(57)【要約】【課題】山間部等において１つの基地局でカバーすることができる通話エリアを、低コストで拡大することを可能とする。【解決手段】送電線を渡すために山に建造された一連の送電鉄塔を用い、二以上の送電鉄塔（３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，・・・）にその山側方向以外の方向のエリアをカバーする指向性アンテナ（３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，・・・）を設置し、送電鉄塔間に敷設されているＯＰＧＷ（３６）の光ファイバを利用して各指向性アンテナと携帯電話基地局（１１）の地上側設備（１５）とを接続して信号伝達を行う。【選択図】図２
2010135927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線を渡すために山に建造された一連の送電鉄塔を用い、
二以上の送電鉄塔（３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，・・・）にその山側方向以外の方向のエリアをカバーする指向性アンテナ（３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，・・・）を設置し、
送電鉄塔間に敷設されているＯＰＧＷ（３６）の光ファイバを利用して各指向性アンテナと携帯電話基地局（１１）の地上側設備（１５）とを接続して信号伝達を行う、ことを特徴とする送電鉄塔を利用した携帯電話基地局のエリア拡大方法。
【請求項２】
送電鉄塔（３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，・・・）側からみて山に挟まれた谷のごとき横幅が狭く見通し距離の長い縦長のエリアに対しては高指向性アンテナを該送電鉄塔に設置して用い、送電鉄塔側からみて広く開けたエリアに対しては低指向性アンテナを該送電鉄塔に設置して用いる、ことを特徴とする請求項１に記載の送電鉄塔を利用した携帯電話基地局のエリア拡大方法。
【請求項３】
前記指向性アンテナ−ＯＰＧＷ間での電気−光信号変換を行うための信号変換装置の電源には送電線の誘導電力を利用する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の送電鉄塔を利用した携帯電話基地局のエリア拡大方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの携帯電話基地局でカバーすることができる携帯電話の通話エリアを拡大するための方法であり、特に山間部などにおいて１本のアンテナ鉄塔を有する一箇所の基地局では広い通話エリアをカバーすることができない場合に、送電鉄塔を利用してローコストに通話エリアを拡大するためのエリア拡大方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やＰＨＳに代表される移動無線の通話エリアは基地局の通信可能範囲に限られている。携帯電話の場合、１つの基地局の通信可能範囲は半径数キロ〜十数キロメートル程度であるため、広い通話エリア（サービスエリア）を確保するためには多くの基地局を設置してやる必要がある。
図４に一般的な基地局の構成を示した。基地局１１は主に無線機を備える局舎１３を含む地上側設備１５と、アンテナ鉄塔１７などによって高所に設置される送受信アンテナ１９などから構成されている。また地上側設備１５には電力供給のための電線２１と、図示しない親局とのデータ通信のための光ファイバケーブル２３が電柱を用いて引き込まれている。
【０００３】
携帯電話では８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１５００ＭＨｚ帯、又は２ＧＨｚ帯の周波数が用いられているが、この周波数域の電波は直進性が強いため、送受信アンテナには指向性アンテナ（ビームアンテナ）が採用されている。
【０００４】
また携帯電話の基地局の設置に関してはセル方式（cellular communication system）が採用されている。「セル」とはその基地局等の電波が届く範囲（通信可能な範囲）をといい、セル方式とは、無線周波数帯域を効率良く利用するために基地局等を多数設置して、電波の到達範囲を一定エリアに留めて、同じ周波数帯域をできるだけ再利用しようとする方式をいう。
１つの基地局がカバーするエリアを正六角形のセルとした場合に、そのセルを等角度で分割する構成を「セクタ構成」と呼び、セルを３分割する構成を３セクタ構成、６分割する構成を６セクタ構成という。すなわち３セクタ構成の場合には指向性アンテナは１２０°のものが、６セクタ構成の場合には指向性アンテナは６０°のものが用いられる。
なお一般に市街等携帯電話使用率が高いところは６セクタ構成となり、郊外等使用率の低いところでは３セクタ構成となることが多い。
【０００５】
ここで送受信アンテナの設置位置が低いと電波が遮られたりしやすく、通信が困難になったり通信ができなくなったりするおそれがある。そのため送受信アンテナは、できるだけ高い位置に設置する必要がある。携帯電話の場合、従来から送受信アンテナは、市街等ではアンテナ専用の鉄塔やコンクリートタワー、ビルの屋上などに設置され、郊外等においては小高い山の山頂付近にアンテナ鉄塔などを建造して設置されている。
【０００６】
ところで近年、携帯電話の送受信アンテナを送電鉄塔に設置することが技術的に可能となり、アンテナ鉄塔を建造しなくとも既設の送電鉄塔に送受信アンテナを設けるケースもでてきている。
【０００７】
例えば特許文献１には、携帯電話システムの地上側設備に接続される携帯電話用アンテナにおいて、その設置場所が送電線用に建造された鉄塔であることや、地上側設備が鉄塔間に敷設されているＯＰＧＷ（光ファイバ複合架空地線）の光ファイバ通信網に接続されていることが開示されている。
【０００８】
特許文献１に記載のように送電鉄塔を利用してやれば、これまでのように用地確保の問題や、建造費用や用地費用の問題を解決することができる。また、アンテナ専用の鉄塔やビルの屋上にビームアンテナ（送受信アンテナ）を設置した場合、アンテナまで高速の通信線路を準備せねばならないが、送電鉄塔のＯＰＧＷを利用してやることで新たに高速の通信線路を準備する必要がなくなる。
【特許文献１】特開平１１−６８４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら特許文献１には送電鉄塔を携帯電話のアンテナの設置場所とすることやＯＰＧＷを通信線路として利用してやることが記載されているのみで、例えば郊外等の山間部において送電鉄塔１基では目的の通話エリアをカバーできない場合、すなわち送電鉄塔の一方向が山陰となってしまいその方向に電波が届かない場合などについての対処方法は特に記載されていない。
【００１０】
山間部等において送電鉄塔１基では目的の通話エリアをカバーできない場合、これまでは他の送電鉄塔を基地局として選定しその送電鉄塔にもアンテナを設置していた。この場合、アンテナ専用の鉄塔を建造しないで済むため費用面でのメリットはあるものの、新たな基地局の設置のための費用（局舎の建設やそこに設置される無線機の費用）がかなりかかるといった問題があった。
【００１１】
本発明は上記問題を解決するために発案されたものであり、山間部等において１つの基地局でカバーすることができる通話エリアを、低コストで実質的に拡大することを可能とした送電鉄塔を利用した携帯電話基地局のエリア拡大方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため本発明は、送電線を渡すために山に建造された一連の送電鉄塔を用い、二以上の送電鉄塔にその山側方向以外の方向のエリアをカバーする指向性アンテナを設置し、送電鉄塔間に敷設されているＯＰＧＷの光ファイバを利用して各指向性アンテナと携帯電話基地局の地上側設備とを接続して信号伝達を行う、ことを特徴とする送電鉄塔を利用した携帯電話基地局のエリア拡大方法を提供する。
【００１３】
ここで、送電鉄塔側からみて山に挟まれた谷のごとき横幅が狭く見通し距離の長い縦長のエリアに対しては高指向性アンテナを該送電鉄塔に設置して用い、送電鉄塔側からみて広く開けたエリアに対しては低指向性アンテナを該送電鉄塔に設置して用いる、こととするのも好ましい。
【００１４】
また、前記指向性アンテナ−ＯＰＧＷ間での電気−光信号変換を行うための信号変換装置の電源には送電線の誘導電力を利用する、ことも好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、送電鉄塔を用いることで新たにアンテナ専用の鉄塔などを建造する必要がなくなり低コストで携帯電話用アンテナを設置することができる。また、山間部などにおいて電波が遮られる送電鉄塔山側方向のエリアを通話エリアから除外してその方向を指向するアンテナを設けないこととする一方、他の送電鉄塔に山側方向以外の目的エリアをカバーするアンテナを設け、各指向性アンテナをＯＰＧＷの光ファイバを利用して基地局と接続してやることで、実質的に１つ分の基地局でカバーすることができる通話エリアを拡大してやることができる。なお各指向性アンテナと地上側設備（無線機）とをＯＰＧＷの光ファイバを用いて接続するため、新規に回線を敷設する必要がなく安価に設備を設置してやることができる。
【００１６】
ここで、送電鉄塔側からみて縦長のエリアに対しては指向性が高いアンテナを、広く開けたエリアに対しては指向性が低いアンテナを送電鉄塔に設置して用いることとすれば、山に遮断されてしまう方向の電波をできるだけ少なくする一方、平地の方向へは広い範囲で電波を送受信可能とすることで、通話エリアをより効率的に拡大してやることができる。
すなわち指向性アンテナの指向性角度と通信距離とは他の条件が一緒であれば反比例の関係にあるが、１の無線機では３６０°分の全周方向までの電波を処理することができるため、一の地上側設備（無線装置）に接続される複数の指向性アンテナの指向性角度の合計を３６０°以下となるように指向性の高いアンテナと指向性の低いアンテナとを組み合わせて用いてやれば、地形に合わせて実質的に１の基地局でカバーすることができる通話エリアをより効率的に拡大することができるのである。なおここでは指向性の高いアンテナ（高指向性アンテナ）とは指向性角度が１５〜６０°程度のものを、指向性の低いアンテナ（低指向性アンテナ）とは指向性角度７５（６１）〜１８０°程度のものを指すこととする。
【００１７】
また、指向性アンテナ−ＯＰＧＷ間での電気信号−光信号の変換を行うための電源を、送電線の誘導電力から確保してやることとすれば、信号変換装置の電源確保のために電柱をアンテナ位置まで敷設する必要がなくなり、設備の設置コストを大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
図１は本発明の送電鉄塔を利用した携帯電話基地局のエリア拡大方法を実施するための基地局の構成を示した概念図である。
【００１９】
この基地局１１は、無線機等を備える局舎１３を含む地上側設備１５と、地上側設備と接続された送受信アンテナ（指向性アンテナ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ）などから構成されている。また地上側設備１５には電力供給のための電線２１と、図示しない親局とのデータ通信のための光ファイバケーブル２３が電柱を用いて引き込まれている。
【００２０】
送受信アンテナ３４Ａは送電線と所定の間隔をあけた下方位置で、地上からおおよそ１５〜３０ｍの高さに、基台を用いて送電鉄塔３２Ａの主柱材に設置されている。なお送受信アンテナ３４Ａを送電線と所定の間隔をあけて取り付けるのは、送受信電波が送電線による障害を受けないようにするためである。
【００２１】
送電鉄塔３２Ａの上端には、隣接する送電鉄塔３２Ｂ，３２Ｃに向けてＯＰＧＷ３６（光ファイバ一体型架空地線（避雷線））が架設されており、その下方には、同様に隣接する鉄塔に向けて、複数の送電線が碍子を介して架設されている。そこで、送受信アンテナ３４Ｂ，３４Ｃと地上側設備１５とは送電鉄塔３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃに敷設されているＯＰＧＷ３６を利用してデータ伝達を行うこととする。そのため、送受信アンテナ３２Ｂ，３２Ｃにはアンテナ−ＯＰＧＷ間での電気−光信号変換を行うための信号変換装置（図示せず）が取り付けられている。この信号変換装置は、これまで同軸ケーブルで伝達されていた電気信号を光ファイバケーブルで伝達するために電気−光信号の相互変換を行うための装置であり一般に販売されているものである。なお光ファイバ通信は、外部ノイズの影響を受け難くそれ自体に落雷することもないので、高品質の通信が行えるほか通信障害を発生することもないといったメリットがある。
【００２２】
ここで信号変換装置の電源は、架空地線の一部を絶縁することによって送電線と絶縁架空地線間の静電容量により送電線から静電誘導電力を得てこれを利用することとする。なおこの静電誘導方式によって静電誘導電力を得る技術は確立しており、送電鉄塔頂部に設けられる航空障害灯を点灯させるためなどにも使用されているためその説明は省略する。
【００２３】
本発明は以上のように構成された基地局１１を用い、山間部などの特定の地形を対象として、複数の送電鉄塔３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，・・・に送受信アンテナ（指向性アンテナ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，・・・）を設置することによって、１の基地局でカバーすることができる通話エリアを効率的に拡大するための方法である。以下本発明の実施方法について具体例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の送電鉄塔を利用した携帯電話基地局のエリア拡大方法が実施される特定の地形および鉄塔配置の代表例を図２に平面図で示した。
【００２５】
この地形は例えば麓からの高さが２００〜５００ｍ程度の小高い１つの山があり、この山を越えて送電線を渡すために、３基の送電鉄塔（鉄塔３２Ａ、鉄塔３２Ｂ、鉄塔３２Ｃ）が山の傾斜面に数百メートルの間隔で一列に建設されている。なお山の頂上は各送電鉄塔の高さより高くなっている。
【００２６】
左側の鉄塔３２Ａは山の麓に建設され、その山側方向（山頂側方向）と反対側の左側方向が開けた平地となっている。真中の鉄塔３２Ｂは山の中腹に建設され、その山側方向（山頂側方向）と反対側の上側方向が開けた平地となっている。右側の鉄塔３２Ｃは山の麓に建設され、その山側方向（山頂側方向）と反対側の右側方向が開けた平地となっている。
そのため鉄塔３２Ａにはその左側方向のエリアをカバーするように１２０°指向性アンテナ３４Ａが、鉄塔３２Ｂにはその上側方向のエリアをカバーするように１２０°指向性アンテナ３４Ｂが、鉄塔３２Ｃにはその右側方向のエリアをカバーするように１２０°指向性アンテナ３４Ｃが１本づつ設置されている。
【００２７】
ここで鉄塔３２Ｂおよび鉄塔３２Ｃの指向性アンテナ３４Ｂ，３４Cでは電気−光信号変換をすることでＯＰＧＷ３６の光ファイバを使って、鉄塔３２Ａの下方に設けられた地上側設備１５（無線装置）との間で信号伝達を行う。また地上側設備１５においては逆の光−電気信号変換が行われる。なお鉄塔３２Ａの指向性アンテナ３４Ａと地上側設備（無線装置）間のデータ伝達は同軸ケーブルを用いて電気的に行われる。
【００２８】
そして地上側設備１５では電柱を通じで引き込まれた光ファイバケーブルを用いて図示しない親局との間でデータ通信を行うことで、携帯電話による通話が可能となる。
【００２９】
このように本実施例の方法によれば、山間部において一連の送電鉄塔にアンテナの指向性角度（や通信距離）を考慮して効率的に指向性アンテナを設置し、またＯＰＧＷを使ってアンテナと地上側設備との信号伝達を行うことで、アンテナ専用の鉄塔などを建造し、また鉄塔間に新たな回線（同軸ケーブル）を敷設する必要がなく、低コストでアンテナを設置することができることはもちろん、実質的に１つ分の基地局でカバーすることができる通話エリアを拡大してやることができる。
ここで指向性アンテナ−ＯＰＧＷ間での電気信号−光信号の変換を行うための信号変換装置の電源を送電線の誘導電力から確保することで、電柱をアンテナ位置まで敷設する必要をなくすことができる。
【実施例２】
【００３０】
本発明の送電鉄塔を利用した携帯電話基地局のエリア拡大方法が実施される特定の地形および鉄塔配置の他の代表例を図３に平面図で示した。
この地形は例えば麓からの高さが２００〜５００ｍ程度の小高い３つの山が図のように逆三角形をなして並んでおり（以下各山をＡ山、Ｂ山、Ｃ山と呼ぶ）、B山を越えて送電線を渡すために、３基の送電鉄塔（鉄塔３２Ａ、鉄塔３２Ｂ、鉄塔３２Ｃ）がこのB山の傾斜面に数百メートルの間隔で一列に建設されている。なお各山の頂上は各送電鉄塔の高さより高くなっている。
【００３１】
左側の鉄塔３２ＡはB山の麓に建設され、その山側方向（B山山頂側方向）と反対側の左側方向が開けた平地となっている。真中の鉄塔３２ＢはＢ山の中腹に建設され、その山側方向（B山山頂側方向）と反対側の上側方向がＡ山とＣ山に挟まれた谷のごとき横幅が狭く見通し距離の長い縦長のエリアとなっている。右側の鉄塔３２ＣはＢ山の麓に建設され、その山側方向（B山山頂側方向）と反対側の右側方向が広く開けた平地となっている。
そのため鉄塔３２Ａにはその左側方向のエリアをカバーするように１２０°指向性アンテナ３４Ａが１本、鉄塔３２Ｂにはその上側方向の縦長のエリアをカバーするように必要十分な６０°指向性アンテナ（通信距離が長い）３４Ｂが１本、鉄塔３２Ｃにはその右側方向のエリアをカバーするように６０°指向性アンテナ３４Ｃが３本設置されている。ここで１つの基地局（無線機）で用いられる指向性アンテナの指向性角度の合計は３６０°以下となっている。
【００３２】
なお実施例１と同様の部分であるＯＰＧＷの光ファイバを使った信号伝達や光−電気信号変換等に関してはその説明を省略する。
【００３３】
このように本実施例の方法によれば、山間部において山に遮られることとなる方向への電波の送受信をできるだけなくすように、アンテナの指向性角度や通信距離を考慮して（指向性角度の異なる）指向性アンテナを一連の送電鉄塔に設置することで、実質的に１つ分の基地局でカバーすることができる通話エリアを効率的に拡大してやることができる。
【００３４】
なお本発明は上記実施例に記載したものに限られず、例えば山間の地形が上記と異なる場合であっても、山に遮られることとなる方向への電波の送受信をできるだけなくすようにアンテナの指向性角度や通信距離を考慮して指向性角度の異なる指向性アンテナを一連の送電鉄塔に設置するものであれば、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上では携帯電話を対象として説明したが、本発明は地上との無線通信全般に関して応用して適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を実施するための基地局の構成を示した概念図である。
【図２】本発明が実施される特定の地形および鉄塔配置の代表例を示した平面図である。
【図３】本発明が実施される特定の地形および鉄塔配置の他の代表例を示した平面図である。
【図４】一般的な基地局の構成を示した概念図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１  基地局
１３  局舎
１５  地上側設備
１７  アンテナ鉄塔
１９  送受信アンテナ
２１  電線
２３  光ファイバケーブル
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，・・・  送電鉄塔
３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，・・・  指向性アンテナ（送受信アンテナ）
３６  ＯＰＧＷ
【図１】
2010135927.tif 000003
【図２】
2010135927.tif 000004
【図３】
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【図４】
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