JPH11191752A

JPH11191752A - 無線基地局、無線通信エリア形成方法

Info

Publication number: JPH11191752A
Application number: JP9357116A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Miyazaki; 秀一宮▲崎▼
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】無線基地局設置のための工数を低減し、ビル
内の通信トラヒックの変動に柔軟に対応する。【解決手段】ビルの外部に設置した基地局放射パター
ンの少なくとも１つのビームを、ビル内におけるトラヒ
ックが発生することが予想される部位につながる、電波
透過性を有する部位に向ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物の内部に無
線通信エリアを形成するための、無線基地局、無線通信
エリア形成方法、および、建築物に係り、特に、建築物
の外部に設置された基地局により建築物の内部に、無線
通信エリアを形成するための、無線基地局、無線通信エ
リア形成方法、および、建築物に係る。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信のパーソナル化に伴い、建築
物の構内でも利用可能な移動体通信システムを提供する
ことが求められている。このような移動体通信システム
として、例えば、特開平８−８４１０７公報に記載され
るビル内移動体通信システムが挙げられる。これは、ビ
ル構内に無線基地局を設置して、移動局が通信可能な無
線通信エリアを構内に形成するものである。図７を参照
して、このビル内移動体通信システムについて説明す
る。

【０００３】図７において、ビル内移動体通信システム
は、構内交換機制御装置１３と、構内回線網１２と、ｍ
個の無線基地局装置１１，１１Ａ〜１１Ｇと、ｎ個の移
動局１６，１６Ａ〜１６Ｃとを有して構成される。

【０００４】上記無線基地局装置１１，１１Ａ〜１１Ｇ
は、小型軽量に構成されている。また、無線基地局装置
１１，１１Ａ〜１１Ｇには、アンテナが一体構造で取り
付けられている。これらの無線基地局装置１１，１１Ａ
〜１１Ｇは、例えば、ロッカー７１、７１Ａ〜７１Ｃ、
戸棚７２などの上や、天井に設置される。

【０００５】上記無線基地局装置が、小型軽量に構成さ
れることにより、ロッカー、戸棚、事務機器の上部、建
物の壁面などに設置することが容易に行うことができ
る。

【０００６】また、ビル内の移動局による通信を可能に
するための他の方法としては、例えば、特開平７−０７
４６９３公報に記載される携帯電話機を用いることがで
きる。これは、携帯電話機を、通信機能を有する第１の
部分と、マンマシンインタフェース機能を有する第２の
部分とを分割可能に構成し、かつ、上記第１の部分およ
び第２の部分を接続するためのインタフェース機能を設
けたものである。この携帯電話によれば、上記第１の部
分を窓際に設置すれば、これとインタフェースされる第
２の部分を用いて室内で無線通信を行うことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したビル内移動体
通信システムでは、ビル内に設置した個々の無線基地局
装置１１，１１Ａ〜１１Ｇと構内交換機制御装置１３と
を接続しなければならない。このためには、構内回線網
１２をビル内に張り巡らせる必要がある。従って、無線
基地局装置１１，１１Ａ〜１１Ｇの運用開始までには多
大なコストと時間を要する。さらに、無線基地局装置１
１，１１Ａ〜１１Ｇの設置位置の変更、撤去、増設など
の無線基地局装置の構成変更を行うことも容易ではな
い。

【０００８】また、図７に示されるように、ビル内に無
線通信エリア７０，７０Ａ〜７０Ｇを形成するために
は、ビル構内に設置された戸棚７２、ロッカー７１，７
１Ａ〜７１Ｃなどの上、ビルの天井・壁・柱などに無線
基地局装置１１，１１Ａ〜１１Ｇを複数設置して、電波
によって無線基地局装置１１，１１Ａ〜１１Ｇと移動局
１６，１６Ａ〜１６Ｃとの間で屋内移動体通信を行って
いる。

【０００９】このとき、ビル内に広い無線通信エリアを
形成するためには、無線基地局装置１１，１１Ａ〜１１
Ｇをビル内の見通しのよいところに設置する必要があ
る。

【００１０】このため、十分な数の無線基地局装置を設
置する場所を確保することは困難である。

【００１１】また、上記のように無線基地局装置をビル
内の見通しのよいところに設置するということは、一方
では、無線基地局がビル内の他の位置から目立つことに
なる。

【００１２】このため、無線基地局に対する盗難、いた
ずらなどが発生し易いという問題がある。

【００１３】また、ビル内に設置される無線基地局装置
１１，１１Ａ〜１１Ｇは、設置場所の制限から小型軽量
化が要求され、その代わりに、屋外に設置する大型基地
局よりも一台の基地局で収容できるユーザ数は少ない。
例えば、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）では
通信方式として４チャネルＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用
しており、１台の基地局で１制御チャネルと３通信チャ
ネルしか保有していない。このため、１台の基地局では
同時に３台までの移動局しか通話できない。ＰＨＳの通
信方式の詳細については、社団法人電波産業会「第
二世代コードレス電話システム標準規格第２版 RCR
STD-28」平成７年１２月２６日に説明がある。

【００１４】前述した従来のビル内移動体通信システム
では、アンテナと一体構造の無線基地局装置１１，１１
Ａ〜１１Ｇを室内に固定して無線通信エリア７０，７０
Ａ〜７０Ｇを形成している。このため、各無線通信エリ
ア内では、移動局は、特定の基地局との間でしか通信が
行えない。従って、近接する無線通信エリアの通信チャ
ネルが、仮に余っていたとしても、その通信チャネルは
利用できないので、基地局設備を無駄にしてしまうとい
う不具合が生じている。このように、ビル内に固定設置
された小型の無線基地局装置１１，１１Ａ〜１１Ｇは、
通信容量が小さいため、通信トラヒックの増減に柔軟に
対応することができない。そのために、一時的に増大す
る通信トラヒックに対応できるように、基地局はビル内
に過剰に配置されている例が多く、経済性を損なう。

【００１５】また、特開平７−０７４６９３公報に記載
される、２つの部分に分割可能な携帯電話機を用いる場
合は、ビルの内外で基地局設備が二重に必要となる。こ
のため、基地局コストが上昇するという不具合が生じ
る。

【００１６】前述したように従来の構成では、構内回線
網をビル内に張り巡らせる必要があり、基地局装置の運
用開始までに多大なコストと時間とを要している。さら
に、無線基地局装置の設置位置の変更、撤去、増設など
の無線基地局装置の構成変更も容易ではないという問題
が生じている。また、通信トラヒックに対応するため
に、基地局を過剰に配置しなければならないという問題
が生じている。

【００１７】本発明の第１の目的は、ビル内に構内回線
網を張り巡らせることなく、基地局装置の運用開始まで
の時間とコストとを削減することができる、無線基地局
装置、無線通信エリア形成方法を提供することにある。
本発明者らの検討によれば、このためには、建築物の外
部に設置される無線基地局を用いて、ビルの内部に無線
通信エリアを形成することが有用であると考えられ、こ
れに好適な無線基地局装置、無線通信エリア形成方法を
提供することも目的とする。

【００１８】本発明の第２の目的は、通信トラヒック量
の変動に適応して基地局設備の有効利用を図ることがで
きるビル内移動体通信システムを提供することにある。

【００１９】本発明の第３の目的は、外部に設置される
無線基地局により、内部に無線通信エリアを形成ことに
好適な建築物を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の第１の態様によれば、建築物の内部
に無線通信エリアを形成するための無線基地局におい
て、上記建築物の外部に設けられるアンテナと、上記ア
ンテナを用いて無線通信するための送受信手段とを備
え、上記アンテナは、その放射パターンにおける少なく
とも１つのビーム方向が、上記建築物の電波透過性を有
する部位を向く姿勢に支持されることを特徴とする無線
基地局が提供される。

【００２１】また、本発明の第２の態様によれば、建築
物の内部に存在する移動局との通信を行うための無線通
信エリア形成方法において、建築物の外部から、その建
築物における電波透過性を有する部位に向けて、電波を
照射し、上記電波透過性を有する部位から建築物の内部
に侵入した電波を屋内伝搬させて、無線通信エリアを形
成することを特徴とする無線通信エリア形成方法が提供
される。

【００２２】本発明の第３の態様によれば、建築物の内
部に存在する移動局との通信を行うための無線通信エリ
ア形成方法において、建築物の外部に設置した基地局ア
ンテナの放射パターンにおける少なくとも１つのビーム
を建築物における電波透過性を有する部位に向け、建築
物の内部に侵入した電波の伝搬により、廊下に沿って広
がる櫛状の無線通信エリアを形成することを特徴とする
無線通信エリア形成方法が提供される。

【００２３】上記第２の目的を達成するために、本発明
の第４の態様によれば、構造体により囲まれた対象空間
に無線通信エリアを形成するための無線基地局におい
て、上記対象空間の外部に、上記構造体を隔てて配置さ
れるアンテナと、上記アンテナの放射パターンを設定す
るための指向特性制御手段と、上記アンテナを用いて無
線通信するための送受信手段とを備え、指向特性制御手
段は、上記放射パターンにおける少なくとも１つのビー
ム方向が、上記構造体の電波透過性を有する部位を向く
ように上記アンテナの放射パターンを設定することを特
徴とする無線基地局が提供される。

【００２４】本発明の第５の態様によれば、上記第４の
態様における無線基地局において、上記ビーム方向を向
けるべき部位を、上記指向特性制御手段に指示するため
の指示手段をさらに備え、上記指示手段は、上記構造体
における電波透過性を有する部位を、上記ビーム方向を
向けるべき候補部位として予め複数記憶し、上記予め複
数記憶している候補部位のうちのいずれかを予め定めら
れた規則に従って選択し、上記選択した候補部位を上記
指向特性制御手段に指示することを特徴とする無線基地
局が提供される。

【００２５】本発明の第６の態様によれば、上記第５の
態様における無線基地局において、移動局を検知するた
めの移動局検知手段をさらに備え、上記移動局検知手段
は、上記無線通信エリアを形成すべき候補となる複数の
場所のそれぞれについて、移動局が存在するか否かを検
知し、上記指示手段に予め複数記憶されている、上記構
造体における電波透過性を有する部位と、上記無線通信
エリアを形成すべき候補となる複数の場所との対応関係
を示す情報を予め記憶し、上記移動局が存在することを
検知した場所について、当該場所に対応する電波透過性
を有する部位を、選択すべき候補部位として上記指示手
段に指示することを特徴とする無線基地局が提供され
る。

【００２６】上記第３の目的を達成するために、本発明
の第７の態様によれば、無線通信エリアを形成すべき対
象空間を囲む区画部材は、電波透過性を有する部位を有
し、上記区画部材が電波透過性を有する部位は、建築物
における共通の側面に設けられることを特徴とする建築
物が提供される。

【００２７】本発明の第８の態様によれば、複数階を連
通する吹き抜け構造部を有し、上記吹き抜け構造部に接
する区画部材は、電波透過性を有する部位を有すること
を特徴とする建築物が提供される。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。

【００２９】まず、図１、図８〜図１１および図２１を
参照して、本発明の第１の実施の形態について説明す
る。

【００３０】図１において、本実施の形態におけるビル
内移動体通信システム１は、無線通信エリアを形成すべ
きビル２０の外部（屋外）に設置される。この例では、
ビル２０内部には無線基地局が設置されておらず、無線
通信エリアを形成すべき領域は、建築物の外壁に囲まれ
る内部空間の全体、または、内部空間の一部に設定され
る。例えば、ビル２０における居室、廊下、ホールなど
に設定される。

【００３１】ビル内移動体通信システム１は、電波を送
受信するための有指向性アンテナ２２と、送受信される
電波を用いて通信するための屋外設置型基地局装置２４
と、上記有指向性アンテナ２２および屋外設置型基地局
装置２４を接続するための接続ケーブル２５と、上記有
指向性アンテナ２２を支持するための支柱２３と、上記
有指向性アンテナ２２の放射パターンにおけるビーム２
７の方向を制御するためのビーム方向制御装置２６とを
有して構成される。

【００３２】上記有指向性アンテナ２２としては、例え
ば、八木・宇田アンテナ、パラボラアンテナなどを用い
ることができる。また、指向性の有無、または、その程
度を制御することができるアンテナとして、例えば、ア
レイアンテナなどが挙げられる。アレイアンテナは、そ
の指向方向も制御することができる。以下の説明では、
指向性を有し得るアンテナを有指向性アンテナと総称す
る。

【００３３】上記八木・宇田アンテナは、テレビジョン
受信用などに古くから実用されているアンテナであり、
ダイポールアンテナ（放射器）の近くに反射器および／
または導波器を配列し、アンテナ間の相互結合により単
方向性を得ている。八木・宇田アンテナは、素子数（放
射器、反射器、導波器の総数）を増やすことにより、指
向性を鋭くして高利得化することができる。

【００３４】また、上記アレイアンテナは、電波を励振
する放射器が複数配置され、全体として、等価開口面積
が大きいアンテナとして働く。放射器としては、アンテ
ナ素子、開口などが用いられ、アレイアンテナ全体の指
向性を、各放射器が励振される信号の振幅位相関係によ
って設定することができる。より具体的には、上記アン
テナ素子として、例えば、ダイポールアンテナ、マイク
ロストリップ（パッチアンテナなど）を用いることがで
きる。

【００３５】上記ビーム方向制御装置２６は、有指向性
アンテナ２２のビーム２７の方向を、ビル２０における
電波透過性を有する部位に指向させるためのものであ
る。電波透過性を有する部位としては、例えば、壁面が
非金属性の材料で形成された構造物で構成される部位、
すなわち、ガラス、木材などを用いて構成される部位、
鉄筋コンクリート造りの建築物における、鉄筋、鉄骨な
どの金属性部材の間隔が広い部位、ガラス張りの部位、
などが挙げられる。より具体的には、例えば、ビル２０
における窓２１が挙げられる。

【００３６】なお、電波透過性は、無線通信に用いられ
る電波について得られれば十分であり、特定の周波数、
偏波面についての電波透過性であってもよい。例えば、
無線通信にＵＨＦ帯の電波が用いられる場合には、この
周波数帯における電波透過性があればよく、他の周波数
帯において反射、吸収が生じても差し支えない。また、
電波通信が特定の偏波面の電波を用いられる場合には、
少なくともその偏波面の電波を透過することができれば
よいことは勿論である。

【００３７】ビーム方向制御装置２６におけるビーム２
７の方向の制御は、例えば、上記有指向性アンテナ２２
の姿勢を変化させることによって行われる。より具体的
には、例えば、ローテータ装置などを用いて、有指向性
アンテナ２２の姿勢を変化させることができる。また、
指向性アンテナ２２としてアレイアンテナが用いられる
場合には、各放射器を励振する振幅位相関係を変化させ
て、ビーム２７の方向を制御してもよい。ビーム２７の
方向の制御は、好ましくは、３次元的に行われる。例え
ば、方位角（アジマス）と、俯仰角（エレベーション）
とについてビーム２７の方向が制御される。なお、ビー
ム２７の方向に加えて、電波透過性を有する部位におけ
る電波透過性、および、そこを見込む立体角に対応して
ビーム２７の幅を制御してもよい。

【００３８】また、ビーム２７の方向の変化処理は、ビ
ーム２７の方向を指向すべき方向と、その順序が予め定
められたシーケンス手順に従って行われる。例えば、１
日の予め定められた時間間隔をもってなされる。より具
体的には、ビル２０の窓２１のうちの複数の部位を候補
として予め設定し、予め定められた時刻にいずれかの部
位を指向するように、ビーム２７の方向の変化処理が行
われる。なお、変化処理は必ずしも動的に行われる場合
に限らず、特別な場合として、指向すべき方向が唯一つ
定められ、この方向を常時指向するようにビーム２７の
方向が制御されることを含む。この場合、ビーム方向制
御装置２６によってビーム２７の方向が変更可能とな
る。従って、ビル２０における電波透過性を有する部位
のうち、ビル内の特定の領域に無線通信エリアを形成す
るために好適な部位に、ビーム２７の方向を指向させる
ことが容易となる。

【００３９】アンテナの利得は、窓の構成（広さ、材
質）に応じて目的の値を定めるすなわち、窓が広い場
合、電波透過性が高い材質である場合には、ビーム幅を
広くし、利得を小さくする。また、窓を見込む角が小さ
い場合、電波透過性が低い場合には、ビーム幅を狭く
し、利得を大きくする。アンテナの利得の設定は、例え
ば、八木・宇田アンテナにおいては、その構成（素子数
など）を設定することによって、目的の値とすることが
できる。

【００４０】上記屋外設置型基地局装置２４は、設置場
所が屋外であることと、有指向性アンテナ２２とは、接
続ケーブル２５を介して接続されることとによって、大
きさの制約が少なくなる。このため、屋内に設置される
アンテナ一体型の基地局装置と比較すると、大容量化す
ることが容易となる。接続ケーブル２５としては、例え
ば、同軸ケーブルを用いることができる。また、支柱２
３の高い位置に、有指向性アンテナ２２と屋外設置型基
地局装置２４とを設置することにより、人目につくこと
を避け、いたずら等を防止することができる。

【００４１】次に、同じく図１を参照して、上述のよう
に構成されるビル内移動体通信システム１の動作につい
て説明する。

【００４２】有指向性アンテナ２２のビーム２７の方向
が、ビーム方向制御装置２６によってビル２０の窓２１
に指向される。屋外設置型基地局装置２４からの接続ケ
ーブル２５を介して信号が有指向性アンテナ２２に与え
られると、有指向性アンテナ２２の利得によって強めら
れた電波が窓２１に到来する。窓２１は、電波透過性を
有するため、ビル２０の内部に電波を効率よく侵入させ
ることができる。ビル２０の内部に侵入した電波は、ビ
ル２０内の構造物、例えば、壁面、天井および床などに
よって反射されて伝搬し、移動局１６により電波を受信
可能な無線通信エリア２７が、ビル２０内に形成され
る。

【００４３】すなわち、ビル内の窓付近に設置した基地
局から放射された電波は、見通し範囲内にある、隣接す
るビルのビル窓などから、隣接するビル内にも侵入す
る。このため、基地局を設置していないビル内の各階で
も隣接するビル内基地局からの電波が受信できる。この
ことについては、宮崎,山本「構内ＰＨＳの電波伝搬特
性の検討」信学技報 RCS96-127,pp.1-6に報告例が記載
されている。

【００４４】一方、ビル内の直線状廊下では、廊下が低
損失の導波路として動作し、自由空間伝搬の場合よりも
低損失で伝搬することがある。このことについては、濱
辺,金井「２ＧＨｚ帯ビル内伝搬実験結果に基づくフロ
ア間周波数再利用条件の検討」信学技報AP90-110,pp.79
-86に報告例が記載されている。

【００４５】ところが、窓から離れた場所から電波が放
射される場合には、電波減衰が大きいために通話品質が
不安定になることがある。安定した通話品質を確保する
には強い電波をビル内に侵入させる必要がある。このた
めには、例えば、基地局の送信電力を大きくする方法が
ある。しかし、この方法では、セル半径が拡大して、全
体としての移動局収容能力を低下させる。本発明では、
基地局アンテナにビルの窓を指向する指向性を持たせ、
ビル内へ強い電波を侵入させることでビル内の目的領域
に無線通信エリアを形成する。具体的には、屋外に設置
した基地局アンテナの放射パターンの少なくとも１つの
ビームを周囲のビルの電波透過性を有する部位、例え
ば、窓、非金属性構造物の方向に向ける。これによっ
て、ビル内に強い電波が侵入し、ビル内に侵入した電波
は廊下に沿って低損失で伝搬し、廊下に沿って広がる櫛
状の広い無線通信エリアが形成される。

【００４６】ここで、図８〜１０を参照して、ビル内に
電波を侵入させるための条件について説明する。

【００４７】まず、図８を参照して、自由空間における
伝搬について説明する。図８において、送信側アンテナ
８１と、受信側アンテナ８２とが、距離Ｌを隔てて設置
されている。ここで、送信側アンテナ８１の利得をＧ
ｔ、出力される電波の送信電力を出力電圧レベルに換算
した値をＶｔとし、受信側アンテナ８２における利得を
Ｇｒ、受信するための必要とされる所要受信電圧レベル
をＶｒとする。この場合、自由空間を伝搬する際に生じ
る損失は小さいため、距離Ｌを隔てた状態であっても通
信は実現される。

【００４８】次に、図９を参照して、遮蔽物により隔て
られる場合について説明する。遮蔽物としては、例え
ば、建築物の区画部材などが挙げられる。図９におい
て、区画部材９１による損失をΣＭとすると、通信が実
現されるための条件は、Ｖｔ＋Ｇｔ−ΣＭ＋Ｇｒ≧Ｖｒとなる。

【００４９】次に、図１０を参照して、本実施の形態に
おける電波の侵入について説明する。本実施の形態で
は、送信側アンテナとして有指向性アンテナを用い、ま
た、区画部材における電波透過性を有する部位を伝搬経
路として選択している。

【００５０】図１０において、本実施の形態では、送信
側アンテナとして、有指向性アンテナ９５が採用され、
その利得は、Ｇｔ’である。また、区画部材９５におけ
る損失は、ΣＭ’とする。すなわち、図９に示される場
合と比較すると、Ｇｔ’＞Ｇｔ ΣＭ’＜ΣＭ従って、上記の通信が実現されるための条件の左辺は、Ｖｔ＋Ｇｔ’−ΣＭ’＋Ｇｒ＞Ｖｔ＋Ｇｔ−ΣＭ＋Ｇｒとなり、区画部材９５を介して受信側に侵入する電波の
電圧レベルを増強することが可能となる。ここで、本実
施の形態では、送信側アンテナ８５から出力される電圧
レベルＶｔ、および、受信側アンテナ８２のアンテナ利
得Ｇｒについては、図８における状態と同様である。従
って、出力される電圧レベルＶｔの増大に伴う、セル半
径の拡大を避けることができ、全体としての移動局収容
能力を維持することができる。また、受信側アンテナ８
２のアンテナ利得Ｇｒの増強を要求しないため、受信側
アンテナ８２に指向性を要求することなく、通信を実現
することができる。例えば、受信側アンテナにダイポー
ルアンテナを用いることができる。ダイポールアンテナ
の利得は、２．１５ｄＢ以上である。このため、小型の
アンテナを使用することが可能となり、移動局の携帯を
容易にすることができる。なお、アンテナ利得Ｇｒの増
強を要求しないことから、受信側アンテナ８２として、
無指向性のアンテナを採用することも可能である。従っ
て、通信する際に、移動局の姿勢の自由度が制限されな
い。従って、移動局の取り扱いを容易にすることができ
る。

【００５１】一方、移動局１６から送信された電波は、
ビル２０内の構造物によって反射されて伝搬して、窓２
１から放射される。窓２１から放射された電波は、有指
向性アンテナ２２の利得によって効率よく受信され、接
続ケーブル２５を介して屋外設置型基地局装置２４に送
られる。この場合についての電波の伝搬については、電
波伝搬の可逆性に従って、上述した屋外基地局から移動
局の場合から明らかであるので、詳細に説明することは
省略する。

【００５２】また、ビル内に侵入する電波の指向性、強
度を制御することによって、侵入した電波によって形成
される無線通信エリアを必要とするマイクロセルの大き
さとすることができる。

【００５３】さらに、自律分散制御方式を採用すること
によって、隣接するセル間の干渉が発生することを避け
ることができる。自律分散制御方式は、無線通信エリア
間の干渉による通信品質の劣化や呼損が発生しないよう
に、セル棲み分けを行う方式である。セル棲み分けは、
複数の基地局で制御チャネル（制御用物理スロット）の
周波数を共有している状況で、制御チャネルの送信・受
信のタイミングを基地局間同士で自律的にずらしてスロ
ットを配置していく。これによって、各基地局の制御チ
ャネルの送信・受信のタイミングが衝突することを避け
ることができる。通信品質の劣化や呼損の発生を避ける
ことができる。

【００５４】また、電波の屋内伝搬に際し、多重伝搬に
伴う遅延歪、フラットフェージングなどの多重伝搬路フ
ェージングが発生することが予想される。フェージング
については、周波数領域での等化（スペクトラム等
化）、時間領域での等化（波形等化）、ダイバーシチを
行うことによって抑圧することができる。周波数領域で
の等化を行うための等化器としては、例えば、ガウスフ
ィルタ型等化器、べき級数型等化器、可変共振型等化器
などを用いることができる。また、時間領域での等化を
行うための等化器としては、例えば、トランスバーサル
等化器がある。また、遅延素子、可変重み付け回路を用
いて、時間領域での等化を行うための等化器を構成して
もよい。

【００５５】上記ダイバーシチは、特性が相異なる複数
の受信信号を、合成あるいは切り換えて、単一の信号を
得る通信技術である。ダイバーシチとしては、例えば、
複数のアンテナを使用するスペースダイバーシチ、複数
の周波数を使用する周波数ダイバーシチ、複数の偏波を
使用する偏波ダイバーシチ、複数の到来角を使用する角
度ダイバーシチ、複数のルートを使用するルートダイバ
ーシチ、複数の時間を使用する時間ダイバーシチなどが
挙げられる。

【００５６】次に、図１１および図２１を参照して、ビ
ーム方向の制御について詳細に説明する。

【００５７】まず、図１１を参照して、アンテナの放射
パターンにおけるビーム方向を表す座標について説明す
る。

【００５８】図１１において、面Θは、基準方向Ｏを含
む水平面であり、角θは、面Θにおける基準方向Ｏから
の角度である。同様に、面Ηは、基準方向Ｏを含む鉛直
面であり、角ηは、面Ηにおける基準方向Ｏからの角度
である。これらθ、ηにより、ビーム２７の向きは、
（θ，η）と表すことができる。

【００５９】次に、図２１の（ａ）および（ｂ）を参照
して、ビル内の無線通信エリアと、アンテナのビーム方
向との関係について説明する。

【００６０】まず、鉛直面（面Η）内については、図２
１（ａ）に示すように、アンテナ２２の放射パターン
は、ビル２０の無線通信エリアを提供すべき移動局１６
が存在する空間につながる電波透過性を有する部位（窓
２１）を、ビーム２７が指向するように制御される。ま
た、水平面（面Θ）内についても同様にアンテナ２２の
放射パターンは、ビル２０の無線通信エリアを提供すべ
き移動局１６が存在する空間につながる電波透過性を有
する部位（窓２１）を、ビーム２７が、指向するように
制御される。

【００６１】特に、水平面内の制御においては、ビル２
０に廊下が配置されている廊下構造を考慮して、指向性
の制御が行われる。例えば、図２１（ｂ）に示すよう
に、窓２１から侵入した電波の屋内伝搬により、廊下を
伝搬路として櫛上に広がる無線通信エリアが形成され
る。これにより、アンテナ２２を見通すことができない
場所に存在する移動局１６であっても、無線通信を行う
ことが可能となる。

【００６２】また、上記ビル２０は、予め電波伝搬を考
慮したビル建築を行う。例えば、電波透過性の高いガラ
ス窓を意図的に用いて、ビル内に電波が伝搬しやすい環
境を構築する。

【００６３】本実施の形態におけるビル内移動体通信シ
ステムによれば、屋外に設置された基地局によって、ビ
ル内部に無線通信エリアを形成することができる。基地
局の設置場所を屋外とすることにより、基地局設置のた
めのケーブル敷設工事、無線基地局の維持管理のための
諸費用を削減することができる。

【００６４】次に、図２および図１６を参照して、本発
明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態
におけるビル内移動体通信システムは、無線通信の通信
トラヒックを検知し、検知した通信トラヒックに応じて
有指向性アンテナのビーム方向を制御する点において、
第１の実施の形態と異なる。

【００６５】図２において、本実施の形態におけるビル
内移動体通信システムは、電波を送受するための有指向
性アンテナ２２と、送受信される電波を用いて通信する
ための屋外設置型基地局装置２４と、上記有指向性アン
テナ２２および屋外設置型基地局装置２４を接続するた
めの接続ケーブル２５と、上記有指向性アンテナ２２を
支持するための支柱２３と、上記有指向性アンテナ２２
の放射パターンにおけるビーム方向を制御するためのビ
ーム方向制御装置２６と、無線通信エリアを形成すべき
ビル２０の内部（屋内）に設置されるアンテナ一体型基
地局装置１１，１１Ａ，１１Ｂと、構内交換機制御装置
１３と、構内交換機制御装置１３およびビーム方向制御
装置２６を接続するためのビーム方向制御信号線１５と
を有して構成される。有指向性アンテナ２２と、接続ケ
ーブル２５と、支柱２３と、ビーム方向制御装置２６と
は、第１の実施の形態と同様に構成される。ただし、ビ
ーム方向制御装置２６における制御の内容は、第１の実
施の形態と相違し、通信トラヒックを示す情報を構内交
換機制御装置１３からビーム方向制御信号線１５を介し
て受け取り、この情報に対応して、有指向性アンテナ２
２のビーム方向を制御する。

【００６６】上記構内交換機制御装置１３は、アンテナ
一体型基地局装置１１，１１Ａ，１１Ｂを用いて通信を
実現するための交換機機能に併せて、アンテナ一体型基
地局装置１１，１１Ａ，１１Ｂのそれぞれの稼働状態を
管理するための管理機能を有している。この管理機能
は、各アンテナ一体型基地局装置１１，１１Ａ，１１Ｂ
について、その設置場所と、それを用いて通信している
移動局１６の台数とを検知し、通信トラヒックが集中し
ているアンテナ一体型基地局装置の設置場所を特定する
ものである。そして、特定された設置場所に無線通信エ
リアを形成するように有指向性アンテナ２２のビーム方
向を指向させるべき方向を求め、その方向を示す制御信
号をビーム方向制御信号線１５を介してビーム方向制御
装置２６に送る。上記指向させるべき方向は、例えば、
図２０の（ｂ）に示すようなデータベースを用いて求め
ることができる。

【００６７】上記ビーム方向制御装置２６は、構内交換
機制御装置１３からビーム方向制御信号線１５を介して
送られた制御信号に基づいて、その方向に有指向性アン
テナ２２のビームを向ける。

【００６８】次に、同じく図２を参照して、本実施の形
態におけるビル内移動体通信システムの動作について説
明する。ここで、１台のアンテナ一体型基地局が保有す
る通信チャネルは、そのアンテナ一体型基地局によって
形成される無線通信エリアで同時に通話可能な移動局が
３台までである場合について説明する。

【００６９】構内交換機制御装置１３は、アンテナ一体
型基地局装置１１によって形成される無線通信エリア１
４で、移動局１６，１６Ａ，１６Ｂの最大３台数の移動
局によって通信が行われていることを検知すると、その
アンテナ一体型基地局装置１１の設置場所を特定する。
この閾値台数は、例えば、そのアンテナ一体型基地局装
置１１によって同時に通話可能な移動局の台数に定める
ことができる。ここでは、この閾値台数が３台に設定さ
れているとする。また、時間的に近接して、複数の通信
チャネルの利用が発生することが予想される場合には、
より少ない閾値台数に設定してもよい。また、設置場所
の特定は、例えば、それぞれのアンテナ一体型基地局装
置の識別情報と、それが設置されている情報を示す設置
場所情報とを対応付けた対応付け情報を予め格納してお
き、上記閾値台数に達する台数の移動局によって通信が
行われていることが検知されたアンテナ一体型基地局装
置の識別情報に対応付けられている設置場所情報を上記
対応付け情報から見つけることによって行うことができ
る。

【００７０】図２において、３台の移動局１６，１６
Ａ，１６Ｂによって無線通信エリア１４で通話が同時に
行われていると、構内交換機制御装置１３は、無線通信
エリア１４を形成しているアンテナ一体型基地局装置１
１を用いて通話している移動局の台数が閾値台数に達し
たことを検知し、アンテナ一体型基地局装置１１の設置
場所を特定する。そして、特定した設置場所に無線通信
エリアを形成するための有指向性アンテナ２２のビーム
方向を求める。屋内交換機制御装置１３には、アンテナ
一体型基地局装置１１の設置場所情報と、ビル２０内に
おける電波伝搬（屋内伝搬）が効率よく行われるよう
な、ビル２０における非金属性構造物２１で形成される
電波透過性を有する部位の指向方向との対応が、予め図
２０の（ｂ）に示すようなデータベースとして格納して
おく。そして、求めたビーム方向をビーム方向制御装置
２６に、ビーム方向制御線１５を介して送る。

【００７１】これを受けて、有指向性アンテナ２２のビ
ーム方向が、ビーム方向制御装置２６により変更され
る。例えば、有指向性アンテナ２２が、図２に示すビー
ム２８を形成している場合に、ビーム２７を形成するよ
うに、ビーム方向がビーム方向制御装置２６によって制
御される。これによって、アンテナ一体型基地局装置１
１の設置場所を含む領域に無線通信エリアが形成され
る。

【００７２】ここで、屋内交換機制御装置１３は、有指
向性アンテナ２２のビーム方向を指向させるべき方向を
求める際に、アンテナ一体型基地局装置１１が設置され
ている場所にビル２０内における電波伝搬（屋内伝搬）
が効率よく行われるような、ビル２０における非金属性
構造物２１で形成される電波透過性を有する部位に指向
させるべきビーム方向を求める。これにより、有指向性
アンテナ２２の利得により、ビル２０内に比較的強い電
波を侵入させることができ、また、侵入した電波を効率
よくアンテナ一体型基地局装置１１が設置されている場
所に伝搬させることができる。このようにして、アンテ
ナ一体型基地局装置１１が設置されている場所に無線通
信エリア１４に加えて、無線通信エリア２７がオーバー
レイされる。従って、その設置場所における通信チャネ
ルを追加することができ、移動局１６Ｃによる通信が可
能となる。

【００７３】また、ビームの方向に加えて、アンテナ利
得を制御してもよい。例えば、フェーズドアレイアンテ
ナを用いる場合には、その指向性を、窓の構成（広さ、
材質など）に応じて可変制御することができる。

【００７４】次に、図１６を参照して、ビームの方向を
制御するための手順について説明する。

【００７５】構内交換機制御装置１３（図２参照）にお
いて、あるエリアにトラヒックが集中していること（ま
たは、集中する蓋然性）が検出される（ステップＳ６０
１）と、ビーム方向制御装置２６（図２参照）におい
て、トラヒックが集中していることが検出されたエリア
に無線通信エリアを形成するための動作（ステップＳ６
０２〜Ｓ６３０）が行われる。

【００７６】すなわち、構内交換機制御装置１３（図２
参照）からアンテナのビームを指向させるべき方向を示
すアンテナ回転角検出要求信号が送出され、ビーム方向
制御装置２６（図２参照）において、これを受信する
（ステップＳ６０２）。この方向は、鉛直方向の回転
（エレベーション）角ηおよび水平方向の回転（アジマ
ス）角θによって記述されている。すなわち、鉛直方向
の回転角ηをｓｅｔＡとし、水平方向の回転角θをｓｅ
ｔＢとするように要求する信号が受信される。この信号
に従い、ビーム方向制御装置２６（図２参照）では、鉛
直方向の回転制御をするための動作（ステップＳ６１
０）と、水平方向の回転制御を行うための動作（ステッ
プＳ６２０）とが順次行われる。ここでは、これらの動
作が並列して実行される場合について説明するが、時分
割にタスクを切り替えて交互に行ってもよいし、いずれ
か動作が完了してから他方の動作を開始してもよい。

【００７７】鉛直方向の回転制御をするための動作（ス
テップＳ６１０）においては、まず、現在アンテナのビ
ームの方向が指向している、鉛直面内の回転角ηが検出
される（ステップＳ６１１）。そして、構内交換機制御
装置１３（図２参照）により設定された回転角ｓｅｔＡ
と、検出した回転角ηとを比較する。比較の結果、これ
らが一致していなければ、その差の角度だけアンテナを
駆動する（ステップＳ６１３）。また、一致すれば、駆
動を完了し、Ｓ６３０に進む。

【００７８】また、水平方向の回転制御についても、ス
テップＳ６２０おいて、同様な手順に従って、交換機制
御装置１３から設定された回転角ｓｅｔＢと、アンテナ
のビームが指向している方向θとが一致するようにアン
テナの駆動が行われる。

【００７９】そして、鉛直方向および水平方向ともに、
設定された回転角と、実際に指向しているビーム方向と
が一致（η＝ｓｅｔＡ、θ＝ｓｅｔＢ）したら、ステッ
プＳ６３０において、アンテナ回転制御完了信号を、構
内交換機制御装置１３（図２参照）に送信する。

【００８０】本実施の形態のビル内移動体通信システム
によれば、一次的に通信トラヒックが集中している通信
エリアに、そのトラヒックの集中に応じて動的に通信チ
ャネルを追加することが可能となる。このため、過剰な
無線基地局の設置が不要となる。従って、トラヒックが
変動しても、経済的にかつ容易に、通話チャネル容量を
補うことができる。

【００８１】また、必要な場所にだけ無線通信エリアを
形成することができるため、無線基地局設置のためのケ
ーブル敷設工事、無線基地局の維持管理のための費用を
削減することができる。

【００８２】さらに、屋外設置型基地局装置は、設置場
所のスペース等に関する制約が少なく、通信チャネル容
量を増やすことが可能である。このため、通話容量の不
足に十分な対策を施すことが可能である。

【００８３】次に、図２２を参照して、複数の無線基地
局を屋外に予め設置する例について説明する。この例で
は、１つの屋外無線基地局でトラヒックをカバーできな
い場合、２つ以上の屋外無線基地局によって補完するこ
とも可能である。

【００８４】図２２において、本例におけるビル内移動
体通信システムは、電波を送受するための有指向性アン
テナ２２，２２Ａ、と、送受信される電波を用いて通信
するための屋外設置型基地局装置２４，２４Ａと、上記
有指向性アンテナ２２および屋外設置型基地局装置２４
を接続するための接続ケーブル２５と、上記有指向性ア
ンテナ２２Ａおよび屋外設置型基地局装置２４Ａを接続
するための接続ケーブル２５Ａと、上記有指向性アンテ
ナ２２，２２Ａをそれぞれ支持するための支柱２３，２
３Ａと、上記有指向性アンテナ２２，２２Ａの放射パタ
ーンにおけるビーム方向をそれぞれ制御するためのビー
ム方向制御装置２６，２６Ａと、無線通信エリアを形成
すべきビル２０の内部（屋内）に設置されるアンテナ一
体型基地局装置１１，１１Ａ，１１Ｂと、構内交換機制
御装置１３と、構内交換機制御装置１３およびビーム方
向制御装置２６を接続するためのビーム方向制御信号線
１５とを有して構成される。

【００８５】上記各構成要素は、図２に示す例と同様に
構成することができる。ただし、この例では、構内交換
機制御装置１３において、いずれかの有指向性アンテナ
が形成している無線通信エリアにおけるトラヒックが増
大することに対応して、それにオーバーレイする無線通
信エリアが形成されるように他の有指向性アンテナ、ビ
ーム方向制御装置などを制御する。例えば、ビーム方向
制御装置２６Ａによって、ビーム２８Ａのビーム方向を
ビーム２７Ａ方向に向けることで、無線通信エリア１
４、２７、２７Ａがオーバーレイされ、通信チャネルを
さらに増やすことができる。

【００８６】次に、図３、図１２〜１５、図１７〜２０
を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明す
る。本実施の形態におけるビル内移動体通信システム
は、通信トラヒックが発生し得る状態を検知し、検知し
た状態に応じて有指向性アンテナのビーム方向を制御す
る点において、第１および第２の実施の形態と異なる。

【００８７】図３において、本実施の形態におけるビル
内移動体通信システムは、電波を送受するための有指向
性アンテナ３４と、送受信される電波を用いて通信する
ための屋外設置型基地局装置２４と、上記有指向性アン
テナ３４および屋外設置型基地局装置２４を接続するた
めの接続ケーブル２５と、上記有指向性アンテナ３４を
支持するための支柱２３と、上記有指向性アンテナ３４
のビーム方向を制御するためのビーム方向制御装置２６
と、通信トラヒックが発生し得る状態を検知するための
センサ３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃと、通信トラヒッ
クが発生し得る状態を検知したセンサ３１，３１Ａ，３
１Ｂの感知領域を求め、当該感知領域の位置を示す位置
情報信号を生成するための位置情報処理装置３３と、セ
ンサ３１，３１Ａ，３１Ｂのそれぞれと位置情報処理装
置３３とを接続するための位置情報信号線３２と、位置
情報処理装置３３によって生成された位置情報信号をビ
ーム方向制御装置２６に伝送するためのビーム方向制御
信号線１５とを有して構成される。

【００８８】上記有指向性アンテナ３４は、屋外に設置
された基地局設置用の支柱２３に取り付けらる。本実施
の形態では、有指向性アンテナ３４として、フェーズド
アレイアンテナを採用している。フェーズドアレイアン
テナは、指向性を電気的に切り替えることが可能であ
る。フェーズドアレイアンテナは、例えば、無指向性ア
ンテナをλ／４（λは波長）間隔で正方形状に４素子配
置して構成される。フェーズドアレイアンテナの指向性
は、素子相互に位相差を与えて給電することで得られ
る。フェーズドアレイアンテナの詳細については、例え
ば、太郎丸、大石、赤岩の「基地局アンテナ指向性切り
替えおよびスペースダイバーシチによる下り制御チャネ
ル伝送」信学技報 RCS96-142,pp.107-114に記載されて
いる。

【００８９】上記センサ３１，３１Ａ，３１Ｂは、通信
トラヒックが発生し得る状態を検知するためのものであ
り、例えば、移動局１６の存在、または、人（移動局１
６を所持している可能性がある）を検知するセンサを用
いて構成することができる。本実施の形態では、センサ
３１，３１Ａ，３１Ｂとして、人の動きを感知すること
ができる動体センサを用いる場合を中心にして説明す
る。より具体的には、このような動体センサとしては、
人の動きを感知して、屋内の照明装置３５を点灯させる
ような動体センサを用いることができる。なお、人の存
在を体温によって検知する赤外線温度検知器、移動局１
６から放射される電磁波を検知する検知器などをセンサ
３１として用いてもよい。また、例えば、ビル内に設置
されている防犯カメラ、自動点滅照明装置などによって
取得される、人が存在することの情報を利用して、人
（移動局）の存在位置を特定してもよい。

【００９０】上記センサ３１は、位置情報信号線３２に
よって位置情報処理装置３３と接続されており、対象と
する状態が検知されたことを位置情報処理装置３３に報
知する。

【００９１】次に、同じく図３を参照して、本実施の形
態におけるビル内移動体通信システムの動作について説
明する。

【００９２】図３において、センサ３１，３１Ａ、３１
Ｂによって、その感知領域内に人が居ること、すなわ
ち、移動局１６が存在する可能性があり、通信トラヒッ
クが発生し得る状態であることが検知される。感知領域
内に人が居ること（移動局１６が存在すること）を検知
したセンサ３１，３１Ａ、３１Ｂを示す識別情報が、位
置情報信号線３２を介して位置情報処理装置３３に送ら
れる。位置情報処理装置３３では、送られた識別情報に
基づいてその識別情報が示すセンサ３１の感知領域の位
置を示す位置情報を求め、求めた位置情報をビーム方向
制御線１５を介してビーム方向制御線２６に送る。ここ
で、上記位置情報を求めるためには、例えば、センサ３
１，３１Ａ、３１Ｂのそれぞれについて、センサを示す
識別情報と、そのセンサの感知領域の位置を示す位置情
報とが対応付けられている対応付け情報を予め格納して
おき、この対応付け情報から、識別情報に対応付けられ
ている位置情報を見つけることによって行うことができ
る。

【００９３】センサ３１，３１Ａ、３１Ｂとして用いら
れる、動体センサは、例えば、図１９に示すように、構
成することができる。

【００９４】図１９において、動体センサは、１または
複数の焦電センサを備える検知部１９１と、フィルター
部１９０と、動体を検出したことを示す信号を送出する
ための信号線１９２とを備えて構成される。上記フィル
ター部１９０は、例えば、焦電センサに塵埃が付着する
ことを防止し、また、焦電センサの指向性を調整し、さ
らには、不要な波長成分の透過を抑圧する機能を有す
る。

【００９５】また、ビーム方向制御装置２６は、フェー
ズドアレイアンテナを用いた有指向性アンテナ３４に位
相差を与えてビーム方向を制御する。位置情報信号を受
信したビーム方向制御装置２６は、移動局１６が居るエ
リアに向かって有指向性アンテナ３４のビーム方向を屋
外無線通信エリア２８から屋内無線通信エリア２７方向
へ切り替える。

【００９６】次に、図１２を参照して、有指向性アンテ
ナ３４としてフェーズドアレイアンテナを用いる場合
の、屋外設置型基地局装置２４ならびにビーム方向制御
装置２６の詳細について説明する。図１２では、有指向
性アンテナ３４として、フェーズドアレイアンテナが採
用される場合が描かれている。また、ビーム方向制御装
置２６の機能を実現するためのアンテナ位相制御回路２
６０が、屋外設置型基地局装置２４に内蔵されている。

【００９７】図１２において、屋外設置型基地局装置２
４は、構内交換機制御装置１３とのインタフェースのた
めの回線インタフェース部２４１と、受信回路２４２
と、送信回路２４７と、周波数制御回路２４５と、通信
制御回路２４６と、基地局を管理するための基地局管理
データを格納するメモリ２５１と、アレイアンテナから
送出されるビームの方向を制御するためのアンテナ位相
制御回路２６０と、全体の制御を行うための主制御部２
５０とを有して構成される。

【００９８】上記受信回路は、受信部２４３と、復調回
路２４４とを備え、また、上記送信回路２４７は、送信
部２４８と、変調回路２４９とを備えている。

【００９９】また、有指向性アンテナとして、八木宇田
アンテナ、パラボラアンテナなどが用いられる場合は、
屋外設置型基地局装置２４は、例えば、図１３に示すよ
うに構成することができる。この場合も、図１２の屋外
設置型基地局装置２４と基本的に同様の構成とすること
ができるが、ビーム方向制御装置２６が機械的に有指向
性アンテナ１３を駆動し、その姿勢を変化させること、
および、送信と受信とでアンテナを共用するための送受
信共用回路２５５を備えることにおいて、図１２に示し
た構成と相違する。

【０１００】次に、図２０の（ａ）を参照して、上記メ
モリ２５１に格納されている、基地局管理データについ
て説明する。基地局管理データは、動体センサを識別す
るための情報（固体センサ個別信号）と、各動体センサ
が設置されている位置を識別するための情報（設置位置
識別信号）と、動体センサの状態を示す情報（状態信
号）と、アンテナのビームを指向させるべき方向を示す
情報（アンテナ回転制御信号）とが、対応付けられた情
報が、図２０の（ａ）に示すように、テーブル形式で格
納されている。

【０１０１】ここで、上記アンテナのビームを指向させ
るべき方向は、水平面内および鉛直面内における角度で
記述される。すなわち、図１４に示すように定義される
水平面内の角度θと、図１５に示すように定義される鉛
直面内の各ηとで、ビームの方向が定義される。

【０１０２】次に、図１７および図１８を参照して、動
体センサ、ビーム方向制御装置、位置情報処理装置の各
々における処理と、これらの処理の関連について説明す
る。

【０１０３】まず、動体センサ３１、３１Ａ、３１Ｂに
おいて、動体のモニタが開始される（ステップＳ８１
１）。そして、ある動体センサ（ここでは、動体センサ
３１）において、動体が感知される（ステップＳ８１
２）と、照明装置の電源を投入するための照明装置電源
制御信号が送出される（ステップＳ８１３）。この信号
によって、ビル２０に設けられている照明装置の電源が
投入される（ステップＳ８４０）。そして、動体を検知
した動体センサの設置位置を示す動体センサ設置位置識
別信号と、当該動体センサの識別情報を示す動体センサ
個別信号とが、位置情報処理装置３３に送出される（ス
テップＳ８１４）。

【０１０４】位置情報処置装置３３では、動体センサ３
１から送出された動体センサ設置位置識別信号と、動体
センサ個別信号とを、基地局管理データのテーブル（図
２０の（ａ）参照）と照合する（ステップＳ８２１）。
そして、照合の結果、合致している位置であれば（ステ
ップＳ８２２）、その位置に無線通信エリアを形成する
ことができるビルの電波透過性を有する部位を指向する
ビーム方向を示す、アンテナ回転制御信号（ｓｅｔη、
ｓｅｔθ）を、ビーム方向制御装置に送出する（ステッ
プＳ８２３）。ここで、ｓｅｔη、ｓｅｔθは、ｓｅｔ
θビーム方向を鉛直面内、水平面内で示す角度である。

【０１０５】ビーム方向制御装置では、まず、現在のア
ンテナ２２のビーム方向の回転角（η、θ）を検出する
（ステップＳ８３１）。

【０１０６】そして、上記検出したビーム方向の回転角
（η、θ）と、上記位置情報処置装置から送られた回転
角（ｓｅｔη、ｓｅｔθ）とが一致するように、アンテ
ナ２２を駆動する（ステップＳ８３３）。そして、これ
らが一致すると、駆動を停止して、アンテナ２２を固定
する（ステップＳ８３４）。

【０１０７】このようにして、アンテナ２２を駆動し
て、形成されるビームをビーム２８からビーム２７へと
制御し、動体センサ３１が設置されている位置に無線通
信エリアを形成し、移動局１６における通信を可能とす
ることができる。

【０１０８】このように、本実施の形態の屋内移動体通
信システムによれば、屋外に設置された少ない基地局を
活用して、必要なときにだけビル内に屋内無線通信エリ
ア２７を形成することができる。

【０１０９】次に、図４を参照して、本発明の第４の実
施の形態について説明する。

【０１１０】図４において、ビル４０は、例えば、ビル
中央部に吹き抜け構造のアトリウム４１が形成され、ア
トリウム４１に面する部位にガラス窓４２が設けられて
いる。アトリウム４１の内部には、例えば、アンテナ設
置用の支柱４３が設置され、この支柱４３に基地局アン
テナ４４、アンテナ一体型基地局４５が取り付けられて
いる。なお、アトリウムに観葉樹木などが設けられてい
る場合に、これに、基地局アンテナ４４、アンテナ一体
型基地局４５を取り付けてもよい。

【０１１１】基地局アンテナ４４は、その放射パターン
におけるビーム４８が、ビル４０内の事務室４６を、ア
トリウム４１から指向するように指向性が制御されてい
る。また、アンテナ一体型基地局４５は、水平面内で全
方位的なビーム４７を形成している。

【０１１２】上記基地局アンテナ４４の指向性は、第１
から第３の実施の形態におけるビーム方向制御装置とを
備える指向性制御装置により、ビル４０内の必要な場所
方向にビーム４８を向ける。アトリウム４１に面したガ
ラス窓４２方向に照射される電波は指向性をもつために
ガラス窓４２を透過して、ビル内の比較的奥の部屋まで
電波が到達できる。

【０１１３】また、アンテナ一体型基地局４５における
ビーム４７は、立体的には、アンテナ一体型基地局４５
が設置される水平面内を指向するから、その面内、すな
わち、相当する高さのフロアにおける部屋などに、電波
を集中させることができる。従って、アトリウム４１に
面したガラス窓４２方向に照射される電波は指向性をも
つためにガラス窓４２を透過して、ビル内の比較的奥の
部屋まで電波が到達できる。

【０１１４】このような吹き抜け構造の中空空間（アト
リウム、ロビーなど）を、ビル内中央部に設けることに
より、ビル内の各フロアに電波が伝搬しやすい環境を構
築することができる。従って、ビルの低層階から高層階
までを広くカバーする無線通信エリアを形成することが
できる。

【０１１５】このように、本実施の形態によれば、ビル
内の中空空間に設置された少ない基地局を活用して、ビ
ル内の必要な場所に広い屋内無線通信エリア４７，４８
を形成することができる。

【０１１６】次に、図５を参照して、本発明の第５の実
施の形態について説明する。

【０１１７】図５において、本実施の形態におけるビル
内移動体通信システムは、ビル内基地局アンテナ５１を
備える移動体通信用基地局装置５２と、構内回線網１２
を介して移動体通信用基地局５２と接続される構内交換
機制御装置１３と、無給電アンテナ５０と、無給電アン
テナを支持するための支持機構５６と、支持機構５６が
取り付けられる支柱２３と、無給電アンテナ５０の指向
性を制御するための指向性制御部５４とを有して構成さ
れる。

【０１１８】上記指向性制御部５４は、信号線１５を介
して、構内交換機制御装置１３の状態を受け付け、無給
電アンテナ５０が取るべき姿勢を、上記受け付けた状態
に応じて決定する。そして、上記決定した姿勢を、接続
ケーブル５５を介して、上記支持機構５６に指令する。

【０１１９】上記無給電アンテナ５０としては、例え
ば、電磁波を反射する反射板を用いることができる。支
柱２３に取り付けられた無給電アンテナ５０は、ビル２
０内に設けられた基地局アンテナ５１からの電波を反射
させて、ビル２０内に無線通信エリアを形成する。これ
により、移動体通信用基地局装置５２の設置されていな
い階であっても無線通信エリアを形成することができ
る。これにより、例えば、図５における、移動局１６付
近に無線通信エリアを形成することが可能である。すな
わち、移動体通信用基地局装置５２の設置されていない
階に存在する移動局１６による通信を可能とする。

【０１２０】ここで、指向性制御部５４において、実施
の形態１，２と同様にして、移動局１６の場所を識別
し、この場所に無線通信エリアが形成されるような無給
電アンテナ５０の姿勢を、支持機構５６に指令すること
により、通信の必要に応じて、その方向に無線通信エリ
アを形成することができる。

【０１２１】このように、本実施の形態によれば、ビル
内に基地局を設置することが困難なビル高層階にも無線
通信エリアを形成することが可能となり，屋内に設置さ
れた少ない移動体通信用基地局５２を活用して、離れた
場所（屋内）に無線通信エリアを、無線通信の必要に応
じて形成することができる。

【０１２２】次に、図６を参照して、本発明の第６の実
施の形態について説明する。図６において、有指向性ア
ンテナ２２，２２Ａ〜２２Ｄが、基地局アンテナ設置用
の支柱２３に取り付けられている。有指向性アンテナ２
２、２２Ａ〜２２Ｄは、屋外設置型基地局装置２４と同
軸ケーブル２５で接続される。屋外設置型基地局装置２
４は、アンテナ２２，２２Ａ〜２２Ｄと分離して設置で
きることから大きさの制約が少なくビル内に設置する基
地局と較べて大容量化が容易である。図６において、有
指向性アンテナ２２，２２Ａ〜２２Ｄは、各階のビル窓
付近から各フロア内を照射するビーム６０，６０Ａ〜６
０Ｄを形成するように、屋外設置型基地局装置２４によ
って管理される。この管理動作は、各有指向性アンテナ
２２，２２Ａ〜２２Ｄごとに、個別に動作させることが
可能である。

【０１２３】従って、第１または第２の実施と同様の指
向性制御を屋外設置型基地局装置２４によって行うこと
により、移動局１６が存在しないフロアに対して無線通
信エリアを形成しないように制御することが可能とな
る。

【０１２４】このように、本実施の形態によれば、ビル
２０内に無線通信エリアを形成するために必要な基地局
装置２４の消費電力を低減することが可能となり、経済
的な屋内移動体通信システムが構築できる。

【０１２５】

【発明の効果】本発明によれば、屋外に設置した無線基
地局アンテナのビーム方向をビル内へ向けることによっ
て、ビル内に広い無線通信エリアを形成することができ
る。従って、ビル内に構内回線網を張り巡らせることな
く、無線基地局装置の運用開始までの時間とコストとを
削減したビル内移動体通信システムが構築できる。

【０１２６】さらに、屋外に設置した無線基地局アンテ
ナのビーム方向を制御する手段を用いることにより、ビ
ル内に形成する無線通信エリアの構成を変えることが可
能となり、ビル内の通信トラヒックの変動に柔軟に対応
できるビル内移動体通信システムが構築できる。

【０１２７】本発明によれば、通話トラヒックの集中す
る場所に、屋外無線基地局アンテナの指向性を向けるこ
とでビル内における通信トラヒックの変動に柔軟に対応
できるシステムが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるビル内移
動体通信システムの構成を示す説明図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態におけるビル内移
動体通信システムの構成を示す説明図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態におけるビル内移
動体通信システムの構成を示す説明図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態におけるビル内移
動体通信システムの構成を示す説明図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態におけるビル内移
動体通信システムの構成を示す説明図である。

【図６】本発明の第６の実施の形態におけるビル内移
動体通信システムの構成を示す説明図である。

【図７】従来のビル内移動体通信システムを示す説明
図である。

【図８】自由空間における電波の伝搬を示す説明図で
ある。

【図９】区画部材による電波伝搬の遮断を示す説明図
である。

【図１０】区画部材を透過して電波を伝搬させるシス
テムを示す説明図である。

【図１１】アンテナのビーム方向を表す座標を示す説
明図である。

【図１２】無線基地局の構成を示すブロック図であ
る。

【図１３】無線基地局の他の構成を示すブロック図で
ある。

【図１４】ビーム方向制御における水平方向の座標を
示す説明図である。

【図１５】ビーム方向制御における垂直方向の座標を
示す説明図である。

【図１６】ビーム方向制御の手順を示すシーケンス図
である。

【図１７】形成される無線通信エリアを、ビーム方向
を制御して変更する制御を示す説明図である。

【図１８】本発明を適用した無線基地局装置の動作手
順を示すシーケンス図である。

【図１９】移動局を検知するためのセンサを示す説明
図である。

【図２０】位置情報処理のためのテーブルを示す説明
図である。

【図２１】アンテナのビーム方向と、ビル内に形成さ
れる無線通信エリアとの関係を示す説明図である。

【図２２】複数の屋外設置型基地局装置を用いたビル
内移動体通信システムの構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１…ビル内移動体通信システム、１１，１１Ａ〜１１Ｇ
…屋内小型無線基地局装置、１２…構内回線網、１３…
構内交換機制御装置、１４…無線通信エリア、１５…ビ
ーム方向制御信号線、１６，１６Ａ〜１６Ｃ…移動局、
１７…有指向性アンテナのビーム（無線通信エリア）、
２０…全面ガラス貼りの大規模オフィスビル、２１…ビ
ルの窓あるいは非金属性構造物、２９…電波透過性に乏
しい区画部材、２２，２２Ａ〜２２Ｄ…有指向性アンテ
ナ、２３…基地局アンテナ設置用の支柱、２４…屋外設
置型基地局装置、２５…同軸ケーブル、２６…ビーム方
向制御装置、２７，２７Ａ…有指向性アンテナのビーム
（屋内無線通信エリア）、２８，２８Ａ…有指向性アン
テナのビーム（屋外無線通信エリア）、３１…動体セン
サ、３２…位置情報信号線、３３…位置情報処理装置、
３４…フェーズドアレイアンテナ、３５…屋内の照明装
置、４０…ビル中央部に吹き抜け構造のアトリウムがあ
るビル、４１…吹き抜け構造のアトリウム、４２…アト
リウムに面したガラス窓、４３…アトリウム内に設置し
たアンテナ設置用の支柱または観葉樹木、４４…基地局
アンテナ、４５…アンテナ一体型基地局、４６…ビル内
事務室、４７，４８…屋内無線通信エリア、５０…無給
電アンテナ、５１…ビル内基地局アンテナ、５２…移動
体通信用基地局、６０，６０Ａ〜６０Ｄ…各階のビル窓
付近から各フロア内を照射するビーム、７０，７０Ａ〜
７０Ｇ…無線通信エリア、７１，７１Ａ〜７１Ｃ…ロッ
カー、７２…戸棚、８１…送信側アンテナ、８２…受信
側アンテナ、９１…区画部材、８５…有指向性アンテ
ナ、９５…電波透過性を有する区画部材、２４１…回線
インタフェース部、２４２…受信回路、２４３…受信
部、２４４…復調回路、２４５…周波数制御回路、２４
６…通信制御回路、２４７…送信回路、２４８…送信
部、２４９…変調回路、２５０…主制御部、２５１メモ
リ、２５５…送受信共用回路、２６０…アンテナ位相制
御回路、１９０…フィルター部、１９１…焦電センサ、
１９２…信号線。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年３月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】無線基地局、無線通信エリア形成方法

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物の内部に無
線通信エリアを形成するための、無線基地局、および、
無線通信エリア形成方法に係り、特に、建築物の外部に
設置された基地局により建築物の内部に、無線通信エリ
アを形成するための、無線基地局、および、無線通信エ
リア形成方法に係る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】削除

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】削除

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】削除

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建築物の内部に無線通信エリアを形成す
るための無線基地局において、上記建築物の外部に設けられるアンテナと、上記アンテナを支持するための支持手段と、上記アンテナを用いて無線通信するための送受信手段と
を備え、上記支持手段は、上記アンテナの放射パターンにおける
少なくとも１つのビームの方向が、上記建築物の電波透
過性を有する部位を向く姿勢に、上記アンテナを支持す
ることを特徴とする無線基地局。
【請求項２】構造体により囲まれた対象空間に無線通
信エリアを形成するための無線基地局において、上記対象空間の外部に、上記構造体を隔てて配置される
アンテナと、上記アンテナの放射パターンを設定するための指向特性
制御手段と、上記アンテナを用いて無線通信するための送受信手段と
を備え、指向特性制御手段は、上記放射パターンにおける少なく
とも１つのビーム方向が、上記構造体の電波透過性を有
する部位を向くように上記アンテナの放射パターンを設
定することを特徴とする無線基地局。
【請求項３】請求項２記載の無線基地局において、上記ビーム方向を向けるべき部位を、上記指向特性制御
手段に指示するための指示手段をさらに備え、上記指示手段は、上記構造体における電波透過性を有する部位を、上記ビ
ーム方向を向けるべき候補部位として予め複数記憶し、上記予め複数記憶している候補部位のうちのいずれかを
予め定められた規則に従って選択し、上記選択した候補部位を上記指向特性制御手段に指示す
ることを特徴とする無線基地局。
【請求項４】請求項３記載の無線基地局において、移動局を検知するための移動局検知手段をさらに備え、上記移動局検知手段は、上記無線通信エリアを形成すべ
き候補となる複数の場所のそれぞれについて、移動局が
存在するか否かを検知し、上記指示手段に予め複数記憶されている、上記構造体に
おける電波透過性を有する部位と、上記無線通信エリア
を形成すべき候補となる複数の場所との対応関係を示す
情報を予め記憶し、上記移動局が存在することを検知した場所について、当
該場所に対応する電波透過性を有する部位を、選択すべ
き候補部位として上記指示手段に指示することを特徴と
する無線基地局。
【請求項５】請求項４記載の無線基地局において、上記移動局検知手段は、上記無線通信エリアを形成すべ
き候補となる複数の場所のそれぞれにおける人の存在に
より移動局の存在を検知することを特徴とする無線基地
局。
【請求項６】請求項２から５のいずれか一項記載の無
線基地局において、上記アンテナは、複数の素子アンテナを有するアレイア
ンテナであり、上記指向特性制御手段は、上記素子アンテナ相互の給電
位相差および／または給電振幅差を操作することによ
り、上記アンテナの放射パターンを制御することを特徴
とする無線基地局。
【請求項７】請求項２から５のいずれか一項記載の無
線基地局において、上記アンテナは、予め定められた放射パターンを有する
指向性アンテナであり、上記指向特性制御手段は、上記アンテナを、姿勢を変更
可能に支持することを特徴とする無線基地局。
【請求項８】建築物の内部に存在する移動局との通信
を行うための無線通信エリア形成方法において、建築物の外部から、その建築物における電波透過性を有
する部位に向けて、電波を照射し、上記電波透過性を有する部位から建築物の内部に侵入し
た電波を屋内伝搬させて、無線通信エリアを形成するこ
とを特徴とする無線通信エリア形成方法。
【請求項９】建築物の内部に存在する移動局との通信
を行うための無線通信エリア形成方法において、建築物の外部に設置した基地局アンテナの放射パターン
における少なくとも１つのビームを建築物における電波
透過性を有する部位に向け、建築物の内部に侵入した電波の伝搬により、廊下に沿っ
て広がる櫛状の無線通信エリアを形成することを特徴と
する無線通信エリア形成方法。
【請求項１０】無線通信エリアを形成すべき対象空間
を囲む区画部材は、電波透過性を有する部位を有し、上記区画部材が電波透過性を有する部位は、建築物にお
ける共通の側面に設けられることを特徴とする建築物。
【請求項１１】請求項１０記載の建築物において、上記電波透過性を有する部位を有する区画部材で構成さ
れる側面を除く面を構成する区画部材は、電波透過性が
抑圧されていることを特徴とする建築物。
【請求項１２】複数階を連通する吹き抜け構造部を有
し、上記吹き抜け構造部に接する区画部材は、電波透過性を
有する部位を有することを特徴とする建築物。