JP5703271B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、漏洩同軸ケーブルをアンテナとして用いる無線通信装置に関する。

漏洩同軸ケーブルをアンテナとして用いることにより、その漏洩同軸ケーブルの周りに無線ＬＡＮエリアいわゆるフリースポットを形成することができる。

特開２００４−１７９７５６号公報

漏洩同軸ケーブルの周りに形成されるフリースポットの大きさつまり通信可能範囲は、漏洩同軸ケーブルの特性に依るところが大きい。同じ漏洩同軸ケーブルを持つ製品であれば、通信可能範囲がほぼ同じとなる。

この通信可能範囲に関しては、適宜に調整できることが望まれる。

実施形態の目的は、通信可能範囲を調整できる無線通信装置を提供することである。

実施形態の無線通信装置は、漏洩同軸ケーブル、基台、検出手段、および制御手段を備える。漏洩同軸ケーブルは、電波の送出および取込みを行う。基台は、前記漏洩同軸ケーブルを床面または天井面に取り付ける。検出手段は、無線通信端末から送出されて上記漏洩同軸ケーブルで取込まれる電波の強度を検出する。制御手段は、上記漏洩同軸ケーブルからの電波の送出による前記無線通信端末へのデータ送信を上記検出される強度が設定値以上の場合に実行するとともに、その設定値を、夜中に該当する時間帯では夜中に該当しない時間帯よりも大きい値となるように、一日のうちの複数の時間帯で異ならせる。

一実施形態の構成および通信可能範囲を示す図。 一実施形態におけるアクセスポイントのブロック図。 一実施形態におけるアクセスポイントの制御を示すフローチャート。 一実施形態における時刻と送信レートとの関係を示す図。 一実施形態におけるリンク速度と受信信号強度との対応を示す図。 一実施形態におけるリンク速度（および受信信号強度）と通信可能距離と対応を示す図。

以下、一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、床、天井、テーブル等の取付け面１に円盤形の基台２を設置し、その基台２上に円筒形の筐体３を介してタワー型のアンテナ１０を直立状態に立設する。アンテナ１０は、電波の送出および取込みを行う線状の漏洩同軸ケーブル１１、この漏洩同軸ケーブル１１から送出される電波（＝漏洩同軸ケーブル１１に供給される高周波電力）を減衰させる減衰器（アッテネータともいう）１２、これら漏洩同軸ケーブル１１および減衰器１２を被う円筒状のカバー１３からなる。

漏洩同軸ケーブル１１は、ＬＣＸケーブルとも称し、電波を送出（漏洩）および取込むための多数のスロットを軸方向に沿って有する。この漏洩同軸ケーブル１１を含むアンテナ１０の周りに、２点鎖線で示す無線ＬＡＮエリアいわゆるフリースポット（サービスエリアともいう）が形成される。このフリースポットの中では、無線通信端末２０を用いて自由に無線通信を行うことができる。減衰器１２については、漏洩同軸ケーブル１１から送出する電波の強度を弱めたい場合に取付けたり、弱めたくない場合は取外しも可能である。減衰量の異なる複数の減衰器１２を用意しておき、これら減衰器１２のいずれかを選択的に取付ける構成としてもよい。

上記筐体３は、アンテナ１０を支持することに加え、データの送受信を行う送受信ユニットいわゆるアクセスポイント４を収容する。アクセスポイント４は、図２に示すように、主制御部として機能するＣＰＵ３０、外部の通信ネットワークに接続される入出力インターフェース３１、電波の送受信を行う送受信部３２、外部機器接続用の接続インターフェース３３、送信出力設定器３４、および時計３５などを有する。

送受信部３２は、ＣＰＵ３０からの指示に応じた信号やデータを高周波電力に重畳して漏洩同軸ケーブル１１に送るとともに、漏洩同軸ケーブル１１で取込まれる電波に含まれる信号やデータを抽出してＣＰＵ３０に供給する。接続インターフェース３３は、外部機器たとえばパーソナルコンピュータ４０の接続用として用意されている。送信出力設定器３４は、送受信部３２から出力される高周波電力（＝漏洩同軸ケーブル１１から送出される電波の強度）を設定するためのもので、操作用のボリュームつまみを含む。時計３５は、時刻を２４時間単位で計時する。

そして、ＣＰＵ３０は、主要な機能として次の（１）〜（４）の手段を有する。
（１）漏洩同軸ケーブル１１から送出される電波の到達領域に存する無線通信端末２０を、その無線通信端末２０から送出される電波に含まれるビーコン内の識別データに基づいて認識する認識手段。具体的には、当該アクセスポイント４に固有のビーコンを漏洩同軸ケーブル１１からの電波の送出により定期的に送信し、そのビーコンに応答して無線通信端末２０から送出される電波およびその電波に含まれるビーコンを受信し、受信したビーコンに含まれる識別データに基づいて無線通信端末２０を認識する。この認識により、電波の到達領域に複数の無線通信端末２０が存在していても、各無線通信端末２０を個々に認識することができる。

（２）上記認識した無線通信端末２０から送出されて前記漏洩同軸ケーブル１１で取込まれる電波の強度を検出する検出手段。具体的には、上記認識手段の機能の一部を含んでおり、漏洩同軸ケーブル１１で取込まれる電波のうち、上記ビーコンの定期的な送信に応答して無線通信端末２０から送出された電波に含まれるビーコンの信号強度いわゆる受信信号強度Ｒ（％）を検出する。受信信号強度は、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）と称される。

（３）上記認識した無線通信端末２０に対する漏洩同軸ケーブル１１からの電波の送出によるデータ送信を、上記検出手段で検出される受信信号強度Ｒが設定値Ｒｓ以上の場合に実行して設定値未満Ｒｓの場合に実行しないとともに、その設定値Ｒｓを時間により変更する制御手段。設定値Ｒｓのことを、以下、送信レートＲｓという。

（４）送受信部３２から出力される高周波電力つまり漏洩同軸ケーブル１１から送出される電波の強度を、送信出力設定器３４におけるボリュームつまみの操作に応じて可変設定する設定手段。

つぎに、アクセスポイント４のＣＰＵ３０が実行する制御を図３のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、ＣＰＵ３０は、内部メモリに記憶している送信レートＲｓを時間により変更する（ステップ１０１）。具体的には、時計３５の計時に基づき、送信レートＲｓを一日のうちの複数の時間帯で異ならせる。

すなわち、図４に示すように、人の活動が少ない夜中０時（＝２４時）〜朝７時の時間帯は、送信レートＲｓ＝７０（％）を設定する。人の活動が多くなる朝７時〜昼間２時（＝１４時）の時間帯は、送信レートＲｓ＝５０（％）を設定する。人の活動が多くてしかも当該装置の利用が増える傾向のある昼間２時〜夜９時（＝２１時）の時間帯は、送信レートＲｓ＝４０（％）を設定する。人の活動が減少する夜９時〜夜中０時の時間帯は、送信レートＲｓ＝６０（％）を設定する。

時間帯と送信レートＲｓとの対応付けに関しては、接続インターフェース３３にパーソナルコンピュータ４０を接続し、そのパーソナルコンピュータ４０からデータ入力を行うことにより、当該装置の設置場所や利用状況などに合せて適宜に変更することができる。

そして、ＣＰＵ３０は、当該アクセスポイント４に固有のビーコンを高周波電力に重畳し、その高周波電力に基づく電波を漏洩同軸ケーブル１１から定期的（制御ループ毎）に送出する（ステップ１０２）。送出された電波は、障害物等がなければ約５０ｍほど離れたところまで到達する。

この電波を受けた無線通信端末２０は、受けた電波に含まれるビーコンに応答して、当該無線通信端末２０に固有のビーコンを含む電波を送出する。

ＣＰＵ３０は、漏洩同軸ケーブル１１で受けた電波にビーコンが含まれていれば（ステップ１０２のＹＥＳ）、そのビーコンに含まれる識別データに基づいて送信元の無線通信端末２０を認識するとともに、同ビーコンの受信信号強度Ｒを検出する（ステップ１０４）。

漏洩同軸ケーブル１１から送出される電波の到達領域に存する無線通信端末２０と当該アクセスポイント４との間には、相互間の伝送損失で決まる通信速度いわゆるリンク速度Ｌ（Mbps）が存在する。そして、このリンク速度Ｌは、図５に示すように、受信信号強度（ＲＳＳＩ）Ｒと対応する関係にある。例えば、リンク速度Ｌ＝５４（Mbps）を得るためには、受信信号強度Ｒとして少なくとも７０（％）が必要となる。リンク速度Ｌ＝４８（Mbps）を得るためには、受信信号強度Ｒとして少なくとも６０（％）が必要となる。リンク速度Ｌ＝３６（Mbps）を得るためには、受信信号強度Ｒとして少なくとも５０（％）が必要となる。リンク速度Ｌ＝２４（Mbps）を得るためには、受信信号強度Ｒとして少なくとも４０（％）が必要となる。

また、リンク速度Ｌは、図６に示すように、通信可能距離Ｄと対応する関係にある。例えば、リンク速度Ｌが５４（Mbps）の場合の通信可能距離Ｄは約１ｍ、リンク速度Ｌが（Mbps）の場合の通信可能距離Ｄは約２ｍ、リンク速度Ｌが３６（Mbps）の場合の通信可能距離Ｄは約３ｍ、リンク速度Ｌが２４（Mbps）の場合の通信可能距離Ｄは約４ｍとなる。

実際の通信可能距離Ｄは、図１に２点鎖線で示すように、漏洩同軸ケーブル１１から水平方向、漏洩同軸ケーブル１１の上端から上方向、漏洩同軸ケーブル１１の上端から下方向にそれぞれあって、これら通信可能距離Ｄで規定される略円筒状の領域が無線ＬＡＮエリアいわゆるフリースポットとなる。

ＣＰＵ３０は、検出した受信信号強度Ｒと予め設定されている送信レートＲｓとを比較する（ステップ１０５）。そして、受信信号強度Ｒが送信レートＲｓ以上であれば（ステップ１０５のＹＥＳ）、上記認識した無線通信端末２０に対するデータ送信を実行する（ステップ１０６）。受信信号強度Ｒが送信レートＲｓ未満であれば（ステップ１０５のＮＯ）、上記認識した無線通信端末２０に対するデータ送信を実行しない（ステップ１０７）。

例えば、送信レートＲｓが４０（％）であれば、受信信号強度Ｒが４０（％）以上の無線通信端末２０に対してはデータ送信を実行し、受信信号強度Ｒが４０（％）未満の無線通信端末２０に対してはデータ送信を実行しない。受信信号強度Ｒが４０（％）以上ということは、リンク速度Ｌ＝２４（Mbps）を確保し得る４ｍ範囲内の無線通信端末２０に対してのみデータ送信を実行することになる。４ｍ範囲の外に存する無線通信端末２０に対しては、データ送信を実行しない。４ｍ範囲の外に存する無線通信端末２０が４ｍ範囲内に移動してきた場合は、データ送信を実行する。４ｍ範囲内の無線通信端末２０が再び４ｍ範囲の外に移動した場合は、データ送信を実行しない。

送信レートＲｓが５０（％）であれば、受信信号強度Ｒが５０（％）以上の無線通信端末２０に対してはデータ送信を実行し、受信信号強度Ｒが５０（％）未満の無線通信端末２０に対してはデータ送信を実行しない。受信信号強度Ｒが５０（％）以上ということは、リンク速度Ｌ＝３６（Mbps）を確保し得る３ｍ範囲内の無線通信端末２０に対してのみデータ送信を実行することになる。３ｍ範囲の外に存する無線通信端末２０に対しては、データ送信を実行しない。３ｍ範囲の外に存する無線通信端末２０が３ｍ範囲内に移動してきた場合は、データ送信を実行する。３ｍ範囲内の無線通信端末２０が再び３ｍ範囲の外に移動した場合は、データ送信を実行しない。

送信レートＲｓが６０（％）であれば、受信信号強度Ｒが６０（％）以上の無線通信端末２０に対してはデータ送信を実行し、受信信号強度Ｒが６０（％）未満の無線通信端末２０に対してはデータ送信を実行しない。受信信号強度Ｒが６０（％）以上ということは、リンク速度Ｌ＝４８（Mbps）を確保し得る２ｍ範囲内の無線通信端末２０に対してのみデータ送信を実行することになる。２ｍ範囲の外に存する無線通信端末２０に対しては、データ送信を実行しない。２ｍ範囲の外に存する無線通信端末２０が２ｍ範囲内に移動してきた場合は、データ送信を実行する。２ｍ範囲内の無線通信端末２０が再び２ｍ範囲の外に移動した場合は、データ送信を実行しない。

送信レートＲｓが７０（％）であれば、受信信号強度Ｒが７０（％）以上の無線通信端末２０に対してはデータ送信を実行し、受信信号強度Ｒが７０（％）未満の無線通信端末２０に対してはデータ送信を実行しない。受信信号強度Ｒが７０（％）以上ということは、リンク速度Ｌ＝５４（Mbps）を確保し得る１ｍ範囲内の無線通信端末２０に対してのみデータ送信を実行することになる。１ｍ範囲の外に存する無線通信端末２０に対しては、データ送信を実行しない。１ｍ範囲の外に存する無線通信端末２０が１ｍ範囲内に移動してきた場合は、データ送信を実行する。１ｍ範囲内の無線通信端末２０が再び１ｍ範囲の外に移動した場合は、データ送信を実行しない。

これら複数の送信レートＲｓを可変設定できることにより、たとえ漏洩同軸ケーブル１１から送出される電波が約５０ｍ離れたところまで飛んだとしても、実際のデータ通信を電波の到達距離とは関係なく望みの範囲のフリースポットに確実に制限することができる。フリースポットの外の無線通信端末２０に対しては無線通信を遮断するので、無線通信のセキュリティ性および信頼性を高めることもできる。

しかも、送信レートＲｓを一日のうちの複数の時間帯で異ならせるので、フリースポットの大きさを人の活動量や当該装置の利用頻度の変化などに合せて調整することができる。

すなわち、夜中０時（＝２４時）〜朝７時の時間帯は、当該装置を利用して無線通信する人が少ないことを考慮し、また地域の防犯等に関する安全面の配慮から、送信レートＲｓ＝７０（％）を設定して約１ｍ範囲の小さいフリースポットを形成する。朝７時〜昼間２時（＝１４時）の時間帯は、当該装置を利用して無線通信する人の数が増えるとの判断の下に、送信レートＲｓ＝５０（％）を設定して約３ｍ範囲の大きめのフリースポットを形成する。
昼間２時〜夜９時（＝２１時）の時間帯は、当該装置を利用して無線通信する人の数がさらに増えるとの判断の下に、送信レートＲｓ＝４０（％）を設定してフリースポットを約４ｍの範囲に拡大する。夜９時〜夜中０時の時間帯は、当該装置を利用して無線通信する人の数が大きく減少するとの判断の下に、送信レートＲｓ＝６０（％）を設定してフリースポットを約２ｍの範囲に縮小する。

このようにフリースポットの大きさを時間帯で調整できることにより、当該装置の汎用性が大幅に向上する。つまり、無線通信設備として当該装置を導入するユーザの様々な用途に適応することができる。

なお、上記実施形態では、アンテナ１０が直立している場合を例に説明したが、アンテナ１０を床面と平行に倒伏させる場合、アンテナ１０を所定角度で傾ける場合、アンテナ１０を天井面から吊り下げる場合についても、同様に実施可能である。

その他、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］電波の送出および取込みを行う漏洩同軸ケーブルと、無線通信端末から送出されて前記漏洩同軸ケーブルで取込まれる電波の強度を検出する検出手段と、前記漏洩同軸ケーブルからの電波の送出による前記無線通信端末へのデータ送信を前記検出手段で検出される強度が設定値以上の場合に実行するとともに、その設定値を時間により変更する制御手段と、を備えることを特徴とする無線通信装置。
［２］前記制御手段は、前記漏洩同軸ケーブルからの電波の送出による前記無線通信端末へのデータ送信を前記検出手段で検出される強度が設定値以上の場合に実行して設定値未満の場合に実行せず、かつその設定値を一日のうちの複数の時間帯で異ならせる、ことを特徴とする付記［１］に記載の無線通信装置。
［３］前記検出手段は、前記漏洩同軸ケーブルで取込まれる電波のうち、前記漏洩同軸ケーブルからの電波の送出に応答して無線通信端末から送出された電波の強度を検出する、ことを特徴とする付記［１］に記載の無線通信装置。
［４］前記検出手段は、ビーコンが含まれる電波を前記漏洩同軸ケーブルから定期的に送信し、前記漏洩同軸ケーブルで取込まれる電波のうち、前記定期的な送出に応答して無線通信端末から送出された電波に含まれるビーコンの信号強度を検出する、ことを特徴とする付記［１］に記載の無線通信装置。
［５］前記漏洩同軸ケーブルから送出される電波を減衰させる減衰器、をさらに備えることを特徴とする付記［１］に記載の無線通信装置。
［６］前記漏洩同軸ケーブルから送出される電波の強度を設定する送信出力設定器、をさらに備えることを特徴とする付記［１］に記載の無線通信装置。

１…取付け面、２…基台、３…筐体、４…アクセスポイント、１０…アンテナ、１１…漏洩同軸ケーブル、１２…減衰器、１３…カバー、３０…ＣＰＵ、３１…入出力インターフェース、３２…送受信部、３３…接続インターフェース、３４…送信出力設定器

Claims (5)

1. 電波の送出および取込みを行う漏洩同軸ケーブルと、
   前記漏洩同軸ケーブルを床面または天井面に取り付ける基台と、
   無線通信端末から送出されて前記漏洩同軸ケーブルで取込まれる電波の強度を検出する検出手段と、
   前記漏洩同軸ケーブルからの電波の送出による前記無線通信端末へのデータ送信を前記検出手段で検出される強度が設定値以上の場合に実行するとともに、その設定値を、夜中に該当する時間帯では夜中に該当しない時間帯よりも大きい値となるように、一日のうちの複数の時間帯で異ならせる制御手段と、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記検出手段は、前記漏洩同軸ケーブルで取込まれる電波のうち、前記漏洩同軸ケーブルからの電波の送出に応答して無線通信端末から送出された電波の強度を検出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記検出手段は、ビーコンが含まれる電波を前記漏洩同軸ケーブルから定期的に送信し、前記漏洩同軸ケーブルで取込まれる電波のうち、前記定期的な送出に応答して無線通信端末から送出された電波に含まれるビーコンの信号強度を検出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
4. 前記漏洩同軸ケーブルから送出される電波を減衰させる減衰器、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
5. 前記漏洩同軸ケーブルから送出される電波の強度を設定する送信出力設定器、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。

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