JPH07507189A - 閉環境における無線通信のカバー範囲 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 閉環境における無線通信のカバー範囲 発明の背景 １、発明の分野 本発明は、本発明を用いない場合には成る無線通信にカバー範囲に限られてしま う閉じられた環境が生じるが、そのような環境における無線通信カバー範囲に関 し、より詳細には、閉じられた環境（閉環境）内でセルラー無線通信をレピータ により可能にすること、更に詳細には、通信システムの高い無線周波数信号を低 い無線周波数信号に変換して、閉環境においてこれら信号を伝搬し、再度、高い 無線周波数信号に戻すレピータシステムに関する。

２、関連技術 セルラー電話システムにおいては、本明細書でモービル（移動）ユニットと称す 各携帯用電話機は、システムに関連するベースステーション（基地局）との間で 無線信号を送受信できる程度に機能できる。しかしながら実際の環境下では、正 常な無線通信を行うには種々の障害がある。例えば約ＩＧＨｚ以上の周波数では 、トンネル等の障害により、５０ｄＢ／ｋｍから無線信号がすべてカットオフ１ 　されるに至るまで減衰することがある。この減衰量は、環境、例えばトンネル の形状、列車のような障害物の存在により決まる。このような減衰により、無線 伝搬環境は不安定で、かつ信頼性の低いものとなる。

これまで問題のあった隔離した構造物（本明細書では閉環境と称す）に無線周波 数（ＲＦ）パワーを放射するこれまでの試みとして、構造物中でもれを生じる１ 　ような同軸ケーブルを使用したり、また構造物内に大きなＲＦパワーを向ける ような強引な方法もあった。しかしながらかかる解決案は、高価でかつ使用不能 なほとｉｔ雑であることが判っている。

発明の概要 従って本発明の目的は、閉環地下でも無線通信カバー範囲を与える簡単でかつコ スト的に有利な解決案を提供することにある。

本発明の別の目的は、閉環境を数個のセルに分割するよう、セルラー電話アーキ テクチャを閉環境まで拡張し、モービルユニットがあるセルから他のセルに移動 する際に、セル間で周波数のハンドオフ（ｈａｎｄ−ｏｆｆ　）を行うことにあ る。

本発明の更に別の目的は、無線のハードウェアを実質的に変更することなく、す なわち余分な出費をすることなく、無線ハードウェアに使用されるアドオンキッ ト（ａｄｄ　−ｏｎ　ｋｉｔ　）として実行できる簡単でかつコスト的に有利な 解決案を提供することにある。

本発明によれば、上記およびそれ以外の目的は、いずれも高い無線周波数で作動 するベースステーション（基地局）およびモービルユニットを含む通信システム で使用するためのレピータシステムで達成される。このレピータシステムは、モ ービルユニットがベースステーションとモービルユニットとの間で高い無線周波 数の通信に対して実質的に閉じている環境内に位置している時に、ベースステー ションとモービルユニットとの間の通信リンクを与えるものである。レピータシ ステムは、ベースステーションに二方向結合するための高周波数ボートおよび閉 環境を介して周波数パワーを分配できる低周波数信号に二方向結合するための低 周波数ボートを含む第１リニア二方向周波数コンバータを備える。レピータシス テムは、更に第１リニア二方向周波数コンバータの低周波数ボートに接続された ケーブル送信手段も含む。このケーブル送信手段は、閉環境内で低い周波数に変 換された信号を放射するよう、変換された環境内に設置されている。レピータシ ステムは、更にケーブル送信手段にワイヤレス結合するための第１アンテナおよ び低周波数信号に二方向結合するよう第１アンテナに接続された低周波数ボート お、よび通信システムにより使用される高い無線周波数信号とコンバーチプルな 信号に二方向結合するための高周波数ボートを含む第２リニア二方向周波数コン バータも含む。レピータシステムは第２リニア二方向周波数コンバータの高周波 数ボートに接続された第２アンテナも有する。

上記構造では、第２アンテナの近くにあるモービルユニットは、通常の態様でベ ースステーションと通信できる。高周波数信号の低周波数信号への変換および低 周波数信号から高周波数信号への再変換は、モービルユニットおよびベースステ ーションの双方に対して完全にトランスペアレント（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　 ）である。　−上記レピータシステムの別の実施例では、車両内に第１アンテナ 、第２リニア二方向周波数コンバータおよび第２アンテナが設置されており、閉 環境を通る車両の予想路に沿ってケーブル送信手段が設けられている。本明細書 全体にわたって用いるように、　「車両」なる用語は、モービルユニットが作動 できる移動体を示すのに用いられる。例えばこの車両とは、地下システムの一部 としてのトンネルを通って進む列車でよい。この場合、列車内の乗客はモービル ユニットを使用してレピータシステムによりベースステーシコンと通信できる。

この理由は、モービルユニットが備えられた列車は、列車自体の境界により定め られた移動セルにサービスをするモービルベースステーションとなる。列車内の 乗客は、地下鉄システムの外部にいるのと同じようにモービルユニットを使用で きる。

閉環境内で進む車両に位置するモービルユニットへ通常の通信サービスを行う外 に、上記モービルベースステーションの別の利点としては、高い無線周波数のパ ワーレベルは、列車（すなわち移動中のセル）を通って伝搬するのに十分強力に すればよいことが挙げられる。これにより、列車内のモービルユニットにより直 接受信できるよう、トンネル全体に高い無線周波数の信号を伝搬させるのに必要 とされる出力パワーの高いレベルと比較すれば、閉環境内の全放射パワーは低い レベルに維持できる。他の環境上の利点としては、乗客またはその他機器を高い レベルの無線エネルギーに照射しないことである。その代わり乗客は列車に搭載 されている第２アンテナにより送信されるより低いパワーの信号の照射を受ける に過ぎない。

例えば、通信システムが隣接する地下駅の各々にベースステーションを設置して いる際に、レピータシステムの別の利点が存効となる。ここではケーブル送信手 段が第１ベースステーシヨンと連動しており、ケーブル送信手段のターミナル部 分が第２ベースステーシヨンに関連するケーブル送信手段の対応するターミナル 部分に重複している。この重複領域は、車両が代表的な速度で第１ベースステー シヨンから第２ベースステーシヨンに向かって進む際に、少なくとも数秒の間双 方のケーブル送信手段のターミナル部分を、車両すなわち本例では列車が同時に 通過できるように充分でなければならない。これにより第１ベースステーシヨン から第２ベースステーシヨンへ進む列車に搭載しているすべてのモービルユニッ トを第１ベースステーシヨンから第２ベースステーシヨンへ同時にハンドオフさ せる問題が解消される。

更に移動中の車両に設置されたモービルユニットの例では、上記レピータシステ ムは、車両の閉環境への出入りの検出に応答して第２リニア二方向周波数コンバ ータを交互にオン、オフするよう、第２リニア二方向周波数コンバータに結合さ れたセンサを更に含むことができる。

レピータシステムの別の実施例では、高い無線周波数は９００〜２０００ＭＨ２ のレンジ内にあり、低い周波数は３０〜３００ＭＨｚのレンジ内にある。

レピータシステムの更に別の実施例では、ケーブル送信手段はバイファイラ（二 本巻）ケーブルである。

レピータシステムの更に別の実施例では、ケーブル送信手段は第１リニア二方向 周波数コンバータに接続された同軸ケーブルと、入力端が同軸ケーブルに接続さ れた増幅器と、増幅器の出力端に接続された第３アンテナとから成る。

レピータシステムの別の実施例では、第１および第２リニア二方向周波数コンバ ータは、システムクロックに同期している。

好ましい実施例の説明 本発明は、無線周波数環境が２つの部分、すなわち無線信号が閉環境まで伝搬す るが、この範囲内には進入しない第１環境内と、閉環境内に位置しない第２環境 から成ることを認識することにより、閉環境まで無線カバー範囲を広げることに ある。上記信号の障害物の問題のない第１環境下で無線信号を伝搬させる方法は 、当業者には周知であるので、ここでは説明は不要である。この第１環境内で機 能するセルラー電話システムは、一般に９００〜１００１００Ｏの範囲内でＲＦ パワーを放射しており、モービル（移動）ユニットおよびかかるシステムのベー ス（基地）ステーションの双方は、この周波数範囲内で送受信をするようになっ ている。

第２の閉環境内での信号の伝搬は、閉環境下に設置された同軸ケーブルまたはパ イファイラー導線のいずれかを通して、低い無線周波数の信号、好ましくは３０ 〜３００ＭＨｚのレンジ内の信号を伝搬することにより行うことができる。しか しながら、代表的なモービルユニットは、この周波数レンジ内では作動できず、 かかる信号を直接活用できないことは明らかであろう。

第１図を参照すると、ここには閉環境１０４内でモービルユニット１０２が連続 して作動できるようにするためのシステム１００の好ましい実施例が示されてい る。このシステム１００はセルラー電話システム（図示せず）に関連したマルチ チャンネルベース送受信ステーション（ＢＴＳ）１０６を含む。ＢＴＳ　１０６ はセルラー電話システムとコンバーチプルな周波数で作動する。この説明のため 、ＢＴＳ　１０６はアップリンク周波数とダウンリンク周波数との間が４０ＭＨ ２のデュプレックス間隔で、５００ＭＨｚバンド内でＲＦパワーを送受信すると 仮定する。

閉環境１０４は、地下鉄の一部となっているトンネルとすることができる。かか る場合、複数のＢＴＳ　ｌ　０６が通常のセルブランのための周波数割り当て条 件に従って異なる周波数で作動する隣接作動ステーションが設置されるよう、各 地下ステーション内に一つのＢＴＳ　１０６を設置することが好ましい。

閉環境１０４に位置するモービルユニット１０２と通信するため、ＢＴＳ　１０ ６は第１のリニア二方向周波数コンバータ１０８の高周波数ボートに接続される 。

第１周波数コンバータ１０８の低周波数ボートは、ケーブル送信手段ｌｌＯに接 続されている。第１周波数コンバータ１０８の機能は、ＢＴＳ　１０６により出 力される１５００ＭＨｚの信号を、ケーブル送信手段１１０により閉環境１０４ へ送信可能な低周波のＲＦ倍信号変換することにある。ケーブル送信手段１１０ は、閉環境１０４全体にわたって、好ましくはモービルユニット１０２を搭載す る車両＋１４の予想路に沿って設けられている。説明のため、この低周波数ＲＦ 倍信号　は２００ＭＨ２であると仮定する。

第１周波数コンバータ１０８は、別のソースから受信され、ケーブル送信手段１ １０により伝搬され得る低周波のＲＦ倍信号ＢＴＳ　１０６により受信できるよ うに、高周波信号へも変換する。従って図示した実施例では、ケーブル送信手段 ＋１０により伝搬される２００ＭＨｚの信号は、ＢＴＳ　１０６により受信でき る）ように１５００ＭＨｚ信号に変換される。

ケーブル送信手段１１０の機能は、閉環境１０４にわたって低周波数ＲＦ倍信号 伝搬することであると述べた。第２ａおよび２ｂ図は、これを行うための２つの 異なる実施例を示す。第２ａ図は、ケーブル送信手段１１０を示し、このケーブ ル送信手段１１０は閉環境１０４にわたって位置している簡単な放射体２０４． １　例えばダイポールアンテナに接続された簡単なパイファイラーケーブル２０ ２として構成される。低周波数ＲＦ倍信号らのパワーは、簡単な放射体２０４の みならず、パイファイラーケーブル２０２自体を通して閉環境１０４内へ放射さ れる。

同じパイファイラーケーブル２０２を用いて下記に述べるように、閉環境１０４ 内で受信された低周波数ＲＦ倍信号伝搬し、第１周波数コンバータ１０８の低周 Ｉ　波数ボートにより受信できるようにすることができる。

第２ｂ図にはケーブル送信手段１１０の別の実施例が示されている。ここで、高 価でない同軸ケーブル２０６は、低周波のＲＦ倍信号一連の簡単な低コストの増 幅器２０８へ分配する。各増幅器２０８は、一本のアンテナ２１０へ接続されて いる。これらの増幅器２０８とアンテナ２１０の組み合わせは、閉環境に沿って １００ｍおきに設置できる。出力パワーは各連続する増幅器２０８により増幅さ れる極小レベルに維持できる。各増幅器２０８は、２方向、すなわち第１周波数 コンバータ１０８の内外に進む信号を増幅できる。この二方向信号の伝搬の目的 はモービルユニット１０２とＢＴＳ　ｌ　０６との間の双方向の通信を可能にす ることにある。これについては、以下に、より詳細に述べる。

ケーブル送信手段１１０の更に別の実施例は、各々が一方向のみに信号を伝搬す るのに専用される２本のケーブルを並列に使用することである。例えばケーブル 送信手段１１０は、いずれも閉環境１０４内の同じ送信路に沿って分布されてい る２つのパイファイラーケーブル２０２と放射器２０４との組み合わせによっ１ 　て具現化できる。この場合、各パイファイラーケーブル２０２は、一方向のみ 、すなわち第４周波数コンバータ１０８への方向またはこれより離間する方向の いずれかに、低周波数ＲＦ倍信号伝搬するのに専用される。　−再度第１図を参 照すると、車両１１４（列車でよい）内にモービルユニット１０２が位置してお り、この車両１１４には第２リニア二方向周波数コンバータ１１６が関連してい る。第２周波数コンバータ１１６は、低周波数ボートにて第１アンテナ＋１８に 接続されている。第１アンテナ１１８は、低周波数ＲＦ倍信号送受信を可能にす るように、できるだけ放射ケーブル送信手段１１００近くになるよう、車両１４ の外側に設置されている。

第２周波数コンバータ１１６は高周波数ボートにて第２アンテナ１２０に接続さ れており、第２アンテナ１２０は車両１１４の内部で高周波数ＲＦ信号を送受信 する。

第１および第２周波数コンバータ１０８．１１６は、それらの出力周波数が同期 して互いに固定されたオフセット値で作動するように、システムクロックに位相 ロックされる。これにより、下記に述べるように、加入者により移動されるモ； 　−ビル無線ステーションに対する移動ページングパターンが生じる。上記構成 では、各車両１１４は、拡張ＢＴＳセルとして扱われるので、通常のようにハン ドベルトのセルラー電話を使用できる。

周波数変換を行う上記システム１００は、周波数分割マルチアクセス（ＦＤＭＡ ）、時分割マルチアクセス（ＴＤＭＡ）または高度分割マルチアクセス（ＣＤＭ Ａ）法による送信を利用するデジタル通信システムの一部であることが好ましい が、アナログ通信システムでも使用できる。

次に、第３図を参照する。ここには、車両１１４が地下鉄システムにおける列車 ３１４内の一つの客車となっている一例が示されている。第１地下ステーシヨン には第１　ＢＴＳ　３０２が設置されており、第１ＢＴＳに隣接する第２地下ス テ−ションに第２ＢＴＳ３０８が設置されている。第１　ＢＴＳ　３０２は、第 ２ａ図および第２ｂ図に対して、上記のように述べた実施例のいずれかであるこ とが好ましい第１ケーブル送信手段３０６に沿って、低ＲＦ周波数信号を伝搬す ることにより、第１　ＢＴＳ　３０２はモービルユニット３２２と通信する。列 車３１４が第１ステーシヨンから第２ステーシヨンに向かって移動する際、第１ 　ＢＴＳ　３０２は第２ＢＴＳ３０８への呼び出しをハンドオフする必要がある 。すべてのモービルユニット３２２が同時にハンドオフするのを防止するため、 第１およびダイ２ケーブル送信手段３０６．３１２のターミナル部分は互いに重 複していなければならない。重複量３２４は、列車３１４が代表的な速度で進む 際の数秒の間、車両に取り付けられている第２アンテナ３２０が、第１ケーブル 送信手段３０６および第２ケーブル送信手段３！２の双方に十分接近できるよう に設計する必要がある。例えばこのシステムは、第１ケーブル送信手段３０６お よび第２ケーブル送信手段３１２のターミナル部分が約１００ｍの距離にわたっ て互いに重複できるようにすることにより、列車３１４が毎秒２０ｍの速度で進 む際に、第２アンテナ３２０が約５秒の間第１および第２ケーブル送信手段３０ ６の双方に充分接近できるように設計できる。これにより、第２アンテナ３２０ は、第１　ＢＴＳ３０２０カバーエリアを離れながら、受信パワーが徐々に減少 すると同時に、第２ＢＴＳ３０８のカバーエリアに接近しながら、受信パワーを 徐々に増加することが可能となる。

本発明の別の特徴では、列車３１４がトンネル３２６を離れ、閉環境（図示せず ）にサービスを行わない別のＢＴＳセルのカバー内に入る際に、列車３１４内に 設置されていた二方向の周波数コンバータ３１６がオフにされる。同様に、列車 ３１４がトンネル３２６に進入する際に、列車３１４内に設置されている周波数 コンバータ３１６がスイッチオンされる。周波数コンバータ３１６のオン、オフ の切り替えは、トンネル３２１への緊急の入口および出口を検出し、周波数コン バータ３１６に適当な信号を送る磁気センサ３２４または同等品により附勢され る。

列車３１４がトンネル３２６を離れ、二方向周波数コンバータ３１６がオフに切 り替えられる際に、常時使用されているモービルユニット３２２は閉環境（図示 せず）にサービスを行わない外部ＢＴＳセルに迅速にハンドオフしなければなら ないことに留意することは重要である。従って外部ＢＴＳセルは、トンネル外部 のエリアを良好にカバーしなければならない。これを行うには、トンネル３２６ の出口に外部ＢＴＳセルを設置することが好ましい。

、本発明の別の特徴によれば、各ＢＴＳ　３０２．３０８は、地下駅で作動して いるモービルユニットに直接サービスできるようにする第３アンテナ３２８を有 する。従って、地下駅でモービルユニット３２２を利用している乗客は、駅のプ ラットフォームから列車３２２に移動しながら、続けて同じＢＴＳ　３０２．３ ０８によるサービスを受けることができる。モービルユニット３２２を使用して いる乗客が列車３２２を降り、駅のプラットフォームに移る際にも同じことが言 える。

プラットフォームまたは駄肉の他の場所にあるモービルユニットへ送信するため の地下駅に基地ステーションを設置することは、遠距離通信システムでは常に可 能というわけではないし、また望ましいことではない。これは他の多くの閉環境 、例えば超高層ビル、ビルのエレベータ−および地下、鉱山および暗渠内でも同 じことが言える。それにもかかわらず、モービル電話の加入者が移動中、例えば 列車の駅の外の位置から駄肉の最初の位置へ、次に列車自体の内部へ移動する際 に、続けてモービルユニットを使用できるようにすることが重要である。次に、 本問題の解決案を示す第４ａ〜４０図を参照して、本発明の別の実施例について 説明する。

第４ａ図は、本発明の別の実施例を設置した閉環境４０４のブロック図である。

閉環境４０４の外部に位置するベース送受信ステーション４０２は、ベースステ ーソヨンアンテナ４２８により高周波信号を放送し、受信する。かかる高周波信 号は、通常は閉環境４０４の外部に位置するモービルユニット（図示せず）によ り送受信されている。閉環境４０４内に位置する一つ以上のモービルユニット４ ２２．４２２°が連続してベース送受信ステーション４０２と通信できるように するために、外部アンテナ４１２が第に方向周波数コンバータ４０８の高周波数 ボートに結合されている。この外部アンテナは一つ以上のベースステーションの 送受信機４０２．４５２から高周波信号を受信し、かつ高周波信号をこれら送受 信機へ送ることができるような位置に配置されている。本発明の他の実施例を参 照してこれまで述べたように、ケーブル送信手段４１０には第１の二方向周波数 コンバータ４０８の低周波数ボートが結合されている。この低周波数ボートは閉 環境４０４内のケーブル送信手段４１０に送信するのに適した周波数レンジ内で 信号を送受信する。

ケーブル送信手段４１０は、モービル通信を行うべきエリアを横断するように、 閉環境内に配置されている。閉環境４０４内の種々の位置にてケーブル送信手段 ４１０にそれぞれの第３の二方向周波数コンバータ４１８の低周波数ボートが接 続されている。第３二方向周波数コンバータ４１Ｂの各々は、低周波数ボートに おいて低周波信号を受信し、その信号を高周波数ボートで利用される高周波信号 へ変換する。各第３二方向周波数コンバータ４１８の高周波数ボートには、高周 波信号が閉環境内で送信されてモービルユニット４２２に受信できるように、ア ンテナ４２０が結合されている。第３二方向周波数コンバータ４１８はいずれも 同じケーブル送信手段４１０に接続されており、モービルユニット４２２を使用 している加入者が第３二方向周波数コンバータ４１８のうちの一つによりサービ スされているエリアを離れ始めると同時に、隣接する第３の二方向周波数コンバ ータによりサービスされているエリアへ入り、ハンドオフが不要となるように、 複数の位置にある閉環境４０４内に配置されている。

同様に、モービルユニット４２２が高周波信号を送信すると、この高周波信号は 対応する第３の二方向周波数コンバータ４１Ｂの高周波数ボートに結合されてい る近くのアンテナ４２０によって受信される。この第３周波数コンバータ４１８ は、この第３二方向周波数コンバータ４１８の低周波数ボートに結合されている ケーブル送信手段４１０上での送信に適した低周波信号へこの信号を変換する。

この信号はその後、第に方向周波数コンバータ４０８により高周波信号へ変換さ れる。この高周波信号は次に、アンテナ４１０により、対応するベースステーシ ョンの送受信機４０２，４５２のうちの一つへ、放送により戻される。

上記のように、第４ａ図に示したような本発明の実施例は、加入者が開環境間で 移動する際に、連続したモービル遠距離通信サービスを行うのに有効である。

閉環境が例えば地下システムである時は、第４ａ図に示された実施例は、先に述 べた実施例のいずれとも結合できるので、加入者が道路の高さの位置から地下鉄 のプラットフォームに歩く際に生じるような閉環境に出入りする際のみならず、 加入者が列車に乗ることにより、地下鉄のプラットフォームを離れる際にも連続 したモービル遠距離通信サービスを受けることができる。かかる状況では、プラ ットフォームには第４ａ図に示したように、第３二方向周波数コンバータ４１８ ゛を備えることができる。これら環境下では、第３二方向周波数コンバータ４１ ８は、列車内に設けられた第２の周波数コンバータ１１６ヘリークまたは他の方 法で放送できる低周波信号も発生する同じケーブル送信手段に結合されている。

列車内の周波数コンバータおよびプラットフォームに固定された周波数コンバー タは、移動フェーディングパターンを生じるように、送信周波数が同期コンバー タ周波数より所定量、例えば５０〜１００Ｈｚだけずれるように制御しなければ ならない。これは、周波数コンバータ４１８により形成される連続セルを維持し ながら、これを行わない場合、移動しない加入者の通信能力が損なわれるような 位置にて、無線信号波が互いにキャンセルし合うのを防止する。

モービルユニット４２２により通話中の加入者が列車に乗ったり降りたりする際 に、ハンドオフは不要である。その理由は、列車内およびプラットフォーム上の コンバータの高周波アンテナは同じベース送受信ステーション４０２に関連する 同一信号を処理しているからである。これは地下の駅の通路を通って歩いている 加入者が、固定して取り付けられている１つの二方向周波数コンバータ４１８の 近（を離札別のコンバータに接近する際も同様であり、２つの周波数コンバータ は同じケーブルから信号を引き出すので、ハンドオ）は不要である。

第４ａ図の装置では第１二方向周波数コンバータ４０８は、無線結合によりベー ス送受信ステーション４０２から高周波信号を受信するようになっており、閉環 境用のサブシステムがそれ自体完全に自立して独立しており、数種の競合するオ ペレータにより行われるサービスを広げるように、閉環境内に設置できるという 利点が、この装置にある。このサブシステムは、これらオペレータにより共用さ れているので、そのコストはオペレータに分割できる。この場合、ベースステー ション４０２と同様に、一つ以上の追加ベースステーション４５２が無線により 第１の周波数コンバータ４０８と通信し、第１周波数コンバータ４０８が直接無 線通路に対し閉環境により隠されているモービルステーションをエミュレートす るような空間とのインターフェースとなっている。

ベースステーション４０２．４５２の各々は、競合オペレータに属するベースス テーションの場合のような異なる周波数バンドを使用できる。例えば一つのベー スステーション４０２は、ＡＭＰＳ規格のｒＡ」バンドを使用でき、他方のベー スステーション４５２はその規格の「Ｂ」バンドを使用できる。これとは異なり 、２つの接近するベースステーション４０２，４５２が、同じオペレータに属し ている場合、セルラーシステムの周波数プランに従って異なる周波数を使用する それぞれのベースステーションの制御チャンネルおよびトラフィックチャンネル と共に、同じ周波数バンドを使用できる。第１図及び第３図の実施例では、ＢＴ Ｓ　１０６と第１周波数コンバータ１０８との間のみならず、ＢＴＳ　３０２と 第１周波数コンバータ３０４との間で第４ａ図に示すようなベースステーション ４０２．４５２と第１周波数コンバータ４０８との間の無線通路も使用できる。

しかしながら、適当な状況でも使用できる別の実施例が第４ｂ図に示されている 。第４ｂ図のブロック図は、第４ａ図のブロック図と同一であるが、ベース送受 信ステーション４０２°、４５２’　および第に方向周波数コンバータ４０８′ の高周波数ボートは、無線リンクにより結合されるよりもむしろそれぞれの結合 手段４０６，４０６′を介して直接結合されている点が異なる。このような違い を除けば、第４ｂ図に示されるシステムの作動は、第４ａ図を参照してこれまで 説明した作動と同一である。

第４ａ図および第４ｂ図を参照して述べたような別の実施例は、更に別の利点を もたらすことができる。第４Ｃ図にかかる装置の一実施例が示されている。第４ Ｃ図において、第４ｂ図に示されるようなタイプの２つのシステムが一つの閉環 境４０４内にいずれも設置されている。第１システムでは、ベース送受信ステー ション４０２゛は結合手段４０６により第１二方向周波数コンバータ４０８゜の 高周波数ボートに直接結合されている。しかしながら、第４ａ図に示すような空 中インターフェースを上記とは異なるように使用できると解される。第に方向周 波数コンバータ４０８の低周波数ボートはケーブル送信手段４１０に結合されて おり、このケーブル送信手段４１０は次に第４ｂ図を参照して、まさにこれまで 述べた二方向周波数コンバータ４１８に結合されている。これら同期周波数コン バータ４１８の構造は、第１セル４６１を有効に形成しているので、モービルユ ニット４２２が対応するアンテナ４２０のうちの一つのサービスエリア内に位置 している限り、ハンドオフは不要である。

閉環境内にはベース送受信ステーション４６２、結合手段４６６、第に方向、周 波数コンバータ４６８、ケーブル送信手段４６０および第３二方向周波数コンバ ータ４１８を備える第２システムが同じように配置されており、第２セル４６２ を形成している。第１セル４６１および第２セル４６２の各々は、例えばセルラ ーＴＤＭＡ、ＣＤＭＡまたはアナログセルにすることができる。

第１セル４６１および第２セル４６２のアンテナ４２０は、重複したエリアを生 じるように配置でき、よってモービルユニット４２２を使用している加入者が例 えば第１セル４６１を離れようとする時、加入者はこれと同時に第２セル４６２ によってもサービスされている領域に入り始める。これは検出さｔｗｉｔセル４ ６１から第２セル４６２へのコールのハンドオフを当業者に周知の原理に従って 実行できる。従って本発明のこの実施例は、一つの閉環境内に複数のセルを形成 できるようにするものである。

以上で特定の実施例を参照しながら本発明について説明した。しかしながら本発 明は、上記好ましい実施例の態様以外の特定の形態に具現化することができるこ とについては、当業者には容易に明らかとなろう。このような具現化は、本発明 の精神から逸脱すことなく行うことができる。例えば単方向の通信しか必要でな い場合、２つのリニア周波数コンバータは信号を１方向に変換できるだけでよい 。更に、本発明の要旨は、地下システム内への適用に限定されるものではなく、 モービル加入者が開環境を離れ、閉環境、例えば金属製の高層ビル、ビルのエレ ベータおよび地下室、鉱山および暗渠に進入する際に、モービルユニットを続け て作動するための手段を設けると存利であるような、他の状況にも等しく適用で きる。

好ましい実施例は、単に例示のためのものであり、いかなる意味においても制限 的であるとみなすべきでない。本発明の範囲は、これまでの説明ではなくて、添 付した請求の範囲によって限定さ汰請求の範囲内に入るすべての変形例および均 等物は、この範囲内に含まれるものである。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に係わるシステムの一実施例のブロック図である。

第２ａ図および第２ｂ図は、本発明で用いるためのケーブル送信手段の２つの好 ましい実施例を示すより詳細なブロック図である。

第３図は、本発明の別の実施例を示すブロック図である。

第４ａ〜第４Ｃ図は、加入者が開環境と閉環境との間を前後に移動する際に、連 続したモービル遠距離通信サービスを提供する本発明の別の特徴の別の実施例を 示す図である。

ローーー−−−−−−−”’−−−−−−”−””Ｍｒ　−−−■――■−自− −−−−−−−ｍフロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，’　識別記号　庁内整理番号８２２６−５Ｋ Ｉ ＨＯ４８７／１５　Ｚ

Claims (39)

【特許請求の範囲】
1. １．いずれも高い無線周波数で作動する少なくとも１つのベースステーションお よび少なくとも１つのモービルユニットを含む通信システムにおいて、モービル ユニットがベースステーションとモービルユニットとの間の高い無線周波数の通 信に対して実質的に閉じられている環境内に位置している時に、ペースステーソ ヨノとモービルユーツトとの間の通信リンクを与えるためのレピータシステムで あって、 ベースステーションに二方向結合するための高周波数ポートおよび閉環境を通し て無線周波数パワーを放射できる低周波信号に二方向結合するための低周波応答 を含む第１リニア二方向周波数コンバータと、第１リニア二方向周波数コンバー タの低周波数ポートに接続されており、閉環境内で低周波信号を放射し、受信す るための閉環境内に設置されたケーブル送信手段と、 ケーブル送信手段にワイヤレス結合するための第１アンテナと、低周波信号に二 方向結合するよう第１アンテナに接続された低周波数ポートおよび通信システム により使用される高い無線周波数信号とコンパーチブルな信号に二方向結合する ための高周波数ポートを含む第２リニア二方向周波数コンバータと、 第２リニア二方向周波数コンバータの高周波数ポートに接続された第２アンテナ とを備えたレピータシステム。
2. ２．第１アンテナ、第２リニア二方向周波数コンバータおよび第１アンテナは車 両に設置されており、閉環境内を車両の予想通路に沿ってケーブル送信手段が設 けられている請求項１記載のレピータシステム。
3. ３．ケーブル送信手段は第１ベースステーションと関連しており、ケーブル送信 手段のターミナル部分は、第２ベースステーションに関連するケーブル送信手段 の対応するターミナル部分に重複し、この重複領域は車両が代表的速度で第１ベ ースステーションから第２ベースステーションへ向かって進む際に、少なくとも 数秒の間、双方のケーブル送信手段のターミナル部分を車両が同時に通過できる ように充分な長さとなっている、請求項２記載のレピータシステム。
4. ４．車両の閉環憶への出入りの検出に応答して、第２リニア二方向周波数コンバ ータを交互にオン、オフするための第２リニア二方向周波数コンバータに結合さ れたセンサーを更に含む、請求項２記載のレピータシステム。
5. ５．高い無線周波数は、９０〜２０００ＭＨｚのレンジ内にあり、低い周波数は ３０〜３００ＭＨｚのレンジ内にある、請求項２記載のレピータシステム。
6. ６．ケーブル送信手段はバイファイラーケーブルである、請求項２記載のレピー タシステム。
7. ７．ケーブル送信手段は、 第１リニア二方向周波数コンバータに接続された同軸ケーブルと、入力端が同軸 ケーブルに接続された増幅器と、増幅器の出力端に接続された第３アンテナを備 える、請求項２記載のレピータシステム。
8. ８．第１および第２リニア二方向周波数コンバータは、システムクロックに同期 している請求項２記載のレピータシステム。
9. ９．車両の予想通路に沿うステーションに設置され、第１リニア二方向周波数コ ンバータの高周波数ポートに結合されたブースステーションを更に含み、このベ ースステーソヨノはモービルユーツトにワイヤレスの高い無線周波数で結合する ための第４アンテナを含む、請求項２記載のレピータシステム。
10. １０．高い無線周波数は、９０〜２０００ＭＨｚのレンジ内にあり、低い周波数 は３０〜３００ＭＨｚのレンジ内にある、請求項１記載のレピータシステム。
11. １１．ケーブル送信手段はバイファイラーケーブルである、請求項１記載のレピ ータシステム。
12. １２．ケーブル送信手段は、 第１リニア二方向周波数コンバータに接続された同軸ケーブルと、入力端が同軸 ケーブルに接続された増幅器と、増幅器の出力端に接続された第３アンテナを備 えた、請求項１記載のレピータシステム。
13. １３．第１および第２リニア二方向周波数コンバータは、システムクロックに同 期している請求項１記載のレピータシステム。
14. １４．いずれも高い無線周波数で作動する少なくとも１つのベースステーション および少なくとも１つのモービルユニットを含む通信システムにおいて、モービ ルユニットがベースステーションとモービルユニットとの間の高い請線周波数の 通信に対して実質的に閉じられている環境内に位置している時に、ペースステー ソヨノとモービルユーツトとの間で通信するための方法であって、閉環境内に無 線周波数パワーを放射できる低い周波数信号にベースステーションの高い無線周 波数信号をリニアに変換し、ケーブル送信手段を使用して閉環境内に低周波数信 号を分布し、分布された低周波数信号を第１アンテナで受信し、受信された低い 周波数信号を高い無線周波数信号にリニアに再変換し、第２アンテナを使って再 変換された高い無線周波数信号を近くのモービルユニットに送信する諸工程を備 える通信方法。
15. １５．受信工程、受信した低周波数信号のリニア変換工程および送信のための第 ２アンテナを利用する工程は、一つの車両で実行される、請求項１４記載の方法 。
16. １６．いずれも高い無線周波数で作動するベースステーションおよびモービルユ ニットを含む通信システムにおいて、モービルユニットがベースステーションと モービルユニットとの間の高い無線用波数の通信に対して実質的に閉じられてい る環境内に位置している侍に、ベースステーソヨ７とモービルユーツトとの間で 通信するための方法であつて、 第２アンテナを使用して、モービルユニツトからの高い無線周波数信号を受信し 、 無線周波数パワーを閉環境内に放射することができる低周波数信号に受信された 高い無線周波数信号をリニア変換し、第１アンテナから低周波数信号を放射し、 ケーブル送信手段を使用して閉環境内で低周波数信号を受信し、 受信された低い周波数信号をベースステーションの高い無線周波数信号にリニア 変換し、 ベースステーションの高い無線周波数信号をベースステーションに出力する諸工 程を備える通信方法。
17. １７．第２アンテナを使用して受信する工程、受信した高い無線周波数信号をリ ニア変換する工程および放射工程は車両で実行される、請求項１６の方法。
18. １８．いずれも高い無線周波数で作動する少なくとも１つのベースステーション および少なくとも１つのモービルユニットを含む通信システムにおいて、モービ ルユニットがベースステーションとモービルユニットとの間の高い無線周波数の 通信に対して実質的に閉じられている環境内に位置している時に、モービルユニ ットに対し通信システムサービスを行うためのモービルベースステーションであ って、 閉環境内で二方向の低周波信号を伝搬させるよう、固定ベースステーションに結 合されたケーブル送信手段にワイヤレス結合しするよう車両に配置された第１手 段と、 低周波数信号に二方向結合するよう、第１ワイヤレス結合手段に結合された低周 波数ポートおよび過信システムにより使用される高い無線周波数の信号とコンバ ーチブルである信号に二方向結合するための高周波数ポートを含む、車両に設置 されたりニア二方向周波数コンバータと、車両に設置されており、リニア二方向 周波数コンバータの高周波数ポートに接続され、車両に設置されたモービルユニ ットにワイヤレスの高い無線周波数の結合をするための第２手段とを備える、通 信システムサービスを行うためのモービルベースステーション。
19. １９．第１ワイヤレス結合手段および第２ワイヤレス結合手段はそれぞれ第１お よび第２アンテナである、請求項１８のモービルベースステーション。
20. ２０．低周波数信号に二方向結合するよう、ケーブル送信手段に接続された低周 波数ポートおよび通信システムにより使用される高い無線周波数信号とコンパー チブルである信号に二方向結合するための高周波数ポートを含む、閉環境内に設 置された第３リニア二方向周波数コンバータと、第３リニア二方向周波数コンバ ータの高周波数ポートに接続された第３アンテナを更に備えた請求項１記載のレ ピータシステム。
21. ２１．閉環境は地下鉄の駅である請求項２０記載のレピータシステム。
22. ２２．閉環境はビルである請求項２０記載のレピータシステム。
23. ２３．閉環境は鉱山である請求項２０記載のレピータシステム。
24. ２４．閉環境は暗渠である請求項２０記載のレピータシステム。
25. ２５．第１アンテナ、第２リニア二方向周波数コンバータ、および第２アンテナ は、車両に設置されており、閉環場境内でのケーブル送信手段の設置は、閉環境 を通る車両の予想通路に沿つて分布させることである、請求項２０記載のレピー タシステム。
26. ２６．低周波数信号に二方向結合するよう、ケーブル送信手段に接続された低周 波数ポートおよび通信システムにより使用される高い無線周波数信号とコンパー チブルである信号に二方向結合するための高周波数ポートを含む、閉環境内に設 置された第４リニア二方向周波数コンバータと、第４リニァ二方向周波数コンバ ータの高周波数ポートに接続された第４アンテナを更に備え、 第４リニア二方向周波数コンバータは、第３リニア二方向周波数コンバータによ り使用されている周波数から所定量オフセットするよう同期された周波数で作動 し、 第３および第４アンテナは閉環境内で第１の隣接するセルを形成するよう、閉環 境内に設置されている、請求項２０記載のレピータシステム。
27. ２７．閉環境内でのケーブル送信手段の設置は、モービルユニットの搬送が予想 される地点での分布を更に含む、請求項２５記載のレピータシステム。
28. ２８．閉環境はビルであり、車両はビル内のエレベータである請求項２５記載の レピータシステム。
29. ２９．閉環境は列車用トンネルにより相互に接続された駅のプラットフォームを 含む地下システムであり、車両は地下システムにおける列車である、請求項２５ 記載のレピータシステム。
30. ３０．第２および第３リニア二方向周波数コンバータは、システムクロックに同 期している請求項２５記載のレピータシステム。
31. ３１．ケーブル送信手段により搬送される信号は、第１ベースステーションと関 連しており、ケーブル送信手段のターミナル部分は、第２ベースステーションと 関連するケーブル送信手段の対応するターミナル部分と重複しており、この重複 領域は車両が所定速度で第１ベースステーションに関連するケーブル送信手段か ら第２ベースステーションに関連するケーブル送信手段に向かって進む蒔、少な くとも数秒の間双方のケーブル送信手段のターミナル部分を同時に通過でき、よ って、第１ベースステーションから第２ベースステーションヘのサービスのハン ドオフが可能であるように十分である、請求項２９記載のレピータシステム。
32. ３２．少なくとも一つのベースステーションにワイヤレス結合するよう、第１リ ニア二方向周波数コンバータの高周波数ポートに接続された第３アンテナを更に 含む、請求項１記載のレピータシステム。
33. ３３．少なくとも一つのベースステーションに結合するよう、第１リニア二方向 周波数コンバータの高い周波数ポートに結合された第２ケーブル送信手段を更に 含む、請求項１記載のレピータシステム。
34. ３４．空中インターフェースからベースステーションの高い無線周波数信号を受 信するための初期工程を更に含む、請求項１４記載の方法。
35. ３５．ワイヤインターフェースからベースステーションの高い無線周波数信号を 受信するための初期工程を更に含む、請求項１４記載の方法。
36. ３６．ベースステーションにベースステーション用の高い無線周波数の信号を出 力する工程は、空中インターフェースを介して、ベースステーションにベースス テーション用の高い周波数信号を送信することを含む、請求項１６記載の方法。
37. ３７．ベースステーションにベースステーション用の高い無線周波数の信号を出 力する工程は、ワイヤインターフェースを介して、ベースステーションにベース ステーション用の高い周波数信号を送信することを含む、請求項１６記載の方法 。
38. ３８．いずれも高い無線周波数で作動する少なくとも１つのベースステーション および少なくとも１つのモービルユニットを含む通信システムにおいて、モービ ルユニットがベースステーションとモービルユニットとの間の高い無線周波数の 通信に対して実質的に閉じられている環境内に位置している時に、ベースステー ションとモービルユニットとの間の通信リンクを与えるためのレピータシステム であって、 通信システムにより使用される高い周波数信号とコンバーチブルな信号に二方向 結合するための高周波数ポートおよび閉環境を通して無線周波数パワーを放射で きる周波数を有する低周波数信号に二方向結合するための低周波数ポートを含む 第１リニア二方向周波数コンバータと、第１リニア二方向周波数コンバータの高 周波数ポートに結合されており、高い周波数信号を送受信するための第１アンテ ナと、第１リニア二方向周波数コンバータの低周波数ポートに接続されており、 閉環境内に設置され閉環境内で低周波信号を分配させるためのケーブル送信手段 と、低周波信号に二方向結合するようケーブル送信手段に接続された低い周波数 のポートおよび通信システムにより使用される高い無線周波数信号とコンパーチ ブルな信号に二方向結するための高周波数ポートを備る、閉環境内に設置された 第２リニア二方向周波数コンバータと、第２リニア二方向周波数コンバータの高 周波数ポートに接続された第２アンテナとを備えるレピータシステム。
39. ３９．いずれも高い無線周波数で作動する少なくとも１つのベースステーション および少なくとも１つのモービルユニットを含む通信システムにおいて、モービ ルユニットがベースステーションとモービルユニットとの関の高い無線周波数の 通信に対して実質的に閉じられている環境内に位置している時に、ベースステー ションとモービルユニットとの間の通信リンクを与えるためのレピータシステム であって、 通信システムにより使用される高い周波数信号とコンバーチブルな周波数を有す る信号に二方向結合するための高周波数ポート、および閉環境を通して無線周波 数パワーを放射できる周波数を有する低周波数信号に二方向結合するための低周 波数ポートを含む第１リニア二方向周波数コンバータと、第１リニア二方向周波 数コンバータの低周波数ポートに接続されており、閉環境内に設置され、閉環境 内で低周波信号を分配させるための第１ケーブル送信手段と、 低周波数信号に二方向結合するようケーブル送信手段に接続された低周波数ポー トおよび通信システムにより使用される高い無線周波数信号とコンパーチブルな 信号に二方向結合するための高周波数ポートを備える、閉環境内に設置された第 ２リニア二方向周波数コンバータと、第２リニア二方向周波数コンバータの高周 波数ポートに接続されており、通信システム内の第１セルにサービスするよう、 閉環境内に配置された第１アンテナと、 通信システムにより使用される高い周波数信号とコンパーチブルな周波数を有す る信号に二方向結合するための高周波数ポート、および閉環境を通して無線周波 数パワーを放射できる周波数を有する低周波数信号に二方向結合するための低周 波数ポートを含む第３リニア二方向周波数コンバータと、第３リニア二方向周波 数コンパータの低周波数ポートに接続されており、閉環境内に設置され、閉環境 内で低周波数信号を分配させるための第２ケーブル送信手段と、 低周波数信号に二方向結合するよう第２ケーブル送信手段に接続された低周波数 ポート、および通信システムにより使用される高い無線用波数信号とコンパーチ ブルな信号に二方向結合するための高周波数ポートを備えた、閉環境内に設置さ れた第４リニア二方向周波数コンバータと、第４リニア二方向周波数コン六ータ の高周波数ポートに接続されており、通信システム内の第２セルにサービスする よう、閉環境内に配置された第２アンテナとを備え、 第２アンテナは第２セルの一部を第１セルの一部に重復させる位置にて、閉環境 内に配置されており、よって、モービルユニットが第１セルと第２セルとの間を 移動する際に、第１セルにサービスする第１ベースステーションと、第２セルに サービスする第２ベースステーションとの間のサービスのハンドオフを実行でき るレピータシステム。