基地局

基地局（きちきょく、BS:Base Station）とは、無線端末との間で無線通信を行うための、装置および付随する建造物とその設置場所の一式のことを言う。

電波法令上は、「陸上移動局との通信（陸上移動中継局の中継によるものを含む。）を行うため陸上に開設する移動しない無線局（陸上移動中継局を除く。）をいう。」と定義され、警察、消防、鉄道、タクシー無線などあらゆる業務無線の親局が相当する。複数ヶ所へ携帯する移動局である携帯局の親局を携帯基地局という。基地局及び携帯基地局を合わせて「基地局等」と表記する。2007年1月末時点で61万局あまりが免許を受けているが、その大半をPHSの親局（約69%）と携帯電話・自動車電話の親局（約21%）が占めている。

携帯電話・PHS等においては、基地局等は電話機（端末）との間で無線通信を行う一方、電話網の末端となり、端末との間の通話・通信を電話網との間で中継する役割を持つ。携帯電話・PHSの電話網（基地局等間）は有線（光ファイバー、ISDN等）または無線で形成されている。PHSの基地局等を特にCS(Cell Station)と呼称する場合もある。

構成

移動中の各無線機（端末）との通信をするトランシーバー（送受信機）とアンテナを有する。

携帯電話の場合は、郊外や地方では高さ数十メートルの鉄塔を建設して、アンテナなどの無線設備を取り付けて使用することが多い。また、都市圏ではビルやマンション等の屋上などを借りてアンテナを設置することも多い。他に、かつての出資関係から出資元の施設などを借用する場合も多く、NTTドコモの場合は電話局などNTT関連の施設内にある中継アンテナ鉄塔にも設置されており、auの場合、旧セルラーの出資元であったKDDI（旧DDI）の中継アンテナ鉄塔や、旧IDOに出資していた東京電力やトヨタ自動車関連の施設、ソフトバンクモバイル（旧ボーダフォン）では、かつて（旧デジタルホン→Jフォン時代）の出資元であったJR関係の施設に設置されていることが多い。PHSの場合は、ビル等の屋上や、電柱等の上部（旧アステルは電力会社の電柱、NTTドコモはNTT電話線の電柱または公衆電話ボックス、ウィルコム（旧DDIポケット）は独立電柱）上に設置される。また、開始当初から主な地下鉄駅や地下街構内に基地局等が設置されている。

携帯電話では、アンテナほか装置設備全体（カバーエリア）が大型になりがちであり、広めの敷地・用地、および多額の建設費用を必要とするが、PHSの場合はアンテナ・装置（カバーエリア）とも小型であり、設置費用も少なくて済む。このため、携帯電話では、郊外や地方を中心に、一つの鉄塔に複数社（例・au＋ソフトバンク）の基地局等が設置されている場合も少なくない。地方の僻地などで、基地局建設に際して自治体や「社団法人移動通信基盤整備協会」による公的補助を受けた場合には、NTTドコモ＋au＋ソフトバンク（＋ツーカー）の3（4）系統が一つの鉄塔に存在することもある。一方で、PHSでは、スキー場などにスポット的な利用可能なエリアが存在する。また、PHSでは1995年の開始当初から行われていた地下鉄駅や地下街への展開も、携帯では費用などの問題から、2003年頃にようやく開始された状態である。また、人は少ないがエアコンも設置されているところが多い（ガスヒートポンプエアコン（GHP）やビル用マルチエアコンの場合もある）。

災害・停電時など電源に異常が発生した場合に備えて、携帯電話の場合はほぼ全ての基地局等に、PHSの場合は一部の基地局等に、バックアップ用のバッテリー設備を備え、非常時の通話・通信の確保を図っている。もっとも、大容量のバッテリーを備えていると言われる携帯電話の基地局等でも、新潟県中越地震や福岡県西方沖地震のような大きな地震災害等においては、次のような原因その他により、正常な通話・通信が出来なくなる事態が発生した。

• 過度のトラフィック集中による輻輳とそれに伴う発信規制（特に通話。iモードやメールなどのインターネット接続サービスは規制されにくい。基地1局につき通話のために接続可能な移動局は携帯電話は20局程度、PHSは3～14局程度まで。）
• 基地局等から交換機施設までの通信回線（専用線）の切断
  • 専用有線通信線の物理的な切断、損傷
  • 山奥などのため物理的な専用回線を引くことが出来ず、無線回線で接続されている場合に電波を中継する基地局等が倒壊・損傷した場合
• 電力等の復旧や、電力車（補充充電を実施する）の手配が出来ない、または遅れた場合など、一日程度でバッテリーは空になる・自家発電用の燃料を使い果たす。

以上のような問題点・疑惑が指摘されている。

セル方式

無線基地局の設置につき「セル方式（cellular communication system）」が採られている場合、その基地局等の電波が届く範囲（通信可能な範囲）を「セル」（cell, cellular :細胞）と言う。携帯電話に関する普通名詞や固有名詞に使われている「セルラー」も同義である。

セル方式とは、無線周波数帯域を効率良く利用するため（周波数利用効率の向上のため）、基地局等を多数設置して、電波の到達範囲を一定エリアに留めて、同じ周波数帯域をできるだけ再利用しようとする方式である。

セルの配置の仕方をセル設計と言う。携帯電話のセル設計については、正六角形（ハニカム）による配置が一般的である。ただし、これはあくまで設計上の話であって、電波は建造物や地形の影響を大きく受けるため、実際は正六角形から大きくひずみ、非常に複雑なセル形状となる。セルの一部がちぎれて隣接セルの中に入り込むことさえある。また、基地局の設置場所の関係から、正六角形を規則正しく並べた配置になるように置局することは難しい。さらに、不感地帯や高トラフィック解消の為に、新たな基地局を既存のセル配置の中に割り込ませることもある。このように、実際のセル配置は、正六角形配置とはほど遠いものとなっている。

セルの大きさは、携帯電話においては数百m～数km（「マクロセル」と呼ばれる）が一般的である。比較的大きなセルを取る場合「大ゾーン」、比較的小さなセルの場合は「小ゾーン」と呼ばれる。大ゾーンは人口密度が低い平野部に適用される。小ゾーンは人口密度が高い都市部に適用される。大都市の駅前や繁華街ではセルを重複（オーバーレイ）させることも行われている。また、日本に多い山間の集落は地形の制約から小ゾーンとなることが多い。

また、指向性アンテナを使って、正六角形によるセルを角度で等分割する構成を「セクタ構成」と呼ぶ。セルを3または6分割する3セクタ構成、6セクタ構成などが一般的である。

PHSにおいては、セルの大きさは数10～数100メートル程度の「マイクロセル」となる。街路に沿って地上高を低く取り、小出力の基地局等を多数設置する方式（「ストリートセル方式」、低トラフィック型）と、マンションや自立柱などの比較的高い地上高を取り、PHSとしては高出力の基地局等（および高感度のアンテナ）を用いて少数設置する方式（高トラフィック型）がある。

PHSではセル毎に周波数の異なる多数の通信チャンネルを採用できる。そのため、一部のPHS事業者では、セル毎に動的に通信チャンネルを割り当てるシステム（DCA:Dynamic Cell Assign）を採用しており、自動自律分散的にセル設計が行われる。

実際の事業者においては、これらの方式を各種組み合わせて採用した方式が採られている事が多い。

参考文献：

基地局別特徴

NTTドコモ携帯電話

FOMA（W-CDMA）

PDC基地局等に併設されていることが多い。そのため、基地局配置はFOMAに適したものにはなっていないが、最近はFOMA専用の新設局も大幅に増加しており、movaではカバーされていない場所でも、利用できる場所もわずかながらある。

山間部に於いては、山頂や尾根に置局されることはまれで、山の中腹や単に道路沿いに置局されるため、基地局等のカバーエリアが狭く、基地局等が多い割には不感地帯が多い。

セクタ構成は、平野部は6セクタと3セクタが入り交じっている。山間部は1セクタである。平野部は送信ダイバーシティもおこなっており、6セクタの場合は送信機が12台あることになる。

アンテナは、アンテナ本体とアンテナ制御装置が別体になっているため、無数の同軸ケーブルがアンテナから飛び出しているのが特徴である。

mova（PDC）

1993年のサービス開始で歴史も長く、全国に多数存在するNTT関連の電話局や中継所などの施設への設置が先行し、さらに単独基地局の整備も進められていたため、基地局配置の完成度は高い。

1.5GHz（中央・東海の「シティフォン」、関西の「シティオ」）は東京周辺ではそれなりに密度はあるものの、他地域では極端に密度が粗く、不感地帯が多いため使いにくい状態。いずれも新規受付が終了しており、東京周辺で504iシリーズ以降の自動1.5GHz対応機の音声通話用に使われている状態である。

au（KDDI）携帯電話

cdmaOneの開始当初、関東・甲信・東海はIDO（日本移動通信株式会社）、それ以外は、セルラー（DDIセルラーグループ）のサービスであったため、auに統合された今でも、基地局等は大きく異なっている。

旧IDOエリア

1999年のサービス開始であり歴史が古いため、基地局配置の完成度は概ね高い。かつてのIDOの主な出資元がトヨタ自動車や東京電力であったため、トヨタや東電関係の施設から設置が進められた。

山間部に於いては、山頂や尾根への置局と、山の中腹や道路沿いへの置局の組み合わせで、基地局等が少ない割にはエリアが広い。しかしながら、圏外の場所も少なくはないので、さらなる、新局の設置が期待される。

セクタ構成は、3セクタが基本で山間部は1～2セクタである。

アンテナは、アンテナ制御装置と一体になっている上、偏波ダイバーシティ方式により、アンテナの本数が少なくて済むため、スマートであるのが特徴である。また、供給されるエアコンは三菱電機製が多いのが実情である。

旧セルラーエリア

1998年のサービス開始であり歴史が古いため、基地局配置の完成度は概ね高い。

セクタ構成は、6セクタが基本で、一部3セクタもある。山間部は1～2セクタである。都市部に限らず、人口密度の少ない地域に於いても平野部は6セクタであり、その代わり、セル半径を大きくしている。そのため、かなり離れたセル同士の干渉が発生することがある。

アンテナは、アンテナ制御装置と一体になっているが、セクタ数が多い上、スペースダイバーシティ方式であるため、アンテナの本数が多い（6セクタの場合は12本）のが特徴である。北海道に於いては、旧IDOエリアと同じ基地局等が見られる。

ソフトバンクモバイル

旧デジタルホンエリア

旧デジタルホン当初の親会社であった日本テレコム（現・ソフトバンクテレコム）が、元々はJR系であったため、駅などJR関連の施設を使って基地局等が整備された。携帯電話では最後発（2006年時点）であり、密度が粗いために不感地帯が多く、郊外や地方の整備に当たって、他社基地局等に相乗りしてアンテナを設置していることも多い。

3G（W-CDMA）は、FOMA同様に既存PDC基地局等に設置されているが、後発ゆえのハンディキャップか密度は粗く、加入者が伸び悩んでいる一因となっている。打開策として2006年度の設備投資（通期）は大幅に増額されて前年比66.8％増となる約4,000億円を投資してNEC製の小型基地局設備の拡充を進めている。　

旧デジタルツーカーエリア

資本構成から、初期段階では駅などJR関連の施設や日産自動車関連の施設を使って基地局等が整備された可能性が高い。旧デジタルホンとツーカーの双方のローミングの受け皿でもあることから、両キャリアに対応した設備を有している。後の基地局等では旧ツーカーと資本系列が同じ旧DDIセルラーの基地局等に相乗りした可能性もある。供給されるパッケージエアコンはDAIKIN製が多い（なぜかは不明）。

ツーカー（KDDI）

旧デジタルホンとともに携帯電話では最後発（2006年時点）であり、当初の出資元が日産自動車と旧DDI（関西は除く）のため、DDIの無線通信アンテナや日産関連の施設に併設されたものが多い。密度が粗いために不感地帯が多く、郊外や地方の整備に当たって、他社基地局等に相乗りしてアンテナを設置していることも多い。KDDIへの吸収直前まで基地局等の増設が行われていた。サービス終了にともない、今後は鉄塔等がUQコミュニケーションズの Mobile WiMAX用として利用される。

ウィルコム（旧DDIポケット）

ビル・マンション屋上や自立柱に高出力(500mW)の基地局(CS)を配置するパターン（高トラフィック型）が殆どであり、小出力・小型のCSは輻輳緩和用や、構内・屋内など補完的である。DCAを最大限活用して、徹底して高トラフィック型CSによりエリアの穴を潰す方策を採り続けているため、中心街・市街地においては高トラフィック型にしては置局の密度が高い。エレメントが白く上向きの4本である事が特徴。

なお、CSにリモートアップデート可能なファームウェアを当初より採用していた事により、エアーエッジ等の新型サービスにも柔軟に対処可能となった。また、アンテナエレメントの改良により高感度タイプや、高指向性タイプもあり、干渉抑制のためのアダプティブアレイ技術の採用、辺縁部には無線エントランス回線の採用など、PHS事業者としては意欲的な技術採用およびエリア展開を行っている。ウィルコムに移行した頃から、W-OAM対応と目される8エレメントの新型基地局を、都市エリアを中心に順次配置していっている。

ドコモPHS（NTTドコモPHS）

サービス開始当初はアステルと同様に、小型・小出力（主に20mW）のCSをNTTの公衆電話や電柱に配置するストリートセル型であった。後に、ウィルコム（当時はDDIポケット）と同様に高出力型のCSをビル・マンション屋上に配置している高トラフィック型を、並行して採用した。高トラフィック型は中心街・市街地においてもセル半径を元にした単純なセル配置であったためか、ウィルコムに比較してエリア内の穴（不感地点）が多いとされた。高出力型はエレメントが黒く上と下向きにそれぞれ4本の計8本である事が特徴。

アステルグループ

主に電柱に小型・小出力（主に20mW）のCSを配置するストリートセル型であった。高出力型のCSもあるが少数である。なお、2006年12月20日をもって、アステルグループの音声PHSサービスは全て終了している。

外部リンク

• PHS.st（PHS基地局）
• Imitation of Asparagus