JP2006033627A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】システムの構成を簡単にし、無線通信端末は常に漏洩伝送路からの受信電界の高い方向にアンテナを向けて良好な無線通信を行う。
【解決手段】基地局１に接続した漏洩伝送路２と、この漏洩伝送路を経由して基地局と無線通信を行う無線通信端末４とからなり、無線通信端末４は、指向性を有する送受信アンテナ５と、このアンテナ５の仰角を切替えるアンテナ仰角切替器６と、アンテナ５の仰角を固定した状態でこのアンテナ５を回転するアンテナ回転器７と、アンテナ仰角切替器６を駆動制御してアンテナ５の仰角を漏洩伝送路２の電波の輻射角θに合わせ、アンテナ回転器７を駆動制御してアンテナ５を受信電界の強い方向に合わせる制御部１５とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基地局に接続した漏洩伝送路を経由して基地局と無線通信端末が無線通信を行う無線通信システムに関する。

従来、無線通信端末が基地局と漏洩伝送路を介してデータ通信を行う無線通信システムが知られている。このシステムでは、基地局からの信号は、漏洩伝送路上に配置された放射スロットを介して無線信号として放射される。無線通信端末は放射された無線信号をアンテナで受信し送信信号を得ることができる。

このようなシステムにおいて、移動局アンテナの指向性切替装置を備えた移動体と、この移動体の位置を検出する位置検出地上子を備え、位置検出地上子により移動体の走行位置を検出し、この検出に応じて予め各区間毎に把握している漏洩伝送路からの放射角方向に移動局アンテナの指向性を向けることで移動体の受信電界の落ち込みを防止するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０４−２３０１３１号公報

この特許文献１記載のものは、予め漏洩伝送路の敷設の状況を把握し、漏洩伝送路が真直ぐに張られている区間に無線通信端末がいる時には放射方向θ1に指向性を向け、漏洩伝送路が曲折されている区間に無線通信端末がいる時には放射方向θ2に指向性を向けるように移動体位置検出装置が検出する位置情報に対応して指向性を記憶させている。

しかしながら、無線通信端末の位置を検出するための装置が必要となり、漏洩伝送路の敷設状態が変化する箇所毎に移動体位置検出装置を配置し、なおかつその検出位置に対応した指向性を記憶させておく必要があり、システムの構成が大掛かりで複雑化する問題があった。

本発明は、システムの構成を簡単化でき、しかも、無線通信端末は常に漏洩伝送路からの受信電界の高い方向にアンテナを向けて良好な無線通信ができる無線通信システムを提供する。

本発明は、基地局に接続した漏洩伝送路と、この漏洩伝送路を経由して基地局と無線通信を行う無線通信端末とからなり、無線通信端末は、指向性を有するアンテナと、このアンテナの仰角を切替えるアンテナ仰角切替器と、アンテナの仰角を固定した状態でこのアンテナを回転するアンテナ回転器と、アンテナ仰角切替器を駆動制御してアンテナの仰角を漏洩伝送路の電波の輻射角に合わせ、アンテナ回転器を駆動制御してアンテナを受信電界の強い方向に合わせる制御部とを備えたことにある。

本発明によれば、システムの構成を簡単化でき、しかも、無線通信端末は常に漏洩伝送路からの受信電界の高い方向にアンテナを向けて良好な無線通信ができる無線通信システムを提供できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は無線通信システムの構成を示す図で、基地局１に一端を接続した漏洩伝送路２を、例えば、室内の天井や上部空間部などに敷設している。前記漏洩伝送路２の他端には終端器３が接続されている。前記漏洩伝送路２は、一定の間隔で複数の放射スロットが設けられ、各放射スロットから図に矢印で示すように垂直方向に対し基地局１からの電波の進行方向に角度θで電波が輻射するようになっている。すなわち、輻射角θに設定されている。

前記基地局１と漏洩伝送路２を介して無線通信する無線通信端末４は、漏洩伝送路２からの電波を受信し、また、基地局１への信号を電波として送信する、指向性を有する送受信アンテナ５と、この送受信アンテナ５の仰角を矢印Ａで示すように９０度の範囲で切替えるアンテナ仰角切替器６と、前記送受信アンテナ５を、仰角を固定した状態で、矢印Ｂで示すように３６０度回転するアンテナ回転器７と、端末本体８とで構成されている。

前記端末本体８は、前記送受信アンテナ５を送受信で共用するためのサーキュレータ９、受信用の増幅器１０、受信した信号を復調する受信機１１、送信する信号を変調する送信機１２、送信用の増幅器１３、漏洩伝送路２の輻射角情報等を記憶する記憶部１４、前記アンテナ仰角切替器６、アンテナ回転器７を始めとして全体を制御する制御部１５によって構成されている。

図２は漏洩伝送路２に対する受信電界の変動を表わしたグラフである。このグラフは、漏洩伝送路２から輻射される電波の、漏洩伝送路２の長手方向に対する受信電界を測定した結果を示している。漏洩伝送路２からの電波は、複数の放射スロットから、ある輻射方向に向けて輻射されるため、マルチパスの影響などにより受信電界の変動が激しくなる。

漏洩伝送路２からの電波は送受信アンテナ５で受信され、サーキュレータ９を通り、必要に応じて受信用増幅器１０で増幅され、受信機１１に送られ復調される。また、無線通信端末４からの信号は、送信機１２により変調され、必要に応じて送信用増幅器１３で増幅され、サーキュレータ９を介して送受信アンテナ５に送られ、電波として放射される。放射された電波は、漏洩伝送路２を介して基地局１に送られ復調される。

この時、図２のグラフに示すように、漏洩伝送路２と無線通信端末４の位置関係によっては、無線通信端末４での受信電界が低いことがある。そこで、無線通信端末４は、予め漏洩伝送路２の輻射角θを把握しておく。そして、まず、制御部１５でアンテナ仰角切替器６を駆動制御し、送受信アンテナ５の仰角を漏洩伝送路２の輻射角θに対向する方向に合わせて固定する。続いて、送受信アンテナ５の仰角を固定した状態で、制御部１５はアンテナ回転器７を駆動制御し、送受信アンテナ５を垂直軸に対して３６０度回転させ受信電界の一番強い方向にこの送受信アンテナ５を向ける。

また、障害物の影響などにより到来波の到来方向が変化し、受信機１１に送られてくる信号が復調に必要な受信電界を満たさない場合がある。その場合には、制御部１５に受信電界が低いことを伝える。制御部１５は、受信機１１からの情報により、再度、アンテナ回転器７を駆動制御し、送受信アンテナ５を垂直軸に対して３６０度回転させ受信電界の一番強い方向にこの送受信アンテナ５を向ける。

このような構成においては、無線通信端末４は予め漏洩伝送路２の輻射角θを把握しているので、通信開始時にはアンテナ仰角切替器６を駆動制御し、送受信アンテナ５の仰角を漏洩伝送路２の輻射角θに対向する方向に合わせて固定する。そして、アンテナ回転器７を駆動制御し、送受信アンテナ５を垂直軸に対して３６０度回転させ受信電界の一番強い方向にこの送受信アンテナ５を向ける。これにより、無線通信端末４は、常に漏洩伝送路２に対して受信電界の一番強い方向に送受信アンテナ５を向けることができる。

そして、この状態で漏洩伝送路２を介して基地局１との間で良好な無線通信ができる。また、障害物の影響などにより到来波の到来方向が変化しても無線通信端末４は、再度、送受信アンテナ５を３６０度回転して漏洩伝送路２に対して受信電界の一番強い方向に送受信アンテナ５を向けることができる。従って、このような事態に対しても直ぐに対処して基地局１との間で良好な無線通信ができるようになる。

しかも、無線通信端末４に、指向性を有する送受信アンテナ５と、この送受信アンテナ５の仰角を切替えるアンテナ仰角切替器６と、送受信アンテナ５を、仰角を固定した状態で３６０度回転するアンテナ回転器７とを設けて対処できるので、無線通信端末の位置を検出するための装置を設置する必要がなくシステムの構成を簡単化できる。

（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３に示すように、漏洩伝送路２を介して基地局１と無線通信する、例えば、３台の無線通信端末４-1，４-2，４-3を配置している。前記各無線通信端末４-1，４-2，４-3はそれぞれ指向性を有する送受信アンテナ５-1，５-2，５-3を設けており、その全体の構成は前述した第１の実施の形態における無線通信端末４と同じである。

前記基地局１は、各無線通信端末４-1，４-2，４-3に対して無線ネットワークを同期させるための情報や接続情報を載せたビーコン信号ｂを一定の間隔で送信する。各無線通信端末４-1，４-2，４-3はこのビーコン信号ｂを受信して基地局１との接続を試み、ビーコン信号ｂと次のビーコン信号ｂとの間でデータ通信を行う構成になっている。

前記基地局１は、このビーコン信号ｂに、さらに、接続している漏洩伝送路２の輻射角情報を載せるようにしている。各無線通信端末４-1，４-2，４-3は基地局１からのビーコン信号ｂを受信すると、このビーコン信号ｂから漏洩伝送路２の輻射角情報を取り出す。そして、送受信アンテナ５-1，５-2，５-3の仰角を漏洩伝送路２の輻射角に対向する方向に合わせて固定する。さらに、送受信アンテナ５-1，５-2，５-3を垂直軸に対して３６０度回転させて受信電界が最大になる方向にこの送受信アンテナを向けて基地局１と通信を行う。

例えば、図４に示すように、先ず、基地局１はビーコン信号ｂ1を送信する。無線通信端末４-1は、このビーコン信号ｂ1を受信して送受信アンテナ５-1の仰角を漏洩伝送路２の輻射角に対向する方向に合わせ、さらにこの送受信アンテナ５-1を受信電界が最大になる方向に向けた後、データＸ1を基地局１へ送信する。また、無線通信端末４-3は、このビーコン信号ｂ1を受信して送受信アンテナ５-3の仰角を漏洩伝送路２の輻射角に対向する方向に合わせ、さらにこの送受信アンテナ５-3を受信電界が最大になる方向に向けた後、無線通信端末４-1とは異なるタイミングでデータＺ1を基地局１へ送信する。

続いて、一定時間経過後に、基地局１は次のビーコン信号ｂ2を送信する。無線通信端末４-2は、このビーコン信号ｂ2を受信して送受信アンテナ５-2の仰角を漏洩伝送路２の輻射角に対向する方向に合わせ、さらにこの送受信アンテナ５-2を受信電界が最大になる方向に向けた後、データＹ1を基地局１へ送信する。

続いて、一定時間経過後に、基地局１は次のビーコン信号ｂ3を送信する。無線通信端末４-3は、このビーコン信号ｂ3を受信して送受信アンテナ５-3の仰角を漏洩伝送路２の輻射角に対向する方向に合わせ、さらにこの送受信アンテナ５-3を受信電界が最大になる方向に向けた後、データＺ2を基地局１へ送信する。

このように、基地局１が複数台の無線通信端末と通信を行う場合に、各無線通信端末は漏洩伝送路２の輻射角情報を予め設定しておく必要はなく、基地局１からのビーコン信号ｂを受信することで得ることができる。そして、基地局１から受け取った輻射角情報によって送受信アンテナの仰角を漏洩伝送路２の輻射角に対向する方向に合わせ、さらにこの送受信アンテナを受信電界が最大になる方向に向けてから、無線通信端末は基地局１とデータの通信ができる。従って、各無線通信端末は漏洩伝送路２を介して基地局１との間で良好な無線通信ができる。また、送信周波数が変更されたり、漏洩伝送路が特性の異なる漏洩伝送路と交換されたりして漏洩伝送路からの輻射方向が変わる場合でも、基地局１から漏洩伝送路の輻射角情報が通知されるので、各無線通信端末は容易に対処することができる。なお、その他についても前述した実施の形態と同様の作用効果を奏するのは勿論である。

（第３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５に示すように、３台の基地局１-1，１-2，１-3を設け、基地局１-1に漏洩伝送路２-1の一端を接続し、その漏洩伝送路２-1の他端を終端器３-1に接続し、前記漏洩伝送路２-1の輻射角をθ1に設定して通信エリアＡＲ1を形成している。

また、基地局１-2に漏洩伝送路２-2の一端を接続し、その漏洩伝送路２-2の他端を終端器３-2に接続し、前記漏洩伝送路２-2の輻射角をθ2に設定して通信エリアＡＲ2を形成している。また、基地局１-3に漏洩伝送路２-3の一端を接続し、その漏洩伝送路２-3の他端を終端器３-3に接続し、前記漏洩伝送路２-3の輻射角をθ3に設定して通信エリアＡＲ3を形成している。

また、移動可能な３台の無線通信端末４１，４２，４３を配置している。前記各無線通信端末４１，４２，４３はそれぞれ指向性を有する送受信アンテナ５-1，５-2，５-3を設けており、その全体の構成は前述した第１の実施の形態における無線通信端末４と同じである。前記各無線通信端末４１，４２，４３は記憶部１４に予め各漏洩伝送路２-1，２-2，２-3の敷設位置情報、各漏洩伝送路２-1，２-2，２-3の輻射角情報及び通信エリアＡＲ1，ＡＲ2，ＡＲ3の情報を記憶している。

このような構成においては、通信エリアＡＲ1にいる無線通信端末４１は、最寄りの漏洩伝送路が漏洩伝送路２-1であることを判断する。そして、送受信アンテナ５-1の仰角を漏洩伝送路２-1の輻射角θ1に対向する方向に合わせて固定する。無線通信端末４１は、漏洩伝送路２-1の敷設位置を把握しているので、送受信アンテナ５-1を漏洩伝送路２-1の敷設してある方向に対して回転させ、受信電界が最大になる方向に向ける。そして、無線通信端末４１は漏洩伝送路２-1を介して基地局１-1とデータ通信を行う。

同様に、通信エリアＡＲ2にいる無線通信端末４２は、最寄りの漏洩伝送路が漏洩伝送路２-2であることを判断する。そして、送受信アンテナ５-2の仰角を漏洩伝送路２-2の輻射角θ2に対向する方向に合わせて固定する。無線通信端末４２は、漏洩伝送路２-2の敷設位置を把握しているので、送受信アンテナ５-2を漏洩伝送路２-2の敷設してある方向に対して回転させ、受信電界が最大になる方向に向ける。そして、無線通信端末４２は漏洩伝送路２-2を介して基地局１-2とデータ通信を行う。

さらに、通信エリアＡＲ3にいる無線通信端末４３は、最寄りの漏洩伝送路が漏洩伝送路２-3であることを判断する。そして、送受信アンテナ５-3の仰角を漏洩伝送路２-3の輻射角θ3に対向する方向に合わせて固定する。無線通信端末４３は、漏洩伝送路２-3の敷設位置を把握しているので、送受信アンテナ５-3を漏洩伝送路２-3の敷設してある方向に対して回転させ、受信電界が最大になる方向に向ける。そして、無線通信端末４３は漏洩伝送路２-3を介して基地局１-3とデータ通信を行う。

なお、無線通信端末４１は通信エリアＡＲ1から通信エリアＡＲ2に移動したときには無線通信端末４２と同様の動作を行い、通信エリアＡＲ1から通信エリアＡＲ3に移動したときには無線通信端末４３と同様の動作を行う。これは、無線通信端末４２、４３が他の通信エリアに移動したときも同様である。

このように、各無線通信端末４１，４２，４３は、記憶部１４に予め各漏洩伝送路２-1，２-2，２-3の敷設位置情報、各漏洩伝送路２-1，２-2，２-3の輻射角情報及び通信エリアＡＲ1，ＡＲ2，ＡＲ3の情報を記憶しているので、どの通信エリアＡＲ1，ＡＲ2，ＡＲ3に移動しても最寄りの漏洩伝送路の位置及び輻射角を判断して送受信アンテナを迅速に最寄りの漏洩伝送路に対して受信電界が最大になるように向けることができる。

従って、各無線通信端末４１，４２，４３は、どの通信エリアＡＲ1，ＡＲ2，ＡＲ3においても基地局１-1，１-2，１-3との間で良好な無線通信ができる。なお、その他についても前述した実施の形態と同様の作用効果を奏するのは勿論である。

（第４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６に示すように、３台の基地局１-1，１-2，１-3を設け、基地局１-1に漏洩伝送路２-1の一端を接続し、その漏洩伝送路２-1の他端を終端器３-1に接続し、前記漏洩伝送路２-1の輻射角をθ1に設定している。また、基地局１-2に漏洩伝送路２-2の一端を接続し、その漏洩伝送路２-2の他端を終端器３-2に接続し、前記漏洩伝送路２-2の輻射角をθ2に設定している。また、基地局１-3に漏洩伝送路２-3の一端を接続し、その漏洩伝送路２-3の他端を終端器３-3に接続し、前記漏洩伝送路２-3の輻射角をθ3に設定している。

前記各基地局１-1，１-2，１-3とそれぞれ漏洩伝送路２-1，２-2，２-3を介して無線通信する無線通信端末４を設けている。前記無線通信端末４は記憶部１４に予め各漏洩伝送路２-1，２-2，２-3の輻射角情報を記憶している。

このような構成においては、無線通信端末４は、先ず、送受信アンテナ５の仰角を漏洩伝送路２-1の輻射角θ1に対向する方向に合わせて固定する。そして、仰角を固定した状態でこの送受信アンテナ５を垂直軸に対して３６０度回転させて受信電界の強度を調べる。次に、送受信アンテナ５の仰角を漏洩伝送路２-2の輻射角θ2に対向する方向に合わせて固定する。そして、仰角を固定した状態でこの送受信アンテナ５を垂直軸に対して３６０回転させて受信電界の強度を調べる。更に、送受信アンテナ５の仰角を漏洩伝送路２-3の輻射角θ3に対向する方向に合わせて固定する。そして、仰角を固定した状態でこの送受信アンテナ５を垂直軸に対して３６０度回転させて受信電界の強度を調べる。

こうして、各漏洩伝送路２-1，２-2，２-3の輻射角θ1，θ2，θ3に仰角を合わせてそれぞれ受信電界の強度を調べ、最も受信電界が強かった方向にある漏洩伝送路が最寄の漏洩伝送路と判断する。そして、無線通信端末４は送受信アンテナ５をその方向に合わせ、漏洩伝送路に接続されている基地局と通信を行う。

従って、無線通信端末４は、どの位置にあっても常に最も受信電界が強い方向にある漏洩伝送路を使用して基地局との間で良好な無線通信ができる。なお、その他についても前述した実施の形態と同様の作用効果を奏するのは勿論である。

（第５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７に示すように、２台の基地局２１-1，２１-2を設け、基地局２１-1に漏洩伝送路２２-1の一端を接続し、その漏洩伝送路２２-1の他端を終端器２３-1に接続し、前記漏洩伝送路２２-1の輻射角をθ1に設定している。また、基地局２１-2に漏洩伝送路２２-2の一端を接続し、その漏洩伝送路２２-2の他端を終端器２３-2に接続し、前記漏洩伝送路２２-2の輻射角を漏洩伝送路２２-1の輻射角と同じθ1に設定している。

前記各漏洩伝送路２２−１，２２-2は、隣り合う２つの漏洩伝送路であり、互いに電波の輻射方向が反対になるようにして並行に敷設している。すなわち、各漏洩伝送路２２−１，２２-2は電波の輻射角が共にθ1で一致しているので、互いに電波の輻射方向が反対になるように敷設することができる。

前記各漏洩伝送路２２−１，２２-2に囲まれる通信エリアには無線通信端末４が配置されている。この無線通信端末４は記憶部１４に自己が通信する基地局に接続した漏洩伝送路の配置位置情報と輻射角θ1を記憶している。

このような構成においては、無線通信端末４が、例えば基地局２１-2と通信するように決められていれば、無線通信端末４は漏洩伝送路２２-2の配置位置を把握しているので、送受信アンテナ５の仰角を漏洩伝送路２２-2の輻射角θ1に対向する方向に合わせて固定する。そして、仰角を固定した状態でこの送受信アンテナ５を垂直軸に対して３６０回転させて受信電界が最大になる方向に向ける。

このとき、反対側に敷設してある漏洩伝送路２２-1から電波の輻射があるが、その輻射の方向がちょうど反対となるので、送受信アンテナ５は漏洩伝送路２２-1からの電波の干渉を受けることはなく、漏洩伝送路２２-2に対して受信電界が最大になるように向けることができる。そして、無線通信端末４は漏洩伝送路２２-2を介して基地局２１-2とデータ通信を行う。

従って、無線通信端末４が、たとえ２つの漏洩伝送路２２-1，２２-1の中間に位置していずれの通信エリアにも入るような場合でも、送受信アンテナ５の仰角を一方の漏洩伝送路の輻射角θ1に対向する方向に合わせることで、他方の漏洩伝送路からの電波の干渉を受けずに送受信アンテナ５を受信電界が最大になる方向に向けることができ、これにより、無線通信端末４は該当する基地局との間で良好な無線通信ができる。なお、その他についても前述した実施の形態と同様の作用効果を奏するのは勿論である。

本発明の、第１の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図。 同実施の形態の漏洩伝送路に対する受信電界の変動を表わしたグラフ。 本発明の、第２の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図。 同実施の形態における基地局と各無線通信端末との送受信タイミングを示す図。 本発明の、第３の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図。 本発明の、第４の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図。 本発明の、第５の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図。

符号の説明

１，１-1，１-2，１-3…基地局、２，２-1，２-2，２-3…漏洩伝送路、４，４-1，４-2，４-3，４１，４２，４３…無線通信端末、５，５-1，５-2，５-3…送受信アンテナ、６…アンテナ仰角切替器、７…アンテナ回転器、１５…制御部。

Claims (5)

1. 基地局に接続した漏洩伝送路と、この漏洩伝送路を経由して前記基地局と無線通信を行う無線通信端末とからなり、
   前記無線通信端末は、指向性を有するアンテナと、このアンテナの仰角を切替えるアンテナ仰角切替器と、前記アンテナの仰角を固定した状態でこのアンテナを回転するアンテナ回転器と、前記アンテナ仰角切替器を駆動制御して前記アンテナの仰角を前記漏洩伝送路の電波の輻射角に合わせ、前記アンテナ回転器を駆動制御して前記アンテナを受信電界の強い方向に合わせる制御部とを備えたことを特徴とする無線通信システム。
2. 基地局は無線通信端末に対して漏洩伝送路の輻射角情報を事前に通知し、前記無線通信端末の制御部は、通知された輻射角情報に基づいてアンテナ仰角切替器を駆動制御することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 基地局に接続した漏洩伝送路を複数敷設し、無線通信端末は予め各漏洩伝送路の敷設位置を把握していることを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
4. 無線通信端末は、基地局から通知される漏洩伝送路の輻射角情報に基づいてアンテナ仰角切替器を駆動制御するとともにアンテナ回転器を駆動制御して受信電界の強い方向を検出し、これを敷設された各漏洩伝送路に対して繰り返すことで最も受信電界の強い漏洩伝送路を検出することを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。
5. 隣り合う２つの漏洩伝送路を、互いに電波の輻射方向が反対になるようにして並行に敷設し、無線通信端末は、通信する基地局に接続した漏洩伝送路の輻射角情報に基づいてアンテナ仰角切替器を駆動制御するとともにアンテナ回転器を駆動制御して受信電界の強い方向を検出することを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。

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