(57)【要約】  集中型光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステムは、中央ヘッドエンド局に位置する１つ又は２つ以上のサービスユニットを有する。１つ又は２つ以上のサービスユニットは、それぞれの１つ又は２つ以上の光ファイバＲＦ通信リンクを介して１つ又は２つ以上のトランスポンダに光結合されている。トランスポンダは各々、関連のピコセル内で互いに異なるサービスユニットからの電磁ＲＦサービス信号を提供したり関連ピコセル内で任意のクライアント機器からの電磁ＲＦサービス信号を受信したりするように構成されている。特定のクライアント機器からの電磁ＲＦサービス信号は、光ファイバＲＦ通信リンクにより１つ又は２つ以上のサービスユニットに送り戻される。トランスポンダは、１本又は２本以上の光ファイバケーブルの長さに沿って配置され、光ファイバケーブルは、建物インフラストラクチャ全体にわたって分布して布設されているのが良い。これにより、建物インフラストラクチャに対して多種多様なワイヤレスサービスを提供するピコセルラーカバレージエリアが作られる。サービスユニットは、電気サービス信号を発生させ、このような信号を１つ又は２つ以上の外部ネットワークに対して送受信すると共に（或いは）ピコセルラーカバレージエリア内でクライアント機器相互間における信号の配信を協調させることができる。
2009540753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は２つ以上のクライアント機器とワイヤレス通信する集中型光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステムであって、
中央局に配置された複数のサービスユニットと、
前記中央局に位置し、それぞれ１つ又は２つ以上のダウンリンクマルチプレクサ及び１つ又は２つ以上のアップリンクマルチプレクサを介して前記サービスユニットに電気的に結合された複数の電気−光（Ｅ／Ｏ）変換器及び光−電気（Ｏ／Ｅ）変換器と、
多数のトランスポンダとを有し、各前記トランスポンダは、それぞれの光ファイバＲＦ通信リンクを介して前記中央局のところで１つの前記Ｅ／Ｏ変換器及び１つのＯ／Ｅ変換器に光結合されており、
各前記トランスポンダは、前記サービスユニットの１つ、幾つか又は全てを、対応の前記光ファイバＲＦ通信リンクを介して所与のピコセル内の前記１つ又は２つ以上のクライアント機器との無線周波数（ＲＦ）通信関係に置くピコセルを形成している、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
各前記光ファイバＲＦ通信リンクは、ダウンリンク光ファイバ及びアップリンク光ファイバを含み、前記トランスポンダは、各々が前記ダウンリンク光ファイバ及び前記アップリンク光ファイバで構成された１本又は２本以上の光ファイバケーブルに沿って互いに間隔をおいて配置している、
請求項１記載のシステム。
【請求項３】
各前記トランスポンダは、各前記光ファイバケーブル中を延びる電力ラインによって電力供給される、
請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記サービスユニットは、電気ＲＦ信号を処理するようになっており、前記処理は、（ａ）前記電気ＲＦ信号から取り出された情報を受け取ってこれを１つ又は２つ以上の外部ネットワークに送るプロセス、（ｂ）前記電気ＲＦ信号を１つ又は２つ以上の外部ネットワークに対して送受信するプロセス、及び（ｃ）前記電気ＲＦ信号を前記ピコセルの１つ又は２つ以上の中に位置する前記クライアント機器に対して送受信するプロセスから成る群から選択された１つ又は２つ以上のプロセスを含む、
請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記サービスユニットの少なくとも１つは、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）サービスユニット、セルラー電話サービスユニット又は無線移動識別（ＲＦＩＤ）サービスユニットのいずれかであり、或いはそのサービスユニットを含む、
請求項１記載のシステム。
【請求項６】
各前記ダウンリンクマルチプレクサ及び各前記アップリンクマルチプレクサは、前記サービスユニットと前記トランスポンダとの間の通信を協調させるようになった信号方向づけ要素を含む、
請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記トランスポンダは、建物インフラストラクチャに組み込まれて前記ピコセルが前記建物インフラストラクチャに対してピコセルラーカバレージエリアを形成するように構成されている、
請求項１記載のシステム。
【請求項８】
各々が多数の光ファイバＲＦ通信リンク及びこれに対応した数のトランスポンダを含む複数本の光ファイバケーブルと、
前記光ファイバＲＦ通信リンクの全て及び各々が、前記トランスポンダを前記建物インフラストラクチャに対して分布して配置しやすくするために前記光ファイバケーブルの１本又は２本以上に光結合されるようになった１つ又は２つ以上のマルチケーブルコネクタを含む幹線ケーブルとを有する、
請求項７記載のシステム。
【請求項９】
１つ又は２つ以上のクライアント機器とワイヤレス通信する集中型光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステムであって、
１つ又は２つ以上のサービスユニットを備えた中央ヘッドエンド局と、
各々が対応の前記トランスポンダによって形成されたピコセルにより光ＲＦサービス信号を電磁ＲＦサービス信号に変換したり電磁ＲＦサービス信号を光ＲＦサービス信号に変換したりするようになった１つ又は２つ以上のトランスポンダと、
前記１つ又は２つ以上のトランスポンダを前記１つ又は２つ以上のサービスユニットの各々に光結合する１つ又は２つ以上の光ファイバＲＦ通信リンクとを有し、
前記１つ又は２つ以上のサービスユニットが、前記光ファイバＲＦ通信リンクの１つ又は２つ以上によりサービス信号を前記１つ又は２つ以上のトランスポンダに送り、それにより、前記１つ又は２つ以上のトランスポンダが、電磁サービス信号を送受信すると共に所与のピコセル内の前記１つ又は２つ以上のクライアント機器により放出されたサービス信号を中継して該サービス信号を対応の前記１つ又は２つ以上の光ファイバＲＦ通信リンクにより前記サービスユニットの１つ又は２つ以上に戻すように構成されている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
各前記光ファイバＲＦ通信リンクは、ダウンリンク光ファイバ及びアップリンク光ファイバを含み、前記ダウンリンク光ファイバ及び前記アップリンク光ファイバはそれぞれ、一端が電気−光（Ｅ／Ｏ）変換器に接続されると共に別の端が光−電気（Ｏ／Ｅ）変換器に接続されている、
請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記１つ又は２つ以上のトランスポンダは、前記１つ又は２つ以上の光ファイバＲＦ通信リンクを含む光ファイバケーブルに沿って配置されている、
請求項９記載のシステム。
【請求項１２】
前記光ファイバケーブルは、建物インフラストラクチャ内にピコセルラーカバレージエリアを提供するよう前記建物インフラストラクチャに配備されている、
請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記サービスユニットは、ワイヤレスネットワークサービスユニット、セルラー電話サービスユニット、及び無線移動識別（ＲＦＩＤ）サービスユニットから成るサービスユニットの群から選択されている、
請求項９記載のシステム。
【請求項１４】
前記サービスユニットと前記トランスポンダとの間の選択的な通信を可能にする多重化手段を有する、
請求項９記載のシステム。
【請求項１５】
１つ又は２つ以上のクライアント機器と通信する光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラー方法であって、
中央ヘッドエンド局内の１つのサービスユニットからのサービス信号を対応の１つ又は２つ以上の光ファイバＲＦ通信リンクにより１つ又は２つ以上のトランスポンダに送って電気サービス信号を前記１つ又は２つ以上のトランスポンダによって形成されている対応の１つ又は２つ以上のピコセルにわたって送信するステップと、
前記１つ又は２つ以上のピコセル内の任意のクライアント機器により放出された電磁サービス信号を前記ピコセルのための前記トランスポンダにより検出するステップと、
受信した前記サービス信号を対応の１つ又は２つ以上の光ファイバＲＦ通信リンクにより前記中央ヘッドエンド局のところの１つ又は２つ以上のサービスユニットに送信するステップとを有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記トランスポンダの幾つか又は全てを、各前記トランスポンダのための前記光ファイバＲＦ通信リンクを含む光ファイバケーブルに沿って互いに間隔をおいた状態に配置するステップを有する、
請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
複数本の前記光ファイバケーブルを用いて２つ以上のワイヤレスサービスを前記ピコセルの１つ、幾つか又は全てに提供するピコセルラーカバレージエリアを創出するステップを有する、
請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記複数本の光ファイバケーブルを建物インフラストラクチャ内に分布した状態で布設して前記建物インフラストラクチャに対する前記ピコセルラーカバレージエリアを創出するステップを有する、
請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
各トランスポンダに各前記光ファイバケーブル内の電力ラインにより電力供給するステップを有する、
請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
サービス信号を送る前記ステップは、前記サービス信号を、外部ネットワークから前記サービスユニットの１つ又は２つ以上を介して複数の前記トランスポンダの１つ又は２つ以上に送るステップを含む、
請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的には、ワイヤレス通信システムに関し、詳細には、集中型光ファイバ利用ワイヤレスシステム及び光ファイバにより無線（ＲＦ）送信を用いる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速移動体データ通信に対するかつて無いほどの需要の増大により、ワイヤレス通信が急成長している。一例として、いわゆる「ワイヤレスフィディリティ」システム、即ち「ＷｉＦｉ」システム及びワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）が、多種多様な領域（コーヒーショップ、空港、図書館等）に配備されつつある。ワイヤレス通信システムは、「クライアント」と呼ばれるワイヤレス装置と通信し、このワイヤレス装置は、アクセスポイント装置と通信するためにはワイヤレス範囲、即ち「セルカバレージエリア」内に位置しなければならない。
【０００３】
ワイヤレス通信システムを配備する１つの手法では、半径ほぼ数メートルから最大約２０メートルまでの無線周波数（ＲＦ）カバレージエリアである「ピコセル」が用いられる。ピコセルは狭い領域をカバーするので、典型的には、ピコセル１つ当たりほんの僅かなユーザ（クライアント）しか存在しない。これにより、ワイヤレスシステムユーザ相互間で共有されるＲＦ帯域幅の大きさを最小限に抑えることができる。また、ピコセルは、狭い領域について選択的なワイヤレスカバレージが可能であり、もしそうでなければ、狭い領域は、従来型基地局により作られる大きなセルによりカバーされた場合に信号強度が貧弱になる。
【０００４】
従来型ワイヤレスシステムでは、ピコセルは、ヘッドエンドコントローラに接続されたワイヤレスアクセスポイント装置により作られ、これらピコセルの中心は、このワイヤレスアクセスポイント装置に位置している。ワイヤレスアクセスポイント装置は、ディジタル情報処理エレクトロニクス、ＲＦ送信機／受信機及びＲＦ送信機／受信機に作動的接続されたアンテナを含む。所与のピコセルのサイズは、アクセスポイント装置により送られるＲＦ電力の大きさ、受信機感度、アンテナ利得及びＲＦ環境並びにワイヤレスクライアント装置のＲＦ送信機／受信機感度によって決定される。クライアント装置は、通常、固定されたＲＦ受信感度を有し、したがって、アクセスポイント装置の上述の特性が、ピコセルサイズを決定するようになる。多くのアクセスポイント装置を組み合わせることにより、「ピコセルラーカバレージエリア」と呼ばれる領域をカバーするピコセルのアレイが作られる。高密度に集積されたピコセルラーアレイは、ピコセルラーカバレージエリアにわたり高いデータ処理能力を発揮する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先行技術のワイヤレスシステム及びネットワークは、アクセスポイント装置が中央局にリンクされた別々の処理ユニットとして取り扱われるワイヤ利用信号分配システムである。これにより、ワイヤレスシステム／ネットワークは、特に多くのピコセルが広い領域をカバーすることが必要な場合、比較的複雑になると共にスケール変更するのが困難になる。さらに、アクセスポイント装置のところで行われるディジタル情報処理では、これらアクセスポイント装置を起動してヘッドエンドコントローラによって制御する必要があり、それにより、広いピコセルラーカバレージエリアを作り出すために多くのアクセスポイント装置の分布及び使用が一段と複雑になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、１つ又は２つ以上のクライアント機器とワイヤレス通信する集中型光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステムにある。このシステムは、中央局に配置された複数のサービスユニットを有する。中央局は、それぞれ１つ又は２つ以上のダウンリンクマルチプレクサ及び１つ又は２つ以上のアップリンクマルチプレクサを介してサービスユニットに電気的に結合された複数の電気−光（Ｅ／Ｏ）変換器及び光−電気（Ｏ／Ｅ）変換器を有する。システムは、多数のトランスポンダを更に有し、各トランスポンダは、それぞれのダウンリンク光ファイバ及びアップリンク光ファイバを介して中央局のところで１つのＥ／Ｏ変換器及び１つのＯ／Ｅ変換器に光結合されている。各トランスポンダは、サービスユニットの１つ、幾つか又は全てを、対応のダウンリンク光ファイバ及びアップリンク光ファイバを介して所与のピコセル内の１つ又は２つ以上のクライアント機器との無線周波数（ＲＦ）通信関係に置くピコセルを形成している。
【０００７】
本発明の別の態様は、１つ又は２つ以上のクライアント機器とワイヤレス通信する集中型光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステムにある。このシステムは、１つ又は２つ以上のサービスユニットを備えた中央ヘッドエンド局を有する。システムは、各々が対応のトランスポンダによって形成されたピコセルにより光ＲＦサービス信号を電磁ＲＦサービス信号に変換したり電磁ＲＦサービス信号を光ＲＦサービス信号に変換したりするようになった１つ又は２つ以上のトランスポンダを更に有する。システムは、１つ又は２つ以上のトランスポンダを１つ又は２つ以上のサービスユニットの各々に光結合する１つ又は２つ以上の光ファイバＲＦ通信リンクを有する。１つ又は２つ以上のサービスユニットは、光ファイバＲＦ通信リンクの１つ又は２つ以上によりサービス信号を１つ又は２つ以上のトランスポンダに送る。これにより、１つ又は２つ以上のトランスポンダは、電磁サービス信号を送受信すると共に所与のピコセル内の１つ又は２つ以上のクライアント機器により放出されたサービス信号を中継して該サービス信号を対応の１つ又は２つ以上の光ファイバＲＦ通信リンクにより１つ又は２つ以上のサービスユニットの１つ、幾つか又は全てに戻すように構成されている。
【０００８】
本発明の別の態様は、１つ又は２つ以上のクライアント機器と通信する光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラー方法にある。この方法は、中央ヘッドエンド局内の１つのサービスユニットからのサービス信号を対応の１つ又は２つ以上の光ファイバＲＦ通信リンクにより１つ又は２つ以上のトランスポンダに送って電気サービス信号を１つ又は２つ以上のトランスポンダによって形成されている対応の１つ又は２つ以上のピコセルにわたって送信するステップを有する。この方法は、１つ又は２つ以上のピコセル内の任意のクライアント機器により放出された電磁サービス信号をピコセルのためのトランスポンダにより検出するステップを更に有する。この方法は、受信したサービス信号を対応の１つ又は２つ以上の光ファイバＲＦ通信リンクにより中央ヘッドエンド局のところの１つ又は２つ以上のサービスユニットに送信するステップを更に有する。サービスユニットからのサービス信号を送るステップは、サービス信号を、外部ネットワークからこのような信号を送るステップ又はシステムのピコセルカバレージエリア内の別のクライアント機器からこのような信号を差し向けるステップを含む。
【０００９】
本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載されており、この説明から当業者には容易に明らかであり又は本明細書において説明された本発明を実施することにより認識され、本明細書は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付の図面を含む。
【００１０】
上述の概要的説明と以下の詳細は説明の両方は、本発明の実施形態を提供し、特許請求の範囲に記載されている本発明の性質及び特性を理解する概観又は骨組みを提供するように構成されている。添付の図面は、本発明の一層の理解を可能にするために添付され、本明細書に組み込まれてその一部をなしている。図面は、本発明の種々の実施形態を記載しており、本明細書の説明と一緒になって、本発明の原理及び作用を説明するのに役立つ。
【００１１】
したがって、種々の基本電子回路要素及び信号調整コンポーネント、例えばバイアスティー（bias tee）、ＲＦフィルタ、増幅器、電力分割器等は全て、説明を容易にすると共に図面を分かりやすくするために図示されていない。本発明のシステムへのかかる基本電子回路要素及びコンポーネントの利用は、当業者には明らである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステムの一般化された実施形態の略図であり、光ファイバＲＦ通信リンクを介してトランスポンダに光結合されたヘッドエンドユニットをトランスポンダにより形成されたピコセル及びピコセル内のクライアント機器と共に示す図である。
【図２】図１のシステムの例示の実施形態の概略詳細図であり、ヘッドエンドユニット、光ファイバＲＦ通信リンク及びトランスポンダの細部を示す図である。
【図３】図２のワイヤレスシステムのトランスポンダに関する別の例示の実施形態の拡大図であり、トランスポンダが送信アンテナ及び受信アンテナを有している状態を示す図である。
【図４】中央ヘッドエンド局及び光ファイバケーブルに沿って配置された多数のトランスポンダを利用する本発明の光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステムの例示の実施形態の略図である。
【図５】図４のシステムの中央ヘッドエンド局の例示の実施形態の概略詳細図である。
【図６】図４のシステムの光ファイバケーブルの拡大切除図であり、２つのトランスポンダ、ダウンリンク光ファイバ、アップリンク光ファイバ及びトランスポンダに電力供給する電力ラインを示す図である。
【図７】光ファイバケーブル内のトランスポンダの１つの拡大図であり、対応のピコセル及びトランスポンダとピコセル内のクライアント機器との間の電磁ＲＦサービス信号の交換状態を示す図である。
【図８】中央ヘッドエンド局及び多数本の光ファイバケーブルを含む光ファイバ利用ピコセルラーシステムの例示の実施形態の略図である。
【図９】図８のシステムの上から下に見た略図であり、多数本の光ファイバケーブルによって作られた延長状態のピコセルカバレージエリアを示す図である。
【図１０】例示の実施形態を示す建物インフラストラクチャの切除図であり、本発明の光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステムが建物インフラストラクチャ内に組み込まれている状態を示す図である。
【図１１】トランスポンダを建物インフラストラクチャ全体にわたって分散配置するよう図１０のシステムに用いられた多区分ケーブルの例示の実施形態の略図である。
【図１２】図１０の建物インフラストラクチャの２階フロアの概略平面図であり、２階フロアのための延長状態のピコセルラーカバレージエリアを作るために３本の光ファイバケーブルは多ケーブルコネクタからどのように分岐しているかを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の現時点において好ましい実施形態を詳細に参照するが、かかる実施形態の例が、添付の図面に示されている。可能な場合にはいつでも、同一又は類似の参照符号は、同一又は類似の部分を示すために図面全体にわたって用いられている。
【００１４】
Ｉ．汎用光ファイバ利用ワイヤレスシステム
図１は、本発明の光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステム１０の一般化された実施形態の略図である。システム１０は、ヘッドエンドユニット２０、トランスポンダユニット（「トランスポンダ」）３０及びヘッドエンドユニットをトランスポンダに光結合する光ファイバＲＦ通信リンク３６を有している。以下に詳細に説明するように、システム１０は、中心が実質的にトランスポンダ３０に位置するピコセル４０を有している。ヘッドエンドユニット２０は、多くの光ファイバによるＲＦ用途の任意の１つ、例えば無線移動識別（ＲＦＩＤ）、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）通信又はセルラー電話サービスを行い又はその使用を容易にするように構成されている。ピコセル４０内には、コンピュータの形態をしたクライアント機器４５が示されている。クライアント機器４５は、電磁ＲＦ信号を受信すると共に（或いは）送信するようになったアンテナ４６（例えば、ワイヤレスカード）を有する。
【００１５】
図２は、図１のシステム１０の例示の実施形態の概略詳細図である。例示の実施形態では、ヘッドエンドユニット２０は、特定のワイヤレスサービス又は用途のための電気ＲＦサービス信号を出すサービスユニット５０を有している。例示の実施形態では、サービスユニット５０は、電気ＲＦサービス信号を以下に説明するように１つ又は２つ以上の外部ネットワーク２２３から送る（又は調整し、次に送る）ことによりかかる信号を提供する。特定の例示の実施形態では、これは、ＩＥＥＥ８０．１１規格で特定されている、即ち、２．４〜２．５ＧＨｚ及び５．０〜６．０ＧＨｚの周波数範囲のＷＬＡＮ信号分配を提供することを含む。別の例示の実施形態では、サービスユニット５０は、電気ＲＦサービス信号を直接発生させることによりかかる信号を提供する。別の例示の実施形態では、サービスユニット５０は、ピコセルラーカバレージエリア４４内のクライアント機器相互間の電気ＲＦサービス信号の配信を協調させる。
【００１６】
サービスユニット５０は、電気−光（Ｅ／Ｏ）変換器６０に電気的に結合されており、このＥ／Ｏ変換器は、以下に詳細に説明するように、サービスユニットから電気ＲＦサービス信号を受信し、これを対応の光信号に変換する。例示の実施形態では、Ｅ／Ｏ変換器６０は、本発明の光ファイバによるＲＦ用途にとって十分なダイナミックレンジを送り出すのに適したレーザを含み、オプションとして、レーザに電気的に結合されたレーザ励振器／増幅器を含む。Ｅ／Ｏ変換器６０のための適当なレーザの例としては、レーザダイオード、分散型フィードバック（ＤＦＢ）レーザ、ファブリ−ペロー（ＦＰ）レーザ及び面発光レーザ（ＶＣＳＥＬＳ）が挙げられる。
【００１７】
ヘッドエンドユニット２０は、サービスユニット５０に電気的に結合された光−電気（Ｏ／Ｅ）変換器６２を更に有する。Ｏ／Ｅ変換器６２は、光ＲＦサービス信号を受信し、これを対応の電気信号に変換する。例示の実施形態では、Ｏ／Ｅ変換器は、光検出器、即ち、線形増幅器に電気的に結合された光検出器である。Ｅ／Ｏ変換器６０とＯ／Ｅ変換器６２は、「変換器対」６６を構成している。
【００１８】
例示の実施形態では、サービスユニット５０は、ＲＦ信号を変調／復調するＲＦ信号変調装置／復調装置ユニット７０、ディジタル信号処理ユニット（「ディジタル信号プロセッサ」）７２、データを処理したり論理及びコンピュータ処理動作を実施する中央処理装置（ＣＰＵ）７４及びデータ、例えばＲＦＩＤタグ情報又はＷＬＡＮにより伝送されるべきデータをストレージするメモリユニット７６を有している。
【００１９】
引き続き図２を参照すると、トランスポンダ３０は、変換器対６６を有し、この変換器対のＥ／Ｏ変換器６０及びＯ／Ｅ変換器６２は、ＲＦ信号方向づけ要素１０６、例えばサーキュレータによりアンテナ１００に電気的に結合されている。信号方向づけ要素１０６は、以下に説明するようにダウンリンク電気ＲＦサービス信号及びアップリンク電気ＲＦサービス信号を方向づけるのに役立つ。
【００２０】
図３は、トランスポンダ３０に関する別の例示の実施形態の拡大図であり、このトランスポンドは、２つのアンテナ、即ち、Ｏ／Ｅ変換器６２に電気的に結合された送信アンテナ１００Ｔ及びＯ／Ｓ変換器６０に電気的に結合された受信アンテナ１００Ｒを有している。アンテナを２つにした実施形態により、ＲＦ信号方向づけ要素１０６が不要になる。
【００２１】
本発明のトランスポンダ３０は、トランスポンダの好ましい実施形態がほんの僅かな信号調整要素を有し、ディジタル情報処理機能を備えていないという点においてワイヤレス通信システムと関連した典型的なアクセスポイント装置とは異なっている。というよりはむしろ、情報処理機能は、ヘッドエンドユニット２０に、特定の例ではサービスユニット５０に遠隔に配置されている。これにより、トランスポンダ３０は、非常にコンパクトになり事実上メンテナンスフリーとなることができる。加えるに、トランスポンダ３０の好ましい例示の実施形態は、以下に説明するように、消費電力が極めて僅かであり、ＲＦ信号に対して透明であり、しかも、局所電力源を必要としない。
【００２２】
再び図２を参照すると、光ファイバＲＦ通信リンク３６の例示の実施形態は、入力端部１３８及び出力端部１４０を備えたダウンリンク光ファイバ１３６Ｄ及び入力端部１４２及び出力端部１４４を備えたアップリンク光ファイバ１３６Ｕを有している。ダウンリンク光ファイバ１３６Ｄ及びアップリンク光ファイバ１３６Ｕは、ヘッドエンドユニット２０のところの変換器対６６をトランスポンダ３０のところの変換器対に光結合している。具体的に説明すると、ダウンリンク光ファイバ入力端部１３８は、ヘッドエンドユニット２０のＥ／Ｏ変換器６０に光結合され、出力端部１４０は、トランスポンダ３０のところのＯ／Ｅ変換器６２に光結合されている。同様に、アップリンク光ファイバ入力端部１４２は、トランスポンダ３０のＥ／Ｏ変換器６０に光結合され、出力端部１４４は、ヘッドエンドユニット２０のところのＯ／Ｅ変換器６２に光結合されている。
【００２３】
例示の実施形態では、本発明の光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステム１０は、既知の電気通信波長、例えば８５０ｎｍ、１３００ｎｍ又は１５５０ｎｍを採用している。別の例示の実施形態では、システム１０は、共通度は低いが適当な他の波長、例えば９８０ｎｍを採用している。
【００２４】
システム１０の例示の実施形態は、ダウンリンク光ファイバ１３６Ｄ及びアップリンク光ファイバ１３６Ｕについてシングルモード光ファイバかマルチモード光ファイバかのいずれかを有している。光ファイバの特定の形式は、システム１０の用途で決まる。多くの建物内布設用途では、最大伝送距離は、一般に、３００メートル以下である。ダウンリンク光ファイバ１３６Ｄ及びアップリンク光ファイバ１３６Ｕについてマルチモード光ファイバを用いていると考慮した場合、意図した光ファイバによるＲＦ伝送のための最大距離を考慮に入れることが必要である。例えば、１４００ＭＨｚ・ｋｍのマルチモード光ファイバ帯域距離積が、最長３００ｍまでの５．２ＧＨｚ伝送に十分であることが判明した。  例示の実施形態では、ダウンリンク光ファイバ１３６Ｄ及びアップリンク光ファイバ１３６Ｕについて５０μｍマルチモード光ファイバを用いると共に１０Ｇｂ／ｓデータ伝送について特定されている市販のＶＣＳＥＬを用いて８５０ｎｍで動作するＥ／Ｏ変換器６０を用いている。より特定の例示の実施形態では、ダウンリンク光ファイバ１３６Ｄ及びアップリンク光ファイバ１３６ＵについてＯＭ３型５０μｍマルチモード光ファイバが用いられる。
【００２５】
ワイヤレスシステム１０は、電力信号１６２を生じる電力源１６０を更に有している。電力源１６０は、ヘッドエンドユニット２０に電気的に結合されていて、このヘッドエンドユニットの電力消費要素に電力供給するように構成されている。例示の実施形態では、電力ライン１６８は、変換器対６６のＥ／Ｏ変換器６０及びＯ／Ｅ変換器６２、オプションとしてのＲＦ信号方向づけ要素１０６（要素１０６が受動装置、例えばサーキュレータでない場合）及び任意他の電力消費要素（図示せず）に電力供給するようヘッドユニットを貫通してトランスポンダ３０まで延びている。例示の実施形態では、電力ライン１６８は、単一の電圧を運ぶ２本の電線１７０，１７２を含み、これら電線は、トランスポンダ３０のところでＤＣ電力変換器１８０に電気的に結合されている。ＤＣ電力変換器１８０は、Ｅ／Ｏ変換器６０及びＯ／Ｅ変換器６２に電気的に結合されていて、電力信号１６２の電圧又はレベルをトランスポンダ３０の電力消費コンポーネントによって必要とされる電力レベルに変える。例示の実施形態では、ＤＣ電力変換器１８０は、電力ライン１６８によって伝えられる電力信号１６２の種類に応じて、ＤＣ／ＤＣ電力変換器がＡＣ／ＤＣ電力変換器かのいずれかである。例示の実施形態では、電力ライン１６８は、標準型の電力伝送電線、例えば標準の電気通信及び他の分野で用いられる１８−２６ＡＷＧ（アメリカ電線規格）である。別の例示の実施形態では、電力ライン１６８（破線）は、ヘッドエンドユニット２０から又はこれを通ってではなく、電力源１６０からトランスポンダ３０まで直接延びている。別の例示の実施形態では、電力ライン１６８は、３本以上のワイヤを含み、多数の電圧を運ぶ。
【００２６】
例示の実施形態では、ヘッドエンドユニット２０は、ネットワークリンク２２４を介して外部ネットワーク２２３に作動的に結合されている。
【００２７】
作動方法
図１及び図２の光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステム１０に関し、サービスユニット５０は、その特定の用途に応じて電気ダウンリンクＲＦサービス信号ＳＤ（「電気信号ＳＤ」という場合がある）を生じる。例示の実施形態では、これは、ＲＦ信号変調装置７２に電気信号（図示せず）を与えるディジタル信号プロセッサ７０によって達成され、この電気信号は、所望の電気信号ＳＤを生じさせるためにＲＦキャリア上に変調される。
【００２８】
電気信号ＳＤは、Ｅ／Ｏ変換器６０によって受け取られ、このＥ／Ｏ変換器は、この電気信号を対応の光ダウンリンクＲＦ信号ＳＤ′（「光信号ＳＤ′」）に変換し、この光信号ＳＤ′は、次に、入力端部１３８のところでダウンリンク光ファイバ１３６Ｄに結合される。この場合、例示の実施形態では、光信号ＳＤ′は、所与の変調指数を有するよう調節される。さらに、例示の実施形態では、Ｅ／Ｏ変換器６０の変調電力は、アンテナ１００からの伝送電力を変化させるよう制御される（例えば、図示していない１つ又は２つ以上の利得制御増幅器によって）。例示の実施形態では、アンテナ１００に提供される電力の大きさは、関連のピコセル４０のサイズを定めるよう変えられ、関連のピコセルのサイズは、例示の実施形態では、差し渡しで約１メートル乃至約２０メートルの範囲にわたる。
【００２９】
光信号ＳＤ′は、ダウンリンク光ファイバ１３６に沿って出力端部１４０に進み、ここで、この光信号は、トランスポンダ３０のＯ／Ｅ変換器６２によって受け取られる。Ｏ／Ｅ変換器６２は、光信号ＳＤ′を変換してこれを電気信号ＳＤに戻し、この電気信号は、次に、信号方向づけ要素１０６に進む。次に、信号方向づけ要素１０６は、電気信号ＳＤをアンテナ１００に差し向ける。電気信号ＳＤは、アンテナ１００に送られ、それにより、アンテナは、対応の電磁ダウンリンクＲＦ信号ＳＤ″（「電磁信号ＳＤ″」）を放射する。
【００３０】
クライアント機器４５がピコセル４０内に位置しているので、電磁信号ＳＤ″は、ワイヤレスカードの一部であるのが良いクライアント機器アンテナ４６又は例えばセルラー電話アンテナによって受信される。アンテナ４６は、クライアント機器内で電磁信号ＳＤ″を電気信号ＳＤに変換する（信号ＳＤは、図示されていない）。次に、クライアント機器４５は、電気信号ＳＤを処理し、例えば信号情報をメモリ内にストレージし、この情報をＥメール又はテキストによるメッセージ等として表示する。
【００３１】
例示の実施形態では、クライアント機器４５は、電気アップリンクＲＦ信号ＳＵ（クライアント機器には示されていない）を生じ、この電気アップリンクＲＦ信号ＳＵは、アンテナ４６により電磁アップリンクＲＦ信号ＳＵ″（「電磁信号ＳＵ″」）に変換する。
【００３２】
クライアント機器４５がピコセル４０内に位置しているので、電磁信号ＳＵ″は、トランスポンダアンテナ１００によって検出され、このトランスポンダアンテナは、この信号を変換してこれを電気信号ＳＵに戻す。電気信号ＳＵは、信号方向づけ要素１０６によってＥ／Ｏ変換器６０に差し向けられ、このＥ／Ｏ変換器は、この電気信号を対応の光アップリンクＲＦ信号ＳＵ′（「光信号ＳＵ′」）に変換し、次に、この光アップリンクＲＦ信号ＳＵ′は、アップリンク光ファイバ１３６Ｕの入力端部１４２に結合される。光信号ＳＵ′は、アップリンク光ファイバ１３６Ｕに沿って出力端部１４４に進み、ここで、光信号ＳＵ′は、ヘッドエンドユニット２０のところのＯ／Ｅ変換器６２によって受け取られる。Ｏ／Ｅ変換器６２は、光信号ＳＵ′を変換してこれを電気信号ＳＵに戻し、この電気信号は、次に、サービスユニット５０に差し向けられる。サービスユニット５０は、信号ＳＵを受け取ってこれを処理し、かかる処理は、例示の実施形態では、次の動作、即ち、信号情報をストレージする動作、信号をディジタル処理し又は調整する動作、信号をネットワークリンク２２４により１つ又は２つ以上の外部ネットワーク２２３に送る動作及び信号をピコセルラーカバレージエリア４４内の１つ又は２つ以上のクライアント機器４５に送る動作の１つ又は２つ以上を含む。例示の実施形態では、信号ＳＵの処理では、この電気信号をＲＦ信号変調装置／復調装置ユニット７０内で復調し、次に、復調した信号をディジタル信号プロセッサ７２で処理する。
【００３３】
ＩＩ．中央ヘッドエンド局及び光ファイバケーブルを備えたシステム
図４は、中央ヘッドエンド局２１０を含む光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステム２００の例示の実施形態の略図である。中央ヘッドエンド局２１０は、多数のサービスユニット５０及び多数のトランスポンダ３０を取り扱うようになった改良型ヘッドエンドユニット２０として考えることができる。中央ヘッドエンド局２１０は、多数のトランスポンダ３０を有する光ファイバケーブル２２０に光結合されている。光ファイバケーブル２２０は、多数の光ファイバＲＦ通信リンク３６によって構成され、各リンクは、対応のトランスポンダ３０に光結合されている。例示の実施形態では、多数のトランスポンダ３０は、実際には縁部が互いにオーバーラップするピコセル４０で構成された所望のピコセルカバレージエリア４４を作るよう光ファイバケーブル２２０の長さに沿って間隔をおいて（例えば、８メートル間隔で）配置されている。
【００３４】
図５は、中央ヘッドエンド管理局２１０の例示の実施形態の詳細図である。図１の多数のヘッドエンドユニット２０をヘッドエンド管理局２１０に直接組み込むのではなく、例示の実施形態では、ヘッドエンドユニットは、各サービスユニット５０が所与のサービスユニットの特定の用途に応じて、トランスポンダ３０の１つ、幾つか又は全てと通信することができるよう改造されている。サービスユニット５０は各々、ＲＦ送信ライン２３０及びＲＦ受信ライン２３２に電気的に結合されている。図５では、図面を分かりやすくするために、６つのサービスユニット５０ａ〜５０ｆの３つが示されている。  例示の実施形態では、システム２００は、サービスユニット５０に作動的に結合されていて、トランスポンダ３０との通信の際にサービスユニットの動作を制御したり協調させたりするようになった主コントローラ２５０を更に有している。例示の実施形態では、コントローラ２５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）２５２及びデータをストレージするメモリユニット２５４を有している。ＣＰＵ２５２は、サービスユニット５０の１つ又は２つ以上によってコントローラ２５０に提供される情報を処理するように構成されている（例えば、プログラムされている）。例示の実施形態では、コントローラ２５０は、プログラマブルコンピュータであり又はこれを含み、このプログラマブルコンピュータは、これに提供され又は違ったやり方でこの中でコンピュータにより読み取り可能な媒体上に符号化された指令（プログラム）を実行するように構成されている。
【００３５】
中央ヘッドエンド局２１０は、コントローラ２５０に作動的に結合されたダウンリンクＲＦ信号マルチプレクサ（「ダウンリンクマルチプレクサ」）２７０を更に有している。ダウンリンクマルチプレクサユニット２７０は、入力側２７２及び出力側２７４を有している。送信ライン２３０は、入力側２７２のところでダウンリンクマルチプレクサ２７０に電気的に接続されている。
【００３６】
例示の実施形態では、ダウンリンクマルチプレクサ２７０は、以下に説明するようにサービスユニット５０とトランスポンダ３０との間の選択的な通信を可能にするＲＦ信号方向づけ要素２８０（例えば、ＲＦスイッチ）を有している。一例では、選択的通信は、対応のピコセル４０をポーリングするためにトランスポンダ３０を順次アドレス指定することを含む。かかる順次ポーリングは、例えば、サービスユニット５０の１つがピコセル４０（図４）内のＲＦＩＤタグ２９０を探索するＲＦＩＤリーダである場合に利用できる。例示の実施形態では、ＲＦＩＤタグ２９０は、アイテム２９２に取り付けられており、このアイテムは、取り付け状態のＲＦＩＤタグにより追跡され又は違ったやり方でモニタされる。別の例示の実施形態では、選択的通信は、トランスポンダ３０の幾つか又は全てを同時にアドレス指定することを含む。かかる同時アドレス指定は、例えば、サービスユニット５０の１つがピコセル４０の幾つか又は全ての同時カバレージを提供するセルラー電話送信機又はＲＦ信号フィードスリーユニットである場合に利用できる。
【００３７】
中央ヘッドエンド局２１０は、コントローラ２５０に作動的に結合されていて、入力側３２２及び出力側３２４を備えたアップリンクＲＦ信号マルチプレクサ（「アップリンクマルチプレクサ」）３２０を更に有している。受信ライン２３２が、出力側３２４のところでアップリンクマルチプレクサ３２０に電気的に接続されている。例示の実施形態では、アップリンクマルチプレクサ３２０は、ＲＦ信号方向づけ要素３２８を含む。
【００３８】
中央ヘッドエンド局２１０は、Ｅ／Ｏ変換器アレイ３６０を構成する多数のＥ／Ｏ変換器６０及びＯ／Ｅ変換器アレイ３６２を構成する対応した数のＯ／Ｅ変換器６２を更に有している。Ｅ／Ｏ変換器６０は、電線路３３０を介してダウンリンクマルチプレクサ２７０の出力側２７４に電気的に結合されると共に対応のアップリンク光ファイバ３６Ｄの入力端部１３８に結合されている。Ｏ／Ｅ変換器６２は、電線路３３２を介してアップリンクマルチプレクサ３２０の入力側３２４に電気的に結合されると共に対応のアップリンク光ファイバ３６Ｕの出力端部１４４に光結合されている。ダウンリンク光１３６Ｄは、ダウンリンク光ファイバケーブル３７８を構成し、アップリンク光ファイバ１３６Ｕは、アップリンク光ファイバケーブル３８０を構成している。
【００３９】
図６は、ダウンリンク及びアップリンク光ファイバ３６Ｄ，３６Ｕ並びに６つのトランスポンダ３０の２つを示す光ファイバケーブル２２０の概略拡大図である。トランスポンダ３０に電気的に結合された電力ライン１６８も又示されている。例示の実施形態では、光ファイバケーブル２７０は、保護外側ジャケット３４４を有する。
【００４０】
作動方法
図４、図５及び図６を参照すると、光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステム２００は、次のように動作する。中央ヘッドエンド局２１０のところで、サービスユニット５０，５０ｂ，．．．５０ｆは各々、所与のサービスユニットの特定の用途に対応したそれぞれの電気信号ＳＤを生じ又は１つ又は２つ以上の外部ネットワーク２２３から通す。電気信号ＳＤは、ＲＦ送信ライン２３０によりダウンリンクマルチプレクサ２７０に送信される。次に、ダウンリンクマルチプレクサ２７０は、種々の信号ＳＤを（周波数において）組み合わせ、これら信号をＥ／Ｏ変換器アレイ３６０の中のＥ／Ｏ変換器６０に分配する。例示の実施形態では、ダウンリンクマルチプレクサ２７０及びこの中に設けられているＲＦ信号方向づけ要素２８０は、制御信号Ｓ１を介してコントローラ２５０によって制御されて信号ＳＤをＥ／Ｏ変換器アレイ３６０の中のＥ／Ｏ変換器６０の１つ、幾つか又は全てに、特定のサービスユニット用途に基づいてトランスポンダ３０の１つ、幾つか又は全てに差し向ける。例えば、サービスユニット５０ａがセルラー電話ユニットである場合、例示の実施形態では、このユニットからの信号ＳＤ（例えば、１つ又は２つ以上の外部ネットワーク２２３からこのユニットを通過した）は、ＲＦ信号方向づけ要素２８０により等しく分割され（そして、オプションとして、増幅され）、Ｅ／Ｏ変換器アレイ３６０の中の各Ｅ／Ｏ変換器６０に提供される。この結果、各トランスポンダ３０がアドレス指定される。他方、サービスユニット５０ｆがＷＬＡＮサービスユニットである場合、ＲＦ信号方向づけ要素２８０は、信号ＳＤを差し向けてＥ／Ｏ変換器アレイ３６０の中のＥ／Ｏ変換器６０を選択して選択されたトランスポンダ３０だけがアドレス指定されるようにするように構成されている（例えば、プログラムされている）のが良い。
【００４１】
Ｅ／Ｏ変換器アレイ３６０の中のＥ／Ｏ変換器６０の１つ、幾つか又は全ては、ダウンリンクマルチプレクサ２７０から電気信号ＳＤを受け取る。Ｅ／Ｏ変換器アレイ３６０中のアドレス指定されたＥ／Ｏ変換器６０は、電気信号ＳＤを対応の光信号ＳＤ′に変換し、この光信号ＳＤ′は、対応のダウンリンク光ファイバ１３６Ｄによって対応のトランスポンダ３０に送信される。アドレス指定されたトランスポンダ３０は、光信号ＳＤ′を変換してこれを電気信号ＳＤに戻し、この電気信号ＳＤは、次に、特定のサービスユニット用途に対応した電磁信号ＳＤ″に変換される。
【００４２】
図７は、光ファイバケーブル２２０中のトランスポンダ３０の１つの拡大図であり、対応のピコセル４０及びピコセル内におけるトランスポンダとクライアント機器４４との間のダウンリンク電磁信号ＳＤ″とアップリンク電磁信号ＳＵ″の交換の仕方を示している。具体的に説明すると、電磁信号ＳＵ″は、対応のトランスポンダ３０によって受け取られて、電気信号ＳＵに変換され、次の光信号ＳＤ′に変換される。次に、光信号ＳＤ′は、アップリンク光ファイバ１３６Ｕに沿って進み、Ｏ／Ｅ変換器アレイ３６２及びこのＯ／Ｅ変換器アレイに属していて、アドレス指定されたトランスポンダ３０のための対応のＯ／Ｅ変換器６２によって受け取られる。Ｏ／Ｅ変換器６０は、光信号ＳＵ′を変換してこれを電気信号ＳＵに戻し、この電気信号ＳＵは、次に、アップリンクマルチプレクサ３２０に進む。次に、アップリンクマルチプレクサ３２０は、電気信号ＳＵをサービスユニット５０に分配し、サービスユニット５０は、これら電気信号の受け取りを必要とする。受信サービスユニット５０は、信号ＳＵを処理し、かかる処理は、例示の実施形態では、信号情報をストレージするプロセス、信号をディジタル処理し又は調整するプロセス、信号をネットワークリンク２２４により１つ又は２つ以上の外部ネットワーク２２３に送るプロセス及び信号をピコセルラーカバレージエリア４４内の１つ又は２つ以上のクライアント機器４５に送るプロセスの１つ又は２つ以上を含む。
【００４３】
例示の実施形態では、アップリンクマルチプレクサ３２０及びこの中のＲＦ信号方向づけ要素３２８は、制御信号Ｓ２を介してコントローラ２５０によって制御され、それにより電気信号ＳＵをサービスユニット５０に差し向け、サービスユニット５０は、電気信号ＳＵの受け取りを必要とする。
【００４４】
例示の実施形態では、サービスユニット５０の幾つか又は全てからの種々のサービス（即ち、セルラー電話サービス、データ通信のためのＷｉＦｉ、ＲＦＩＤモニタ等）は、周波数多重化によりＳＲ信号レベルで組み合わされる。
【００４５】
例示の実施形態では、中央管理局２１０のところの電力源１６０からの単一の電力ライン１６８は、光ファイバケーブル２２０中に組み込まれ、図６に示されているように各トランスポンダ３０に電力を供給するように構成されている。各トランスポンダ３０は、例えばＤＣ変換器１８０（図２）を介して必要な量の電力を出す。トランスポンダ３０の好ましい実施形態は、機能性が比較的低く且つ電力消費量が比較的少ないので、比較的低い電力レベル（例えば、約１ワット）しか必要とせず、それによりゲージの高い（例えば、２０ＡＷＧ以上）電線を電力ライン１６８に使用することができる。光ファイバケーブル２２０内に多数のトランスポンダ３０（例えば、１３個以上）を用いる例示の実施形態では又はトランスポンダ３０の電力消費量がこれらの特定の設計に起因して１ワットよりも著しく多い場合、ゲージの低い電線又は多数本の電線が電力ライン１６８に用いられる。ケーブル２２０内における電力ライン１６８に沿う避けられない電圧降下により、代表的には、各トランスポンダ３０のところで広い範囲（約３０ボルト）の電圧調整が必要である。例示の実施形態では、各トランスポンダ３０のところのＤＣ電力変換器１８０は、この電圧調整機能を実行する。予測電圧降下が既知の場合、例示の実施形態では、コントローラ２５０が、電圧調整を実行する。変形実施形態では、各トランスポンダ３０のところの遠隔電圧検出が用いられるが、この方式は、これによりシステムの複雑さが増すので好ましい方式ではない。
【００４６】
ＩＩＩ．多数本の光ファイバケーブルを備えた集中型システム
図８は、本発明の集中型光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステム４００の例示の実施形態の略図である。システム４００は、上述のシステム２００とほぼ同じであるが、中央ヘッドエンド局２１０に光結合された多数本の光ファイバケーブル２２０を有する。中央ヘッドエンド局２１０は、変換器アレイユニット４１０内に一対ずつ配置された多数のＥ／Ｏ変換器アレイ３６０及びこれに対応した数のＯ／Ｅ変換器アレイ３６２を有し、１つの変換器アレイユニットは、１本の光ファイバケーブル２２０に光結合されている。同様に、システム４００は、マルチプレクサユニット４１４内に一対ずつ配置された多数のダウンリンクマルチプレクサ２７０及びアップリンクマルチプレクサ３２０を有しており、１つのマルチプレクサユニットは、１つの変換器アレイユニット４１０に電気的に結合されている。例示の実施形態では、コントローラ２５０は、各マルチプレクサユニット４１４に電気的に結合されていて、この中のダウンリンク及びアップリンクマルチプレクサ２７０，３２０の動作を制御するように構成されている。この場合、「アレイ」という用語は、当該技術分野において行われる場合が多い単一チップ上に集積されたコンポーネントに限定されるものではなく、別々の集積されていないコンポーネントの配列体を含む。
【００４７】
各Ｅ／Ｏ変換器アレイ３６０は、対応のマルチプレクサユニット４１４中のダウンリンクマルチプレクサ２７０に電気的に結合されている。同様に、各Ｏ／Ｅ変換器アレイ３６２は、対応のマルチプレクサユニット４１４中のアップリンクマルチプレクサ３２０に電気的に結合されている。サービスユニット５０は各々、各マルチプレクサユニット４１４内のダウンリンクマルチプレクサ２７０とアップリンクマルチプレクサ３２０の両方に電気的に結合されている。ダウンリンク光ファイバケーブル３７８及びアップリンク光ファイバケーブル３８０は、各変換器アレイユニット４１０を対応の光ファイバケーブル２２０に光結合している。例示の実施形態では、中央ヘッドエンド局２１０は、コネクタポート４２０を有し、光ケーブル２２０は、コネクタポートに接続されるようになったコネクタ４２２を有する。例示の実施形態では、コネクタ４２２は、ＭＴ（メカニカル・トランスファー）コネクタ、例えばノースカロライナ所在のヒッコリ所在のコーニング・ケーブル・システムズ・インコーポレイテッド（Corning Cable Systems Inc.）から入手できるＵＮＩＣＡＭ（登録商標）ＭＴＰコネクタである。例示の実施形態では、コネクタ４２２は、ポート４２０に接続された電力ライン１６８を受け入れるように構成されている。
【００４８】
図９は、システム４００を上から下に見た図であり、多数本の光ファイバケーブル２２０を用いることにより形成された拡張状態のピコセルラーカバレージエリア４４を示している。例示の実施形態では、システム４００は、２個のトランスポンダ３０から数百個のトランスポンダ、更に数千個のトランスポンダまでの範囲にわたってこれらをサポートする。用いられるトランスポンダの特定の数は、基本的には、システム４００の設計によっては制限されず、これとは異なり、特定の用途によって制限される。
【００４９】
作動方法
システム４００は、上述したシステム２００とほぼ同じ仕方で動作するが、異なる点は、トランスポンダ３０は単一の光ファイバケーブル２２０内に設けられているのではなく、トランスポンダが２本又は３本以上の光ファイバケーブルにわたり対応の２つ又は３つ以上の変換器アレイユニット４１０の使用によって分散して配置されているということにある。サービスユニット５０からの電気信号ＳＤは、各マルチプレクサユニット４１４に分配される。かかるマルチプレクサユニット中のダウンリンクマルチプレクサ２７０は、どのトランスポンダがどのサービスユニットによってアドレス指定されるべきかに応じて、電気信号ＳＤを変換アレイユニット４１０の１つ、幾つか又は全てに伝送する。次に、電気信号ＳＤは、上述したように処理され、ダウンリンク光信号ＳＤ′は、トランスポンダ３０の１つ、幾つか又は全てに送られる。対応のピコセル４０内のクライアント機器により生じたアップリンク光信号ＳＵ′は、中央ヘッドエンド局２１０のところの対応の変換器ユニット４１０に戻る。光信号ＳＵ′は、受信変換器ユニット４１０のところで電気信号ＳＵに変換され、次に、対応のマルチプレクサユニット４１４中のアップリンクマルチプレクサ３２０に送られる。かかるマルチプレクサユニット４１４中のアップリンクマルチプレクサは、電気信号ＳＵサービスユニット５０に差し向けるようになっており（例えば、コントローラ２５０によってプログラムされており）、サービスユニット５０は、電気信号ＳＵの受信を必要とする。受信サービスユニット５０は、信号ＳＵを処理し、かかる処理は、上述したように、例示の一実施形態では、信号情報をストレージするプロセス、信号をディジタル処理し又は調整するプロセス、信号をネットワークリンク２２４により１つ又は２つ以上の外部ネットワーク２２３に送るプロセス及び信号をピコセルラーカバレージエリア４４内の１つ又は２つ以上のクライアント機器４５に送るプロセスの１つ又は２つ以上を含む。
【００５０】
ＩＶ．建物インフラストラクチャ用の集中型システム
図１０は、建物インフラストラクチャ５００の概略切除図であり、かかる建物インフラストラクチャは、一般に、本発明の光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステムが有用な任意形式の建物、例えばオフィスビルディング、学校、病院、大学建物、空港、倉庫等を表している。建物インフラストラクチャ５００は、１階５０１、２階５０２及び３階５０３を有している。１階５０１は、フロア５１０及び天井５１２により構成され、２階５０２は、フロア５２０及び天井５２２で構成され、３階５０２は、フロア５３０及び天井５３２で構成されている。例示の集中型光ファイバ利用ワイヤレスピコセルラーシステム４００は、１階５０１、２階５０２及び３階５０３をカバーするピコセルラーカバレージエリア４４を提供するよう建物インフラストラクチャ５００に組み込まれている。
【００５１】
例示の実施形態では、システム４００は、建物インフラストラクチャ５００内への多数のトランスポンダ３０の配置を容易にする多種多様な区分を備えた幹線ケーブル５４０を有している。図１１は、幹線ケーブル５４０の例示の実施形態の略図である。ケーブル５４０は、中央ヘッドエンド局２１０からのアップリンク光ファイバケーブル３７８及びダウンリンク光ファイバケーブル３８０（図８）の全てを運ぶライザー区分５４２を有している。ケーブル５４０は、選択されたダウンリンク及びアップリンク光ファイバケーブル３７８，３８０を電力ライン１６８と共に多数本の光ファイバケーブル２２０に接続するようになった１つ又は２つ以上のマルチケーブル（ＭＣ）コネクタ５５０を有している。例示の実施形態では、ＭＣコネクタ５５０は、個々の光ファイバケーブルポート４２０を有し、光ファイバケーブル２２０は、嵌合コネクタ４２２を有している。例示の実施形態では、ライザー区分５４２は、全部で７２本のダウンリンク光ファイバ１３６Ｄ及び７２本のアップリンク光ファイバ１３６Ｕを収納し、１２本の光ファイバケーブル２２０は各々、６本のダウンリンク光ファイバ及び６本のアップリンク光ファイバを導いている。
【００５２】
幹線ケーブル５４０により、多数本の光ファイバケーブル２２０を建物インフラストラクチャ５００全体にわたって分布して布設し（例えば、天井５１２，５２２，５３２に固定し）、それにより１階５０１、２階５０２及び３階５０３について拡張状態のピコセルラーカバレージエリア４４を提供することができる。例示の形式のＭＣコネクタ５５０は、光通信システムにおいて入って来る光ファイバケーブルと出て行く光ファイバケーブルを互いに接続するために用いられる「パッチパネル」である。
【００５３】
多区分ケーブル５４０の例示の実施形態では、電力源１６０からの電力ライン１６８は、中央ヘッドエンド局２１０からライザー区分５４２中に延び、そして枝分かれしてＭＣコネクタ５５０のところで光ファイバケーブル２２０内に分岐する。別の例示の実施形態では、破線で描かれたボックスで示された電力源１６０及び破線で示された電力ライン１６８によって指示されているように各ＭＣコネクタ５５０のところで別々に供給される。
【００５４】
例示の実施形態では、中央ヘッドエンド局２１０及び電力源１６０は、建物インフラストラクチャ５００内に（例えば、クローゼット又は管理室内に）配置され、別の例示の実施形態では、これらは、建物の外部の遠隔な場所に配置される。
【００５５】
本発明の例示の実施形態は、特定の要望に合うように互いに異なる階についてピコセルカバレージエリア４４を加減し又は設計することを含む。図１２は、建物インフラストラクチャ５００の２階５０２の「上から下に見た」略図であり、ＭＣコネクタ５５０から分岐して出て天井５２２の端から端まで延びている３本の光ファイバケーブル２２０を示している。トランスポンダ３０（図１２には示されていない）と関連したピコセル４０は、２階５０２を少なく且つ広いピコセルでカバーし、１階５０１及び３階５０３を多く且つ狭いピコセルでカバーした拡張状態のピコセルラーカバレージエリア４４を形成している。かかる種々のピコセルカバレージエリア４４は、互いに異なる階が互いに異なるワイヤレス需要を有している場合に望ましい場合がある。例えば、３階５０３は、これが在庫されてＲＦＩＤタグ２９０（図４）により追跡される必要のあるアイテムの貯蔵庫として役立つ場合、比較的密なピコセルカバレージを必要とする場合があり、かかるアイテムは、本発明では、単純なクライアント機器４４であると見なすことができる。同様に、２階５０２は、広く且つ少ないピコセルがセルラー電話サービス及びＷＬＡＮカバレージを提供するのを必要とするオフィススペースであるのが良い。
【００５６】
Ｖ．利点及び用途
多数のサービスのサポート
本発明のシステムは、サービスユニット５０により提供される種々のタイプのＲＦサービスに使える。例示の実施形態では、システムは、サポートされた周波数帯又は多数の周波数帯を提供する。周波数帯の範囲内で且つ設計された電力及びダイナミック範囲の範囲内で動作することができる任意のサービスを提供することができる。多くのサービスを同一の周波数帯か種々の周波数帯かのいずれかでサポートすることができる。本発明のシステムの例示の実施形態は、ＩＭＳ及びＵＮＩＩ帯をサポートするが、これら帯又は追加の周波数帯のサブセットも又採用可能である。例示の実施形態では、ライセンスを受けた帯は、セルラー信号分配を実施するようサポートされる。
【００５７】
例示の実施形態では、最初のサービスをセットアップしてこれが稼働した後で、１つ又は２つ以上のサービスが追加される（例えば、新たなサービスユニット５０の追加により）。
【００５８】
分散型アンテナシステム（ＤＡＳ）
本発明のシステムは、同一の信号をピコセルの幾つか又は全ての中で送信する分散型アンテナシステム（ＤＡＳ）としての役目を果たすことができる。これは、同一の情報を互いに異なるトランスポンダに伝送することができるようにするためにダウンリンク及びアップリンクマルチプレクサのところでＲＦ信号分割（及び増幅）によって達成される。例示の実施形態では、この特徴は、幾つかのサービスにのみ適用される。例えば、１つのサービスユニット（又はサービスプロバイダ）からのＷＬＡＮ高速データ伝送は、高いスループット速度を保証するよう個々のデータストリームの状態で各ピコセルに提供され、これに対し、セルラーＤＡＳシステムは、セルラーサービスユニット（又はサービスプロバイダ）によって提供されるセルラー信号を繰り返すことにより同時に具体化される。例示の実施形態では、セルラーＤＡＳは、異なる周波数帯で具体化され、ＷＬＡＮサービス信号分配とは別個独立に稼働する。
【００５９】
別の例示の実施形態では、ＷＬＡＮサービスは、最初に、ＤＡＳとして幾つかのピコセル中に分配され、データスループット速度に関する要件が増大すると（例えば、ますます多くのユーザによりネットワークの使用が増大することに起因して）、中央ヘッドエンド局２１０は、例えばコントローラ２５０のプログラミング又はハードウェアの追加により再構成されて個々のピコセルを役立たせる。トランスポンダ又は光ファイバケーブルハードウェアに対する改造は不要である。全ての周波数割り当て及び電力設定は、中央ヘッドエンド局のところで構成される。また、サービスのアップグレード（例えば、８０２．１１規格の次の開発）は、分散型ハードウェアに対する改造なしにシステム中で実行され、全ての必要な変更は、中央ヘッドエンド局で行われる。種々のワイヤレスサービスプロバイダをいつでもシステムに追加したりこれから除くことができる。
【００６０】
ピコセルサイズ
本発明では、ピコセルのサイズは、大抵の場合、トランスポンダ３０のＲＦ伝搬特性によって制限される。用いられる特定のピコセルサイズは、特定の用途で定められる。例示の実施形態では、ピコセルは各々、領域の選択形式、例えば、狭い会議室又はオフィススペース内の小部屋群をカバーするようなサイズである。かかるピコセルラーカバレージは、例えばＷＬＡＮ用途について高いスループット速度を保証する。予想ピコセルサイズを用いると、光ファイバケーブル中のトランスポンダ相互間の間隔を定めることができると言うことに注目されたい。約６メートル以下の直径を有するピコセルは、場合によっては、利用できる周波数帯の数がほんの僅かである場合、同一チャンネル干渉問題に起因して問題となる場合がある。
【００６１】
例示の実施形態では、全てのトランスポンダ３０をアドレス指定するのではなく、本システムは、大きなピコセル４０を作って実質的に同一のサイズのピコセルラーカバレージエリア４４を得るために、選択されたトランスポンダ３０（例えば、１つ置きのトランスポンダ）をアドレス指定し、電気信号ＳＤの電力をブーストする。
【００６２】
本発明の思想及び範囲から逸脱することなく本発明に対して種々の改造及び変形を行うことができるということが当業者には明らかである。本発明は、本発明の改造例及び変形例が特許請求の範囲に記載された本発明の範囲及びその均等範囲に属する限り、このような改造例及び変形例を含む。
【図１】
2009540753.tif 000003
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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