JP2005311471A - 電界強度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最大送信電力時の電界強度と電波防護基準値との比較値をリアルタイムに得ることができる電界強度測定装置を提供することを目的とする。
【解決手段】電界強度測定装置に、電界強度を測定する電界強度測定手段と、基地局情報を収集し、基地局情報から乗算信号を取り出す基地局情報検出手段と、受信強度と乗算信号とに基づいて、基地局が電波を最大電力で送信した場合の最大電界強度を生成する演算手段とを備えることで達成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動無線基地局周辺の電波防護のための電界測定を行う電界強度測定装置に関する。

無線基地局周辺での電波防護のための基準値は電波法施行規則第２１条の３等に定められている。電波防護のための測定を行う際には当該基地局で想定される最大送信電力時の電界強度の測定が必要である。

電界強度は、スペクトラムアナライザ等の電界強度測定器を用いて測定される。また、基地局が最大電力で送信した場合の最大電界強度は、電界強度測定器により制御信号の測定を行い、基地局が最大送信を行った場合の電力と制御信号のみの電力との比を求め、その比の値の分だけ制御信号の測定値と乗算することにより求めていた。また、測定後に電波防護指針の基準値から最大電界強度を除算して、電波防護指針との比較値を求めていた（例えば、非特許文献１参照）。
ＡＲＩＢ技術資料「電波防護標準規格への適合性の確認法」ARIB TR-T11 1.0版, 1998

しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。

実際にサービス運用状態にある移動無線用基地局の電波の送信電力は通信のトラヒックの変化に連動して常に変動している。しかし、移動無線基地局が最大電力で送信した時の電界強度、電波防護基準比較値などは、電界強度の測定後に、基地局情報に基づく演算処理によって求める必要があるため、測定現場において、リアルタイムに値を得ることができない問題があった。

そこで本発明においては、最大送信電力時の電界強度と電波防護基準値との比較値をリアルタイムに得ることができる電界強度測定装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明の電界強度測定装置は、電界強度を測定する電界強度測定手段と、基地局情報を収集し、基地局情報から乗算信号を取り出す基地局情報検出手段と、電波防護指針の基準値情報を記録する記録手段と、電界強度と乗算信号とに基づいて、基地局が電波を最大電力で送信した場合の最大電界強度を生成し、基準値情報と最大電界強度とに基づいて、電波防護指針との比較値を生成する演算手段とを備えるものである。

このようにすることにより、サービス運用状態にある移動無線基地局からの電波の測定のみで、基地局が最大送信電力時の電界強度と電波防護基準値との比較値を測定することができる。

さらに、３軸等方向性に受信できる３軸等方向性受信アンテナを備え、電界強度測定手段は、３軸に対する電界強度を測定し、演算手段は、３軸に対する電界強度に基づいて、最大電界強度を生成するようにしてもよい。

このようにすることにより、到来する電波の方向および偏波面に左右されることなく、指示値が最大となる受信強度信号を得ることができる。

さらに、受信信号を複数に分配する分波手段を備え、電界強度測定手段は分配された信号毎に電界強度を測定するようにしてもよい。

このようにすることにより、複数個の移動通信サービスに対応した測定をリアルタイムでできる。

さらに、測位位置から位置情報を受信する測位装置を備えるようにしてもよい。

このようにすることにより、基地局からの距離と電波強度に関する情報との関係を求めることができる。

本発明の実施例によれば、最大送信電力時の電界強度と電波防護基準値との比較値をリアルタイムで得ることができる電界強度測定装置を実現できる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。

本発明の第１の実施例にかかる電界強度測定装置について、図１を参照して説明する。

本実施例にかかる電界強度測定装置１００は、受信アンテナより受信信号が入力される電界強度測定部１０１と、記憶部１０２と、通信装置１０６と接続され、基地局情報信号が入力される基地局情報検出部１０３と、表示記録部１０５と、電界強度測定部１０１、記憶部１０２、基地局情報検出部１０３および表示記録部１０５と接続された演算部１０４とを備える。

受信アンテナからの受信信号は電界強度測定部１０１に入力される。電界強度測定部１０１は受信信号を検波して基地局の制御信号のみの受信強度信号を出力し、この受信強度信号を演算部１０４に入力する。

一方、基地局情報記録装置１０７に記録されている基地局情報は、通信装置１０６により、例えば移動通信回線などの無線の回線を経由して、基地局情報信号として基地局情報検出部１０３に入力される。

基地局情報検出部１０３は、入力された基地局情報信号に基づいて基地局からの電波の制御信号のみの送信出力と最大送信電力時の送信出力との比を求め、乗算信号として演算部１０４に入力する。

基地局情報検出部１０３は、基地局からの電波の送信出力の情報は固定値ではないため、基地局情報記録装置１０７から通信回線経由で情報を得る。ここで基地局情報記録装置１０７は、例えば移動通信事業者がサービス運用上用いている装置により構成され、最新の基地局情報が記録されている。

また、基地局情報記録装置１０７に記録されている基地局情報から、基地局情報検出部１０３が対応する基地局の情報を選択する方法として、事前に基地局名を指定しておく方法、自動で基地局名を判断する方法がある。後者の方法は無線通信装置が実際に使っている方法であり、無線チャネル情報などの基地局情報を基地局情報記録装置１０７に報告することにより、対応する基地局の情報を選択する。一度得られた情報は、通常は短い時間での変更は無いため、必要に応じて記憶部１０２にて記憶して用いることが可能である。

演算部１０４は、基地局が最大電力で送信した場合の電界強度Ｅ_ｍを式（１）により求める。

Ｅ_ｃ×ｎ＝Ｅ_ｍ （１）
式（１）において、Ｅ_ｃは電界強度測定部１０１から入力された受信強度信号であり、ｎは基地局情報検出部１０３から入力された乗算信号である。

このように、基地局電波の制御信号のみの送信出力と最大送信電力時の送信出力との比を求め、その比の分だけ制御信号のみの受信強度信号に乗算することにより、基地局の制御信号の電界強度のみの測定で、基地局が最大電力で送信した場合の最大電界強度を求めることができる。

次に、演算部１０４は、式（１）により求めた基地局が最大電力で送信した場合の電界強度Ｅ_ｍと記憶部１０２から入力された基準値情報Ｅ_ｒとから電波防護指針の基準値との比rを求める。具体的には、式（２）に示すように、基地局が最大電力で送信した場合の電界強度Ｅ_ｍ、基準値情報Ｅ_ｒそれぞれの２乗を求め除算することによって電波防護指針の基準値との比rを求める。

Ｅ_ｒ ^２／Ｅ_ｍ ^２＝ｒ （２）
次に、演算部１０４で求められたＥ_ｍとｒは、表示記録部１０５に入力され、表示記録部１０５は、入力されたＥ_ｍとｒとの表示と記録を行う。

上述した実施例において、演算部１０４および表示記録部１０５は、例えば、パーソナルコンビューターなどにより構成してもよい。

このようにすることにより、移動通信基地局がサービス運用中であっても、制御信号の電界強度のみの測定で、リアルタイムに移動無線基地局からの電波が最大電力で送信した場合の電界強度の絶対値および電波防護指針値との比較値を求めることができるため、電波防護に関する測定を迅速に実施できる。

次に、本発明にかかる第２の実施例にかかる電界強度測定装置について図２を参照して説明する。

本実施例にかかる電界強度測定装置１００は、図１を参照して説明した電界強度測定装置と比較して、受信アンテナおよび電界強度測定部が異なる。本実施例における受信アンテナは、互いに直交に配置した３軸ダイポールアンテナ等の３軸等方向性受信アンテナを用いる。また、電界強度測定部の代わりに３軸用電界強度測定部１０８を備える。３軸用電界強度測定部１０８は、３軸等方性受信アンテナから入力された第１受信信号、第２受信信号、第３受信信号を検波して、第１受信強度信号Ｅ_ｘ、第２受信強度信号Ｅ_ｙ、第３受信強度信号Ｅ_ｚを出力する。

その３つの出力信号は、演算部１０４に入力される。演算部１０４は、式（３）に示すように、入力された３つの受信強度信号に対して二乗和平方根の演算を行うことにより、３軸合成を行う。このようにすることにより、到来する電波の方向および偏波面に左右されることなく指示値が最大となる受信強度信号Ｅ_ｃを得ることができる。

Ｅ_ｃ＝√（Ｅ_ｘ ^２＋Ｅ_ｙ ^２＋Ｅ_ｚ ^２） （３）
以下、基地局が最大電力で送信した場合の電界強度Ｅ_ｍを式（１）により求め、電界強度Ｅ_ｍと記憶部１０２から入力された基準値情報Ｅ_ｒとから電波防護指針の基準値との比rを式（２）により求める演算部１０４が行う演算処理は上述した実施例と同様であるため説明を省略する。

表示記録部１０５は、基地局が最大電力で送信した場合の電界強度Ｅ_ｍと電波防護指針の基準値との比rの表示と記録を行う。

次に、３軸用電界強度測定部１０８について詳細に説明する。３軸用電界強度測定部１０８は、図３に示すように、上述した実施例と同様の電界強度測定部１２８と、電界強度測定部１２８と接続された切替部１１８とを備える。電界強度測定部１２８は演算部１０４と接続される。

切替部１１８は、例えば切替スイッチにより構成され、入力された第１受信信号、第２受信信号および第３受信信号から特定の受信信号を切替えて電界強度測定部１２８に入力する。電界強度測定部１２８は入力された受信信号を検波し、受信強度信号を出力する。すなわち、切替スイッチにより第１受信信号〜第３受信信号を切替えて、電界強度測定部１２８に入力することにより第１受信強度信号〜第３受信強度信号を得る。この場合、切替部１１８は、演算部１０４からの切替信号により制御を行うように構成してもよい。

また、図４に示すように、３軸用電界強度測定部１０８を、上述した実施例と同様の電界強度測定部を３台並列に並べて構成するようにしてもよい。この場合、第１受信信号〜第３受信信号は各電界強度測定部１３８、１４８、１５８に入力され、各電界強度測定部１３８、１４８、１５８は入力された受信信号の検波を行い、第１受信強度信号〜第３受信強度信号を出力する。

このようにすることにより、アンテナの方向および偏波面を測定器の指示値が最大になるように配置する必要はなく、アンテナの方向および偏波面に左右されずに最大の指示値を示すため、測定を更に迅速に行うことができる
次に、本発明の第３の実施例にかかる電界強度測定装置について、図５を参照して説明する。

本実施例にかかる電界強度測定装置は、複数の基地局、異なる周波数、異なる変調方式のサービス等に対応できるようにしたものである。

以下、複数の基地局、異なる周波数および異なる変調方式のサービスの合計がｍ個（ｍはｍ＞１の整数）である場合について説明する。

本実施例にかかる電界強度測定装置１００は、図１を参照して説明した電界強度測定装置と比較して、電界強度測定部が異なる。本実施例における電界強度測定部は、上述した実施例と同様のｍ個の電界強度測定部１１０_１〜１１０_ｍと、受信アンテナから受信信号が入力され、各電界強度測定部１１０_１〜１１０_ｍと接続された分波部１０９とを備える。各電界強度測定部１１０_１〜１１０_ｍは演算部１０４と接続される。

分波部１０９は、受信信号をｍ個の受信信号に分配し、それぞれの周波数、変調方式に対応した電界強度測定部１１０_１〜１１０_ｍに入力する。

電界強度測定部１１０_１〜１１０_ｍは、入力された受信信号を検波して、それぞれのサービスでの受信強度信号を出力する。各電界強度測定部１１０_１〜１１０_ｍから出力される受信強度信号をそれぞれＥ_ｃ１、Ｅ_ｃ２、・・・、Ｅ_ｃｍとする。演算部１０４は、式（４）に示すように、二乗和平方根の演算を行い、測定したすべてのサービスによる電界強度の強度和の演算を行う。

Ｅ_ｃ＝√（Ｅ_ｃ１ ^２＋Ｅ_ｃ２ ^２＋・・・＋Ｅ_ｃｍ ^２） （４）
一方、基地局情報検出部１０３は、複数の基地局、異なる周波数、異なる変調方式のサービス毎に乗算信号nを検出する。対応する基地局の情報の選択は、手動で選択してもよいし、自動で選択するようにしてもよい。基地局の情報を自動で選択する場合は、異なる周波数帯や異なる変調方式のサービス毎に、基地局選定用通信装置１５０を用意してその情報を基に当該基地局を選定する。この基地局選定用通信装置は必要に応じて複数用意するようにしてもよい。

以下、基地局が最大電力で送信した場合の電界強度Ｅ_ｍを式（１）により求め、電界強度Ｅ_ｍと記憶部１０２から入力された基準値情報Ｅ_ｒとから電波防護指針の基準値との比rを式（２）により求める演算部１０４が行う演算処理は上述した実施例と同様であるため説明を省略する。

表示記録部１０５は、基地局が最大電力で送信した場合の電界強度Ｅ_ｍと電波防護指針の基準値との比rの表示と記録を行う。

このようにすることにより、複数個の移動通信サービスに対応した測定がリアルタイムでできるため、電波防護のための電界強度の測定を迅速に行うことができる。

次に、本発明の第４の実施例にかかる電界強度測定装置について、図６を参照して説明する。

本実施例にかかる電界強度測定部は、受信アンテナに到来する電波の方向および偏波面に左右されることなく、測定器の指示値が最大になるようにしたものである。

本実施例にかかる電界強度測定装置１００は、図１を参照して説明した電界強度測定装置と比較して、電界強度測定部が異なる。本実施例における電界強度測定部は、ｍ個の３軸用電界強度測定部１１２_１〜１１２_ｍと、受信アンテナから受信信号が入力され、各３軸用電界強度測定部１１２_１〜１１２_ｍと接続された分波部１１１_１〜１１１_３とを備える。各３軸用電界強度測定部１１２_１〜１１２_ｍは演算部１０４と接続される。

本実施例にかかる電界強度測定装置１００は、電界強度を測定するための受信アンテナとして、互いに直交に配置された３軸ダイポールアンテナ等の３軸等方向性受信アンテナを備え、さらに、複数の基地局、異なる周波数、異なる変調方式のサービスなどに同時に対応出来るようにするために、受信信号それぞれに対応した分波部１１１_１〜１１１_３を備える。

以下、複数の基地局、異なる周波数および異なる変調方式のサービスの合計がｍ個（ｍはｍ＞１の整数）である場合について説明する。

３軸等方性受信アンテナより第１受信信号、第２受信信号および第３受信信号が受信され、第１受信信号は分波部１１１_１に入力され、第２受信信号は分波部１１１_２に入力され、第３受信信号は分波部１１１_３に入力される。

各分波部１１１_１〜１１１_３は、受信信号をｍ個に分配し、分配された各信号をそれぞれの周波数、変調方式に対応した３軸用電界強度測定部１１２_１〜１１２_ｍに入力する。例えば、分波部１１１_１は、入力された第１受信信号を分波し、各３軸用電界強度測定部１１２_１〜１１２_ｍに第１受信信号を入力する。また、分波部１１１_２は、入力された第２受信信号を分波し、各３軸用電界強度測定部１１２_１〜１１２_ｍに第２受信信号を入力する。また、分波部１１１_３は、入力された第３受信信号を分波し、各３軸用電界強度測定部１１２_１〜１１２_ｍに第３受信信号を入力する。

各３軸用電界強度測定部１１２_１〜１１２_ｍは、入力された受信信号を検波して、それぞれのサービスでの受信強度信号を出力する。例えば、各３軸用電界強度測定部１１２_１〜１１２_ｍは、入力された第１〜第３受信信号を検波して、第１〜第３受信強度信号を出力する。ここで、それぞれの基地局、周波数、変調方式に対応するサービスを第１サービス、第２サービス、・・・、第ｍサービスとし、第１サービスを例として説明する。第１サービス用の３軸用電界強度測定部１１２_１からの出力、すなわち第１受信強度信号をＥ_１ｘ、第２受信強度信号をＥ_１ｙ、第３受信強度信号をＥ_１Ｚとする。演算部１０４は、式（５）に示すように、これらの３つの出力の二乗和平方根の演算を行い、３軸合成を行う。

Ｅ_ｃ１＝√（Ｅ_１ｘ ^２＋Ｅ_１ｙ ^２＋Ｅ_１ｚ ^２） （５）
ここで、Ｅ_ｃ１は、第１サービスにおける到来する電波の方向および偏波面に左右されることなく測定器の指示値が最大になる受信強度信号を示す。第２サービス、・・・、第ｍサービスにおいても同様に、到来する電波の方向および偏波面に左右されることなく測定器の指示値が最大になる受信強度信号を求めることができる。式（６）に第ｍサービスの場合を示す。

Ｅ_ｃｍ＝√（Ｅ_ｍｘ ^２＋Ｅ_ｍｙ ^２＋Ｅ_ｍｚ ^２） （６）
演算部１０４は、サービスごとにＥ_ｃ１、Ｅ_ｃ２、・・・、Ｅ_ｃｍの演算を行う。 さらに、演算部１０４は、サービス毎に求めた受信強度信号Ｅ_ｃ１、・・・、Ｅ_ｃｍを用いて、式（４）に示すように、二乗和平方根の演算を行い、測定したすべてのサービスによる電界強度の強度和の演算を行う。

基地局情報検出部１０３は、複数の基地局、異なる周波数、異なる変調方式のサービスごとに乗算信号nを検出する。この基地局の情報の選択は、手動で選択してもよいし、自動で選択するようにしてもよい。基地局の情報を自動で選択する場合は、異なる周波数帯や異なる変調方式のサービス毎に、基地局選定用通信装置１５０を用意してその情報を基に当該基地局を選定する。この基地局選定用通信装置は必要に応じて複数用意するようにしてもよい。

以下、基地局が最大電力で送信した場合の電界強度Ｅ_ｍを式（１）により求め、電界強度Ｅ_ｍと記憶部１０２から入力された基準値情報Ｅ_ｒとから電波防護指針の基準値との比rを式（２）により求める演算部１０４が行う演算処理は上述した実施例と同様であるため説明を省略する。

表示記録部１０５は、基地局が最大電力で送信した場合の電界強度Ｅ_ｍと電波防護指針の基準値との比rの表示と記録を行う。

このようにすることにより、複数の基地局、異なる周波数および異なる変調方式のサービスに対応して、電界強度を複数同時に測定することができ、さらにマルチバンド、マルチモードの測定が等方向性利得にて同時にできる。

また、到来する電波の方向および偏波面に左右されることなく測定器の指示値が最大の指示値を示し、且つ複数個の移動通信サービスに同時に対応した測定がリアルタイムで可能であり、電波防護のための測定の迅速化を図ることができる。

次に、本発明の第５の実施例にかかる電界強度測定装置について、図７を参照して説明する。

本実施例にかかる電界強度測定装置は、基地局からの電波の強度に関する情報と測位装置で得られた位置情報などの測位信号に基づき、演算部１０４において、基地局からの距離と電波強度に関する情報との関係を求め、表示記録部１０５に表示と記録を行うようにしたものである。

本実施例にかかる電界強度測定装置は、上述した実施例における電界強度測定装置１００と、ＧＰＳ(Global Positioning System)等の絶対位置測位装置２００とを備える。測位装置２００は、演算部１０４と接続される。

測位装置２００により測定された位置情報は、測位信号として演算部１０４に入力される。演算部１０４は入力された位置情報に基づき、基地局からの距離を求め、この距離と電界強度に関する情報との関係を求める。表示記録部１０５は、基地局からの距離と電界強度に関する情報との関係を表示する。

このようにすることにより、基地局からの距離と電波強度に関する情報とを関連づけた情報をリアルタイムに得られるため、データの処理時間を大幅に短縮化することができる。

次に、本発明の第６の実施例にかかる電界強度測定装置について、図８を参照して説明する。

本実施例にかかる電界強度測定装置は、移動距離センサ、加速度センサ、ジャイロ等の方位センサなどの相対位置センサを用い、３つのセンサからの信号を位置情報演算部に入力し、相対位置の測位信号を生成するようにしたものである。

本実施例にかかる電界強度測定装置は、上述した実施例における電界強度測定装置１００と、例えば移動距離センサにより構成される測位装置３００_１と、例えば加速度センサにより構成される測位装置３００_２と、例えば方位センサにより構成される測位装置３００_３と、測位装置３００_１、測位装置３００_２および測位装置３００_３と接続された位置情報演算部３１０とを備える。位置情報演算部３１０は演算部１０４と接続される。

測位装置３００_１は移動距離を測定し、測定した移動距離を距離信号として位置情報演算部３１０に入力する。また、測位装置３００_２は加速度を測定し、測定した加速度を加速度信号として位置情報演算部３１０に入力する。また、測位装置３００_３は方位を測定し、測定した方位を方位信号として位置情報演算部３１０に入力する。

位置情報演算部３１０は、入力された距離信号、加速度信号および方位信号に基づいて、基地局からの相対位置を求め、求めた相対位置を測位信号として演算部１０４に入力する。

演算部１０４は入力された相対位置に基づき、この相対位置と電界強度に関する情報との関係を求める。表示記録部１０５は、基地局からの相対位置と電界強度に関する情報との関係を表示する。

このようにすることにより、室内などの絶対位置測位装置が利用できない場所において、基地局からの距離と電波強度に関する情報を関連づけた情報をリアルタイムに得られるため、データの処理時間を大幅に短縮できる。

上述した実施例において電界強度測定部の代わりに磁界測定部を備えるようにしてもよい。

本発明に係る電界強度測定装置は、移動無線基地局周辺の電波防護のための電界測定を行う装置に適用できる。

本発明の第１の実施例にかかる電界強度測定装置を説明するためのブロック図である。 本発明の第２の実施例にかかる電界強度測定装置を説明するためのブロック図である。 ３軸用電界強度測定部を説明するためのブロック図である。 ３軸用電界強度測定部を説明するためのブロック図である。 本発明の第３の実施例にかかる電界強度測定装置を説明するためのブロック図である。 本発明の第４の実施例にかかる電界強度測定装置を説明するためのブロック図である。 本発明の第５の実施例にかかる電界強度測定装置を説明するためのブロック図である。 本発明の第６の実施例にかかる電界強度測定装置を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１００ 電界強度測定装置

Claims (4)

1. 電界強度を測定する電界強度測定手段；
   基地局情報を収集し、前記基地局情報から乗算信号を取り出す基地局情報検出手段；
   電波防護指針の基準値情報を記録する記録手段；
   前記電界強度と前記乗算信号とに基づいて、基地局が電波を最大電力で送信した場合の最大電界強度を生成し、前記基準値情報と前記最大電界強度とに基づいて、電波防護指針との比較値を生成する演算手段；
   を備えることを特徴とする電界強度測定装置。
2. 請求項1に記載の電界強度測定装置において：
   ３軸等方向性に受信できる３軸等方向性受信アンテナ；
   を備え、
   前記電界強度測定手段は、３軸に対する電界強度を測定し、
   前記演算手段は、前記３軸に対する電界強度に基づいて、最大電界強度を生成することを特徴とする電界強度測定装置。
3. 請求項１または２に記載の電界強度測定装置において：
   受信信号を複数に分配する分波手段；
   を備え、
   前記電界強度測定手段は前記分配された信号毎に電界強度を測定することを特徴とする電界強度測定装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電界強度測定装置において：
   測位位置から位置情報を受信する測位装置；
   を備えることを特徴とする電界強度測定装置。

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