JPH09200842A - マンホールアンテナを用いた移動体通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下水道に取り付けられたマンホール蓋の内部
に構成されたマンホールアンテナと、上記マンホールア
ンテナと通信する移動通信端末とを備えたマンホールア
ンテナを用いた移動体通信システムの通信品質を向上さ
せる。 【解決手段】 マンホールアンテナ１および移動通信端
末４のいずれに対しても通信可能な位置の交差点の信号
機上に無線中継器８を設け、マンホールアンテナ１と移
動通信端末４との間の通信を中継する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、下水道に取り付
けられたマンホール蓋の内部に構成されたマンホールア
ンテナと、上記マンホールアンテナと通信する移動通信
端末とを備えたマンホールアンテナを用いた移動体通信
システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２６は、特開平５−２２７０７３号公
報に示されたこの種の情報通信システムの図である。同
図において、１はマンホール基地局である。マンホール
基地局１において、下水道に取り付けられたマンホール
蓋の内部に誘電体カバー等により路上に電波が放射され
るように図示しないアンテナが設けられている。このア
ンテナは図示しない電波送受信機に接続されている。前
記電波送受信機は電気信号を光信号に変換、または、光
信号を電気信号に変換する図示しない光／電気信号変換
装置に接続されている。前期光／電気信号変換装置は図
示しない光ファイバに接続されている。このように、マ
ンホール基地局１は、光ファイバケーブルを下水道内部
へのインターフェースとしている。２はビル等の建物、
３は車道、歩道等の道路、４はマンホール基地局１と地
上で電波を介して通信する移動端末、５は地下に埋設さ
れたり下水道あるいは共同溝に設置された光ファイバ
網、６は光ファイバ網５の要所要所に設けられた光ファ
イバ中継器、７はマンホール基地局１から光ファイバ網
５を介して情報が送られるメディアセンタである。

【０００３】マンホール基地局１を用いた情報通信シス
テムは以下のように動作する。上記マンホール基地局１
からの光ファイバケーブルは光ファイバ網５に接続され
る。光ファイバ網５は光信号を修復する光ファイバ中継
器６を介したり、または直接メディアセンタ７に接続さ
れる。メディアセンタ７は、マンホール基地局１からの
信号をISDN網等に接続し、電話、FAX等の通信を実現す
るための交換器機能を有している。以上の構成により、
情報通信システムを実現している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のマンホール基地
局１を用いた情報通信システムは以上のように構成され
るが、移動端末４がマンホール基地局１から遠方にあっ
たり、または、ビルの陰等の見通し外にある場合には、
通信品質が低下したり通信不能になるという問題点があ
った。

【０００５】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、移動端末４とマンホール基地局１
の間の見通しがとれない場合にも通信を可能にすること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るマールア
ンテナを用いた移動体通信システムは、下水道に取り付
けられたマンホール蓋の内部に構成されたマンホールア
ンテナと、上記マンホールアンテナと通信する移動通信
端末とを備えたマンホールアンテナを用いた移動体通信
システムにおいて、上記マンホールアンテナと上記移動
通信端末との間で直接通信できないときのために、上記
マンホールアンテナおよび上記移動通信端末のいずれに
対しても通信可能な位置の道路上の構造物に設置された
中継器を備え、上記中継器を経由して上記マンホールア
ンテナと上記移動通信端末との間の通信を行うものであ
る。

【０００７】上記マンホールアンテナとして、キャパシ
タアンテナ、ダイポールアンテナ、マイクロストリップ
アンテナ等が用いられる。上記移動通信端末として、携
帯電話、自動車電話、携帯情報端末等がある。上記中継
器は、例えば、十字路、Ｔ字路、Ｙ字路に設けられる。

【０００８】請求項２に係るマンホールアンテナを用い
た移動体通信システムは、上記中継器は複数のアンテナ
を備え、上記複数のアンテナの受信信号に基づきフェー
ジングを防止するダイバーシチ受信処理を行うものであ
る。

【０００９】ダイバーシチ受信処理として、空間ダイバ
ーシチ、偏波ダイバーシチ、角度ダイバーシチ、周波数
ダイバーシチ、時間ダイバーシチがあり、また、それら
の合成処理として、選択合成、等利得合成、最大比合成
がある。

【００１０】請求項３に係るマンホールアンテナを用い
た移動体通信システムは、上記中継器は、上記マンホー
ルアンテナの方向に主ビームを有する指向性アンテナ
と、上記移動通信端末と通信する広い指向性を有するア
ンテナとを備えたものである。

【００１１】請求項４に係るマンホールアンテナを用い
た移動体通信システムは、主ビームが複数のマンホール
アンテナをそれぞれ指向している複数の指向性アンテナ
を備え、上記移動通信端末からの信号を上記複数の指向
性アンテナを経由して上記複数のマンホールアンテナの
すべてに送信するとともに、上記複数のマンホールアン
テナのいずれかからの信号を上記複数の指向性アンテナ
で受信して上記移動通信端末に送信するものである。複
数のマンホールアンテナで受信された信号はセンター処
理装置で適宜選択される。

【００１２】請求項５に係るマンホールアンテナを用い
た移動体通信システムは、上記中継器が通信を行うため
のアンテナの放射パターンを、道路に沿って主ビームを
有する放射パターンとしたものである。

【００１３】請求項６に係るマンホールアンテナを用い
た移動体通信システムは、上記中継器が、交差点の信号
機を利用して設置されたものである。

【００１４】請求項７に係るマンホールアンテナを用い
た移動体通信システムは、上記マンホールアンテナが、
上記移動通信端末から信号を直接受信するとともに、上
記中継器を経由して上記移動通信端末の信号を受信する
ときに、信号強度がより強いいずれか一方の信号が選択
されるものである。

【００１５】上記マンホールアンテナに接続されている
受信機は、上記移動通信端末の信号の受信部と、上記中
継器の信号の受信部と、これら受信部の受信レベルを測
定して比較する比較部と、この比較部の制御により２つ
の受信部の出力を選択するスイッチとを備える。上記移
動通信端末からの信号と上記中継器からの信号とが競合
したとき受信強度が高い方を選択することにより競合状
態が解消する。

【００１６】請求項８に係るマンホールアンテナを用い
た移動体通信システムは、上記マンホールアンテナが、
上記移動通信端末から信号を第１の周波数で直接受信す
るとともに、上記中継器を経由して上記移動通信端末の
信号を第２の周波数で受信するときに、フェージングが
生じないいずれか一方の信号が選択されるものである。

【００１７】上記マンホールアンテナに接続されている
受信機は、上記移動通信端末の信号の受信部と、上記中
継器の信号の受信部と、これら受信部の受信信号におい
てフェージングが発生しているかどうか判定する判定部
と、この判定部の制御により２つの受信部の出力を選択
するスイッチとを備える。上記移動通信端末からの信号
と上記中継器からの信号とが競合したときフェージング
のない方を選択することにより競合状態が解消する。ま
た、受信状態を良好にできる。ここでいうフェージング
とは、電波の伝搬経路の違いにより受信電界が時間的に
変動する現象のほかに、混信等により生じる変動も含
む。

【００１８】

【発明の実施の形態】

発明の実施の形態１．図１は発明の実施の形態１の通信
システムの概略構成図である。図１は都市を上空から見
た図である。同図において、１ａ，１ｂはマンホール基
地局である。マンホール基地局１ａ，１ｂにおいて、そ
れぞれ、下水道に取り付けられたマンホール蓋の内部に
誘電体カバー等により路上に電波が放射されるようにア
ンテナが設けられている。このアンテナは図示しない電
波送受信機に接続されている。前記電波送受信機は電気
信号を光信号に変換、または、光信号を電気信号に変換
する図示しない光／電気信号変換装置に接続されてい
る。前期光／電気信号変換装置は図示しない光ファイバ
ケーブルに接続されている。この光ファイバケーブルは
後述の光ファイバ網５に接続されている。このように、
マンホール基地局１は、光ファイバケーブルを下水道内
部へのインターフェースとしている。

【００１９】２はビル等の建物、３は車道、歩道等の道
路、４はマンホール基地局１と地上で電波を介して通信
する移動端末、５は地下に埋設されたり下水道あるいは
共同溝に設置された光ファイバ網、６は光ファイバ網５
の要所要所に設けられた光ファイバ中継器、７はマンホ
ール基地局１から光ファイバ網５を介して情報が送られ
るメディアセンタである。

【００２０】８は無線中継器であり、道路沿い、路上交
差点等の上方、たとえば信号機、街灯、電柱、案内標識
等に設けられている。９は無線中継器８に接続されるア
ンテナであり、マンホール基地局１と移動端末４との通
信を行うために使用される。

【００２１】アンテナの形式は任意であるが、例えば、
モノポールアンテナ、ダイポールアンテナ等が考えられ
る。基本的な要求性能として、サービスゾーンの形状に
あった水平面内指向性を有し、かつ高利得であること、
同一周波数の地理的くり返し使用を高めるために、遠方
への電波が到達しにくいこと、等がある。

【００２２】図２（ａ）はマンホールに取り付けられた
キャパシタアンテナの断面図である。同図において、１
０１はキャパシタアンテナ、１０２は誘電体のマンホー
ル、１０３はキャパシタアンテナを覆う誘電体のカバー
である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のキャパシタアンテ
ナの放射特性図である。この図のパターンはコニカルパ
ターンであり、マンホール１０２に垂直な軸について回
転対称である。図２（ｂ）からわかるように、上方の利
得はほとんどない。また、比較的近距離での利得が高
い。したがって、遠方用あるいは低仰角用として適し、
マンホールアンテナとして好適である。なお偏波は垂直
である。

【００２３】図３（ａ）はマンホールに取り付けられた
ダイポールアンテナの断面図である。同図において、１
０４はダイポールアンテナである。図３（ｂ）（ｃ）
は、図３（ａ）のダイポールアンテナの放射特性図であ
る。図３（ｂ）（ｃ）はそれぞれ方位方向ＡＺ、仰角方
向ＥＬのパターンである。これらの特性図からわかるよ
うに、道路沿いに指向性パターンを有する。この点でこ
の通信システムに適することが多い。なお偏波は水平で
ある。

【００２４】図４（ａ）はマンホールに取り付けられた
マイクロストリップアンテナの断面図である。同図にお
いて、１０５はマイクロストリップアンテナ、１０６は
地導体である。図４（ｂ）はマイクロストリップアンテ
ナの放射特性図である。この図からわかるようにこのア
ンテナは指向性を有する。

【００２５】次に、マンホール基地局１の設置位置とア
ンテナ見通し範囲との関係について図５から図７を用い
て説明する。以下の説明において、便宜上、上側を北と
し、北への道路、南への道路、西への道路、東への道路
をそれぞれＲＮ，ＲＳ，ＲＷ，ＲＥとする。図５（ａ）
はマンホール基地局１が十字路交差点に配置されたとき
の見通し範囲を示す。このとき道路ＲＮ−ＲＳと道路Ｒ
Ｅ−ＲＷの両方について見通しがある。なお、マンホー
ルは道路の端に設けられる場合が多いが図では便宜上交
差点の中央に描いた。図５（ｂ）はマンホール基地局１
が交差点以外の道路ＲＮ−ＲＳに配置されたときの見通
し範囲を示す。このとき道路ＲＮ−ＲＳについて見通し
があるが、道路ＲＥ−ＲＷについての見通しはほとんど
ない。もっとも、電波の回折により多少伝搬するもの
の、あまり遠方までは伝わらない。

【００２６】図６（ａ）はマンホール基地局１がＴ字路
交差点に配置されたときの見通し範囲を示す。このとき
図５（ａ）と同様の見通し範囲を有する。図６（ｂ）は
マンホール基地局１が交差点以外の道路ＲＳに配置され
たときの見通し範囲を示す。このとき道路ＲＳのみが見
通し範囲である。

【００２７】図７（ａ）はマンホール基地局１がＹ字路
交差点に配置されたときの見通し範囲を示す。このとき
道路ＲＮＷ−ＲＳと道路ＲＮＥ−ＲＳの両方について見
通しがある。図７（ｂ）はマンホール基地局１が交差点
以外の道路ＲＮ−ＲＳに配置されたときの見通し範囲を
示す。このとき道路ＲＳについて見通しがあるが、道路
ＲＮＷ−ＲＳと道路ＲＮＥ−ＲＳについての見通しはほ
とんどない。もっとも、道路はゆるやかな角度をなすか
ら電波の回折が生じやすく、Ｔ字路の場合にくらべ多少
遠方まで伝わる。

【００２８】図５から図７は、移動通信における無線ゾ
ーンの相当する。これらの図に示すような形状の無線ゾ
ーンになる点が、マンホール基地局を用いた通信システ
ムの特徴である。これはマンホールは都市に設けられて
いること、その設置位置が地表面であり低いことから周
囲の建物の影響を受けやすいからである。他の移動通信
においては、無線ゾーンは他の形状をとる。例えば、列
車無線では線状ゾーン構成となり、自動車電話では面上
のゾーン構成となる。

【００２９】次に無線中継器８について説明する。図８
は無線中継器８の概略構成図である。８１は方向性結合
器、サーキュレータ等により構成される送受切換器、８
２は送受切換器８１からアンテナ９の受信信号を受けて
周波数変換を行う周波数変換器、８３は周波数変換器８
２の出力を増幅して送受切換器８１に出力する増幅器で
ある。この無線中継器８はアンテナ９を送信および受信
共用としている。マンホール基地局１から送信された電
波はアンテナ９で受信され、無線中継器８の内部の電気
信号になる。この電気信号は無線中継器８の内部の周波
数変換器８２、増幅器８３へ送られる。マンホール基地
局１と移動端末４との間の通信を行うための所定の周波
数変換および増幅処理が行われた後、その出力はアンテ
ナ９に送られ再度路上に送信される。このようにして電
波信号は修復、増幅され移動端末４の位置に伝達され、
安定した強度をもって移動端末４は受信を行うことがで
きる。

【００３０】次に動作について図９および図１０を参照
しつつ説明する。たとえば、携帯された移動端末４が図
９のように移動する場合を考える。同図において、移動
端末４は次のように移動する。 （１）道路ＲＮ１−ＲＳ１を北に向かう。道路ＲＮ１−
ＲＳ１の領域をＰとする。 （２）道路ＲＮ１−ＲＳ１と道路ＲＷ１−ＲＥ１との交
差点を東に曲がり、道路ＲＷ１−ＲＥ１を直進する。こ
の交差点をＱ，道路ＲＷ１−ＲＥ１をＲとする。 （３）道路ＲＮ２−ＲＳ２と道路ＲＷ１−ＲＥ１との交
差点を南に曲がり、道路ＲＮ２−ＲＳ２を直進する。こ
の交差点から道路ＲＮ２−ＲＳ２の領域をＳ，Ｔとす
る。

【００３１】領域Ｐはマンホール基地局１ａのみの通信
可能範囲である。領域Ｑはマンホール基地局１ａおよび
無線中継器８の通信可能範囲である。領域Ｒは無線中継
器８のみの通信可能範囲である。領域Ｓはマンホール基
地局１ｂおよび無線中継器８の通信可能範囲である。領
域Ｔはマンホール基地局１ｂのみの通信可能範囲であ
る。

【００３２】領域Ｐにおいて、図１０（ａ）に示すよう
に、移動端末４はマンホール基地局１ａと周波数ｆ１で
通信する。このとき無線中継器８はなんら関与しない。
領域Ｑにおいて、図１０（ｂ）に示すように、移動端末
４はマンホール基地局１ａおよび無線中継器８の両方と
周波数ｆ１で通信可能である。移動端末４との通信を行
う上で、どちらを選択してもよい。たとえば、マンホー
ル基地局との通信が維持されている限りこちらを優先
し、無線中継器８の出力を無視するようにしてもよい
し、どちらか出力の強い方を選択するようにしてもよ
い。あるいは、フェージングの影響が少ない方を選択す
るようにしてもよい。

【００３３】領域Ｒにおいて、図１０（ｃ）に示すよう
に、移動端末４は無線中継器８とのみ通信可能である。
このとき、移動端末は無線中継器８と周波数ｆ１で通信
し、無線中継器８はマンホール基地局１ｂと周波数ｆ２
で通信する。このように無線中継器８で周波数を変える
のは、混信やフェージングを防止するためである。混信
等が生じる場合として、移動端末４の電波が、たまたま
マンホール基地局１ｂに到達する場合が考えられる。混
信等の生じるおそれがないときは周波数を変えなくても
よい。

【００３４】領域Ｓにおいて、図１０（ｄ）に示すよう
に、移動端末４はマンホール基地局１ｂと直接通信する
こともできるし、無線中継器８を介して通信することも
できる。マンホール基地局１ｂは、移動端末４とは周波
数ｆ１で、無線中継器８とは周波数ｆ２で通信する。マ
ンホール基地局１ｂは、たとえば信号強度の高い方を選
択したり、フェージングが少ない方を選択する。領域Ｔ
において、図１０（ｅ）に示すように、移動端末４はマ
ンホール基地局１ｂと周波数ｆ１で通信する。このとき
無線中継器８はなんら関与しない。

【００３５】ところで、マンホール基地局を用いた通信
システムにおいて、ひとつのマンホール基地局の通信可
能範囲が比較的狭いこと、マンホールはあちこちに散在
しており多数の基地局を設けることが可能であることか
ら、少ない周波数（例えばｆ１とｆ２の２つ）で通信可
能である。一般に、移動体通信システムにおいて、同一
チャネル干渉保護比に関する要求条件からどれだけ距離
が離れたゾーン間でくり返し同一周波数を使用できるか
が重要な評価尺度となる。この観点から、マンホール基
地局を用いた通信システムは優れていると考えられる。

【００３６】次に、無線中継器８の設置条件について説
明する。設置条件は、具体的には次のようなものであ
る。 （１）１つのマンホール基地局と通信可能であって、他
のマンホール基地局の通信可能範囲にないこと。同時に
複数のマンホール基地局と通信可能であると、混信等の
問題が生じるからである。 （２）１つの中継局で、マンホール基地局間の通信不能
領域をカバーできること。 （３）望ましくは、十字路、Ｔ字路、Ｙ字路等の交差
点。たとえば信号機の上に設けるとよい。この例を図１
１（ａ）に示す。 （４）直線道路であってもマンホール基地局の間隔が広
く、通信不能領域が生じる場合は、道路の案内板、電柱
等の上に設けるとよい。この例を図１１（ｂ）（ｃ）に
示す。

【００３７】無線中継器８を、例えば交差点上方に設け
ると以下のような利点がある。一般に移動通信において
は、基地局と端末とが、間に障害物が無く、お互い見通
せる環境に配置されることが電波伝搬特性の見地から理
想である。しかしながら、マンホール基地局を介した移
動通信においては、マンホール基地局と移動端末の間に
必ずしもこの条件は満たされない。特に、図１の中央部
の移動端末４ｂとマンホール基地局１ｂとの配置関係の
ように、お互いが建物の陰になるような場合において
は、通信品質は大きく劣化する。そこで、交差点上方に
無線中継器８を設ければ、交差点は複数の道路が交差、
つまり、複数の道路が見通せる点であり、無線中継器８
を設ける場所としては好ましいものであり、一つのマン
ホール基地局１のサービスエリアを広くすることができ
る。

【００３８】さらに、次のような利点がある。マンホー
ル基地局１は路上に配置されるので、歩行者、車、ガー
ドレール等の路上障害物が電波伝搬に悪影響を及ぼすこ
とがある。交差点上方に無線中継器８のアンテナ９を設
ければ、マンホール基地局１の位置に比べて障害物が少
なく、電波伝搬特性が改善される。

【００３９】したがって、この発明の実施の形態１の適
用例としては、ビルの陰との通信のみならず、比較的交
通量が多くマンホール基地局１の電波伝搬状況が芳しく
ないサービスエリアに対しての通信にも有効に利用でき
ると考えられる。この場合、障害物により弱められたマ
ンホール基地局１からの信号をアンテナ９が受信し、無
線中継器８が信号を修復、増幅することが通信品質を向
上させることになる。マンホール基地局１が受信する場
合においても同様である。

【００４０】以上のように、この発明の実施の形態１に
よれば、交差点等に無線中継器を設けたので、マンホー
ル基地局ではカバーできない領域においても移動端末と
の通信が可能になる。また、交差点の上方に無線中継器
を設ければ、障害物等の影響を受けにくくなり、電波伝
搬特性が改善される。また、マンホール基地局相互間で
干渉は起こりにくいので、無線中継器は少ない周波数で
中継を行うことができる。

【００４１】なお、交差点に無線中継器８を設ける場
合、支柱の建設が問題になる。そこで、信号機１４に無
線中継器８とアンテナ９を設けるようにすれば、支柱の
建設が不要になるという利点がある。さらに、都市部で
は殆ど全ての交差点に信号機は存在するので、無線基地
局８の建設場所に困らないという利点もあるし、強度の
点から言っても、丈夫にできているので安心である。ま
た、一般的に信号機１４は歩行者や車から見通しの良い
場所に設けられているので、電波伝搬の見地から考えて
も無線中継器８を設けるのに適した環境と言える。さら
に、信号機１４には信号機点灯用の電源が引かれている
ので、これを無線中継器８の電源として共用することも
可能であるという利点もある。

【００４２】発明の実施の形態２．発明の実施の形態２
について説明する。図１２はこの発明の実施の形態２を
説明するための図である。同図において、１０はダイバ
ーシチアンテナであり、無線中継器８に接続される。

【００４３】ダイバーシチアンテナの形状は行うダイバ
ーシチ方式により適当に定める。例えば、空間ダイバー
シチを行う場合は、図１３に示すように、同一形状のモ
ノポールアンテナをアンテナ相関係数が低くなるように
適度に離して配置する。また、偏波ダイバーシチを行う
場合は、図１４に示すように、二つのダイポールアンテ
ナを水平、垂直に配置する。また、角度ダイバーシチを
行う場合は、図１５に示すように、２つの指向性アンテ
ナを互いに異なる方向に向ける。また、周波数ダイバー
シチを行う場合は、図１６に示すように、１つのアンテ
ナからの入力をバンドパスフィルタ、ローパスフィル
タ、ハイパスフィルタにより２つの周波数成分に分け
る。また、時間ダイバーシチを行う場合は、図１７に示
すように、１つのアンテナからの入力を、そのままの出
力と、遅延素子により時間遅延させた出力の２種類にす
る。

【００４４】また、ダイバーシチアンテナに適用される
受信機の構成について説明する。図１８は選択合成方式
の受信機の構成を示す。複数のアンテナそれぞれについ
て包絡線を求めて比較し、この比較結果に基づき最適な
信号を選択する。図１９は等利得合成方式の受信機の構
成を示す。複数のアンテナそれぞれの受信信号について
位相を検出し、これら受信信号の位相が一致するように
移相器により位相調整を行う。そして、位相が揃った複
数の受信信号を合成して受信機に供給する。図２０は最
大比合成方式の受信機の構成を示す。これは、図１８の
選択合成方式と図１９の等利得合成方式とを組み合わせ
たものである。

【００４５】つづいて動作について説明する。移動通信
において携帯端末４からの電波は周囲からの多重反射、
回折等の影響によりフェージングを受けるのが一般的で
ある。したがって、このフェージングにより通信品質は
低下する。そこで、無線中継器８においてダイバーシチ
受信を行えば、受信信号のS/N比を向上させることがで
きる。このようにS/N比を向上させた受信信号を再度送
信すれは通信品質が向上する。また、マンホール基地局
１においても、周囲環境は、歩行者や車が移動している
ので変化しているのでフェージングが起こる。よって、
無線中継器８がダイバーシチ受信機能を有することは移
動端末４からの信号を受けるときと同様、通信品質向上
に役立つ。

【００４６】また、次のように使用することも考えられ
る。比較的見通しが良く、交通量も少ない交差点ではダ
イバーシチ受信機能の無い無線中継器８を使用し、一
方、電波伝搬特性が芳しく無い交差点では、この発明の
実施の形態２のダイバーシチ受信機能付きの無線中継器
８を用いる。このようなシステム構成にすれば、基地局
コストが低減される。

【００４７】以上のように、この発明の実施の形態２に
よれば、無線中継器にダイバーシチアンテナを設けたの
で、フェージングを防止できて通信品質が向上する。

【００４８】なお、本発明の実施の形態２においては、
マンホール基地局１、移動端末４の受信ダイバーシチに
おいて言及しなかったが、それらにもダイバーシチ機能
を設ければさらなる通信品質向上が期待できる。

【００４９】発明の実施の形態３．図２１は発明の実施
の形態３を説明するための図である。同図において、１
１はマンホール基地局１ｂとの通信用アンテナであり、
主ビームは一つのマンホール基地局１ｂの方向に向いて
いる。１２は移動端末との通信用アンテナである。通信
用アンテナ１１、１２とも無線中継器８に接続され、交
差点の上方に配置される。通信用アンテナ１１には指向
性アンテナが用いられ、通信用アンテナ１２には広い範
囲をカバーできるアンテナ（例えば、キャパシタアンテ
ナ）が用いられる。

【００５０】図２２に、図２１の無線中継器８の内部構
成図を示す。移動端末４からの電波は通信アンテナ１２
で受信される。この受信信号は送受切換器８１ａを介し
て周波数変換器８２ａに入力される。周波数変換器８２
ａは所定の周波数変換を行った後、増幅器８３ａに変換
後の信号を出力する。増幅器８３ａは所定の信号強度ま
で増幅した後、送受切換器８１ｂ介して増幅後の信号を
アンテナ１１に出力する。

【００５１】一方、マンホール基地局１ｂからの電波は
通信アンテナ１１で受信される。この受信信号は送受切
換器８１ｂを介して周波数変換器８２ｂに入力される。
周波数変換器８２ｂは所定の周波数変換を行った後、増
幅器８３ｂに変換後の信号を出力する。増幅器８３ｂは
所定の信号強度まで増幅した後、送受切換器８１ａ介し
て増幅後の信号をアンテナ１２に出力する。

【００５２】次に動作について説明する。マンホール基
地局との通信用アンテナ１１は、主ビームが一つのマン
ホール基地局１ｂの方向に向いているのでその方向の電
界強度が強くなり、マンホール基地局１と無線端末８と
の通信品質は無指向性のアンテナを用いる場合に比べて
向上する。

【００５３】図２１の通信システムにおいては、マンホ
ール基地局１は地表に配置されるので、歩行者、自動
車、ガードレール等の周囲環境の影響を受けやすく、携
帯端末４のように通信感度が悪い場合使用者が通信位置
を変える等の調整もできないので、無線中継器８との伝
搬特性には十分な注意が払われなければならない。この
観点からしても、マンホール基地局１との通信用アンテ
ナ１１に指向性アンテナを用いることは、無指向性のア
ンテナを用いた場合に比べて、無線中継器８が送信の場
合マンホール基地局１の方向の電界強度が増し、また受
信の場合はマンホール基地局１の存在方向からの信号の
受信強度が増すので、電波の伝送効率が改善され有効で
ある。

【００５４】移動端末との通信用アンテナ１２の形状と
しては、たとえば、モノポールアンテナ等の無指向性ア
ンテナを用い、交差点周辺の全方向の移動端末４と通信
する方式、または、道路沿いに指向性を持つアンテナな
どが考えられる。

【００５５】発明の実施の形態４。図２３は発明の実施
の形態４を説明するための図である。同図において、交
差点近傍には複数のマンホール基地局１ｂ、１ｃ、１ｄ
が配置されている。無線中継器８は、各々のマンホール
基地局１ｂ、１ｃ、１ｄが存在する方向にそれぞれ主ビ
ームを有する複数の通信用アンテナ１１ｂ、１１ｃ、１
１ｄ、および、移動端末４との通信用アンテナ１２を備
えている。なお、マンホール基地局１が複数ある場合に
は、通信用アンテナ１１は通信するマンホール基地局１
に対して独立に１本づつ設置される。

【００５６】図２４に、図２３の無線中継器８の内部構
成図を示す。図２２の構成と異なり、送受切換器８１ｂ
に合分波器８４が接続され、この合分波器８４に通信用
アンテナ１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが接続されている。移
動端末４からの信号はアンテナ１２、周波数変換器８２
ａ、増幅器８３ａ、送受切換器８１ｂを経由して合分波
器８４に入力され、複数のアンテナ１１それぞれに分配
される。したがって、移動端末４からの信号はすべての
マンホール基地局１ｂ、１ｃ、１ｄに対して送信され
る。一方、複数の通信用アンテナ１１ｂ、１１ｃ、１１
ｄいずれかからの信号はアンテナ１２を経由して移動端
末４に送信される。

【００５７】次に動作について説明する。図２３ように
複数のマンホール基地局１ｂ、１ｃ、１ｄと通信するア
ンテナ１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを備えると、たとえば次
のような通信の形態が可能である。無線中継器８は交差
点近傍のマンホール基地局１ｂ、１ｃ、１ｄのうち、最
も受信感度の高いものを選び、通信を行うことが可能で
ある。これは、一つの通信の始まりに選択しても良い
し、マンホール基地局１ｂ、１ｃ、１ｄを順次切り換え
て使用する、いわば、基地局ダイバーシチのような使用
法も可能である。移動端末４との通信するアンテナ１２
としては、交差点近傍の任意の方向の移動端末４と通信
できる無指向性アンテナ、もしくは、道路沿いに指向性
を有するようなアンテナが考えられる。

【００５８】本発明の実施の形態４は、特に交通量が大
きい交差点に対して有効であると考えられる。交通量が
大きい交差点の場合、歩行者、自動車等が渋滞し、マン
ホール基地局１が障害物で覆われる可能性が高い。本発
明では、複数のマンホール基地局１と無線中継器８が通
信できるので、通信品質がすぐれたマンホール基地局１
を選択することにより通信が途絶える可能性を低減する
ことができ、システムの信頼性が向上する。

【００５９】また、本発明の実施の形態４には次のよう
な利点もある。あるマンホール基地局１が故障した場
合、その近傍のサービスエリアでのシステムの運用は休
止してしまうが、本発明の実施の形態４を用いれば、無
線中継器８は複数のマンホール基地局１と通信できるの
で、故障していないマンホール基地局１を選択すること
により、無線中継器８が配置される近傍のサービスエリ
アでのサービスを継続することができる。この運用法
は、マンホール基地局１の点検や、マンホール蓋を空け
て下水道作業を行う場合にも有効である。

【００６０】発明の実施の形態５．図２５は発明の実施
の形態５を説明するため図である。同図において、１３
は無線中継局８に接続される送受信アンテナ９のビーム
であり交差点の道路に沿った指向特性を持っている。

【００６１】次に動作について説明する。無線中継器８
の路上カバレッジエリアを大きくしたい場合、電波伝搬
特性から考えて、無指向性アンテナよりは交差点の路沿
いに指向性を持つアンテナが有効である。この場合、送
信においては路沿いの送信信号の電力密度は高くなり、
受信においては路沿いの移動端末４からの受信信号のS/
N比が向上する。

【００６２】具体的な構成例としては例えば以下のよう
なものが考えられる。図２５のような十字形の交差点の
場合、（１）正面方向に主ビームを有する４つのアンテ
ナを４つの道路沿い方向に向ける、（２）８の字指向性
をもったアンテナを２つ使用する、（３）素子アンテナ
にアレー給電回路を供え十字形のアレー指向性を有する
アレーアンテナを使用する、などが考えられる。

【００６３】また、Ｔ字路の交差点の場合、（１）正面
方向に主ビームを有する３つのアンテナを３つの道路沿
い方向に向ける、（２）素子アンテナにアレー給電回路
を供えＴ字形のアレー指向性を有するアレーアンテナを
使用する、などが考えられる。

【００６４】また、Ｙ字路の交差点の場合、（１）正面
方向に主ビームを有する３つのアンテナを３つの道路沿
い方向に向ける、（２）素子アンテナにアレー給電回路
を供えＹ形のアレー指向性を有するアレーアンテナを使
用する、などが考えられる。

【００６５】以上のように、この発明の実施の形態５に
よれば、道路の形状に適合する形状のアンテナパターン
を備えるアンテナを無線中継局に用いたので、無線中継
器の路上カバレッジエリアを大きくできる。

【００６６】なお、発明の実施の形態３、４で述べたよ
うに、マンホール基地局１と専用に通信するアンテナを
別途備え、本発明を移動端末４との通信用アンテナに適
用することも可能である。この場合、広いサービスエリ
アにおいて信頼性が高い通信システムが得られる。

【００６７】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、マンホールアンテナと移動通信端末との間で直接通
信できないときのために、マンホールアンテナおよび上
記移動通信端末のいずれに対しても通信可能な位置の道
路上の構造物に設置された中継器を備え、上記中継器を
経由して上記マンホールアンテナと上記移動通信端末と
の間の通信を行うので、移動通信端末との間の電波伝搬
特性を改善し、通信品質を向上させることができるとい
う効果がある。

【００６８】また、請求項２の発明によれば、上記中継
器は複数のアンテナを備え、上記複数のアンテナの受信
信号に基づきフェージングを防止するダイバーシチ受信
処理を行うので、さらなる通信品質向上が期待できると
いう効果がある。

【００６９】また、請求項３の発明によれば、上記中継
器は、上記マンホールアンテナの方向に主ビームを有す
る指向性アンテナと、上記移動通信端末と通信する広い
指向性を有するアンテナとを備えたので、マンホール基
地局と無線中継器とにそれぞれ適する指向性特性を有
し、通信品質が向上するという効果がある。

【００７０】また、請求項４の発明によれば、主ビーム
が複数のマンホールアンテナをそれぞれ指向している複
数の指向性アンテナを備え、上記移動通信端末からの信
号を上記複数の指向性アンテナを経由して上記複数のマ
ンホールアンテナのすべてに送信するとともに、上記複
数のマンホールアンテナのいずれかからの信号を上記複
数の指向性アンテナで受信して上記移動通信端末に送信
するので、通信品質の良いマンホール基地局を選択する
ことができ、システムの信頼性が増すという効果があ
る。

【００７１】また、請求項５の発明によれば、上記中継
器が通信を行うためのアンテナの放射パターンを、道路
に沿って主ビームを有する放射パターンとしたので、道
路に沿っての通信品質が向上するという効果がある。

【００７２】また、請求項６の発明によれば、上記中継
器は、交差点の信号機を利用して設置されたので、無線
中継器の支柱を建設する必要がなくなり、コスト安にな
るという効果がある。

【００７３】また、請求項７の発明によれば、上記マン
ホールアンテナが、上記移動通信端末から信号を直接受
信するとともに、上記中継器を経由して上記移動通信端
末の信号を受信するときに、信号強度がより強いいずれ
か一方の信号が選択されるので、受信状況のよい信号を
選択できて、通信品質がさらに向上する。

【００７４】また、請求項８の発明によれば、上記マン
ホールアンテナが、上記移動通信端末から信号を第１の
周波数で直接受信するとともに、上記中継器を経由して
上記移動通信端末の信号を第２の周波数で受信するとき
に、フェージングが生じないいずれか一方の信号が選択
されるので、受信状況のよい信号を選択できて、通信品
質がさらに向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 発明の実施の形態１の動作説明図である。

【図２】 発明の実施の形態１のマンホール基地局また
は無線中継機に設けられるアンテナの一例である（キャ
パシタアンテナ）。

【図３】 発明の実施の形態１のマンホール基地局また
は無線中継機に設けられるアンテナの一例である（ダイ
ポールアンテナ）。

【図４】 発明の実施の形態１のマンホール基地局また
は無線中継機に設けられるアンテナの一例である（マイ
クロストリップアンテナ）。

【図５】 発明の実施の形態１の動作説明のためのマン
ホール基地局の覆域の例である（十字路の場合）。

【図６】 発明の実施の形態１の動作説明のためのマン
ホール基地局の覆域の例である（Ｔ字路の場合）。

【図７】 発明の実施の形態１の動作説明のためのマン
ホール基地局の覆域の例である（Ｙ字路の場合）。

【図８】 発明の実施の形態１の無線中継機の内部構成
図である。

【図９】 発明の実施の形態１の動作説明図である。

【図１０】 発明の実施の形態１の動作説明図である。

【図１１】 発明の実施の形態１の無線中継機の配置の
説明図である。

【図１２】 発明の実施の形態２の動作説明図である。

【図１３】 発明の実施の形態２に用いられるダイバー
シチアンテナの例である。

【図１４】 発明の実施の形態２に用いられるダイバー
シチアンテナの他の例である。

【図１５】 発明の実施の形態２に用いられるダイバー
シチアンテナの他の例である。

【図１６】 発明の実施の形態２に用いられるダイバー
シチアンテナの他の例である。

【図１７】 発明の実施の形態２に用いられるダイバー
シチアンテナの他の例である。

【図１８】 発明の実施の形態２に用いられるダイバー
シチ受信機の例である。

【図１９】 発明の実施の形態２に用いられるダイバー
シチ受信機の他の例である。

【図２０】 発明の実施の形態２に用いられるダイバー
シチ受信機の他の例である。

【図２１】 発明の実施の形態３の動作説明図である。

【図２２】 発明の実施の形態３の無線中継機の内部構
成図である。

【図２３】 発明の実施の形態４の動作説明図である。

【図２４】 発明の実施の形態５の無線中継機の内部構
成図である。

【図２５】 発明の実施の形態４の動作説明図である。

【図２６】 従来のマンホールアンテナを用いた移動体
通信システムの説明図である。

【符号の説明】

１ マンホール基地局、２ 建物、３ 道路、４ 移動
端末、５ 光ファイバ網、６ 光ファイバ中継器、７
メディアセンタ、８ 無線中継器、９ アンテナ、１０
ダイバーシチアンテナ、１１ マンホール基地局との
通信用アンテナ、１２ 移動端末との通信用アンテナ、
１３ 道路沿いの指向特性を持ったビーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 敏郎 神奈川県横浜市港南区港南台六丁目１番23 −305号 (72)発明者 清水 洋治 埼玉県三郷市さつき平二丁目３番２−502 号 (72)発明者 宮下 裕章 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 浦崎 修治 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 牧野 滋 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 古野 孝允 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 茶谷 嘉之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下水道に取り付けられたマンホール蓋の
   内部に構成されたマンホールアンテナと、上記マンホー
   ルアンテナと通信する移動通信端末とを備えたマンホー
   ルアンテナを用いた移動体通信システムにおいて、 上記マンホールアンテナと上記移動通信端末との間で直
   接通信できないときのために、上記マンホールアンテナ
   および上記移動通信端末のいずれに対しても通信可能な
   位置の道路上の構造物に設置された中継器を備え、上記
   中継器を経由して上記マンホールアンテナと上記移動通
   信端末との間の通信を行うことを特徴とするマンホール
   アンテナを用いた移動体通信システム。
2. 【請求項２】 上記中継器は複数のアンテナを備え、上
   記複数のアンテナの受信信号に基づきフェージングを防
   止するダイバーシチ受信処理を行うことを特徴する請求
   項１記載のマンホールアンテナを用いた移動体通信シス
   テム。
3. 【請求項３】 上記中継器は、上記マンホールアンテナ
   の方向に主ビームを有する指向性アンテナと、上記移動
   通信端末と通信する広い指向性を有するアンテナとを備
   えたことを特徴とする請求項１記載のマンホールアンテ
   ナを用いた移動体通信システム。
4. 【請求項４】 主ビームが複数のマンホールアンテナを
   それぞれ指向している複数の指向性アンテナを備え、上
   記移動通信端末からの信号を上記複数の指向性アンテナ
   を経由して上記複数のマンホールアンテナのすべてに送
   信するとともに、上記複数のマンホールアンテナのいず
   れかからの信号を上記複数の指向性アンテナで受信して
   上記移動通信端末に送信することを特徴とする請求項３
   記載のマンホールアンテナを用いた移動体通信システ
   ム。
5. 【請求項５】 上記中継器が通信を行うためのアンテナ
   の放射パターンを、道路に沿って主ビームを有する放射
   パターンとしたことを特徴とする請求項１記載のマンホ
   ールアンテナを用いた移動体通信システム。
6. 【請求項６】 上記中継器は、交差点の信号機を利用し
   て設置されたことを特徴とする請求項１ないし請求項５
   いずれかに記載のマンホールアンテナを用いた移動体通
   信システム。
7. 【請求項７】 上記マンホールアンテナが、上記移動通
   信端末から信号を直接受信するとともに、上記中継器を
   経由して上記移動通信端末の信号を受信するときに、信
   号強度がより強いいずれか一方の信号が選択されること
   を特徴とする請求項１ないし請求項５いずれかに記載の
   マンホールアンテナを用いた移動体通信システム。
8. 【請求項８】 上記マンホールアンテナが、上記移動通
   信端末から信号を第１の周波数で直接受信するととも
   に、上記中継器を経由して上記移動通信端末の信号を第
   ２の周波数で受信するときに、フェージングが生じない
   いずれか一方の信号が選択されることを特徴とする請求
   項１ないし請求項５いずれかに記載のマンホールアンテ
   ナを用いた移動体通信システム。