(57)【要約】中継システムであって、建物の内部に位置し、建物の内部に位置する端末機との無線接続のためのサービスアンテナと、上記サービスアンテナと同軸ケーブルで接続される中継器と、上記中継器と同軸ケーブルで接続され、上記建物の壁の内部面に設置される内壁モジュールと、上記内壁モジュールが設置された領域に対応する領域の上記建物の壁の外部面に設置されて、上記建物の壁を間に隔てて上記内壁モジュールと無線で無線通信信号を送受信する外壁モジュールと、上記外壁モジュールと同軸ケーブルで接続されるリンクモジュールと、上記リンクモジュールと同軸ケーブルで接続され、基地局との無線接続のためのリンクアンテナとを備える中継システムが開示される。
2015522221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中継システムであって、
建物の内部に位置し、建物の内部に位置する端末機との無線接続のためのサービスアンテナと、
前記サービスアンテナと同軸ケーブルで接続される中継器と、
前記中継器と同軸ケーブルで接続され、前記建物の壁の内部面に設置される内壁モジュールと、
前記内壁モジュールが設置された領域に対応する領域の前記建物の壁の外部面に設置されて、前記建物の壁を間に隔てて前記内壁モジュールと無線で無線通信信号を送受信する外壁モジュールと、
前記外壁モジュールと同軸ケーブルで接続されるリンクモジュールと、
前記リンクモジュールと同軸ケーブルで接続され、基地局との無線接続のためのリンクアンテナと、
を備えることを特徴とする中継システム。
【請求項２】
前記内壁モジュールは、
前記無線通信信号を送受信する内壁アンテナと、
前記中継器から同軸ケーブルを介してＤＣ電圧が印加されると、印加されたＤＣ電圧を無線電力信号に変換する無線電力送信機と、
前記無線電力信号を放射する無線電力送信アンテナと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の中継システム。
【請求項３】
前記外壁モジュールは、
前記無線通信信号を送受信する外壁アンテナと、
前記放射された無線電力信号を受信する無線電力受信アンテナと、
前記受信された無線電力信号をＤＣ電圧に変換して、同軸ケーブルを介して前記リンクモジュールに印加する無線電力受信機と
を備えることを特徴とする請求項２に記載の中継システム。
【請求項４】
前記基地局からの順方向信号が受信されると、前記リンクアンテナ、前記リンクモジュール、前記外壁モジュールの外壁アンテナ、前記内壁モジュールの内壁アンテナ、前記中継器及び前記サービスアンテナは、前記順方向信号を順に中継して前記端末機に伝達することを特徴とする請求項１に記載の中継システム。
【請求項５】
前記端末機から逆方向信号が受信されると、
前記サービスアンテナ、前記中継器、前記内壁モジュールの内壁アンテナ、前記外壁モジュールの外壁アンテナ及び前記リンクアンテナは、前記逆方向信号を順に中継して前記基地局に伝達することを特徴とする請求項１に記載の中継システム。
【請求項６】
前記リンクアンテナは、前記基地局からの順方向信号を受信すると、受信された順方向信号を前記リンクモジュールに伝達し、
前記リンクモジュールは、伝達された順方向信号を増幅した後、増幅された順方向信号を前記外壁モジュールの外壁アンテナに送信し、
前記外壁アンテナは、前記受信した順方向信号を放射し、
前記内壁モジュールの内壁アンテナは、放射された順方向信号を前記中継器に提供し、
前記中継器は、提供された順方向信号を増幅し、増幅された順方向信号を前記サービスアンテナに送信し、
前記サービスアンテナは、受信した順方向信号を前記端末に送信することを特徴とする請求項１に記載の中継システム。
【請求項７】
前記サービスアンテナは、前記端末から逆方向信号を受信して中継器に伝達し、
前記中継器は、前記逆方向信号を増幅して、前記内壁モジュールの内壁アンテナに提供し、
前記内壁アンテナは、前記逆方向信号を放射し、
前記外壁モジュールの外壁アンテナは、前記逆方向信号を受信して前記リンクモジュールに伝達し、
前記リンクモジュールは、前記逆方向信号をリンクアンテナに伝達し、
前記リンクアンテナは、前記逆方向信号を前記基地局に伝達することを特徴とする請求項１に記載の中継システム。
【請求項８】
通信信号中継システムであって、
建物の外部に位置する第１通信装置と、
前記第１通信装置とＵＴＰ（ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ  ｔｗｉｓｔｅｄ  ｐａｉｒ）ケーブルで接続され、前記建物の壁の外部面に設置される外壁モジュールと、
前記外壁モジュールが設置された領域に対応する領域の前記建物の壁の内部面に設置されて、前記建物の壁を間に隔てて前記外壁モジュールと無線で無線ＬＡＮ信号を送受信する内壁モジュールと、
前記建物の内部に位置して前記内壁モジュールとＵＴＰケーブルで接続される第２通信装置と
を備えることを特徴とする通信信号中継システム。
【請求項９】
前記外壁モジュールは、
前記第１通信装置から所定のデータを含む有線信号を受信すると、受信された有線信号を無線ＬＡＮ信号に変換する外壁アクセスポイントと、
前記無線ＬＡＮ信号を放射する外壁アンテナと、
を備え、
前記内壁モジュールは、
前記無線ＬＡＮ信号を受信する内壁アンテナと、
前記受信された無線ＬＡＮ信号を有線信号に変換して前記第２通信装置に伝達する内壁アクセスポイントと
を備えることを特徴とする請求項８に記載の通信信号中継システム。
【請求項１０】
前記内壁アクセスポイントは、前記画像受信機からＵＴＰケーブルを介して電力を受け、
前記内壁モジュールは、
前記内壁アクセスポイントから電力を受けるパワー装置と、
前記パワー装置から電力を受けて無線電力信号に変換する無線電力送信機と、
前記無線電力信号を放射する無線電力送信アンテナと、
を備え、
前記外壁モジュールは、
前記無線電力信号を受信する無線電力受信アンテナと、
無線電力受信アンテナから前記無線電力信号を受信して、前記外壁アクセスポイントが駆動されるように前記外壁アクセスポイントに電力を供給して、ＰＳＥに電力を供給する無線電力受信機と、
前記第１通信装置が駆動されるようにされるように前記外壁アクセスポイントに電力を供給に電力を供給する前記ＰＳＥと、
を備え、
前記外壁アクセスポイントは、前記ＰＳＥから受信された電力を前記第１通信装置に供給することを特徴とする請求項８に記載の通信信号中継システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信信号中継技術に関し、さらに詳細には、建物の内部及び外部にかけて設置される通信装置の設置の際、建物を傷つけずに保護するための通信信号中継システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、住宅、事務室または地下空間などの建物の内部に発生する無線通信遮蔽地域を解消するために無線通信中継器を設置する。一般に、建物の外部に基地局との接続のためのアンテナ（以下、リンクアンテナとする）を、建物の内部には、端末機との接続のためのアンテナ（以下、サービスアンテナとする）を設置し、中継器は、リンクアンテナ及びサービスアンテナを同軸ケーブルを介して接続し、双方向信号を増幅するようになる。基地局から端末機方向へ送信される信号（以下、順方向信号とする）は、リンクアンテナに受信された後、同軸ケーブルを経て中継器に伝達される。この信号は、中継器で増幅されて同軸ケーブルを介してサービスアンテナに送信され、サービスアンテナから放射されて端末機に伝達される。これに対して、端末機から基地局方向へ送信される信号（以下、逆方向信号とする）は、サービスアンテナに受信された後、同軸ケーブルを経て中継器に伝達される。この信号は、中継器で増幅されて同軸ケーブルを介してリンクアンテナに送信され、リンクアンテナから放射されて基地局へ伝達される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、建物の外部と内部とを接続するために同軸ケーブルが必要であり、一般に建物の外部と内部とを通過して設置する。このような同軸ケーブルの設置は、次のような問題を引き起こす。第１に、同軸ケーブルが通過する空間がない場合には、建物の一部に穴をあけなければならない。建物の壁や窓に穴をあけることは、工事費用の上昇及び建物を傷つけることになる。特に、建物の賃借人の場合には、建物主の同意なしでは、中継器の設置が不可能になったり、建物を傷つけたことに対する事後金銭的賠償をしたりしなければならない。また、穴をあける時に発生する騷音などによって多くの不便さを引き起こす。第２に、幸いにも同軸ケーブルを通過させられる空間（例えば、エアコン室外器配線など）があったとしても、その空間が中継器の設置に適しない場合もあり、大きさの制約がある場合もある。そのため、中継器は、そういう制約を減らすために、可能な限り、ケーブルの太さが細く、許容長が最大限長くなるように設計されなければならない。同軸ケーブルでＲＦ信号を送信する時、同軸ケーブルが細くて長い場合、最も減衰が大きいため、このような不利を克服するには、中継器の設計がより難しくなる。すなわち、価格が上昇することになる。したがって、上述した同軸ケーブルの設置時に、建物の内部と外部とを繋ぐ穴をあけることによって発生する問題を解決できる研究が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施形態によれば、無線通信中継器などの通信装備を設置するにあたって、同軸ケーブルを建物の外部と内部との間に接続する際、壁などの建物損つけずに建物の内部と外部とを接続できる技術を採用した通信信号中継システムが提供されることができる。
【０００５】
本発明の一実施形態にともなう通信信号中継システムは、建物の内部に位置し建物の内部に位置する端末機との無線接続のためのサービスアンテナと、上記サービスアンテナと同軸ケーブルで接続される中継器と、上記中継器と同軸ケーブルで接続され、上記建物の壁の内部面に設置される内壁モジュールと、上記内壁モジュールが設置された領域に対応する領域の上記建物の壁の外部面に設置されて、上記建物の壁を間に隔てて上記内壁モジュールと無線で無線通信信号を送受信する外壁モジュールと、上記外壁モジュールと同軸ケーブルで接続されるリンクモジュールと、上記リンクモジュールと同軸ケーブルで接続され、基地局との無線接続のためのリンクアンテナとを備える。
【０００６】
上記内壁モジュールは、上記無線通信信号を送受信する内壁アンテナと、上記中継器から同軸ケーブルを介してＤＣ電圧が印加されると、印加されたＤＣ電圧を無線電力信号に変換する無線電力送信機と、上記無線電力信号を放射する無線電力送信アンテナとを備えることを特徴とする。
【０００７】
上記外壁モジュールは、上記無線通信信号を送受信する外壁アンテナと、上記放射された無線電力信号を受信する無線電力受信アンテナと、上記受信された無線電力信号をＤＣ電圧に変換して、同軸ケーブルを介して上記リンクモジュールに印加する無線電力受信機とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記基地局からの順方向信号が受信されると、上記リンクアンテナ、上記リンクモジュール、上記外壁モジュールの外壁アンテナ、上記内壁モジュールの内壁アンテナ、上記中継器及び上記サービスアンテナは、上記順方向信号を順に中継して上記端末機に伝達することを特徴とする。
【０００９】
上記端末機から逆方向信号が受信されると、上記サービスアンテナ、上記中継器、上記内壁モジュールの内壁アンテナ、上記外壁モジュールの外壁アンテナ及び上記リンクアンテナは、上記逆方向信号を順に中継して上記基地局に伝達することを特徴とする。
【００１０】
上記リンクアンテナは、上記基地局からの順方向信号を受信すると、受信された順方向信号を上記リンクモジュールに伝達し、上記リンクモジュールは、伝達された順方向信号を増幅した後、増幅された順方向信号を上記外壁モジュールの外壁アンテナに送信し、上記外壁アンテナは、上記受信した順方向信号を放射し、上記内壁モジュールの内壁アンテナは、放射された順方向信号を上記中継器に提供し、上記中継器は、提供された順方向信号を増幅し、増幅された順方向信号を上記サービスアンテナに送信し、上記サービスアンテナは、受信した順方向信号を上記端末に送信することを特徴とする。
【００１１】
上記サービスアンテナは、上記端末から逆方向信号を受信して中継器に伝達し、上記中継器は、上記逆方向信号を増幅して、上記内壁モジュールの内壁アンテナに提供し、上記内壁アンテナは、上記逆方向信号を放射し、上記外壁モジュールの外壁アンテナは、上記逆方向信号を受信して上記リンクモジュールに伝達し、上記リンクモジュールは、上記逆方向信号をリンクアンテナに伝達し、上記リンクアンテナは、上記逆方向信号を上記基地局に伝達することを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の実施形態にかかる通信信号中継システムは、建物の外部に位置する第１通信装置と、上記第１通信装置とＵＴＰ（ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ  ｔｗｉｓｔｅｄ  ｐａｉｒ）ケーブルで接続され、上記建物の壁の外部面に設置される外壁モジュールと、上記外壁モジュールが設置された領域に対応する領域の上記建物の壁の内部面に設置されて、上記建物の壁を間に隔てて上記外壁モジュールと無線で無線ＬＡＮ信号を送受信する内壁モジュールと、上記建物の内部に位置して上記内壁モジュールとＵＴＰケーブルで接続される第２通信装置とを備える。
【００１３】
上記外壁モジュールは、上記第１通信装置から所定のデータを含む有線信号を受信すると、受信された有線信号を無線ＬＡＮ信号に変換する外壁アクセスポイントと、上記無線ＬＡＮ信号を放射する外壁アンテナとを備え、上記内壁モジュールは、上記無線ＬＡＮ信号を受信する内壁アンテナと、上記受信された無線ＬＡＮ信号を有線信号に変換して上記第２通信装置に伝達する内壁アクセスポイントとを備える。
【００１４】
上記内壁アクセスポイントは、上記画像受信機からＵＴＰケーブルを介して電力を受けることを特徴とする。ここで、上記内壁モジュールは、上記内壁アクセスポイントから電力を受けるパワー装置と、上記パワー装置から電力を受けて無線電力信号に変換する無線電力送信機と、上記無線電力信号を放射する無線電力送信アンテナと、を備える。
【００１５】
そして、上記外壁モジュールは、上記無線電力信号を受信する無線電力受信アンテナと、無線電力受信アンテナから上記無線電力信号を受信して、上記外壁アクセスポイントが駆動されるように上記外壁アクセスポイントに電力を供給して、ＰＳＥに電力を供給する無線電力受信機と、上記第１通信装置が駆動されるようにされるように前記外壁アクセスポイントに電力を供給に電力を供給する上記ＰＳＥとを備える。これにより、上記外壁アクセスポイントは、上記ＰＳＥから受信された電力を上記第１通信装置に供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一つ以上の実施形態によれば、建物に同軸ケーブル接続のための穴をあけないで、通信信号中継システムを設置することができるので、建物を保護することができるという利点がある。また、所望の経路で配線を接続できるので、費用を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる中継システムの構造を説明するためのブロック図である。
【図２】経路損失について説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかる中継システムの構造を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる中継システムの構造を説明するための図である。
【図５】本発明の第３の実施形態にかかる中継システムを説明するための図である。
【図６】本発明の第３の実施形態にかかる中継システムを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の詳細な説明に先立ち、以下に説明される本明細書及び請求の範囲において使用される用語や単語は、通常的または辞書的な意味に限定して解析されてはならず、発明者は、自身の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義することができるという原則に立って、本発明の技術的思想に符合する意味と概念によって解釈されなければならない。よって、本明細書に記載された実施形態と図面に示す構成とは、本発明の最も好ましい実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替することができる多様な均等物と変形例がありうることを理解しなければならない。
【００１９】
以下、添付された図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。このとき、添付された図において、同じ構成要素は、可能な限り同じ符号で示していることに留意しなければならない。また、本発明の要旨を不明確にする恐れがあると判断される公知機能及び構成に対する詳細な説明は省略する。同様の理由で添付する図において、一部の構成要素は、誇張、省略、または概略的に示されており、各構成要素の大きさは、実際の大きさを全的に反映するのではない。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる中継システムの構造を説明するためのブロック図である。
【００２１】
図１に示すように、本発明の実施形態にかかる中継システムは、建物内に端末機１と基地局２との間の無線通信信号を中継するためのものである。このような中継システムは、建物３の内部に設置される、サービスアンテナ１１０、中継器１２０及び内壁アンテナ１８０と、建物３の外部に設置される、リンクアンテナ１４０及び外壁アンテナ１９０とを備える。内壁アンテナ１８０と外壁アンテナ１９０との間の無線接続を除いて、残りの構成要素間の接続は、同軸ケーブル１０１、１０３、１０５を介してなされる。
【００２２】
リンクアンテナ１４０は、建物の外部に位置し、基地局２との無線接続のためのアンテナである。サービスアンテナ１１０は、建物３の内部に位置し、端末機１との無線接続のためのアンテナである。中継器１２０は、リンクアンテナ１４０及びサービスアンテナ１１０の間でリンクアンテナ１４０及びサービスアンテナ１１０とそれぞれ接続されて、基地局２から端末機１の方向へ送信される順方向信号と、端末機１から基地局２の方向へ送信される逆方向信号を増幅させる。このようなリンクアンテナ１４０及びサービスアンテナ１１０のそれぞれとの中継器１２０間においての接続は、同軸ケーブル１０１、１０３、１０５及び内壁アンテナ１８０と外壁アンテナ１９０とを介してなされる。
【００２３】
中継システムの各構成間の接続について説明すれば、以下のとおりである。サービスアンテナ１１０は、同軸ケーブル１０１を介して中継器１２０と接続され、中継器１２０は、同軸ケーブル１０３を介して内壁アンテナ１８０と接続される。ここで、内壁アンテナ１８０は、建物３の壁の内部に設置される。また、内壁アンテナ１８０が設置された領域と対応する領域に外壁アンテナ１９０が設置される。内壁アンテナ１８０及び外壁アンテナ１９０の間の接続は、建物３の壁を間に隔てて無線を介して接続される。また、外壁アンテナ１９０は、リンクアンテナ１４０と同軸ケーブル１０５とを介して接続される。
【００２４】
上述したような構造によって、基地局２が端末１に送信する順方向信号は、基地局２が順方向信号を送信すれば、リンクアンテナ１４０、外壁アンテナ１９０、内壁アンテナ１８０、中継器１２０、サービスアンテナ１１０を経て端末機１に伝達される。このような順方向信号の中継過程についてさらに詳細に説明すれば、以下のとおりである。
【００２５】
基地局２が順方向信号を送信すれば、リンクアンテナ１４０は、これを受信し、受信された順方向信号は、同軸ケーブル１０５を経て外壁アンテナ１９０に伝達される。この順方向信号は、外壁アンテナ１９０により内壁アンテナ１８０に再度放射され、放射された順方向信号は、内壁アンテナ１８０により受信される。内壁アンテナ１８０に受信された信号は、中継器１２０に伝達され、中継器１２０で増幅されて同軸ケーブル１０１を介してサービスアンテナ１１０に伝達され、サービスアンテナ１１０は、この順方向信号を放射し、この放射された順方向信号は、端末機１に伝達される。
【００２６】
上述したような構造によって、端末機１が基地局２に送信する逆方向信号は、端末機１が逆方向信号を送信すると、サービスアンテナ１１０、中継器１２０、内壁アンテナ１８０、外壁アンテナ１９０、及びリンクアンテナ１４０を経て基地局２に伝達される。このような逆方向信号の中継過程についてさらに詳細に説明すれば、以下のとおりである。
【００２７】
端末機１が逆方向信号を送信すると、サービスアンテナ１１０はこれを受信した後、同軸ケーブル１０１を介して中継器１２０に伝達し、中継器１２０は、これを増幅した後、同軸ケーブル１０３を介して内壁アンテナ１８０に伝達する。内壁アンテナ１８０は、この逆方向信号を放射する。すると、外壁アンテナ１９０は、この放射された逆方向信号を受信し、受信された逆方向信号は、同軸ケーブル１０５を介してリンクアンテナ１４０に送信される。リンクアンテナ１４０は、この逆方向信号を放射し、放射された逆方向信号は、基地局２に伝達される。
【００２８】
上述したように、建物３の内と外にそれぞれアンテナを付着設置して順方向及び逆方向信号を伝達すると、同軸ケーブルのみを利用して信号を伝達する場合に発生する問題点を解決できる。すなわち、建物を損つけないので最適の位置に何らの制約無しで中継器を設置できるようになる。
【００２９】
一方、上述した方法は、内壁アンテナ１８０と外壁アンテナ１９０との間の経路損失（ｐａｔｈ  ｌｏｓｓ）が発生できる。したがって、内壁アンテナ１８０と外壁アンテナ１９０とは、壁面に密着されているから、両アンテナ１８０、１９０間の経路損失は、建物３壁の材質と厚さによって決定されることができる。例えば、ガラスのような素材よりコンクリートの方が、経路損失が大きく、かつ同じ材質であっても、厚さが厚いほど経路損失が大きくなりうる。したがって、経路損失が性能に問題が発生する程に大きな場合（例えば、厚いコンクリート壁体の場合）には、リンクアンテナ１４０と中継器１２０との間の経路損失によって中継器の性能が劣化することがある。
【００３０】
図２は、経路損失について説明するための図である。図２では、アンテナを介して建物外壁を通過する本発明の第１の実施形態の場合（Ｂ）に、経路損失が中継器の性能に影響を及ぼすのかを確認するために、従来の方式（Ａ）と比較して説明する。
【００３１】
従来の方式（Ａ）の全体利得（Ｇｓ）、順方向出力（Ｄｏｕｔ＿ｐｗｒ）は、次の式１のとおりである。
全体利得（Ｇｓ）＝中継器利得（Ｇｒ）−リンクアンテナケーブル損失（Ｌ＿ｌｏｓｓ）−サービスアンテナケーブル損失（Ｓ＿ｌｏｓｓ）
順方向出力（Ｄ  ｏｕｔ＿ｐｗｒ）＝全体利得（Ｇｓ）＋リンクアンテナ入力（Ｄｉｎ＿ｐｗｒ）＝中継器利得（Ｇｒ）−リンクアンテナケーブル損失（Ｌ＿ｌｏｓｓ）−サービスアンテナケーブル損失（Ｓ＿ｌｏｓｓ）＋リンクアンテナ入力（Ｄｉｎ＿ｐｗｒ）
逆方向出力（Ｕｏｕｔ＿ｐｗｒ）＝全体利得（Ｇｓ）＋サービスアンテナ入力（Ｕｉｎ＿ｐｗｒ）＝中継器利得（Ｇｒ）−リンクアンテナケーブル損失（Ｌ＿ｌｏｓｓ）−サービスアンテナケーブル損失（Ｓ＿ｌｏｓｓ）＋サービスアンテナ入力（Ｕｉｎ＿ｐｗｒ）
…（式１）
【００３２】
本発明の第１の実施形態（Ｂ）の全体利得（Ｇｓ）、順方向出力（Ｄｏｕｔ＿ｐｗｒ）は、次の式２のとおりである。
全体利得（Ｇｓ）＝中継器利得（Ｇｒ）−リンクアンテナケーブル損失（Ｌ＿ｌｏｓｓ）−サービスアンテナケーブル損失（Ｓ＿ｌｏｓｓ）−壁通過損失（Ｗ＿ｌｏｓｓ）
順方向出力（Ｄ  ｏｕｔ＿ｐｗｒ）＝全体利得（Ｇｓ）＋リンクアンテナ入力（Ｄｉｎ＿ｐｗｒ）＝中継器利得（Ｇｒ）−リンクアンテナケーブル損失（Ｌ＿ｌｏｓｓ）−サービスアンテナケーブル損失（Ｓ＿ｌｏｓｓ）＋リンクアンテナ入力（Ｄｉｎ＿ｐｗｒ）−壁通過損失（Ｗ＿ｌｏｓｓ）
逆方向出力（Ｕｏｕｔ＿ｐｗｒ）＝全体利得（Ｇｓ）＋サービスアンテナ入力（Ｕｉｎ＿ｐｗｒ）＝中継器利得（Ｇｒ）−リンクアンテナケーブル損失（Ｌ＿ｌｏｓｓ）−サービスアンテナケーブル損失（Ｓ＿ｌｏｓｓ）＋サービスアンテナ入力（Ｕｉｎ＿ｐｗｒ）−壁通過損失（Ｗ＿ｌｏｓｓ）
…（式２）
【００３３】
図示のように、アンテナと中継システムの特性が同一で、設置位置とケーブル長が同一な場合、従来の方式との差は、内壁アンテナ１８０と外壁アンテナ１９０とを通過する時の経路損失（Ｗ＿ｌｏｓｓ、以下、壁通過損失とする）である。
【００３４】
内壁アンテナ１８０及び外壁アンテナ１９０を介して壁を通過する場合、全体利得と双方向出力がそれぞれ減少する。仮に、壁通過損失が大きくない場合には問題がないが、多い場合には、全体性能が大きく劣化することがある。１ｃｍ程度の厚さのガラスを通過する場合には、損失が数ｄＢに過ぎないが、５ｃｍ以上の厚さの合板材質の壁を通過する場合、数十ｄＢ以上の損失が発生することがある。壁通過損失が数十ｄＢ以上発生すると、全体性能がひどく悪くなって中継システムの使用が不可能な場合も発生することがある。
【００３５】
上述した問題を解決するために、本発明の第２の実施形態によれば、リンクアンテナ１４０側に損失補償用増幅機能を備えたリンクモジュール１３０を追加して、壁通過損失を補償する。すなわち、リンクアンテナ１４０側に損失補償用増幅機能を有したリンクモジュール１３０を設置すると、この損失補償用増幅器の利得が壁通過損失を相殺するから、全体利得と双方向出力が減少しない。また、損失補償用増幅機能を有したリンクモジュール１３０は、同軸ケーブルの損失まで補償するから、同軸ケーブルの長さが長い場合にも、利得と出力損失を補償できる。
【００３６】
一方、このように損失補償用増幅機能を有したリンクモジュールを追加する場合、リンクモジュールに供給する電源が必要である。このような場合、建物の内部から電力線を引いて来なければならないが、これは、初めに提起した同軸ケーブルの貫通問題と同じ問題（壁損傷等）が発生しうる。したがって、電源も無線通信信号と同様に壁を通過しなければならないが、本発明の第２の実施形態では、無線電力送信技術を利用して電源も壁に穴をあけないで通過する方案を案出した。すなわち、無線電力送信機を建物の内部に設置し、建物の外部に無線電力受信機を設置して、中継器から電源の供給を受けて、無線電力送信機を介して無線電力受信機に伝達する。このように、無線で壁を通過して電力を供給するようにする。以下、このような本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３７】
図３及び図４は、本発明の第２の実施形態にかかる中継システムの構造を説明するための図である。図３及び図４に示すように、本発明の実施形態にかかる中継システムは、建物内に端末１と基地局２との間の無線通信信号を中継するためのものである。このような中継システムは、建物３の内部に設置されるサービスアンテナ１１０、中継器１２０、及び内壁モジュール２００と、建物３の外部に設置される外壁モジュール３００、リンクモジュール１３０及びリンクアンテナ１４０とを備える。内壁モジュール２００と外壁モジュール３００との無線接続を除いて、各構成間の接続は、同軸ケーブル１０１、１０３、１０５、１０７からなる。
【００３８】
図４に示すように、内壁モジュール２００は、内壁アンテナ２０２、無線電力送信機２０３及び無線電力送信アンテナ２０４を備える。そして、外壁モジュール３００は、外壁アンテナ３０２、無線電力受信機３０３及び無線電力受信アンテナ３０４を備える。
【００３９】
サービスアンテナ１１０は、建物３の内部に位置して、建物３の内部に位置した端末機１と無線通信をする。中継器１２０は、同軸ケーブル１０１を介してサービスアンテナ１１０と接続される。そして、中継器１２０は、同軸ケーブル１０３を介して内壁モジュール２００と接続される。
【００４０】
図４に示す実施形態のように、内壁モジュール２００は、建物３の内部壁に設置可能である。外壁モジュール３００は、内壁モジュール２００が設置された領域に対応して、建物３の外部壁に設置可能である。内壁モジュール２００と外壁モジュール３００とは、無線で接続されて通信し、内壁モジュール２００は、中継器１２０から電力の供給を受け、供給された電力を、無線電力送信技術を利用して外壁モジュール３００に提供できる。
【００４１】
外壁モジュール３００は、同軸ケーブル１０５でリンクモジュール１３０と接続され、リンクモジュール１３０は、同軸ケーブル１０７でリンクアンテナ１４０と接続される。そして、リンクアンテナ１４０は、基地局２と無線接続される。
【００４２】
基地局２から送信された順方向信号は、リンクアンテナ１４０が受信し、以後同軸ケーブル１０７を経てリンクモジュール１３０に伝達される。リンクモジュール１３０は、順方向信号を増幅し、増幅された順方向信号は、また外壁モジュール３００に伝達される。増幅された順方向信号は、外壁モジュール３００の外壁アンテナ３０２から内壁アンテナ２０２に放射された後、内壁モジュール２００の内壁アンテナ２０２に伝達される。内壁アンテナ２０２で受信された順方向信号は、中継器１２０に伝達され、その順方向信号は、中継器１２０で増幅されて同軸ケーブル１０１を介してサービスアンテナ１１０に伝達される。すると、その順方向信号は、サービスアンテナ１１０から放射されて端末機１に伝達される。
【００４３】
これに対し、端末機１から送信された逆方向信号は、サービスアンテナ１１０に受信された後、同軸ケーブル１０１を介して中継器１２０に伝達され、中継器１２０から増幅されて同軸ケーブル１０３を介して内壁モジュール２００の内壁アンテナ２０２に伝達される。この逆方向信号は、また内壁アンテナ２０２から外壁アンテナ３０２に放射されて、外壁アンテナ３０２に受信される。外壁アンテナ３０２に受信された逆方向信号は、同軸ケーブル１０５を介してリンクモジュール１３０に送信され、リンクモジュール１３０は、この逆方向信号を増幅する。増幅された逆方向信号は、またリンクアンテナ１４０に送信され、送信された逆方向信号は、リンクアンテナ１４０から放射されて基地局２に伝達される。
【００４４】
上述したように、本発明によれば、リンクモジュール１３０を介して順方向信号及び逆方向信号を増幅することによって、経路損失を補償できるから、スムーズな通信が可能となる。
【００４５】
一方、このようなリンクモジュール１３０が逆方向及び順方向信号を増幅するためには、リンクモジュール１３０に電源が供給されなければならない。このための本発明の一実施形態にかかる電源供給方法について説明する。中継器１２０からＤＣ電圧が内壁モジュール２００に接続された同軸ケーブル１０３に印加され、内壁モジュール２００において内部の無線電力送信機２０３に接続される。ＤＣ電圧は、無線電力送信機２０３において無線電力信号に変形されて無線電力送信機２０３の無線電力送信アンテナ２０４から外壁モジュール３００の無線電力受信アンテナ３０３に放射される。外壁モジュール３００の無線電力受信機アンテナ３０３に受信された無線電力信号は、無線電力受信機３０３に入力され、ＤＣ電圧に再度変更される。このＤＣ電圧は、リンクモジュールに接続された同軸ケーブル１０５に再度印加されて、リンクモジュール１３０に供給される。
【００４６】
一方、上述したように、本発明を構成する要素を、各機能を行うモジュール別に分離して同軸ケーブルを介して接続したが、設置及び使用の利便性のために隣接したモジュールを一体化することもできる。例えば、中継器１２０にサービスアンテナ１１０を内蔵したり、リンクモジュール１３０にリンクアンテナ１４０を内蔵したりしてもよい。また、リンクモジュール１３０と外壁モジュール３００とを一体化したり、中継器１２０と内壁モジュール２００とを一体化したりしてもよい。また、実施形態では、一つの壁についてのみ説明したが、複数の壁からなる建物の場合、複数の壁の各々に内部モジュール２００及び外部モジュール３００の対を設置してもよい。
【００４７】
本発明は、上記のように壁を通過して設置しなければならない中継システムの同軸ケーブルを壁に穴をあけないで通過させるために、無線で信号と電力とを送信する技術を使用することによって、中継システムの設置に伴う施工上の様々な問題を解決できる。
【００４８】
図５及び図６は、本発明の第３の実施形態にかかる通信信号中継システムを説明するための図である。図５に示すように、本発明の第３の実施形態によれば、第１通信装置（例えば、ＣＣＴＶ（ｃｌｏｓｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）用カメラ）５２０を建物の外部に設置し、第２通信装置（例えば、ＣＣＴＶ用画面受信機）５１０を建物１４００の内部に設置する場合を想定する。従来の技術によれば、第１通信装置５２０と第２通信装置５１０とは、ＵＴＰ（ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ  ｔｗｉｓｔｅｄ  ｐａｉｒ）ケーブル（または有線信号伝達用ケーブル）を利用して画像データを含む有線信号（例えば、イーサネット（登録商標）（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））信号、シリアル通信信号、カスタム信号）を介して送受信する時、建物の壁に穴をあけなければならない。しかしながら、本発明の第３の実施形態によれば、壁を間に隔てて設置される内壁モジュール１２００及び外壁モジュール１３００の間に無線通信を介して有線信号をやりとりするために壁に穴をあける必要がない。
【００４９】
内壁モジュール及び外壁モジュールについてさらに詳細に説明する。図６に示すように、本発明の第３の実施形態にかかる中継システムは、建物１４００の壁を間に隔てて、建物１４００の内部に設置される内壁モジュール１２００と、内壁モジュール１２００が設置された領域の建物１４００の外部面に設置される外壁モジュール１３００とを備える。外壁モジュール１３００は、ＵＴＰケーブル１３０１を介して第１通信装置５２０と接続される。内壁モジュール１２００は、ＵＴＰケーブル１２０１を介して第２通信装置５１０と接続される。ここで、第１通信装置と第２通信装置とは、通信機能を備えた任意の装置であってもよい。例えば、第２通信装置は、ＣＣＴＶ用画面受信機であり、第１通信装置はカメラ５２０であるが、本願発明がこのような装置のみに限定されるものではないことを本願発明が属する技術分野に属する者であれば、容易に理解できるはずである。
【００５０】
内壁モジュール１２００は、内壁アンテナ１２０２、内壁アクセスポイント（Ａｃｃｅｓｓ  ＰｏｉｎｔまたはＷｉＦｉ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｏｉｎｔ）１２０３、ＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ  ｏｖｅｒ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））のＰＤ（Ｐｏｗｅｒｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）１２０４、無線電力送信機１２０５及び無線電力送信アンテナ１２０６を備えることができる。
【００５１】
外壁モジュール１３００は、外壁アンテナ１３０２、外壁アクセスポイント１３０３、ＰＳＥ（Ｐｏｗｅｒ  ｓｏｕｒｃｉｎｇ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）１３０４、無線電力受信機１３０５及び無線電力受信アンテナ１３０６を備えることができる。
【００５２】
第１通信装置５２０が第２通信装置５１０に送信しようとする所定のデータを含む有線信号は、ＵＴＰケーブル１３０１を介して外壁アクセスポイント１３０３に伝達される。すると、外壁アクセスポイント１３０３は、前記データを無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮまたはＷｉＦｉを意味するが、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など無線通信方式も使用可能である。）信号に変換する。一方、選択的に、経路損失を予め考慮して、外壁アクセスポイント１３０３は、無線ＬＡＮ信号を増幅する前処理過程を行うことができる。次に、外壁アクセスポイント１３０３は、無線ＬＡＮ信号を外壁アンテナ１３０２に伝達し、外壁アンテナ１３０２は、これを放射する。
【００５３】
放射された無線ＬＡＮ信号は、内壁アンテナ１２０２が受信して、内壁アクセスポイント１２０２に伝達される。すると、内壁アクセスポイント１２０２は、無線ＬＡＮ信号を有線信号に再度変換する。このとき、選択的に、内壁アクセスポイント１２０２は経路損失を考慮して、変換された有線信号を増幅して、経路損失を補償する後処理過程を行うことができる。次に、内壁アクセスポイント１２０２は、ＵＴＰケーブル１２０１を介して第２通信装置５１０に有線信号を伝達する。すると、第２通信装置５１０は、有線信号から前記データを抽出してその用途に合うように使用することができる。
【００５４】
一方、本発明の第３の実施形態によれば、内壁の外部に設置される装備（外壁アクセスポイント１３０３の他、第１通信装置５２０を駆動させるための電力（駆動電力）を供給するために、ＵＴＰケーブルを介して電力を供給するＰＯＥ（Ｐｏｗｅｒ  ｏｖｅｒ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））が具現化されることができる。
【００５５】
まず、第２通信装置５１０からＵＴＰケーブル１２０１に送信されたＰＯＥ電力は、内壁アクセスポイント１２０３から分岐されてＰＤ１２０４に接続される。すると、ＰＤ１２０４は、内壁アクセスポイント１２０３と無線電力送信機１２０５とに電力を供給する。
【００５６】
無線電力送信機１２０５は、供給された電力を無線電力信号に変換し、変換された無線電力信号を無線電力送信アンテナ１２０６に提供する。すると、無線電力送信アンテナ１２０６は、無線電力信号を放射する。
【００５７】
すると、無線電力受信アンテナ１３０６は、無線電力信号を受信して、無線電力受信機１３０５に伝達する。すると、無線電力受信機１３０５は、外壁アクセスポイント１３０３が駆動されるように電力を供給する。これと共に、無線電力受信機１３０５は、ＰＳＥ１３０４に電力を供給する。
【００５８】
ＰＳＥ１３０４は、また第１通信装置に電力を供給するために、外壁アクセスポイントに電力を提供できる。すると、外壁アクセスポイント１３０３は、ＵＴＰケーブルを介して第１通信装置５２０に電力を供給して駆動されるようにする。これにより、第１通信装置５２０は、電力を受けて動作できる。このように、本発明の第３の実施形態にかかる有線信号を送信するための内壁モジュール１２００と外壁モジュール１３００との一対からなる中継システムは、外部装備（すなわち、第１通信装置５２０）にＰＯＥ電源を供給できる。
【００５９】
上述したように、本発明の第３の実施形態によれば、ＣＣＴＶ用ＩＰカメラのような通信装置に応用する例を挙げたが、この技術分野における通常の知識を有した者であれば、本発明の思想から逸脱せずに必要な修正を加えて、多様な有線信号送信装備に活用が可能であるはずである。また、外壁モジュール１３００と外壁モジュール１３００とに接続された外部装置（第１通信装置５２０）がそれぞれの構成に分離されたように説明したが、一つの装置により具現化されてもよい。
【００６０】
以上、本発明をいくつかの好ましい実施形態を使用して説明したが、これらの実施形態は、例示的なもので限定的なものではない。このように、本発明が属する技術分野における通常の知識を有した者であれば、本発明の思想と添付された特許請求の範囲に提示された権利範囲から逸脱せずに均等論によって多様な変化と修正を加えることができることを理解できるはずである。
【符号の説明】
【００６１】
１               端末
２               基地局
３               建物壁
１０１、１０３、１０５、１０７              同軸ケーブル
１１０                  サービスアンテナ
１２０                  中継器
１３０                  リンクモジュール
１４０                  リンクアンテナ
１８０                  内壁アンテナ
１９０                  外壁アンテナ
２００                  内壁モジュール
２０２                  内壁アンテナ
２０３                  無線電力送信機
２０４                  無線電力送信アンテナ
３００                  外壁モジュール
３０２                  外壁アンテナ
３０３                  無線電力受信機
３０４                  無線電力受信アンテナ
５１０                  第２通信装置
５２０                  第１通信装置
１２００                内壁モジュール
１２０２                内壁アンテナ
１２０３                内壁アクセスポイント
１２０４                ＰＤ（Ｐｏｗｅｒｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）
１２０５                無線電力送信機
１２０６                無線電力送信アンテナ
１３００                外壁モジュール
１３０２                外壁アンテナ
１３０３                外壁アクセスポイント
１３０４                ＰＳＥ（Ｐｏｗｅｒ  ｓｏｕｒｃｉｎｇ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）
１３０５                無線電力受信機
１３０６                無線電力受信アンテナ
【図１】
2015522221.tif 000003
【図２】
2015522221.tif 000004
【図３】
2015522221.tif 000005
【図４】
2015522221.tif 000006
【図５】
2015522221.tif 000007
【図６】
2015522221.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月27日(2015.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信信号中継システムであって、
建物の壁の外部面に設置される外壁モジュールと、
前記外壁モジュールが設置された領域に対応する領域の前記建物の壁の内部面に設置されて、前記建物の壁を間に隔てて前記外壁モジュールと無線で無線ＬＡＮ信号を送受信する内壁モジュールと、
を備え、
前記外壁モジュールは、有線信号を無線ＬＡＮ信号に変換する外壁アクセスポイント、前記無線ＬＡＮ信号を放射する外壁アンテナ、無線電力受信アンテナ、ＰＳＥ（Ｐｏｗｅｒ  ｓｏｕｒｃｉｎｇ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、及び無線電力受信機を備え、
前記内壁モジュールは、前記無線ＬＡＮ信号を受信する内壁アンテナ、前記内壁アンテナが受信した前記無線ＬＡＮ信号を有線信号に変換する内壁アクセスポイント、パワー装置（ＰＤ）、前記パワー装置から電力を受信して無線電力信号に変換する無線電力送信機、及び前記無線電力信号を放射する無線電力送信アンテナを備え、
前記無線電力受信アンテナは、前記無線電力信号を受信し、
前記ＰＳＥは、前記外壁アクセスポイントに電力を供給し、
前記無線電力受信機は、前記無線電力受信アンテナから前記無線電力信号を受信して、前記外壁アクセスポイントと前記ＰＳＥに電力を供給することを特徴とする、通信信号中継システム。
【請求項２】
前記建物の外部に位置する外部装備をさらに備え、
前記外壁アクセスポイントは、前記外部装備とケーブルで接続され、
前記外壁アクセスポイントは、前記外部装備から有線信号を受信すると、受信した前記有線信号を無線ＬＡＮ信号に変換することを特徴とする請求項１に記載の通信信号中継システム。
【請求項３】
前記ＰＳＥ（Ｐｏｗｅｒ  ｓｏｕｒｃｉｎｇ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）は、前記ケーブルを介して前記外部装備に電力を供給することを特徴とする請求項２に記載の通信信号中継システム。
【請求項４】
前記外壁アクセスポイントは、前記外部装備から受信した有線信号から変換した無線ＬＡＮ信号を増幅した後に放射することを特徴とする請求項２に記載の通信信号中継システム。
【請求項５】
前記建物の内部に位置する内部装備をさらに備え、
前記内壁アクセスポイントは、前記内部装備とケーブルで接続されることを特徴とする請求項１に記載の通信信号中継システム。
【請求項６】
前記内壁アクセスポイントは、前記内部装備から前記ケーブルを介して電力を受信することを特徴とする、請求項５に記載の通信信号中継システム。
【請求項７】
前記内壁アクセスポイントは、前記内壁アンテナが受信した前記無線ＬＡＮ信号から変換した有線信号を増幅して、前記建物の内部に位置する装備に伝達することを特徴とする、請求項５に記載の通信信号中継システム。
【請求項８】
前記パワー装置（ＰＤ）は、前記内部アクセスポイントに電力を供給することを特徴とする、請求項１に記載の通信信号中継システム。
【国際調査報告】
2015522221.tif 000009
2015522221.tif 000010
2015522221.tif 000011
2015522221.tif 000012