JP4673473B2 - 周波数ホップした無線周波数通信を提供するための基地局、端末、システム及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータあるいはその他の用途に用いて好適な遠隔映像転送（remote video transfer）の改良に関する。より詳しくは、本発明は、ハンドヘルド（handheld）ユニットやポータブルユニットまたは遠隔のパーソナルコンピュータのための無線インタフェースとして好適な方法および装置に関する。
【０００２】
なお、本願発明は、「パーソナルコンピュータのためのポータブル無線インタフェース装置」なる名称の米国における仮出願（Provisional Application）第６０／１４６，７２３号に付与される利益を享受するべきものである。
【０００３】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」または「パソコン」と称する）は、この数年間における大きな技術的革新の一つである。当初は、ＰＣは、デスクトップの形態でのみ存在し、その構成要素は以下に列挙するものであった。すなわち、独立したディスプレイまたはモニタ（例えば、陰極線管を用いたもの）、演算処理用エレクトロニクスのための独立した筐体、種々の格納装置（例えば、ハードディスク、フロッピーディスクあるいはＣＤＲＯＭなど）、および、ユーザがＰＣに入力するための独立したキーボードおよびマウスなどが挙げられる。
【０００４】
デスクトップ構成においては、これらのＰＣ構成要素は、概して机上に配置され、ＰＣ全体の動作に必要な電気的通信を確保するためにケーブルで相互接続される。これに対して、モバイル（mobile）ＰＣに対する消費者の需要から、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、演算処理用エレクトロニクス、キーボード、マウスおよび電池が単一の、ポータブルの、コンパクトな筐体に組み込まれたラップトップ（laptop）ＰＣの開発が始められた。ラップトップＰＣの商業化の成功のために不可欠な技術と集積化は、ラップトップＰＣのコストが、これに匹敵する性能を有するデスクトップＰＣのコストを大きく上回ることに対処しなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなコストの格差がある結果として、特定の個人、すなわち彼らの仕事または雇主がＰＣの可搬性を要求し、また、このようにデスクトップＰＣに比較して高いコストに対して支払う余裕を持つ個人のみが、ラップトップＰＣにより提供される可搬性および利便性を享受することとなる。そして、大多数の家庭ユーザ、またはインターネットやその他のＰＣアプリケーションのために家でＰＣを使用する消費者は、デスクトップ構成のＰＣを購入する。
【０００６】
ラップトップＰＣを所有し使用している家庭ユーザも、住宅の中またはの外の任意の場所からインターネットにアクセスするためには、標準の固定通信回線電話（landline telephone）または固定通信回線ケーブル、あるいは携帯電話ネットワークによってインターネットサービスプロバイダに接続する必要がある。これらいずれの場合も、以下の理由のために家庭ユーザにとって望ましくない。すなわち、固定通信回線を用いる場合に、家の中や外でユーザがインターネットにアクセスしたいあらゆる場所において、固定通信回線の電話やケーブルポートが常に近くにあるということは考えにくい。携帯電話ネットを用いる場合には、ユーザは携帯サービスに加入しなければならず、ユーザがインターネットを閲覧する間ずっと携帯電話の「無線通話」料金がかかり、それは「無料」の近距離通話と比較して高いものとなる。
【０００７】
したがって、インターネットおよび他の情報サービスに低価格でアクセスできるように、近くのＰＣとインターフェイスするためのワイヤレスで、ハンドヘルド（handheld）で、ポータブルな装置が非常に望まれている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、デスクトップパソコン（ＰＣ）と連動して機能し、デスクトップから特定の所望の距離の範囲内のいかなる場所からもインターネットおよびその他のＰＣアプリケーションに、経済的で移動式で便利なアクセスを提供するための方法と装置を提供する。
【０００９】
本発明のひとつの実施形態においては、本発明はユーザのインタフェース装置として機能するコンパクトなハンドヘルド端末（handheld terminal）を含む。この端末は、ユーザのデスクトップＰＣの近くに配置され接続された基地局と無線リンクを通して通信し、ユーザのインターフェイス装置として機能する。このハンドヘルド端末は、例えば、フラットパネルディスプレイ、ポインティングデバイス、ステレオ音声の出力コネクタ、マイクロホン入力コネクタおよびオプションのキーボードなどのユーザインタフェース構成要素を有する。
【００１０】
それに加えて、このハンドヘルド端末は、コンパクトな無線サブシステム（radio subsystem）を備える。このサブシステムは、所望の映像およびステレオ音声信号を受信し、また、キーボード、マウス、無線チャネルプロービング（radio channel probing）などの信号および適応型差分パルス符号変調（adaptive differential pulse-code modulation：ＡＤＰＣＭ）により符号化されたマイクロホン信号などを送信する。このサブシステムは、アンテナおよび送信機と受信機とを有する。無線送信機と受信機の動作を制御するためにマイクロコントローラ（microcontroller）が利用され、「直接周波数変調（ＦＭ）周波数ホッピング（frequency-hopping）」または「ＦＭ周波数ホッピング」と称される好適な周波数ホッピング技術が実施される。
【００１１】
このハンドヘルド端末のディスプレイは、映像信号を表示できるいかなるコンパクトなフラットパネルディスプレイであっても良い。ハンドヘルド端末の音声出力は、ユーザが装着するイヤホーン（earphones）のためのステレオ音声信号であり、他の人々がいる場所でハンドヘルド端末を使用するときにも、高品質音声とプライバシーを確保することができる。このハンドヘルド端末は、典型的なラップトップＰＣと類似した寸法および形態を有するが、ラップトップＰＣよりも重量が軽い、というのは、ハードディスク装置やフロッピードライブなどのラップトップにおいて追加される構成要素の多くを必要としないからである。
【００１２】
本発明の一形態においては、基地局は、ケーブルを介して、デスクトップＰＣのキーボード、マウス、音声入力、音声出力およびビデオポートに接続される。基地局は、ビデオグラフィックスアダプタ（ＶＧＡ）に無線送信させるための電子回路を有し、直接ＦＭ周波数ホッピング通信方法を用いてデスクトップのＶＧＡおよび音声カード（audio cards）からハンドヘルド端末に映像およびステレオ音声を送信する。このことにより、高品質な映像および音声とプライバシーが確保される。
【００１３】
基地局は無線受信機を備え、キーボード、マウス、無線チャネルプロービングなどの信号および符号化されたマイクロホン信号を受信して復調する。基地局においても、これら無線送信機および受信機の動作を制御するためにマイクロコントローラが利用される。
【００１４】
本発明の一形態においては、ハンドヘルド端末は、平らなＬＣＤパネルからなるビデオディスプレイ、外部または内部マイクロホンによる音声入力、ステレオ聴取装置による音声出力、画面上のオブジェクトおよび命令を選択するためのポインティングデバイス、キーボードなどの英数字の入力装置、ＰＣにおいて得られる全ての機能に対するアクセス、および基地局との無線インターフェイスを有し、ポータブル・マルチメディア・ユーザ・インターフェイスとして機能する。
【００１５】
本発明のハンドヘルド端末によって、家庭ユーザは、デスクトップＰＣとの間の入出力を便利に且つ遠隔的に行うことができ、ラップトップＰＣを用いる場合に顕著に得られる利便性と可搬性を得ることがてきる。この遠隔無線インタフェース（remote wireless interface）は、ハンドヘルド端末と基地局との間の無線リンクにより達成される。また、基地局は、デスクトップＰＣとハンドヘルド端末との間で、所望の映像、音声、キーボードおよびマウス信号を運ぶ。頑丈で軽量のハンドヘルド端末は、ユーザによって容易に持ち運びでき、希望する場合は、ユーザのベッドの隣のナイトテーブルの上や娯楽室などに置いておくこともできる。
【００１６】
上述した、そしてそれ以外の、本発明の特徴、形態および効果は、添付の図面と共にされる以下の詳細な説明から、当業者において明らかとされる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳細に説明する。ここで、添付の図面には、現状における本発明の好適ないくつかの具体例が表されている。しかし、本発明は多様な形態にて実施可能であり、本願明細書および図面に記載されている典型的な実施例のみに限定されるべきものではない。むしろ、本発明の開示がより周到且つ完全に行われ、本発明の範囲、構成、動作、機能、およびポテンシャルを当業者に完全に伝えるために、これらの具体例が詳細に説明されるものである。
【００１８】
図１は、無線ハンドヘルド端末１０、基地局２０およびパソコン（ＰＣ）３０を表し、これらは、本発明によりシステム１００を形成する。後に詳述するように、ハンドヘルド端末１０は、基地局２０との無線通信リンク１２を利用して、ＰＣ３０に対するポータブルなインタフェースを提供する。ＰＣ３０は、インターネットなどのネットワーク３１に適宜接続される。また、ＰＣ３０は、例えばクローゼットのような離れた場所に配置しても良い。
【００１９】
本発明の好適な実施形態においては、基地局２０はＰＣ３０に接続された外部装置 （external device）として表すが、当業者であれば、ＰＣの拡張スロットに挿入できるアダプタカード上に形成したり、他の適当な方法によりＰＣ３０に取り付けることによって、本発明の基地局２０をＰＣ３０に組み込むこともできる。
【００２０】
図２は、本発明による無線ハンドヘルド端末１０の背面図である。図１および図２に表したように、ハンドヘルド端末１０は、フラットパネルディスプレイ１４（例えば、薄膜トランジスタＬＣＤディスプレイなど）とカーソルポインティングデバイス１６（トラックボール（trackball）、タッチパッド（touch pad）またはこれらに類似した装置から成るもの）を有する。また、カーソルポテンティングデバイス１６と関連して、左ボタン１８と右ボタン２２とが設けられている。端末１０は、また、ヘッドホン出力ポート２４、マイクロホン入力ポート２６、電力源ポート２８、キーボードポート３２およびコンパクトなアンテナ３４を有する。
【００２１】
オンオフスイッチ（on and off switch）３６は、ハンドヘルド端末１０のための電源を制御し、この電源は、好ましくは図示しない電池によって供給される。他の実施形態においては、スイッチ３６は、また、基地局２０を介して適切な制御信号を送信することによって、デスクトップＰＣ３０のパワーを遠隔制御する。端末１０の底面端部には、金属導体３８が設けられている。後に詳述するように、ボディ４４の構成要素収容部は、端末１０に含まれる電気部品のための空間を提供する。図１、図５および図６に表されているように、端末１０の両側の側面には、溝４０および４２が設けられている。
【００２２】
再び図１を参照しつつ説明すると、基地局２０は、ＰＣ３０を、デスクトップＰＣモニタまたはディスプレイ４６、デスクトップキーボード４８、デスクトップＰＣマウス５０、デスクトップＰＣステレオスピーカー５２およびデスクトップマイクロホン５４に接続する。基地局ユニット２０は、モニタ４６、キーボード４８、マウス５０、スピーカ５２およびデスクトップマイクロホン５４にそれぞれ接続されるコネクタポート５６、５８、６０、６２および６４を有する。基地局２０は、また、ＰＣ３０の後ろのパネルに設けられているデスクトップＰＣのＶＧＡビデオポート７６、マウスポート７８、キーボードポート８０、ステレオ音声出力ポート８２およびマイクロホン入力ポート８４にそれぞれ接続されるコネクタ６６、６８、７０、７２および７４を有する。コンパクトなアンテナ８６は、無線信号の送信および受信のために利用される。オンオフスイッチ８８は、基地局２０のための電力を制御する。基地局２０の更なる詳細については、以下に説明する。
【００２３】
図３は、本発明により移動式の動作の状態にある無線ハンドヘルド端末を例示し、可搬性が極めて高く且つ操作が容易であることを表している。カーソルポインティングデバイス１６と左ボタン１８と右ボタン２２は、好ましくはハンドヘルド端末１０の周辺部に設けられ、端末１０のためにデスクトップやその他の支持体を必要とすることなく、ユーザは簡単に操作し使用することができる。すなわち、図３に表したように、ユーザは、容易にハンドヘルド端末１０を持って操作し、インターネットの閲覧やその他のタスクの実行をすることができる。ユーザの両手は、ハンドヘルド端末１０の左右の側を握る。このように保持した状態で、ユーザは右の親指で、容易にカーソルポインティングデバイス１０および右マウスボタン２２を操作できる。同時に、ユーザは左の親指で、容易に左マウスボタン１８を操作できる。
【００２４】
図４〜図１０に表したように、ハンドヘルド端末１０を、オプションの小さいキーボード９０によって操作することもできる。キーボード９０によって、ユーザは電子メール、文書処理および他のＰＣベースのソフトウェアアプリケーションのために、必要に応じてキーボードベースのコマンドを入力することができる。
【００２５】
図４、図５、図６および図７に表したハンドヘルド端末１０の具体例においては、ハンドヘルド端末１０の底端がキーボード９０の背後の開口部９２に嵌入されて、係止され、ユーザがキーボード９０でのタイピングを行いつつディスプレイ１４を見ることができる点で、ラップトップ型のような構成を提供する。ハンドヘルド端末１０とキーボード９０とがこのように固定された時に、電気的な接触は、ハンドヘルド端末１０の底端上の金属導体３８とばねが搭載された導体９４（図７に表したように、開口部９２の内部に配置される）との間で形成される。この接続により、キーボード信号を端末１０の電気的構成要素に適宜出力することができる。
【００２６】
オプションのキーボード９０は、キーボード９０とハンドヘルド端末１０の両方の利便性と統合化された可搬性を可能にする様々な方法により、ハンドヘルド端末１０と関連して適宜格納することができ、操作することができる。図５に表したように、キーボードのフランジ９６、９８（図４に表した）が溝４０、４２の上にそれぞれスライドすることにより、キーボード９０をハンドヘルド端末１０の上端から下に向けてスライドするようにしても良い。
【００２７】
図８および図９に表した別の実施形態においては、ハンドヘルド端末１０は、端末１０の底端に設けられた雌型ヒンジ１０２を有する。この雌型ヒンジ１０２は、キーボード９０の雄型ヒンジ１０４と嵌合するように形成され、キーボード信号が端末１０に送られるように、端末１０の金属導体３８をキーボード９０の導体９４と接触させる。これらのヒンジ１０２、１０４は、使用しないときに、キーボード２２を回転可能に閉じることによりディスプレイ１４を保護してカバーするように適宜形成しても良い。
【００２８】
ここで、ユーザが、ハンドヘルド端末１０とキーボード９０とを物理的に接続したくない場合もありうる。ユーザは、端末１０に近接して配置したキーボード９０を操作したい場合もある。このような場合のために、図１０に表したように、標準のキーボードケーブル１０６によってハンドヘルド端末１０をキーボード９０に適宜接続するようにしてもよい。キーボードケーブル１０６の一端は、キーボードポート３２に嵌入される。このようにすれば、キーボード９０をユーザの直前に配置しつつ、ハンドヘルド端末１０を様々な位置の配置する自由をユーザに与えることができる。使用しないときには、ケーブル１０６をキーボード９０の底に設けられた溝に格納しても良く、じゃまにならないようにできる。
【００２９】
デスクトップＰＣ３０に音声命令やその他の音声入力を供給するために、マイクロホンポート２６に、外部マイクロホンを接続することができる。あるいは、内部マイクロホンを設けても良い。特に、ハンドヘルド端末１０はインターネット電話通信へのアクセスのために容易で有用である。したがって、マイクロホン、ヘッドホンまたはその他の音声出力装置を用いることにより、ハンドヘルド端末１０をコードレスのインターネット音声電話として使うことができる。加えて、このハンドヘルド端末は、映像信号を受信してビデオ電話として機能することもできる。
【００３０】
図１１は、本発明によるハンドヘルド端末１０のブロック図である。映像音声受信機および復調器１１０、データ無線モデム１１２、適応型差分パルス符号変調（ＡＤＰＣＭ）音声エンコーダ１１４および電池電力源１１６が、ハンドヘルド端末１０の背後上のボディ４４の厚い部分に適宜収容される。アンテナカプラー（antenna coupler）１１８は、コンパクトなアンテナ３４をデータ無線モデム１１２および映像音声受信機および復調器１１０に接続する。映像音声受信機および復調器１１０は、更に、ディスプレイ１４、ヘッドホン出力ポート２４、そしてマイクロコントローラ１２０に接続されている。データ無線モデム１１２は、更に、マイクロコントローラ１２０、エンコーダ１１４、使用状態にある場合のオプションのキーボード９０、およびカーソルポインティングデバイス１６に接続されている。ヘッドホン１２２は、ポート２４に接続されている。マイクロホン１２４は、マイクロホンポート２６に接続されている。
【００３１】
アンテナカプラー１１８は、アンテナ３４を、映像音声受信機および復調器１１０とデータモデム１１２とに電気的に整合させるための回路を含む。アンテナ１８は、効率的な放射と外観の美観とが得られるようなスティック（stick）状またはパッチ（patch）状のデザインであってもよい。
【００３２】
ディスプレイ１４に表示される映像は、端末が使用中でなくてユーザがＰＣ３０を使用している場合にローカルＰＣモニタ４６により表示されるであろう映像を反復したものである。映像音声受信機および復調器１１０からディスプレイ１４への入力は、赤、緑、青色映像信号と、垂直および水平方向の同期信号、または、以下に詳述する方法により基地局２０から送信される同期信号を含む。すなわち、映像音声受信機および復調器１１０は、基地局２０から送信された映像および音声情報を受信して復調する。本発明の好適な実施形態においては、受信機および復調器１１０は、基地局２０から受け取られる３種類のＲＦ信号を、ディスプレイ１４に送られる赤色、青色および緑色信号に変換し、そして、ヘッドホンポート２４に出力される左右音声のチャネルに変換する。
【００３３】
エンコーダ１１４は、好ましくは、ＡＤＰＣＭのような低ビットレート（low bit rate）ボイスグレード符号器および復号器（voice grade coder and decoder）である。エンコーダ１１４は、データモデム１１２およびマイクロホン１２４と連動して、基地局２０への音声の通信のための音声チャネルを提供する。エンコーダ１１４は、マイクロホンポート２６から受け取ったした音声アナログ信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号は、それからＦＭ周波数ホッピングＲＦデータ同期モデム（data sync modem）１１２により基地局２０に送信される。
【００３４】
ポインティングデバイス１６は、対応するボタン１８および２２と連携して、スクリーン上のオブジェクトについての位置および選択能力をユーザに与える。ポインティングデバイス１６は、クロック入力を受けとり、以下に詳述するように、データモデム１１２を介したシリアルデータ通信のための双方向性のデータバスを利用する。
【００３５】
ハンドヘルド端末１０を使用するに際しては、オプションのキーボード９０を用いることによって、ユーザはテキスト入力および命令を入力することができる。キーボード９０も、同期データおよびクロック線を利用しているデータモデム１１２と通信する。データモデム１１２は、基地局２０に対する（すなわち基地局２０を介してＰＣ３０に対する）キーボード９０のための通信リンクを提供する。
【００３６】
データモデム１１２は、周波数分割多重送信（ＦＤＭ）モードで動作し、好ましくは後述する直接ＦＭ周波数ホッピング方法を使用する。データモデム１１２は、ビデオディスプレイ１４への同期信号を受信するだけでなく、ポインティングデバイス１６およびキーボード９０のために基地局２０への通信リンクを提供する。音声エンコーダ１１４の出力からの符号化音声データと、チャネル評価（channel assessment）のためのマイクロコントローラ１２０によって生成される所定のシーケンス（known sequence）とは、データモデム１１２を介して送信される。データモデム１１２は、また、基地局２０から周波数ホップ情報（frequency hop information）を受け取る。そして、それはマイクロコントローラ１２０によって、ホップ命令（hop command）に翻訳される。
【００３７】
マイクロコントローラ１２０は、無線モデム１１２のためにホッピング周波数を制御する。後述するように、マイクロコントローラ１２０は、また、ターンオン処理（turn-on process）も開始する。ターンオンの直後に、データモデム１１２（マイクロコントローラ１２０により制御される）は、ランダムな予め選択されたキャリア（random preselected carrier）を用いて基地局２０に信号を送信し、ホップ周波数を用いてホッピングを開始する。マイクロコントローラ１２０は、またチャネル評価のために使用される所定のビットストリーム（bit stream）を生成する。
【００３８】
電力源１１６は、再充電できる電池とパワーマネジメント回路とを含み、この回路は、待機している間または使用していない間、携帯型ターミナル１に用いられているエレクトロニクスの不必要な部分をシャットダウンする。他のすべての電池駆動型のポータブル装置の場合と同様に、電池の持続期間は重要なパラメータである。電力源１１６のパワーマネジメント回路は、平均の電力消耗を最小にして、電池の負担寿命の全期間にわたって、一定の電圧を出力する。
【００３９】
図１および図１２に表したように、基地局ユニット２０は、映像およびステレオ音声の変調器および送信機１２６、データ無線モデム１２８、ステレオ音声の副搬送波（stereo audio subcarriers）を挿入するための電子装置１３０、低ビットレート音声複合器１３２および電力源１３４を有する。アンテナカプラー１３６は、アンテナ８６を変調器１２６および無線モデム１２８に接続する。マイクロコントローラ１３８は、無線モデム１２８および変調器１２６に接続されている。そして、無線モデム１２８と挿入装置（insertion device）１３０は、ポートおよび接続ケーブルにより、ＰＣ３０のビデオカード１４０に接続される。ＰＣ３０の音声のカード１４２は、また、装置１３０と複合器１３２にポートおよび接続ケーブルにより接続される。ＰＣ３０のキーボードとマウスポートは、無線モデム１２８の対応する接続ポートに、ケーブルにより接続される。アンテナカプラー１３６は、アンテナ８６への、およびアンテナ８６からデータモデム１２８までの逆のパスの、全てのＲＦ出力のための加算機能を提供する。
【００４０】
ハンドヘルド端末１０がオンにされていない時、基地局２０はＰＣユニット３０の裏面の適当なコネクタに対して、モニタ４６、キーボード４８、マウス５０、マルチメディアのスピーカ５２およびマイクロホン５４を含むデスクトップＰＣ３０の直接の電気接続を提供する。このようにして、通常のデスクトップ動作がなされる。デスクトップＰＣ３０とハンドヘルド端末１０の両方がオンの場合は、ハンドヘルド端末１０のユーザは遠隔でデスクトップＰＣ３０と入出力を行うことが可能である。ホームユーザは、ハンドヘルド端末１０からソフトウェアシャットダウン命令を送信することにより、デスクトップＰＣ３０を遠隔でシャットダウンし、基地局２０をスリープモードにするオプションを有する。
【００４１】
上述したように、基地局２０の主要な機能は、デスクトップＰＣ３０からの特定のユーザインタフェース情報にアクセスし、遠隔のハンドヘルド端末１０にこれを通信すると同時に、ハンドヘルド端末１０から特定のユーザインタフェース情報を受信して、デスクトップＰＣ３０にこの情報を通信することである。基地局２０は、その通常の音声、映像、キーボードおよびマウスポートによるデスクトップＰＣ３０と入出力を行うことによって、アクセスし、必要な情報を提供する。
【００４２】
再び図１２を参照すると、挿入装置１３０は、周波数分割多重通信方式を使用して左右の音声のチャネルを副搬送波周波数（sub-carrier frequency）上に挿入し、これは、ＦＭ周波数ホップされたＲＦ映像および音声変調器１２６によって、３つの映像信号のうちの２つとともに送信される。装置１３０は、ＰＣ３０に含まれているビデオカード１４０と音声のカード１４２から、映像信号と音声のチャネルをそれぞれ受け取る。
【００４３】
符号化された音声信号は、端末１０から基地局２０に送信され、データモデム１２８に受け取られる。低レートボイスグレード符号器および復号器１３２は、ＡＤＰＣＭなどの方法を利用して、データモデム１２８から受け取った符号化された音声信号を復号化する。復号化された音声信号は、音声カード１４２に提供される。
【００４４】
映像および音声変調器１２６は、３のアナログ直接ＦＭ周波数ホップ変調器を有し、これは、映像および音声信号をデスクトップＰＣ３０からハンドヘルド端末１０に送信するための簡潔で低コスト且つ効果的な手段となる。映像および音声変調器１２６は、通信パワーが低く、確実且つ安定（secure and robust）した無線リンクを提供する。そして、以下に詳述するように、これは、３つの周波数ホップされたチャネルにわたって映像信号を送信する。
【００４５】
所定の情報率（information rate）でバンド幅を増やすと、パワー必要条件が減少する。これは、低パワーで広帯域の映像通信のためには、キャリアのエネルギを拡げることによって通信バンド幅を増大する必要があることを意味する。高価な映像符号器や複合器を用いることなく、この要求を満たすために、本発明は３つの相補的なテクニックを適宜利用する。
【００４６】
第１に、ＰＣのＶＧＡカード１４０により提供される赤色、青色、緑色の映像信号を送信するために別々のチャネルを用いる。これらの信号の各々は、個々の変調されたスペクトルが重なり合わないように、異なるキャリア上で別々に周波数変調される。このようにキャリアを別々にすることにより、映像信号について３倍のバンド幅が得られる、というのは、映像情報は、３つのチャネル全てに含まれるからである。
【００４７】
第２に、３つのチャネルを使用すると、各々のキャリアについては、ＦＭのずれ（FM deviation）は比較的小さい。例えば、商用のＦＭ放送の場合には、ずれ比率（deviation ratio）の典型値が１：５であるのに対して、本発明は実質的により少ないずれ比率を達成し、別々のチャネル上に映像情報の１／３を送ることにより、１：１に近い比率さえ達成することが可能である。この程度のずれ比率は、別々に変調されたスペクトルのバンド幅を約５ＭＨｚあるいはそれ以下とする。
【００４８】
この値は、家庭内（in-house）あるいはビル内（in-building）の典型的な無線チャネルのコヒーレンスバンド幅（coherence bandwidth）よりも小さい。したがって、それぞれのスペクトルのポテンシャルの減衰（potential fading）は、周波数依存性を示さずにフラットとなる。この送信方法は、本質的に安定（robust）である、というのは、この方法によれば、映像情報の１／３をそれぞれの周波数チャネルを介して送信し、それぞれのチャネルは、インテリジェントに周波数をホップさせることによって、ハンドヘルド端末１０に対する高い忠実度の映像伝送を確保するからである。
【００４９】
第３に、無線チャネルを介して所望のビットを送信するために、ハンドヘルド端末１０のデータモデム１２を使用することによって、インテリジェントな周波数ホッピングが行われる。送信されたビットによって、基地局マイクロコントローラ１３８が２．４ＧＨｚか５ＧＨｚバンドのいずれか特定の周波数で、そのチャネルの通信品質を判定する。この判定によって、３つの映像信号のそれぞれのＦＭキャリアホップ周波数について適応したインテリジェントな選択が可能となり、望ましくないチャネル状況、例えばフラットフェイディング（flat fading）や過度の損失（excessive loss）や干渉（interference）などを避けることができる。
【００５０】
この無線通信方法は、ダイバーシティ（diversity）、ホッピング、およびチャネル条件評価を介した無線通信において、パワー必要条件が低く、同時に安定性やセキュリティに関する要求も満足するものである。この有利な方法は、直接ＦＭ変調と連携して、これらが有する簡潔性、低コスト、低歪み、アップバンディング・ミキサ（up-banding mixer）や映像符号器および複合器が不要であること、などのために、好ましく利用できるものである。
【００５１】
映像および音声変調器１２６は、好ましくは、３つの搬送周波数を決定するために、３つの電子的に同調可能な発振器（ＶＣＯ）と３つの位相ロックループ（phase locked loops：ＰＬＬｓ）を有する。このＰＬＬ搬送周波数は、ホップ命令を生成するマイクロコントローラ１３８からのデジタル制御信号によって、セットされる。この信号は、同調発振器の搬送周波数を、所望の送信バンド（例えば２．４ＧＨｚまたは５ＧＨｚ）の周波数にセットする。一旦ホップ命令が完了されると、ＰＬＬにより出力されるＶＣＯキャリア制御電圧は次の周波数ホップまでインターロック状態（interlock state）に入る。それから、変調電圧が第２の制御電圧としてＶＣＯに印加される。映像変調器についてホッピングが起こる時間は、映像情報が送られない垂直帰線消去期間（vertical-blanking interval）について起こるようにセットされる。
【００５２】
データチャネル無線モデム１２８は、双方向通信が可能な、周波数分割２重無線装置（frequency division, duplex radio）である。データチャネル無線モデム７６は、疑似時間分割多重（quasi-time division multiplexing：疑似ＴＤＭ）フレームにデータを包みこむ。基地局２０からハンドヘルド端末１０への所定の情報の送信は「フォワードリンク（forward link）」と呼ばれ、また、ハンドヘルド端末１０から基地局２０までの送信は「リバースリンク（reverse link）」と呼ばれる。
【００５３】
疑似ＴＤＭとは、あるデータをデジタル化することなくデータモデムによって送ることができる技術である。例えば、映像同期パルス（video synchronization pulses）は、デジタル化されることなく、他のデータと両立できる（compatible）振幅でもって挿入される。フォワードリンクとリバースリンクのチャネルは、１００ｋＨｚ程度の低いバンド幅を利用する。フォワードリンクにおいては、基地局データモデム１２８は、以下の情報をフォワードリンクキャリアに載せてハンドヘルド端末のデータモデム１１２に送る。すなわち、映像垂直同期、映像水平同期、デスクトップＰＣ３０からのモノラル音声出力、オプションのキーボード９０のために必要なデータ、マウス１６のために必要なデータ、キーボード９０およびマウス１６のため同期信号、および周波数ホップのデータである。
【００５４】
リバースリンクにおいては、ハンドヘルド端末１０のデータモデム１１２は、以下の情報をリバースリンク搬送周波数に載せて基地局データモデム１２８に送る。すなわち、低レート符号器１１４により符号化された音声データ、キーボード９０のためのデータ、マウス１６のためのデータ、およびチャネルパイロットおよびプロービング（channel pilot and probing）データである。
【００５５】
適切な画面表示のために、映像同期はリアルタイムに送られ、フレーム間、すなわち２つの連続する垂直同期パルスの間隔が約１６ミリ秒で、サブフレーム（sub-frames）は水平同期パルスにより決定される。音声、キーボード、マウス、およびパイロットデータは、それからパケット化（packetized）され、サブフレームの構成に組み込まれる。データモデム１１２は、送信フレームを組み立てと分解のために必要な論理を含んでいる。映像および音声モデム１２６と同様に、データモデム１１２および１２８も、新規なＦＭ周波数ホッピング技術を用いる。
【００５６】
基地局マイクロコントローラ１３８は、以下に説明するように、基地局２０およびハンドヘルド端末１０により利用されるホッピング周波数を割り当てる。データモデム１２８は、マイクロコントローラ１３８により制御され、ハンドヘルド端末に対する映像同期信号の供給を中断することなく、水平周波数の整数分の１（integer fraction）のホップ周波数でホップする。二重データモデムキャリアのいずれもは、許容された動作バンド内にセットされ、この動作バンドは、映像および音声モデムによって占められる部分を除外し、さらに、隣接チャネルの干渉を許容範囲に抑えるために適当なガードバンド（guard band）を考慮したものである。
【００５７】
データモデム１２８が必要とするバンド幅は、映像および音声モデム１２６よりも少ないので、データモデム１２８は、２つの連続する垂直同期パルスの間に得られる残留したバンドを何回もスイープ（sweep）する。これらのスイープの間に、基地局マイクロコントローラ１３８は、受け取ったチャネルパイロットデータを所定のパイロットデータ（これは、ハンドヘルド端末１０によってリバースリンクを通じて送信されたデータである）と比較することによって、映像および音声チャネルキャリアの次の場所を決定する。
【００５８】
この比較によって、行われるべきチャネル送信品質の定量的な評価がなされ、すなわち、ＦＭキャリアのための、次の周波数ホップを決定するための手段を提供することができる。このようにして決定された周波数ホップ情報は、基地局２０の映像および音声変調器１２６に送られ、そして、フォワードリンクのデータチャネルを経てハンドヘルド端末１０に送られる。映像および音声変調器１２６およびこれに対応するハンドヘルド端末１０の受信機は、それから次の垂直帰線消去期間の間に、新しく割り当てられた周波数にホップする。
【００５９】
図１３は、コラム１４６、１４７および１４８を有する信号の接続表１４５を表す。コラム１４６は、略記された信号の接続名、すなわち、ＲＥＤ、ＧＲＮ、ＢＬＵ、ＲＧＮＤ、ＧＧＮＤ、ＢＧＮＤ、ＳＧＮＤ、ＨＳＹＮＣ、ＶＳＹＮＣ、ＭＤＡＴ、ＧＮＤ、ＭＣＬＫ、ＫＢＤＡＴ、ＫＧＮＤ、ＫＣＬＫ、ＡＵＤＬ、ＡＵＤＲおよびＭＩＣを含み、これらの信号は、本発明の好適な実施形態において、ＰＣ３０と基地局２０との間を流れる。これらの信号の内容は、表１４５のコラム１４７に表されている。また、信号の流れは表１４５のコラム１４８に表され、ここで、右向きの矢印はＰＣ３０から基地局２０に対する流れを表し、左向きの矢印は基地局２０からＰＣ３０に対する流れを表し、そして、ダイヤモンドは両方向の流れを表す。
【００６０】
図１４は、本発明により、基地局（例えば基地局２０）とハンドヘルド端末（例えばハンドヘルド端末１０）との間で通信する方法１５０を表すフローチャートである。同図の方法１５０は、５つのＦＭ周波数ホップ通信チャネルを用い、これらは、基地局から端末への３つの１方向性の映像および音声通信チャネルと、基地局から端末への制御チャネルと、端末から基地局への制御チャネルである。
【００６１】
映像および音声チャネルのそれぞれは、５ＭＨｚのバンド幅を適宜有し、制御チャネルのそれぞれは、１ＭＨｚのバンド幅を適宜有する。また、ここで方法１５０は、８０の１ＭＨｚチャネルを有し、２．４ＧＨｚまたは５ＧＨｚで動作する場合を説明するが、それ以外のチャネルの組み合わせや動作範囲もまた、本発明の趣旨から逸脱することなく用いることができる。
【００６２】
図１４に表した第１のステップ１５２においては、基地局は、ハンドヘルド端末からの送信要求（request to send：ＲＴＳ）信号を待つ。このステップの間は、基地局からハンドヘルド端末までの３つの音声および映像チャネル上で信号は送信されない。基地局データ無線モデム（例えばデータ無線モデム１２８）は、８０の１ＭＨｚチャネルの間をホッピングしながら、ＲＴＳ信号を待ち受ける。データ無線モデムは、また、他の装置に使用されていない５つの隣接した１ＭＨｚチャネルからなるグループをカタログ（catalog）する。それぞれが５つの隣接した１ＭＨｚチャネルからなるこれらのグループは、５ＭＨｚのバンド幅の映像および音声のチャネルとして用いることができる。
【００６３】
次に、ステップ１５４において、ユーザはハンドヘルド端末をオンにするか、または端末を使用しようとする。そして、ハンドヘルド端末は、ランダムなチャネル上で２のＲＴＳ信号を送信する。ステップ１５６において、基地局はこれらのＲＴＳ信号のうちの少なくとも１つを受信する。すると、基地局の無線モデムは、ハンドヘルド端末にエコー（echoed）ＲＴＳ信号と送信許可（clear to send：ＣＴＳ）信号を送信する。ステップ１５８において、ハンドヘルド端末は、エコーＲＴＳ信号を用いてチャネル品質を評価し、承認（acknowledgement：ＡＱ）信号を基地局に送信する。ステップ１６０において、基地局は、ＡＱ信号を受信し、端末に空きチャネル（clear channle）に関する情報を送る。次に、ステップ１６２において、ハンドヘルド端末は、チャネル情報を受信し、ＡＱ信号と、次にホップする先のデータチャネルとを基地局に送る。ステップ１６４において、端末と基地局は、全ての空きチャネルが評価されるまで、残りのチャネルをテストする。
【００６４】
基地局は、５つの連続するチャネルからなるグループのうちの良いグループの全てをカタログし、この情報を端末に送る。次に、ステップ１６６において、端末は、通信のために用いる、３つの映像および音声のチャネルの中心周波数を決定し、この情報を、次にホップする先のデータチャネルと一緒に、基地局に送る。ステップ１６６において、端末は、映像および音声復調器（例えば、映像音声復調器１１２）を３つの中心波長に同調させ、基地局からの受信に備える。
【００６５】
ステップ１６８において、基地局は、３つの中心周波数を受信し、映像音声変調器（例えば、映像音声変調器１２６）を３つの中心周波数に対応する３つのグループ（それぞれが５つのチャネルからなる）に同調させ、映像および音声信号の送信を開始する。基地局も、端末により指示された次のデータチャネルにホップする。ステップ１７０において、ハンドヘルド端末は、映像および音声信号を受信する。
【００６６】
この段階で、ハンドヘルド端末は、ユーザによって使用可能となる。ステップ１７２では、ハンドヘルド端末は、その時点で映像および音声信号によって使用されていない６５の残留するチャネルを評価し続け、次にホップする周波数を基地局に送信する。ハンドヘルド端末は、ホップすべき新たな中心周波数を周期的に決定し、この情報を基地局に送る。このような映像および音声信号のホッピングは、概ねそれぞれの映像フレームごと、または１／６０秒に一度ずつ起こる。変調器と復調器は、映像信号のブランキング間隔の間に、新しい中心周波数に同調する。
【００６７】
以上の議論は、本発明の一例としての方法および実施形態を開示するものである。当業者により理解されるように、本発明は、その精神あるいは本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形式において実施することができる。一例として、好適な低コストの携帯型端末が本願明細書において記載されているにもかかわらず、本発明の通信システムにより、標準的なラップトップを、電話線またはそれに類似したものに接続されたデスクトップと遠隔的に接続することも可能である。同様に、この通信システムは、複数のＰＣを、高速データリンクに接続されたサーバにネットワークするために用いることもできる。すなわち、本発明に関する以上の開示は単なる例示に過ぎず、請求項により規定される本発明の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無線ハンドヘルド端末、基地局およびデスクトップＰＣを表す。
【図２】本発明による無線ハンドヘルド端末の背面図である。
【図３】本発明により移動式の動作状態の無線ハンドヘルド端末を表す。
【図４】本発明による無線ハンドヘルド端末および分離できるキーボードを表す。
【図５】本発明の無線ハンドヘルド端末の側面図である。
【図６】本発明の無線ハンドヘルド端末の正面図である。
【図７】本発明の無線ハンドヘルド端末に脱着可能なキーボードを装着する様子を表す。
【図８】本発明の無線ハンドヘルド端末の斜視図である。
【図９】本発明の無線ハンドヘルド端末の側面図である。
【図１０】本発明の無線ハンドヘルド端末、キーボードおよび接続ケーブルの斜視図である。
【図１１】本発明の無線ハンドヘルド端末のブロック図である。
【図１２】本発明の基地局のブロック図である。
【図１３】本発明においてパソコンおよび基地局間の通信に使用される信号のリストを表す表である。
【図１４】本発明により基地局とハンドヘルド端末との間で通信する方法を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 無線ハンドヘルド端末
１２ 無線リンク
１４ ディスプレイ
１６ ポインティングデバイス
１８ 左ボタン
２０ 基地局
２２ 右ボタン
２４ ヘッドホン出力ポート
２６ マイクロホン入力ポート
２８ 電力源ポート
３０ パソコン（ＰＣ）
３１ ネットワーク
３２ キーボードポート
４６ ディスプレイ
４８ デスクトップキーボード
５０ デスクトップＰＣマウス
５２ デスクトップＰＣステレオスピーカー
５４ デスクトップマイクロホン
５６、５８、６０、６２、６４ コネクタポート
６６、６８、７０、７２、７４ コネクタ
７６ ＶＧＡビデオポート
７８ マウスポート
８０ キーボードポート
８２ ステレオ音声出力ポート
８４ マイクロホン入力ポート
８６ アンテナ
８８ オンオフスイッチ
１００ システム

Claims (16)

1. 映像信号を生成する固定ユニットと遠隔の端末との間で周波数ホップした無線周波数通信リンクを提供する基地局であって、
   前記固定ユニットに接続し、前記固定ユニットにより生成された前記映像信号を受け取る装置と、
   前記周波数ホップした無線周波数通信リンクを用いて前記遠隔の端末と通信する通信回路とを備え、前記遠隔の端末がアクティブ状態にあるときには、前記固定ユニットにより生成された前記映像信号は前記無線周波数通信リンクを用いて前記遠隔の端末に送信され、前記映像信号は赤色信号と緑色信号と青色信号とを有し、前記通信回路は、第１の周波数において前記赤色信号を、第２の周波数において前記緑色信号を、第３の周波数において前記青色信号を送信し、前記通信回路は、前記第１の周波数と前記第２の周波数と前記第３の周波数とは異なる第４の周波数において映像同期信号を前記遠隔の端末に送信する、基地局。
2. 前記通信回路は、さらに、前記映像信号のブランキング期間に前記周波数ホップを実行することを特徴とする請求項１記載の基地局。
3. 前記通信回路は、さらに、
   フォワードリンクにおいて前記端末に端末制御データを送信し、
   リバースリンクにおいて前記端末から基地局制御データを受信する、ことを特徴とする請求項１記載の基地局。
4. 前記基地局は、
   所定数の周波数のチャネル品質を評価し、前記所定数の周波数について評価したチャネル品質に基づいて前記映像信号を送信するために用いる周波数を選択するプロセッサをさらに有することを特徴とする請求項１記載の基地局。
5. 前記プロセッサは、所定数の周波数チャネルの間の前記通信回路の周波数ホッピングを制御することを特徴とする請求項４記載の基地局。
6. 前記固定ユニットは、パーソナルコンピュータであり、前記基地局は、
   前記パーソナルコンピュータの音声出力ポートに接続し、前記パーソナルコンピュータにより生成された音声信号を受け取るポートをさらに有し、
   前記通信回路はさらに、前記無線周波数通信リンクを用いて前記遠隔の端末に前記音声信号を送信することを特徴とする請求項１記載の基地局。
7. 前記音声信号は左側音声信号と右側音声信号とを有し、前記左側音声信号は、前記第１の周波数、前記第２の周波数及び前記第３の周波数のうちの１つのサブキャリア周波数において、第１の対応する色信号とともに送信され、前記右側音声信号は、前記第１の周波数、前記第２の周波数及び前記第３の周波数のうちの別の１つのサブキャリア周波数において、第２の対応する色信号とともに送信されることを特徴とする請求項６記載の基地局。
8. 映像信号を生成する固定ユニットに対して遠隔的にアクセスするために基地局と通信する軽量でポータブルな端末であって、
   無線周波数通信リンクを用いて前記基地局と通信する通信回路と、
   前記固定ユニットにより生成され、周波数ホップした前記無線周波数通信リンクを用いて前記端末に送信された映像信号を表示するビデオディスプレイと、を備え、
   前記無線周波数通信リンクは、映像同期信号と、赤色信号と緑色信号と青色信号とからなる色映像信号とを搬送する所定数の周波数チャネルを有し、前記映像同期信号は前記所定数の周波数チャネルのうちの１つにより搬送され、前記色映像信号のそれぞれは、前記所定数の周波数チャネルのうちのそれぞれ異なる周波数チャネルで搬送され、そして、前記映像同期信号は、前記色映像信号を送信しない周波数チャネルで送信される、端末。
9. 前記通信回路は、
   前記基地局から前記端末へのデータの受信のためのフォワードリンク信号を形成し、前記端末から前記基地局へのデータの送信のためのリバースリンク信号を形成し、そして、所定数の周波数チャネルの間で前記フォワードリンクと前記リバースリンクの周波数ホッピングを制御するプロセッサをさらに有することを特徴とする請求項８記載の端末。
10. 主演算ユニットとビデオディスプレイと音声スピーカとを有するパーソナルコンピュータに対して遠隔アクセスするシステムであって、
    前記パーソナルコンピュータに接続し、所定数の周波数チャネルを有する周波数ホップした無線周波数通信リンクを介して通信する基地局と、
    ビデオディスプレイパネルとユーザ入力デバイスとを有する遠隔の端末とを備え、前記端末は、前記周波数ホップした無線周波数通信リンクを用いて前記基地局と遠隔的に入出力するものであり、
    前記遠隔の端末がアクティブ状態にあるときには、前記基地局は、前記主演算ユニットにより生成された映像信号を前記遠隔の端末に経路付けし、前記映像信号は、前記無線周波数通信リンクを用いて前記遠隔の端末に送信され、前記映像信号は、映像同期信号と赤色信号と緑色信号と青色信号とを有し、前記映像同期信号と前記色信号のそれぞれは、所定数の周波数チャネルのうちの１つに割り当てられ、前記色信号のそれぞれは、前記所定数の周波数チャネルのうちのそれぞれ異なる周波数チャネルで送信され、そして、前記映像同期信号は前記色信号を送信しない周波数チャネルで送信されることを特徴とするシステム。
11. 映像信号の無線送信において周波数ホップする方法であって、
    映像伝送チャネル周波数の第１のグループを決定するステップと、
    映像伝送チャネル周波数の前記第１のグループ上に変調された映像信号周波数を送信するステップとを含み、前記映像信号は赤色信号と青色信号と緑色信号とを有し、前記色信号の各々は、映像伝送チャネル周波数の前記第１のグループのそれぞれ異なる映像伝送チャネル周波数で搬送され、前記方法はさらに、
    前記色信号を搬送しない映像伝送チャネル周波数の前記第１のグループのうちの１つで前記映像同期信号を送信するステップと、
    映像伝送チャネル周波数の第２のグループを決定するステップと、
    映像伝送チャネル周波数の前記第２のグループ上に変調された映像信号周波数を送信するステップとを含み、前記色信号の各々は、映像伝送チャネル周波数の前記第２のグループのそれぞれ異なる映像伝送チャネル周波数で搬送され、前記方法はさらに、
    前記色信号を送信しない映像伝送チャネル周波数の前記第２のグループのうちの１つで前記映像同期信号を送信するステップと、を備える、方法。
12. 利用可能なチャネル周波数のそれぞれを介して既知のデータシーケンスを送信し、受信したデータシーケンスと前記既知のデータシーケンスとの比較に基づいて前記利用可能なチャネル周波数のそれぞれを評価することによって、通信に利用可能な所定数のチャネル周波数から前記チャネル周波数の前記第１のグループと前記チャネル周波数の前記第２のグループとを選択することを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 前記第１のグループ上に変調された映像信号周波数を送信する前記ステップは、
    ３つの映像伝送チャネル周波数の前記第１のグループのうちの１つのサブキャリア周波数上に変調された音声信号周波数を送信するサブステップを有することを特徴とする請求項１１記載の方法。
14. 前記音声信号は、左側音声信号と右側音声信号とを有し、前記左側音声信号と前記右側音声信号の周波数は、前記色信号を搬送する前記３つの映像チャネル周波数のうちの２つの上に変調されることを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 前記映像チャネル周波数の前記第１のグループ及び前記第２のグループは、所定の複数のチャネル周波数から選択されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
16. 第１のグループを決定するステップは、
    前記所定の複数のチャネル周波数を評価して前記チャネル周波数の送信品質を決定することを特徴とする請求項１５記載の方法。

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