(57)【要約】方法は、無線通信構造物内のハブとプローブのシステムを利用し、実源するために提供される。ハブが第１の信号を伝達する。その信号は励振器により生成された微弱波を媒介として送受される。プローブは微弱波を媒介として励振器から信号を受信する。無線通信構造物の壁内にある導電性要素はプローブから第２の信号を受信する。導電体は励振器に第２の信号を送受する。その励振器は第２の信号を励振器に送り返す。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信構造物内におけるハブとプローブのシステムであって、
（ａ）励振器により生成された微弱波を経て伝えられる、少なくとも１つの第１の信号を伝達するハブと、
（ｂ）前記第１の信号を受信するプローブと、
（ｃ）前記励振器に第２の信号を伝達する、前記プローブからの少なくとも１つの該第２の信号を受信する前記無線通信構造物の壁内にある導電性要素とを有し、
（ｄ）前記励振器を経由して前記ハブに前記第２の信号を送り返すことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第１の信号および前記第２の信号のうちの少なくとも１つの信号が、屋外発信源および屋内発信源のうちの少なくとも１つの発信源から前記ハブに伝達されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の信号および前記第２の信号のうちの少なくとも１つの信号が、衛星テレビジョン、ケーブルテレビジョン、インターネットプロバイダ、電話プロバイダ、ＤＶＤプレイヤ、テレビジョン、および電話のうちの何れかからの情報を含んでいるものであることを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記屋外発信源が、前記構造物外から伝達された情報を含だものであることを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項５】
前記屋内発信源が、前記構造物内から伝達された情報を含んだものであることを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項６】
前記ハブが、ディプレクサ、パワーアンプ、発信機、受信機、周波数変換機、変調器、セキュリティ・コントローラ、およびネットワーク・プロセッサのうちの少なくとも１つを備えたものであることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記ディプレクサは、データの全二重伝送および半二重伝送の少なくとも一方が可能なものであることを特徴とする請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記半二重伝送は、送受信スイッチにより行なわれるものであることを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記プローブは、前記第１の信号および前記第２の信号のうちの少なくとも１つの信号を含んだ情報を用いる遠隔装置に接続されるものであることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１の信号および前記第２の信号のうちの少なくとも１つの信号は、０．５ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの間の１つの無線周波数を用いるものであることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の信号および前記第２の信号は、異なる無線周波数を用いるものであることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
無線通信構造物内においてハブとプローブのシステムを用いる方法であって、
（ａ）励振器により生成された微弱波の媒介で送受される、少なくとも１つの第１の信号を送受するステップと、
（ｂ）プローブが前記第１の信号を受信することを承認するステップと、
（ｃ）前記プローブからの第２の信号を前記構造物の壁内の導電性要素を経て受信する前記励振器を経由して、少なくとも１つの該第２の信号を該プローブから受信するステップとからなることを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記第１の信号および前記第２の信号のうちの少なくとも１つの信号が、屋外発信源および屋内発信源のうちの少なくとも１つから送受されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の信号および前記第２の信号のうちの少なくとも１つの信号が、衛星テレビジョン、ケーブルテレビジョン、インターネットプロバイダ、電話プロバイダ、ＤＶＤプレイヤ、テレビジョン、および電話のうちの何れかからの情報を含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記屋外発信源が、前記構造物外から送受された情報を含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記屋内発信源が前記構造物内から送受された情報を含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の信号を送受するために、ディプレクサ、パワーアンプ、発信機、受信機、周波数変換機、変調器、セキュリティ・コントローラ、およびネットワーク・プロセッサのうちの少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
前記ディプレクサが、データの全二重伝送および半二重伝送の少なくとも一方を許容することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記半二重伝送が伝送スイッチにより遂行されることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記プローブは、前記第１の信号および前記第２の信号のうちの少なくとも１つのち信号を含んだ情報を用いる遠隔装置に接続されていることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の信号および前記第２の信号のうちの少なくとも１つの信号は、０．５ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの間の１つの無線周波数を用いることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の信号および前記第２の信号は、異なる無線周波数を用いることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【親出願との関係】
本願は、特許出願の一部継続出願であり、発明者は、本出願と、１９９９年６月２５日に出願され、譲渡された米国出願番号０９／３４０，２１８の親特許出願「ワイヤレスネットワークのための電磁界通信システム」とにおいて共通に開示された全課題に対する優先権を主張する。本出願は、本出願と同時に提出された「励振器システムと囲われた空間内の通信方法」と称するアメリカ特許出願と関連がある。
【０００２】
【技術分野】
本発明は、一般的には無線通信に関し、特に０．５から１００ＭＨｚの周波数範囲での、構造物内の屋内通信のためのハブとプローブのシステムと方法に関する。
【０００３】
【背景技術】
ビル及びその他の囲われた空間内での通信は、長い間の懸案を抱えている。ＬＡＮのような通信配線は効果的であるが、配線コストの問題、接続場所の制限、技術が進歩する時々にアップグレードする必要性に悩まされている。金属構造部材、インテリア家具、鉛管、電線全てが在来の無線通信を妨害する性向がある。宇宙のノイズのような屋外からの妨害や人為的な電磁的発生源もまた、しばしばビル内通信の品質及び性能に影響を及ぼしている。
【０００４】
発明者の前出願に記述されているように、少なくとも通信利用の見地から電磁波スペクトラム中のなおざりにされている周波数帯は、０．５から１００ＭＨｚの範囲の周波数帯域である。この周波数範囲の大部分が、伝統的に利用できないものと考えられており、従って政府から余り規制を受けていない。合衆国におけるこの例は、ＦＣＣ規則のパート１５がこの周波数範囲に適用しているものである。この周波数範囲が余り利用されない１つの理由は、波形が充分な長さの波長を持っているので、構造物による干渉が送受信に影響を与えるためである。しかしながら、発明者の技術によって、この周波数範囲の利用を可能とし、これまで邪魔になっていた要素を利益に変わえることを可能にする。
【０００５】
今までほとんど理解されず、伝統的にほとんど利用されてこなかった電磁現象の領域は、微弱波（非伝播波）を処理する領域である。これらの現象の商業利用はまれであった。この現象は、導波管技術において知られ、観察されるが、普通は、厄介者であり、“遮断”として知られている近傍での構造物の利用を限定している。
【０００６】
遮断は、円形導波管のサイズが使用する周波数帯における波長の半分（１／２）以下の場合に、円形導波管内の普通の伝播波に対して起きる。この状況下では、伝送損失は非常に高くなるが、無限ではない。理想的な導波管での遮断以下での減衰は、以下の等式１で表すことができる。
【０００７】
【数１】
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【０００８】
ここで、波長は、１１．８／ｆ（ＧＨｚ）インチにおよそ等しい。
（ｆ／ｆｃ）２＜＜１の場合は、ｆがｆｃ以下に減少すると、γは０から増加して定数２π／λｃに近づく。
【０００９】
減衰量は、導波管の遮断波長だけで決定され、その遮断波長は、導波管の横幅と一般に比例関係にあるので、γの値は、低い遮断波長あるいは高い遮断周波数（小さな径の円形導波管）を選択することによりほとんど好みの大きさにすることができる。
【００１０】
式（１）は、いかなる波、いかなる形状の導波管に対しても適用されるから、遮断波長λｃを固定する限り、波のタイプや導波管の形状の選択は、減衰定数に影響を与えることができない（ “Ｆｉｅｌｄ  ａｎｄ  Ｗａｖｅ  ｉｎ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｒａｄｉｏ”Ｓｉｍｏｎ  Ｒａｍｏ  ａｎｄ  Ｊｏｈｎ  Ｗｈｉｎｎｅｒｙ，ｐｇ３８６−３８９，ｄａｔｅｄ  Ｍａｙ１９５６）。
【００１１】
物理学において多くの課題の中心となる波動は、多くの教科書でも重要な（学際的な）題目である。伝統的な波動は、しばしば（もっともな理由で）たくさん取り扱われているが、微弱電波の理論はついでに言及されるに過ぎない（“ＯＮ  ＥＶＡＮＥＳＣＥＮＴ  ＷＡＶＥＳ”Ａ．Ｓｔａｌｈｏｆｅｎ  ａｎｄ  Ｈ．Ｄｒｕｘｅｓ，Ｕｎｉｖ．Ｋｏｂｌｅｎｚ，Ｉｎｓｔ．ｆ．Ｐｈｙｓｉｋ，Ｒｈｅｉｎａｕ１，Ｄ−５６０７５  Ｋｏｂｌｅｎｚ，Ｇｅｒｍａｎｙ）。
【００１２】
この小さな取扱いは決して、妥当ではない。微弱電波は、実際、元来は応用例が考えていない、便利な数学のなツールとして紹介されたものであるが（Ｂｒｙｎｄｈｌ，Ｏ．、“Ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ  ｗａｖｅｓ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ”，ｉｎ  Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  Ｏｐｔｉｃｓ；Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  １９７３；ｐｐ１６９−２２１参照）、（Ｈｕｐｅｒｔ，Ｊ．Ｊ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６，１３１−１４９：１９７５参照）、ここ数十年のうちに成熟し、それ自身が本来の興味の対象になっており、基礎研究及び応用研究及び産業での応用例が着実に増えている。
【００１３】
いかなる伝播波も、古典的な禁断領域（遮断未満）に打ち当たると微弱電波になる。この場合、少なくとも波のベクトルの１つの要素が想像的な又は複雑な値となり、その波はこの領域（上述した遮断効果）で使用すると指数的減衰を呈する。そのような波は、導波管を含む多くの関連分野において診断ツールとして使われ、その応用は、固体物理学の多様な分野からマイクロ波技術にまでに及ぶ。明白な例は、微弱電波がマイクロ波、光学、及び量子力学で重要な役割を果たしていることを示す。これらシステムの全ては、異なる波動方程式、異なる伝播則、異なるエネルギー法則、全く異なった構造物及びサイズによって支配されているという事実にもかかわらず、考慮の対象となるそれぞれのシステムでの波動はしばしば微弱波を含む。
【００１４】
微弱波の存在を証明する典型的なメカニズムは、１）伝送損失の多い媒体におけるエネルギーの他の形態への変換、２）伝送損失のない媒体中の反射により生じる、ある方向での遮断モード、３）ある導波構造物からエネルギ−のゆるやかなリーク、及び４）障害物により、又は導波構造物の変更により引き起こされるモード変換である。
【００１５】
微弱波は、直感的洞察をしばしば否定する特有な特性を持っている。典型的な例として、禁断領域（遮断未満）で使用すると、指数的な減衰を経験するという事実をあげることができる。微弱波を含む波動は、マイクロ波を用いる電磁波で簡単に証明できる。微弱波を含む多くの実験の案内書が、ＰＩＲＡ（物理教育リソース協会）から得ることができる。そのホームページのアドレスは“ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｙｓｉｃｓ．ｕｍｄ．ｅｄｕ／ｄｅｐｔｉｎｆｏ／ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ／ｌｅｃｄｅｍ．”である。このソースは、簡単にアクセス可能な文献について詳細に述べ、微弱波の実地実験、及びより洗練された実験について、簡単に記述している。
【００１６】
遮断以下の微弱非伝播波の使用又は遮断周波数を越える伝播波の使用により、電磁結合が達成されることが今や立証されている。遮断領域で微弱波を生成させるために構造物の金属要素中に電流を注入することができる方法論を開発しなければならない。遮断領域を越える周波数に対しては、より伝統的なアンテナ技術を使用することができる。
【００１７】
微弱波に関する現象と遮断領域以下またはその近傍の波長で起こるその他の波の特徴は知られているが、それらは今まで商業的には余り利用されていなかった。一般的に、これらの現象は、実際に通信を高めるというよりむしろ邪魔物及び厄介物と考えられた。この見地からすると、本願発明と発明者の関連発明によって提言される利用と改善の機会は多く残されている。
【００１８】
【発明の開示】
従って、構造物内の整備された通信用媒体を提供するため、微弱波を生み出す周波数、および遮断周波数近傍における電磁エネルギーの特性を利用することが本願発明の目的である。
【００１９】
構造物内で情報を無線で送受するための励振器用媒体を提供することが本願発明の他の目的である。
【００２０】
媒体を介して情報を受信し、そこへ情報を送信する遠隔装置にプローブを提供することが、本願発明の更なる目的である。
【００２１】
励振器、および最終的には構造物外にある装置、同様に構造物内にある他の遠隔装置と通信を行うための媒体に、データを送るための無線周波数を生成するプローブを、遠隔装置用に提供することが本願発明のまた１つの目的である。
【００２２】
本願発明のもう１つの目的は、ビルディングの導電体、および励振器に伝送信号をカップリングする電磁的環境を創り出すプローブを提供することである。
【００２３】
簡単に言えば、本願発明の好ましい形態は、「ワイヤレスネットワークのための電磁界通信システム」にエネルギーを与え、そして一緒に操作する励振システムである。これは、構造物内で無線通信を可能にする無線技術体系である。典型的な住居、商業ビル又は産業ビルでは、それらが電線、金属壁、鉛管、又はそれらの組み合わせであれ、励振器は、構造物の壁の中にある金属で構成された導電性の骨組を励起する機能を果す。この無線システムは、励振器に接続され、その励振器を動かすハブとコントローラ・ネットワークにより始まる。励振器は、構造物内に置かれた多数の遠隔無線受信機による使用のためにビル壁内の導電性の骨組に次々にエネルギーを与える。この技術の基礎は１９９９年６月２５日に提出され、通し番号０９／３４０，２１８の「ワイヤレスネットワークのための電磁界通信システム」と称する発明者の合衆国特許出願に開示され、包含されている。励振器と共にハブとコントローラ・ネットワークは、別の手段では実現が困難な構造物内での完全なワイヤレスシステムの利用を実現させる。
【００２４】
そのハブは、無線通信構造物外にある装置から情報を受信する。これらの外部装置は、有線又は無線でそのハブに接続することができる。そのハブは、また構造物内の遠隔装置から情報を受けることができる。そのハブは、励振器に周波数信号を送ることにより励振器にこのデータを送信する。その励振器は、微弱波を創り出し、その微弱波を媒介にして無線通信構造物内の遠隔装置のプローブにその無線周波数を中継する。そのプローブは、電話、ＰＣｓ等のエレクトロニクス応用装置ヘ情報を伝える。遠隔装置から発する通信は、そのプローブを経由して励振器に送られ、そのときプローブは、構造物の壁内にある導電性要素に無線周波信号を電磁結合する。励振器は、無線周波信号を受信し、その信号をハブに送り、その信号は、内と外から他の遠隔装置に送受される。
【００２５】
本願発明の利点は、宇宙ノイズと人為的無線周波信号のような屋外発信源からの妨害を最小にするビル又は構造物内のバブルを、効果的な通信活性化の手段にすることである。
【００２６】
本願発明のもうひとつの利点は、外部の装置との間にやりとりする通信をそのハブがコントロールすることである。
【００２７】
本願発明のもうひとつの利点は、ビル内の発信源からのノイズ妨害を最小にすることである。
【００２８】
本願システムの更なる利点は、ＦＣＣ規則のパート１５のもとで使用できることである。
【００２９】
本願発明のもうひとつの利点は、大きなアンテナの必要性をなくすために構造物の大きさを利用することである。
【００３０】
本願発明のもうひとつの利点は、遠隔装置のプローブがコンパクトで指向性がないことである。
【００３１】
本願発明のもうひとつの利点は、システムとしての励振器、ハブ、およびプローブによって広い周波数帯域が創生されることである。
【００３２】
本願発明の更なる利点は、当該システムの線形で左右対称な性質によって創生される広い周波数の範囲内において、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）、時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、及びコード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）を含む変調技術のすべてを利用可能とする柔軟性である。
【００３３】
本願発明のこれらのおよび他の目的や利点についても、本願発明を実現するための最良の実施形態と、ここに記述され、そしていくつかの図面で説明された好ましい形態の産業上の利用性を考慮して、本技術を良く理解した人には明らかとなると思われる。
【００３４】
【発明を実施するための最良の形態】
本願発明は、出願番号０９／０９／３４０２１８のジョージＧ．チャドウイックによる前出願に記述された発明を有効に作用させる条件を創り出すために改善されたものである。それは、囲われた空間で使用し、同時に提出された励振器システムおよび方法とともに操作できるように改善されている。先に出願され、ＰＣＴ／ＵＳ００／１１８８６として開示された、先の出願の開示、本文および図面は、引用文により、ここに特別に一体化されている。
【００３５】
本願発明の現在の好ましい形態は、ハブとプローブのシステムと、オーバーオールなシステム内でそのハブとプローブのシステムを利用する方法である。色々な囲われた空間内での無線通信を容易にし最適化するものである。本願発明の好ましい形態は、先の出願に関連して上述した「ワイヤレスネットワークのための電磁界通信システム」内で促進され、作動するように改善されている。現行の好ましい形態は、ハブとプローブのシステムと方法に関するものである。
【００３６】
ハブは、外部の装置と内部の装置との間、同様に内部の各装置間の、情報および通信の信号およびデータを管理する。信号は、ハブから構造物を介して微弱波を創り出す励振器へと伝送される。これらの微弱波は、構造物内の遠隔装置に対して無線で情報を伝える。構造物内の無線の遠隔装置は、構造物の導電体に送られた信号と電磁結合するプローブを使用することにより、励振器に接続されるハブと通信する。その励振器はこれらの信号をそのハブに送る。
【００３７】
ハブとプローブシステムは、ここに提出され、「囲われた空間内での通信のための励振器システムと方法」と称する関連特許中に開示された励振器システムとともに機能する。励振器システムは、ハブによりパワーが与えられ、それゆえにハブは励振器にメタリック接続される。入力される信号あるいは屋外発信源からの情報は最初にハブを介して送られる。そのハブは、その信号または情報を、０．５から１００ＭＨｚの範囲の適切な形式の無線周波数に変換し、その尊号を励振器に送る。その励振器は、構造物内を満たす無線周波数の微弱波を創り出し、そして構造物内の色々な遠隔装置に接続されたプローブに信号もしくは情報が送られるのを承認する。そのプローブは、構造物の壁内にある導電性要素に電磁結合することにより、無線周波数を媒介として信号を送る。そのプローブの信号は、導電性要素を経由してその励振器により受信され、励振器は、その信号をハブに送り返す。そのハブは、屋外発信源又は構造物内の遠隔装置と関連する他のプローブとその信号を送受することができる。
【００３８】
その励振器は、構造物内に微弱波を創生し、プローブは、構造物内の導電性要素に電磁結合し、このコンビネーションが構造物内の情報の無線伝送を準備する。その微弱波は非伝播波である。構造物の壁内にある電線や導電体はその微弱波を維持している。その励振器は、そのハブから構造物壁内の導電体にエネルギーを注入する。
【００３９】
図１は、本願発明による構造物内の無線通信システムに含まれる色々な要素の概略図である。
【００４０】
構造物は、内部部品と発信源の概要を示す箱で示されており、一般にはビルディングと呼ばれるもので、参照番号１０を付してある。ビル１０の外側には、色々な屋外発信源１２が存在する。それらの屋外発信源１２は、ビル内のハブに線条相互がメタリック接続されたり、あるいはハブと無線で通信することができる。データの屋外発信源１２は、例えば、衛星テレビ、ケーブルテレビ、インターネットプロバイダ、及び電話のプロバイダを含んでいる。
【００４１】
ビル１０内に１つのハブ１４がある。ハブ１４システムを構成する要素には、その励振器１８に接続されたディプレクサ２０を含む。そのハブ１４は、同軸ケーブル又は、本願発明とともに利用するのに適した他の方法を経由して励振器に接続される。信号伝送のためのパワーアンプ２０を含み、同様に屋内発信源３０から情報を受信するための受信機２２を含む。ビル１０の至るところにある装置に情報を送受信する無線周波数と信号との変換を行う周波数変換モジュール２４が含まれる。更にモデム２６とネットワークプロセサ２８を含む。上記要素は、一般的にそのハブに含まれる。その他色々な要素又はモジュールも、そのハブに含めることが可能であり、本願発明によるそのハブの他の形態によっても同様に示される（図５から８参照）。
【００４２】
また、ビル内に屋内発信源および無線応用機器３０がある。屋内発信源及び無線応用機器３０は、無線周波数を経由する屋外発信源１２からの情報を励振器１８から受信し、その励振器は、そのハブ１４から周波数信号を受信し、そのハブ１４は、屋外発信源１２と通信を行なう。セキュリティレイヤ３２は、情報の安全な送受信を行なうためにハブ１４システムに組み込まれる。
【００４３】
そのハブ１４は、無線通信構造物（例えばビル１０）の屋外の装置（例えば屋外発信源１２）から情報を受信する。これらの外部装置１２は、メタリックでハブ１４に接続することができる。そのハブ１４は、そこに周波数信号を送ることにより励振器１８にこのデータを伝送する。励振器１８は、それによって信号を移動させる微弱電波を創生し、無線通信構造物１０内の遠隔装置のプローブに無線周波を次々に送る。そのプローブはそれから、電話、ＰＣｓ等のようなエレクトロニクス応用機器（例えば、屋内発信源と無線応用機器３０）に情報を送る。遠隔装置から発信される通信は、プローブによって生成された無線周波を媒介として励振器１８に送られ、無線周波信号は、そのプローブによりビル１０の壁内の導電体に電磁結合される。その励振器１８は、ビル１０壁内の導電体から無線周波を受信し、その信号を、内部処理したり、もしくは外部に送受することができるハブ１４に送られる。
【００４４】
ディプレクサ１６は、送信機と受信機が同時に作用する（全二重）ように、ハブ１４から励振器への二つの通信路をつなぐ機能を果す。ディプレクサ１６は、通信路を分離し、送信機が受信機２２で飽和するのを防いでいる。もう１つの作用として送受信（ＴＲ）スイッチ１７は、通信システムにおける、同様の分離を実現するために、送信機又は受信機が同時に動作しないように用いることができる（半二重）。ＴＲスイッチ１７は、同じ周波数上で送受信を可能にする。
【００４５】
屋外発信源は、構造物外で自分で発生した情報か、あるいは別に生成されたどのような情報源であってもよい。更に、その屋外発信源は、構造物内からの送信情報の端末であってもよい。外部の発信源は、衛星テレビ、ケーブルテレビ、インターネットプロバイダ、電話プロバイダ、又は計算機、又は本願発明とともに使用するのに適したその他の屋外発信源を含む。例えば、Ｂｏｂ、もっと多くの例を用意して下さい。
【００４６】
同様に、内部の発信源は、構造物内で自分で発生した情報か、あるいは別に生成されたどのような情報源であってもよい。屋内発信源は、構造物内もしくは構造物外からの送信情報の端末であってもよい。屋内発信源は、一般的には遠隔装置であってもよい。その遠隔装置は、ＤＶＤプレイヤ、コンピュータ、テレビ、及び電話を含むことができる。更に、その遠隔装置は、本願発明と一緒に使用するのに適したその他の装置を含む。例えば、どのような計算機でも内部信号の発信源とすることができる。
【００４７】
図２は、本願発明による屋内無線接続の概略図である。
【００４８】
励振器１８は、ビル１０の壁３４に接続されている。図示したように、ハブ１４のネットワーク・プロセッサ２８は、励振器１８に情報を送信し（Ｔｘ）、励振器１８から情報を受信する（Ｒｘ）。プローブ３６（図示していない）は、遠隔の、屋内の装置に取り付けられている。励振器１８から送信された情報は、典型的には、その遠隔装置から励振器１８に送信された情報とは周波数が異なっている。時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）技術を採用する応用例では、励振器１８に送られた情報と同じ周波数で励振器１８から送る情報を含むことができる。
【００４９】
励振器からの微弱波はそのビル１０を満たすことができる。一度この環境が創出されると、ハブ１４を経由してビル１０内の屋内装置から他の屋内装置へとデータを伝送することができる。図２に示している例では、ビル１０内のＤＶＤプレイヤ３８がハブ１４に情報を送信する。このステップを実現するために、ＤＶＤプレイヤー３８のプローブ（図示しない）は、導電性要素に電磁的に結合することにより、周波数ｆ１で励振器に、そして励振器との連結部を介してハブ１４にデータを送信する。屋内テレビ４０のプローブ３６は、励振器１８により創出され、周波数ｆ２で送られる微弱波を媒介としてハブ１４から、ＤＶＤプレイヤー３８からのデータを受信する。ビル１０の壁３４は、屋外発信源から届いた波を内的に変換される情報を最小化する。
【００５０】
図３は、本願発明による屋外発信源に無線で接続する応用例の概略図である。
【００５１】
屋内のネットワークは、励振器１８とハブ１４を経由して周波数ｆ３でセンサを登録する。その励振器１８からの微弱電波は、ビル１０内に充満する。１つのセンサー３６は、この登録情報を受け取り、ビル内（例えば壁を経由）の導電性要素に電磁的に結合することによって、周波数ｆ４で励振器１８にセンサーの情報を送る。その励振器は、それから外部の装置と通信することができるハブ１４にその情報を送る。セキュリティレイヤ３２は、屋内装置と連携したデータの安全な送受を保証するために存在する。
【００５２】
図４は、本願発明による無線応用装置への外部接続の概略図である。
【００５３】
屋外発信源１２からのケーブルテレビ信号は、ハブ１４に送信される。そのハブ１４は、信号をその励振器１８に送る。前述したように、その励振器１８からの微弱波は、例えば、周波数ｆ５で、ビル１０に満ちている。屋内の遠隔装置と関連するプローブ３６は、微弱波からケーブルテレビ信号をピックアップする。このようにして、屋内のケーブルテレビ信号は、無線で伝送される。
【００５４】
図５は、本願発明による無線通信構造物の内部環境の概略図である。
【００５５】
この例では、衛星テレビのアンテナ及びＬＮＢ４２からの信号は、ビル１０の外壁３４を介して屋内のＳＡＴＣＯＭ受信機４４に送られる。ＳＡＴＣＯＭ受信機４４は、ハブ１４のフィルターチューナおよび周波数変換器４６に信号を送り、その信号は励振器１８に送られる。その励振器１８は、周波数ｆ６の微弱波を創生し、その微弱波は、ビル１０に充満している。微弱波は、配線や内壁４８に配置されている導電性構造物の効果により、ビル１０の内壁４８を移動する。これら壁４８内の在来の配線は、微弱波がビル１０をあまねく移動する妨げとはならない。更に、微弱波は、ビル１０内の人の動きとは独立に、そしてその動きにより妨害されることなく移動する。
【００５６】
別名テレビのアップコンバータとして知られている、プローブおよび周波数変換器５０は、ＳＡＴＣＯＭ受信機４４からハブ１４を介して励振器１８に送られた周波数信号を受信する。ビル１０内の遠隔装置、本図に描かれたテレビは、プローブの入力端子を介して信号を受信する。注記の通り、外部干渉は著しく減衰する。従って、内部信号は安全である。更に、ネットワークプロセッサで使われるコードは、内部信号のセキュリティを守る。同様に、他の外部信号発信源は、例えばＡＭ／ＦＭラジオ、テレビ、セルラおよびＰＣＳ信号、ＧＰＳ、商業用ＳＡＴＣＯＭＹ、気象衛星放送等として利用することができる。
【００５７】
図６は、本願発明による無線の遠隔制御システムの概略図である。
【００５８】
図５に示したように、衛星テレビアンテナおよびＬＮＢ４２は、屋内のＳＡＴＣＯＭ受信機４４へ信号を送る。そのＳＡＴＣＯＭ受信機４４は、ハブ１４のフィルタチューナおよび周波数変換器４６に信号を送る。衛星テレビ信号は、励振器１８により創出された周波数ｆ６の微弱波を媒介として、プローブおよび周波数変換器５０への信号として、通信手段により屋内に中継放送される。そのプローブおよび周波数変換器５０は、前述したと同様にこの例でもテレビアンテナ入力に信号を送る。
【００５９】
この例におけるチャネルの選択は、プローブおよび遠隔制御ユニット・チャネル選択器（送信機）５２を経由して実現される。プローブおよび遠隔制御ユニット・チャネル選択器（送信機）５２は、周波数ｆ７の信号を励振器１８に送る。その励振器１８は、ハブ１４のコントロール受信機５４に信号を送る。そのコントロール受信機５４は、そのハブ１４のフィルタチューナおよび周波数変換機４６と情報を交換する。
【００６０】
図７は、本願発明による無線通信構造物内でのローカルエリアネットワークの概略図である。
【００６１】
ケーブル、ＤＳＬ、あるいはイーサネットなど、インターネット、もしくは社内のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）への接続を有する屋外発信源１２は、そのハブ１４の内部ネットワーク・インターフェース・モデム５６に対して信号を送る。また、そのハブ１４のネットワーク・コントローラ５８は、ネットワーク・インターフェース・モデム５６とデータを交換する。ディプレクサ、モデム、送信機、及び／又は受信機６０は、そのハブ１４からその励振器１８へ信号を送るために用いることができる。ケーブル、ＤＳＬ、電話、イーサネットとの外部インタフェース、あるいは社内ＬＡＮ、もしくは他のＬＡＮとの接続は、ネットワーク・コントローラ５８に接続するための標準的なインターフェイス・モデムを使用する。ディプレクサ、モデム、送信機、及び／又は受信機６０は、励振器１８に周波数ｆ８の信号を送信し、周波数ｆ９の信号を受信する。
【００６２】
構造物１０内にある、コンピュータ６４のような遠隔装置の、プローブ、モデム及び受信機６２は、周波数ｆ８で情報を受ける。その情報は、コンピュータ６４に送られ、そのコンピュータは、ハブに対して周波数ｆ９の情報を送るためにプローブ、モデム、および送信機６２と情報を交換する。ネットワーク・プロセッサは、屋外発信源へのコンピュータの接続を管理する。追加的なコンピュータは、そのようなコンピュータ相互間でｆ８とｆ９のいずれかを時分割することにより、あるいはそのようなコンピュータに別の周波数を割当てることにより、構造物内にアクセスすることができる。
【００６３】
遠隔要素および装置（６２、６４）が内部で情報を交換するために、その情報は、ハブ１４を経由してある要素及び／又は装置（６２、６４）からビル１０内に配置された別の要素及び／又は装置（６２、６４）に送られる。そのハブ１４は、多重アクセスネットワークが組み込まれている場所での衝突回避を目的として制御信号を発生する。
【００６４】
図８は、無線通信構造物内におけるセキュリティシステムの概略図である。
【００６５】
屋外発信源１２は、ハブ１４内に設けたモデム６６に対する屋外接続を有しており、屋外のケーブル、ＤＳＬ、電話線、もしくはイーサネットは、インターネットもしくは社内ＬＡＮに対する接続を有している。モデム６６は、セキュリティ・コントローラ６８と情報を交換する。ハブ１４にあるディプレクサ、モデム、送信機、及び／又は受信機は、励振器１８を介してビル１０内の装置に信号を送るのを援助する。セキュリティ・コントローラは、周波数ｆ１０でセンサーから情報を要求する。センサーは、周波数ｆ１１で応答する。セキュリティモニタは、周波数ｆ１２でモデムを経由した外部システム、又は内部の遠隔モニタ７０にセキュリティ情報を提供する。
【００６６】
センサとビデオカメラのデータは、励振器１８により創生された周波数ｆ１２の微弱波を経由して配信され、遠隔ビデオモニタおよびコントロール７０に接続されたプローブ、モデム、および受信機６２により受信される。遠隔ビデオモニタ７０は、ハブ１４および要素１８、６０、６８、６６の双方と周波数ｆ１３で通信する。他のモジュール７２は、ビル１０内のこれら遠隔装置７４、７６からセキュリティ・コントローラ６８へデータを送信するために、本例のビデオカメラ７４とセキュリティ・センサ７６などの遠隔装置に接続される。遠隔ビデオモニタとコントロール・システム６２、７０もまたハブ１４へデータを中継する。
【００６７】
図９は、本願発明によるハブとプローブシステムを利用するためのプロセスを示すフローチャートである。
【００６８】
オペレーション７８では、第１の信号がハブから送られる。この信号は、構造物内に配置された、プローブに接続された遠隔装置に送受される。その信号は、衛星テレビ、ケーブルテレビ、インターネットプロバイダ、あるいは電話プロバイダなどの、構造物外の発信源から創生してもよい。その信号は、ＤＶＤプレイヤー、あるいはハブに接続されているコンピュータなど、構造物内の第２の遠隔装置（すなわち屋内信号）から創生してもよい。その信号は、励振器により生成された微弱波を媒介として（遠隔装置に）送受される。
【００６９】
プローブは、オペレーション８０における信号の受信を承認される。オペレーション８２においては、第２の信号は、そのプローブから励振器を経由してハブで受信される。第１の信号もしくは第２の信号は、０．５から１００ＭＨｚの間の１つの無線周波数とすることができる。励振器は、構造物の壁内の導電体を経由してプローブから第２の信号を受信する。
【００７０】
第１の信号は、ハブから伝達され、第２の信号はハブにより受信される。第１のもしくは第２の信号の発信源は、外部にあってもあるいは内部にあってもよい。屋外発信源は、構造物外からの情報を伝達する発信源を含み、一方屋内発信源は、遠隔装置など、構造物内から情報を伝達する発信源を含む。遠隔装置は、例えばＤＶＤプレイヤ、計算機等を含んでいてもよい。情報の屋外発信源は、同様に、例えばＤＶＤプレイヤ、計算機、ラジオ等を含んでいてもよい。
【００７１】
信号は、色々な周波数で伝達される。信号は、内外に再伝達するためにハブに送られる。そのハブは、ディプレクサ、パワーアンプ、受信機、周波数変換機、モデム、送信機、セキュリティ・コントローラ、あるいはネットワーク・プロセッサを含んでいてもよい。そのハブは、更に本願発明と一緒に使用するのに適した他の要素を含んでいてもよい。例えば、そのハブは、フィルタチューナもしくはＢＯＢ、その他多くの例を含んでいてもよい。ディプレクサはデータの全二重もしくは半二重通信を可能にする。データの半二重通信は、送受信スイッチにより実現することができる。
【００７２】
そのハブのモデムは、外部のケーブル、ＤＳＬ、電話線、イーサネットのインターネット接続部、あるいはイーサネットのローカルエリアネットワーク接続部に接続することができる。このモデムが、屋外発信源との通信を可能にする。更に、屋外発信源は、無線送信を経由してハブと交信することができる。
【００７３】
第１の信号は、励振器を介して遠隔装置からハブへ送信される。本シナリオでは、第２の信号は、励振器を経由するハブによって構造物内の他の遠隔装置に送られる。
【００７４】
代替的な形態では、ハブは構造物内の別のハブと接続することもできる。更に、その構造物内で２つ以上の励振器を使用することもできる。それらの励振器はハブを共有する場合もあれば、別個のハブを有する場合もあり、別個のハブ相互は、直接接続を介して互いに通信することができる。
【００７５】
上記の例に加え、本願発明から外れることなく、本システム及び方法のその他色々な変更や改造も可能である。従って、上記の開示に限定して考えるべきでなく、付加された請求項は、本発明の全ての精神と目的とを網羅するものと解すべきである。
【００７６】
【産業上の利用の可能性】
オペレーションでは、外部信号は、そこで無線通信ができるように改作された構造物に伝達される。その外部信号は、構造物内に設けられたハブに到達する。そのハブ は、信号を処理して、その信号を励振器に送る。その励振器は、励振器により創生された微弱波を媒介として、ハブにより与えられた周波数の信号を送信する。
【００７７】
その信号は、遠隔装置に分離可能に接続されたプローブまで、微弱波と一緒に移動し、そのプローブは、信号を受信するために採用されている。そのプローブは、受信信号をエレクトロニクス応用機器（すなわち、遠隔装置）に中継する。エレクトロニクス応用機器は、情報を処理し、出力信号を生成することができる。プローブは、この出力信号を構造物の導電体に電磁結合する。その導電体は、出力信号を励振器に送り返す。その励振器は、その出力信号をハブに送る。そのハブは、構造物内に設けられた別の遠隔装置にその出力信号を送り、そして／又はその出力信号は、構造物外の外部装置に送られる。従って、そのハブは、無線通信構造物内の（すなわち、内部の）情報交換を実現し、無線通信構造物内から外部装置への情報交換を実現する。逆の場合も同じである。
【００７８】
上記及び他の理由で本願発明のハブとプローブシステムが産業上の利用性を広げるものと期待される。それゆえ、本願発明の商業的な利用が多方面にわたりしかも長く継続するものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本願発明による構造物内の無線通信システムに含まれる色々な要素の概略図である。
【図２】
本願発明による屋内無線接続の概略図である。
【図３】
本願発明による屋外発信源に無線で接続する応用例の概略図である。
【図４】
本願発明による無線応用による外部接続の概略図である。
【図５】
本願発明による無線通信構造物の内的環境の概略図である。
【図６】
本願発明による無線の遠隔制御システムの概略図である。
【図７】
本願発明による無線通信構造物内でのローカルエリアネットワークの概略図である。
【図８】
本願発明による無線通信構造物内におけるセキュリティシステムの概略図である。
【図９】
本願発明によるハブとプローブシステムを利用するためのプロセスを示すフローチャートである。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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