(57)【要約】【課題】  設置が容易で電磁波が遮蔽されたエリアへの通信方法を提供する【解決手段】  金属扉の近くの壁面にアンテナ素子を密着して配置することを特徴とする。  また、アンテナ素子は、ダイポールアンテナまたは平面アンテナ素子であることを特徴とする。  また、アンテナ素子は、壁面の誘電率ε1以上の誘電率ε2の誘電体で覆う誘電体層を有し、該誘電体層を壁面に密着して配置し、さらに該誘電率ε2による波長短縮効果を考慮したアンテナ素子設計とすることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート壁と金属性物体で形成される遮蔽物の一方側である第一の空間に配置され、他方側である第二の空間の無線通信装置との間で無線通信を行う無線通信装置であって、前記鉄筋コンクリート壁は一方側から他方側に貫通する開口部を有しており、前記開口部に前記金属性物体が配置されており、前記開口部における前記金属性物体から前記鉄筋コンクリート壁面までのいずれかの位置に配置される第一のアンテナを有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置において、該無線通信装置の送信出力と、該無線通信装置と無線通信を行う第二の無線通信装置の最低受信感度と、受信マージンとから算出する許容減衰量と、該許容減衰量と、前記コンクリート壁の減衰率と、から算出した特定の位置に前記第一のアンテナが配置されることを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項２に記載の無線通信装置において、前記コンクリート壁の減衰率は、コンクリート壁内の鉄筋の太さ、ピッチ、深さを含む鉄筋構造情報に基づき、電磁界解析により求めた値を用いることを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項１に記載の無線通信装置において、該無線通信装置の送信出力と、該無線通信装置と無線通信を行う第二の無線通信装置の最低受信感度と、受信マージンと、から算出する許容減衰量と、前記金属扉の構造情報と、前記コンクリート壁の構造情報と、該コンクリート壁内部の鉄筋の太さ、ピッチ、深さを含む鉄筋構造情報に基づき、電磁界解析により求めた特定の位置に前記第一のアンテナが配置されることを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４に記載の無線通信装置において、前記第一のアンテナは、前記コンクリート壁の比誘電率以上の値の比誘電率を有する誘電体により覆われた構造を有し、該第一のアンテナは、該誘電体内での使用周波数帯における波長に基づき定められていることを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５に記載の無線通信装置において、前記第一のアンテナは、二つ以上のアンテナ素子で構成され、前記第一の無線通信部からの給電電力を、前記アンテナ素子に分配し、給電振幅と給電位相を指定した値に変更する給電係数調整部を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
請求項６に記載の無線通信装置において、前記給電振幅と、給電位相は、前記第一のアンテナから、前記第二の空間内に面するコンクリート壁面に向く方向で、前記各アンテナ素子から放射される無線信号の位相がそろうように決定することを特徴とする無線通信装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の無線通信装置において、前記給電振幅と、給電位相は、前記第一のアンテナから、前記第二の空間内に面するコンクリート壁面に向かう方向に前記各アンテナ素子の合成無線信号の、最大放射方向となるように決定することを特徴とする無線通信装置
【請求項９】
請求項１の無線通信装置において、前記金属性物体と前記鉄筋コンクリート壁の接続部に配置される金属プレートと、前記金属性物体を開閉するためのヒンジ部と、第一の空間と第二の空間との間の密閉性を確保するためのシールド材を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１０】
請求項１の無線通信装置において、前記第一のアンテナ周辺の鉄筋コンクリート壁に配置されたシールド材を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１１】
鉄筋コンクリート壁と金属性物体で形成される遮蔽物の一方側である第一の空間に配置され、他方側である第二の空間の無線通信装置との間で無線通信を行う無線通信装置であって、前記鉄筋コンクリート壁は一方側から他方側に貫通する開口部を有しており、前記開口部に前記金属性物体が配置されており、前記開口部における前記金属性物体から前記鉄筋コンクリート壁面までのいずれかの位置に配置される第一のアンテナと、第一のアンテナに接続される第一の無線通信部と、少なくとも一つ以上の第二のアンテナと、前記第二のアンテナに接続される第二の無線通信部とから構成されており、前記第二のアンテナは、前記第二の空間内で、前記許容減衰量となりうる範囲に配置し、前記第一のアンテナから放射された電力を、前記第二のアンテナで受信した受信電力が、指定値以上となるように前記特定の距離の範囲内で、前記第一のアンテナ位置を配置することを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の無線ネットワークシステムにおいて、前記第一のアンテナの位置と、前記第二のアンテナの受信電力と、を取得し、該第一のアンテナ位置を決定する位置決定部を持つことを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項１３】
請求項１１に記載の無線ネットワークシステムにおいて、前記位置決定部は、前記第一のアンテナを撮影する撮像部と、前記第一の無通信装置と無線通信を行う第三の無線通信部を有し、前記第二のアンテナの受信電力値を、前記第一の無線通信装置を経由して通信することで前記第一のアンテナ位置ならびに第二のアンテナの受信電力値を取得することを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項１４】
請求項１１の無線ネットワークシステムにおいて、前記金属性物体と前記鉄筋コンクリート壁の接続部に配置される金属プレートと、前記金属性物体を開閉するためのヒンジ部と、第一の空間と第二の空間との間の密閉性を確保するためのシールド材を有することを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項１５】
鉄筋コンクリート壁の一方側から他方側に貫通する開口部を有し、前記開口部に金属性物体が配置されており、鉄筋コンクリート壁と金属性物体で形成される遮蔽物の一方側である第一の空間と他方側である第二の空間の間で無線通信する無線通信装置の配置方法であって、前記第二の空間に第二のアンテナを配置し、前記開口部における前記金属性物体から前記鉄筋コンクリート壁面までのいずれかの位置に第一のアンテナを配置する無線通信装置の配置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、無線ネットワークシステム及び無線通信装置の配置方法に係り、特に、建物の構造物を通信媒体とした通信に好適な無線通信装置、無線ネットワークシステム及び無線通信装置の配置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
利便性向上のため、無線通信が広く普及している。工場や発電所などの産業プラントにおいても、設置自由度の向上や設備拡充が容易な点から無線通信ネットワークが使われている。
【０００３】
無線通信では壁や設備などで電波の透過減衰が大きいエリアが問題となる。プラントにおいて大型の設備や壁、金属扉があり、無線通信における透過減衰が大きい。特に、原子力プラントでは、放射線の遮蔽、建屋の強度確保、津波等に対する水密性の高い構造が必要であり、厚さ１ｍ以上の鉄筋コンクリートの壁や、金属扉が用いられる。
【０００４】
この場合、壁に電波透過用窓を設けるか、壁を迂回して壁内空間と壁外空間を接続する通信経路等を設ければ無線通信が可能となる。しかしながら、設置のために工事が必要であり、コストと時間が必要となる。また、原子力プラントのような厚さ1mにもなる分厚い鉄筋コンクリートの壁における工事は困難である。そのため、例えば、壁を挟んでホーンアンテナ等の大型の受信効率の高いアンテナを配置し、壁を透過して来る電波を受信し、増幅して再放射する技術が知られている。このような技術は、例えば、特開２０１１−  ２９９９２号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−  ２９９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
無線通信を行うにあたって鉄筋コンクリート壁は透過減衰量が大きい。例えば、厚さ１ｍで高密度な鉄筋コンクリート壁では、一般的な免許不要の無線機で用いられる2.4GHz帯域では100dB程度の減衰量が見込まれ、最大出力で送信しても最低感度以下に減衰してしまう。特に、高強度の壁面を構成する鉄筋コンクリートでは、径の太い鉄筋が短いピッチで埋め込まれるため、さらに、透過減衰量が大きくなる。上記の従来技術では、一般的にホーンアンテナ等の3次元的に大きな構造物は部屋のレイアウトに対する影響が大きい。また、鉄筋コンクリート壁は透過減衰量が大きく必ずしも十分な受信強度を得られるとは限らない。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、設置が容易で電磁波が遮蔽されたエリアでも無線通信可能な無線通信装置、無線ネットワークシステム及び無線通信装置の配置方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、鉄筋コンクリート壁と金属性物体で形成される遮蔽物の一方側である第一の空間に配置され、他方側である第二の空間の無線通信装置との間で無線通信を行う無線通信装置であって、前記鉄筋コンクリート壁は一方側から他方側に貫通する開口部を有しており、前記開口部に前記金属性物体が配置されており、前記開口部における前記金属性物体から前記鉄筋コンクリート壁面までのいづれかの位置に配置される第一のアンテナを有するように構成した。
【０００９】
より具知的には、金属扉の近くの壁面にアンテナ素子を密着して配置する。
【００１０】
また、アンテナ素子は、ダイポールアンテナまたは平面アンテナ素子である。
【００１１】
また、アンテナ素子は、壁面の誘電率ε1以上の誘電率ε2の誘電体で覆う誘電体層を有し、該誘電体層を壁面に密着して配置し、さらに該誘電率ε2による波長短縮効果を考慮したアンテナ素子設計とする。
【００１２】
また、アンテナ素子は、複数のアンテナ素子で構成され、各素子に対して、無線通信部からの入出力の振幅および位相を調整する機構を有する。
【００１３】
無線ネットワーク構築装置は、壁面の開口部にある金属扉付近に設置した複数の第１のアンテナ素子を接続する第1の無線通信部と、金属扉を挟んだ壁面に密着して複数の第２のアンテナ素子を接続する第2の無線通信部とを有し、各アンテナ素子間で送受信する信号の強度を測定し、第2のアンテナ素子位置の最適な場所を判断する判断部を有する。
【００１４】
なお、関連する更なる特徴、作用、効果は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本発明の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アンテナの設置が容易で電磁波が遮蔽されたエリアでも無線通信が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る無線通信装置の概略構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る無線通信装置の概略構成例（斜視図）を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電磁界解析結果例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る無線通信装置の概略構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る無線通信装置の概略構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る無線ネットワーク構築装置の概略構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る無線ネットワークシステムの概略構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る無線ネットワーク構築装置の概略構成例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る無線通信装置の概略構成例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る無線通信装置の概略構成例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る無線通信装置の概略構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。
【００１８】
本実施形態では、当業者が本発明を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装、形態も可能で、本発明の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成、構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
【００１９】
＜無線通信装置の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る無線通信装置１００の概略構成を表す図である。無線通信装置１００は、少なくとも第一のアンテナ素子１０１および、第一の無線通信部１０２から構成される。第一のアンテナ素子１０１は、ダイポールアンテナや、平面アンテナ等、厚みの少ない形状のものが望ましい。第一の無線通信部１０２は、第一のアンテナ素子１０１とコネクタ、ケーブルにより接続し無線信号の送受信を行う。１１０は、無線電波の遮蔽体となるコンクリート壁の水平断面形状を表す模式図である。図では一部しか記載していないが、建築物の部屋等を構成する壁面である。同様に１１２は金属扉の水平断面形状を表す。また、１１１はコンクリート壁内の鉄筋の水平断面形状を表す。図中の、１１１鉄筋と同じ小型の円形で示した箇所も同様に鉄筋を表す。金属扉１１２およびコンクリート壁１１０の右側と左側の空間は金属扉とコンクリート壁で仕切られている。
【００２０】
また、図１の１１０−Aは、コンクリート壁の厚み方向の片方の面で第一のアンテナ素子１０１が設置される空間に面している面を表す。該空間を第一の空間と呼ぶ。また１１０−Bはコンクリート壁、金属扉で第一の空間から仕切られた空間に面したコンクリート壁のもう片方の面を表す。該空間を第二の空間と呼ぶ。
【００２１】
一方、１１０−C、１１０−Dは金属扉が存在する開口部を構成する面であり、１１０−Cは第一空間に接する面、１１０−Dは、第二の空間に接する面を表す。
【００２２】
図２に、図１のコンクリート壁１１０及び金属扉１１２（領域Ａ）の具体的な構成を示す。図２は、鉄筋コンクリート壁１１０の一部と、一つの金属扉１１２を示す斜視投影図である。図では一部しか記載していないが、建築物の部屋等を構成する壁面である。
【００２３】
４種類の図２（ａ）〜（ｂ）はそれぞれ同じ場所を示しており、見る角度、および金属扉の開閉状態が異なる場合を示している。図２（ａ）および（ｃ）は第一の空間１１０−Aから見た場合であり、図２（ｂ）（ｄ）は、第二の空間１１０−Bから見た場合を示す。よって、図２（ａ）（ｃ）で示される鉄筋コンクリート壁は、第一の空間に面する鉄筋コンクリート壁１１０であり、図２（ｂ）（ｄ）で示される鉄筋コンクリート壁は、第二の空間から見た鉄筋コンクリート壁１１０を示す。第一の空間、第二の空間は逆でもよい。
【００２４】
図２（ａ）（ｂ）は、閉じた状態の金属扉１１２を示し、図２（ｃ）（ｄ）は、開いた状態の金属扉１１２である。各図とも、周辺の鉄筋コンクリート壁や、天井、床等は省略して記載している。図１は、例えば、図２(a)の上面図で、金属扉と鉄筋コンクリート壁の一部を表示している。
【００２５】
原子力プラントでは、放射線の遮蔽、建屋の強度確保、津波等に対する水密性の高い構造が必要であり、厚さ１ｍ以上の鉄筋コンクリートの壁や、金属扉が用いられる。
【００２６】
無線通信に広く用いられるマイクロ波帯、免許不要で広く用いられる2400MHz帯の周波数を用いることを念頭に置いており、一般にコンクリート材質は、無線通信に広く用いられるマイクロ波帯の周波数では、比誘電率５〜７、導電率0.002〜0.1S/m程度の損失性の電気的特性を持ち、原子力プラントでは強度確保のために厚さ1m以上の鉄筋コンクリートが用いられることが多い。このような電気的特性の一方壁面から他方壁面までの透過減衰は、免許不要で広く用いられる2400MHz帯では、80dB程度となり、さらに、直径40mm程度の鉄筋が200mmピッチで網目状に入った鉄筋コンクリートでは100dB程度にもなる。また、金属扉は、2400MHz帯においては、完全遮蔽体とみなされる。免許不要の通信規格における送信電力は10dBm程度であり、最低受信感度は-90dBm程度で設計されており、コンクリート壁の減衰量が100dBでは、ほぼ通信不能となる。
【００２７】
本実施例においては、無線通信装置の送信電力Pt[dBm]、最低受信感度Pr[dBm]、受信マージンをM[dB]としたとき、金属扉１１２の厚みが、鉄筋コンクリートを構成する材質で、透過損失がLt=Pt-Pr+M以下となる厚みであることを前提とする。すなわち、Pt=10、Pr=-90,M=30とし、鉄筋コンクリートの透過損失をLa=100dB/mとした場合、許容減衰量Lt=10-(-90)+20 = 70dBとなり、許容距離Dm=La/Lt*D=70cm以下の金属扉の場合となる。
【００２８】
前記アンテナ素子１０１を、１１０−Cの面に配置したとき、金属扉を挟んで、１１０−B上の面から許容距離Dm以内の距離に配置する。すなわち、前記アンテナ素子１０１を鉄筋コンクリート面１１０−Cの面に配置したときには、鉄筋コンクリート面１１０−Bの上面(鉄筋コンクリート面１１０−Dとの接続面)から通信電波が伝搬すると仮定して許容距離Dmを演算する。
【００２９】
許容距離Dmは、鉄筋コンクリート構造、金属扉構造、アンテナ素子を含むMaxwell方程式の近傍解を含む数値解析手法により算出することにより、より詳細に求めることが可能である。時間領域差分法（FDTD法）や、有限要素法（FEM）、境界要素法（BEM）などが知られる。
【００３０】
図３は、あるアンテナ素子位置にある場合に、FDTD法によって得られた解析例である。図３において、紙面左右方向が、コンクリート壁１１０の上下方向に相当している。３０１は、第一のアンテナ素子１０１を金属扉１１２の近傍に配置した場合に、第二の空間内で許容減衰量以下となるエリアを示している。アンテナ素子の位置を変えて解析を行うことにより、許容距離を得ることが可能である。
【００３１】
以上のように、第一の空間に接するコンクリート壁開口面１１０−C上に密着して置かれたアンテナ１０１から許容減衰量Lt以下となる許容距離Dm以下で１１０−Bに到達することが可能となり、第二の空間内に置かれた第二のアンテナにおいて受信された電波の受信電力がPr＋M以上の受信電力となるエリアを確保することが可能となる。なお、第一のアンテナ１０１は、第二の空間に面する開口面１１０−Dからの距離が許容距離Dm以内であれば、１１０−A上でも第一の空間に接している部分に配置してもよい。また、１１０−Bと１１０−Aの距離すなわちコンクリート壁の厚みが許容距離Dm以下であれば、110-Aのいずれの場所でも設置可能である。
【００３２】
＜アンテナの構成例１＞
以下に本実施例における変形例を説明する。変形例では上述の実施例と異なる部分を説明する。よって、説明が省略された部分は同様である。図４は、本発明の実施形態に係る第一のアンテナ素子における概略構成を示した図である。図１との違いは、第一のアンテナ素子１０１を、コンクリート壁１１０の比誘電率ε1以上の比誘電率ε2を有する誘電体２０１で覆っているところと、第一のアンテナ素子として、誘電体２０１内の波長は、波長短縮効果により、空気中における波長λに対して1/√ε2の長さとなるため、アンテナ素子の設計を誘電率ε2に合わせて変更した１０１−Aとしたところである。
【００３３】
以上のようにすることで、コンクリート壁の表面からの反射が低減されるため、無線通信部１０２からの給電電力が同じでも、壁面内への入射電力が大きく見込めるため、許容距離Dmを大きくすることが可能となる。従って、第一のアンテナを設置することができる範囲が広くなるため、配置の自由度が増え、設置が容易になる。
【００３４】
＜アンテナの構成例２＞
図５は、本発明の実施形態に係る第一のアンテナ素子における概略構成を示した図である。図１との違いは、第一のアンテナ素子として、１０１−１、１０１−２、１０１−３の3個を距離dずつずらして配置し、各アンテナ素子と無線通信部１０２との間に、４０１給電係数調整部を介して接続しているところである。本実施例では3素子で説明するが、2素子もしくは4素子以上でもよい。
【００３５】
給電係数調整部４０１は、無線通信部１０２と接続し、無線信号を送受信する。該無線信号は給電係数調整部において各素子に位相および振幅を調整して分配される。給電係数調整部４０１における調整の結果、各アンテナ素子１０１−１、１０１−２、１０１−３から放射される複素振幅をそれぞれV1,V2,V3とする。
【００３６】
図５中のθは、各アンテナ素子のボアサイト方向からの角度を示す。図５では、各素子のボアサイト方向は、第一の空間のコンクリート壁開口面110-Cに垂直な方向である。
【００３７】
今、k1をコンクリート壁１１０内の短縮波長λ1に対する波数、jを虚数単位とし、w2,w3は重みづけ係数（実数）とする。
【００３８】
V2= w2*V1*exp(-j*k1*d*sinθ)、V3= w3*V1*exp(-j*2*k1*d*sinθ)とすれば、θ方向に放射される各素子の位相がそろうため、θ方向において強め合い、該方向における放射レベルを高くすることが可能となる。
【００３９】
また、λ1は、コンクリート壁１１０の誘電率に依存するため、誘電率に誤差が含まれる場合、θ方向にずれが生じる。このため、実際のコンクリート壁１１０に合わせて給電調整部４０１で位相を調整することにより、θ方向のずれを低減することができる。
【００４０】
また、V１、V2、V3と、合成された放射角度特性とは、フーリエ変換、逆フーリエ変換に類似する相互変換関係にあり、V1,w2,w3を給電調整部４０１によって調整することにより、所望の方向以外の放射を抑制することも可能である。ただし、使用する素子数により抑制可能な方向に限りがあるため、全てを抑制可能とは限らない。
【００４１】
以上のようにすることで、無線通信部１０２からの給電電力が同じでも、コンクリート壁１１０の伝搬損失が小さい方向への入射電力が大きく見込めるため、許容距離Dmが大きくすることが可能となる。従って、第一のアンテナを設置することができる範囲が広くなるため、配置の自由度が増え、設置が容易になる。
【００４２】
また各アンテナ素子は、アンテナの構成例１のようにすることで、同様の効果を得ることができる。
【００４３】
＜無線ネットワーク構築装置の構成１＞
図６に、本発明に係る無線ネットワーク構築装置の概略構成を示す。無線ネットワーク構成装置は、第一の空間に面するコンクリート壁開口面１１０−C上の、第二の空間に面するコンクリート壁開口面１１０−Bから許容距離Dm以内に第一のアンテナ１０１を配置する第一の無線通信装置１００と、第二の空間内で許容減衰量以下となるエリア３０１内に、第二のアンテナ５０１を設置する第二の無線通信装置５００とから構成される。
【００４４】
第一のアンテナ１０１は、許容距離以下であれば、第一の空間に面するコンクリート壁開口面１１０−Aに存在してもよい。
【００４５】
上記のような配置にすることにより、第一の無線通信装置１００および第二の無線通信装置５００の間で無線によって通信を行うことが可能となる。
【００４６】
以上のような構成により、遮蔽空間の間で通信を行い、無線ネットワークの一部を構築することが可能となる。
【００４７】
＜無線ネットワーク構築装置の構成２＞
図８に、本発明に係る無線ネットワーク構築装置の概略構成を示す。図６に示した構成に加え、位置決定装置７００を有する。位置決定装置７００は、映像を撮影する撮像部７０１および、第一の無線通信装置と無線通信を行う第三の無線通信装置、第一のアンテナの最適な位置を決定する位置決定部７０３で構成される。
【００４８】
なお、第三の無線通信装置の代わりに、有線通信部を有し、第一の無線通信装置に有線通信部を追加することで、有線接続としてもよい。
【００４９】
以下では無線通信により通信を行うものとして説明する。
【００５０】
第一の無線通信装置、第二の無線通信装置および位置決定装置では、NTPなどにより時刻同期をとっておく。
【００５１】
コンクリート壁内の鉄筋構造や金属扉の配置等により、コンクリート壁内の透過損失が変わってくるため、第一のアンテナの位置は、現場での調整が必要である。
【００５２】
このため、第一アンテナ位置により第二の空間内に透過する電力の状態を確認する必要がある。
【００５３】
前記位置決定部７０３は、撮像部７０１により作業者が第一アンテナの仮の位置を変更する様子を撮影して該仮の位置を、時刻とともに取得する。
【００５４】
この間、位置決定部７０３は、第三の無線通信装置７０２から、第一の無線通信装置を経由して、第二の無線通信装置にデータパケットを連続して送信する。
【００５５】
第二の無線通信装置は、パケットを受信することにより、受信電力を計測し、第一の無線通信装置に受信時刻とともに返送する
第一の無線通信装置は、第三の無線通信装置７０２に、前記受信電力と受信時刻を転送する。
【００５６】
位置決定部７０３は、前記受信電力と受信時刻を受取、前記仮の位置と受信電力を位置の取得時刻と、受信時刻によって紐づける。
【００５７】
最適な可能性のある全ての仮の位置に対して、受信電力を取得したのち、最適な位置を示す。
【００５８】
＜無線ネットワークシステムの構成＞
図７に、本発明に係る無線ネットワークシステムの構成例を示す。第二の空間に面するコンクリート壁面１１０−B面から許容距離Dm以下に図１と同様に第一のアンテナ１０１が、コンクリート壁開口面１１０−C上に設置された無線通信装置１００と、第二の空間内の許容減衰量以下となるエリア３０１内に第二のアンテナ５０１-1が設置された無線通信装置５００-1と、第二の空間内のエリア３０１以外の任意の場所に第二のアンテナ５０１-２が設置された無線通信装置５００−２と、第一の空間内の許容距離Dm以外の任意の位置に第二のアンテナ５０１−３が配置された無線通信装置５００−３で構成される。無線通信装置１００および５００−１を介することにより、無線通信装置５００−２および５００−３の間で通信が可能な無線ネットワークとなる。
【００５９】
＜アンテナの構成例３＞
図９は、より詳細な金属扉と鉄筋コンクリート壁との接続構造の例を示した図である。９０１は、金属扉とコンクリート壁の接続部にて、コンクリートの補強する金属プレートを示す。９０２は金属扉を開閉するためのヒンジ部であり、９０３は、第一の空間と第二の空間との間の密閉性を確保するためのシールド材である。このように、コンクリート壁と金属扉との間には、リンク構造が存在する場合がある。このような構造も電磁波の伝搬には影響を与えるため、このような構造をモデル化して許容距離を決定する必要がある。
【００６０】
FDTD法は、マクスウェルの方程式を直接、空間および時間領域での差分方程式に展開して逐次計算をすることにより、電界、磁界を求める方法である。（K.S.Yee, “Numerical solution of initial boundary value problem involving Maxwell’sequations in isotropic media”, IEEE Trans. Antennas Propagatation, AP-14, no.3, pp.302-307, 1966.）空間を細かいセルに切り、物体の存在する範囲のセルに、当該物体の誘電率、透磁率、導電率を割り当て、それ以外のセルには真空の値を割り当てることにより、物体による電界および磁界の伝搬への影響を計算することができる。
【００６１】
＜アンテナの構成例４＞
図１０は、第二の空間に対して、第二のアンテナ１００１および第二の無線通信部１００２を配置した例を示している。解析により決定した範囲内に１００１を設置することにより、１００２および第一の無線通信部１０２の間で無線通信を行うことが可能となる。
【００６２】
＜アンテナの構成例５＞
図１１は、第一のアンテナ周辺の鉄筋コンクリート壁面１１０-A,１１０-C上に配置するシールド１１０１である。金属体による遮蔽もしくは、電波吸収材による吸収効果により、第一のアンテナからの電磁波放射を、鉄筋コンクリート内を通過して、第一の空間へ再放射されることを防ぐことを目的としている。シールド１１０１の範囲は、第一のアンテナから放射された電磁波が、鉄筋コンクリート壁の第一の空間との境界面において、予め定める規定以上の強さとなる範囲を囲む位置に配置する。
【００６３】
このようなシールド１１０１を設置することにより、第一の無線通信装置は、第二の空間内にある第二の無線通信装置とのみ通信を行うことができ、サイバーセキュリティへの対策を達成することが可能となる。
【００６４】
また、シールド１１０１を、第二のアンテナから放射される電磁波の強さにたいして同様に設置範囲を決定することにより、第二の無線通信装置と通信可能な無線通信装置を第一の無線通信装置のみに限定することが可能となり、より高いセキュリティ対策が可能となる
以上のような構成により、互いに遮蔽された空間である第一の空間と第二の空間の間をつなぐ無線ネットワークを構築することが可能となる。
【００６５】
また、金属扉付近で、コンクリート壁の透過距離が短くなり、少ない減衰量で透過する伝搬路を用いることができる。
【００６６】
また、装置を建物の構造物に貼り付けるだけで通信可能となり、大規模な穴あけ工事が不要のため、設置が容易であり、また扉付近の開口部で周辺構造物との干渉を避け、配置が容易となる。
【００６７】
また、アンテナ素子から放射された電波の壁面からの反射が少なくなり、より多くの電力を壁面内に入射させることができる。
【００６８】
また、壁の透過距離の短い方向が主方向となる指向特性とすることて、持透過減衰量の小さい方向により多くの電力を放射することができる。
【００６９】
また、壁面内部構造による影響が最も少ないアンテナ素子の設置位置を容易に判断することが可能である。
【００７０】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていてもよい。
【００７１】
加えて、本技術分野の通常の知識を有する者には、本発明のその他の実装がここに開示された本発明の明細書及び実施形態の考察から明らかになる。記述された実施形態の多様な態様及び／又はコンポーネントは、データを管理する機能を有するコンピュータ化ストレージシステムに於いて、単独又は如何なる組み合わせでも使用することが出来る。明細書と具体例は典型的なものに過ぎず、本発明の範囲と精神は後続する請求範囲で示される。
【符号の説明】
【００７２】
１００  無線通信装置
１０１、１０１−A、１０１−１、１０１−２，１０１−３  第一のアンテナ素子、
１０２  第一の無線通信部、
１１０  コンクリート壁、
１１１  鉄筋、
１１２  金属扉、
１１０−A  第一の空間に面するコンクリート壁面、
１１０−B  第二の空間に面するコンクリート壁面、
１１０−C  第一の空間に面するコンクリート壁の開口部面、
１１０−D  第二の空間に面するコンクリート壁の開口部面、
２０１  誘電体
３０１  第二の空間内で許容減衰量以下となるエリア
４０１  給電係数調整部
５００、５００−１、５００−２，５００−３  無線通信装置
５０１、５０１−１，５０１−２、５００−３  第二のアンテナ
７００  位置決定装置
７０１  撮像部
７０２  第三の無線通信装置
９０１  金属プレート
９０２  ヒンジ部
９０３  シールド材
１００２  第二の無線通信部
１１０１  シールド材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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