JP2005536952A

JP2005536952A - 低コスト高出力デジタルコードレス電話アーキテクチャ

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Publication number: JP2005536952A
Application number: JP2004531100A
Authority: JP
Inventors: リードル，ウィルヘルム，アーンスト; ケチカイロ，デイヴィッド，リー; ライ，フン，チ
Original assignee: アトリンクスユーエスエイインコーポレイテツド
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2005-12-02
Also published as: CN1679349A; WO2004019629A1; AU2003263945A8; KR20050038023A; AU2003263945A1; US20050227715A1; EP1532825A1

Abstract

ベースバンド回路（５００）とトランシーバとを有するデジタル非スペクトラム拡散のコードレス電話が提供される。ベースバンド回路は非特定用途向け回路を有する。非特定用途向け回路は、音声データをエンコード及びデコードするＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＶａｒｉａｂｌｅＳｌｏｐｅＤｅｌｔａＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＣＶＳＤ）回路を有する。トランシーバは、０ｄｂｍより大きい無線周波数（ＲＦ）送信出力で音声データを送信する周波数分割複信（ＦＤＤ）回路を有する。

Description

本発明は、概してコードレス電話に関するものであり、特に、低コスト高出力デジタルコードレス電話アーキテクチャに関するものである。

一般的に、コードレス電話はスペクトラム拡散技術（ＳＳＴ：ＳｐｒｅａｄＳｐｅｃｔｒｕｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）及び時分割複信（ＴＤＤ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）適応差分パルス符号変調方式（ＡＤＰＣＭ：ＡｄａｐｔｉｖｅＤｅｌｔａＰｕｌｓｅＣｏｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を使用して、高出力を実現している。しかし、ＳＳＴとＡＤＰＣＭの使用は、ベースバンド回路に特定用途向け回路を必要とし、このようなデジタルコードレス電話を製造する全体コストを押し上げている。

更に、従来のコードレスデジタル電話は、信号及び情報処理の遅延から生じる時間遅延のエコーを解決する高価なデジタル信号処理（ＤＳＰ：ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）回路を更に必要とする。

従って、従来技術の前述の欠点を克服する低コスト高出力のデジタルコードレス電話を有することが望ましく、特に有利である。

前述の課題と従来技術のその他の関連する課題は、本発明により解決され、本発明は、低コスト高出力のデジタルコードレス電話を対象とする。有利には、本発明は高価なスペクトラム拡散技術（ＳＳＴ：ＳｐｒｅａｄＳｐｅｃｔｒｕｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を使用することなく、安全なデジタルコードレス電話アーキテクチャを提供する。更に、本発明はベースバンド回路の特定用途向け回路の必要性を除去し、それによって、既製の構成要素を使用することが可能になる。既知のように、既製の構成要素は、特定用途向け回路より一般的に安く、容易に入手可能である。更に、本発明は、時間遅延のエコーとして消費者に生じる情報の処理遅延を除去し、それにより、エコーを解決する高価なデジタル信号処理（ＤＳＰ：ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）回路を本発明が使用する必要性を除去する。

本発明の態様によると、ベースバンド回路とトランシーバとを有するデジタル非スペクトラム拡散のコードレス電話が提供される。ベースバンド回路は非特定用途向け回路を有する。非特定用途向け回路は、音声データをエンコード及びデコードするＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＶａｒｉａｂｌｅＳｌｏｐｅＤｅｌｔａＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＣＶＳＤ）回路を有する。トランシーバは、０ｄｂｍより大きい無線周波数（ＲＦ）送信出力で音声データを送信する周波数分割複信（ＦＤＤ：ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）回路を有する。

本発明のその他の態様によると、デジタルコードレス電話により音声データを送信する方法が提供される。音声データは、ＶａｒｉａｂｌｅＳｌｏｐｅＤｅｌｔａＭｏｄｕｌａｔｉｏｎを使用してエンコードされる。エンコードされた音声データは、非スペクトラム拡散技術（ＳＳＴ：ＳｐｒｅａｄＳｐｅｃｔｒｕｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を使用してスクランブルされる。スクランブルされた音声データは、周波数分割複信（ＦＤＤ：ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）を使用して、０ｄｂｍより大きい無線周波数（ＲＦ）送信出力で送信される。

本発明の前記及び他の態様と特徴と利点が、添付の図面と共に読まれる以下の好ましい実施例の詳細な説明から明らかになる。

本発明は、ハンドセットとベースユニットとを有する低コスト高出力のデジタルコードレス電話を対象とする。本発明は、スペクトラム拡散技術（ＳＳＴ：ＳｐｒｅａｄＳｐｅｃｔｒｕｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）及び適応差分パルス符号変調方式（ＡＤＰＣＭ：ＡｄａｐｔｉｖｅＤｅｌｔａＰｕｌｓｅＣｏｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を使用せずに、ハンドセットとベースユニットとの間の安全な通信パスを提供し、それによって、従来技術で必要なベースバンド回路の高価な特定用途向け回路（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））の必要性を除去する。従って、本発明のベースバンド回路は、有利なことに、既製の構成要素のみを使用して実装され得る。

更に、本発明は、時分割複信（ＴＤＤ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）を超える所定の出力のより良いリンク量を得るために、周波数分割複信（ＦＤＤ：ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）を使用する。更に、本発明は、既存のＳＳＴシステムと比較して所定の最低ビット誤り率（ＢＥＲ：ＢｉｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ）のより良い性能を提供するために、ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙＶａｒｉａｂｌｅＳｌｏｐｅＤｅｌｔａＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＣＶＳＤ）エンコードを使用する。ＣＶＳＤの使用により、データを構成する必要性を除去し、それによって低い実装コストという結果を生じる。

本発明は、スペクトラム特性をより擬似雑音（ｎｏｉｓｅ−ｌｉｋｅ）にするために、スクランブル技術を使用し、周波数偏移キーイング（ＦＳＫ：ＦｒｅｑｙｅｎｃｙＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調装置における高変調のインデックスと結合して、例えば２００２年４月のＦＣＣＰａｒｔ１５ｒｕｌｅｃｈａｎｇｅのような連邦通信委員会（ＦＣＣ：ＦｅｄｅｒａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＣｏｍｍｉｓｉｏｎ）を満たすデジタルコードレス電話になる。

本発明は、多様な形式のハードウェア、ソフトウェア、特定目的プロセッサ、又はその組み合わせで実装されてもよいことがわかる。本発明は、ハードウェアとソフトウェアの組合せで実装されることが好ましい。更に、ソフトウェアは、プログラム記憶媒体に明白に具体化されたアプリケーションプログラムとして実装されることが好ましい。アプリケーションプログラムは、何らかの適切なアーキテクチャを有する機械にアップロードされて実行されてもよい。機械は、１つ以上の中央処理ユニット（ＣＰＵ）や、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）や、入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェースのようなハードウェアを有するコンピュータプラットフォームに実装されることが好ましい。コンピュータプログラムはまた、オペレーティングシステムとマイクロ命令コードを有する。ここに記載される多様な処理と機能は、マイクロ命令コードの一部でもよく、オペレーティングシステムを介して実行されるアプリケーションプログラムの一部でもよい（また、その組合せでもよい）。更に、追加データ記憶装置や印刷装置のように、多様なその他の周辺装置がコンピュータプラットフォームに接続されてもよい。

添付図面に示す構成システム要素や方法のステップのいくつかはソフトウェアで実装されることが好ましいため、システム構成要素（又は処理ステップ）の間の実際の接続は、本発明がプログラムされる方法に応じて異なってもよいことが更にわかる。この教示に基づいて、当業者は本発明の前記及び類似の実装又は構成を検討することができる。

本発明に従った動作を可能にするように、既存のデジタルコードレス電話に行われる変更について、簡単な説明が行われる。更に詳細な説明が、本発明によるデジタルコードレス電話の送信回路と受信回路にそれぞれ関する図１と２について行われる。その後、図３に関して、ベースバンド回路が既製の構成要素のみを有し、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のような特定用途向け回路又は構成要素を含まないような、デジタルコードレス電話のベースバンド回路の実装の説明が行われる。

説明のため、本発明の実施例によるデジタルコードレス電話は、既存のアナログ２．４ＧＨｚコードレス電話を変更することにより作られる。コードレス電話はハンドセットとベースユニットとを有し、その双方は、音声データをそれぞれ受信及び送信する受信部と送信部を有するベースバンド回路を有する。

変更は、以下に詳細に説明するように、ＣＶＳＤエンコード及びデコード機能と、クロック回復及びスクランブル／逆スクランブル機能とを組み込むようにアナログベースバンド回路を変更することを有する。ＣＶＳＤエンコード及びデコード機能は、コーデック集積回路（ＩＣ）に組み込まれる。

受信部への変更は、中間周波数（ＩＦ：ＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）と、受信部の無線周波数（ＲＦ）部分の検出帯域とを拡大することを有する。更に、送信部分への変更は、周波数変調（ＦＭ）変調器の前のガウス（Ｇａｕｓｓｉａｎ）データフィルタを追加することを有する。ＣＶＳＤデータストリームはフィルタリングの前にスクランブルされ、送信（ＴＸ）スペクトラムが測定される。コードレス電話が最大許容ＦＣＣレベルの１ワットで動作していても、２００２年４月のＦＣＣＰａｒｔ１５ｒｕｌｅｃｈａｎｇｅにより指定されたＦＣＣ要件の十分な範囲内になることが見出された。２００２年４月のＦＣＣＰａｒｔ１５ｒｕｌｅｃｈａｎｇｅは参照として取り込まれる。

受信部に戻ると、無線周波数（ＲＦ）モジュールの検出部からの復調信号は、比較器を使用してスライスされ、復調信号は、その遅延したものと排他的論理和（ＸＯＲ）が行われる。時間遅延は、適切な時定数を備えた抵抗−コンデンサ（ＲＣ）回路で行われる。適切な時定数は、マスタークロックの周期のオーダーで導き出される。一例として、以下に説明する図５のベースバンド回路５００について、４ＭＨｚのシステムクロックは６２．５ＫＨｚまで分割されてデータクロックを提供する。受信機の音声データのデータエッジを表す結果の遅延及びＸＯＲが行われた変調信号は、クロック回復のためシステムクロックをカウントダウンする周波数分割器をリセットするために使用される。この回復したクロック信号は、ＣＶＳＤ集積回路（ＩＣ）のデコードクロックと、逆スクランブル器を自己同期するシフトクロックとの双方に使用される。スクランブル器／逆スクランブル器は、７段シフトレジスタ（ｓｅｖｅｎ−ｓｔａｇｅｓｈｉｆｔ−ｒｅｇｉｓｔｅｒ）及びＸＯＲゲートを用いた多項式生成器を使用して実現される。スクランブル器／逆スクランブル器は、自己同期する。当然のことながら、本発明は前述の構成を有するコードレス電話に単に限定されず、その他の構成を有するデジタルコードレス電話について実装されてもよい。例えば、本発明のその他の実施例において、スクランブル器／逆スクランブル器は、７段より多いもの又は少ないものを有してもよく、送受信機能が送受信機により合わせて実行されてもよく、その他同様である。

図１は、本発明の例示的な実施例に従った低コスト高出力のデジタルコードレス電話の送信回路１００を示したブロック図である。送信回路１００は、コーデック１１０と、スクランブル器１１５と、周波数変調（ＦＭ）変調器１２０と、無線周波数（ＲＦ）増幅器１２５と、アンテナ１３０とを有する。送信回路１００は、デジタルコードレス電話のベースバンド回路の一部であることが好ましい。

図２は、本発明の例示的な実施例に従ったデジタルコードレス電話により音声データを送信する方法を示したフローチャートである。図２の方法は、図１の送信回路１００を使用して実行されてもよい。

アナログ情報は、（送信回路１００がハンドセットに実装されているか、ベースユニットに実装されているかに応じて）ハンドセットのマイクロフォン回路１９９又はベースユニットの電話インタフェース回路１９８からコーデック１１０により受信され、ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙＶａｒｉａｂｌｅＳｌｏｐｅＤｅｌｔａＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＣＶＳＤ）を使用してデジタルデータストリームにエンコードされる（ステップ２１０）。コーデック１１０の結果の出力は、ＣＶＳＤエンコードされたデジタルデータストリームである。

ＣＶＳＤエンコードされたデジタルデータストリームは、スクランブル器１１５によりスクランブルされる（ステップ２２０）。スクランブル器１１５は、例えば擬似ランダムのユーザ定義の方法を使用して入力データビットの順序を変えることにより、ＣＶＳＤエンコードされたデジタルデータストリームをスクランブルしてもよい。スクランブル器１１５は、逆スクランブルと自己同期することができることが好ましい。

ＦＭ変調器１２０は、ローパス・ガウスフィルタ１２１と、周波数偏移キーイング（ＦＳＫ）モジュール１２２とを有する。スクランブル器１１５から出力されたスクランブル済のＣＶＳＤエンコードされたデジタルデータストリームは、予め指定された無線周波数（ＲＦ）チャネル帯域内に制限されたフィルタリング済の信号を出力するように、ローパス・ガウスフィルタ１２１によりフィルタリングされる（ステップ２３０）。フィルタリング済の信号は、ＦＳＫモジュール１２２に直接加えられ、高いＲＦキャリアを変調する。高いＲＦキャリアは、高い偏移率（ｄｅｖｉａｔｉｏｎｒａｔｉｏ）を使用したＦＳＫモジュール１２２により変調されることが好ましい（ステップ２４０）。

変調されたＲＦキャリアは、ＲＦ増幅器１２５により増幅及びフィルタリングされ（ステップ２５０）、周波数分割複信を使用してアンテナ１３０から送信される（ステップ２６０）。変調されたＲＦキャリアは、０ｄｍより大きいＲＦ送信出力で送信されることが好ましい。更に、変調されたＲＦキャリアの電力スペクトル密度（ＰＳＤ：ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒａｌＤｅｎｓｉｔｙ）が如何なる３ｋＨｚの帯域においても＋８ｄｂｍに制限されることが好ましい。

図３は、本発明の例示的な実施例に従った低コスト高出力のデジタルコードレス電話の受信回路３００を示したブロック図である。受信回路３００は、アンテナ１３０と、無線周波数（ＲＦ）モジュール３１０と、データスライス器３２０と、クロック回復回路３３０と、逆スクランブル器３４０と、コーデック１１０とを有する。受信回路３００は、デジタルコードレス電話のベースバンド回路の一部であることが好ましい。

入力復調データは、データスライス器３２０を使用して仕切られた後に、その時間遅延したものとＸＯＲが行われる。この処理により、データ信号が（高から低に、又は低から高に）状態を変化させる度に生じる狭いパルスを有する波形を表す信号を生じる。このパルスの幅は、パルスを生成するために使用される時間遅延の量と等しい。このパルスはデータエッジと調子を合わせて揃えられ、それにより、受信データクロックを同期させるために使用されるタイミング基準を提供する。これは、４ＭＨｚのシステムクロックを取得して６２．５ＫＨｚまで分割するマスターカウンタをリセットすることにより行われる。このリセットは、受信データストリームが状態を変化させ、それ故に受信クロックをデータストリームに同期させる毎に生じる。

図４は、本発明の例示的な実施例に従ったデジタルコードレス電話により音声データを送信する方法を示したフローチャートである。図４の方法は、図３の受信回路３００を使用して実行されてもよい。

変調された信号は、アンテナ１３０により受信され（ステップ４１０）、無線周波数（ＲＦ）モジュール３１０により復調及びフィルタリングされる（ステップ４２０）。復調した信号は、ロジックレベルのデータストリームを出力するように、データスライス器３２０を通じて送出される（ステップ４３０）。データスライス器３２０は、１ビットのアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）を有する。

本発明の好ましい実施例では、データスライス器３２０は、直線領域で動作し、ロジックレベルに対する増幅器として使用されるＣＭＯＳゲートを使用して実装される。入力信号は、ＣＭＯＳゲートの動作基点を定めるために、負のフィードバックを備えたインバーターゲート（高に引き上げられた１つの入力を備えた再使用のＸＯＲゲート）にＡＣ結合される。このセルフバイアス（ｓｅｌｆ−ｂｉａｓ）は、ゲートが非常に高い利得を備えたデータ信号で動作する閾値レベルを生じる。これは、（ロジックレベルに）仕切られた信号を出力で生じる。信号は、その他のゲートを使用して更に反転され、元のデータの極性を回復する。

データスライス器３２０から出力される結果のロジックレベルのデータストリームは、コーデック１１０及び逆スクランブル器３４０の同期クロックを出力するように処理するために、クロック回復回路３３０を通じて送出される（ステップ４４０）。クロック回復回路３３０は、元のデータと、元のデータの時間遅延したものとで論理的排他和（ＸＯＲ）の論理演算を実行し、受信した信号の上昇データエッジと下降データエッジで揃えられた短いパルスのみを有する信号を作る。このパルスは、受信機のクロックを分割するクロック回復回路３３０のカウンタステージ（ｃｏｕｎｔｅｒｓｔａｇｅ）３３１をリセットするために使用される。前述のように、結果の同期のクロックは、コーデック１１０及び逆スクランブル器３４０用の回復したクロック信号を提供するために使用される。

コーデック１１０のデコーダ部分の信号出力は、元の音声信号を表すアナログ信号を備える（ステップ４５０）。アナログ信号は、電話回線又はハンドセットのスピーカに使用するために更に増幅及び処理されてもよい（図示せず）。

図５は、本発明の例示的な実施例に従ったハンドセットとベースユニットとを有するデジタルコードレス電話のベースバンド回路５００を示す概略図である。ベースバンド回路５００は、ハンドセット及び／又はベースユニットに実装されてもよい。

ベースバンド回路５００は、データスライス器５１０と、クロック回復モジュール５２０と、逆スクランブル器５３０と、スクランブル器５４０と、コーデック５５０（送信用及び受信用）と、事前変調フィルタ５６０とを有する。データスライス器５１０とクロック回復モジュール５２０と逆スクランブル器５３０は、ベースバンド回路５００の受信部に対応する。スクランブル器５４０と事前変調フィルタ５６０は、ベースバンド回路５００の送信部に対応する。コーデック５５０は、ベースバンド回路５００の受信部と送信部の双方に対応する。事前変調フィルタ５６０は、前述のように、ガウス形式のフィルタとして実装されてもよい。

添付図面を参照して例示的な実施例について説明したが、本発明はこの正確な実施例に限定されず、本発明の範囲又は要旨を逸脱することなく、多様なその他の変更形態や変形形態が実施されてもよいことがわかる。このような全ての変更形態及び変形形態は、特許請求の範囲に記載の本発明の範囲内に含まれることを意図する。

本発明の例示的な実施例に従った低コスト高出力のデジタルコードレス電話の送信回路１００を示したブロック図である。本発明の例示的な実施例に従ったデジタルコードレス電話により音声データを送信する方法を示したフローチャートである。本発明の例示的な実施例に従った低コスト高出力のデジタルコードレス電話の受信回路３００を示したブロック図である。本発明の例示的な実施例に従ったデジタルコードレス電話により音声データを送信する方法を示したフローチャートである。本発明の例示的な実施例に従ったハンドセット及びベースユニットを有するデジタルコードレス電話のベースバンド回路５００を示した概略図である。

Claims

音声データをエンコード及びデコードするＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＶａｒｉａｂｌｅＳｌｏｐｅＤｅｌｔａＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＣＶＳＤ）回路を有する非特定用途向け回路を有するベースバンド回路と、
０ｄｂｍより大きい無線周波数（ＲＦ）送信出力で前記音声データを送信する周波数分割複信（ＦＤＤ）回路を有する送信機と
を有するデジタル非スペクトラム拡散コードレス電話。
請求項１に記載のデジタルコードレス電話であって、
前記送信機は、音声データ送信の電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を、如何なる３ｋＨｚの帯域においても＋８ｄｂｍに制限するデジタルコードレス電話。
請求項１に記載のデジタルコードレス電話であって、
前記ベースバンド回路は、
前記音声データをスクランブルする自己同期スクランブル器と、
前記音声データを逆スクランブルする自己同期逆スクランブル器と
を更に有するデジタルコードレス電話。
請求項１に記載のデジタルコードレス電話であって、
前記スクランブル器と逆スクランブル器は、それぞれ多項式生成器を有するデジタルコードレス電話。
請求項１に記載のデジタルコードレス電話であって、
前記ベースバンド回路は、音声データと前記音声データの時間遅延したものとで実行される排他的論理和の論理演算に基づいて、クロック回復信号を生成するクロック回復回路を更に有し、
前記クロック回復信号は、前記音声データの上昇エッジと下降エッジで揃えられた複数のパルスを有するデジタルコードレス電話。
請求項１に記載のデジタルコードレス電話であって、
前記送信機は、連邦通信委員会（ＦＣＣ）Ｐａｒｔ１５ｒｕｌｅｃｈａｎｇｅに準拠するデジタルコードレス電話。
デジタルコードレス電話により音声データを送信する方法であって、
ＶａｒｉａｂｌｅＳｌｏｐｅＤｅｌｔａＭｏｄｕｌａｔｉｏｎを使用して音声データをエンコードするステップと、
非スペクトラム拡散技術（ＳＳＴ）を使用して前記エンコードされた音声データをスクランブルするステップと、
周波数分割複信（ＦＤＤ）を使用して０ｄｂｍより大きい無線周波数（ＲＦ）送信出力でスクランブルされた音声データを送信するステップと
を有する方法。
請求項７に記載の方法であって、
前記送信するステップは、送信済のスクランブルされた音声データの電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を、如何なる３ｋＨｚの帯域においても＋８ｄｂｍに制限する方法。
請求項７に記載の方法であって、
前記送信するステップは、連邦通信委員会（ＦＣＣ）Ｐａｒｔ１５ｒｕｌｅｃｈａｎｇｅに準拠する方法。