ビル密集地の圏外のオフィスでもワイヤード分配で解決！
2006.10.16
こんにちは、電波太郎です。
今回は、ビル密集地にある事務所。ａｕの電波（800MHｚ）が全く入らずベランダでやっと入るというオフィスに伺ってきました。
携帯電話を使うときは、ベランダまで行ってかけているとのことでした。しかし、事務所で仕事をしているときに、携帯電話へ取引先などから着信ができずに、非常に困っておられました。
というわけで、このたび、お客さんに出向いて調査、実験をしてきました。
【図１】オフィスの電波状態のイメージ
ここは住宅やマンションやオフィスビルが密集している都市部の一角です。お客さまの事務所は、建物と建物の間の隙間が非常に狭くなっている環境にあります。ベランダからは隣の敷地の塀があり、一部、空が見えるといった状態です。事務所内はほぼ全域で圏外、
ベランダでの受信状態は、通話が切れるか切れないかのギリギリのレベルでした。
【図２】アンテナテストのイメージ
早速、アンテナのテストを行いました。
まずパッシブリピートアンテナ「ワイヤレス」でテストをしてみました。
基地局は見通せませんが、ベランダの比較的電波の良い（アンテナマーク1本）ところに指向性アンテナを設置し、同軸ケーブル（20ｍ）を引き込み、事務所内のアンテナで再放射しました。
結果：基地局が見通せず、反射波や回折波を受信し電波も弱かったために、ワイヤレスでは改善できませんでした。入射アンテナを設置できる場所での電波が弱い上に、同軸ケーブルのロスや再放射後の伝搬ロスでワイヤレスでの改善に至りませんでした。
次に、「無指向性アンテナ」に分配器を接続して行いました。
（分配器から携帯へのケーブルの長さは3ｍ）
ベランダに無指向性アンテナを設置、同軸ケーブル（20ｍ）を屋内へ、4分配器により分配し携帯電話に接続（3ｍ）をした。
結果：今まで圏外だったのが、アンテナマーク1本になり、発着信ができるようになりましたが、受信電波が弱いためか、時折、途切れが発生し、安定して使える改善結果とは言えませんでした。
そこで、指向性アンテナを接続して同様の実験を行いました。
指向性アンテナを設置し、同軸ケーブル（20ｍ）で屋内へ引き込み、4分配器からケーブル（3ｍ）で携帯電話とつなぎました。
結果：もともと圏外であった場所で、アンテナマークが２本〜3本になりました。
発着信も全く問題なくスムーズにでき、通話の音質も安定。
これなら、仕事で使ってもまったく問題ないでしょう。
お客様からの着信も確実に取れ、かけるときにベランダに移動することもなくなりますね。
電波太郎：
今回のお客様は、指向性アンテナ、ワーヤード4分配によって解決できるのですね。
開発担当：
はい、確かに、ワイヤレスのアンテナはケーブルが無くて非常に便利ですが、電波を受信する場所での電波が弱いと、アンテナの効果をなかなかうまく感じることができません。電波を受信する場所の電波強度を見極めたうえで、ワイヤード4分配とワイヤレスのアンテナを選択する事が重要です。
基地局が見通せなくて電波が建物に反射したりして届いているようなところや、見通せていても基地局から距離が離れているような場所では電波が弱く、「ワイヤレス」で十分な効果を発揮できません。
また、建物が密集して電波が乱反射しているような場所で無指向性のアンテナを使うと、全方向からの電波を拾ってしまうので、あまり効果を発揮できない場合があります。
今回の実験場所は、まさにこのような事例にあたりました。
指向性アンテナと4分配器によって、初めて安定した通信をオフィス内で実現できました。
「かかってきた電話に着信できない」「携帯電話を使う為に部屋から出なければいけない」といった「煩わしさから開放される」ことが実証できました。
機種変更したボーダフォン3Gが使えない！
2006.08.30
こんにちは、電波太郎です。
今回は、8階建てビルの1階奥にある、ピアノバーのお店をお尋ねしました。
最近、ボーダフォンの旧機種から3Gに機種変更をしたところ、以前は店の中でも使えていたケータイがまったく使えなくなってしまったとのことで、当ブログに相談を頂きました。
お店を経営されている奥様に伺いました。
お店の名刺には、ケータイ番号やアドレスを表示しているので、お馴染みのお客さんはご来店の前にお店の席の込み具合などを電話されることがあり、ケータイで連絡が取れなくなったために大変困っているとのことです。
ケータイがつながらなく、メールの返信もないので「きっと店が忙しいのだろう」と思い込んで、来店されなかったお客さんもあったようです。
解約するにも高価で、機種変更をしたばかり。おまけに、長期割引の中途解約違約金も請求されるので、大変困っておられての相談でした。
お店周辺のボーダフォン3Gの電波状態
3〜5階前後の建物が密集していますが、車道に面したビル玄関ではアンテナピクトは「3本」、1階奥のお店のドア前でアンテナは「1本」になるなど、通話やメールは正常にできる状態でした。
しかし、お店の中は、ほとんどの場所で圏外です（たまにアンテナマークだけの表示になることもあったがケータイは使えません）。
加えて、お店の内装を防音にしているため、ボーダフォン2Gでは入っていたのが、3Gでは入らなくなったようです。これは、ボーダフォンの基地局との立地関係もあるようです。
ちなみに、お店の中は同じ2Gの周波数を使うFOMAは使えるとのこと（800メガのａｕは勿論入るそうです）。
【図１】実験を行ったお店の周辺イメージ図
早速テストを行いました。
お客様がお使いの機種は、ボーダフォン905SHです。
905ＳＨはアンテナ端子が付いていません。最近のボーダフォンの機種は、メーカーを問わずアンテナ端子はほぼ全てなくなってきています（以前までSHやNはあったのですが…）。
そのため、ボーダフォン純正の外部アンテナが使えません。
そこで、パッシブアンテナのワイヤレスで実験をしました。
【図２】アンテナ設置イメージ
まず、ビル玄関で電波状態の良いアンテナピクト3本のところに指向性アンテナを設置しました（この場所からはボーダフォンの基地局は見通せません）。
ビル玄関に設置したアンテナから同軸ケーブルを25ｍ引き伸ばして、お店のカウンターに再放射アンテナを置きました。【図2】
◆パッシブリピートアンテナ設置後
圏外であったのが、再放射アンテナ付近でアンテナマーク1本に変わりました。【写真1】
カウンターに設置したアンテナから１ｍ以内の場所では、通話も可能になりました。
アンテナ直近では、携帯電話の着信も発信もできましたが、1ｍ以上離れると通話の途切れが発生し、通話できなくなってしまいました。
アンテナからもう少し離れても使えるよう距離が必要ですが、玄関に設置した入射アンテナが受信しているビル周辺の電波がもう少し強くなければ、これ以上の距離延長の実現は難しいようです。
今回は、基地局が見通せない場所に入射アンテナを設置しましたが、はっきりとしたアンテナの効果を得るには、基地局が見通せるところに設置することが必要ですね。
【写真１】カウンターに設置した再放射アンテナと905SH
（アンテナマークが圏外から１本になった範囲）
今回のような電波環境では、ワイヤードタイプが適していますが、ボーダフォン905SHそのものにアンテナ端子が搭載されていないので、対処できませんでした。
「端末はグローバル仕様にして原価を抑える」というボーダフォンのグローバル戦略のもとで外部アンテナ端子が省略された結果、解決の選択肢さえユーザーから奪ってしまった気がしてなりません。
ボーダフォンからソフトバンクに変わってもこの流れは不変なのでしょうね？
ソフトバンクは来年3月までに3Gのエリア拡充として基地局を46,000局にすると発表していますが、よりきめ細かなエリア整備が必要とされている都市部の実態を目の当たりにすれば、膨大な作業になるでしょうね。
今回ボーダフォン3Gユーザーの方の電波不感ストレスを目にし、パッシブリピートアンテナ完成の思いを改めて強くしてお店を後にしました。
何故ビルの1階2階でも携帯電話が使えなくなるのか？
2006.08.21
こんにちは、電波太郎です。
ビルが密集している都市部では、地下や高層階だけでなく低層階（1階〜２階）でも携帯電話が使えないという声をよく耳にします。【図１】
今回は、そのような事例の原因と解決策を取り上げます。
【図１】携帯が使えないオフィスの周辺環境イメージ
今回訪問したのは、ビルが密集する都心のオフィス街にある、5階建てビル1階の建築設計事務所さんです。
事務所は、ビルのエントランスから一番奥に入った1階にあります。
◆電波状態は
ビルのエントランス付近ではアンテナマークは「3本」ですが、通路を奥に入るに連れて2本になり、事務所の中はアンテナマーク「１本」、場所によっては「圏外」のところもありました。
仕事柄、取引業者との日常の連絡は携帯電話がメインだとのことですが、事務所内ではケータイ着信を受ける事が出来ないため、大変不便を感じておられました。
【図2】事務所の周辺環境イメージ
◆ 電波が悪く使えなくなる原因
・ 密集して林立するビルによって複雑に反射や回折をして飛来した電波は、遮蔽された部屋に届くと弱くなってしまいます。
・ また、複雑な経路を経て届いた弱い電波同士が互いに干渉しあって、さらに電波の状態が劣化しています。
・ そのため、不安定な通信状態になってしまっています。
電波太郎：
ビルがたくさんある都市部は、携帯電話の電波にとってあまり良い環境といえないのですね。
また、最近このようにビルの奥で使えないお客様が多くなってきていると聞いています。
また、最近このようにビルの奥で使えないお客様が多くなってきていると聞いています。
大きなビルが建ったりすると、周辺の電波環境が変化してしまうことは良くありますよね。
キャリアさんは絶えずエリアメンテナンスをしています。
開発担当：
ビルの奥で携帯電話が使えなくて困っていることは以前からもありましたが、FOMAやVodafone3Gの第3世代携帯電話が使っている2GHｚ（2000MHz）の電波は、以前の800MHzより建物の壁などを透過する力は弱いです。だから、以前は部屋奥でも何とか使えていたのに、第3世代携帯電話に機種を変えたら使えなくなったという話を良く聞きますね。
電波太郎：
新しくして使えなくなったら、意味ないじゃないですか、どうすれば解決できるんですか？
開発担当：
当たり前のことだけど、まずひとつは「ケータイが使えるレベルの電波の状態を維持する」ことなんだ。
電波は空気中を弱まりながら伝わりますが、途中に壁などの障害物があるとさらに弱まってしまいます。ケーブルを伝わる電波は、空気中より遥かに減衰が少ないので、部屋の奥までケーブルで引き込んでも充分電波の強さを維持できているんです。【図３】
【図３】屋内での携帯電話受信レベル
アンテナを使わない場合だと、窓から入ってきた電波は部屋の空間を伝って携帯電話に届きますが、空中の伝搬ロスが大きく通話に必要な電波強度が得ることができないため使えないのです。
電波太郎：
アンテナを携帯電話につないで、電波状態がよくなることはわかりました。でも、アンテナのケーブルが少し邪魔だよね。ケーブルなしで使うことはできないのですか？
開発担当：
ケーブルなしのワイヤレスで使う場合（パッシブリピートアンテナ）は、キャッチする電波のレベルがある程度よくないと室内アンテナから電波を再放射できません。
また、今回のようなビルが建ち並び、電波が反射や回折をして届いている環境では、窓際でも受信する電波が弱く、ワイヤレスでの再放射は少し無理がありますね。
また、再放射した電波のレベルが充分でないと、もともと飛来している電波と干渉してしまいます。もともと電波が飛来していない地下などでは、このようなことはないです。
従って、今回のような環境では、窓際にワイヤードアンテナを置いて部屋奥までケーブルを持ってきて携帯電話に接続することで安定した通話が可能になります。
電波太郎：
無指向性のアンテナでは干渉波も全部拾うのであまりよくないですね。
指向性アンテナで余分な干渉波をカットして受信した良好な電波をそのままケーブルを使って携帯電話に送ることがポイントなんですね。
開発担当：
そうです。
個々の電波環境によって、ワイヤレスとワイヤードのどちらが適するのかの判断が、大事です。
様々なケースを通してそれを今、積み重ねています。
マルチパスフェージング体験
2006.07.20
普段何気なく使っている携帯電話。自宅もオフィスも電波が良くて使える人でも、外出先で「電波が悪いな！」と感じた経験はないでしょうか？
ビルが密集する都市部の裏通りで、友達にメールを送ろうとしましたが
メールの送信がなかなか完了しません。
画面を見るとアンテナマークが1本になっていました。
「おやっ？」しばらく携帯の画面を注視していても、ずっと1本のままです。
偶然ですが、これはアンテナの効果実験に使えるかなと思いつつ、ケータイを数ｃｍほど動かすと、アンテナマーク3本に変わりました。
そうすると、メールの送信もスムーズにできました。
以前ブログで紹介した「瞬時値のグラフ」のような現象が起っていたと考えられます。
（6月6日、自宅で携帯が使えない！）
（6月6日、自宅で携帯が使えない！）
基地局から放射された電波は、携帯電話が受信するまでに途中の建物や障害物などに反射したり回折をして伝わってきます。反射や回折をして様々な方向から飛んで来るため、結果として時間的なズレや位相（電波の波）のズレが起こった電波を、携帯電話が受信してしまいます。このとき、電波同士が重なり合い、強くなったり、逆に打ち消しあったりして受信電波の強さが激しく変動します。
その変動は800MHｚで約15cmごとに、FOMAやvodafone3Gの2GHzで約7cmごとに電波の強い場所と弱い場所が存在します。
携帯電話をちょっと動かしただけで受信電波の状態が変わるのはこのためです。
携帯が普及しはじめた頃、「圏外だったら、振ったりするといい」という噂話がありました。
振ると15cmくらいは動くので、たまたま受信できたに過ぎないと考えられますが……。
このように、少し携帯を動かしただけで電波状態が変わるところは、マルチパスフェージング（干渉）による影響が大きいと考えられます。
基地局が見通せずビルが建て込んでいるような場所では、このような電波状態が発生することがありますので、電波が少しでも良い場所が見つかれば、携帯電話（受信アンテナ）を動かさないで固定すると、比較的良好な通信を得ることができます。
オフィスでのケータイ不感の簡易対策と指向性アンテナ・・・
2006.07.12
こんにちは、電波太郎です。
「携帯電話はつながるけれども、オフィスの特定の場所で通話途中に急に音が悪くなって聞きとれず、困ることがあります。通話中音が途切れて何度も聞き直すようだと仕事の会話もスムーズに進みません」。
今回は、そのような電波環境のオフィスで、アンテナの実験をしました。
実験したオフィスは10階建てビルの9階のオフィスで、最寄りの基地局より200ｍほどのところにあります。
【図１】オフィス周辺環境
周辺はオフィス街で8階〜15階建てぐらいの建物が多く建っています。
このオフィスでは時々、音質が突然悪くなる事があります。
4ツの机を並べたある営業グループのシマがこのような症状になります。【図2】
取引先との通話中に切れたりすると大変なので、着信の時は大変気を使うとのことです。
そのため、オフィスでは携帯電話は使わないようにして、固定電話を使っているとのことです。
まず、DoCoMoのFOMA室内アンテナ（無指向性）をつないでテストをしてみました。
【写真１】FOMA室内アンテナ
窓側に無指向性アンテナを設置しました。【図２】（ケーブルの長さは5m）
アンテナの場所を何度か変えても症状はまったく変わらず、改善ができませんでした。4〜5回目で少し良い場所を見つけることができました。それは、窓際のロッカーの上です。
ここは場所が少し変わるだけでも電波の状態がかなり変化しているようです。
すると、時々割れたような音だったのが、クリアになりました。
ロッカーの上にアンテナを固定していることも、受信が安定した要因ですね。
結果的に上手くいきましたが、ケーブルが5ｍと短く、机まで届かず実際には使えません。
その上、アンテナ1本に携帯1台となるので、複数の人が同時には使えません。
次にケーブルを長くして（15ｍ）、同時に複数の人（4人）が使えるようにした「無指向性アンテナ」で接続してみました（試作）。
【写真２】無指向性アンテナ（試作）
通話した感じは、FOMA室内アンテナのときと同じで、クリアに会話できるようになりましたが、アンテナの置く場所は同じ結果でした。
無指向性のアンテナは、全方向（360°）から受信するので、このような電波環境（干渉）では効果を発揮しにくいと感じました。市販アンテナを買って効果がなかったと感じている人の多くが、このような電波環境だと思われます。
この環境の電波を、測定してみました。
【図３】測定結果
レベルの高い多くの干渉波が到来し、電波状態が安定しておらず、時に一番強い干渉波が希望波のレベルを超え、順位が入れ替わる事も度々起っていました。また、干渉波全体の受信レベルが上昇した結果希望波のEc/No値が低下しました。
【実験機材】
携帯電話 NTTドコモ FOMA N900iS
測定機 アンリツ エリアテスタML8720B
次に、干渉波をアンテナの指向性でカットすることを目的に平面アンテナで実験しました。
アンテナから机のシマまでケーブルを15ｍ伸ばして、分配器を経由して5ｍの細いケーブルでFOMAに接続しました。（実験では3台のFOMAに接続）
【図２】オフィス間取りと接続イメージ
まず1人だけで使用してみました。
音声は明らかにしっかりした音になり、音が割れたり切れそうになることもなくなりました。
普段、メールやインターネットでは時間がかかったり、エラーになったりしていましたが、スムーズに送受信できました。
次に、しばらくの間、3人で同時にそれぞれ自由に使ってみてもらいました。
通話、メール、インターネットともに問題なく使え、通信の安定を体感！できました。
この結果は、測定データからも実証できました。
【図4】干渉波6波から3波へ、希望波の利得アップとEc/Noの向上
無指向性アンテナで６波あった干渉波が指向性アンテナでは３波に減り、干渉波をカットしています。更にアンテナの指向性によって希望波の受信レベルがより高くなり、結果、電波状態が改善されました。
【図５】改善イメージ
今回実験したような都心のビル中高層階では、直接波、反射波、回折波など複数の電波がオフィス内部に届いて通話環境が悪くなり、携帯電話はどの電波と通信していいか判断できずに、つながりにくく、不安定になったりします。
色々な方向から電波が到来し干渉している所では、「無指向性アンテナ」では解決が難しく、「指向性アンテナ」が有効であり、複数の携帯を同時に接続して使えることが確認できました。
電波太郎：
干渉しているところでは「指向性アンテナ」によって改善できるのですね。
開発担当：
「無指向性アンテナ」を少しでも電波状態の良いところに置けば改善できるかもしれません。
でも、確実に改善するには干渉波をカットすることで実現します。
でも、確実に改善するには干渉波をカットすることで実現します。
電波太郎：
都市部で電波が干渉していて音が悪かったり、メールが上手く送信できないオフィスでは、指向性アンテナと分配システムで解決できるのですね。
開発担当：
はい、そうです。
いろいろなユーザーの方の声をお聞きしながら進めています。
ご意見、感想など伺えればありがたいです。
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