JP2004509481A - モバイル・ユニットと基地局間の無線構内交換機(wpbx)及び通信 - Google Patents
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Abstract
Description
(発明の技術分野)
本発明は、モバイル・ユニットが基地局に隣接する範囲の領域を動くとき、複数の基地局で短距離間を接続する能力を有する複数のモバイル・ユニット(装置)を持つ無線通信システム及び1つの基地局からモバイル・ユニットをハンドオフする技術に関する。
【0002】
(発明の背景)
基地局からのコードレス送受器のようなモバイル装置の効果的な範囲は、モバイル装置及び基地局の伝送出力及び受信機の感度によって限定される。無線構内交換機(WPBX)システムは、1つ以上の基地局(BS)を用いることにより、この限界に対応する。
基地局がカバーする領域をセルと呼ぶ。主として以下、コードレス(電話)送受器であるモバイル・ユニット(装置)が検討される。
【0003】
WPBXにおいて基地局は、異なったセルにある送受器が互いに通信することを可能にするために相互に連結している。送受器が、呼び出しの間1つのセルから別のセルへ移動するとき、1つの基地局から別の基地局の通信のハンドオフ(変換)は、中断することのない通信を可能とする。
通常「スイッチ」と呼ばれる中央ユニットは全ての基地局に接続される。スイッチはシステムの操作を制御し、基地局とゲートウェイの間の呼び出しのルート割当を決め、基地局とゲートウェイはWPBXを外部の通信システムへ接続する。
WPBXにおけるコードレス送受器の伝送出力は、通常標準的なセルラー方式システムより低く、そのセルラー方式システムは、コードレス送受器のためのWPBXにおいて標準的な電話システムのセルより小さいセル(ミニセル、マイクロセル又はピクセルと呼ばれる)を持つということになる。
【0004】
コードレス送受器中には、セルラー方式システムで用いられる通信プロトコルを用いるが、それらはモバイル(セルラー方式)送受器より低い出力で伝送する。例えば、用いるプロトコルはGSM及びIS−136である。
これらのプロトコルによれば、セル間のハンドオフは、コードレス送受器、基地局及びスイッチの共同作業によって実行される。そのカバー領域にある場合、これら送受器はWPBXに接続することができ、それらが用いる通信プロトコルをサポートする、他のセルラー方式システムにさらに接続することができる。
【0005】
送受器の中には、特にWPBXとの通信を可能とするように設計された通信プロトコルを用いるものもある。いくつかの例はDECT、CT−2、PAC及びPACSである。送受器は通常WPBXによってカバーされた領域でのみ用いられる、専用の送受器である。
【0006】
送受器の中には二重のモード・サポートを得ているものもある。例えば、送受器はDECTを用いて、WPBXと通信することもでき、GSMを用いて、他のセルラー方式システムとの通信を可能とすることもある。
【0007】
WPBXの中には標準のコードレス送受器を用いるものもある。これら送受器は、セル間のハンドオフをサポートする特別のメカニズムを持たない。これらのシステムでは、スイッチ及び基地局がハンドオフを実行し、また送受器は、ハンドオフ・プロセスを認識していない(アクティブにそこへ参加しない)。標準のコードレス送受器があるセルから別のセルへ移動する場合、スイッチは、呼び出しから別のセルへのルート割当を決める。
コードレスホンが「単純な」プロトコル、例えば、アナログ固定伝送、を使用するので、呼び出しが新しいセルへのルート割当を決定される場合、コードレスホンは自動的にそれを受け取る。
【0008】
近年、短距離通信プロトコルは、はるかにより複雑になった。非常に低い出力が、多くのシステムが隣接している近辺で作動することを可能にするために用いられる。
周波数のホッピング及び広げられたスペクトルのような複雑な伝送方法が妨害を克服し、かつ通信クオリティを改善するために用いられる。デジタル通信方法は、同じシステムのデータ及び音声通信を可能として用いられる。エラー訂正エンコーダは信頼度を改善するために用いられる。通信のセキュリティ及びプライバシーは、デジタル認証及び暗号化を用いて改善される。
【0009】
短距離通信システムは、多くの目的のために用いられる。もっか流行している短距離通信方法は、「全てが一体となった送受器」及び個人データ装置のようなパーソナル・エリア・ネットワーク(PAN)装置及び応用である。
そのようなタイプの送受器は、標準のセルラー方式通信をサポートし、短距離通信を用いて、その周辺にあるパーソナル・エリア・ネットワーク装置と通信する能力がさらにある。PAN短距離通信標準の中には、可動性を可能とすることが設計されておらず、すなわちこれら標準は、通常及びアクティブなセッション中の基地局の間でハンドオフを可能とするようには設計されていなかった。
これは、1つの基地局すなわち非常に限定された領域にリンクされるそのような装置を介してセッションを制限する。
【0010】
「ブルートゥース」標準は、音声応用及び電話技術(例えば、コードレス電話、無線ヘッドセット)及びデータ・アプリケーション(ラップトップからのパソコン通信、無線ローカル・エリア・ネットワーク・ゲートウェイ等)のための多くの利用方法を持つ短距離無線通信標準である。
ブルートゥース無線通信技術は、短距離の特別な目的のためのネットワークを介す無線で通信し接続するポータブル電子装置を可能とする2.45GHzの周波数帯の中で普遍的なラジオ・インターフェースを用いて実行される。
各ユニットは、1ピコネット当たり最大7つの他のユニットと同時に通信することができる。さらに、各ユニットは、同時にいくつかのピコネットに属することができる。
【0011】
ブルートゥース接続は、将来のセルラー方式送受器、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、パームトップ及びラップトップ・コンピュータにおける標準の特徴となるよう計画されている。
ケーブル代替品として本来短距離の範囲の通信として設計されたので、ブルートゥース標準は基地局の間の可動性をサポートしない。ブルートゥース無線通信技術を備えたセルラー方式送受器は、コードレスホンとして1つの基地局の近辺でのみ作動することができるであろう。同じ制限は、PDAとモバイル・コンピュータのようなモバイル・パーソナル・データ装置に当てはまる。
【0012】
<用語解説>
もし別のやり方で記載されないならば又は用法の前後関係から明らかとなるならば、ここで用いられるどのような単語、略語、頭文字又は科学記号及び表記は、発明に最も近く関係のある、技術分野における通常の意味で与えられる。
専門語の以下の用語解説が、先行技術文献と同様に本文に含まれる様々な記載に対し、明瞭さと一貫性が適合するように意図される。
ATM 非同期転送モード
BER ビット・エラー率
Bluetooth 短距離無線通信標準/インタフェース/プロトコル
BS 基地局
CPU 中央演算処理装置
CRC 巡回冗長検査
CT−2 通信プロトコル
DECT デジタル強調コードレス電話通信プロトコル
DN 宛先番号
ECHO PINGへの返答
FIFO 先入れ先出し
FTP ファイル転送プロトコル
Gateway 似通ったサービス間での通信のためのインタフェース
GHz ギガヘルツ
GSM モバイル通信のためのグローバル・システム
handoff 1つの基地局から他の基地局へのモバイル装置の転送
ID 識別(番号)
IEEE 802.2 イーサネット(登録商標)プロトコル
IS−136 通信プロトコル
ISDN 総合デジタル通信網
ITU−T 802.15 ブルートゥース標準に似た通信標準
ITU−T Q.931 呼び出しセットアップのための電話技術プロトコル
IVR 双方向性音声応答
LAN ローカル・エリア・ネットワーク
LMSE 最小二乗誤差
MSC 移動通信交換局(MSC)
PAC 通信プロトコル
PACS 通信プロトコル
PAN パーソナル・エリア・ネットワーク
PBX 構内交換機
PABX 構内自動交換機(PBXとしても参照される)
PDA パーソナル・デジタル(又はデータ)・アシスタント
picocell 短距離基地局のカバー領域
PING 返答を求めるために送信されるコマンド
PPP ポイント・ツー・ポイント・プロトコル
PSTN アナログ電話回線通信機能
RF ラジオ周波数
SNR 信号対雑音比
Switch 電話呼び出しのルート割当のための器具
TOD 日時
WAP ワイヤレス・アプリケーション・プロトコル
WPBX 無線構内交換機
【0013】
(発明の要約)
本発明の一般的な対象は、無線通信(ブルートゥース無線技術のような)をサポートする標準のコードレス電話機及びPDA(パーソナル・デジタル・アシスタント)、ラップトップ又はノート型コンピュータ、又は同様の装置のようなモバイル装置が、無線構内交換機(WPBX)、標準の(有線の)PBX、LAN、携帯電話ネットワーク又は標準の有線の電話ネットワークに対し途切れなく接続することを可能とするための技術を提供することであり、それにより、上記モバイル装置を含めた特別の(通常高価な)送受器、付属部品、ソフトウェア又はハードウェア・エージェントを避けることである。
【0014】
本発明によれば、少なくとも2つの基地局、基地局と通信する少なくとも1つのスイッチからなる無線通信システムにおいて、通信プロトコルを正確なタイム同期化を要求するタスクを実行するための低レベルプロトコルと正確なタイム同期化を必要としない高レベルプロトコルに分割すること、基地局を備えたモバイル・ユニットの接続のためにモバイル・ユニットに接続された基地局で低レベルプロトコルの例を実行し、スイッチでの高レベルプロトコルの例を実行することからなる方法が提供される。
【0015】
本発明によれば、モバイル・ユニットと接続される基地局からなる無線通信システムにおいて、少なくとも1つの隣接する基地局をモバイル・ユニットに接続された基地局と同期化する方法であって、モバイル・ユニットと接続する基地局から少なくとも隣接する基地局へ呼び出しパラメータ及び大まかな同期化情報を送信すること、少なくとも1つの隣接する基地局において、モバイル・ユニットに接続された基地局、モバイル・ユニット及び少なくとも1つの隣接する基地局及びモバイル・ユニットと接続される基地局の範囲内のビーコン・トランスミッタからのビーコン信号の内の少なくとも1つの伝送をモニタリングすることからなる方法が提供される。
【0016】
本発明によれば、複数の基地局及び基地局と通信する少なくとも1つのスイッチからなる無線通信システムにおいて、少なくとも1つの隣接する基地局をモバイル・ユニットと接続される基地局と同期化する方法であって、選択された時間の間、通常の伝送のよりも高い伝送出力で周期的に伝送すること、少なくとも1つの隣接する基地局より高い伝送出力で伝送を受信することからなる方法が提供される。
【0017】
本発明によれば、モバイル・ユニットに接続される基地局からなる無線通信システムにおいて、少なくとも1つの隣接する基地局のカバー領域において、モバイル・ユニットの存在を検出する方法であって、モバイル・ユニットに接続された基地局が、モバイル・ユニットのための装置アドレスと大まかなTODを含み、モバイル・ユニットとの接続に関する情報を少なくとも1つの隣接する基地局へ提供すること、少なくとも1つの隣接する基地局において、情報を受信し、モバイル・ユニットが伝送しそうな周波数のリストを生み出すこと、少なくとも1つの隣接する基地局おいて、モバイル・ユニットによって信号の伝送をチェックすることからなる方法が提供される。
【0018】
本発明によれば、周波数ホッピングが、基地局とモバイル・ユニットの間で通信するのに用いられることを特徴とする、基地局によってモバイル・ユニットを検出する方法であって、モバイル・ユニットと接続される基地局で周期的にホップを生み出すこと、モバイル・ユニットと接続された基地局から生み出されるホップの間少なくとも1つの隣接する基地局からのモバイル・ユニットと通信することからなる方法が提供される。
【0019】
本発明によれば、モバイル・ユニットと接続される基地局からなる無線通信システムにおいて、モバイル・ユニットがカバー領域へ入ることを待つ少なくとも1つの基地局及びモバイル・ユニットと接続される基地局から、PINGコマンドをモバイル・ユニットへ送信し、モバイル・ユニットがカバー領域へ入ることを待つ基地局において、モバイル・ユニットからECHO返答を受信する方法が提供される。
【0020】
本発明によれば、基地局と通信する少なくとも2つの基地局及び少なくとも1つのスイッチ及び少なくとも1つのモバイル・ユニットからなる無線通信システムにおいて、複数の基地局によって送受器から受信した複数の信号を円滑にすること、信号を互いに比較すること、信号クオリティに基づいて基地局を選択することからなる、基地局及び隣接する基地局と通信する基地局からモバイル・ユニットをハンドオフする方法が提供される。
【0021】
本発明によれば、システムは、1又はそれ以上の標準のコードレス送受器のようなモバイル・ユニット、2又はそれ以上の基地局及び少なくとも1つのスイッチからなる。
基地局は、スイッチに互いに接続される。送受器は、互いよりも基地局と直接通信する。
【0022】
本発明の1つの側面によれば、基地局及びスイッチは、例えばPSTN上で互いが直接通信する。
しかしながら、システムは、PSTN、インターネット又はLAN、又はゲートウェイを介したPBXとインタフェースすることもある。
【0023】
本発明の特徴によれば、1つ以上の基地局に対しする接続をサポートせず、基地局間の継ぎ目の無いハンドオフでの移動性をサポートしないモバイル・ユニット(例えば、標準のコードレス送受器)と1つの基地局から他の(隣接する)基地局へのハンドオフ呼び出しのための方法が提供される。
複雑なデジタル通信方法をモバイル装置が用いるのでこれは重要な特徴であり、従ってスイッチのみがサポートする単純なハンドオフ方法だけが不適当である。もっと正確に言えば、スイッチと基地局は、ハンドオフ操作のために互いに協力する。基地局の正確な同期化はハンドオフを促進する。有利なことに、ハンドオフ操作は、モバイル装置と基地局間の明白な協力を要求しない。
【0024】
本発明の1つの側面によれば、正確な時間の同期化を必要としない高レベルプロトコルと、厳密な時間の同期化(正確な時間の同期化を要求する)を必要とする低レベルプロトコルの間の送受器によって用いられる短距離通信プロトコルを分割するための方法が提供される。
低レベルプロトコルは、基地局によって実行され又高レベルプロトコルは、スイッチで実行される。複雑な(例えば、周波数ホッピング、暗号化、認証)及び多重レベルのプロトコルが用いられる場合でさえ、これはハンドオフを実行することを可能とする。これは、さらに基地局間の同期化の必要条件を縮小する。
【0025】
本発明の1つの側面によれば、正確に基地局を同期化させ、具体的には、周波数ホッピング通信が用いられるとき、基地局を同期化するための方法が提供される。
【0026】
本発明の1つの側面によれば、基地局(つまりそのピコセル)のカバー領域においてモバイル装置の存在を検出するための方法が提供される。
【0027】
本発明の1つの側面によれば、基地局で信号のクオリティを測定することにより、セッション(つまり通話、データリンク等)のハンドオフをいつ実行するべきであるか、どの基地局でセッションをハンドオフするかを決定するための方法が提供される。複雑な送信方法が用いられる場合でも、この方法は有効である。
【0028】
ここに示された方法は、ある特定のデータ・タイプの通信に制限されない。従って、電話技術応用のため及びデータ適用のために利用することができる。
【0029】
本発明の他の目的、特徴及び利点は、以下の記載を考慮して明白となる。
【0030】
(発明の詳細な説明)
本発明の好適な実施形態が、付随する図面で示され詳細に言及される。図面は制限するためではなく、例証するよう意図される。
【0031】
本発明は、好適な実施形態に照らして一般的に記載されるが、本発明の精神及び範囲が特にこれら実施形態を制限するようには意図されないことが理解されるべきである。
【0032】
ここで示されるフローチャートの中で長方形のボックスは、通常実行されている連続するステップを表し、ダイヤモンド型のボックスは通常、2つの相反する結果(「Y」=はい、「N」=いいえ)がある決定ステップ(テスト)を表し、空の円はステップ又はテストではなく、単にフローチャート中の2つ以上の経路のグラフ式の結合ポイントである。
【0033】
本発明の好適な実施形態の構造、操作及び利点は、付随の図と共に得られる以下の記載の考慮でさらに明白となる。
【0034】
図1は、全体的な通信システム100の、模範となる基礎的な構造および動作を示す。セルラー方式システムの基地局101は、比較的大きなカバー領域111を有するセル111をカバーする。(基地局101は、カバー領域111において中心から外れて示され、そのカバー領域111は、明瞭な説明のために円よりもむしろ楕円として示される。)WPBXシステムの基地局107、108および109は、それぞれがセル102、103および104を個別にカバーし、各セルは比較的小さなカバー領域を有する。(基地局107、108および109は、明瞭な説明のためにそれぞれのカバー領域102、103および104において中心から外れて示される。)時々、これらの小さなセル102、103および104は「マイクロセル」、「ピコセル」、あるいは「ミニセル」と称される。
【0035】
モバイル送受器110は、通信リンク105を介してセルラー基地局101と通信することができ、また、モバイル送受器110がWPBXのカバー領域にあるとき、基地局107、108および109のうちの1つと通信するために短距離通信リンク106を使用することもできる。この方法では、短距離通信リンク(例えばブルートゥース無線通信技術)で増強される(さらに装備をされた)標準のセルラー方式送受器110は、WPBX基地局107、108、又は109のうちの1つの範囲に存在するときは常に、WPBXシステムに接続することができる。
【0036】
セルラーのカバー領域が全くない場合でも、WPBXシステムは作動することができる。送受器110は、通常のコードレス電話送受器でもよい。したがって、本発明のWPBXシステムが含まれる範囲において、図1に示されるセルラー基地局101はオプションである。以下では主に、短距離通信リンク(例えばブルートゥース無線通信リンク)を装備した送受器が使用され、そうでなければ通常のコードレス電話送受器である送受器が発明を説明するために使用される。
【0037】
オフィス環境では、WPBXシステムが、従業員(彼らは可動性の送受器を運ぶ)の稼働性を改善し、したがって運用上のコストを縮小し、生産力を増加させる。家庭環境では、WPBXシステムが、特別のコードレスホンに代えて標準のセルラー送受器の使用を可能にする。
【0038】
本発明において、送受器がセルラー送受器と同じである場合、設備のコストは、専用送受器を必要とする標準のWPBXのコストよりも低い。WPBXは、それに接続された送受器との間での呼び出しを処理するので、標準のセルラー通信がすべての呼び出しのために使用される場合よりも通信費が安い。
【0039】
送受器110は、1つ以上のサービスを利用可能であることをユーザに示す。ユーザは、どのサービス(セルあるいはWPBX)を使用するかを決定する。サービスを選択する能力は多くの自動車電話でよく知られた特徴である。
【0040】
以下により非常に詳しく記述されるように、送受器110は、いかなる数の電話、音声、基地局経由で通信する計算機或いはデータ装置である「モバイル・ユニット」の一例に過ぎないことが理解されるべきである。ここに使用されるように、「モバイル・ユニット」は基地局と無線で通信する(「接続された」と表現される)装置である。
【0041】
図1に示される(セルラー基地局101およびリンク105を無視して)ように、送受器110は現時点で、基地局108と通信して(接続されて)いる。基地局107および109は、送受器が現在接続されている基地局108に各々近接しているので、基地局107および109は各々「近接」基地局と称される。本発明は、送受器が或るミニセルから別のミニセルまで移動するときに送受器のようなモバイル・ユニットとの通信が、或る基地局から別の(近接)基地局へどのようにハンドオフ(運ばれる)のかに大いに関係する。
【0042】
図2は、図1のWPBXシステムとしての使用にふさわしいWPBXシステム200の主要な構成要素と構造を例示する。WPBXシステムの構造は、一般にセルラーシステムの構造に似ている。しかしながら、以下により詳細に記述されるように、本発明はハンドオフのためのサポートが組み込まれていないモバイル・ユニットとの短距離通信を扱うので、各構成要素が実行する機能は異なる。
【0043】
WPBX200は、多くの基地局(3つ示された)123、124、125を含む。送受器121は、短距離通信リンク122(例えばブルートゥース無線通信リンク)を介して基地局#1 123と通信する。基地局#2 124および基地局#3 125は、送受器121がそのカバー領域へ移動すれば呼び出しを受ける準備ができている。同時に、他の基地局は他の送受器とともに呼び出しに参加してもよい。例えば、基地局#2 124は、短距離通信リンク134(例えばブルートゥース無線通信リンク)を介して送受器133と通信する。以下により非常に詳しく記述されるように、送受器121および133は、WPBX(互いに直接相対して)を介して互いに通信してもよい。
【0044】
例示されるように、通信リンク126、127、128は、基地局123、124、125を互いに接続する。以下により非常に詳しく記述されるように、これらの通信リンクは、音声通信、データ通信、接続ステータス情報および同期化情報を含めて、基地局123、124、125の間でデータを転送し、RFリンク或いは陸線(例えば銅線、光ファイバーなど)であってもよい。
【0045】
通信リンク130、131、132は、基地局123、124、125を、中央スイッチ(以下、「スイッチ」)129に、それぞれ接続する。以下により非常に詳しく記述されるように、スイッチ129は、これらの通信リンクによって基地局の動作を制御することができ、通信プロトコルのより高いレベルに加わることができ、そのリンクはRFリンク或いは陸線であってもよい。
【0046】
図3Aは、図2のWPBXシステム200へのゲートウェイ135の追加を例示する。ゲートウェイ135は、アナログ電話回線通信機能(PSTN)136にスイッチ129を接続する。WPBXシステム200が、PSTNに接続される他の遠距離通信システム(図示せず)に発信の呼び出しを送ること、及び、受信の呼び出しを受け取ることを可能にする。ゲートウェイ135は、ハードウェアおよび/またはソフトウェアの中でのように任意の適切な方法で実行されてもよい。
【0047】
ここに使用されるように、「ゲートウェイ」は2つの異なる通信ネットワーク間の論理的或いは物理的な接続である。メッセージ或いは情報の重要な転換を要求しないポイントを意味する「ポート」と対比されるように、その用語は、作動のための、情報或いは通信のいくつかの様相の変換の必要性を意味する。ゲートウェイは既知である。
【0048】
図3Bは、図2のWPBXシステム200へのゲートウェイ137の追加を例示する。ゲートウェイ137は、標準の構内交換機(PBX)138にスイッチ129を接続する。これによって、WPBXシステム200は、受信する呼び出しを受け取ることができ、また、PBX138に接続された標準の電話セット139へ発信の呼び出しを送ることができる。図示されるように、PBX138は、PSTN136とインタフェースで接続されている。従って、WPBXシステム200は、PSTNに接続された他の遠距離通信システム(図示せず)と通信することができる。
【0049】
図2に例示されるように、すべての基地局123、124、125およびスイッチ129のための接続をもつことは、一般にコスト効率が良くない。むしろ、リアル・タイムの相互作用あるいは同期化が要求されない場合、共有されるローカル・ネットワーク(例えばIEEE 802.2イーサネット(登録商標)のようなローカル・エリア・ネットワーク)は、コスト効率の良いやり方でこれらのユニットを接続することができる。
【0050】
図4は、通信リンクを介して接続されている複数の(3つが示されている)基地局123、124、及び125(図2と比較)を例示し、その通信リンクは、基地局123、124、及び125、スイッチ129、およびこの例においてはPSTN136へのゲートウェイ135の間の情報の転送を処理するローカル・エリア・ネットワーク(LAN)140である。通信バックボーンとして標準のローカル・エリア・ネットワーク(LAN)を使用することは、IVR(対話型の音声レスポンス)、ボイス・ロッジャー、ボイス・メール、および課金システムのような他の電話術アプリケーション・サーバ(図示せず)を備えた単純な統合を可能にする。LAN140は、有線或いは無線とすることができる。
【0051】
図2、3A、3B、及び4は、WPBXの主要な構成要素が互いに接続され、他の通信システム(PSTN、PBXなど)とインタフェースで接続されることができる多くの手段を一般的な様式で例示する。
【0052】
オフィスWPBX適用については、スイッチ129が、何百もの呼び出しのスイッチングを同時に処理するために必要になった処理力を持つ標準のコンピュータであってもよい。それは、多数サーバ環境の中での動作をサポートするべきである。これは、標準のサーバ・ハードウェアで達成することができる。家庭WPBX適用については、スイッチ129が1つの基地局の一部、あるいはいくつかの基地局の一部であってもよい。
【0053】
<呼び出しセットアップ手順>。
図5、6及び7は、「発生」基地局(例えば123)での、「受信」基地局(例えば124)での、およびスイッチ(例えば129)での単一の呼び出しのための呼び出しセットアップ手順をそれぞれ例示する。送受器(例えば121)と、それが接続される基地局(例えば123)の間の呼び出しセットアップは、標準の電話術プロトコル(例えばITU−T Q.931)によって適切に実行される。同様のプロトコルはブルートゥース・プロトコル・スタックの一部である。しかしながら、本発明は、呼び出しセットアップ用の特定のプロトコルに制限されない。
【0054】
図5は、基地局に接続される送受器(例えば121)が呼び出しを始めようとするときに親基地局(例えば123)によって実行される呼び出しセットアップ手順を例示する。ステップ151で示されるように、呼び出しを発する送受器は宛先番号(DN)を送信する。次のステップ152では、親基地局(例えば123)が、「基地局接続テーブル」の中に宛先送受器(例えば133)があるかどうかをチェックする。言いかえれば、宛先送受器が親基地局のカバー領域に存在するかどうかをチェックする。もし存在しなければ(ステップ152、「N」)、ステップ160では、宛先番号(DN)は、中央のWPBXスイッチ(例えば129)へ通信リンク(例えばLAN140)を介して送られる。親基地局はタイムアウトをセットし、スイッチからの返答を待つ(ステップ161)。ステップ161でセットされたタイムアウトは適切に約5秒以内である。次に、タイムアウトがあるかどうかがステップ162で判定される。
【0055】
タイムアウトがある場合(ステップ162、「Y」)、基地局は親送受器に使用中の表示(適切には1つの音)を送信し(ステップ177)、スイッチは呼び出しの失敗について更新される(ステップ178)。タイムアウトがない場合(ステップ162、「N」)、親基地局は、宛先基地局のアドレスを受け取る(スイッチから)(ステップ163)。その後、親基地局は宛先基地局を呼び出し(ステップ164)、宛先基地局の隣(近接基地局)すべての基地局を呼び出す(ステップ180)。その後、親基地局はタイムアウトをセットし、呼び出された基地局(またその隣)からの返答を待つ(ステップ165)。1つより多くの宛先基地局を呼び出すことは、ハンドオフ中の不確実性を克服するために好ましい。ステップ165でセットされたタイムアウトは、適切には約5秒以内である。次に、タイムアウトがあるかどうかはステップ166で判定される。
【0056】
タイムアウトがある場合(ステップ166、「Y」)、基地局は親送受器に話中音を送信し(ステップ177)、スイッチは呼び出しの失敗に関して更新される(ステップ178)。タイムアウトがない場合(ステップ166、「N」)、宛先基地局からの返答が受信され、呼び出しが接続されるかどうかをチェックし(ステップ167)、次に親送受器に接続し(ステップ168)、呼び出しの成功に関してスイッチを更新する(ステップ169)。
【0057】
ステップ163において宛先基地局のアドレスが受信されない場合(N)、呼び出しの宛先がスイッチ自体であるかどうかを判定する(ステップ170)。そうであるならば(ステップ170、「Y」)、別の基地局へ呼び出しを送信するためのそれに似た手順が実行され、それ以外は、呼び出しは、別の基地局ではなくスイッチへ送信される(ステップ171)。その後、親基地局はタイムアウトをセットし、スイッチが返答するのを待つ(ステップ172)。タイムアウトは適切に約5秒以内である。次に、タイムアウトがあるかどうかがステップ173で判定される。
【0058】
タイムアウトがある場合(ステップ173、「Y」)、基地局は親送受器に話中音を送信し(ステップ177)、スイッチは呼び出しの失敗に関して更新される(ステップ178)。呼び出しが接続されるとスイッチが答える場合、タイムアウトはなく(ステップ173、「N」)親基地局が送受器と接続し(ステップ175)、呼び出しのステータスに関してスイッチを更新する(ステップ176)。
【0059】
親基地局のカバー領域に宛先送受器があると判定され(ステップ152、「Y」)、話中信号が返されない場合(ステップ153、「N」)、親基地局は宛先送受器に呼び出しを接続する試みを行い(ステップ154)、また、すべての近接基地局に呼び出しを接続する試みを行う(ステップ181)。この場合もやはり、近接基地局の呼び出しは、呼び出しセットアップ中に送受器を移動させるような不確実性を克服するために好まれる。その後、親基地局は、タイムアウトをセットし、スイッチが返答するのを待ち(ステップ155)、呼び出しを接続するか(ステップ158)或いは接続を切り(ステップ177)、スイッチを更新する(ステップ159あるいは178)という、上述の手順と似た手順を実行する。
【0060】
要約では、親基地局(例えば123)によって実行された呼び出しセットアップ手順は、まず親基地局が、親送受器(例えば121)からの呼び出し要求が以下のいずれに対してなされるかを判定することである:
a. 親基地局のカバー領域中のDNであって(例えばステップ152)、この場合、親基地局が、その近接基地局にさらに呼び出しを接続することを試み(ステップ181)、
b. 別の親基地局のカバー領域中のDNであって(例えばステップ164)、この場合、親基地局が、宛先基地局に近接する基地局にさらに呼び出しを接続することを試み(ステップ180)、
c. WPBXカバー領域の外部のDNであって、呼び出し要求が、スイッチに関連したゲートウェイ(図7を参照)を通じて行われる(ステップ170、171)。
【0061】
これら各場合に、親基地局は、その後、
d. タイムアウトをセットし(ステップ155、165、172)、
e. スイッチが、呼び出しが接続されている(ステップ157、167、174)と返答するのを待ち(ステップ156、166、173)、
f. 親送受器と接続し(ステップ158、168、175)、
g. 呼び出しのステータスに関してスイッチを更新し(ステップ159、169、176)、
h. 新しいイベント(新しい呼び出しセットアップ)のために待機する(ステップ179)。
【0062】
図6は、宛先基地局(例えば124)で実行された呼び出しセットアップ手順を例示するものであり、その宛先基地局は、呼び出しが別の基地局あるいはスイッチからのものであるかどうかの呼び出しを受ける。伝えられるところでは、宛先基地局が、そのカバー領域内にある送受器(例えば133)への呼び出しを接続するための要求(ステップ201)を受け取るとき、宛先基地局は、第1に、送受器が既に宛先基地局と通信している(接続された)かどうかをチェックする。送受器が基地局に既に接続されている場合(ステップ202、「Y」)、基地局は送受器に呼び出しを接続しようとする。タイムアウトは再び約5秒以内セットされ(ステップ203)、基地局は待機する(ステップ204)。
【0063】
タイムアウトが生じる場合(ステップ204、「Y」)、あるいはタイムアウトが生じない(ステップ204、「N」)が、呼び出しを接続することができなかった場合(ステップ205、「N」)、宛先基地局は、親基地局(あるいは場合に応じてスイッチ)に呼び出しセットアップ失敗(「接続できない」)の表示を返信する(ステップ208)。しかしながら、接続が成功すれば(ステップ205、「Y」)、基地局は、親基地局に呼び出しセットアップ成功(「呼び出しが接続されている」)の表示を返信する(ステップ206)。いずれの場合(呼び出しが接続されている、接続することができない)も、宛先基地局は、親基地局のすべての近接基地局へ同様の表示を再度送信し(ステップ211、212、それぞれ)、近接基地局に返答を送信することが、ハンドオフ中の不確実性を克服する。両方の場合において、スイッチは、ステップ207および209でそれぞれ更新される。最後に、基地局は、新しいイベント(新しい呼び出しセットアップ)を待つ(ステップ210)。
【0064】
図7は、スイッチ(例えば129)で実行された呼び出しセットアップ手順を例示する。スイッチは2つのタイプのメッセージを処理し、一方は新しい呼び出しを確立する要求であり、他方は呼び出しのステータスへの更新である。ステップ231では、要求が新しい呼び出しのための要求(ステップ231、「Y」)であるのかあるいは呼び出しを更新するための要求(ステップ231、「N」)であるのかを判定する。
【0065】
到着するメッセージが呼び出しを更新する要求(ステップ231、「N」)である場合、「呼び出しテーブル」の更新が一般に要求される(ステップ254、「Y」)。スイッチは、それが、呼び出しが接続されるという表示を受け取るかどうかをチェックする(ステップ255)。呼び出しが接続される場合(ステップ255、「Y」)、呼び出しのステータスは呼び出しテーブルの中で更新される(ステップ256)。そうでなければ(ステップ255、「N」)、その呼び出しは呼び出しテーブルから取り除かれる(ステップ257)。
【0066】
到着するメッセージが新しい呼び出しを始める要求(ステップ231、「Y」)である場合、スイッチはWPBXに接続された送受器に対する呼び出しが意図されるかどうかをチェックする(ステップ232)。これはその「接続テーブル」のチェックにより行われる。呼び出しが外部のWPBX(例えばPSTN136を介した)との接続のために意図される場合、スイッチは、宛先番号(DN)が法的な(有効)番号であるかどうかをチェックする(ステップ233)。DNが有効な番号である場合(ステップ233、「Y」)、ステップ234では、スイッチはゲートウェイ(例えば135)に呼び出しを転送し、タイムアウトをセットし(ステップ235)、待機する(ステップ236)。そうでなければ(ステップ233、「N」)、プログラムが終了する。
【0067】
ゲートウェイによる接続が成功した場合(ステップ236、「N」)、呼び出しが接続されるかどうかが判定される(ステップ237)。呼び出しが接続される場合(ステップ237、「Y」)、スイッチは、スイッチに呼び出しを転送することを親基地局から要求し(ステップ238)、親基地局との接続を待つ(ステップ239、240)。接続が成功し、呼び出しが接続される場合(ステップ242、「Y」)、呼び出しは、「呼び出しテーブル」に加えられ(ステップ243)、呼び出しはゲートウェイを経て送信される(ステップ244)。接続が失敗した場合(ステップ240「Y」; あるいはステップ242、「N」)、ゲートウェイとの接続は切断される(ステップ241)。
【0068】
呼び出し宛先が基地局のうちの1つである場合(ステップ259)、その出所は別の基地局(ステップ249)であってもよいし、あるいはゲートウェイ(ステップ245)であってもよい。出所が別の基地局である場合、スイッチは、親基地局へ、宛先基地局のアドレスを送信し、「呼び出しテーブル」に呼び出しを加える。呼び出しがゲートウェイから到着した場合、スイッチは、宛先基地局に呼び出しを接続しようとする(ステップ245)。それが成功すれば、呼び出しは「呼び出しテーブル」に加えられ(ステップ252)、その呼び出しは宛先へ転送される(ステップ253)。それが失敗すれば、ゲートウェイとの接続が切断される。
【0069】
さらに、1つより多いゲートウェイがPSTNへのWPBXに接続する場合、例えば、2つの支店が単一のWPBXを共有し、それぞれがPSTNに対する独立した接続を有している場合に、図7に記述された手順は適用可能である。主な違いは、スイッチが発信の呼び出しを処理する時、どのゲートウェイに対して呼び出しを送るかを決定する点であろう。これは任意に行うことができ、あるいは前もって決めておくことができる。図7の中で上述されるように、受信する呼び出しの処理は進むであろう。
【0070】
図5、6および7は、単一呼び出しの処理のための呼び出しセットアップ手順を例示する。基地局あるいはスイッチのいずれかが、1つより多くの呼び出しを処理することを必要とするとき、これらの手順のいくつかの例は平行して実行することができる。その目的のために、基地局ソフトウェアおよびスイッチ・ソフトウェアの両方は、好ましくは、マルチタスキングをサポートするリアル・タイム・オペレーティング・システムに基づく。個々の新しい呼び出しについては、新しいタスクが作成され、そのタスクは、図5、6および7に記述された手順を実行するであろう。手順が終わる時、そのタスクは終了するであろう。
【0071】
非常に多くの基地局を備えたシステムでは、各スイッチの制限のある処理力のために、スイッチを2ユニット若しくはそれ以上に分割することが望ましいかもしれない。スイッチを数ユニットに分割することは、全システムをシャットダウンする失敗の単一のポイントを持つ可能性を除去することで、WPBXの信頼度を改善することができる。
【0072】
図22は、基地局を2つに分割する例を示すものであり、そのうちの第1のグループ(グループA)1050は、複数の基地局(4つが示される)1050a、1050b、1050c、および1050dからなり、第2のグループ(グループB)1051は、複数の基地局(4つが示される)1051a、1051b、1051c、および1051dからなる。
グループAの基地局は、第1のスイッチ(スイッチA)1052に接続され、グループBの基地局は第2のスイッチ(スイッチB)1053に接続される。基地局およびスイッチは、図5、6および7に記述された手順に従って機能する。スイッチはすべて、他のスイッチのステータス・テーブルをすべて映し出し、つまり、「呼び出しテーブル」及び「接続テーブル」は互いのコピーをもつ。スイッチがそのステータス・テーブルのうちの1つを更新する場合、それは他のすべてのスイッチへ情報を送信し、従ってスイッチはそれらのテーブルを更新する。このプロセスが信頼できるものとなるように、他のスイッチは、メッセージが受け取られたという表示を送るであろう。親スイッチがT1ミリ秒以内のそのような返答を受け取らない場合、親スイッチはメッセージを再送信するであろう。再送信はP回まで繰り返されるであろう。例えば、T1は100に等しいものとする。また、Pは5に等しいものとする。
【0073】
2より多いスイッチが採用されること、及び、対応する2つより多い基地局のグループが採用されることは本発明の範囲内である。上述されるように、スイッチはすべて互いのステータス・テーブルを映し出し、そして更新するであろう。2個のスイッチ1052および1053の記述は、制限ではなく典型的になるように意図される。
【0074】
<呼び出しテーブル>
スイッチ(129)は「呼び出しテーブル」を維持し、このテーブルは、WPBXによって処理されるアクティブな全ての呼び出しについてのステータスおよび情報を含んでいる。
「呼び出しテーブル」は以下の情報を含む:
1) 個々のアクティブな呼び出しは独自の「呼び出し識別番号」を持つ。
2) 「内部」或いは「外部」のいずれかに存在可能な呼び出しの出所。
3) 「内部」或いは「外部」のいずれかに存在可能な呼び出しの宛先。
4)「呼び出しの番号識別(CNID)」、利用可能であるならば呼び出しパーティーの番号。
5) 宛先番号(DN)、利用可能であるならば応答パーティーの番号。
6) 内部出所からの呼び出しのための「親基地局識別」
7) 内部宛先からの呼び出しのための「宛先基地局識別」
8) 開始され、接続され、接続が切断された、呼び出しのステータス
9) 呼び出し開始時間、ハンドオフ数、最後のハンドオフからの時間等のような、課金、パフォーマンス分析のための追加情報。
【0075】
送受器が或る基地局から別の基地局へ移動する場合、「親基地局識別」及び「宛先基地局識別」が更新される。スイッチは、ハンドオフが生じるべきと判定する場合にこれらのフィールドを更新する。ハンドオフの間、短時間、これらのフィールドの有効性に関して不確実性があるかもしれない。基地局は、図5及び図6に関して上述されるように(例えばステップ180、181、211、212を参照)、基地局の群に呼出しセットアップ・メッセージを「マルチキャスティング」することによって不確実性を補う。
【0076】
上述された手順は、ゲートウェイ及び送受器がサポートできる独自の全ての電話術特徴をWPBXが処理することを制限しない。例えば、各接続が個別の呼出しとして扱われる場合、多数の接続は、送受器間、及び送受器とゲートウェイ間で作成されることができる。別の例は、ゲートウェイが送受器に送信できる「呼出し人ID」である。別の例は、送受器がゲートウェイへパスできる「ホック‐フラッシュ」(瞬間的な切断)である。WPBXはこれら全ての電話術特徴のための、ユーザに気づかれない中継の役割をする。
【0077】
<高レベル及び低レベル・プロトコル>
上述された説明では、以下のことが一般的に仮定される:
1.各基地局は、どの送受器がそのカバー範囲にあるか認識している。
2.スイッチは、全ての基地局の接続を認識している。
3.接続はユーザ、及びまた上述された高レベルの呼出しセットアップ手順にとって静止して見える。
【0078】
これら3つの仮定を実現する可動性を達成する方法は、詳細に以下に詳述される。
【0079】
本発明によれば、短距離通信プロトコル・スタックは2つの部分、つまりリアル・タイム・タスクを実行する低レベル・プロトコルと、リアル・タイム必要条件を持たない高レベル・プロトコルとに分割される。
【0080】
例えばブルートゥース短距離通信プロトコル・スタックでは、低レベル・プロトコルは無線周波数(RF)伝送器、及びベース・バンド制御器である。ブルートゥース・プロトコルが周波数ホッピング伝送を利用するので、ベース・バンド制御器はRF上でリアル・タイム制御を実行する。ベース・バンド・プロトコルは更に、伝送の各時間スロット(つまり各周波数ホップ)のために、どんな情報が伝送されるかを決定する。ベース・バンド・プロトコルは更に、音声コード化、エラー訂正、暗号化及び認証を扱う。例えば、ブルートゥース・スタックのより高いレベルのプロトコルは、「ベース・バンド」によって作られたチャンネルをどんな情報が通過するのかを決定し、作動状態(例えば、アクティブ、ポーリング、パークされた)を決定する「リンク・マネージャ」を含む。
【0081】
リアル・タイム能力を要求する低レベル・プロトコルは基地局で実行される。より高レベルのプロトコルはスイッチにおいて実行される。(しかしながら、以下に記述されるように、たとえそれらがリアル・タイム能力を要求しなくても、特定の高レベル・プロトコルもまた基地局で実行することができる。)スイッチは、より高いレベルのプロトコルからより低いレベル・プロトコルへのデータのルート割当を処理する。(呼出しルート割当タスク282は、より詳細に以下に記述される)。したがって、より高いレベルのプロトコルは、それらが制御している、より低いレベルのプロトコルがどの基地局で実行されるかについて「認識している」必要がない。
【0082】
図8A及び図8Bは、2つの送受器121、133、及び2つの基地局123、124、並びに1つのスイッチ129を備えたWPBXシステム800の例を示す。この例においては2つの呼出しが処理される。ゲートウェイ(例えば135、137)は例を明瞭にするために省略される。上記に言及されるように(例えば図22を参照)、スイッチは幾つかのユニットに分割されることができる。
【0083】
図8Aに示されるように、送受器121は現時点で基地局123と通信(接続)しており、送受器133は現時点で基地局124と通信している。低レベル・プロトコルの例280は基地局123上で実行しており、また低レベル・プロトコルの別の例281は基地局124上で実行している。低レベル・プロトコルの各例は1つの呼出しのみをサポートする。同様の方法でスイッチ129は、送受器121を備えた呼出しのための高レベル・プロトコルの例283を処理し、また送受器133を備えた呼出しのための高レベル・プロトコルの別の例284を処理する。単一の呼出しルート割当タスク282は、低レベル・プロトコルと高レベル・プロトコルの例の間で正確な宛先へ転送されるデータを処理する。
【0084】
図8Aに示されるように、呼出しルート割当タスク282は、低レベル・プロトコルの例280から高レベル・プロトコルの例283へ到達するデータ、及び低レベル・プロトコルの例281から高レベル・プロトコルの例284へ到達するデータのルートを割り当てる。高レベル・プロトコルと低レベル・プロトコル間の相互作用が通常比較的まれであるので(例えば呼出しセットアップ)、呼出しルート割当タスクからの厳密なリアル・タイム必要条件は存在しない。呼出しルート割当タスク282は、図12に関して、より詳細に以下に記述される。
【0085】
図8Bに示されるように、送受器133は、基地局123によってカバーされる領域へ移動したとして示される。基地局123は、以前に基地局124上で実行した低レベル・プロトコルの例281のコピー281’の作成によって送受器133との通信を処理する。これは、基地局の変更が生じたことを認識せずに送受器133が通信を継続することを可能とする。呼出しルート割当タスク282は、基地局123上で実行している低レベル・プロトコルの例281’からスイッチ129上で実行している高レベル・プロトコルの例284へ到達するデータのルートを割り当てる。
【0086】
送受器と基地局との各接続のために、送受器に接続された基地局で実行している低レベル・プロトコルの個別の例、及びスイッチで実行している高レベル・プロトコルの対応する個別の例がある。これらの例は接続が開始されるとき、必要とされるに従って作成される。好ましくは、リアル・タイム・マルチタスキング・オペレーティング・システムは、基地局及びスイッチでプロトコルの多数の例の処理を同時に可能とするために用いられる。接続開始中及びその後、及びハンドオフの間にスイッチが使用する手順は、より詳細に以下に言及される。
【0087】
<ハンドオフの間の基地局の同期化>
以下に続く記述は、ある基地局から別の基地局への呼出しのハンドオフの間に実行される手順に関する。送受器が現時点で接続されている基地局は「現時点の」基地局と称される。送受器がハンドオフされている基地局は「次の」基地局と称され、典型的には「隣接する」基地局である。一旦ハンドオフが生じたならば、この隣接/次の基地局は「現時点の」基地局になる。また、そこから送受器が移動した基地局は「前の」基地局になる。
【0088】
本発明の1つの側面によれば、送受器は可動性(つまりハンドオフ)をサポートするために特に装備される必要はなく、或いはサポート可能な仕様とされる必要がない(好ましくはそうされていない)。したがって、送受器が或る基地局から別の基地局に移動するとき、現時点及び次の基地局は、好ましくは通信における著しい中断なしに送受器との通信を継続することに対して責任があり、また送受器がそこへ移動した次の基地局は、送受器がそこから移動した前の基地局の伝送がしたであろうように、本質的に正確に伝送するべきである。この例の言及のために、どの基地局から送受器が移動し、どの基地局に向かって送受器が移動しているのかが認識されており、またハンドオフの正確なタイミングも認識されていると想定される。これらの問題はより詳細に以下に記述される。
【0089】
図9A、9B、9Cは一般的な方法で、2つの基地局123及び124とWPBXの単一の送受器121の間に起こるハンドオフを示す。
【0090】
図9Aは、短距離通信リンク122(例えばブルートゥース無線通信リンク)を介して基地局(基地局#1)123と通信(接続)する送受器121を示す。「現時点の」基地局123はLAN 140上へ、呼出しパラメータ及びおおまかな同期化情報を、その1つが基地局#2 124として示される隣接基地局へ送信する。この方法では、隣接する基地局は、それらが現時点の基地局から呼出しのハンドオフを受信するための「候補」基地局であることを「認識」している。現時点の基地局によって、候補である次の基地局へ一斉通報される情報は、低レベル通信プロトコル状態及びパラメータを含んでおり、このことはより詳細に以下に詳述される。基地局123から基地局124へのこの通信は、矢印141によって示され、そこに含まれた情報は基地局間のおおまかな(粗い)同期化を達成するために用いられる。この情報は時間において正確である必要がないので、基地局をすべて接続するデータリンク(例えばLAN 140)上で伝送することができる。
【0091】
図9Bは今まさに生じようとしているハンドオフを示す。ここにおいて、送受器121は、基地局123及び124の両方によってカバーされる領域に位置している。基地局124は、現時点の基地局123で正確な(最適な)同期化を達成するためにこの状況を使用する。次の基地局124はこれにより、ハンドオフの後、ハンドオフが生じなかった場合に前の基地局123が伝送していたとして、実質的に正確に伝送することができる。隣接する基地局間のこの最適な同期化をもたらす方法は、より詳細に以下に詳述される。
【0092】
同期化の重要なパラメータは日時(TOD)であり、事実上、希望のいかなる正確さのレベル(例えばマイクロ秒)で決定することができる。TODの最適な同期化を達成するために、より詳細に以下に記述されるように、送受器121を待つ基地局124は、送受器と現時点で通信している送受器121或いは基地局123のどちらかの伝送を受動的にモニタする。図9Bでは、次の候補基地局#2 124がモニタできる、2つの起こりうる最適な同期化信号が示され、基地局#1 123から発信される信号142、及び送受器121から発信される別の信号143が示される。
【0093】
図9Cは、現時点及び次の基地局の範囲内にあるビーコン・トランスミッタ299からのビーコン信号の使用によって基地局123及び124の同期化が達成されることを示し、この場合、低レベル・プロトコルのための正確な(最適の)同期化を達成することができる。基地局の同期化を達成するために、ビーコン・トランスミッタ299は、基地局123及び124の両方へビーコン信号144を伝送する。この図中では2つのみが示されるが、この方法は多数の基地局の同期化を考慮に入れている。この場合、LAN 140上に同期化情報を伝送する必要はない。呼び出しパラメータ(例えば低レベル・プロトコル)は、矢印141’によって示されるように、現時点の基地局と隣接する次の候補基地局との間で通信されさえすればよい。
【0094】
<ブルートゥース短距離無線通信プロトコル>
上述されるように、送受器を備えた短距離通信プロトコルは、低レベル・プロトコルがリアル・タイム必要条件を有することから、基地局が処理するより低いレベルのプロトコルと、高レベル・プロトコルがリアル・タイム必要条件を要求しないことから、スイッチが処理するより高いレベルのプロトコルとに分割される。ブルートゥース無線通信技術は、このような短距離通信プロトコルの例である。表1では、このような低レベルと高レベルのプロトコル中へのブルートゥース短距離無線通信プロトコルの分割が示される。
【表1】
【0095】
表1は、ブルートゥース・プロトコルの要素を、現在実行されるように一般的に示す。他のプロフィールを今後加えることが可能であり(或いは既に加えられたかもしれない)、またこれらのプロフィールが厳密なリアル・タイム必要条件を持たない高レベル・プロトコルになることが予想される。
【0096】
表1で示されるように、リンク・マネージャ及びホスト制御インタフェースは、基地局或いはスイッチのどちらかで実行される。リンク・マネージャ及びホスト制御器インタフェースはリアル・タイム・パフォーマンスを要求しないが、それらは基地局のベース・バンド制御器において容易に実行される。低レベル・プロトコルの一部として、どのような高レベル・プロトコルも基地局で実行されることは発明の範囲内であるが、その後それらはハンドオフに加わる。
【0097】
低レベル及び高レベルのプロトコルを分割する発明技術によれば、高レベル・プロトコルは、基地局及びスイッチ上で実行するルート割当タスクによって、ハンドオフの発生から「バッファ」される。したがって本発明は、高レベル・プロトコル(例えばLANアクセス、WAP、FAX、FTP)のいずれもサポートするブルートゥース無線通信技術を備えた装置の可動性を許容する。上述されたコードレスホンの可動性のための解決は、いかに方法が利用されるかの例にすぎない。
【0098】
図8A及び図8Bに関して上述された、同じ接続(例えば281、281’)を表わす低レベル・プロトコルの異なる例は同期化される必要がある。表2は、基地局が同期化させる低レベル・プロトコルの要素(パラメータ)を表す。各要素については、おおまかな、或いは最適な同期化が要求されるかどうかについてもまた示している。ここでもまた、プロトコルは、ブルートゥース短距離通信プロトコルとの関連において例を通して詳述される。
【0099】
おおまかな同期化は、基地局を接続するローカル・エリア・ネットワーク(例えばLAN 140、図9A、9Bを参照)を介して達成される。最適な同期化は、より詳細に以下に記述される他の方法によって達成される。
【表2】
【0100】
表2に記載されたパラメータはTODを除いて全て、ハンドオフに先立って、ローカル・エリア・ネットワーク(例えばLAN 140)、或いは基地局を接続する他の通信リンクを通じて送信することができる。図9Aに関して上述されるように、おおまかな(粗い)TODもLANを通じて送信することができる。
【0101】
ブルートゥース・プロトコル・スタックの他の部分のうちの1つが基地局で実行される場合、これもまたハンドオフに加わる。ローカル・エリア・ネットワーク(LAN 140)を介して内部状態パラメータを送信することにより、上述されるように、異なる基地局の同じプロトコルの例の同期化が行われる。例えば、基地局のリンク・マネージャ及びホスト制御器インタフェースの実行によって、これらのプロトコルの内部状態パラメータは、送受器に接続される基地局によって隣接する基地局へ一斉通報される。
【0102】
<最適な同期化>
TODの最適な同期化を達成するために、上記に言及されるように、送受器を待っている基地局は、送受器及び/又は送受器と現時点で接続されている基地局の伝送を受動的にモニタすべきである。図9Bでは、受信する(次の)基地局124がモニタできる2つの起こりうる信号が示され、1つは基地局123から発信され、もう1つは基地局123に現時点で接続される送受器121から発信される。
【0103】
本発明によれば、次の基地局124は、現時点の基地局123から同期化信号を受信することによって最適に同期化される。通常、基地局124は基地局123から信号を受信しない。したがって、基地局123から同期化信号を受信する基地局124を促進するために、基地局123は通常の伝送中よりも高い伝送出力で周期的に伝送する。これは、基地局124が基地局123から、スペクトルの劣化を本質的に増長させることなく伝送を受信することを可能とする。発明技術は周波数ホッピングに関して詳述される。各ホップで周波数を変更する技術を含めて、周波数ホッピング技術はよく知られている。
【0104】
図10は、多数の(一連の)連続ホップ290のために、送受器と現時点で接続されている基地局(例えば123)の伝送出力を制御するための技術を示す。グラフの縦軸は基地局の伝送出力(任意のユニット中の)であり、水平軸は時間である。Thはホップ290の継続時間である。この例においてホップ290はすべて等しい継続時間を持つ。Tpは連続ホップ(或いは「ホップ・タイム・スロット」)の時間間隔であり、この例において、連続ホップの間隔は一定である(時間において等しい間隔をあけられている)。各ホップ290の通常の伝送出力はP0である。例えば短距離通信システムでは、基地局の通常の伝送出力P0は適切には約数百ミリワットである。
【0105】
本発明に従って、基地局とその隣接基地局間の同期化を達成するために、すべてのK番目ホップ290’は、増加した出力P1で伝送される「同期化」ホップである。P1は、P0より本質的に適切に(例えば2−10回)大きい。トランスミッタが伝送周波数を各ホップにおいて変更する時、すべてのK番目(同期化)ホップはまた異なる周波数で伝送される。
【0106】
或いは、高い出力P1で伝送される同期化ホップ290’間に、可変時間間隔(Tp)が提供されることは本発明の範囲内にある。例えば、変更K(K(n)によって表示される。つまりホップ番号「n」のためのK)は、最大長シフト・レジスタ・シーケンスのような擬似ランダム・シーケンスによって作成される。擬似ランダム・シーケンスは通信システムでの使用のためによく知られている。
【0107】
ビーコン・トランスミッタ(例えば299)が基地局(例えば、図9C参照)を同期化させるのに使用される時(基地局及び送受器から受信された信号に加えて)、ビーコン・トランスミッタはKホップでビーコン信号を適切に一回伝送し、また上述されるように、Kは一定であるか、或いは時間(変数)が経過するとともに変化することができる。
【0108】
<基地局に於ける低レベル同期化>
図11は、ハンドオフのために待機する基地局1100の重要構成要素及び、基地局に於けるTODと送受器が向かおうとする基地局のTODを正確に同期化させる方法を示す。また、以下のもの、
・タイム・クロック310;
・TODカウンタ303;
・アンテナ301;
・受信器305;
・周波数ホッピング発生器304;
・エミュレータ307;
・相関検出器308;と
・加算器(ADD)309
を含む。
図面で示されるとともに以下記述されるように全て接続される。
【0109】
図9Aに関して上記したように、受送器に現時点で接続されている基地局からの大まかなTODは、LAN140のような通信リンク上に於けるハンドオフのために待機する(次の)基地局を利用できる。この大まかなTODはTODカウンタ303(例えば、LAN140のインタフェースを通り)へ提供される。タイム・クロック310は、TODカウンタ303を区分化するクロック信号を発生させる。それ故、TODカウンタ303の出力は、TODの大まかな推定値である(TOD推定値)。TODの大まかな推定値と実際のTODとの間には不確定性(許容誤差)“Tu”が存在し、LAN140を通る伝送に依存している。“Tu”は、システムの物理的構成に従って、特定のWPBXシステムのために直ちに計算される。
【0110】
TODカウンタ及びデバイス・アドレス(メディア・アクセス制御アドレスによって共通に表示された、若しくはMACアドレス)によって出力されたTODの大まかな推定値から、周波数ホッピング・リストは、周波数ホッピング発生器304によって発生され受信器305の出力をエミュレートするエミュレータ307へ供給される。2・Tuのサイズを有するウィンドウに於いて、ホッピング・シーケンスからのたった一つの周波数が選ばれ、そして、受信器305は、2・Tuの存続期間この周波数を待つ。一度2・Tuの期間で、受信器305は、周波数ホッピング発生器304によって発生された信号に応じて、周波数をスイッチする。2・Tuのウィンドウ取得を開始することは、この持続期間中に受信器305が少なくとも1つのホップを捕捉することを確実にする。相関器/検出器308は、受信器の出力(例えば、ベース・バンド若しくは中間周波数信号)及び受信器の出力に於いて現れる信号のエミュレーション307を受信する。TODの大まかな推定値が得られ、またホッピング周波数リスト及び受信器周波数リストからも受信器305の出力はエミュレートされる。エミュレータ307は、受信器周波数及びホッピング周波数の間の一致を絶えず確認し、一致を発見すると周波数及びタイム(大まかなTOD)を相関器/検出器308へ報告する。実際に受信された信号と大まかなTODを基礎としたエミュレーション307と比較することによって、相関器308は、TOD補正(例えば、TOD推定値及び実際のTODとの間の誤差)の最適な推定値を計算する(そして出力する)とともに、これをTODカウンタ303からの大まかなTOD推定値も受信し実際のTODを暗示する信号(“最適なTOD”)を発生する加算器309へ供給される。相関器をベースとしたタイム補正測定は、多くの教科書で記載される標準的な推定方法であり、その装置の例は、以下により詳細に記載される。
【0111】
呼び出しが手渡される基地局は、どの呼び出しが受信されるか“認識”し、更に(LANを経由して)呼び出しパラメータを受信し、TODを正確に推定することができるので、それは、送受器が間もなく出す基地局として代替的に正確に伝送し、均一なハンドオフを実行できる。上記した如く、低レベル・プロトコル(例えば281’)の反復は、ハンドオフの予想に於ける基地局を受信することが準備されている。
【0112】
<呼び出しルート割り当てタスク(282)>
高レベル・プロトコルは、スイッチに於いて実行され、それ故ハンドオフ過程の“認識なし”となる。スイッチに於いて“呼び出しルート割り当てタスク”282(図8A,図8B)は、高レベル・プロトコルを変化する環境から分離する。“呼び出しルート割り当てタスク”282は、送受器及び基地局の間の全ての接続についての情報を含有する“接続テーブル”を維持している。接続テーブルを維持することは、これより以下により詳細に述べられる。次の節から接続テーブルが“呼び出しルート割り当てタスク”282によってどのように用いられるかの例を示す。
【0113】
次の情報は、接続テーブルに於いて、
1)送受器ID
2)現在の基地局ID
3)高レベル・プロトコルの処理(例)
4)低レベル・プロトコルの処理(例)
5)ハンドオフのための複数の候補となる基地局
6)ハンドオフのための候補となる基地局のリスト
7)各候補となる基地局のためのハンドオフ・ステータス(例えば、アイドル状態/開始された状態)のリスト
を含有している。
【0114】
(スイッチに於いて実行する)高レベル・プロトコル及び(基地局に於いて実行する)低レベル・プロトコルがお互いに送信するメッセージは以下のフォーマットである。
1)メッセージ・ヘッダ
・発信元
・低レベル・プロトコルから
・高レベル・プロトコルから
・送受器ID
・基地局ID
・基地局(低レベル・プロトコルの複数の例)に於ける低レベル・プロトコル処理
・スイッチ(高レベル・プロトコルの複数の例)に於ける高レベル・プロトコル処理
・HEC(ヘッダー誤り訂正)
2)メッセージ・データ
3)CRC(巡回冗長検査)
【0115】
図12は、図9Aに関して上記した“呼び出しルート割り当てタスク”282を施行する方法を示す。“呼び出しルート割り当てタスク”282はスイッチ129に於いて実行される。
【0116】
第1のステップ351に於いて、呼び出しルート割り当てタスク282は、スイッチ129上で実行する高レベル・プロトコル例の1つから若しくは基地局(例えば、123)上で実行する低レベル・プロトコル例の1つからのメッセージを待つ。そして、ステップ352に於いて、呼び出しが何処から生じたのか決定される。
【0117】
もし、メッセージが基地局の1つから届けば(ステップ352、“Y”)、呼び出しパラメータは、接続テーブルと比較され(ステップ353)、メッセージはスイッチ129に於いて実行する高レベル・プロトコルの例へ送信される(ステップ354)。
【0118】
もし、メッセージがスイッチから届けば(ステップ352、“N”)、送信する低レベル・プロトコル例のIDが“接続テーブル”に於いて位置付けされ(ステップ353)、メッセージは対応する高レベル・プロトコルの例へ送信される(ステップ354)。もし、メッセージが高レベル・プロトコルの1つから届けば(ステップ352、“N”)、ハンドオフが開始(進行中)かどうかを決定する(ステップ360)。もし、ハンドオフが進行中でないなら(ステップ360、“N”)、呼び出しパラメータは接続テーブルと比較され(ステップ358)、メッセージが宛先低レベル・プロトコル例が実行されている基地局へ送信される(ステップ359)。もし、ハンドオフが進行中であれば(ステップ360、“Y”)、呼び出しパラメータは接続テーブルと比較され(ステップ355)、メッセージは宛先低レベル・プロトコル例が実行されている基地局に送信される(ステップ356)。メッセージは、ハンドオフのために候補となる全ての基地局−例えば、近接の基地局−へも送信される(ステップ357)。次に、メッセージを受信した基地局は、それらが宛先低レベル・プロトコルを実行しているかどうか確認し、そうでなければメッセージを単に廃棄する。図12に示された手順は、単にメッセ−ジを処理する。マルチタスク・オペレーション・システムを使用することによって、これらの手順の幾つかの例を実行し、このようにして1つ以上のメッセージを同時に処理することを可能にする。
【0119】
<送受器検出>
このように記述された方法は、通信プロトコルがハンドオフが起こったとき操作を続けることを可能にする。それらは、どの送受器がどの基地局の被覆領域にあるか、送受器がどこを移動中であるか、またハンドオフを実行する最適時間はいつかを決定する能力に依存している。定義によって、ハンドオフは、2つの基地局間でのみ起こるが、しかし、実際のハンドオフの発起の前の一定時間に於いて、ハンドオフのための候補となる1以上の基地局が存在する。ハンドオフのための候補を決定するために、どの基地局が実際にハンドオフに参加するか、またハンドオフを実行する時は、基地局及びスイッチの協調を要求する。
【0120】
上記の議論からはっきりするように、送受器は、積極的にハンドオフ操作に参加することは全くない。それ故に、基地局は、どちらかの伝送情報を受動的に捕捉することによって、若しくは、そのような目的のために用いられる情報を伝送するために送受器を“トリッキング”することによって、どの送受器が被覆範囲内にあるかを決定する。
【0121】
上述した如く、各基地局は、その被覆範囲内に於いて起こっている呼び出しについての情報を全ての近接する基地局へ伝送する。この情報は、共有ローカル・エリア・ネットワーク(例えばLAN140)のような低帯域幅通信リンクを介して送信された全ての呼び出しパラメータを含む。この情報は、どの送受器が近接する基地局の1つからある基地局の被覆範囲へ移動するかを検出するために充分である。
【0122】
図13は、ハンドオフを待つ基地局1300の概略構成と、基地局に於けるTODを送受器が離れようとする基地局のTODへ正確に同期化する方法と、呼び出し期間で基地局の被覆範囲に於ける送受器の到着を検出するための受動的方法を示す。また、以下の
・3つのTODカウンタ371、380及び384(303と比較する);
・アンテナ382(301と比較する);
・受信器379(305と比較する);
・受信器周波数制御器375;
・3つのホッピング・シーケンス発生器372、373及び374;
・3つのエミュレータ376、377及び378;
・3つの相関器381、382及び383(308と比較する)
を含み、全て図に示されるように及び以下に記述されるように接続される。
【0123】
図13は、どの送受器(例えば、ある特定のデバイス・アドレスを伴う呼び出しに参加している送受器)の伝送が基地局によって受信されているのかどうか決定する受動的方法を示す。
【0124】
複数の(“K”、3つ示す)TODカウンタ371、380及び384は、他の基地局からLAN(140)を介して大まかなTOD(“Rough TOD”)推定値を受信するとき、セットされる。カウンタ371、380及び384は、TODクロック310によって区切られている。TOD及び、近接するセル(近接する基地局へ接続される)に於いて呼び出しへ接続されているデバイス・アドレス(“ブルートゥース・デバイス・アドレス”)を使用することによって、対応する複数の(“K”、3つ示す)のホッピング周波数(シーケンス)発生器372、373及び374は、送受器が伝送するであろう周波数のリストを発生する。
【0125】
受信器周波数制御器375は、受信器379が監視する周波数をセットする。複数の(“K”、3つ示す)相関器381、382及び383は、受信器の出力と受信器の出力のエミュレートを比較するために使用される。受信器の出力は、TODの大まかな推定値は得ることができるので、ホッピング周波数リスト及び受信器周波数リストと同様にエミュレートされる。エミュレータは、それが相関器へ報告する一致が周波数及びタイムであることが発見されると、受信器周波数及びホッピング周波数間に於ける一致を絶えず確認する。大まかなTODを基礎としたエミュレーションを伴う実際の受信された信号を比較することによって、相関器は、伝送器の存在を検出しTODオフセット(例えば、大まかなTOD推定値と実際のTOD間の誤差)の最適推定値を計算する。相関器を基礎としたタイム・オフセット量は、多くの教科書に記載される標準的な推定方法であり、実験の例示の後ほど記述する。同時に検出される送受器の数は、ホッピング・シーケンス発生器の数と受信器出力エミュレータの数と相関器の数に等しい。
【0126】
図13に於いて‘K’番目の送受器に至るまで同時に検出できる。上記された方法の重要な優位さは、検出が受動的でないので、基地局間での最適な同期化を達成する必要がないことである。この受動的方法の他の優位さは、送受器が伝送するメッセージを解読する必要がない、それ故に比較的容易な装置でよい。
【0127】
受信器周波数制御器375は、受信器379が“捕捉”ホップを待つ周波数を選択する。検出の可能性を増加させるために、受信器周波数制御器375は、干渉(例えば、ブルートゥース伝送器以外からの干渉)によって妨害されない周波数を選び出すようにプログラムされている。受信器周波数制御器375が選び出す各周波数にとって、ある特定期間に於いて検出されたホップの数の棒グラフ及び信号対雑音比は、受信器周波数制御器375によって維持される。ある特定の周波数のスペクトル“明瞭さ”の測定は、ホップの信号対雑音比(SNRs)の機能、例えば、ホップの平均信号対雑音比(SNRs)によって重ね合わされた複数のホップとして決定される。
【0128】
受信器周波数制御375は、最適な“明瞭さ”測定を有する‘M’周波数のグループを好ましく選び、そして受信器379は、一度T1ミリ秒に於いて制御器が周波数を変えるとき、時間の大部分に於いてそれらを待つ。一度T2ミリ秒(T2はT1よりもはるかに長く選択される)に於いて、受信器周波数制御器375は、‘M’最適グループ中にはない周波数を選択し、そして受信器379は、T3ミリ秒(T3はT1よりも小さく選択される)の間待機する。このことは、受信器周波数制御器375が‘M’最適周波数中にはない周波数の“明瞭さ”を監視することを可能にする。もし、受信器周波数制御器375が、そのリストにある‘M’周波数の1つよりもより明瞭である周波数を検出すれば、最も低い“明瞭さ”測定を伴う周波数に代わって、リストの中に入れる。パラメータM、T1、T2、T3のための典型的な値は、それぞれ20、250、2500、100である。
【0129】
一般的に、各ホップの信号対雑音比(SNR)若しくは信号対干渉比は、ホップ持続時間と一致しない全ての他の信号にとって、予測されるホップ持続時間と一致するエネルギーの爆発を測定することによって測定される。騒音レベルの平均は絶え間なく監視されている。Th−DからTh+D(Thは名目上ホップ持続時間;Dは“ウィンドウ”間隔量である)までの範囲の持続時間でエネルギーが増加するとき、ホップ・エネルギーは計算され、そして、それは平均ホップ・エネルギーへ加えられる。ホップの持続期間に於いて平均騒音レベルは、更新されない。Th及びDのための典型的な値は、それぞれ0.65ミリ秒、1000ミリ秒である。
【0130】
<送受器を検出する他の方法>
基地局の被覆範囲に入る送受器を検出する代替方法は、以上に述べられる。この方法も受動的であり、送受器を検出するために呼出しに従事される送受器にも依存している。この方法は、基地局間における最適な同期化を要求し、それ故に、先に記載された受動的な方法より複雑な何かがあるが、しかし、この方法を使用することは、先に記載された方法より幾つかの実質的な有利さを有しており、以下のものを
改善された検出性能、
改善されたハンドオフのタイミングと、
呼出しに現時点で参加されていない移動する送受器を検出する能力
を含む。
【0131】
本発明に従って、近接する基地局の1つ若しくはそれ以上の基地局が送受器へ伝送を行う間の短い伝送持続時間を現時点で送受器と通信している基地局は、“諦める”(省略する、近隣へ明渡す)。送受器がそれらの伝送を受信するために、そのため、近接する基地局は、送受器が現時点で通信している基地局と同期化されると共に、近接する基地局が伝送するタイムの期間に於いて、それ(それら)は、あたかもそれが、近接する基地局によって、送受器検出のために伝送スロットに従っている基地局として役割を果たす。
【0132】
この方法は、周波数ホッピングに利用されることを特徴とするブルートゥース短距離通信の背景に示される。現時点で送受器と通信している基地局は、単一ホップを諦める。お互いに接近していない近接するあらゆる基地局は、送受器へ伝送するために同様のホップを使用する。互いに接近している近接する基地局は、送受器を呼び出す(通信する)ために、異なるホップを使用する。このことは、図14A、14B、14C及び14Dに示す。
【0133】
図1に類似している図14は、無線電話送受器であるモバイル・ユニット390と現時点で通信している基地局391及び、被覆範囲に入れるために送受器390を待つ近接する複数の(6つを示す)基地局392、393、394,395、396及び397を含有する無線通信システム1400(例えば、WPBX)を示す。各基地局391、392、393、394,395、396及び397は、それぞれ被覆する391a、392a、393a、394a,395a、396a及び397aの範囲を有する。図2および図4に示されるような、基地局間の相互接続及び基地局と中央スイッチとの間は明確に示されるために省略されている。
【0134】
図10に類似した図14は、送信器390と現時点で通信している基地局391が、近接する基地局がそのTODと同期化できるように周期的に(Kホップに1回)、より高い出力P1で出力する。言及されている送受器検出技術によれば、基地局391はまた、近接する基地局392、393、394、395、396、及び397がそのTODと同じ時間で伝送することができるように、単一ホップ702、703(破線で示される)で周期的に(Mホップに1回)伝送をスキップする。図14Cに示されるように、近接する3つの基地局393、395、397は偶数回スキップされたホップ705で伝送する。図14Dに示されるように、他の3つの近接する基地局392、394、396は奇数回スキップされたホップ707で伝送される。他の時間において(ホップ705、707以外で)、近接する基地局392、393、394、395、396、及び397は、それらが接続される他の送受器(図示されず)へ通常のとおり伝送してもよい。
【0135】
上述されるように、送受器と通信している基地局は、全ての基地局を接続するローカル・エリア・ネットワーク(LAN140)を介して呼出しパラメータを近接する基地局へ送信する。その基地局はまた、通信している送受器を呼出すために用いるホップのタイミングに関する情報を送信する。図11に関して上述されるように、近接する基地局はTODを同期化することができる。高出力(P1)で受信されたホップのタイミングに従って、呼出しを待つ基地局は、それらが送受器の呼出しを試みることができる時間を決定する。これらの時間において、基地局は近接する基地局と通信している全ての送受器へ伝送する。
【0136】
<送受器の移動の検出>
この直前で詳述された、送受器を検出するための2つの技術は、呼出し(基地局に接続される)に従属する開始アクション以外に、送受器によって取られるいかなるアクションも要求しないという意味から受動的である。この直後に詳述される技術は、それが送受器からのいくらかの更なる参加(例え最小でも)を要求するという意味から能動的である。しかしながら、このようなメカニズムは大部分の無線通信プロトコルにおいて標準的であり、本来は移動性(ハンドオフ)をサポートするように意図されていなかったものにおいてさえ標準的である。受動的あるいは能動的のいずれかの場合で、そこにおける修正なしに、本発明は標準的な送受器で機能できることが認識されるべきである。
【0137】
送受器がハンドオフをサポートする(能動的に参加する)ためのメカニズムを持つ必要が無いにもかかわらず、送受器は好ましくは、その通信リンクが正常に動作しているかどうかをチェックできるメカニズムを有する。例えば、ブルートゥース短距離通信リンクにおいて、非同期リンク上に送信される「PING」コマンドは、データ通信リンクが動作可能かどうかチェックするために用いられる。送受器が「PING」コマンドを受信するとき、それは自動的に「ECHO」メッセージ(応答)で応答する。「PING」コマンドは非同期リンク上に送信され、音声通信のために用いられる同期リンク上には送信されないので、「PING」コマンドは音声クオリティに支障をきたさず、データ転送のための利用可能な帯域幅をかすかに(及び一時的に)減少させるのみである。
【0138】
「PING」コマンドは以下のデータ領域を含む。
装置アドレス、
識別子、
長さ、
データ(随意)
【0139】
「ECHO」応答は以下のものを含む。
識別子、
長さ、
データ(随意)
【0140】
識別子において、発生を生じている基地局の識別が送られる。従って、送受器が返信する時、「ECHO」返信を受信する任意の基地局にとってどの基地局が返信を生じたか知ることが可能である。
【0141】
「PING」コマンド及び「ECHO」応答は、ある送受器がそのカバー領域に入ったかどうか断定するために基地局によって使用される。上述した、送受器の存在を消極的に検出する方法と異なり、この方法は、ハンドオフの時に呼出にアクティブに従事していなかった基地局の検出を許可する。送受器にとって基地局との初期の通信を作成しただけで十分である。
【0142】
図15A及び15Bは、「PING」コマンドの使用、及び呼出を待っている基地局による「ECHO」応答を示す。
【0143】
図15Aに示されるように、送受器121は一般に通信リンク122を介して基地局#1 123と通信している。この時間の間、呼出を待っている基地局#2 124は、周期的に送受器121へ「PING」コマンド145を送信する。送受器121が待機基地局124のカバー領域(範囲にある)に入る時、且つそのアドレスを備えた「PING」コマンドを受信する時、「ECHO」応答146で返信する。「ECHO」応答146はまた基地局#1 123に受信される。
【0144】
待機基地局#2 124は、上述したように基地局#1 123がこの操作のために供された(手放した)ホップ中に「PING」コマンド145を伝送する(例えば図14B中、702、703参照)。「ECHO」返信146は基地局123と124の両方に受信され、その結果、基地局123と124は各々、受信信号(「ECHO」)のクオリティを測定することができ、スイッチ(例えば図2の129)にその量を伝えることができる。受信信号のクオリティのこの量に基づいて、スイッチ129は信号クオリティを比較し、いつがハンドオフを実行する正しい時間であるかを決定し、かつ上述したハンドオフ手順を実行することができる。
【0145】
図15Bは、送受器121を検出するための代わりの「アクティブな」方法を示す。この例において、送受器121に一般に接続する基地局#1 123は、かつてMホップ中にある「PING」コマンド147を伝送する。送受器121は、それが受信する各「PING」コマンド147に対して「ECHO」返信146´で返信する。送受器121が近隣の基地局#2 124のカバー領域に入る時、近隣の基地局#2 124はそれに接近している送受器121の「ECHO」応答を受信するために、各M番目のホップのモニタリングによって「ECHO」返答146´を受信する。近隣の基地局#2 124が「ECHO」返答146´を受信する時、それは受信信号のクオリティを測定し、スイッチ129へ伝える。この方法は、2つの見地において図15Aに関して前述した方法とは異なる。
1)図15Bの方法では、送受器に接続した基地局123が各M番目のホップを飛ばさないが、送受器に「PING」を伝送する。
2)図15Bの方法では、近隣の基地局(例えば124)が送受器121に「PING」を伝送しないどころか、消極的に各M番目のホップのみ追跡する。
【0146】
各ホップのクオリティはエネルギーレベル量、信号対ノイズ比(SNR)量、パケット損失比及び各メッセージのヘッダー上で実行することができるビット誤差比量(BER)のような多くの既知の方法によって測定される。
【0147】
<他の送受器検出技術>
各基地局は、送受器と近隣の基地局間の接続に関する情報を含む「隣接接続テーブル」を保持する。「隣接接続テーブル」は次の情報を含む。
・接続数
・送受器ID
・基地局ID
・ハンドオフステータス:空転状態/開始状態
・送受器検出ステータス
・成功「PING」数
・最終成功「PING」時間
・成功「PING」中のクオリティ量
【0148】
図16Aは、(図15Bの例のように)送受器が一般に接続される基地局が、該送受器に送られる「PING」コマンドを発生させる時、基地局のカバー領域に入る送受器を検出するための技術(手順)を示す。全ての基地局(例えば、図14A中391〜397)は、それらの送受器が接続しようがしまいが同じ検出手順を好ましく作動する。
【0149】
ホップが予定されている場合(ステップ400、401)、偶数のホップは送受器によって使用され、基地局は奇数のホップを使用する。ステップ402において、ホップ・カウンタは1つずつ増加させられ、(ステップ403に明らかにされているように)それがK番目のホップならば、基地局は「PING」をハンドオフ用の候補である送受器のひとつへ送信しようとする。それがK番目のホップでない場合(ステップ403、「N」)、基地局は次のホップを待つ(ステップ400)。
【0150】
ここで使用されるように、「NMAC」は呼び出される送受器のアドレスを表わし、「NegTab」は「隣接接続テーブル(Neighboring Connection Table)」の略語である。
【0151】
ハンドオフが任意の送受器(ステップ404、「N」)に対してまだ開始していない場合、全ての送受器は適切に呼び出される。NegTabへのポインタは増加し(ステップ405)、送受器のアドレスはNegTabから検索される(ステップ406)。それから基地局は送受器のアドレスを備えた「PING」コマンドを伝送する(ステップ407)。ハンドオフが既に1又はそれ以上の送受器を備えて始まっている時、これらの送受器は他のものよりしばしば「PING」される。NegTabの次のアイテムは確認され(ステップ411)、それを備えたハンドオフが既に開始されているならば、「PINGED」となる(ステップ412、407)。ハンドオフが始まっていない送受器はK2「PING」において一度のみ「PING」される(ステップ410、413、414)。
【0152】
「ECHO」が受信され(ステップ420、「Y」)、それが近隣の基地局に通信する送受器からであるとわかる時(ステップ419、「N」)、「隣接接続テーブル」(NegTab)421、422のすべてのエントリーと比較される。NegTabで見つかる場合(ステップ422、「Y」)、ホップのクオリティは測定され(ステップ423)、前のホップでの平均クオリティの記録は「隣接接続テーブル」に保持される(ステップ424)。以下の測定パラメータがスイッチに送られる(ステップ425)。
・送受器と通信する基地局
・「PING」を発生する基地局
・「PING」を受信する基地局
・送受器の識別
・受信した信号のクオリティ
【0153】
図16Bは、(図16A中、ステップ419、「Y」からの)基地局に接続する送受器の1つから「ECHO」応答を受信する時、該基地局が作動する手順を示す。接続した基地局又はその近接のうちの一つが送受器へ「PING」メッセージを送る時、「ECHO」応答も受信することができる。(例えば図15A及び15B参照)
【0154】
第一に、基地局は、「ECHO」返信がそれ自身、或いは近隣の基地局の1つによって引き起こされたかを見るために確認する(ステップ430、431)。この情報は、上述したように、「ECHO」返信の識別子に含まれる。
【0155】
「ECHO」が、近隣の基地局によって引き起こされた場合(ステップ431、「Y」)、受信信号のクオリティは測定され平均され(ステップ432)、そして、測定パラメータは、いつハンドオフを実行するか決めるのにスイッチによって使用されるためにスイッチ(ステップ433)を送信される。基地局自身が「ECHO」返信を引き起こした場合(ステップ431、「N」)、タスクは単に終了する(「B」)。
【0156】
図16A及び16Bは、送受器も接続される基地局から「PING」の伝送手順、及び近隣の基地局からの送受器の到達の検出手順を示す。
【0157】
図23は、ホップの受理又は伝送が要求される時(ステップ1200、1201)、基地局による実行の手順を示す。一旦Kホップにおいて(ステップ1202)、次回のスロットが伝送用であるならば(ステップ1203)、基地局はそれに接続される送受器の1つに「PING」を送信する。Tカウントは増加され(ステップ1204)、基地局に接続される送受器(接続テーブル、又は「ConTab」)のリストに現われる次の送受器が選択される(ステップ1205)。
【0158】
「PING」はConTabから得られたアドレスで送信される(ステップ1206)。ホップを受信する時機である時、受信器は「ECHO」応答を探す(ステップ1207)。「ECHO」が受信され、そして発信源が近隣の基地局であった場合(ステップ1208)、パラメータはNegTabと比較され(ステップ1209)、また、それがテーブルで見つかる場合(ステップ1214)、信号のクオリティは測定され(ステップ1210)、平均される(ステップ1211)。「ECHO」応答が、同じ基地局から発生した「PING」コマンドに対するものであった場合、クオリティが測定される(ステップ1213)。両方の場合において、接続パラメータ及びクオリティがスイッチへ送られる(ステップ1212)。
【0159】
「ECHO」応答が受信される時(図16A中、ステップ425;又は図16B中、ステップ433;或いは図23中、ステップ1212)、以下のデータがスイッチに送信される。
・受信されたクオリティ
−近隣の基地局からの送受器からならば、受信された「PINGS」の平均クオリティ
−同基地局に接続する送受器からならば、連続的にモニターされる受信されたクオリティ、及び受信された「PINGS」の平均クオリティ
・「PING」を発生する基地局
・「ECHO」を受信する基地局
・送受器に一般に接続する基地局
・測定TOD
【0160】
<ハンドオフの実行>
送受器がある基地局から別の基地局へ移動することを検出する2つの方法が、上記に記述されている。第1の送受器検出方法(図13、14A、14B、14C、14D)は、送受器の受動のモニタリングに基づく。第2の送受器検出方法(図15A、15B、16A、16B)では、送受器がアクティブに「PING」され、それらの「ECHO」応答が表示される。これらの2つの方法のいずれか一方を使用して、連続的に送受器に接続される基地局はスイッチへ受信クオリティ量を送信し、近隣の基地局が送受器を検出する時、クオリティ量もまた近隣の基地局によってスイッチへ送信される。基地局に接続される送受器の1つから「ECHO」を受信する基地局(例えば、図15B)は、さらにスイッチへクオリティ量を送る。1つの基地局と別の基地局の間で、いつハンドオフを実行するべきかに関する決定は、時間を決定する基地局及びハンドオフの目的地からのこれらの信号クオリティ量を使用するスイッチで下される。図17Aは、受動の検出方法が使用される時、ハンドオフ決定を下す方法を示す。図17Bは、活発な検出方法が使用される時、ハンドオフ決定を下す方法を示す。
【0161】
図17Aは、どの基地局へ送受器が渡されるべきかを決定するためにスイッチ(129)で実行される手順を示す。上述されるように(例えばLAN140上)、単一の送受器(つまり同じ送受器、示されない)から信号(つまり同じ信号)を受信する、2つ又はそれ以上(3つが示される)の基地局801、802及び803からのエネルギー量は、スイッチに供給される。スイッチでは、これらの量が複数(3つが示される)引窓平均フィルタ804、805及び806によってそれぞれ「平坦化され」、それらは、ハンドオフをもたらすために信号(「基地局を選ぶ」)を出す決定(ハンドオフ・コントロール)ロジック807によって互いに比較される。引窓平均フィルタ804、805及び806は、通常は送受器信号が1以上の基地局によって受信された回数だけを考慮する何百ミリ秒である、前のTrミリ秒以上(受信する基地局から少なくとも2つの後の信号を包含する1回の間隔以上)の与えられた基地局から受信した平均クオリティを計算する。
【0162】
次の擬似コードは、決定ロジック807の好ましい作動を記述する。
決定ロジックへの入力はX1...Xkで表わされる。
送受器に通信する最新の基地局は基地局「m」である。
(1)最大(X1、...、Xk)=Xjの場合
(2)Xj>Xm+D1の場合
(3)前のハンドオフからの時間>Tdの場合
(4)基地局jへの転送呼出
(5)Xj>Xm+D2の場合
(6)基地局jへの転送呼出
【0163】
基地局が、送受器が一般に通信する基地局によって一般に受信されるレベルより少なくともD1デシベルだけ強いレベルで送受器を受信し、且つ少なくともTdミリ秒が最後のハンドオフから通過した場合、ハンドオフが要求される。これは、ある基地局から別の基地局へ送受器の適度で遅い移動の状態をアドレスするように意図される。
【0164】
基地局が、送受器が一般に通信する基地局によって一般に受信されるレベルより少なくともD2デシベルだけ強いレベルで送受器を受信する場合、ハンドオフは直ちに実行される。これは、ある基地局から別の基地局へ急な動きの状況をアドレスするように意図される。
【0165】
基地局が送受器存在を検出するためにアクティブな方法の1つを使用する時、決定アルゴリズムは基本的に今記述されているものと同じである。主な違いは、アクティブな方法では、異なる基地局がすべてが識別することができる単一ホップのためにそれらが測定したクオリティを決定することができるという事実から来る。したがって、スイッチは、ホップ当たりのクオリティ差を計算し、したがって、ハンドオフのタイミング精度を改善することができる。
【0166】
図17Bは、アクティブな検出方法を使用する場合のハンドオフ決定方法を示す。クオリティ量と共に受信されるTOD表示に従って、同じホップの量が正しくそろえられる(808)。その後、それらは、Xのホップに関して平均され(804、805、806)、上述された同じ決定ロジック(807)は、どれが送受器に接続するべき最も適切な基地局か決定するために使用され、「基地局を選ぶ」信号を出す。
【0167】
上述された方法は、送受器が呼出を導いている時に、基地局間のハンドオフを実行することに関係する。送受器が呼出を導いていない時、それは1つの基地局から他方まで移動する。移動する時、1つの接続は終了され、別の接続が作成される。接続を終えて、新しい接続を開始するためのメカニズムは、短距離無線通信プロトコルの一部である。ブルートゥース・プロトコルにおいて例えば、送受器は基地局を検索し、1つを見つける時、接続されてとどまる。送受器が基地局のカバー領域を去る時、接続は終了し、送受器は基地局を再び検索する。このメカニズムは、一般に呼出中でない送受器に対して十分であるが、呼出中の間、順調なハンドオフを保証しない。この方法はいくつかの状態で適切かもしれないが、1つの基地局から接続を絶ち他の基地局と接続を再開始することは、数秒を要し、この時間の間、呼出を開始することは不可能である。送受器を活動的に「PING」する方法の利点の1つは、呼出に従事していない時でさえその移動は速く検出され、この「待つ」期間は削除することができる。
【0168】
<操作手順>
以下の項は以下の事柄に使用される基地局及びスイッチの操作手順を説明する。
・新しい接続が作られる
・接続は閉じられる
・送受器の存在が検出される
・スイッチはハンドオフを決定する
・ハンドオフは基地局によって作動する
・基地局から最新メッセージを受信する時
基地局手順:
1)新接続作成
・新しい低レベルプロトコル例の作成
・「基地局接続テーブル」への接続の付加
・近接の伝送のための予備ホップのセット(アクティブな検出方法が使用される場合)
・スイッチへ新接続情報(送受器ID、基地局ID、低レベルプロトコル例へのハンドル)の送信
・全ての近接の基地局への新接続情報の送信(送受器ID、基地局ID、予備ホップ、呼出パラメータ:TOD,デバイス・アドレス,暗号化キー,認証キー,リンクステータスなど)
2)接続閉鎖
・低レベルプロトコル例の閉鎖
・「基地局接続テーブル」からの接続の削除
・スイッチへ閉鎖接続情報の送信(送受器ID、基地局ID、低レベルプロトコル例へのハンドル)
・近隣の基地局への閉鎖接続情報の送信(送受器ID、基地局ID)
3)近隣の基地局からの新接続情報の受信
・「基地局接続テーブル」への接続情報の付加
4)近隣の基地局からの閉鎖接続情報の受信
・「近隣の接続テーブル」からの接続の削除
5)カバー領域の送受器の存在の検出
・低レベルプロトコル例の作成
・TODの同調
・受信クオリティの測定
・スイッチの更新(送受器ID、近隣の基地局ID、及び基地局ID、TOD、低レベルプロトコル例のハンドル)
6)高レベルプロトコルからのメッセージの受信
・関連する低レベルプロトコルが基地局で実行されているかどうか、及びそうかどうかの確認
・関連する低レベルプロトコル例へのメッセージの発送
7)ハンドオフのTODを命令するハンドオフの受信
・基地局が送受器と一般に通信する基地局ならば:
・ハンドオフTODまで待つ
・送受器への伝送を止める
・「基地局接続テーブル」から「近隣の接続テーブル」へ接続パラメータの移動・基地局が送受器と通信する近隣の基地局であったならば:
・ハンドオフTODまで待つ
・送受器への伝送の開始
・目的の基地局又はスイッチへ呼出の発送
・スイッチへ新接続情報(送受器ID、基地局ID、低レベルプロトコル例へのハンドル)の送信
・全ての近隣の基地局へ新接続情報の送信(送受器ID、基地局ID、予備ホップ、呼出パラメータ:TOD,装置アドレス,暗号化キー,認証キー,リンクステータスなど)
スイッチ手順
1)新接続情報の受信
・高レベルプロトコルの例の作成
・「接続テーブル」の更新
1)閉鎖接続メッセージの受信
・高レベルプロトコル例の閉鎖
・「接続テーブル」からの削除
1)基地局からのクオリティ量の受信
・送受器に接続した基地局からならば、
・測定されたクオリティ及び測定のTODの格納
・近隣の基地局が(送受器を発見した最後のTODによる)ハンドオフ候補リストから削除されるべきかどうかの確認、及び必要ならば削除
・送受器に接続した近隣の基地局からならば、
・メッセージのTODを備えた「接続テーブル」にハンドオフ用の候補として近隣のものを付加
・ハンドオフのクオリティ比較及び決定の実行
・ハンドオフが要求される場合、
・発生を生じている基地局及び送受器を受信する基地局へハンドオフ・コマンドの送信
・「接続テーブル」の更新
【0169】
システム(例えば、図22参照)に1以上のスイッチがある場合、スイッチ手順は以下のようにわずかに異なる。
1)新しい接続情報の受信
・高レベルのプロトコルの例の作成
・「接続テーブル」の更新
・すべてのスイッチへ新しい接続情報の送信
1)閉鎖接続メッセージの受信
・高レベルのプロトコル例の閉鎖
・「接続テーブル」からの削除
・全スイッチへ削除接続の送信
1)基地局からクオリティ量の受信
・送受器へ接続した基地局からならば、
・測定されたクオリティ及び測定のTODの格納
・近隣の基地局が(送受器を発見した最後のTODによる)ハンドオフ候補リストから削除されるべきかどうかの確認、及び必要ならば削除
・近隣の基地局の1つが異なるスイッチに接続される場合、別のスイッチへ最新情報の送信
・送受器に接続された基地局の近隣のものからならば、
・メッセージのTODを備えた「接続テーブル」にハンドオフに対する候補として近隣のものの付加
・ハンドオフのクオリティ比較及び決定の実行
・ハンドオフが要求される場合、
・発生を生じている基地局及び送受器を受信する基地局へハンドオフ・コマンドの送信
・「接続テーブル」の更新
・「呼出テーブル」の更新
・全スイッチへ情報の送信
1)別のスイッチから更新の受信
・新しい接続の場合、「接続テーブル」にアイテムの付加
・閉鎖した接続の場合、「接続テーブル」からアイテムの削除
・クオリティ量の場合、「接続テーブル」の更新
・ハンドオフならば、
・「接続テーブル」の更新
・「呼出テーブル」の更新
【0170】
スイッチは、さらにシステムでの事柄のLOGファイルを維持する。LOGファイルはクオリティ量、呼出パラメータ(時間、呼出者ID、呼出されたID、終了のための理由など)及びハンドオフ決定を含む。これらは、基地局の位相を分析し、位相改良や調節を許す役目をする。例えば、呼出終了の理由は、「穴」が適用パターンにあることを暗示することができた低受信クオリティに関連させられる。
【0171】
<検出及び時間同期化>
図20は、相関器に基づく検出及び時間同期化方法のインプリメンテーションを示す。上述したように、相関器/検出器(308)は図11の中のTODの同期化の、及び図13の中の発信器の存在の検出及び同期化の基本であった。
【0172】
ハンドオフを受信するのに先立ったモバイル・ユニットで検出し同期化することができることは近隣の基地局にとって重要である。このプロセスは、接続の途切れのないハンドオフを保証するためにできるだけ速く行われるべきである。一般に、プロセスは、モバイル・ユニットと接続する基地局によって提供されるおおまかな同期化情報に基づいて、モバイル・ユニットのための正確なタイミングをもつ「目標」信号のための広範囲での検索で始まる。これらの「目標」信号はおおまかな同期化データに基づいて推定される。(モバイル・ユニットからの実際の信号が得られる)一致が見られる時、検索範囲は、状況に応じて(かつ劇的に)狭くなることができる。その後、上述したように、同期化は進むことができる。
【0173】
検出器/相関器2000は信号検出器1001及び相関器1002を含む。検出器/相関器2000のタスクは、目標信号が一般に受信されたかどうかの情報を提供し、ハンドオフ・プロセスに役立つパラメータを推定することである。図示したように、信号検出器1001及び相関器1002は実際の受信信号1008及びその対応する時間1009及び周波数1004を受信し、エミュレートされた時間及び周波数例1006にそれらを関連させる。目標信号の好ましいTOD、ドリフト及びクオリティは、目標信号が得られたか否かを示すステータスに加えて、推定されたパラメータ1007を伝える相関器1002によって推定される。信号検出器1001のタスクは、受信信号1008を処理し、到着時間(TOA)つまり、ホップの正確なタイミング及びクオリティ値1003を推定することである。これは、古典的検出理論として有名であるいくつかの技術によって行われる。そのような技術の例として、エネルギー検出器及び整合フィルタが使用される。
【0174】
図21は、図20の信号検出器1001のインプリメンテーションの例を示す。図21では、RF受信器出力から受信される受信信号1008が、エネルギー検出器1011に供給される。エネルギー検出器1011は信号の一時的なエネルギー形を表わす信号1014を生じる。一時的なエネルギー形1014は整合フィルタ1012に供給される。整合フィルタ1012は目標信号のエネルギー形と一致するインパルス応答を備えている。既知の如く、古典的な推定や検出理論によって、整合フィルタ1012は、目標信号1008の到着時間(TOA)、つまりホップの正確なタイミングの推定を表わす時間例において最大値を生じるだろう。フィルタ出力の最大値は、受信信号クオリティの推定を表わす。TOAの推定を表わす時間例はタイム・クロック1009という言葉で表わされる。整合フィルタ1012は、TOA及びクオリティがしきい値Thの上にあるクオリティ値を伝え、その最大は、Ts1マイクロ秒の両側の時間窓内の全体的な最大である。図20中の信号検出器1001の他のインプリメンテーションは利用できる。そのようなインプリメンテーションは、そのエネルギーの一時的な形の代わりに、受信信号1008と目標信号の一時的なパターンの既知の部分とを関連させることができる。そのようなインプリメンテーションは改善された推定実行を達成する。
【0175】
図20中の時間周波数相関器1002は、信号の検出器1001及びRF受信器の実際のチューニング周波数である対応する周波数値1004によって生産されたTOAとクオリティ値1003を受信する。これらの入力は「実際の」TOA周波数クオリティ例としてここに引用される。これらは、様々な発生源から受信される信号の推定された情報を含んでいる。他の入力においては、時間/周波数相関器1002が、TOAのエミュレートされた値を受信し、周波数1006が特定の目標発生源(つまり特定の送受器)に対する例をあげる。これらの値を今後「目標」TOA周波数例として引用する。時間周波数相関器は、両方の発生源、つまり「実際の」と「目標」から例中の一致を探し、「目標」パターンに「似ている」、「実際の」例でTOA周波数パターンを検出する。このプロセスは2つの可能なモードで実行される。
1.「実際の」パターンへの「目標」の一致がより長い時間で検索される「取得」モードは、可能な好ましいTODの不確実性をカバーする期間を変える。
2.好ましいTODとドラフトが既に推定されている「トラッキング」モードと「目標」と「実際の」の一致は、より短い不確実性期間の新しいTOA周波数例で検索され確認される。
【0176】
「実際の」データ1003と1004は、「実際の」例の履歴バッファー(例えばFIFO)に書かれており、レコードが「実際の−TOA」、「実際の_周波数」及び「実際の_クオリティ」から成るリストを構成する。「目標」データ1006は、「目標」例の履歴バッファー(例えばFIFO)に書かれており、レコードが「目標_TOA」及び「目標_周波数」から成るリストを構成する。
【0177】
所定の時間に、一般のタイム・クロック(以降「若い」レコードとして引用される)に関して、TOA値がTy1ミリ秒(ここでTy1は通常は10,000である)より「より若い」である両方のリストから記録する「取得」モードにおいて、以下のように処理される。
【0178】
各「目標」レコードについては、満たす「実際の」レコードを検索する。
・周波数値との一致(つまり「実際の_周波数」=「目標_周波数」)
・「TOA_diff」の絶対値(「TOA_diff」=「既知_diff」(「実際の_TOA」−「目標_TOA」))はTy2ミリ秒(ここでTy2は通常は500である)より小さい。注:「既知_diff」は取得モードで0である。
条件を満たす「目標」及び「実際の」レコードは、「候補_レコード」として今後引用される。
【0179】
「候補_レコード」の各々のために対応する「TOA_diff」、「実際の_クオリティ」値及び「実際の_TOA」値を「候補_リスト」に書き込む。
【0180】
全ての「若い_目標」レコードが全ての「若い_実際の」レコードに対して処理される時、以下のように「TOA_diff」値によって「候補_リスト」を分類し、Ty3マイクロ秒(ここでTy3は通常は1000である)の解決で「diff_ヒストグラム」を生じる。
【0181】
分類された「候補_リスト」レコードの走査、各ビンのTOAdiff範囲内にある「TOA_diff」値の識別、及び各ビンについて「diff_クオリティ_ヒストグラム」値を生じる、対応する「クオリティ_値」の蓄積。
【0182】
Ky(ここでKyは通常は50である)より大きい値のための「diff_クオリティ_ヒストグラム」の検索。見つかった場合は、「detected」にステータス出力1007値をセットし、対応する「実際の_TOA」と「TOA_diff」値を識別。対応する「実際の_TOA」及び「実際の_diff」値は以降レコードの「diff_クラスター」として引用される。「diff_クオリティ_ヒストグラム」値がKyを超過しない場合は、ステータス出力1007を「not_detected」にセット。
【0183】
ステータスが「detected」にセットされている場合、二次元の「diffクラスタ」(「実際の_diff」による「実際の_TOA」)例にほとんど適合する、線形のラインの「最小二乗平均誤差(least mean square error)」(LMSE)推定を実行。LMSE推定は既知の推定技術で、古典文献に記述される。
【0184】
推定された線形のラインは次のように表わされる。
diff=「est diff0」+「estドリフト」*(TOA−TOA0)、ここでTOA0は「diffクラスタ」レコードからの最も小さい「実際のTOA」値、「est diff0」は「好ましいTOD」1007の推定された出力パラメータ、及び「estドリフト」は出力パラメータ「ドリフト」1007の推定である。対応する「ビン集団」によって標準化された「diffクオリティヒストグラム」値は、「クオリティ」出力1007値である。
【0185】
「トラッキング」モードでは、以下の相違点を除いて、常に、「取得」モードにおける場合と類似した方法でデータを処理する。
・「known diff」値は、「prev est diff0」+「prev est drift」*(「current TOA0」−「prev TOA0」)に設定される。「prev est diff0」及び「prev TOA0」の用語は、前の演算(「取得」モード又は「トラッキング」モードのいずれか)で評価された「est diff0」及び「TOA0」に相当する。「current TOA0」の用語は、前の演算の「TOA0」である。
・「トラッキング」モードのためのTy4マイクロ秒(Ty4が概して2000のとき)のより小さな値は、「取得」モードのTy2に置き換えられる。
【0186】
<基地局>
ブロック図形式である図18は、基地局1800の主要構成を示す。複数(図では三つ)の前置プロセッサ604,605及び606は、複数(図では三つ)のアンテナ601,602及び603にそれぞれ接続されている。前置プロセッサ604,605及び606は、上述した短距離通信プロトコルの低レベルプロトコルを実行する。
【0187】
アイドル状態のとき、前置プロセッサ604,605及び606は、送受器の新しい接続が確立されることを待機する。接続が形成された場合、呼出パラメータ(例えば、ブルートゥースのデバイス・アドレス、TOD、暗号化キー、認証鍵など)を報告するとともに、中央演算処理装置607に呼出ストリームを送信する。前置プロセッサがアイドル状態のとき、基地局周辺から送出される送受器を受信する(検出する、モニターする)ためにも使用される。中央演算処理装置607は、その後、呼出パラメータ及び正確なハンドオフ時間を前置プロセッサに送信する。前置プロセッサは、基地局周辺にあるかのように、その時点で、送受器との連絡を継続する。
【0188】
分離回路モジュール612(TOD同期化と送受器検出)は、上述した技術に従って、新しい送受器の着信を検出するために及び全ての呼出のTODを同期化するために使用される。ユニット612は、それ自身のアンテナ611を有することが示されている。
【0189】
中央演算処理装置607は、新しい送受器及び正確なTOD判断に関するデータを受信し、周辺の基地局からのデータを受信し、「隣接接続テーブル」を維持し、切替装置及び他の基地局と通信する、前置プロセッサ604,605及び606の動作を制御する。ローカル・エリア・ネットワーク・インターフェース609は、例えば10Base−T又は100Base−Tのイーサネット(登録商標)への接続のような、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)140への接続のための適当な標準的なインターフェースである。メモリ608及び不揮発性メモリ(NVM)610は、中央演算処理装置(CPU)607と接続して示されている。
【0190】
図19は、図18で述べられた前置プロセッサ604,605及び606のうちの一つを代表して604の実行について、より詳細に示されている。ベース・バンドプロセッサ631は、伝送及び受信チャンネルを確定し、スピーチをエンコード及びデコードし、誤差修正、認証及び暗号化を処理する。無線周波数前置630は、データを変調及び復調し、アンテナ601に接続される。ベース・バンドプロセッサ631は、それぞれのホップの周波数(「周波数制御」633)を制御し、RF前置からデータ(「エネルギー、検出時間」634)を送信及び受信し、信号強度(「ベース・バンドパラメータ」635)の表示を受信する。
【0191】
<WPBXのためのアプリケーション>
前のセクションの大部分は、通信技術アプリケーションをサポートするWPBXのためのこの発明において開示された方法の使用を明確にする。図5,6及び7で示された方法を除いて、上述した大部分の方法は、以下示すように、独立したアプリケーションである。
−装置の移動性を支持する目的の短距離通信プロトコルの分割方法。通信技術関連プロトコルを含む高レベルプロトコル、及び短距離通信リンク上のPPPのようなデータ変換のためのプロトコル。
−基地局の同期化のための方法。
−基地局から他への伝送器の移動を検出する方法。
−いつハンドオフを実行し、どの基地局が電話を渡すかを決定する方法。
【0192】
これらの方法は、ブルーツースチップセットのような短距離通信の伝送器/受信器を装備しているモバイル装置を接続するために実行されることができる。スイッチ及び基地局が、ある基地局から別の局へ接続のハンドオフを処理する場合、このような装置は、ある基地局のカバー領域から他のカバー領域へ移動することができる。一般的なアプリケーションは、団体の電子メールサーバへのブルーツース短距離通信リンクを装備したラップトップ・コンピュータの接続かもしれない。別の考えられるアプリケーションは、例えばブルーツース無線リンクに関してPPP(ポイント・ツー・ポイントプロトコル)を利用するようなモバイル装置で中央のリモートアクセス・サーバを経由してインターネットに接続することである。システムはさらにいくつかのそのようなアプリケーションをサポートすることができる。
【0193】
例えば、図24で示されるように、携帯情報(デジタル)端末(PDA)1301、ラップトップ・コンピュータ1302及びセルラー方式の送受器1303は、システム基地局1304及び1305へ接続する。PDA1301及びラップトップ1302は、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)1306を経由してメッセージを送信又は受信するための電子メールサーバ1308に接続することができ、インターネット接続用のリモートアクセス・サーバ(RAS)1309にさらに接続することができる。セルラー方式の送受器1303は、別の送受器(図示せず。)に、又は通信技術ゲートウェイ1306を経由してPSTNに接続することができる。基地局1304及び1305並びにスイッチ1307は、上述した方法を利用して、通信プロトコルの様々なレベルを処理する。
【0194】
本発明の範囲におけるモバイル・ユニットは以下の装置、即ち、電話機の送受器、標準のコードレス電話機の送受器、セルラー方式の電話送受器、個人データ装置、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、電子メールサーバ、又は中央のリモートアクセス・サーバを経由してインターネットにポイント・ツー・ポイント(PPP)を利用する装置、ヘッドセット(コードレスヘッドセットを含む。)個人用サーバ、携帯型コンピュータ(又は演算装置)、無線(ビデオ又はスチール)カメラ、又はモバイル音楽プレーヤ(即ち、MP−3装置など)の装置のいずれかである。
【0195】
本発明は限定された数の実施形態に関して述べたが、ここで開示したように、発明の範囲内になるように意図された多くの変形、修正及び発明の他の適用を作成できることが認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】
比較的大きな領域をカバーするセルラー方式システムと比較的より小さな領域をカバーする無線構内交換機(WPBX)システムの図であり、セルラー方式送受器が、セルラー方式システムの基地局及びWPBXシステムの基地局と通信することができることを示す図である。
【図2】
図1のWPBXシステムとして用いるのに適しているWPBXシステムの主要な構成要素及び構造を示す略ブロック図である。
【図3A】
WPBXをアナログ電話回線通信機能(PSTN)に接続する追加のゲートウェイを備えた、図2のWPBXのようなWPBXを組み入れる通信システムの略ブロック図である。
【図3B】
WPBXを構内交換機(PBX)に接続する追加のゲートウェイを備えた、図2のWPBXのようなWPBXを組み入れる通信システムの略ブロック図である。
【図4】
ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)によって相互に連結した基地局、スイッチ及びゲートウェイを備えた、WPBXの構造を示す略ブロック図である。
【図5】
WPBXの基地局の出所における呼び出し「セットアップ」のための手順を示すフローチャートである。
【図6】
WPBXの基地局の受信における呼び出し「セットアップ」のための手順を示すフローチャートである。
【図7】
WPBXの基地局のスイッチにおける呼び出し「セットアップ」のための手順を示すフローチャートである。
【図8A】
本発明に沿った、特にハンドオフ中のWPBXの基地局及びスイッチそれぞれにおける実行のために通信プロトコルを低レベルと高レベルのプロトコルに分割するための構造を示す略ブロック図である。
【図8B】
本発明に沿った、特にハンドオフ中のWPBXの基地局及びスイッチそれぞれにおける実行のために通信プロトコルを低レベルと高レベルのプロトコルに分割するための構造を示す略ブロック図である。
【図9A】
本発明に従って、特にハンドオフの間にWPBXの基地局の大まかな及び最適な同期化を示すブロック図である。
【図9B】
本発明に従って、特にハンドオフの間にWPBXの基地局の大まかな及び良い同期化を示すブロック図である。
【図9C】
本発明に従って、特にハンドオフの間にWPBXの基地局の大まかな及び良い同期化を示すブロック図である。
【図10】
ホップの間、Kホップごとに一回、基地局が伝送するエネルギーは、伝送する基地局からの伝送を通常受信しない他の基地局が伝送する基地局と同期化できるように増加することを示す、本発明に従った基地局の伝送出力のグラフである。
【図11】
発明に従った、基地局の主要構成のための構造を示すブロック図である。
【図12】
本発明に従った、ハンドオフの発生から高レベルのプロトコルを分離するためにスイッチで実行する「呼び出しルート割当タスク」を示すフローチャートである。
【図13】
本発明に従った、呼出しの間に基地局のカバー領域の送受器の到着を検出するために受動的な方法を示す略ブロック図である。
【図14A】
1つの基地局と通信する送受器と、送受器がカバー領域に入るのを待つ6つの他の隣接する基地局を示す、本発明に従った図である。
【図14B】
本発明に従って、送受器と通信する基地局、及び隣接する基地局による伝送を示すグラフである。
【図14C】
本発明に従って、送受器と通信する基地局、及び隣接する基地局による伝送を示すグラフである。
【図14D】
本発明に従って、送受器と通信する基地局、及び隣接する基地局による伝送を示すグラフである。
【図15A】
本発明に従った、送受器及び隣接する基地局と通信する基地局による送受器の検出を示す図である。
【図15B】
本発明に従った、送受器及び隣接する基地局と通信する基地局による送受器の検出を示す図である。
【図16A】
本発明に従った、カバー領域に入る送受器を検知するために基地局が用いることができる手順を示すフローチャートである。
【図16B】
本発明に従った、基地局に接続される送受器が他の基地局のカバー領域へ動くことを決定するために基地局が用いることができる手順を示すフローチャートである。
【図17A】
本発明に従った、受動検知方法が用いられるとき、中央のスイッチで実行される、ハンドオフ決定をする方法を示す略ブロック図である。
【図17B】
アクティブ検出方法が使用されるとき中央スイッチにおいて実行される、本発明に従ったハンドオフ判定方法の略ブロック図である。
【図18】
中央演算処理装置(CPU)、前置プロセッサ、メモリ、TOD同期化、及び送受器検出ユニット、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)へのインタフェースからなる、本発明に従った基地局の略ブロック図である。
【図19】
図18の本発明に従った基地局の前置プロセッサを示す略ブロック図であって、その前置プロセッサは、ベース・バンド・プロセッサ、無線周波数(RF)前置からなる。
【図20】
マッチング相関器を基礎とした、本発明に従った検出器及び最適TOD推定器の構造を示す略ブロック図である。
【図21】
図20の本発明に従ったタイム周波数相関器の実行を示す略ブロック図である。
【図22】
2つのスイッチをもつ本発明に従ったWPBXシステムの実行を示す略ブロック図である。
【図23】
「PING」コマンドを発生する基地局が、送受器が接続される基地局と同じであるとき、送受器への「PING」コマンド伝送と送受器からの「ECHO」レスポンス受信の本発明における手順を示すフローチャートである。
【図24】
無線送受器のみならず個人データ装置の移動性をサポートする本発明の方法を利用するシステムを示す略ブロック図である。
Claims (71)
- 少なくとも2つの基地局、基地局と通信する少なくとも1つのスイッチからなる無線通信システムにおいて、
短距離通信プロトコルを、正確な時間の同期化を必要とするタスクを実行するための低レベルプロトコルと、正確な時間の同期化を必要としない高レベルプロトコルに分割すること、
基地局とモバイル・ユニットの各接続のために、モバイル・ユニットと接続された基地局で低レベルプロトコルの例を実行し、スイッチで高レベルプロトコルの例を実行すること、
からなるモバイル・ユニットと基地局間の通信方法。 - 低レベルプロトコルが、基地局、周波数ホッピング、エラー修正、正確な時間の同期化、装置アドレス、大まかな日時(TOD)、ボイス・チャンネル配分、エラー修正パラメータの転送、暗号化キー、認証キー、ボイス・コーディング、装置のアドレス指定、パークされたモバイル・ユニットのアドレス、非同期データ・リンクの定義、FIFOのデータによってモバイル・ユニットに伝送されるRF信号の制御及び調節から構成される群から選択された手順からなり、
高レベルプロトコルが、リンクのセットアップと制御、高レベルプロトコル・マルチプレクシング、パケット・セグメント化及び再アセンブル、サービス・マネジメントのクオリティ、サービス発見、論理リンク・マネージャのシリアルポートのエミュレーション、ブルートゥース及び赤外線プロトコルの適用のための相互運用、モバイル・ユニット間のスピーチ及びデータの呼び出しの呼び出し制御信号及び設立、ワイヤレス・アプリケーション・プロトコル(WAP)のための通信運搬体としてのPPPを備えたブルートゥース無線技術のための相互運用、ベース・バンド制御器及びリンク・マネージャへのコマンド・インタフェース、利用可能なサービスを発見するステータス情報へのアクセス、コードレス電話技術、送受器におけるインターホン特徴のサポート、シリアル・ポートのエミュレーション、ヘッドセットの使用のサポート、ダイヤル・アップ通信網のサポート、ファックスの送受信のサポート、モバイル・ユニットがいかにしてPPPでLANにアクセスできるかを明確にする、汎用のオブジェクトの交換を明確にすること、オブジェクト・プッシュ・モデルをサポートすること、ファイル伝送をサポート、モバイル・ユニットの同期化、から構成される群から選択された手順からなること、
を特徴とする、請求項1記載の方法。 - 基地局及びスイッチにおいて同時にプロトコルの多くの例を処理することを可能とするためにリアル・タイム・マルチ・タスク・オペレーティング・システムを用いることをさらに含む、請求項1記載の方法。
- スイッチが、高レベル・プロトコルから低レベルプロトコル及び低レベルプロトコルから高レベルプロトコルデータのルート割当処理を行うことを特徴とする、請求項1記載の方法。
- モバイル・ユニットが短距離無線通信トランスミッタ/受信器を装備されることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- モバイル・ユニットが、
電話送受器、標準のコードレス電話送受器、携帯電話送受器、パーソナル・データ装置、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、電子メール・サーバ、中央アクセス・サーバを介すインターネットへのポイント・ツー・ポイント・プロトコル(PPP)を使用する装置、ヘッドセット、パーソナル・サーバ、携帯型コンピュータ、無線カメラ、モバイル音楽プレーヤ、
からなる群から選択される装置であることを特徴とする、請求項1記載の方法。 - 基地局間の通信リンクが、RFリンク及び陸線からなる群から選択されることを特徴とする、基地局間の通信リンクを提供すること、
通信リンク上の基地局間の接続ステータス情報及び同期化情報を伝送すること、
をさらに含む請求項1記載の方法。 - 有線又は無線のローカル・エリア・ネットワークを介して基地局及びスイッチが接続されることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 複数の第1基地局が第1スイッチに接続され、
複数の第2基地局が第2スイッチに接続され、
スイッチが、処理され互いのステータス・テーブルのコピーが維持される、呼び出し及び接続のためのステータス・テーブルを維持し、
スイッチがそのステータス・テーブルの1つを更新するとき、そのスイッチは更新されたステータス・テーブルを他のスイッチに送信すること、
を特徴とする、請求項1記載の方法。 - 無線通信システムが、送受器からなるモバイル・ユニットからの呼び出しを処理する無線構内交換機(WPBX)からなること、
を特徴とする、請求項1記載の方法。 - スイッチにおいて、WPBXによって処理される各アクティブ呼び出しのための独自の呼び出し識別番号、呼び出しの出所、呼び出し識別、呼び出しの宛先、呼び出し番号識別(CNID)、宛先番号(DN)、親基地局識別、宛先基地局識別、呼び出しのステータス、課金のための情報、パフォーマンス分析のための情報からなる群から選択された情報を含む、WPBXによって処理される呼び出しのテーブルを維持すること、
をさらに含む、請求項10記載の方法。 - スイッチにおいて、各呼び出しのため、送受器ID、現時点の基地局ID、高レベルプロトコルの処理、低レベルプロトコルの処理、ハンドオフのための候補基地局の数、ハンドオフのための候補基地局のリスト、各候補基地局のためのハンドオフ・ステータスのリストからなる群から選択された情報からなる接続のテーブルを維持すること、
をさらに含む、請求項10記載の方法。 - モバイル・ユニットと接続される基地局からなる無線通信システムにおいて、
モバイル・ユニットと接続される基地局から、呼び出しパラメータと大まかな同期化情報を少なくとも1つの隣接する基地局へ送信すること、及び
少なくとも1つの隣接する基地局において、
モバイル・ユニットと接続される基地局、
モバイル・ユニット、及び
少なくとも1つの隣接する基地局及びモバイル・ユニットと接続される基地局の範囲内のビーコン・トランスミッタからのビーコン信号、
の少なくとも1つの伝送をモニタリングすること、
からなる少なくとも1つの隣接する基地局をモバイル・ユニットと接続された基地局と接続する方法。 - モバイル・ユニットが、
電話送受器、標準のコードレス電話送受器、セルラー方式電話送受器、パーソナル・データ装置、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、電子メール・サーバ、中央のリモート・アクセス・サーバを介してインターネットへのポイント・ツー・ポイント・プロトコル(PPP)を利用する装置、ヘッドセット、パーソナル・サーバ、携帯型コンピュータ、無線カメラ、およびモバイルの音楽プレーヤ、からなる群から選択された装置であることを特徴とする、請求項13記載の方法。 - 多数の基地局、及び基地局と通信する少なくとも1つのスイッチからなる無線通信システムにおいて、少なくとも1つの近接基地局を、1つのモバイル・ユニットに接続された基地局と同期化させるための方法であって、
モバイル・ユニットに接続された基地局から、標準伝送よりも高い伝送出力で、選択された時間間隔で周期的に伝送すること、
少なくとも1つの近接基地局にて、より高い伝送出力で伝送されたものを受信すること、
からなることを特徴とする方法。 - 選択された時間間隔が、一連の周期的ホップでの同期化ホップであり、
その同期化ホップの間に増加した伝送出力が、標準伝送出力の少なくとも2倍の大きさであることを特徴とする、請求項15記載の方法。 - 選択された時間間隔が、一連の周期的なホップでの同期化ホップであり、
その同期化ホップは、残る周期的なホップとは異なった周波数で伝送されることを特徴とする、請求項15記載の方法。 - モバイル・ユニットが、短距離無線通信の発信器/受信器を備えていることを特徴とする、請求項15記載の方法。
- モバイル・ユニットが、
電話送受器、標準のコードレス電話送受器、セルラー方式の電話送受器、パーソナル・データ装置、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、電子メール・サーバ(PDA)、中央のリモート・アクセス・サーバを介してインターネットへのポイント・ツー・ポイント・プロトコル(PPP)を利用する装置、ヘッドセット、パーソナル・サーバ、携帯型コンピュータ、無線カメラ、モバイル音楽プレーヤからなる群から選択された装置であることを特徴とする、請求項15記載の方法。 - 基地局間に通信リンクを設けることであって、その基地局間の通信リンクは、RFリンク、陸線からなる群から選択され、
通信リンクの基地局間で接続ステータス情報及び大まかな同期化情報を伝送すること、をさらに含むことを特徴とする、請求項15記載の方法。 - 基地局とスイッチが、有線或いは無線のローカル・エリア・ネットワーク(LAN)を介して接続されることを特徴とする、請求項15記載の方法。
- 第1の複数の基地局が第1のスイッチに接続され、
第2の複数の基地局が第2のスイッチに接続され、
そのスイッチは、それらが処理する呼び出し及び接続のためのステータス・テーブルを維持し、互いのステータス・テーブルのコピーを維持し、
スイッチがステータス・テーブルの1つを更新するとき、スイッチは他のスイッチに対し更新されたステータス・テーブルを送信することを特徴とする、請求項15記載の方法。 - 無線通信システムは、送受器を含むモバイル・ユニットからの呼び出しを処理する無線の構内交換機(WPBX)からなることを特徴とする、請求項15記載の方法。
- スイッチにおいて、
WPBXによって処理される各アクティブ呼び出しのための独自の呼び出し識別番号、呼び出しの出所、呼び出しの宛先、呼び出し番号識別(CNID)、宛先番号(DN)、親基地局識別、宛先基地局識別、呼び出しのステータス、課金情報、パフォーマンス分析のための情報からなる群から選択された情報を含む、WPBXによって処理される呼び出しのテーブルを維持すること、
を更に含む請求項23記載の方法。 - スイッチにおいて、各呼び出しのために、送受器ID、現時点の基地局ID、高レベルプロトコルの処理、低レベルプロトコルの処理、ハンドオフのための候補基地局の数、ハンドオフのための候補基地局のリスト、及び各候補基地局のためのハンドオフ・ステータスのリストからなる群から選択された情報からなる接続のテーブルを維持すること、を更に含む請求項23記載の方法。
- モバイル・ユニットと接続される基地局からなる無線通信システムにおいて、
モバイル・ユニットに接続された基地局が、モバイル・ユニットとの接続についての情報を、大まかなTOD及びモバイル・ユニットのための装置アドレスを含めて、少なくとも1つの近接基地局へ供給すること、
少なくとも1つの近接基地局において、情報を受信すること及びモバイル・ユニットが伝送しそうな周波数のリストを作ること、
少なくとも1つの近接基地局において、モバイル・ユニットによって伝送された1つの信号をチェックすること、
からなる少なくとも1つの近接基地局のカバー範囲で特定のモバイル・ユニットの存在を検出する方法。 - 近接基地局において、妨害によってブロックされない周波数をモニタすることを更に含む、請求項26記載の方法。
- モニタされる各周波数のために、特定の持続時間に検出された多くのホップのヒストグラム、及び、平均信号雑音比を維持することを更に含む、請求項27記載の方法。
- ホップの信号対雑音比(SNR)の機能としてモニタされている周波数のスペクトル明瞭性の基準決定を更に含む請求項28記載の方法。
- 時間の大半において最良の明瞭性の基準を持つ周波数の群(M)をモニタすることを更に含む請求項29記載の方法。
- 最良の明瞭性の基準を持つ周波数の群に無い周波数を周期的にモニタすることを更に含む請求項30記載の方法。
- モバイル・ユニットが、
電話送受器、標準のコードレス電話送受器、携帯電話送受器、パーソナル・データ装置、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、電子メール・サーバ、中央のリモート・アクセス・サーバを介してインターネットへのポイント・ツー・ポイント接続プロトコル(PPP)を利用する装置、ヘッドセット、パーソナル・サーバ、携帯型コンピュータ、無線カメラ及びモバイル音楽プレーヤ、
を含む群から選択される装置であることを特徴とする請求項26記載の方法。 - 基地局間の通信リンクがRFリンク及び陸線を含む群から選択されることを特徴とする、基地局間で通信リンクを提供すること、及び、
基地局間の接続ステータス情報及びおおまかな同期化情報を通信リンク上に転送すること、
を更に含む請求項26記載の方法。 - 基地局及びスイッチが、有線或いは無線のローカル・エリア・ネットワーク(LAN)を介して接続されることを特徴とする請求項26記載の方法。
- 無線通信システムが、送受器を含むモバイル・ユニットからの呼び出しを処理する無線構内交換機(WPBX)を含むことを特徴とする請求項26記載の方法。
- 周波数ホッピングが基地局とモバイル・ユニット間の通信のために用いられることを特徴とする、基地局によってモバイル・ユニットを検出するための方法であって、
モバイル・ユニットに接続された基地局において周期的にホップをうみだすこと、及び、
モバイル・ユニットに接続された基地局によって生じたホップの間に少なくとも1つの隣接基地局からのモバイル・ユニットと通信すること、
を含む方法。 - 互いに接近していない隣接基地局においてモバイル・ユニットと通信するために同じホップを使用すること、及び、
互いに接近している隣接基地局においてモバイル・ユニットと通信するために異なるホップを使用すること、
を更に含む請求項36記載の方法。 - モバイル・ユニットに接続された基地局からなる無線通信システムにおいて、モバイル・ユニットがそのカバー領域に入るのを待つ少なくとも1つの基地局によって送受器を検出する方法であって、
モバイル・ユニットがそのカバー領域に入るのを待つ少なくとも1つの基地局及びモバイル・ユニットに接続された基地局から、PINGコマンドをモバイル・ユニットに送信すること、及び、
モバイル・ユニットがそのカバー領域に入るのを待つ基地局で、モバイル・ユニットからECHO返答を受信すること、
からなる方法。 - モバイル・ユニットがそのカバー領域に入るのを待つ基地局から、モバイル・ユニットに接続された基地局がもたらした時間間隔の間PINGコマンドを送信することを更に含む請求項38記載の方法。
- ECHO返答を受信する各基地局において、ECHO返答のクオリティを測定し、基地局に接続されたスイッチにクオリティ基準を報告することを更に含む請求項38記載の方法。
- エネルギー・レベル測定、信号対雑音比(SNR)測定、パケット損失率及びビット・エラー率測定(BER)からなる群から選択された技術によって、各ECHO返答のクオリティを測定することを更に含む請求項38記載の方法。
- PINGコマンドが、モバイル・ユニットのための装置アドレス、モバイル・ユニットのための識別子、メッセージ長、及びデータからなる群から選択されたデータ・フィールドを含み、またECHO返答は、モバイル・ユニット、メッセージ長、及びデータのための識別子からなる群から選択されたデータ・フィールドを含むことを特徴とする請求項38記載の方法。
- 各基地局で、モバイル・ユニットと隣接基地局間の接続についての情報を維持することであって、この情報は、接続の数、送受器ID、基地局ID、ハンドオフ・ステータス、及び送受器検出ステータスからなる群から選択されることを特徴とする請求項38記載の方法。
- 送受器検出ステータス情報が、成功PINGの数、前の成功PINGの時間、成功PINGのためのクオリティ測定からなる群から選択される情報を含むことを特徴とする請求項43記載の方法。
- モバイル・ユニットが、
電話送受器、標準のコードレス電話送受器、携帯電話送受器、パーソナル・データ装置、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、電子メール・サーバ、中央のリモート・アクセス・サーバによってインターネットへのポイント・ツー・ポイント接続プロトコル(PPP)を利用する装置、ヘッドセット、パーソナル・サーバ、携帯型コンピュータ、無線カメラ及びモバイル音楽プレーヤ、
からなる群から選択される装置であることを特徴とする請求項38記載の方法。 - 基地局間の通信リンクがRFリンク及び陸線からなる群から選択されることを特徴とする、基地局間で通信リンクを提供すること、及び、
基地局間の接続ステータス情報及びおおまかな同期化情報を通信リンク上で転送すること、
を更に含む請求項38記載の方法。 - 無線通信システムが、送受器を含むモバイル・ユニットからの呼出しを処理する無線構内交換機(WPBX)を含むことを特徴とする請求項38記載の方法。
- 少なくとも2つの基地局、基地局と接続された少なくとも1つのスイッチ、及び少なくとも1つのモバイル・ユニットからなる無線通信システムにおいて、モバイル・ユニット及び隣接する基地局と通信する基地局からモバイル・ユニットをハンドオフする方法であって、
複数の基地局によって送受器から受信した複数の信号を平滑化すること、
信号を互いに比較すること、
また信号クオリティに基づいたハンドオフのための基地局を選択すること、
からなる方法。 - 信号が、所定の基地局からの次の信号を包含する時間間隔について所定の基地局から受信された平均信号クオリティを算出することにより比較される請求項48記載の方法。
- 一以上の基地局から信号が受信される時間の間のみ信号を比較することから更になる請求項48記載の方法。
- 信号クオリティが、エネルギー・レベル、信号対ノイズ比(SNR)、パケット損失比及びビット誤差比(BER)からなる群から選択された量に基づいている請求項48記載の方法。
- 基地局がホップ中のモバイル・ユニットと通信し、さらに信号の比較に先立って、同じホップの量を同時に揃えることからなる請求項48記載の方法。
- 量がホップの数(X)について平均される請求項52記載の方法。
- モバイル・ユニットが、電話の送受器、標準コードレス電話の送受器、セルラー方式の電話送受器、パーソナル・データ装置、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、電子メール・サーバ、中央のリモート・アクセス・サーバを介してインターネットにポイント・ツー・ポイント・プロトコル(PPP)を利用する装置、ヘッドセット、パーソナル・サーバ、携帯型コンピュータ、無線カメラ及びモバイル音楽プレーヤからなる群から選択された装置である請求項48記載の方法。
- 基地局間に通信リンクを提供し、基地局間の通信リンクがRFリンク及び陸線からなる群から選択され、通信リンクを通じて基地局間の接続ステータス情報及び同期化情報を転送することから更になる請求項48記載の方法。
- 基地局及びスイッチが無線又は有線のローカル・エリア・ネットワーク(LAN)を介して接続されている請求項48記載の方法。
- 無線通信システムが、送受器からなるモバイル・ユニットからの通話を扱う無線構内交換機(WPBX)からなる請求項48記載の方法。
- 少なくとも2つの基地局と、基地局を連絡する少なくとも1つのスイッチからなる無線通信システムにおいて、低レベル通信プロトコルの事例がモバイル・ユニットに接続された基地局で実行されており、モバイル・ユニットに接続された基地局から近接する基地局への接続のハンドオフを実行する方法であって、
スイッチにて、選択された近接する基地局の一つにハンドオフを実行するときを決定し、
選択された近接する基地局の一つにて、少なくとも同期化された日時(TOD)パラメータを含む低レベル通信プロトコルのコピーを作成し、
スイッチから、指定されたTODでモバイル・ユニットとの通信を中止するためのコマンドをモバイル・ユニットと接続された基地局に送り、指定されたTODでモバイル・ユニットと通信を開始するためのコマンドを選択された近接する基地局の一つに送り、
スイッチ及び基地局における接続ステータステーブルを更新する
ことからなる方法。 - 接続が電話呼び出し及びデータリンクからなる群から選択される請求項58記載の方法。
- 低レベル通信プロトコルが、基地局によりモバイル・ユニットに送られるRFの制御及び変調、周波数ホッピング、誤差修正、正確な時間同期化、装置アドレス、大まかな日時(TOD)、音声チャンネル配分、前方誤差修正パラメータ、暗号化キー、認証キー、音声コード化、装置アドレシング、待ち状態のモバイル・ユニットのアドレス、非同期化データリンク及びデータFIFOsからなる群から選択された処理手順からなる請求項58記載の方法。
- モバイル・ユニットに短距離無線通信送信機/受信機が備えられている請求項58記載の方法。
- モバイル・ユニットが、電話の送受器、標準コードレス電話の送受器、セルラー方式の電話送受器、パーソナルデータ装置、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、電子メール・サーバ、中央のリモート・アクセス・サーバを介してインターネットにポイント・ツー・ポイント・プロトコル(PPP)を利用する装置、ヘッドセット、パーソナル・サーバ、携帯型コンピュータ、無線カメラ及びモバイル音楽プレーヤからなる群から選択された装置である請求項58記載の方法。
- 基地局間に通信リンクを提供し、基地局間の通信リンクがRFリンク及び陸線からなる群から選択され、通信リンクを通じて基地局間の接続ステータス情報及び同期化情報を転送することから更になる請求項58記載の方法。
- 基地局及びスイッチが無線又は有線のローカルエリアネットワーク(LAN)を介して接続されている請求項58記載の方法。
- 無線通信システムが、送受器からなるモバイル・ユニットからの通話を扱う無線構内交換機(WPBX)からなる請求項58記載の方法。
- モバイル・ユニットと接続された基地局からなる無線通信システムにおける、モバイル・ユニットとの接続のハンドオフを受信するに先立って、モバイル・ユニットを検知し同期化する方法であって、
モバイル・ユニットに接続された基地局から、少なくとも一つの近接する基地局に大まかな同期化情報を送り、
近接する基地局にて、モバイル・ユニットに接続された基地局により与えられた大まかな同期化情報に基づいて、モバイル・ユニットに関して正確なタイミングをもつ「目標」信号について広域検索を実行し、
モバイル・ユニットからの実際の信号について検索を狭め、
目標信号を獲得し、
近接する基地局をモバイル・ユニットと接続された基地局と同期化する方法。 - モバイル・ユニットに短距離無線通信送信機/受信機が備えられている請求項66記載の方法。
- モバイル・ユニットが、電話の送受器、標準コードレス電話の送受器、セルラー方式の電話送受器、パーソナルデータ装置、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、電子メール・サーバ、中央のリモート・アクセス・サーバを介してインターネットにポイント・ツー・ポイント・プロトコル(PPP)を利用する装置、ヘッドセット、パーソナルサーバ、携帯型コンピュータ、無線カメラ及びモバイル音楽プレーヤからなる群から選択された装置である請求項66記載の方法。
- 基地局間に通信リンクを提供し、基地局間の通信リンクがRFリンク及び陸線からなる群から選択され、通信リンクを通じて基地局間の接続ステータス情報及び同期化情報を転送することから更になる請求項66記載の方法。
- 基地局及びスイッチが無線又は有線のローカルエリアネットワーク(LAN)を介して接続されている請求項66記載の方法。
- 無線通信システムが、送受器からなるモバイル・ユニットからの通話を扱う無線構内交換機(WPBX)からなる請求項66記載の方法。
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