JP2001522160A - 非陸上セルラー移動体遠隔通信局 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 非陸上セルラー移動体遠隔通信局は、多数の非干渉技術を用いて、地上通信のために割り当てられた既存のセルラー移動体遠隔通信無線周波数の使用を、非陸上領域に拡張する。例えば、非陸上セルラー移動体遠隔通信局のアンテナ素子により生成される信号の偏波は、地上アンテナにより生成されるセルラー無線信号の偏波とは異なり、好ましくは実質的に直交し、それにより、地上無線信号への干渉の可能性を最小限にする。さらに、非陸上移動体加入者局と非陸上セルサイトコントローラとの間で交換される制御信号は、地上セルサイト送信器−受信器対への干渉の可能性を回避するように構成される。非陸上セルラー移動体遠隔通信局の送信電力はまた、厳しく制御され、地上移動体加入者局およびセルサイト送信器−受信器対により拒絶される大きさである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （関連出願の相互参照） 本願は、「Ｍｕｌｔｉ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｅｌｌｕ
ｌａｒ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ」と題された１
９９６年７月２日出願の米国特許出願シリアル番号第０８／６９２，８３７号の
一部継続出願である。上記特許出願は、「Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎ
ｉｃａｔｉｏｎｓ」と題された１９９２年３月６日出願の米国特許出願シリアル
番号第０７／８４７，９２０号の一部継続出願である。

【０００２】 （発明の分野） 本発明は、セルラー通信に関し、具体的には、陸上セルラー移動体遠隔通信シ
ステムにより使用されるセルラー遠隔通信チャネルと同じセルラー遠隔通信チャ
ネルを用いて、非陸上移動体加入者にサービスを提供する非陸上セルラー移動体
遠隔通信局に関する。

【０００３】 （課題） セルラー移動体遠隔通信サービス分野の課題は、非陸上の顧客に、無線通信媒
体を介して高品質の通信サービスを提供することである。既存のセルラー移動体
遠隔通信システムは陸上（本明細書では、地上という）移動体加入者局を扱って
いるが、このサービスは現在、地上移動体加入者局と非陸上移動体加入者局との
間の信号干渉の問題点のため、非陸上移動体加入者局に拡張することができない
。従って、遠隔通信を担当する規制当局は現在、そのようなサービスの提供を許
可していない。

【０００４】 セルラー移動体遠隔通信システムは、各々が移動体加入者局を有する移動体遠
隔通信顧客を、コモンキャリア公衆電話網により扱われる陸上顧客と、その他の
移動体遠隔通信顧客との両方に接続するサービスを提供する。そのようなシステ
ムでは、着信するまたは発信する呼び出しはすべて、移動体遠隔通信交換局（Ｍ
ＴＳＯ）を通して経路付けされる。各移動体遠隔通信交換局は、複数のセルサイ
ト（基地局）に接続される。これらのセルサイトは、セルサイトがカバーするエ
リアにある移動体加入者局と通信する。移動体加入者局は、セルサイトにより扱
われ、各セルサイトは、より大きいサービス領域の１セルエリアにある。サービ
ス領域内の各セルサイトは、通信リンクのグループにより、移動体遠隔通信交換
局に接続される。各セルサイトは、無線送信器および受信器のグループを含み、
各送信器−受信器対は、１つの通信リンクに接続される。各送信器−受信器対は
、無線周波数対で動作する。一方の周波数は、移動体加入者局に無線信号を送る
ための周波数であり、他方の周波数は、移動体加入者局から無線信号を受け取る
ための周波数である。所定の無線周波数対で動作するセルサイトの送信器−受信
器対がオンにされ、且つ、そのセルサイトにある移動体加入者局が同じ無線周波
数対に合わされると、セルラー通信接続の第１段階が確立される。通信接続の第
２段階は、この送信器−受信器対に接続された通信リンクと、コモンキャリア公
衆電話網との間である。この通信接続の第２段階は、引き込みおよび引き出し中
継線によりコモンキャリア公衆電話網に接続される移動体遠隔通信交換局におい
て確立される。移動体遠隔通信交換局は、移動体顧客の音声および／またはデー
タ信号を、通信リンクから、引き込みまたは引き出し中継線に切り換えるための
交換網を含む。移動体遠隔通信システムは、移動体遠隔通信交換局の移動体遠隔
通信コントローラと、移動体遠隔通信交換局に関連する各セルサイトのセルサイ
トコントローラとにより制御される。複数のデータリンクが、移動体遠隔通信コ
ントローラおよび関連するセルサイトコントローラを接続する。移動体遠隔通信
コントローラは、複雑なソフトウェアの制御下で動作し、そして交換網を制御す
る。移動体遠隔通信コントローラはまた、データリンクを介して関連するセルサ
イトコントローラと交換される制御メッセージを生成して解釈することにより、
関連するセルサイトコントローラの動作を制御する。各セルサイトのセルサイト
コントローラは、移動体遠隔通信コントローラからの制御メッセージに応答して
、そのセルサイトの送信器−受信器対を制御する。各セルサイトの制御プロセス
はまた、移動体加入者局の、選択された無線周波数への調整を制御する。

【０００５】 地上セルラー移動体遠隔通信網の各セルは、セルサイト送信アンテナの周りに
放射状に配置される所定の空間体積を含み、空間の領域は、制限された高さを有
する円筒形の体積にほぼ近い。すべての移動体加入者局が、伝統的なセルラー移
動体遠隔通信システムの地上ユニット（自動車など）に設置されるため、セルサ
イトのアンテナ放射パターンは、地面に近接するように整列され、セルサイトア
ンテナにより生成される信号の偏波は、実質的に垂直である。１つのセルサイト
の無線信号が隣接するセルサイトの無線信号に干渉することを防ぐために、隣接
するセルサイトの送信器周波数は、異なる周波数になるように選択され、隣接す
る送信器周波数間の周波数分離が、隣接するセルサイトの間での重なる伝送を避
けるために十分な周波数分離であるようにする。同じ周波数を再利用するために
、セルラー遠隔通信業界は、わずかではあるが限られた数の送信器周波数と、２
つの隣接するセルサイトが同じ周波数上で動作しないことを確実にするセルサイ
ト割り当てパターンとを開発した。また、動的電力制御（ＤＰＣ）が、逆経路（
移動体から基地への）伝送レベルを管理して、同一チャネル干渉をさらに制御す
る。地上移動体加入者局が呼び出し接続を開始すると、ローカルセルサイト送信
器からの制御信号により、地上移動体加入者局の周波数アジャイルトランスポン
ダが、その特定のセルサイトに関して指定された動作周波数で動作する。地上移
動体加入者局が１つのセルサイトから別のセルサイトに移動すると、呼び出し接
続は、連続するセルサイトに引き渡され、地上移動体加入者局の周波数アジャイ
ルトランスポンダが、その動作周波数を調節して、地上移動体加入者局が現在動
作しているセルサイトにある送信器の動作周波数に対応させる。

【０００６】 この既存のセルラー移動体遠隔通信システムは、それに関連する地上加入者局
とともに、現在広く使用されており、隣接するセルサイトの間での周波数の重な
りの問題点を解消し、且つ、周波数が重なる可能性に遭遇することなく広大なエ
リアを扱うために必要とされる周波数の数を最小限にするように設計されている
。これらの既存のセルラー移動体遠隔通信システムは、それらに関連する地上加
入者局とともに、ユーザの移動体加入者局が非陸上領域に入ると動作不可能にな
る。具体的には、航空機へのセルラー移動体遠隔通信サービスの提供は、既存の
地上セルラー移動体遠隔通信網のアーキテクチャとは一致しない。なぜなら、既
存の地上セルラー移動体遠隔通信システムのアンテナパターンは、地上に近接す
るパターンで信号を放送し、セルサイトパターンの周波数割り当てパターンは、
航空機まで拡張不可能であるからである。具体的には、高速移動する航空機を扱
うことができるアンテナパターンは、航空機がセルサイトを次々と横切るときの
局のハンドオフ回数を最小限にするために十分な空間体積をカバーしなければな
らない。移動体加入者局が、この環境で適切な大きさのセルサイトを有するため
には、そのセルサイトは、多数の既存の地上セルサイトにわたることになる。従
って、既存の周波数再利用パターンが崩壊され、現在、そのような目的で割り当
てられるかまたは割り当てに利用可能な周波数はない。非陸上セルラー遠隔通信
での使用のために追加の周波数が割り当てられた場合、すべての既存のセルラー
遠隔通信機器を、これらの新しい周波数で動作することができ、なおかつ、既存
のセルラー遠隔通信サービスパターンに適合したままになるように再設計しなけ
ればならない。

【０００７】 従って、既存の地上セルラー移動体遠隔通信加入者局および関連網は、単に非
陸上領域にサービスを提供するように拡張可能にすることだけはできず、すべて
の地上セルラー移動体遠隔通信システムおよび加入者局に設置された選り抜きの
アーキテクチャは、そのままでは、非陸上領域での使用のためには根本的に使用
不可能である。従って、既存のセルラー移動体通信網は、まさに本質的に、単に
２次元地上システムであり、その限られた定義を越えて拡張することはできない
。この制限のため、セルラー移動体遠隔通信サービスは、航空機には完全に利用
不可能であり、航空機は、既存のセルラー移動体遠隔通信網から独立して動作す
る別個の通信システムであって、そのシステム自体のトランシーバアンテナパタ
ーン、独自の無線機器および制御ソフトウェアを必要とする通信システムを使用
しなければならない。

【０００８】 （解決策） 多次元セルラー移動体遠隔通信システムにおいて使用される本発明の非陸上セ
ルラー移動体遠隔通信局（本明細書では、「非陸上移動体加入者局」と呼ぶ）に
より、上記問題点が解決されるとともに、当該分野において、技術進歩が達成さ
れる。多次元セルラー移動体遠隔通信システムは、地上セルラー通信のために割
り当てられた既存のセルラー移動体遠隔通信周波数の使用を、地上移動体加入者
局と非陸上移動体加入者局との間の信号干渉の可能性を回避する態様で、非陸上
移動体加入者局に拡張する。具体的には、多次元セルラー移動体遠隔通信システ
ムは、所定体積の非陸上セル（カバレッジエリア）のオーバレイの付加により、
現在の地上セルラー遠隔通信網の２次元隣接セル構成を拡張する。非陸上セルの
各々は、多数の地上セルに重なり得、非陸上セルは、本質的に３次元である。こ
のオーバレイパターンの各非陸上セルは、所定の幾何学的形状および空間位置で
あり、好ましくは、その他の非陸上セルに隣接し、そのため、複数の隣接する非
陸上セルが、既存の地上セル網のすぐ隣にある領域であって、既存の地上セル網
の上にある領域において、大きい空間体積を完全に占有する。この態様で、非陸
上セルのオーバレイは、既存の地上セルと合併して、シームレスの多次元セルラ
ー遠隔通信網を形成する。この多次元網は、既存のＭＴＳＯ交換を分割してそこ
に仮想網を作り出すことにより達成することができる。

【０００９】 このシステムには、非陸上セルおよび非陸上移動体加入者局が地上セルおよび
地上移動体加入者局とともに動作することを可能にして、優れた通信性能を提供
するよう、協同して作用する多数の実現特徴がある。これらの特徴はすべて、結
果として得られる多次元網の非陸上エレメントと地上エレメントとの間の干渉の
可能性を減らすよう機能し、そして、システムを実現するために使用されるこれ
らの特徴の組み合わせは、無線通信のために用いられる通信／制御技術、地形の
トポグラフィ、通信トラフィック、システムの実現コスト、などの機能である。
従って、本発明の非陸上移動体加入者局において説明される実現特徴のほんのサ
ブセットだけを用いて、多次元セルラー移動体遠隔通信システムを実現すること
ができる。

【００１０】 非陸上移動体加入者局は、地上加入者局およびセルサイトから起こるセルラー
信号の受信に鈍感なアンテナパターンを作り出し、このアンテナパターンは、下
方向または外方向にのみ伝送可能である。さらに、非陸上移動体加入者局のアン
テナ素子により生成される信号の偏波は、水平偏波などの、地上セルラー無線信
号の偏波とは異なる偏波であって、好ましくは、地上セルラー無線信号の偏波に
実質的に直交する偏波であり、それにより、垂直偏波された地上セルラー無線信
号に干渉する可能性を最小限にする。さらに、非陸上移動体加入者局と、非陸上
セルサイトコントローラとの間で交換される制御信号は、地上セルサイト送信器
−受信器対に干渉する可能性を回避するように構成される。具体的には、非陸上
移動体加入者局に用いられる制御チャネルは、これらのチャネルにおいて伝送さ
れる制御信号が地上移動体加入者局と地上セルサイト送信器−受信器対とに認識
不可能であるように選択される。そのため、非陸上移動体加入者局からの放送が
地上移動体加入者局またはセルサイト送信器−受信器対に到達しても、これらの
放送は、解釈不可能であり、即座に拒絶される。任意に、非陸上システムは、ア
ップリンクおよびダウンリンク周波数を、地上移動体加入者局パターンと逆にな
るように切り換えることができる。この態様で、既存の地上セルに隣接する空間
領域であって、既存の地上セルの上にある空間領域に、非陸上セルを作り出すこ
とができ、そして、地上セルラー遠隔通信のために割り当てられた既存のセルラ
ー通信周波数を、既存の地上セルラー移動体遠隔通信システムと非陸上移動体加
入者局との間の相互作用が起こる可能性を伴わずに、非陸上セルラー遠隔通信の
ために再利用することができる。これは、一部分には、これらのシステム間の干
渉が起こる可能性がより少ないためである。なぜなら、地上システムの順方向経
路は、より多くの電力を送り、非陸上局から出力された信号は、低ゲインである
からである。さらに、非陸上通信の送信および受信周波数を、間隙空間で、地上
周波数からオフセットすることができる。非陸上セルは、地上セルの管理と類似
してはいるが別個の態様で管理することができる。そのため、１つの非陸上セル
から別の非陸上セルへのハンドオフは、地上セルとは独立して管理されるが、地
上セルに用いられる制御態様と同様の制御態様で管理される。

【００１１】 従って、現在の地上セルラー移動体遠隔通信システムの現在割り当てられてい
るセルラー無線周波数と、制御フィロソフィとを再利用することにより、既存の
機器の再設計が最小限にされ、そして、新しい装置の必要性が最小限にされる。
移動体遠隔通信交換局に対して、非陸上セルはすべて、既存のセルサイトと調和
して動作し、セルまたは局が本質的に地上のものであっても非陸上のものであっ
ても、セルまたは局の間に識別できる区別がない。なぜなら、交換が分割され、
仮想網を作り出すからである。この態様で、既存の２次元移動体セルラー遠隔通
信網は、これらの非陸上移動体加入者局の使用により、現在割り当てられている
セルラー無線周波数と現在提供されているサービスとを使用する多次元セルラー
移動体遠隔通信システムを作り出すように拡張可能である。

【００１２】 （詳細な説明） 本発明の非陸上移動体加入者局は、多次元セルラー移動体遠隔通信システムと
ともに動作して、地上通信のために割り当てられた既存のセルラー移動体遠隔通
信無線周波数の使用を、地上移動体加入者局と非陸上移動体加入者局との間の信
号干渉の可能性を回避する態様で拡張する。具体的には、多次元セルラー移動体
遠隔通信システムは、既存の地上セルラー移動体遠隔通信網に、所定の幾何学的
形状および空間位置の非陸上セルのオーバレイを追加し、そして、少なくとも１
つの技術、好ましくは複数の技術を用いることにより、干渉の可能性を減らすよ
うに通信プロトコルを構成する。第１の技術は、非陸上アンテナ素子により生成
されるセルラー無線信号の偏波が、水平偏波などの、地上アンテナにより生成さ
れるセルラー無線信号の偏波とは異なる偏波であって、好ましくは、これらのセ
ルラー無線信号の偏波に実質的に直交する偏波であることが可能であり、それに
より、公称上垂直偏波された地上セルラー無線信号に干渉する可能性を最小限に
することである。別の技術は、非陸上移動体加入者局と、非陸上セルサイトコン
トローラとの間で交換される制御信号を、地上セルサイト送信器−受信器対に干
渉する可能性を回避するように構成できることである。具体的には、非陸上移動
体加入者局に用いられる制御チャネルは、これらのチャネルにおいて伝送される
制御信号が概して地上移動体加入者局およびセルサイト送信器−受信器対に認識
不可能であるように選択される。そのため、非陸上移動体加入者局からの放送が
地上移動体加入者局またはセルサイト受信器に到達しても、これらの放送は、解
釈不可能であり、即座に拒絶される。その他の技術が、本明細書において説明さ
れる。本発明の非陸上移動体加入者局の説明のための適切なコンテキストを提供
するために、非陸上移動体加入者局の説明の前に、基礎となる多次元セルラー移
動体遠隔通信システムについて説明する。

【００１３】 セルラー移動体遠隔通信システムのアーキテクチャ 図１は、典型的な従来技術の地上セルラー移動体遠隔通信システムを示す。こ
の地上セルラー移動体遠隔通信システムは、複数の移動体電話交換局（ＭＴＳＯ
）１０２、１０３を含み、各移動体電話交換局は、通信設備１１２０〜１１２４
、１１３０〜１１３３を介して、複数のセルサイト送信器−受信器対１２０〜１
２４、１３０〜１３３（本明細書では、基地局とも呼ばれる）に接続される。「
セルサイト」および「セル」という用語は、文献では漠然と使用されている場合
もあり、「セルサイト」という用語は概して、送信器および受信器装置が配置さ
れる場所を示し、「セル」という用語は概して、セルサイトに設置される特定の
送信器−受信器対により扱われる空間領域を示す。加入者局と送信器−受信器対
との間の通信を実現するために用いられる特定の技術と、加入者局と送信器−受
信器対との間で転送されるデータの性質とは、そのデータが音声、ビデオ、テレ
メトリ、コンピュータデータなどであれば、本明細書に記載されるシステムに限
定されない。なぜなら、新規なシステム概念が開示されるのであって、既存のシ
ステム概念の特定の技術に限定された実現が開示されるのではないからである。
従って、本明細書において用いられる「セルラー」という用語は、空間を複数の
体積測定部分またはセルに分割し、そしてこれらのセルに配置された加入者局と
、各セルのセルサイトに配置された関連する送信器−受信器対との間の通信を管
理することに基づいて動作する通信システムを示す。

【００１４】 例示の目的のために、図１には、２つの移動体加入者局Ａ、Ｂが示され、それ
ぞれセル１０６−４、１０７−２内に配置される。複数のセル１０６は、指定さ
れた移動体遠隔通信交換局１０２と相互接続される。この移動体遠隔通信交換局
１０２は、移動体遠隔通信交換局１０２により扱われる様々なセル１０６の送信
器−受信器対１２０〜１２４を、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）と相互接続して、
その他の移動体遠隔通信交換局および従来の電話装置にアクセスする役割を果た
す。セルラー移動体遠隔通信システムはまた、照合システム１０１を含む。照合
システム１０１は、データリンク１０４、１０５を介してそれぞれ移動体遠隔通
信交換局１０２、１０３に相互接続される。照合システム１０１は、移動体加入
者局Ａ、Ｂの同一性を認証するよう機能するとともに、これらの加入者へのセル
ラー遠隔通信サービスの提供を許可するよう機能する。照合システム１０１は、
このシステムの呼び出しカバレッジエリアに居住する許可された加入者を示すデ
ータを含むホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ）と、このシステムの呼び出し
カバレッジエリアには居住していないが、現在この呼び出しカバレッジエリアで
活動している許可された加入者を示すデータを含むビジタロケーションレジスタ
（ＶＬＲ）とを含む。

【００１５】 特定のセルラーサービスの範囲は、セルの地理的な場所により決定される。さ
らに、セルラー移動体遠隔通信システムは、全国的には接続されない。むしろ、
本産業は、加入者の特定の（ホーム）基地を扱う多くの別個の地理的領域からな
る。例えば、図１では、太線Ｃ−Ｃは、２つのセルラー領域間の境界を示し、移
動体遠隔通信交換局１０２は、これらの領域の第１の領域に配置され、移動体遠
隔通信交換局１０３は、第２の隣接する領域に配置される。セルラー加入者が、
自分の地理的ホーム領域を出ていくと、そのセルラー加入者は、「ローマー」と
なる。ローミング加入者が、移動体加入者局からセルラー電話呼び出しをすると
、サービスを提供する移動体電話交換局には、このローマーが有効な加入者であ
るかどうかを判定する方法がない。なぜなら、この情報は、ローマーのホームシ
ステムに含まれるホームロケーションレジスタにあるからである。ホーム交換か
ら情報を得、そして、よその移動体遠隔通信交換局にローマーの状態を知らせる
ことは、図１に示される照合システム１０１の１つの機能である。一旦照合され
ると、この情報は、ローミングテリトリーＶＬＲに、典型的には２４時間格納さ
れる。

【００１６】 例えば北米で提供されているセルラー無線遠隔通信サービスは、主として自動
車およびその他の地上移動体加入者局のために設計されている。現在使用されて
いるシステムは、極超短波（ＵＨＦ）バンドの複数の無線周波数チャネルを使用
する。このシステムのチャネルは、指定されたバンドのＵＨＦ周波数対を含む。
チャネルの一方の周波数は、「順方向」搬送波と呼ばれ、基地局から移動体加入
者局への伝送に使用され、対の他方の周波数は、「逆方向」搬送波と呼ばれ、移
動体加入者局から基地局への伝送に使用される。使用されている現在の技術は、
アドバンストモバイルフォンシステム（ＡＭＰＳ）の場合には３０ｋＨｚの周波
数チャネル間隔で、狭帯域アドバンストモバイルフォンシステム（ＮＡＭＰＳ）
の場合には１０ｋＨｚの周波数チャネル間隔で信号を伝送する方法として、アナ
ログ周波数変調（ＦＭ）を含む。幾つかのシステムにはデジタル伝送能力もあり
、複数の信号スロット（本明細書で使用される「チャネル」という用語に含まれ
る）が、同じ搬送波上に多重化され、ＴＤＭＡシステムでは隣接するバンド間に
３０ｋＨｚの間隔を有し、ＣＤＭＡシステムでは１．２５ＭＨｚの間隔を有する
。合計８３２の３０ＫＨｚチャネルが、セルラー電話の使用に利用可能であり、
これらのチャネルは、８２４ＭＨｚと８４９ＭＨｚとの間、および、８６９ＭＨ
ｚと８９４ＭＨｚとの間の周波数にある。送信器は、８３２の通信チャネル、即
ち、７９０の音声／データ通信チャネルおよび４２の制御チャネル、を有する。
このチャネルの組は、２つのサブセットに分割され、各サブセットは、２１の制
御チャネルと、関連する３９５の音声／データチャネルとからなる。チャネルの
第１の組は、典型的には、バンドの「Ａ」側と呼ばれ、チャネルの残りの組は、
典型的には、バンドの「Ｂ」側と呼ばれる。チャネルの各組の４１６の無線チャ
ネルは、２１の制御チャネルと、３９５の音声／データ通信チャネルとに分割さ
れる。３９５の音声／データ通信チャネルは、Ｋ＝７プランと呼ばれる７セルチ
ャネル再利用プランと使用される場合、約５６のチャネルからなる７つのグルー
プに再分される。

【００１７】 多次元セルラーシステム制御チャネル この既存の規制された通信環境では、航空機などの非陸上場所からセルラー移
動体電話機器を使用しようと試みると、特定の問題点に遭遇する。航空機内にあ
る移動体セルラー電話局の高い位置のため、信号は、地面の大きなエリアにわた
って放送され、そのエリアで、多くの地上セルサイト送信器−受信器対により受
け取られる。さらに、複数のこれらの地上セルサイト送信器−受信器対での信号
強度は、実質的に等しい可能性があり、それにより、制御している基地局の決定
を、困難な選択にしている。従って、移動体セルラー加入者局は、航空機からの
伝送が法律で禁止されている。

【００１８】 セルラー電話網は、通信を許容可能な品質にすることを可能にするために、最
小限の信号対雑音比を必要とする。多次元セルラーシステムとして展開される場
合、信号電力レベルと背景または雑音電力レベルとの間の現在必要とされている
最小分離は、干渉のない通信のためには、典型的には、非陸上加入者局について
約８〜１０ｄＢであり、セルサイト受信器については６〜８ｄＢである。しかし
、既存の陸上セルラーシステムは、高品質な呼び出し接続を維持するために、＋
１７〜＋１８ｄＢ Ｃ／Ｎ＋Ｉ比を必要とする。従って、多次元システムの非陸
上セルラー通信部分は、利用可能な信号電力の制約内でのアンテナ素子の適切な
選択および配置により、適切な信号強度を提供しなければならない。さらに、信
号特性と、通信制御フィロソフィとにより、地上移動体加入者局と非陸上移動体
加入者局との間の干渉を未然に防がなければならない。

【００１９】 この独自の解決策の通信制御フィロソフィ部分は、非陸上移動体加入者局によ
り引き起こされた制御信号により、地上セルサイト受信器または地上移動体加入
者局受信器のいずれかが、これらの制御信号を受信および解釈することができな
いように、制御チャネルを操作することを含む。割り当てられた周波数スペクト
ルの信号の受信は、システムの実際の制御範囲を超えているため、複数の利用可
能なチャネル内での制御チャネルの指定は、空間の体積を、２つの分離した領域
、即ち、地上領域と非陸上領域とに分ける方法を表す。図１０に示されるように
、非陸上移動体加入者局による使用専用の制御チャネルは、地上移動体加入者局
の音声／データ通信チャネルとして示されるチャネルである。従って、各地上セ
ルサイトトランシーバは、そのセルに存在する地上移動体加入者局と、所定の制
御チャネルで通信する。これらの制御チャネルは、非陸上移動体加入者局に無視
される。なぜなら、これらのチャネルは、非陸上移動体加入者局から見ると、音
声／データ通信チャネルであるからである。同様に、各非陸上セルサイト送信器
−受信器対は、そのセルに存在する非陸上移動体加入者局と、所定の制御チャネ
ルで通信する。これらの制御チャネルは、地上移動体加入者局に無視される。な
ぜなら、これらのチャネルは、地上移動体加入者局から見ると、音声／データ通
信チャネルであるからである。従って、非陸上セルでの制御チャネルの割り当て
は、隣接する地上セルに関するパラダイムシフトを表す。このフィロソフィは、
コスト効率のよい態様で実現され得る。なぜなら、地上移動体加入者局の大型設
置基地と、地上セルサイト送信器−受信器対とが本質的に、音声／データ通信チ
ャネルで伝送される制御信号を拒絶するからである。制御チャネルを再割り当て
するために改変しなければならないのは、新しく構成された非陸上移動体加入者
局と、それらに関連するセルサイト送信器−受信器対とだけである。この実現が
もたらすコストは比較的わずかである。

【００２０】 通信制御フィロソフィの別の実現は、利用可能なチャネルのサブセットを、非
陸上セルラー通信だけに割り当てることを含む。この専用チャネルのサブセット
は、既存のチャネル割り当てパターンの場合と同様に、制御チャネルと通信チャ
ネルとに分割される。これは、ＡＭＰＳ／ＮＡＭＰＳ環境か、または、より単純
には、信号スロットを非陸上通信専用にすることができるＣＤＭＡ／ＴＤＭＡシ
ステムのデジタル伝送パラダイムか、のいずれかにおいて行うことができる。し
かし、チャネルの数が少なくても専用にするのは問題である可能性がある。なぜ
なら、これらのチャネルが、すべての地上セルから除去され、トラフィック処理
能力に有意な影響を及ぼし得るからである。さらに、そのような解決策は、既存
の機器すべての改変を必要とする。

【００２１】 周波数再利用パターン 移動体セルラー遠隔通信システムは、同じサービスエリアにおいて、複数の同
時に活性な通信を提供し、同時に活性な通信接続の数は、利用可能な無線チャネ
ルの数を上回る。これは、単一の移動体遠隔通信交換局により扱われるサービス
エリアに多数の基地局を提供することによってチャネルを再利用することにより
、達成される。図１に示されるように、移動体遠隔通信交換局のサービスエリア
全体は、複数の「セル」に分割され、各セルは、基地局と、関連する無線送信塔
とを含む。セルの半径は、基本的に、基地局塔から、移動体加入者局と基地局と
の間の優れた受信がもたらされ得る最も遠い位置までの距離である。従って、移
動体遠隔通信交換局の全体のサービスエリアは、複数の隣接するセルによりカバ
ーされる。典型的なセル再利用パターンがあり、典型的には、チャネルの７つの
組が再利用されるが、この数は、Ｋ＝３からＫ＝２１までの範囲にわたり得る。
特定のセル内では、周囲の６つのセルが、最初のセルの周りに円形にグループ分
けされ、これらの６つのセルで使用されるチャネルは、その特定のセルで使用さ
れるチャネルとは異なり、且つ、その他の周囲の６つのセルの各々とも異なる。
従って、特定のセルの無線送信塔から出される信号は、周囲の６つのセルの各々
に配置される無線送信塔から出される信号に干渉しない。なぜなら、これらの信
号は、異なる周波数であるからである。さらに、特定のセルの伝送周波数を用い
るその次に近いセルは、このセルからは十分に遠く離れているため、信号電力の
有意な格差がある。従って、受信器で十分な信号拒絶があり、信号干渉が最小で
あることを確実にする。セルの形状は、周囲の地形により決定され、典型的には
円形ではなく、地形の不規則性、建築物および植物の影響、ならびにセルエリア
に存在するその他の信号減衰器により歪んでいる。従って、図１のセルパターン
は単に本質的に概念的なものであって、様々なセルでの実際の物理的な広がりを
反映するものではない。なぜなら、実現されるセルは、六角形の構成ではなく、
正確に定められた境界エッジを有していないからである。

【００２２】 このシステムで利用可能な制御チャネルは、移動体加入者局と基地局との間に
通信接続を確立するために使用される。呼び出しが開始されると、制御チャネル
は、呼び出しに関係している移動体加入者局と、対応するローカル基地局との間
で通信を行うために用いられる。制御メッセージが、移動体加入者局の場所を特
定して移動体加入者局を識別し、ダイアルされた番号を判定し、そして、基地局
により通信接続のために選択される無線周波数対からなる利用可能な音声／デー
タ通信チャネルを識別する。移動体加入者局の無線ユニットは、無線ユニットに
含まれる送信器−受信器機器を再調整して、これらの指定された無線周波数を使
用する。一旦通信接続が確立されると、送信器電力を調節するため、および／ま
たは、加入者が現在のセルから隣接するセルの１つに移動する場合にこの移動体
加入者局を隣接するセルに引き渡すことが必要とされる場合には伝送周波数を変
えるために、典型的には、制御メッセージが伝送される。移動体加入者局の送信
器電力が調整されるのは、基地局で受信される信号の大きさが、送信器電力と、
基地局からの距離との関数であるからである。従って、送信器電力を、基地局か
らの距離に対応するようにスケールすることにより、受信信号の大きさを所定の
値範囲内に維持することができ、正確な信号受信を確実にして、同じ周波数を再
利用している隣接するセルでの他の伝送の干渉を最小にすることができる。

【００２３】 移動体ユニットがセルの境界に近づくと、基地局で受信される無線信号は、最
小レベルである。移動体ユニットが２つのセルの境界にあるため、移動体送信器
からの信号電力は、対応するセルでの信号電力以上であり、ハンドオフ手順が開
始される。ハンドオフは、対応するセルと、隣接する候補セルとの移動体受信電
力の比較により開始される。まず、セル基地局が、６つの隣接するセルにおいて
、移動体ユニット位置特定プロセスを開始する。これは、６つの隣接するセルの
各セルの位置特定受信器の活性化または連続動作のいずれかににより達成される
。この位置特定受信器は、移動体加入者局が伝送している無線周波数およびチャ
ネルに合わせる。６つの隣接するセルの各セルで受信されたときのこの信号の測
定信号強度が比較され、最も強い信号が、ハンドオフを受けるセルを示す。その
セルに利用可能な音声チャネルがあれば、移動体加入者局には、制御チャネルで
メッセージが送られ、移動体加入者局の送信器を、選択されたセルの送信器周波
数の識別された利用可能な音声チャネルに再調整する。それと同時に、基地局で
、音声接続が、移動体遠隔通信交換局を介して１つのセルから次のセルに切り換
えられ、途切れのないサービスを提供する。

【００２４】 多次元セルラー移動体遠隔通信網 本発明の多次元セルラー移動体遠隔通信網は、図２にブロック図で示される。
この図は、多次元セルラー移動体遠隔通信網の基本概念を示すものであり、例示
の簡略化のために、典型的なネットワークに見られるエレメントのすべてを含ん
でいるわけではない。図２に開示される基本エレメントは、多次元セルラー移動
体遠隔通信網を実現するために用いられる様々なエレメントの相互関係の教示を
提供する。

【００２５】 従来技術の基本的な地上セルラー遠隔通信網がこのシステムに組み込まれ、非
陸上移動体加入者局が既存のサービス構造に組み込まれることを可能にする。具
体的には、移動体遠隔通信交換局２００は、上記のように、複数の地上セル２０
１、２０２、２０３を、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）と相互接続する役割を果た
す。地上セル２０１、２０２、２０３の各々は、送信器−受信器対２０１ＴＲ、
２０２ＴＲ、２０３ＴＲと、アンテナ複合体とを含む。アンテナ複合体は、典型
的には、１つ以上のアンテナ素子Ａ１、Ａ２、Ａ３がそれぞれ取り付けられるマ
ストＭ１、Ｍ２、Ｍ３を含む。

【００２６】 既存のセルラー移動体遠隔通信システムは、指向性および非指向性アンテナ素
子の両方を使用して、所望のアンテナ特性パターンを実現する。指向性アンテナ
という用語は、本明細書で使用される場合、信号が特定の方向から送信または受
信されることを意味するのではなく、アンテナが異方性放射パターンを有するこ
とを意味する。指向性アンテナまたは複数の指向性アンテナ素子は、好ましくは
地上セルラー基地局で使用され、雑音および干渉からの信号分離を増加する。地
上移動体セルラー遠隔通信に使用されるアンテナ構造は、アンテナＡ１、Ａ２、
Ａ３のセルサイト送信器アンテナ素子から出される信号が、アンテナから実質的
に放射状の方向にすべての方向に伝搬し、アンテナパターンの頂部が、地表と実
質的に同一平面上にあり、且つ、地表の上の送信器アンテナの高さに対応する高
さにあるような構造である。受信器アンテナは、送信器アンテナの特性と類似し
た特性を有する。これらの信号の偏波は、図２に矢印ＧＰ（地面偏波）で示され
るように、本質的に垂直方向である。

【００２７】 移動体遠隔通信交換局ＭＴＳＯは、セルによりカバーされる物理的エリアを２
つ以上のセグメントに分割するよう、ソフトウェアにより分割可能である。これ
らのセグメントの１つは、任意に、別のセグメントの上にあってもよい。典型的
には、地上セルラー遠隔通信システムでは、利用可能なチャネルは、２つの競合
するセルラーキャリアの間で分けられ、そのため、サービスエリアは、２つのキ
ャリアにより扱われる。しかし、この分割能力のため、多次元移動体セルラー遠
隔通信網が、非陸上セルの仮想セル網であって、既存の地上移動体セルラー遠隔
通信網と共存する仮想セル網を作り出すことが可能になる。この仮想セル網は、
多数の既存の地上移動体セルラー遠隔通信システム、異なる機器、異なるベンダ
、異なる周波数で動作し、異なる技術、即ち、デジタル／アナログまたはＴＤＭ
Ａ／ＣＤＭＡまたはＦＭ／ＡＭ／ＰＳＫ、であっても動作することができる。多
次元移動体セルラー遠隔通信網は、シームレスであり、そして、既存の地上セル
ラー遠隔通信網の上にある。

【００２８】 多次元セルラー移動体遠隔通信網は、既存の移動体セルラー遠隔通信網に、１
つ以上の非陸上セルを付加する。非陸上セルは、２０１Ａなどの少なくとも１つ
の非陸上セルサイト送信器−受信器対と、移動体加入者局装置２１Ｂ、２２Ｂを
備える航空機２１、２２などの非陸上移動体加入者局とセルラー遠隔通信伝送の
送受を行うための関連するアンテナＡＡ１と、を備える施設として規定される。
非陸上送信器−受信器対２０１Ａは、移動体遠隔通信交換局ＭＴＳＯを介して、
公衆交換電話網ＰＳＴＮに相互接続される。非陸上セルアンテナＡＡ１は、典型
的にはアンテナを囲む水平面よりも上に向けられる無線信号放射パターンを有す
る。放射された無線信号の大部分は、水平面よりも上の角度で向けられる。この
角度の大きさは、地上移動体セルラー電話局２３、２４、２５への干渉を回避す
るために、典型的には４％よりも大きい。さらに、これらの無線信号の偏波は、
地上アンテナから出される無線信号の偏波に実質的に直交するように選択され、
図２に矢印ＡＰ（空気偏波）で示されるように、典型的には水平偏波される。

【００２９】 共通のマストＭ１にアンテナ素子を取り付けるおよび／または両方のセルサイ
ト送信器−受信器対を公衆交換電話網ＰＳＴＮに相互接続する機器を幾らか共有
するという点で、非陸上セルサイト送信器−受信器対２０１Ａを、既存の地上セ
ルサイト送信器−受信器対と一体にすることができる。図２の実施形態では、非
陸上セルサイトアンテナ素子ＡＡ１は、地上セルサイトを実現するために用いら
れるアンテナ素子Ａ１と同じマストＭ１に取り付けられる。

【００３０】 多次元セルラーシステム実現の問題点 多次元セルラー移動体遠隔通信システムにおいて、図２に示されるアーキテク
チャでの問題点は、地上移動体加入者局のセルラー移動体遠隔通信のために割り
当てられた周波数が、非陸上移動体加入者局のために割り当てられた周波数と同
じであることである。複数の地上セルの放送周波数の選択は、隣接するセルが同
じ周波数で放送することが起こらないことを確実にするような順序にされる。セ
ルには工業規格の周波数割り当てパターンがあり、この工業規格パターンは、非
陸上セルを含まない。複雑にする要素は、非陸上セルが、地上セルよりもかなり
大きい広がりを有することである。具体的には、地上セルは、セルにおいて典型
的には最も高い高度を提供する場所に配置される塔に取り付けられたアンテナを
使用し、そのため、アンテナの放送パターンは、可能な最も大きいエリアをカバ
ーする。地上セルサイト送信器が、その物理的位置から地面に向かって放送して
いるとすると、セルの広がりは、アンテナの高度と、建築物、山などの、セル内
で介在する、信号を覆い隠す任意の物理的な特徴とによって制限される。空に向
かって放送し、且つ、介在する特徴に関して制限された放送範囲を有していない
非陸上アンテナの場合には、上記制限は概して存在しない。図３〜図５は、地上
セルと、３つの典型的な非陸上セルＡ〜Ｃとの相対的な地理的広がりの斜視図（
一定の縮尺で示されていない）を示す。非陸上セルサイトアンテナパターンは、
典型的には、実質的に放物線状の形状（例えば、図３に示される先端が切り取ら
れた放物面）であり、アンテナの配置から物理的な地平線までの見通し線範囲を
カバーする。従って、非陸上セルのアンテナパターンは、典型的な地上セルより
もかなり大きいエリアをカバーする。従って、非陸上セルは、典型的には、数十
の地上セル、あるいは数百の地上セルさえカバーし、セルラー移動体遠隔通信の
現在割り当てられている周波数のすべての周波数で放送する地上セルに隣接する
。従って、まさにこの重なりの本質により、非陸上セルは、並置された地上セル
のうち少なくとも１つの地上セルの放送周波数と一致する放送周波数を有する。
さらに、非陸上セルの周波数再利用パターンは、隣接する非陸上セルが同じ放送
周波数を使用しないようなパターンでなければならない。図６は、非陸上セルの
典型的なＫ＝７周波数再利用パターンを示し、この場合、周波数Ｆ１〜Ｆ７を用
いて完全なカバレッジを提供する。各非陸上セルの広がりのため、周波数再利用
パターンは、地上セルに用いられる周波数再利用パターンよりも単純であること
が可能になる。周波数再利用パターンが、現在割り当てられている周波数の小さ
いサブセットしか必要としないため、再利用パターンを用いて、セル内にセルを
作り出すことができる。従って、単に特定の非陸上セルの周波数の２倍を割り当
てるだけで、実質的に同じ物理的広がりを有する２つのセルが作り出され、この
特定の非陸上セルのトラフィック処理能力を２倍にすることができる。さらに、
キャリアは、バンドのＡ側およびＢ側の両方を使用することができ、および／ま
たは、周波数再利用パターンを伝統的なＫ＝７からＫ＝３に圧縮し、それにより
、より多くのセルを作り出すことができる。従って、以下のシステムの説明でよ
り詳しく証明されるように、セルの実現および管理に関して、非陸上セルには、
対応する地上セルよりもはるかに大きい柔軟性がある。

【００３１】 非陸上セルが、地上移動体遠隔通信セルのために割り当てられる周波数を利用
するためには、非陸上移動体加入者局に、および非陸上移動体加入者局から放送
される信号が、地上セルおよびその地上移動体加入者局における既存の通信に干
渉しないことを確実にする何らかの方法がなければならない。移動体セルラー顧
客のための非陸上通信と陸上通信との間の干渉を無くすために、送信および受信
アンテナパターンは、上記のように、送信および受信アンテナパターンのカバレ
ッジエリアの重なりを減らすように構成される。さらに、非陸上伝送の偏波は、
陸上伝送の偏波に実質的に直交するように選択される。あるいは、非陸上セルラ
ー遠隔通信システムは、アップリンクおよびダウンリンク周波数を、地上移動体
加入者局パターンと逆になるように切り換えてもよい。現在使用されている順方
向リンクは、非陸上移動体加入者局の応用では、逆方向リンクとして使用されて
もよく、現在使用されている逆方向リンクは、順方向リンクとして使用されても
よい。非陸上移動体加入者局の送信器電力は、地上移動体加入者局により使用さ
れる送信器電力に対して大幅に低減される。別の要素は、地上セルラー移動体遠
隔通信システムによって使用される隣接するＡＭＰＳ搬送周波数（３０ｋＨｚ）
の間の間隙領域（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｒｅｇｉｏｎ）に集中するＮＡＭ
ＰＳ搬送波信号（１０ｋＨｚ）を用いて、分離のさらなるゲイン（７〜１５ｄＢ
のオーダ）を得ることを含む。通信の重なりを防ぐ実現の最後の要素は、地上通
信には認識されない、非陸上通信の専用制御チャネルを使用することである。こ
れらの要素の個々の要素により、および、これらの要素の様々な組み合わせによ
り、非陸上通信が、地上通信に用いられる周波数で動作することが可能になり、
非陸上セルは、同じ送信および受信周波数を用いる地上セルと重なる。同じジャ
ンルのその他の設計要素も可能であり、送信および受信周波数を、既存の予め規
定された周波数の間に配置されるようシフトすることなどを含み得る。

【００３２】 動作において、多次元セルラー移動体遠隔通信システムは、別個の非陸上セル
ラー移動体遠隔通信システムを含むことができる。この非陸上セルラー移動体遠
隔通信システムは、明確なインタフェースを介して、既存の地上セルラー移動体
遠隔通信システムと一体にすることができる。図３〜図５は、典型的な呼び出し
処理状態での多次元セルラー移動体遠隔通信システムの動作を示す。図３では、
非陸上移動体加入者局は、非陸上セルＡにある航空機ＡＣを含み、この非陸上セ
ルは、複数の地上セルＧＢＣＡの上にある。２つの別の非陸上セルＢ、Ｃもまた
示されており、これらの非陸上セルＢ、Ｃの各々は、それぞれ別の複数の地上セ
ルＧＢＣＢ、ＧＢＣＣの上にある。これら３つの非陸上セルＡ〜Ｃは、互いに隣
接して配向されるものとして示されており、セルＢは、セルＡとセルＣとの間に
ある。典型的には、その他の非陸上セルが、セルＡ〜Ｃに隣接して実現され、図
３〜図５に示される地面の上に広がる非陸上空間の完全なカバレッジを提供する
。説明の簡略化のために、これらの図には、３つの非陸上セルＡ〜Ｃしか示され
ていない。既存の地上セルの各々は、中継線ＬＫＡ〜ＬＫＣを介して、関連する
移動体遠隔通信交換局ＭＴ１、ＭＴ２に接続される。移動体遠隔通信交換局ＭＴ
１、ＭＴ２自体は、中継線Ｔを介して互いに接続されるとともに、中継線ＰＴを
介して公衆交換電話網ＰＳＴＮに接続される。この環境では、典型的には、２つ
の異なるプロバイダがネットワークを扱っており、第１の会社が領域Ｃ１を扱い
、第２の会社が領域Ｃ２を扱い、これら２つのサービスエリア間の分割線が、図
に破線Ｂ−Ｂ’で示されている。このシステム環境では、呼び出しは、既存の地
上セルラーシステムの周知の態様で、航空機ＡＣにある移動体加入者局装置を用
いて、航空機ＡＣにある加入者から確立される。航空機ＡＣにある移動体加入者
局装置からの制御信号は、領域Ｃ１でサービスを提供する第１のセルラー会社に
より扱われる非陸上セルＡのセルサイト送信器−受信器対に送られる。呼び出し
は、中継線ＬＫＡを介して、移動体遠隔通信交換局ＭＴ１に接続され、移動体遠
隔通信交換局ＭＴ１は、周知の態様で、呼び出し接続を、中継線ＰＴを介して、
公衆交換電話網ＰＳＴＮと相互接続する。次いで、呼び出し接続は、指定された
加入者（図示せず）に拡張される。本明細書の場合、この加入者は「陸上通信線
」局にあると仮定する。航空機ＡＣの場合の周波数割り当ておよび加入者識別は
、非陸上セルサイト制御ソフトウェアを介して管理される。この非陸上セルサイ
ト制御ソフトウェアは、地上セルラー網から独立して動作するとともに、非陸上
セルＡの非陸上セルサイトを扱う移動体遠隔通信交換局ＭＴ１において使用可能
である。

【００３３】 図４の図は、航空機ＡＣが非陸上セルＡの境界を横切って非陸上セルＢの広が
りの中に入る例を示す。非陸上セルＢもまた、サービス領域Ｃ１で第１のプロバ
イダによりサポートされるため、隣接する非陸上セル間のハンドオフを、伝統的
な態様で達成することができる。移動体遠隔通信交換局ＭＴ１は、非陸上加入者
局（航空機ＡＣ）が現在活性である非陸上セル（非陸上セルＡ）の周囲にある非
陸上セルの中から、非陸上加入者局が最も大きい信号を提供し、従って、ハンド
オフの候補である非陸上セルを選択する。呼び出し接続は、非陸上呼び出しとし
て識別され、従って、移動体遠隔通信交換局ＭＴ１により、地上呼び出しから分
離されたものとして管理される。そして、非陸上セルＢへのハンドオフは、セル
Ａの周囲にある非陸上セルを仮想網として管理する移動体遠隔通信交換局ＭＴ１
を用いて、周知の態様で処理される。仮想網は、ＧＢＣＡおよびＧＢＣＢの地上
移動体セルラー遠隔通信網から分離されている。このようにして、リンクＬＫＡ
を介する航空機ＡＣへの呼び出し接続がリンクＬＫＢに転送され、それと同時に
、航空機ＡＣとの通信の周波数対が、新しいセルである非陸上セルＢの周波数対
に一致するように切り換えられる。

【００３４】 図５の図は、航空機ＡＣが非陸上セルＢの境界を横切って非陸上セルＣの広が
りの中に入る例を示す。非陸上セルＣは、サービス領域Ｃ１の第１のプロバイダ
によりサポートされないため、隣接する非陸上セル間のハンドオフは、依然とし
て、伝統的な態様で達成される。移動体遠隔通信交換局ＭＴ１は、非陸上セルの
周囲にある非陸上セルのうち、非陸上加入者局（航空機ＡＣ）が最も大きい信号
を提供し、従って、ハンドオフの候補である非陸上セルがどれかを確認する。呼
び出し接続は、非陸上呼び出しとして識別され、従って、移動体遠隔通信交換局
ＭＴ１により、地上呼び出しから分離されたものとして管理され、非陸上セルＣ
へのハンドオフは、周知の態様で管理される。具体的には、呼び出し接続は、移
動体遠隔通信交換局ＭＴ１から、移動体遠隔通信交換局ＭＴ２に切り換えられ、
それと同時に、隣接する非陸上セルＢとＣとの間で無線周波数ハンドオフが行わ
れる。また、公衆交換電話網ＰＳＴＮへのリンクは、中継線Ｔを介して維持され
る。その結果、呼び出し接続に途切れがない。この遷移は、典型的には、ＳＳ７
およびＩＳ４１Ｂなどの工業規格プロトコルにより管理される。このようにして
、航空機ＡＣは、非陸上セルＣとの通信の周波数対を切り換え、それと同時に、
地上リンクが、移動体遠隔通信交換局ＭＴ２へのリンクＬＫＣと、中継線Ｔと、
移動体遠隔通信交換局ＭＴ１と、公衆交換電話網ＰＳＴＮへの中継線ＰＴとを含
む通信経路に切り換えられる。

【００３５】 非陸上セル構成 非陸上セルは、典型的には、効率の目的で地上セルと位置を共有し、そして、
地上セルサイトアンテナパターンに並置されるアンテナパターンを作り出す。こ
のアンテナパターンは、アンテナパターンに地上移動体加入者局を含むアンテナ
パターンではなく、伝送が非陸上移動体加入者局に向けられるよう、比較的重な
らないアンテナパターンである。非陸上セルを地上セルと区別するため、および
、非陸上セルが呼び出しの発生、確立およびハンドオフ機能で管理されることを
可能にするために、非陸上セルの各々は、任意に、固有のＨＬＲおよびＳＩＤ名
称を有していてもよい。さらに、地上セルと並んで配置される非陸上セルに用い
られる搬送周波数は、アンテナサイトの呼び出しカバレッジエリアにおいて干渉
の可能性を減らすために、異なる周波数になるように選択される。

【００３６】 様々なアンテナ素子の実現に依存して、非陸上セルサイトアンテナパターンは
、単一のビームエレメントを囲んでいても、多数のビームエレメントを囲んでい
てもよく、本明細書には、アンテナパターンの幾つかの変形が開示される。単純
な単一セルサイトパターンは、実質的に円筒形または放物面のパターンであって
、マストに取り付けられるアンテナに対応する高度で、地表面と実質的に同一平
面上にある平面よりも上のすべての方向にアンテナから放射状に広がるパターン
を含み得る。このアンテナパターンは、図３に示されるように、アンテナサイト
の見通し線内にあるすべての空間体積を囲む。あるいは、アンテナパターンは、
ビームに分割されてもよい。これらのビームは、上記エリア内のサブセルまたは
独立したセルとして用いられる複数のセグメントであってもよい。具体的には、
図７に示されるように、円筒形エリアを、垂直方向の向きの平面であって、セル
の底部基地を含む円の直径と整列される平面に沿って、２つのセグメントに分け
ることが有益である場合がある。このアンテナパターンは、非陸上セルラー移動
体遠隔通信システムが、セルの一方の半分での通信を、セルのもう一方の半分か
ら独立して管理することを可能にする。このパターンはまた、アンテナ特性が、
それぞれの伝送方向について最適化されることを可能にし、２つのより小さいカ
バレッジ領域の各々に関してより均一なアンテナパターンを得る場合の効率を提
供し得る。非陸上アンテナの別の可能なカバレッジパターンが図８に示されてお
り、実質的にトロイド状のアンテナパターンが作り出され、第２のパターンが、
トロイドの中央の穴を占有し、実質的に円錐状に上方に広がる。これらの２つの
アンテナパターンは、単一のセルとして管理されてもよく、２つの別個の独立し
たセルを含んでいてもよい。あるいは、トロイド状部分が、２つ以上のセグメン
トに分割され、別個のセルエレメントとして管理されてもよい。このように、非
陸上セルが、地上セルよりも大きい実現柔軟性を有し、所定の３次元空間体積内
に少なくとも１つのセルを含むことが、本明細書から明らかである。従って、制
御ソフトウェアは、単一のセル内でソフトまたはハードハンドオフを実現するこ
とができるとともに、隣接する非陸上セル間でハードハンドオフを実現すること
ができる。ハードハンドオフは周波数を切り換えるが、ソフトハンドオフは周波
数を切り換えない。また、ハードハンドオフでは、ハンドオフは、移動体電話交
換局により決定されるが、ソフトハンドオフは、セルサイトコントローラまたは
ダイバーシティ受信器により決定される。

【００３７】 多次元セルラーアンテナ特性 自動車、トラックまたはボートなどの地上移動体加入者局に配置されるアンテ
ナは垂直偏波され、地上局に配置されるアンテナも同様に垂直偏波され、アンテ
ナ間のより効率のよい結合を提供する。これらのアンテナ間の異なる偏波は、ア
ンテナ間の伝送の効力に著しい影響を及ぼす。カバレッジは、アンテナ高度の関
数であるため、地上アンテナは、実用的な高さに取り付けられる。非陸上アンテ
ナは、空の方を向いているため、取り付けの高さは、ほとんど関係ない。非陸上
アンテナは、図２に示されるように、地上アンテナよりも下に取り付けられても
よく、地上アンテナよりも上に取り付けられてもよい。航空機などの非陸上加入
者局は、地上ソースから雑音信号を受け取るが、逆信号方向では、非陸上セルサ
イト受信器は、多くの雑音源からは信号を受け取らない。なぜなら、非陸上領域
の活性な無線信号源だけが、非陸上加入者局であるからである。上記のように、
非陸上アンテナ素子の偏波は、地上アンテナ素子の偏波に実質的に直交するべき
である。従って、非陸上アンテナ素子は、水平偏波される。アンテナ素子が取り
付けられる塔は、水平偏波された非陸上アンテナ無線周波数伝送に対して主とし
てトランスペアレントである。なぜなら、信号の偏波が、本質的に水平であり、
塔が垂直の向きであるからである。さらに、塔のブレースは、斜め向きであるた
め、実質的な信号遮断源に相当しない。

【００３８】 非陸上アンテナ素子の１つの好適な実施形態が、図９Ａに示され、受信アンテ
ナ素子および送信アンテナ素子の両方について任意の関連する天頂に向けられた
アンテナ素子を有する２つのスロット付き導波管アンテナ素子を含む。スロット
付き導波管アンテナ素子は、図８に示される２つのセグメントＲＡ１、ＲＡ２を
含む受信アンテナパターンを生成する。受信アンテナは、水平面より上に所定（
２°）の電気的アップチルトを有するアンテナパターンＲＡ１を生成する第１の
素子ＲＸ１と、水平面より上に所定（４°）の電気的アップチルトを有するアン
テナパターンＲＡ２を生成する第２の素子ＲＸ２とに分けられる。これらの２つ
のアンテナ素子ＲＸ１、ＲＸ２は個々に、関連する非陸上セル内で動作している
非陸上移動体加入者局から受信したセルラー無線信号を示す信号出力を生成する
。これらの信号は、典型的には、対応する受信器によって処理され、選択された
非陸上移動体加入者局からの特定の受信信号についての２つの出力（２つの出力
が生成される場合）の強い方が、呼び出し接続に用いられる。送信アンテナ素子
ＴＸは、水平面より上に所定（４°）の電気的アップチルトを有する、実質的に
ＲＡ２に対応するアンテナパターンを生成する。受信アンテナパターンおよび送
信アンテナパターンの両方のビームアップチルトは、マルチパスフェードの大き
さを劇的に低減し、そしてまた、信号が地上移動体加入者局に干渉し得るまたは
地上移動体加入者局によって干渉され得る可能性を減らす。

【００３９】 天頂に向けられたアンテナ素子は、いかなる数の典型的なアンテナ素子であっ
てもよく、ダイポール、折り返しダイポール、ヘリックス、八木、などがあるが
、これらに限定されない。ヘリックスアンテナは、そのような素子により生成さ
れるアンテナパターンが、水平面において円偏波されるため、非陸上移動体加入
者局が、アンテナ付近およびアンテナよりも上のエリアを横切るときの非陸上移
動体加入者局の移動方向に比較的鈍感であるとう利点を提供する。図９Ａに示さ
れる実現では、セルラー無線周波数の場合、スロット付き導波管アンテナ素子は
、好ましくは、地上セルのアンテナを支持するために用いられる既存のアンテナ
塔に取り付けられる。図９Ａに示されるように、塔構造からの信号遮断を減らす
ために、アンテナ素子は、塔から十分な距離Ｄだけ離して取り付けられる。

【００４０】 スロット付き導波管アンテナは、集束受信パターンを生成する多素子アンテナ
を実現するために構成される長さＬの導波管からなる。典型的には、スロット付
き導波管アンテナの受信パターンは、空間のセグメント（制御された視野）だけ
からの信号を受信するように形成され、正確な受信パターンは、導波管に切られ
るスロットのサイズ、場所および幾何学的形状の操作により作り出される。導波
管壁に切られるスロットは、スロット付き導波管の内部に配置されるツインライ
ンフィードの導体に接続される。導波管スロットは、ツインラインフィードから
受け取った電力を自由空間に放出する。導波管の縁部に沿ったスロットの間隔お
よび／または向きは、開口部照射を制御するために用いられる。アンテナパター
ンに所定量のアップチルトを提供するために、スロット付き導波管アンテナを機
械的に傾けても、生成されたアンテナパターンを電気的に操縦してもよい。この
アップチルトは、以下に説明されるように、マルチパス干渉信号の生成を低減す
る。

【００４１】 本明細書に開示される実施形態では、整形されたビームパターンは、アンテナ
塔に取り付けられるアンテナ素子よりも上にある空間体積であって、アンテナ素
子の周りに放射状に広がる空間体積を囲む。アンテナは、非陸上セル全体に実質
的に均一なカバレッジを提供する受信特性パターンを生成するように設計される
アンテナ素子を、１つ含んでいても、多数含んでいてもよい。具体的には、アン
テナパターンは、アンテナ塔にアンテナ素子を取り付ける高さに実質的に対応す
る高度でアンテナマストから物理的な地平線に放射状に延びるアンテナ地平線よ
りも上の空間領域をカバーする。実際の実現として、アンテナは、マルチパス信
号の生成を最小限にするために、わずかな（典型的には４°の）アップチルトを
有するように取り付けられる。アンテナ基準はまた、非陸上移動体加入者局の送
信器信号の偏波に一致するように水平偏波されたビームと、アンテナ地平線より
も下の仰角の場合にゲインの急激な低下を示すビームパターンと、である。

【００４２】 信号の地面反射の低減は、マルチパス現象のため、重要である。マルチパスは
、図１１に示され、送信源により生成された信号が、生成された信号の直接受信
、地面からの反射による生成された信号のマルチパス受信、などの多くの異なる
経路を介して受信器に到達する。様々な信号経路の経路長が、基本波長の整数波
長倍数である場合、ゼロ（ｎｕｌｌ）が、セルサイトからの放射状距離の関数と
して一定パターンで反復し、それにより、これらの点で信号電力の低下を引き起
こす。非陸上アンテナで用いられるアンテナのアップチルトは、地面のアンテナ
パターン照射を低減することにより、これらのゼロを減らす。

【００４３】 アンテナの別の実施形態が、図９Ｂに示され、その結果として得られる受信ア
ンテナパターンが、図９Ｃに示される。送信アンテナＴＸ１は、図９Ａに示され
るアンテナと同じであるが、受信アンテナは、３つのマルチビームアンテナ素子
ＲＸ１〜ＲＸ３を含む。マルチビームアンテナ素子ＲＸ１〜ＲＸ３の各々は、複
数の受信ビームを生成する。示された実施例では、アンテナ素子ＲＸ１、ＲＸ２
、ＲＸ３はそれぞれ、ビームＲＢ１〜ＲＢ４、ＲＢ５〜ＲＢ８、ＲＢ９〜ＲＢ１
２を生成する。ビームＲＢ１〜ＲＢ１２の集まりは、非陸上セルによって囲まれ
る空間体積全体をカバーするが、各ビームは、この空間のセグメントしかカバー
しない。このアンテナ構成は、非陸上移動体加入者局から、より少ない送信器電
力を必要とするが、塔で実現するためには、より費用がかかる。各アンテナ素子
は、空間のセグメントしかカバーせず、呼び出し接続を維持するために必要な電
力は、空間全体をカバーするアンテナの場合よりもはるかに少ない。受信される
１２の信号ストリームの組は、交換マトリクス（図示せず）を介して切り換えら
れ、特定の非陸上移動体加入者局についての最も強い２つの信号を、上記２つの
受信器に送り、上記のように処理する。受信アンテナ素子はまた、典型的には、
水平面より上に所定（４°）の電気的または機械的アップチルトを有していても
よい。

【００４４】 非陸上移動体加入者局 多次元セルラー通信システムの上記説明では、非陸上加入者は、説明の目的の
ために、小型の固定翼機の中にいると仮定される。しかし、移動体加入者局ＭＳ
（図１２Ａおよび図１２Ｂ）が設置される移動体ユニットＭＵの性質は、この応
用に限定されない。具体的には、移動体ユニットＭＵは、軽航空機、ヘリコプタ
ー、または商用の多乗客固定翼機、などであってもよい。唯一の制限要因は、通
信接続が確立されるとき、移動体ユニットＭＵが、地上セルではなく、非陸上セ
ルで動作していることである。

【００４５】 この一般規則の特定の例外は、航空機が離陸して航空機の上の空間領域に存在
する非陸上セルに入る前に地面上にある航空機を扱うために、例えば空港の場所
で、非陸上網の「地上」セルが確立され得ることである。この地上セルは、非陸
上網の部分であり、従来の地上セルラー移動体通信技術により動作するが、送信
範囲を空港の境界に制限することができるため、低電力で動作することができ、
それにより、隣接する非陸上セルおよび地上セルへの干渉を回避する。移動体ユ
ニットＭＵは、非陸上移動体加入者局ＭＳが、非陸上セルによって扱われるべき
であるか、地上セルによって扱われるべきであるかを識別するために、移動体ユ
ニット位置特定装置ＷＷを含んでいてもよい。移動体ユニット位置特定装置ＷＷ
は、移動体ユニットＭＵが空高くにあるかどうかを示す表示を生成し、制御回路
Ｃは、適切な無線装置を活性化して通信接続を開始することにより、自動的に、
非陸上セルと空港にある地上セルとの間で切り換えを行う。この自動遷移を達成
するために、移動体ユニットＭＵは、非陸上移動体加入者局無線装置ＮＴＲおよ
び地上移動体加入者局無線装置ＧＢＲの両方を備えていてもよい。移動体ユニッ
トＭＵは、移動体ユニット位置特定装置ＷＷによる決定に応じて、パイロットに
よる航空機着陸ギアの活性化か、または、航空機が着陸するときの「車輪上の重
量」状態に応答して、非陸上システムと地上システムとの間で切り換えを行うこ
とができる。分割された交換は、セルラー通信技術において周知のように、航空
機がある「地上」の非陸上セルにハードハンドオフが要求されていることを、対
応する非陸上セルサイトに信号で知らせることができる。次いで、既存の呼び出
しを中断することなく、既存の呼び出しを、対応するシステム間でトランスペア
レントに切り換えることができる。

【００４６】 上記の地上セルには、多数の可能な実現がある。地上セルは、上記の非陸上セ
ルの特性を有しているが、地表面に配置されて、航空機を、それが地上にある間
、扱う非陸上セルであってもよい。この地上の非陸上セルと、このエリアの上に
ある非陸上セルとの間のハンドオフは、単に、２つの隣接する非陸上セル間のハ
ンドオフである。あるいは、地上セルは、伝統的な地上セルラー移動体遠隔通信
セルであってもよく、このセルと、このエリアの上にある非陸上セルとの間のハ
ンドオフは、２つの異なるネットワーク間、または、ネットワークの２つの異な
る区画間のハンドオフである。これらの相違点は、上に示されており、簡潔さの
ために、ここでは繰り返さない。さらに、非陸上移動体加入者局ＭＳの実現は、
別個の地上加入者局無線装置ＧＢＲおよび非陸上加入者局無線装置ＮＴＲを含ん
でいてもよく、あるいは、この装置は、非陸上モードと地上モードとの間の遷移
のソフトウェア制御を有する単一の物理ユニットに組み込まれてもよい。

【００４７】 移動体ユニットＭＵにある非陸上移動体加入者局ＭＳは、非陸上および陸上通
信装置の両方を含むものとして示されている。実現では、この機器は、別個の非
陸上移動体加入者局に接続される従来のスタンドアロン型地上移動体加入者局を
含んでいてもよい。なぜなら、地上装置は任意であるからである。しかし、ここ
では、この説明の目的で、集積ユニットが示される。非陸上移動体加入者局ＭＳ
は、典型的には、非陸上移動体加入者局無線装置ＮＴＲと、地上移動体加入者局
無線装置ＧＢＲとを備える。これらの無線装置の各々は、セルラー通信において
周知の送信器ＴＲＡＮＳ回路および受信器ＲＣＶＲ回路を含む。この装置はまた
、非陸上アンテナＨＰＡ（水平偏波される）と、地上アンテナＶＰＡ（垂直偏波
される）とを含む。これらのアンテナは、典型的には、移動体ユニットＭＵの外
面に取り付けられる。アンテナマウントは、移動体ユニットＭＵに直接固定され
てもよく、移動体ユニットＭＵの外面に取り付けられる別個のユニットに配置さ
れてもよい。この後者の場合、非陸上アンテナＨＰＡは、アンテナ素子の放射パ
ターンがセルサイト送信器アンテナおよびセルサイト受信器アンテナと整列され
得、それによりこれらのアンテナ間の通信品質を高めるよう、機械的に操縦され
てもよい。あるいは、非陸上アンテナＨＰＡは、この技術において周知のように
、アレイのアンテナ素子に付与される信号の位相および／または大きさを調節す
ることにより、電子的に操縦されてもよい。非陸上送信器ＴＲＡＮＳの電力出力
はまた、現在多くのセルラー無線システムにおいて利用可能な動的電力制御回路
を用いて、比較的一定の信号レベルを保証するために、セルサイト送信器アンテ
ナからの距離の関数として調整されてもよい。

【００４８】 さらに、非陸上移動体加入者局ＭＳは、単一のハンドセットユニットＨを扱う
ために使用されてもよく、商用定期旅客機の応用のように、複数のハンドセット
（および／またはヘッドセット）ユニットＨ、Ｈ’、Ｈ”を扱うために、マルチ
プレクサＭＵＸを介して多重化されてもよい。ハンドセットＨ、Ｈ’、Ｈ”は、
非陸上移動体加入者局ＭＳにハード配線されてもよく、無線周波数伝送を介して
非陸上移動体加入者局ＭＳと相互接続する、制限された通信範囲の無線ハンドセ
ットユニットＨ’であってもよい。マルチユーザの応用では、非陸上移動体加入
者局ＭＳは、「ミニセル」を含んでいてもよい。この場合、様々なハンドセット
Ｈ、Ｈ’、Ｈ”は、典型的なセルサイト／ＭＴＳＯによって行われる態様と類似
した態様で、非陸上移動体加入者局ＭＳにより管理される。従って、ハンドセッ
トユニットＨ、Ｈ’、Ｈ”は、単一ハンドセットの応用とは異なる技術であって
もよく、非陸上移動体加入者局ＭＳは、統合機能と、呼び出し多重化機能とを果
たす。ハンドセットＨ、Ｈ’、Ｈ”は、パーソナル通信システム（ＰＣＳ）ユニ
ット、ページャ、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ユニット、または、個人により
使用されるその他のいかなる無線通信装置であってもよい。非陸上移動体加入者
局ＭＳは、様々なハンドセットユニットＨ、Ｈ’、Ｈ”により生成される信号を
受け取り、（必要であれば）これらの伝送中に含まれるデータをフォーマットし
て、セルサイトへの無線リンク伝送に用いられるフォーマットにする。結果とし
て得られる信号は、非陸上無線装置ＮＴＲに含まれる送信器Ｔを介して、移動体
ユニットＭＵの外部に取り付けられたアンテナＨＰＡに付与され、アンテナＨＰ
Ａは、対応するセルサイトに信号を放射する。

【００４９】 逆方向の通信は、周知のように、相補的な態様で管理される。ハンドセットユ
ニットＨ、Ｈ’、Ｈ”の各々は、下にあるセルラー通信網がユニットと通信する
ことを可能にする固有の識別を有する。従って、非陸上移動体加入者局ＭＳは、
非陸上移動体加入者局ＭＳにより扱われる空間に存在するハンドセットユニット
Ｈ、Ｈ’をポーリングすることによりハンドセット登録機能を果たすことができ
、それにより、これらのユニットを識別する。次いで、このユニット識別データ
は、セルラー網がこれらの特定のユニットの場所を確認することを可能にするた
めに、セルラー無線制御チャネルを介してセルサイトに伝送され得る。従って、
地上加入者（例えば）がこれらのハンドセットユニットＨ、Ｈ’の１つへの呼び
出しを開始すると、ＭＴＳＯは、移動体加入者記録を走査して、識別された移動
体加入者局の位置を特定することができる。次いで、このデータは、セルラー網
により用いられ、識別された移動体加入者ユニットＭＵへの通信リンクが確立さ
れる。このようにして、伝統的に地上移動体加入者局であると考えられ得るもの
が、今説明した環境で、非陸上移動体加入者局として機能することができる。

【００５０】 非陸上移動体加入者局−システム特徴 本発明の非陸上移動体加入者局ＭＳは、スペクトル再利用を可能にする複数の
特徴を組み込む。これらの特徴は、以下のものを含む。 ・信号の水平偏波 ・超低空気伝送電力レベル ・天底（地上に向けられる）ＥＩＲＰを最小にする航空機アンテナパターン ・厳しく制御された動的電力制御設定 ・非常に低い動的電力制御レベル（地上セルラーよりもはるかに低い） ・地上セルラーが、はるかに高い信号レベルで動作する ・より少なく詰め込まれたＥＡＭＰＳ周波数の使用 ・非標準制御チャネル ・基地局周波数の調整 ・基地局アンテナパターンの分離 ・基地局受信鎖（ｒｅｃｅｉｖｅ ｃｈａｉｎ）損失の最小化 これらの特徴全部により、無線周波数信号伝達経路においてシステムレベルの
分離が作り出される。この分離は、周波数の再利用を可能にするとともに、非陸
上セルラー移動体通信を、陸上セルラー移動体通信から分離する。これらの特徴
は、以下に示される。

【００５１】 信号の水平偏波の特徴は、基礎となる多次元セルラー移動体遠隔通信システム
に関して上で説明されており、既存の地上セルラー移動体遠隔通信システムと相
互作用する可能性を減らすアンテナパターンの選択を含む。信号の２つの組の極
性の直交は、これらの組間の結合を低減する。

【００５２】 超低空気伝送電力レベルの特徴は、非陸上移動体加入者局ＭＳにより生成され
る出力信号電力の電力制御回路による制御を表し、地上セルサイトまたは加入者
局による非陸上セルラー信号受信の可能性を最小にする。非陸上移動体加入者局
ＭＳにより伝送される信号の電力レベルは、典型的には、図９Ａのアンテナの場
合は５．５ミリワットであり、より低い高度（５，０００フィートまで）で且つ
基地局の７５海里内で図９Ｂのアンテナを用いると、５００マイクロワット未満
である。この大きさの出力信号強度は、標準の地上セルラー信号強度からの大幅
な逸脱を表し、従って、非陸上セルラー信号は、典型的には、地上セルサイトお
よび加入者局により拒絶される。非陸上移動体加入者局装置ＮＴＲは、低減され
た出力レベルが維持されるよう送信器ＴＲＡＮＳの電力出力を低減する役割を果
たす減衰器ＰＡＤを含んでいてもよい。デュプレクサ回路は、送信器回路および
受信器回路をアンテナＨＰＡと相互接続するよう周知の態様で機能し、２つのデ
ュプレクサ間の送信経路と受信経路とは、送信経路に減衰器ＰＡＤがあることに
より区別される。従って、減衰器ＰＡＤを用いてアンテナＨＰＡを接続すること
により、非陸上セルで用いられる低減された電力出力レベルを考慮して動作を改
変する必要なく従来の送信器ＴＲＡＮＳ回路および受信器ＲＣＶ回路を使用する
ことが可能になる。あるいは、カスタム設計された「ＮＴＲ」であれば、直接シ
フトされる電力レベルを含み得、デュプレクサおよびＰＡＤの必要性を無くす。

【００５３】 天底（地上に向けられる）実効放射電力（ＥＲＰ）を最小にする航空機アンテ
ナパターンは、移動体ユニット上のアンテナ（単数または複数）の実現において
用いられる。よく用いられる２つのアンテナタイプは、胴部に取り付けられるブ
レードアンテナと、垂直安定板に取り付けられるブレードアンテナとである。胴
部に取り付けられるブレードアンテナは、電界が水平偏波される垂直スロットを
用いる。このスロットアンテナは、垂直面に配置されるダイポールと相補である
が直交偏波を有するパターンを有する。それにより、パターンは、最小距離、お
よび従って、最小伝搬損失のための方向である地面（天底）の方向にゼロを示す
。エネルギーレベルは、このパターン形状のために大幅に低減されるが、依然と
して、地上アンテナパターンに対して直交偏波される。２番目のアンテナタイプ
は、垂直安定板のいずれかの側で展開される、水平に取り付けられるブレードア
ンテナである。このアンテナは、水平偏波されるダイポールタイプの放射素子を
使用する。航空機の水平安定板は、この水平に取り付けられるブレードアンテナ
と地面との間に取り付けられ、それにより、地面（天底）の方に向けられる電力
を大幅に低減する。

【００５４】 非陸上移動体加入者局ＭＳは、厳しく制御された動的電力制御設定で動作する
。ＭＴＳＯは、上記のように、非常に厳しい動的電力制御範囲を有するようにプ
ログラムされ、この電力は非常に低く設定される。既存のアナログアドバンスト
モバイルフォンシステム（ＡＭＰＳ）では、局は、許容される最大の実効放射電
力（ＥＲＰ）に調整される。同様の態様で、各非陸上移動体加入者局ＭＳは、所
定の動作範囲内の電力レベルになるよう命令される。移動体送信器からの出力の
ワット数で表される電力制御レベルの典型的な組は、以下の通りである。

【００５５】

【表１】

【００５６】 さらに、非陸上から生じたセルラー信号の見通し線伝搬は、最小のフェージン
グ異常を引き起こす。なぜなら、フェージングは、地形が平坦な地面から反射す
るエネルギーに制限されるからである。フェージングの周期性は、典型的には、
非常にゆっくりであり、このフェージングは、非陸上移動体加入者局の出力電力
レベルを調節するＭＴＳＯにより容易に補償され得る。

【００５７】 非陸上移動体加入者局からの上記の制限された電力出力の結果、必然的に、地
上セルラーの方がはるかに高い信号レベルで動作する。従って、地上セルラーシ
ステムでのハンドオフは、非陸上移動体加入者局の動作レベルよりも数オーダ大
きい信号レベルで起こる。従って、非陸上移動体加入者局からのセルラー信号の
存在は、地上セルラー移動体加入者局と、地上セルラー移動体加入者局の対応す
るセルサイトとに無視される。このようにして、２つの仮想網間で、多くの信号
分離、従って、無干渉、が維持される。

【００５８】 より少なく詰め込まれたＥＡＭＰＳ周波数の使用は、非陸上移動体加入者局と
地上基地局とが動作する周波数を分離することにより、非陸上移動体加入者局と
地上基地局との間の干渉を減らす。非陸上セルと地上セルの１つ以上とが同じ周
波数である場所では、非陸上セルに用いられる周波数は、トラフィックの少ない
周波数、例えば、大都市圏から離れた周波数に対応するように選択される。

【００５９】 上記のように、非陸上移動体加入者局ＭＳは、非標準制御チャネルを使用する
ため、地上セルラーシステムと非陸上セルラーシステムとは干渉しない。

【００６０】 同じ基地局送信器周波数の使用を避けるために、基地局周波数は、地上移動体
セルラー通信システムと調整される。

【００６１】 基地局アンテナチルトは、マルチパス電力を減らすように選択され、そのため
、電力レベルの段階は安定しており、非陸上移動体加入者局が基地局から離れる
方向に移動するときに一度に１つの所定の段階だけ増分される。この正確な電力
制御のプロセスは、電力出力を制御することにより、伝送品質を維持する。

【００６２】 基地局受信器損失の最小化は、非陸上移動体加入者局信号の電力レベルと、地
上セルラー加入者局から出される電力レベルとを分離するために用いられる。地
上システムのノイズフロアよりも十分に低い低ノイズフロアを維持するために、
非陸上セルサイトに活性増幅器が使用されてもよい。ケーブル抵抗損失を除いて
、活性増幅器および活性分布は、非陸上移動体加入者局からの低信号電力の使用
を可能にするために用いられる。

【００６３】 このように、非陸上移動体加入者局と、地上加入者局およびその関連セルサイ
トとの間の干渉を防ぐために、複数の要素を、個々にまたは組み合わせて用いる
ことができる。

【００６４】 非陸上移動体加入者局−ＣＤＭＡシステム特徴 非陸上移動体加入者局の上記の特徴に加えて、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）
と呼ばれる別のセルラー通信システムがある。このセルラー通信システムは、各
チャネルで複数の通信を伝送し、各移動体加入者局に割り当てられた符号で、様
々な移動体加入者局を区別する。これらのシステムは、多数の会話を同じ周波数
で伝送する。全体のシステム雑音レベルを最小限に維持するためには、様々な移
動体加入者局の電力レベルを正確に制御しなければならない。さらに、非陸上セ
ルの大きなサイズは、電力制御の問題点を増大する。なぜなら、様々な非陸上移
動体加入者局の間の距離の格差のため、これらの非陸上移動体加入者局からの信
号の受信電力がかなり多様化されるからである。この電力レベルは、非陸上移動
体加入者局がセル付近を移動すると動的に変化する。これは、陸上局と同じ符号
を用いる非陸上局が許容不可能な干渉を引き起こし得ることを意味する。典型的
なＣＤＭＡシステムでは、６４のウォルシュ符号を用いて移動体加入者局を区別
し、それにより上記の「遠近」問題の影響を無くし、そして、これらの符号の所
定数を、非陸上移動体加入者局専用に残しておくことができる。なぜなら、概し
て、これらの符号のすべてが、典型的な地上セルサイトで使用されるわけではな
いからである。このように、ＣＤＭＡシステムの符号分離を用いて、非陸上移動
体加入者局と、地上加入者局およびそれに関連するセルサイトとの間の干渉を防
ぐことができる。固有のウォルシュ符号割り当てとともに、ネットワークはまた
、仮想網オーバレイを識別するために、固有の「ワイドエリア」符号語を割り当
てることができる。

【００６５】 非陸上移動体加入者局のデータ特徴 地上システムおよび非陸上システムの加入者により用いられる移動体ユニット
間の本質的な違いは、非陸上移動体加入者局の能力を高める機会を与える。具体
的には、地上移動体ユニットは、移動体加入者局を持っているユーザか、または
、移動体加入者局が設置されている自動車のいずれかである。いずれの場合も、
追加のサービスまたは特徴の要求は制限される。それに対し、非陸上移動体加入
者局ＭＳの使用は、典型的には、航空機ＭＵにおいてである。航空機ＭＵは、非
陸上移動体加入者局ＭＳが独自にまたは余分に扱うことができる、既存の通信要
求の組を有する。

【００６６】 具体的には、航空機に関連する通信要求は、以下に示されるサービスの分類を
含むが、これらに限定されない。 ・搭乗者データ通信 ・テレメトリリレー ・航空機の安全およびメンテナンス ・パイロット−管制官通信 ・航空機操縦サポート これらのカテゴリの各々は、非陸上移動体加入者局ＭＳの固有の通信能力をトラ
ンスペアレントな態様で使用する機会を表す。非陸上移動体加入者局ＭＳでの音
声通信アクティビティは、典型的には、この機器の通信容量の最小限の使用に過
ぎない。従って、図１２Ｂに示されるように、非陸上移動体加入者局ＭＳを、航
空機中の複数の既存の装置か、または、新しく設置された機器と相互接続して、
これらのサービスを提供することができる。

【００６７】 非陸上加入者局ＭＳのデータ通信能力は、セルサイトと確立される通信接続の
バンド幅を増加することにより、高めることができる。データ通信機能に多数の
通信チャネルを割り当てるなど、増加されたバンド幅を提供する方法は多数ある
。従って、データ通信目的での信号呼び出し接続は、同時に管理される多数の物
理的通信チャネルを含み、それにより、システムの単一のチャネルに関連するデ
ータ通信容量を増加する。あるいは、規定された通信空間において、多数の音声
通信チャネルのバンド幅を占有する専用データ通信チャネルを割り当ててもよい
。いずれの場合にも、非陸上加入者局ＭＳのデータ通信能力を、非陸上車両およ
びその動作の要求に合うように適合することができる。

【００６８】 搭乗者通信 第１の例は、搭乗者データ通信のサービス分類であり、航空機の搭乗者は、追
加の通信能力を得るために、端末装置ＨＴをハンドセットＨと相互接続すること
ができる。これの一例は、周知のように、ハンドセット接続にモデムを備えるパ
ーソナルコンピュータを使用し、それにより、ユーザがセルラー音声通信接続を
介してデータを送受することを可能にすることである。データは、ファクシミリ
伝送、Ｅメール、データファイル、などを含み得る。さらに、端末装置ＨＴは、
ビデオディスプレイを含んでいてもよく、このビデオディスプレイに表示される
データは、航空機にあるプログラムデータ記憶システムＤＳから取り出されるか
、または、セルラー通信接続を介して非陸上移動体加入者局ＭＳに接続されるセ
ルサイトまたはソースからアップロードされる、娯楽／情報プログラムであって
もよい。さらに、非陸上移動体加入者局ＭＳは、ユーザにより選択される任意の
周辺装置（図示せず）にデータ通信機能を提供してこの装置の能力を拡張するた
めに、内蔵モデムを有していてもよい。

【００６９】 テレメトリデータ収集 航空機飛行経路を横切るとき、非陸上移動体加入者局ＭＳ、または、非陸上移
動体加入者局ＭＳに接続された第２のトランシーバＤＰＰ（拡散スペクトルトラ
ンシーバなど）は、ポーリング能力の使用により、テレメトリシステムＴＥＬな
どの地上サイトからデータを取り出すように機能してもよい。具体的には、油井
／ガス井出力データ、河川流データ、気象データ、などのデータを集めるよう機
能する多数の遠隔地に配置された地上テレメトリ局ＴＥＬがある。このデータの
収集には費用がかかる。なぜなら、典型的には、これらのサイトを扱う既存の通
信インフラがないからである。非陸上移動体加入者局ＭＳに接続された第２のト
ランシーバＤＰＰは、航空機がこれらのサイトの上空を飛行するときに、これら
の地上テレメトリ局ＴＥＬへの通信接続を確立することができる。非陸上移動体
加入者局ＭＳが航空機をベースとしているため、第２のトランシーバＤＰＰから
の見通し線通信能力は、かなりの地上エリアをカバーする。テレメトリ通信は、
自動的に行われても、周期的に行われてもよく、ポーリングアンテナＰＡを介し
て下方向にポール問い合わせを放送する。第２のトランシーバＤＰＰの通信範囲
内にある地上テレメトリ局ＴＥＬは、周知の態様でポールに応答し、テレメトリ
データを非陸上移動体加入者局ＭＳにアップロードして、データ記憶メモリＭＥ
ＭＯＲＹに格納し、後にデータ収集サイトに伝送してもよい。あるいは、データ
記憶メモリＭＥＭＯＲＹは、データ収集センターに送達するために非陸上移動体
加入者局ＭＳから物理的に取り出される、磁気テープなどのデータ記憶媒体を含
んでいてもよい。あるいは、非陸上移動体加入者局ＭＳの制御チャネル（または
、データと多重化された音声）が、既存の音声通信呼び出し中にデータ伝送する
ために使用されてもよく、非陸上移動体加入者局ＭＳが使用されていないときに
通信リンクが自動的に活性化されてデータ転送呼び出しを起こしてもよい。

【００７０】 図１２Ａの図は、テレメトリデータ収集機能の典型的な応用を示す。無線ゲー
トウェイノードＲＧＮは、複数の遠隔地に配置されたテレメトリシステムＴＥＬ
からデータを集めるために配置される。各テレメトリシステムＴＥＬは、データ
収集システムの遠隔ノードであると考えることができる。例えば、無線ゲートウ
ェイノードＲＧＮは、無線ゲートウェイノードＲＧＮが公衆交換電話網ＰＴＳＮ
に接続され、それにより無線ゲートウェイノードＲＧＮが遠隔地に配置されたデ
ータ処理機器とのデータ通信接続を確立できるようにするサイトに配置される、
地上無線通信システムであってもよい。無線ゲートウェイノードＲＧＮは、無線
ゲートウェイノードＲＧＮにより扱われる領域の上空を通過している飛行機に配
置される非陸上移動体加入者局ＭＳにより、各々がテレメトリシステムＴＥＬを
含む複数の遠隔地に配置されたノードからデータを集める。データ収集機能は、
無線ゲートウェイノードＲＧＮと非陸上移動体加入者局ＭＳとの間の協力的相互
作用により開始され、無線ゲートウェイノードＲＧＮと非陸上移動体加入者局Ｍ
Ｓとの間の通信接続を作りだして、データ収集動作を開始する。無線ゲートウェ
イノードＲＧＮは、非陸上移動体加入者局ＭＳにポールを送り、非陸上移動体加
入者局ＭＳは、受け取ったポールを、上記のようなテレメトリシステムＴＥＬに
中継する。テレメトリシステムＴＥＬは、適切なプロトコルに従ってテレメトリ
システムＴＥＬのメモリに格納されたデータをフォーマットし、そしてこのデー
タを非陸上移動体加入者局ＭＳに送ることにより、この受け取ったポールに応答
する。非陸上移動体加入者局ＭＳは、単に、受け取ったデータを無線ゲートウェ
イノードＲＧＮに中継するだけであり、無線ゲートウェイノードＲＧＮで、この
データは、無線ゲートウェイノードＲＧＮに含まれるデータ収集ノードに格納さ
れ、後に処理されるおよび／またはデータ処理センターに送られる。無線ゲート
ウェイノードＲＧＮにより送られたポールは、周知のように、選択されたテレメ
トリ局ＴＥＬに具体的にアドレス指定されてもよく、そのため、受け取られた応
答は単に、記録され、そして、アドレス指定されたテレメトリ局ＴＥＬが配置さ
れるサイトに関連付けられるだけであってもよい。

【００７１】 このように、非陸上移動体加入者局ＭＳは、地上テレメトリ局ＴＥＬの超低地
球軌道中継局として機能することができる。航空機がグローバルポジショニング
システム（ＧＰＳ）を備える場合、この装置は、航空機の位置と、移動方向とを
正確に特定するために使用され得るため、地上テレメトリ局のポーリングは、選
択的であってもよい。なぜなら、非陸上移動体加入者局が、どの地上テレメトリ
局が今航空機のポーリング範囲にあるかを識別できるからである。

【００７２】 航空機の安全およびメンテナンス 非陸上移動体加入者局ＭＳはまた、航空機の動作に関連するデータを集めるた
めに、航空機にあるアビオニクス機器に接続されてもよい。データは、収集され
、そしてデータ記憶メモリＭＥＭＯＲＹに格納されて、後に地上の航空機モニタ
リングシステムに出力されてもよく、データは、既存の音声通信呼び出し中に地
上の航空機モニタリングシステムに伝送されてもよく、非陸上移動体加入者局Ｍ
Ｓが使用されていないときに通信リンクが自動的に活性化されてデータ転送呼び
出しを起こしてもよい。非陸上移動体加入者局ＭＳの制御回路Ｃは、周知の態様
でアビオニクスの様々なエレメントのデータ出力端子を走査して、所望のデータ
を取り出すことができる。これにより、非陸上移動体加入者局ＭＳがリアルタイ
ム航空機安全およびメンテナンスシステムとして機能することが可能になる。

【００７３】 通信機能の部分として、非陸上移動体加入者局ＭＳは、航空機気象サービスか
ら気象図を受け取るように機能することができる。気象図は、地上局で生成され
、そしてコンパクトなデータ表現で航空機に伝送されてもよい。気象図の具体的
な内容は、パイロットのデータ要求の関数である。そのようなシステムは、「Ｖ
ｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」と題された米
国特許第５，４９０，２３９号に記載されている。従って、非陸上移動体加入者
局ＭＳは、上記のデータ通信能力を用いて、気象図の頻繁な更新を提供すること
ができ、そして、パイロットが、飛行計画を修正し、修正された飛行計画に応じ
た修正された気象図を受け取ることを可能にする。

【００７４】 パイロット−管制官通信 航空機は、パイロット−航空管制官通信のための既存の通信機器の組を有して
いる。非陸上移動体加入者局ＭＳは、これらの既存の設備を補う冗長通信設備と
して機能してもよい。あるいは、非陸上移動体加入者局ＭＳは、この機能だけを
果たしてもよい。さらに、非陸上移動体加入者局ＭＳは、正確な航空機位置更新
のために、航空交通管制システムに伝達される情報に、ＧＰＳ航空機位置データ
を付加してもよい。

【００７５】 航空機操縦サポート 同様に図１２Ｂに示されるように、非陸上移動体加入者局ＭＳは、データ処理
ＤＰＤおよびデータ記憶メモリＤＳの両方のエレメントを備えることにより、非
陸上移動体加入者局ＭＳが追加のサポート機能を果たすことができるようにして
もよい。具体的には、航空機の運航計画に関するデータが、データ記憶メモリＤ
Ｓに格納され、そして、非陸上移動体加入者局ＭＳにより確立されるセルラー通
信接続を介して、地上システムと送受されてもよい。データのタイプは、乗客名
簿、目的地空港でフライトを接続するためのゲート出発割り当て、などを含み得
る。

【００７６】 付加価値サービス 非陸上移動体加入者局ＭＳは、着信転送、通話中着信、電話会議、データ呼び
出し通信、発信者ＩＤ、最終呼び出しリダイヤル、などの付加価値通信サービス
を提供することができる。これらのサービスは、既存の公衆交換電話網の部分で
あり、このネットワークを介する呼び出し接続について、非陸上移動体加入者局
ＭＳを、伝統的な地上加入者局として管理することができる。

【００７７】 まとめ 非陸上セルラー移動体遠隔通信局は、多数の非干渉技術を用いて、地上通信の
ために割り当てられた既存のセルラー移動体遠隔通信無線周波数の使用を、非陸
上領域に拡張することができる。例えば、非陸上セルラー移動体遠隔通信局のア
ンテナ素子により生成される信号の偏波は、地上アンテナにより生成されるセル
ラー無線信号の偏波とは異なり、好ましくは実質的に直交し、それにより、地上
無線信号への干渉の可能性を最小限にする。さらに、非陸上移動体加入者局と非
陸上セルサイトコントローラとの間で交換される制御信号は、地上セルサイト送
信器−受信器対への干渉の可能性を回避するように構成される。非陸上セルラー
移動体遠隔通信局の送信電力はまた、厳しく制御され、地上移動体加入者局およ
びセルサイト送信器−受信器対により拒絶される大きさである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 複数の移動体電話交換局を含む典型的な従来技術の地上セルラー移動体遠隔通
信システムを示す。

【図２】 多次元セルラー遠隔通信網の全体的なアーキテクチャをブロック図で示す。

【図３】 マルチセル非陸上セルラー移動体遠隔通信システムと、地上セルおよび典型的
な非陸上セルの相対的な地理的広がりとを示す斜視図である。

【図４】 マルチセル非陸上セルラー移動体遠隔通信システムと、地上セルおよび典型的
な非陸上セルの相対的な地理的広がりとを示す斜視図である。

【図５】 マルチセル非陸上セルラー移動体遠隔通信システムと、地上セルおよび典型的
な非陸上セルの相対的な地理的広がりとを示す斜視図である。

【図６】 典型的な非陸上セル周波数再利用パターンの図である。

【図７】 実質的に円筒形のアンテナパターン構成を有するセクタ化された非陸上セルを
示す。

【図８】 トロイドの開口部内に入れ子にされた円筒形アンテナパターン構成を含む実質
的にトロイド状のアンテナパターン構成を有するセクタ化された非陸上セルを示
す。

【図９Ａ】 典型的な非陸上セルラーアンテナ取り付け構成と、アンテナパターンとを示す
。

【図９Ｂ】 典型的な非陸上セルラーアンテナ取り付け構成と、アンテナパターンとを示す
。

【図９Ｃ】 典型的な非陸上セルラーアンテナ取り付け構成と、アンテナパターンとを示す
。

【図１０】 典型的なセルの非陸上セルラー周波数割り当てを示す。

【図１１】 マルチパス干渉状態で見られる非陸上セルラー信号経路を示す。

【図１２Ａ】 本発明の非陸上移動体加入者局のアーキテクチャを示す。

【図１２Ｂ】 本発明の非陸上移動体加入者局のアーキテクチャを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マッケンナ， ダニエル ビー． アメリカ合衆国 コロラド 80020， ブ ルームフィールド， シルバートン ドラ イブ 13721 Ｆターム(参考） 5K067 AA03 AA11 BB03 BB06 BB27 EE02 EE65 GG08 KK01 5K072 AA04 AA13 BB02 BB03 BB13 BB19 BB25 DD13 EE19

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非陸上移動体遠隔通信システム内での通信のために、地上セ
   ルラー移動体遠隔通信局のために割り当てられた複数の無線周波数の少なくとも
   １つを用いて非陸上セルラー移動体遠隔通信局として動作可能なセルラー無線通
   信装置であって、 該地上セルラー移動体遠隔通信局のために割り当てられた該無線周波数のうち
   の１つの無線周波数の無線周波数通信信号を生成する手段と、 加入者データの受け取りに応答して、該加入者データを該無線周波数通信信号
   に挿入して、複合無線周波数信号を作り出す手段と、 該複合無線周波数信号を該非陸上移動体遠隔通信システムに伝送する手段と、
   を含み、 該生成手段と、該伝送手段とが、該地上セルラー移動体遠隔通信局により生成
   される無線周波数通信信号と干渉せず実質的に同一である、該複合無線周波数通
   信信号を生成するように動作可能である、セルラー無線通信装置。
2. 【請求項２】 前記伝送手段が、 前記地上セルラー移動体遠隔通信局により生成される無線周波数通信信号の偏
   波に実質的に直交する偏波で、前記複合無線周波数信号を偏波する手段を含む、
   請求項１に記載のセルラー無線通信装置。
3. 【請求項３】 前記生成手段が、 前記地上セルラー移動体遠隔通信局により生成される無線周波数通信信号から
   の前記生成された複合無線周波数信号のアップリンクおよびダウンリンク機能を
   逆にする手段を含む、請求項１に記載のセルラー無線通信装置。
4. 【請求項４】 前記生成手段が、 前記生成された複合無線周波数信号の送信および受信周波数を、前記地上セル
   ラー移動体遠隔通信局により生成される無線周波数通信信号の間隙（ｉｎｔｅｒ
   ｓｔｉｔｉａｌ）になるようにオフセットする手段を含む、請求項１に記載のセ
   ルラー無線通信装置。
5. 【請求項５】 前記伝送手段が、 前記地上セルラー移動体遠隔通信局により生成される前記無線周波数通信信号
   により用いられる電力から大幅に低減された電力で、前記生成された複合無線周
   波数信号を出力する手段を含む、請求項１に記載のセルラー無線通信装置。
6. 【請求項６】 前記伝送手段が、 前記地上セルラー移動体遠隔通信局により生成される信号に実質的に直交して
   偏波される信号を生成するアンテナ手段を含む、請求項１に記載のセルラー無線
   通信装置。
7. 【請求項７】 前記無線周波数通信信号を生成する手段が、 通信空間を含むチャネル信号を生成する手段を含み、該通信空間は、制御チャ
   ネルと通信チャネルとに分割される、請求項１に記載のセルラー無線通信装置。
8. 【請求項８】 前記チャネル信号を生成する手段が、前記制御チャネルを生
   成し、該制御チャネルは、前記地上セルラー移動体遠隔通信局のための通信チャ
   ネルに対応するように選択される、請求項７に記載のセルラー無線通信装置。
9. 【請求項９】 地上セルのための制御チャネルで地上加入者局により伝送さ
   れる制御信号をデコードしないように動作可能な受信器手段をさらに含み、該地
   上セルのための該制御チャネルは、前記チャネル信号を生成する手段により生成
   される通信チャネルに対応する、請求項８に記載のセルラー無線通信装置。
10. 【請求項１０】 地上セルのための制御チャネルで地上加入者局により伝送
    される制御信号をデコードしないように動作可能な受信器手段をさらに含み、該
    地上セルのための該制御チャネルは、前記非陸上セルラー移動体遠隔通信局と通
    信するために前記非陸上移動体遠隔通信システムにより用いられる通信チャネル
    に対応する、請求項８に記載のセルラー無線通信装置。
11. 【請求項１１】 前記チャネル信号を生成する手段が、 前記制御チャネルを、前記地上セルラー移動体遠隔通信局のための制御チャネ
    ルに対応するように選択することを含む、請求項８に記載のセルラー無線通信装
    置。
12. 【請求項１２】 前記挿入手段が、 少なくとも１つの地上テレメトリ局により伝送されるデータを受け取る手段と
    、 該受け取ったデータを格納する手段と、を含む、請求項１に記載のセルラー無
    線通信装置。
13. 【請求項１３】 前記挿入手段が、 前記複合無線周波数信号を介してデータ収集システムへの通信接続を起こす手
    段と、 前記格納手段から該データ収集システムに前記データをダウンロードする手段
    と、をさらに含む、請求項１２に記載のセルラー無線通信装置。
14. 【請求項１４】 前記挿入手段が、 前記受け取る手段を周期的に活性化する手段をさらに含む、請求項１３に記載
    のセルラー無線通信装置。
15. 【請求項１５】 前記挿入手段が、 少なくとも１つの地上テレメトリ局により伝送されるデータを受け取る手段と
    、 前記複合無線周波数信号を介してデータ収集システムへの通信接続を起こす手
    段と、 前記格納手段から該データ収集システムに該データをダウンロードする手段と
    、を含む、請求項１に記載のセルラー無線通信装置。
16. 【請求項１６】 前記生成された無線周波数信号は、チャネルに多重化され
    る複数の信号スロットを含み、前記生成手段は、 該多重化された信号スロットの少なくとも１つを、非陸上通信局専用に割り当
    てる手段を含む、請求項１に記載のセルラー無線通信装置。
17. 【請求項１７】 非陸上移動体遠隔通信システム内での通信のために、地上
    セルラー移動体遠隔通信局のために割り当てられた複数の無線周波数の少なくと
    も１つを用いて非陸上セルラー移動体遠隔通信局として動作可能なセルラー無線
    通信装置を動作させる方法であって、 該地上セルラー移動体遠隔通信局のために割り当てられた該無線周波数のうち
    の１つの無線周波数の無線周波数通信信号を生成するステップと、 加入者データの受け取りに応答して、該加入者データを該無線周波数通信信号
    に挿入して、複合無線周波数信号を作り出すステップと、 該複合無線周波数信号を該非陸上移動体遠隔通信システムに伝送するステップ
    と、を包含し、 該生成ステップと、該伝送ステップとが、該地上セルラー移動体遠隔通信局に
    より生成される無線周波数通信信号と干渉せず実質的に同一である、該複合無線
    周波数通信信号を生成するように動作可能である、方法。
18. 【請求項１８】 前記伝送ステップが、 前記地上セルラー移動体遠隔通信局により生成される無線周波数通信信号の偏
    波に実質的に直交する偏波で、前記複合無線周波数信号を偏波するステップを包
    含する、請求項１７に記載の方法。
19. 【請求項１９】 前記生成ステップが、 前記地上セルラー移動体遠隔通信局により生成される無線周波数通信信号から
    の前記生成された複合無線周波数信号のアップリンクおよびダウンリンク機能を
    逆にするステップを包含する、請求項１７に記載の方法。
20. 【請求項２０】 前記生成ステップが、 前記生成された複合無線周波数信号の送信および受信周波数を、前記地上セル
    ラー移動体遠隔通信局により生成される無線周波数通信信号の間隙になるように
    オフセットするステップを包含する、請求項１７に記載の方法。
21. 【請求項２１】 前記伝送ステップが、 前記地上セルラー移動体遠隔通信局により生成される前記無線周波数通信信号
    により用いられる電力から大幅に低減された電力で、前記生成された複合無線周
    波数信号を出力するステップを包含する、請求項１７に記載の方法。
22. 【請求項２２】 前記無線周波数通信信号を生成するステップが、 通信空間を含むチャネル信号を生成するステップを包含し、該通信空間は、制
    御チャネルと通信チャネルとに分割される、請求項１７に記載の方法。
23. 【請求項２３】 前記チャネル信号を生成するステップが、前記制御チャネ
    ルを生成し、該制御チャネルは、前記地上セルラー移動体遠隔通信局のための通
    信チャネルに対応するように選択される、請求項２２に記載の方法。
24. 【請求項２４】 地上セルのための制御チャネルで地上加入者局により伝送
    される制御信号をデコードしないステップをさらに包含し、該地上セルのための
    該制御チャネルは、前記チャネル信号を生成するステップにより生成される通信
    チャネルに対応する、請求項２３に記載の方法。
25. 【請求項２５】 地上セルのための制御チャネルで地上加入者局により伝送
    される制御信号をデコードしないステップをさらに包含し、該地上セルのための
    該制御チャネルは、前記非陸上セルラー移動体遠隔通信局と通信するために前記
    非陸上移動体遠隔通信システムにより用いられる通信チャネルに対応する、請求
    項２４に記載の方法。
26. 【請求項２６】 前記チャネル信号を生成するステップが、 前記制御チャネルを、前記地上セルラー移動体遠隔通信局のための制御チャネ
    ルに対応するように選択するステップを包含する、請求項２３に記載の方法。
27. 【請求項２７】 前記挿入ステップが、 少なくとも１つの地上テレメトリ局により伝送されるデータを受け取るステッ
    プと、 該受け取ったデータをメモリに格納するステップと、を包含する、請求項１７
    に記載の方法。
28. 【請求項２８】 前記挿入ステップが、 前記複合無線周波数信号を介してデータ収集システムへの通信接続を起こすス
    テップと、 前記メモリから該データ収集システムに前記データをダウンロードするステッ
    プと、をさらに包含する、請求項２７に記載の方法。
29. 【請求項２９】 前記挿入ステップが、 少なくとも１つの地上テレメトリ局により伝送されるデータを受け取るステッ
    プと、 前記複合無線周波数信号を介してデータ収集システムへの通信接続を起こすス
    テップと、 前記格納ステップから該データ収集システムに該データをダウンロードするス
    テップと、を包含する、請求項１７に記載の方法。
30. 【請求項３０】 前記生成された無線周波数信号は、チャネルに多重化され
    る複数の信号スロットを含み、前記生成ステップは、 該多重化された信号スロットの少なくとも１つを、非陸上通信局専用に割り当
    てるステップを包含する、請求項１７に記載の方法。