JP2004248277A - Device for use with mobile telephone in wireless communications network - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、包括的にはワイヤレス通信システムに関し、特に、移動電話機の位置を特定し識別することに関する。 The present invention relates generally to wireless communication systems, and more particularly, to locating and identifying mobile phones.
移動電話機は、さまざまな位置で通信することができるために広く使用されている。図1は、典型的な従来技術の移動電話通信システム100を示している。システムは移動電話機110を含み、これは基地局120へアップリンク無線信号111を送信する。基地局120は移動電話機へダウンリンク無線信号112を送信する。また基地局120は、コネクション122を通じて電話機器130にも接続されている。電話機器130は通常、公衆交換電話網(PSTN)の一部である。電話機器130は、他の電話機、自動応答装置またはコンピュータに接続されたモデム、およびサーバ410を含み得る。システム100は、移動電話機110と電話機器130の間のポイントツーポイント双方向コネクションを提供する。
Mobile phones are widely used because they can communicate at various locations. FIG. 1 shows a typical prior art mobile
移動電話機のために頻繁に使用される付属品として、ハンズフリーキット(HFK)がある。図2は、移動電話機110とともに使用される典型的な従来技術のHFK200を示している。キットはオス型ジャック210を含み、これは移動電話機110のハウジングに取り付けられたメス型ジャック220に結合する。HFK200は、ケーブル230およびイヤホン240をさらに含む。イヤホン240はケーブル230に結合し、オス型ジャック210およびメス型ジャック220ならびにケーブル230を通じて、移動電話機110から受信される電気信号に応答して可聴サウンド信号を発生するようになっている。
A frequently used accessory for mobile phones is a hands-free kit (HFK). FIG. 2 illustrates a typical prior art HFK 200 used with a
HFK200はマイクロホン250をさらに含む。マイクロホン250もまたケーブル230に結合し、検出されたサウンド信号に応答して電気信号を発生するようになっている。マイクロホン250により発生される信号は、ケーブル230ならびにオス型ジャック220およびメス型ジャック210を通じて移動電話機110に伝わる。利点として、移動電話機のユーザはHFK200を身に着けるため、他の作業を行うためにユーザの手を解放することができる。
The HFK 200 further includes a
関連出願(米国特許出願第10/277,709号)に記載されているように、移動電話機110は、模擬音声アクティビティを用いて、無線伝送の包絡線を検出する受信機とワイヤレス通信することができる。既存の移動電話機を変更せずにこのような模擬音声アクティビティを発生することが有利な点である。この通信技法の典型的な応用は、移動電話機の位置を特定し、識別し、または認証することである。
As described in the related application (US patent application Ser. No. 10 / 277,709),
この応用は通常、電話機器130に接続された認証サーバ410へのコネクションを通じて実現される。既存の移動電話機、ワイヤレスネットワーク、およびワイヤレス通信エアインタフェース標準を変更することを必要とせずにこのようなコネクションを実現することも有利な点であろう。
This application is typically realized through a connection to an
移動電話機への変更を必要とせずに、移動電話機に上記の機能を与えるような、移動電話機のための外部デバイスを提供することが所望される。 It would be desirable to provide an external device for a mobile phone that would provide the above functionality to the mobile phone without requiring changes to the mobile phone.
本発明は、ハンズフリーキットと同様に移動電話機のジャックに差し込むことができるデバイスを提供する。デバイスは、ジャック経由で移動電話機から第1電話信号を受信する。しかし、従来のハンズフリーキットの場合のようにイヤホンでサウンドを生成する代わりに、本発明によるデバイスは、第1電話信号に符号化された第1メッセージを抽出する。 The present invention provides a device that can be plugged into a mobile telephone jack, similar to a hands-free kit. The device receives a first telephone signal from the mobile telephone via the jack. However, instead of producing a sound with earphones as in the case of a conventional hands-free kit, the device according to the invention extracts the first message encoded in the first telephone signal.
符号化メッセージの内容に基づいて、デバイスは第2電話信号を発生するが、この第2電話信号は、従来のハンズフリーキットがマイクロホンから得られる信号を送出するのと同様にして、ジャックを通じて移動電話機へ供給される。本発明のデバイスは、個人識別デバイスと呼ばれる。 Based on the content of the encoded message, the device generates a second telephone signal that travels through the jack in the same manner as a conventional hands-free kit sends a signal obtained from a microphone. Supplied to the telephone. The device of the present invention is called a personal identification device.
デバイスが移動電話機に接続されている時、移動電話機は、模擬電話アクティビティを用いて受信機へ第2メッセージを受信機に送信することにより、ワイヤレス個人識別器として使用可能である。第2メッセージも同様に、模擬電話アクティビティに応答して移動電話機により送信された第2無線信号に符号化される。受信機は、移動電話機からの無線伝送の包絡線を検出する。 When the device is connected to the mobile phone, the mobile phone can be used as a wireless personal identifier by sending a second message to the receiver using the simulated phone activity. The second message is similarly encoded in a second wireless signal transmitted by the mobile phone in response to the simulated phone activity. The receiver detects the envelope of the wireless transmission from the mobile phone.
典型的応用では、移動電話機ユーザが従来の移動電話機のジャックに個人識別デバイスを挿入する。それから移動電話機ユーザはサーバに電話呼を発信する。それに応答して、サーバは、第1電話信号として符号化された第1メッセージにより応答する。個人識別デバイスは第1メッセージを検出し、模擬電話アクティビティにより第2メッセージを符号化した第2電話信号を発生する。個人識別デバイスは、ジャックを通じて移動電話機に第2電話信号を供給する。模擬電話アクティビティにより移動電話機は、模擬電話アクティビティに対応するパターンを有する無線信号を送信する。移動電話機の近くに位置する包絡線検出器が無線信号パターンを検出し、それによって、移動電話機の存在および第2メッセージに符号化された移動電話機ユーザのアイデンティティを検出する。 In a typical application, a mobile phone user inserts a personal identification device into a jack on a conventional mobile phone. The mobile telephone user then places a telephone call to the server. In response, the server responds with a first message encoded as a first telephone signal. The personal identification device detects the first message and generates a second telephone signal that encodes the second message according to the simulated telephone activity. The personal identification device provides a second telephone signal to the mobile telephone through the jack. The simulated phone activity causes the mobile phone to transmit a radio signal having a pattern corresponding to the simulated phone activity. An envelope detector located near the mobile phone detects the radio signal pattern, thereby detecting the presence of the mobile phone and the identity of the mobile phone user encoded in the second message.
デバイス構成
図3は、本発明による個人識別デバイス(PID)300を示している。PID300は、オス型ジャック310、オーディオ電話信号検出器320、オーディオ電話信号発生器330、およびオーディオ電話信号プロセッサ340を含む。検出器への入力および発生器からの出力はジャックに接続され、プロセッサは検出器と発生器の間に接続される。
Device Configuration FIG. 3 shows a personal identification device (PID) 300 according to the present invention. The PID 300 includes a
オプションで、PID300は、移動電話機ユーザがハンズフリーキット動作と下記の個人識別デバイス動作との間で切り替えを行うことを可能にするために、イヤホン240およびマイクロホン250を含んでもよい。2つの動作モードの間でこれらを選択するために、または他の方法でデバイスの動作を制御するために、オプションのスイッチ301が使用可能である。
Optionally, PID 300 may include
デバイス動作
動作中、PID300は、従来の移動電話機110のメス型ジャック220に接続される。オーディオ電話信号検出器320は、移動電話機により生成される、イヤホン240向けの第1オーディオ電話信号を受信するようになっている。オーディオ電話信号発生器330は、マイクロホン250により生成される電気信号に類似の強度およびスペクトルを有する第2オーディオ電話信号を発生するようになっている。検出される電話信号及び発生される電話信号は、移動電話機110により通常処理される音声信号に類似している。
Device Operation In operation, PID 300 is connected to
簡易実施態様では、検出される信号が変更なしに信号発生器330に直接渡されるように、オーディオ信号プロセッサを省略してもよい。別法として、オーディオ信号プロセッサ340は、個人識別デバイス300のために、信号レベル調節、アナログ信号処理、デジタル信号処理または他の高度な機能を提供するようになっている。
In a simple embodiment, the audio signal processor may be omitted so that the detected signal is passed directly to the
本発明の好ましい実施の形態として図4に示すように、移動電話機110のユーザは、サーバ410を含む電話機器130へ電話呼を発信する。サーバ410は、第1メッセージを含むオーディオ電話信号を発生することが可能である。第1メッセージは、当技術分野で周知の種々の技法のいずれかによって、オーディオ電話信号に符号化されることが可能である。例えば、電話信号は、電話番号をダイヤルするために一般的に使用される一連のデュアルトーン多周波(DTMF)符号(タッチトーンとしても知られる)であってもよい。
As shown in FIG. 4 as a preferred embodiment of the present invention, a user of
別法として、メッセージは、周波数シフトキーイング(FSK)として知られる技法によりオーディオキャリアを周波数変調することによって符号化されてもよい。オーディオ信号はダウンリンク無線信号112により移動電話機110に伝わり、そこでメス型ジャック220から利用可能となる。
Alternatively, the message may be encoded by frequency modulating the audio carrier by a technique known as frequency shift keying (FSK). The audio signal is transmitted to the
オーディオ電話信号検出器320は、ジャックからオーディオ電話信号を受信し、信号プロセッサ340のためにそれを調整する。信号プロセッサ340は、オーディオ電話信号から、符号化された第1メッセージを抽出し、第2メッセージを符号化する模擬音声アクティビティを用いて第2電話信号を生成する。第2電話信号はオーディオ信号発生器330に渡され、オーディオ信号発生器330はそれを適当な振幅およびインピーダンスのオーディオ電話信号に変換して、あたかもその電話信号がマイクロホン250によって生成されたかのように移動電話機110が電話信号を受け入れるようにする。
Audio
簡易実施態様では、オーディオ信号検出器はアッテネータであってもよく、または省いてもよい。同様に、オーディオ信号発生器もまたアッテネータであってもよく、または省いてもよい。実際、最も簡易な実施態様では、個人識別デバイス300の全機能は、おそらくはインピーダンスアダプタのみを用いた単純なパススルーであってもよい。このような実施態様では、サーバ410が、模擬音声アクティビティを既に含むオーディオ信号を発生する。この場合、サーバによって発生された模擬音声アクティビティを移動電話機110に送信させる目的で、信号はメス型ジャック220の出力から同じジャックの入力へ単に転送される。
In a simple embodiment, the audio signal detector may be an attenuator or may be omitted. Similarly, the audio signal generator may also be an attenuator or may be omitted. In fact, in the simplest implementation, the full functionality of the
オーディオ信号発生器により生成される電話信号中の模擬音声アクティビティにより、移動電話機110は対応する送信無線信号を生成する。その包絡線は模擬音声アクティビティに応じたパターンで変化する。そのパターンは単に、第2メッセージを符号化するための無線信号のオン/オフであってもよい。オーディオ信号プロセッサの主たる機能は、適当な受信機により検出可能なこのようなパターンを発生することである。しかし、オーディオ信号プロセッサは、サーバ410向けの第3オーディオ電話信号を用意してもよい。例えば、第3信号は、模擬音声アクティビティの発生に成功したことの確認を含んでもよい。第3オーディオ信号はアップリンク無線信号111によりサーバ410に到達する。
The simulated voice activity in the telephone signal generated by the audio signal generator causes
セキュリティを高めるため、オーディオ信号プロセッサ340は、当技術分野で既知のような暗号化モジュール(K)341を含んでもよい。さらに、個人識別デバイス300は、デバイスの正確な識別を達成するために、固有のデバイス識別番号をサーバ410へ伝達してもよい。ユーザのアイデンティティは、移動電話機キーパッドを用いて個人識別番号を入力することをユーザに要求することによって、さらに確認することができる。キーパッドアクティビティは、オーディオ信号プロセッサ340によって、もしくはサーバ410によって、またはその両方によって、既知の方法でDTMF符号により検出可能である。音声認識技法も使用可能である。ユーザの識別をさらに助けるため、電話網によって提供される「発信者ID」情報をサーバに利用可能にしてもよい。
To increase security,
移動通信システム400は、受信アンテナ430を備えた移動電話識別器(MTI)420を含んでもよい。MTIは、移動電話機110からのリバースリンク無線信号111を検出するようになっており、さらに、無線伝送における包絡線変化のパターンを検出するようになっている。包絡線変化は、電話信号のオン/オフキーイングによって実施可能である。
図5は、本発明による移動電話機ユーザを識別する方法の各ステップを示している。ステップは、サーバ410、移動電話機110、個人識別デバイス300、および移動電話識別器420によって実行される機能に対応して4列にグループ化されている。
FIG. 5 illustrates the steps of a method for identifying a mobile telephone user according to the present invention. The steps are grouped in four columns corresponding to the functions performed by
ステップ1で、移動電話機110のユーザが、個人識別デバイス300のオス型ジャック310を移動電話機110のメス型ジャック220に挿入する。
In
ステップ2で、ユーザがサーバ410にワイヤレス音声電話呼を発信する。
In step 2, a user places a wireless voice telephone call to
ステップ3で、サーバ410が、着信電話呼を受け取り、電話サービスプロバイダによって提供される「発信者ID」情報を取得する。サーバは、移動電話機110のユーザを識別する目的で「発信者ID」情報を処理する。
In step 3,
ステップ4で、サーバは、発呼者を識別した後、着信電話呼に応答し、個人識別デバイス300により使用可能なフォーマットの第1メッセージを含む第1オーディオ電話信号を発生する。
In step 4, after identifying the caller, the server responds to the incoming telephone call and generates a first audio telephone signal including a first message in a format usable by
ステップ5で、個人識別デバイス300が第1オーディオ電話信号を受信し第1メッセージを検出する。
In step 5, the
オプションのステップ6で、個人識別デバイスが、当技術分野で周知の種々のデジタルまたはアナログ技法のいずれかにより第1メッセージを処理する。追加的なセキュリティまたは他の目的上有益であれば、個人識別デバイスは、キーパッドにより発生されるDTMF信号を検出することによって、または音声認識を通じて、移動電話機ユーザから追加的情報を収集することができる。さらに、個人識別デバイス300は、第3オーディオ電話信号によりサーバ410と通信して、サーバに情報を提供し、またはサーバに対して追加的情報を要求することができる。
In an optional step 6, the personal identification device processes the first message by any of various digital or analog techniques known in the art. If useful for additional security or other purposes, the personal identification device may collect additional information from the mobile phone user by detecting a DTMF signal generated by the keypad or through voice recognition. it can. Further, the
ステップ7で、個人識別デバイスが、第1メッセージに応答して第2オーディオ電話信号を発生する。第2オーディオ電話信号は、模擬音声アクティビティとして符号化された第2メッセージを含む。第2メッセージは、サーバ410により判定された移動電話機ユーザのアイデンティティを伝える。
At step 7, the personal identification device generates a second audio telephone signal in response to the first message. The second audio telephone signal includes a second message encoded as simulated voice activity. The second message conveys the identity of the mobile phone user as determined by
ステップ8で、移動電話機がメス型オーディオジャック220を通じて第2オーディオ電話信号を受信する。移動電話機は第2オーディオ電話信号を、あたかもそれがマイクロホン250によって発生されたかのように受け入れる。
In step 8, the mobile telephone receives the second audio telephone signal through the
ステップ9で、第2オーディオ電話信号に含まれる模擬音声アクティビティにより、移動電話機110は、模擬音声アクティビティに従う包絡線変化のパターンでアップリンク無線信号111を送信する。そのパターンは無線信号のオン/オフキーイングのパターンでもよい。
In step 9, due to the simulated voice activity included in the second audio telephone signal, the
ステップ10で、移動電話識別器420が、アップリンク無線信号111を受信し、包絡線パターンを検出することにより、関連する第2メッセージを復号化する。第2メッセージの内容から、移動電話識別器は、移動電話機ユーザのアイデンティティを知る。その後、このメッセージは、商取引を許可するために使用可能である。
At step 10, the
統合個人識別デバイスおよび方法
図6は、移動電話機600に統合された個人識別デバイス620を示している。デバイス620は、検出器320、発生器330、およびプロセッサ340を含む。デバイス620は標準的な移動電話回路610に結合している。回路610は標準的な形でメス型ジャック220に接続される。
Integrated Personal Identification Device and Method FIG. 6 shows a
この実施において、デバイス620は、スマートカードとしても知られる加入者情報モジュール(SIM)の形態であってもよい。SIM620は、ピン611を通じて回路610に接続される。
In this implementation,
SIMの使用は、GSMエアインタフェース標準の特徴である。SIMは、移動電話機に挿入され、上記のようにその機能を制御する。SIMは、加入者の個人情報および電話機設定のすべてを保持する。本質的にSIMは、加入者がネットワークを使用するための許可証である。またSIMは、電話番号、個人セキュリティキー、および移動電話機が機能するために必要な他のデータも保持する。SIMは、いかなる移動電話機に挿入されることも可能であり、特定の電話機に、加入者の番号へのすべての呼を受信させる。SIM内のソフトウェアが所望の結果を達成するようにどのようにされることができるかは当技術分野で周知である。この場合、SIMのファームウェアが検出器320、プロセッサ340、および発生器330を実施する。
The use of a SIM is a feature of the GSM air interface standard. The SIM is inserted into the mobile phone and controls its functions as described above. The SIM holds all of the subscriber's personal information and phone settings. Essentially, a SIM is a permit for a subscriber to use a network. The SIM also holds telephone numbers, personal security keys, and other data needed for the mobile phone to function. The SIM can be inserted into any mobile telephone, causing a particular telephone to receive all calls to the subscriber's number. It is well known in the art how software within a SIM can be accomplished to achieve a desired result. In this case, the SIM firmware implements
また、個人識別デバイス300の機能の一部または全部を移動電話回路610に組み込むことも可能である。これは、当技術分野で周知の種々の技法により達成することができる。例えば、移動電話回路610は、個人識別デバイス300の典型的実施態様のハードウェアおよびソフトウェアをすべて含んでもよい。別法として、個人識別デバイス300の機能はもっぱら、移動電話回路610に含まれるソフトウェアを通じて実現されてもよい。
In addition, some or all of the functions of the
ワイヤレスデータ通信機用個人識別デバイス
上記の実施の形態は、移動電話機ユーザが音声電話呼を発信することを明示的に仮定している。しかし、類似のステップおよび類似の結果は、データ電話呼でも得ることができる。その場合、PIDは電話機のデータポートに結合し、模擬電話アクティビティはデータまたはパケットアクティビティとなる。
Personal Identification Device for Wireless Data Communication The above embodiments explicitly assume that a mobile telephone user will make a voice telephone call. However, similar steps and similar results can be obtained for data telephone calls. In that case, the PID couples to the data port of the telephone, and the simulated telephone activity becomes data or packet activity.
図7は、移動電話機110のデータポート715に差し込まれるデータコネクタ710を備えたデータPID700の実施の形態を示している。データPID700は、オーディオPID300と類似の機能ブロックを含む。特に、データPID700は、データ電話信号検出器720、データ電話信号プロセッサ740、およびデータ電話信号発生器730を含む。これらの3つのブロックのそれぞれは、単純なパススルー機能であってもよい。オーディオPID300と同様に、データPID700は暗号化モジュール341、および動作を制御するためのスイッチ301を任意に含んでもよい。例えば、スイッチは、すべてのデータが変更なしにオプションのデータポート750に渡されるように、PIDの機能を無効化するために使用されてもよい。
FIG. 7 shows an embodiment of a
オーディオPID300の場合と同様に、データ電話信号プロセッサはデータ電話信号を発生し、アクティビティのパターンによってメッセージが伝えられる。例えば、メッセージは、パケット伝送のパターンによって伝えられてもよい。パターンはパケットサイズおよびパケットタイミングを含んでもよい。
As with the
このような実施の形態では、本発明は、音声機能を有していないデータ専用ワイヤレス端末にも適用可能である。すなわち、メッセージはデータ信号に符号化される。例えば、PID機能は、ワイヤレス通信機を備えた携帯コンピューティングデバイス内のソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。 In such an embodiment, the present invention is also applicable to data-only wireless terminals that do not have voice capabilities. That is, the message is encoded into a data signal. For example, the PID function may be implemented by a software module in a portable computing device with a wireless communicator.
PIDの機能が移動電話機に統合される場合、好ましい実施の形態で使用されるオーディオ信号の代わりに、さまざまな種類の電話信号を使用することがオプションで可能である。例えば、ワイヤレスネットワーク内のサーバがどのようにしてデジタルメッセージをSIMへ伝達することができるかは当技術分野で周知である。例えば、サーバは、このようなデジタルメッセージによりSIM内の加入者情報を変更することができる。また、移動電話機による無線伝送のパターンを生じるアクティビティをSIMがどのように発生することができるかは周知である。例えば、SIMは、無線包絡線伝送の個別のパターンを生じるような、加入者登録アクティビティを発生することができる。 If the functionality of the PID is integrated into the mobile telephone, it is optionally possible to use various types of telephone signals instead of the audio signals used in the preferred embodiment. For example, it is well known in the art how a server in a wireless network can communicate a digital message to a SIM. For example, the server can change the subscriber information in the SIM with such a digital message. It is also well known how SIMs can generate activities that result in patterns of wireless transmission by mobile phones. For example, the SIM can generate subscriber registration activities that result in discrete patterns of wireless envelope transmission.
言うまでもなく、本発明の代替の実施の形態では、PIDとサーバ410との間の通信は、オーディオ電話信号以外の手段によって行われてもよく、模擬電話アクティビティは、送信される無線包絡線のパターンを生じるいかなる種類の模擬移動電話アクティビティであってもよい。
Of course, in an alternative embodiment of the present invention, the communication between the PID and the
さまざまなワイヤレス電話機のモデルが、ハンズフリーキット用に、メス型ジャック以外のさまざまな種類のコネクタを有する。本発明の機能を維持しながらジャックを異なる種類のコネクタで置き換える方法は当業者には明らかである。 Different wireless phone models have different types of connectors other than female jacks for hands-free kits. It will be apparent to those skilled in the art how to replace the jack with a different type of connector while maintaining the functionality of the present invention.
以上、本発明について好ましい実施の形態を例として説明したが、本発明の精神および範囲内で上記および他の種々の適応および変更を行うことができることは言うまでもない。したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神および範囲内に入るすべてのそのような変形および変更を包含することである。 Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, it goes without saying that the above and other various adaptations and modifications can be made within the spirit and scope of the present invention. It is therefore the object of the appended claims to cover all such changes and modifications that fall within the true spirit and scope of the invention.
Claims (13)
移動電話機の差し込みコネクタに接続されるように構成されたコネクタと、
前記コネクタに結合され、前記移動電話機により受信される第1電話信号内の第1メッセージを受信するとともに該第1メッセージに応答して前記移動電話機のための第2電話信号内の第2メッセージを生成するように構成された電話信号プロセッサと
を備え、
前記第1および第2メッセージは、模擬電話アクティビティに応じて送信無線信号の包絡線を変調する模擬電話アクティビティである装置。 An apparatus for use with a mobile phone in a wireless communication network, the apparatus comprising:
A connector configured to be connected to a bayonet connector of the mobile phone;
A first message in a first telephone signal received by the mobile telephone coupled to the connector is received and a second message in a second telephone signal for the mobile telephone is received in response to the first message. And a telephone signal processor configured to generate.
The apparatus wherein the first and second messages are simulated telephone activities that modulate an envelope of a transmitted wireless signal in response to the simulated telephone activity.
前記第1メッセージを復号化する手段と、
前記第2メッセージを暗号化する手段と
をさらに備える請求項1に記載の装置。 The audio signal processor comprises:
Means for decrypting the first message;
The apparatus of claim 1, further comprising: means for encrypting the second message.
Applications Claiming Priority (1)
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US10/364,146 US6975853B2 (en) | 2002-10-22 | 2003-02-11 | Personal identification device for mobile telephone |
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