JP2000165310A

JP2000165310A - 携帯電話による音声信号受信方法

Info

Publication number: JP2000165310A
Application number: JP11334936A
Authority: JP
Inventors: Arnaud Parisel; アルノー・パリゼル; Xavier Dugast; グザビエ・デユガスト
Original assignee: Alcatel CIT SA; Alcatel SA
Current assignee: Alcatel CIT SA; Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2000-06-16
Also published as: PT1005242E; EP1005242B1; US6381451B1; ES2273466T3; DE69933104T2; CA2290116A1; FR2786636B1; ATE339067T1; AU730955B2; EP1005242A1; AU6174599A; DE69933104D1; FR2786636A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】携帯電話の使用に伴うエネルギーを節約し、
その持続時間を長くすること。【解決手段】スタンバイ状態の間中でも、携帯電話の
動作を細分化し、このスタンバイ状態を取り巻く通知信
号の受信条件が十分である場合にのみ、このスタンバイ
動作を展開させる。携帯電話がスタンバイ状態にあると
き、動作通知信号の冗長を考慮して、そのうちのいくつ
かの信号だけを聴いて、その他の信号を聴く必要性を決
定するとともに、携帯電話の作動を決定する。携帯電話
が通話中であるが、離れた通話相手が無言であるとき、
受信のために、また特に受信された信号の復号のために
消費されるエネルギーは、品質が悪すぎる復調された信
号を除去することによって節減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特にＧＳＭタイプ
の基地局から携帯電話に伝送される音声信号を受信する
方法に関する。とりわけ、本発明の目的は、携帯電話が
通話中であるが、通話相手が無言のままであるときにお
ける携帯電話の電力消費量を低減することを主眼とす
る。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話の分野では、電話機が長時間に
わたってスタンバイ状態に、すなわち待受状態に維持さ
れる能力は、主として、一方においては、そのバッテリ
ーに貯蔵されているエネルギーに、他方においては、そ
の電力消費量に関係している。バッテリーに貯蔵できる
エネルギーは限定されているので、電力消費量の節減の
要点は、一方においては、低電力消費型の構成部品を選
択することにあるとともに、他方においては、携帯電話
を可能な都度スタンバイ状態にさせることにある。スタ
ンバイ状態にさせることが可能であるとき、この状態に
させることによって、携帯電話の付属の回路への電力供
給がストップする。これらの付属の回路としては、主に
キーボード、ディスプレイ画面、送信器、受信器が挙げ
られる。また携帯電話の作動を制御するマイクロプロセ
ッサに関しては、そのタイミングクロックの周波数を低
くすることも図られる。一般に、タイミングクロックの
周波数は数ＭＨｚから数十ＫＨｚへと低くされることが
できる。これによって、エネルギー消費量の有意的な節
減がもたらされる。しかしながら、これだけでは十分で
ない。

【０００３】実際のところ、現在利用可能な携帯電話
は、一定のスタンバイ状態において約６０時間から約１
００時間の持続時間を有している。すなわち、持続時間
は、携帯電話が送信中であるとき、また移動中であると
きには、通信を確保する上でそれよりもはるかに短くな
る。とはいえこれら２つのケースでも、携帯電話は音声
信号または通知信号を受信できる状態でなければならな
い。携帯電話がスタンバイ状態にあるとき（通話中でな
いとき）、携帯電話は、だれかが基地局から自局との通
話を望んでいるとき、自局への着呼の出現を知らせるこ
とができる通知信号を受信しなければならない。したが
って、移動電話は、一方において、どの時点で、どのよ
うな時間的予約で、ありうる接続における次の情報が自
局に届けられるかを、また他方において、自局との通話
をすぐに望んでいる相手がいるかどうかを、自局に知ら
せる通知信号を規則的に受信しなければならない。これ
らの受信によって生じる電力消費量は、上述のスタンバ
イ状態の持続時間を低下させる。

【０００４】このような問題は、たとえば、特許出願Ｗ
Ｏ９８／１３９４９の中で説明されている技術的解決法
によって解消されている。つまり、この特許出願の中で
は、通知信号の多大な冗長を使用することによって、こ
れらの信号の一部のみを有利なケースにおいて受信すれ
ばよいようにし、こうすることによって、携帯電話を長
い時間にわたってスタンバイ状態にさせることができる
ようにしている。

【０００５】通話段階において、電話は送信する必要が
ないときがありうる。それなのに、送信の有無に関係な
く、携帯電話は離れた通話相手からの音声信号をずっと
聴いていなければならない。だが、この離れた通話相手
がしばらくの間無言のままでいることがありうる。つま
り、推定によれば、通常の通話では、携帯電話のユーザ
が送信のために自分の携帯電話を使用している時間は通
話時間の半分の間だけである。けれども、通話時間の間
中、携帯電話は聴いていなければならない。もし、この
聴取の間、また場合によっては携帯電話自体が送信して
いる間中であっても、他方の通話相手が無言でいる場
合、この離れた通話相手が無言でいるときに聴取にかか
わる電力消費量を抑えるべきである。

【０００６】そのための技術としては、断続伝送（Disc
ontinuous Transmission）のためのＤＴＸ技術といわれ
る技術が知られている。つまり、この技術によれば、携
帯電話と関係のある基地局は信号といわれる通知信号を
送信する。ＳＩＤとは、このような状況に対応している
「Silence Identification Data（無言識別データ）」
のことである。ＳＩＤ信号の次の受信まで、携帯電話を
スタンバイ状態にすなわち電力消費量の低い受信モード
にさせるのに、これらの信号を使用することが想定され
えるであろう。しかし、このような手法は実際的ではな
い。なぜならば、離れた通話相手がいつなんどき携帯電
話との会話を再開するかもしれないからである。したが
って、結局のところ、たとえこの通話相手が再び話し始
めなかったとしても、これらのＳＩＤ信号の受信イベン
ト間において聴いている必要がある。このことは余分な
エネルギー消費につながる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、電力消費
量の低減が不十分であるという事実から出発して、電力
消費量のさらなる低減に努めた。この低減は、携帯電話
に送るべき情報を一方において所与の長さのビットブロ
ック上で符号化することによって達成された。つまり、
これらのビットブロックのビットは複数の連続したフレ
ーム内の複数のウインドウに分割され、それらの宛先ま
で運ばれる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】これらの条件のもとで本
発明では、第１フレーム中に、この第１フレーム中の第
１タイムスロットで送信された音声信号を受信するよう
にする。それらの受信は、それらの復調や、場合によっ
てはそれらの復号、したがってこのケースでは受信系全
体の動作を含む。受信系は、ベースバンドで受信される
信号の受信および復調のために１つまたは複数の電圧制
御型発振器を含む。また受信系は、受信したビットの復
号、特にビタビ復号といわれる復号用の処理プロセッサ
も含む。本発明では、復調が適正である場合でしか復号
を行わさせない。必要があれば、処理プロセッサを動作
させる上でのエネルギー節約も行う。このエネルギー節
約は無視できないほどである。これらのことが少なくと
も第１タイムスロットの通知信号について達成される場
合、それらの意義が分かる。原則として次のフレーム内
において同じ位置を有する次のタイムスロットが現れる
前に、第２通知信号を、またはそれに対応する第２音声
信号を受信するまたは受信しないように携帯電話を構成
する。

【０００９】もちろん、これらの信号を受信しないとき
は、復号も処理も動作させない。したがって、かなりの
エネルギー節約が図られる。

【００１０】より具体的には、本発明は携帯電話におい
て音声信号を受信する方法であって、これらの音声信号
が連続したフレーム内に位置するタイムスロットに分割
され、 − 第１タイムスロットに対応する第１音声信号を受信
するステップと、 − 受信した音声信号の品質情報を第１閾値と比較して
測定するステップと、 − この比較に応じて、第２タイムスロットに対応する
第２音声信号を受信するようにまたは受信しないように
携帯電話を構成するステップとをこの順序で含む方法を
目的とする。

【００１１】必要があれば、次のタイムスロットについ
て同じ処理を再度行う。

【００１２】本発明は、添付の図を参照しながら以下の
説明を読むことによってより良く理解されるであろう。
なお、これらの図は、例示用として示したものにすぎ
ず、本発明をいささかも限定するものではない。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を実施する上で使
用可能な携帯電話１を示している。携帯電話は、主とし
て、ケーシング内において、必要に応じて携帯電話を使
用するためにディスプレイ画面２と、操作ボタン４を有
するキーボード３とを具備している。機能上、携帯電話
はマイクロプロセッサ５を備えた電子回路を搭載してお
り、このマイクロプロセッサはデータやアドレスやコン
トロールバス６によってディスプレイ画面２、ボタン
３、プログラムメモリ７や１組の送信回路８および受信
回路９に接続されている。実際上、バス６はクロック１
０や、たとえばスタティックまたはダイナミックタイプ
のスクラッチパッド１１にも接続されている。電源１２
は様々な回路に電力を供給している。この電源は携帯電
話のバッテリによって構成されている。携帯電話の持続
時間を限定しているのは、この電源である。

【００１４】送信時または受信時に、回路８と９は特に
送受切換器１３を介して送受信アンテナ１４と接続され
ている。送信回路はマイク１５から送信すべき信号を受
け取る。受信回路は受信復号器１６と接続されており、
この受信復号器自体はスピーカ１７と接続されている。
マイク１５とスピーカ１７の表示は、ここでは象徴的で
ある。実際のところ、携帯電話は、ファックスまたはマ
イクロコンピュータに接続されている場合データでさえ
も送信するのに使用することができる。この場合、マイ
ク１５とスピーカ１７は、携帯電話とこのマイクロコン
ピュータとのインターフェース（図示せず）で置き換え
られる。このインターフェースも、バス６を介してマイ
クロプロセッサ５の制御下にある。この説明は携帯電話
の機能上のアーキテクチャの一例にすぎない。他の実施
も想定可能である。特に、すべての携帯電話が送受切換
器を有しているわけではなく、代わりにフィルタを有し
ている場合もありうる。

【００１５】携帯電話１は、事業者によって管理されて
いる携帯電話網の基地局１８と通信している。基地局１
８は、本発明に関しては、音声信号および／または通知
信号１９を携帯電話に発信する。本発明では、エネルギ
ー消費量を節減するために特別な方法で処理されるの
は、これらの信号１９の受信である。

【００１６】図２は、携帯電話が通話中であるときに、
無言を考慮するために採用されるプロトコルを示してい
る。ＢＣＣＨ（ブロードキャスト制御チャネル）といわ
れるチャネルで伝送される信号が、携帯電話１と基地局
１８の関係に事前に割付けられた。タイムスロット４５
は、携帯電話が基地局から音声信号等を受信するための
ものであり、２つのタイムスロット分だけ（タイムスロ
ット４５のフレームと同じフレーム内において）ずれて
いるタイムスロット４６は、携帯電話が基地局に宛てて
音声信号等を送信することを可能にする。

【００１７】図２は、ウインドウ４５の間中に受信され
る信号を破線で示しており、同じフレーム内のウインド
ウ４６の間中に送信される信号を実線で示している。エ
ネルギー節約は、もし携帯電話の所持者が話さない場
合、送信においてストレートに得られる。この場合、ウ
インドウ４６はいかなる送信も生じせしめない。

【００１８】一方、受信に対応しているタイムスロット
４５については、たとえ離れた通話相手が話さなくて
も、携帯電話は覚醒していなければならなく、離れた通
話相手が再び話し始める場合に備えるために、各フレー
ム内のウインドウ４５に聴き耳を立てていなければなら
ない。

【００１９】タイムスロット４５の間中のこの聴取は、
たとえこの場合における消費量が常時のスタンバイ時の
消費量を下回っているとしても、やはりエネルギー面で
高くつく。

【００２０】本発明では、送信される音声信号がブロッ
ク上で符号化されるということ、また４つの連続したフ
レーム内の４つのタイムスロットに分割されるというこ
とを利用する。したがって、離れた通話相手が無言でい
るときに、ＤＴＸプロトコルといわれるプロトコルが構
成されることが知られている。つまり、このプロトコル
では、各々２６のフレームからなる４つのグループに分
割される１０４のフレームの周期が採用される。各グル
ープは、ＳＩＤタイプの信号を送出するのに使用される
８つの連続したフレームからなるサブグループ４７を含
む。なお、ＳＩＤタイプの信号は、（これらの信号を受
信することが義務づけられている）携帯電話が対応する
作動モードに、すなわち特にエネルギー節約を伴う作動
モードに移行することを可能にする。さらにこのプロト
コルは、音声信号を運んでいることが検知される４つの
連続したフレームからなるサブグループ４８も含む。た
だし、これらのフレームは、もしリンクが送信器側にお
いて無言である場合、実際上何も運んでいない。サブグ
ループ４８は、その後に、ＳＡＣＣＨフレームといわれ
るフレーム内のタイムスロットを伴っている。ＳＡＣＣ
Ｈとは、「Slow Associated Control CHannel」のこと
である。すなわち、スロートラフィックに関連した制御
チャネルのことである。このタイムスロットの間中、基
地局は携帯電話に、携帯電話が監視しなければならない
隣接基地局２８のリストを与える。またこのタイムスロ
ットの間中、携帯電話は基地局に向けて、これらの隣接
基地局に関する、携帯電話が事前に行った測定情報をア
ップリンクにより送信する。これらの測定情報は、主と
して、受信した信号のレベルの測定情報である。

【００２１】ＳＡＣＣＨタイプのタイムスロット４９の
後には、サブグループ４８と同じタイプのフレーム５０
〜５２からなる３つのサブグループが続いている。本発
明では、フレーム４８、５０、５１および５２のサブグ
ループのタイムスロットの受信時に起こることが関心事
である。ところで、２６のフレームからなるグループは
アイドル（ＩＤＬＥ）フレームといわれるフレーム５３
内のタイムスロットで終わっている。フレーム５３のタ
イムスロットの間中、携帯電話は隣接基地局についての
ＦＣＨ、ＳＣＨ信号の探索を行い、その結果をタイムス
ロット４９の間中にアップリンクにより送信することが
義務づけられている。

【００２２】図３は、携帯電話が通話中であるが、基地
局１８から送信している離れた通話相手が信号を発して
いない場合における本発明の方法の具体的な実施を示し
ている。本発明の方法では、第１テスト５４において、
ＳＩＤタイプの信号の受信の有無が調べられる。ＳＩＤ
信号が受信されない場合、通話が交わされている。この
場合には、ステップ５５において、復調と復号が作動さ
れる。特に、対応する象徴的に記載されたスイッチ３２
と３３が閉じられる。反対に、ＳＩＤ信号が受信される
場合、携帯電話はタイムスロットのサブグループ４８、
５０、５１および５２の各々において、送信された音声
を表している符号化された信号を受信することになる
が、ただしこれらの信号が意味を有している場合に限ら
れる。そのため、第１ステップ５６において、携帯電話
は第１ウインドウ５７（サブグループ４８）の信号を受
信し、場合によっては復調、復号する。このとき、受信
された信号の品質がテスト５８において第１閾値と比較
される。品質が閾値Ｓ１を下回っている場合、雑音が存
在していることを意味している。この場合には、ステッ
プ５９において、無言状態が保持される。すなわち、基
本的にスイッチ３２と３３によるエネルギー節約状態が
保持される。この場合、スイッチ３２が開く（その一方
において、スイッチ３３は、場合によっては閉じていな
ければ、開いたままである）。また、信号のレベルが不
十分であったことを考慮して、アクション６０により、
時間的予約を４つのタイムスロット後に設定することが
決定される。実際のところ、このことはサブグループ５
０からサブグループ５１へ、またサブグループ５１から
サブグループ５２へ切換えるケースについてのみいえる
ことである。つまり、サブグループ４８からサブグルー
プ５０へは、予約は５つのフレーム後に設定されること
になり、サブグループ５２からサブグループ４８へは、
予約は１３のフレーム後に設定されることになる。

【００２３】一方、信号の品質がさほど悪くなくても、
雑音が存在しているかどうか確かでない。このような状
況のもとでは、ウインドウ５７のサブグループと同じサ
ブグループ（サブグループ４８）内の第２ウインドウ６
１の受信を準備する必要がある。このウインドウ６１の
信号が受信され、場合によっては復調、復号されるとと
もに、それらの品質がテスト６３において第２閾値Ｓ２
と比較される。先述と同じ条件のもとで、テスト６３の
結果に応じて、ステップ５９に、およびステップ６０
（このステップは予約の待ち時間について変更される）
に移行することが決定されるか、あるいは、さもなく
ば、信号の品質が閾値Ｓ２を上回っている場合、受信ス
テップ６４における第３ウインドウ６５の受信に移行す
ることが決定される。先述と同様に、この第３ウインド
ウからの信号がテスト６６において閾値Ｓ３と比較さ
れ、ステップ６７において、当該ブロックの第４ウイン
ドウに対応する信号を受信するまたは受信しないことが
決定される。

【００２４】この方式は、結果的に、もし離れた通話相
手が送信しない場合、受信された信号は雑音であり、ス
テップ５９および６０は携帯電話を次のグループの受信
までスリープ状態にさせることになる。このようにする
ことにより、多大なエネルギー節約がなされる。なぜな
らば、携帯電話の通話時における（聴取モードに起因し
た）監視エネルギーの４分の１しか消費されないからで
ある。

【００２５】比較閾値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３やステップ３６
および４２の閾値の決定は、様々な方法で行うことがで
きる。好ましい方法では、受信された信号を、それらの
変調時に、２ビット以上で、一般的には動的に８ビット
で量子化する。このような信号はバイナリシンボルだけ
を表しているとみなされるが、受信された信号の正確な
復号につなげるためにビタビアルゴリズムのパフォーマ
ンスをこの方法で、特に効果的な方法で導入する。ビタ
ビのアルゴリズムは、当然のことながら、ビット誤り率
を提供する。このビット誤り率は、復号することが選択
される場合、受信された信号の品質測定情報として使用
することができる。次に、このビット誤り率を閾値率Ｓ
１、閾値率Ｓ２または閾値率Ｓ３と比較することができ
る。また、受信されたシンボルの８ビットの量子化に従
ったビタビの復号と、２ビットの量子化に従ったビタビ
の復号の間で比較を行うこともできる。比較は２つの復
号の結果間で行われる。その結果、信号の品質が決定さ
れる。他の方法も、現在の技術のなかで知られている。

【００２６】通話モードに関しては、閾値Ｓ３以下の閾
値Ｓ２以下の閾値Ｓ１を選択する方が好ましい。実際の
ところ、第１ウインドウ５７の結果が非常に悪い場合、
雑音であることは確かであり、次のタイムスロットを聴
く必要はない。ところが、結果は正確な復号にいたるに
は十分でなかったが、閾値を超えている場合には、第１
ウインドウ５７の結果はタイムスロット６１の復号の結
果と組みあわされる。この場合、ビタビのアルゴリズム
では（受信されたビット列がより長いので）より正確な
組みあわされた測定情報にアクセスすることができるの
で、次のタイムスロットを受信、復号し続けなければな
らないかどうか決定するのに、より厳しく判断すること
ができるであろう。このことはもちろん第３タイムスロ
ット６５についても同様である。つまり、閾値Ｓ３はこ
の第３ウインドウのみの信号の品質に関する閾値ではな
く、３つのウインドウ５７、６１および６５全体からも
たらされる信号の品質に関する閾値になる。

【００２７】信号の品質を測定するには、義務的に受
信、復号されるＳＩＤ信号の受信からもたらされるビッ
ト誤り率を、タイムスロット５７の間中に受信された信
号の品質と比較することも可能である。特に、ＳＩＤ信
号の受信が困難であった場合、チャネル自体が雑音によ
って乱れていると考えることができる。この場合には、
この乱れを考慮するために閾値Ｓ１や閾値Ｓ２およびＳ
３を下げることができる。反対に、ＳＩＤ信号の受信が
完全であった場合、チャネルは雑音によって乱れておら
ず、この場合には、閾値Ｓ１、Ｓ２およびＳ３はより高
くされることができる。実際上、これらの閾値は、した
がって、ＳＩＤ信号の受信品質に応じて決定される。

【００２８】このようにすることにより、確かに、携帯
電話は、一方において、エネルギーを節約することにな
るであろうし、他方において、離れた通話相手が再び話
し始めたときにだけ、すなわち無作為的に（なぜなら
ば、このことは当該通話相手自身のイニシアチブに依存
しているからである）、復号のためにエネルギーを使用
しうることになる。

【００２９】信号の受信品質を測定する上での別の例で
は、もし復号を始めたくない場合、量子化された信号の
ゼロの経過数を考慮することができる。もしゼロの経過
数が受信されうるビット数の所与の割合を、たとえば二
倍を超えている場合、明らかに雑音であるとみなすこと
ができる。この場合には、復号する必要はない。したが
って、スイッチ３３による復号を実行することなくスイ
ッチ３２による受信を行うことができる。これによっ
て、やはりエネルギーは節約される。

【００３０】測定作業は、実際上、すべてマイクロプロ
セッサ１５により実行されるプログラムによって行われ
る。なお、このプログラムはメモリ７に事前に記録され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する手段を備えた携帯電話
を示す図である。

【図２】基地局と携帯電話間で交換される音声信号であ
って、本発明で考慮される音声信号のタイムダイアグラ
ムである。

【図３】本発明の方法による諸ステップのフローチャー
トである。

【符号の説明】

１携帯電話２ディスプレイ画面３キーボード４操作ボタン５マイクロプロセッサ６データ、アドレス、コントロールバス７プログラムメモリ８送信回路９受信回路１０クロック１１スクラッチパッド１２電源１３送受切換器１４送受信アンテナ１５マイク１６復号器１７スピーカ１８基地局１９音声信号および／または通知信号２０アンテナ２５交信２６、２７サービスエリア２８隣接基地局３２、３３スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】携帯電話（１）において音声信号を受信
する方法であって、前記音声信号が連続したフレーム内
に位置するタイムスロットに分割され、第１タイムスロットに対応する第１音声信号を受信する
ステップと、受信した音声信号の品質情報を測定（５、７）して第１
閾値（Ｓ１）と比較（５８）するステップと、この比較に応じて、第２タイムスロットに対応する第２
音声信号を受信するようにまたは受信しないように、携
帯電話を構成するステップとをこの順序で含む方法。
【請求項２】前記音声信号が、ビタビ復号器によって
復号されること、また前記品質情報が、前記ビタビ復号
器によって決定されることを特徴とする請求項１に記載
の方法。
【請求項３】前記第１閾値が、２より大きな動的な量
子化によるビタビ復号と、２の動的なビタビ復号との比
較により得られることを特徴とする請求項２に記載の方
法。
【請求項４】前記第２音声信号の受信時に、受信した音声信号の第２品質情報をを測定して第２閾値
（Ｓ２）と比較し、この比較に応じて、第３タイムスロットに対応する第３
音声信号を受信するようにまたは受信しないように、携
帯電話を構成することを特徴とする請求項１から３のい
ずれか一項に記載の方法。
【請求項５】前記第２閾値が、組合された閾値であ
り、前記第１閾値を上回っていることを特徴とする請求
項４に記載の方法。