JP4415068B2 - 世界的通信の相互動作可能性のための構成 - Google Patents
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Description
【発明の分野】
本発明は一般的には通信システムに関し、かつより特定的には、通信システムの間での共同利用可能性または相互動作可能性(interoperability)を提供するための装置に関する。
【0002】
【発明の背景】
現在地球上にわたり動作している数多くのかつ増大する数の通信システムがある。一般に、これらの通信システムの各々は該システムのユーザの間で信号を転送するために特定の通信信号フォーマットを使用する。ある特定のシステムによって使用される信号フォーマットは一般に、例えば、信号を転送するために使用される物理的媒体(例えば、無線、有線、および/または光ファイバ)および転送される情報の種別(例えば、音声、ビデオ、および/またはデータ)のような、数多くの考慮事項にもとづき選択される。したがって、1つの通信システムによって使用される信号フォーマットは通常他の通信システムによって使用されるものとは異なり、したがって他のシステムは第1のシステムによって送信される信号を認識することができず、かつ逆も同様である。お互いの信号フォーマットを認識できないシステムは両立性のない(incompatible)通信システムとして知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
過去においては、もし2つまたはそれ以上の両立性のないシステムがお互いに相互動作可能であることが望まれれば、該システムの間で両立性を提供するために単一のあつらえの(custom)ハードウェアをベースとした重点的解決(ポイントソリューション:point solution)が開発された。ポイントソリューションは一般にそれらが動作するよう設計される特定の信号フォーマットに対して非常に制限された適用性を有する。したがって、ポイントソリューションはそれらの限られた適用または応用可能性の範囲内で良好に動作するが、それらはそれらのあつらえの性格のため高い開発、導入および維持コストを伴っている。さらに、ポイントソリューションは変化する信号フォーマットに適応できず、かつ通常信号フォーマットの変更が行なわれた場合には再設計を必要とする。
【0004】
実施されている通信システムの数が増大しているため、利用可能なスペクトルに対する需要が対応して増大している。この増大する需要はスペクトルの所有権の再分配を強制し、結果として、例えば、少しをあげると、無線インタフェースプロトコルの変化、電磁スペクトルの他の部分へのサービスの再配置、および国家的に確保されたスペクトルの増大する局所的制御を生じる。このスペクトルの変わりやすさまたは不安定(volatility)は現在のスペクトル割当て機構にもとづき信号フォーマットが絶えず進化しかつ変化する状態を生じさせる。その結果、ある与えられたポイントソリューションが時代遅れになり、かつしたがって役に立たなくなる可能性が大幅に増大する。
【0005】
したがって、各々異なる信号フォーマット機構を使用する数多くの通信システムの間での相互動作可能性を提供できるシステムの必要性が存在する。該システムはこの新しいおよび/または変化する信号フォーマットをサポートするために適応可能であることが好ましい。さらに、該システムは必要性が生じた場合にさらに他のまたは付加的な信号フォーマットをサポートするために拡張可能であることが望ましい。さらに、該システムは現在実施されている対応する多数の通信システムの間での相互動作可能性を提供するために比較的多数の信号フォーマットをサポートできるべきである。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明は各々異なる信号フォーマット機構を使用する数多くの通信システムの間で相互動作可能性を提供することができる情報転送システムに関する。該情報転送システムは各々独自の無線信号フォーマットおよび共通の信号フォーマットの間で信号を変換することができる複数の無線インタフェースユニットを含む。該情報転送システムはまた独自の有線(wired)信号フォーマットおよび前記共通の信号フォーマットの間で変換することができる複数の有線インタフェースユニットを含む。各々のインタフェースユニットは外部通信チャネルを介して対応する外部通信システムと通信する。インタフェースユニットの間の接続は前記情報転送システム内で確立され2つまたはそれ以上の以前には両立性のなかった外部通信システムの間で相互動作可能性を提供する。このようにして、前記情報転送システムは異なる波形および/またはプロトコルを使用する多数の通信システムの間で世界的な(global)相互動作可能性を提供することができる。好ましい実施形態においては、前記情報転送システムは新しいおよび/または変化する信号フォーマット機構をサポートするためにダイナミックにまたは動的に再構築可能(reconfigurable)である。本発明の情報転送システムは静止用途(例えば、ベースステーションおよび家庭用設備)および移動用途(例えば、無線、海事、車両および手持型機器)の双方で使用可能である。
【0007】
図1は、本発明の一実施形態に係わる情報転送システム(information transfer system:ITS)10を示す。図示のごとく、ITS 10は、複数の無線インタフェースユニット12a〜12n、複数の有線インタフェースユニット14a〜14n、スイッチまたは交換機16、コントローラまたは制御部18、信号分類器(signal classifier)20、チャネルモニタまたは監視部(channel monitor)21、およびユーザインタフェース22を含む。前記無線インタフェースユニット12a〜12nの各々は1つまたはそれ以上のアンテナ25a〜25nと連結または通信する上で使用するための対応するアンテナポート24a〜24nを含む。チャネルモニタ21もまたアンテナ32と連結または通信するためのアンテナポート30を含む。無線インタフェースユニット12a〜12nおよびチャネルモニタ21は各々、図1に示されるように、専用のアンテナに接続することができ、あるいはアンテナ共用を行なうこともできる。一実施形態では、例えば、数多くのユニットが複数のビームを発生する単一のフェーズドアレイアンテナ(phased array antenna)を使用する。他のアンテナ構成もまた可能である。前記有線インタフェースユニット14a〜14nの各々は外部の有線通信実体またはエンティティ(communications entity)と接続するための対応するポート26a〜26nを含む。図1に示されるように、例えば、有線インタフェースユニット14aはポート26aを介して外部の有線システム28aと接続され、有線インタフェースユニット14bはポート26bを介して外部の有線システム28bに接続され、そして有線インタフェースユニット14nはポート26nを介して外部の有線システム28nに接続される。
【0008】
上で述べたように、無線インタフェースユニット12a〜12nの各々は所定の無線信号フォーマットとスイッチ16によって使用される共通の信号フォーマットとの間で通信信号の変換を行なうよう動作可能である。したがって、無線インタフェースユニット12a〜12nは各々要求される変換を行なうのに必要な機能部を含むことができる。本発明の一実施形態では、無線インタフェースユニット12a〜12nの各々は所定の無線波形とともに動作するよう構成された無線送受信機を含む。各々の無線送受信機は無線信号フォーマットとベースバンドデータフォーマットとの間で信号の変換を行なう。無線インタフェースユニット12a〜12nはハードウェアをベースとしたユニットとすることができ、ソフトウェアをベースとしたユニットとすることができ、あるいはハードウェア/ソフトウェアのハイブリッドユニットとすることができる。無線インタフェースユニット12a〜12nによってサービスを受ける外部通信システムは無線チャネルを使用する事実上任意の通信実体を含むことができる。
【0009】
各々の有線インタフェースユニット14a〜14nは対応する外部有線システム28a〜28nによって使用される信号フォーマットと共通の信号フォーマットとの間で信号を変換するよう動作可能である。無線インタフェースユニット12a〜12nと同様に、有線インタフェースユニット14a〜14nは要求される変換を行なうために必要な任意のまたは何らかの機能部を含むことができる。後により詳細に説明するように、外部有線システム28a〜28nは有線接続(例えば、ワイヤ、ケーブル、光ファイバ、または他の実用可能なまたは有形の(tangible)導波構造)を介して情報を通信する事実上任意の形式の通信実体を含むことができる。例えば、前記外部有線システム28a〜28nの内の1つまたはそれ以上は、公衆交換電話ネットワーク(PSTN)、同期光ネットワーク(SONET)、ローカルエリアネットワーク(LAN)、広域ネットワーク(WAN)、インターネット、ケーブルテレビジョンネットワーク、非同期転送モード(ATM)ネットワーク、または有線アクセスを提供する任意の他のネットワークのような、有線通信ネットワークを含むことができる。さらに、前記外部有線システム28a〜28nの内の1つまたはそれ以上は、パーソナルコンピュータ、ターミナル、または直列および/または並列プロトコルを使用する他の装置のような、単一のハードワイヤ型入力/出力装置を含むことができる。他の有線システムもまた可能である。
【0010】
ここで使用されている、用語「信号フォーマット(signal format)」は、1つの信号を他のものから区別する信号特性の独自の組み合わせに言及している。一般に、特定の信号フォーマットを使用するシステムは他のフォーマットを有する信号を認識することができない。この点に関して、ある信号フォーマットは1つまたはそれ以上の次のような信号特性の指示(designation)を含むことができ、すなわち、波形形式(例えば、中心周波数、変調形式、その他)、情報形式(例えば、音声、ビデオ、データ、その他)、信号プロトコル、マルチアクセス形式(例えば、CDMA、TDMA、FDMA、その他)、信号暗号化形式、信号ボコーダ形式、その他である。
【0011】
スイッチ16は任意の2つまたはそれ以上のインタフェースユニット12a〜12n,14a〜14nの間で接続を確立するよう動作可能である。このようにして、選択された外部通信システムの間で接続を確立することができる。スイッチ16は共通信号フォーマットを有する情報に関して動作するから、全ての接続されたシステムの間で相互動作可能性が達成される。スイッチ16は、例えば、(a)1つ(またはそれ以上の)無線インタフェースユニットと1つ(またはそれ以上)の有線インタフェースユニット、(b)2つまたはそれ以上の無線インタフェースユニット、または(c)2つまたはそれ以上の有線インタフェースユニット、の間で接続を確立することができる。1つの筋書きにおいては、例えば、スイッチ16は3つまたはそれ以上の外部通信システムにおけるユーザの間で会議接続(conferencing connection)を確立する。会議接続は接続されたシステムの各々におけるユーザが該接続における他のシステムの各々のユーザに対し/ユーザから情報を送信し/受信することができるようにする。他の筋書きでは、スイッチ16は外部通信システムの間で放送接続(broadcast connection)を確立する。すなわち、スイッチ16は1つのインタフェースユニット(有線または無線の両方)と複数の他のインタフェースユニット(全て有線、全て無線、または有線および無線)の間で一方向接続を確立し、したがってあるメッセージが同時に異なる外部通信システムの複数のエンドユーザに伝達できる。さらに別の筋書きでは、スイッチ16は外部通信システムの間で監視用接続を確立する。すなわち、1つの外部通信システムのユーザは1つまたはそれ以上の他の外部通信システムの送信または伝送を監視可能とされる。例えば、あるセルラ電話のユーザ(例えば、非番の(off−duty)警察官のような)は前記ITS 10を介して警察バンドの送信を監視することができ、それによって別個の警察バントの無線機の必要性を回避することができる。理解できるように、数多くの他の接続構成が可能である。
【0012】
コントローラ18は、とりわけ、前記スイッチ16、前記複数の無線インタフェースユニット12a〜12n、および前記複数の有線インタフェースユニット14a〜14nの動作を制御するよう動作可能である。一実施形態では、コントローラ18はインタフェースユニットの間で生成されるべき接続を決定しかつスイッチ16に対して該接続を確立するよう指令する。コントローラ18は接続が種々の方法で生成されることを決定することができる。1つの手法では、コントローラ18はユーザ装置34およびユーザインタフェース22を介して前記ITS 10のユーザから接続要求を受信する。例えば、あるユーザは有線システム28aからの全ての通信が無線インタフェースユニット12aおよび無線インタフェースユニット12bに結合された外部通信システムに対して放送されることを望むかもしれない。コントローラ18は始めに要求された接続がオーソライズされたものか否かを判定しかつ次にスイッチ16に対して要求された放送接続を確立するよう指令する。他の手法では、コントローラ18は対応するインタフェースユニットによって外部通信システムの1つから受信した通信信号から接続情報を得る。例えば、無線インタフェース12bによって受信された信号は警察バンドの無線送信を監視することの要求を含むことができる。コントローラ18は始めに要求パーティがその要求された接続を確立するためにオーソライズされているか否かを判定し、かつもしオーソライズされておれば、スイッチ16に対して接続をセットアップするよう指令する。理解できるように、所望の接続を決定するための数多くの他の手法も存在する。さらに、任意の組み合わせの手法も使用することができる。
【0013】
信号分類器20は信号フォーマットにしたがって到来または入り(incoming)信号を分類するよう動作する。信号分類器20はまた妨害軽減手順において使用するために妨害または干渉信号を分類するために使用できる。チャネル監視部21は、とりわけ、ITS 10に関するスペクトル環境を監視するよう動作可能である。さらに、チャネル監視部21は1つまたはそれ以上の前記インタフェーユニットを通しての通信の品質を監視するために使用できる。後により詳細に説明するように、信号分類器20およびチャネル監視部21によって発生される情報は1つまたはそれ以上のインタフェースユニットの最適の構成を決定するためにコントローラ18によって使用することができる。
【0014】
ユーザインタフエース22はコントローラ18と外部ユーザ装置34との間のインタフェースを提供し、したがってITS 10の動作に対するユーザ制御を可能にする。ユーザ装置34は、例えば、中央処理ユニット、表示装置、およびコマンド入力のためのキーボードを有するパーソナルコンピュータを含むことができる。他の形式のユーザ入力/出力装置も使用できる。
【0015】
図1に示されるブロックは必ずしも個別のハードウェアユニットに対応しない機能要素を表わしていることに注目すべきである。例えば、本発明の一実施形態では、図1においてブロックで表わされる機能部の数多くは単一のデジタルプロセッサ内のソフトウェアで実施される。数多くの他のハードウェア/ソフトウェア構造も可能である。
【0016】
本発明の好ましい実施形態においては、前記無線インタフェースユニット12a〜12nの内のいくつかまたは全て、および/または、前記有線インタフェースユニット14a〜14nの内のいくつかまたは全ては動的にかつ電子的に再構築可能である。これはインタフェースユニットの処理特性が変化するシステム要求に適合するように現場(フィールド:field)において容易に変更できるようにする。電子的に再構築可能なインタフェースを使用することにより、本発明のITS 10は費用のかかる再設計または人手による機器の操作を要求することなく変化するシステム要求に適応できる。これはITS 10の有用な寿命を大幅に拡張する。もしある特定の外部無線通信システムによって使用される信号フォーマットが変化すれば、例えば、コントローラ18(または他の機能部)はその外部システムに対応する無線インタフェースユニットを再構築し改定された信号フォーマットで動作できる。他の筋書きにおいては、以前はもはや電気通信産業において広く利用されない信号フォーマットに専用のものであったインタフェースユニットが異なる、より広く使用される信号フォーマットで動作するよう再構築される。再構築可能なインタフェースが有益な数多くの他の状況も存在する。
【0017】
本発明によれば、前記インタフェースユニットはソフトウェアおよび/またはハードウェアによって再構築することができる。例えば、1つの手法では、1つまたはそれ以上のインタフェースユニットが関連するランダムアクセスメモリ(RAM)を有する(汎用マイクロプロセッサ(GPP)、縮小命令セットコンピュータ(RISC)、またはデジタル信号プロセッサ(DSP)のような)デジタル処理装置内で実施される。前記RAMは通信信号を処理する上でデジタル処理装置によって使用するためのインタフェースのソフトウェアルーチンを含む。そのようなインタフェースの電子的な再構築は、例えば、前記RAMに格納された古いルーチンを新しいまたは改定された信号フォーマットに対応する新しいルーチンによって置き換えることにより達成される。
【0018】
他の手法においては、1つまたはそれ以上のインタフェースユニットはハードウェア的に再構築される。例えば、あるインタフェースユニットは要求される処理機能を提供するためにフィールドプログラマブル・ゲートアレイ(field programmable gate arry:FPGA)内で実施することができる。技術的によく知られているように、FPGAは事実上無制限の数の処理機能を達成するよう選択的に相互接続可能な数多くの論理セルを含んでいる。FPGAを電子的に再構築するためには、通常構成ファイルまたは構築ファイル(configuration file)がFPGAに伝達されてセルの間で行なわれるべき所望の相互接続を指示する。本発明によればアナログおよびデジタル双方のFPGA装置を使用できる。
【0019】
他のハードウェアをベースとした手法においては、1つまたはそれ以上のインタフェースユニットは調整可能な入力値を有する伝統的なハードウェア処理要素を含む。例えば、あるインタフェースユニットは可変キー入力を有する復号ユニット(decryption unit)または可変通過帯域を有するIFフィルタを含むことができる。本発明によれば、前記インタフェースユニットはコントローラ18によって条件が要求する場合にインタフェースユニット内の種々の伝統的なハードウェア要素に対し新しい入力値を伝達することによって再構築または再構成できる。例えば、もしある外部通信システムが出側または送り側(outgoing)信号を暗号化するために使用されるキーを変更する場合、コントローラ18は新しいキーをインタフェースユニット内の復号ユニットに対しそれが新しいキーの値について知った後にまたは学習した後に伝達することができる。1つの応用においては、ある外部システムのための暗号化キーは、例えば、コントローラ18によって知られたアルゴリズムにもとづきダイナミックに変化する。コントローラ18は暗号化キーの変化を追跡しかつインタフェースユニット内の復号ユニットによって使用されるキーの値をダイナミックにまたは動的に調整することができる。他の技術では、コントローラ18はある特定の通信チャネルが非常にノイズが多いことを判定しかつ補償するためIFフィルタの帯域幅の値を変更することができる。
【0020】
本発明のインタフェースユニットはソフトウェアおよびハードウェア処理要素の組み合わせとして実施できることが理解されるべきである。例えば、一実施形態では、前記インタフェースユニットはアナログハードウェア処理機器、FPGA、およびデジタル処理装置の組み合わせを使用して実施される。他の組み合わせも可能である。
【0021】
図1に示されるように、チャネル監視部21はITS 10に関するスペクトル環境を監視するためにアンテナ32にリンクされている。アンテナ32は注目の周波数帯域内にあるITS 10に関する全ての電磁エネルギを検知することができる。チャネル監視部21は該電磁エネルギの周波数および大きさを測定しそのチャネルに対するスペクトルのプロフィールを発生する。本発明の一態様によれば、このスペクトル情報はコントローラ18によって使用されて1つまたはそれ以上の無線インタフェースユニットのための最適の構成を決定する。例えば、一実施形態では、ソフトウェアをベースとしたインタフェースユニットは特定の外部通信チャネルとともに使用するための複数のインタフェースルーチンを含む。該ルーチンの各々は異なるチャネルノイズレベルとともに使用するよう最適化される。動作の間に、チャネル監視部21は通信チャネル内の現在のノイズレベルを判定しかつコントローラ18はそれにもとづきインタフェースユニットにおいて使用するためのインタフェースルーチンを選択する。別の実施形態では、コントローラ18は前記スペクトル情報を使用して特定の通信チャネル内で使用するための最適の波形を決定する。例えば、もし1つまたはそれ以上の妨害信号がそのチャネル内に存在することが検出されれば、コントローラ18はその妨害信号から除去された周波数で(例えば、スペクトルの空きの部分で)送信するために関連するインタフェースユニットを再構築するよう決定できる。しかしながら、ITS 10は該信号の意図する受取り側(すなわち、対応する外部通信実体)に信号フォーマットの変更を通知するための何らかの手段を含まなければならない。
【0022】
チャネル監視部21はまたインタフェースユニット12a〜12nおよび14a〜14nの各々に結合されて該ユニットを通って流れる通信の品質を監視する。本発明の一実施形態では、例えば、チャネル監視部21はインタフェースユニット12a〜12nおよび14a〜14nの各々によって処理された受信信号のビットエラー率(BER)を測定する。他の品質測定基準(quality metrics)もまた監視できる。本発明の一実施形態では、ITS 10はチャネル監視部21からの品質情報を使用してインタフェースユニットを構成または構築するために最適の方法を決定する。例えば、コントローラ18は通信ユニットを通る通信の品質がある特定のしきい値よりも低下すれば(例えば、もし前記BERが特定の値を超過すれば)、インタフェースユニットを再構成するようプログラムできる。コントローラ18はまたチャネル監視部21からの情報にもとづき他の決定を行なうこともできる。
【0023】
上で述べたように、信号分類器20は信号フォーマットにしたがって入りまたは到来信号(incoming signals)を分類するよう動作可能である。本発明の好ましい実施形態においては、図1に示されるように、信号分類器20は無線インタフェースユニット12a~12nの各々の入力に結合されてITS 10によって受信される無線信号を分類する。信号分類器20はまた有線チャネルから受信される信号を分類するために使用することができる。本発明の一態様によれば、コントローラ18は信号分類器20からの信号分類情報を使用してインタフェースユニットのための最適の構成を決定する。例えば、アンテナ25nが対応する無線インタフェースユニット12nによって現在サポートされていない信号フォーマットを有する比較的強い信号を受信していることを判定できる。コントローラ18は識別された信号フォーマットを処理するために無線インタフェースユニット12n(または、他のインタフェースユニット)を再構成することにより該信号をさらに調査するよう決定できる。あるいは、コントローラ18は無線インタフェースユニット12nによって処理されている他の信号との干渉を低減するために前記信号に関して何らかの形式の干渉軽減を行なうために無線インタフェースユニット12nを再構成することができる。もし識別された信号がまたITS 10における他のアンテナによって検知されていれば、コントローラ18はまたそれらのアンテナに対応する無線インタフェースユニットを再構成することができる。信号分類器20からの信号分類情報に対して他の利用を行なうこともできる。
【0024】
本発明の他の態様においては、ITS 10は付加的なインタフェース機能を加えるために拡張することができる。例えば、付加的なハードウェアをベースとしたインタフェースユニットを加えるために拡張スロットをスイッチ16に設けることができる。該拡張スロットは、例えば、標準的な、商業的に入手可能なバス技術にもとづくことができる。予めプログラムされたインタフェースカードもまた本発明にしたがって利用することができる。これらのインタフェースカードは再構成または再構築可能とすることができる。
【0025】
本発明のITS 10は必ずしも全ての受信信号を共通の信号フォーマットに変換しないことが理解されるべきである。例えば、もし同じフォーマットを使用する2つまたはそれ以上の外部通信システムがリンクされれば、信号は直接変換なしに交換することができる。さらに、もし同じ信号フォーマット形式のいくつか、しかしながら全てではなく、を使用する(例えば、異なる変調形式を使用するが同じ音声符号化形式を使用するもののような)2つまたはそれ以上の外部システムがリンクされていれば、受信信号は前記2つまたはそれ以上の外部システムに共通の中間信号フォーマットへと変換することができる(converted down)。上記構成の内の1つが実施できることまたはいつ実施できるかを決定するためにコントローラ18内にインテリジェンス(知能部:intelligence)を設けることができる。また、異なる信号フォーマットを使用する2つの外部システムが接続されるべき状況においては、コントローラ18はいくつかの場合において信号フォーマットの間で直接の変換を可能にすることができる。すなわち、2つの外部システムから受信された信号を共通の信号フォーマットに変換する代わりに、コントローラ18は2つの信号フォーマットの間で直接変換するためのインタフェース機能を提供することができる。
【0026】
図2は、図1のITS 10のためのベースステーションの応用を示す。図示のごとく、ITSのベースステーション40は広い角度のカバレージを達成するために1つまたはそれ以上のタワーに装着されたアンテナを使用することができる。ITSベースステーション40は複数の外部通信実体の間の通信活動を同時にサポートすることができる。例えば、ITSベースステーション40は個人住居42、移動ユニット44、警察バンド送信機46、衛星をベースとした通信システム48、全世界測位システム(GPS)50、セルラベースステーション52、および私的な内部ローカルエリアネットワーク(LAN)を有するオフィスビルディング54への通信リンクを同時にサポートまたは動作可能にすることができる。ITSベースステーション40はまた、公衆交換電話ネットワーク(PSTN)56、ATMネットワーク58、ソネット(SONET)ネットワーク60、私的LAN 62、WAN 64、ケーブルテレビジョンネットワーク66、およびインターネット68のような、外部有線システムへの有線リンクを維持することができる。さらに、ITSベースステーション40は、個々のターミナル、表示装置、および/またはオーディオ機器のような、他の外部有線実体へとリンクすることができる。本発明の好ましい実施形態によれば、上で述べた外部有線または無線システムの内の任意のものを前記システムの内の任意の他のものまたは他のシステムの任意の組み合わせへとリンクしてそれらの間の通信を行なうことができる。例えば、オフィスビルディング54におけるあるユーザはマイクロ波リンクを介してITSベースステーション40に通信して正確なタイミング情報を得るためにGPSシステム50への接続を要求することができる。他の例では、住居42におけるユーザはビデオ情報を住居42に転送するためにケーブルネットワーク66へのリンクを要求することができる。さらに別の例では、前に述べたように、移動ユニット44は警察バンドの送信を監視するために警察バンド送信機46への接続を要求することができる。
【0027】
図2から明らかなように、本発明のITS 10はマルチモードの(multi−mode)、マルチチャネルの(multi−channel)動作を行なうことができる。すなわち、ITS 10は事実上任意の数の信号フォーマットおよび任意の数の外部通信システムをサポートするために規模を定めまたはスケーリングする(scaled)ことができる。さらに、ITS10は事実上任意の数の同時的な(concurrent)通信接続をサポートするよう設計できる。
【0028】
図3は、本発明の一実施形態に従うセットアップ手順を示すフローチャートである。該セットアップ手順は複数の外部システムの内の任意の1つが1つまたはそれ以上の他の外部システムへの接続を要求できるようにする。始めに、複数のインタフェースユニットが複数の外部システムとインタフェースするために提供される(ステップ100)。該複数のインタフェースユニットは、例えば、図1に示されるように有線および無線システムの両方とインタフェースするためのユニットを含むことができる。次に、第1の外部システムから信号が受信される(ステップ102)。受信された信号は次に適切なインタフェースユニットを使用してITS 10によって使用される共通の信号フォーマットに変換される(ステップ104)。ITS 10は次に前記第1の外部システムへとリンクするために第2の外部システムを決定する(ステップ106)。例えば、ITS 10は受信信号の要求部分(request portion)を読むことにより前記第2の外部システムを識別することができる。ITS 10は次に共通の信号フォーマットと第2の外部システムによって使用される信号フォーマットとの間の変換が可能な第2のインタフェースユニットを選択する(ステップ108)。最後に、第1のインタフェースユニットと第2のインタフェースユニットとの間で接続が確立され、それによって第1の外部システムと第2の外部システムとの間で通信が可能になる(ステップ110)。上で述べた手順は事実上、一方向放送接続または送信監視接続のような、システムの間の任意の形式の接続を可能にするよう変更できる。さらに、上で述べた手順はどの外部通信システムを一緒にリンクするかを決定するための他の方法をサポートしまたは可能にするよう変更できる。
【0029】
図4は、本発明の他の実施形態に係わるITS 70を示すブロック図である。可能な場合、同様の機能部を記述するために図1において使用されたのと同じ参照数字が図4において使用される。前に述べたシステムと同様に、ITS 70は複数の無線インタフェースユニット12a〜12n、複数の有線インタフェースユニット14a〜14n、およびコントローラ18を含む。しかしながら、前記スイッチ16に代えて、ITS 70はデータ利用装置(data utilization device)72を含む。データ利用装置72は複数の異なる供給源またはソースの内の任意の1つからの情報を使用することができるユニットである。例えば、一実施形態においては、データ利用装置72はユーザと該ユーザによって使用するために、大容量記憶ユニットに記憶された、複数のソフトウェアアプリケーションとをインタフェースするための入力/出力装置を有するパーソナルコンピュータ(デスクトップまたはラップトップ)から構成される。周期的に、前記ソフトウェアアプリケーションの1つを動作させているユーザは外部システムからのデータ、または他の情報、を要求することができる。そのような場合、データ利用装置72は、コントローラ18によって補助されて、該データを得るために外部システムと(適切なインタフェースユニットを介して)通信リンクを確立する。前述のように、複数の通信リンクを同時に開くことができる。好ましい実施形態では、データ利用装置72は任意の外部システムに対しまたは任意の外部システムから情報を送信および/または受信することができ、あるいは情報をいくつかのまたは全ての外部システムに放送することができる。
【0030】
本発明の一実施形態では、図5に示されるように、図4のITS 70は手持型通報器(handheld communicator)78において実施される。この実施形態においては、データ利用装置72は、例えば、手持型通報器78のユーザ76に対し情報を表示するための表示装置およびユーザ76から命令および/またはデータを受けるための入力装置を含むことができる。図示のごとく、前記手持型通報器78は移動ユーザ76によって持ち運ばれる間に複数の外部無線システム42〜54の内の1つまたはそれ以上と無線接続を確立することができる。複数の外部無線システムは、例えば、住居42、移動ユニット44、警察バンド送信機46、衛星通信システム48、GPSシステム50、セルラベースステーション52、および/またはオフィスビルディング54を含むことができる。ITS70は移動手持型通報器78において実施されるから、それは外部有線システムと接続されるようには示されていない。しかしながら、本発明の一実施形態においては、手持型通報器78に通信ポートを設けて1つまたはそれ以上の有線システムへの接続を可能にすることができる。例えば、手持型通報器78はPSTNへの接続のために電話ジャック(phone jack)を含むことができる。同様に、手持型通報器78はケーブルテレビジョンネットワークへの接続において使用するための同軸コネクタを含むことができる。これらのポートは、例えば、ユーザ76が自宅にいる場合あるいはユーザ76が、ホテルのような、一時的な住居に滞在している場合に使用することができる。
【0031】
手持型通報器78の動作の間に、ユーザ76は彼がオフィスビルディング54内のあるパーティと通信リンクを確立することを希望することを決定できる。ユーザ76は、例えば、通報器78のキーパッドを使用して手持型通報器78への適切な要求を入力することができる。要求信号が次に通報器78からオフィスビルディング54に送信される。オフィスビルディング54におけるLANコントローラが次に該ユーザ76がそのオフィスビルディングのLANにアクセスすることがオーソライズされているか否かを判定する。もしオーソライズされていれば、LANコントローラは要求された接続を確立する。手持型通報器78は所定の範囲内のシステムとのみ通信できることが理解されるべきである。一般に、技術的によく知られているように、その範囲は送信電力レベル、アンテナの指向性、および受信機の感度のような要因に依存するであろう。さらに、外部システムの各々に対する最大範囲もシステムによって変わることが理解されるべきである。
【0032】
図5を参照すると、ITS 70を含む単一の手持型通報器78は複数の個々の専用の無線ユニットに置き換えできることが注目されるべきである。すなわち、ユーザ76はもはや別個の警察バンド無線機、セルラ電話、衛星送受信機、その他を必要としない。さらに、ユーザ76はシステムを使用する通常の方法をバイパスするために他のシステムによって使用される信号をエミュレートすることができる。例えば、住居42は無線ローカルループ・ベースステーション(図示せず)と通信するための無線ローカルループアンテナを含むことができる。無線ローカルループの通常の動作の間に、住居におけるユーザと接続を確立するために、無線ローカルループ・ベースステーションは適切な信号フォーマットを有する信号を住居42に装着された無線ローカルループアンテナに送信する。住居42内のユーザが応答のために電話を取り上げた時、無線ローカルループ・ベースステーションとユーザとの間の通信リンクが確立される。本発明によれば、手持型通報器78は通常無線ローカルループ・ベースステーションから住居42に取り付けられた無線ローカルループアンテナへと伝達される信号をエミュレートして、関連する通信システムを経由することなく、住居42内のユーザとの通信を確立することができる。
【0033】
上で述べた機能に加えて、ITS 70はまた前にITS 10に関連して説明したスイッチングまたは交換機能を行なうために使用することができる。前述のように、ITS 70を介して異なる外部システムの間で、ITS 70が静止または移動構造で構成されているか否かに係わりなく、接続を確立することができる。しかしながら、移動(mobile)の用途においては、ITS 70は通信の持続時間の間ある接続に関与する全ての外部システムの通信範囲内に留まらなければならないことが注目されるべきである。
【0034】
以上の説明は本発明の特定の実施形態に関連するものであり決して制限的であることを意味していないことが理解されるべきである。すなわち、本発明の精神および範囲から離れることなく上で述べた実施形態に対して変更を行なうことができる。例えば、情報を転送システムは有線システムの相互接続なしに無線インタフェースユニットのみを使用して構成することもできる。さらに、説明した構造の種々の要素は本発明の精神および範囲から離れることなく組み合わせ、変更しまたは除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係わる情報転送システムを示すブロック図である。
【図2】 ベースステーションの用途において使用される図1の情報転送システムを示す説明図である。
【図3】 本発明の一実施形態に係わる接続セットアップ手順を示すフローチャートである。
【図4】 本発明の他の実施形態に係わる情報転送システムを示すブロック図である。
【図5】 手持型通信の用途において使用されている図4の情報転送システムを示す説明図である。
【符号の説明】
10 情報転送システム(ITS)
12a〜12n 無線インタフェースユニット
14a〜14n 有線インタフェースユニット
16 スイッチまたは交換器
18 コントローラ
20 信号分類器
21 チャネル監視部
22 ユーザインタフェース
24a〜24n アンテナポート
25a〜25n アンテナ
30 アンテナポート
32 アンテナ
Claims (10)
- 複数の通信システムをリンクする上で使用するための情報転送システムであって、
一群のインタフェースユニットであって、
各々独自の無線信号フォーマットと共通の信号フォーマットとの間で信号を変換することが可能な複数の無線インタフェースユニットであって、該複数の無線インタフェースユニットの各々に対する前記独自の無線信号フォーマットは前記複数の無線インタフェースユニットにおける少なくとも1つの他の無線インタフェースユニットのものと異なり、前記複数の無線インタフェースユニットは各々アンテナにより通信するためのアンテナポートに結合されている、前記複数の無線インタフェースユニットと、
各々独自の有線信号フォーマットと前記共通の信号フォーマットとの間で信号を変換することが可能な複数の有線インタフェースユニットであって、前記複数の有線インタフェースユニットの各々は外部の有線通信システムと通信するために信号ポートに結合されている、前記複数の有線インタフェースユニットと
を含む前記一群のインタフェースユニット、そして
前記一群のインタフェースユニットにおける前記インタフェースユニットの各々に結合された交換機であって、該交換機は前記共通の信号フォーマットを有する信号の前記交換機と前記インタフェースユニットとの間での転送を可能にし、前記交換機は前記一群のインタフェースユニットにおける第1のインタフェースユニットを前記一群のインタフェースユニットにおける第2のインタフェースユニットに選択的に接続して、前記共通の信号フォーマットを有する信号を使用して前記第1のインタフェースユニットと前記第2のインタフェースユニットとの間で通信を可能にするよう構成され、該交換機は前記一群のインタフェースユニットにおける第3のインタフェースユニットを前記一群のインタフェースユニットにおける第4のインタフェースユニットに選択的に接続して、前記共通の信号フォーマットを有する信号を使用して前記第3のインタフェースユニットと前記第4のインタフェースユニットの間で通信を可能にするよう構成され、前記第3のインタフェースユニットと前記第4のインタフェースユニットとの間の前記通信は、前記第1のインタフェースユニットと前記第2のインタフェースユニットとの間の前記通信と同時に生じる、前記交換機と
を具備することを特徴とする複数の通信システムをリンクする上で使用するための情報転送システム。 - 前記一群のインタフェースユニットは変化する信号フォーマットとともに動作するよう繰り返し再構成することができる少なくとも1つの第1のインタフェースユニットを含むことを特徴とする請求項1に記載の情報転送システム。
- 前記第1のインタフェースユニットは構成情報を受けるための入力を有するフィールドプログラマブル・ゲートアレイ(FPGA)を使用して構成されることを特徴とする請求項2に記載の情報転送システム。
- 前記第1のインタフェースユニットはランダムアクセスメモリ(RAM)を有するデジタル処理装置を使用して構成され、該デジタル処理装置は前記RAMに格納されたルーチンを実行可能であり、前記RAMに格納された前記ルーチンは異なる信号フォーマットに適合するために変更可能であることを特徴とする請求項2に記載の情報転送システム。
- 前記一群のインタフェースユニットは複数の第1のインタフェースユニットを含むことを特徴とする請求項2に記載の情報転送システム。
- 前記複数の無線インタフェースユニットは衛星通信フォーマットと前記共通の信号フォーマットとの間で信号の変換を行なうためのインタフェースユニットを含むことを特徴とする請求項1に記載の情報転送システム。
- 前記複数の無線インタフェースユニットは符号分割多元接続(CDMA)をベースとしたフォーマットと前記共通の信号フォーマットとの間で信号の変換を行なうためのユニットを含むことを特徴とする請求項1に記載の情報転送システム。
- 前記複数の有線インタフェースユニットは非同期転送モード(ATM)をベースとしたフォーマットと前記共通の信号フォーマットとの間で信号の変換を行なうためのユニットを含むことを特徴とする請求項1に記載の情報転送システム。
- 複数のインタフェースユニットと、前記複数のインタフェースユニットにおけるいくつかのインタフェースユニットを選択的に接続して該いくつかのインタフェースユニットの間で複数の通信を可能にするための交換機とを有し、前記複数のインタフェースユニットの各々は独自の信号フォーマットと前記複数のインタフェースユニットに共通な共通の信号フォーマットとの間で変換を行なうよう動作可能であり、前記複数のインタフェースユニットの各々に対する前記独自の信号フォーマットは前記複数のインタフェースユニットにおける少なくとも1つの他のインタフェースユニットのものと異なっている、情報転送システムにおいて使用するための方法であって、
第1の外部通信システムから第1の信号フォーマットを有する信号を受信する段階、
前記複数のインタフェースユニットにおける第1のインタフェースユニットにおいて前記信号を前記第1の信号フォーマットから前記共通の信号フォーマットへと変換する段階、
前記第1の外部通信システムと通信すべき少なくとも1つの第2の外部通信システムを決定する段階であって、前記少なくとも1つの第2の外部通信システムは前記第1の信号フォーマットと異なる少なくとも1つの第2の信号フォーマットをサポートする、前記決定する段階、
前記少なくとも1つの第2の信号フォーマットにもとづき前記複数のインタフェースユニットから少なくとも1つの第2のインタフェースユニットを選択する段階、
前記第1のインタフェースユニットと前記少なくとも1つの第2のインタフェースユニットとの間で接続を確立し、前記共通の信号フォーマットを有する信号を使用して前記第1のインタフェースユニットと前記少なくとも1つの第2のインタフェースユニットとの間で通信を可能にする段階、
第3の外部通信システムから第3の信号フォーマットを有する信号を受信する段階、
前記複数のインタフェースユニットにおける第3のインタフェースユニットにおいて前記信号を前記第3の信号フォーマットから前記共通の信号フォーマットへと変換する段階、
前記第3の外部通信システムと通信すべき少なくとも1つの第4の外部通信システムを決定する段階であって、前記少なくとも1つの第4の外部通信システムは前記第3の信号フォーマットと異なる少なくとも1つの第4の信号フォーマットをサポートする、前記決定する段階、
前記少なくとも1つの第4の信号フォーマットにもとづき前記複数のインタフェースユニットから少なくとも1つの第4のインタフェースユニットを選択する段階、そして
前記第3のインタフェースユニットと前記少なくとも1つの第4のインタフェースユニットとの間で接続を確立して、前記共通の信号フォーマットを有する信号を使用して前記第3のインタフェースユニットと前記少なくとも1つの第4のインタフェースユニットとの間で通信を可能にする段階であって、前記第3のインタフェースユニットと前記少なくとも1つの第4のインタフェースユニットとの間の前記通信は、前記第1のインタフェースユニットと前記少なくとも1つの第2インタフェースユニットの間の前記通信と同時に生じる、前記通信を可能にする段階、
を具備することを特徴とする情報転送システムにおいて使用するための方法。 - 異なる信号フォーマットを使用する複数の外部通信システムと通信する上で使用するための情報転送システムであって、
各々独自の無線信号フォーマットと共通の信号フォーマットとの間で信号の変換を行なうことができる複数の無線インタフェースユニットを含む一群のインタフェースユニットであって、前記複数の無線インタフェースユニットの各々に対する前記独自の無線信号フォーマットは前記複数の無線インタフェースユニットにおける他の無線インタフェースユニットのものと異なり、かつ前記共通の信号フォーマットは前記一群のインタフェースユニットにおけるインタフェースユニットに共通であり、前記複数の無線インタフェースユニットの各々はアンテナにより通信するためにアンテナポートに結合されている、前記一群のインタフェースユニット、
前記一群のインタフェースユニットに結合され前記共通の信号フォーマットを有する信号を利用して、データをユーザに提供するためのデータ利用装置、そして
前記データ利用装置に結合された、コントローラであって、
通信すべき少なくとも1つの外部通信システムを決定するための手段、
前記少なくとも1つの外部通信システムに関連する少なくとも1つのインタフェースユニットを選択するための手段、および
前記共通の信号フォーマットを有する信号を使用した前記少なくとも1つの外部通信システムとの通信の間に前記データ利用装置と前記少なくとも1つのインタフェースユニットとの間での前記共通の信号フォーマットを有する信号の転送を制御するための手段
を具備する前記コントローラ、
を具備し、前記コントローラによって前記データ利用装置は複数の外部通信システムとの複数の通信リンクを前記複数の無線インタフェースユニットを介して同時に確立することが可能であることを特徴とする異なる信号フォーマットを利用する複数の外部通信システムとの通信において使用するための情報転送システム。
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