JP2004511985A - ポータブル通信装置と外部ターミナルとの間の音声通信 - Google Patents
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Abstract
Description
(技術分野)
本発明は、一般的には人であるユーザーとの間で音声情報、すなわちスピーチ信号を伝送できるタイプのポータブル通信装置に関する。より詳細には、本発明は外部ターミナルとの間でデジタルデータを交換するための非同期インターフェースを有するポータブル通信装置に関する。
【0002】
(従来技術の説明)
上記のようなポータブル通信装置の例として、携帯電話、コードレス電話、ポータブルデジタルアシスタント、通信機、ページング装置、電子支払い装置またはポータブルナビゲーション装置が挙げられる。本明細書の他の部分ではGSMまたはUMTSのようなポータブル通信ネットワークのための携帯電話を参照する。しかしながら本発明は携帯電話だけに限定されるものではなく、本発明は添付した独立請求項に最良に定義されている。
【0003】
従来、古い携帯電話は、携帯通信ネットワークおよび多くの状況では公衆交換電話ネットワークを介して、人である二人のユーザーの間で音声通信を行うだけであった。最近では、携帯電話には別の機能、例えばポータブル通信装置と外部ターミナルとの間で二進データおよび/またはファクシミリデータを転送できる機能が設けられるようになってきた。かかる外部ターミナルとして、例えばデスクトップパソコン、ポータブルパソコンまたはパームトップコンピュータを挙げることができる。通常、外部ターミナルはワイヤーをベースとするインターフェース(例えば携帯電話上のシステムコネクタに接続されるシリアルケーブル)、赤外線リンク(例えばIrDA)または近距離補助データ通信用無線リンク(例えば2.4GHzのISMバンドを通したブルートゥース(登録商標))を介し、携帯電話に接続される。
【0004】
二進データまたはファクシミリデータは通常、携帯電話と外部ターミナルとの間で非同期状態で送信される。二進データおよびファクシミリデータの性質によってこれらデータは非同期で送信するのに適している。すなわち転送すべきデータは可変長さのパケットに分割でき、これらパケットはその後、受信側(携帯電話または外部ターミナル)で受信され、再現される。
【0005】
他方、デジタル音声信号は通常、例えば厳格なタイミング条件により連続ビットストリーム転送を行う、PCMの64kb/sの符号化を使用することにより、電話システム内で同期状態で転送される。このように、タイミング条件が厳格となっている理由は明らかである。すなわち人の音声には、「リアルタイム」の性質があり、この性質は非同期転送で起こり得るような予測されない遅延、すなわちバッファリングを認めないからである。
【0006】
従来、携帯電話と外部ターミナルとの間では音声信号を同期状態で伝送しなければならなかったことを念頭に入れると、このことと非同期の二進データまたはファクシミリデータの同時転送とを組み合わせることは困難である。換言すれば、共通する多重化接続装置で非同期二進データまたはファクシミリデータを転送しようとしながら、同時に携帯電話と外部ターミナルとの間で(保留されたタイミングで)音声信号を転送しようと試みると、問題が生じ得る。この問題が生じる理由は、音声サンプルはこれらサンプルが発生されたタイミングと同じ正確なタイミングで、これら音声サンプルを送らなければならないことにある。一般に、バッファリングは認められない。いずれの場合においてもバッファリングは許容できないほど大きい遅延時間または遅延ジッターを生じ得るので、大きな注意を払ってバッファリングを行わなければならない。接続装置を通して多量の非同期二進データまたはファクシミリデータを送る場合、連続する音声サンプルの間のタイミングが失われる程度に音声サンプルの一部が遅延され得る。
【0007】
国際特許出願第WO98/35517号はポータブル通信デバイスおよび外部付属品を開示しており、これらの間では同期式デジタルインターフェースを通してフルデュプレックスの非同期通信が行われるようになっている。同期デジタル音声信号は同期式インターフェースに対して非同期データ信号と多重化される。
【0008】
(発明の概要)
本発明の目的は同じ接続装置で二進データまたはファクシミリデータと共にデジタルスピーチ信号を同時に転送できるようにすることにある。より詳細には、本発明はスピーチ信号の伝送が容量の点で効率的である場合に移動局と外部ターミナルとの間で非同期データ転送と共に多重化された接続装置を通して音声信号を伝送することを目的とするものである。
【0009】
上記目的は移動局および外部ターミナルが二進データおよびファクシミリデータの伝送だけでなく、スピーチ信号の転送のためにも非同期通信プロトコルを使用できるようにすることによって達成される。スピーチ信号は二進データおよびファクシミリデータと共に上記非同期通信プロトコルを通してコード化されたフォーム(例えばGSMコード化されたフォーム)で、非同期で転送される。
【0010】
より詳細にはこれら目的は3つの対策を組み合わせることによって達成される。
【0011】
スピーチ信号は圧縮(コード化)され、これによって必要なバンド幅を狭くすることができる。
【0012】
スピーチ信号は二進データおよびファクシミリデータよりも優先化される。時間毎に利用できる充分なバンド幅がある場合、二進データおよびファクシミリデータはスピーチ信号と多重化される。そうしない場合、スピーチ信号だけを伝送する。
【0013】
スピーチ信号の所定の同期化を可能にするように、非同期通信プロトコルに対してフロー制御を実施する。このように、非同期通信プロトコルを通して仮想的な同期式スピーチチャンネルが設定される。
【0014】
上記目的に対する解決案は、添付された独立請求項に最良に記載されている。その他の目的、特徴および利点は次の詳細な説明、従属請求項だけでなく、添付図面からも明らかとなろう。
【0015】
本明細書で使用する「備える/備えた/含む/含んだ」なる用語は、記載した特徴、数量、工程または部品の存在を特定するものであり、その他の1つ以上の特徴、数量、工程、部品またはそれらの群が存在すること、またはそれらの群を追加することを排除するものではないことを強調したい。
【0016】
以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施例について更に詳細に説明する。
【0017】
(発明の詳細な開示)
まず図1を参照する。この図は例示された携帯電話1の形態をした携帯通信装置だけでなく、この携帯電話1が作動する環境も示している。この携帯電話1は通常の状態でディスプレイ2、キーボード3、ラウドスピーカー4およびマイク5を備える。これら構成部品2〜5は共に人とマシンとのインターフェースを形成し、このインターフェースを通して携帯電話1のユーザーは携帯電話と相互対話したり、この携帯電話を操作することができる。更に、携帯電話1は基地局10を通して携帯通信ネットワーク11に対する無線接続9を確立するための第1アンテナ6を備える。この携帯通信ネットワーク11は、例えばGSMネットワーク(移動通信のためのグローバルシステム)またはUMTS(ユニバーサル移動電話システム)とすることができる。携帯電話1はゲートウェイ12を介し、無線リンク9を通し、グローバル情報ネットワーク13にアクセスするのにも使用できる。このグローバル情報ネットワーク13はインターネットでよく、ゲートウェイ12はWAPサーバーでよい。
【0018】
例示された携帯電話1は第2アンテナ7も備える。この第2アンテナ7は第1外部デバイス15に対する短距離の補助的データ接続14を確立するのに使用できる。リンク14は本明細書の冒頭部分で説明したようなブルートゥース(登録商標)リンクとすることができる。外部デバイス15は例えばプリンタ、ファクシミリデバイス、モデム、コードレス電話の付属品(例えばヘッドセット)、コンピュータ(例えば固定デスクトップコンピュータまたはポータブルのラップトップコンピュータ)とすることができるが、他の多くのデバイスを使用することもできる。
【0019】
携帯電話1は上記のほかにIR(赤外線)インターフェース8も備え、この赤外線インターフェースにより携帯電話は例えば図1のモデムを例とする第2外部デバイス20に対する赤外線リンク19を確立できる。
【0020】
更に、シリアルケーブル17を通して携帯電話1に第3外部デバイス18を接続でき、このケーブル17は携帯電話1のハウジング内のシステムコネクタ16にプラグインされる。本明細書の他の部分では、この第3外部デバイス18を「外部ターミナル」と称す。
【0021】
この外部ターミナル18の例として、図1に示されたデスクトップパソコンがある。しかしながら、この外部ターミナルは同じようにポータブルパソコン、パームトップコンピュータ、ポータブルデジタルアシスタントなどでもよい。この外部ターミナル18は携帯電話1との異なるタイプのデジタル通信、例えばターミナル18と電話1との間の二進データおよび/または電子ファクシミリデータの転送を行うことができる。更に、以下に説明するように、ターミナル18と電話1との間で音声情報(例えば人の言葉)を伝送できる。特に、考えられる用途として、ユーザーが移動電話の対応する構成部品ではなく外部ターミナル18のスピーカーおよびマイクを通して話したり聞いたりする状況が挙げられる。換言すれば、外部ターミナル18はかかる用途におけるある種のハンズフリー機器として使用される。
【0022】
図2には携帯電話およびパソコンが詳細に示されている。図2の移動局200は図1の携帯電話1に対応するが、図2のパソコン300は図1の外部ターミナル18を示している。
【0023】
移動局200は、GSM TDMA電話であり、アンテナ202、無線ブロック210、チャンネルコード化/デコード化ブロック220、スピーチ信号コード化/デコード化ブロック230、コントローラ204、マイク236およびスピーカー238を備える。これら構成部品は一般に市販されているTDMA電話として周知の一般的な構造となっている。従って、これらについては以下、簡単にしか説明しない。これらの詳細なアーキテクチャについては当業者には周知であると考えられる。
【0024】
音声信号コード化/デコード化ブロック230は音声信号エンコーダ232を備え、このエンーダの入力端はマイク234の出力端に接続されており、エンコーダの出力端はブロック220内のチャンネルエンコーダ222の入力端に接続されている。チャンネルエンコーダ222の出力端は送信機212の入力端に接続されており、送信機212は無線ブロック210の一部となっている。この送信機212の出力端はアンテナ202に接続されている。従って、マイク236は周知の方法でユーザーからの話された可聴入力信号を受け、これを対応する電気信号に変換する。変換された電気信号はスピーチエンコーダ232へ送られる。このスピーチエンコーダ232は信号をデジタル信号に変換し、次にこの信号に対し、(適用できるGSM仕様、例えばGSM/DCS技術仕様06.10に従って)HR、FRまたはEFRスピーチ信号のコード化を実行し、この結果得られた信号をチャンネルエンコーダ222へ送る。チャンネルエンコーダ222はGSM TDMA規格に従って(例えばGSM/DCS技術仕様05.03に従って)チャンネルコード化を実行する。チャンネルエンコーダ222の出力信号は送信機212へ送られる。この送信機は種々の電子回路、例えばパワーアンプ、フィルタ、局部発振器および混合器を備える。送信機212の出力信号は900または1800MHzバンドの高周波TDMA信号であり、この信号はアンテナ02に供給され、アンテナ202から伝搬する電磁波として空中へ発射される。
【0025】
従って、アンテナ202で着信TDMA信号が受信され、この信号は無線ブロック210内の受信機214によって処理される。基本的には、受信機214の作動は送信機212の作動と逆である。受信機214の出力信号はブロック220内のチャンネルデコーダ224内でデコードされ、更にスピーチデコーダ234内でデコードされる。このデコーダの出力信号はスピーカー238へ送られ、スピーカー238はこの電気信号をユーザーに送る可聴音波に変換する。
【0026】
容易に実現されるように、コントローラ204は移動局200の全体の作動および制御の役割を果たす。このコントローラ204は市販されている任意のマイクロプロセッサまたは別のタイプのプログラマブル論理回路で実現することが好ましい。
【0027】
移動局200は通信ユニット250も有し、この通信ユニット250は物理的接続部260を通してパソコン300(例えば外部ターミナル)との非同期インターフェースを形成する。接続部260はシリアルケーブルを通して設定されることが好ましいが、ワイヤーをベースとするリンク以外のリンク、例えば赤外線リンク(例えばIrDA)または短距離補助データリンク(例えばブルートゥース(登録商標))も同じように使用できる。
【0028】
通信ユニット250は適当な制御ロジックおよびソフトウェアと組み合わされたシリアル通信のための回路、例えばUART、MUXなどを備える。この通信ユニット250は3G TS 27.010多重化プロトコル(図3では参照番号254、図3では400に基づく非同期シリアル通信プロトコルを形成する。このプロトコルは第3世代パートナーシッププロジェクト(3G PP)の一部であり、無線データ収束層252、410を備える。これら層については図3を参照してより詳細に説明する。しかしながら、以下の基本的条件が満たされる限り、ETSI GSM 07.10プロトコルのような他の非同期通信プロトコルも同じように使用できる。
【0029】
通信ユニット250は物理的接続部260を通してパソコン300への非同期通信チャンネルを提供し、このパソコン300を通して二進データ242およびファクシミリデータ244を伝送できる。本発明によれば、上記の他に通信ユニット250はプロトコル層252および254を通してパソコン300へGSMでコード化された音声信号を示すデジタルオーディオデータ240を伝送するようにもなっている。例えばGSMでコード化されたデジタルオーディオデータは無線ブロック210(図3内のデータフィールド414)の送信機212から直接受信でき、GSM無線データ収束層410内のデータフィールド412内へ挿入され、更に3G TS 27.010多重化プロトコル254、400のデータフィールド405内に挿入され、最終的に物理接続部260を横断してパソコン300へ転送できる。ここでデジタルオーディオデータはパソコン300の通信ユニット350内の層354/400および352/410を通してアンパックされる。次に、アンパックされたGSMコード化されたデジタルオーディオデータ340はGSMスピーチ信号エンコーダ/デコーダ320へ送られ、このエンコーダ/デコーダはチャンネルコード化/デコード化ブロック220内のチャンネルデコーダ222および移動局200のスピーチコード化/デコード化ブロック230内のスピーチ信号デコーダ234の上記動作に対応するチャンネルおよびスピーチデコーディングを実行する。このように、デコードされた音声信号をオーディオアプリケーション310へ供給することができる。このアプリケーション310はパソコン300のスピーカー338を通して音声信号を発する。
【0030】
更に、オーディオアプリケーション310はパソコン300のマイク336を通して音声信号を捕捉し、この音声信号をGSMスピーチエンコーダ/デコーダ320へ送ることができる。ここで、GSMコード化されたデジタルオーディオデータ340が発生され、通信ユニット350へ送られる。通信ユニット350は収束層352/410のデータフィールド412にデジタルオーディオデータ414を挿入する。次にこのデータは27.010多重化プロトコル354/400のデータフィールド405内に挿入され、物理接続部260を通して移動局200の通信ユニット250へ送信される。パソコン300のマイク336から得られたデジタル音声データはプロトコル254/400および252/410を横断し、最終的にGSMコード化されたデジタルオーディオデータ240として移動局200の送信機212へ供給され、この送信機はパソコン300のユーザーからのスピーチ信号を示す受信したデジタルオーディオデータをアンテナ202を通して別の移動通信者へ送信できる。
【0031】
従って、好ましい実施例では非同期通信プロトコルを通して音声信号に関連するデジタルオーディオデータをGSMコード化されたスピーチ信号として転送することができる。この場合、GSMコード化されたスピーチ信号は他のデジタルデータ、例えば二進データ242/342/410またはファクシミリデータ244/344/415と多重化できる。これによって少なくとも2つの重要な利点が得られる。まず第1に、スピーチ信号はGSMコード化されているので、転送のために少ない容量でよい。第2に、3G TS 27.010多重化プロトコルは既に、例えば二進データおよびファクシミリデータの非同期津審に利用できるので、スピーチ信号の転送のために別の収束層を実現する必要がない。その代わりに可能な場合には二進データおよび/またはファクシミリデータと共に多重化された状態で、移動局と外部ターミナルとの間でGSMコード化されたスピーチ信号が非同期で伝送される。
【0032】
次に図3を参照する。上記非同期通信プロトコルについてより詳細に説明する。既に説明したように、3G TS 27.010多重化プロトコル400は二進データ(例えば無線リンクプロトコルデータ)413だけでなく、より高いデータ層420のファクシミリデータ(例えばファックスプロトコルデータ)415も中間GSM無線データ収束層410を通して伝送できる。本発明によれば、二進データ413およびファクシミリデータ415と共に非同期の多重化された状態で27.010プロトコル400の収束層410を通してgコード化された音声414も伝送できる。
【0033】
図3には27.010プロトコル400のフレームフォーマットが示されており、このフォーマットは1バイトの長さを有するフレームフィールド401の開始点と共にスタートする。次に1バイトのアドレスフィールド402が設けられている。このアドレスフィールド402は移動局200と外部ターミナル300との間の127個の異なるロジカルチャンネルのうちの1つを示すDLCI(「データリンク接続識別子」)値を含む。3G TS 27.010のロジカルチャンネルは優先順序が与えられる。すなわちチャンネル0には最高の優先度が与えられ、チャンネル126には最低の優先度が与えられる。GSMコード化された音声414は高い優先度の論理チャンネルを通して伝送されるが、他方、二進データ413およびファクシミリデータ415は低い優先度のロジカルチャンネルを使用することができる。
【0034】
アドレスフィールド402の後には1バイトの長さを有する制御フィールド403が設けられている。この制御フィールドは標準的なHDLC制御値を含むが、この制御値については詳細には言及しない。データ長さフィールド404はその後のデータフィールド405の長さを示す。このデータフィールドにはプロトコル400を通して伝送すべき実際の情報が載っている。二進データ413およびファクシミリデータ415を伝送するには、より短いデータフィールド405を使用し、よって最大長さのデータフィールド405内でGSMコード化された音声414を伝送できるようにすることが好ましい。
【0035】
27.010プロトコル400のフレー無構造には1バイトのフレームチェックシーケンスフィールドが続く。このフィールドは(制御フィールド403によって設定されるような)フレームタイプに応じてフィールド401、402および403、またはすべてのフィールド401〜405のいずれかで計算された標準的なHDLCフレームチェックシーケンス値を記憶するようになっている。このフレームは1バイトを占めるフレームフィールド終了点(EOF)407で完了する。
【0036】
収束層410は送信すべきデータ412にDTX/クレジットバイト411を添付するが、このデータ412は無線リンクプロトコルデータ413、ファックスプロトコルデータ415またはGSMコード化された音声データ414とすることができる。このため、移動局200が送るべきデータを有していない場合、送信機212がアイドル状態となるように移動局200からの無線送信を制御できる。この機能は不連続送信(DTX)と称す。DTXを扱うのに必要な情報はDTX/クレジットバイト411の最大位ビットを占めるDTXビットで外部ターミナル300から移動局200へ搬送される。
【0037】
更に次のように、DTX/クレジットバイト411の3つの最小位ビットが使用される。移動局200はアップリンクの無線データフレームをバッファ化できる。外部ターミナル300がどれだけ多くの無線データフレームを受け入れできるかを外部ターミナル300に伝えるために、移動局は外部ターミナル300にクレジット値を提供する。外部ターミナルは移動局に送られる無線データフレームごとにクレジットを減らす。移動局が無線データフレームを送信できる場合、移動局は再びクレジットを増やす。移動局200から外部ターミナル300へはデータフレーム412と共にクレジット値更新情報が送られる。最大クレジット値は7であり、このクレジット値はある種のフロー制御として移動局200から外部ターミナル300へ使用することもできる。外部ターミナル300は、移動局200が外部ターミナル300へ無線データフレームを送ることができず、従って無線データを廃棄しなければならないことを示す0のクレジット値を移動局200へ送ることができ、従って、本発明ではバッファのオーバーフローおよびスピーチフレームの損失を防止するために、送り側(例えば移動局)と受信側(例えばパソコン)とを同期するのに上記DTX/クレジット機構を使用している。
【0038】
以上で、いくつかの実施例を参照して本発明について説明したが、特許請求の範囲に最良に記載されている本発明の範囲内で上記以外の実施例も同じように実施できると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
移動通信値とワークだけでなく、数個の外部付属品(パソコンを含む)に作動的に接続された携帯電話のブロック略図である。
【図2】
図1に示された携帯電話およびパソコンのブロック図である。
【図3】
図1および2の携帯電話とパソコンとの間のスピーチ信号、データおよびファックスを伝送するためのプロトコル構造の略図である。
Claims (20)
- 外部ターミナル(18、300)との間でデジタル非オーディオデータ(242、244)を交換するための非同期インターフェース(16、250)を有し、アナログ音声信号を表示するデジタルオーディオデータ(240)を無線伝送するためのポータブル通信装置(1、200)において、
前記装置(1、200)が前記非同期インターフェース(16、250)を通して前記外部ターミナル(18、300)との間で前記デジタルオーディオデータ(240、414)を非同期で交換するようになっていることを特徴とする、ポータブル通信装置(1、200)。 - 前記デジタル非オーディオデータ(242、244)が二進データ(413)および/またはファクシミリデータ(415)に関連するものである、請求項1記載のポータブル通信装置。
- 前記非同期インターフェース(16、250)がシリアル通信手段を含む、請求項1または2記載のポータブル通信装置。
- 前記非同期インターフェース(16、250)が多重化プロトコル(254、400)を含む、請求項2または3記載のポータブル通信装置。
- 前記多重化プロトコル(254、400)が3G TS 27.010またはETSI GSM 07.10を満たすものである、請求項4記載のポータブル通信装置。
- 前記多重化プロトコル(254、400)がGSM無線データ収束層(252、410)を含む、請求項5記載のポータブル通信装置。
- 前記装置が携帯電話(1、200)である、前のいずれかの請求項に記載のポータブル通信装置。
- ポータブル通信装置との間でデジタル非オーディオデータ(342、344)を交換するための非同期インターフェース(350)を有し、アナログ音声信号を表示するデジタルオーディオデータ(240)を無線伝送できるタイプのポータブル通信装置(1、200)と共に使用するための外部ターミナル(18、300)において、
前記非同期インターフェース(350)との間でコード化されたデジタルオーディオデータ(340、414)を伝送し、前記ポータブル通信装置(1、200)との間で交換するようになっており、更に前記外部ターミナル内のオーディオ入力または出力デバイス(336、338)との間でデコードされた音声信号を伝送するようになっているスピーチエンコーダ、デコーダ(320)を特徴とする外部ターミナル。 - 前記デジタル非オーディオデータ(342、344)が二進データ(413)および/またはファクシミリデータ(415)に関連するものである、請求項8記載の外部ターミナル。
- 前記非同期インターフェース(350)がシリアル通信手段を含む、請求項8または9記載の外部ターミナル。
- 前記非同期インターフェース(350)が多重化プロトコル(354、400)を含む、請求項10記載の外部ターミナル。
- 前記多重化プロトコル(354、400)が3G TS 27.010またはETSI GSM 07.10を満たすものである、請求項11記載の外部ターミナル。
- 前記多重化プロトコル(354、400)がGSM無線データ収束層(352、410)を含む、請求項12記載の外部ターミナル。
- 前記ターミナルがパソコン(18、300)である、請求項8〜13のいずれかに記載の外部ターミナル。
- ポータブル通信装置(1、200)と該ポータブル通信装置に接続された外部ターミナル(18、300)との間でアナログ音声信号を表示するデジタルオーディオデータ(240、340)を伝送する方法において、
デジタル非オーディオデータ(242、244、342、344、413、415)の非同期伝送もサポートしている多重化非同期プロトコル(254、354、400)に従ってデジタルオーディオデータ(240、340、414)を非同期で伝送する、デジタルオーディオデータの伝送方法。 - 前記デジタル非オーディオデータが二進データ(242、342、413)および/またはファクシミリデータ(244、344、415)に関連するものである、請求項15記載の方法。
- 前記多重化プロトコル(254、、354、400)が3G TS 27.010またはETSI GSM 07.10を満たすものである、請求項16記載の方法。
- 前記多重化プロトコル(254、354、400)がGSM無線データ収束層(252、352、410)を含む、請求項17記載の方法。
- 前記ポータブル通信装置(1、200)が携帯電話である、請求項15〜18のいずれかに記載のポータブル通信装置。
- 外部ターミナル(18、300)がパソコンである、請求項15〜19のいずれかに記載の方法。
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