JP4686558B2 - 移動通信用の無線通信モジュール - Google Patents

Description

本発明は通信端末装置に関し、詳細には、ＰＨＳ端末等の移動通信端末の無線通信部分を小型化して独立させたモジュールに関する。

ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）は携帯電話と比較してクリアな音声を実現でき、電力消費も少なく小型化に適しており，デジタルコードレス電話の子機として利用できるなどのメリットを有する。従来のＰＨＳ通信システムにおいて使用されるＰＨＳ通信端末のうち、音声通信とデータ通信の両方を行う端末は、アンテナ、送受信部、データを無線信号に変換するための変復調部、無線周波数（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、ＲＦ）部の制御に必要なＡ／Ｄコンバータ及びＤ／Ａコンバータ、通信に必要な制御信号やデータをフレーミング／デフレーミングするチャネルコーデック部、音声をＡＤＰＣＭ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｄｅ Ｍｕｄｕｌａｔｉｏｎ、適応的差分ＰＣＭ）変換するＡＤＰＣＭコーデック部、通信処理を行うＣＰＵ部、プログラムやデータを格納するＲＯＭ及びＲＡＭ、ＣＰＵ部を制御するために必要なタイマ、外部とのデータの入出力に使用するＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｔｒａｎｃｅｉｖｅｒ）及びＵＳＢインターフェース、キー入力に必要なＫＥＹインターフェース、動作状態や通信情報などを表示可能とするＬＣＤやＬＥＤ、１．９ＧＨｚ帯の無線信号をベースバンド信号に変換するＲＦ部などで構成される。また、データ通信専用のＰＨＳ通信端末の場合には、音声を扱わないためＡＤＰＣＭコーデック部が不要である代わりに、パソコン（ＰＣ）等の外部装置とデータのやり取りを行うためのＰＣＭＣＩＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃａｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）インターフェースやＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ（コンパクトフラッシュ（登録商標））インターフェース、ＳＤインターフェース、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）インターフェース等が必要となる。
また、最近では、データ通信専用のＰＨＳ通信端末を使用した、ＰＤＡ等のパソコン以外の機器との接続も一般的に行われるようになっている。
特開平９−３１２６０５号公報 特開平８−２７９０２７号公報 特開平７−２３４７４４号公報 特開平９−１４９１０７号公報

上述のような従来型のＰＨＳ通信端末等の移動通信端末においては、各構成要素は全て一つの筐体内に一体的に組み込まれていたため、全ての端末が、アンテナ、送受信部、変復調部、ＡＤＰＣＭコーデック等の無線通信部分をそれぞれ個別に具備する必要があった。このような無線通信部分にかかわる部分の開発は、従来の端末メーカーにとって、開発コストを増大させる主因となり、開発期間も長くなっていた。また、ＰＨＳ通信端末等の移動通信端末の性能試験等についても開発した機器毎に行なわなければ品質を維持することが難しかった。また、端末用の各種ソフトウェアの開発技術を持つ反面、無線通信技術を有していないメーカーにとって、自己のオリジナルの移動通信端末を開発することは困難であった。
また、各端末は、同一のユーザにより使用される場合であっても、それぞれが固有の電話番号を有していなければならず、複数の端末を所有するユーザにとって管理が煩雑となるという不都合が生じていた。このような問題点は、多種多様な形態・機能を有する多くの無線端末を自由に使用することを困難としていた。

また、移動通信端末のライフサイクル（新機種の発売までの日程）は早い為、故障などに関わらず新機種を購入することが頻繁に行なわれ、新しい端末に変更することにより、今まで使っていた端末が使えない状態になってしまうといった問題があった。さらに、移動通信端末の機種変更の際、今までの端末から電話番号を消去し、新しい端末に再登録する作業が発生していた。
また、データ通信専用のＰＨＳ通信端末とＰＤＡとの接続において、従来の携帯電話同様に音声通信を行ないたいというニーズも存在していた。

上述の課題を解決すべく、出願人は、従来のＰＨＳ通信端末等の移動通信端末内に組み込まれていた無線通信部分を別個の小型モジュールとして独立させた、新しい無線通信モジュール（「Ｗ−ＳＩＭ（Ｗｉｌｌｃｏｍ ＳＩＭ）」とも称する）を提案する。ＳＩＭとは、Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅの略である。また、出願人は、本発明の新しい無線通信モジュールに対応した新しい端末（以下、「ジャケット」又は「ベースユニット」と称する）を提案する。本発明の無線通信モジュール（Ｗ−ＳＩＭ）は、従来の移動通信端末から無線通信部分を取り除いた装置（例えば、ＰＣＭコーデック、制御部、マイク、スピーカ、入力装置、ディスプレイ、バッテリ等を具備し、必要なソフトウェア等が実装された装置）である本発明の無線通信モジュールに対応した端末（ジャケット又はベースユニット）の対応するスロットに挿入して使用される。本発明のコンパクトなモジュールを活用することにより、通信機器を開発するメーカーは無線通信に関わる部分の開発の負担から解放され、ソフトウェア等の開発に専念することができ、開発期間を短縮し端末（ジャケット）の高機能化に注力することが可能となる。また、無線通信技術を持たない企業もしくは団体においても、オリジナルの端末（ジャケット）の開発が可能となる。従来のような形態の端末に限らず、必要な構成要素を具備し本発明の無線通信モジュールに対応したスロットを有する家電製品、家具、車、ぬいぐるみ等をも移動通信端末として使用することが可能となる。

さらに、ジャケットを複数台持っていても、本発明の無線通信モジュールを差し替えて使用することにより従来の移動通信端末の機種変更と同じ事が可能となり、専門の知識がないユーザにおいても、容易に機種変更ができるようになる。今までは機種変更した後の端末は不要品として廃棄処分されていたが、本発明の無線通信モジュールを標準品として共通利用することにより、廃棄不要となり、環境にも優しい商品と成りえる。

出願人の提案する本発明の無線通信モジュールの構成例を図１に示す。図１の実施例はＰＨＳ向けの本発明の無線通信モジュールである。以下、本明細書においては、本発明をＰＨＳに適用した場合の様々な実施例を記載するが、本発明は、ＰＨＳのみならず、従来の携帯電話など、他の通信方式を使用するシステムにおいても適用可能である。図１の無線通信モジュール１００は、アンテナ１０２、アンテナ・スイッチ１０４、送信部１０６及び受信部１０８、変調部１１０及び復調部１１２、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）符号化部１１４及びＴＤＭＡ復号化部１１６、ＡＤＰＣＭトランスコーダ１１８、制御部１２０、フラッシュメモリ１２２、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１２４、ＰＳ１２６、インターフェース部１２８からなる。このように、図１の無線通信モジュール１００は、従来のＰＨＳ通信端末における無線通信部の各構成要素を含んでおり、また、例えばフラッシュメモリ１２２に電話帳等のユーザデータを格納することができるなど、汎用性のある多機能通信モジュールとなっている。

試作された無線通信モジュール１００の外観を図２に示す。具体的な寸法の一例として、ここでは幅２５．６ｍｍ、長さ４２．０ｍｍ、厚さ４．０ｍｍとなっており、従来のＰＣＭＣＩＡカード（例えば、ネットインデックス製ＡＨ−Ｈ４０７Ｐ、幅５４．０ｍｍ、長さ８５．６ｍｍ、厚さ５．０ｍｍ）と比較して非常にコンパクトな構成となっている。

図２に示すように、本発明の無線通信モジュールは上端部を幅方向に突出させた持ち手部分１０２を有する。これにより、持ち手部分として適切な箇所をユーザに明示することができ、また、ユーザが無線通信モジュールをジャケットのスロットに逆向きに挿入することを防止することができる。また、持ち手部分１０２においてはゴム或いは熱可塑性エラストマー等を使用することでソフトな感触とすることにより、持ち易さを実現している。また、図２に示すように、本発明の無線通信モジュールは、ピン端子自体が極力むき出しにならないよう、ピンの両サイドにガイド１０４を設けている。さらに、図２に示すように、本発明の無線通信モジュールにおいては、ピンのある側にロゴ１０６が表示されている。本発明の無線通信モジュールにおいては、アンテナとして、例えば誘電体チップアンテナ等の短縮型アンテナを用い、例えば図２の裏面側に内蔵されているが、外部から眺めてもその位置は視認できない。使用の際には、電波放射特性の悪化を防ぐため、アンテナの内蔵されている側の面がユーザの頭部に対して外側（ジャケットの裏面側）に来るように無線通信モジュールをジャケットに挿入して使用すべきである。本発明のようにロゴを表示することにより、ピンが並んでいる側が正面であるとユーザに認識させることが可能となり、正面をユーザ側に向けて差し込むようユーザに促すことができる。結果として、無線通信モジュールがジャケットに挿入された状態においては、アンテナがユーザに対して外側に位置することとなり、上記の目的が達せられる。

また、周囲の温度もしくは湿度の変化や製造誤差、経年変化等によってインターフェースコネクタピンとの位置関係がずれることを考慮すると、本発明の無線通信モジュール１００の各ピンは、例えば、１．１ｍｍ程度のピッチで配置される必要がある。携帯型の電話機は、一般に、横幅が５０ｍｍを超えると手に持っていて大きいと感じられることが知られているが、インターフェースの各ピンのピッチをこのように１．１ｍｍ程度とすればこうした違和感はなく構成することが可能になる。

また、本発明の無線通信モジュールの厚さを、従来のＰＣＭＣＩＡカードの厚さと比較して薄い４ｍｍ程度とすることにより、アンテナの内蔵を可能にしつつ、以下において説明する図４Ａに示すようなＵＳＢ対応のアダプタや、標準的なＰＣＭＣＩＡカードアダプタへの挿入も可能となる。

図３Ａ及び図４Ａは本発明の無線通信モジュールに対応した端末（ジャケット）の一例をそれぞれ示している。図３Ａに示すジャケット３００は、音声通信及びデータ通信対応型の従来のＰＨＳ通信端末から図１に示すような無線通信部分を省いた構成を有する装置であり、本発明の無線通信モジュールと接続するためのインターフェース及び本発明の無線通信モジュールを挿入するためのスロットを有している。ジャケット３００は、無線通信モジュール挿入用のスロット部分を保護するキャップ３０１を有しており、無線通信モジュールを差し込む際には、ユーザは当該キャップを外してスロットを露出させ、当該スロットへ無線通信モジュールを挿入した後に当該キャップを閉じて使用する。さらに、当該キャップは、無線通信モジュール挿入用スロット部分を機械的に保護するばかりでなく、様々な使用環境下において無線通信モジュール上端部に配置された内蔵アンテナの放射特性を所定の範囲内に確保するためのアンテナレドームとしても機能する。ジャケット３００内に設けられた対応スロットに無線通信モジュール１００を挿入することにより、従来のＰＨＳ通信端末のように音声通信及びデータ通信の両方に使用することができる。

本発明の無線通信モジュールがジャケットに挿入された状態を具体的に示すブロック図を図３Ｂに示す。無線通信モジュール１００とジャケット３００とがインターフェース１２８を介して接続されている。図３Ｂ中の矢印は信号の流れる方向を示している。無線通信モジュール１００が挿入されたジャケット３００が音声通信及びデータ通信の両方を行う通常のＰＨＳ通信端末のようにして使用される場合には、ユーザの音声はマイク３０４を介してＰＣＭコーデック３０２へ入力され、パルス符号変調されてデジタルデータに変換される。インターフェース１２８は１８のピン（信号線）を有している。具体的には、ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）シリアルインターフェースとして、制御用データおよびデータ通信時のデータのやり取りの為に、ＴＸＤ（送信シリアルデータ）、ＲＸＤ（受信シリアルデータ）、ＲＴＳ（送信データレディ）、ＣＴＳ（送信レディ）、ＤＴＲ（受信レディ）、ＤＣＤ（データキャリア検出）、ＲＩ（リングインジケータ）の７つのピンが使用され、ＰＣＭクロック信号（ＰＣＭＣＬＫ）、ＰＣＭ同期信号（ＰＣＭＳＹＮＣ）、ＰＣＭ入力信号（ＰＣＭＩＮ）及びＰＣＭ出力信号（ＰＣＭＯＵＴ）の４つのピンが音声用の各信号のやり取りのために使用され、ＩＮＳ（検出信号）は本発明の無線通信モジュールの挿入を認識する為に使用され、無線通信モジュールへの電源の供給およびアース用に、電源（Ｖｃｃ）、グラウンド（ＧＮＤ）の２つの信号が使用され、電界強度用の各信号（ＤＩＳＰ１、ＤＩＳＰ２、ＤＩＳＰ３）にて、ジャケットのＬＣＤおよびＬＥＤ等の外部表示デバイスに電界強度表示（アンテナ表示）を行う為に、３つのピンが使用され、インターフェース通知用の信号（ＩＦ＿ＳＥＬ）は、現状ＵＡＲＴで使用しているピンをＵＡＲＴ以外の別のデータ転送方式でも使えるようにした場合に、ＵＡＲＴなのか、別方式なのかの確認のために使用される。ＰＣＭコーデック３０２において符号化された音声データは当該４つのピンのうちの１つを介して無線通信モジュール１００内のＡＤＰＣＭトランスコーダへ入力され、ＡＤＰＣＭ変調されたデータへと変換される。ＡＤＰＣＭトランスコーダ１１８の出力信号は時分割多元接続（ＴＤＭＡ）用ベースバンド信号に符号変換され（１１４）、さらに変調部１１０及び送信部１０６において１．９ＧＨｚ帯の変調波に変換され、アンテナ・スイッチ１０４及びアンテナ１０２を介して基地局へと無線伝送される。一方、ユーザによりジャケット３００のキーボード３１０等の入力装置から入力されたデータはジャケット制御部３０８へと入力され、さらにインターフェース１２８のＵＡＲＴシリアルインターフェース用のピンを介して無線通信モジュール１００側の制御部１２０に入力される。当該データ信号はＴＤＭＡ符号化部１１４に入力され、以降は音声信号と同様にして変調部１１０、送信部１０６、アンテナ・スイッチ１０４及びアンテナ１０２を介して基地局へと無線伝送される。

基地局から送信された無線信号は、アンテナ１０２において受信され、アンテナ・スイッチにより受信部１０８へと入力される。この受信信号（例えば、１．９ＧＨｚ帯）は、受信部１０８において増幅、周波数変換され、ついで復調部１１２でＴＤＭＡベースバンド信号に復調された後、ＴＤＭＡ復号化部１１６によりＡＤＰＣＭ音声信号もしくはデータ信号が得られる。ＡＤＰＣＭ音声信号はＡＤＰＣＭトランスコーダ１１８へ入力されてＰＣＭ音声信号へ変換される。ＰＣＭ音声信号は、さらにインターフェース１２８の音声信号用のピンを介してジャケット３００側のＰＣＭコーデック３０２に入力され、アナログ信号に変換されてスピーカ３０６を介して出力される。ユーザはこの出力された音声を聞くことができる。一方、ＴＤＭＡ復号化部１１６から制御部１２０へと入力されたデータ信号は、インターフェース１２８のＵＡＲＴ用のピンを介してジャケット３００の制御部３０８へ入力され、ユーザの要求に応じてジャケット３００が具備するディスプレイ３１２を介して表示される。

本発明の無線通信モジュールに内蔵されたフラッシュメモリ１２２は無線通信モジュールの電話番号、ＰＩＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｉｄｅｎｔｉｆｙ Ｎｕｍｂｅｒ）、ＰＵＫ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｕｎｂｌｏｃｋ Ｋｅｙ）等の固有情報や電話帳等のデータを格納し、ＲＡＭ１２４は制御データや送受信されるデータ等を一時的に保持するために使用される。

図４Ａに示す別の形態のジャケット４００は、データ通信対応型の従来のＰＨＳカードから図１に示すような無線通信部分を省いたような構成を有しており、無線通信モジュール１００を挿入するためのスロットと、ＰＣ等への接続のためのＵＳＢインターフェース４０１とを有する。ジャケット４００内に設けられたスロットに無線通信モジュール１００を挿入することにより、従来のＰＨＳカードのようにデータ通信に使用することが可能となる。無線通信モジュールがジャケット４００に挿入された状態を具体的に示すブロック図を図４Ｂに示す。無線通信モジュール１００とジャケット４００とがインターフェース１２８を介して接続される。データ信号等がやり取りされ、無線通信モジュール１００とジャケット４００との間の動作は図３Ｂにおけるデータ信号の通信の場合と同様である。ジャケット４００はさらに、ＵＳＢ制御部４０２及びＵＳＢインターフェースを介して、ジャケット４００に接続されたＰＣ等との間でデータのやり取りを行う。

このような本発明の無線通信モジュールを使用すれば、無線通信機能を有する独立したモジュールを、様々な機能を有する多様な端末に挿入し、当該端末を無線通信機能を具備するＰＨＳ通信端末として使用することが可能となる。このように、図１のような構成の本発明の無線通信モジュールは、ユーザの用途に応じて多種多様に利用することができる。

本発明の無線通信モジュール及び対応する各種ジャケットにおいては、無線通信モジュールがジャケットに挿入されているか否かを確認できる機能が提供される。具体的には、本発明においては、無線通信モジュールが有するインターフェース用の１８のピンのうちの１本「ＩＮＳ」を、挿抜確認用の信号線として使用する。例えば、図３Ａのジャケット３００に無線通信モジュール１００が挿入されていない状態における当該信号線上の電圧と、ジャケット３００に無線通信モジュール１００が挿入された状態における当該信号線上の電圧とが異なる値となるように構成することにより、ジャケット制御部３０８が現在の挿抜の状態を検出できるようにする。検出結果に基き、ジャケット制御部３０８は、ディスプレイ３１２上で挿抜の状態に関する表示を行い、無線通信モジュールが挿入されているか否かをユーザに知らせる。

出願人の提案する無線通信モジュール／ジャケット構成においては、無線通信モジュールがジャケット内に完全に挿入されてジャケットのキャップが閉じられると、外部からは無線通信モジュールが挿入されているか否かは視認できない。本実施例の構成を採用することにより、本発明の無線通信モジュールが抜き出されていても、ユーザは無線通信モジュールの不在にすぐに気づくことができる。

図３Ｂのような構成の無線通信モジュール１００をあるジャケットから抜き出して、別のジャケットに挿入し、当該別のジャケットを新たに電話機として使用する場合を想定する。この場合、最初に使用していたジャケットに格納されていたデータ（例えば、電話帳データ）を一旦無線通信モジュール側のフラッシュメモリ１２２に移動させ、無線通信モジュールを当該最初のジャケットから抜き出して別のジャケットに挿入し、さらに無線通信モジュールのフラッシュメモリ１２２に格納されているデータを当該別のジャケットに移動させる、といった動作が必要となる。無線通信モジュールとジャケットとの間でのデータ交換中にユーザが無線通信モジュールを抜き出すとメモリ保持データの破損等が生じる恐れがある。この問題を解決すべく、本発明のジャケットにおいては、本発明の無線通信モジュールが装着されていること、データ転送モードに移管する手順をジャケット自身が行なっていること、ジャケットからの指示により無線通信モジュールからデータが送出されてくることを、ＩＮＳ、ＴＸＤ、ＲＸＤ、ＲＴＳ、ＣＴＳ、ＤＣＤ、ＲＩの各信号線を用いて確認し、データ交換中であることをジャケット制御部３０８が認識すると、データ交換中である旨を例えばディスプレイ３１２に表示することにより、ユーザに通知する。

通常のＵＡＲＴ（シリアル）インターフェースにおいては、２３０．４ｋｂｐｓあるいは１１５．２ｋｂｐｓといったボーレートが一般に使用される。一方、通常の１．９ＧＨｚ帯のＰＨＳ通信システムにおいて使用されている１９．２ＭＨｚのクロック信号から生成できるボーレートは、２４０ｋｂｐｓもしくは１２０ｋｂｐｓといったように、上記と異なる値である。従って、ＵＡＲＴインターフェース用に通常の２３０．４ｋｂｐｓや１１５．２ｋｂｐｓといったボーレートを使用しようとすれば、新たにクロック発生源を設ける必要がある。そのような構成においては、当該クロック発生源のための消費電力が増加し、無線通信モジュールの寸法が増大するという問題が生じる。この問題を解決すべく、本発明の無線通信モジュールにおいては、ＵＡＲＴインターフェース用に使用するボーレートとして、２４０ｋｂｐｓ又は１２０ｋｂｐｓといった、ＰＨＳシステムのクロック信号から生成できるボーレートを採用する。これにより、新たなクロック源を追加する必要がなくなり、無線通信モジュールの省電力化及び小型化を図ることができる。

尚、無線通信区間の高速化に伴い、本発明の無線通信モジュールとジャケットとの間でのシリアル通信速度として、将来的に２４０ｋｂｐｓよりも速い速度が必要となることが想定されるため、インターフェース１２８のＩＦ＿ＳＥＬピンを用いて切り換えを行う。図３Ｂの例で説明すれば、例えば、無線通信モジュール側の制御部１２０が無線通信区間でのデータ通信速度を検出して、当該速度に応じたシリアル通信速度に切り換えてジャケット３００側にデータを伝達するようにする。

無線区間での通信によりエラーが生じるため、ＡＤＰＣＭ処理された音声データを復号してそのまま再生しても、明瞭な音声は得られない。そこで、例えば、図３Ｂの構成においては、通常、ジャケット３００において通話品質改善のための補間処理やミュート処理などのエラー補正処理を行う必要がある。しかしながら、この場合には、エラー情報を無線通信モジュール１００からジャケット３００に通知するためのピンを新たに設ける必要があり、従って、無線通信モジュールの寸法が大きくなり、より小型のジャケットに対して汎用的に適用することが困難になるという問題が生じる。また、ジャケット３００側でエラー補正処理を行うため、ジャケット内のＣＰＵを常時稼動させる必要があり、消費電力の増加や連続通話時間の減少などの問題が生じる。また、エラー補正処理による遅延を最小限に抑制するため、比較的高速なＣＰＵをエラー補正処理用に別途使用する必要がある。結果として、ジャケットが高価なものとなってしまう。さらに、エラー補正処理に関する技術を有していないメーカーがジャケットの開発に携わることが困難となる。

これらの問題を解決するため、本発明の無線通信モジュール／ジャケット構成においては、無線通信モジュールにより受信されたＡＤＰＣＭ音声データは、まずＡＤＰＣＭトランスコーダによりＰＣＭ音声信号へと変換され、エラーを含むＰＣＭ音声信号となる。当該信号は、無線通信モジュール内のエラー補正処理回路により処理され、聴感的に改善された品質を有する、ＰＣＭ音声信号となる。このＰＣＭ音声信号はさらにジャケットのＰＣＭコーデックにより、改善された品質を有する、元の音声信号へと復号化される。無線通信モジュール内にはさらにμ-law変換部が具備されており、当該改善された品質を有する音声信号はここでμ-law変換される。無線通信モジュールのインターフェースはμ-law用のピン（信号線）を有し、μ-law変換された音声信号はこのピンを介してジャケット側のμ-lawコーデックに入力され、ここで復調されて元の音声信号となり、スピーカを介して出力される。

本発明の無線通信モジュール／ジャケット構成においては、無線区間で発生したエラー補正処理が全て無線通信モジュール側で行われるので、エラー情報通知のためのピンをインターフェースに設ける必要はなく、ジャケット側のＣＰＵをエラー補正処理のために常時稼動させる必要もなく、ジャケットにおいて高価なＣＰＵを使用する必要もなく、また、ジャケットの開発を行うメーカーはエラー補正処理に関する技術を有している必要もない。ＰＨＳ音声通信においては、エラーレートの増加に伴い通話品質が劣化するため、既知の方法による補正手段によって通話品質の改善が行われている。さらに、将来ハーフレート等新たな音声符号化方式に対応した無線通信モジュールが将来的に登場するとしても、無線通信モジュールとジャケットとの間のインターフェースをμ-lawのままにしておけば、ジャケットについての設計変更は必要ない。従って、ジャケットのメーカーは、データ変調方式に関連した新たな開発負担を強いられることなく、ジャケットそのものの機能の設計に注力することができる。また、ユーザにとっても、無線通信モジュールのみを新しい方式のものに買い換えて、お気に入りのジャケットは買い換えずにそのまま使用する、といった使い方も可能となり、従来の一体型のＰＨＳ通信端末や、図３Ｂに示した無線通信モジュール／ジャケットと比較して、より柔軟な使用形態が提供される。

出願人が提案した本発明の無線通信モジュールはアンテナ（例えば、誘電体チップアンテナ）を内蔵しており、無線通信モジュール内のその他のデバイスが発生する電磁波ノイズがノイズフロアを上昇させるという問題がある。
図５は、無線通信モジュール内部におけるアンテナとその他のデバイスとの配置関係を示している。出願人が実験を通じて得た知見によれば、当該アンテナとその他のデバイスとの間隔を少なくとも３ｍｍ以上とすることにより、当該その他のデバイスの発生するノイズフロアを実用上必要なレベル以下にとどめることが可能であることが見いだされた。

本発明の無線通信モジュール内のフラッシュメモリ（１２２）にはＰＩＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｎｕｍｂｅｒ）、ＰＵＫ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｕｎｂｌｏｃｋ Ｋｅｙ）が格納されるとともに、これらの暗証番号による認証のためのプログラムが図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納されている。無線通信モジュールがジャケットに挿入されるか、もしくは無線通信モジュールがジャケットに挿入された状態でジャケットの電源が投入されると、無線通信モジュール側への給電がなされ、当該プログラムが動作して、ＵＡＲＴ信号線の１つを介してジャケット側に所定の信号を送信し、ディスプレイを介するなどしてＰＩＮの入力をユーザに促す。ユーザによって誤ったＰＩＮが所定の回数以上入力されると、当該プログラムは無線通信モジュールの動作をロックし、ジャケットにおいてユーザが正しいＰＵＫを入力しない限り無線通信モジュールを使用できないようにする。このような構成により、他人の無線通信モジュールを第三者が他のジャケットにそれを挿入して使用しようとした場合にも、無線通信モジュール内のデータの秘匿性を守ることが可能となり、悪意の第三者による盗用を防ぐことができる。

既存のＰＨＳ通信システムにおいて、電話機同士の間で比較的に短いメッセージのやり取りを行うことを可能とするショートメッセージサービスと呼ばれるサービスが提供されている。本発明の無線通信モジュールは、ショートメッセージサービスにおいて無線区間でやり取りされる、文字情報の付加されたＵＵＩ（Ｕｓｅｒ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、サブアドレス、ファシリティ等のデータを受信すると、これらのデータに対して何らの付加処理も施さずにインターフェースを介してそのままジャケットに受け渡すように構成される。このような構成を採用すれば、ショートメッセージサービスにおけるＵＵＩ、サブアドレスもしくはファシリティ等のデータの使用方式として異なる方式を採用している国においても、本発明の無線通信モジュールをその国の方式に対応したジャケットに挿入して使用することにより、どの国においてもショートメッセージサービスを利用できる。通常、国内及び海外においてショートメッセージサービスを展開する場合、全ての国で１つの共通化した方式を採用する必要があるが、本発明の構成ならばこうした必要はない。図６は、ショートメッセージサービスのための動作を説明するシーケンス図である。無線通信モジュールと基地局との間は、ＰＨＳの通信方式により手順が決まっている。無線通信モジュールは、基地局から受信した文字情報の付加されたＵＵＩ、サブアドレス、ファシリティ等の情報を、ＵＡＲＴピンを使用してジャケットに通知する。ジャケットは、無線通信モジュールから受信したＵＵＩ等の情報を、文字情報として認識し、ＬＣＤ等のディスプレイに表示させる。

本発明の無線通信モジュールは、電源スイッチをオフとすることなく速やかに電波出力を停止する（停波）機能を有する。このような停波機能は、電車内やＰＨＳサービス範囲外の地域など、無線通信モジュールから電波が出力されることが好ましくない状況において特に有用である。ユーザがジャケットを操作して停波指示を出す（例えば、ジャケットに設けられている停波用のボタンを押下する）と、ジャケット制御部は当該停波指示を認識し、停波指示に対応したＡＴコマンドを、インターフェースのＵＡＲＴ信号線のうち制御信号用のピンを介して無線通信モジュールの制御部に伝達する。無線通信モジュールの制御部は当該ＡＴコマンドが停波指示を示すものであることを認識し、アンテナスイッチ（１０４）、送信部（１０６）、変調部（１１０）、並びにＴＤＭＡ符号化部（１１４）を制御してその動作を停止させる。このような停波機能は既存の無線データ通信カードにはないものであり、上述の問題の解決に有用であるとともに、電力削減にも効果がある。例えばＰＨＳサービス圏外にいる場合、通常なら端末は定期的に近隣の基地局を探索し、位置登録のための送信をフルパワーで行うため、その都度電力を消費するが、本実施例の構成を適用すればこのような電力消費を抑制できる。

ジャケットに本発明の無線通信モジュールが挿入されている状態でジャケットの電源を立ち上げた場合のシーケンス図、停波状態が予め設定されているジャケットに本発明の無線通信モジュールを挿入した場合のシーケンス図、及び、停波状態が予め設定されていないジャケットに本発明の無線通信モジュールを挿入した場合のシーケンス図を図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃにそれぞれ示す。

既に述べたように、本発明の無線通信モジュールにおいては、データ信号及び制御信号をやり取りするためのＵＡＲＴインターフェース用のピンと音声信号のやり取りのためのＰＣＭインターフェース用のピンとを独立して設けている。従って、音声通信対応のジャケットに本発明の無線通信モジュールを挿入して音声通信を行う際、ＰＣＭインターフェースのピンを使用すると同時にＵＡＲＴインターフェースのピンも使用することができる。本発明のジャケットには例えばオープンサーチ用のキーが設けられており、音声通話中に音声品質が悪化した場合に当該キーを押下することにより、ジャケット制御部から無線通信モジュール制御部へ、ＵＡＲＴインターフェースのピンを介してオープンサーチ用のＡＴコマンドを伝達し、新たな基地局を探索することが可能である。また、上述したように、本発明の無線通信モジュールはその内部の記憶装置に電話帳などのユーザデータを格納している。従って、例えば、音声通話中に自分の電話番号を確認したくなった場合などには、音声通話を続行しながら、ＵＡＲＴ信号線を介して必要なデータを無線通信モジュールから取得し、ジャケットのディスプレイに表示させるなどすることができる。従来のＰＣＭＣＩＡインターフェースを用いたデータ通信カード等においては、データ信号用のインターフェース信号線と制御信号用のインターフェース信号線とが共通であるため、データ通信中に通信品質が劣化しても上記のような制御信号を送ることはできなかった。このため、従来のデータ通信カードにおいては、データのやり取りを一旦停止してコマンドモードに移行する必要があった。このように、本発明の無線通信モジュールは、無線通信モジュールとジャケットとの間のインターフェースにおいて、音声通信用のインターフェースとデータ通信及び制御用のインターフェースとが独立して設けられているという新しい構成を有するため、本実施例のような機能を提供することが可能となっている。

オープンサーチ時のシーケンス図及び自分の電話番号確認を確認する際のシーケンス図を図８Ａ及び図８Ｂに示す。

本発明の無線通信モジュールは、図９に示すように、内部にアンテナ端子を具備する。既に述べたように、本発明の無線通信モジュールはアンテナを内蔵しているため、通常の使用の際には当該内蔵アンテナを使用して通信を行う。一方、ジャケットがアンテナを具備している場合等、内蔵アンテナを使用せずに外付けのアンテナを使用する場合には、アンテナ端子付近のケース部分に穴を開けた本発明の無線通信モジュールを使用すれば、内部のアンテナ端子を介して外付けのアンテナを使用できる。また、これらのアンテナを切替スイッチにより適宜選択することにより、当業者に周知の方法で空間ダイバーシティシステムを構成することが可能となる。

本発明の無線通信モジュール／ジャケットは、基地局から得た時刻情報に基いてジャケットの時刻補正を行うことができる。このような構成についてのシーケンス図を図１０に示す。パケット通信時に基地局から時刻情報が得られるので、当該時刻情報に基き、無線通信モジュールはＵＡＲＴ信号線を介してジャケット制御部に時刻補正のためのＡＴコマンドを送信する。ジャケット制御部は当該ＡＴコマンドを認識してジャケットの時刻を補正する。
また、パケット通信時に限らず、基地局からの送信される何らかの情報を受信する際に、その情報に含まれる時刻情報に基いてジャケット（ジャケット）にＡＴコマンドを送信し、時刻補正を行うことも可能である。

図１１に、無線通信モジュール（１００）をジャケット（３００）に装着した実施例を示す。メイン基板の表側（ジャケット３００の操作・表示面側）にはユーザインターフェースのためのキーボード、ＬＣＤパネル等が実装され、裏側には無線通信モジュールとのインターフェースコネクタ等を搭載したドータボードが具備されている。ジャケットにスロットインされた無線通信モジュールは、上記ドータボード上に設けられたインターフェースコネクタを介してメインボードと接続される。これらの構成要素とジャケット本体（３００）並びにキャップ（３０２）との位置関係は、無線通信モジュール上端部に設けられたアンテナがキャップ３０１が内部に形成するキャビティのほぼ中央部に位置するように構成され、キャップ３０１がアンテナレドームとして十分機能するように配慮されている。出願人の知見によれば、当該キャビティの寸法は１．９ＧＨｚ帯の誘電体チップアンテナの各方向に対し、少なくとも５ｍｍ以上が必要であり、望ましくは約１０ｍｍ以上とするのが好適である。また、図１１Ｂに示すように、メインボード上端部と無線通信モジュール内のアンテナ間の距離は、少なくともｄ以上となるように構成される。当該距離ｄは、メインボードからのノイズを軽減し、かつアンテナ放射特性を確保するため、１．９ＧＨｚ帯を用いるＰＨＳ通信においては少なくとも５ｍｍ以上、好ましくは１０ｍｍ以上に構成される。出願人が実験を通じて得た知見によれば、メインボードに形成されるベタグランドパタンの寸法は無線通信モジュールのアンテナ放射特性に極めて重大な影響を与えることが見いだされた。すなわち、図１１Ｂに示すメインボード上のベタグランドパターンの長手方向の寸法Ｌ、或いは対角線方向の寸法Ｄが送受信波の半波長の整数倍に等しい場合は、その共振効果により無線通信モジュールのアンテナの放射特性、指向性に好ましからざる影響を及ぼす。例えば、ベタグランドパターンの長手方向の寸法Ｌが半波長に等しい場合、無線通信モジュールのアンテナから放射される電磁波により当該ベタグランドパターン上には図１１Ｂに示すような電圧・電流分布が生じる結果、新たな共振エレメントによりアンテナ放射特性が乱されることによるものである。実際、グランドパターン寸法Ｌが約半波長の場合、３ｍ法で測定されたアンテナ放射効率は１６．４％であったのに対し、寸法Ｌを２５％増加した場合、アンテナ放射効率は２６．６％に改善された。従って、メインボード上のベタグランドパターンの長手寸法Ｌ並びに対角寸法Ｄは、ともに半波長を基準として少なくとも１２．５％以上、より好ましくは２５％異ならせることにより、アンテナ放射特性を許容範囲まで改善可能であることを見出した。即ち、１．９ＧＨｚ帯を用いるＰＨＳ方式においては、当該半波長は約７．９ｃｍに相当するので、当該長手寸法Ｌ及び対角寸法Ｄが共に、少なくとも６．９ｃｍ以下もしくは８．９ｃｍ以上、より好ましくは５．９ｃｍ以下もしくは９．９ｃｍ以上の条件を満たすように構成することが要請される。

既に述べたように、本発明の無線通信モジュールは多種多様なジャケットに挿入して使用することが可能である。従って、あるジャケットに挿入した場合と、別のジャケットに挿入した場合とでは、それぞれのジャケットの筐体の形状、材質等の影響によるアンテナ放射特性や、ジャケットが発生するノイズフロアレベルが異なるため、挿入時の無線通信モジュールの受信性能は異なってくる。このような場合、無線通信モジュールが現在通信を行っている基地局から近隣の別の基地局にハンドオーバー開始を判断するハンドオーバー判定基準は、ジャケットごとに異なることになる。このような状況に対応すべく、本発明の無線通信モジュールは、無線通信モジュールをジャケットに挿入した際もしくは無線通信モジュールを挿入した状態のジャケットの電源を投入した際に行なわれる無線通信モジュールとジャケットとの間でのネゴシエーションを通じて、自身が現在接続されているジャケットの種類を知ることができる。例えば、電源が投入された状態のジャケットに本発明の無線通信モジュールが挿入されて無線通信モジュールへの給電がなされると、無線通信モジュールの制御部とジャケット制御部との間で、ＵＡＲＴ信号線を介してＡＴコマンドのやり取りがなされ、互いに自己の情報を知らせ合う。ジャケット制御部から無線通信モジュール制御部へ伝達されるＡＴコマンドにより、無線通信モジュール制御部はジャケットの種類を特定することができる。

本発明の無線通信モジュールは自身の内部の記憶装置に様々なジャケットの種類に対応する無線動作アルゴリズムの情報を格納しており、自身が現在接続されているジャケットの種類に適したアルゴリズムを選択して実際の無線動作に用いることができる。例えば、無線通信モジュール内に格納されている当該無線動作アルゴリズムには、無線通信モジュールが基地局から受信する電波の電界強度および受信されたデータのエラーレートがどのような値となった際にハンドオーバー動作を開始すべきか、といった設定が含まれる。無線通信モジュールは自身が受信している電界強度及びエラーレートをアンテナ１０２、受信部１０８、復調部１１２、ＴＤＭＡ復号化部１１６を通じて、制御部１２０で計測している。無線通信モジュールは受信電界強度及び受信データのエラーレートを継続的に監視し、これらの値が現在接続されているジャケットに対応した所定のレベル以下になった場合に、現在の位置が接続中の基地局から遠ざかっていると判断してハンドオーバー動作を開始する。無線通信モジュールの記憶装置に格納される、各ジャケットに対応した最適なアルゴリズムは、実際には、各ジャケットとの組合せにおいて許容される通信品質を保証する電界強度とエラーレートに基づくハンドオーバー判定基準を決定するといった手法で得られるであろう。

即ち、エラーを起こし難い（即ち、ノイスフロアレベルの低い）ジャケットの場合は、電界強度が比較的弱くてもハンドオーバー動作を起動させる必要がない。一方、エラーを起こし易い（即ち、ノイズフロアレベルの高い）ジャケットの場合は、前記エラーを起こし難いジャケットに比較して、より強い電界強度においてハンドオーバーを起動させる必要がある。各ジャケットに対するハンドオーバー判定基準は、無線通信モジュール内の図示しないＲＯＭに予め電界強度とエラーレートの組み合わせに基づく複数のハンドオーバー判定基準テーブルを格納しておき、前記ネゴシエーションで通知されたジャケットの種類に応じて当該ハンドオーバー判定基準テーブルから適切な組合せを選択することができる。また、当該ハンドオーバー判定基準テーブルは、当業者には周知のＯＴＡ（ＯＶＥＲ ＴＨＥ ＡＩＲ）技術を用いて無線通信モジュール内のフラッシュメモリ（１２２）に網からの指示値を格納し、更新することもできる。

本発明の無線通信モジュールは、受信される電波の電界強度が弱まったことを検出するとジャケット警告音を発するなどにより、その旨をユーザに通知するように構成されている。従来のデータ通信カードはこのような機能を有していなかったが、本発明の無線通信モジュールは、音声通信とデータ通信の両方に対応したジャケットに挿入して使用されることも想定しており、電話機として機能させることを考慮して、このような機能が追加された。実施例１４においても述べたように、本発明の無線通信モジュールの制御部は、無線通信モジュールにおいて受信される電波の電界強度を監視している。従って、例えば、測定された電界強度が所定のレベル以下となった場合に無線通信モジュールの制御部からジャケット制御部に対して電界強度が弱まった（ＰＨＳサービス圏外に近づいた）ことを示すＡＴコマンドが、ＵＡＲＴ信号線を介して伝達される。ジャケット制御部は、当該ＡＴコマンドにより状況を認識し、所定の警告音をスピーカから出力する。既に述べたように、本発明の無線通信モジュール／ジャケット構成においては音声通信用のインターフェースとデータ通信用のインターフェースとが独立しているため、音声通話中にデータ通信用のシリアル信号線を使用することができる。従って、本実施例の機能は音声通信中でも有効に提供される。

本発明の無線通信モジュールは、ジャケットのボーレートを自動的に検出する機能を有する。即ち、無線通信モジュールとジャケットのイニシャルネゴシエーションにおいて、ジャケットは所定のＡＴ固定ワードをジャケット固有のボーレートで無線通信モジュールに送出する。無線通信モジュールがサポートするＵＡＲＴインターフェースのボーレートは、２４００，４８００，９６００，１９２００，３８４００，５７６００，１２００００，２４００００ｂｐｓの８通りあり、このうちどのボーレートでジャケットが当該固定ＡＴワードを送出したかを判定し、以後のボーレートを当該判定されたボーレートに固定する。この方法によって、様々な用途を有するジャケットにそれぞれ最適なボーレートをジャケット自身が指定することが可能となる。

通常のＰＨＳ通信端末は、パケット通信中に送信すべきデータパケットが存在しなくなると、ドーマント（Ｄｏｒｍａｎｔ）状態と呼ばれる仮想接続状態（休眠状態）に移行する。例えば、既存のＰＨＳデータ通信カードは、このような場合に、アプリケーション層では継続して接続されているように見せかけながら、物理層ではデータパケットの送受信を一旦停止させ、仮想接続状態に移行する。出願人の提案する本発明の無線通信モジュール／ジャケット構成においては、仮想接続状態となった場合、無線通信モジュールは自身が通信していないことを認識できるが、ジャケット側ではそのような認識ができない。このため、ジャケットのＣＰＵが稼動し続け消費電力が増大するという問題が生じうる。そこで、本発明の構成においては、パケット通信中に無線通信モジュールが仮想接続状態に移行した場合には、無線通信モジュール制御部はＵＡＲＴ信号線を介してＡＴコマンドをジャケットに発行し、仮想接続状態にあることをジャケットに通知する。従来の一体型のＰＨＳ音声端末においては全ての構成要素が同一筐体内に組み込まれているため、データ送信がなく仮想接続状態にあることはすぐに認識できる。しかしながら、本発明の構成においては、無線通信を行う無線通信モジュールとその他の機能を具備するジャケットとが分離されているため、上記のような機能が必要となる。既存のデータ通信カードの場合には、仮想接続状態（休眠状態）にあっても、ＰＣ側ではこれを認識することはできないため、ＰＣの電力消費を防ぐことはできないが、本発明においては、上記の構成により、無線通信モジュールだけでなくジャケットも休眠状態に入ることが可能となり、全体的な消費電力の増加を抑制できる。

また、仮想接続状態にあった本発明の無線通信モジュール／ジャケットが、ジャケット側でのユーザの操作により、無線通信モジュールを介した何らかの無線送信を行う必要が生じた場合には、ジャケット制御部から無線通信モジュールの制御部へＡＴコマンドが発行され、仮想接続状態から通常の動作モードに復帰して通信を再開する。同様に、仮想接続状態にあった無線通信モジュール／ジャケットが基地局からの信号の受信した場合には、これを契機として無線通信モジュールが先に通常モードに復帰し、無線通信モジュールから発行されたＡＴコマンドによりジャケットも通常モードに復帰する。

以上、本発明の実施形態についてＰＨＳ通信システムを用いて詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、ＰＨＳ方式以外の他の通信方式を用いた実施形態やこの発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も本発明の技術的範囲に含まれることは当業者にとって明らかであろう。

本発明の無線通信モジュール（Ｗ−ＳＩＭ）の構成例を示すブロック図である。 本発明の無線通信モジュール１００の外観を示す図である。 本発明の無線通信モジュールに対応した端末（ジャケットもしくはジャケット）３００の外観を示す図である。 図３Ａのジャケット３００に本発明の無線通信モジュールを挿入した状態を具体的に示すブロック図である。 本発明の無線通信モジュール対応のジャケット４００の外観を示す図である。 図４Ａのジャケット４００に本発明の無線通信モジュールを挿入した状態を具体的に示すブロック図である。 本発明の無線通信モジュール内への内蔵アンテナの設置方法の例を示す図である。 ショートメッセージサービスのための動作を説明するシーケンス図である。 ジャケットに本発明の無線通信モジュールが挿入されている状態でジャケットの電源を立ち上げた場合のシーケンス図である。 停波状態が予め設定されているジャケットに本発明の無線通信モジュールを挿入した場合のシーケンス図である。 停波状態が予め設定されていないジャケットに本発明の無線通信モジュールを挿入した場合のシーケンス図である。 オープンサーチ時の本発明の無線通信モジュール／ジャケットのシーケンス図である。 自分の電話番号確認を確認する際の本発明の無線通信モジュール／ジャケットのシーケンス図である。 外部アンテナ端子を有する本発明の無線通信モジュールのブロック図である。 本発明の無線通信モジュールがパケット通信時に基地局から時刻情報を得てジャケット側に伝え、時刻補正をする際のシーケンス図である。 本発明における無線通信モジュール搭載基板とメイン基板との設計に関する図である。

Claims (4)

1. 移動通信用の無線通信モジュールであって、対応するスロットを有する装置に着脱可能に挿入されて、前記装置とともに移動通信端末として使用されるものであり、
   基地局との間で信号の送受信を行うアンテナと、
   前記装置との間で音声信号、データ信号及び制御信号を送受信するためのインターフェイスと、
   前記装置から前記インターフェイスを介して受信した音声信号及びデータ信号を、前記アンテナを介した前記基地局との通信に適した形式に変換する第１の変換手段と、
   基地局から受信した音声信号及びデータ信号を、前記インターフェイスを介した前記装置との通信に適した形式に変換する第２の変換手段と、
   前記インターフェイスを介して前記装置との間で前記データ信号及び前記制御信号の送受信を行い、前記制御信号に基づいて前記第１の変換手段、前記第２の変換手段、及び電話番号とロック解除キーとからなる固有情報と電話帳データとを含むデータと、プログラムとを格納する記憶手段の制御を行う制御手段とを具備し、
   前記無線通信モジュールが前記装置に挿入されるか、又は前記無線通信モジュールが前記装置に挿入された状態で前記装置の電源が投入されると、前記プログラムが動作して、前記インターフェイスを構成する複数のピンの一部を介して前記無線通信モジュールから前記装置に所定の信号を送信し、前記装置がユーザに前記電話番号の入力を促し、ユーザによって前記装置に誤った電話番号が所定の回数以上入力されると、前記プログラムが前記無線通信モジュールの動作をロックし、ユーザが前記装置に正しいロック解除キーを入力すると前記無線通信モジュールが再び使用可能となる無線通信モジュール。
   
2. 前記無線通信モジュールが前記装置のスロットに挿入されているか否かを前記インターフェイスを構成する前記複数のピンのうちの一部を使用して判断する請求項１に記載の無線通信モジュール。
   
3. 無線通信におけるデータ通信速度を検出し、前記インターフェイスを構成する前記複数のピンの一部を使用してデータ通信速度に応じた通信速度に切り換える請求項１に記載の無線通信モジュール。
   
4. 前記装置は、操作ボタンからなる入力手段を備え、該入力手段の操作ボタンのうち、電波出力を停止する操作ボタンが操作されると、前記制御手段により前記インターフェイスを構成する前記複数のピンの一部を使用して電波の出力を停止する請求項１に記載の無線通信モジュール。

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