(57)【要約】      （修正有）【課題】無線周波数（ＲＦ）信号から少なくとも実質的に遮蔽された閉鎖環境とこの閉鎖環境の外部との間にＲＦリンクを構成する無線通信システムを提供する。【解決手段】この無線通信システムは、閉鎖環境の入口ポイントに設置される少なくとも１つのゲートウェイアンテナ１２を含む。ゲートウェイアンテナ１２は閉鎖環境内部へは下り回線ＲＦ信号を送信し、内部からは上り回線ＲＦ信号を受信する。無線通信システムはまた、前記閉鎖環境内部に設置される、少なくとも１つの補助リピータ１４、およびドナーアンテナ１６とサーバーアンテナ１８を含む。ドナーアンテナ１６とサーバーアンテナ１８は補助リピータ１４にカップリングされる。補助リピータ１４は、ドナーアンテナ１６およびサーバーアンテナ１８を使用して下り回線ＲＦ信号および上り回線ＲＦ信号をリレーする。この無線通信システムを使ったエレベータシステム２も開示されている。【選択図】図１
2011030232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数（ＲＦ）信号から少なくとも実質的に遮蔽された閉鎖環境と前記閉鎖環境の外部との間にＲＦリンクを構成する無線通信システムであって、
前記閉鎖環境の入口ポイントに設置され、前記閉鎖環境への下り回線ＲＦ信号の送信および前記閉鎖環境からの上り回線ＲＦ信号の受信を行う少なくとも１つのゲートウェイアンテナ、
前記閉鎖環境内に設置される少なくとも１つの補助リピータ、
前記補助リピータにカップリングされるドナーアンテナ、および
前記補助リピータにカップリングされるサーバーアンテナを備え、
前記補助リピータは前記ドナーアンテナおよび前記サーバーアンテナを使用して前記下り回線ＲＦ信号および前記上り回線ＲＦ信号をリレーする、無線通信システム。
【請求項２】
前記補助リピータは前記閉鎖環境内を移動可能な移動搬送器に搭載され、前記ドナーアンテナは前記移動搬送器の外部に設置され、前記サーバーアンテナは前記移動搬送器の内部に設置される、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記閉鎖環境はエレベータシャフト内であり、前記移動搬送器はエレベータカーであり、前記ゲートウェイアンテナは前記エレベータシャフトの天井に設置される、請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記補助リピータは、前記移動搬送器と前記ゲートウェイアンテナとの距離に基づいてゲイン調整の可能な双方向アンプを含む、請求項２または３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記閉鎖環境内において複数の補助リピータが相互に離間してカスケード配置される、請求項１から４のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記複数の補助リピータは第一および第二の補助リピータグループを含み、前記第一グループの補助リピータは、列車状に連結されて前記閉鎖環境内を移動可能な移動搬送器のそれぞれに設置され、かつ、前記第一グループの補助リピータのうちの少なくとも先頭の補助リピータまたは最後尾の補助リピータにカップリングされるドナーアンテナは当該移動搬送器の外部に設置され、前記第一グループの補助リピータのうち上記以外の補助リピータにカップリングされるドナーアンテナおよび前記第一グループの各補助リピータにカップリングされるサーバーアンテナは各移動搬送器内に設置され、前記第二グループの補助リピータは前記閉鎖環境内で前記移動搬送器とは別の場所に固定して設置される、請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記閉鎖環境はトンネル内である、請求項５または６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記閉鎖環境の各入口ポイントのそれぞれにゲートウェイアンテナが設置される、請求項５から７のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項９】
コントロールステーションにカップリングされ、下り回線コントロールデータを対応する下り回線コントロールＲＦ信号に変換すると共に、上り回線シグナリングＲＦ信号を対応する上り回線シグナリングデータに変換する第一インタフェース、
前記第一インタフェースにカップリングされ、前記下り回線ＲＦ信号と前記下り回線コントロールＲＦ信号とを結合して前記ゲートウェイアンテナから送信させると共に、前記ゲートウェイアンテナで受信した前記上り回線シグナリングＲＦ信号から上り回線ＲＦ信号を分離する第一コンバイナ／デコンバイナ、
シグナリング・駆動システムにカップリングされ、前記下り回線コントロールＲＦ信号を駆動信号に変換すると共に、シグナリング信号を前記上り回線シグナリングＲＦ信号に変換する第二インタフェース、および
前記第二インタフェースにカップリングされ、前記上り回線ＲＦ信号と前記上り回線シグナリングＲＦ信号とを結合して前記補助リピータの前記ドナーアンテナから送信させると共に、前記補助リピータの前記ドナーアンテナで受信した前記下り回線コントロールＲＦ信号から前記下り回線ＲＦ信号を分離する第二コンバイナ／デコンバイナをさらに含む、請求項１から８のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記シグナリング・駆動システムは前記移動搬送器に設置され、前記駆動信号に基づいて前記移動搬送器を制御するドライバ、および前記移動搬送器の状態に基づいて前記シグナリング信号を生成するセンサを含む、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記シグナリング・駆動システムはさらに、前記移動搬送器のオペレータが操作可能な信号発生器を含む、請求項１０に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
エレベータシャフト、
前記エレベータシャフト内を移動可能なエレベータカー、
前記エレベータシャフトの天井に設置され前記エレベータシャフト内への下り回線ＲＦ信号の送信と前記エレベータシャフト内からの上り回線ＲＦ信号の受信とを行う少なくとも１つのゲートウェイアンテナ、
前記エレベータカーに搭載される補助リピータ、
前記補助リピータにカップリングされ前記エレベータカーの外部に設置されるドナーアンテナ、および
前記補助リピータにカップリングされ前記エレベータカーの内部に設置されるサーバーアンテナを備え、
前記補助リピータは前記ドナーアンテナおよび前記サーバーアンテナを使用して前記エレベータカーの内外間の前記上り回線ＲＦ信号および前記下り回線ＲＦ信号のリレーを行う、エレベータシステム。
【請求項１３】
コントロールステーションにカップリングされ、下り回線コントロールデータを対応する下り回線コントロールＲＦ信号に変換すると共に、上り回線シグナリングＲＦ信号を対応する上り回線シグナリングデータに変換する第一インタフェース、
前記第一インタフェースにカップリングされ、前記下り回線ＲＦ信号と前記下り回線コントロールＲＦ信号とを結合して前記ゲートウェイアンテナから送信させると共に、前記ゲートウェイアンテナで受信した前記上り回線シグナリングＲＦ信号から上り回線ＲＦ信号を分離する第一コンバイナ／デコンバイナ、
シグナリング・駆動システムにカップリングされ、前記下り回線コントロールＲＦ信号を駆動信号に変換すると共に、シグナリング信号を前記上り回線シグナリングＲＦ信号に変換する第二インタフェース、および
前記第二インタフェースにカップリングされ、前記上り回線ＲＦ信号と前記上り回線シグナリングＲＦ信号とを結合して前記補助リピータの前記ドナーアンテナから送信させると共に、前記補助リピータの前記ドナーアンテナで受信した前記下り回線コントロールＲＦ信号から前記下り回線ＲＦ信号を分離する第二コンバイナ／デコンバイナをさらに含む、請求項１２に記載のエレベータシステム。
【請求項１４】
前記シグナリング・駆動システムは前記エレベータカーに設置され、前記駆動信号に基づいて前記エレベータカーを制御するドライバ、および前記エレベータカーの状態に基づいて前記シグナリング信号を生成するセンサを含む、請求項１３に記載のエレベータシステム。
【請求項１５】
前記シグナリング・駆動システムはさらに、前記エレベータカーのオペレータが操作可能な信号発生器を含む、請求項１４に記載のエレベータシステム。
【請求項１６】
前記センサは前記エレベータシャフト内における前記エレベータカーの位置に関する情報を提供するものであり、前記センサは前記補助リピータに接続されて前記補助リピータのアンプのゲイン調整のためにその情報が使用されるとともに、前記第一インタフェースに接続されて、前記コントロールステーションによる、前記エレベータシャフト内の前記エレベータカーの位置制御にその情報が使用される、請求項１５に記載のエレベータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、広くは、閉鎖環境において無線カバレージを提供する無線通信システムに関する。より特定的には、この発明は、エレベータシャフトの内部のエレベータカーに無線カバレージを提供するための無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の内部において無線周波数（ＲＦ）帯の電波が減衰することは通常の現象である。この減衰は、壁、柱、パーティションなど当該建築物内部に存在する障害物によって無線電波の伝播が阻害されることが原因で発生する。この結果、建物内部のＲＦ信号カバレージの質は開放空間に比較して低下する。屋内におけるＲＦ信号カバレージを強化するシステムの設計は、無線設計技術者にとって長年難しい問題であった。
【０００３】
屋外用ベーストランシーバーステーション（ＢＴＳ）であって屋内あるいは建築物内部でのＲＦ信号カバレージも可能なものを設計するというのは実用的でない。通常は、屋内でのＲＦ信号カバレージは屋内用ＢＴＳを用いて実現するものである。屋内用ＢＴＳを用いると、建物各階の各場所において均一な無線信号カバレージを提供することができる。屋内においてＲＦ信号カバレージを提供するもうひとつの方法として、１基またはそれ以上の分散アンテナシステムを採用する方法があり、これには同軸ケーブルの利用や光ファイバーケーブルの利用も含まれる。屋内用ＢＴＳも分散型アンテナシステムも建物内部におけるＲＦ信号カバレージを強化するが、エレベータシャフト、エレベータシャフト内に設置されたエレベータカー、鉱山の地下坑道、トンネルといった閉鎖環境においてそれなりに良質なＲＦ信号カバレージを実現するという点においては、残念ながらどちらも十分とはいえず、また費用効果も悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，６０３，０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
たとえばエレベータカー内部までＲＦ信号カバレージを拡大するための１つの解決策としては、建物各階のエレベータロビーすべてに分散型アンテナを設置する方法がある。このような解決法は、エレベータカー内部でのＲＦ信号カバレージにある程度の効果を発揮するが、シームレスなカバーを実現できる訳ではなく、特にエレベータカーが階と階との間にある時には十分なカバーができない。また、このような設計は、エレベータロビー全部にアンテナを設置しなければならないためにコストが比較的高いものになるという制限がある。
【０００６】
別の解決策としては特許文献１に開示されているものがあり、これは漏えい同軸ケーブルをトンネルの全長にわたって敷設するというものである。しかしながら、ケーブルに断線が生じた場合、ケーブルの一部が機能不全となり、その付近では深刻なフェーディングが発生することとなる。また、漏えい同軸ケーブルが長くなると、その長さに見合った増幅器やリピータ装置が必要になってくる。これらの増幅器やリピータ装置のために、コストの高い解決策となってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一実施形態によれば、無線周波数（ＲＦ）信号から少なくとも実質的に遮蔽された閉鎖環境と該閉鎖環境の外部との間にＲＦリンクを構成する無線通信システムが提供される。この無線通信システムは、前記閉鎖環境の入口ポイントに配置されて、該閉鎖環境への下り回線ＲＦ信号の送信および該環境からの上り回線ＲＦ信号の受信を行う少なくとも１つのゲートウェイアンテナを含む。閉鎖環境の入口ポイントとは、ゲートウェイアンテナを設置して当該閉鎖環境へ下り回線ＲＦ信号を送信することのできる確実なアクセス場所を言う。入口ポイントを、閉鎖環境内部へ人間が入り込むための入口を意味するものとして解釈すべきではない。下り回線ＲＦ信号が微弱である場合には、ゲートウェイアンテナから送信する前に、下り回線ＲＦ信号を主リピータで増幅してもよい。この無線通信システムはまた、前記閉鎖環境内に固設される少なくとも１つの補助リピータ、および、該補助リピータにそれぞれカップリングされるドナーアンテナとサーバーアンテナを含む。補助リピータはドナーアンテナおよびサーバーアンテナを使用して下り回線ＲＦ信号および上り回線ＲＦ信号をリレーし、ＲＦ信号カバレージを前記閉鎖環境内へと拡大する。本発明のこのような実施形態によれば、ＲＦフェーディングが発生するエレベータシャフト、トンネル、鉱山を含みこれらに限定されない閉鎖環境内部へ、ＲＦ信号カバレージを提供および拡大することができる。
【０００８】
この発明の別の実施形態によれば、エレベータシャフト内のエレベータカーやトンネルを通過中の列車車両といった、閉鎖環境内部において移動可能な移動搬送器内にＲＦ信号カバレージが提供される。補助リピータは移動搬送器に搭載してドナーアンテナを移動搬送器の外部に設置し、サーバーアンテナを移動搬送器の内部に設置してＲＦ信号カバレージを移動搬送器内部へ拡大する。補助リピータは移動搬送器の内外どちらに搭載してもよい。サーバーアンテナは補助リピータと一体化してよく、特に補助リピータを移動搬送器の内部に搭載する場合には、部品点数削減の面からこれが好ましい。エレベータシャフトで使用する場合には、エレベータシャフトへのアクセス用開口部である天井部にゲートウェイアンテナを設置し、ここをＲＦ信号の入口ポイントとすることができる。トンネルや鉱山で使用する場合には、トンネルや坑道の入口にゲートウェイアンテナを設置し、ここをＲＦ信号の入口ポイントとすることができる。
【０００９】
補助リピータを固設にするか移動搬送器に搭載して移動式にするかに関わりなく、補助リピータは、フィードバック制御によるゲイン調整によってその出力信号強度を所定の限界内に維持する双方向アンプを含むことが望ましい。補助リピータを固設にする場合、ゲートウェイアンテナから送信される信号の強度が様々に変化する状況下で双方向アンプの出力信号強度を所定の限界内に維持する上で、フィードバック制御が有効となる。補助リピータを移動搬送器に搭載する場合には、上記に代えてあるいは上記に追加して、前記移動搬送器と前記ゲートウェイアンテナとの距離に基づいて双方向アンプのゲイン調整を行っても良い。距離が小さい時にはゲインを小さくし、距離が大きくなればそれに応じてゲインを大きくする。エレベータカーのような移動搬送器の場合、エレベータシャフト内での位置によってエレベータカーからゲートウェイアンテナまでの距離を決定してよい。
【００１０】
この発明のさらに別の実施形態によれば、例えば所定長よりも距離の長いトンネル内のような閉鎖環境であって、１台の補助リピータでは十分なＲＦ信号カバレージを提供できない場合、前記無線通信システムでは、前記閉鎖環境内において複数の補助リピータを相互に離間してカスケード配置することができる。換言すれば、複数の補助リピータを、ゲートウェイアンテナから順次遠くなるように、１本またはそれ以上のチェーン状に配置するのである。ゲートウェイアンテナから発信されたＲＦ信号は、ゲートウェイアンテナに最も近いチェーン上にある最初の補助リピータが受信する。そしてこの最初の補助リピータがＲＦ信号を増幅して再送信する。このチェーン上で次に遠方にある二つめの補助リピータは、同様に最初の補助リピータからのＲＦ信号の受信、増幅、再送信を行う。このようにして、複数の補助リピータによってＲＦ信号を伝達し、広範囲にわたってＲＦ信号カバレージを提供する。これをＲＦ信号の多区間継送と呼んでいるが、この各区間が２台の補助リピータ間の距離となる。補助リピータのチェーン内でＲＦ信号伝達が失われることがないようにするために、１台の補助リピータが故障した場合には、その両隣の補助リピータが継送範囲を拡大してＲＦ信号カバレージを維持するようにしておくとよい。
【００１１】
この発明のさらなる実施形態によれば、前記閉鎖環境において移動する搬送器に複数の補助リピータが必要な場合、これらの複数の補助リピータは第一および第二の補助リピータグループを含んでよい。第一グループの補助リピータは、列車状に連結されて前記閉鎖環境内を移動可能な移動搬送器のそれぞれに設置され、第二グループの補助リピータは前記閉鎖環境内で移動搬送器とは別の場所に固定して設置される。第一グループの補助リピータのうちの少なくとも先頭の補助リピータまたは最後尾の補助リピータにカップリングされるドナーアンテナは、移動搬送器の外部に設置される。第一グループの補助リピータのうちのそれ以外の補助リピータにカップリングされるドナーアンテナと、第一グループの補助リピータにカップリングされるサーバーアンテナとは、各移動搬送器内に配置される。このような構成は、例えばトンネル内を通過する列車車両の内外双方にＲＦ信号カバレージを提供する場合に好適である。このようなマルチ補助リピータ式無線通信システムにおける各補助リピータは、ＲＦ信号が様々に変化する条件下でフィードバック制御によるゲイン調整によってその出力信号強度を所定の限界内に維持する双方向アンプを含んでよい。
【００１２】
上述した実施形態のいずれについても、無線通信システムは１つ以上のゲートウェイアンテナを含んでよく、閉鎖環境の各入口ポイントのそれぞれにゲートウェイアンテナが設置される冗長システムを構成してよい。万一１つのゲートウェイアンテナが故障した場合でも、当該閉鎖環境内において別のゲートウェイアンテナの利用が可能となる。
【００１３】
この発明の別のさらなる実施形態によれば、前記無線通信システムはさらに第一および第二インタフェースと、これら第一および第二インタフェースにそれぞれカップリングされた第一および第二コンバイナ／デコンバイナを含み、前記上り回線および下り回線ＲＦ信号とは周波数の異なるＲＦ信号カバレージを提供する。この、周波数を異にするＲＦ信号カバレージを利用して、例えばコントロールステーションと、シグナリング・駆動システムとの間の無線通信リンクを構成することができる。そしてこのシグナリング・駆動システムを利用して、前記閉鎖環境の特定のパラメータ及び／又はこのような閉鎖環境内の移動搬送器の制御及び／又は監視を行うことができる。このようなパラメータの例としては、温度、圧力、ガスのレベルを挙げることができるが、これらに制限されない。
【００１４】
前記第一インタフェースはコントロールステーションにカップリングされ、下り回線コントロールデータを対応する下り回線コントロールＲＦ信号に変換すると共に、シグナリング・駆動システムからの上り回線シグナリングＲＦ信号を対応する上り回線シグナリングデータに変換する。前記第一コンバイナ／デコンバイナは、下り回線ＲＦ信号と下り回線コントロールＲＦ信号とを結合してゲートウェイアンテナから送信させると共に、ゲートウェイアンテナで受信した上り回線シグナリングＲＦ信号から上り回線ＲＦ信号を分離する。第二インタフェースはシグナリング・駆動システムにカップリングされ、下り回線コントロールＲＦ信号を駆動信号またはコントロール信号に変換すると共に、例えばセンサからの信号であるシグナリング信号を上り回線シグナリングＲＦ信号に変換する。第二コンバイナ／デコンバイナは、上り回線ＲＦ信号と上り回線シグナリングＲＦ信号とを結合して前記補助リピータのドナーアンテナから送信させると共に、該補助リピータのドナーアンテナで受信した下り回線コントロールＲＦ信号から下り回線ＲＦ信号を分離する。このようにして、１つの無線通信システムで、例えば２つの異種システムに対するＲＦ信号カバレージを提供することができる。
【００１５】
前記シグナリング・駆動システムを、閉鎖環境内にある１つまたはそれ以上の移動搬送器に配備してよい。前記シグナリング・駆動システムは、前記駆動信号に基づいて該移動搬送器を制御するドライバ、および該移動搬送器の状態に基づいてシグナリング信号を生成するセンサを含んでよい。このようなコントロールステーションとシグナリング・駆動システムとは、例えば、上述したエレベータシステムにおいて、エレベータカーの機能を監視しコントロールするのに使用することができる。このようなシステムはまた、例えば鉱山において、石炭輸送用無人トロッコの監視およびコントロールに使用することができる。エレベータシステムにおいては、閉鎖環境内におけるエレベータカーの位置についての情報を得るためにセンサを利用することができる。このセンサは前記補助リピータに接続されてこの補助リピータの双方向アンプのゲイン調整のためにその情報が使用されるとともに、前記第一インタフェースに接続されて、コントロールステーションによる、エレベータシャフト内のエレベータカーの位置制御にその情報が使用される。前記エレベータシステムにおいては、シグナリング・駆動システムはさらに、エレベータカーのオペレータが操作可能な信号発生器、例えばエレベータカー内のフロアボタンや緊急ボタンが押されたときに信号を発生するもの、を含んでもよい。
【００１６】
前記シグナリング・駆動システムはまた、たとえば鉱山のような閉鎖環境内に固設されて、鉱山内の温度、圧力、ガスのレベルなどのパラメータの遠隔監視およびコントロールに用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
この発明は以下の図面を参照することによってより良く理解されるであろう。
【図１】この発明の一実施形態による無線通信システムを有するエレベータシステムの図解図である。
【図２】図１の無線通信システムの主リピータのブロック図である。
【図３】図１の無線通信システムの補助リピータのブロック図である。
【図４】図１のエレベータシステムの制御ステーションと、シグナリング・駆動システムとの間のメッセージ交換を説明するメッセージシーケンスチャートである。
【図５】この発明の別の実施形態による無線通信システムを、列車車両が通過するトンネルにおいて使用した場合を示す図解図である。
【図６】図５の無線通信システムを運行および保守目的で使用する場合の図解図である。
【図７】図５の無線通信システムにゲートウェイアンテナを１基追加して使用する場合の図解図である。
【図８】この発明のさらに別の実施形態による無線通信システムを、列車車両内部に多数の補助リピータを搭載して使用する場合を示す図解図である。
【図９】図８の無線通信システムにゲートウェイアンテナを１基追加して使用する場合の図解図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の好ましい実施形態を、エレベータシャフトおよび当該エレベータシャフト内を移動可能なエレベータカーに無線通信システムを使用する場合について説明する。このシステムは、無線周波数域（ＲＦ）の信号カバレージ、すなわち無線カバレージと略称されるもの、をエレベータシャフトの外部から内部へ、そしてエレベータカーの内部へ拡大するためのものである。しかしながら、この発明が、かかる閉鎖環境においての利用に限定されていると解釈すべきではなく、この発明は、例えばトンネルや鉱山の内部などのような、外部のＲＦ信号から少なくとも実質的に遮蔽された閉鎖環境においても利用され得るものである。
【００１９】
図１は、エレベータシャフト８内を移動可能なエレベータカー６における無線周波数（ＲＦ）信号カバレージを提供する、この発明の一実施形態による無線通信システム４を含む昇降機あるいはエレベータシステム２の図解図である。無線通信システム４は、主リピータ１０と、主リピータ１０にカップリングされたゲートウェイアンテナ１２とを含む。無線通信システム４はさらに、補助リピータ１４、ドナーアンテナ１６およびサーバーアンテナ１８を含み、両アンテナは補助リピータ１４にカップリングされている。図２および図３はそれぞれ主リピータ１０および補助リピータ１４のブロック図である。
【００２０】
主リピータ１０の設置場所はエレベータシャフト８の外部でも内部でもよい。主リピータ１０はエレベータシャフト８の外部にある適当な発信源、例えばＢＴＳ（図示せず）、アンプ（図示せず）またはコンバイナ２０（図２）といったものから、同軸ケーブル（図示せず）を介して下り回線ＲＦ信号を受信する。ゲートウェイアンテナ１２はエレベータシャフト８の入口ポイント、例えばエレベータシャフト８の天井に設置される。ゲートウェイアンテナ１２の設置場所はこれに限らず、下り回線ＲＦ信号をエレベータシャフト８内部に指向化すなわち集中できるのであればエレベータシャフト８内の他の場所でもよい。エレベータシャフト８の全長にわたって漏えいケーブルを敷設する従来例とは異なり、このゲートウェイアンテナ１２はエレベータシャフト８における１点に局地化して設けられる。ゲートウェイアンテナ１２はパネルアンテナや八木アンテナのような指向性アンテナであるが、これらに限定されない。ドナーアンテナ１６は通常は指向性アンテナであり、サーバーアンテナ１８は通常は無指向性アンテナである。補助リピータ１４はエレベータカー６の屋根に設置し、ドナーアンテナ１６とサーバーアンテナ１８はそれぞれエレベータカー６の外と内に設置する。ドナーアンテナ１６は、ゲートウェイアンテナ１２と同一視線上になるように配置される。あるいは補助リピータ１４をエレベータカー６の天井に搭載してもよい。そのような場合は、サーバーアンテナ１８を補助リピータ１４に一体化してもよい。
【００２１】
次に、図２を参照しつつ主リピータ１０について説明する。主リピータ１０は、第一双方向アンプ２２、第一コンバイナ／デコンバイナ２４および第一インタフェース２６を含む。第一双方向アンプ２２は、エレベータシャフト８の外部からの移動通信下り回線ＲＦ信号およびエレベータシャフト８の内部からの移動通信上り回線ＲＦ信号の両方を増幅するものである。第一インタフェース２６はコントロールステーション２８とカップリングされており、コントロールステーション２８からの下り回線コントロールデータを、対応する下り回線コントロールＲＦ信号に変換し、上り回線シグナリングＲＦ信号を、コントロールステーション２８のために、対応する上り回線シグナリングデータに変換する。このようなインタフェースをコントロールステーション２８に対して設けることにより、主リピータ１０が提供する共通ＲＦリンクを使って、エレベータカー６の稼動を遠隔からモニタおよびコントロールすることができるようになる。第一コンバイナ／デコンバイナ２４は第一インタフェース２６にカップリングされ、下り回線ＲＦ信号と下り回線コントロールＲＦ信号とを結合してゲートウェイアンテナ１２から送信できるようにするとともに、ゲートウェイアンテナ１２が受信した上り回線シグナリングＲＦ信号から上り回線ＲＦ信号を分離する。なお、移動体通信用上り回線および下り回線ＲＦ信号は１つまたはそれ以上の移動体通信システムからの信号である可能性もある。上り回線および下り回線ＲＦ信号が１以上の移動体通信システムからの信号である場合には、ＲＦ信号はコンバイナ２０にて結合した後に主リピータ１０に入力される。移動体通信システムの例としては、ＧＳＭ９００、 ＤＣＳ１８００、ＵＭＴＳシステムを挙げることができる。
【００２２】
次に、補助リピータ１４について図３を参照しつつ説明するが、これは主リピータ１０によく似ているものである。補助リピータ１４は、第二双方向アンプ３０、第二コンバイナ／デコンバイナ３２および第二インタフェース３４を含む。第二双方向アンプ３０は、エレベータカー６の外部からの下り回線ＲＦ信号とエレベータカー６の内部からの上り回線ＲＦ信号の両方の増幅を行う。第二インタフェース３４はシグナリング・駆動システム３６にカップリングされており、下り回線コントロールＲＦ信号をシグナリング・駆動システム３６のためのドライバ信号に変換し、シグナリング・駆動システム３６からのシグナリング信号を上り回線シグナリングＲＦ信号に変換する。第二コンバイナ／デコンバイナ３２は第二インタフェース３４にカップリングされており、上り回線ＲＦ信号を上り回線シグナリングＲＦ信号に結合してドナーアンテナ１６から送信できるようにするとともに、ドナーアンテナ１６が受信した下り回線コントロールＲＦ信号から下り回線ＲＦ信号を分離する。
【００２３】
シグナリング・駆動システム３６はエレベータカー６内に配置され、駆動信号に基づいてエレベータカー６をコントロールするための少なくとも１台のドライバ（図示せず）と、エレベータカー６の状態に基づいてシグナリング信号を発生する少なくとも１つのセンサ（図示せず）とを含む。ゲートウェイアンテナ１２からのエレベータカー６の距離を判断できるよう、センサの１つはエレベータシャフト８内におけるエレベータカー６の位置についての情報を提供するようにしてもよい。このセンサを補助リピータ１４に接続して情報を取り入れ、補助リピータ１４の双方向アンプ３０のゲインをコントロールしてもよい。また、このセンサを第一インタフェース２６に接続して、その情報をコントロールステーション２８が利用し、エレベータシャフト８内のエレベータカー６の位置をコントロールしてもよい。シグナリング・駆動システム３６はさらに、エレベータカー６のユーザーが操作できる信号発生器（図示せず）を含んでもよい。このような信号発生器の例としては、エレベータカー６内部のフロアボタンや非常ボタンが押された場合に信号を発生する装置を挙げることができるが、これに限定されない。
【００２４】
無線通信システム４は、例えば携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯コンピュータなど、無線アクセス機能を有する移動ステーション４０（図１）すべてについて、これら移動ステーション４０がエレベータカー６内部にあるとき、それぞれの通信先となる、エレベータシャフト８の外部にある移動体通信システムへのアクセスを成立させるものである。無線通信システム４により、エレベータシャフト８の外部からの下り回線ＲＦ信号は、主リピータ１０による増幅、ゲートウェイアンテナ１２からエレベータシャフト８内部への送信、そして補助リピータ１４によるエレベータカー６内部へのリレーを経て、移動ステーション４０で受信することができるようになる。上り回線方向においては、移動ステーション４０からの上り回線ＲＦ信号はサーバーアンテナ１８によって受信され、補助リピータ１４によって増幅され、ドナーアンテナ１６を介してエレベータカー６からエレベータシャフト８内部へ送信される。エレベータシャフト８の上り回線ＲＦ信号はゲートウェイアンテナ１２によって受信され、エレベータシャフト８の外部へと、チャネリングまたはリレーされる。このようにして、移動ステーション４０は移動通信システムとの無線通信リンクを成立させることができ、外界と接続可能な状態を維持することができる。
【００２５】
エレベータカー６内の移動ステーション４０に対して無線通信アクセスを提供することに加えて、無線通信システム４によれば、エレベータカー６の状態や機能を、離れた場所にあるコントロールステーション２８からそれぞれ監視、コントロールすることも可能となる。コントロールステーション２８はシグナリング・駆動システム３６との間で無線通信リンクを成立させ、両者間でデータを交換することができる。この、コントロールステーション２８とシグナリング・駆動システム３６との間で交換されるデータについて簡単に説明する。
【００２６】
補助リピータ１４の構成機器３０、３２、３４についてまず詳細に説明する。双方向アンプ３０は下り回線用パワーアンプ４０および上り回線用パワーアンプ４２を含む。下り回線用パワーアンプ３０の入力は、第一トランシーバフィルタ４４を介してドナーアンテナ１６に送られる。上り回線用パワーアンプ４２の出力は第一トランシーバフィルタ４４を介してドナーアンテナ１６へ送られる。下り回線用パワーアンプ４０の出力は第二コンバイナ／デコンバイナ３２のコントロールフィルタ４６に送られる。コントロールフィルタ４６は、ドナーアンテナ１６によって受信された信号から下り回線コントロールＲＦ信号を抽出するバンドパスフィルタである。コントロールフィルタ４６は第二トランシーバフィルタ４８に接続されており、ここに下り回線ＲＦ信号が入る。コントロールフィルタ４６はまた、第二インタフェース３４の第一ミキサー５０に接続されており、下り回線コントロールＲＦ信号がここに入る。第二トランシーバフィルタ４８はサーバーアンテナ１８にカップリングされている。第二トランシーバフィルタ４８はまた、第二コンバイナ／デコンバイナ３２のコンバイナ５２に接続されており、サーバーアンテナ１８によって受信された上り回線ＲＦ信号がここに入る。コンバイナ５２はまた、第二インタフェース３４の第二ミキサー５４に接続されており、ここから上り回線シグナリングＲＦ信号を受け取る。コンバイナ５２は上り回線ＲＦ信号と上り回線シグナリングＲＦ信号とを結合し、結合信号を上り回線用パワーアンプ４２の入力に送る。
【００２７】
補助リピータ１４はまた、パワーアンプ４０、４２からの出力信号と、エレベータシャフト８内のエレベータカー６の位置に関するセンサからの情報を受け取る自動パワーコントロール回路５６を含む。自動パワーコントロール回路５６は、これらの信号および位置情報を処理してそれぞれのフィードバックコントロール信号を生成し、下り回線および上り回線用パワーアンプ４０、４２のゲインを制御してこれらアンプの出力信号の強度を所定限度内に維持する。
【００２８】
第一ミキサー５０は、下り回線コントロールＲＦ信号を受け取るほかに、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５８からのキャリア信号を受け取る。第一ミキサー５０は、下り回線コントロールＲＦ信号とこのキャリア信号を混合して下り回線コントロールベースバンド信号とし、これを第二インタフェース３４のモデム６０に送る。モデム６０は、下り回線コントロールベースバンド信号を復調して、これをシグナリング・駆動サブシステム３６の駆動信号とする。
【００２９】
モデム６０はまた、シグナリング信号を上り回線シグナリングベースバンド信号に変調する。第二ミキサー５４は上り回線シグナリングベースバンド信号とＶＣＯ５８からのキャリア信号を受け取り、上り回線シグナリングＲＦ信号を生成する。シグナリング信号のエラー保護のために、モデム６０がシグナリング信号にヘッダを付与するようにしてもよい。同様に、シグナリング・駆動システム３６に駆動信号を与える前に、モデム６０が駆動信号から同様のヘッダを除去するようにしてもよい。
【００３０】
次に、双方向アンプ３０と第二コンバイナ／デコンバイナ３２の動作について簡単に説明する。ドナーアンテナ１６からのＲＦ信号は、結合状態の下り回線コントロールＲＦ信号と下り回線ＲＦ信号を含んでおり、第一トランシーバフィルタ４４から下り回線用パワーアンプ４０に送られ、ここで増幅される。増幅後、信号はコントロールフィルタ４６に送られ、そこで下り回線ＲＦ信号から下り回線コントロールＲＦ信号が分離される。下り回線ＲＦ信号は第二トランシーバフィルタ４８を介してサーバーアンテナ１８へ送られ、サーバーアンテナ１８から送信される。サーバーアンテナ１８からの上り回線ＲＦ信号は、第二トランシーバフィルタ４８からコンバイナ５２へ送られ、そこで上り回線シグナリングＲＦ信号と結合される。結合された信号は上り回線用パワーアンプ４２で増幅され、第一トランシーバフィルタ４４を介してドナーアンテナ１６へ送られ、ドナーアンテナ１６から送信される。主リピータ１０の構成機器２２、２４、２６は、補助リピータ１４の構成機器と略同様のものであり、それらの機能も略同様なので、ここでは重複する説明は省略する。概略として、主リピータ１０では、下り回線ＲＦ信号と下り回線コントロールＲＦ信号とは第一コンバイナ／デコンバイナ２４のコンバイナ５２が結合されてゲートウェイアンテナ１２から送信され、ゲートウェイアンテナ１２からの上り回線ＲＦ信号と上り回線シグナリングＲＦ信号とは第一コンバイナ／デコンバイナ２４のコントロールフィルタ４６によって分離される。
【００３１】
次に、図４のメッセージシーケンスチャートを参照しつつ、コントロールステーション２８とシグナリング・駆動システム３６との間のデータ交換について説明する。データ交換は、コントロールステーション２８が始発になる場合と、シグナリング・駆動システム３６が始発になる場合とがある。コントロールステーション２８からデータ交換を開始する例としては、エレベータシステム２内のセンサの状態の問い合わせを行う場合とか、エレベータシステム２の特定の機能を制御するためのデータ交換を行う場合を挙げることができる。センサの状態を問い合わせる場合には、コントロールステーション２８からシグナリング・駆動システム３６に対して、上述の無線通信リンクを介して“remote_initiate”メッセージ（下り回線コントロールデータ）を送る。この“remote_initiate”メッセージは、例えば主リピータ１０、より特定的にはそのモデム６０によって処理され、上述のようにヘッダが付加される。この処理を受けたメッセージは、“remote_initiate_req”メッセージ（駆動信号）となって、シグナリング・駆動システム３６に送られる。ドライバ／センサシステム３６は、“remote_initiate”すなわち“remote_initiate_req”メッセージを受け取ると、センサ状態を取得する処理を実行し、センサの状態を知らせる“remote_enabled”メッセージ（シグナリング信号）をコントロールステーション２８に送ることにより応答を行う。エレベータシャフト８内でのエレベータカー６の位置に関する情報についても、このような動作でコントロールステーション２８に送信されてよい。
【００３２】
エレベータシステム２の機能、例えばエレベータカー６を指示されたステップ数で微昇降させるというような機能をコントロールするために、コントロールステーション２８からシグナリング・駆動システム３６に対して“control_initiate”メッセージ（下り回線コントロールデータ）が送信される。この“control_initiate”メッセージに対して、主リピータ１０でヘッダを付加し、“control_initiate_req”メッセージ（駆動信号）としてシグナリング・駆動システム３６に送る。ドライバ／センサシステム３６では、この“control_initiate_req”メッセージを受信すると、このメッセージ中で指示されたドライバを、当該メッセージの中で指示される１つまたはそれ以上のパラメータに従って制御する処理を行う。この後、ドライバ／センサシステム３６は、制御動作が成功裏に行われたかどうかを“control_enabled”メッセージ（シグナリング信号）を通してコントロールステーション２８に知らせることにより、コマンドに対して応答する。
【００３３】
ドライバ／センサシステム３６にインターコム機能を持たせても良い。インターコム機能を設ければ、エレベータカー６のユーザーが信号発生器を作動させてコントロールステーション２８と通信することができる。このような特長は、例えばエレベータシステム２が故障した場合、すなわちエレベータカーが上下できなくなったとか、エレベータカーのドアが開かなくなったといった場合に非常に有用である。インターコムを使ってコントロールステーション２８と通信するときには、シグナリング・駆動システム３６からコントロールステーション２８へ“emergency_req”メッセージ（シグナリング信号）が送られる。この“emergency_req”メッセージに対する受信確認として、コントロールシステム２８からは“emergencycall_connected”メッセージ （下り回線 コントロールデータ）がシグナリング・駆動システム３６に送られる。この一対のメッセージによって、インターコム通話を行えるようになる。緊急通話は、所定の電話番号を呼び出す通常の電話であってもよいし、ショートメッセージサービス（ＳＭＳ）を介して所定の移動体通信機器の番号に短いテキストメッセージを送信する方法でもよいし、ポケットベルやＥメールによる通報であってもよい。また、不具合が発生した場合に、このメッセージ対を利用してコントロールステーション２８へ通報を行う自動故障探知機能を、シグナリング・駆動システム３６に含めることもできる。その場合には、たとえばコントロールステーション２８から上述のコントロール動作を使って遠隔方式による不具合の修正が可能になる。
【００３４】
この発明の上述の実施形態によれば、無線通信システム４によりこの発明以前には実質的にＲＦ信号不透過領域であったエレベータカー内部に、ＲＦ信号カバレージを拡大するという効果を享受できる。このようなシステムにより、エレベータカー内部の移動通信ステーションからその移動通信システムへのアクセスが可能となる。移動ステーションを利用した通話がエレベータカーの外部で行われていてその移動ステーションがエレベータカー内へ移動したときに、そのエレベータカー内部にアクセス可能なＲＦ信号を持つ別のベーストランシーバーステーション（ＢＴＳ）へと、シームレスに通信を中継することができる。ＲＦリンクによって移動体通信を可能にすることに加え、前記無線通信システムでは、同じＲＦリンクを使ってエレベータシステムの遠隔操作や保守を行うことができる。換言すれば、前記無線通信システムは、本質的に異なる２つのシステムが１つのＲＦアクセスポイントを利用するものである。それゆえ、このような無線通信システムは、本質的に異なる２つのシステムを２つの別々の無線通信システムでサポートする場合と比較してコストが低いものとなる。
【００３５】
この発明をエレベータシステムに適用するという場合を取り上げて説明してきたが、これを限定と解釈すべきではない。例えば、別の実施形態として、図５に示すように、列車車両７２のような移動搬送器が通るトンネル７０内へとＲＦ信号カバレージを拡大する利用を挙げることができる。このような場合、ゲートウェイアンテナ１２はトンネル７０の入口に設け、ゲートウェイアンテナ１２からのＲＦ信号がトンネル７０内部に向けて放射されるようにする。このような利用の場合であって、特にトンネルが長い場合には、トンネル７０内部に、相互に間隔を置いて複数の補助リピータ１４をカスケード配置してもよい。このようにして、衰弱したＲＦ信号を補助リピータ１４で受信し再発信することができる。換言すれば、複数の補助リピータ１４でトンネル７０の全長にわたってＲＦ信号をブーストしてトンネル７０全体をカバーする。これにより、トンネル７０内部全体について実質的に均一なＲＦ信号カバレージが実現される。補助リピータ１４は、トンネル７０内の移動ステーション４０あるいはトンネル７０を通過中の列車車両７２からＲＦ通信を受信することができる。図６に示すように、エレベータカーおよびエレベータシャフトにおける実施形態と同様の、補助リピータ１４を利用したコントロールデータの送信およびシグナリングデータの受信を、トンネル７０内の運行および保守（OAM=Operations and Maintenance）システム７４との間で行ってもよい。ＯＡＭシステム７４は、例えば鉱山において温度、圧力、ガスレベルの遠隔監視およびコントロール用としても用いることができる。また、鉱山の外部にコントロールステーションを設置し、こういったＯＡＭシステム７４を利用して、坑内で稼動する石炭搬送用無人トロッコのような移動搬送器の遠隔制御を実現することもできる。
【００３６】
上述の実施形態のいずれについても、第二ゲートウェイアンテナ１２は別の入口ポイント、たとえばトンネル７０の第二の入口、に設置し、第一ゲートウェイアンテナが故障した場合の第一ゲートウェイアンテナ１２のバックアップ用としてよい。図７はこのような冗長性を持たせた構成を示すものである。あるいは、第二ゲートウェイアンテナ１２から、第一ゲートウェイアンテナ１２とは別系統の移動体通信システムのＲＦ信号を、トンネル７０に向けて発信させてもよい。このようにすれば、トンネル７０内部において２つまたはそれ以上の移動体通信システム用ＲＦ信号カバレージを実現することができる。
【００３７】
複数の補助リピータを、移動搬送器とともに用いる実施形態では、図８に示すように、補助リピータ１４を移動搬送器内、たとえば列車車両７２内に搭載して列車車両７２内部のＲＦ信号強度を高めるようにしてもよい。最初の補助リピータ１４にカップリングされたドナーアンテナ１６は最初の列車車両７２の外部に搭載する。他の補助リピータ１４にカップリングされたドナーアンテナ１６と、各補助リピータ１４にカップリングされたサーバーアンテナ１８は、それぞれの列車車両７２の内部に取り付ける。最初の補助リピータ１４が主リピータあるいはゲートウェイリピータとなり、これにカップリングされたサーバーアンテナ１６がゲートウェイアンテナとなる。最後の補助リピータ１４も主リピータとして機能するが、この補助リピータも同様に列車の最終車両７２に図９のように搭載して、冗長システムを構成するか上述のように別系統のＲＦ信号カバレージを提供するようにしてもよい。このほかに、補助リピータ１４を列車車両７２以外、すなわちトンネル７０内部に設置して列車車両の内外ともに強いＲＦ信号を利用できるようにしてもよい。
【図１】
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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８】
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【図９】
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