偏振波分量而接收，並將它們通過信號處理技術以使接收靈敏度成為最 高的方式合成的技術。
[0008] 專利文獻1 :日本特開平6-311135號公報
[0009] 專利文獻2 :日本特開昭60-97734號公報


【發明內容】

[0010] 如上所述，作為使用正交的二個偏振波的技術，具體而言，在固定某個偏振波的方 向而發送電磁波，在接收點由於多重波的幹擾而電磁波的能量成為零是由於，發送了的電 磁波的偏振波的方向具有二個電磁波在接收點被相互抵消那樣的同一偏振波的旋轉方向， 所以如果使在該狀態下發送的電磁波的偏振波的方向變化，則作為多重波生成的根源的散 射體表面中的電波的反射所引起的偏振波的旋轉方向變化而偏振波的旋轉角度也變化，所 以存在在接收點幹擾的電磁波的相位旋轉角不相同的時刻，通過電磁波的偏振波的獨立 性，能夠控制為在該接收點使電磁波的能量不成為零。另外，關於在由該日常用具決定的多 個反射時電波傳播的距離，在上述多重反射環境中存在多個，所以由日常用具等所致的電 磁波障礙物引起的多個反射時的相位角的變化根據偏振波的旋轉速度和該距離而不同。 [0011] 此處，在專利文獻1的現有技術中，提供了在發送機與接收機之間的無線傳送空 間並非理想的自由空間的情況下，使用最佳的偏振角度來進行通信的手段，但在無線通信 中從發送機傳送到接收機的電磁波的偏振波的方向恆定，所以無法解決存在多個日常用具 的情況的多個多重反射波相互抵消所致的接收機中的到來電磁波的現象所致的通信質量 劣化的問題。
[0012] 另外，在專利文獻2的現有技術中，在無線通信中從發送機傳送到接收機的電磁 波的偏振波的方向恆定，所以無法解決存在多個日常用具的情況的多個多重反射波相互抵 消所致的接收機中的到來電磁波的現象所致的通信質量劣化的問題。
[0013] 即，在社會基本設施系的無線系統的電波環境中，關於引起由作為電磁波散射體 的日常用具的相對位置決定的反射的距離，存在多個，通過這些距離而從發送機到達接收 機的電磁波以不同的相位幹擾，所以存在它們相互抵消所致的從發送機到達接收機的無線 線路的質量劣化這樣的課題。
[0014] 本發明想要解決的課題在於，提供一種在配置多個日常用具的社會基本設施系統 中，減輕該日常用具發生的多重反射波的幹擾所致的從發送機到達接收機的無線線路的質 量劣化的高可靠性的無線通信手段。
[0015] 為了解決上述課題，採用例如權利要求書記載的結構。
[0016] 本申請包括多個解決上述課題的手段，在舉出其一個例子時，提供一種無線通信 系統，其特徵在於包括：發送機，以分別不同的速度使偏振波旋轉來發送通過信息信號實施 了調製的多個載波；以及接收機，接收通過所述發送機發送的多個載波，針對該多個載波各 自的偏振波的每個旋轉速度進行分離，針對分離了的每個載波，對所述信息信號進行解調， 合成針對每個載波解調了的所述信息信號。
[0017] 根據本發明，能夠提供在配置多個日常用具的社會基本設施系統中，減輕該日常 用具發生的多重反射波的幹擾所致的從發送機到接收機的無線線路的質量劣化的高可靠 性的無線通信單元。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明的無線通信系統的結構圖的例子。
[0019] 圖2是本發明的無線通信系統的其他結構圖的例子。
[0020] 圖3是本發明的無線通信系統的其他結構圖的例子。
[0021] 圖4是本發明的無線通信系統的接收機的信號處理部的例子。
[0022] 圖5是本發明的無線通信系統的其他結構圖的例子。
[0023] 圖6是本發明的無線通信系統的其他結構圖的例子。
[0024] 圖7是本發明的無線通信系統的頻率信道結構的例子。
[0025] 圖8是本發明的無線通信系統的頻率信道的其他結構的例子。
[0026] 圖9是本發明的無線通信系統的其他結構圖的例子。
[0027] 圖10是本發明的無線通信系統的頻率信道的其他結構的例子。
[0028] 圖11是本發明的無線通信系統的接收機的信號處理部的頻譜的例子。
[0029] 圖12是本發明的無線通信系統的其他結構圖的例子。
[0030] 圖13是本發明的無線通信系統的接收機的其他信號處理部的頻譜的例子。
[0031] 圖14是本發明的無線通信系統的接收機的德爾塔西格馬電路的結構圖的例子。
[0032] 圖15是本發明的無線通信系統的其他接收機的德爾塔西格馬電路的其他結構圖 的例子。
[0033] 圖16是本發明的無線通信系統的其他接收機的德爾塔西格馬電路的其他結構圖 的例子。
[0034] 圖17是本發明的無線通信系統的接收機的硬體結構的例子。
[0035] 圖18是應用了本發明的無線通信系統的升降機系統的結構圖的例子。
[0036] 圖19是應用了本發明的無線通信系統的變電設備監視系統的結構圖的例子。 [0037](符號說明）
[0038] 1、51、71、91、92 :載波發生電路；2、52、72、93:調製器；3、53:信息信號發生電路； 4 :發送混頻器；5 :旋轉信號發生電路；6、55、75、97 :發送延遲電路；7、8、46、56、57、76、77、 98、99 :合成電路；10、100 :數位訊號處理電路；11、23、24、61、81、123、223:模擬數字變換 器；12 :低通濾波器；13、16、27、30、63、86:本地振蕩器；14、17、64、85:接收混頻器；15、25、 26、62、83 :高截止濾波器；18、44、54、65、74、96、126、237、238、239:合成器；19:接收延遲電 路；21、22 :數字濾波器；28、29 :混頻器；41、43 :延遲器；42、45 :可變相位電路；47 :解調電 路；48 :控制電路；49 :基帶電路；66 :接收延遲電路；73、95 :信息信號發生電路；101、102 : 德爾塔西格馬電路；103、104、125、128、228:時鐘發生電路；121、122、221、222:模擬共振電 路；124、126、224 :數字模擬變換器；127、227 :數字插值電路；231、232、233、234、235、236: 乘法器；300 :升降機系統；301 :建築物；302、412 :基站2正交偏振波一體天線；303、413 : 基站無線機；311 :升降轎廂；312、402 :終端站2正交偏振波一體天線；313、403 :終端站無 線機；400 :變電設備監視系統；401 :變電機；411 :無線基站；881 :正交垂直偏振波發送天 線；882 :正交垂直偏振波接收天線；883、884 :正交圓偏振波發送天線。

【具體實施方式】
[0039] 以下，使用附圖，說明實施例。
[0040] 實施例1
[0041] 在本實施例中，說明進行本發明的無線通信的無線機的結構例。
[0042]圖1是構成本實施例的無線通信系統的發送機以及接收機的結構圖的例子。在發 送機1011中，通過信息信號發生電路3生成頻率Π的頻帶的信號，對由載波發生電路1生 成的載波通過調製器2利用該信號實施調製，調製後的信號在分支之後，通過多個發送混 頻器5分別重疊由多個旋轉信號發生電路4發生的比該載波的頻率低的不同的旋轉頻率的 正弦波，重疊後的各個信號分別被二分支，分支後的多個信號的單方原樣地通過第一發送 合成電路7合成，經由產生與該各個旋轉頻率對應的四分之一波長量的延遲的多個發送延 遲電路6通過第二發送合成電路8合成其他多個信號，合成後的二個信號被輸入到構成正 交垂直偏振波發送天線880的正交的2個天線的各個，作為偏振波以不同的旋轉頻率旋轉 的多個旋轉偏振波的合成波，向空間放射。
[0043] 在接收機1012中通過正交垂直偏振波接收天線881作為正交的2個偏振波分量 而接收到的信號被分支，將分支後的多個信號的單方原樣地、其他多個信號經由產生與該 各個旋轉頻率對應的四分之一波長量的延遲的多個接收延遲電路19作為多個對通過多個 接收合成電路18對各對分別合成，合成後的多個信號通過多個第一接收混頻器17重疊與 多個第一本地信號發生電路16發生的發送機所具備的載波發生電路1相同的頻率的正弦 波，對於該重疊後的各信號通過第一接收濾波器15去除該載波頻率以上的頻率分量，該去 除後的信號通過多個第二接收混頻器14重疊與多個第二本地信號發生電路13發生的發送 機所具備的多個旋轉信號發生電路4相同的不同的多個頻率的正弦波，對於該重疊後的各 信號通過第二接收濾波器12去除該多個旋轉頻率以上的頻率分量，作為結果，針對每個該 旋轉頻率，區別得到通過偏振波以不同的旋轉頻率旋轉的載波從發送機發送到接收機的信 息信號，該區別後的各信息信號通過多個模擬數字變換器11變換為數位訊號，分別輸入到 數位訊號處理電路10。
[0044] 在進行無線通信的傳送空間中存在多個日常用具等電磁波散射物的環境中，從發 送機向接收機直接傳播的電磁波通常不存在，從發送機發射的電磁波作為接受了由該日常 用具生成的多重反射的多個電磁波，相互幹擾地到達接收機。根據該日常用具的相對位置， 該多重反射波受到特定的相位延遲，所以該多個多重反射波產生不同的相位延遲而相互幹 擾地到達接收機，所以在該多重反射波具有相互抵消的相位關係的情況下，接收機中的到 來電磁波的能量減少而接收靈敏度降低，無線通信的可靠性劣化。認為日常用具的相對位 置在通信的期間被固定，所以該無線通信的可靠性劣化持續。
[0045] 在電磁波被日常用具等電磁波散射體反射的情況下，根據向該散射體的電磁波的 偏振波的入射角度引起的相位變化在0°至180°之間變化。因此，通過使用旋轉偏振波的 電磁波，即使日常用具的相對位置被固定，也能夠使到達接收機的多個多重反射波的相位 關係變化。另外，在多重反射中的反射之間，通過變更旋轉偏振波的旋轉速度，能夠變化電 磁波的偏振角的變化的程度。
[0046] 根據本實施例，能夠使用偏振波以多個不同的旋轉頻率旋轉的多個載波，針對電 磁波，從發送機向接收機，將通過與該不同的旋轉頻率對應的性質不同的多重反射的合成 波所傳送的信息信號作為數位訊號取得，所以能夠通過通常的數位訊號處理將它們高似然 度地合成，能夠提高直接波無法期待的多重反射電波環境中的通信線路的可靠性。
[0047] 實施例2
[0048] 在本實施例中，說明在本實施例的無線通信系統中使用的無線機的其他結構例。 [0049] 圖2是構成實施例2中的無線通信系統的發送機以及接收機的結構圖的例子。與 圖1的實施例不同的點在於：代替正交垂直偏振波發送天線880以及正交垂直偏振波接收 天線881，而分別使用圓垂直偏振波發送天線882以及正交垂直偏振波接收天線883。
[0050] 即，在本實施例中，通過圓垂直偏振波發送天線882,分別利用旋轉方向不同的圓 偏振波，向空間發送由第一發送合成電路7合成的信號、以及由第二發送合成電路8合成的 信號。另外，在正交垂直偏振波接收天線883中，接收旋轉方向不同的圓偏振波，針對信號 接收到的每個圓偏振波，使信號分支。
[0051] 如在實施例1所說明的那樣，通過在無線空間中傳送相互正交的偏振波，能夠提 高無線通信的可靠性，所以作為相互正交的偏振波的電磁波，還能夠使用右旋偏振波的電 磁波和左旋偏振波的電磁波，通過本實施例，能夠取得與實施例1同樣的效果。
[0052] -般，在製作直線偏振波的正交的2個偏振波的天線時，要求將它們物理上正確 地配置為90°，需要高精度的製造技術，導致製造成本上升。在本實施例中，通過配置旋轉 方向不同的2個圓偏振波天線，無需確保這樣的正確的配置，在製造成本降低方面有效果。
[0053] 實施例3
[0054] 在本實施例中，說明本實施例的無線通信系統中使用的無線機的其他結構例。圖 3是構成實施例3中的無線通信系統的發送機以及接收機的結構圖的例子。
[0055] 與圖1的實施例不同的點在於：通過正交垂直偏振波接收天線881，接收機1032 將接收到的信號，分離為正交的不同的偏振波分量而接收，通過第一接收混頻器29,將分離 接收信號的一方與第一本地振蕩器27的輸出相乘，其中所述第一本地振蕩器27發生與載 波發生電路1相同的頻率的正弦波，通過第一高截止濾波器25去除載波頻率以上的頻率分 量，通過第一模擬數字變換器23變換為數位訊號，從該信號，通過多個第一數字濾波器21， 區別取出通過不同的旋轉頻率的載波所傳送的信息信號，針對該分離信號的另一方，通過 第二本地振蕩器30、第二接收混頻器28、第二高截止濾波器26、第二模擬數字變換器24、多 個第二數字濾波器22,區分取出同樣地通過不同的旋轉頻率的載波所傳送的信息信號，使 用它們來進行數位訊號處理，從而能夠將它們高似然度地合成，能夠獲得與實施例1同樣 的效果。
[0056] 實施例4
[0057] 在本實施例中，說明在本實施例的無線通信系統中使用的接收機的數位訊號處理 的動作。圖4是在實施例4中的無線通信系統中使用的接收機的數位訊號處理的動作的例 子。
[0058] 關於接收機按照正交的每個偏振波接收而得到了的2體系的信息信號的數字信 號，一方通過多個第一延遲器41依次接受延遲，通過第一可變相位電路42實施針對各延遲 的相位變化，另一方通過第二延遲器43依次接受延遲，針對各延遲的每一個，通過多個合 成器44合成兩者，通過第二可變相位電路45,該合成輸出在延遲補償之後接受相位加權， 通過合成電路46,合成實施了該相位加權的多個信號。對於該合成信號通過解調電路47解 讀信息，以使該信息的錯誤率成為最小的方式，通過控制電路48,在該多個第一可變相位電 路42以及該多個第二可變相位電路45中控制移相量。將這樣進行了似然度高的合成的信 息信號從解調電路47供給到基帶電路49。
[0059] 根據本實施例，在數位訊號處理中，能夠利用數位訊號處理，高似然度地合成通過 旋轉速度不同的多個旋轉偏振波傳送了的信息信號，所以提高構成本發明的無線通信系統 的接收機的靈敏度，在該無線系統的通信可靠性提高方面有效果。
[0060] 實施例5
[0061] 在本實施例中，說明在本實施例的無線通信系統中使用的無線機的其他結構例。
[0062] 圖5是構成實施例5中的無線通信系統的發送機以及接收機的結構圖的例子。在 發送機1041中通過多個信息信號發生電路53,生成頻率Π 的頻帶的信號，對由不同的頻率 的多個載波發生電路51生成的多個載波，通過多個調製器52利用該信號實施調製，將成為 基準的一個載波和其他剩餘的多個載波的各個通過多個合成電路54分別合成，合成後的 多個信號分別被二分支，針對分支後的多個信號的單方，原樣地通過第一發送合成電路57 合成，針對其他多個信號，經由產生與該各個旋轉頻率對應的四分之一波長量的延遲的多 個發送延遲電路55,通過第二發送合成電路56合成，合成後的二個信號被輸入到構成正交 垂直偏振波發送天線880的正交的2個天線的各個，作為偏振波以不同的旋轉頻率旋轉的 多個旋轉偏振波的合成波，向空間放射。
[0063] 在接收機1042中通過正交垂直偏振波接收天線881作為正交的2個偏振波分量 接收到的信號被分支，將分支後的多個信號的單方原樣地、其他多個信號經由產生與該各 個旋轉頻率對應的四分之一波長量的延遲的多個接收延遲電路66作為多個對通過多個接 收合成電路65針對各對分別合成，合成後的多個信號通過多個接收混頻器64重疊多個第 一本地信號發生電路63發生的正弦波，所述多個第一本地信號發生電路63發生與不同的 載波的頻率一致的正弦波，對於該重疊後的各信號通過接收濾波器62去除該載波頻率以 上的頻率分量，該去除後的信號通過多個模擬數字變換器61變換為數位訊號而分別輸入 到數位訊號處理電路10。
[0064] 根據本實施例，能夠使用不同的多個頻率的載波，無需使用與該旋轉頻率相關的 獨立設置的本地振蕩電路，而能夠在無線空間中實現以該多個載波的頻率的差的二分之一 的頻率旋轉的多個不同的旋轉偏振波的電磁波。
[0065] 因此，在接收機中，也不需要與該旋轉頻率對應的本地振蕩器。因此，能夠簡化發 送機和接收機的硬體結構，能夠削減該設備的零件件數，在製造成本的降低方面有效果。
[0066] 實施例6
[0067] 在本實施例中，說明在本實施例的無線通信系統中使用的無線機的其他結構例。
[0068] 圖6是構成實施例6中的無線通信系統的發送機以及接收機的結構圖的例子。本 實施例的發送機和圖5的實施例的發送機相同。在接收機1052中通過正交垂直偏振波接 收天線881作為正交的2個偏振波分量而接收到的信號被分支，將它們作為多個對，多個本 地信號發生電路86發生的正弦波通過多個一對的接收混頻器85與該各對的各個重疊，其 中所述多個本地信號發生電路86發生與發送機的多個一對的載波的平均頻率相同的頻率 的正弦波，對於該重疊後的一對的各信號通過一對接收濾波器83去除該載波頻率以上的 頻率分量，該去除後的一對的信號通過多個一對的模擬數字變換器81變換為數位訊號而 分別輸入到數位訊號處理電路10。
[0069] 根據本實施例，能夠去掉圖5的實施例的接收機具備的接收延遲電路。該接收延 遲電路是模擬元件，在無線通信中使用的300MHz至3GHz的頻帶中，需要幾 m至幾10cm的 電氣長度，成為實現設備小型化的障礙。在本實施例中，無需這樣的延遲電路，所以在接收 機的小型化方面有效果。
[0070] 實施例7
[0071] 在本實施例中，說明在本實施例的無線通信系統中使用的電磁波的無線信道的結 構。
[0072] 圖7是實施例5以及6中的無線通信系統中使用的電磁波的無線信道的結構的例 子。無線信道是將預先對該無線系統提供了的頻率範圍分割而得到的。將等間隔地配置的 無線信道隔開一個配置，將信道〇的頻率作為基準，利用2個信道量的頻率間隔來實現1個 信道量的旋轉偏振波的頻率。在本實施例中不使用鄰接的信道的理由在於：抑制在這些相 鄰的頻率的載波上重疊的信息信號的幹擾。
[0073] 根據本實施例，能夠使用既存的無線系統的通常的頻率信道結構，實現本發明的 無線系統，具有使該無線系統的市場導入變得容易的效果。
[0074] 實施例8
[0075] 在本實施例中，說明在本實施例的無線通信系統中使用的電磁波的無線信道的結 構。
[0076] 圖8是實施例5以及6中的無線通信系統中使用的電磁波的無線信道的其他結構 的例子。無線信道是將預先對該無線系統提供的頻率範圍分割而得到的。圖8的無線信道 是在圖5以及圖6的實施例的無線通信系統中使用的無線信道的結構例。將等間隔地配置 的無線信道隔開一個以上配置，將信道〇的頻率作為基準，將其他頻率信道上下配置，利用 2個信道量的頻率間隔，實現1個信道量的旋轉偏振波的頻率。在本實施例中不使用鄰接的 信道的理由在於：抑制在這些相鄰的頻率的載波上重疊了的信息信號的幹擾。
[0077] 在本實施例中，能夠將與旋轉偏振波的頻率對應的2個載波的平均頻率相比於圖 7的實施例限定於更窄的範圍內，所以能夠簡化接收機的本地信號發生電路的結構，在該接 收機的小型化、製造成本降低方面有效果。
[0078] 實施例9
[0079] 在本實施例中，說明在本實施例的無線通信系統中使用的無線機的其他結構例。
[0080] 圖9是構成實施例9中的無線通信系統的發送機以及接收機的結構圖的例子。在 發送機1061中通過多個信息信號發生電路95生成頻率Π 的頻帶的信號，對由不同的頻率 的多個一對的載波發生電路91、92生成的多個載波，通過多個調製器93利用該信號實施調 制，實施了各一對的調製的載波通過多個合成電路96分別合成，合成後的多個信號被分別 二分支，分支後的多個信號的單方原樣地通過第一發送合成電路99合成，其他多個信號經 由產生與該各個旋轉頻率對應的四分之一波長量的延遲的多個發送延遲電路97通過第二 發送合成電路98合成，合成後的二個信號被輸入到構成正交垂直偏振波發送天線880的正 交的2個天線的各個，作為偏振波以不同的旋轉頻率旋轉的多個旋轉偏振波的合成波向空 間放射。該一對的2個載波的平均頻率相同。
[0081] 在接收機1062中通過正交垂直偏振波接收天線881作為正交的2個偏振波分量 所接收到的信號，通過利用時鐘電路103動作的第一德爾塔西格馬調製器101以及第二德 爾塔西格馬調製器102分別變換為數位訊號，並分別輸入到數位訊號處理電路100。通過德 爾塔西格馬電路，該一對的2個載波通過其平均頻率的一半的採樣頻率，能夠抽出該2個載 波的差的頻率的二分之一的頻率分量，所以通過使各一對的2個載波的平均頻率相同，從 而能夠在一個採樣頻率下得到與多個旋轉偏振波的頻率對應的多個頻率。
[0082] 根據本實施例，能夠使用不同的多個頻率的載波，無需使用與該旋轉頻率相關的 獨立設置的本地振蕩電路，而能夠在無線空間中實現以該多個載波的頻率的差的二分之一 的頻率旋轉的多個不同的旋轉偏振波的電磁波。
[0083] 進而，通過使與該旋轉頻率對應的一對的2個載波的平均頻率相同，能夠大幅簡 化接收機的結構，所以在接收機的製造成本的降低方面具有效果。
[0084] 實施例10
[0085] 在本實施例中，說明在本實施例的無線通信系統中使用的電磁波的無線信道的其 他結構。
[0086] 圖10是實施例9中的無線通信系統中使用的電磁波的無線信道的結構的例子。 無線信道是將預先對該無線系統提供了的頻率範圍分割而得到的。圖10的無線信道是圖 9的實施例的無線通信系統中使用的無線信道的結構例。將同一中心頻率fc作為基準，在 左右以不同的間隔，配置多個一對的無線信道。在本實施例中不使用鄰接的信道的理由在 於，抑制在這些相鄰的頻率的載波上重疊的信息信號的幹擾。
[0087] 根據本實施例，能夠使用既存的無線系統的通常的頻率信道結構，實現本發明的 無線系統，具有使該無線系統的市場導入變得容易的效果。
[0088] 實施例11
[0089] 在本實施例中，說明在本實施例的無線通信系統中使用的無線機的接收機的頻譜 的例子。
[0090] 圖11是實施例9中的無線通信系統中使用的無線機的接收機的頻譜的無線機的 結構圖的例子。在圖9的無線通信系統中使用的接收機中，將德爾塔西格馬電路的採樣頻 率fc作為中心，形成將多個平均頻率設為fc的多個載波頻率的對，通過採樣動作，生成以 fc為基本周期的周期性的頻譜，作為結果，得到一對載波的差的頻率。
[0091] 根據本實施例，能夠將接收機的模擬信號處理電路的採樣頻率固定化，所以無需 在該接收機中另外設置頻率合成器等複雜的頻率可變電路，在接收機的小型化、製造成本 降低方面有效果。
[0092] 實施例12
[0093] 在本實施例中，說明在本實施例的無線通信系統中使用的接收機的其他結構例。
[0094] 圖12是構成實施例9中的無線通信系統的接收機的其他結構圖的例子。在接收 機1072中通過正交垂直偏振波接收天線881作為正交的2個偏振波分量而接收到的信號， 通過利用時鐘電路104動作的第一德爾塔西格馬調製器101以及第二德爾塔西格馬調製器 102,分別變換為數位訊號並分別輸入到數位訊號處理電路100。該時鐘電路104的特徵在 於：相比於圖9的實施例的接收機的時鐘電路103頻率更低。通過德爾塔西格馬電路，該一 對的2個載波通過其平均頻率的一半的進一步整數分之一的採樣頻率，能夠抽出該2個載 波的差的頻率的二分之一的頻率分量，所以使各一對的2個載波的平均頻率相同，從而能 夠在一個採樣頻率下得到與多個旋轉偏振波的頻率對應的多個頻率。
[0095] 根據本實施例，能夠降低構成本發明的無線通信系統的接收機的採樣頻率，所以 能夠實現發生採樣頻率的電路的小型化、低成本化，作為結果能夠大幅簡化接收機的結構， 所以在接收機的製造成本的降低方面具有效果。
[0096] 實施例13
[0097] 在本實施例中，說明在本實施例的無線通信系統中使用的無線機的接收機的頻譜 的例子。
[0098] 圖13是實施例12中的無線通信系統中使用的無線機的接收機的頻譜的無線機的 結構圖的例子。在圖9的無線通信系統中使用的接收機中，將德爾塔西格馬電路的採樣頻 率fc的整數倍M*fc作為中心，形成將多個平均頻率設為M*fc的多個載波頻率的對，通過 採樣動作，生成以M*fc為基本周期的周期性的頻譜，作為結果，得到一對載波的差的頻率。 [0099] 根據本實施例，能夠使接收機的模擬信號處理電路的採樣頻率固定化，進而降低 該採樣頻率，所以能夠簡化採樣頻率發生電路，在接收機的小型化、製造成本降低方面有效 果。
[0100] 實施例14
[0101] 在本實施例中，說明在本實施例的無線通信系統中使用的接收機中使用的德爾塔 西格馬電路的結構例。
[0102] 圖14是構成實施例9以及12中的無線通信系統的接收機的德爾塔西格馬電路的 結構圖的例子。在德爾塔西格馬電路1101中由合成器126形成通過正交垂直偏振波接收 天線881得到的信號的反饋電路的主路徑中，配置第一模擬共振電路121、模擬數字變換器 123、以及用後置的比較器實現的採樣電路（未圖示），在反饋路徑中，配置數字模擬變換器 124和第二模擬共振電路122,第一模擬共振電路121的輸入與合成器126的輸出結合，第 二模擬共振電路122的輸出以及本德爾塔西格馬電路的輸入成為該合成器126的輸入。時 鍾電路125向模擬數字變換器123、數字模擬變換器124以及採樣電路供給時鐘。模擬數字 變換器123、數字模擬變換器124是1比特型。第一模擬共振電路121被設計成為了在輸入 信號頻帶下進行噪聲整形而在該輸入信號頻帶下共振，第二模擬共振電路124被設計成在 該輸入信號頻帶下補償通過數字模擬變換電路的零保持效果產生的sine函數型的反饋信 號的波形失真。
[0103] 根據本實施例，能夠用模擬共振電路、比較器、1比特模擬數字變換器123、1比特 數字模擬變換器124、作為固定頻率振蕩電路的時鐘電路125實現德爾塔西格馬電路，所以 簡化該德爾塔西格馬電路，在接收機的製造成本降低方面有效果。
[0104] 實施例15
[0105] 在本實施例中，說明在本實施例的無線通信系統中使用的接收機中使用的德爾塔 西格馬電路的其他結構例。圖15是構成實施例9以及12中的無線通信系統的接收機的德 爾塔西格馬電路的結構圖的例子。
[0106] 在德爾塔西格馬電路1102中由合成器126形成通過正交垂直偏振波接收天線881 得到的信號的反饋電路的主路徑中，配置模擬共振電路121、模擬數字變換器123、以及用 後置的比較器實現的採樣電路（未圖示），在反饋路徑中，配置數字插值電路127和數字模 擬變換器124,模擬共振電路121的輸入與合成器126的輸出結合，數字模擬變換器124的 輸出以及本德爾塔西格馬電路的輸入成為該合成器126的輸入。時鐘電路125向模擬數字 變換器123、數字模擬變換器126以及採樣電路供給時鐘。模擬數字變換器123、數字模擬 變換器124是1比特型。模擬共振電路121被設計成為了在輸入信號頻帶下進行噪聲整形 而在該輸入信號頻帶下共振。
[0107] 根據本實施例，相比於圖14的實施例，能夠削減模擬電路，取而代之增加數字電 路要素。數字電路要素的實際狀態是數位訊號處理電路的嵌入軟體，實質上的零件件數減 少，作為結果，簡化德爾塔西格馬電路，在接收機的製造成本降低方面有效果。
[0108] 實施例16
[0109] 在本實施例中，說明在本實施例的無線通信系統中使用的接收機中使用的德爾塔 西格馬電路的其他結構例。圖16是構成實施例9以及12中的無線通信系統的接收機的德 爾塔西格馬電路的結構圖的例子。
[0110] 在德爾塔西格馬電路1103中由合成器237、238以及239形成通過正交垂直偏振 波接收天線881得到的信號的前饋/反饋電路的主路徑中，配置第一模擬共振電路221、 第二模擬共振電路222、模擬數字變換器223、以及用後置的比較器實現的採樣電路（未圖 示），在反饋路徑中配置數字插值電路227和數字模擬變換器224,德爾塔西格馬電路的輸 入信號被三分支，各分支後的信號分別經由前饋乘法電路231、232以及233分別與合成器 237、238以及239的輸入結合。第一以及第二模擬共振電路226以及237分別插入於合成 器237的輸出與合成器238的輸入以及合成器238的輸出與合成器239的輸入之間。與合 成器239的輸出結合了的模擬數字變換器223的輸出經由數字插值器227與數字模擬變換 機224的輸入結合。數字模擬變換機224的輸出被三分支，各分支後的信號分別經由反饋 乘法電路234、235以及236分別與合成器237、238以及239的輸入結合。時鐘電路228向 模擬數字變換器223、數字模擬變換器224以及採樣電路供給時鐘。模擬數字變換器223、 數字模擬變換器224是1比特型。模擬共振電路221和222被設計成為了在輸入信號頻帶 下進行噪聲整形而在該輸入信號頻帶下共振。
[0111] 根據本實施例，相比於圖15的實施例，能夠通過反饋乘法電路234、235以及236 和前饋乘法電路231、232以及233的乘法值，調整德爾塔西格馬電路的各部分的相位和振 幅，電路的設計自由度提1?。
[0112] 實施例17
[0113] 在本實施例中，說明在本實施例的無線通信系統中使用的接收機的硬體結構。
[0114] 圖17是實施例9以及12中的無線通信系統中使用的接收機的硬體結構的其他例 子。圖17是將圖9以及12的無線通信系統中使用的接收機安裝到印刷基板上的例子。在 多層印刷基板243上，安裝電源電路244、高頻連接器241、以及數位訊號連接器242,賦予 了與圖16相同的記號的功能元件塊通過模擬信號線245以及數位訊號線246電氣地結合。 將在電源電路中發生了的直流電流，通過在多層印刷基板243的內層中設置了的電源線， 使用通孔等，供給到功能元件塊的有源元件。在該多層印刷基板243的內層中，形成針對模 擬信號線245以及數位訊號線246的接地面，通過該接地面和這些信號線，形成帶狀線路， 形成信號的傳遞路徑。
[0115] 關於安裝了零件的印刷基板的接收機200,作為接收波的輸入端，準備高頻連接器 241，作為數位訊號的輸出端，準備數位訊號連接器242,實現圖9以及12的實施例的德爾 塔?西格馬調製器的輸出點。
[0116] 根據本實施例，能夠使用印刷基板工藝、以及零件的自動面安裝工藝，實現接收機 200的量產，在本發明的無線通信系統中使用的無線機的生產成本降低方面有效果。
[0117] 實施例18
[0118] 在本實施例中，說明本發明的無線通信系統的結構例。
[0119] 圖18是應用了本實施例的無線系統的升降機系統的結構圖的例子。本實施例的 升降機系統300在設置升降機的建築物301的內部使升降轎廂311升降。在建築物301的 內部的地面部以及頂棚部，結合併設置具有偏振角分割分集功能的基站無線機302和基站 2正交偏振波一體天線303。在升降機轎廂311的外部頂棚和外部地面中，分別設置終端站 2正交偏振波一體天線312,使用高頻電纜314與終端無線機313結合。基站無線機303和 終端站無線機313以建築物301的內部為無線傳送介質，所以通過該建築物301的內壁以 及該升降機的外壁，電磁波受到多重反射，形成多重波幹擾環境。
[0120] 在本實施例中，通過偏振角度分割分集，在多重波幹擾環境下，也能夠實現高質量 的無線傳送，所以使用使用了該無線機的無線連接單元，從建築物301無需使用有線連接 單元，而能夠遠程實施升降機311的控制/監視，所以能夠去掉電纜等該有線連接單元，能 夠以更小的建築物體積實現同一輸送能力，或者能夠以同一建築物體積增大升降機尺寸來 提商輸送能力。
[0121] 實施例19
[0122] 在本實施例中，說明本發明的無線通信系統的其他結構例。
[0123] 圖19是應用了本實施例的無線通信系統的變電設備監視系統的結構圖的例子。 在本實施例的變電設備監視系統400中，將多個變電機401、對該變電機401進行偏振角分 割分集的終端站無線機403、以及終端站2正交偏振波一體天線402結合設置，在該多個變 電機401的附近，設置比該變電機401的數量少的數量的多個基站裝置411，在該基站裝置 411中，將本發明的進行偏振角分割分集的基站無線機413和基站2正交偏振波一體天線 412結合設置。變電機的尺寸是幾 m的等級，相比於與作為無線機使用的電磁波的頻率的幾 百MHz至幾 GHz對應的波長，壓倒性地大，所以通過該多個變電機401，電磁波受到多重反 射，形成多重波幹擾環境。
[0124] 在本實施例中，通過偏振角度分割分集，在多重波幹擾環境下，也能夠實現高質量 的無線傳送，所以使用使用了該無線機的無線連接單元，通過多個無線基站411，無需使用 有線連接單元，而能夠遠程實施變電機401的控制/監視，所以能夠解決在使用電纜等該有 線連接單元的情況下成為問題的高壓感應電力的問題，能夠去掉該電纜的鋪設成本，所以 在變電機401的控制/監視系統的安全性提高以及成本削減方面有效果。
[0125] 如以上那樣，在本發明中，利用由入射到散射體的電磁波的各個入射角決定電磁 波的偏振波的各個旋轉角的性質，消除幹擾所致的通信質量降低。即，關於多重波，被散射 體反射的多個波是構成要素，所以該多重波的偏振波的旋轉角分別不同，通過控制該不同 的旋轉角，能夠避免由於這些多重波的幹擾而產生的電磁波能量成為零的現象。
[0126] 即，與偏振波旋轉的頻率對應的波長不同，從而多個多重反射波的各個的相位差 也不同，所接收的多重波的合成波不同。因此，接收機能夠得到不同的偏振波旋轉速度的量 的、等價地具有多個不同的特性的電磁波，所以發送機至接收機的無線空間傳送路被多重 化，通信的可靠度提高，能夠提供：抑制以在存在多個電磁波散射體的環境下由於多重波幹 擾而產生的電磁波能量在接收點消失為原因的無線通信的可靠性降低，能夠提高該多重波 幹擾環境下的通信可靠性的無線機，能夠實現使用該系統的無線通信系統。
【權利要求】
1. 一種無線通信系統，其特徵在於包括： 發送機，以分別不同的速度使偏振波旋轉來發送通過信息信號實施了調製的多個載 波；以及 接收機，接收通過所述發送機發送的多個載波，針對該多個載波各自的偏振波的每個 旋轉速度進行分離，針對進行了分離的每個載波，對所述信息信號進行解調，合成針對每個 載波進行了解調的所述信息信號。
2. 根據權利要求1所述的無線通信系統，其特徵在於： 在所述發送機發送的多個載波中包括多個具有同一平均頻率的載波對， 所述接收機接收通過所述發送機發送的所述多個載波，以所述平均頻率的整數分之 一的採樣頻率抽出多個頻率分量，對在該多個頻率分量上重疊的所述信息信號進行加權合 成。
3. 根據權利要求1所述的無線通信系統，其特徵在於： 所述發送機對通過信息信號調製了的載波進行分支來生成多個載波，針對所述多個 載波的每一個載波重疊不同的頻率的正弦波，使重疊了所述正弦波的多個載波分別進行分 支，並且使進行了分支的該載波中的一方的載波的頻率的相位偏移規定的角度、並且使發 送的偏振波與另一方的載波交叉而發送， 所述接收機具有由第一天線、和使接收的偏振波的角度與所述第一天線交叉地設置的 第二天線構成的天線對，通過所述天線對接收由所述發送機發送的所述多個載波，對通過 所述第一天線接收到的載波以及通過所述第二天線接收到的載波分別進行分支，使用在進 行了分支的載波上重疊的所述正弦波，針對每個載波實施解調，針對每個載波對解調了的 所述信息信號進行加權合成。
4. 根據權利要求1所述的無線通信系統，其特徵在於：所述接收機使用在接收到的多 個載波上分別重疊了的所述正弦波進行了解調之後，對進行了解調的信號進行模擬數字變 換，針對所述進行了模擬數字變換的信號，通過數位訊號處理，抽出與所述旋轉速度對應的 多個頻率分量，對在該多個頻率分量上重疊的所述信息信號進行加權合成。
5. 根據權利要求1所述的無線通信系統，其特徵在於： 所述發送機在不同的頻率的多個載波上調製信息信號，對調製了的所述多個載波中的 成為基準的載波和其他多個載波分別進行合成，使合成了的所述多個載波分別進行分支， 並且使進行了分支的該載波中的一方的載波的頻率的相位偏移規定的角度、並且使發送的 偏振波與另一方的載波交叉而發送， 所述接收機具有由第一天線、和使接收的偏振波的角度與所述第一天線交叉地設置的 第二天線構成的天線對，通過所述天線對接收由所述發送機發送的所述多個載波，對接收 到的信號進行分支，並且對一方的信號施加與所述旋轉速度對應的延遲，對施加了延遲的 一方的信號和另一方的信號進行合成，抽出與所述旋轉速度對應的多個頻率分量，對在該 多個頻率分量上重疊的所述信息信號進行加權合成。
6. 根據權利要求5所述的無線通信系統，其特徵在於：使用對頻帶進行分割而得到的 頻率信道來生成所述發送機發送的多個載波。
7. 根據權利要求6所述的無線通信系統，其特徵在於：所述頻率信道由基準的固定信 道和相對於該固定信道始終高或者低的頻率的信道形成。
8. 根據權利要求7所述的無線通信系統，其特徵在於：關於所述頻率信道，交替選擇相 對所述固定信道高的頻率的信道和低的頻率的信道來生成載波對。
9. 根據權利要求2所述的無線通信系統，其特徵在於：所述接收機具有由第一天線、和 使接收的偏振波的角度與所述第一天線交叉地設置的第二天線構成的天線對，通過所述天 線對接收由所述發送機發送的所述多個載波，對通過所述第一天線接收到的載波以及通過 所述第二天線接收到的載波分別進行分支，針對進行了分支的信號，以同一採樣頻率，使用 德爾塔西格馬電路，分離在與旋轉頻率對應的不同的頻率分量上重疊的信息信號，進行加 權合成。
10. 根據權利要求9所述的無線通信系統，其特徵在於：使用對頻帶進行分割而得到的 頻率信道來生成所述發送機發送的多個載波。
11. 根據權利要求9所述的無線通信系統，其特徵在於：所述德爾塔西格馬電路使用模 擬共振器。
12. 根據權利要求9所述的無線通信系統，其特徵在於：所述德爾塔西格馬電路的採樣 頻率低於該載波的頻率。
13. 根據權利要求9所述的無線通信系統，其特徵在於：所述德爾塔西格馬電路的數字 模擬變換器的採樣頻率是模擬數字變換器的採樣頻率的整數倍。
14. 根據權利要求9所述的無線通信系統，其特徵在於：所述德爾塔西格馬電路具有反 饋環和前饋環。
15. 根據權利要求1所述的無線通信系統，其特徵在於：所述發送機以及所述接收機具 有發送或者接收的偏振波的角度是大致90°的天線對，所述天線對是直線偏振波天線。
16. 根據權利要求1所述的無線通信系統，其特徵在於：所述發送機以及所述接收機具 有發送或者接收的偏振波的角度是大致90°的天線對，所述天線對是圓偏振波天線。
17. 根據權利要求1所述的無線通信系統，其特徵在於：所述發送機以及所述接收機是 用搭載了數位訊號處理晶片的多層印刷基板製造的。
18. -種升降機控制系統，其特徵在於：應用了權利要求1所述的無線通信系統。
19. 一種變電設備控制系統，其特徵在於：應用了權利要求1所述的無線通信系統。
【文檔編號】H04J11/00GK104094541SQ201280068946
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2012年3月23日 優先權日:2012年3月23日
【發明者】武井健 申請人:株式會社日立製作所