JP4617047B2 - 通信装置 - Google Patents
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Description
発明の背景及び技術分野
本発明は、特にワイヤレス(例えば無線周波数)ネットワークによるピア・トゥ・ピア(peer-to-peer)通信用の通信装置に関する。
【0002】
携帯電話や無線機のようなワイヤレス通信システムは、2者間の通信を可能とする。しかしながら、複数者間通信が求められる場合、特に1者以上が同時に会話する場合、通常、中央の若しくは指定されたマスタ/コントローラを介した、相当な信号の調整及び同期が必要とされ、動作の複雑性及び非柔軟性が招来されることとなる。
【0003】
本発明は、この問題を解消する通信装置を提供することを目的とする。
【0004】
発明の概要
第1の態様に係る発明によれば、TDMAを用いるピア・トゥ・ピア通信用に構成された複数の携帯通信デバイスを有する通信装置が提供され、送信しようとする上記通信デバイスが、通信用に用いられる各TDMA時間フレームにおける、該各フレームにおいて同じである時間スロットを用いるように構成されており、ここでは、また、上記通信デバイスが、該通信デバイス又はGPS衛星により送信される同期信号を用いる同じTDMA時間フレームに対する同期用の手段を有している。
【0005】
もし複数のデバイスが送信しようとすれば、デバイスは異なる時間スロットを用いる。
【0006】
第2の態様に係る発明によれば、携帯通信デバイスが提供され、送信器と、TDMAバーストモードコントローラと、信号処理手段とを備え、通信デバイスにより送信されるべき入力信号が、上記信号処理手段によりデジタル形式で処理され、また、上記バーストモードコントローラが、送信用に用いられるTDMA時間フレームにおける、各時間フレームにて同じであるTDMA時間スロットにて、送信器による送信用に、上記処理された信号をエンコードするように構成されるとともに、また、通信デバイスを、同じネット内の、他のモバイル型の通信デバイスと同じTDMA時間フレームに対して同期させるための手段を備える。その同期信号は、通信デバイス又はGPS衛星により送信される。
【0007】
第3の態様に係る発明によれば、モバイル型通信デバイスが提供され、受信器と、TDMAバーストモードコントローラと、信号処理手段とを備え、上記バーストモードコントローラが、受信された信号の送信に用いられる各TDMA時間フレームにおける、該各フレームにて同じである時間スロットにおいて、受信器により受信されたTDMA信号をデコードし、上記信号処理手段が、出力を提供すべく上記デコードされた信号を処理するように構成されるとともに、通信デバイス又はGPS衛星により送信される同期信号を用いて、受信信号の送信に用いられる同じTDMA時間フレームに対して同期させるための手段を備える。
【0008】
発明を実施するための最良の形態
ここに記載される本発明の実施の形態では、複数のモバイル型通信デバイスが提供される。デバイス間の通信は、本質的に、時分割多元接続(TDMA)の送信及び受信を用いたピア・トゥ・ピアである。同期を実行するために、全てのデバイスは、共通の時間ベースを用いて、互いに同期させられる。1つの好ましい実施の形態では、グローバルポジションサテライト(GPS)システムからの時間信号を用いることにより、同期が行われる。他の形態では、他のデバイス用の同期ベースとして、ビーコン(beacon)又は第1のRF送信のいずれかを用いて、これが実現される。全ての送信デバイスは、それら全てが異なるチャンネルで効率的に送信するように、各TDM時間フレームにおける異なる時間スロットを確保する。その結果、完全な複数通信が実現され得る。
【0009】
本発明における実施の形態の通信装置は、そのうちの1つが図1に示される、実質的に互いに同一な複数の通信装置からなるものである。その装置は、RF送信器100を含み、該RF送信器100は、アップストリームモードにおいて、適切なデジタル変調技術(例えばGMSK)を用いて送信すべき生データを変調し、これを空気中を介して無線周波数送信用に変換する。ダウンストリームモードにおいては、送信器100はRF信号をベースバンド信号へ変換し、受信された生データに回復するために、そのベースバンド信号を復調する。
【0010】
送信器100は、バーストモードコントローラ110(BMC)に接続されている。バーストモードコントローラ110は、アップストリーム方向において、連続して出力するデータを収集し、これをTDM時間フレームに相当する単位で一時的に記憶し、TDM時間フレーム内で指定された時間スロットにおけるバーストとして、バッファに格納されたデータを、パケット方式でより高速なデータ速度で送信する。データパケット構造の一例が図10に示され、また、以下に挙げる要素を含んでいる。図10では、各構成要素のビット長が与えられている。
【0011】
プリアンブル(preamble)及び同期ワード:
プリアンブル及び同期ワードは、2つ又はそれ以上のシステム間の送信タイミングを同期するためにネットワーク通信において用いられる信号である。適正タイミングは、全てのシステムが情報転送の開始を正確に把握していることを保証するものである。
【0012】
プリアンブルは、通信中のシステムにより、「誰かがデータを送信しようとしている」ことを意味するように解釈される特定の連続した送信パルスを定義する。このことは、情報を受信するシステムが、データ送信が開始する時を、正確に把握することを保証する。プリアンブルとして利用される実際のパルスは、利用されるネットワーク通信技術に依って変化する。
【0013】
同期ワードは、プリアンブル後の、あらゆる送信スロットの間に送信される固有のパターンであり、相関用に、毎フレームについてビットレベルを同期させるために、また、タイミング補正を行うために利用される。
【0014】
A領域:
A領域は、無線通信のために必要とされる制御、信号送信及び他の全てのタイプの情報(例えば、リンクの設定やリンクの解放等のような情報、及び、送信中のパーティの識別番号,受信側の情報、コールタイプ及び優先レベル等の同期に必要な情報を交換するための、コネクション型のデータ転送の場合におけるハンドシェイキング情報)を搬送するために利用される。
【0015】
A領域は、ヘッダー,テール(Tail)及びR−CRCの3構成要素からなっている。ヘッダーは、A領域のテールビットにより運ばれる情報のタイプが何であるのかを示すものである。テール(又はフッター(footer))は、実際のA領域のデータをもつ。R−CRCは、A領域データ内にあるエラーを検出するための巡回冗長検査(Cyclic Redundancy Check)領域である。送信側で、CRCは、A領域に関して演算され、挿入される。受信側で、CRCは検証され、起こり得るエラーが検出され、エラーが発見された場合は、再送信が要求される。
【0016】
B領域:
この領域は、ユーザ情報(例えば音声データ,ビデオデータ,ファイル転送データなど)をもっている。これは、非保護形式若しくは保護形式のいずれにあってもよい。
【0017】
非保護のB領域データ:
非保護モードでは、所定のエラーレベルまで許容し得る音声やビデオデータのような実時間データが利用される。これは、B領域の全帯域幅が情報データビットで満たされていることを意味している。これにより、スループットが増加する。
【0018】
保護されたB領域データ:
保護されたB領域は、安全で且つエラーがあってはならないデータ転送(例えばファイル転送)の場合に利用される。これらの場合、B領域は区分化され、各区分はエラーを検出するためのCRC(巡回冗長検査)をもつ。送信側で、CRCは、データ区分毎に演算され挿入される。受信側で、CRCは検証され、起こり得るエラーが検出され、エラーが発見された場合は、再送信が要求される。
【0019】
X領域及びZ領域:
X領域及びZ領域は、表面的にではあるが、B領域におけるエラーを発見するために利用される。これら2つの領域は同一であり、それらは、B領域にある選択されたビットから演算された小さなCRC(例えば、それぞれが4ビット)をもつ。これは、主に、非保護モードの情報転送におけるエラー検出に有効である。
【0020】
ダウンストリーム方向において、BMC110は、異なる時間スロットでデータのバーストを受信し、オーバーヘッド(データパケットの情報が提供されていない部分)を取り除き、信号データから情報データを切り離す。
【0021】
バーストモードコントローラは、デジタル信号プロセッサ120,GPS受信器130,RS232/USBインターフェース140,前進型エラー訂正(forward error correction)プロセッサ150及びマイクロコントローラ160と接続されている。バーストモードコントローラ110は、情報データをデジタル信号プロセッサ120、前進型エラー訂正プロセッサ150(もし情報送信においてエラー訂正が用いられたならば)、及び/又は、(例えば、音声,ビデオ若しくはファイル転送データ等のデータのタイプに依存する)RS232/USBインターフェース140へ送信するとともに、信号データをマイクロコントローラ160へ送信する。
【0022】
デジタル信号プロセッサ120は、前進型エラー訂正プロセッサ150に対し、また、デジタル−アナログ変換器180を介して、視覚的表示ユニット170に対し、更に、スピーカー200及びマイクロホン210が接続されるオーディオコーデック(audio CODEC)190に対し、また、更に、アナログ−デジタル変換器230を介して、ビデオカメラ220(ビデオカメラ220は、接続ポートを介して装置に接続されていてもよい)に対し、また、更に、マイクロコントローラ160へ接続されている。デジタル信号プロセッサが、送信/受信のために、ビデオ及びオーディオデータを実質的に変換する。アップストリームモードにおいて、デジタル信号プロセッサ120は、オーディオコーデック190によりデジタル化されたマイクロホン210からの音声データ、若しくは、アナログ−デジタル変換器230によりデジタル化されたビデオカメラ220からのビデオデータを受信する。その後、デジタル信号プロセッサがデータを圧縮する。例えば、PCMオーディオサンプルの形式のオーディオデータは、ADPCMの形式に変換されたり、公知のビデオ圧縮アルゴリズムを用いて、ビデオデータが圧縮されたりする。圧縮されたデータは、前進型エラー訂正プロセッサ150(これが用いられる場合)、若しくは、前進型エラー訂正プロセッサ150が用いられない場合は、直接的にバーストモードコントローラへ送信される。ダウンストリーム方向においては、逆の処理(解凍)がデジタル信号プロセッサ120により適宜行われる。もし複数のオーディオストリームの入力があれば、解凍後、全てのオーディオ信号は、アナログオーディオ変換用にこれをコーデック190に送信する前に、合成信号を生成すべく合成され、そして、スピーカー200を介して出力される。
【0023】
RS232/USBインターフェース140は、マイクロコントローラ160,前進型エラー訂正プロセッサ150及びデータ端末装置(DTE)に対して接続されている。RS232/USBインターフェース140は、物理媒体を提供する電気的インターフェースとして機能し、DTEと通信装置との間でデータを転送する。データ端末装置からデータが入力する場合には、RS232/USBインターフェースは、直接的にバーストモードコントローラへ、若しくは、エラー訂正が必要ならば、前進型エラー訂正プロセッサ150を介して、間接的にバーストモードコントローラへ、データを導く。RS232/USBインターフェース140は、マイクロコントローラ160により制御される(例えばフロー制御,DTEとのリンク設定,リンクの解放等)。
【0024】
アップストリーム方向において、前進型エラー訂正プロセッサ150は、デジタル信号プロセッサ120やインターフェース140から外へ出て行くデータを受信し、これを、符号化されたデータをバーストモードコントローラ110に渡す前に、例えば重畳コーディング、及び/又は、リード・ソロモン(Reed Solomon)符号化のような標準前進型エラー訂正アルゴリズムを用いて符号化する。ダウンストリーム方向においては、前進型エラー訂正プロセッサ150は、バーストモードコントローラ110からデータを受信し、例えばリード・ソロモン復号化及び/又はヴィタービ(Viterbi)復号化のように、上述したものに対して逆の処理を用いて、そのデータを復号化すると同時に、それらのエラーの訂正が訂正可能である。その後、FECプロセッサ150は、DSP120又は適用可能なRS232/USBインターフェースにデータを渡す。
【0025】
グローバルポジショニングシステム(GPS)受信器130は、GPS信号をGPS衛星から受信し、タイミング基準信号(時間ベース)を、そのTDMA時間フレームをGPS時間ベースの境界と位置合せすべくこの時間ベースを用いるバーストモードコントローラ110へ与える。これが、ラジオネット内にある全ての通信装置の同期を達成することになる。
【0026】
視覚的表示ユニット170は、液晶ディスプレイ,プラズマディスプレイ、或いは、市販される他の表示ユニット(例えばビデオモニタ)のいずれかである。
【0027】
マイクロコントローラ160は、装置の他の構成要素の動作を制御する。そのコントローラは、ランダムアクセスメモリ240と、リードオンリーメモリ250と、キーパッド260とに接続され、通信プロトコル層をなし、システムのユーザインターフェースと相互に作用する。そのコントローラ160は、ROM250からソフトコードを呼び出し、データメモリとして内部/外部のRAM240を用いることにより実行する。コントローラ160は、キーパッド260からユーザコマンド(若しくはDSP120からの音声活性化コマンド)を受信し、装置の他の構成要素と相互に作用して、それら全てを制御する。
【0028】
ここからは、本発明の実施の形態を用いた通信について説明する。本発明の通信機構は、あらゆるユーザが、伝達経路において、要求に応じて(有効ならば)、必要なバンド幅をとらえ、そして、指定されたアドレスと共に、データパケットとして、その情報を送信することができるように、複数ユーザ環境において、時分割多元接続(TDMA)を用いる。受信側は、単一のパーティ又は複数のパーティであってもよい。
【0029】
通信グループは実際上いかなるサイズであってもよいが、関係者の全てが他者の無線受信可能な領域内にある必要がある。その領域は、(以下、ラジオネットと呼ばれる)ユーザの1グループを制限する。
【0030】
説明される本発明の実施の形態の特徴は、ネットを介してそのグループの他のメンバーへ送信するユーザが、各TDM時間フレームにおいて1つ又はそれ以上の時間スロットを選択し、同じ時間スロットで各フレームを送信することである。もし他のユーザが送信しようとすれば、異なる未使用の時間スロットを選択する。
【0031】
この技術は、グループの全てのメンバーが、同じTDM時間フレームに同期させられることを要するものである。同期を実現するのに使用され得る、以下のようないくつかの技術がある。
【0032】
1)グローバルポジショニングシステム(GPS)を用いた同期。
GPS衛星により送信される信号は時間信号を含み、また、同期は、時間フレームの境界をGPS時間ベースに合わせることにより達成され得る。これを達成するために、TDM時間フレームが、GPS時間ベースがTDM時間フレームの持続時間の整数倍であるように選択される必要がある。好ましい実施の形態では、全ての通信装置が、GPS受信器130を装備し、TDM時間フレームも同期状態になるように、GPS時間ベースに対して独立して同期することができる。このことは、符号1及び2が付された2つの通信装置を示す図11に図示されている。各装置1,2内のGPS受信器130は、独立して、GPS衛星から時間基準信号3を受信する。この信号を用いて、各装置1、2内のバーストモデルコントローラ110がGPS時間ベースに関して、各装置のTDM時間フレームを位置合せする。これにより、通信装置1、2のTDM時間フレームは順次位置合せされ、その結果、これらは、そのフレーム及びスロット境界のレベルで、互いと間接的に同期することになる。
【0033】
2)ビーコン送信を用いた同期。
第2の好ましい同期の方法は、ビーコン送信を用いることである。ラジオネット内にある接続装置のひとつが、TDM時間フレーム毎に一回、時間スロット上でビーコンを送信する。このビーコンは、ラジオネット内の他の接続装置により受信され、それら接続装置が送信側と同期をとることを可能にする。ビーコン送信を送る接続装置は、いかなるように選択されてもよいが、例えばグループのメンバーの間で交替するなど、不変である必要はない。
【0034】
同期の目的のみに利用されるビーコン送信は、ユーザ情報をもたず、図10に例示されるパケット内のB領域,X領域及びZ領域を有するものでない。
【0035】
3)GPS時間ベースとビーコン送信の組合せを用いた同期。
同期が、上述の(1)及び(2)を組み合せることにより達成され得る。この場合、ラジオネット内の全てのユニットが、上述の(1)におけるような時間ベース基準を得るためにGPS受信器を装備する必要がなく、また、時間フレームがGPS信号に対して同期させられることも可能とする。この種の同期は、2つの独立したラジオネットがGPS時間基準と相互に同期させられることが可能となるという利点がある。これにより、両方のラジオネットがGPS時間ベースと同期した状態にあるので、インターラジオネット(inter-radio-net)通信が可能になる。
【0036】
4)第1の情報送信チャンネルに基づいた同期。
ラジオネット内の同期は、情報転送用の第1のRF送信を用いることにより達成される。交換される情報がない場合(すなわちラジオネットが不活性である(quiet)場合)には、RF送信はなく、ネットのメンバーの全てが同期した状態にないかもしれない。第1のパーティが情報の送信を開始するとき、このパーティは、情報チャンネル上で同期情報を放送し、その同期情報をタイミング基準として採用する。ラジオネット内の同期は、情報転送用に第1のRF送信を用いることにより達成され得る。交換される情報がない場合に、RF送信はなく、ネットの全てのメンバーは同期した状態にないかもしれない。第1のパーティが情報の送信を開始するとき、このパーティは、(図10のパケットの時間スロットのA領域上の)同期情報と、(図10のパケットの時間スロットのB領域上の)例えばオーディオのようなユーザ情報との両方を放送する。周期的にRF送信を走査するネットの全ての通信装置は、この第1の情報送信を見つけ出し、(A領域により伝送される)同期情報を用いて該第1の情報送信と同期をとり、その後、ユーザ情報(例えばオーディオ)の受信を開始する。たとえユーザ情報がラジオネット内のメンバーのいずれにも向けられなくとも、メンバーは、例えば(B領域内の)オーディオのようなユーザ情報を受信することなく、(A領域情報を用いて)情報送信チャンネルと同期することが可能である。
【0037】
2パーティ間のハンドシェイキングを要求する、(例えばファイル転送等の)2パーティ間におけるコネクション型の情報送信のために、第1のパーティは、受信側が同期し且つハンドシェイクを準備するのに十分な期間(例えば約10秒)に、A領域内の同期情報及び他の関連情報のみを送信することになる。ハンドシェイキングの後、情報が交換される前に、ポイント・トゥ・ポイント(point to point)の2本のリンクが確立されるであろう。情報の交換の間、ラジオネット内の他の全てのメンバーは、タイミング基準として、送信が開始された第1のパーティを利用し、第1のパーティと同期する。
【0038】
5)第1の送信に基づいた、また、続いて、マスタ・ハンドオーバ・メカニズム(master handover mechanism)を用いた同期。
ここで、同期は第1の情報送信とともに、即ち、RF送信がない場合に開始する。また、もしパーティ−1が情報を送信することを決定すれば、そのパーティが、(情報のタイプに依存して)1つ又はそれ以上のTDMスロットを占め、その情報を送信する。パーティ―1は自身を「マスタ」(タイミングマスタ(timing master))として設定し、また、ネット内の他のメンバーの全てがスレーブ(slave)である。全てのスレーブユニットはマスタの送信をタイミング基準として採用する。マスタは、ユーザ情報(例えばオーディオ,ビデオ若しくはその両方)とともに、(A領域内の)同期情報を周期的に送信する。
【0039】
その後、第2のパーティ(パーティ−2)が情報交換に加わろうとした場合に、パーティ−2は、その情報を送信すべく、未使用のTDM時間スロットの1つ又はそれ以上を占有することになる。パーティ−1は、パーティ−2の情報を受信することができ、逆も同様に可能である。パーティ−1は「マスタ」である。また情報を送信する全ての「スレーブ」(この場合にはパーティ−2)が、「アクティブスレーブ(active slave)」と呼ばれる。(この場合にはパーティ−1及びパーティ2の両方の)全情報送信を受信するが、それらからの情報送信をもたないラジオネット内の他の全てのメンバーが、「パッシブスレーブ(passive slave)」と呼ばれる。
【0040】
通信の間に、「マスタ」がその送信を終了しようとすると、それは、特定の期間(例えば10TDM時間フレームの間)、リリースのカウントダウン数とともにその意向を送信する。優先レベルに基づき、マスタからのこの意向を受取った場合に、「アクティブスレーブ」の1つは、「マスタ」として、それ自体変化し(引き継ぎ)、元の「マスタ」がその送信を停止した後、そのサービスを続ける。これにより、全ての「パッシブスレーブ」が、新たな「マスタ」に対する時間基準を切り換えることになる。このプロセスは、マスタ・ハンドオーバ(マスタ引継ぎ)と呼ばれる。ハンドオーバ時に有効な「アクティブスレーブ」は複数あってもよい。最も優先度の高いものが、新たなマスタとして引き継ぐ。優先レベルは、配備の前に、若しくは、幾つかの他のメカニズム(例えば、解放中の「マスタ」に関し、TDM時間スロットの位置の点から、年代順に次にくる能動スレーブ)に基づき、予め設定される。もしGPS時間ベースがこの同期方法に用いられれば、このことは、2つのラジオネットがGPS時間ベースとの同期を有する場合に、インターラジオネット通信を可能とする。
【0041】
6)GPSの時間ベース及び第1の情報送信チャンネルの組合せに基づく同期。上記3)と同様の方法で、単一のユニットは、GPS時間ベースをその時間基準として採用するGPS受信器130を有することができる。このユニットが第1のパーティとしての他のユーザへ情報を送信しようとすると、それは、そのタイミングがGPS信号と同期させられたタイミング「マスタ」として作用する。
【0042】
GPS信号が失われた場合に、2つのオプション(A&B)が存在する。
【0043】
A.(内蔵されたGPS受信器130を有する)パーティ−1がその第1の情報転送を送信する。パーティ−1のTDM時間フレームは、GPS時間ベースと同期するであろう。ラジオネットにおける全ての他の構成は、パーティ−1の第1の情報転送と同期させられる。
【0044】
パーティ−2は、パーティ−1の時間スロットとは異なる別の時間スロットを占有することにより、情報通信に参加する。パーティ−1を除く全ては、順次GPSと同期させられる時間基準として、パーティ−1の送信を採用する。
【0045】
この時間中に、パーティ−1がいかなる原因でもそのGPS信号を失った場合に、通常通り機能し続けることになるものの、GPSに関したドリフト(drift)補正は実行不能である。このような状態を良好に管理するために、GPS信号が有効である場合、パーティ−1のマイクロコントローラ160およびBMC110は、GPS時間ベースに関した、内部の水晶発振器(内部時間ベース)のドリフト特性を習得する。取得した情報は、マイクロコントローラにより記憶される。GPS時間ベースがなんらかの原因で失われた場合に、マイクロコントローラは、GPS時間ベースを有効に確保しつつ、取得した情報を用いてローカルの時間ベースを補正し続けるであろう。このような擬似のドリフト補正は、GPS時間ベースに関した同期を、それが十分に長い時間なくなった場合でさえ、維持するであろう。GPS時間ベースからの実際のドリフトが許容可能な限界を越えない前に、GPS信号が再度現れた場合には、全体のラジオネットが、GPSの同期をとり続けるであろうが、GPS信号があまりに長い時間なくなった場合には、実際のドリフトが過度に長くなり、ラジオネットがGPSと同期しなくなるであろう。しかし、全ての構成は、イントラネット(intra-net)通信用のラジオネット内で同期させられる。
【0046】
B.同期させられた情報が、データパケットのA領域にて連続的に(規則的な時間間隔をもって)供給される。
【0047】
GPS信号が失われた場合に、装置は、上記のオプション(4)に従って動作するであろう。この場合、ラジオネット内の通信は影響を受けないであろう。2ラジオネット間のインターラジオネット通信のみが、それらが、一方若しくは両方に対して、GPS時間ベースがない間に同期しない場合に、可能でなくなる。
【0048】
ユーザが送信しようとすると、ユーザインターフェースのキーパッド260上の適切なボタンを押すことにより、若しくは、音声コマンドにより、通信デバイスが、ユーザインターフェースにて作動する。また、このとき、信号を受信するための1つのアドレス(又は指定されたアドレスのグループ)が特定されてもよい。別の方法として、これが予め設定されてもよい。マイクロコントローラ160は、フリーの帯域があるかどうかを確認すべく、割り当てられた周波数をスキャンするように、送信器100に指示する。もしあれば、送信器100は、即時に、特定の時間スロットにおける送信を開始し、それによって、時間スロットをとらえる。一旦リンクが確立されれば、情報が、適切なソース(ビデオカメラ220,DTE又はマイクロフォン210)から、適切な処理ブロックを介して、バーストモードコントローラ110へ送信される。バーストモードコントローラ110は、その信号を一時的に記憶し、これを、指定された時間スロットにおいてパケット方式でRF受信器100へ、送信の指定されたアドレス若しくはアドレスのグループに対して送る。
【0049】
ラジオネット内の他の通信デバイスは、マイクロコントローラ160の制御のもとで、空気中の新たな送信を定期的に検出すべく、周波数をスキャンする。送信の検出に際して、送信デバイスのバーストモードコントローラ110により送信にて位置決めされたアドレスがチェックされ、もし受信通信デバイスが意図されたアドレスの1つとしてそれ自体をみつければ、新たな情報が、バーストモードコントローラ110により、音声の場合には、スピーカ200を通じて出力されるべく、デジタル信号プロセッサ120及びコーデック190により、また、映像の場合には、表示されるべく、DSP120,デジタル−アナログ変換器180及びVDU170を介して、受信され、デジタル式に処理される。もし信号がデータ信号であれば、これは、DTEへの外部転送のために、バーストモードコントローラからRS232/USBインターフェース140へ直接に転送される。
【0050】
別の通信デバイスが、例えば、ユーザインターフェースのキーパッド260上のボタンが押されること若しくは音声コマンド等のユーザインターフェースに対するコマンドにより、イニシエータ(initiator)との双方向のディスカッションを行なうべく、通信に加わろうとした場合、マイクロコントローラ160は、RF受信器に対して、フリーの帯域(すなわち割り当てられた周波数帯域内の未使用の時間スロット)を見つけ、それらをとらえるように指示する。これらの時間スロットは、送信器のそれらとは異なるであろう。
【0051】
第1の送信器が、ユーザの介入操作により若しくは他の何らかの理由により、その送信を停止しようとする場合に、それは、送信の終了時に、その意思を示唆するメッセージを送ることにより、他の全てに対して、送信を終了する意思を伝える。この情報は、(A領域及びB領域における)ユーザの情報とともに送信されるであろう。送信が終了した後、この時間スロットは、情報を送信しようとする他のあらゆるパーティにより使用可能となる。フリーの(未使用の)時間スロットを見つける他の方法は、RSSI(受信器信号強度指示器)のスキャンを行ない、RSSIの値に基づき、フリーのスロットを見つけるというものである。
【0052】
情報転送のセッションの間、パーティは、情報転送の終了まで、その時間スロットを変更することはない。それは、情報転写の次のセッションの間に、異なる時間スロットを選択してもよい。
【0053】
複数パーティによる会議を行ないたいというユーザが増加しても、ユーザは、単に有効な時間スロットをとらえることにより、それをなすことができる。
【0054】
また、受信側を個々に選択することにより、ポイント・トゥ・ポイントの情報通信が可能である。これは、例えばファイル転送用のコネクション型、若しくは、例えば音声呼出しとしてのコネクションレス型(データグラム)によって可能である。
【0055】
図12の(a)−(c)は、一例として前述した同期方法(6)を用いた、通信デバイスの受信及び送信動作を示すフローチャートである。実行されるステップは、当業者に明らかなように、前述した別の同期方法と併用すべく簡単に適応させることが可能である。
【0056】
図12の(a)によれば、これは、初期設定及び送信プロセスを示している。
【0057】
ブロック12.01では、通信デバイスは、非同期の状態にあり、ここでは、情報を送信も受信もしない。この状態では、デバイスが、それがGPS受信器を有する場合に、GPSのタイミング基準と同期させられてもよい。しかし、それは、ラジオネット内における他のデバイスと同期しない。ステップ12.02では、マイクロコントローラ160が、通信デバイスがGPS受信器130を有するかどうかを判断するようにチェックする。もしそうであれば、コントローラは、ステップ12.03にて、デバイスがGPS時間ベース信号を受信しているかどうかを判断し、もしそうれあれば、ステップ12.04にて、バーストモードコントローラ110のTDMフレームの境界が、GPS時間ベースと同期させられる。ステップ12.05では、エアウェーブ(airwave)が、空気中に、RF送信があるかどうかを判断するために、定期的にスキャンされる。装置は、その後、情報が送信又は受信されない非同期状態(ステップ12.01)に戻る。もしデバイスのユーザが送信しようとすれば、ユーザは、情報転送用の通信デバイスを、例えばキーパッド260上の適切なボタンを押すことにより作動させる。その後、ステップ12.07にて、コントローラ160は、TDMA時間フレームにおける未使用の時間スロットについてチェックする。もし有効な時間スロットがなければ、デバイスは、ステップ12.01の情報が送信も受信もされない非同期状態に戻る。もし時間スロットが有効であれば、ステップ12.09では、占有されていない時間スロットにおいて、情報が送信される。その後、ステップ12.10にて、デバイスは、送信が終了するまで、情報送信状態を呈する。
【0058】
図12の(b)は、入力信号を受信する通信デバイスにより採用されるステップを示す。ステップ12.01の情報が送信も受信もされない非同期状態から、周期的なスキャンステップ12.05を通じ、コントローラは、ステップ12.11にて、新たなRF送信を決定することになる。その後、ステップ12.12にて、GPS時間ベースが有効であるかどうかのテストが行なわれる。このステップは、GPS受信器がステップ12.02にて確立されるように含まれる場合のみ実行される。もしGPS信号が有効であれば、コントローラは、ステップ12.13にて、入力するRF送信がGPS信号に同期しているかどうかを判断する。もしGPS時間ベースが有効でないならば、若しくは、もし情報がGPSと同期していなければ、S12.14にて、コントローラは、情報送信自体から同期を決定する。信号は、その後、ステップ12.15にて、通信デバイスが、目的の受信側であるかどうかを判断するために通過させられ、また、もしそうであれば、ステップ12.16にて、メッセージが受信され処理される。デバイスは、ステップ12.17にて、受信された送信が終了するまで、情報が受信されるステージに入る。もしデバイスが目的の受信側でなければ、デバイスは、ステップ12.22の新たな状態である「情報が送信も受信もされない同期状態」に入ることになる。
【0059】
図12の(c)は、送信中のデバイス(すなわちステップ12.10の情報送信状態における)が受信されるべき送信を検出する場合に採用されるステップを示す。これは、スキャンステップ12.05により検出され、また、ステップ12.18にて、一旦検出がなされると、入力する送信がその通信デバイスから先に送信された信号と同期していることが仮定されるため、非同期が行なわれる。ステップ12.19にてもし通信デバイスが目的の受信側であると決定されれば、ステップ12.20にて、情報が受信され、また、ステップ12.21にて、通信デバイスが、情報の送信及び受信状態を検出する。もしデバイスが目的の受信側でなければ、デバイスは、ステップ12.10の情報の送信状態のままである。
【0060】
デバイスがステップ12.21の「情報の送信及び受信状態」にある場合、それは、ステップ12.18,12.19,12.20及び12.21を用いて、他のデバイスから別の情報を受信してもよい。したがって、状態12.21では、複数のパーティから受信された複数の情報が存在してもよい。
【0061】
デバイスが(図12の(b)に示される)ステップ12.22の「情報が送信も受信もされない同期状態」にある場合、デバイスは、状態12.10に至るまで、ステップ12.06,12.07,12.08及び12.09に従属することができる。デバイスは、また、ステップ12.12,12.13及び12.14を飛び越し、ステップ12.11,12.15及び12.16に続く状態12.17に達することができる。
【0062】
情報送信又は受信を指示する種々の状態は、将来入ってくる若しくは送信される信号がいかにして処理されるかを決定すべく、コントローラにおけるフラッグを設定する。
【0063】
様々な種類のデータ転送の幾つかの例が、図2−9に示される。
【0064】
図2は、無制限の聴取者に対する1パーティによる音声放送を示している。この場合、第1のパーティが、ハッチング付きのスロットをとらえ、前述した手段のいずれかによってTDMタイムフレームと同期しその後音声データを受信するラジオネット内の他のデバイスへ音声データを送信する。
【0065】
図3では、2パーティが無制限の聴取者に対する音声会議を行なっている。最初に、第1のパーティが時間スロットをとらえ、(前述した同期の技術(2)−(6)の場合には)同期情報とともに音声を送信する。続いて、第2のパーティが他の時間スロットをとらえ、その音声を送信する。第1のパーティは、第2のパーティの音声を受信し、また、第2のパーティは、第1のパーティの音声を受信する。他の全てのパーティは、第1及び第2のパーティが「グローバル」アドレスとともに音声データを送信するとすれば、第1及び第2のパーティから音声を受信する。
【0066】
図4は、無制限の聴取者に対する3パーティによる音声会議を示している。この場合、第1,第2及び第3のパーティは、送信のための3つの異なるスロットを保有し、他の2つからの送信を受信する。他の全てのパーティは、もし送信がグローバルに指向させられれば、第1,第2及び第3のパーティからの送信を受信する。
【0067】
図5は、無制限の受け側に対する1パーティによる放送を示している。この場合、第1のパーティが、ハッチング付きの時間スロット、および、放送データ(例えばテキスト情報および適切であれば同期情報)をとらえる。他のパーティは、データ送信を受信するために、第1のパーティと同期する。
【0068】
図6は、複数のポイント・トゥ・ポイントのデータ通信を示している。この場合、パーティAが、ハンドシェイクを開始するために、指示されたスロットをとらえ、アドレスパケットをパーティBへ送信し、その後、コネクション型の方法で、パーティBと通信する。パーティAからの要求に応じて、パーティBは、第2のスロットを保有し、双方向通信用に、パーティAと接続すべくハンドシェイクを開始するようにアドレスパケットを送ることにより、データ要求に答える。同様に、パーティC及びDは、異なる時間スロットを用いて、別々に、互いと通信することができる。
【0069】
図7は、パーティAが、指示されたスロットを保有し、周期的なリフレッシュとともに、動画又は静止画像/ビデオクリップを送信する、無制限の聴取者に対するビデオ放送を示している。パーティAは、また、必要であれば、同期情報を送信するであろう。他のパーティは、ビデオ信号を受信するために、パーティAと同期する。
【0070】
図8は、無制限の聴取者に対するマルチメディア放送を示している。パーティAは、複数の時間スロットをとらえ、その後、各スロットにおける音声および圧縮ビデオを送信する。パーティAは、また、必要に応じて、同期信号を提供する。他の全てのパーティは、バーストモードコントローラ110によりデコードされ、必要に応じてVDU170及びスピーカ200へ送られる音声及び圧縮ビデオ情報を受信するために、パーティAと同期する。
【0071】
図9は、無制限の聴取者に対する2パートのマルチメディア放送を示している。ここでは、パーティAが、指定されたチャンネルにおける圧縮ビデオ及び音声を送信し、パーティBが、指定されたチャンネルにおける圧縮ビデオ及び音声を送信する。パーティAは、パーティBの送信を受信することができ、また、パーティBは、パーティAの送信を受信することができ、更に、他の全てのパーティは、両方の送信を受信することができる。
【0072】
複数の音声の送信に際して、複数の受信された音声信号が、受信する通信デバイスのDSP120により局部的に合成される。複数のビデオの送信に際して、信号は、VDU170上に並んで表示されるために、DSP120により別々に処理される。
【0073】
前述した実施の形態は、それに制限されるものでない。例えば、前述した実施の形態では、1つのタイプの情報の送信に際して、送信するユーザにつき、1つのスロットが確保されるが、帯域は、複数のスロットを確保し、情報を並行して送信することにより、効率的に増大させることができる。更に、例えば図1に示される全ての通信デバイスはいずれも同じようにあらわされるが、もしラジオネットの幾つかの構成が情報を受信するが送信はしないように望めば、幾つかの通信デバイスは、受信機能のみを有するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明における好ましい通信装置のブロック図である。
【図2】 無制限の聴取者に対する1パーティの音声放送を示す図である。
【図3】 無制限の聴取者に対する2パーティの音声会議を示す図である。
【図4】 無制限の聴取者に対する3パーティの音声会議を示す図である。
【図5】 無制限の受け側に対する1パーティのデータ放送を示す図である。
【図6】 複数のコネクション型のポイント・トゥ・ポイントのデータ通信を示す図である。
【図7】 無制限の聴取者に対するビデオ放送を示す図である。
【図8】 無制限の聴取者に対するマルチメディア放送を示す図である。
【図9】 無制限の聴取者に対する2パーティのマルチメディア放送を示す図である。
【図10】 データパケットのデータ構造を示す図である。
【図11】 通信装置のGPS時間ベースの同期を示す図である。
【図12a】 本発明の好ましい同期技術を示すフローチャートである。
【図12b】 本発明の好ましい同期技術を示すフローチャートである。
【図12c】 本発明の好ましい同期技術を示すフローチャートである。
【符号の説明】
100…RF送信器
110…バーストモードコントローラ
120…デジタル信号プロセッサ
130…GPS受信器
140…RS232/USBインターフェース
150…前進型エラー訂正プロセッサ
160…マイクロコントローラ
170…視覚的表示ユニット(VDU)
180…デジタル−アナログ変換器(DAC)
190…オーディオコーデック
200…スピーカー
210…マイクロホン
220…ビデオカメラ
230…アナログ−デジタル変換器
240…ランダムアクセスメモリ(RAM)
250…リードオンリーメモリ(ROM)
260…キーパッド
Claims (21)
- TDMAを用いたピア・トゥ・ピア通信用に構成されるモバイル型の通信デバイスを複数有する通信装置において、
送信しようとする通信デバイスが、送信用に用いられる各TDMA時間フレームにおける、該各フレームにて同じである時間スロットを用いる構成となっており、
上記通信デバイスが、該通信デバイス又はGPS衛星により送信される同期信号を用いた、同じTDMA時間フレームに対する同期手段を有する通信装置。 - 複数の通信デバイスが送信しようとすると、通信デバイスが、異なる時間スロットを用いる、請求項1記載の通信装置。
- 送信しようとする上記送信デバイスが、通信用に用いられる各TDMA時間フレームにおいて、複数の時間スロットを用い、各フレームにおける使用される時間スロットは同じである、請求項1又は2に記載の通信装置。
- 上記同期手段が、各通信デバイス内に設けられるGPS受信器を有し、TDM時間フレームが、GPS基準時間ベースに対して同期させられる、請求項1〜3のいずれか一に記載の通信装置。
- 上記通信デバイスが、同期用のビーコン送信を放送する、請求項1〜3のいずれか一に記載の通信装置。
- 上記ビーコン送信デバイスが、GPS受信器を有し、上記ビーコンが、GPS基準時間ベースに対して同期させられる、請求項1〜3のいずれか一に記載の通信装置。
- 同期情報が、上記通信デバイスから送られた送信されたメッセージを備え、他の通信デバイスは、上記メッセージから同期を取得する、請求項1〜3のいずれか一に記載の通信装置。
- 上記送信されたメッセージは、不活性である(quiet)ラジオネットにおいて情報を送信すべく、第1の通信デバイスから送られる、請求項7記載の通信装置。
- 送信する通信デバイスが、GPS受信器を有し、同期情報が、GPS基準時間ベースと同期させられる、請求項7又は8に記載の通信装置。
- 送信されるメッセージを送信する通信デバイスが、その送信を終了する場合に、同期情報が、また別の通信デバイスから送られる送信されたメッセージを備える、請求項9記載の通信装置。
- 上記通信デバイスは、受信器と、受信されたTDMA信号をデコードするように構成されたTDMAバーストモードコントローラと、出力を提供するように構成された信号処理手段とを有する、請求項1〜10のいずれか一に記載の通信装置。
- 上記通信デバイスが、更に、送信器による送信用に、確保されたTDMA時間スロットにおける出力についての入力信号をエンコードするように構成されるバーストモードコントローラを有する、請求項11記載の通信装置。
- 上記各通信デバイスが、他の通信デバイスから受信された複数の信号のローカル処理用の手段を有している、請求項1〜12のいずれか一に記載の通信装置。
- 上記ローカル処理用の手段が、受信された音声信号を局部的に合成するための手段を有している、請求項13記載の通信装置。
- 上記ローカル処理用の手段が、処理を分離させ、受信された映像信号を表示するための手段を有している、請求項13又は14に記載の通信装置。
- 送信された若しくは受信された信号が、音声,映像又はデータ信号、若しくは、それらの組合せから選択される、請求項11又は12に記載の通信装置。
- 更に、上記バーストモードコントローラを、TDMA時間フレームに同期させるための手段を有している、請求項11又は12に記載の通信装置。
- 請求項1〜17のいずれか一に記載の通信装置の通信デバイス。
- 送信器と、
TDMAバーストモードコントローラと、
信号処理手段と備え、
これらが、上記通信デバイスにより送信されるべき入力信号が、上記信号処理手段によりデジタル式に処理され、また、上記バーストモードコントローラが、通信に用いられる各TDMA時間フレーム内のTDMA時間スロットにおいて、送信器による送信用に、上記処理された信号をエンコードするように構成されるとともに、
更に、同じネット内の他のモバイル型通信装置と、同じTDMA時間フレームに対する通信デバイスの同期用の手段を備えており、その同期信号が、上記通信デバイス又はGPS衛星により送信される、モバイル型通信デバイス。 - 受信器と、
TDMAバーストモードコントローラと、
信号処理手段とを備え、
これらが、バーストモードコントローラが、受信された信号の送信用に用いられる各TDMA時間フレーム内の、該各フレームにて同じである時間スロットにおいて、上記受信器により受信されたTDMA信号をデコードし、また、上記信号処理手段が、出力をもたらすべく、デコードされた信号を処理するように構成されるとともに、
更に、同期信号を用いた、受信された信号の送信用に用いられる同じTDMA時間フレームに対する同期用の手段を備えており、その同期信号が、上記通信デバイス又はGPS衛星により送信される、モバイル型通信デバイス。 - 上記同期信号が、受信された信号に含まれている、請求項20記載のモバイル型通信デバイス。
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