(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物内にトランシーバユニットが設置されて建物内移動電話トラフィックに使用され、前記建物は換気システムを含む移動電話システムにおけるトランシーバユニットに関連する方法であって、前記建物の換気システムに属する１つ以上のエアダクト（９，１０）内に１基以上のアンテナ（１７，１８，２０，２１）を設置し、前記アンテナ（１７，１８，２０，２１）をトランシーバユニット（１６）に接続し，前記換気システムのエアダクト（９，１０）の各区間が建物のそれぞれ異なる部分を受け持つ前記各区間内に１基以上のアンテナ（１７，１８，２０，２１）を設置し，前記エアダクトのオリフィスを前記アンテナと前記建物内移動電話との間の無線信号の伝達経路として用いることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、建物内の部屋およびスペース内に通じる複数のより小さいすなわち２次エアダクト（１１，１２）に通じる主エアダクト（９，１０）内に少なくとも１基のアンテナ（１７，１８，２０，２１）を設置することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法であって、建物に給気を送るエアダクト（１０）内に１基以上のアンテナ（１８，２１）を設置し、排気ダクト（９）内に１基以上のアンテナ（１７，２０）を設置することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１，２または３記載の方法であって、前記１基以上のアンテナ（１７，１８，２０，２１）は同軸ケーブル（２２，２３）を介してトランシーバユニット（１６）に接続された非励振アンテナであることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１，２または３記載の方法であって、前記１基以上のアンテナ（２８，２９）は光ファイバケーブル（２６，２７）を介してトランシーバユニットに接続された励振アンテナであることを特徴とする方法。
【請求項６】
建物内にトランシーバユニットが設置されて前記建物内の移動電話トラフィックに使用され、前記建物は換気システムを含む移動電話システムにおけるトランシーバユニットに関連する装置であって、前記建物の換気システムに属する１つ以上のエアダクト（９，１０）内に１基以上のアンテナ（１７，１８，２０，２１）が設置されてトランシーバユニット（１６）に接続されており，前記換気システムのエアダクト（９，１０）の各区間が建物の異なる部分を受け持つようにされた前記各区間内に１基以上のアンテナ（１７，１８，２０，２１）が設置されており，前記エアダクトのオリフィスが前記アンテナと前記建物内移動電話との間の無線信号の伝達経路として用いられることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置であって、建物内の異なる部屋およびスペース内に通じるいくつかのより小さいすなわち２次エアダクト（１１，１２）に通じる主エアダクト（９，１０）内に少なくとも１基のアンテナ（１７，１８，２０，２１）が設置されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項６または７記載の装置であって、建物に給気を送る給気ダクト（９）内に１基以上のアンテナ（１８，２１）が設置されており、排気ダクト（１０）内に１基以上のアンテナ（１７，２０）が設置されていることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の装置であって、前記アンテナ（１７，１８，２０，２１）は同軸ケーブル（２２，２３）を介してトランシーバユニット（１６）に接続された非励振アンテナであることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項６，７または８記載の装置であって、前記アンテナ（２４，２５）は光ファイバケーブル（２６，２７）を介してトランシーバユニット（１６）に接続された励振アンテナ（２４，２５）であることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は移動電話システム内の送信機および受信機ユニットに関連する方法に関する。本発明はこの方法を実施する装置にも関連する。
【０００２】
特に、本発明は大規模建物、特にいわゆる超高層ビルと呼ばれる非常に高い建物、内の移動電話システムに対する方法および装置に関する。移動電話システムは任意既知のワイヤレス移動システム、例えば、ＧＳＭシステムとすることができる。以下に、本発明をＧＳＭシステムを参照として説明するが、本発明はこの特定タイプのシステムに制約されるものではないことをお判り願いたい。例えば、このシステムはＰＡＢＸシステムやワイヤレスＬＡＮシステムとすることができる。また、本発明は内部システムが既存の電話網を介して外界に接続される、大規模建物内の完全な内部ワイヤレス移動電話システムにも応用することができる。
【０００３】
大規模建物、特に、超高層ビル内で移動システムを使用する時は、関連する建物内で対策が講じられない限り重大な問題が生じる。それはいくつかの理由による。１つの理由は実際の建物自体であり、通常超高層ビルはかなりの数の鉄筋、鋼梁、等を含み、それらが建物を外界から磁気的に遮蔽するためである。このような建物が通常広範囲にわたって覆われる金属被覆正面ガラスもこの効果を有する。また、高層ビル内には移動電話機と通信しかつ建物領域の全体をカバーすることができる多数の基地局を設置する必要がある。そのため、所与の移動電話機が通信すべき基地局に関してシステム問題を生じることがある。
【０００４】
もう１つの問題は大規模建物内に有効な無線カバレッジを提供する問題である。地上基地局が使用される場合には、それは建物により生じる無線信号の減衰によるものであり、したがって、カバレッジは建物内に入るほど悪くなる。地上基地局は屋外に配置される基地局を意味する。
【０００５】
もう１つの問題は大規模建物内のユーザ数が多いため、大規模建物内では高い網容量を必要とすることである。例えば、高層ビルが地上基地局と良好な無線コンタクトを有する場合には、この建物内のユーザはこのような基地局の容量の大きな部分を使い果たすため、建物外部のユーザに対する基地局容量が低減される。さらに、建物をカバーする異なる基地局間で干渉が生じて音声品質が低下し、時には接続が失われることがある。
【０００６】
したがって、大規模高層ビル内には互いに独立した内部移動電話システムが設置される場合が多い。
【０００７】
超高層ビルおよび大規模建物について述べてきた。大規模建物は空港ビル、鉄道駅、レストラン、事務所ビル、等の大規模公共複合体すなわち建築物も意味する。
【０００８】
本発明は任意特定タイプの建物に制約されるものではなく、関連する建物内で良好なカバレッジで満足な移動電話トラフィックを得るために、既知の技術を実施する時にそのサイズおよび／もしくは構成により広範囲にわたるケーブリング、多数のアンテナ、等を含む独立したシステムの設置が必要となるあらゆる種類の建物内に応用することができる。懸命に努力しているのはより高い音声品質、より良いカバレッジおよびより大きな容量を得ることである。
【０００９】
このような独立施設は建物内に設置された移動電話網の固定部に接続されるローカルトランシーバユニットを含んでいる。トランシーバユニットはＧＳＭ網内の典型的な基地局に対応する基地トランシーバ局である。トランシーバユニットから建物内のさまざまな階すなわちフロアへケーブルが引かれ、各階に１基以上のアンテナが配列されている。
【００１０】
１実施例では、トランシーバユニットから建物内の非励振アンテナへ、いわゆるスプリッタを介して、同軸ケーブルが引かれる。この解決法は主として小規模建物に向けられたものである。大規模建物では、とりわけ、同軸ケーブル内の損失が大きくなるためそれほど有効ではない。
【００１１】
したがって、光ファイバケーブルは大規模建物内で、例えば、トランシーバユニットと各階の励振アンテナユニット間で使用される。励振アンテナユニットは、トランシーバアンテナを含む他に、光ファイバケーブル内の光をＲＦ信号へ変換しかつその逆の変換を行う。このような施設には励振アンテナユニットがスプリッタを介して非励振アンテナにも供給を行う施設を補足することもできる。
【００１２】
大規模建物内で移動電話システムを実施する問題に対する既知の解決法は建物内に大量の同軸ケーブルおよび光ファイバケーブルを敷設する必要があり、かつ多数のスプリッタ、コンバイナ、アンテナユニットおよびアンテナを設置しなければならないことは明白である。このような施設は非常に労力を要しコストが嵩む。
【００１３】
本発明は前記した問題を非常に単純で非常に低廉な方法で解決する。
【００１４】
したがって、本発明は建物内の移動電話トラフィックに使用する換気システムを含む建物内にトランシーバユニットが設置される、移動電話システムにおけるトランシーバユニットに関連する方法に関するものであり、前記方法は建物換気システムに属する１つ以上のエアダクト内に１基以上のアンテナを設置し、前記アンテナを前記トランシーバユニットに接続することを特徴としている。
【００１５】
本発明は本質的に請求項７に記載されている特徴を有する装置にも関連している。
【００１６】
以下に、超高層ビルについて本発明を説明するが、前記したように、本発明は他のタイプの建物にも同様に応用できることをお判り願いたい。
【００１７】
図１に典型的な超高層ビル１を示す。図１において３つの特定階２，３，４にマークが付されている。これらの階は空調プラント、および給電および給水に使用される。空調システムに関して、このような階すなわちフロアに設置される空調プラントは通常、矢符５，６，７で示すように、空調プラント上下のいくつかの階すなわちフロアを受け持つ。例えば、空調プラントはプラントが設置されている階の上下６階を受け持つ。
【００１８】
空調プラントの替わりに、関連するシステムは一般的な換気システムもしくは一方では換気を行い他方では建物を暖房する換気システムとすることができる。
【００１９】
図２はさまざまな階すなわちフロアに対して主エアダクト９，１０を介して給気および排気を分配する空調プラント８の略図である。主エアダクト９，１０に接続されて各階に空気を分配する２次エアダクト１１，１２が各階に設けられている。
【００２０】
空調システムは建物のさまざまな部分に空気を送るダクトシステム１２，１０、および前記建物のさまざまな部分から空気を吸引するダクトシステム１１，９を含んでいる。ブロア１３が給気ダクト内へ空気を吹き込む。通常、排気はフィルタ１４を通って排出される。空気が流れる方向は図２に矢符で示されている。冷暖房コイル１５が給気温度を調節するユニット８に接続されている。もちろん、空調プラントの設計は建物のサイズおよび地理的位置に従って変化する。
【００２１】
建物内のさまざまなスペース、部屋が関連するスペースに空気が出入りすることができる開口を含んでいる。空調された建物では、通常、開口は建物全体にわたって均一な空気流を達成するように配置される。通常、このような開口は建物内の全室および他のスペース内に配置される。
【００２２】
本発明は建物内にトランシーバユニット１６が設置されて建物内の移動電話トラフィックに使用され、建物には既知の種類の換気システムが設けられている、移動電話システムにおけるトランシーバユニットに関連する方法に関するものである。
【００２３】
トランシーバユニット１６は、いわゆる基地トランシーバ局等の、既知の種類であり、通常、固定通信網を介して関連する移動電話網に接続される。トランシーバユニット１６は建物内のどこにでも配置することができ、建物内に２台以上のトランシーバユニットを配置することができる。
【００２４】
本発明に従って、空調システム等の建物換気システムの１つ以上のエアダクト９，１０内に１基以上のアンテナ１７，１８が設置される。アンテナ１７，１８はトランシーバユニット１６に接続されており、アンテナとトランシーバユニット間のこの接続は図２に鎖線１９で略示されている。
【００２５】
アンテナは、例えば、移動電話機に使用される種類のアンテナ、すなわち全方向性アンテナである。しかしながら、本発明を応用する時に他のアンテナを使用できることをお判り願いたい。例えば、指向性を有するアンテナを替わりに使用することができる。例えば、アンテナはそれを挿入することができる穴をエアダクト内に設けて設置される。あるいは、アンテナはエアダクト内に設置され適切なファスナーにより正しい位置に保持される。
【００２６】
本発明の１実施例では、図２にアンテナ１７，１８により例示されるように、少なくとも１基のアンテナが主エアダクト９，１０内に設置される。主エアダクトは建物内のさまざまな部屋に通じるいくつかのより小さいすなわち２次エアダクト１１，１２と通じている。建物内の部屋その他のスペース内で各エアダクト１１，１２のオリフィスに通常隣接配置される格子は、関連する無線信号が前記オリフィスを自由に通過できるように設計しなければならない。この要求条件はプラスチック格子を使用することにより満たされる。
【００２７】
アンテナは、例えば、１８００ＭＨｚの送信周波数において僅か０．５Ｗの送信電力しかない。このようなアンテナと従来のＧＳＭ電話機による試行の結果、前記した方法で本発明が応用されている建物内のアンテナと移動電話機との間で極端に有効なコンタクトが得られることが判った。
【００２８】
しかしながら、当業者ならば使用される無線システムに従って周波数および出力電力を選択できることがお判りであろう。
【００２９】
アンテナが空調システム内の中央に配置されるため、トランシーバユニットからアンテナを介して送られる信号は建物の関連する主エアダクトが延びる部分にわたって一緒に均等に伝播する。同様に、移動電話機から送られる信号は建物スペース内の前記した種類のオリフィスを介してより小さいエアダクト１１，１２へ伝達され、さらに前記ダクトを介して主エアダクト９，１０およびアンテナ１７，１８へ伝達される。
【００３０】
本発明の１実施例では、空調システムのエアダクト９，１０の各区間５，６，７内に少なくとも１基のアンテナが設置され、前記各区間は建物内の所与数の階すなわちフロアを受け持つ。このような１つの区間は従来超高層ビルの１２から２４階を含むが、受け持つ階数は空調システムの設計によって決まることをお判り願いたい。
【００３１】
１つの同じ主エアダクトが多くの階を受け持つ場合には、各々が建物のさまざまな部分を受け持つ、空調システムのエアダクト９，１０の各区間内に１基以上の付加アンテナを設置するのが非常に有利である。それは図２に付加アンテナ２０，２１により例示されている。
【００３２】
１つの好ましい実施例では、１基以上のアンテナが給気ダクト１０内に設置され１基以上のアンテナが排気ダクト９内に設置される。建物のさまざまなスペース内の給気系統および排気系統のオリフィスは前記スペース内の異なる場所に配置されることが多いため、この実施例は有効かつ均一な無線カバレッジを提供する。
【００３３】
１実施例では、アンテナ１７，１８，２０，２１は非励振アンテナであり、図３に示すように、同軸ケーブル２２，２３を介してトランシーバユニット１６に接続されている。
【００３４】
あるいは、アンテナ２４，２５は光ファイバケーブル２６，２７を介してトランシーバユニット１６に接続される励振アンテナである。ここでは、励振アンテナは、送受信アンテナを含む他に、光ファイバケーブル内の光をＲＦ信号へ変換する装置２８，２９を含んでいる。
【００３５】
図４，５，６はエアダクト９，１０内への別のアンテナ設置を示す。
【００３６】
図４は金属筐体３１内に収容されたアンテナ３０を示す。ダクト内に開口が設けられ非金属性カバー３２、例えば、プラスチックカバーが被されている。カバー３２および筐体３１はダクト９，１０内でねじジョイント３３，３４により固定されている。アンテナ３０は指向性アンテナその他適切なタイプとすることができる。
【００３７】
図５はエアダクト内の開口をカバーするプレート３６により保持されるアンテナ３５を示す。アンテナは全方向性アンテナとするのが適切である。
【００３８】
図６はアンテナ３７がエアダクト内に突出するアンテナ構成を示す。アンテナ３７はダイポールアンテナその他適切なタイプとすることができる。
【００３９】
励振および非励振アンテナの両方を１つの同じシステム内で使用し、互いに異なる位置に配置することができる。
【００４０】
当業者ならば所望の無線カバレッジを得るために必要なアンテナ数およびエアダクト内のそれらの位置を間違いなく決定できるであろう。
【００４１】
建物の既存のエアダクトインフラストラクチュアが導波路として使用される事実により、本発明は前記した既知の技術を応用する時に必要とされる施設に比べて、建物内に最小限の施設しか必要としないことは明らかである。
【００４２】
したがって、本発明は非常に有効な移動電話用無線カバレッジを建物内に迅速かつ低廉に得られるようにする著しい進歩、および非常に高い音声品質および高い容量を提供するものである。
【００４３】
いくつかの実施例および空調システムの１つだけの区間に関して本発明が開示されたが、本発明は所望の無線カバレッジを達成するためにさまざまに変更できることをお判り願いたい。互いに高さの異なる空調ダクト区間内にアンテナを配置する替わりに、大規模な細長い空港ビルディングの場合のように、次々に水平方向に配置される空調ダクトの異なる区間内に同等にアンテナを配置することができる。
【００４４】
添付された特許請求の範囲内で変更を行うことができるため、本発明は前記した実施例に限定されるものと考えてはならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  超高層ビルの略図である。
【図２】  超高層ビルの空調システムの形の換気システムの略図、および各階の断面図である。
【図３】  建物内の設置の略線図である。
【図４】  替わりのアンテナ設置を示す図である。
【図５】  替わりのアンテナ設置を示す図である。
【図６】  替わりのアンテナ設置を示す図である。
【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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