(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロセル区域にケーブルシステム上で移動電話サービスを提供するマイクロセルラ通信システムにおいて、
ケーブルテレビ配信システムのヘッドエンド局に配置されたユニット（332）に光ファイバ経路により接続されたマイクロセル基地局（330）であって、前記ケーブルテレビ配信システムがそれぞれ光ファイバ経路により前記ヘッドエンドユニット（332）に接続された複数の光ノード（342）を有するマイクロセル基地局（330）を備え、該マイクロセル基地局（330）が、
前記マイクロセルに割り当てられると共に、セルラ帯域を構成する複数のチャネルの各チャネルに対して１つ設けられたRF送信器（23）及び送信器（28）と、
該送信機からのRF信号出力を結合する結合器手段と、
結合された信号のセルラ帯域内容をディジタルストリームのサンプルに変換するアナログ／ディジタル変換器手段（136）と、
ディジタル化されたストリームをフレーム化する第１のフレーム化手段（134）と、
フレーム化されたストリームを受信し、対応するレーザ信号を光ファイバ経路（331A）に供給して前記ヘッドエンドユニット（332）へ送信するディジタル変調レーザ手段（136）とを含み、
前記ヘッドエンドユニット（332）が、
フレーム化されたストリームを受信し、ディジタル化されたストリームのサンプルを抽出する多重分離手段（162）と、
ディジタル化されたストリームのサンプルを受信し、セルラ帯域を含んだアナログRF信号を再構築するディジタル／アナログ変換機手段（164）と、
セルラ帯域を各々が前記複数のチャネルのサブセットを含む複数のサブ帯域へ分離する１つ以上のフィルタ手段（335）と、
前記サブ帯域の１つを変調し、変調された出力を光送信器（338B）へ供給して光ノード（342）へ接続された前記光ファイバ経路（340A）の１つへ供給する変調器手段（338）と、
サブ帯域を搬送する変調された光信号を受信し、対応する電気信号を生成して復調器（338C）に供給し、前記サブ帯域を復調して該サブ帯域を含む対応するアナログRF信号を生成する光受信器手段（338B）と、
前記復調器からのアナログRF信号を受信して該アナログRF信号をディジタル化されたデータストリームへ変換するアナログ／ディジタル変換器手段（170）と、
ディジタル化されたデータストリームをフレーム化する第２のフレーム化手段（172）と、
フレーム化されたデータストリームを受信して光ファイバ経路（331B）へ対応するレーザ信号を供給して対応する基地局ユニット（330）へ送信するディジタル変調レーザ手段（174）とを含み、
各基地局（330）が更に、
先端ユニットからフレーム化されたマイクロセルトラフィックストリームを受信し、ディジタル化されたデータストリームを抽出する多重分離手段（142）と、
ディジタル化されたデータストリームを受信し、前記受信器（28）に供するアナログRF信号を再構築するディジタル／アナログ変換器手段（144）と、
前記ケーブルテレビシステムの前記光ノード（342）に配置された光ノードユニット（342）とを含み、該光ノードユニット（342）が、
前記それぞれの光ファイバ経路の１つで変調されたサブ帯域を受信する光受信器手段（400）と、
変調されたサブ帯域を復調して前記サブ帯域を含んだRF信号を生成する復調器手段（402）と、
RF信号を増幅して主アンテナ（412）から送信する増幅器手段（408）と、
主アンテナ（412）で受信したRF信号からサブ帯域をろ波するフィルタ手段（420）と、
受信したサブ帯域を変調する変調器手段（432）と、
対応する光信号を前記それぞれの光ファイバ経路の１つに供給する光送信器手段（434）とを含むマイクロセルラ通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記ヘッドエンドユニット（332）の前記変調器手段及び復調器手段及び前記光ノードユニットが、振幅変調（AM）されてサブ帯域が前記１つの光ファイバ経路上をアナログ形式で搬送されるシステム。
【請求項３】
マイクロセル区域にケーブルシステム上で移動電話サービスを提供すると共に、ディジタル変調を使用するマイクロセルラ通信システムにおいて、
ケーブルテレビ配信システムのヘッドエンド局に配置されたユニット（332'）に光ファイバ経路により接続されたマイクロセル基地局（330）であって、前記ケーブルテレビ配信システムがそれぞれ光ファイバ経路により前記ヘッドエンドユニット（332'）に接続された複数の光ノード（342'）を有するマイクロセル基地局（330）を備え、該マイクロセル基地局（330）が、
前記マイクロセルに割り当てられると共に、セルラ帯域（45）を構成する複数のチャネルの各チャネルに対して１つ設けられたRF送信器（23）及び送信器（28）と、
該送信機のサブ帯域を含んだサブセットからのRF信号出力を結合する結合器手段と、
結合された信号のセルラ帯域内容をディジタルストリームのサンプルに変換するアナログ／ディジタル変換器手段（456）と、
ディジタル化されたストリームをフレーム化する第１のフレーム化手段（458）と、
フレーム化されたストリームを受信し、対応するレーザ信号を光ファイバ経路（331A）に供給して前記ヘッドエンドユニット（332'）へ送信するレーザ手段（174）とを含み、
前記ヘッドエンドユニット（332'）が、
フレーム化されたストリームを受信し、前記送信器（23）の前記サブセット（453）に対応するディジタル化されたストリームのサンプルを抽出する多重分離手段（453）と、
ディジタル化されたストリームのサンプルを受信し、変調された出力を光送信器（462）へ供給して対応する光信号を生成して光ノード（342）に接続された前記光ファイバ経路（340A）の１つに供給するディジタル変調器手段（460）と、
前記サブ帯域に対応するディジタル化されたRF信号を搬送する変調された光信号を受信し、対応する電気信号を生成して前記サブ帯域に対応するディジタルデータストリームを生成するディジタル復調器（464）に供給する光受信器手段（466）と、
ディジタル化されたデータストリームをフレーム化する第２のフレーム化手段（452）と、
フレーム化されたデータストリームを受信して光ファイバ経路へ対応するレーザ信号を供給して基地局ユニット（330）へ送信するレーザ手段（174）とを含み、
各基地局（330）が更に、
ヘッドエンドユニット（332'）からフレーム化されたマイクロセルトラフィックストリームを受信し、ディジタル化されたRF信号を抽出する多重分離（459）と、
ディジタル化されたRF信号を受信し、前記受信器（28）に供するアナログRF信号を再構築するディジタル／アナログ変換器手段（457）と、
前記ケーブルテレビシステムの前記光ノード（342）に配置された光ノードユニット（342'）とを含み、該光ノードユニット（342'）が、
前記１つの光ファイバ経路（340A）で変調されたサブ帯域を受信する光受信器手段（500）と、
変調されたサブ帯域を復調して前記ディジタル化されたサブ帯域を含んだディジタル信号を生成するディジタル復調器手段（502）と、
ディジタル信号を対応するRF信号へ変換するディジタル／アナログ変換器手段（504）と、
RF信号を増幅して主アンテナ（516）から送信する増幅器手段（510）と、
主アンテナ（516）で受信したRF信号からサブ帯域をろ波するフィルタ手段（510）と、
アナログRF信号をディジタル信号へ変換するアナログ／ディジタル変換器手段（534）と、
ディジタル信号を変調するディジタル変調器手段（536）と、
対応する光信号を前記１つの光ファイバ経路に供給する光送信器手段（538）とを含むマイクロセルラ通信システム。
【請求項４】
共通に配置された複数のマイクロセル基地局ユニット（600）とこれに関連するアンテナユニット（602）とを具え、各基地局ユニット（600）は
マイクロセルに割り当てられた各チャネルに対して１つずつ設けられたRF送信器（23）と受信器（28）と、
前記送信器（23）のサブセット（610）から出力されたRF信号を結合するための結合器手段（612）と、
結合された信号をサンプルのディジタル化されたストリームに変換するためのアナログ／ディジタル変換器手段（132）と、
ディジタル化されたストリームを電話交換網に使用可能な信号形式にフレーム化するためのフレーム手段（134）と、
フレーム化された信号を電話交換網にインタフェースさせ、それを遠隔アンテナユニットにアドレスさせるためのインタフェース手段（614）とを具え、各アンテナユニット（602）は
電話交換網にインタフェースしてディジタル化されたストリームを受信するインタフェース手段（640）と、
ディジタル化されたRF信号を受信し、ディジタル化されたRF信号を抽出するための多重分離手段（162）と、
ディジタル化されたRF信号を受信し、アナログRF信号を再構築するためのディジタル／アナログ交換器手段（164）と、
再構築された信号を増幅するための電力増幅手段（24）と、
増幅された信号を受信し、それをマイクロセル領域（100）に向けて同報送信するアンテナ手段（226）と、
アンテナ（226）で受信されたRFマイクロセル・トラフィック信号を受信するためのアナログ／ディジタル交換器手段（170）と、
受信したRFマイクロセル／トラフィック信号をディジタル化されたデータのストリームに変換するためのアナログ／ディジタル変換器手段（170）と、
ディジタル化されたストリームを電話交換網に使用可能な信号形式フレーム化するためのフレーム化手段（172）と、
ディジタル化されたストリームを受信し、該ストリームを電話交換網上で対応する基地局ユニット（600）へ送信するインタフェース手段（642）を具え、
更に、前記各基地局（600）は
電話交換網にインタフェースして遠隔アンテナユニットからフレーム化されたディジタルストリームを受信するインタフェース手段（632）と、
前記インタフェース手段（632）からフレーム化されたディジタルストリームを受信し、ディジタル化されたRF信号を抽出する多重分離手段（142）と、
ディジタル化されたRF信号を受信し、アナログRF信号を再構築し、該構築した信号を前記受信器に供給するディジタル／アナログ交換器手段（144）を具えているRF信号の送信のための電話交換網を利用したマイクロセルラ通信システム。
【請求項５】
それぞれがファイバ経路によって複数のアンテナユニット（102）の対応するアンテナユニット（102）へ接続された複数の共通に配置されたマイクロセル基地局ユニット（106）を具えるマイクロセルラ通信システムであって、各基地局（106）は
マイクロセルに割り当てられた各チャネルの１つ１つに対応する複数のRF送信器（23）及び受信器（28）と、
送信器（23）から出力されたRF信号を結合するための結合手段と、
結合された信号をサンプル値のディジタル化ストリームに変換するアナログ／ディジタル変換器手段（132）と、
ディジタル化ストリームをフレーム化するフレーム化手段（134）と、
対応するアンテナユニットへ送信するためにフレーム化ストリームを受け取り対応するレーザ信号をファイバ経路（104）へ印加するディジタル変調レーザ手段（136）を含み、各アンテナユニット（102）は
フレーム化ストリームを受け取りディジタル化RF信号を抽出する多重分離手段（162）と、
ディジタル化RF信号を受け取りアナログRF信号を再構築するディジタル／アナログ交換器手段（164）と、
再構築された信号を増幅する電力増幅手段（24）と、
増幅された信号を受け取り該信号をマイクロセル区域内へ同報送信する主アンテナ手段（26）と、
主アンテナ（26）において受信した主RFマイクロセルトラフィック信号を受け取るフィルタ手段（27）と、
受信したRFマイクロセルトラフィックを第１のディジタル化データストリームに変換するアナログ／ディジタル交換器手段（120）と、
ダイバシチRFトラフィック信号を受信するダイバシチアンテナ手段（26'）と、
受信したダイバシチRFトラフィック信号を第２のディジタル化データストリームに変換するアナログ／ディジタル変換器手段（170'）と、
第１及び第２のディジタル化データストリームをフレーム化するフレーム化手段（172）と、
対応する基地局ユニット（106）へ伝送するためのフレーム化ストリームを受け取り対応するレーザ信号をファイバ経路（104）へ供給するディジタル変調レーザ手段（124）とを含み、各基地局ユニットはさらに、
アンテナユニット（102）からのフレーム化マイクロセルトラフィックストリームを受け取りディジタル化RF信号を抽出する多重分離手段（142）と、
第１のディジタル化データストリームを受け取り主アナログRF信号を再構築するディジタル／アナログ変換器手段（144）と、
第２のディジタル化データストリームを受け取り、ダイバシチアナログRF信号を再構築するディジタル／アナログ変換器手段であって、ダイバシチまたは主RF信号の中最大のものが選択されて使用されるディジタル／アナログ変換器手段とを含むマイクロセルラ通信システム。
【請求項６】
セルを含み、RF伝送を使用して基地局（114"）とセル内の対応する複数の移動機との間で複数の電話信号が送受信されるセルラ通信システムであって、
アンテナユニット（102）に関連するゾーン内の同報送信及び受信のために配置されたアンテナ（26）をそれぞれが有する複数のアンテナユニット（102）に伝送手段によって接続された基地局ユニット（114"）を具え、ゾーンは全てセル内に配置され、基地局（114"）は、
移動電話交換局からの複数の電話信号を受け取り、異なるチャネル上で電話信号をセル内の移動機へ搬送する複数のRF信号の生成をディジタル的に統合し、統合されたRF信号に相当する複数のサンプル値のディジタル化ストリームを生成するディジタル化手段（212"、214、216）であって、該ディジタル化ストリームの１つは各アンテナユニット（102）について生成され、該ディジタル化手段（212"）は各ストリームにおいて表現されるチャネルが制御可能であるようにサンプル値の各ストリームにおける各チャネルを制御するための第１の制御信号（812'）に応答する手段を含み、対応するアンテナユニット（102）への伝送のために各ストリームのサンプル値を伝送手段へ供給するものを含み、
各アンテナユニット（102）は更に、
基地局ユニット（114"）からのサンプル値のディジタル化ストリームを受け取り該ディジタルストリームがセルに関連する区域内に同報送信されるように対応するアナログRF信号を再構築し、該信号を増幅してアンテナ（26）へ送信するディジタル／アナログ手段（162、164、24）と、
アンテナ（26）において受信されたRF信号を受け取り、受け取ったRF信号をサンプル値のディジタル化ストリームに変換し、基地局ユニット（114"）へ伝送するためにサンプル値を伝送手段へ供給するアナログ／ディジタル手段（27、170、172）とを含み、
各基地局ユニットは更に、
アンテナユニット（102）のサンプル値の各ディジタル化ストリームを受け取り、サンプル値において表現されるアナログ電話信号をディジタル的に合成し、移動電話交換局への引渡しのために対応する電話信号を生成する変換手段（220、222'、224）であって、該変換手段はアンテナユニット（102）からのサンプル値の該ストリームの１つからの該チャネルの少なくとも１つを選択する第２の制御信号（814）に応答してチャネルが得られるゾーン（100）が選択できる手段（880）を含む変換手段と、
各アンテナユニット（102）から受け取ったディジタル化サンプル値を監視し、各ストリーム内の各チャネルのエネルギーレベルをディジタル的に解析し、各ゾーン（100）における同報送信チャネル及び受信電話信号を生成するための各ゾーン（100）において獲得されるチャネルがアンテナユニット（102）において受信される信号のエネルギーレベルに従って制御可能であるように該ディジタル化手段及び該変換手段への該第１（812'）及び第２（814）の制御信号を生成する制御手段（810'）とを含むセルラ通信システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムであって、更に、前記制御手段（810'）はゾーン（100）において受信されるRF信号のフェージングを監視し、RF信号が得られるゾーンを切り替える第２の制御信号（814）を生成し、それによってダイバシチ機能が得られるフェージング制御手段を含むシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムであって、更に、前記フェージング制御手段は前記監視及び切り替えを１秒以内で達成するシステム。
【請求項９】
複数のゾーン（100）に分割されたセルを含むセルラ通信システムであって、複数の電話信号が基地局ユニット（114'）及び前記ゾーン（100）内にある対応する複数の移動機の間でRF伝送を使用して送受信されるセルラ通信システムにおいて、
伝送手段により複数のアンテナユニット（102）であって、少なくとも１つが各ゾーン（100）に配置され、各々が関係するゾーン（100）において信号の同報送信及び受信を行うアンテナ（26）を有したアンテナユニットに接続された基地局ユニット（114'）を具え、該基地局ユニット（114'）が、
セル内の移動機へ電話信号を搬送する異なるチャネル上で複数のRF信号を生成するアナログRF信号生成手段（23）と、
RF信号の切り替え及び結合を行う第１の制御信号（812）に応答して各ゾーン（100）に選択したチャネルを含んだ合成RF信号を形成する第１の切り替え手段（802、803、80）と、
各ゾーン（100）の合成信号をサンプル値の対応するディジタル化ストリームに変換し、該サンプル値を伝送手段に供給して各対応するアンテナユニット（102）へ伝送するアナログ／ディジタル変換器手段（130'）と、
基地局ユニット（114'）からサンプル値のディジタル化ストリームを受信し、対応する合成アナログRF信号を再構築し、且つ、増幅された信号をアンテナ（26）へ供給して該増幅された信号がセルに関係した区域内へ同報送信されるようにするディジタル／アナログ手段（162、164、24）と、
アンテナ（26）で受信されたRF信号を受信し、該RF信号をサンプル値のディジタル化ストリームに変換し、且つ、該サンプル値を伝送手段へ供給して基地局ユニット（114'）へ伝送するアナログ／ディジタル手段（27、170、172）とを含み、
各基地局ユニット（114'）が更に、
サンプル値のディジタル化ストリームを各アンテナユニットから受信し、各アンテナユニット（102）にアナログRF信号を再構築するディジタル／アナログ変換器手段（130"）と、
アンテナユニット（102）からのRF信号を選択的に結合する第２の制御信号（814）に応答して複数の合成信号を形成して前記受信器（28）へ供給する第２の切り替え及び結合手段（806、807、808）であって、前記合成信号の各々が１つ以上のアンテナユニット（102）からのRF信号から構成される第２の切り替え及び結合手段と、
アンテナユニット（102）の全てからのサンプル値のディジタル化ストリームを監視し、各ゾーン（100）における各チャネルのエネルギーレベルをディジタル分析し、エネルギーレベルに応じて第１（812）及び第２（814）の制御信号を生成して各チャネルが同報送信されるゾーン（100）及び各シャネルを受け取るゾーン（100）を選択的に制御する制御手段（810）とを含むセルラ通信システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムであって、更に、前記制御手段（81）が、ゾーン（100）内で受信したRF信号のフェージングを監視し、第２の制御信号（814）を生成してRF信号が得られたゾーンを切り替えて、ダイバシチ機能が得られるようにするフェード制御手段を含むシステム。
【請求項１１】
セルを含むセルラ通信システムであって、複数の電話信号が基地局ユニット（600）及び対応する複数の移動機の間でRF伝送を使用して送受信されるセルラ通信システムにおいて、
伝送手段により、セルに関係した区域内で信号の同報送信及び受信を行うように配置されたアンテナ（26）を有した対応するアンテナユニット（602）に接続された基地局ユニット（600）を具え、該基地局ユニット（600）が、
セル区域内の移動機へ電話信号を搬送する異なるチャネル上で複数のRF信号を生成し、且つ、RF信号を結合して合成アナログ信号を形成するアナログRF信号生成手段（23）と、
合成信号をサンプル値のディジタル化ストリームに変換するアナログ／ディジタル変換手段（132）と、
RF信号の切り替え及び結合を行う第１の制御信号（812）に応答して各ゾーン（100）に選択したチャネルを含んだ合成RF信号を形成する第１の切り替え手段（802、803、80）と、
合成信号をろ波して各々が少なくともチャネルの１つに対応する複数の個々のディジタル化ストリームを生成し、且つ、サンプル値の個々のデータストリームを伝送手段に供給して対応するアンテナユニット（602）へ伝送するディジタルフィルタ手段（802、134'）とを含み、
各アンテナユニット（602）が更に、
基地局ユニット（600）からサンプル値のディジタル化ストリームを受信し、対応する合成アナログRF信号を再構築し、且つ、増幅された信号をアンテナ（26）へ供給して該増幅された信号がセルに関係した区域内へ同報送信されるようにするディジタル／アナログ手段（162'、164'、24'）と、
アンテナで受信されたRF信号を受信し、該RF信号をサンプル値のディジタル化ストリームに変換アナログ／ディジタル手段（27、170）と、
受信したRF信号から導出されるサンプル値のストリームをろ波して各々が少なくともチャネルの１つに対応する複数の個々のサンプル値のディジタル化ストリームを生成し、且つ、個々のデータストリームを伝送手段に供給して対応するアンテナユニット（602）へ伝送するディジタルフィルタ手段（802）とを含み、
各基地局ユニット（600）が更に、
サンプル値のディジタル化ストリームをアンテナユニット（602'）から受信し、各ストリームにアナログRF信号を再構築し、且つ、RF信号を前記受信器（28）へ供給するディジタル／アナログ変換器手段（140'）とを含むセルラ通信システム。
【請求項１２】
請求項11に記載のシステムであって、更に、前記伝送手段が、電話交換網（120）を具えるシステム。
【請求項１３】
セルを含むセルラ通信システムであって、複数の電話信号が基地局ユニット（600）及び対応する複数の移動機の間でRF伝送を使用して送受信されるセルラ通信システムにおいて、
伝送手段により、セルに関係した区域内で信号の同報送信及び受信を行うように配置されたアンテナ（26）を有した対応するアンテナユニット（602）に接続された基地局ユニット（600）を具え、該基地局ユニット（600）が、
無線コントローラからアナログ電話信号を受信し、電話信号をセル区域内の移動機へ搬送する異なるチャネル上での複数のRF信号の生成をディジタル合成させ、且つ、合成RF信号の１つの少なくとも１つのディジタル化形式に各々対応する複数のサンプル値のディジタル化ストリームを生成してサンプル値のストリームを伝送手段に供給して対応するアンテナユニットへ伝送する手段（212'、214、216）を含み、
各アンテナユニット（602）が更に、
基地局ユニットからサンプル値のディジタル化ストリームを受信し、対応する合成アナログRF信号を再構築し、且つ、増幅された信号をアンテナへ供給して該増幅された信号がセルに関係した区域内へ同報送信されるようにするディジタル／アナログ手段（162'、164'、24）と、
アンテナ（26）で受信されたRF信号を受信し、該RF信号を各々が少なくとも１つのチャネルに対応する複数の個々のサンプル値のディジタル化ストリームに変換し、且つ、サンプル値のストリームを伝送手段へ供給して基地局ユニット（600）へ伝送するアナログ／ディジタル手段（27、170）とを含み、
各基地局ユニット（600）が更に、
サンプル値のディジタル化ストリームをアンテナユニットから受信し、サンプル値で表した電話信号をディジタル合成し、且つ、電話信号を無線コントローラに供給するディジタル／アナログ変換器手段（220、222、224'）とを含むセルラ通信システム。
【請求項１４】
請求項11に記載のシステムであって、更に、前記伝送手段が、電話交換網を具えるシステム。
【請求項１５】
請求項６に記載のシステムであって、各チャネル毎に生成されてアンテナユニットへ伝送される前記ディジタル化ストリームの前記１つが生成されて、略ゾーン内で伝送されるチャネルのみがサンプル値のディジタル化ストリームにより表され、第１の制御信号に応答する手段を含むディジタル化手段が各チャネルを制御して各アンテナへ伝送される中身が制御できるようにされ、且つ
アンテナ（26）で受信したRF信号を受信するアナログ／ディジタル信号が受信したRF信号のチャネルの少なくとも１つのディジタル化形式に対応して、略ゾーンに受け取られたチャネルのみがサンプル値のディジタル化ストリームによりあらわすシステム。
【請求項１６】
請求項15に記載のシステムであり、更に、前記伝送手段が、電話交換網であるシステム。
【請求項１７】
請求項９に記載のシステムであって、基地局ユニットが、更に、合成信号をろ波し、各々がチャネルの少なくとも１つに対応する複数の個々のディジタル化ストリームを生成するディジタルフィルタ手段を含み、且つ、更に
各アンテナユニットが、受信したRF信号から導出されるサンプル値のストリームをろ波し、各々がチャネルの少なくとも１つに対応する複数の個々のディジタル化ストリームを生成するディジタルフィルタ手段を更に含むシステム。
【請求項１８】
それぞれが共通の１組のチャネルを共有する複数のゾーン（100）に分割されるセルを有するセルラ電話システムにおける受動的スイッチングの方法であって、
（ａ）基地局（114'）において、各ゾーン（100）からのチャネルの同報送信が個々に可能なように１組のチャネルについてRF信号のディジタル化表現を各ゾーン（100）について生成し、１組のチャネルのみについてディジタル化表現を各ゾーン（100）に送信し、
（ｂ）各ゾーン（100）においてディジタル化表現を受信し、ディジタル／アナログ変換によって対応するRF信号を生成し、ゾーン（100）においてRF信号を同報送信し、
（ｃ）ゾーン（100）において１組のチャネルについてRF信号を受信し基地局（114'）へ返送する為にRF信号を対応するディジタル化表現へ変換し、
（ｄ）基地局（114'）においてゾーン（100）からのディジタル化表現を受信し各ゾーン（100）についての対応するRF信号を獲得し、
（ｅ）各ゾーン（100）からのRF信号のディジタル化表現を監視し、各ゾーン（100）における各チャネルのエネルギーレベルに基づきステップ（ａ）において実施されるディジタル化表現の生成を制御することによってゾーン（100）内のチャネルの同報送信を選択的に制御し、且つ、受動的スイッチングが達成されるようにどのゾーン（100）から受信チャネルを得るかを選択的に選ぶ（900）各ステップを具える方法。
【請求項１９】
請求項18に記載の方法であって、前記ステップ（ａ）が、ゾーン内で使用されるチャネルだけのディジタル化表現の各ゾーンへの伝送含み、前記ステップ（ｃ）が、ゾーン内でのみ使用されるチャネルの基地局への返送を含む方法。
【請求項２０】
請求項19に記載の方法であって、電話交換網を介してゾーンと基地局との間でディジタル化表現を伝送するステップを更に含む方法。
【請求項２１】
１組のチャネルを使ってセルへセルラ電話伝送を行う方法であって、
（ａ）基地局において、各チャネルについてのRF信号のディジタル化表現を生成し、セルにて使用されるセット内の各チャネルについて実質的に表現のみを基地局からセル遠隔地へ伝送し、それによってチャネルの伝送に要する帯域幅が１つのセルラ帯域にすべてのチャネルを伝送するに要する範囲に制限され、
（ｂ）セルにおいてディジタル化表現を受信してディジタル／アナログ変換によって対応するRF信号を生成し、RF信号をセル内に同報送信し、
（ｃ）１組のチャネルについてセルにおいてRF信号を受信し、RF信号を対応するディジタル化表現に変換し、セルにて使用されるセット内の各チャネルについて実質的に表現のみを基地局へ返送し、それによってチャネルの伝送に要する帯域幅が１つのセルラ帯域にすべてのチャネルを伝送するに要する範囲に制限され、
（ｄ）基地においてセルからのディジタル化表現を受信し各チャネルについて対応するRF信号を獲得する各ステップを具える方法。
【請求項２２】
請求項21に記載の方法であって、電話交換網を介してゾーンと基地局との間でディジタル化表現を伝送するステップを更に含む方法。
【請求項２３】
請求項21に記載の方法であって、RF信号のディジタル化表現の生成が、移動電話交換局から受信した電話信号から各チャネルについてRF信号のディジタル化表現をディジタル合成してアナログ送信器を不要にすることを含み、且つ、前記ステップ（ｄ）が、各チャネルについて対応する電話信号をディジタル獲得して、アナログ受信器を不要にすることを含む方法。
【請求項２４】
第１のマイクロセル（103）を含む複数のマイクロセルを有するセルラ電話システムにおける受動的スイッチングの方法であって、各マイクロセル（103）は１組の共通のチャネルを共有し、
（ａ）複数の主マイクロセルアンテナユニット（102）を設け、
（ｂ）第１のマイクロセル（103）を複数のマイクロセル区域に分割し、主マイクロセルアンテナユニット（102）を該アンテナユニットと関係した主マイクロセル区域をカバーするように配置し、
（ｃ）複数の副マイクロセルアンテナユニット（105）を設け、
（ｄ）副マイクロセルアンテナユニット（105）を該アンテナユニットと関係した副マイクロセル区域に主マイクロセル区域と重複する区域をカバーするように配置し、
（ｅ）基地局において、移動電話交換局から受信した電話信号のディジタル化表現を生成し、複数の主及び副マイクロセル区域からマイクロセル区域を選択して選択したマイクロセル区域と関係した主または副マイクロセルアンテナユニットへディジタル化表現を伝送し、
（ｆ）選択したマイクロセルに関係した主または副アンテナユニットでディジタル化表現を受信し、ディジタル／アナログ変換によって対応するRF信号を生成し、選択したマイクロセル区域内で該RF信号を同報送信し、
（ｇ）１組のチャネルについて複数の主及び副マイクロセル区域の各々においてRF信号を受信し、該１組のチャネルについて受信したRF信号を対応するディジタル化RF信号表現へ変換して基地局へ返送し、
（ｈ）主及び副マイクロセルアンテナユニットからのディジタル化RF信号表現を基地局で受信し、
（ｉ）主及び副マイクロセルアンテナユニットの各々からのディジタル化RF信号表現を監視し、各ゾーンの各チャネルのエネルギーレベルに基づいて、
ステップ（ｅ）において実施されるディジタル化表現の生成を制御することによって主及び副マイクロセル区域の各々へのチャネルの同報送信を選択的に制御し、且つ、
受信チャネルが受信される複数の主及び副マイクロセルからマイクロセル区域を選択的に選択して受動スイッチングを達成するようにするステップを具える方法。
【請求項２５】
請求項24に記載の方法であって、移動電話交換局から受信した電話信号のディジタル化表現を生成するステップが、移動電話交換局から受信した電話信号から各チャネルについて伝送されるRF信号のディジタル化表現をディジタル合成することを含む方法。
【請求項２６】
セルラ区域の適用範囲をセクタ化する方法であって、
各々が、複数のセクタの特定のセクタをカバーするように構成された複数のマイクロセルアンテナユニット（902）を有する遠隔ユニット（904）を設け、
遠隔ユニット（904）をセクタ化した基地局ユニット（906）に接続し、
セクタ化した基地局ユニット（906）を移動電話交換局（17）へ接続し、
セクタ化した基地局ユニット（906）で移動電話交換局（17）から受信した電話信号を表す分離したディジタル化ストリームであって、各々が複数のマイクロセルアンテナユニット（902）の１つに対応するディジタル化ストリームを生成し、
分離したディジタル化ストリームを多重化して多重化したディジタル化ストリームを遠隔ユニットへ伝送し、
遠隔ユニット（904）で多重化したディジタルストリームをマイクロセルアンテナユニットに対応する分離したディジタル化ストリームへ逆多重化し（907）、分離したディジタル化ストリームをRF信号へ変換して対応するマイクロセルアンテナユニットにより特定のセクタをカバーし、
各マイクロセルアンテナユニットで、マイクロセルアンテナセクタで受信したRF信号のディジタル化ストリームを表すディジタル化ストリームを分離生成し、
分離生成したディジタル化ストリームを遠隔ユニットで多重化（907）してセクタ化した基地局ユニットへ多重化したディジタル化ストリームを伝送し、
セクタ化した基地局ユニットで、多重化したディジタル化ストリームをマイクロセルアンテナユニットに対応した分離生成されたディジタル化ストリームに逆多重化して分離生成したディジタル化ストリームをRF信号に変換して移動通信交換局へ提供する各ステップを具える方法。
【請求項２７】
請求項26に記載の方法であって、更に、
各マイクロセルアンテナユニットに対応するダイバシチアンテナで、特定のセクタについて、対応するマイクロセルアンテナユニットのダイバシチアンテナで受信したダイバシチRF信号を表すダイバシチディジタル化ストリームを分離生成するステップを具え、
遠隔ユニットにおける前記多重化するステップが、分離生成したダイバシチディジタル化ストリームを遠隔ユニットで多重化すると共に、マイクロセルアンテナユニットで受信したRF信号を表す分離生成したディジタル化ストリームを多重化し、多重化したディジタル化ストリーム及びダイバシチディジタル化ストリームをセクタ化した基地局ユニットへ伝送することを含み、且つ
セクタ化基地局における逆多重化ステップが、多重化したディジタル化ストリーム及びダイバシチディジタル化ストリームをマイクロセルアンテナユニットに対応する分離生成されたディジタル化ストリーム及びダイバシチアンテナで受信したRF信号を表す分離生成したダイバシチディジタル化ストリームへ逆多重化し、分離生成されたディジタル化ストリーム及び分離生成したダイバシチディジタル化ストリームをRF信号へ変換して移動通信交換局へ提供することを含む方法。
【請求項２８】
請求項15に記載のシステムであって、更に、前記制御手段（810'）はゾーン（100）において受信されるRF信号のフェージングを監視し、RF信号が得られるゾーンを切り替える第２の制御信号（814）を生成し、それによってダイバシチ機能が得られるフェージング制御手段を含むシステム。
【請求項２９】
請求項28に記載のシステムであって、更に、前記フェージング制御手段は前記監視及び切り替えを１秒以内で達成するシステム。
【請求項３０】
請求項17に記載のシステムであって、更に、前記制御手段（81）が、ゾーン（100）内で受信したRF信号のフェージングを監視し、第２の制御信号（814）を生成してRF信号が得られたゾーンを切り替えて、ダイバシチ機能が得られるようにするフェード制御手段を含むシステム。
【請求項３１】
請求項23に記載の方法であって、電話交換網を介してゾーンと基地局との間でディジタル化表現を伝送するステップを更に含む方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は高容量移動通信システムに関し、特にディジタルマイクロセルラ通信システムに関する。
背景技術
第1A図に従来のセルラ電話システム５が示されている。このようなシステムは現在アメリカ合衆国で広く使用されている。第1A図に示すように、システム５は、所定の再利用可能パターンで配置される複数のセル11、16のために機能する基地局12、13間に分散する一定の数のチャネルセットを有している。通常のセル区域は１〜300平方マイルの範囲である。一般に大きなセルは田舎区域をカバーし、小さいセルは都市区域をカバーする。同じチャネルセットを使用するセルアンテナ基地は、チャネル相互の干渉を許容できる低いレベルに確実に維持するために、十分に間隔を開けて配置される。
セル11内の移動ユニット10は無線電話トランシーバ装置を有し、これはユニットがセルからセルへ動くとき、基地局12、13内の同様な装置と通信する。各基地局12、13は、移動ユニット10と移動通信交換局（MTSO）17の間で、通信ライン18によって電話信号を中継する。セル領域とMTSO17の間のライン18、通常はT1ラインは、セル領域に装備された各無線チャネルに対して別々の音声帯域回路を、そして交換および他のコントロール機能のためにデータ回路を、備えている。MTSO17は、また、パス19を介して、多数の電話交換局と共に固定加入者電話局を有する電話交換網15に接続される。
第1A図のMTSO17は、公共電話交換網15とセル領域11、16内の移動ユニット10の間の呼接続を確立するために、および１つのセル領域から他のセル領域への呼接続を交換するために、交換網を有する。加えて、MTSO17は、１つのセル領域から他のセル領域への呼接続の交換に使用する二重アクセスフィーダを含んでいる。種々のハンドオフ基準がこの分野では知られており、ハンドオフの潜在的なディサィァビリティを示すために、受信セル領域、三角測量および受信信号強度から移動ユニットの距離を示すために位相距離等の特徴を利用している。また、MTSO17は、セル領域から受けたデータおよび網15から得た監視信号を処理して呼接続の操作をコントロールする中央処理ユニットを有する。
従来の基地局12が第1B図に示されている。無線コントローラユニット22はMTSOからのT1ラインと基地局無線装置の間のインターフェイスを具備している。基地局によりサービスされる各チャネルに１つある送信器23は、各送信器にアナログ音声信号を送る回路22により駆動される。次に、信号は、各チャネルに別々にある非線形電力増幅器に送られるか、または第1B図に示すように信号は組み合わされて１つの線形電力増幅器24に入力されてもよい。電力増幅器24の出力はデュプレックサ25を介してアンテナ26に入力され、基地局によりサービスされるセルラ区域へ放送される。
アンテナ26で受信した信号はデュプレックサ25を介してフィルタ27へ送られる。フィルタ27はセルラ帯域信号全体を隣接する帯域から分離し、各チャネルに１つある受信器28へ入力する。受信器28のアナログ音声信号出力は回路22に入力される。場合によっては、基地局20はダイバシチアンテナ26′、対応するダイバシチフィルタ27′および対応するメイン受信器28に対して１つある複数のダイバシチ受信器28′を有していてもよい。このような装置を備えた場合、ダイバシチ受信器28′の出力は回路22に入力され、したがって、これは既知の技術を用いて対応する受信器28と28′の間の最強の信号を選択するための回路構成を有する。
人口密度の高い都市区域では、従来のシステム５の容量は、各セル11、16に使用できるチャネルの数が比較的少ないことにより、かなり制限される。さらに、都市セルラ電話システムの通達範囲は、高い屋根や構造物によりRF信号がブロック、減衰、遮蔽されることにより、制限される。これは、都市近郊のオフィスビルや共同ビルに関する問題でもある。
容量と通達範囲を増すために、セル区域を細分し、低い電力レベルで極めて近接して再利用される周波数を割り当てることができる。細分は、セルの地理的領域を分割して、またはたとえばセルをビルやビル内のフロアに割り当てることにより達成できる。このような「マイクロセル」システムは容量と通達範囲の問題に対する実行可能な解決であるが、各マイクロセル内に従来の基地局装置を設置するための空間を妥当なコストで見出だすのが、特に人口密度の高い都市区域では困難である。さらに、人口密度の高い都市区域にわたって広がる数多くの基地局を維持することは、時間の浪費であり経済的でない。
AT＆Ｔは、従来の基地局を多く配備する必要が無く、都市区域での通達範囲の問題を解決するためのシステムを提案した。このシステムは、1990年10月10日公開のAT＆Ｔのヨーロッパ特許出願第0391597号の第１図に示され説明されている。このシステムでは、マイクロセルシステム全体にアンテナ基地40網が配置されている。光ファイバ網42がアンテナと基地局44を接続する。光波長搬送波はRF移動無線チャネルでアナログ変調され、光ファイバ網26を介してアンテナ基地22へ送信される。検出回路27が各アンテナ基地22に設けられ、変調した搬送波を受け、マイクロセル区域21へ送信するためアンテナ基地22に入力されるRF信号を再構成する。移動ユニットからアンテナ基地22で受けたRF信号は同様にファイバへ変調され、光ファイバ網26を介して基地局25へ送信される。基地局25から送信された全てのチャネルは全てのアナテナ地22に分散される。また、基地局25から送信された全てのチャネルはマイクロセル21内の移動ユニットから受信され、光ファィバーを介して基地局25へ送られることができる。
上記のAT＆Ｔシステムは基準限定を有する。光をアナロク変調および復調する能力、ライン反射による限定、ファィバーの通過損失は全てかなりのひずみを誘導し、アナログ変調信号にエラーをもたらし、したがって、アナログシステムを介して特に上り回線方向に効率的に運ばれる信号のダイナミックレンジを限定する。これらの因子は基地局とアンテナ基地の距離を限定する。
さらに、AMシステムでは、コントロール、アラーム情報をアンテナ基地と送受するためには、帯域外信号が必要であり、変調、復調装置の費用にさらに加わる。また、ページングシステム、個人通信網（PCN）または移動データサービス等の他のサービスは、AT＆Ｔのヨーロッパ出願に示されるアナログAMシステムには、容易に付け加えられない。
さらに、AT＆Ｔシステムは各遠隔アンテナ基地に設けられた専用ファィバーラインの使用を教示している。新しいファィバーの設置を避けるために、既存の送信ラインまたはファィバーパスを使用することが好ましい。
リーの米国特許第４、932、049号には通達範囲の拡大にための他の方法が開示されている。リー特許には「受動ハンドオフ」システムが説明されていて、そこではセルが幾つかのゾーンに細分され、各ゾーンをカバーするように配向された指向性アンテナがある。セル内の全てのアンテナは同一の送信器と受信器のセットによりサービスされる。ゾーン交換が、アンテナユニット選択的に送信器と受信器を接続するために使用される。操作は、所定のチャネルで移動ユニットに最良のサービスできるアンテナが、MTSOによりその移動ユニットに割り当てられた送信器／受信器の対に接続され、その送信器／受信器の対から他のアンテナの接続が遮断される。アンテナに対する送信器と受信器の交換をコントロールするために、走査受信器がセル内の全ての動作チャネルに対してアンテナユニットで受信する信号強度を連続してポーリングする。最良の受信器信号強度を有する活動ゾーンが、関連するチャネルに対する活動ゾーンとして選択される。したがって、リー特許に開示されるシステムは、セルの信号強度全体を管理して制限することにより他のセルとの干渉を減少させると同時に移動ユニットとの通信を改善することを可能とする。
発明の概要
本発明は、マイクロセルシステム全体で再利用可能なチャネルセットを割り当てることにより、各マイクロセル区域に従来の基地局を独立して配置する必要なく、改善された通達範囲と増加された容量を提供する。また、本発明は、上記のAT＆Ｔシステムのようなアナログシステムに比べて、延長した距離にわたって良好なダイナミックレンジを提供する。
本発明の第一の実施例によれば、複数のマイクロセル基地局がそれぞれマイクロセル区域に配置された対応する複数のマイクロセルアンテナユニットと通信するマイクロセルシステムが提供される。各基地局ユニットは、マイクロセルに割り当てられた各チャネルに１つある、従来のRF基地局送信器と受信器の対を有する。ダイバシチチャネルを受けるために、付加的な受信器も設けられる。送信器からのRF信号出力は組み合わされて広帯域アナログ・ディジタル変換器に入力される。ディジタル化信号は光ファィバーでマイクロセルユニットに送られる。各マイクロセルユニットは、ディジタル化RF信号を受け、ディジタル・アナログ変換器を用いてアナログRF信号を再構成する。再構成されたRF信号は電力増幅器に入力され、電力増幅器の出力はアンテナに送られマイクロセル区域へ放送される。
アンテナユニットはメインおよびダイバシチアンテナの両方を有する。各アンテナは独立して移動ユニットからRF信号を受ける。メインアンテナからのRF信号は、マイクロセルに割り当てられた各チャネルに１つある第一のフィルタセットによりフイルタにかけられ、組み合わされたフィルタをかけられたメイン信号はアナログ・ディジタル変換器に入力される。第二のフィルタセットはダイバシチアンテナからダイバシチ信号を受ける。ダイバシチ信号もアナログ・ディジタル変換器に入力される。ディジタル化メイン信号およびダイバシチ信号は多重化され光ファイバでマイクロセル基地局へ送り返される。基地局は一対のディジタル・アナログ変換器を有し、これは受信器への入力のためにメインおよびダイバシチアナログRF信号を再構成する。従来のダイバシチ技術により最強の信号が選択され使用される。従来の回路構成がMTSOに対して送信器と受信器を接続する。
したがって、上記に概略を示した実施例では、マイクロセルシステムでの（従来のセルラ技術としての）チャネルの再利用パターンを提供するためにマイクロセル基地局／アンテナユニットの対が配備される。通常、マイクロセル基地局ユニットはアンテナを含まず、便利で好ましい低コストの位置に配置される。所望により、マイクロセルシステム領域の外のこともある。
他の実施例によれば、本発明は従来のセルの通達範囲を広げるために設置されることもある。この実施例では、基地局は、第一の実施例で説明したファィバーでディジタル搬送波を用いてマイクロセルアンテナユニットから送受信しながら、同時に、送信器と受信器から直接アナログRFを送受信するためのアンテナを含むことができる。
本発明の他の実施例によれば、ディジタル化マイクロセルトラフィックがフレーム形式でアンテナユニットへまたはアンテナユニットから搬送される。各フレームは、ディジタル化マイクロセルトラフィックのサンプルを運ぶために割り当てられた複数のビットを含み、装置のコントロールまたはモニター、エラーの検出と訂正、基地局とアンテナユニット間のエンドからエンド、ポイントからポイントの音声トラフィックのために使用される他のビットを有する。個人通信網トラフィック、ページングサービス、移動データサービス等の切換サービスもフレーム形式を用いて搬送することもできる。
本発明のさらに他の実施例によれば、ファィバー搬送波はケーブルや他の運搬媒体で置き換えられる。
さらに他の実施例によれば、本発明は、１つのチャネルのセットを複数のマイクロセル区域に分散するために、配備できる。この実施例では、１つの基地局ユニットは同じディジタル化チャネルのセットを複数のマイクロセルアンテナユニットに送り、代わりにマイクロセルアンテナユニットは同じチャネル信号のセットをマイクロセル基地局に戻す。
したがって、本発明は、上記のAT＆Ｔ出願で説明したようなアナログAM（またはFM）システムに係わる問題を、ディジタル運搬を用いて解決し、ディジタル搬送はより良い信号品質が得られ、基地局とマイクロセルアンテナユニットの間の範囲が大きくなる。一実施例に用いられているように、本発明は、各マイクロセル区域に従来の基地局装置を配備する必要なく、既存の移動電話システムのシステム容量を非常に増やす。さらに、ページングシステム、移動データサービスまたは個人通信網等の交換サービスの提供を可能とする。また、本発明は信号のダイナミックレンジを改善し、基地局からアンテナユニットへ信頼性をもって信号が送られる距離を延長する。他の実施例では、本発明は、マイクロセルアンテナユニットへのおよびマイクロセルアンテナユニットからのコントロールおよびモニター情報の送信を容易にする。
さらに効果を得るために、マイクロセルシステムの全ディジタル実施例があり、この実施例では、複数の共通に設置されたディジタルマイクロセル基地局ユニットが、それぞれのマイクロセル区域に設置された対応する複数のマイクロセルアンテナユニットと通信する。この全ディジタル実施例によれば、基地局は完全にディジタル方式であり、ディジタル信号をMTSOから受けたT1搬送波から直接合成する。ディジタル信号は光ファィバーでマイクロセルユニットに送られる。マイクロセルユニットはディジタル信号を受け、アナログRF信号をディジタル・アナログ変換器を用いて構成する。RF信号は電力増幅器に入力され、その出力がアンテナに送られ、マイクロセル区域へ放送される。アンテナユニットは移動ユニットからRF信号を受ける。RF信号は、マイクロセルに割り当てられた各チャネルに１つあるフィルタのセットによりフィルタされ、フィルタされた信号はアナログ・ディジタル変換器に入力される。ディジタル化信号は光ファィバーでディジタルマイクロセル基地局に送り返される。基地局は直接ディジタル信号を合成しT1搬送波でMTSOへ返す。従来の回路構成は送信器と受信器をMTSOに接続する。したがって、この実施例では、マイクロセル基地局ユニットは完全にディジタル方式であり、アナログ・ディジタルおよびディジタル・アナログ変換器と共に基地局にRF装置の必要がなく、したがって基地局地に必要な装置のコストと容積の両方を減ずることができ、本来的に信頼性の低いアナログ装置のメインテナンスの必要を減らすことができる。ディジタルマイクロセル基地局ユニットは便利で好ましい低コストの位置に配置でき、所望によりマイクロセルシスタム領域の外でもよい。
このような全ディジタル技術への基地局のアップグレートを容易にしつつ、アナログタイプの基地局を用いたタイプのシステムを速やかに設置できる方法も提供される。この方法の第一工程は、複数のマイクロセル基地局ユニットを上述のように設置することであり、各マイクロセル基地局ユニットは、マイクロセルに割り当てられた各チャネルに対して１つの従来のRF基地局送信器と受信器を含む。
この方法の第二工程において、アナログ基地局を全ディジタル基地局で置き換えられ、基地局は十分にディジタル方式であり、MTSOから受信したT1搬送波から直接にディジタル信号を合成する。ディジタル信号は、光ファィバーで、第一工程で配備されたマイクロセルアンテナユニットに送られる。マイクロセルアンテナユニットはディジタル信号を受け、ディジタル・アナログ変換器を用いてアナログRF信号を構成する。RF信号は電力増幅器に入力され、その出力はアンテナに送られマイクロセル区域に放送される。アンテナユニットは移動ユニットからのRF信号も受信する。RF信号は、マイクロセルに割り当てられた各チャネルに１つあるフィルタのセットによりフィルタされ、フィルタされた信号はアナログ・ディジタル変換器に入力される。ディジタル化信号は光ファィバーでディジタルマイクロセル基地局に送り返される。基地局は直接ディジタル信号を合成しT1搬送波でMTSOへ返す。
したがって、上記に概略を示した実施例は、アナログマイクロセル基地局が全ディジタルマイクロセル基地局で置き換えたときに、第一工程で配備したアンテナユニットは変更や置換を必要としない。したがって、この方法は、既存の設置マイクロセルアンテナユニットを変更する費用なしで、達成されるべき全ディジタル基地局の十分な利益をもたらす。
さらに他の変更実施例によれば、マイクロセルまたはPCNトラフィックを搬送するディジタルRF信号は、電話交換網に送信するためにフレーム化される。この実施例では、制限された数のディジタル化マイクロセルまたはPCNチャネルは、標準DS−３、OC−１または他のプロトコールを用いての送信のために標準フレーミングフォーマットで一緒にグループ化される。
さらに他の変更実施例によれば、デシタル化マイクロセルまたはPCN・RF信号が、振幅変調（AM）フォーマットでケーブルシステムの既設ファィバ施設でヘッドエンドから光ノードへ送られる。
さらに他の変更実施例では、ディジタル形式のマイクロセルまたはPCNトラフィックを、ケーブルシステムフィーダラインで、QAM変調または他のディジタル変調フォーマットを用いて送信する。
したがって、これらの実施例によれば、マイクロセルまたはPCNチャネルを、確立された交換網でまたは確立されたケーブルシステム施設を用いて搬送することができる。
本発明のさらに他の実施例によれば、セルの異なるマイクロセルゾーン内の異なるアンテナユニット間で速やかに送信器および受信器を交換するために、ディジタル信号分析を用いた受動ハンドオフシステムが提供される。
本発明のさらに他の実施例によれば、アナログ・ディジタル変換器からのディジタルストリーム出力から選択された数のチャネルをディジタル方式でフィルタし、これら選択されたチャネルをT1ラインまたはSONET搬送波のような１またはそれ以上の低スピード搬送波に多重化するディスメーションフィルタが提供される。
本発明のさらに他の実施例によれば、セルラ電話システムに使用するための受動交換方法が説明される。セルラ電話システムには、第１のマイクロセルを含む複数のマイクロセルがあり、各マイクロセルは共通のチャネルセットを分け合うが、この方法は、複数の一次および二次のマイクロセルアンテナユニットを設ける工程；第１のマクロセルにわたって通達範囲を提供するように一次のマイクロセルアンテナユニットを配置することが含まれる第一のマクロセルを複数の一次のマイクロセルに分割する工程；複数の第二のマイクロセルアンテナユニットを設ける工程；一次のマイクロセルと重なってマクロセル通達範囲を提供するために二次のマイクロセルアンテナユニットを配置する工程；基地局で移動電話交換局から受ける電話信号のディジタル化表現を生成し、複数の一次および二次のマイクロセルから１つのマイクロセルを選択し、ディジタル化表現を選択したマイクロセルのマイクロセルアンテナユニットに送る工程；選択されたマイクロセルでディジタル化表現を受信し、対応するRF信号をディジタル・アナログ変換器により生成し、このRF信号を選択されたマイクロセルに放送する工程；複数の一次および二次のマイクロセルの各々でチャネルのセットのためにRF信号を受け、受けたRF信号を基地局に送り返すために対応するディジタル化RF信号表現に変換する工程；基地で一次および二次のマイクロセルからディジタル化RF信号表現を受ける工程；および各一次および二次のマイクロセルからのディジタル化RF信号表現をモニタし、各ゾーンの各チャネルのエネルギーレベルに基づき選択的に各一次および二次のマイクロセルへのチャネル放送をコントロールし、複数の一次および二次のマイクロセルから選択的にマイクロセルを選びそこで受動交換が達成できるように受信されたチャネルを受信する工程；からなる。
本発明のさらに他の実施例によれば、特定のセルラ通信区域で通達範囲をセクタ化する方法が説明されるが、この方法は、複数のマイクロセルアンテナユニットを有し、それぞれが所定のセクタをカバーするために形成されたアンテナと所定のセクタに割り当てられたチャネルをフィルタするために使用されるチャネルフィルタユニットとを具備する第１および第２のマイクロセルアンテナユニットを含む複数のマイクロセルアンテナユニットを有する遠隔ユニットを設け、各アンテナユニットセクタと関連する特有のセクタ周波数の提供からなる接続工程で遠隔ユニットをセクター化された基地局ユニットに接続する工程；セクタ化された基地局ユニットを移動通信交換局に接続する工程；セクタ化された基地局ユニットで移動電話交換局から受けた電話信号のディジタル化表現を生成する工程；ディジタル化表現を特定のセクタのためにマイクロセルアンテナユニットに送る工程；第１のマイクロセルアンテナユニットで第１のRF信号を受け、第１のRF信号をディジタル化してディジタル化された第１のRF信号を第１のセクタ周波数に変換する工程；第２のマイクロセルアンテナユニットで第二のRF信号を受け、第二のRF信号をディジタル化してディジタル化された第２のRF信号を第２のセクタ周波数に変換する工程；および第１のセクタ周波数のディジタル化された第２のRF信号と第２のセクタ周波数のディジタル化された第二のRF信号を多重化し、多重化された信号をセクタ化された基地局に送る工程；からなる。
【図面の簡単な説明】
本発明およびその種々の特徴、目的と効果は、以下の詳細な説明、請求の範囲と添付図面により、より完全に理解できるであろう。
第1A図は、第一の従来の移動通信システムの機能ブロック図である。
第1B図は、従来の基地局の機能ブロック図である。
第1C図は、従来のマイクロセル移動通信システムの機能ブロック図である。
第２図は、本発明のマイクロセル通信システムの実施例の簡略ブロック図である。
第３図は、第２図に示す基地局のより詳細なブロック図である。
第４図は、第３図に示す基地局のより詳細なブロック図である。
第５図は、第４図に示すフレーム発生器／多重化器134のより詳細なブロック図である。
第６図は、データフレームの一例の構造の簡略図である。
第７図は、データフレームの他の例の構造を示す図である。
第８図は、第２図に示す実施例によるマイクロセルアンテナユニットの機能ブロック図である。
第９図は、第４図の分離器142と関連するインターフェイスの機能ブロック図である。
第10図は、本発明の全ディジタル実施例の機能ブロック図である。
第11A図は、第10図に示すシステムのより詳細なブロック図である。
第11B図は、第11A図に示すシステムの他の実施例を示す図である。
第11C図は、第11A図に示すシステムのさらに他の実施例を示す図である。
第11D図は、第11A図に示すシステムのさらに他の実施例を示す図である。
第12図は、本発明によるマイクロセル通信システムの他の実施例を簡略して示す図である。
第13図は、第12図に示すシステムの他の実施例106′の機能ブロック図である。第14図は、本発明のマイクロセル通信システムの他の実施例を示す図である。
第15図は、個人通信網（PCN）トラフィックとページングトラフィック等の切換サービスがセルラシステムトラフィックで多重化される、本発明のさらに他の実施例を示す図である。
第16図は、従来技術のケーブル電話システム構造を簡略して示す図である。
第17図は、ケーブルシステム構造を用いてディジタル化RFをマイクロセル配置におよびマイクロセル配置から送る、本発明の他の実施例の簡略ブロック図である。
第18図は、第17図の実施例の基地局ユニットのブロック図である。
第19図は、第17図の実施例のケーブルシステムのヘッドエンドに配置されるヘッドエンドユニットを示す図である。
第20図は、第17図の実施例のケーブルシステムのヘッドエンドに配置されるAM変調器／復調器のより詳細なブロック図である。
第21A図は、本発明の種々の実施例に使用されるアナログ・ディジタル変換器132のより詳細なブロック図である。
第21B図は、本発明の種々の実施例に使用されるディジタル・アナログ変換器144のより詳細なブロック図である。
第22図は、本発明の第２図の実施例のための好ましいフレーミング構造を示す図である。
第23図は、本発明の第２図の実施例のためのさらに他の好ましいフレーミング構造を示す図である。
第24図は、第17図の実施例のケーブルシステムの光ノードに配置されるマイクロセル遠隔ユニットのより詳細なブロック図である。
第25図は、第17図の実施例に使用される振幅変調器を示す図である。
第26図は、第17図の実施例に使用される振幅復調器をより詳細に示す図である。
第27A図は、RFマイクロセルまたはPCN信号がディジタル方式で変調される、第17図に示すシステムの実施例の基地局を示す図である。
第27B図は、RFマイクロセルまたはPCN信号がディジタル方式で変調される、第17図に示されるシステムの他の実施例を示す図である。
第28図は、ディジタル変調を用いた他の実施例をさらに示す図である。
第29図は、ディジタル変調実施例の光ノードの構造をさらに示す図である。
第30図は、ディジタル化されたマイクロセルまたはPCN・RFトラフィックがフレーム化され電話交換網に送られる、さらに他の実施例の全体図である。
第31A図は、第30図の実施例の基地局ユニットのより詳細なブロック図である。
第31B図は、第30図の実施例の基地局ユニットの他の実施例を示す図である。
第32A図は、第31A図に示される基地局ユニットのアナログ・ディジタル変換器とフレーミング回路のより詳細なブロック図である。
第32B図は、第31B図に示される基地局ユニットの他の実施例のアナログ・ディジタル変換器とフレーミング回路のより詳細なブロック図である。
第33A図は、第30図に示されるシステムの遠隔アンテナユニットのより詳細なブロック図である。
第33B図は、第30図に示されるシステムの遠隔アンテナユニットの他の実施例のより詳細なブロック図である。
第34図は、ディジタル化RF信号が電話交換網とケーブルシステムに送られる、本発明のさらに他の実施例を示す図である。
第35A図は、本発明による受動ハンドオフ能力を有するマイクロセル通信システムの実施例の全体機能ブロック図である。
第35B図は、本発明による35Aのシステムの基地局ユニット114′の一例のより詳細なブロック図である。
第35C図は、１つのゾーンから他のゾーンへの移動ユニットの動きの概略図である。第36図は、第35A図のシステムのディジタル送／受信ユニット130′′の実施例を示す図である。
第37図は、第35A図のシステムのコントローラ810の実施例を示す図である。
第38図は、第35A図のシステムのコントローラ810の操作の簡略ブロック図である。
第39A、39B、39C、39D図は、全ディジタル基地局ユニットを有する受動ハンドオフシステムのさらに他の実施例を示す図である。
第40図は、第35B図のシステムの他の実施例を示す図である。
第41A、41B、41C図は、冗長マイクロセル通達範囲の実施例を示す図である。第42図は、本発明によるセクター化されたマイクロセル通信システムの実施例の簡略ブロック図である。
第43図は、第42図に示される基地局の実施例のより詳細なブロック図である。
第44図は、第42図に示される遠隔ユニットの実施例のより詳細なブロック図である。
第45図は、第44図に示される遠隔ユニットに使用できるチャンネルフィルタユニットの一例のより詳細なブロック図である。
第46図は、第42図に示される基地局の他の実施例を示す図である。
第47図は、第42図に示される遠隔ユニットの他の実施例を示す図である。
好ましい実施例の詳細な説明
本発明の雛形としての下記詳細な説明において、その一部を形成する添付図面が参照され、各図を通して同じ番号は同じ構成要素を指し、また本発明は図示の方法、即ち、本発明が実施され得る特定の実施例によってのみ示されている。他の実施例の利用も可能であり、また構造上の変更も可能であるが、それは本発明の域を出るものではないと解すべきである。
本発明の１雛形としての実施例の概略形態は第２図に示されている。このマイクロセル方式は複数のマイクロセル領域100を含む。各マイクロセル100の内部にはマイクロセルリモートアンテナユニット102が設置されている。これらユニットはビルの屋上またはビル中、あるいは他の建造物の上またはその中に設置されてもよい。たとえば、マイクロセルアンテナユニット102はアンテナ塔の上またはこれに近接したビル、あるいは公道の歩道に沿ったビルの各フロアに設置されてもよい。
リモートアンテナユニット102はファイバ104（または別の選択肢として広帯域幅電波）を介してそれぞれの基地局ユニット106に接続されている。基地局ユニット106はT1ラインの上方でMTSO110と連係している。MTSO110は従来のセル状電話方式と同様、電話交換網120と接続されている。マイクロセル基地局ユニット106は単一の場所に置かれるのが好ましい。そのような場所はマイクロセル方式のサービス領域の中でも外でもよいが、いずれにせよ、メンテナンスに便利な場所であることが好ましい。
第３図を参照すると、本発明の１雛形としての実施例に基くマイクロセル基地局106の略図が示されている。基地局106は従来の送信器と受信器23および28をそれぞれ含み、またMTSO110に接続する従来の無線コントローラまたはインタフェース回路22を含む。デジタル送信・受信ユニット130は送信器23から結合されたRF信号を受信し、結合された信号をディジタル化し、そしてこれをディジタルフォーマットリモートアンテナユニット102に接続したファイバ104Aに伝送する。ユニット130はまたディジタル化されたRF信号をリモートアンテナユニット102からファイバ104Bを介して受信して該当するアナログ信号を再構築し、そしてこれを受信機28に投入する。したがって、従来の設備をディジタル送信／受信ユニット130の下流（MTSO）側で使用することができる。
第４図を参照すると、ディジタル送信／受信ユニット130がさらに詳細に示されている。ユニット130は、送信器23から結合されたRF信号を受信する広帯域ディジタル化器132を含む。ディジタル化器132は、入力アナログRF信号の一連のサンプルで構成するディジタルマイクロセルトラフィックのストリームを提供する。フレーム発生器／多重化器134はディジタル化したマイクロセルトラフィックデータをコントロールデータ、音声データおよびチェックデータと共にフレーム化して、これをディジタル変調レーザ136に投入する。音声データチャネル、これはまた呼び線チャネルともいわれるが、がハンドセット137または２線式電話線用の入力を有するオーダワイヤインタフェース135から発生する。呼び線インタフェース135は２方式固定音声グレード通信を準備するためのものである。典型的には、受話器は遠隔地点で使用されてその基地の受信器と接続する。コントロール信号はコントロール／アラーム網131から発生する。この回路はリモートアンテナユニット102のためのコントロール情報を発生してエラー情報とアラーム情報をモニタする。
ディジタル変調レーザ136からのレーザ信号は、該当するリモートアンテナユニット102への伝送用ファイバ104Aに投入される。１つの可能実施例によれば、ディジタイザ132は30.72メガサンプル／秒（Ｍサンプル／秒）で流れる24ビット幅ワード（並列構造サンプル）を提供するのが好ましい。フレーム化／多重化器134は30.72Mサンプル／秒ワードを891.2メガビット／秒（Mb/s）で流れる単一列ビットの流れに変換する。
ディジタル化器132は、帯域信号を無視するに十分な帯域フィルタを提供することにより、また十分な利得調整を提供することにより広帯域RF信号を良好なものとして、アナログ／ディジタル変換器の過負荷を防止する。このアナログ／ディジタル変換器は、RFでの直接サンプリング、あるいは以降の基地帯域または中間の周波数帯域への下方変換のいずれかにより、良好になった広帯域RF信号を並列ビットの流れに変換する。この好ましい実施例においては、このディジタル化器は、マサチュセッツ、ヲーバンのシュタインブレヘルコーポレーションから、第１または第２のナイキストゾーンのいずれかにダウンコンバージョンされた12.5MHz幅の信号に関してサンプリングが実行された状態で、かつ12ビットサンプリングが30.72Mサンプル／秒の割合で生じた状態で取得される。
ユニット130はさらに光受信器140を含む。受信器140は電子ディジタル信号を出力し、この信号は分離器142に投入され、そしてこの分離器は、さらに下記説明の如く、リモートアンテナユニット102にて発生するディジタル化されたマイクロセルトラフィックデータを抽出する。デマルチプレクサ142はさらに、前記マイクロセルトラフィックデータでフレーム化されたアラーム（モニタ）情報と音声情報を抽出する。このディジタル化されたマイクロセルトラフィック信号はディジタル／アナログ変換器144に投入され、そしてこの変換器はアナログRF信号を、受信器28に投入すべく再構築する。
ディジタル／アナログ変換器144は、デマルチプレクサ142により抽出されたマイクロセルトラフィックの並列ビットの流れに作用して、ディジタル化器132によりディジタル化された広帯域RF信号の基地帯域用写しを再構築する。この基地帯域用写しは次いで、局部発信機で混合し、かつフィルタ処理をすることにより元の周波数にアップコンバージョンしてイメージ周波数を除去する。この好ましい実施例においては、このディジタル／アナログ変換器はマサチュセッツ、ヲーバンのシュタインブレヘルコーポレーションから取得され、30.72Mサンプル／秒という好ましいサンプル率で動作する。
第21A図においては、第４図および第８図にて番号132および170でそれぞれ示される広帯域ディジタル化器またはアナログ／ディジタル回路がさらに詳細に示されている。アナログ／ディジタル変換回線132は局部発振器132Aを含むのが好ましく、この発振器はその出力をミキサ132Bに投入し、そしてこのミキサは送信器23からの結合出力を受信する。ミキサ132Bは、高周波数のマイクロセル信号（従来のセルラ電話サービスの場合、約850MHzまたはPCNトラフィックの場合、1.8GHz）を、アナログ／ディジタル変換器132Cに投入するに先立ち、約１から5MHzという中間（または基地帯域）周波数（12.5MHz周波数がこれら限界値間にフィットするように）まで低減する。
第21B図に図示のものは、第４図および第８図にそれぞれ図示のディジタル／アナログ変換器144と164であり、これはアナログ／ディジタル変換器132および170とは逆の動作を行う。このディジタル／アナログ変換器144はディジタル／アナログ変換器144Aを含み、これは中間周波数信号を出力し、この出力は局部発振器144Cを使用するミキサ144Bでアップコンバージョンされる。このアップコンバージョンはRFの動作周波数をセルラまたはPCN方式の放送周波数へと回復する。
第５図を参照すると、第４図に示す本発明の雛形としての実施例に基くフレーム発生器／多重化回路134が図示されている。この回路134はサイクル重複チェック（CRC）発生器155を含み、これがディジタル化器132からマイクロセルトラフィックデータを受信してCRCコードを出力する。
一雛形としての実施例では、フレーム化／多重化器154は、CRCチャンネル、マイクロセルトラフィック、オーダワイヤ（音声）チャネルおよびコントロール（アラーム）チャネルを多重化して第６図に示すフレーム構造とする。各フレームは12ビットのマイクロセルトラフィックワード、１ビットのCRCチャネル、１ビットのコントロール−アラムチャネル／オーダワイヤチャネルおよび６ビットのフレームワードとを含む。コントロールアラームおよびオーダワイヤデータは共に単一のチャネルで多重化される。
第７図は別のフレーム構造を示すものであり、これはメインアンテナチャネル用の12ビット、12.5MHz有効範囲の代潜サービスまたはダイバシチチャネル用の12ビット、１または２ビットのCRCチャネル、１ビットのコントロール／アラームチャネルおよび６ビットのフレームワードとを有する。他の可能なフレーム化構造でも完全帯域有効範囲ならびにダイバシチ可能出力または付加サービスの搬送に関してトータルで48情報ビットを含むことができる。本発明はこれら、あるいは他のいかなる特定のフレーム化フォーマットにも限定されるものではなく、むしろいかなるフォーマットも本発明の域を出ることなくして使用が可能であることを理解すべきである。
並列転送ワードとの同期を確保するため、第６図および第７図に示すフレーム信号は891.2Mb/s（即ち、32×25.6×106ビット／秒＝819.2×106ビット／秒）で流れる。（したがって、40MHz/48ビットまたは他のフレーム構造は変わることとなる。）このフレームパターンを求めることにより受信分離器142（下記記載第８図の162）での同期は確保される。32個の個々のフレームが１つのスーパフレームにグループ化される。32個のフレームのうちの１つは他の31個のフレームとは異なるビット列を有する。各フレームバイトは“1"と“0"を同数有する平衡コードである。連続パターンを見出すためのフレームサーチがデマルチプレクサ142により開始され、前記32個のフレームのうちの１つにおける独特ビット連続のサーチが引続きなされる。そのフレームとスーパフレームがデマルチプレクサ142（または162）により見出されると、有効なトラフィックパターンまたはデータパターンが結果として出てくる。この種のフレーム化方法はリモート通信技術においては周知であり、この技術に精通した人は種々の別のフレーム化方法論の使用が可能であることを認めるであろう。フレーム発生器／多重化器134は、ファイバの光伝送に適した平衡線コードのために、出力データの周波数を変換する回路を含むことが好ましい。
第22および23図においては、第２図の実施例に関して別の好ましいフレーム化構造が示めされている。第22図に示される如く、このフレーム化構造は、12ビットのPCN・マイクロセルトラフィック、１フレーム化ビット、１ビットのCRCとアラーム／コントロール／オーダワイヤチャネルおよび予備としての４ビットを含む。第23図のフレーム化構造は、PCN・マイクロセルトラフィックに13ビットが割当てられていることを除いてその他は同じである。これらフレーム化構造はいずれもダイバシチトラフィックを収容するようには設計されていないが、そのように拡大することは可能である。第22および第23図のフレーム化構造は30.72Mb/sで12ビットのサンプリングを想定している。その基本的フレーム化構造は18ビットであって、これが30.72Mb/sで流れると、552.96Mb/sという連続率となる。第22図に示す如く、１ビットはフレーム化用となっている。もう１つのビットはCRC、アラーム／コントロールならびにオーダワイヤ機能との間で多重化される。これら２つのビットは次の順序でフレーム化と多重化を確保する。
フレーム化ビット CRC、他
00         フレーム１
01         フレーム２
10         フレーム３
10         フレーム４
1C         フレーム５
1D         フレーム６
上記のように、この実施例のフレーム化構造は６個のフレームが１個の「スーパフレーム」を形成することを予定している。各スーパフレームの最初の４個のフレームは00、01、10、10の順序を含む。第５番目のフレームにおいては、フレーム化ビットは１であり、他方のビットは１ビットのCRCコードを表すものである。第６番目のフレームにおいては、フレーム化ビットは１であり、そして他方のビットはアラーム／コントロール／オーダワイヤチャネル用のビットである。
CRCコードは、全体のCRCコードを蓄積するために32個のフレームが受け入れられるように、32ビット幅であることが好ましい。そのようにすれば、エラーは32ワードのデータ毎にチェックされる。先に説明したフレーム化構造の場合と同様、平衡線コードが設けられる。
第８図においては、本発明の第１の雛形としての実施例に基くリモートアンテナユニット102のブロック図が示されている。ディジタル光受信器160は、マイクロセル基地局からファイバ104Aにて送信される光ディジタルデータストリームを受信する。受信器160は、この光データストリームを該当する一連の電気的パルスに変換して分離器162に投入する。分離器162はこのマイクロセルトラフィックを抽出し、12ビット（または13ビット）サンプルをディジタル／アナログ変換器164に投入する。変換器164はアナログRF信号を再構築してこれを線形電力増幅器24に投入する。変換器164は第４図に関して上記説明されかつ示されたディジタル／アナログ変換器と同じものであることが好ましい。増幅器24は共用器25を介してメインアンテナ26に接続される。したがって、このマイクロセル基地局の送信器23から生ずる無線周波数信号はメインアンテナ26から送信される。デマルチプレクサ162はまたコントロール／アラーム回路161に投入するコントロール信号を抽出する。オーダワイヤタもまた抽出されてオーダワイヤインタフェース163に投入され、二方式の固定音声グレード通信を提供する。
メインアンテナ26にて受信されたRF信号は共用器25を介してフィルタ27に送られる。電力増幅器24、共用器25、メインアンテナ26およびフィルタ27は第1B図参照にて説明されたように従来の基地局構成要素である。フィルタ27の力は結合されて広帯域アナログ／ディジタル変換器170（第４図に関して上記説明したタイプのもの144と同じ）に印加され、そしてこの変換器はこのアナログRF信号をディジタル化してこれをフレーム化／多重化器回路172に投入する。回路172の出力はディジタル変調レーザ174に投入され、そしてこのレーザは該当する光ディジタルストリームをファイバ104Bに印加する。フレーム化／多重化器172は実質的にフレーム化／多重化器34と同じものである。これは、コントロール／アラーム回路161からアラーム信号データ流を、そしてオーダワイヤインタフェース163からはオーダワイヤデータ流信号を受信する。
選択肢として、リモートアンテナユニット102ダイバシチアンテナ方式を含んでもよい。方式180は、ダイバシチアンテナ26'を含み、このアンテナはその出力をフィルタ27'に投入し、次いで、広帯域アナログ／ディジタル変換器170'に投入し、これらはメインアンテナ26、フィルタ27、および広帯域アナログ／ディジタル変換器170とそれぞれ同じ動作をする。アナログ／ディジタル変換器170'の出力は回路172に投入され、この回路は前記ダイバシチアンテナからのディジタル化されたRF信号を多重化してファイバ104Bに投入されるデータストリームとする。このような場合、フレーム化構成はダイバシチトラフィックの出力能力を含む。
第９図においては、第４および第８図にて示された分離器回路142（162に該当）がさらに詳細に示されている。回路142（162）は分離器190を含み、この分離器はディジタル光受信器140からディジタルデータストリームを受信する。分離器190はこのディジタルデータストリームからコントロール／アラームチャネル、オーダワイヤチャネル、CRCチャネルならびにマイクロセルトラフィックチャネルを抽出する。選択肢として、ダイバシチ機能が設けられる場合には、CRCダイバシチCRCチャネルおよびダイバシチマイクロセルチャネルもまた抽出される。メインCRCチャネルおよびマイクロセルトラフィックチャネルはCRCチェック回路192に投入され、この回路はコントロール／アラーム回路131に対してエラー信号を提供する。回路131はリモートアンテナユニット102にて生ずるデータおよびアラームのエラー率をモニターする。オーダワイヤチャネルはオーダワイヤインタフェース163に投入されて二方式固定通信を提供する。
ダイバシチが任意に含まれる場合には、第２のCRCチェック回路192'はダイバシチCRCチャネルおよびダイバシチマイクロセルチャネルを受信して、コントロール／アラーム回路131に投入されるエラー信号を発生する。
全ディジタルとした実施例
第10図には本発明の別の典型的な実施例200が示されている。別の実施例200は第８図に関して説明した典型的なリモートアンテナユニット102を含む。リモートアンテナユニット102は全ディジタルマイクロセル基地局210にファイバ104Aおよび104Bを介して接続されている。マイクロセル基地局210はMTSOに接続されている。
全ディジタルマイクロセル基地局210は第11A図にさらに詳細に示されている。回路210はT1インタフェース202を含み、このインタフェースはMTSOからT1ラインまたは他の搬送体により搬送されるディジタル化された音声チャネルを抽出し、これらのチャネルをディジタル形式でディジタル合成器212に投入する。ディジタル合成器212は第４図に示される実施例の送信機23とアナログ／ディジタル変換器132の代用をなしている。ディジタル合成器212はディジタルロジックまたはソフトウエアをもって、フレーム発生器／多重化器214に投入される広帯域デジタイザ132のディジタル化された出力の等価物を構築する。合成は、たとえば、アナログ電話信号の発生とこれによる送信信号の変調の電子的にまたはソフトウエアでシュミレートすることで達成できる。シュミレートされた信号送信出力信号は次いで、A/D変換器の出力になる（出力をシュミレートする）ように処理が可能なディジタル形式にて直接的に表現することができる。
第11A図のシステムの別の実施例が第11B図にて示されている。第11B図のシステムにおいては、合成器212'は無線コントローラ22からアナログ入力を受け、そして無線コントローラ22からのアナログ出力信号（アナログ電話信号に該当）を該当するディジタルトラフィックストリームに変換する。この過程において、たとえば、合成器212'は個々のアナログ入力信号を最初にディジタル化することができ、次いでこれらをディジタル処理してユニット106に送達するためのディジタル化信号を発生する。戻り路において、ディジタル復調器224'は無線コントローラ22への入力と互換性のある複数のアナログ電話信号を発生する。多重化器214は第４および第５図に関して上記説明したフレーム化／多重化器134と同じ態様で動作する。フレーム化214の出力はディジタル変調レーザ216に投入され、このレーザは光データストリームをファイバ104Aに出力する。ディジタル光受信器220はその光データストリームをファイバ104Bから受けてこれを分離器222に投入し、この分離器は第４図の分離器142と同じ態様で動作する。分離器222の出力は、マイクロセルチャネルを抽出してこれをT1インタフェース202に投入し、MTSOへ送信するディジタル復調器または受信器回路224に投入される。
さらに、この全ディジタル基地局の別実施例が第11C図に示されている。本図において、フレーム発生／多重化器211'はその出力が、たとえば、DS1、DS3またはSONET等のネットワークプロトコルと互換性のあるフォーマットで電話交換網に直接投入するように修正されている。この電話交換網は次いで、その基地局を各アンテナユニット106に接続するために使用される。本実施例では、修正された合成器212"は、（セルラー帯域のすべてのチャネルに対向するように）使用される各チャネル毎に別個の出力（たとえば第32B図に関して下記に示す如く）を発生し、各アンテナユニット106で使用されるディジタル形式のチャネルのみが実際にそこに搬送されることにより、この目的のために必要とされる帯域幅を大幅に減少される。同様に、分離器222'は電話交換網からの個々にパックされたディジタルチャネルを受信するよう構成されており、また復調器224"は個々のチャネルを受信してこれを抽出するよう修正されている。第11B図の実施例もまたこのような方法で第11D図に示す用に修正が可能である。
このようにして、全ディジタル基地局210は送信データストリームをディジタル化した結果これを合成し、回路202からファイバ104Aに投入されるデータストリームの全ディジタル変換を提供する。合成された信号はリモートアンテナユニット102で受信され、このユニットはディジタル／アナログ変換器164を使用して無線周波数信号を構築し、斯くして送信機23を不用とする。同様に、ディジタル復調器または受信器回路224は、分離されたディジタルRFデータストリームを直接的にディジタル電話チャネルに変換して回路202への投入ならびにMTSOへの搬送を可能とすることにより、受信器28を不用とする。
本発明の別の典型的な実施例が第12図に示されている。第12図に示す別実施例は基地局106'を含み、RF信号をセルラー領域に放送ならびに受信するためのアンテナ250を有する。加えて、106'は陰になる領域に届くために使用される１個またはそれ以上のリモートアンテナユニット102を含む。この実施例は能力を拡大する目的のためではなく、むしろ有効範囲を改善するためのものである。
第13図においては、基地局の実施例106'がさらに詳細に示されている。第13図の形態は、RF信号が多重化器（デュプレクサ）と電力増幅器を介してメインセル地点のアンテナにも同時に接続することを除いて、第３図と同じである。
第14図においては、基地局ユニット106とアンテナユニット102の好ましい別実施例が示されている。第14図に示す好ましい別実施例では、基地局106とリモートアンテナユニット102には波動分割多重化器（wave division multiplexers）270が設けられている。波動分割多重化器270は、第４図の典型的な実施例に関して示したと同様、単一の光ファイバ271が一対の光ファイバ104A、104Bに代えて使用とするものである。波動分割多重化器270に関する動作波長は1310nm＋／−20nmならびに1550nm＋／−20nmであることが好ましい。
本発明のさらに別の典型的な実施例が第15図に示されている。第15図においては、切換サービストラフィック（たとえば、第15図において示される個人通信網（PCN）トラフィックおよび／またはページングトラフィック）は多重化されてディジタルキャリアとされ、そしてディジタル／アナログ変換機により再構築される広帯域信号の一部として送信されるように、リモートアンテナユニット102へ搬送される。このリモートアンテナユニットは、切換サービスのための別個のアナログ／ディジタル変換器、ディジタル／アナログ変換器、フィルタ、デュプレクサ、線型（リニア）電力増幅器およびアンテナを含むように修正される。また光トランシーバとファイバはマイクロセルトラフィックと共用である。PCN送信はリモートアンテナユニット102で受信されてディジタルキャリアにて基地局106へ搬送される。付加的サービスは単にフレーム当たりのビットを増加することで同じファイバ上で搬送される。したがって、第15図の実施例は個々の相異なる切換サービスに関連したトラフィックとセルラートラフィックとを直線セルラートラフィックを介して最小限度のコストで同時に搬送することができる。さらに他のサービスも搬送することができ、本発明は決してマイクロセルラー、ページング、PCNまたは移動データサービストラフィックに限定されるものでない。
マイクロセルシステムの設置およびグレードアップの方法
本全ディジタル実施例の実用を容易ならしめるために、二段階設置システムが考えられる。第一段階では、第３図に示す設計のマイクロセル基地局ユニット106を設置する。これらユニットは、基地局ユニットにおける従来の送信および受信技術とMTSOに対する従来のインタフェース回路をもってして容易に組み立てることができる。第二段階では、ユニット106を取り替えて、またはグレードアップして全ディジタルマイクロセル基地局ユニット210とすることができ、この場合、アナログ送信および受信回路は除去される。このグレードアップはリモートアンテナユニット102を変更せずして達成することができ、したがって便利性をもって手速く行うことができる。このように、この設置方法では、最初のユニット106を容易に、また比較的低コストで組立てることができ、また配備も迅速に行うことができと共に、リモートアンテナユニット102に対する変更なくしてより信頼性のある全ディジタル基地局設備へとグレードアップすることが可能である。
上記のように、本発明は、このマイクロセルシステム全体を通して再使用可能なチャネルセットを指定することにより、各マイクロセル領域における独立した従来の基地局設置を必要とせずして、改善された有効範囲を提供するだけでなく、向上した出力能力を提供するものである。またディジタル送信という長所をもって、アナログシステムに比較して拡大した距離にわたって良好なダイナミック範囲を提供するものである。
基地局106ならびにリモートアンテナユニット102に関して図示された典型的な態様は、ディジタルキャリア上で容易に多重化されるコントロール／アラーム／モニタならびに二方向固定音声チャネル（two−way point−to−point voice channels）を提供するものであり、AT＆Ｔ社により開示されるようなアナログシステムに勝る利点を提供するものである。さらに、ダイバシチ−チャネルもデータストリームとして多重化することができ、付加的フィルタパスを必要としないダイバシチ−機能を提供する。
本発明はまたPCN、移動データならならびにページングサービスの如き切換サービスをマイクロセルラトラフィックと一緒に搬送することにも容易に適応できる。
本発明の別の利点は全ディジタル基地局技術に適応が容易なことであり、この場合、MTSOからディジタル形式で受信されるマイクロセルトラフィックデータは、リモートアンテナユニット102のディジタル／アナログ変換器に投入さるべく、合成されたデータサンプルストリームにディジタル変換することができる。
基地局とアンテナユニット間ではその他のコントロールまたはモニタタイプのチャネルも可能であること、また本発明は典型的な実施例で示された特定のチャネルに限定されるものではないことを理解すべきである。
ケーブルシステムファイバフィーダによるマイクロセルおよびPCNトラフィックの送信
従来のケーブルシステムが第16図に示されている。システム300は、衛星302から衛星テレビジョン信号を受信する１つまたはそれ以上の衛星地上局（satellite dishs）304を含む。さらに、ヘッドエンドは、現地ソースから或いはファイバ、同軸ケーブルまたは領域マイクロウエーブリンク線といった他のメデイアからビデオフィードを受信することもできる。ビデオユニット308はビデオ信号分割を提供し、またビデオ信号をAM送信機310に提供し、そしてこれら送信機は振幅変調信号を、送信に先だって特別に下方変換した状態で、ファイバフィーダに投入すべく提供する。このファイバ光フィーダはビデオ信号を光ノード312に送信し、この光ノードは受信信号を、特に銅同軸ケーブルを介してまたは技術設備の状態でファイバリンクを介して複数の世帯314に送達すべく処理する。この典型的な実施例の利点に最適のタイプの典型である郊外設備においては、光ノード312は約250世帯に対して約１−２平方マイルの地理的領域をカバーするサービスを提供するのが好ましい。
本発明の典型的な実施例においては、ケーブルシステム300はマイクロセルまたはPCNトラフィックをマイクロセル領域へ送信するために使用されるが、これを第17図参照にて説明する。第17図のシステムは、マイクロセルならびにPCNトラフィックを搬送するケーブルテレビジョンシステムの設備下部構造を使用することの利点を提供する。第17図に示されるように、このケーブルシステムのヘッドエンドは、ヘッドエンドマイクロセル/PCNユニット332、ビデオ多重器308、ならびに簡単で旧式の電話サービス（POTS）／データソース336を含む。この典型的な実施例には、POTSとデータサービスの提供が包含されているが、これはセルラー/PCNサービスの送達には不必要であって、本システムでは省略することができる。POTS/データは特定帯域内の複数のサブキャリアを介して搬送されるのが好ましい。本システムでは各サブキャリアに対して別個の加入者（subscribers）が指定されることとなろう。同様に、ビデオチャネルも特定帯域の複数サブキャリア上に含まれる。さらに、マイクロセル/PCNチャネルも特定帯域の別個のサブキャリア上で搬送される。ヘッドエンドユニット332は一対のファイバ331A、331Bを介して基地局ユニット330と連係している。基地局ユニット330は移動電話交換局（MTSO）322を介して交換網320と連係している。
ヘッドエンドはさらに、複数のAM変調／復調器338を含み、これらはファイバ340Aおよび340Bを介してマイクロセル光ノード342に接続している。光ノード342はそれぞれ、マイクロセルまたはPCNトラフィック送信および受信用のアンテナを含み、且つ複数の加入世帯343と連係している。POTS/データソース336、多重器308ならびにヘッドエンド332はそれぞれAM変調／復調器338に接続しているが、これについては第20図にてさらに詳細に示されているので後程説明する。
基地局330は第18図にさらに詳細に示されている。ユニット330は第３図参照にて上記記載した如く、ユニット106と同じ機能のものである。基地局330は第２図の実施例におけると同様ヘッドエンドから遠隔の好都合の位置に置くことができる。いずれにしろ、基地局330はファイバリンクおよび他の不必要な要素を除去してヘッドエンドに置くこともでき、送信器のRF信号出力がフィルタ処理されてAM変調／復調器338に直接投入され、次いでAM変調／復調器338の出力がフィルタ処理されて受信器28に直接投入される。基地局330のディジタル送信／受信器130は第４図に示す態様のものである。
第19図に示す如く、ヘッドエンドユニット332は実質的に第２図の実施例のユニット102と同じ態様のものである。ヘッドエンドユニット332と基地局330との間の通信のためのRFディジタル化ならびにフレーム化はユニット102および106に関して上記したものと実質的に同じに行われる。しかしながら、ディジタル／アナログ変換器164の出力はフィルタ335に投入され、これらフィルタはこのRF信号をフィルタ処理して複数の帯域として、それぞれ光ノード342と組となった特定のマイクロセルに配送される。ここで典型的な例として示す実施例においては、このマイクロセルまたはPCNシステムのチャネルは複数の1MHz帯域に分割され、各帯域は複数チャネルのマイクロセルまたはPCNトラフィック（たとえば、10個の100KHzチャネルまたは約30個の30KHz標準チャネル）を含む。AM変調／復調器338の各々（第20図に詳細に示す）はチャネルの1MHz帯域を受信してこれをAM変調によりファイバ340Aおよび340Bを介してマイクロセル光ノード342へ搬送する。逆のパスにおいては、1MHz帯域はマイクロセル光ノード342から（ファイバ340Bを介して）戻されて受信され、AM変調／復調器338にて復調され、フィルタ337にてフィルタ処理され、そして基地局ユニット330への戻りパス上の広帯域アナログ／ディジタル変換器170に投入されるに先立って結合される。
第20図においては変調／復調器338がさらに詳細に示されている。各ユニット338は、POTS/データ入力信号、ビデオ入力信号ならびにPCN/マイクロセルトラフィック入力信号を受信するAM変調器338Aを含む。AM変調器338Aはこれら信号入力を結合してAM光送信器338Bに投入されるAM変調信号を発生し、次いで、この送信器はその光波長出力をファイバ348に投入する。この戻りパスにおいて、AM復調器338CはAM光受信器338Dから入力を受信し、そしてPOTS/データ出力信号と共にPCN/マイクロセルおよびダイバシチ−トラフィック出力を提供する。
第24図においてはマイクロセル光ノードユニット342がさらに詳細に示されている。ユニット342はMA光受信器400を含み、これはAM変調／復調器338からAM変調信号を受信する。光受信器400の出力はAM復調器402に投入され、この復調器はPOTS/データおよびビデオ信号を出力する。POTS/データは、光ノードから世帯データ伝達手段を介して加入世帯に配送されるものである。ビデオ信号もまた伝達手段（通常同軸ケーブルまたは可能であればファイバ）を介して加入世帯に供給される。PCN/マイクロセルトラフィックはAM変調器402から別個に出力されて、ミキサ404と局部発振器406を備える上方変換器に投入され、そこでその動作周波数に回復される。この信号は増幅器408で増幅されてデュプレクサ410に投入され、メインアンテナ412を介してマイクロセル領域へ送信される。ここに開示の典型的な実施例では、1MHz帯域にて搬送されるチャネルは光ノードのアンテナユニットから送信される。アンテナ412で受信されたRF信号はデュプレクサ410を介してフィルタ420に供給される。ダイバシチ−アンテナ424を設けてその出力をフィルタ426を介してミキサ428に投入するようにしてもよい。局部発信器がミキサ422および428に入力を提供し、AM変調器432に投入されるに先立って、戻りPOTS/データトラフィックと共に、受信PCNまたはマイクロセルトラフィックの下方変換がなされるようにする。AM変調器432は、メインチャンネルとダイバシチーチャネルとPOTS/データ信号とを結合してこれを変調し、AM光送信器434を介してファイバ340Bに供給する。
AM変調器（338A、432）および復調器（338C、402）は、第25および第26図にさらに詳細に示されている。第25図においてはAM変調器338Aが詳細に示されている。POTS/データ、ビデオチャネルおよびマイクロセル/PCNチャネル信号ソースがミキサ350、352および354にそれぞれ投入されて、そこで結合回路356における結合に備えて所望の周波数に周波数シフトがなされる。結合された信号は従来の変調器であるAM変調器358に投入される。
第26図に示す如く、戻りパス上にてAM信号は従来のAM復調器360に投入され、そしてこの復調器の出力はフィルタ362および364によりフィルタ処理されてミキサ366および368にそれぞれ投入され、そこでその帯域が所望のキャリア周波数に回復される。
上記の如く、第17図に概略示す別実施例は、マイクロセルまたはPCNトラフィックを現存のケーブルTVシステムで設置されたファイバ配電システムで搬送することがでるようにしたものである。さらに、このシステムは同じシステムを利用したPOTS/データサービスの提供を示すものである。但し、このPOTS/データサービスの提供は付加的なものであって、決して本発明の本質ではない。
別種のディジタル変調／復調
上述のシステムでは、ディジタル化されたRF信号は遠隔にある光ノードユニット342への送信以前にアナログ形に変換される。以下に説明する他の典型的な実施例では、QAM変調のようなディジタル変調により、遠隔光ノードユニット342までRF信号のディジタル形式を維持してもよい。第27A図に示す他の典型的な実施例では、送信機のグループ453が対応するA/D変換器456（中間周波数または基底周波数への下方変換を行う）の入力に結合出力を印加し、フレーム化器／多重化器458がディジタル化された送信機グループ信号をフレーム化し、リンクの他端でフレーム化構造からこれらのグループを抽出できるようにする。同様に、分離器459が受信信号を分離してA/D変換器457（上方変換を行う）の各々へ対応するディジタル化された信号を印加しそれぞれの受信機グループ455へ印加されるようにする。必要ならばダイバシチー出力も供給する。ディジタル化された帯域幅が結合後約1MHzで、２＋Ｘの率でディジタル化された約300KHzのスペクトルとフレーム化ビットとコントロールビットから構成されるように送信機グループは例えば10個までの送信機を含むことができる。ヘッドエンドユニット332′のディジタル変調の別の実施例は第27B図に示してある。この実施例はQAM変調に関連して後に説明するが、他の様式のディジタル変調も本発明の範囲内に含まれると理解しておかなければならない。この実施例では、ヘッドエンドユニット332′が受信したディジタル化されたRF信号は分離器450で分離され、グループ毎に出力されて第28図に示すようにディジタル化された形で複数のQAM変調器／復調器338′に印加される。QAM復調器464からのリターントラフィックはフレーム化／多重化ユニット452に印加され、このユニットはディジタル的に変調されたレーザー174を介してファイバー331Bへディジタル信号を返送する。
第28図に示すように、QAM変調器460はディジタルPOTS/データ入力信号と、ディジタルビデオ信号とディジタルPCN/マイクロセルトラフィック信号を受信する。QAM変調器460は入力信号を多重化し、QAM変調された出力信号を発生してAM光送信機462に印加し、この出力信号は次にファイバー340Aへ印加される。帰還路では、AM光受信機466が光ファイバー340BからのQAM変調された信号を受信し、QAM復調器464へ入力を印加する。復調器464は受信した信号を分離し、ディジタルマイクロセル/PCN信号とディジタルPOTS/データ信号を発生する。
次に第29図を参照すると、マイクロセル光ノード342′の他のQAMの実施例が示されている。切換光ノード342′はファイバー340Aからその入力を受信するAM光受信機500を含んでいる。QAM復調器502はAM光受信機500からの出力を受信し、信号を分離し復調してD/A変換器504に印加する。変換換器504は中間周波数または基底周波数の信号を出力し、この信号はミキサ506と局部発振器508とによって送信周波数まで上方変換される。信号は増幅器510に加えられ、フィルタ512によって漏過され、デュプレクサ514を通り、メインアンテナユニット516から送信される。帰還路では、信号はメインアンテナユニット516で受信され、デュプレクサ514を通り、フィルタ518で漏過され、ミキサ528と局部発振器530を含む下方変換器に加えられる。フィルタ522及び局部発振器526とミキサ524とを含む下方変換器と一緒にダイバシチーアンテナ520を設けるのは任意である。メインアンテナ信号とダイバシチー信号は結合化回路532を用いて結合され、A/D変換器534に加えられる。A/D変換器534の出力はQAM変調器536に加えられ、この変調器がその出力をAM光送信機538に加え、送信機538はその出力をファイバ340Bに加えてヘッドエンドへの送信を行わせる。
従ってこの実施例では、上述したように光ノードユニット342までの全経路でRFまたはPCN信号をディジタル形に維持するシステムが得られる。これによって、他の様式のAM変調システムで得られるよりも高品質の信号を有利に提供することができる。
変換電話網へのディジタルRF信号の送信
第30図には本発明の更に他の典型的な実施例を示してある。第30図では基地局ユニット600が交換網120を介して遠隔アンテナユニット602に接続されているが、接続の詳細は第31A,32A,33A及び34図に示す通りである。第31A図に示してあるように、各基地局ユニット600は無線コントローラとMTSOから複数のPCNまたはマイクロチャネルを受信するTIインターフェース回路22を含んでいる。送信機23の複数のグループ610の各々の出力は結合回路612で結合され、A/D変換器、D/A変換器／フレーム化／分離回路614に加えられる。受信機28のグループ620は回路614からアナログ信号出力を受信する。回路614の各々はまたアナログダイバシチー信号を発生し、ダイバシチー受信機28′のグループ622に印加する。
回路614の各々はアナログRF信号を（適当な下方変換の後に）ディジタル信号に変換し、この信号はフレーム化されて交換電話網に加えられる。更に、回路614の各々は交換網から信号を受信し、これを分離し、対応するアナログRF信号に変換し直してそれぞれの受信機グループ620またはダイバシチー受信機622に加える。
これらの図に示した実施例では、30KHzの約10個のPCNまたはAMPSのセルラチャネル（一定電流７チャネル間隔が必要条件）がそれぞれ1.05または1.25MHzの帯域幅にディジタル化され、これが44.736Mb/sまたはOC−１信号に形式化されて制御とエラー検知に使用できるビットでT1線または光ファイバリンクを経て交換電話網に加えられるものと考えられている。30KHz間隔で周波数変調された（FM）チャネルから成るセルラサービスの本来の標準形式はAMPS、即ち、高度化した移動電話サービスである。しかし、システムは15乃至18の時分割多重アクセス（TDMA）信号を搬送することができ、換言すればAMPSとTDMA信号の組合せが搬送できる。周知の通り、TDMAは各AMPSチャネルを３個の時間多重化されたディジタル信号で置き換えるセルラサービス用の選択式変調技術である。従って、５乃至６個のAMPSチャネルは15乃至18個のTDMAチャネルとなる。
第32A図を参照すると、回路614が更に詳細に示されている。第４図に関連して説明したように、回路614は本質的に回路130と同一であるが、ディジタル的に変調されたレーザー136とディジタル光受信機140のそれぞれの代りに網インターフェース回路630と632を含んでいる。インターフェース回路630と632は必要なT1インターフェースとなり、光路へのインターフェースを行う。
図33A図には遠隔アンテナユニット602が更に詳細に示されている。第８図に関連して説明したように、アンテナユニット602は構造上遠隔アンテナユニット102と本質的に同じである。しかし、ディジタル光受信機160とディジタル的に変調されたレーザー174の代りに変換網120へのインターフェース用に網インターフェース640と642が設けられている。
第6,7,22及び23図に関連して前述したフレーム化構造を、本発明の実施例に適用することができるが、速度は必要に応じて低下させる。ダイバシチー機能がある場合には、帰還路が追加のDS−３またはOC−１信号を含むので、帰還路に追加のT1またはSONET線の容量が必要となる。
次に第31B,32B及び33Bを参照すると、第30図に示した基地局600の他の実施例600′が示されている。この実施例600′は基地局のすべての送信機23がユニット614′に加えられるようにしているが、このことは第32B図に示してある。同様に、ユニット614′は基地局の受信機28と28′のすべてを担当する。従って、第31B図の実施例は、基地局に対して１個のユニット614′が設けられ、送信機と受信機がグループ化されていないという点で第31A図の実施例と異なる。
次に第32B図にはA/D兼D/A変換器／フレーム化／多重化ユニット614′が示されている。ユニット614′は基地局600′のすべての送信機23から結合入力を受信する。広帯域ディジタル化器132は結合入力をディジタル化する。広域ディジタル化器132の出力は複数のディジタルフィルタ802に加えられる。ディジタルフィルタ802の各々は十進化フィルタと有限インパルスレスポンス（FIR）フィルタを含むことが望ましい。十進化フィルタ802Aは30.72Mサンプル/s（12ビット幅）のデータストリームを受信し、12ビットサンプルで約80Kサンプル/sのデータストリームから成る送信機23の１個（即ちチャネルの１個）の出力に対応するディジタル化されたデータストリームを発生する。80Kサンプル/sの割合は30KHz信号（チャネル幅）のサンプリング率2.4×に対応する。但し、ナイキスト基準を満足する限り、２×以上の任意の割合を使用することができる。
十進化フィルタ802は、例えば、フロリダ州メルボルンのハリスセミコンダクタ社から入手し得る部品番号HSP43220の十進化ディジタルフィルタとすることが望ましい。この種のフィルタの他の販売機関はTRW社のESL部であろう。第32B図に話を戻すと、ディジタルフィルタ802の各々は、ディジタル化器132からの広帯域信号の中から送信機23の１個に対応するチャネルを取り出すようにプログラムされている。従って、各送信機に対応するディジタル化されたデータストリームを抽出するためには、20個の送信機を持つ基地局施設には20個のディジタルフィルタ802が必要となる。広帯域ディジタル化器132はマイクロセルトラフィックスペクトル全体をディジタル化するが、これは本来のAMPSシステムの場合、12.5MHzの幅である。20チャネルの場合、搬送する帯域幅は従って12.5MHzから600KHzへと大幅に縮小することができる。従って、ディジタルフィルタ802は交換網へ送信されるデータの量を大幅に減少する。
各ディジタルフィルタ802から１個以上のT1,SONETまたは他の搬送器へのデータストリームを多重化するために、発生器／多重化器134′と一般に同じ設計のフレーム発生器／多重化器が設けられている。例えば、12ビットサンプルを持つ72Kサンプル/sの１個のチャネルが864Kb/sの直列のデータストリームを構成する。例えば第22または23図に示すようにフレーム化ビットとコントロールビットを追加する（例えば１ビットのCRCチャネル、１ビットのアラームコントロール／オーダワイヤチャネル及び６ビットのフレームワード付き）と、約1.54mb/s（20ビット×72KHz）の直列データストリームが発生する。
従って、フレーム発生器／多重化器134′はディジタルフィルタ802の１個の出力を1.55mb/sの容量を持つT1搬送器上でDS1の形式に多重化することができ、換言すれば44.736Mb/sのDS−３またはOC−１信号にディジタルフィルタ802の多重出力を結合して交換電話網に加えることができる。
ユニット614′にはフィルタコントロール回路803も設けられていて、ディジタルフィルタ802の各々への入力を有している。フィルタコントロール回路803は希望する場合にフィルタ特性（及びチャネル選定）が選択的に変えられるようにディジタルフィルタ802をプログラムすることを可能にしている。フィルタコントロール回路803は無線コントローラ22からの入力も含んでいて、これによりデータストリームから抽出されるチャネルを指定するためにコントロール入力を供給することができる。網インターフェース回路630′はフレーム発生器／多重化器134′を交換電話網へインターフェースする。
次に第33B図を参照すると、他の実施例614′に関連して作動する他の実施例602′が示されている。網インターフェース回路640′は交換電話網から１個以上のT1、ソネットまたは他のキャリアを受信し、フレーム発生器／多重器134′によって発生したディジタル化されたマイクロセルトラフィックを搬送する。ディジタル化されたデータストリームは、一般的に分離器162と同じ設計の分離器162′に加えられ、分離器162′は各搬送波からチャネル毎にディジタル化されたストリームを抽出し、抽出された各チャネルをそれぞれのD/A変換器164′へ加える。交換器164′の出力は結合されて電力増幅器24に加えられ、アンテナ26を通して放送される。D/A変換器164′のそれぞれは、第21B図のD/A変換器164と同様の設計である。但し、D/A変換器164とは異り、D/A変換器164′は１個だけのチャネルの取扱いを要するので設計の厳密性は低くてもよい。
遠隔ユニット602′の他の実施例は更に複数のディジタルフィルタ802も含んでおり、これらのフィルタは基地局ユニット614′のディジタルフィルタ802と同様に広帯域A/D変換器170の出力から選択されたディジタル化されたマイクロセルチャネルを抽出する。フレーム化器／多重化器172′は一般に多重化器172と同じ設計であり、フレーム発生器／多重化器134′と同様、抽出されたチャネルを網インターフェース642′を介して交換電話網に加えられた１個以上のT1、ソネットまたは他のキャリアと多重化する。
再び第32B図を参照すると、一般に分離器142と同じ設計の分離器142′は網インターフェース632′を介して遠隔ユニット602′から多重化された信号を受信する。ユニット142′は各チャネルを分離し、各D/A変換器144′に１個のチャネルを加えるが、D/A変換器144′の設計はD/A変換器164′と同じにすることができる。D/A変換器144′の出力は受信機28に印加することができる。
第33B図に示すように、遠隔ユニット602′はディジタル化されたダイバシチー信号からダイバシチーチャネルを抽出するために設けられているディジタルフィルタ805と共にダイバシチー通路を含むことができる。抽出されたチャネルはフレーム化器／多重化器172′で交換電話網と多重化することができる。基地局614′には多重化器142′からダイバシチー通路が設けられているので、抽出されたダイバシチーチャネルをダイバシチー受信機28′に加えることができる。従って前述のように、第31B,32B及び33B図に示す別の実施例では、遠隔ユニット602′から各方向に走行する広帯域のディジタル化された信号からディジタルフィルタが選定されたマイクロセルチャネルを抽出する。選定されたチャネルを抽出することにより、送信機23から信号を搬送しまた遠隔ユニットから基地局へ受信したチャネルを返送するために更に限定された帯域容量が必要となる。
更に他の実施例によれば、例えば前述のように交換電話網にディジタル化された信号を送出するように第11図を変更する。
ケーブルシステムへの網インターフェース
第34図は交換電話網へのディジタル化されたRF信号の送出がケーブルシステムへのRF信号の送出と組合わされている更に他の実施例を示す。詳述すれば、交換電話網からのディジタルPCN/マイクロセルトラフィックを受信するために、第34図に示すようにヘッドエンドユニットに網インターフェース702が設けられている。このトラフィックはQAM変調器460とAM光送信機462に加えられる（第28図参照）。同様に、網インタフェース回路704がQAM復調器464から受信したディジタルPCNまたはマイクロセルトラフィックの交換網への印加を行う。従って、基地局600から発する信号を交換網を介してケーブルシステムへ搬送し、また返送することができる。
従って前述のように、本発明のこの別の実施例では、PCNまたはマイクロセルトラフィックを交換電話網に都合よく搬出することができる。この動作により、追加の送信線を設けることを必要とせずに迅速に容量を増加できるという明白な利点が得られる。
従ってこれらの実施例では交換網とケーブルシステム施設を介して無線周波数マイクロセルまたはPCNトラフィックを送信する能力が得られる。
第17乃至34図の実施例を様々に変更したり異る構成にすることが考えられる。第17図または第27A図の実施例を（第10図の実施例に類似した）全ディジタル構成にすれば、送信機、受信機、基地局330でのA/D変換D/A変換を省略できる。第30図の実施例を全ディジタル構成にすれば、基地局600からアナログ成分を除去できる。アナログ型の実施例を設置してこれを全ディジタル型の実施例に改良することは、第２乃至15図の実施例に関連して説明したのとほぼ同様にして行うことができる。第17乃至35図の実施例への変更には、ファイバの対が単一のファイバで代置できるように波動分割多重化が含まれる。
受動的ハンドオフシステム
次に第35A図を参照すると、受動的ハンドオフマイクロセル通信システム800の実施例が示されている。第35A図のシステムの構造は第２図のものと類似しているが、基地局114′は受動的ハンドオフ切換を行うために第35B図に示すように構成されている。
システム800の説明の都合上、マイクロセル領域100を「マイクロゾーン」と呼び、実施例ではこれらのゾーンをA1〜A6,B1〜B6及びC1〜C6とする。各ゾーンには、移動ユニットへの送信とこのユニットからの受信用に独立したアンテナが含まれている。ゾーンA1〜A6は共同でセルＡを含み、ゾーンB1〜B6は共同でセルＢを含み、ゾーンC1〜C6は共同でセルＣを含んでいる。セルＡ、セルＢ、セルＣの各々は従来のセルラシステム設計に従ってセル内で用いられる一組の再使用可能な周波数を持っている。受動的ハンドオフシステム800は、１個のセル内で移動ユニットに割り当てられた送信周波数またはチャネルがMTSO110との相互作用もなくまたこれによる制御も受けずにユニット114′による制御に従ってマイクロセルゾーン100の１個内にある遠隔ユニット182から同報送信されるようにしている。従って、チャネルは１個のセル内で１個のマイクロセルゾーンから他のマイクロセルゾーンへと移動電話ユニットを追うことができる。従って、同一組のチャネル（即ち、送信周波数）によって多くのマイクロセルゾーンが得られ、各ゾーン内の信号送信電力レベルが最低になり、これにより隣接するマイクロセルゾーンまたはセルとの好ましくない干渉を防止することができる。このシステムはMTSO110の切換負荷も減少させる。しかし、移動ユニットが１個のセルから他のセルへ走行すると、MTSO110は従来の態様でユニットを新規に参入したセル内の新しいチャネル（送信及び受信周波数に対応する）に切換える。
次に第35B図を参照すると、本発明による基地局ユニット114′が更に詳細に示されている。ユニット114′はMTSO110からのT1ラインと基地局無線設備との間のインターフェースとなる無線コントローラ22を含んでいる。送信器23−１乃至23−Ｎ（Ｎは正の整数）はマトリックススイッチ802へ接続され、このスイッチの出力は複数の結合回路804−１乃至804−Ｘ（Ｘは正の整数）に接続され、これらの回路はそれぞれ複数のディジタル送信／受信ユニット130″−１乃至130″−Ｘに接続されている。ユニット130″−１乃至130″−Ｘは第35A図に示すようにそれぞれの送信路104−１乃至104−Ｘによってマイクロセル領域102に接続されている。
アナログマイクロセルトラフィックを搬送する送信器／受信器ディジタル化ユニット130″のそれぞれの出力は各々マトリックススイッチ808に加えられる。マトリックススイッチ808は、出力806−１乃至806−Ｘと結合回路807−１乃至807−Ｘを介して受信器28−１乃至28−Ｎの何れかの１個に何らかの入力を選択的に接続する。コントローラ810はマトリックススイッチ802とそれぞれの制御ライン812及び814を使用しているマトリックススイッチ808を制御する。コントローラ810はサンプルライン816を介してディジタル化ユニット130′の各々からディジタル化されたマイクロセルトラフィックのサンプルを受信する。
以下に詳述するように、コントローラ18はユニット130″から受信したディジタルサンプルを連続的に処理し、送信器ユニット23の各々をユニット130″の１個（または２個以上或いはゼロ）へ切換え、受信器28をユニット130″の１個（または２個以上或いはゼロ）に接続するように、サンプルに反応してスイッチ802と808を制御する。例えば１種の交換構成では、マトリックススイッチ802が出力803−１を介して３個の送信器23−1,23−2,23−Ｎのすべてを結合回路804−１に接続し、３種の送信周波数F1,F2,Fnがすべて結合されてディジタル化とマイクロセルゾーンへの送信のためにユニット130″−１へ印加されるかも知れない。他の構成では、送信器23−１は出力803−Ｘの１個によって結合器804−Ｘに接続され、送信器23−２は出力803−２の１個によって結合器804−２へ接続され、送信器23−Ｘは出力803−１の１個により結合器804−１に接続される。従って、ある種の結合態様によれば、マトリックススイッチ802により送信器23の任意の１個を結合器804の任意の１個に接続することができる。
従って、スイッチ802により送信周波数が１個のマイクロセルから他のマイクロセルへと移動ユニットを追尾することができる。例えば、第35C図でゾーンA1内で時刻T1に移動ユニット820がセルラ電話呼び出しを開始したと考える。この例では移動ユニット820は自動車内にある。しかし、この移動ユニットは１個のゾーンから他のゾーンへ手で持ち歩いたり、他の形で移動させることもできる。呼び出しを設定し制御を行うため、スイッチ802と808による選択に従って、セルA,BまたはＣのコントロールチャネルがそれぞれのセルのすべてのゾーンへ送信されまたこれらのゾーンから受信される。例えばウイリアムC.Y.リーによって「移動セルラ通信システム」に説明されているような従来の様式によって呼び出しが設定されると、MTSO110が移動ユニット820を現在利用できるチャネル、例えば送信器23−１と受信器28−１によって扱われている周波数に割り当てる（送信器／受信器の対が現在利用できると仮定した場合）。MTSO110は本実施例ではゾーンA1〜A6から成っているセルＡに対して送信器23−１〜23Nと受信器28−１〜28−Ｎに関連するチャネルが包括的に割り当てられたことを認識する。初期設定の間、少くともどのゾーンが呼び出しを独占的に扱えるかが決められる迄は、割り当てられた送信チャネルと受信チャネルをセル内のすべてのゾーンへ送信し、またこれらのゾーンから受信することができる。
従って初期設定として、移動ユニット820は周波数F1とF1′をそれぞれ送信し受信し続ける。コントローラ810はセルＡ内のすべてのゾーンにある移動ユニット820からの送信信号強度をこれらのゾーン内にある遠隔ユニットのアンテナユニットで受信状態として常時監視する。各ゾーンの信号強度は遠隔ユニット102からユニット130″へ戻るディジタル化されたRFマイクロセルトラフィックをサンプリングすることによって検知する。移動ユニット820がマイクロセルゾーンA1内にある間は、移動ユニット820がゾーンA1内の遠隔ユニット102−１のアンテナユニットに近接しているので、受信された信号F1′の強度は最大になり易い。しかし、周波数F1′はゾーンA2または更に遠いゾーンA3にある遠隔ユニット102のアンテナでも受信される可能性がある。コントロールユニット810はセルＡ内のすべての遠隔ユニット102から受信したディジタル化されたマイクロセルトラフィックストリームのすべての内に含まれる受信信号F1′の強度を監視し、例示した方法の少くも１つによって周波数F1′でどの遠隔ユニットが一番強い信号を受信したかを確認する。この例でゾーンA1にある遠隔ユニット102が受信した信号F1′が一番強いと仮定すると、コントローラ810は送信器23−１を結合器804−１へ接続するようにマトリックススイッチ802へ信号を送り、結合器804−１はその出力をディジタル化ユニット130″−１へ加える。ユニット130″−１は周波数F1を含むディジタル化されたマイクロセルトラフィックストリームをゾーンA1にある遠隔ユニットへ送信し、この遠隔ユニットが（結合器804−１に入れられた他の周波数と共に）ゾーンA1内に周波数F1を同報送信する。帰還路では、コントローラ810がマトリックススイッチ808にライン806−１での受信に従ってディジタル化器130″−１の出力を受信器28−１へ接続させる。遠隔ユニット102−１を除いた他のユニット102が周波数F1で同報送信していないように、送信器23−１は他のディジタル化ユニット130″へ接続しないことが望ましい。同様に、他のディジタル化ユニット130″をマトリックススイッチ808を介して受信器28−１に接続しないことが望ましい。これによって同一周波数を同報送信することによって隣接するマイクロセルゾーン間で干渉が生ずることが防止され、２個以上のゾーンから同一の周波数（位相と歪みの変動は異なる）を受信する受信器から生ずる干渉も防止される。
この例を拡大して時刻t2において移動ユニット820がゾーンA1からマイクロセルゾーンA2に移動すると考える。移動ユニット820がマイクロセルゾーンA1からゾーンA2に移動する間、コントローラ810はサンプリングを続行しセルＡ内のすべての遠隔ユニット102からの送信周波数F1′の受信信号強度を検知する。マイクロセルゾーンA1からA2への移動が完了すると、コントローラ810はマイクロセル領域A2内の周波数F1′での信号強度の上昇とマイクロセル領域ゾーンA1内の同一周波数での信号強度の低下を検知する筈である。交換基準が満されれば、コントローラ810は送信器23−１の結合器804−１への接続を結合器804−２への接続に切換え、これに対応して受信器28−１をディジタル化器130″−２から入力を受信するように切換えて受動的ハンドオフを行う。この結果、ゾーンA1にある遠隔ユニット102での周波数F1での送信は停止し、この遠隔ユニット102で受信される信号はスイッチ808を介して受信器28に印加されなくなる。従って、システム800はセル内で１個のゾーンから他のゾーンへチャネルを切換え、移動ユニットを追尾することになる。
次の例は移動ユニットが１個のセルから他のセルへ移動する時のシステム800の動作を説明するものである。例えば移動ユニット820が時刻t3においてマイクロセルゾーンA3からゾーンB1へ移動する場合、コントローラ810はゾーンA3にある遠隔ユニット102で受信する信号強度の低下を検知する。しかし、受動的ハンドオフを開始するような信号強度の上昇はセルＡ内の他のゾーンでは検知されない。むしろ、MTSO110が移動ユニット820のセルＡとセルＢ間の移動を感受した時にセルＡからセルＢへのハンドオフがMTSO110によって行われる。セルを離れるに先立って、信号強度が低下するので、セル内のすべてのゾーンを用いて送信と受信を行うことができる。ユニット820がセルＢ内に移動するにつれて、MTSO110はセルＢに割当てられた周波数から移動ユニットに新しいチャネルを割当てるように作動する。次にセルＢを担当している基地局114′が前述のように作動して送信及び受信を行う最初のゾーンを確認し、セルＢ内で受動的ハンドオフを行う。従って、セル内のゾーン間での割当てられた周波数の受動的ハンドオフとは無関係にセルA,BまたはＣ間の切換が行われる。セルＢはセル全体を担当する単一のアンテナを使用する従来の設計にできることは言うまでもない。
従って前述のように、本発明によれば、送信周波数が移動ユニットに割当てられていて、コントローラ810の制御の下に周波数が１個のマイクロセルゾーンから他のゾーンへ移動する移動ユニットを追尾し、MTSO110による干渉や送信周波数切換のない受動的ハンドオフシステムが提供される。この作動モードは、１個の領域をカバーするために多数の遠隔ユニットが必要とするが、その領域内のあるゾーンでは従来のセルの現場設備をサポートするにはトラフィック密度が不充分であるような種類のマイクロセルの適用分野で特に有利である。例えば、峡谷や河床に隣接している道路沿いの地帯のような狭く凹んでいる地帯では、近辺の地形が邪魔になるので適当な信号伝達範囲を得るためには多数のアンテナが必要となる。他の例は地下駐車場であり、強度が大幅に減衰されて信号が使えなくなるような大型のオフィスビルである。更に、ある種のセルラシステムではセル領域が相互に近接していないためにセル間の領域での信号伝達範囲が狭くなる。更に他の例は人口密集地の間の交通路沿いの土地である。このような情況の土地では別々の周波数の組を割当てずまた領域内の各ゾーンに送信器や受信器を対応させずに信号伝達範囲を拡大できる受動的ハンドオフシステムを使用するのが有利である。
スイッチ802と808の各々はそれぞれ少くとも20個の送信器と20個の受信器をサポートさせることが望ましい。更に、スイッチ802と808の各々は送信器と受信器を６個までのディジタル化ユニット130″に接続させることが望ましい。従って、マトリックススイッチ802を、例えば20個までの送信器（Ｎ＝20）をディジタル化ユニット130″の任意の１個に接続するために用いることができる。同様に、ディジタル化ユニット130″からの出力を受信器28の任意の１個に選択的に接続し、ディジタル化ユニットの唯１個が受信器28のすべてに接続されるかまたはディジタル化ユニット130″のすべてが受信器28の中の唯１個に接続されるようにすることもできる。但し、スイッチ802と808は20個以上または以下の受信器または送信器、或いは６個以上または以下のユニット114′を取扱えるようにすることもできることを理解しておかなければならない。
スイッチ802と808は、非反射性のピンダイオード減衰器を使用しているウィルキンソン結合器の形態で結合機能がマトリックスノードでスイッチに集積されているマトリックススイッチとすることが望ましい。この種の構成部品はメリーランド州、サリスベリイのサリスベリイエンジニアリング社から入手できる。これらのスイッチは上昇時間及び下降時間を直線状に制御できる減衰器型とすることが望ましい。切換はスイッチ断の前に行うことが望ましい。
次に第36図を参照すると、ユニット130″の実施例が示されている。ユニット130″の設計と動作はユニット130と同じであるが、分離されたディジタル化マイクロセルトラフィックを分離器142からD/A変換器144へ搬送するバスに接続されているデータバス830を余分に含んでいる。バス830は並列入力並列出力FIFOバッファ832に接続され、バッファ832はコントローラ810からのイネーブルライン834によって制御される出力イネーブルを持つ。イネーブルされると、バッファ832はデータバス836のディジタル化されたマイクロセルトラフィックのレプリカを出力する。
次に第37図を参照すると、本発明によるコントローラ810の実施例が示されている。第38A図のコントローラ810は第36図に示したユニット130″と共に使用するようになっている。コントローラ810は、１本のクロックラインを持っている12ビットのデータバスによってユニット130″−１〜130″−Ｘの各々にあるバッファに接続している多重化器884を含んでいる。多重化器884（なるべくならば３状態型）はバス836の１本からの入力を選択し高速フーリエ変換（FFT）プロセッサ856へ供給する。この選択はコントロールライン862を用いてマイクロプロセッサシステム860の制御下で行われる。FFTプロセッサ856は12ビットワードから成るディジタル化されたマイクロセルトラフィックサンプルをクロックインする。ディジタルFFTプロセッサ856はレイセオン社から入手できる部品番号3310のレイセオンを使用していることが望ましい。
FFTプロセッサ856の出力はビン（bins）に入っている複数の16ビットワードであり、各ビンはディジタル化されたセル状データストリーム内の30KHzチャネル（またはPCSその他のサービスのチャネル）の強度または振幅を表わす。FFTプロセッサ856の出力はコントロールライン861を用いてデータバス859によりシステム860へ加えられる。選択回路886はシステム860からコントロール信号863を受信し、イネーブルライン834に選択的に信号を発生する。イネーブルライン834はバス832の出力を選択的にイネーブルし、FFTプロセッサ856に選択されたソースからのディジタル化されたマイクロセルトラフィックサンプルを選択的に与えるために使用される。マイクロプロセッサシステム860はマトリックススイッチ802と808を駆動するマトリックススイッチ駆動器875に接続されている。第37図に示したコントローラ810の動作について以下に詳述する。
次に第38図を参照するとプログラムされたマイクロプロセッサ860の動作とこれに対応するシステム800の動作に対するコントロールの流れ図が示されている。第39図にはマイクロプロセッサシステム860によって行われるプログラム900とシステム800の方法が示されている。プログラム900は初期化／構成（configuration）ルーチン910を含んでいる。システムの構成は基地局114′が担当するチャネルを確認するようになっている。なるべくならば、マイクロプロセッサ860には、コンピュータプログラムと共に構成情報や他のデータを記憶するハードドライブなどの磁気記憶媒体を含ませることが望ましい。一旦構成されると登録動作と切換動作が始まる。この動作モードではマイクロプロセッサシステム860は先づセル内の第１ゾーン用のディジタル化されたトラフィックストリームを選択する（ルーチン）。第37図の実施例では、イネーブルライン834を用いて選択が行われる。イネーブルライン834の中の選択された１本のラインが活性化されてバッファ832の中の対応する１個からのマイクロセルトラフィックデータの出力の取得を可能にする。イネーブルにされたバッファ832はユニット130″内の分離器142からのディジタル化されたマイクロセルトラフィックストリームのレプリカを多重化器884へ印加し、多重化器884はディジタル化されたトラフィックストリームをFFTプロセッサ856に加える。
ルーチン914はFFTプロセッサ856を活性化し、マイクロプロセッサシステム860による制御に従ってコントロールライン861を用いてディジタル化されたマイクロセルトラフィックストリームのローディングを行わせる。バッファ832は、例えば、ディジタル化されたマイクロセルトラフィックの1024のサンプルのローディングを行うことができる。バッファ832からマイクロセルトラフィックデータが受信されると、FFTプロセッサ856はディジタル化された12ビットのマイクロセルトラフィックサンプルまたはワードをクロックインする。FFTプロセッサ856の出力はディジタル化されたマイクロセルトラフィックストリーム内で搬送されてきたそれぞれのチャネルの信号強度を示す一連の16ビツトワードを含んでいる。
マイクロプロセッサシステム860には、少くとも33MHzで作動するインテル社ブランド名で486型以上のマイクロプロセッサを使用することが望ましい。この速度ではディジタル化されたマイクロセルトラフィックストリームの選択とFFTプロセッサ856からの周波数スペクトル分析の受信との間の時間を５ミリ秒以下にすることができる。マイクロプロセッサシステム860がゾーン内の各周波数用の信号振幅を含んでいる周波数スペクトルデータをFFT回路856から受信する（916）と、このデータは記録され、直ちにまたは後に分析される（ルーチン918）。必要とあれば、信号測定の日時も他の有用なパラメータと共に記録される。今の登録サイクルでセル内のすべてのゾーンが測定しきれない場合は登録過程を続行する。登録が続行された場合は、前述のデータ取得分析過程でセル内の次のゾーン用のディジタル化されたマイクロセルトラフィックストリームが選択され（ルーチン924）、記録が繰り返される。
今の登録サイクルですべてのゾーンが測定されれば、このサイクルで記録された信号レベルに基いてマイクロプロセッサシステム860がチャネル（即ち送信器／受信器）ゾーンの割当てを決定する。この決定の仕方は本発明にとって重要ではないが、以下に説明する様式の１つとすることが望ましい。
ユニット114′の送信路と受信路を切換えるためのアルゴリズムは異っていると考えられる。送信路では、1/2秒から３秒の時間ゾーン内で受信した信号の強度を用い、最高強度のゾーンを活性ゾーンとして切換を行う方法を採用していると考えられる。この代りに、信号強度が低くても現在弱くなっては行かないゾーンを選ぶこともできる。どのゾーンを選ぶかが問題にならない場合、例えば信号強度が殆んど等しい場合には、セル内でのチャネルの割当ての分配が均等になるゾーンを選ぶことができる。移動ユニットがセルの縁部にある場合などのように最適ゾーンを決定することができない場合には、数個または全部のゾーンを選んで活性化することもできる。
受信器を切換えるには、瞬時のレベルと平均レベルとを追尾し、傾向が予測できるように信号強度の低下を追尾して受信側でのゾーンの切換を予測することができる。例えば移動ユニットがセルの縁部にある場合のように受信する信号強度が閾値よりも低い場合には、全部のゾーンから受信できるように受信器を接続することができる。移動ユニットの送信器は比較的パワーが弱く、この送信器から受信する信号の強度の低下は著しいので、受信側の切換は発信側よりも遙かに高い変動率で行うのが普通である。
送信チャネルと受信チャネルを切換えるために他のアルゴリズムを用いることも勿論可能であり、従来のセル切換用アルゴリズムを適用することもできる。
新しいチャネル（送信器／受信器）割当てが決定すると、システム860はスイッチ802と808を使用し、マトリックススイッチドライバ875を介して送信器と受信器を切換える。
上に説明したプログラム900の動作の代りに、周波数スペクトル測定が行われる毎に連続的にチャネル（送信器／受信器）のゾーン割当てを決定することもできる。例えば、ステップ920とステップ924の間にステップ930とステップ932を入れ、決定ステップ922を除去することによって第38図のプログラム900を変更することができる。従って、システム810は前述のように2ms以内に１個のゾーン内のすべてのチャネルの分析を完了することができる。６個のゾーンを持つハンドオフシステムでは、すべての分析を12ms以内に行うことができる。このような高速チャネル分析の利点は基地局が多様な受信を行い得る点にあり、これによってセルの担当範囲の縁部にある領域や１個のゾーンで信号が瞬間的に妨害される場合でも信号の質を改良することができる。例えば遠隔地域では信号強度の低下が大きな問題になるので、受信器ソースを迅速に切換える能力により、異るゾーンにアンテナを設置しこれを相互にダイバシチ−アンテナとして使用する一種のダイバシチ−受信を行うことが可能になる。
高速分析によって信号強度の低下に関する統計データを蓄積し、このデータにより電話会社がアンテナ／マイクロセルの最良の配置法を発見できるという利点を生む可能性がある。
前述のように、マイクロプロセッサシステム860はディジタル化されたマイクロセルトラフィックストリームの周波数スペクトルの各測定の日時を任意に記録することができる。従って、どのチャネルのチャネル使用と信号強度の履歴でも即座に得ることができ、この履歴を後に例えばアンテナユニットを移動することによってシステムを構成するために利用することができる。従って、本発明は更に、ゾーン内でのチャネルの使用と対応する信号強度を記録し、この情報をシステム構成のために後に用する方法も意図するものである。
更に他の実施例として、例えば第30図に示すようにディジタル化されたRF信号が変換電話網によってゾーンに搬送されるように、即ち、例えばこの図に示すようにディジタル化されたRF信号をケーブルシステムによって送信するように第35A図（及び下記第39図）のシステムを変更することができる。
第39A図の実施例では、基地局114′が全ディジタル基地局114″に変更されている。全ディジタル基地局114″は、第11A図のシステムと同様、基地局のアナログRF無線設備の代りにディジタル合成器212′とディジタル復調器224を使用している。T1インターフェース202はMTSO110へのインターフェースを行い、MTSOから各ディジタル合成器212′へディジタル形P49の各電話信号と制御信号を印加する。各合成器はライン812′によりコントローラ810′からの制御信号を受信する。各ディジタル合成器212′はコントローラ810′に反応してフレーム化用の合成器ディジタルデータストリームを作ってゾーン内で関連しているユニット106に送り、このセルに割当てられているチャネルの組合わせがセル内に同報送信できるようにする。
帰還路では、ユニット106から戻る多重化されたディジタルデータストリームからディジタル化されたサンプル816が採取されコントローラ810′に供給される。ディジタルサンプルは第36図に関連して説明したのと同様に分離器221′から得られる。コントローラ810′はコントローラ810に関して説明したのと同様にこのサンプルデータを交換制御のために使用する。セレクタ880は分離器224の１個から所望のチャネル用に受信した信号を選択し、T1インターフェース202に印加することができる。またはこの代りに、セレクタ／プロセッサ880が各チャネル用に入力するストリームの２本以上を処理してノイズの少い合成ストリームを作るように構成されている。
第39A図のシステムの別の実施例を第39B図に示す。第39B図のシステムは第11B図のシステムに類似しているが、ディジタル合成器212″が無線コントローラ22からアナログ電話信号入力を受信して第11B図の合成器212′と同様に作動する点で異なる。同様に、ディジタル復調器224′は第11B図の復調器224′と同様に作動して無線コントローラ22にアナログ信号を供給する。
第35図のシステムの更に他の２種の実施例を第39C図と第39D図に示してあるが、これらの実施例は第11C図と第11D図のシステムと同様、交換網によって送信が行われ、交換網に印加される個々のディジタル化されたチャネルは合成器によって発生されるように変更されている。
次に第40図を参照すると、第35A図のシステムの更に他の実施例が示されており、この場合、ユニット130″を第32B図の回路614′の変種614″（ディジタル化されたトラフィックストリームのサンプルを得るように変更）に置き換えることにより交換電話網によって通信するように変更されている。この実施例では、アンテナユニット106によって実際に使用されているチャネルだけがユニットに送られるので、システム614′の場合と同様に帯域幅が節約される。
第41A図乃至第41C図には本発明による受動的ハンドオフマイクロセルシステムの他の実施例を示してある。第41A図乃至第41C図のシステムでは、セルの各領域、即ちマイクロセルが少くとも２個のマイクロセルユニットによってカバーされるようにマイクロセル102を配置することによって冗長性が得られている。従って、ユニットのうちの１個が故障した場合には、故障のために失われた領域をカバーするために冗長マイクロセル103を利用できる。
第41A図では、３個の１次マイクロセル102と３個の２次マイクロセル105によってマクロセル103がカバーされている。図示した例では２次マイクロセル105は１次マイクロセル102と類似して配置されているが、マクロセル103の中心に対して45度回転されている。同様の冗長性を得るために異る配置を有利に採用し得ることは明白である。
正常作動時には、１次マイクロセル102がマクロセル103の全範囲をカバーする。しかしマイクロセル102の１個が故障した場合には、隣接する２個のマイクロセル105によって故障した１次マイクロセル102が担当していた全域がカバーされる。他の実施例では、１次マイクロセル102がマクロセル103の第１地域の１次カバーとマクロセル103の第２地域の２次カバーを行い、２次マイクロセル105がマクロセル103の第２地域の１次カバーと第１地域の２次カバーを行う。
第41B図と第41C図にそれぞれ図示されている２種の実施例には冗長性カバーを行うための別法を示してある。第41B図と第41C図に示してある実施例では、各マイクロセル102は２種の電力レベルを持っている。正常動作時には、各マイクロセル102はこのマイクロセルがカバーを行うに必要な電力レベルで作動される。しかしマイクロセル102が故障した場合には、隣接するマイクロセル102が高い方の電力レベル（102″として図示）に上げられる。第41B図と第41C図から理解できるように、電力レベルの上昇により故障したマイクロセル102の分をカバーできる。第41A図と第41B図ではマイクロセル102が３個の扇形に分割されているが、前述の冗長性構成の範囲内で扇形分割を行うことも行わないことも可能であることは明白である。
セクタ化
セクタ化について次に述べる。
本発明の更に別の態様によれば、本発明のマイクロセル・システムは、第1A図に示す例のような従来型のセルにおける通常の基地局送信器12の代わりに使用されることもある。更に、第41Aと41B図から判るように、各マイクロセルは多数のセクタに分割することができ、各セクタは指向性マイクロセル・アンテナユニットによって駆動される。第42図に一般的に示されているこれの実施例によれば、複数の送受信アンテナ対902を有するセクタ化されたアンテナユニット900は、異なったチャネルセットを使用して同報送信と受信を行う。例えば、好適実施例の一つによれば、マイクロセル16は三つの120゜セクタに分割され、各セクタに対して一つのアンテナ対902が割り当てられている。各アンテナ対902は、それが受け持っているセクタのために10本の送受信チャネルを使用し、セクタ内ではチャネル間で21のチャネル分離を行う。更に、一つの例においては、チャネル間及びセクタ間で７のチャネル分離を行っている。
各マイクロセル内のアンテナ対902は、三つのセクタのすべてのチャネルのためにディジタル化されたRFを受信し、該アンテナ対902によってカバーされているセクタに送信するために、ディジタル化されたRFをアナログRFに変換する遠隔ユニット904によってサポートされている。遠隔ユニット904は、更に、各セクタが受信したRFをディジタル化し、このディジタル化されたRFをセクタ化された基地局ユニット906に送信するためのアナログ／ディジタル変換器を具えている。セクタ化された各基地局ユニット906はMTSOに接続され、後者は電話交換網15に接続されている。
セクタ化された各基地局ユニット906は、マクロセルの各セクタに使用される各チャネルセット用のRF送受信器と、ディジタル化されたRFを遠隔ユニットに送信し、ディジタル化されたRFを受信してそれを受信ユニットに供給するディジタル／アナログ・アナログ／ディジタル変換ユニットとを具えている。セクタ化された基地局ユニット906は、前述の波長分割多重化法（wave length division multiplexing）を使用して、光ファイバ回路905を経由して遠隔ユニット904に接続されることが望ましいが、必要に応じて別の送受信回路を使用することも可能である。
第43図は、セクタ化された基地局ユニット906を更に詳細に示している。セクタ化された各基地局ユニット906は、この基地局ユニット906のサービスを受ける各セクタのための無線コントローラ22を具えている。各無線コントローラ22は、MTSO17に接続されている。対応する数の送受信バンク912が設けられ、各バンクは複数の送受信器を具えている。図示の例では、各バンク912は10組の送信器と受信器とを具えていることが望ましい。各バンク912の送信器の出力は結合され、例えば第４図に示されている前述したものと同様な構成のアナログ／ディジタル変換ユニット914に供給される。このアナログ／ディジタル変換ユニット914はディジタル化を行い、ディジタル化されたRFをフレーム化して、光出力を光ファイバ905に接続された波長分割多重化器916に供給する。同時に、遠隔ユニット904から受信された光情報が、波長分割多重化器916を通じて光フィルタ918に供給され、遠隔ユニット904から受信した信号はここでフィルタされて別々の光の波長に分離される。例えば、三つのセクタを有するシステムの場合には、1520,1550,1580nmの波長を使用することが可能である。フィルタされて分離された各波長は、一つ以上のディジタル／アナログ変換ユニット920の入力側に供給され、該ユニットは、遠隔ユニット904のサービスを受ける各セクタのために、遠隔ユニット904から受信したディジタルからアナログに変換されたRF信号の多重化を分離する。ディジタル／アナログ変換ユニット920のアナログ出力は、各バンク912のそれぞれの受信器に供給される。
第44図には、遠隔ユニット904の詳細が示されている。各遠隔ユニット904は光ファイバ905に接続された波長分割多重化器930を具えている。この波長分割多重化器930は、遠隔ユニット904によるサービスを受けるすべてのセクタのチャネルを含むディジタル化された光信号を、セクタ化された基地局ユニット904から受信し、そのディジタル化された光信号をディジタル／アナログ変換ユニット932に供給する。該ディジタル／アナログ変換ユニットの出力は、遠隔ユニット904のサービスを受けるセクタのすべてのチャネルを含むアナログRF信号である。この変換ユニット932のアナログ出力は、該アナログRF信号を各アンテナ対902に割り当てられた各セクタに送信するためのチャネルに対応するＮの経路（ここでＮはセクタの数）に分割するスプリッタ934に供給され、このアナログRF信号はチャネルフィルタ・ユニット936に供給される。各アンテナ対902は、RF信号をフィルタするそれ自体のチャネルフィルタ・ユニット936を有する。チャネルフィルタ・ユニット936の出力は増幅器938に供給され、そこから更に帯域フィルタ940に供給され、特定のセクタに割り当てられた帯域内のチャネルのみがそこを通過する。帯域フィルタ840の出力は、アンテナ対902の送信アンテナ902aに供給される。一方、アンテナ対902の受信アンテナ902bは、同じセクタからのRF信号を特定して受信し、受信した信号を帯域フィルタ942に供給する。この帯域フィルタ942はその帯域内のチャネルのみを通過させ、フィルタされたRF信号はアナログ／ディジタル変換ユニット944に供給され、そこでアナログRF信号は、例えば前述した光波長の一つである特定の光波長においてディジタル化された、対応する光出力信号に変換される。各アナログ／ディジタル変換ユニット944は、第８図に示したユニット102とほぼ同じ構成のものである。各ユニット944の光出力は、光結合器（optical combiner）946に供給され、その出力は波長分割多重化器930に供給される。前記ディジタル／アナログ変換ユニット932は、第４図のユニット130とほぼ同じ構成であることが望ましい。
第45図にはチャネルフィルタ・ユニット936の一つが詳細に示されている。各ユニット936は、スプリッタと結合器の損失を補償するのに必要なゲインを得るのに用いられる線型プログラム可能なプリアンプ950を具えている。このプリアンプ950の出力はスプリッタ952に供給され、そこでアナログ信号は複数のＭ本の経路（ここでＭは一つのセクタに割り当てられた送信チャネルの数）に分割される。この各経路は、特定のチャネルに同調するように調整されている狭帯域フィルタ954を通る。各帯域フィルタ954はプログラム可能であり、且つ各温度にわたって30KHzの帯域幅を維持するように構成されていることが望ましい。これは、必要なRFチャネルを最初に70MHzのIF信号にダウンコンバージョンすることによって行われることが好ましい。次にこの70MHzの信号は、公知のやり方で結晶フィルタを通過せしめられ、必要な狭帯域フィルタ処理を受ける。IFは、次に必要なRFにアップコンバージョンされる。周波数はマイクロプロセッサによって制御されることが望ましく、RFはラップトップ型のコンピュータ等を使用して1Hzずつの増分で所望の周波数に設定可能である。周波数の安定性は、光ファイバ回路905を経て送られたコード化された信号から復元されたクロックを使用して得られることが望ましい。理想的には、狭帯域フィルタ954は、セクタ内の隣接するチャネルが、基地局ユニット906で発生するマスタクロックに従って50dBより大きくなるように、充分に狭いことが必要である。各狭帯域フィルタ954の出力は結合器956に供給され、そこから増幅器938に出力される。本発明の一例においては、増幅器938は25ワットのPAを構成していることが望ましい。
好適例においては、遠隔ユニット904をセクタ化された基地局ユニット906と同期させることによって、周波数のずれを最小にすることができる。一実施例においては、セクタ化された基地局ユニット906は、RFからIF（例えば０〜30MHzの範囲）へダウンコンバージョンし、次にディジタル化することによって、RFスペクトルを搬送する。他端に搬送された後に、IF信号は再構築され、次いでRFにアップコンバージョンされる。
これらのダウンコンバージョン及びアップコンバージョンは、信号を局部発振器（LO）によって混合することによって行われる。元の信号周波数を復元するために、信号はダウンコンバージョンに使用したLOと完全に同じ周波数を有するLOによってアップコンバージョンされる必要がある。LOの周波数に差異があれば、両端における等価の周波数オフセットになって現れるであろう。上述の実施例では、ダウンコンバージョン用のLOとアップコンバージョン用のLOは、互いに離れた場所にある。従って、好適例においては、離れた場所にある局地LO同士の間の周波数の一貫性は次のようにして保たれる。ホスト側には552.96MHzのマスタクロックがあり、光ファイバを経由して一定のビット速度を維持している。このクロックは、ホスト側のデジタイザLOをロックするための基準として使用される30.72MHz（30.72＝522.96÷18）のクロックも発生している。
遠隔側には、位相ロックループの助けによって光ビットの信号流から復元される別の552.96MHzのクロックが設けられている。このクロックはホスト側のクロックで発生したビットの信号流から復元されるので、その周波数はマスタクロックと一貫性を有している。次に30.72MHzのクロックが発生し、遠隔地の局部発振器のための基準として使用される。前記552.96MHzのクロックは周波数一貫性を有しているので、30.72MHzの基準クロック及びそれによってロックされるLOも周波数一貫性を有し、ホスト側及び遠隔側のLOは周波数的にロックされる。
第45と46図は、本発明のセクタ化マイクロセル・システムの更に他の実施例を示す。この実施例のセクタ化された基地局ユニット906においては、アナログ／ディジタル多重化器とディジタル／アナログ分離器とを具えたユニット960は、各チャネルバンク912から別々の入力を受け、該チャネルバンクからのRF複合信号を個々に対応するディジタル化されたRFの信号流に変換する。このディジタル化されたRFの信号流は、多重分離されてディジタル化された単一の信号流に変換され、光信号の形式で出力され、波長分割多重化器916に供給される。ディジタル化された単一のRF信号流は波長分割多重化器916から反対方向に受信され、それぞれがＮ個のセクタ（ここで第42図の例において、Ｎ＝３である）の一つに対応するＮ個の別々のディジタル信号流に分離される。各ディジタル信号流は、アンテナ対902の各セクタアンテナによって受信されたアナログのRF信号を分離したものである。分離されたディジタル信号流は、次にディジタルからアナログに形式変換され、チャネルバンク912の各受信器に供給される。
第47図は、遠隔ユニット904の別の実施例を示す。第47図の遠隔ユニット900は、多重化器／分離器ユニット970を具えて波長分割多重化器930からのディジタル化された信号流を受信し、第46図に示すセクタ化された基地局ユニット906の各バンクからの多重化されたディジタル信号を変換する。各バンクに対する分離されたデータの信号流は、それぞれのディジタル／アナログ及びアナログ／ディジタル変換ユニット972に供給され、そこでディジタル化信号は対応するアナログのRF信号に変換される。このアナログRF信号は増幅器938に供給され、次いで、第44図に関して述べたのと同じやり方で帯域フィルタ940と送信アンテナ902aに供給される。同様に、RF受信アンテナ902bに受信された信号は帯域フィルタ942に供給され、次にその出力がユニット972に供給される。そこで、アナログ信号はディジタル形式に変換され、多重化器／分離器ユニット970に供給される。ユニット972のそれぞれから出力されたディジタル化された信号流は、ユニット970で多重化され、光出力に変換され、波長分割多重化器932に供給され、光ファイバ905を経て第46図のセクタ化された基地局ユニット906に伝達される。このディジタル化信号流は、第46図のセクタ化された基地局ユニット906の波長分割多重化器916に受信され、ユニット960に供給される。該ユニット960は、このディジタル化された信号流を各セクタに関連するディジタル信号流に分離し、これを各セクタ用のRF信号に変換する。この各セクタ用RF信号は、セクタのための各チャネルバンクの受信器に供給される。
このようにして、本発明のセクタ化されたマイクロセル・システムによれば、従来型のマイクロセルにおけるセル側基地局を置き換えることが可能となる。上述の各実施例においては、各セクタ用のアンテナは指向性を有し、すべてが同じ場所に設置されている。各セクタのために送受信を行う各指向性アンテナは、サービス対象のセクタを横切って外方を向いている。例えば、セクタは、指向性アンテナがパイの中心に位置しているパイ型のものでもよい。別の例では、無指向性アンテナがセル側の別の場所に設置されて使用されている。この場合には、アンテナは同軸ケーブルを介してセルと接続されている。更に、上に述べたセクタ化の例では対になったアンテナが使用されているが、一本のアンテナを有するセクタユニットや３本以上のアンテナを有するユニットも、このシステムで好適に使用可能なことは、当業者ならば理解できるであろう。更に、以上の各例はMTSOから受信した電話信号から得られたRF信号のディジタル化のみについて述べているが、第10図等を参照して述べたディジタル合成技術は、セクタ化されたマイクロセル・システムにも適用可能な事は明らかである。上述のように、ダイバシチ・チャネルも企図されている。
最後に、上に述べた各例は、各遠隔ユニットから送受信したアナログのRF信号の使用について説明しているが、これらのシステムと方法は、周知のやり方でディジタルのRFセルラシステムにも好適に適用可能なことは明らかである。
以上説明したように、このセクタ化されたセル交換システムは、従来型のセルやマイクロセルを複数のセクタに分割することによって、チャネルの再利用を大幅に促進することができる。更に、このシステムによれば、前述のマイクロセル・システムのすべての利点と特徴が得られ、セルのすべてのチャネル用の送受信器を、便利で費用の安い場所に集中して設置することができる。
以上説明したように、本発明は、セル化トラフィックをアンテナユニットに対して遠近方向に動かし、受動的に切替えを行うディジタル化された種々のシステムと方法を提供する。本明細書においては、本発明の好ましい態様について述べたが、特許請求の範囲の精神と範囲から逸脱することなしに多くの改変や修正が可能なことは、当業者ならば認識することができよう。
【図１Ａ】
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【図１０】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１４】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図２１Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図２１Ａ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【図１５】
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【図１３】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２７Ｂ】
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【図２２】
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【図２３】
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【図４１Ａ】
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【図４１Ｃ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図４１Ｂ】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
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【図３４】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３５Ｃ】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９Ａ】
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【図３９Ｂ】
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【図３９Ｃ】
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【図３９Ｄ】
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【図４０】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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