JP4098229B2 - 放送塔の発見およびフェールオーバーの方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般には放送システムに関する。より詳細には、本発明は、サービス区域内の放送塔を見つけ、サービス区域内の放送塔を自動的に選択するシステムおよび方法に関する。

ますます移動性のある社会になるのに従い、モバイルコンピューティングデバイスは普及と成長の時期を迎えている。携帯電話、無線ＰＤＡ、ワイヤレス型のラップトップ機、およびその他の移動通信機器は、主流を占める顧客に目立って浸透しつつある。しかし、真に十分なカバーエリアを持ち、安価、小型で電池効率のよい無線通信システムがないことにより、この成長の制約となり、顧客の満足度の限界となっている。セルラー方式のデータ送信電話技術を利用した解決法は到底電力効率がよいとは言えず、（相対的な）コストとサイズの負担のために実用には向かない。同様に、それら問題を解決しようとする他の試みも同様に適さないことが判明している。例えば、いくつかの団体が、周波数変調（ＦＭ）副搬送波により情報を受信する移動機器の利用を試みた。ＦＭ副搬送波（「ＳＣＡ」（Ｓｕｂｓｉｄｉａｒｙ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ）とも称する）は、ＦＭ局の利用可能な変調帯域幅内のＦＭステレオより上の利用可能周波数を利用する。副搬送波は、通例、ラジオ局がリースし、ＦＣＣあるいはその他の国による規制を受けている。

ＦＭ副搬送波システムの例としては、Ｄａｔａ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＤＢＣ）が所有し、維持管理しているＱＵＯＴＲＥＫシステムがあり、ハンドヘルド型のモバイル機器に株価を配信している。しかし、ＱＵＯＴＲＥＫシステムは、その用途が株価の受信に限られた専用システムである。このシステムには他にも様々な制限があり、モバイルコンピューティングデバイスとして使用するには適していない。同様に、セイコー株式会社は、手首に装着するデバイスにショートメッセージを送信するＦＭ副搬送波システムを実現した。しかし、このシステムに使用されたハードウェアと通信方式は比較的原始的なものであり、結果としてメッセージの送信に過度な冗長性が必要であった。これらの欠点とその他の欠点により、このセイコーのシステムは許容できるものではなかった。同様に、ページングシステムには、ＲＤＳ（Ｒａｄｉｏ Ｄａｔａ Ｓｙｓｔｅｍｓ）やＭＢＳ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）システムなどのＦＭ副搬送波を利用したものがある。しかし、それらのシステムは、限られたデータ転送速度でブロードキャスト方式によりショートメッセージを送信する。不都合なことに、許容できるモバイル機器のソリューションは当業界で達せられていない。

セルラー方式の電話技術では、グリッド状のセルとして形成された無線ネットワークと通信を行う。無線ネットワークおよびセルラー電話機との通信は、セルラー電話機に最初に通電すると確立される。セルラー電話機は、信号強度などの基準と三角測量技術を使用して最も近くにある通信塔を見つけることを試みる。セルラー電話機は、ネットワークとの通信が確立されている間は、固定の周波数でまず動作する。セルラー電話機は、信号強度などの基準と三角測量技術を用いて最も近い通信塔を見つけることを試みる。

本発明は、無線クライアントデバイスを含む通信システムに関する。ここに記載するシステムでは、クライアントデバイスは、放送塔からの送信を受信するように特別に構成される点を除いては、今日一般に使用されているような手首に装着する腕時計とすることができる。クライアントデバイスは、１つまたは複数のホームサービス区域に関連付けられ、ホームサービス区域内にあるときにはホームチャンネルで個人メッセージを受信するように構成される。クライアントデバイスは、自己割り当て方法を用いて、ユーザによるやりとりを必要とせずにホームチャンネルを識別および選択する。放送塔発見方法を用いて、サービス区域内の放送塔と利用可能なチャンネルを識別する。フェールオーバー方法を用いて、放送システム内の変更を識別し、例えば別の放送塔に変更する、別の周波数を選択する、スリープモードを選択するなどの適切な動作をとる。

本発明を特徴づけるこれらおよび各種他の特徴および利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を一読することにより明らかになろう。

本発明について、無線クライアントデバイスを含む通信システムとの関連において説明する。下記でより詳細に説明するように、以下で説明する実施形態では、クライアントデバイスは、通信信号を受信するように特別に構成された腕時計型のデバイスとすることができる。以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるように、クライアントデバイスは、フェールオーバー手順を含む放送塔発見プロセスを通じて放送塔と通信リンクを確立する。本発明の主旨から逸脱することなく、ここに記載する実施形態からの些少な偏移も明らかになろう。

本明細書では腕時計型のシステムとして説明するが、本出願の教示は、携帯型およびデスクトップ型のコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、セルラー電話機などの他のモバイル機器あるいは非モバイル機器にも等しく適用できることが明らかになろう。腕時計を使用するのは以下の説明を簡略にするために単に説明を目的としたものであり、「モバイル機器」と同義で使用することができる。

放送塔発見およびフェールオーバーシステムの全体的な動作環境について、図１を参照して下記で説明する。

（動作環境）
図１に、本発明の例示的動作環境（１００）を示す。図に示すように、ＦＭトランシーバあるいは放送が、通信チャンネル（１１０）を通じて各種の電子機器に送信される。ＦＭ受信機またはトランシーバを備える電子機器の例には、デスクトップコンピュータ、腕時計、携帯型コンピュータ、無線セルラー電話機（携帯電話）、および携帯情報端末（ＰＤＡ）などを含めることができる。これらの電子機器は、ＦＭ放送から情報を受信するように構成される。このＦＭ放送は、これらに限定しないが、標準的なＦＭ送信、副搬送波ＦＭ送信、あるいは必要に応じた任意の他の種類のＦＭ送信を含む任意数のものであってよい。

ＦＭ副搬送波はしばしば、連邦通信委員会（ＦＣＣ）で用いられるＳｕｂｓｉｄｉａｒｙ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎを表す用語で特定されるように、ＳＣＡと称することがある。ＦＭ副搬送波は、ＦＭ局のＦＭステレオ帯域中の他には使用されていない帯域幅を利用する。米国では、ＦＣＣにより、この変調帯域幅はＦＭ局の変調帯域幅内のおよそ５３ＫＨｚ〜１００ＫＨｚとすることが規定されている。

図２に、本発明により動作するように構成された電子システム（２１０）を含む例示的な腕時計型デバイス（２００）を示す。腕時計型デバイス（２００）は腕時計バンド（２０４）を含み、この腕時計バンド（２０４）は、腕時計バンドに取り付けられるか、あるいは腕時計バンドの内部に一体形成されたアンテナを含む。アンテナは、時計内部に含まれる電子システム（２１０）に結合されている。電子システムは、図２に示すようにベゼル内に含めても、腕時計型デバイスのいずれか他の部分（図示せず）に含めることもできる。

電子システム（２１０）は、受信機タイプまたはトランシーバタイプのデバイスとして動作するように構成される。図示するように、電子システムは、トランシーバ（２２０）、マイクロコンピュータユニット（ＭＣＵ２３０）、およびアナログ無線機（２４０）を含む。アンテナは、トランシーバ（２２０）に接続し、トランシーバ（２２０）によって制御される。ＭＣＵ（２３０）と無線機コンポーネント間のトランザクションは、ＭＣＵとデジタルトランシーバとのインタフェースを通じて仲介される。腕時計型デバイス（２００）の構成要素は、腕時計サイズの筐体に収納され、動作はバッテリ電力に依存する。

トランシーバ（２２０）は通例、トランシーバの制御、スケジューリング、および後処理タスクを行うデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ２２４）と、デジタル無線機、システムタイミング、およびリアルタイムのイベントディスパッチを含むリアルタイムデバイス（ＲＴＤ２２６）とを含む。ＤＳＰ（２２４）はＭＣＵ（２３０）に結合され、トランシーバタスクはＭＣＵ（２３０）によって命令される。

ＤＳＰのタスクの１つは、副搬送波の位相復元、通信レートの復元および／または追跡、フェーディング効果の補正、復調、デインタリーブ、チャンネル状態の推定、および誤り訂正などの目的で受信データを処理することである。パケットの後処理は、パケット全体を受信した時点、あるいはその他の後の時間に行うことができる。ＤＳＰ（２２４）は、送信データパケットを分析して、ＲＴＤ（２２６）のローカルクロックとの関係で局の信号タイミングを判定する。ローカルクロックは、送信側のクロック信号と同期させて信号サンプリングの整合性を維持する。受信機は、周期的に送信側とシンボル同期して、受信データの読み違いを最少限に抑える。

ＲＴＤ（２２６）のデジタル部は、ＭＣＵ（２３０）およびＤＳＰ（２２４）にシステムクロックを提供する水晶発振器などのシステムの時間基準生成器を含むことがある。この時間基準は、送受信動作のための通信速度およびサンプリングのタイミング、無線動作の開始／停止制御も提供し、ＭＣＵ（２３０）およびＤＳＰ（２２４）へのクロックの一時停止期間を制御する。ＲＴＤ（２２６）も無線動作を行い、その他の動作も行うことがある。無線機（２４０）は、パケットとして構成されたデータのセグメントを受信するように構成される。

図２に示す動作環境は、適切な動作環境の一例に過ぎず、本発明の使用または機能性の範囲について何らの制限を示唆するものではない。本発明とともに使用するのに適する可能性がある他の周知のコンピューティングシステム、環境、および／または構成には、これらに限定しないが、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、ハンドヘルドまたはラップトップデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースのシステム、プログラム可能な消費者家電製品、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、上記のシステムまたはデバイスを含む分散コンピューティング環境などがある。

（無線サービス区域）
各無線クライアントデバイスは、少なくとも１つのサービス区域内で動作するように構成される。サービス区域は、１つまたは複数の放送送信塔によってサービスされる地理的範囲である（図１参照）。無線クライアントデバイス（例えば図２参照）は、ホーム周波数に割り当てられ、その周波数でデバイスの個人データが放送される。無線クライアントデバイスの初期化期間に、無線クライアントデバイスは適切な周波数に同調し、データの受信を開始する。可能である場合は、デバイスはホーム周波数を選択し、個人データを受信する。無線クライアントデバイスはモバイル型とすることができるので、サービス区域は、通勤中や旅行中、ならびにさらに詳細を説明することになるフェールオーバーが生じるその他の状況において変わる可能性がある。サービス区域内で受信を確立するには、少なくとも１つの放送塔を見つける必要がある。

図３に、本発明に関連するサービス区域の例を示す。サービス区域は、分離したサービス区域、重複したサービス区域、あるいは包含されたサービス区域として地理的に配置することができる。分離したサービス区域の一例はサービス区域Ａとサービス区域Ｃにより図示されている。重複したサービス区域の一例はサービス区域Ｃとサービス区域Ｄにより図示されている。包含されたサービス区域の例はサービス区域Ａとサービス区域Ｂにより図示されている。

各サービス区域は、少なくとも１つの放送送信塔を含んでいる。各放送局（放送周波数）は、どの特定のサービス区域にも等しくサービス提供する能力を持つものと考えられ、それゆえすべての利用可能な放送周波数のうち最も弱く、最も位置がよくない周波数によりサービス区域の境界が規定されることになる。サービス区域が複数の放送塔を含む場合、そのサービス区域内の異なる放送塔は同じカバレッジを有するとは限らない。複数の放送塔についてのサービス区域は、すべての放送塔が十分なカバレッジを有する最少の範囲として定義される。サービス区域内の各無線クライアントデバイスは、放送塔からの放送送信を受信することができるクライアントタイプのデバイスと見なす。

フェールオーバー条件は、特定周波数の信号がもはや正常に動作しなくなったときに生じる。サービス区域内の放送塔の数は変化する可能性があり、特定の放送塔が利用不可になる可能性がある。フェールオーバー条件は、放送塔が予期せずにオフライン状態になるか、あるいは何らかの他の障害状態になった結果生じる可能性がある。

（放送サービス）
本発明によれば、各放送送信塔は、サービス区域内の無線クライアントデバイスによって受信されるように構成された通信信号を提供するように構成される。図４に示すように、例示的なＦＭ放送塔は、放送サーバデバイスの指示に従って信号を送信する。放送サーバデバイスは、ネットワーク通信リンクを介してスケジューリングインタフェースと通信することができる。

スケジューリングインタフェースは、１つまたは複数のサービスを選択する手段として構成される。一例では、無線クライアントデバイスのユーザは、スケジューリングインタフェースとやりとりして、ニュース、株価、天気予報、および個人の予定表、アドレス帳などの他機能といったサービスを選択する。選択されたサービスは、後の時間に放送送信するためにデータベースに入れられる。指定された時間に（あるいは時間間隔で）、スケジューリングインタフェースは、放送サーバと通信して選択されたサービスのデータシーケンスの送信を開始する。その後放送サーバは、１つまたは複数の無線クライアントデバイスによる受信のためにデータをフォーマット設定し、送信のためにデータを待ち行列に入れ、待ち行列中のデータを送信のためにＦＭ放送塔に通信する。代替の例では、スケジューリングインタフェースは選択されたサービスを放送サーバに通信する。ブロードキャストサーバは、選択されたサービスを送信する時間間隔をスケジュールする。

各放送送信は、１つまたは複数のフレームの送信に対応する。各フレームは、少なくとも１つのヘッダと、上述した１つまたは複数の選択サービスの内容を含むメッセージペイロードとで編成される。メッセージペイロードは、グローバルメッセージまたは個人的なメッセージに対応することができる。グローバルメッセージは、指定されたサービス区域内に位置するすべてのクライアントが受信することができ、一方、個人メッセージは単一のクライアントが復号することができる。

ヘッダは、サービス区域の識別子と、識別されたサービス区域で利用可能な局のリストとを含む。ヘッダの１つに制御情報も含めることができ、利用可能なチャンネルの変更、特定の無線クライアントデバイスへのサービス区域の割り当て、および特定チャンネル（周波数）の割り当てなどの放送条件を示すことができる。一例では、各フレームが、ヘッダの１つに変更カウンタを含んで、システム内で変更が生じたことを知らせる。無線クライアントデバイス（クライアント）は、変更カウンタを使用していつフェールオーバーを開始するかを判断することができる。

例示的なスケジューリングインタフェースは、コンピューティングデバイスとして実装することができる。また、放送サーバもコンピューティングデバイスとして実装することができる。例示的なコンピューティングデバイス（５００）を図５に示す。

基本的な構成では、コンピューティングデバイス５００は通例、少なくとも１つの処理装置５０２とシステムメモリ５０４とを含む。コンピューティングデバイスの正確な構成とタイプに応じて、システムメモリ５０４は、揮発性（ＲＡＭなど）であっても、不揮発性（ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）であっても、あるいはこれら２つの何らかの組み合わせであってもよい。システムメモリ５０４は通例、オペレーティングシステム５０５、１つまたは複数のプログラムモジュール５０６を含み、またプログラムデータ５０７を含むことがある。この基本的な構成を図５ではこれらの構成要素を点線５０８で囲って示している。

コンピューティングデバイス５００は、追加的な特徴または機能を備えることも可能である。例えば、コンピューティングデバイス５００は、例えば磁気ディスク、光ディスク、あるいはテープなどの追加的なデータ記憶装置（取り外し可能および／または取り外し不可）も含むことができる。そのような追加的な記憶装置を図５には取り外し可能ストレージ５０９および取り外し不可ストレージ５１０として示している。コンピュータ記憶媒体には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、あるいはその他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技術で実装された揮発性および不揮発性、取り外し可能および取り外し不可の媒体がある。システムメモリ５０４、取り外し可能ストレージ５０９、および取り外し不可ストレージ５１０はすべてコンピュータ記憶媒体の例である。コンピュータ記憶媒体には、これらに限定しないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリもしくはその他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）もしくはその他の光学記憶、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶もしくは他の磁気記憶装置、あるいは所望の情報を記憶するのに使用することができ、コンピューティングデバイス５００によってアクセスが可能な任意の他の媒体が含まれる。任意のそのようなコンピュータ記憶媒体をデバイス５００の一部とすることができる。コンピューティングデバイス５００は、キーボード、マウス、ペン、音声入力装置、タッチ入力装置などの入力装置（５１２）も備えることができる。ディスプレイ、スピーカ、プリンタなどの出力装置（５１４）も含めることができる。これらの装置はいずれも当技術分野で知られており、ここで詳細に説明するに及ばない。

コンピューティングデバイス５００は、デバイスがネットワークを介してなど他のコンピューティングデバイス５１８と通信することを可能にする通信接続５１６も含む。通信接続５１６は通信媒体の一例である。通信媒体は通例、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、あるいはその他のデータを、搬送波などの変調データ信号またはその他の搬送機構に具現し、任意の情報伝達媒体を含む。用語「変調データ信号」とは、信号中に情報を符号化するような態様でその特性の１つまたは複数を設定または変化させた信号を意味する。これらに限定しないが、通信媒体の例としては、有線ネットワークや直接配線接続などの有線媒体、および音響、ＲＦ、マイクロ波、衛星、赤外線、およびその他の無線媒体などの無線媒体が含まれる。本明細書で使用する用語「コンピュータ可読媒体」は、記憶媒体と通信媒体の両方を含む。

（放送チャネルの自己割り当て）
無線クライアントデバイスは、放送システムサーバとの通信が可能な送信機を備えていないことがある。例えば、腕時計型デバイスは、受信機機能は備えるが、送信器機能は一切備えない可能性がある。この放送システムのクライアント（無線デバイス）は、送信機機能は持たないことを前提とし、そのため個人メッセージのためのチャンネル（放送周波数）の選択は別の機構を通じて達成されなければならない。

ホーム周波数は、個人メッセージを受信するためにクライアントデバイスが同調しなければならない特定の放送チャンネルに相当する。サーバデバイスとクライアントデバイスは、一切の直接的な通信をすることなく同じ放送チャンネルを選択する。ホーミングとは、クライアントデバイスとサーバデバイスが個人メッセージを通信するために選択された放送チャンネルを共通して理解した状態に達するプロセスである。ホーム局（ホーム放送チャンネル）の選択基準は、信号の信頼性、負荷分散、およびスケーリングなどの基準にその地域ごとに基づく。起動の際に、クライアントデバイスにホームサービス区域が割り当てられる。ユーザは、ウェブサイトベースのサインアップなどのスケジューリングインタフェース（図４参照）を通じて、郵便番号、市外局番、あるいはその他の地域を指示するものに基づいてホームサービス区域を選択する。スケジューリングインタフェースはサーバと通信し、サーバはクライアントデバイスのホームサービス区域の割り当てを決定する。

サーバがクライアントにホームサービス区域を割り当てると、割り当てられたホームサービス区域を放送送信を通じてクライアントデバイスに通信する。この放送送信は、それぞれが特定の周波数に対応する利用可能チャンネルのリストを示すヘッダを含んでいる。クライアントデバイスは、それらのＦＭ周波数の掃引を行って有効なフレームデータを探す。有効なフレームを受信すると、クライアントはヘッダを読み取ってそのサービス区域に割り当てられた放送塔のリストを取り出す。クライアントデバイスは、割り当てられたチャンネルスロット番号から個人メッセージを取り出し、一意のコードを用いてその個人メッセージを解読する。

クライアントデバイスは、暗号化文字列（例えば「ｈｅｌｌｏ ｗｏｒｌｄ」）と一意の制御キーとを使用して一意のコード（例えば１２８ビットコード）を計算する。クライアントデバイスに割り当てられる一意の識別子（例えば通し番号）によって、一意の制御キーが決定される。一例では、乱数生成器のシードなどのコード生成器のシードとして一意の識別子を使用する。放送塔の割り当てや個人的なメッセージのチャンネル番号（ホーム局）などの一意のコードからクライアント番号が生成される。一例では、一意の識別子は、クライアントデバイスに関連付けられた一意の通し番号に対応する。一意のコードの例は１２８ビットコードであり、この場合、一意のコードの３２ビットをオフセット量として使用して、そのサービス区域内の利用可能な放送塔のリストから放送塔の割り当てを決定する。例えばオフセット＝Ｎモジュロｎであり、Ｎは一意のコード中の３２ビットに対応し、ｎはサービス区域内で利用可能な局の数である。

放送サーバは、上述と同様の方法で特定のクライアントに送信するための個人メッセージを符号化するように構成される。放送サーバは、すべてのクライアントデバイスの一意の制御キーを知っている。各個人メッセージは、クライアントデバイスの一意の制御キーおよび一意の識別子に従って符号化される。一例では、放送サーバは、クライアントデバイスで計算される１２８ビットコードと全く同じ１２８ビットコードを計算する。放送塔と個人メッセージチャンネルの自動割り当ては、上述の自己割り当ての手順を使用して決定される。

（ホーミングおよびローミング）
先に述べたように、各クライアントデバイス（例えば図２を参照）は、そのデバイスの個人データを放送するホーム周波数に割り当てられる。サービス区域内で受信を確立するには、少なくとも１つの放送塔を見つけることが必要となる。

一例では、ホーミングの手順は、分離したサービス区域（図３参照）が存在する地理範囲で開始される。この例では、放送の送信によりクライアントデバイスを初期化してホームサービス区域とホーム周波数を認識させる。起動後は、ユーザが上述のサインアッププロセスによりホームサービス区域の変更を開始しない限り、ホームサービス区域を再度初期化する必要はない。

いくつかの例では、クライアントが、複数の放送サービス区域が存在する地理的な場所で起動を試みる。例えば、重複したサービス区域または包含されたサービス区域でクライアントデバイスを起動させると、どちらのサービス区域をクライアントがクライアントデバイスに割り当てるかに関してあいまいさを生じる可能性がある。指定ホーミングを用いて自動的なサービス区域割り当てをオーバーライドし、そうすることで適正なサービス区域識別子をクライアントデバイスに割り当てるようにする。指定ホーミングは、ユーザ開始キーシーケンス、および重複するサービス区域または包含されたサービス区域にある適切な送信塔にサーバから制御情報を放送することを含む任意の適切な方法によって開始することができる。クライアントデバイスがホームサービス区域に割り当てられると、クライアントは他のサービス区域からの受信フレームを無視する。

クライアントデバイスは、設定されたフレーム数（例えば１０フレーム）を超えてホーム周波数で受信信号がフェードするときには、ホーミングプロセス（リホーミング）を再度開始するように構成することができる。

クライアントデバイスは、利用可能な周波数範囲にわたって掃引しながら有効な信号を検索することにより、基本的なホーミング手順を行う。この周波数掃引中に、クライアントデバイスは１つまたは複数のデータフレームを受信する。クライアントデバイスは、ホームサービス区域内の最初の局を選択し、局のリストを取り出す。局リストが同じである場合は、クライアントデバイスは、ホーム局での受信に問題があるものと見なし、一時的に任意の局に同調し、そのサービス区域の局リスト中のホーム局を一定の間隔（例えば１０分間隔）で調べる。ホーミングおよびリホーミングの手順については、図７〜１０を参照して下記でより詳細に説明する。

ホーム局がもはやサービス区域の局リスト中に見つからない場合、クライアントデバイスはフェールオーバーモードを選択する。フェールオーバーモードでは、クライアントデバイスは、上述の自己割り当て手順を用いて局リストからホーム局を選択し直す。ホーム局がサービス区域の局リストから除去されると、サーバデバイスは自動的に個人データを該当する局にルートの再設定を行う。

周波数帯全体の掃引でホームサービス区域内に局が見つからない場合、クライアントデバイスはローミングモードを選択する。ローミングモードでは、クライアントは、任意のサービス区域からフレームを受信し、一時的に新たなサービス区域をデバイスに割り当てる。新しいサービス区域についての局リストにアクセスし、上述の自己割り当て手順を使用して適切な局を選択する。

（発見およびフェールオーバー）
サービス区域内の放送塔の数は、変化する可能性がある。１つまたは複数の塔が送信を停止する一方、他の塔が送信を開始することが考えられる。例えば、サービス区域内のクライアント数が増えるのに従って、より多くのクライアントの基盤にサービスを提供するためにさらなる放送塔が必要となる場合がある。上述の自己割り当て手順により、放送塔間でクライアントが均一に分散し、そのサービス区域内で放送塔の数が変化した場合には常にクライアントへの放送塔の割り当てが自動的に行われることが保証される。

上述のように、各フレームは、ヘッダの１つに、システム内で変化が生じたことを示す変更カウンタ（例えば２ビットカウンタ）を含むことができる。各クライアントは、変更カウンタとローカルに格納されたコピー（キャッシュされたコピー）を比較する。システム内で変化が生じた（すなわち、ある放送塔がオンライン状態になった）場合は常に、変更カウンタを変更する。各クライアントは、変更カウンタの変化を認識し、ホーミング手順を開始して新しい局リストを入手し、クライアントを適切な放送塔に再度割り当てる。放送サーバ（先の説明を参照）は、放送塔の構成に変化が生じると、クライアントからのやりとりを行うことなく変更カウンタを変更する。先に述べたように、自己割り当ての手順は、クライアントとのやりとりを必要とせずにチャンネルと塔の割り当てを実現する。

（ホームサービス区域の変更）
先に説明したように、各クライアントデバイス（例えば図２参照）は、そのデバイスの個人データが放送されるホーム周波数に割り当てられる。クライアントデバイスは移動性があることがあるので、サービス区域は通勤中あるいは旅行中に変わる可能性がある。

通勤の場合を例として図６に示す。時刻ｔ１にクライアントデバイスは、記号「Ｘ」で示すように第１の放送サービス区域（例えば主要放送サービス区域）に位置する。時刻ｔ１からｔ２の間に、クライアントデバイスは第１の放送サービス区域内を移動する。時刻ｔ２からｔ３の間に、クライアントデバイスは、第１のサービス区域と第２のサービス区域（例えば代替サービス区域）内にある可能性がある。時刻ｔ３からｔ４の間に、クライアントデバイスは第２のサービス区域内を移動する。時刻ｔ４に、クライアントデバイスは四角い枠記号で表す目的地点に到着する。

時間ｔ１からｔ２の間、クライアントデバイスは、第１のサービス区域に対応するホームサービス区域を有する。時間ｔ３からｔ４の間、クライアントデバイスは、第２のサービス区域に対応するホームサービス区域を有する。時間ｔ２からｔ３の間、クライアントデバイスはこれら２つのサービス区域のいずれか、あるいは両方に位置する可能性がある。このような状況は、特定の個人が定期的な時間間隔で特定のサービス区域間を移動する通勤者である場合などに生じる可能性がある。放送塔は、そのサービス区域内の適切な塔を通じて、移動時間中にわたって、選択されたサービスと関連するコンテンツを提供するようにスケジュールされる。クライアントデバイスがどちらかのサービス区域内にあると思われる時間中には、両方のサービス区域内の放送塔がクライアントデバイスとの通信を試みる。この場合、クライアントデバイスは、通勤のスケジュールに応じて各サービス区域からメッセージを受信するように指示される。

いくつかの例では、クライアントは、複数のホームサービス区域を必要とする場合がある。例えば、クライアントデバイスが２つまたはそれ以上のサービス区域間の境界領域に位置し、したがって放送の送信を確実に受信するために２つまたはそれ以上のサービス区域を必要とすることが考えられる。この場合、クライアントデバイスは、それが受信する第１のサービス区域を選択し、そのサービス区域内の適切な塔を自己割り当てする。放送サーバは、複数のホームサービス区域それぞれにおいてクライアントデバイスにメッセージを送信する。

（手順の流れ）
ホーミング／リホーミングの手順の流れの一例（７００）を図７に示す。処理はブロック７１０で開始し、ブロック７１５に進んでクライアントデバイスの受信機周波数をリセットする。次いでブロック７２０でクライアントデバイスを同調して、次の利用可能なスキャン周波数で信号を受信する。ブロック７２５に進み、クライアントデバイスは、同調した周波数で、あるサンプリング期間にわたっていくつかのフレームを受信する。サンプリング期間の終了後、クライアントデバイスは、ブロック７３０で受信フレームを分析して受信したフレームが有効であるかどうかを判定し、次いで判定ブロック７３５に進む。受信フレーム中に有効な信号が見つかった場合、処理は判定ブロック７３５からブロック７４０に進む。あるいは、受信フレームが有効な信号を含まない場合は、処理は判定ブロック７３５から判定ブロック７５０に進む。

ブロック７４０で、現在の受信機周波数を選択（ロック）する。処理はブロック７４０からブロック７４５に進み、受信フレームから局リストを抽出し、クライアントデバイスは、上述の自己割り当てアルゴリズムに基づいて適切な局を選択する。

周波数掃引で最後の周波数に達しなかった場合、処理は判定ブロック７５０からブロック７２０に進む。ブロック７２０で、周波数掃引の次の利用可能な周波数を選択する。あるいは、最後の周波数に達し、有効な信号が見つからなかった場合は、処理は判定ブロック７５０からブロック７６０に進む。ブロック７６０で、有効な受信機周波数が見つからなかったと判定し、同調失敗の手順を開始することができる。処理はブロック７９０で終了する。

ホーミング／リホーミングの手順の流れの別の例（８００）を図８に示す。手順の流れ８００は図７を参照して説明した手順の流れ７００とほぼ同様であり、同様の手順ステップには同じ符号を付している。ただし、手順の流れ８００は下記のようにブロック８５５および８６５を含む。

図８で、掃引で最後の周波数に達した場合、処理は判定ブロック７５０から判定ブロック８５５に進む。サンプル期間のサイズが最大量未満である場合は、処理は判定ブロック８５５から８６５に進む。あるいは、最大のサンプル期間サイズに達し、有効な信号が見つからない場合は、処理は判定ブロック８５５からブロック７６０に進む。ブロック８６５で、サンプルサイズを増やす。処理はブロック８６５からブロック７１５に進み、受信機周波数のスキャンをリセットし、増加したサンプル期間のサイズでスキャンを行う。

ホーミング／リホーミングの手順の流れの別の例（９００）を図９に示す。手順の流れ９００は、図７を参照して説明した手順の流れ７００とほぼ同様であり、同様の手順ステップには同じ符号を付している。ただし、手順の流れ９００は、下記のように判定ブロック９５５を含む。

図９で、掃引で最後の周波数に達した場合、処理は判定ブロック７５０から判定ブロック９５５に進む。実行した再試行の回数が最大量未満である場合、処理は判定ブロック９５５からブロック７１５に進む。あるいは、最大試行回数に達し、かつ有効な信号が見つからなかった場合、処理は判定ブロック９５５からブロック７６０に進む。

本発明の一例では、周波数掃引の範囲は、８８〜１０８ＭＨｚ（ＦＭ放送のスペクトル）である。周波数を変更する場合、受信機周波数は１００ｋＨｚ単位で増加することができる。周波数掃引は、線形に、対数的に、所定のステップで変化させるか、あるいはクライアントデバイス中の周波数テーブルに従って変化させることができる。クライアントデバイスは、サンプル期間にわたって受信した信号を記録する。受信した信号を分析してデータの同期パターンを見つける。そのデータの同期パターンを使用して、いつ有効な信号を受信するかを判定する。データの同期パターンは、いくつかのセグメントに分散させることができる。データの同期パターンの相関から、適切な同期が実現されていることが分かると（例えばデータ同期パターンの相関中のピークを見つける）、有効な信号が識別される。有効な信号に達すると、周波数掃引を終了し、現在の掃引周波数をロックする。局リストを取り出した後、上述の自己割り当て手順を用いて、個人メッセージを受信するのに適した局を選択する。クライアントデバイスは、自己割り当てした局に同調し、メッセージの受信を開始する。

上記の説明では、本システムの各種の実施形態について述べたが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲の精神および適用範囲に該当するすべての変形形態、代替形態、および均等形態を包含する。

例示的動作環境を示す図である。 手首に装着するモバイル機器などの無線クライアントデバイスへの本発明の実施例を示す図である。 例示的なサービス区域を表す図である。 例示的な放送およびスケジューリングシステムのブロック図である。 例示的コンピューティングデバイスのブロック図である。 例示的な通勤シナリオの図である。 本発明により構成された例示的な流れ図である。 本発明により構成された例示的な流れ図である。 本発明により構成された例示的な流れ図である。

符号の説明

１００ 動作環境
１１０ 通信チャンネル
２００ 腕時計型デバイス
２０４ 腕時計バンド
２１０ 電子システム
２２０ トランシーバ
２２４ デジタル信号プロセッサ
２２６ リアルタイムデバイス
２３０ ＭＣＵ
２４０ 無線機
５００、５１８ コンピューティングデバイス
５０２ 処理装置
５０４ システムメモリ
５０５ オペレーティングシステム
５０６ プログラムモジュール
５０７ プログラムデータ
５０９ 取り外し可能ストレージ
５１０ 取り外し不可ストレージ
５１２ 入力装置
５１４ 出力装置
５１６ 通信接続

Claims (16)

1. クライアントデバイスが、サービス区域内の放送塔との通信を維持するための方法であって、
   受信機チャンネルに対して前記クライアントデバイスを初期化するステップを含み、
   周波数掃引を開始するステップと、
   前記周波数掃引中に周波数を選択するステップと、
   前記選択した周波数に受信機を同調するステップと、
   前記受信機でサンプル期間にわたってフレームを受信するステップと、
   前記サンプル期間にわたって受信したフレームを格納するステップと、
   前記受信したフレームを分析するステップと、
   前記受信したフレームが有効な信号に対応する場合、前記選択された周波数をロックするステップと、
   前記受信したフレームが無効な信号に対応する場合、別の周波数を選択するステップと、
   前記選択した周波数をロックしたときに前記受信したフレームから局リストを取り出すステップと、
   自己割り当て手順を用いて前記抽出した局リストからホーム局を選択するステップであって、
   前記クライアントデバイスに関連付けられた一意のコードを計算することと、
   ホーム局を局番号＝Ｎモジュロｎとして判定することであって、Ｎは前記一意のコードの少なくとも一部に対応し、ｎは前記サービス区域内の前記抽出した局リストの局の数に対応することと、
   受信のために、前記抽出した局リストの局の１つに対応する前記ホーム局を選択することと
   によって選択するステップと
   前記ホーム局が受信のために選択されると、前記受信機からグローバルメッセージおよび前記クライアントデバイスの個人メッセージのいずれかのメッセージを受信するステップと、
   前記サービス区域において前記ホーム局が見つからない場合、フェールオーバーモードを選択するステップと、
   前記フェールオーバーモードが選択されると、前記自己割り当て手順を用いて局リストからホーム局を再選択するステップと
   をさらに含むことを特徴とする方法。
2. 前記周波数掃引は、線形掃引、対数的掃引、所定ステップの周波数の掃引、および所定周波数のテーブルからの周波数の選択、の１つに対応することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記周波数掃引の範囲は、ＦＭ放送スペクトルにわたることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記周波数掃引の範囲は、１００ｋＨｚ単位で８８ＭＨｚ〜１０７ＭＨｚであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記受信したフレームを分析する前記ステップは、前記格納したフレームをデータ同期パターンと相関させ、当該相関が、前記クライアントデバイスのホームサービス区域に一致するサービス区域に割り当てられたフレームを識別したときに前記有効な信号を識別することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記クライアントのホームサービス区域が以前に割り当てられていない場合は、前記受信したフレームから識別される現在のサービス区域を、前記クライアントのホームサービス区域として割り当てるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. ユーザの選択により前記現在のサービス区域を手動で割り当てるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記受信したフレーム中の制御メッセージを受信し、前記制御メッセージ中のホームサービス区域の割り当てを識別し、前記制御メッセージに応答して前記識別されたホームサービス区域を前記クライアントデバイスに割り当てるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記受信したメッセージ中の変更制御メッセージを識別するステップであって、前記変更制御メッセージは、前記放送塔による通信システム内で変更が生じたことを示すステップと、
   前記変更制御メッセージの識別後に新しい局リストを受信するステップと、
   前記新しい局リストから前記ホーム局を選択するステップと
   をさらに含み、前記システム内の変更には、古い放送塔がオフラインになること、新しい放送塔がオンラインになること、およびシステムリセットが開始されることが含まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. ホーム局を選択する前記ステップは、
    前記クライアントデバイスに関連付けられた一意のコードを計算するステップと、
    前記一意のコードから割り当てられた放送塔を判定するステップと、
    前記割り当てられた放送塔を受信のために選択するステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記Ｎは、１２８ビットの一意のコードの３２ビット数に対応することを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記一意のコードを計算する前記ステップは、前記クライアントデバイスに関連付けられた一意の識別子を選択し、結果コードを与えるコード生成器に対するシードとして前記一意の識別子を適用し、前記結果コードおよび暗号化文字列から前記一意のコードを計算するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 初期化する前記ステップは、前記周波数掃引で有効な信号が識別されないときは、サンプルサイズを増加するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 初期化する前記ステップは、前記周波数掃引で有効な信号が識別されず、前記サンプルサイズが最大サイズであるときは、前記初期化を終了するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 初期化する前記ステップは、前記周波数掃引で有効な信号が識別されないときは、前記初期化をさらに再度開始することを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. 初期化する前記ステップは、前記周波数掃引で有効な信号が識別されないときは、最大試行回数にわたり前記初期化をさらに再度開始することを特徴とする請求項１に記載の方法。

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