(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下階を連通する開放空間を有する階層建物の各階の天井仕上材の裏側に１または２以上の基地局アンテナを設置して各階毎に通信ゾーンを形成し、該通信ゾーン内に存在する無線通信機器と該通信ゾーン内の該基地局アンテナとの間で無線電波を介して相互通信を行う無線通信システムにおいて、
該階層建物の各階床部に該無線電波を遮断する電波遮断材を設ける一方、該階層建物の各階の壁部には電波遮断材を設けず電磁的に開放して該通信ゾーンを各階別に分離し、かつ、前記基地局アンテナから前記開放空間に向けて発信された前記無線電波を、当該基地局アンテナが設置された階側に反射して当該階内に該通信ゾーンを制限する電波反射材を、前記天井仕上材の裏側の、前記開放空間とこれに近接して設置された前記基地局アンテナとの間の位置に設けたことを特徴とする階層建物における無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、階層建物の各階に１または２以上の基地局アンテナを設置して各階毎に通信ゾーンを形成し、通信ゾーン内の無線通信機器と当該通信ゾーン内の基地局アンテナとの間で無線電波を介して無線通信を行う、事業用ＰＨＳシステムや無線ＬＡＮシステム、ワイヤレスマイクシステム等の無線通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建物内で事業所用ＰＨＳや無線ＬＡＮ、ワイヤレスマイク等の無線通信機器を使用する場合に、建物内に無線通信システムを構築することがある。この無線通信システムは、建物内に基地局アンテナを設置し、基地局アンテナと建物内の無線通信機器との間で無線電波を介してデータ通信や一般通話等を行うものである。このような無線通信システムでは、通信に際し一定の制約がある。例えば、ＰＨＳの無線通信システムでは、通信周波数は１３の周波数に限られ、各周波数にはそれぞれ時分割方式により３つの通信チャンネルしか設定できず、最大３９の通信チャンネルまでしか同時に確保することができない。一般的に無線通信システムでは、このように同時に確保できる最大通信チャンネル数、即ちＰＨＳでは３９チャンネルを使用できるエリアを１つの通信ゾーンとし、建物内で無線通信計画を行う上で一つの構成単位として扱っている。通信ゾーンは、通常、建物の各階にそれぞれ個別に設定される。建物のある階の通信回線数を最大通信チャンネル数、例えばＰＨＳでは３９チャンネルを超えて確保したい場合には、通信ゾーンを２箇所以上わたって設定する。
【０００３】
建物内では、このような無線通信が良好に行われるように、各通信ゾーン毎に電磁シールド構造を設けて、通信ゾーン間で電波干渉が生じるのを防ぎ、通信障害が生じるのを低減している。ここで、電磁シールド構造は、『導体内部には電界が存在し得ない』という電磁気的な基本理念に基づき、金属等からなる電磁シールド材で通信ゾーンを電磁的に完全に密閉してしまうものである。完全に電磁気的に密閉された各通信ゾーンでは、外部からの無線電波の侵入が確実に遮断され、電波干渉等の通信障害が生じることなく良好に無線通信を行えた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような無線通信システムで適用される電磁シールド構造は、電磁シールド材により通信ゾーンを完全に密閉してしまうものであったから、施工工事が大掛かりとなりかなりの手間や労力が必要である上、高価な電磁シールド材を大量に使用しなければならず、施工コストの増大を招いていた。また、密閉状態を調べなければならず、チェックが煩雑で、施工管理が困難であった。また、窓ガラス等、表側に見える部分に施さなければならず、外観上非常に目立ち、意匠的な制約を与えることがあった。また、アトリウムや階段室等の上下階を連通する開放空間を有する建物に適用するのは極めて困難で、ほとんど対策が施されていないのが現状であった。また、既設の建物や構築計画後への対応が困難であった。
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、無線電波の相互干渉を防止して混信等の通信障害を生じることがない上、施工コストの増大をあまり招かずに済み、施工管理が容易で、意匠的な制約をあまり与えることなく、既存の建物や構築計画後への対応が図れるような階層建物における無線通信システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、上下階を連通する開放空間を有する階層建物の各階の天井仕上材の裏側に１または２以上の基地局アンテナを設置して各階毎に通信ゾーンを形成し、該通信ゾーン内に存在する無線通信機器と該通信ゾーン内の該基地局アンテナとの間で無線電波を介して相互通信を行う無線通信システムにおいて、
該階層建物の各階床部に該無線電波を遮断する電波遮断材を設ける一方、該階層建物の各階の壁部には電波遮断材を設けず電磁的に開放して該通信ゾーンを各階別に分離し、かつ、前記基地局アンテナから前記開放空間に向けて発信された前記無線電波を、当該基地局アンテナが設置された階側に反射して当該階内に該通信ゾーンを制限する電波反射材を、前記天井仕上材の裏側の、前記開放空間とこれに近接して設置された前記基地局アンテナとの間の位置に設けたことを特徴とする。
【０００７】
このような無線通信システムにあっては、階層建物の各階床部に電波遮断材を設けたので、各基地局アンテナから発信された無線電波が上階側または下階側に直接伝達されるのを阻止することができる。一方、階層建物の各階の壁部については、電波遮断材を設けず電磁的に開放しているが、無線電波が上階側または下階側に伝搬するには、建物の外部を通じて回折により伝搬する他なく、建物の外部を通じ回折により上階側または下階側に伝搬する無線電波は、回折の際に減衰されて弱められるから、上階側または下階側に到達するのを極力最小限に抑えることができる。
【０００８】
これらのことから、各階床部に電波遮断材を設けるだけで、各階の通信ゾーンを分離して階層建物の上下階間で無線電波が相互に干渉し合うのを可及的に抑制でき、混信等の通信障害を防止して必要最小限の通信機能を確保できるから、従来のように電磁的に完全に密閉する電磁シールド構造としなくても済む。従って、従来のように施工工事が大掛かりなることはなく、手間や労力が軽減される上、高価な電磁シールド材を大幅に省くことができ、施工コストの削減を図ることができる。また、密閉状態を調べる必要がなくチェックが簡単で済み、施工管理を大幅に簡略化できる。また、各階床部に電波遮断材を設けるだけの簡易な構造であるから、既設の建物や構築計画後であっても容易に対応を図ることができる。また、各階の壁部に電波遮断材を設ける必要がないから、意匠的制約をほとんど与えないで済む。
【０００９】
また、前記開放空間とこれに近接して設置された前記基地局アンテナとの間に、該基地局アンテナから該開放空間に向けて発信された前記無線電波を、当該基地局アンテナが設置された階側に反射して当該階内に該通信ゾーンを制限する電波反射材を前記天井仕上材の裏側に設けたので、無線電波が開放空間に侵入するのを阻止でき、開放空間を通じて電波干渉等の通信障害が引き起こされるのを防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る階層建物における無線通信システムの参考例及び実施の形態について、添付図面に基づき説明する。尚、本参考例及び実施の形態では、ＰＨＳの無線通信システムに適用した場合について説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る階層建物におけるＰＨＳの無線通信システムの一参考例を示したものである。このＰＨＳの無線通信システムは、図１に示すような、２以上の階からなる階層建物２に適用されるもので、このような階層建物２の各階にそれぞれ１または２以上の基地局アンテナ（ＢＳ）４を設置し、各階３にそれぞれ基地局アンテナ４から発信される無線電波を受信可能な通信ゾーン５を各階３に形成するものである。そして、各通信ゾーン５内に存在するＰＨＳ（図示省略）と基地局アンテナ４との間で無線電波を介して無線通信を行い、無線通信機器と、基地局アンテナ４に通信回線等を介して通信可能に接続された例えば他の通信ゾーンに存在するＰＨＳ等の携帯型無線通信機器この他の一般的な通信機器との間でデータ通信や通話等のやりとりを行うものである。本参考例では、各基地局アンテナ４は、各階３の床コンクリートスラブ６の直下中央部に配置されている。
【００１２】
また、階層建物２の各階３の床部８には、各階３の床コンクリートスラブ６中にデッキプレート１０が埋設されていて、本参考例では、このデッキプレート１０を本発明に係る電波遮断材として利用している。つまり、デッキプレート１０は、断面波形状に形成された外形板形の部材で、通常、床部８全体にわたって設けられている。デッキプレート１０は、鋼板材からなり、電波を遮断する機能を備えている。すなわち、デッキプレート１０は、各基地局アンテナ４から発信された無線電波を遮断している。このようにデッキプレート１０が、基地局アンテナ４から発信された無線電波を遮断するから、無線電波が上階側または下階側に直接伝搬されることは防止することができる。
【００１３】
他方、階層建物２の外壁部１２については、何ら電波遮断材を施しておらず、電磁的に開放された状態としている。この場合、無線電波は、デッキプレート１０により上階側または下階側に直接伝達されないように遮断されているから、回折により建物２の外部を通じ大きく回り込んで伝搬する他なく、また、回折により伝搬するにあたっては回折の際に減衰されて弱められるから、上階側または下階側に到達するを極力最小限に抑えることができる。この場合、無線電波に対し１回の回折で例えば約２０ｄＢ程の減衰効果が得られる。
【００１４】
特に、各基地局アンテナ４を各階３の床コンクリートスラブ６の下側中央部に配置したので、無線電波が回折により建物２の外部を介し大きく回り込んで上階側または下階側に到達されるのを極力抑えることができる。この場合、無線電波に対し例えば約６０ｄＢ程度の抑制効果が得られる。
【００１５】
つまり、この無線通信システムでは、階層建物２の各階床部８に設けた電波遮断材により、無線電波が上階側または下階側に直接伝搬されるのを防止できる一方、階層建物２の各階８の壁部１２（窓部１３を含む）については、無線電波が回折により減衰されて弱められ極力最小限に抑えられるから、無線電波が階層建物２の上下階間で相互干渉して混信等の通信障害が生じるのを防止することができる。
【００１６】
これにより、従来のように電磁的に完全に密閉する電磁シールド構造とする必要がなく、従って、従来に比べて、施工工事を簡略化でき、かなりの手間や労力が軽減される上、高価な電磁シールド材を大幅に省くことができ、施工コストの削減を図ることができる。また、密閉状態を調べる必要なく、施工管理を大幅に簡略化できるとともに、既設の建物や構築計画後であっても容易に対応を図ることができる。また、各階の壁部１２（窓部１３を含む）に電波遮断材を設けないから、意匠的な制約もあまり与えずに済み、アメニティ確保も容易となる。
【００１７】
尚、前記無線電波を遮断するにあたり、デッキプレート１０だけでは十分な性能が得られない場合には、他の電波遮断材を併設してもよい。
【００１８】
また、前記参考例では、電波遮断材として、床コンクリートスラブ６中に埋設されたデッキプレート１０を利用したが、これに限らず、前記無線電波の遮断が可能であれば、例えば電磁シールド材など、他の電波遮断材を各階床部８に設けてもよい。この場合、電磁シールド材は、スラブ床面等に設けるのが好ましい。
【００１９】
図２は、同一階において通信チャンネル数を３９以上確保するために通信ゾーンを２箇所以上にわたり設定する場合の一参考例について示したものである。通信ゾーン５を２箇所以上にわたり設定するに際しては、予め通信ゾーン５の配置計画（ゾーン計画）を行う。そして、この配置計画に従って、通信ゾーン５間で電波干渉等による通信障害が生じないように、各通信ゾーン５の領域や大きさ等を調整して、通信ゾーン５の相互の重なり具合いを設定する。通信ゾーン５の領域や大きさ等は、電波減衰部材等の電波制限部材を適宜配置して設定する。
【００２０】
図３及び４は、電波制限部材を配置して通信ゾーン５の領域や大きさを調整する場合の一参考例について示したものである。ここで、基地局アンテナ４は、相互に間隔をあけて設置されていて、それぞれ個別に通信ゾーン５を形成している。基地局アンテナ４は、天井面を構成するプラスターボード等の天井仕上材１８の裏側に収納され、床コンクリートスラブ６の真下に配置されている。
【００２１】
本参考例では、各基地局アンテナ４に対し、それぞれ、本発明に係る電波制限部材として電波減衰部材１４を設けている。この電波減衰部材１４は、電波を弱める性質を有する材料により形成されたもので、有底筒体状のカゴ形状に形成され、基地局アンテナ４を取り囲みつつこれを覆っている。電波減衰部材１４は、無線電波を弱めるにあたり、無線電波の一部を吸収または反射するようになっていてもかまわない。
【００２２】
このことから、基地局アンテナ４から発信される無線電波は、室内に到達する前に、電波減衰部材１４により弱められる。無線電波が弱められれば、その到達距離が短くなり、通信ゾーン５を狭めることができる。これにより、通信ゾーン５の相互の重なり具合いを調整でき、電波干渉による通信障害を可及的に抑制することができる。
【００２３】
さらに、基地局アンテナ４の設置間隔が狭い場合には、各基地局アンテナ４毎に個別に電波減衰部材１４を設けるのではなく、図４に示すように、複数の基地局アンテナ４をまとめて覆って各基地局アンテナ４から発信される無線電波をまとめて弱めるような電波減衰部材１６を設けるのが好ましい。この電波減衰部材１６は、シート状または板状に成形されたもので、天井仕上材１８の裏面に敷設されている。このように複数の基地局アンテナ４から発信される無線電波を単一の電波減衰部材１６でまとめて弱めるので、施工が簡単で済み、施工コストの増大をも抑えることができる。
【００２４】
図５及び図６は、本発明に係る階層建物における無線通信システムの一実施の形態を示したものである。この実施の形態に係る無線通信システムは、上下階を連通する開放空間としてアトリウム２０を有する階層建物２に適用したものである。アトリウム２０は、階層建物２の中央部を最上階部から最下階部にわたり貫通して設けられ、階層建物２は、左棟２ａと右棟２ｂとに分かれて構成されている。また、左棟２ａ及び右棟２ｂの各階３には、基地局アンテナ４が設置されている。
【００２５】
本実施の形態では、このようなアトリウム２０を有する階層建物２において、アトリウム２０とこれに近接して設置された基地局アンテナ４との間に、電波反射材２２を介設している。この電波反射材２２は、電波の反射可能な材料により形成されたもので、基地局アンテナ４からアトリウム２０に向けて発信された無線電波を反射して通信ゾーン５を階３内に制限するようになっている。これにより、基地局アンテナ４からアトリウム２０に向けて発信された無線電波が、対岸の棟に直接到達されるのを防止でき、アトリウム２０を通じて無線電波が相互に干渉し合うのを防止できる。
【００２６】
尚、この実施の形態では、階層建物２がアトリウム２０により左棟２ａと右棟２ｂとから構成されている場合について述べたが、本発明ではこれに限らず、他の形態のアトリウム２０を有する階層建物２についても、同様に適用することができる。また、前記実施の形態ではアトリウムについて説明したが、本発明ではこれに限らず、建物内で上下階を連通する開放空間であれば、例えば階段室等であってもかまわない。
【００２７】
ところで、前記実施の形態では、階層建物２の外壁部に電波遮断材を施されないようになっているが、本発明にあってはこれに限らず、階層建物の階内を間仕切する内壁部等に電波遮断材を施してもよい。
【００２８】
また、前記実施の形態では、電波制限部材として電波減衰部材１４，１６を用いた場合について説明したが、本発明に係る電波制限部材にあっては、電波減衰部材１４，１６に限らず、無線電波を反射するものであったり、また無線電波を遮断するものであってもかまわず、これらを適宜配置して無線電波の指向性を適当に調節することにより、基地局アンテナ４から発信される無線電波を制限するようにする。
【００２９】
さらにまた、前記実施の形態では、ＰＨＳの無線通信システムに適用した場合の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、この他、他の形態のＰＨＳの無線通信システムまたは無線ＬＡＮやワイヤレスマイク等の無線通信システムにも適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る階層建物における無線通信システムによれば、階層建物の各階に１または２以上設置した基地局アンテナにより形成される通信ゾーンを、階層建物の各階床部に電波遮断材を設ける一方、壁部については電波遮断材を設けず電磁的に開放して各階別に分離することで、従来のように電磁的に完全に密閉する電磁シールド構造としなくても、混信等の通信障害を可及的に抑制して必要最小限の通信機能を確保することができる。これにより、従来に比べ、施工工事が簡略化され、手間や労力が相当軽減される上、高価な電磁シールド材を大幅に省くことができ、施工コストの削減を図ることができる。また、密閉状態を調べる必要なく、施工管理を大幅に簡略化できるとともに、既設の建物や構築計画後であっても容易に対応を図ることができる。また、各階の壁部に電波遮断材を設けないから、意匠的な制約をあまり与えずに済み、アメニティ確保も容易となる。
【００３１】
また、建物の上下階を連通する開放空間とこれに近接して設置された基地局アンテナとの間に電波反射材を設け、基地局アンテナから開放空間に向けて発信された無線電波を基地局アンテナが設置された階側に反射して階内に通信ゾーンを制限することで、無線電波が開放空間に侵入して電波干渉等の通信障害を引き起こすのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る階層建物における無線通信システムの一参考例を示した階層建物の縦断面図である。
【図２】  本発明に係る階層建物における無線通信システムにおいて、同一階に複数の通信ゾーンを形成する場合の一参考例を示した階層建物の平面構成図である。
【図３】  本発明に係る階層建物における無線通信システムにおいて、電波制限部材を設けた場合の一参考例を示した階層建物の部分縦断面図である。
【図４】  本発明に係る階層建物における無線通信システムにおいて、電波制限部材を設けた場合の他の参考例を示した階層建物の部分縦断面図である。
【図５】  本発明に係る階層建物における無線通信システムにおいて、階層建物がアトリウムを有する場合の一実施形態を示した階層建物の縦断面図である。
【図６】  本発明に係る階層建物における無線通信システムにおいて、階層建物がアトリウムを有する場合の一実施形態を示した階層建物の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
２  階層建物
４  基地局アンテナ
５  通信ゾーン
６  床コンクリートスラブ
８  床部
１０  デッキプレート（電波遮断材）
１２  外壁部
１４  電波減衰部材
１６  電波減衰部材
２０  アトリウム
２２  電波反射材
【図１】
0004174846.tif 000002
【図２】
0004174846.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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