JP2004179756A

JP2004179756A - 無線通信システム

Info

Publication number: JP2004179756A
Application number: JP2002340970A
Authority: JP
Inventors: Jun Yaginuma; 順柳沼; Sadatoshi Oishi; 禎利大石
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】屋内における不感エリアの発生を解消し、しかも、符号間干渉やマルチパスの影響の無い高速な伝送を低コストで実現する。
【解決手段】無線ＬＡＮを稼動させる屋内１１の天井部分に漏洩同軸ケーブル１２を蛇行配設する。漏洩同軸ケーブルは、一端を無線基地局装置１３に接続し、他端を終端器１４に接続する。無線基地局装置１３は無線端末装置１７と漏洩同軸ケーブル１２を経由して直接拡散方式の変復調を利用して無線通信する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋内において無線基地局装置と無線端末装置との間で無線通信を行う無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
屋内において無線基地局装置と無線端末装置との間で無線通信を行う無線通信システムとしては、図１０に示すものが知られている。これは、無線ＬＡＮを稼動させる屋内１の天井部分に複数の無線基地局装置２を配置し、これらの無線基地局装置２に外部からＬＡＮケーブル３及び電源ケーブル４を接続している。
【０００３】
前記各無線基地局装置２は、無線通信範囲となるセル５内にある無線端末装置６と無線通信を行うことになるが、セル５が屋内１の床面全体を網羅するように配置する必要がある。すなわち、安全を見て各セルがある程度重なるように無線基地局装置２を配置している。例えば、無線基地局装置２による床面上のセル５の半径が２０ｍ程度に設定され、床面が５０ｍ四方とすると、最低でも４台の無線基地局装置２を配置する必要がある。
【０００４】
また、基地局が、サービスエリア内の端末局との間で無線通信を行うためのアンテナ経由送受信手段と、基地局から放射される電波が有効に届かない不感エリアがある端末局との間で無線通信を行うための比較的大出力の給電線経由送受信手段とを備え、不感エリア内に、不感エリアの形状に応じてアンテナまたは漏洩給電線を配備し、かつ、このアンテナまたは漏洩給電線と基地局の給電線経由送受信手段とを所定の減衰定数と所定の長さを有する給電線で接続することにより、アンテナまたは漏洩給電線から放射される電波の出力レベルが基地局のアンテナ経由送受信手段から放射される電波のレベルを超えないように設定したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０６−１８８８２１号公報（段落「０００６」等）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者のようなセル分割方式の場合、電波伝播の障害となる什器などが多い屋内環境では、什器による不感エリアを解消するため、もっと多くの無線基地局装置を配置する必要があり、全体として使用する無線基地局装置の台数が増加し、また、それに伴う無線基地局装置の設置工事も増加し、全体の設備コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
また、配置する無線基地局装置の台数を増やした場合、各無線基地局装置からの到来波が受信側アンテナ端において搬送波同士で打ち消し合う干渉を引き起こすため、直接拡散（ＤｉｒｅｃｔＳｅｑｕｅｎｃｅ）方式のようなマルチパス干渉に強い変復調方式を用いたとしても効果が無く、このため、各無線基地局装置から同時に電波を出して全ての無線端末装置に対して同報伝送することができないという問題があった。また、時分割で各無線基地局装置一台ずつ順に送信を行うこともできるが、しかし、このようにすると全体として情報伝送を完了するのに多くの時間がかかるという問題がある。
【０００８】
また、後者においては、通常の基地局を設置した無線ＬＡＮシステムに加えて、さらに不感エリアに漏洩給電線を配置し、これに専用の送信手段である従無線設備を設ける構成であるため、設備的に大掛かりとなり、全体の設備コストが高くなるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、屋内における不感エリアの発生を解消でき、しかも、符号間干渉やマルチパスの影響の無い高速な伝送を低コストで実現できる無線通信システムを提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、屋内に配設され、アンテナとして機能する、例えば漏洩同軸ケーブルや漏洩導波管などの漏洩伝送路と、例えばＬＡＮケーブルに接続され、漏洩伝送路を介して無線端末装置と直接拡散方式を使用して無線通信を行う無線基地局装置を備えている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１に示すように、店舗等の屋内、例えば、無線ＬＡＮを稼動させる屋内１１の天井部分に、アンテナとして機能する漏洩伝送路として、例えば漏洩同軸ケーブル１２を蛇行して配設している。なお、漏洩同軸ケーブル１２に代えて漏洩導波管を使用してもよい。
【００１２】
前記漏洩同軸ケーブル１２は、例えば、天井パネルの表側や天井パネルの裏側や天井パネル内に配設される。また、天井パネルがない場合は、前記漏洩同軸ケーブル１２は、屋根の内側に吊るすようにして屋内１１の上部空間部分に配設される。前記漏洩同軸ケーブル１２は、スロットを一定の間隔で全体に亙って設けたもので、導体と外部空間との間でスロットを介して電波の送受信を行うようになっている。
【００１３】
前記漏洩同軸ケーブル１２の電波輻射特性は、ホイップアンテナやダイポールアンテナのような一般の単一型アンテナとは異なり、図２に示すような輻射パターンとなるものである。すなわち、輻射パターンは、漏洩同軸ケーブル１２の軸方向から見て扇状となり、これがケーブル全体に亙っている。そして、漏洩同軸ケーブル１２の近傍で電界強度が大きく、離れるに従って徐々に弱まる電界強度分布が得られるようになっている。
【００１４】
蛇行配置される前記漏洩同軸ケーブル１２の蛇行間隔は、送信電力が数十から数百ｍＷの２．４ＧＨｚ帯、または５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮシステムの場合、６ｍ〜１０ｍ程度に設定するのが通信性能と経済性の両立という点で合理的である。
【００１５】
前記漏洩同軸ケーブル１２は、一端を無線基地局装置１３に接続し、他端を同軸ケーブルの特性インピーダンスに等しい負荷抵抗値をもつ終端負荷としての終端器１４に接続している。前記無線基地局装置１３は保守作業が容易となるように壁面に設置している。なお、天井パネル等に設置してもよい。
【００１６】
前記無線基地局装置１３は、ＬＡＮケーブル１５及び電源ケーブル１６に接続している。前記屋内１１の床面には前記無線基地局装置１３と無線通信する複数の無線端末装置１７が配置されている。
【００１７】
この無線ＬＡＮシステムにおいては、ＬＡＮケーブル１５により無線基地局装置１３に伝送された情報は、直接拡散方式により変調され、２．４ＧＨｚ帯または５ＧＨｚ帯の高周波信号として漏洩同軸ケーブル１２に送出される。この高周波信号は漏洩同軸ケーブル１２を伝播しながら、その一部が多数のスロットから床面方向の空間に電波として輻射される。
【００１８】
直接拡散方式は、図３に示すように、送信側では、（ａ）に示す信号に対して、（ｂ）に示すＰＮ（ＰｓｅｕｄｏＮｏｉｓｅ：疑似雑音）符号を掛け合わせることにより、（ｃ）に示す拡散された信号を得る。受信側では、（ｄ）に示す位相同期させたＰＮ符号を使用して逆拡散することで、（ｅ）に示す元の信号と同じ信号を得る。しかし、図４に示すように、受信側で（ｄ）に示すように位相同期が取れていないＰＮ符号を使用して逆拡散すると、（ｅ）に示すように元の信号とは異なる信号になる。
【００１９】
このように、復調には変調に用いたＰＮ符号を同期させて用いる必要があるため、位相が大きくずれた遅延波の影響を無視することができる。また、マルチパスなどによって周波数選択性フェージングを受ける環境下であっても、少なくとも狭帯域通信よりも送信エネルギーの一部は受信できる可能性が高く、マルチパスのうち、個々のパスを分離することによって他の通信方式と比較してマルチパスの影響を少なくすることができる。
【００２０】
無線端末装置１７においては、図５に示すように、天井部分に配設された漏洩同軸ケーブル１２の各スロットのうち、比較的近くにあるスロット群１８ａ，１８ｂから輻射される送信波が大きな電力を有する到来波として受信される。しかし、スロット群１８ｂからの到来波Ｓ２は、スロット群１８ａからの到来波Ｓ１に対して、長い分遅延して到来する。
【００２１】
例えば、無線端末装置１７がこの到来波を通常の受信方式で受信してＰＮ符号で逆拡散する場合は、到来波Ｓ２は同期されていないＰＮ符号で逆拡散することになり、無線端末装置１７での復調には影響しない。すなわち、無線端末装置１７はスロット群１８ａから到来する到来波Ｓ１のみを復調する。スロット群１８ａの複数のスロットから到来する到来波Ｓ１はスロット間の位相ずれが生じている。しかし、この位相ずれがＰＮ符号で逆拡散するときの位相マッチングの許容範囲内であれば、無線端末装置１７は、受信した到来波Ｓ１を有効に復調できる。
【００２２】
このように、無線基地局装置１３と無線端末装置１７との無線通信において、漏洩同軸ケーブル１２を使用し、しかも直接拡散方式を使用することで、無線通信が安定して確実なものとなり、屋内における不感エリアの発生を解消でき、しかも、符号間干渉やマルチパスの影響の無い高速な伝送を実現できる。また、屋内１１に多数の無線基地局装置を配置する必要はなく、設備コストの低下を実現できる。
【００２３】
また、無線端末装置１７は漏洩同軸ケーブル１２からの電波をレイク（Ｒａｋｅ）受信方式を使用して受信する構成も実現できる。この場合は、無線基地局装置１３と無線端末装置１７との無線通信がさらに安定し、より確実なものとなる。
【００２４】
すなわち、レイク受信方式は、図６に示すように、受信アンテナ１７１で受信した信号を遅延線１７２に順次送り込み、この遅延線１７２においてチップレートの逆数に相当するパスの解像度で分離する。そして、遅延線１７２で分離された各パスの信号の時間と位相を揃え、最大比合成法による各パスのＳＮ比に従った重み付けを重み付け部１７３で行い、合成回路１７４で各信号を加算合成して受信出力として取出す。
【００２５】
すなわち、スロット群１８ａから到来する到来波Ｓ１は、ｒ１のように大きな電力を持っている。また、スロット群１８ｂから到来する到来波Ｓ２は、ｒ２のように漏洩同軸ケーブ１２での伝送損失により到来波Ｓ１に比べて小さくなる。しかし、到来波Ｓ２はある程度大きな電力を持ち、到来波Ｓ１に対して遅延を持って無線端末装置１７に到達する。
【００２６】
無線端末装置１７では遅延線１７２に到来波Ｓ１、到来波Ｓ２及びその他の到来波を、チップ間隔ｔ毎に取り込むことで、到来波Ｓ１以外の到来波に対しても時間的に分散した信号電力の位相同期を取ることができる。そして、重み付け部１７３で、信号ｒ１には重み付け値ｃ１、信号ｒ２には重み付け値ｃ２、信号ｒ３には重み付け値ｃ３、信号ｒ４には重み付け値ｃ４、信号ｒ５には重み付け値ｃ５と対応した重み付けを行い、有効電力として合成回路１７４で合成することができる。
【００２７】
このように、無線端末装置１７での受信方式にレイク受信方式を採用することで、スロット群１８ａからの到来波Ｓ１のみでなく、時間的に分散したその他のスロット群からの到来波も有効電力として合成することができる。また、相関の低いパス間でダイバーシチ効果を得ることができる。
【００２８】
従って、受信特性が改善され、無線基地局装置１３と無線端末装置１７との無線通信がより安定して確実なものとなり、信頼性を高めることができる。これにより、屋内における不感エリアの発生をより確実に解消でき、また、符号間干渉やマルチパスの影響の無い高速な伝送をより確実に実現できる。
【００２９】
また、スロット群１８ａからの送信波が人や什器の障害物で完全に遮られても、残るスロット群１８ｂからの送信波が無線端末装置１７に到来し受信されることになる。また、屋内の天井部分に漏洩同軸ケーブルを蛇行配設しているので、無線端末装置の直ぐ上に漏洩同軸ケーブルが存在しない場合でも、この無線端末装置に対しては比較的近い距離を２本の漏洩伝送路が通過することになる。そのため、図５のようにスロット群１８ａからの送信波が人や什器の障害物で完全に遮られても、残るスロット群１８ｂからの送信波が無線端末装置１７に到来し受信される。従って、屋内１１にたとえ多数の什器が点在していても無線端末装置１７は無線基地局装置１３と確実に送受信ができるようになる。
【００３０】
なお、ここでは、屋内１１の天井部分に漏洩同軸ケーブルを蛇行配設したが、必ずしもこれに限定するものではない。例えば、図７に示すように、屋内１１の天井部分に漏洩同軸ケーブル１２を渦状に配設しても、あるいは、図８に示すように、屋内１１の天井部分に漏洩同軸ケーブル１２をジグザグに配設しても良い。また、漏洩同軸ケーブル１２を屋内１１の床下に配設しても良い。
【００３１】
（第２の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図９に示すように、無線ＬＡＮを稼動させる屋内１１の天井部分に、漏洩伝送路として、例えば３本の漏洩同軸ケーブル２１，２２，２３を所定の間隔を開けて並列に配設している。
【００３２】
前記各漏洩同軸ケーブル２１，２２，２３の間隔は、送信電力が数十から数百ｍＷの２．４ＧＨｚ帯、または５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮシステムの場合、６ｍ〜１０ｍ程度に設定するのが通信性能と経済性の両立という点で合理的である。
【００３３】
前記各漏洩同軸ケーブル２１，２２，２３は、一端を電力合成分配器２４に接続し、他端をそれぞれ同軸ケーブルの特性インピーダンスに等しい負荷抵抗値をもつ終端負荷としての終端器２５，２６，２７に接続している。そして、前記電力合成分配器２４の共通端子と無線基地局装置１３とを同軸ケーブル２８により接続している。
無線端末装置１７は、漏洩同軸ケーブル１２からの電波を、レイク受信方式を使用して受信するようになっている。
【００３４】
このような構成においては、無線基地局装置１３のアンテナとして漏洩同軸ケーブル２１，２２，２３が機能し、無線基地局装置１３と各無線端末装置１７との変復調に直接拡散方式を使用し、各無線端末装置１７はレイク受信方式で受信を行う。
【００３５】
従って、前述した第１の実施の形態と同様の作用効果が得られるものである。すなわち、屋内１１に多数の什器が点在していても無線端末装置１７との間の電波伝播路を確実に確保できる。また、多数の電波伝播路から到来する到来波の時間差による符号間干渉の影響を解消することができる。さらに、屋内１１に多数の無線基地局装置を配置する必要はなく、設備コストはかからない。
【００３６】
なお、前述した各実施の形態は本発明を無線ＬＡＮシステムに適用したものについて述べたが必ずしもこれに限定するものではない。ＬＡＮを使用しない無線通信システムにも適用できるものである。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、屋内における不感エリアの発生を解消でき、しかも、符号間干渉やマルチパスの影響の無い高速な伝送を低コストで実現できる無線通信システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、第１の実施の形態を示す各部の配置関係を示す斜視図。
【図２】同実施の形態における漏洩同軸ケーブルの電波輻射パターンを示す図。
【図３】同実施の形態で使用する直接拡散方式において位相同期させたＰＮ符号を使用して逆拡散したときの信号及び符号を示す図。
【図４】同実施の形態で使用する直接拡散方式において位相同期が取れていないＰＮ符号を使用して逆拡散したときの信号及び符号を示す図。
【図５】同実施の形態においてスロット群からの電波とこれを受信する無線端末装置との関係を説明するための図。
【図６】同実施の形態において無線端末装置が使用するレイク受信方式を示すブロック図。
【図７】同実施の形態における漏洩同軸ケーブルの他の配設例を示す図。
【図８】同実施の形態における漏洩同軸ケーブルの他の配設例を示す図。
【図９】本発明の、第２の実施の形態を示す各部の配置関係を示す斜視図。
【図１０】従来例を示す斜視図。
【符号の説明】
１１…屋内
１２…漏洩同軸ケーブル
１３…無線基地局装置
１７…無線端末装置

Claims

屋内に配設され、アンテナとして機能する漏洩伝送路と、この漏洩伝送路に接続し、この漏洩伝送路を介して無線端末装置と無線通信を行う無線基地局装置を備え、無線通信の変復調方式に直接拡散方式を使用したことを特徴とする無線通信システム。
屋内に配設され、アンテナとして機能する漏洩伝送路と、この漏洩伝送路に接続し、この漏洩伝送路を介して無線端末装置と無線通信を行う無線基地局装置を備え、無線通信の変復調方式に直接拡散方式を使用し、無線通信の受信にレイク方式を使用したことを特徴とする無線通信システム。
伝送路は、１本の伝送路を屋内に、蛇行、ジグザクあるいは渦状に配設し、その一端を無線基地局装置に接続し、その他端を終端負荷に接続したことを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
伝送路は、複数本の伝送路を屋内に所定の間隔を開けて並列に配設し、その各伝送路の一端を電力分配合成器に接続し、この電力分配合成器を無線基地局装置に接続したことを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
レイク方式は、漏洩伝送路の複数の異なる部位から時間的に分散して到来する到来波の受信信号を加算合成することを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。