JP2009526428A - 高価なフィルタの必要性を削減したｗｌａｎ−ｇｓｍハイブリッド機器の同期 - Google Patents

Abstract

ＷＬＡＮ−ＧＳＭマルチモード通信機器は、並設されたＧＳＭ用受信機がＧＳＭ基地局からの送信を受信する必要であることを信号で伝えるときはいつでも、データ送信を停止して電源を落とすＷＬＡＮ用送信機を備える。並設されたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用デバイスも含む場合、このＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用デバイスも、選択されたタイムスロットの間で、ＷＬＡＮ用送信機を停止させる信号を送信することができる。

Description

本発明は、ＧＳＭ−ＷＬＡＮマルチモード電話に関し、より詳しくは、相互干渉を制御する回路の製造コストを削減する方法と装置に関する。

構成部品を生み出した標準化団体が全く予見することができなかったマルチモードポータブル電子機器が導入されつつある。グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ（ＧＳＭ）携帯電話及びワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）のように組み合わせは、非常に役に立つ電話サービスを提供するが、これらが使用するワイヤレスのモードは相互干渉を引き起こす場合がある。ＷＬＡＮ用送信機で発生する広帯域ノイズは携帯電話受信機の感度を減少させることがある。この問題を軽減するために従来の設計では、アンテナとＷＬＡＮ用送信機との間に特別なフィルタを必要としている。このようなフィルタは、相対的に高価でかさばり、ＷＬＡＮの出力と入力感度を低下させる。

現在では、マルチモードＧＳＭ携帯電話は、ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）とＷＬＡＮコネクションとを経由して動的に通話接続することができ、費用の節約と接続品質を向上することができる。ＩＥＥＥ−８０２．１１ｂ／ｇタイプのＷＬＡＮは、免許不要の電波スペクトルである２．４ＧＨｚを利用するが、ＩＥＥＥ−８０２．１１ａタイプのＷＬＡＮは、専用の５ＧＨｚ帯の２３チャネル直交周波数分割多重化方式（ＯＦＤＭ）を利用する。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信は、２．４ＧＨｚのバンドを使用するＩＥＥＥ−８０２．１１ｂ／ｇのＷＬＡＮを妨害することがある。そして、いくつかのＧＳＭチャネルの第３高調波は、５ＧＨｚのＩＥＥＥ−８０２．１１ａのＷＬＡＮチャネルにおける特定のＯＦＤＭ副搬送波の周波数を妨害することがある。

並設された無線機器を隔離および遮蔽することは、相互干渉を減らすことに有効な方法である。しかし、アンテナの指向性及びレイアウトによってもたらされる、有限の隔離効果と小さい形状という要因とが、有効な隔離および遮蔽の実現性を制限してしまう。良好なフィルタリングは、送信機の出力に大いに役に立つが、これもまた機器のサイズと費用を増大させる。不幸にも、追加のフィルタリングは、送信機の効率と線形性を低減させてしまうことになる。効率を犠牲にすれば、送信機の線型性を増大させることによって、混変調成分を減少させることができる。しかし、バッテリ式の携帯機器にとっては、電力利用に関して非常に効率的であることが必要不可欠である。

Ｑｕｏｒｕｍ（カルフォルニア州サンディエゴ）によると、彼らのマルチモードに関する知的財産（ＩＰ）は、１つの無線機器でＧＳＭ音声電話とＷＬＡＮインターネット接続との同時対応した一番目の商業的技術となる。ＷＬＡＮとＧＳＭとの組み合わせは、携帯電話の加入者に電子メールの送信・地図のダウンロード・写真および動画の閲覧・ＧＳＭ通話を可能にする。ＧＳＭのＳＩＭカードの技法によって、ＷＬＡＮ機器がホットスポットと携帯電話の間を安全に行き来できる。宅内と企業内におけるＷＬＡＮの広範囲な利用は、ＶｏＩＰを用いることによって通話範囲を広げ、ＳＩＭカードテクノロジーによってＧＳＭをＷＬＡＮへハンドオフできる。ＧＳＭとＷＬＡＮの両方が接続を維持することができるように、Ｑｕｏｒｕｍのマルチモードテクノロジーは、無線を時分割することによって、ＧＳＭとＷＬＡＮが単一のマルチモード無線機器を共有することができる。無線機器の共有によって、設計を単純化し、部品点数を減らすことが可能になる。

Ｑｕｏｒｕｍ Ｓｙｓｔｅｍｓ（カルフォルニア州サンディエゴ）はＳｅｒｅｎｏ ＱＳ２０００（８０２．１１ｂ／ｇとＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＥＤＧＥとを統合したＣＭＯＳシングルチップの送受信機）を市場に出している。これは、音声とデータとの同時操作およびシームレスなハンドオフを可能にする。この機器は、セルラー電波とワイヤレス電波との擬似的な同時動作のためのスケジューリングスキームを用いて、従来は必要であった高価な高周波隔離と遮蔽技法の必要性を無くす。

Ｑｕｏｒｕｍ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ（ＱＣ）２５３０は、高度に統合された無線周波送受信機である。これによって、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）とＱｕａｄ Ｂａｎｄ ＧＳＭセルラーアプリケーションに同時に対応する。ＱＣ２５３０は８０２．１１ｂ／ｇ ＷＬＡＮとＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＥＤＧＥ携帯電話テクノロジーとを１つのダイで組み合わせる。これはＱｕｏｒｕｍの呼ぶところのマルチアクセステクノロジー（ＱＭＡＴ）を用いて、受動部品及びシリコンのリアルエステートを再利用しながらマルチモード機能を可能にして、無線のリソースを共有することができる。さらに、ＱＭＡＴテクノロジーの結果として、ＱＣ２５３０マルチモードシングルチップ送受信機において干渉が解消された。この干渉が、以前は送受信機を高額にし且つ携帯端末においてマルチモード無線帯技法の採用を遅らせる原因となっていた。

干渉に対処するために、いくつかのマルチモードデバイスは、ＧＳＭおよびＷＬＡＮ無線通信の双方の出力レベルを下げることを試みる。しかし、これらの方法は費用とサイズを増大させ、通信範囲を狭めることになり得る。さらなるフロントエンドのフィルタリングは、価格の選択性を向上させ、ＷＬＡＮとＧＳＭのアンテナ間を物理的に広げることは、結合性を減少させて機器を巨大化させる。

マルチモードＧＳＭ／ＷＬＡＮシステムのいくつかの先行技術は、非同時動作に依存していた。ＧＳＭ無線通信がアクティブであるとき、ＷＬＡＮ用送信機はターンオフされていた。ＧＳＭ送信がＷＬＡＮ送信の受信に干渉するときはいつも、ＷＬＡＮサブシステムはＷＬＡＮアクセスポイントが自動的にパケットを送信するまで待つことになる。従って、ある種のトラフィック即ちマルチモードソリューション中でのスケジューリングが必要である。このスケジューリングを、アプリケーションソフトウェアまたは上位のベースバンドプロトコルスタックで実装することはよくある。その結果が機能的マルチモードソリューションであり、如何なるときも１つのモードだけがアクティブとなる。あるチップメーカーが、必要なスケジューリングを実装したマルチモードの知的財産（ＩＰ）を展開させた。ＧＳＭの送受信は、並設されたＷＬＡＮの送受信と同期される。無線連結をマルチモードソリューションに利用することができる。これは単純なアーキテクチャを念頭においてあり、マルチモード通話機の全体の時間平均電力消費を削減する。

ＧＳＭ用受信機の感度を鈍くすること避けるために、前述のＩＰでは、ＧＳＭが無線通信チャネルを必要としない期間のＷＬＡＮ送信をスケジューリングする。このスケジューリングアルゴリズムは、アクセスポイントのＧＳＭ無線アクティビティの送信を同期させる。このような技法は、ＷＬＡＮとＧＳＭのサブシステムとの間の干渉をほとんど排除する。

Ｑｕｏｒｕｍ Ｓｙｓｔｅｍｓ（カルフォルニア州サンディエゴ）は、マルチモードワイヤレス（ＷｉＦｉとＧＳＭ）のためのシングルチップＩＣを市場に出している。この新しいテクノロジーは、ワイヤレスボイスオーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）接続、および、ＷｉＦｉと携帯電話網との間のシームレスな音声切換を提供する。Ｑｕｏｒｕｍ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ（ＱＣ）２５３０は、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）とＱｕａｄ Ｂａｎｄ ＧＳＭセルラーアプリケーションの双方を同時に統合した無線周波送受信機である。この技術は、ピーク時および空港やコンベンションセンターのような混雑した地域でのキャパシティから負荷を減らすことができる。さらに、ボイスオーバーＷＬＡＮを用いて携帯電話網の範囲を宅内およびオフィスビル内へと拡張することができる。また、ＷｉＦｉホットスポットを経由してデータサービスを提供することができる。

本発明の目的は、並設されたＧＳＭ用受信機からのＷＬＡＮ送信信号を排除する高額なフィルタが必要ないデュアルモード通信機器が提供することにある。

簡単に云えば、本発明のＷＬＡＮ−ＧＳＭマルチモード通信機器の実施形態は、ＧＳＭ基地局が受信する必要がある信号を、並設されたＧＳＭ用受信機が送るときは常に、データ送信を遅らせて且つ電力を弱めるＷＬＡＮ用送信機を備える。並設されたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）機器も含む場合には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用受信機は、ＷＬＡＮ送信機に選択されたタイムスロットの間にデータ送信をしないようにする信号を送ることができる。

本発明の利点は、並設されたＧＳＭ用受信機からのＷＬＡＮ送信信号を排除する高額なフィルタが必要ないデュアルモード通信機器が提供されることにある。

本発明の更なる利点は、邪魔なフィルタが除かれるので、より小型化しデュアルモード通信機器を提供することにある。本発明の更なる利点は、ＧＳＭとＷＬＡＮのデュアルモードデバイスにおいてＧＳＭ用受信機の感度を向上するのに用いる方法を提供することにある。

本発明の上記及び更なる目的・特徴・利点は、特定の実施形態についての以下の詳細な説明を考慮することによって明らかになり、特に添付の図面と共に考慮することによりより明らかになる。

図１は、本発明のデュアルモード通話機システムの実施形態を表し、これを包括的参照番号１００によって参照する。このデュアルモード通話機１００は、携帯電話１０２と、ＧＳＭサブシステム１０４と、ＧＳＭチャネル情報リンク１０６と、ＷＬＡＮ用受信機（ＲＸ）１０８と、ＷＬＡＮ用送信機（以下ＴＸと略す）１１０とを備える。ＧＳＭサブシステム１０４は、８５０ＭＨｚ・９００ＭＨｚ・１８００ＭＨｚ・１９００ＭＨｚの無線周波数帯上のＧＳＭリンク１１２に乗せて、従来的方法で携帯電話と通信する。

携帯型通話機と基地局（以下ＢＴＳと略す）との間のＧＳＭエアリンク通信は、物理チャネルと論理チャネルの両方によって維持されている。物理的チャネルは、時間によって規定されると共に、周波数によっても規定されている。２つの周波数が、携帯型通話機とネットワークとの間の双方向通信を維持する。さらにこの通信は、８回の反復的タイムスロット間隔を有し、８つの携帯型通話機ユニットの数に対して、同時に（５７７μｓのタイムスロット持続時間）８つの固有のアクセスポイントを提供する。精密なネットワーク制御中で時間の限られたバーストでデータが送られることから、このスキームはＴＤＭＡと称される。これらのスロット内の１つが１つの携帯型通話機のために使われ、７つの他の携帯型通話機が各々異なるスロット割り当てを用いて同じ周波数の組合せでネットワークへアクセスできるようにとっておく。典型的なセッションでは、ＢＴＳが、１つのタイムスロットの中で携帯型通話機にバーストを送信して、その３タイムスロット後にその携帯型通話機から関連したバーストを受信する。

ＧＳＭシステムでは不連続な受信方法を用いて、移動局の電力を節約する。着信を伝えるために基地局によって用いられるページングチャンネルは、サブチャネルに分けられる。各々の移動局は、各自のサブチャンネルのみに感度を合わせる。連続したサブチャンネル間のページング時間では、携帯電話は、ほとんど電力を利用しないスリープモードに入ることができる。これにより、アナログ電話と比べると、電池の寿命がかなり増大する。

ＧＳＭチャネル情報リンク１０６はある特別な信号を供給し、ＧＳＭサブシステム１０４側がＲＡＮ１１６からの送信１１２を受信することが必要なときに、この信号がＷＬＡＮ ＴＸ１１０に送信を停止する。このような送信は予期可能であり、特定のタイムスロットにおける通常のバーストで発生する。これらの期間にＷＬＡＮ ＴＸ１１０が送信中である場合、干渉信号１１４によってＧＳＭサブシステム１０４の感度が落ちてしまう。本発明を実施しない場合、ＷＬＡＮ ＴＸ１１０とそのアンテナの間に、もしくはＧＳＭサブシステム１０４とそのアンテナの間に、特別で非常に高額なフィルタが必要となるだろう。

よって、本発明の実施形態は、（少なくとも並設されたＧＳＭ用受信機による）ＷＬＡＮ ＴＸ１１０のブランキングに同期した特定のタイムスロットによって、決定的に特徴付けられ、高額なＲＦフィルタをＧＳＭ用受信機とＷＬＡＮ ＴＸとの間に導入する必要性を排除する。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用受信機も並設されている場合は、その受信機もまたブランキング信号または電力制限信号をＷＬＡＮ ＴＸ１１０に発信して、それぞれのタイムスロットの期間にＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）受信を可能にする。例えば、図３を参照のこと。

図１において、携帯電話の無線アクセスネットワーク１１６は、ＧＳＭ通話をサポートする。範囲内では、免許不要帯のモバイルアクセスネットワーク（以下ＵＭＡＮと略す）１２０から、ＩＥＥＥ−８０２．１１ａ通信１１８を受信する。ＵＮＩＩ通信１１８は、米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）の規則により、一般的に２．４ＧＨｚまたは５ＧＨｚ等の２帯域の何れかで機能する。ユーザーの相対的位置と加入サービスにより、ＲＡＮ１１６またはＵＭＡＮ１２０の何れか一方を経由して、コアモバイルネットワーク１２２はデュアルモード通話機１００の電話通信を維持する。

今日では、デュアルモード通話機１００を実装した様々な製品が商業的に利用可能である。Ｐｈｉｌｉｐｓ（登録商標） Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓは、携帯型通話機の製造業者のために、免許不要帯のモバイルアクセス（ＵＭＡ）の半導体リファレンス設計を市場に出している。従来の携帯電話ネットワークによるＧＳＭの携帯電話アクセスとＧＰＲＳ携帯電話サービスは、ＶｏＩＰ／ＷＬＡＮアクセスポイントに自動的に引き継ぐことができます。携帯電話ユーザーの電話が中断なしで最も速くて最も費用効果がよいネットワークを感知することで、ユーザーに先進的電話サービスに関する追加的柔軟性を与える。ＷＬＡＮの範囲外に携帯電話が持ち出された場合には、携帯電話ネットワークにシームレスに切り換わる。

ＵＭＡテクノロジーは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）とＩＥＥＥ−８０２．１１を含む無免許周波数帯技術を利用してＧＳＭおよびＧＰＲＳ等の携帯電話サービスを提供する。ＵＭＡテクノロジーは、デュアルモード通話機を用いることによって、加入者が携帯電話ネットワークと公共・個人の免許不要帯の無線ネットワークとの間を引き継いで移動することを可能にする。Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎｅｘｐｅｒｉａ（登録商標） Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ６１２０は、多種多様のマルチメディアアプリケーションをサポートし、ＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＥＤＧＥ携帯電話プラットフォームと、無線周波数ベースバンド送受信機と、出力アンプと、出力管理ユニットとを含む。Ｎｅｘｐｅｒｉａ（登録商標） ６１２０ Ｓｙｓｔｅｍ ＳｏｌｕｔｉｏｎにおけるＫｉｎｅｔｏ ＵＭＡクライアントソフトウェアは、携帯電話を、携帯電話ネットワークとＷＬＡＮとの間を継ぎ目なく移動可能にする。Ｐｈｉｌｉｐｓ ８０２．１１ｇ ＷＬＡＮ ＳｉＰは、携帯電話ユーザーがＷＬＡＮネットワークを通じて音声サービスとデータサービスとマルチメディアサービスに、現在の８０２．１１ｂ製品より最高５倍の速さでアクセスすることを可能にする、しかも携帯電話のバッテリ寿命を危うくすることなく。

１つのシナリオで再び図１を参照する。ＵＭＡ対応のデュアルモード通話機１００をもった携帯電話加入者は、その通話機が接続できる免許不要帯の無線ネットワークの通信範囲に移動できる。接続する上で、通話機１００は、ＵＭＡＮ１２０を介してＵＭＡネットワークコントローラー（ＵＮＣ）にログインする。通話機を認証および許可して、免許不要の無線ネットワーク１２０を介してＧＳＭ音声サービスとＧＰＲＳデータサービスとにアクセスすることが可能となる。許可された場合、コアネットワークに保管されていた加入者の現在位置の情報が更新される。その後、すべての携帯電話音声とデータ通信量は、携帯電話ＲＡＮ１１６よりもＵＭＡＮ１２０経由で通信機に送信される。ＵＭＡ対応のデュアルモード通話機１００をもった携帯電話加入者が、ある特定のＵＭＡＮ１２０の範囲から外へ移動した場合、ＵＭＡネットワークコントローラーと通話機１００とが、例えば携帯電話ＲＡＮ１１６などの要免許の屋外ネットワークにローミングすることを手助けする。このようなローミング過程は加入者にとってシームレスであることが望ましい。加入者が免許不要の無線ネットワークの範囲を横断したときに、ＧＳＭ音声通話中あるいはＧＰＲＳデータセッションである場合、音声通話あるいはデータセッションはネットワーク間で自動的に引き継がれる。

ＧＳＭ−９００方式の携帯無線ネットワークで規定されるＧＳＭ無線周波数帯は、アップリンクとダウンリンクの双方に対して２００ＫＨｚの帯域幅でそれぞれ１２４周波数チャネルを用いる。移動局（以下ＭＳと略す）から基地局（以下ＢＴＳと略す）へのアップリンクは８９０ＭＨｚから９１５ＭＨｚを利用し、ＢＴＳから移動局へのダウンリンクは９３５ＭＨｚから９６０ＭＨｚを利用する。アップリンクとダウンリンクの多重化スペーシングは４５ＭＨｚである。いわゆるＥ−ＧＳＭ帯は５０個の周波数チャネルを周波数帯に付け加え、Ｒ−ＧＳＭでは別の２０個の周波数チャネルを付け加える。

図２は、８分割の時分割多重アクセス（以下ＴＤＭＡと略す）のタイムスロットを表すタイミング図２００である。このタイムスロットは、デュアルモード通話機１００のような移動局で見られるすべてのＧＳＭフレーム内で現れる。１２０ミリ秒の持続時間をもったマルチフレーム内には２６フレームが存在する。最初の１２フレーム（０〜１１）はトラフィックチャンネル（以下ＴＣＨと略す）であり、１２フレームはスローアソシエイトコントロールチャネル（以下ＳＡＣＣＨと略す）であり、１３フレームから２４フレームはＴＣＨであり、２５フレームは利用されない。

ＧＳＭ−ＲＸのＴＣＨタイムスロット２０２の列は、それぞれ４．６１５（６０／１３）ミリ秒ごとに繰り返される。ここで例えば図１では、この特別な移動局は、ダウンリンクとアップリンクの両方をスロット１上で機能させている。ＧＳＭ−ＴＸタイムスロット２０４のＴＣＨアップリンク列は少しあとで歪曲され、４．６１５（６０／１３）ミリ秒ごとに繰り返される。ＧＳＭモニター２０６はまた、タイムスロット１のブロードキャストコントロールチャンネル（以下ＢＣＣＨと略す）を監視している。それぞれのＴＣＨは、発話とデータのトラフィックを伝えるために用いられる。バースト期間は、フレームごとに８バースト期間で分割することにより、２６フレームで分割される１２０ミリ秒と規定される。

ＧＳＭ−ＲＸ２０２内の受信タイムスロット１と、ＧＳＭ−ＴＸ２０４からの送信タイムスロット１と、ＧＳＭモニター２０６内のチェックタイムスロット１との列は、ステップ２０８・２１０・２１２によって繰り返される。このサイクルはステップ２１４・２１６・２１８を繰り返す。ＷＬＡＮ−ＴＸを有効化する信号２２０は、ＧＳＭ用受信機によって生成され、図１では信号１０６によって表現される。無効化パルス２２２は、ＷＬＡＮ−ＴＸをデータ送信不可能にし、ＷＬＡＮの無線送信機の電気出力アンプの出力を抑える。ＷＬＡＮ用受信機はアンテナに接続されたままであることが必要であり、そのことによりＷＬＡＮリンク１１８が継続可能となる。無効化パルス２２２は、ＧＳＭ用受信機にとって対応するＢＴＳからの信号を受信することが重要であるようなあらゆる場合に発生することができる。ＧＳＭ無線リンク制御（レイヤ１）は、既存の従来設計に最小限の影響でこのような制御信号を生み出すために有望な場所である。

図２に示されるように、アップリンク２０４とダウンリンク２０２のためのタイムスロット１のＴＣＨは、例えば３バースト期間分だけ、時間が離れている。だからＭＳ１０２が送信と受信を同時に行う必要がない。共通チャネルは、休止モードと活動モードの携帯端末の双方からアクセス可能である。共通チャネルは、休止モードの携帯端末によって活動モードへ変化することを要求する信号情報をやり取りするために利用される。すでに活動モードである携帯端末は、引継ぎおよびその他の情報のために周辺の基地局を監視する。共通チャネルは５１フレームのマルチフレーム内に規定され、２６フレームのマルチフレームＴＣＨ構造を用いる活動モードの携帯端末が、さらに制御チャネルを監視することができるようにする。共通チャネルは、基地局の識別と周波数アロケーションと周波数ホッピングの情報列をダウンリンク上に連続的に送信しているＢＣＣＨを含む。周波数補正チャネル（以下ＦＣＣＨと略す）と同期チャネル（以下ＳＣＨと略す）は、バースト期間の境界とタイムスロットのナンバリングを規定することによって、携帯端末をタイムスロットセル構造に同期させるために用いる。ＧＳＭネットワークにおける各々のセルは、ぴったり１つのＦＣＣＨと１つのＳＣＨとを送信する。そしてこれがＴＤＭＡフレーム内のタイムスロット０を規定する。ランダムアクセスチャネル（以下ＲＡＣＨと略す）は、携帯端末によってネットワークへのアクセスを要求するために用いるスロテッドアロハ方式のチャネルである。ページングチャネル（以下ＰＣＨと略す）は、着信を移動局に警報を出すことに用いる。アクセス許可チャネル（以下ＡＧＣＨと略す）は、ＲＡＣＨ上の要求に従って、専有チャネルを得るために信号伝達するために、ＳＤＣＣＨを携帯端末に割り当てることに用いる。

ＧＳＭ送信のために用いるバーストには４種類ある。「ノーマル」バーストはデータを伝え、信号伝達の大部分を占める。これは全体の長さが１５６．２５ビットであり、５７ビットの２つの情報ビットと、同等化のために用いる連続列２６ビットのと、それぞれの情報ブロックのための１つのスティ−リングビット（ＦＡＣＣＨに用いる）と、それぞれの最後にある３つのテールビットと、ガード列である８．２５ビットとからなる。この１５６．２５ビットを０．５７７ミリ秒で送信し、全体のビットレートが２７０．８３３ｋｂｐｓになる。ＦＣＣＨに用いるＦバーストとＳＣＨに用いるＳバーストとは、ノーマルバーストと同じ長さを持つが、異なる内部構造を有する。これが、同期化のためのバーストとノーマルバーストとを識別する。アクセスバーストはノーマルバーストよりも短く、ＲＡＣＨ上でのみ用いる。

図１において、ＭＳ１００内のＧＳＭ−ＲＸがＢＴＳ送信に感度を合わせることが必要なときはいつでも、ＷＬＡＮ−ＴＸ１１０からの送信を止めるために信号１０６を生成して発信できる。ＧＳＭが停止、あるいは何らかの理由で作動不可能である場合、その時はＷＬＡＮの送信を停止するために非常に少なく稀な命令が発信されることが必要である。

図３は、ＧＳＭ移動局とＷＬＡＮとＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）サブシステムを含むマルチモードデバイス３００を表している。本発明のこのような実施例は、ＧＳＭまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用受信機がタイムスロットデータの送信バーストを受信することが予定されているときはいつも、ＷＬＡＮ用送信機を停止させる。ＷＬＡＮサブシステムの一部は、ＷＬＡＮメディアアクセスコントローラ（以下ＭＡＣと略す）３０２と、ＷＬＡＮのベースバンド送信機３０４と、ＷＬＡＮのベースバンド受信機３０６と、ＷＬＡＮ無線チップ３０８と、２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯で作動する対応するＷＬＡＮのアンテナ３１０と、を備える。例えば、ＩＥＥＥ−８０２．１１ａ／ｂ／ｇである。

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＧＳＭがデータ送信を受信することが必要な場合はいつでも、ＷＬＡＮ−ＴＸスケジューラ３１２は、ＷＬＡＮのアンテナ３１０からの無線パワー出力を削減するあるいはオフにすることができるＷＬＡＮ送信出力制御信号３１４を発信することができる。ＭＡＣストール信号３１６は、ＭＡＣ３０２が送信信号用のデータを送信することを停止させる。ＷＬＡＮ−ＴＸスケジューラ３１２は、ＧＳＭ−ＲＸ要求３１８を受信したときはすぐに、ＷＬＡＮ送信出力制御信号３１４とＭＡＣストール信号３１６の両方を発信することができる。ＧＳＭ−ＲＸの波形３１９は、この要求のパルス状の特徴を表現し、図２における信号２２０に対応する。

ＧＳＭのＭＳは、キーパッド／ディスプレー３２０と、加入者識別モジュール（以下ＳＩＭと略す）カード３２２と、制御プロセッサ３２４と、レイヤー１の無線リンクコントローラ３２６と、デジタル信号プロセッサ３２８と、ＧＳＭ無線チップ（以下ＲＦと略す）３３０と、８００ＭＨｚ・９００ＭＨｚ・１．８ＧＨｚ・１．９ＧＨｚの無線周波数帯で作動するＧＳＭアンテナ３３２と、を備える。

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（以下ＢＴと略す）サブシステム３３６が２．４０〜２．４８ＧＨｚの無線周波数帯で動作するＢＴアンテナ３３８からの受信データに感度を合わせることが必要な時はすぐに、ＷＬＡＮ−ＴＸスケジューラ３１２へ発信する（波形が３３５である）Ｂｌｕｅｔｏｏｈの要求３３４はＷＬＡＮの送信をとめることができる。

一般的なＧＳＭ携帯機器内の信号送信のプロトコルは３つの一般的なレイヤーに構造化されている。レイヤー１：３２６は物理層（以下ＰＨＹと略す）であり、エアーインタフェースを越えるチャネル構造を用いる。レイヤー２はデータリンク層である。ＧＳＭ信号送信プロトコルのレイヤー３は、３つのサブレイヤーに分解される：無線周波数リソース管理（以下ＲＲＭと略す）・モビリティ管理（以下ＭＭと略す）・コネクション管理（以下ＣＭと略す）。ＲＲＭは、セットアップと、メンテナンスと、無線の停止と、ハンドオーバーを含むチャネルの修復とを制御する。ＭＭは、位置の更新と、登録手順と、同様にセキュリティと認証とを制御する。ＣＭは、一般的な通話の制御（ＣＣＩＴＴのＱ．９３１勧告に似たもの）を処理し、補助的なサービスとショートメッセージサービスを管理する。レイヤー３における制御ソフトウェアは、通話セットアップ・モビリティ追跡・ハンドオーバーなどの、すべての制御機能に対して責任を負う。マンマシンインタフェース（以下ＭＭＩと略す）と加入者識別モジュール（以下ＳＩＭと略す）過程もまた管理される。レイヤー２は、制御メッセージのフロー制御と再送信に対して責任を負う。レイヤー１は、ネットワークメッセージとエアーリンクの状態に応じて、エアーリンクとＲＦハードウェアを管理する。すべてのオーディオ機能は、音声トラフィックのサポートによってこのレイヤーで処理をする。

ＧＳＭの受信機の感度は、一般的にフロントエンドの低ノイズ増幅器（以下ＬＮＡと略す）のノイズ量によって支配される。感度は、受信機が低Ｓ／Ｎ比（以下ＳＮＲと略す）で信号をデコードする性能である。これは与えられたレベルで受容できるＢＥＲの最大値として言い換えることができる。静止状態で、信号入力レベルが−１０２ｄＢｍの時に、ＢＥＲは２．４４％以下でなければいけない。

ＳＮＲは、スプリアス信号１１４によって低下してしまう可能性がある。電話それ自身が発生する信号の干渉が原因となって、感度の鈍化は特別なチャネルで起こる可能性がある。多くの場合、これらの信号は、基板上のクロックの高調波である。例えば、チャネル５（９３６ＭＨｚ）とチャネル７０（９４９ＭＨｚ）は、ＧＳＭ携帯電話に用いられる１３ＭＨｚの参照クロックの第７２高調波と第７３高調波にそれぞれ対応しており、感度が悪くなることが多い。注意深く１３ＭＨｚリファレンスのルーティングすること及び電源供給を分離することは、これらチャネルの干渉の原因を最小限に留めること及び受信機の感度を向上させることに役立つことができる。

稼動中に、ＳＩＭカード３２２に含まれる周波数が査証される。ＢＣＣＨに所属する固有のデータマーカーに関して、これらの周波数のビットストリームパターンを検査する。各々のＧＳＭ周波数はセットアップ情報を伝え、これは見つけることが重要なデータストリーム中のチャネルであり、特定の無線周波数ではない。

基地局のＢＣＣＨは、例えば、無線回線業者が所有するネットワーク識別などのローカルセル、現在の場所にふさわしいエリアコード、周波数ホッピングが使われているか、基地局に携帯端末が活動的でありサービスを求めていることを知ることを可能にするための周辺セルの情報など、に関する識別情報を連続的に送出する。

ＧＳＭ無線は、ブロードキャストコントロールチャネル（以下ＢＣＣＨと略す）に感度を合わせることによって参照する。初めに携帯受信機は、範囲内のすべての基地局からの信号を参照する。携帯端末は、受信テスト中にリストに載っているすべてのＢＣＣＨ周波数を1つずつ捜索することによって、スキャニングラジオのように振舞う。これによって、それぞれのチャネルの受信レベルを測定する。ＧＳＭシステムは、このテストの後にどのセルサイトがセルを搬送するのか、例えば携帯端末にもっとも強い信号を送信しているセルサイトなど、を決定する。ＢＣＣＨが固定されるとすぐに、携帯端末は、周波数制御バーストまたは１４２ビットの周波数制御チャネルバースト（以下ＦＣＣＢと略す）を探して、基地局からの継続中のデータストリームを監視する。同期ビットが従う信号を特徴的なバーストに用いて。携帯端末が無線接続をするための携帯電話システムに同期することができるようにする。これが実行される移動局と基地局は通信を開始する。

タイムスロット内のバーストにデータが送信された。送信ビットレートは２７１ｋｂ／ｓである（ビット周期は３．７９マイクロ秒である）。時間的整合のエラーや時間分散などを許容するために、データバーストはタイムスロットよりも少しだけ短くなっている。１５６．２５のビット周期のうち１４８ビットが、タイムスロットの中で利用可能である。バーストは、ＧＳＭの送信量である。この送信は、（５７６＋１２／１３）マイクロ秒（つまり（１５６＋１／４）ビット期間）継続するタイムウィンド間に行われる。２６ビットの連続列は、マルチパス同化に対してオリジナル信号の残りを再構築するために受信パターンと比較する所定のパターンを有する。

それぞれの移動局からのＴＤＭＡタイムフレームは、ＢＴＳによって同期して受信されなければいけない。そして、この同期は、タイミングアドバンス（以下ＴＡと略す）を用いることによって可能である。同期度は、連続列の位置を検査することによって、アップリンクのＢＴＳによって測定される。この連続列は、ＭＳから送信されるすべてのフレーム内で強制的である。これらの測定から、ＢＴＳはＴＡを計算することができ、これをＭＳへ最初のダウンリンク送信において送り返す。ＭＳはＴＡを用いてそれぞれのフレームを送信する時間を計算し、これによりフレームがＢＴＳに同期されて到着する。ＴＡの値を継続的に計算して、コネクションの存続期間中でＭＳに送信する。

ＧＳＭ無線送信は、バーストの中にデータを送信することによって完成する。バーストはタイムスロットの物理コンテンツである。それぞれのバーストは、３．６９ミリ秒毎の１４８ビットから成る。バーストの間には３０．５ミリ秒のガード期間があり、継続的なバーストを区別する。だから、それぞれのタイムスロット間隔は１５６．２５ビット、つまり１５／６ミリ秒の固定された長さを有する。実際のバーストは、バーストのタイプに依存して、長さが変化する。１つのバーストのなかで異なっている部分は、特別な機能を有する。特別な機能のため用いるビット数は、バーストのタイプによって変化することができる。

固定されたビットパターン、つまり連続列コード（以下ＴＳＣと略す）は、ＭＳとＢＴＳの両方に対応して事前に規定する。ＴＳＣは、ドップラー効果とマルチパス効果による、復調過程の信号の歪みを補正および予測することをＭＳに教えるために用いる。ＴＳＣは、２６ビット、４１ビット、または６４ビットのパターンを有する。暗号化されたビットは、発話を供給する有用なビット、データ送信、または信号伝達を表現する。開始のテールビット（以下ＴＢと略す）は、バーストの開始端を合図する。終了のテールビットはバーストの終端を規定する。継続的なバーストの間のガード間隔（以下ＧＰと略す）は、送信機のオン・オフを切換えて時間調整するために必要である。送信された振幅は、バーストの有用な期間の間でゼロから一定値まで増大し、その後再びゼロに減少する。これはＭＳにとっていつでも必要とすることであり、ＢＴＳは近接したバーストが放出されていないかのように動作することができる。スイッチオフするできることが、ほかの無線チャネルへの干渉を減らすことに役に立つ。

時分割多重化方式が無線路で用いられ、ＢＴＳは互いに非常に近い異なる移動局からの信号を受信する。しかし、移動局がＢＴＳから遠い場合、ＢＴＳは伝播の遅延を処理しなければいけない。ＢＴＳで受信するバーストはタイムスロットに正確に適合することが、必要不可欠である。さもないと、近接したマイムスロットを利用する移動局からのバーストはオーバーラップするかもしれなく、質の悪い送信それどころか通信の欠損をもたらす。

伝播の遅延の問題を解決するために、打ち消し機構が移動局において必要である。移動局は、時間前進として知られている時間分だけ送信時間を進めることが可能である。

時間配置は伝搬遅延を打ち消すために、バーストをＢＴＳに早く伝えるプロセスである。コネクションが確立されるとすぐに、ＢＴＳはバーストスケジュールと移動局バーストの受信スケジュールとの間における時間オフセットを継続的に測定する。これらの測定に基づいて、ＢＴＳはＳＡＣＣＨを介して必要な時間前進を移動局に供給することができる。時間前進は、ハンドオーバープロセスでも利用される距離測定から導かれることに留意するべきである。ＢＴＳは、把握された時間前進に従って、それぞれの移動局に対して時間前進パラメータを送信する。それぞれの移動局は、この量に基づいてタイミングを進ませる。その結果、異なる形態局からＢＴＳに到着する信号の伝播遅延は打ち消される。

エアーリンクは、レイヤー１によって処理される管理を必要とする。レイヤー１作業には２つの基本的カテゴリがあり、それはビットの操作とエアーリンクの監視である。ビット操作の作業はＤＳＰによって処理される。これらは、データ・音声のエンコード、インターリービング、バースト構築・送信、フィルタリング、そして信号同等化を含む。エアーリンクの監視は、レイヤー３の助けを受けてレイヤー１によって運用される。そして、エアーリンクの監視は、セル選択、チャネル同期、タイミング・パワー調整、周囲のセルのモニタリング、そしてセルハンドオーバーに対して責任を負う。

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）システムの４つの基本部分は、無線周波数（以下ＲＦと略す）ユニット、ベースバンド・リンク制御ユニット、リンク管理ソフトウェア、そしてサポーティングアプリケーションソフトウェアである。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）無線は、免許不要周波数の２．４ＧＨｚにおける近距離で低出力の無線操作である。この無線は、名目のアンテナ出力が０ｄＢｍ（１ｍＷ）であり、通信距離が１０ｍである。選択として、アンテナ出力を２０ｄＢｍ（１００ｍＷ）とすることによって、通信範囲を１００ｍまで達することができる。最大レートは毎秒１メガビットでデータを送信する。しかし、通信プロトコルの上限は、実効データレートがおよそ７２１Ｋｂｐｓに制限されている。

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）はスペクトル拡散を利用し、送信は、２．４０２ＧＨｚから２．４８０ＧＨｚまでの７９個の異なる周波数間を、１６００ｈｏｐｓ／ｓの名目レートで変化し続ける。スペクトル拡散は、電子レンジやその他の無線ネットワークのような、２．４ＧＨｚ帯における他の機器からの干渉を最小限に抑える。送信が干渉に遭遇した場合、次の周波数ホップまで１６００分の１秒（６２５マイクロ秒）待機し、新しい周波数で再送信する。周波数ホッピングはまたデータセキュリティも提供する。なぜならば、２つのデータパケットが同じ周波数上を連続して送信することは決してなく、周波数の変化は擬似ランダムだからである。リンクコントローラは、例えば音声・データパケットのエンコード、エラー訂正、スロットデリミテーション、周波数ホッピング、無線インタフェース、データ暗号化、そしてリンク認証などの、すべてのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のベースバンド機能を処理する。リンクコントローラはリンク管理ソフトウェアも実行する。

図４は、本発明による方法の実施例を表現し、ここでは全体的な参照番号４００を用いてこれを参照する。この方法４００は、ＧＳＭ携帯電話を通常動作するステップ４０２を備える。並設されたＷＬＡＮは、ＧＳＭ用受信機が感度を合わせる必要がある周期的タイムスロットのバーストと干渉しない送信機を有する。これらの必要性は、ＧＳＭ携帯電話がオフであるか、休止中であるか、通話中であるか、通話予約中であるか、テキストメッセージング中であるか、通話終了中であるか、に依存して変化する。ステップ４０４は、これらすべての受信要求をまとめて、ＷＬＡＮ用送信機が送信を停止することが必要かを判断する。具体的には、送信を停止する時間の正確な期間をスケジュールする。ＧＳＭ ＲＸがＢＴＳデータを受信する必要がない場合、ステップ４０６では、ＷＬＡＮ ＭＡＣをＴＸデータへ転送する。そしてステップ４０８では、ＷＬＡＮの無線送信機に電力を供給する。それ以外では、ステップ４１０では、ＷＬＡＮ ＭＡＣがＴＸデータを転送することを停止する。その後、ステップ４１２では、ＷＬＡＮの無線送信機の電力を落とす。

本発明の特別な実施例が記載されて図示されたが、このことは本発明を限定するためのものではない。当業者には変形および修正が明白であることが間違いなく、本発明は添付の請求の範囲によってのみ限定されることを意図する。

本発明の実施によるデュアルモード通話機の機能ブロック図である。 ＧＳＭタイムスロットとＷＬＡＮ−ＴＸ実行信号との間の関係を示すタイミング図である。 本発明の実施によるマルチモード通話機の機能ブロック図である。 本発明による方法の実施例のフローチャートである。

Claims (9)

1. ＧＳＭ用受信機を有するＧＳＭサブシステムと、
   前記ＧＳＭサブシステムと並設され、ＷＬＡＮ用送信機を有するＷＬＡＮサブシステムと、
   前記ＧＳＭ用受信機からＧＳＭタイムスロット情報を受信し、且つ、ＧＳＭ基地局から受信する特定のＧＳＭバーストの時間の間で前記ＷＬＡＮ用送信機を停止するように接続されたスケジューラと、
   を備えるマルチモード通信機器。
2. Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用受信機を有するＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）サブシステムをさらに備え、
   前記スケジューラは、前記Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用受信機からＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のタイムスロット情報を受信し、ローカルのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用受信機から受信する特定のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）バーストの時間の間で前記ＷＬＡＮ用送信機を停止するように接続される、
   請求項１に記載のマルチモード通信機器。
3. 前記ＷＬＡＮ用送信機と前記ＧＳＭ用受信機の間に特別なフィルタの必要性をなくして、製造コストと全体の容積とを減らすようにした、請求項１に記載のマルチモード通信機器。
4. 前記ＧＳＭサブシステムに含まれ且つＷＬＡＮ停止制御信号の生成を提供するレイヤー１の無線リンクコントローラと、
   前記ＷＬＡＮサブシステム内に配置された無線出力送信機の電力を落とし且つメディアアクセスコントローラを停止することによって、前記ＷＬＡＮ停止制御信号に応答するように接続されたＷＬＡＮ送信スケジューラと、
   をさらに備える、請求項１に記載のマルチモード通信機器。
5. 並設されたＧＳＭ用受信機がＧＳＭ基地局の送信信号を受信することが必要であることを信号で伝えるか、又は、並設されたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用受信機がＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の送信信号を受信することが必要であることを信号で伝えた場合に、データ送信を停止し且つ無線送信機の電力を落とすＷＬＡＮ用送信機を備える、ＷＬＡＮ−ＧＳＭマルチモード通信機器。
6. ＧＳＭサブシステムを標準動作するステップと、
   前記ＧＳＭサブシステム内のＧＳＭ用受信機がＧＳＭ基地局からのバースト送信信号を受信することをスケジュールされたときを検出するステップと、
   前記ＧＳＭ用受信機が前記ＧＳＭ基地局からバースト送信信号を受信することをスケジュールされている期間に配置されたＷＬＡＮ用送信機の動作を停止するステップと、
   を含む、マルチモード通信機器の動作方法。
7. 関連したメディアアクセスコントローラを停止し、且つ、無線出力パワーを減らすことによって、前記ＷＬＡＮ用送信機の動作を停止するステップをさらに備える、請求項６に記載の方法。
8. 並設されたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）サブシステム内のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用受信機がローカルのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用送信機からのバースト送信信号を受信することをスケジュールされたときを検出するステップと、
   前記Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用受信機が前記ＧＳＭ基地局からバースト送信信号を受信することをスケジュールされている期間に並設されたＷＬＡＮ用送信機の動作を停止するステップと、
   をさらに備える、請求項６に記載の方法。
9. 並設されたＴＤＭＡ受信機と干渉して感度が鈍化しうることがあるＷＬＡＮ用送信機を含むＷＬＡＮサブシステムを備えた改良されたマルチモード通信機器において、
   少なくとも１つの配置されたＴＤＭＡ受信機から受信機のタイムスロット情報を受信すべく、且つ、通常動作の間に特別なＴＤＭＡバーストを受信する期間に前記ＷＬＡＮ用送信機を停止すべく、接続されたスケジューラを備え、
   前記ＷＬＡＮ用送信機と前記並設されたＴＤＭＡ受信機との間に特別なフィルタの必要性をなくして、製造コストと全体の容積を削減するようにした、ことを特徴とするマルチモード通信機器。

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