(57)【要約】移動通信装置は、ベース・ユニットと、小さく目立たないイヤピースの形状のヘッドセットを含んでいる。ベース・ユニットは、完全に機能するセルラー送受信機を含み、低電力片方向無線リンクを介してオーディオ信号をヘッドセットに送信できる。ヘッドセット・ユニットは、ベース・ユニットからのオーディオ信号を受信する片方向受信機と、オーディオ信号を、ユーザが聞くことができる可聴音に変換するイヤフォンと、を備えている。送信基準拡散スペクトラム（ＴＲＳＳ）が無線技術として使用される。
2013509087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロフォンを含むベース・ユニットと、
片方向無線リンクを介して信号を送信する、前記ベース・ユニット内の送信回路と、
を備えており、
前記送信回路は、周波数シフトした基準信号を含む第２の周波数成分と結合され、基準信号で拡散される狭帯域オーディオ信号を含む第１の周波数成分を有する送信信号を生成して送信する様に構成されている、
ことを特徴とする移動通信装置。
【請求項２】
前記送信回路は、
広帯域の前記基準信号を生成し、
スペクトラム拡散信号を生成するために、前記狭帯域オーディオ信号と前記基準信号を結合し、
前記第１の周波数成分を生成するために、第１の周波数のキャリアを前記スペクトラム拡散信号で変調し、
前記第２の周波数成分を生成するために、前記第１の周波数のキャリアに対して、第１周波数だけオフセットした第２の周波数のキャリアを、前記基準信号で変調し、
前記送信信号を生成するために、前記第１の周波数成分と前記第２の周波数成分を結合する様に更に構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動通信装置。
【請求項３】
前記基準信号は、一定エンベロープの信号である、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動通信装置。
【請求項４】
前記送信回路は、前記第１の周波数成分と前記第２の周波数成分を、広帯域の前記基準信号で拡散された第２の狭帯域オーディオ信号を含む第３の周波数成分と結合する様に更に構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動通信装置。
【請求項５】
前記ベース・ユニットは、前記マイクロフォンと、前記送信回路と、を含むペン・ユニットを備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動通信装置。
【請求項６】
前記ベース・ユニットは、前記ペン・ユニットに含まれるセルラー送受信機をさらに備えている、
ことを特徴とする請求項５に記載の移動通信装置。
【請求項７】
前記ベース・ユニットは、前記セルラー送受信機を含む前記ペン・ユニットとは別個のモデム・ユニットをさらに備えており、
前記ペン・ユニット及び前記モデム・ユニットは、それぞれ、前記モデム・ユニットと前記ペン・ユニットとの間で信号を交換するための短距離双方向無線インタフェースを含んでいる、
ことを特徴とする請求項６に記載の移動通信装置。
【請求項８】
オーディオ信号を送信するために、移動通信装置のベース・ユニットが実行する方法であって、
前記ベース・ユニットが、基準信号により拡散される狭帯域オーディオ信号を含む第１の周波数成分を生成するステップと、
前記ベース・ユニットが、周波数シフト基準信号を含む第２の周波数成分を生成するステップと、
送信信号を生成するために前記第１の周波数成分と前記第２の周波数成分を結合するステップと、
リモート・ユニットに片方向無線リンクを介して前記送信信号を送信するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記基準信号は、一定エンベロープの信号である、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の周波数成分と前記第２の周波数成分を、広帯域の前記基準信号で拡散された第２の狭帯域オーディオ信号を含む第３の周波数成分と結合するステップを更に含んでいる、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ベース・ユニットは、セルラー送受信機を含み、
前記セルラー送受信機経由で前記オーディオ信号を受信するステップを更に含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記ベース・ユニット内のセルラー送受信機が前記オーディオ信号を受信するステップを更に含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記セルラー送受信機が前記オーディオ信号を受信する前記ステップは、
モデム・ユニットで前記オーディオ信号を受信するステップと、
短距離双方向無線リンクを介してペン・ユニットに前記オーディオ信号を送信するステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ペン・ユニットでオーディオ信号を検出するステップと、
前記短距離双方向無線リンクを介して前記ペン・ユニットから前記モデム・ユニットに前記オーディオ信号を送信するステップと、
を更に含んでいることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
移動通信装置のためのリモート・ユニットであって、
基準信号により拡散された狭帯域オーディオ信号を含む第１の周波数成分と、周波数シフト基準信号を含む第２の周波数成分と、を有する受信信号を復調する、前記リモート・・ユニット内の受信回路と、
前記オーディオ信号を可聴音に変換する、前記受信回路と協働する様に接続されたスピーカと、
を備えており、
前記受信回路は、前記受信信号と、前記第１の周波数成分と前記２の周波数成分とのオフセットに等しい量だけ周波数をオフセットした前記受信信号の周波数シフト・コピーとを結合する様に構成されている、
ことを特徴とするリモート・ユニット。
【請求項１６】
前記受信回路は、周波数シフト受信信号を得るために、前記受信信号に周波数オフセット信号を乗じ、前記オーディオ信号を逆拡散するために前記周波数シフト受信信号に前記受信信号を乗ずる様に構成されている、
ことを特徴とする請求項１５に記載のリモート・ユニット。
【請求項１７】
前記受信回路は、２乗受信信号を生成するために、前記受信信号にそれ自身を乗じ、前記オーディオ信号を逆拡散するために前記２乗受信信号に周波数オフセット信号を乗ずる様に構成されている、
ことを特徴とする請求項１５に記載のリモート・ユニット。
【請求項１８】
移動通信装置のリモート・イヤピースにおいて実行される方法であって、
片方向無線リンク経由で、基準信号により拡散された狭帯域オーディオ信号を含む第１の周波数成分と、周波数シフト基準信号を含む第２の周波数成分と、を有する受信信号を受信するステップと、
前記受信信号と、前記第１の周波数成分と前記第２の周波数成分とのオフセットに等しい量だけ周波数をオフセットした前記受信信号の周波数シフト・コピーとを結合することにより、前記オーディオ信号を逆拡散するステップと、
前記リモート・イヤピースのスピーカに前記オーディオ信号を出力するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記オーディオ信号を逆拡散する前記ステップは、
周波数シフト受信信号を得るために、前記受信信号に周波数オフセット信号を乗ずるステップと、
前記オーディオ信号を逆拡散するために前記周波数シフト受信信号に前記受信信号を乗ずるステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記オーディオ信号を逆拡散する前記ステップは、
２乗受信信号を生成するために、前記受信信号にそれ自身を乗ずるステップと、
前記オーディオ信号を逆拡散するために前記２乗受信信号に周波数オフセット信号を乗ずるステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して移動通信装置のヘッドセット装置に関し、より詳しくは、ベース・ユニットと遠隔のヘッドセットとの間で片方向リンクを使用するヘッドセット・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブルートゥース（登録商標）は、例えば、約３０フィートまでといった短距離でデータを交換するための近距離無線インタフェースの標準規格である。ブルートゥース（登録商標）規格の背後にある推進力は、近接した装置を接続するためのワイヤーの必要性をなくすことである。ブルートゥース（登録商標）インタフェースの一般的用法は、移動通信装置のためのキーボード、マウス、ヘッドセットを含んでいる。ブルートゥース（登録商標）装置間の通信リンクは双方向であり、これは、各装置が送信機及び受信機を備えていることを意味する。しかしながら、双方向の送受信機は、大量の電力を消費し、比較的大きなバッテリを必要とする。従来システムにおいて、送信機と受信機間の相対的な電力消費は、非対称であり、送信機が受信機より多くの電力を消費する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
送信機の電力要求により、ユーザの外耳道に適合するイヤピース又は非常に小さいヘッドセットを設計することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、ベース・ユニットと、小さく目立たないイヤピースの形状のヘッドセットと、を含む移動通信装置に関する。ベース・ユニットは、完全に機能するセルラー送受信機を含み、低電力、片方向無線リンク経由でオーディオ信号をヘッドセットに送信できる。ヘッドセット・ユニットは、ベース・ユニットからのオーディオ信号を受信する片方向受信機と、オーディオ信号をユーザが聞くことのできる可聴音に変換するイヤフォンと、を備えている。ベース・ユニットは、典型的には、大きくて多くの利用可能電力があるので、送信機は通常の電力レベル（例えば、１０〜１００ミリワットの範囲）で動作できる。しかしながら、低電力無線リンクは、ヘッドセット内の受信機が大変低い電力レベル（例えば、数ミリワット）で動作することを可能にする。ヘッドセット・ユニット内の低電力受信機と共に片方向リンクを使用することで、結果として、ヘッドセットを非常に小さい形状とすることができる。この様に、ヘッドセットは、ユーザの外耳道に適合する小さなイヤピースの形状とすることが可能になる。
【０００５】
ベース・ユニットは、例えば、インク・ペンと通信電子機器を結合したペン・フォンを含む。一実施形態において、ペン・フォンは、ユーザの音声をオーディオ信号に変換するマイクロフォンを含むペン・ユニットと、オーディオ信号をセルラー・ネットワーク経由でリモート装置に送信するセルラー送受信機と、セルラー送受信機が受信したオーディオ信号をヘッドセットに送信する片方向送信機と、を備えている。
【０００６】
別の実施形態において、ベース・ユニットは、中継器として機能するペン・ユニットと、従来の移動電話であり得る別個のモデム・ユニットと、を備えている。ペン・ユニットは、ユーザの音声をオーディオ信号に変換するマイクロフォンと、オーディオ信号をモデム・ユニットに送信し、モデム・ユニットからオーディオ信号を受信する短距離無線インタフェース（例えば、ブルートゥース（登録商標）と、セルラー送受信機が受信したオーディオ信号をヘッドセットに送信する片方向送信機と、を備えている。
【０００７】
本発明の例示的な実施形態は、移動通信装置のベース・ユニットを含んでいる。ベース・ユニットは、マイクロフォンと、リモート・ヘッドセットに片方向リンク経由で信号を送信するベース・ユニットの送信回路と、を備えている。送信回路は、周波数シフトされた基準信号を含む第２の周波数成分と結合された、基準信号で拡散される狭帯域オーディオ信号を含む第１の周波数成分を含む送信信号を生成し、送信する様に構成されている。
【０００８】
ベース・ユニットの幾つかの実施形態において、送信回路は、広帯域基準信号を生成し、スペクトラム拡散オーディオ信号を生成するために狭帯域オーディオ信号と基準信号を結合し、第１の周波数成分を生成するために、第１の周波数のキャリアをスペクトラム拡散オーディオ信号で変調し、第２の周波数成分を生成するために、第１のキャリア周波数に対して第１の周波数オフセットだけオフセットした第２の周波数のキャリアを、基準信号で変調し、送信信号を生成するために第１の周波数成分と第２の周波数成分を結合する様に更に構成されている。
【０００９】
ベース・ユニットの幾つかの実施形態において、基準信号は、一定エンベロープの信号である。
【００１０】
ベース・ユニットの幾つかの実施形態において、送信回路は、第１の周波数成分と第２の周波数成分を、広帯域基準信号で拡散された第２の狭帯域オーディオ信号を含む第３の周波数成分と結合する様に更に構成されている。
【００１１】
ベース・ユニットの幾つかの実施形態において、ベース・ユニットは、マイクロフォンと、送信回路と、を含むペン・ユニットを含んでいる。
【００１２】
ベース・ユニットの幾つかの実施形態において、ベース・ユニットは、ペン・ユニットに含まれるセルラー送受信機をさらに備えている。
【００１３】
ベース・ユニットの幾つかの実施形態において、ベース・ユニットは、ペン・ユニットとは別個のモデム・ユニットをさらに備えている。モデム・ユニットは、セルラー送受信機を含み、ペン・ユニット及びモデム・ユニットは、それぞれ、モデム・ユニットとペン・ユニットとの間で信号を交換する短距離双方向無線インタフェースを含んでいる。
【００１４】
本発明の他の実施形態は、低電力、片方向無線リンク経由で、ベース・ユニットからリモート・ハンドセットにオーディオ信号を送信するために、ベース・ユニットが実行する方法を含んでいる。例示的な実施形態による方法は、基準信号により拡散される狭帯域オーディオ信号を含む第１の周波数成分を生成するステップと、周波数シフトした基準信号を含む第２の周波数成分を生成するステップと、送信信号を生成するために第１の周波数成分と第２の周波数成分を結合するステップと、リモート・ユニットに片方向無線リンク経由で送信信号を送信するステップと、を含んでいる。
【００１５】
本方法の幾つかの実施形態において、基準信号は、一定エンベロープの信号である。
【００１６】
本方法の幾つかの実施形態は、第１の周波数成分と第２の周波数成分を、広帯域基準信号で拡散された第２の狭帯域オーディオ信号を含む第３の周波数成分と結合するステップを更に含んでいる。
【００１７】
本方法の幾つかの実施形態において、ベース・ユニットは、セルラー送受信機を含み、セルラー送受信機経由でオーディオ信号を受信するステップを更に含んでいる。
【００１８】
本方法の幾つかの実施形態は、ベース・ユニット内のセルラー送受信機によりオーディオ信号を受信するステップを更に含んでいる。
【００１９】
本方法の幾つかの実施形態において、セルラー送受信機経由でオーディオ信号を受信するステップは、モデム・ユニットでオーディオ信号を受信するステップと、短距離双方向無線リンク経由でペン・ユニットに情報を送信するステップと、を含んでいる。
【００２０】
本方法の幾つかの実施形態は、ペン・ユニットでオーディオ信号を検出するステップと、短距離双方向無線リンク経由でペン・ユニットからモデム・ユニットにオーディオ信号を送信するステップを更に含んでいる。
【００２１】
本発明の他の例示的な実施形態は、移動通信装置のためのリモート・ハンドセットを含んでいる。例示的な実施形態において、リモート・ハンドセットは、基準信号により拡散された狭帯域オーディオ信号を含む第１の周波数成分と、周波数シフトした基準信号を含む第２の周波数成分を含む受信信号を復調する受信回路と、オーディオ信号を可聴音に変換する、受信回路と協働する様に接続するスピーカと、を備えている。受信回路は、受信信号と、第１の周波数成分と２の周波数成分とのオフセットに等しい量だけ周波数をオフセットした受信信号の周波数シフト・コピーとを結合する様に構成される。
【００２２】
ヘッドセットの幾つかの実施形態において、受信回路は、周波数シフト受信信号を得るために、受信信号に周波数オフセット信号を乗じ、オーディオ信号を逆拡散するために周波数シフト受信信号に受信信号を乗ずる様に構成される。
【００２３】
ヘッドセットの幾つかの実施形態において、受信回路は、２乗受信信号を生成するために、受信信号にそれ自身を乗じ、オーディオ信号を逆拡散するために２乗受信信号に周波数オフセット信号を乗ずる様に構成される。
【００２４】
本発明の更に他の例示的な実施形態は、ベース・ユニットからオーディオ信号を受信するリモート・ヘッドセットにおいて実行される方法を含んでいる。例示的な実施形態は、片方向無線リンク経由で信号を受信するステップと、受信したオーディオ信号を逆拡散するステップと、オーディオをイヤフォンに出力するステップと、を含んでいる。受信信号は、基準信号により拡散された狭帯域オーディオ信号を含む第１の周波数成分と、周波数シフトした基準信号を含む第２の周波数成分と、を含んでいる。オーディオ信号の逆拡散は、受信信号と、第１の周波数成分と第２の周波数成分との間のオフセットに等しい量だけ周波数をオフセットした受信信号の周波数シフト・コピーとを結合することにより達成される。
【００２５】
受信方法の幾つかの実施形態において、オーディオ信号の逆拡散は、周波数シフト受信信号を得るために、受信信号に周波数オフセット信号を乗ずるステップと、オーディオ信号を逆拡散するために周波数シフト受信信号に受信信号を乗ずるステップと、を含んでいる。
【００２６】
受信方法の幾つかの実施形態において、オーディオ信号の逆拡散は、２乗受信信号を生成するために、受信信号にそれ自身を乗ずるステップと、オーディオ信号を逆拡散するために２乗受信信号に周波数オフセット信号を乗ずるステップと、を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】片方向リンクで通信するペン・ユニットとイヤピースを含む、本発明の例示的な実施形態を示す図。
【図２】セルラー送信機を含むベース・ユニットと、ベース・ユニットとブルートゥース（登録商標）インタフェースで通信する、マイクロフォンを含むペン・ユニットと、片方向リンクでペン・ユニットと通信するイヤピースと、を含む、本発明の別の例示的な実施形態を示す図。
【図３】一実施形態によるペン・ユニットとイヤピース間の片方向リンクための例示的な送信機を示す図。
【図４】一実施形態によるペン・ユニットとイヤピース間の片方向リンクための受信機を示す図。
【図５】別の実施形態によるイヤピースのための受信ユニットを示す図。
【図６】一実施形態によるペン・ユニットのためのマルチ・チャネル送信機を示す図。
【図７】一実施形態による片方向リンクのためのマルチ・チャネル受信機を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
移動通信装置のための無線セットは、通常、双方向リンクを介してハンドセット・ユニット又はベース・ユニットと通信する。しかしながら、双方向送受信機は、大量の電力を消費し、比較的大きなバッテリを必要とする。本発明は、ベース・ユニットと、ヘッドセットの双方向送受信機の必要性をなくすヘッドセットとを有する移動通信装置のための他のアーキテクチャを提供する。代わりに本発明により移動通信装置は、送信機を有するベース・ユニットと、受信機を有するヘッドセット・ユニットとの間の片方向リンクを使用する。ヘッドセットは送信機を有していないので、ヘッドセット・ユニットは、小さなバッテリを使用し、低い電力で動作できる。さらに、無線ヘッドセットの受信機は、高周波の発振器（ＶＣＯ）又は周波数シンセサイザを必要としないので、受信機の電力要求はさらに小さくなる。結果、無線ヘッドセットは、ユーザの外耳道に適合できる非常に小さい形状ファクタ（例えば、イヤピース）で作成することができる。
【００２９】
図１は、本発明の例示的な実施形態による符号１０で示す移動通信装置を示している。移動通信装置１０は、ペン型電話であるベース・ユニット２０と、遠隔イヤピース３０とを備えている。ペン・ユニット２０は、完全に機能するセルラー送受信機２２と、マイクロフォン２４と、遠隔ヘッドセット３０と通信する片方向送信機２６と、を備えている。カナル型イヤピースであるヘッドセット３０は、ペン・ユニット２０からのオーディオ信号を受信する片方向受信機３２と、オーディオ信号をユーザが聞くことのできる可聴音に変換するイヤフォン３４と、バッテリ３６と、を備えている。マイクロフォン２４は、ペン・ユニット２０に配置されているので、ペン・ユニット２０とヘッドセット３０との間の双方向リンクは必要ない。セルラー送受信機２２が受信するオーディオ信号は、ペン・ユニット２０からイヤピース３０へ片方向リンクにより送信され、マイクロフォン２４が検出するオーディオ信号は、セルラー送受信機２２によりリモート・パーティに送信される。
【００３０】
図２は、分散型移動通信装置１０の他の実施形態を示している。便宜上、２つの実施形態の同様の構成要素には同様の参照符号を使用する。本実施形態による移動通信装置１０は、ペン・ユニット２０と、ヘッドセット３０と、モデム・ユニット４０と、を備えている。ペン・ユニット２０は、マイクロフォン２４と、イヤピース３０と通信するための片方向送信機を含んでいる。セルラー送受信機２２は、モデム・ユニット４０と通信するためのブルートゥース（登録商標）インタフェース２８に置き換えられている。モデム・ユニット４０は、ペン・ユニット２０と通信するためのブルートゥース（登録商標）インタフェース４２と、完全に機能するセルラー送受信機４４と、を備えている。この様に、本実施形態において、ペン・ユニット２０は、マイクロフォン２４が検出したオーディオ信号を、ブルートゥース（登録商標）インタフェース４２経由でモデム・ユニット４０に送信する。
【００３１】
上述した実施形態のそれぞれにおいて、マイクロフォン２４は、ペン・ユニット２０内にあり、よって、ペン・ユニット２０とイヤピース３０との間では、受信したオーディオ信号をヘッドセット３０に送信するために片方向リンクを使用できる。図１の実施形態において、ペン・ユニット２０は、セルラー送受信機２２を組み込み、ベース・ユニットとして動作する。図２の実施形態において、セルラー送受信機４４は、別のモデム・ユニット内にあり、よって、モデム・ユニット４０とペン・ユニット２０が共にベース・ユニットとして機能する。しかしながら、当業者は、他の構成が可能であることを理解する。
【００３２】
ヘッドセット３０の電力消費を減らすために、低電力無線送信システムがペン・ユニット２０とヘッドセット３０との間の片方向リンクのために使用される。ここでより詳細を説明する様に、本発明の実施形態は、オーディオ信号から基準信号を分離するために、周波数オフセットを適用する基準送信スペクトラム拡散（ＴＲＳＳ）システムを使用する。受信機において拡散信号を再生成しなければならない従来の直接シーケンス・スペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）システムと比較し、ＴＲＳＳシステムにおいては、オーディオ信号を拡散させるための基準信号は、送信信号に埋め込まれる。送信信号は、情報及び基準信号を含むので、ＤＳＳＳシステムで必要な獲得及び同期は必要ではなく、よって、処理利得に拘らず、直ちに信号を逆拡散することができる。さらに、受信機は、単一の低周波数の発振器と２つのミキサで構成でき、電力消費を大きく抑えることができる。ＴＲＳＳシステムについては、２００９年７月１０日に出願された米国特許出願第１２／５０１０５３号に詳しく記述されており、参照により本明細書に組み込む。
【００３３】
図３は、本発明の例示的な実施形態による片方向リンクのためのＴＲＳＳ送信機１００のブロック図である。送信機１００は、広帯域基準信号ａ（ｔ）を生成するための信号源１００を備えている。基準信号ａ（ｔ）は、特定の無線周波数（ＲＦ）といった任意の周波数であり、合理的な精度のＲＦ電圧制御発振器（ＶＣＯ）といった任意の電子部品で生成できる。任意の他の電子部品で生成できる基準信号ａ（ｔ）は、ＲＦ  ＶＣＯで生成される基準信号に限定されないことを理解すべきである。
【００３４】
一実施形態において、基準信号ａ（ｔ）は、ベースバンド又は中間周波数（ＩＦ）で生成され、その後、ＲＦ又はその他の所望の周波数に変換され得る。基準信号１１２の帯域幅（例えば、ＲＦ帯）は、任意の所望の帯域幅とできる。一実施形態において、基準信号ａ（ｔ）は、任意の産業科学医療（ＩＳＭ）バンド（例えば、２．４５ＧＨｚ）といった任意のＲＦ帯とできる。他の実施形態において、基準信号ａ（ｔ）は、８８ＭＨｚから１０１ＭＨｚのＦＭ帯といった任意のより低いバンドとできる。基準信号１１２は、任意の周波数帯にでき、本発明は、ＲＦ帯やＦＭ帯のみに制限されないことを理解すべきである。
【００３５】
乗算器１２０は、基準信号ａ（ｔ）とオーディオ信号（例えば、オーディオ信号）ｂ（ｋ）とを乗ずる。オーディオ信号ｂ（ｋ）には、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ等の任意の変調法を使用することができる。基準信号ａ（ｔ）とオーディオ信号ｂ（ｋ）のミキシングは、基準信号ａ（ｔ）の帯域にオーディオ信号ｂ（ｋ）を拡散させ、拡散オーディオ信号ａ（ｔ）*ｂ（ｋ）を生成する。その後、乗算器１３０により、キャリアｆ１＝ｃｏｓ（ωｒｆ）ｔは、拡散オーディオ信号ａ（ｔ）*ｂ（ｋ）により変調される。さらに、ミキサ１４０は、第２のキャリアｆ２＝ｃｏｓ（ωｒｆ＋Δω）ｔを基準信号ａ（ｔ）で変調し、周波数オフセット基準信号ａ（ｔ）*ｃｏｓ（ωｒｆ＋Δω）ｔを生成する。ここで、Δωは、ｆ１とｆ２との間の周波数オフセットである。結合器１５０は、周波数オフセット基準信号を拡散オーディオ信号に加算し、送信信号ｓ（ｔ）を得る。送信信号ｓ（ｔ）は、
s(t)=b(k)・a(t)・cos(ωrft）+a(t)・cos(ωrf+Δω)t
で表される。
【００３６】
ここで、項ｂ（ｋ）・ａ（ｔ）・ｃｏｓ（ωｒｆｔ）は、拡散オーディオ信号を含む送信信号ｓ（ｔ）の第１の周波数成分を表し、項ａ（ｔ）*ｃｏｓ（ωｒｆ＋Δω）ｔは、周波数オフセット基準信号を含む送信信号ｓ（ｔ）の第２の周波数成分を表している。典型的に、ＲＦ周波数ωｒｆは、１００ＭＨｚから数ＧＨｚのオーダーであり、周波数オフセットΔωは、数ｋＨｚから数ＭＨｚのオーダーである。送信信号ｓ（ｔ）の生成後、送信信号ｓ（ｔ）は、アンテナ１６０から受信機２００に送信され、受信機２００について、以下、図４を用いて説明する。
【００３７】
既に述べた様に、基準信号ａ（ｔ）の帯域幅ＢＷａは、オーディオ信号ｂ（ｋ）の帯域幅ＢＷｂより大変広く、基準帯域幅ＢＷａは、数十ＭＨｚのオーダーである。周波数オフセットΔωは、大変小さい（例えば、１ＭＨｚ未満のオーダー）ので、基準信号ａ（ｔ）及び結合したデータ基準信号のスペクトラムは、ほぼ完全に重なる。
【００３８】
図４は、例示的なＴＲＳＳ受信機２００を示している。受信機２００は、送信機１００からの送信信号を受信するアンテナ２１０を備えている。受信機での受信信号ｒ（ｔ）は、送信アンテナ１６０と受信アンテナ２１０間のチャネルｈ（ｔ）で畳み込みした送信信号ｓ（ｔ）を含んでいる。受信機２００は、安定した周波数基準信号を生成するための低周波数局所発振器（ＬＦＬＯ）２１５と、２つのミキサ２２０、２３０を備えている。ＬＦＬＯ２１５は、送信機１００で使用した周波数オフセットに等しい周波数基準信号Δωを生成する。受信機２００は、受信信号ｒ（ｔ）に位相ロックしないので、発振器２１５からの周波数基準信号Δωは、受信信号ｒ（ｔ）に対して任意の、かつ、未知の位相オフセットφだけ位相がシフトし得る。図４の実施形態において、ミキサ２２０は、受信信号ｒ（ｔ）と周波数基準信号Δω＋φを混合して、周波数シフト信号ｘ（ｔ）を生成している。周波数シフト信号ｘ（ｔ）は、
x(t)=r(t)・cos(Δωｔ+φ)
=[b(k)a(t)・cos(ωrft）+a(t)・cos(ωrf+Δω)t]cos(Δωt+φ）
で表される。
【００３９】
ミキサ２３０は、周波数シフト信号ｘ（ｔ）を受信信号ｒ（ｔ）で乗じ、逆拡散オーディオ信号ｙ（ｔ）＝ｒ（ｔ）２ｃｏｓ（Δωｔ＋φ）を得る。受信機２００で生成される逆拡散オーディオ信号ｙ（ｔ）は、周波数オフセットΔωだけシフトした受信信号の２乗である。
【００４０】
図５は、別の例示的な受信機２００を示している。便宜上、図４及び図５の同様の参照符号は同様の構成要素を示している。受信機２００は、送信機１００からの送信信号を受信するためのアンテナ２１０を備えている。受信機２００は、安定した周波数基準信号を生成するためのＬＦＬＯ２１５と、２つのミキサ２４０、２５０を備えている。ＬＦＬＯ２１５は、送信機１００で使用した周波数オフセットに等しい周波数基準信号Δωを生成する。受信機２００は、受信信号ｒ（ｔ）に位相ロックしないので、発振器２１０からの周波数基準信号Δωは、受信信号ｒ（ｔ）に対して任意の、かつ、未知の位相オフセットφだけ位相がシフトし得る。図５の実施形態において、ミキサ２４０は、受信信号ｒ（ｔ）を２乗して、２乗受信信号ｒ（ｔ）２を生成する。ミキサ２５０は、２乗受信信号ｒ（ｔ）２と周波数基準信号Δω＋φを乗じ、逆拡散信号ｙ（ｔ）を得る。
【００４１】
逆拡散オーディオ信号ｙ（ｔ）は、図４と図５の受信機で同じであることを理解すべきである。ＲＦ周波数ωｒｆが受信機２００で生成されず、代わりに、オフセット周波数Δωが生成されることも理解すべきである。よって、受信機２００には、高消費電力であるＲＦ局所発振器（ＬＯ）は必要ではなく、含まれない。さらに、受信信号ｒ（ｔ）の逆拡散又は復調のために、受信機２００においては、基準信号ａ（ｔ）を生成する必要もない。両実施形態において、逆拡散信号は、
y(t)=[b(k)・a(t)・cos(ωrft)+a(t)・cos(ωrf+Δω)t]2
b2(k)a2(t)cos2(ωrft)+a2(t)cos2(ωrft+Δωt)+2b(k)a2(t){(1/2)cos(Δωt)+(1/2)cos(2ωrft+Δωt)}
=(1/2)b2(k)a2(t){1-cos(2ωrft)}+(1/2)a2(t){1-cos(2ωrft+2Δωt)}+b(k)a2(t){cos(Δωt)+cos(2ωrft+Δωt)}
で表される。
【００４２】
上記の式において、キャリア周波数での直流成分は、（１／２）｛ｂ２（ｋ）・ａ２（ｔ）＋ａ２（ｔ）｝であり、オフセット周波数成分（Δω）は、ｂ（ｋ）・ａ２（ｔ）である。ＲＦキャリア周波数の２倍の成分（２ωｒｆ）は無視でき、よって、フィルタ等の装置により除去（又は積分して除去）できる。
【００４３】
キャリア間干渉を防ぐために、２乗基準信号ａ２（ｔ）のスペクトラムは、ディラック・インパルスの様であるべきである。このため、基準信号ａ（ｔ）は、２乗後において一定となる様に生成すべきである。これは、バイナリ関数といった、一定エンベロープの関数を使用することで達成できる。一実施形態において、基準信号ａ（ｔ）及び情報を運ぶ信号ｂ（ｋ）は、バイナリ信号（例えば、＋１、−１）であり、結果として得られる２乗信号は、ａ２＝１、ｂ２＝１で一定となる。周波数領域において、復調データ信号の直流成分（１／２）｛ｂ２（ｋ）・ａ２（ｔ）＋ａ２（ｔ）｝は固定的であり、逆拡散オーディオ信号ｂ（ｋ）（つまり、受信機での逆拡散後）は、周波数オフセットΔωで発生する。このオーディオ信号ｂ（ｋ）は、受信信号ｒ（ｔ）から、基準信号ａ（ｔ）を生成することなく、高周波数局所発振器を使用することなく、抽出される。それでも、直流での２乗基準信号ａ２（ｔ）は、スパイクであるので、オーディオ信号ｂ（ｋ）と基準信号ａ（ｔ）との相互干渉はない。その後のオフセット周波数Δωとのミキシングにより、信号の中間周波数（ＩＦ）部分がベースバンドに移動し、情報を運んでいる信号ｂ（ｋ）を読み出すことができる。
【００４４】
２乗のみを適用すると、所望の逆拡散オーディオ信号ｂ（ｋ）は、周波数オフセットΔωに位置し、オーディオ信号ｂ（ｋ）をＩＦで読み出すことができる。ＩＦでのオーディオ信号ｂ（ｋ）の読み出しは、ＩＦで大きな利得を得ることができるので、利点となり得る。さらに、未知で変動する位相φを読み出す必要はない。
【００４５】
一実施形態において、逆拡散信号ｂ（ｋ）及び周波数オフセットΔωのシンボル・レートは、３２ｋＨｚ（又は他の低周波数）に基づき、これは、リアルタイム・クロックにも使用される。受信機２００は、受信機２００が総てのクロックを取得する３２ｋＨｚの基準信号を持つ低電力発振器（ＬＰＯ）のみを必要とする。発振器の低周波数により、低電力発振器を利用可能となり、受信機２００は、低電力装置となる。一実施形態において、低電力発振器の電力は、受信機２００のピーク消費電力を１０〜１００μＷとすることを可能にする。電力消費の低減により、装置を小さい形状とすることが可能になる。
【００４６】
図３から５は、送信信号ｓ（ｔ）に単一のオーディオ信号ｂ（ｋ）を搬送する単一チャネルを含むＴＲＳＳシステムを示している。しかしながら、当業者は、各オーディオ信号に異なる周波数のキャリアを使用することで、送信信号ｓ（ｔ）に複数のオーディオ信号を埋め込めることを理解するであろう。この様に、ステレオ信号を遠隔ハンドセット３０に送信できる。
【００４７】
図６は、本発明の一実施形態による例示的なマルチ・チャネル送信機３００を示している。複数チャネル送信機３００の構造は、各追加したオーディオ信号のために追加のブランチを設けたこと以外、本質的には、単一チャネル送信機２００と同じである。図示する例示的な実施形態は、２つのオーディオ・チャネルを含んでいるが、必要に応じてより多くのチャネルに拡張できる。信号源３１０は、既に述べた様に広帯域基準信号ａ（ｔ）を生成する。ミキサ３２０、３３０は、基準信号ａ（ｔ）に各オーディオ信号ｂ１（ｋ）及びｂ２（ｋ）を乗じ、オーディオ信号ｂ１（ｋ）及びｂ２（ｋ）を基準信号ａ（ｔ）のスペクトラムに拡散する。オーディオ信号ｂ１（ｋ）及びｂ２（ｋ）の変調方法は同じである必要はない。例えば、ｂ１（ｋ）の変調方法をＢＰＳＫとし、ｂ２（ｋ）の変調方法をＱＰＳＫとすることができる。
【００４８】
ミキサ３４０、３５０は、各周波数キャリアｆ１＝ｃｏｓ（ωｒｆ＋Δω１）及びｆ２＝ｃｏｓ（ωｒｆ＋Δω２）を拡散オーディオ信号ａ（ｔ）*ｂ１（ｋ）及びａ（ｔ）*ｂ２（ｋ）でそれぞれ変調し、送信信号ｓ（ｔ）の情報を運ぶ周波数成分を生成する。ミキサ３６０は、周波数ｆ１からΔω１だけオフセットし、周波数ｆ２からΔω２だけオフセットした第３の周波数キャリアｆ３＝ｃｏｓ（ωｒｆ）を基準信号ａ（ｔ）で変調する。結合器３７０は、ミキサ３４０、３５０、３６０の出力を加算し、最終的に送信信号ｓ（ｔ）を生成する。送信信号ｓ（ｔ）は、
s(t)=a(t)cos(ωrft)+b1(k)・a(t)・cos(ωrf+Δω1)t+b2(k)・a(t)・cos(ωrf+Δω2)t
で表される。
【００４９】
送信信号ｓ（ｔ）は、アンテナ３７０により受信機４００に送信され、受信機４００について図７を用いて説明する。最適な信号対雑音比（ＳＮＲ）は、Δωｉ＝πｎ／Ｔｂで得られ、ここで、Ｔｂはデータ信号ｂｉ（ｋ）のシンボル期間であり、ｎは整数（例えば、２チャネルの場合にはｎ＝１、２）である。インデックスｉはオーディオ信号ｂｉ（ｋ）の１つのチャネルを示している。
【００５０】
受信信号ｒ（ｔ）の非線形で、２乗動作により、ｒ（ｔ）の異なる周波数成分の相互変調混合による自己干渉が生じるかもしれない。望ましくない相互変調積を避けるために、オフセット周波数の加算及び／又は減算の組み合わせは、それ自身のオフセット周波数とは等しくない様にすべきである（つまり、Δωｉ±Δωｊ≠ωｋ、ここで、ｎ個の並列チャネルについて、ｉ、ｊ、ｋ＝１、２、３、・・・ｎ）。例えば、この制限は、オーディオ・チャネルのオフセット周波数に奇数の高調波（例えば、１ＭＨｚ、３ＭＨｚ、５ＭＨｚ、・・・、２ｍ＋１ＭＨｚ）を選択することにより達成できる。二乗後、相互干渉による相互変調積は、偶数の高調波（例えば、０ＭＨｚ、２ＭＨｚ、４ＭＨｚ、６ＭＨｚ、・・・、２ｍＭＨｚ）となり、いずれのオーディオ・チャネルとも異なる。相互変調を防ぐ他の組み合わせも可能である。
【００５１】
例として、ＦＭ放送帯（８８〜１０１ＭＨｚ）で動作するＴＲＳＳシステムは、ωｒｆ＝９８ＭＨｚの中心周波数を持ち、１６ＭＨｚの拡散帯域幅（ＢＷ）を持つことができる。情報レート（Ｒ）がＲ＝３２ｋｂ／ｓ（典型的なリアルタイム・クロックの３２ｋＨｚの周波数に基づき）であると仮定すると、オフセット周波数は、Δω１＝５Ｒ＝１６０ｋＨｚ、Δω２＝８Ｒ＝２５６ｋＨｚ、Δω３＝１１Ｒ＝３５２ｋＨｚを選択できる。２乗による相互干渉での相互変調積は、ｆ＝３Ｒ＝９６ｋＨｚ、ｆ＝６Ｒ＝１９２ｋＨｚ、ｆ＝１０Ｒ＝３２０ｋＨｚで生じ、それらは、所望の信号に隣接している。さらに、強いＦＭ放送信号により生じる相互変調積は、ｆ＝２００ｋＨｚ、ｆ＝３００ｋＨｚ、ｆ＝４００ｋＨｚ等で生じる。これは、ＦＭチャネル間隔が１００ｋＨｚであり、隣接するＦＭチャネル間では少なくとも２００ｋＨｚの分離があることに基づいている。これらの相互変調積も対象とする帯域外となる。
【００５２】
他の例として、２．４ＧＨｚのＩＳＭスペクトラムで動作するＴＲＳＳシステムは、ωｒｆ＝２４４１ＭＨｚのＲＦ中心周波数を持ち、８０ＭＨｚの拡散帯域幅を持つことができる。同じ情報レートＲ＝３２ｋｂ／ｓを仮定すると、上記と同じオフセット周波数が選択できる。２．４ＧＨｚのＩＳＭ帯で動作する総ての無線規格は、少なくとも１ＭＨｚのチャネル・グリッド又は間隔を持つ。２乗後の一次の相互変調積は１ＭＨｚであり、提示されたオフセット周波数のかなり上となるであろう。
【００５３】
図７は、２つのオーディオ・チャネルを受信する例示的な複数チャネル受信機４００を示している。例示的な実施形態に示す様に、ミキサ４２０は、アンテナ４１０からの受信信号ｒ（ｔ）を２乗する。ミキサ４３０及び４４０は、２乗した受信信号ｒ２（ｔ）を、ＬＦＬＯ４５０により供給される周波数オフセットΔω１及びΔω２でそれぞれ乗じ、逆拡散オーディオ信号ｙ１（ｔ）及びｙ２（ｔ）を取得する。
【００５４】
特定の実施形態を示し説明したが、当業者は、同じ目的を達成できる、特定の実施形態の代替え形態を理解でき、本発明は他の環境においては他の応用を有する。本願は、本発明の任意の適用又は変形をカバーすることを意図している。以下の特許請求の範囲は、上記特定の実施形態に本発明の範囲を制限することを意図したものでは決してない。
【図１】
2013509087.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年3月31日(2011.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルラー・ネットワークと通信するためのセルラー送受信機と、マイクロフォンを含むペン・ユニットと、を有するベース・ユニットと、
片方向無線リンクを介して信号を送信する、前記ペン・ユニット内の送信回路であって、周波数シフトした基準信号を含む第２の周波数成分と結合され、基準信号で拡散される狭帯域オーディオ信号を含む第１の周波数成分を有する送信信号を生成して送信する様に構成されている、送信回路と、
スピーカを含むリモート・イヤピースと、
前記送信回路から送信される前記送信信号を前記片方向無線リンクを介して受信して復調する、前記リモート・イヤピース内の受信回路と、
を備えており、
前記受信回路は、前記送信信号と、前記第１の周波数成分と前記第２の周波数成分とのオフセットに等しい量だけ周波数をオフセットした前記送信信号の周波数シフト・コピーとを結合する様に構成され、
前記スピーカは、前記オーディオ信号を可聴音に変換するために、前記受信回路と協働する様に接続されている、
ことを特徴とする移動通信装置。
【請求項２】
前記送信回路は、
前記基準信号を広帯域基準信号として生成し、
スペクトラム拡散信号を生成するために、前記狭帯域オーディオ信号と前記基準信号を結合し、
前記第１の周波数成分を生成するために、第１の周波数のキャリアを前記スペクトラム拡散信号で変調し、
前記第２の周波数成分を生成するために、前記第１の周波数のキャリアに対して、第１周波数だけオフセットした第２の周波数のキャリアを、前記基準信号で変調し、
前記送信信号を生成するために、前記第１の周波数成分と前記第２の周波数成分を結合する様に更に構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動通信装置。
【請求項３】
前記基準信号は、一定エンベロープの信号である、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動通信装置。
【請求項４】
前記送信回路は、前記第１の周波数成分と前記第２の周波数成分を、広帯域の前記基準信号で拡散された第２の狭帯域オーディオ信号を含む第３の周波数成分と結合する様に更に構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動通信装置。
【請求項５】
前記セルラー送受信機は、前記ペン・ユニットに収容されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動通信装置。
【請求項６】
前記ベース・ユニットは、前記セルラー送受信機を収容するモデム・ユニットをさらに備えており、
前記ペン・ユニット及び前記モデム・ユニットは、それぞれ、前記モデム・ユニットと前記ペン・ユニットとの間で信号を交換するための短距離双方向無線インタフェースを含んでいる、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動通信装置。
【国際調査報告】
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2013509087.tif 000011
2013509087.tif 000012
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