JP2004518353A

JP2004518353A - コネクションレス・ブロードキャスト送信

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Publication number: JP2004518353A
Application number: JP2002558691A
Authority: JP
Inventors: ビーマーシャル，クリストファー; ジェイデイヴィス，ロバート
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2004-06-17
Also published as: WO2002058331A2; US20020094797A1; CN1456002A; EP1352498A2; WO2002058331A3

Abstract

通信システムは、ビーコンと、該ビーコンからのデータを受信する少なくとも１つの携帯機器とを有する。ビーコンは、一連の照会メッセージを提供するブルートゥースなどの周波数ホッピングである第一のプロトコルを用いてメッセージをブロードキャストする。スペクトラム拡散送信技術を用いて、追加的データがブロードキャストされる。これら２つのモードは、非同期受信機が短い時間で通信を確立するのを可能にするのに用いられ得るため、データが受信機に可及的速やかに送信され得る。周波数ホッピング技術は、より長いコール・セットアップ手順を要求し得るが、より大量のデータの双方向転送により適した通信を提供する。

Description

【０００１】
本発明は、電子機器のユーザ、特に（しかし非限定的に）携帯電話や適切な装備を有するＰＤＡ（パーソナル・ディジタル・アシスタント）などの携帯通信機器のユーザに対して、提供されるサービスに関する。本発明は、更に、該サービスを伝達する手段、及び該サービスを受信する携帯機器にも関連する。
【０００２】
携帯電話網への加入者が近年世界中で大幅に増加している。技術の進歩と機能性の追加により、携帯電話は個人向けの信頼された機器となった。この結果、モバイル情報社会が発展しており、個人向けサービス及びローカル・サービスが益々重要になっている。このような「コンテキスト認識（Ｃｏｎｔｅｘｔ−Ａｗａｒｅ；ＣＡ）」携帯電話は、ショッピング・モールのような場所に置かれ、その場所固有の報を提供する低パワでショート・レンジの基地局と共に用いられる。この情報は、例えば、ロケーション・マップや、近隣のショップ・レストラン情報などである。ユーザのＣＡ端末に、予め記録されたユーザの好みに従って受信情報をフィルタリングする装備が備え、特定の興味あるデータ・アイテムが受信された時のみユーザに通知されるようにしてもよい。
【０００３】
ユーザが、例えば携帯機器とビーコンとの間にコンタクトが確立されている間ビーコンの近くに留まることや具体的なインターアクションを始めることなどのアクションを採る必要無しに、ビーコンからのデータを迅速且つ効果的に集めることはＣＡ機器に要求される重要な点であることは明らかである。別の要件は、携帯機器はビーコンから集めたデータに関連する限りにおいて、比較的シンプルに保たれるべきである。
【０００４】
本出願人は、コネクションが確立される前にブルートゥース・プロトコルに準拠してＣＡ端末にデータがブロードキャストされるシステムを提案している（共通して譲り受けられた国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ０１／０６９４８、優先日：２０００年８月１５日、未公開）。このシステムは、ブルートゥース照会段階（ＢｌｕｅｔｏｏｔｈＩｎｑｕｉｒｙｐｈａｓｅ）を利用して、このモード中に送出される非常に短いＩＤパケットを延長し、こうして得られた余剰スペースを用いて少量の情報を運ぶ。この情報は、ブルートゥースのシステム関連データでもよく、一方通行のアプリケーション・データでもよい。このスキームは、この余剰フィールドを理解できない従来のブルートゥース機器と互換性を有するという利点を持つ。
【０００５】
例えばワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）などの複数のアプリケーションがこの特徴を利用することができる。この余剰フィールドは、ＣＡ携帯電話が自局の場所を迅速に判断できるようにするためのロケーション情報を提供することができる。
【０００６】
２つのブルートゥース送受信機がお互いを見つけるのを助けるために、照会（ｉｎｑｕｉｒｙ）手順は、７９の有効チャネルの中から特別に選ばれた３２のチャネル群に制限されていると共に、すべてのブルートゥース送受信機が元来知っている特別なホッピング・シーケンスに制限されている。ブロードキャスト・データ・フィールドは、ＩＤパケットに付属しているため、同じパターンに従う。これにより、情報転送はＩＳＭ帯域全体にわたって拡散されていなければならないと広く述べた２．４ＧＨｚＩＳＭ帯域に関するＦＣＣ規則と潜在的に衝突することになる。
【０００７】
他の帯域ユーザへの干渉を統計的に無くすために、通信されるデータ・レートに比べて広い帯域を占めるスペクトラム拡散無線システムには２つの主な分類が存在する。周波数ホッピング無線システムが既知であり、直接拡散システムが既知である。データ・ストリームを直接拡散し、搬送波は周波数ごとに周期的にホッピングする、上記２つのハイブリッド式のシステムも既知である。これらはすべて２．４ＧＨｚのＩＳＭ帯域に関するＦＣＣ規則において具体的に許可されている。
【０００８】
本発明の第一の態様によれば、ワイヤレス・メッセージ伝送が可能な少なくとも１つのビーコン装置と、該メッセージ伝送を受信可能な少なくとも１つの携帯機器とを有する通信システムであって、ビーコンは、第一のプロトコルを用いて、照会メッセージ列を提供するメッセージをブロードキャストするように構成され、該列中の異なる照会メッセージは異なる搬送周波数で提供され、ビーコンは、スペクトラム拡散送信技術を用いて追加的データをブロードキャストするように構成される、システムが提供される。
【０００９】
２つの異なるオペレーション・モードを用いることによって、一方のモード（スペクトラム拡散送信技術）をその技術が最も適したあるデータ・タイプに用い、他方のモード（周波数ホッピング技術）を他のデータ・タイプに用いることができる。例えば、スペクトラム拡散送信技術は、非同期受信機が短い時間で通信を確立するのを可能にするのに用いられ得るため、データが受信機に可及的速やかに送信され得る。周波数ホッピング技術は、より長いコール・セットアップ手順を要求し得るが、より大量のデータの双方向転送により適した通信を提供する。
【００１０】
一実施形態において、スペクトラム拡散送信技術は、単チャネル直接スペクトラム拡散送信システムを有する。このシステムは、第一のプロトコルから独立し得るため、追加的データの提供が照会メッセージの送信に用いられているプロトコルに影響を与えない。
【００１１】
別の好ましい実施形態において、追加的データは、第一のプロトコルを用いて送信されるデータの構造内に組み込まれ得る。例えば、照会メッセージのそれぞれが複数の所定のデータ・フィールドの形をし、ビーコンが送信前に追加的データ用の追加的データ・フィールドを各照会メッセージに付加するように構成されてもよい。
【００１２】
第一のプロトコル・システムの照会メッセージ内に組み込まれる追加的データ用のスペクトラム拡散装置を用いることにより、信号が拡散されるため、干渉源に対する信頼性が増し、規制当局の要求を満たす。
【００１３】
追加的フィールドを（適切には各照会メッセージの後ろに）付加することによって、データのブロードキャストは、現存する照会処理の最初に実行され得るため、このような処理がデータ転送前に実行されている間、通常の遅延が回避される。さらに、追加的フィールドをこれら第一のプロトコル（好ましくはブルートゥースであるが、必須ではない）に従って送信されるものの後ろに置くことによって、ビーコン信号を受信する意図のないこれらプロトコルに互換性を有する装置は、第一のプロトコルに従った妥協（ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｉｎｇ）オペレーション無しに該追加的データを単に無視することができる。
【００１４】
追加的データは、シーケンスを用いて拡散されることが好ましい。例えば、追加的データは、１１ビット・コードで１Ｍｂ／ｓのレートで拡散された９１ｋｂ／ｓのデータを有してもよい。
【００１５】
追加的データがどのように送信されるか（照会メッセージ内で送られるか、或いは、照会メッセージとは別に送られるか）にかかわらず、追加的データは、携帯端末とビーコン装置とが第一のプロトコルを用いてワイヤレスでデータを交換するのを始めることを可能にする。このように、追加的データは、コール・セットアップ手順の効率を向上させるのに用いられ得る。例えば、携帯端末とビーコン装置とは、照会メッセージを用いずに、ワイヤレスでデータを交換するのを始めることができる。
【００１６】
本システムは、第一のタイプの携帯端末と第二のタイプの携帯端末と互換性を有し得る。第一のタイプの携帯端末は、送信された照会メッセージ及び追加的データを受信するように構成され、第二のタイプの携帯端末は、送信された照会メッセージは受信するが、追加的データは受信しないように構成される。このように、第二のタイプの携帯端末は、第一のプロトコルを用いて通信する従来の装置でよい。
【００１７】
第一のプロトコルがブルートゥース（又は類似の周波数ホッピング構成）である場合、ビーコンは、所定のクロックト周波数シーケンス上で一連の照会メッセージをブロードキャストするように構成されてもよい。このビーコン用クロック情報は追加的データによって運ばれる。これは、本発明の実施形態に関して以下により詳細に説明するように、ブルートゥース・システムの照会性能を向上させることができる。
【００１８】
ビーコンは、ビーコン・データを受信するように構成された装置が追加的データ・フィールドから読み出すことをトリガするために、追加的データ・フィールドの存在を示す印を照会メッセージのデータ・フィールド（適切にはその時点で未使用の又は割り当てられていないフィールド）に含ませるように構成され得る。
【００１９】
さらに、本発明によれば、本発明に係るシステムにおいて用いられる携帯通信機器であって、第一の通信プロトコルに従ってショートレンジ・ワイヤレス照会メッセージを受信し、スペクトラム拡散送信技術を用いて追加的データ・ブロードキャストを受信することが可能な受信器を有し、該追加的データを読み取り、該データをユーザへ提示する手段を更に有する携帯通信機器が提供される。
【００２０】
さらに、本発明によれば、ワイヤレス・メッセージ伝送が可能なビーコン装置であり、ビーコン装置とメッセージ伝送を受信可能な少なくとも１つの携帯機器とを有する通信システムにおいて用いられるビーコン装置であって、第一のプロトコルに従って配列された一連の照会メッセージをブロードキャストし、スペクトラム拡散送信技術を用いて追加的データをブロードキャストする、ように構成されたビーコン装置が提供される。
【００２１】
さらに、本発明によれば、ビーコンと携帯通信装置との間で通信する方法であって、第一のプロトコルに従って照会メッセージ列を送信し、スペクトラム拡散送信技術を用いて追加的データをブロードキャストし、該列中の異なる照会メッセージは異なる搬送周波数で提供され、携帯端末は追加的データを受信し、これから第一のプロトコルを用いてビーコン装置との通信をするか否かを判断する方法が提供される。
【００２２】
ここで、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を例示的に説明する。
【００２３】
以下の説明においては、ビーコンから携帯機器（電話、ＰＤＡなど）へのメッセージの伝達にブルートゥース・プロトコルを用いるＣＡアプリケーションについて特に考える。明らかなように、照会手順の一部として報知チャネルを含むという本発明の一般的な概念は、ブルートゥース機器に制限されず、他の通信装置、特に周波数ホッピング・システムに適用可能である。
【００２４】
図１を参照する。通信システムは、周波数ホッピングなどの第一のオペレーション・モードＦＨに従ってワイヤレスでデータを交換することによってネットワークを構築可能な少なくとも２つのデバイス１０、１２を有する。この第一のオペレーション・モードは第一のプロトコルに従う。これらデバイスの一方１０は携帯端末であり、他方１２はビーコン装置である。ビーコン装置１２は、更に、例えばスペクトラム直接拡散を用いて、第二のオペレーション・モードＤＳＳＳに従ってデータをワイヤレスでブロードキャストする。ビーコン１２と携帯端末１０との間の通信は、冗長（ｌｅｎｇｔｈｙ）コール・セットアップ手順（いわゆる「照会」段階（ｉｎｑｕｉｒｙｐｈａｓｅ））を有するブルートゥース・メッセージング・プロトコルを用いることができる。携帯端末１０は、従来のブルートゥース装置でもよい。特別に作られた携帯端末がこの照会段階を完了することなく限定された量のデータを受信することができるようにするために、ＤＳＳＳ通信リンクがセットアップされる。
【００２５】
第三の装置１４は、本発明に従って設計され、ＤＳＳＳデータ・ブロードキャストを受信するように構成されるため、照会段階を完了させて他の装置のブルートゥース・ネットワークに加わる必要無しに、或いは最初からブルートゥース・ネットワークに加わっている必要無しに、データを取得することができる。
【００２６】
本出願人がＤＳＳＳを選択した理由は、それが（規則によるシステム信頼性のための）長いホップ・シーケンスの要求を除去するため、非同期受信機によるより高速な信号発見を可能とするからである。これにより、メッセージを受信することができるのに要求される待ち時間が減る。
【００２７】
ブルートゥース・プロトコルに準拠したメッセージ伝送がサポートされている場合、ブルートゥース・システムは、これを利用して本来拡散シーケンスを表すと議論され得る固定メッセージを送る。
【００２８】
一例において、データ情報は、シーケンスで拡散され、このＤＳＳＳモードにおいて、チャネル上で送信される。これにより、ＦＨ伝送システムの長いホップ・シーケンスを探す時間の掛かる処理を経る必要無しにネットワークに加わりたいと思っている端末へ情報をブロードキャストする手段が提供される。
【００２９】
ＤＳＳＳモードは、このために特別に割り当てられた１つのチャネルでもよく、送信器がホップする限定された数のチャネルでもよい。後者の場合、完全なホッピング・システムの過剰な同期化の影響無しに干渉に対する信頼性が提供される。
【００３０】
これら２つのオペレーション・モードは、一部のデータ通信タスクに対しては純粋な周波数ホッピングとして同じ無線オペレーションを用い、別のデータ通信タスクに対してＤＳＳＳを用いる、というように交互に行われてもよい。ＤＳＳＳモードを用いて送られるネット・データ・レートが課せられた拡散コードの長さに対応した量分減らされると、空中でのグロス・ベアラー（ｂｅａｒｅｒ）・データ・レートは、双方のモードで同じレートに維持することができるため、無線設計を簡素化できる。これは、サポートされ得るデータ・レートを減らすが、更に、ノイズ及び干渉に対する信頼性を向上させる。
【００３１】
別の方法として、このシステムの２つの機能、すなわち情報のブロードキャスト及び／又は取得とトラフィックの提供は、伝達されるべき情報をモードに応じてそれぞれ調整することで、異なるモード（ＤＳＳＳ及び純粋な周波数ホッピング）を用いて異なる無線で実施され得る。
【００３２】
以上、本発明の様々な考え得る実施例を手短に概説した。ここで、本発明の好ましい実施形態の１つをより詳細に説明する。本実施形態では、第一のプロトコル通信がブルートゥース・メッセージングであり、追加的データはブルートゥース・データ・フォーマットの構成の中に一体化される。
【００３３】
図２は、１以上の低パワでショート・レンジの基地局若しくはビーコン１２、１３と共に用いられるＣＡ携帯電話１４の概略ブロック図である。前述のように、そして後に詳述するように、このような装置は、ショッピング・モールのような場所で用いられ、ビーコンが情報キーを携帯機器へダウンロードすることによって、ローカル・マップや、近隣のショップ・レストラン情報などのローカル情報を提供し得る。情報キーは、完全な情報のソースへの参照を提供する小さなデータ・オブジェクトであり、複数の所定フィールドの形をしている。そのうちの１つはユーザへ提示される説明文の短い一部を含む。別のフィールドは、例えばＵＲＬや電話番号などの形をしたポインタ若しくはアドレスである。他の補助的フィールドは、該データがどのようにユーザに対して提示されるか、及び、該アドレスがどのように利用されるかについて制御し得る。明らかにされるように、適切なキーを待機することは時として時間の浪費となり得るが、上記ビーコンは、一般的に、通常はそれぞれが異なるサービスに関連するこれら複数のキーを周期的にブロードキャストする。
【００３４】
ビーコンの構造及び構成に関する問題の１つは、出力パワ（通常は、１ｍＷ〜１００ｍＷの範囲）、局所的な干渉レベル、及び受信器の感度に依存するビーコン・レンジである。
【００３５】
ユーザのＣＡ端末１４は、メッセージを送受信する送受信ステージ（Ｔｘ／Ｒｘ）１８に連結されたアンテナ１６を有する。メッセージの送信は、該電話へのユーザ入力によってもたらされる。音声入力はマイク２０及びＡ／Ｄ変換器２２を介して入力され、他のデータ入力はキーパッド若しくは他の入力手段（ＵＩＰ）２４を介して入力される。これら入力は、信号・データ処理ステージ（ＰＲＯＣ）２６によってメッセージ・データ形式へと処理され、送受信ステージ１８へ供給される前にエンコーダ（ＥＮＣ）２８によって送信形式へ変換される。
【００３６】
アンテナ１６及び送受信器１８を介して受信されたメッセージは、デコーディング・ステージ（ＤＥＣ）３０を通じて転送される。このステージは、ブルートゥース・プロトコルに従って作動し、よって照会メッセージ及びページ・メッセージを読み出すことができる。加えて、本発明によれば、このデコーディング・ステージはＤＳＳＳ形式の追加的データをデコードすることも可能になる。例えば、これは、オリジナル・データ・ストリームを復元するために、入力されたデータ・ストリームの選択された一部を拡散コードと合成することを必要とし得る。デコードされたデータは、フィルタリング・信号処理ステージ（ＦＩＬＴ）３２へ供給される。該メッセージによって搬送されたデータが該電話のディスプレイ（ＤＩＳＰ）３４上に表示させるためのものである場合、該データは、任意的にバッファリング（ＢＵＦ）３８された後、ディスプレイ画像をフォーマットするディスプレイ・ドライバ（ＤＲＩ）３６へ転送される。明らかなように、ディスプレイ３４は、比較的シンプルな低解像度の装置でもよく、受信データのディスプレイ・データへの変換は、専用のディスプレイ・ドライバ・ステージを必要とせず、処理ステージ３２の機能性の１つとして実行されてもよい。
【００３７】
上記メッセージがビーコン１２、１３のうちの一方若しくは他方からのデータを搬送している場合、該電話は、予め記録された（ＰＲＯ）ユーザの好み４０に従って受信した情報をフィルタリングする能力を有し、格納された趣向データと該メッセージにおける題目インジケータとの比較が特定の興味あるデータ・アイテムが受信されたことを示す場合のみ、ユーザに通知される（すなわち、その情報がバッファ３８に留められるか及び／又はスクリーン３４上に低次される）。
【００３８】
従来の音声メッセージについて、該音声データは、フィルタリング・処理ステージ３２によって、Ｄ／Ａ変換器４２及び増幅器（ＡＭＰ）４４を介して、イヤフォン若しくはスピーカ４６へ出力される。電話網（ＴＥＬ）４８からのこのようなメッセージの受信は、矢印５０によって示される。電話網４８は、更に、電話１４から広域網サーバ（ＷＡＮＳＥＲＶ）５２へのリンク、更には、ＷＡＮ５４（例えばインターネット）を介した、電話１４に対してデータ・ソースを提供する１以上の遠隔サービス・プロバイダ（ＳＥＲＶ）５６へのリンクを提供する。
【００３９】
ＣＡ端末（電話１４）とＣＡ基地局（ビーコン（ＢＥＡ）１２）との間の通信は、２つの形式：「プッシュ」及び「プル」を採る。「プッシュ」モードにおいて、情報は、ビーコン１２、１３によって、短い「キー」６０の形で全携帯機器へブロードキャストされる。これらキーは、アプリケーションに応じて様々な形を採るが、一般的には、送信された情報の簡単な記述と、例えばサービス・プロバイダ５６のうちの１つを識別するＵＲＬなどのより完全な情報へのポインタとを含む。
【００４０】
キーは、「無意識に」、すなわちユーザによる直的的な介入無しに、端末１４によって受信され、フィルタリング・処理ステージ３２において適用される比較器機能によってユーザの予め設定された趣向に従って自動的にフィルタリングされる。この処理ステージは、受信し得る比較的大量のキーを並列的に処理するために、複数のコピーに対して同時に若しくは重ねて比較器機能を適用できると適当である。破棄されるものもあり、更なる研究のために保存されるものもあり、ユーザに対して直ちに通知されるものもある。例として、ショップは、興味を持ち、よってそれに応じて自身のフィルタ３２を設定しているユーザは自分の端末によって通知を受けるという知識に基づいて、特別奉仕品の詳細を通り掛かる端末にプッシュすることを選ぶかもしれない。
【００４１】
ユーザがキーに含まれる情報以上の情報を欲する場合もある。ここで、「プル」モードは、ユーザにサーバ５６との接続をセットアップし、能動的に情報を端末１４内へプルダウンすることを要求することを可能にする。よって、このモードは、通常、双方向である。
【００４２】
基地局若しくはビーコンは、通常、互いに独立している（ショッピング・モールのセットアップにおいて、各ショップは隣りのショップによって提供されるビーコンを参照することなく自身のビーコンを設け、維持する）が、これらビーコンは、それらの報知メッセージについて少なくとも一部調整の上、全体的に若しくは部分的にネットワーク化されてもよい。
【００４３】
図３は、本発明を具現化し、例えばデパートやショッピング・モールやテーマ・パークなどにおいて用いられるインフラの実現を提供するリンクされたビーコンから成る上記システム１００の図である。システム１００は、一連の場所にわたって分散した複数のビーコン１０２、１０４、１０６、１０８を有する。ビーコン１０２〜１０８のそれぞれは、以下に詳述するタイムスロット・フォーマットにおいて１以上のショートレンジ照会信号をブロードキャストする。ビーコン１０２〜１０８は、ビーコン・インフラ・サーバ（ＢＩＳ）１１０によって制御されており、１以上の端末１１２〜１１８はサーバ１１０に接続されている。端末１１２、１１４、１１６、１１８は、サービス・プロバイダ、すなわちビーコン１０２〜１０８のユーザに、ビーコン１０２〜１０８によって送信された照会促進信号上にピギーバックされた付加データの形の割当サービス・スロットを記述若しくは編集を可能にさせる。サービス・プロバイダは、インフラ・プロバイダから、一ビーコン、又はビーコンのサービス・スロットのうちの１つを借りてもよい。このため、サーバ１１０は、端末１１２〜１１８の１つを介して、ユーザによって記入されるためのシンプルなＨＴＭＬテンプレートを提供する。このテンプレートに例えばビーコン・ブロードキャストを介して搬送されるデータに対するサービス及び他の情報の記述を記入すると、該テンプレートは、好ましくはセキュアＨＴＴＰ（Ｓ−ＨＴＴＰ）やセキュア・ソケット・レイヤ（ＳＳＬ）などを用いた安全なリンクを介して、サーバ１１０へ返される。ＳＳＬはクライアントとサーバとの間に安全なリンクを作成する。このリンク上では、あらゆる量のデータが安全に送信され得る。Ｓ−ＨＴＴＰは、個々のメッセージを安全に送信するためのものである。サーバ１１０は、次いで、ビーコン１０２〜１０８のうちの関連する１つについての照会信号を添付するための適切な追加的データ・パッケージを上記テンプレートで提出された情報に基づいて作成する。システム１００は、更に、当業者には容易に明らかなように、様々な機能を実行するのを補佐するアプリケーション・サーバ１２０を有してもよい。
【００４４】
図２に戻る。少なくとも上記ＣＡシステムの「プッシュ」モードのために必要なワイヤレス・リンクについての強力な候補技術はブルートゥースである。なぜなら、ブルートゥースは大量の携帯電話の構成部品となることが予想されるからである。ＣＡブロードキャスト若しくは「プッシュ」モード利用についてブルートゥース・プロトコルを分析すると、問題が見つかる。理想的なケースにおいて、端末１４は固定ビーコン１２、１３を検知し、端末１４が何らの送信も行うことなく、それらビーコンから基本情報を取り出す。しかし、この種のブロードキャスト・オペレーションは現在のブルートゥース規格によってサポートされていない。
【００４５】
一部では、この不適合はブルートゥース・ビーコン・システムの周波数ホッピング性質を追う。すなわち、通過する端末によって受信された報知メッセージ（又は、実際にはあらゆるメッセージ）のために、端末は時間及び周波数の両方においてビーコンと同期が取られなければならない。携帯機器１４は、そのクロックをビーコン・クロックに合わせなければならない。更に、ビーコンＩＤから、複数のホッピング・シーケンスのうちいずれが採用されているのかを推定しなければならない。
【００４６】
この推定を行うために、該携帯機器は、従来通り、スレーブとして、ピコネット・マスタであるビーコンによって管理されたピコネットへ参加することが必要とされる。「照会」及び「ページ」と呼ばれる２組の手順が用いられる。照会は自称スレーブが基地局を発見できるようにし、ピコネットへの参加要求を発行する。ページは基地局が自身の選択によりスレーブを該ネットに加わるように誘うことができるようにする。これら手順の分析は、ピコネットに加わり、マスタから情報を受信する位置に達するまでに何十秒も掛かることを示す。これはＣＡ用途に対して長過ぎる。なぜなら、ユーザは加入が完了する前に一ビーコン・レンジの外へ移動し得るからである。
【００４７】
ビーコンからの報知データの受信の困難性は、ブルートゥース及び同様のシステムの周波数ホッピング性質によって少なくとも部分的に生じる。上記ブルートゥース照会手順は、マスタ及びスレーブを一緒に連れて行くことの問題を具体的に解決することを提案している。すなわち、出願人は、マスタによって発行された照会メッセージ上にＤＳＳＳ技術を用いてエンコードされた報知チャネルをピギーバックすることによって、本発明の考え得る１つの実施例が実現され得ることを認識した。ＣＡ端末のみが報知チャネル・メッセージを読むことが必要であり、ＣＡ基地局若しくはビーコンのみがそれを送信する。ゆえに、大気干渉において、このメカニズムは全体的に図１に示した携帯機器１０などの従来通りの（非ＣＡ）ブルートゥース・システムと適合する。
【００４８】
この本発明の好ましい実施例をいかに実施するかを示すために、我々は、最初に、照会手順自体がどのように動作するのかについて図４及び５を参照して考える。ブルートゥース・ユニットが他のブルートゥース機器を発見したいとき、いわゆる照会サブステートに入る。このモードにおいて、それはＧｅｎｅｒａｌＩｎｑｕｉｒｙＡｃｃｅｓｓＣｏｄｅ（ＧＩＡＣ）又は複数の任意的なＤｅｄｉｃａｔｅｄＩｎｑｕｉｒｙＡｃｃｅｓｓＣｏｄｅｓ（ＤＩＡＣ）を含む照会メッセージを発行する。このメッセージ送信は、複数のレベルにおいて繰り返される。まず、それは照会ホッピング・シーケンスを構成する全部で３２の周波数のうちの１６の周波数で送信される。このメッセージは偶数タイムスロットで２つの周波数で以下のように２度送信され、奇数タイムスロットは該２つの対応する照会応答ホッピング周波数上で応答を聞くのに用いられる。よって、１６個の周波数及びそれらへの応答は、１６のタイムスロット若しくは１０ｍｓにおいてカバーし得る。図４のチャートは、照会ホッピング・シーケンスを表すｆ｛ｋ｝周りに集められた１６の周波数上の送信シーケンスを示す。
【００４９】
次の工程は、送信シーケンスを少なくともＮ_{ｉｎｑｕｉｒｙ}回繰り返すことである。最も少ない場合で、これは、我々が照会送信行列Ａと呼ぶ送信行例を構成するシーケンス全体がＮ_{ｉｎｑｕｉｒｙ}＝２５６回反復されると設定されるべきである。次に、照会送信行列Ａは残りの１６の周波数上の送信シーケンスから成る照会送信行列Ｂへスワップされる。再び、行列Ｂは送信シーケンスの２５６回の反復から成る。全体として、照会送信は、行列Ａの送信と行列Ｂの送信との間で繰り返される。図４によって示されるように、行列間のこの切り替えの仕様状態は、誤りの無い環境においてすべての応答の集合を確保するように少なくとも３回発生しなければならない。これは、照会ブロードキャストに少なくとも１０．２４秒掛かることを意味する。
【００５０】
これを減らす１つの方法は、照会送信行列間の切り替えをより急速に、すなわち、１６個のタイムスロットをカバーする１０ｍｓを２５６回の繰り返すための２．５６秒が経過するまで待機することなく、行うことである。これは、例えば５０ｍｓ後に照会メッセージが検知されなかった場合、該メッセージは現行列の残部において検知されないであろうという理解に基づき、システムを切り替えるように設定することによっても適切に達成され得る。
【００５１】
ビーコンによって発見されることを欲する携帯機器は、照会スキャン・サブステートに入る。ここで、携帯機器は興味あるＧＩＡＣ若しくはＤＩＡＣを含むメッセージを聞く。携帯機器も周期的に作動する。携帯機器は、照会によって用いられる１６個の照会周波数をカバーするほど十分に長くなければならない照会スキャン区間の間、単一のホップ周波数上で傾聴する。連続スキャンの先頭間の間隔は、１．２８秒より大きくてはならない。選ばれた周波数は、照会ホッピング・シーケンスを構成する３２のリストから来る。
【００５２】
適切なＩＡＣを含む照会を聞いているとき、携帯機器は、いわゆる照会応答サブステートに入り、ビーコンに対する複数の照会応答メッセージを発行する。ビーコンは、次いで、該携帯機器をページし、ピコネットへ参加するように誘う。
【００５３】
本発明の好ましい実施形態においては、ブルートゥース照会モードへ修正を加えることによって、追加的データが提供される。（１Ｍｂ／ｓ÷１１＝９１ｋｂ／ｓで）送信される追加的データは、最初に１Ｍｂ／ｓで動く１１ビット・バーカー（Ｂａｒｋｅｒ）・コード・シーケンスとの排他的論理和を通過してから、照会メッセージに添付される。
【００５４】
受信機では、１Ｍｂ／ｓのデータ・ストリームが通常通り復元され、照会メッセージの後ろに添付されたデータは、元の９１ｋｂ／ｓのブロードキャスト・データ・ストリームを復元するために、対応する１１ビット・シーケンスを通される。これは、デコーダ３０（図２）において実行される。この追加的データは、基地局によって発行された照会メッセージに添付された余剰フィールドに提供される。この余剰フィールドは、ユーザ定義ペイロードを運ぶことができる。図６は、照会メッセージ「ＩＤパケット」の後ろにユーザ定義ペイロード「ＣＡＤＡＴＡ」が添付されている照会メッセージ構造を示す。
【００５５】
ＣＡシナリオにおいて、この「ＣＡＤＡＴＡ」ペイロードは、照会手順中に、ＣＡ端末へ報知情報若しくはキーを搬送するために用いられる。照会メッセージの終わりにフィールドを追加することによって、非ＣＡ受信器は修正無しにこれを無視することができることは明らかである。加えて、ＣＡ固有のＤＩＡＣを用いることによって、ＣＡ受信器は余分な情報フィールドの存在を通知されることが可能である。
【００５６】
「ＣＡＤＡＴＡ」ペイロードを拡散処理することによって、狭帯域干渉への耐性が向上する。これは、システムの信頼性を向上させると共に、規制当局の許可を得ることも可能にする。
【００５７】
この余剰データ・フィールドの存在は、（図６に示す）ブルートゥース照会パケットの終わりに従来通りに割り当てられたガード・スペースが減らされることを意味する。しかし、新しいホップ周波数へ変更するための周波数シンセサイザ時間を与えるために設けられたこのスペースは、一般的に、それ以外に用いられない。なぜなら、現在の周波数シンセサイザは余分なガード・スペース内へ拡張する必要の無いスピードで切り替えることができるからである。この標準的な照会パケットは、６８ビット長のＩＤパケットである。このパケットはハーフスロットで送信されるため、割り当てられるガード・スペースは、（６２５／２−６８）＝２４４．５μｓ（スロット区間：６２５μｓ、送信：１メガビット／秒）である。最近のシンセサイザは、本分野のエキスパートによって、２００μｓといった非常に短い時間で、或いはより小さい（１００μｓ程度の）ルーチンで切り替えることができる。
【００５８】
ガード・スペースの一部の考え得る１つの使い方は、この新しい追加的データ・フィールドに適したサイズとして１３６ビットを割り当てることであるが、他のフィールド・サイズも当然に可能であることは明らかである。例えば１００などのより少ない数のビットは、必要であれば、より大きな切替時間を可能にする。
【００５９】
ＣＡハンドセットは、ピコネットに加わる冗長な手順を経る必要無しに、素早く報知情報を受信することができる。加えて、該ハンドセットはいかなる情報も送信する必要は無いため、結果として、多くのＣＡ基地局が存在する密集した環境において特に重要となる電力節約が達成される。それにもかかわらず、該ハンドセットは双方向モードであり、より多くの情報を取得するためにピコネットへ加わることを望む場合、該ハンドセットはデフォルトの照会手順を通常通り採用することができる。追加的データ・フィールドをサポートすることによって機能性の損失は存在しない。
【００６０】
通常の環境において、我々の１３６ビットのうちの４ビットはトレーラー・ビットとしてＩＤフィールドのために失われる。これは訂正器によって読み出されるためである。残りの１３２ビットのうち、出願人が好む割当は、８８ビットをデータとして用い、４４ビットを２／３ＦＥＣ（前方誤り訂正）チェックサムとして用いることである。このように、各照会バーストは、１１バイトの追加的データを含む。１１ビット・コードを用いて再構築した後、追加的データの１バイトが導かれる。ＦＥＣの代替として、追加的ＦＥＣビットを必要としないバーカー（Ｂａｒｋｅｒ）・シーケンス・コーディングが用いられてもよい。
【００６１】
最も一般的なシナリオにおいて、Ａ及びＢ行列の第二のグループによって携帯機器は基地局を見つけ、それをＣＡビーコンと理解し、報知データを認識する。携帯機器は具体的に傾聴するため、２５６バーストのデータを少なくとも２度（Ａ及びＢ）読むことができ、我々に２５６バイトの２つのロット、すなわちトータルで５１２バイトのロットを与える。
【００６２】
このステージにおいて、携帯機器は、ビーコン・クロックの位相を知らない。なぜなら、この情報は送信されていないからである。携帯機器を支援するために、クロック情報は、次にＡＢ間での切り替えが発生する時を示す補助情報をと共に、図７に示すように、第一のＡＢグループにおいて行列の少なくとも一部として送信される。このクロック情報は、ＣＡ報知データの場所で送信されるため、２つのデータ・チャネル間を区別する手段が設けられる。別々のＤＩＡＣを用いることも１つの考えられる方法である。
【００６３】
携帯機器がビーコンのタイミングを知っている場合、携帯機器はそれがどのようにホップするのかも知っているため、すべての行列送信を追跡することができる。一フレームには１６の送信が存在するため、結果として得られるＣＡチャネルは１６倍の容量を有し、８キロバイトの情報を運ぶことができる。
【００６４】
端末は１．２８秒（若しくはそれ以下）毎に目覚めるため、通常、第一のＡ若しくはＢ期間の半分のマークによって端末が必要とするクロック情報が取得される。上記半分のマークにおいてクロックからデータへ切り替えることは、図８に示すように、複数の有益な利点を提供する。第一に、いつくかのデータを照会手順の開始から５秒以内に受信することができる。第二に、キーがサイクルの比較的後ろの方において現れても、（それが該端末にとって採るべき適切なアクションであれば）基地局に対する照会応答メッセージを自動的に発行することによって、端末は依然として重要なキーへ応答することができる。容量は増加しないものとすることに注意。
【００６５】
前述のように、携帯機器は、追加的データ・フィールド・パケットを３２個の照会チャネルのうちの１つで受信するため、使用可能帯域の１／３２のみが用いられる。明らかなように、携帯機器（ビーコン・スレーブ）が第一の照会パケットをいつ受信したかについて不確かであることを克服することができると、ホッピング周波数の所定の性質が提供され、よって全帯域幅が用いられる。スレーブが第一のパケットを受信した地点からマスタ照会ホッピング・シーケンスと同期を取るためには、マスタ・クロック・オフセットと該第一の受信パケットのマスタ・ホッピング・シーケンスにおける位置とを両方知っていなければならない。スレーブ・ホッピングを同期させる代替方法は、ブロードキャスト・フィールドごとにクロッキング・データを送信することである。これについては詳述しない。
【００６６】
携帯端末は、迅速に取得された追加的データをレンジ内のビーコンを識別するのに用いることができる。次いで、この情報は、携帯端末とビーコンとの間で第一のプロトコル・システムを用いてより迅速に通信を確立するのに用いることができる。ブルートゥースが第一のプロトコルである場合、照会手順を飛ばすことができ、追加的ＤＳＳＳデータが双方向ブルートゥース・リンクを確立するためのコール・セットアップ時間を低減するのに用いられ得る。このため、デコーダ３０（図２）は、ブルートゥース・セットアップ手順を飛ばすことができる。したがって、ブルートゥース処理の照会工程が追加的データを用いて効率良く完了することができる。ブルートゥース処理は、一般的に、照会段階及びインターアクション段階を繰り返すため、次の照会段階が回ってくるのを待機する遅延が存在し得る。本発明は、待機する必要性を無くす。なぜなら、同じデータは別のプロトコルと通じて直ちに送信され、ブルートゥース・インターアクション段階に進むことができるからである。
【００６７】
上記例において、追加的データはブルートゥース照会メッセージの構造内に一体化される。本発明の第二の実施形態においては２つのシステムが組み合わせられ、周波数ホッピング・システム（ブルートゥースなど）が、異なるプロトコルの単チャネルＤＳＳＳシステム（「Ｌｉｔｅ」或いは「ＺｉｇＢｅ」として知られるものなど）と組み合わせられる。ブロードキャスト情報及び認識／同期情報はＬｉｔｅシステムを通じて伝達され、トラフィック・チャネルが要望通りにブルートゥース・システムを用いてセットアップされる。これら２つのシステムは、所望であれば、オペレーション・モード間を周期的に切り替えることによって、１つの装置によって行われ得る。
【００６８】
再記するが、ＤＳＳＳデータは、周波数ホッピング・システムのコール・セットアップ手順の効率を向上させるのに用いられ得る。
【００６９】
本開示を読めば、当業者には他の変形例も明らかであろう。そのような変形例は、固定通信システム、移動通信システム、及びそれらに組み込まれるシステムおよび部品の設計、製造、及び使用において既に知られ、本明細書で既に説明された特徴の代わり若しくは加えて使用され得る他の機能を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
２つの異なるタイプの携帯機器がビーコン装置のレンジ内に位置する場合の本発明のシステムを示す図である。
【図２】
本発明を具現化するビーコン及び携帯機器の概略ブロック図である。
【図３】
リンクされたビーコン・インフラにおける一連の機器の概略図である。
【図４】
所定の周波数上に集約された照会アクセスコード行列の送信を示すチャートである。
【図５】
照会ブロードキャスト区間にわたって照会メッセージ行列間の交替を示す図である。
【図６】
現存する送信スロット内に報知データのパケットの挿入を示す図である。
【図７】
照会メッセージ行列のシーケンスにおいてビーコン・クロック・データを送信する第一の構成を示す図である。
【図８】
ビーコン・クロック・データを送信する図６の構成に対する代替的構成を示す図である。

Claims

ワイヤレス・メッセージ伝送が可能な少なくとも１つのビーコン装置と、該メッセージ伝送を受信可能な少なくとも１つの携帯機器とを有する通信システムであって、
前記ビーコンは、第一のプロトコルを用いて、照会メッセージ列を提供するメッセージをブロードキャストするように構成され、
該列中の異なる照会メッセージは異なる搬送周波数で提供され、
前記ビーコンは、スペクトラム拡散送信技術を用いて追加的データをブロードキャストするように構成される、ことを特徴とするシステム。
請求項１記載のシステムであって、
前記照会メッセージは、それぞれが複数の所定のデータ・フィールドの形をしており、
前記ビーコンは、送信前に前記追加的データ用の追加的データ・フィールドを各照会メッセージに付加するように構成される、ことを特徴とするシステム。
請求項２記載のシステムであって、
前記ビーコンは、各照会メッセージの終わりに前記追加的データ・フィールドを付加するように構成されることを特徴とするシステム。
請求項２又は３記載のシステムであって、
前記ビーコンは、前記所定のデータ・フィールドのうちの１つに前記追加的データ・フィールドの存在を示す印を含むように構成されることを特徴とするシステム。
請求項２乃至４のいずれか一項記載のシステムであって、
前記ビーコンは、前記追加的データ・フィールドの存在を示す印を前記所定のデータ・フィールドのうちの一に含むように構成される、ことを特徴とするシステム。
請求項２乃至５のいずれか一項記載のシステムであって、
前記追加的データはシーケンスを用いて拡散されることを特徴とするシステム。
請求項６記載のシステムであって、
前記追加的データは、１１ビット・コードで１Ｍｂ／ｓのレートで拡散された９１ｋｂ／ｓのデータを有する、ことを特徴とするシステム。
請求項１記載のシステムであって、
前記スペクトラム拡散送信技術は、単チャネル直接スペクトラム拡散送信システムを有することを特徴とするシステム。
請求項１乃至８のいずれか一項記載のシステムであって、
前記追加的データは、携帯端末と前記ビーコン装置とが前記第一のプロトコルを用いてワイヤレスでデータを交換するのを始めることを可能にすることを特徴とするシステム。
請求項９記載のシステムであって、
前記追加的データは、携帯端末と前記ビーコン装置とが前記照会メッセージを用いずに前記第一のプロトコルを用いてワイヤレスでデータを交換するのを始めることを可能にすることを特徴とするシステム。
請求項１乃至１０のいずれか一項記載のシステムであって、
少なくとも１つの第一のタイプの携帯端末と、少なくとも１つの第二のタイプの携帯端末とを有し、
前記第一のタイプの携帯端末は、送信された前記照会メッセージ及び前記追加的データを受信するように構成され、
前記第二のタイプの携帯端末は、送信された前記照会メッセージは受信するが、前記追加的データは受信しないように構成される、ことを特徴とするシステム。
請求項１乃至１１のいずれか一記載のシステムであって、
前記第一の通信プロトコルはブルートゥース・メッセージングを有することを特徴とするシステム。
請求項１２記載のシステムであって、
前記ビーコンは、所定のクロックト連続周波数上で一連の照会メッセージをブロードキャストするように構成され、
前記ビーコン用のクロック情報は、前記追加的データに含まれることを特徴とするシステム。
請求項１乃至１３のいずれか一記載のシステムにおいて用いられる携帯通信機器であって、
第一の通信プロトコルに従ってショートレンジ・ワイヤレス照会メッセージを受信し、スペクトラム拡散送信技術を用いて追加的データ・ブロードキャストを受信することが可能な受信器を有し、
該追加的データを読み取り、該データをユーザへ提示する手段を更に有することを特徴とする携帯通信機器。
請求項１４記載の装置であって、
前記受信器は、ブルートゥース・プロトコルに従ってメッセージを受信するように構成されることを特徴とする装置。
ワイヤレス・メッセージ伝送が可能なビーコン装置であり、
該ビーコン装置と前記メッセージ伝送を受信可能な少なくとも１つの携帯機器とを有する通信システムにおいて用いられるビーコン装置であって、
第一のプロトコルに従って配列された一連の照会メッセージをブロードキャストし、
スペクトラム拡散送信技術を用いて追加的データをブロードキャストする、ように構成されることを特徴とするビーコン装置。
請求項１６記載のビーコン装置であって、
送信前に各照会メッセージに前記追加的データ用の追加的データ・フィールドを付加するように構成されると共に、
前記追加的データを前記追加的データ・フィールド内で拡散する手段を更に有する、ことを特徴とするビーコン装置。
請求項１７記載のビーコン装置であって、
前記追加的データ・フィールドの存在を示す印を前記照会メッセージに含ませるように構成されることを特徴とするビーコン装置。
請求項１６乃至１８のいずれか一項記載のビーコン装置であって、
前記第一の通信プロトコルは、ブルートゥース・メッセージングを有することを特徴とするビーコン装置。
ビーコンと携帯通信装置との間で通信する方法であって、
第一のプロトコルに従って照会メッセージ列を送信し、
スペクトラム拡散送信技術を用いて追加的データをブロードキャストし、
前記列中の異なる照会メッセージは異なる搬送周波数で提供され、
前記携帯端末は前記追加的データを受信し、これから前記第一のプロトコルを用いて前記ビーコン装置との通信をするか否かを判断する、ことを特徴とする方法。
請求項２０記載の方法であって、
前記追加的データは、前記携帯端末が前記照会メッセージを用いずに前記ビーコン装置との通信を確立することを可能にすることを特徴とする方法。
請求項２０又は２１記載の方法であって、
前記第一の通信プロトコルは、ブルートゥース・メッセージングを有することを特徴とする方法。