(57)【要約】【課題】  構造物１０内にワイヤレスネットワークのための電磁界を発生させる場合、構造物１０の構成導体網が不十分又は不完全であったり複数の独立した構造物に共通の電磁界を発生させたり又は野外において準静的電磁界を発生させる場合に用いる、簡易な補完手段を提供する。【解決手段】  電磁界を形成すべき空間３０内に、構造物１０の有する既存の構成導体網を補完する補助又は代替導体ループ３１を張設し、これに励振装置１６を接続して完全な電磁界を創出する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の構成導体網を利用して構造物内に準静的非伝播性の電磁界を形成する電磁界通信システムにおいて、電磁界を形成すべき区域内に、前記構成導体網を補完する補助又は代替導体ループを備えたことを特徴とする電磁界通信システム。
【請求項２】
準静的非伝播性の電磁界を形成するに当り、形成すべき電磁界領域の構成導体網の電磁気的結合が不十分な部分を横切ると共に形成すべき電磁界領域内に賦存する補助又は代替導体ループを張設し、該補助又は代替導体ループに励振装置を接続することを特徴とする電磁界通信システムの構築方法。
【請求項３】
前記電磁気的結合が不十分な部分は、構成導体網の連結不備もしくは過大間隔配設位置、複数の独立した構造物間の境界もしくは構造物間に介在する空間、又は野外広場に設ける骨組の少ない構造物であることを特徴とする請求項２記載の電磁界通信システムの構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁界通信システム及びその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物内に無線送受信機を含む多数の電子機器や通信装置を設置する場合、従来、多くのケーブルインターフェース機器や接続端末が必要であった。近年、例えば、複数のプリンタ、ラップトップコンピュータ、パーソナルデジタル支援装置では、コンピュータシステムとのデータの通信に赤外線ポートを使用するものがある。赤外線ポートは使用範囲が極めて限定されており、一般に目標物までの照準線の確保が必要である。
【０００３】
これに対して、構造物内のあらゆる位置の異なる種類の多くの機器や装置を接続することができ、高速で、拡張が容易で、融通性がある、ワイヤレスネットワークのための電磁界通信システム技術がある（例えば、特許文献１参照。）。この技術は、構造物を構成する骨組みや配管等の導体網を利用して構造物内領域に準静的電磁界を形成し、高周波（ＨＦ）、超短波（ＶＨＦ）、又は極超短波（ＵＨＦ）の下方帯域の周波数の電波を用いて、多くの機器を簡単に無線接続することができるものである。この技術はワイヤを使わず、低コストであり、また、同じ無線周波数帯の他の利用者との混信を起こさず、構造物外に電波が漏洩しないというすぐれた利点がある。
【０００４】
上記技術では周波数としてＨＦ又はＶＨＦを選択する。この周波数帯は他のほとんどの無線サービスが、大気や人為的雑音のために、使用しない。また、この周波数帯は大きなアンテナを必要とするが、構造物の構成導体網は特別の施設を設けることなくこの要求を充足することができる。この技術では構造物の構成導体網は短波の波長に比べて小さな１組の導体網を形成し、外界からの放射を遮断し、特に、大気や人為的な雑音の影響を少なくする。この導体網の開口が波長の２分の１より小さいとエネルギーの進入を防ぐスクリーンの役割を果たす。導体網の開口が小さくなるに従って、電気的減衰は急速に増す。構造物の側面におけるの導体網開口の大きさが７．５ｍのとき、周波数３０ＭＨｚでは波長が十分小さく、このような電磁界システムはいかなる構造体でも実現することが容易である。
【０００５】
しかし、構造物を構成する鉄筋、鉄骨、配管等の導体網が電磁界空間を形成することに対して、電磁気的に不完全又は不十分な場合、又は導体網が形成されていない屋外又は野外のテント等に準静的電磁界を形成するためには、これらを電磁気的に補完する骨組み等を構築する必要があるという問題があった。
【特許文献１】特表２００３−５１２７４８号公報（第２−５頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記技術の改善に係るもので、例えば、準静的電磁界を形成すべき構造物の骨組みや構造物内の既存導体の賦存や配置が、適切な周波数の隠蔽された所望の電磁界を形成する構成導体網として不十分又は不完全である場合に、簡易な手段により完全な準静的電磁界を作り出す技術を提供することを目的とするものである。
【０００７】
電磁界を形成するのに不十分又は不完全な場合とは、例えば構成導体網の開口が過大で適切な周波数の電磁界を形成することができない場合とか、構成導体網に大きな欠損がある場合とか、導電性の壁体等で区画されている構造物や間隔をあけて隣接している複数の構造物に共通の電磁界を形成する場合とか、あるいは野外に臨時的に設けるテント、パピリオンその他の骨組の少ない構造物を対象として電磁界を形成するような場合をいう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、構造物の構成導体網を利用して構造物内に準静的非伝播性の電磁界を形成する電磁界通信システムにおいて、電磁界を形成すべき区域内に、前記構成導体網を補完する補助又は代替導体ループを備えたことを特徴とする電磁界通信システムである。
【０００９】
ワイヤレスネットワークのための電磁界通信システムは、準静的電磁界内の機器を無線で接続するシステムである。その電磁界は構造物の躯体内の構成導体網に無線周波数信号を送り込むことにより発生する。無線周波数信号を構造物の構成導体網に送信することにより、構造物自体がこのシステムの励振器となるというものである。本発明はこの構成導体網が不完全又は不十分なときにこれを補完する技術である。
【００１０】
本発明において構造物とは、ビルディング、事務所、邸宅、ホテル、倉庫、兵舎、競技場、展示場、船舶、走行車輌、臨時的なパピリオン等を言い、通信システムを包含する領域を形成すべきものを云う。なお、構造物は部分的な筐体、隔室、もしくはその内部に電磁界を形成する壁、パーティション、床、窓、天井又は屋根を含む構造体の要素を包含する概念である。
【００１１】
また本発明において導体とは、電流を伝え、運ぶ能力を持つ類型素材を云う。金属製のワイヤ、ケーブル、管などの典型的な導体のみに限定するものではなく、電子やその他の電荷が電流を形成するため自由に移動し、結果的に磁界を生成する物体であればこれらをすべて包含する。
【００１２】
また、構成導体網とは構造物の鉄骨、鉄筋等の骨組、電線、水道管等によって構成されている導体の網状物である。
【００１３】
なお、前記補助又は代替導体ループを形成する材料としては、銅、アルミニウム、鉄その他の金属又は合金等、導電性を有する素材とする材料であって、導電性を有する線材、より線、管、棒材、形材等、何れの形態のものであってもよい。また、裸材、被覆材等を問わない。最も簡単なループとしては、銅線、電灯線、金属ワイヤ等の単線をループ状に張設したものでよい。もちろん、網状等に張設したものでもよい。
【００１４】
本発明の電磁界通信システムの構築方法は、準静的非伝播性の電磁界を形成するに当り、形成すべき電磁界領域の構成導体網の電磁気的結合が不十分な部分を横切ると共に形成すべき電磁界領域内の主要部に亘る補助又は代替導体ループを張設し、該補助又は代替導体ループに励振装置を接続することを特徴とする。
【００１５】
前記電磁気的結合が不十分な部分が、構成導体網の連結不備もしくは過大間隔配設位置、複数の独立した構造物間の境界もしくは構造物間に介在する空間、又は野外広場に設ける骨組の少ない構造物である場合に、本発明を好適に適用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ワイヤレスネットワークのための電磁界通信システムの導体網が不完全又は不十分な場合にこれを完全なものとしたり、電磁界空間の大きさや適用領域を自由且つ手軽に、低コストで短時間に調整したりすることができ、又は野外に新たな電磁界を容易に創出することが出来る。
【００１７】
本発明は無線通信空間を作り出すために利用できる導体が不完全、不十分であるか又は全くない場合に、構造物内に手軽で時間・費用を要しない補助又は代替導体ループを設け、これを局所的な準静的電磁界を発生させる励振器として用いて完全な電磁界空間を形成し、その電磁界を用いることによって、外部雑音の干渉に煩わされることなく、この電磁界空間内で様々な種類の機器を無線で接続することが可能となる。
【００１８】
本発明は、地域商業的、住宅内部、屋外及び野外テント内部でのワイヤレスネットワークの機能を含め、広範な用途に短時間及び低コストで適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
本発明は、構造物内に電磁界を形成し、無線で通信できる範囲を拡大し、又は新たに作り出することに利用する。電磁界は無線で多数の異なる機器を接続するのに用いられ、その他既存の無線機器に対して干渉することなく使用できる。
【００２１】
これら特定の周波数帯を選択することが重要なのは、それらの周波数の波長が、一般的に、電磁界を生成する構造物の内法寸法と同程度内の大きさだからである。
【００２２】
まず従来技術について説明する。図３は、従来技術を模式的に示すもので、構造体１０の壁１２の内部には、構造物の鉄骨、鉄筋、接地線その他の各種ワイヤ、スプリンクラー用導管、水道管、その他の金属導体１４から成る構造部材がある。そしてそれらの金属導体１４は電磁気的なグリッドを形成する導体網を構成している。これらの金属導体１４に励振装置１６を接続することにより構造物１０内の電磁界を形成すべき空間２０に電磁場を形成し、空間２０内にある機器２２に特定周波数の通信を行うことができる。一般に鉄骨造、鉄筋コンクリート造等の構造物では金属導体１４による構成導体網が十分に形成されている。しかし金属導体１４によって形成される構成導体網が内部に完全な電磁場空間を形成するには不十分又は不完全な場合がある。また、完全な導体網を有する複数の構造物に共通の電磁界を形成したい場合がある。本発明はこのような場合に対応する技術である。
【００２３】
図１に示す実施例は構造物１０が不完全又は不十分な構成導体網をもつ構造物である場合に所望の電磁界を形成すべき空間３０の不完全を補う補助又は代替導体ループ３１を張設し、これに励振装置１６を付加した例を示すものである。空間３０内にある各種の機器やコントローラ等４１〜４５は、補助又は代替導体ループ３１と特定周波数の電波によって無線通信することができる。図１は囲われた構造物を示しているが、例えば野外の天幕等のように構成導体網が極めて粗に形成された構造物と考えてもよい。
【００２４】
図２は離隔空隙３２を有する独立の２つの構造物１０ａ、１０ｂを示すもので、この２つの構造物内に共通の電磁場を形成する場合に、双方の空間に亘って張設された補助又は代替導体ループ３１を介して、目的を達成することができる。独立の２つの構造物１０ａ、１０ｂは例えば、全く別個の構造物でもよく、あるいは同一構造物内にある電磁気的に遮蔽された壁又は床で仕切られた室又は複数階に亘る構造物の各階空間などでもよい。
【００２５】
本発明は、構造物や住宅内の既存の金属要素１４を構成導体網として利用する電磁界通信システムにおいて、構成導体網が不完全又は不十分な場合にこれを完全なものにするように補助又は代替導体ループを備えることである。また、屋外又は野外の天幕等に金属要素のループを作り出すことによって天幕内等に電磁界を発生させる空洞アンテナとして用いる。受信機やコントローラ等を含む多種多様な機器４１〜４５は、この準静的非伝播性の電磁界内で無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）に接続することが可能である。この無線ＬＡＮは、さらに、電話線、衛星送受信機、あるいは外部に対する他のインターフェースに接続することができる。
【００２６】
本発明では、針金、銅線などの導体を床又は天井に張り巡らし、補助又は代替導体ループ３１を作り出し、励振装置１６で補助又は代替導体ループ３１を励振することにより、不完全又は不十分な導体網を補完して完全な無線通信空間を作り出す。無線通信空間ではパーソナルコンピュータ中のカードや独立した基地局などのコントローラ等を備えている。信号は構造物内の多数の機器に送られ、機器はネットワークに接続される。それらの信号は例えばルータのようなコントローラによって受信され、異なる帯域幅又は／及び変調形式の個々の信号を分離し、それら信号を指定された機器ヘ導くことができる。
【００２７】
被覆線、針金、ビニール電線でループを床に張り巡らし、それを励振装置で励振するだけで、無線通信空間を作り出すことが出来、その無線通信空問ではＳＮＲ，伝送スピードとも導体の種類にかかわらず実用に十分なものであり、この信号は無線通信空間の外に漏れない。
【００２８】
本発明は、簡単な手段により、従来の無線通信における錯乱、不感域や漏洩などの多くの欠点を回避することができる。本発明はこのような独特の電磁界の性質を簡単に適用して有効に利用することができる。
【００２９】
本発明の実証試験を鉄骨９階建のオフイスビルの２階の縦横１２ｍ×１２ｍの室で行った。このビルは鉄骨造であるので、無線通信空間を作り出すために本発明の補助又は代替導体ループを張設する必要はないが、会議室と事務所が金属構造物で区画されており、電磁気的結合が不完全であった。予備試験として、事務室内の床及び天井に針金で１２ｍ×１２ｍの導体ループを張り、３０ＭＨｚで通信試験を行ったところ正常に作動した。次いで、新たに会議室内に補助又は代替導体ループを張り、それを事務室内の導体ループと接続した。このことによって、会議室内が新たな無線通信空間に入った。その結果、会議室内での信号レベル及びノイズレベル、伝送スピードが大幅に改善されたことを確認した。試験結果は図４〜図６に示した。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は左側のチャートに送信側の信号強度とノイズ強度の経時変化を示し、と同時に測定した受信側の信号強度とノイズ強度のチャート（右側）である。伝送は非常に円滑に行われていることが示されている。場所による信号強度及びノイズに差異は見られなかった。無線通信ネットワーク内測定点における信号強度及びノイズレベル、伝送速度とも実用できるレベルであること及び外部には全然漏れがないことを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】構造物内の電磁界を表す実施例の模式図である。
【図２】他の実施例の説明図である。
【図３】従来技術の説明図である。
【図４（ａ）】実証試験のデータを示すチャートである。
【図４（ｂ）】実証試験のデータを示すチャートである。
【図４（ｃ）】実証試験のデータを示すチャートである。
【図５（ａ）】実証試験のデータを示すチャートである。
【図５（ｂ）】実証試験のデータを示すチャートである。
【図５（ｃ）】実証試験のデータを示すチャートである。
【図６（ａ）】実証試験のデータを示すチャートである。
【図６（ｂ）】実証試験のデータを示すチャートである。
【図６（ｃ）】実証試験のデータを示すチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１０、１０ａ、１０ｂ    構造物
１２    壁
１４    金属要素
１６    励振装置
２０    電磁界を形成すべき空間
２２    機器
３０    電磁界を形成すべき空間
３１    補助又は代替導体ループ
３２    離隔空隙
４１〜４５    機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【図５（ａ）】
2005117568.tif 000009
【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
2005117568.tif 000011
【図６（ａ）】
2005117568.tif 000012
【図６（ｂ）】
2005117568.tif 000013
【図６（ｃ）】
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