CN1073333C - 具有多种工作模式的便携型无线电话手持机和通信终端 - Google Patents
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Abstract
一种便携型无线电话手持机具有作为一个数据传送终端和一个模拟蜂窝电话用户站而进行工作的能力。在该手持机中可以采用两种工作模式，即一种模拟蜂窝通信模式和一种“蜂窝数字包数据(CDPD)”模式。对输入的模拟蜂窝通信的寻呼功能在CDPD频道上执行。该手持机能够区分表明CDPD模式通信的寻呼信号和表明模拟蜂窝通信的寻呼信号。该手持机能够自动地给例如按AMPS模式来执行的模拟蜂窝通信以优先权而中止CDPD通信。
Description
技术领域
本发明一般地涉及无线通信装置。较具体地，本发明涉及能支持数据、传真和声音信号的发送和接收的无线便携型电话机。
本发明的背景
模拟声音信号的移动无线通信最初是由半双向无线电系统来实现的。一种类型的移动无线电机，即西铁城(Citizens)牌无线电机，利用对载波的振幅调制(AM)以半双向方式来发送或接收声音信号。另一些移动无线电机利用给定的载波频率范围内的频率调制(FM)来以半双向方式发送或接收声音信号，以达到改善噪声特性的目的。这些移动无线电机使用户可以在给定的天线半径范围内活动。这些系统的一个缺点是，一旦用户超出了给定的基地天线的某个范围时，给定载波频率的无线电频道就不再工作。另一个缺点是，对大多数用户来说无线半双向声音通信是不能接受的。用户所要求的是类似于他或她的有线家庭电话的无线双向声音通信系统。
在八十年代，利用基于模拟FM的蜂窝式无线电机的移动无线双向声音通信被推入市场。这种用于移动无线双向声音发送的模拟蜂窝机系统叫做“高级移动电话服务”(AMPS)。由AT&T(美国电话电报公司)推出的AMPS蜂窝网络使用了8.00MHz至900MHz的FCC指定载波频率范围。AMPS汽车蜂窝机单元首次被永久性地设置在用户的汽车内。汽车蜂窝机单元使用1W的功率向给定蜂窝单元地区内的一个蜂窝机基地站发送声音信号。其后推出了使用电池电源的手持式蜂窝机，它用1/4W的发射功率向给定单元地区内的蜂窝机基地站发送声音信号。因为手持式蜂窝机单元用电池电源工作，所以蜂窝电话机的功耗成为一个关键问题。
当蜂窝电话机接通电源并等待接收一个电话呼叫时，它处于等待模式，这时的功耗低于活动模式时的功耗。然而，当手持机处于等待模式时，为了能够变成活动模式并接收电话呼叫，它需要一直保持聆听状态，以听取它的登记号码。虽然等待模式的功耗要比激活的通信模式小，但它却要连续不断地消费大量的能量。为了进一步增大手持机需要充电或更换电池的时间，希望进一步降低等待模式下的功耗量。
AMPS系统中设计用来通信的原始信号是人类的模拟声音信号。AMPS系统的优化是使得在一个给定的频道带宽内运载尽可能多的模拟声音信号。使用低功耗移动单元、FM调制、以及较高载频范围(800MHz至900MHz)的蜂窝机的可移动性是这样来达到的：设置一个许多天线的蜂窝式布局，使得当用户移动到另一个单元区域中时把他的信号转移给另一个单元区域站。这种蜂窝单元区域间的转移可能造成发送或接收中的暂时丢失。不过，因为当出现信号丢失时用户能够发现，从而可以重新发送声音信息，所以声音信号的这种暂时丢失并不重要。然而，对于发送数字数据来说，信号丢失即使是暂时性的也会产生特殊的问题。会发生声音信号丢失的AMPS移动蜂窝系统的其他问题是，衰减信号强度、反射、瑞利(Rayleigh)衰减、和蜂窝死点等。
便携型计算机的出现很自然地导致这样的愿望：从远处无线地发送数字数据。目前，AMPS声音蜂窝系统用来以通过AMPS载波频道的“电路转换蜂窝数据(CSCD)”的形式来发送数字数据。原始(基带)数字数据被转换得能够通过模拟式的AMPS系统来发送和接收。使用AMPS系统的一个缺点是，发送中的窄的频道带宽和存在错误限制了发送和接收数字数据的波特速率。利用AMPS来进行数字数据通信的另一个缺点是，用户机的移动可能造成蜂窝转移，从而造成以数字形式发送或接收的信息丢失。数字数据的丢失可以破坏整个数据文件，使之不再有用。AMPS移动蜂窝系统的其他一些问题还可能引起原始数字数据的其他丢失。
另一种无线通信装置是寻呼机。大多数寻呼机只使用单路或单向的通信，它只接收象电话号码这样的有限量的信息。大多数寻呼机只在被请求时才向用户显示信息，不能执行其他功能。由于只需要单向通信，寻呼机不能向原始信息发送者反馈接收到了信息的消息。在许多情形中发送方只希望能接收到最低限度的信息，告诉他已经接收到了他的寻呼消息。在某些情形中可能还应该给出一个回复页消息作为应答。目前的寻呼系统的一个缺点是，由于单向的寻呼模式的实用情况比其他寻呼模式要广，所以没有能普遍达到给出接收到信息的应答和给出回复页。目前的寻呼机的另一个缺点是，所显示的电话号码不是在电话机上以电子方式自动地拨号的。而是用户从寻呼机的显示器上读出电话号码，然后在电话机上人工地拨号，以与寻呼方联系。希望无线寻呼机有能力借助于电子装置自动地在无线蜂窝电话机上拨出所接收到的电话号码，这样就能综合无线蜂窝电话机和双向寻呼机两者的特点。
目前较普遍的一种有线产品是高速传真调制解调器。传真调制解调器的硬件和固化微程序与传真和数据通信的应用软件的结合有能力在各种调制解调规则下发送数字数据，也有能力利用各种传真规则来发送传真数据。传真或数据通信应用软件可以在各种不同的硬件上执行，这些硬件例如有家用或便携型计算机、个人通信机、个人数字协助机、或其他的电子装置。关于标准调制数据的调制解调规则的例子有：CCITT V.22bis、CCITT V.23、CCITT V.32、Bell 103和Bell212A。包含错误控制的调制解调规则有：CCITT V.42、MNP2、MNP3、MNP4和MNP10。提供数据压缩的调制解调规则有：CCITT V.42bis和MNP5。传真规则有：CCITT V.21、CCITTV.27ter、CCITT V.29、CCITT T.4、CCITT T.30、CCITT T35、Ⅰ级-EIA/TIA578、Ⅰ级-EIA592、和Ⅱ级-EIA578-SP2188。传真调制解调器通过内部数据总线或外部RS-232接口从电子装置接收原始(基带)数字数据。原始数字数据被转换和调制成为可以向标准电话线路发送的符合给定规则的数据。从电话线路上接收到的数据能够被从调制形式转换成可以被硬件、固化微程序和应用软件诠释的原始数字数据。
目前的传真调制解调器的一个缺点是它们的大多数需要有一根导线与电话线路相连接。目前给传真调制解调器提供无线功能的方法是，从传真调制解调器取得调制的模拟调制器输出信号，并把它输入给一个AMPS转换单元。AMPS转换单元把要发送的模拟调制解调器输出信号转换和调制成一种不同的模拟形式，以发送到AMPS网络上。模拟调制解调器输出信号被转换成所谓的“电路转换蜂窝数据(CSCD)”。接收到的AMPS信号能够被AMPS转换单元从CSCD转换成为传真调制解调器所能够接收的模拟调制解调器输入信号。目前，传真调制解调器并不直接把原始数字数据转换和调制成可发送给AMPS蜂窝网络的模拟信号。目前提供无线传真调制解调功能的方法的一个缺点是它需要额外的装置来实现在AMPS蜂窝网络上发送或接收传真和数字数据。另一个缺点是需要更多的功率来用于额外的部件，例如AMPS转换单元。另一个缺点是为了获得无线传真调制解调功能，用户必须携带便携型计算机、传真调制解调器、和AMPS转换单元。希望把传真调制解调器和AMPS转换单元合成为一个能够通过AMPS网络发送CSCD的单元。
用通过AMPS来进行CSCD通信的一个缺点是，它要求移动单元保持不动，以避免由于非静止移动AMPS通信时的衰减或蜂窝地区的转移所造成的数据丢失。这样，当一个移动单元在利用AMPS网络进行CSCD通信时，它必须避免即使是小量的移动。
至今为止，要使一个小的手持式单体装置能够对声音和数字信号实现有效的无线发送是困难的。再有，要把AMPS声音发送的特点和诸如数据传送、电子信件、双向寻呼等应用结合在一起，并且用单个的手持式电池供电无线单元来实现象无线传真调制解调器这样的电路转换蜂窝数据(CSCD)接口是困难的。再有，要把这些特点汇总在单个手持式单元中还是不可能的，这是因为把所有这些特点汇总在单个手持式单元中所需的基本电子部件和应用软件都还无法获得。希望能够在移动于各个蜂窝单元区域之间的情形下汇总AMPS的声音通信和数据通信模式，并且提供把CSCD通信汇总到单个手持式单元中的能力。
本发明的概述
本发明的一个目的是把声音蜂窝电话机、寻呼机、和无线传真调制解调器功能汇总到单个的电池供电手持单元中。
本发明的另一个目的是减少蜂窝电话机的等待功耗，以增加蜂窝电话机电池的连续工作能力。
本发明的再一个目的是实现在发送数字信息和传真信息时能不出错误的移动性。
本发明的又一个目的是把寻呼系统汇总到模拟蜂窝电话系统中。
本发明还有一个目的是实现在应答寻呼信号时在模拟蜂窝电话系统的一个移动通信终端上进行自动回呼。
上述各个目的由本发明的一种便携型无线电话手持机来实现，该手持机包括：用来控制模拟蜂窝模式通信工作的装置；用来控制蜂窝数字包数据(CDPD)模式通信工作的装置；以及用来在响应于接收到了导致模拟蜂窝声音模式工作和导致CDPD模式工作的不同的寻呼信号时从上述两个控制装置中选择出其中一个控制装置的装置。
最好是用上述手持机以下述方式来进行寻呼：(a)保持该便携型无线电话手持机处于低功耗的“休眠“状态；(b)周期性地探测CDPD频道上的寻呼信号：(c)分析输入的寻呼信号以导出含在其中的信息；以及(d)鉴别该信息是属于CDPD发送中的寻呼信号信息还是属于模拟蜂窝模式发送的信息。
在本发明的另一个实施例中，一种便携型通信终端包括一个可以在模拟蜂窝模式和蜂窝数字包数据(CDPD)模式之间转换工作的射频发送接收机，以及既能控制模拟蜂窝模式也能控制CDPD模式的工作的处理器装置。一个电话手持机也作为该便携型通信终端一个个部分含在其中，以进行声音通信。
从而，本发明的另一个目的是结合对模拟声音信号和CDPD数据进行无线通信的功能，同时提供一个用于CDPS数据或CDPD数据的无线通信的主接口，所有这些都安排在一个单个的电池供电手持单元中。
本发明的另一个目的是提供一种映射在一个CDPD频道上的AMPS系统，从而能利用AMPS网络对所接收到的寻呼方的电话号码进行自动拨号，使被寻呼的用户能够与寻呼方进行通信。
本发明的再一个目的是能够从CDPD网络上的通信自动地转换到利用AMPS网络的通信。
本发明的又一个目的是把一个蜂窝手持机连接到便携型计算机、个人数字协助机、或者某些其他个人通信装置上，并提供一种接口，使得可以向(或从)CDPD网络发送(或接收)CDPD数据，并能以AMPS声音模式和AMPS电路转换蜂窝数据(CSCD)模式通信。
本发明的另一个目的是为能够用一个手持式单体单元来操作的未来的CDPD应用提供扩展功能。
为实现上述目的，根据本发明一个方面，提出一种便携型通信终端，它包括：一个可以在模拟蜂窝模式和蜂窝数字包数据(CDCP)模式之间转换工作的射频发送接收机；处理器装置，用来控制上述发送接收机在上述模拟蜂窝模式和上述CDPD模式两种模式下的工作，并用来在接收到一个AMPS工作的指示之前一直仅仅保持在上述CDPD模式下工作；以及一个耦连在上述发送接收机上的电话手持机。
根据本发明另一个方面，提出一种含有一个无线电话手持机的便携型数据通信终端，其中一个控制器包括：一对包括有用来同时分担上述数据终端的控制功能的装置的微处理器集成电路芯片，每一个上述微处理器集成电路芯片都包括有用来使上述通信终端同时在“蜂窝数字包数据(CDPD)”模式和模拟蜂窝声音模式之间转换工作的装置。
根据本发明的又一个方面，提出一种便携型通信终端，它包括：一个能够以蜂窝数字包数据(CDPD)模式和“高级移动电话服务(AMPS)”模式工作的蜂窝电话手持机；以及一个设计得用来使手持机选择工作于上述两种模式中的一种模式的控制器，其中上述控制器控制上述手持机能够在一个指定给CDPD工作的频道上接收要求CDPD工作以及要求AMPS工作的所有的输入寻呼信号。
附图的简单说明
图1是示出一个便携型无线电话手持机和其他外部系统元部件关系的方框图。
图2示出当本发明的手持机用在适当的蜂窝电话系统中时可实现的各种工作模式。
图3是示出含在便携型无线电话手持机内的各分立硬件单元的方框图。
优选实施例的详细说明
对于把声音和数据通信汇总到单个便携型终端中的上述困难的一个解决方法是，发展一种新的数字无线通信技术以克服利用AMPS系统发送原始数字数据时的不希望的效果。这种新的数字无线通信系统和网络叫做“蜂窝数字包数据(CDPD)”系统和网络。这种CDPD通信系统占用与附录Ⅰ中所标明的分配给AMPS频道的载波频率相同的频率，并遵从附录Ⅶ中所规定的标准。CDPD系统的一个基地单元，即移动数据基地站(MDBS)利用了一个AMPS单元中的没有使用的频道，以与用户的移动终端系统建立联系和通信。该移动终端系统是一个便携型计算机或者其他含有一个用户单元的便携型电子装置。然后，MDBS使用户通过服务提供者的有线网络、微波网络、卫星网络、AMPS蜂窝网络或其他CDPD网络进行通信，以向另一个移动终端系统、计算机网络、或其他非移动电子系统等发送数据。在一个蜂窝单元区域内，MDBS首先进行“射频探索(RF sniffing)以探测出一个未使用的AMPS频道。AMPS频道的CDPD使用被限定在各AMPS频道访问之间的间暇时间内。如果一个AMPS蜂窝单元开始在CDPD所占用的频道上发送信息，则CDPD单元就停止在该频道上的发送，并等待到该频道有空时再发送，或者转换到另一个有空的频道上，(这称之为频道跳迁(channel hopping))。
在CDPD网络中，数字数据是在移动系统内的一个给定的用户单元(SU)和采用高斯最小移频键控(Gaussian Minimum Shift Keying,GMSK)调制的移动数据基地站(MDBS)之间以短脉冲串模式来发送的。以短脉冲串模式进行通信可减少一个SU和MDBS通信所需的时间，使其他的各SU也能够和同一个MDBS进行通信。与通过AMPS网络发送数字数据的情况相比，对于某一给定的数据量，CDPD的通信时间要少得多。目前可设想用CDPD来传输的原始(基带)数字数据有：电子信件消息、数字传真数据、或者代表象目前可以通过与一个局部区域网络相连接而传送文件那样的网络连接的数字数据。CDPD的其他一些应用正在开发之中，例如CDPD双向寻呼。
CDPD用户单元设计得能被插入到一种给定的计算机中，以取代软盘驱动器。用户单元对该计算机的内部数据总线的接口使得数据能够通过CDPD网络发送或接收。按照这种方式，电子信件、电子传真、和数据文件可以不借助于地面有线系统而发送。然而，用无线CDPD网络来传输大的数字数据文件可能是不经济的。这时可能最好还是用一个连接在有线电话系统上的标准数据调制解调器。
本便携型计算机的一个缺点是，对于大多数用户的连续使用来说，特别对于用蜂窝手持机的情形，多数计算机还是太大和太重了。再有，许多用户既不需要含在便携型计算机中的计算功能，也不希望仅仅为了使用CDPD网络而支付这样的费用。不过，用户还是有可能希望通过象CDPD网络这样的无线系统来发送有限量的数字信息。其他的情况是，可能会希望在众多的公司雇员中合用一个用户单元，使仅有那个正在出差的雇员才需要使用用户单元。
要把一个CDPD用户单元从一个个人便携型计算机换装到另一个便携型计算机去是困难的。最好是用户能够容易地把一个便携型计算机或其他电子装置连接到某种形式的CDPD用户单元上，以便通过CDPD网络进行通信。
蜂窝声音通信和数据通信的结合由图1所示的装置实现，该图示出了本发明的便携型通信终端手持机100的方框图。该便携型通信终端的大部分类似于普通的便携型无线电话手持机，其中包括一个至少含有一个射频(RF)发送接收机的射频模块102。该射频发送接收机利用一个主天线104来接收和发送该便携型终端所处理的各种类型的信号，例如高级移动电话系统(AMPS)数据(电路转换蜂窝数据)通信、AMPS声音通信、和CDPD通信的信号。一个分集式天线106用作在某些不利条件下保持接收的后备天线。一个电话型的手持机112用来实现AMPS声音通信。
利用一个连接在无线电控制处理器108上的数字-模拟访问接口(DAA)也可以把该便携型终端连接到当地的公用转换电话网络(PSTN)中。该处理器以及控制处理器和调制解调器109分担该便携型终端的各种控制功能，其中包括呼叫建立、高水平规则、低水平规则、功率调节、调制解调器操作，以及与外部主计算机之间的数据传输。为了方便于用户的使用，该主计算机可以是一个个人计算机(PC)或个人数字协助机(PDA)或其他的电子装置。该便携型终端的连接硬件是通常用于PC外部接口的标准型接口。
本发明的便携型终端和普通蜂窝手持机及数据终端之间的一个关键性区别在于，用来控制射频(RF)模块以进行AMPS模式通信和CDPD模通信的两个处理器108和109的能力。RF模块102可以被自动地或人工地控制得以符合于附录Ⅰ和Ⅶ所指明的AMPD系统之间的相互关系的方式工作于CDPD模式或者AMPS模式。
CDPD网络设计得能够作为已有数据通信网络的一种扩展来工作。CDPD网络与已有的模拟蜂窝电话网络，例如AMPS网络，共用一套发送设备。CDPD移动数据基地站(MDBS)的设备设置在蜂窝载体单元的场所，并与已有的AMPS基地站蜂窝设备汇总在一起。CDPD在不影响AMPS服务的前提下提供非侵入性的与AMPS网络共用频率通道的转换成包的(packet-switched)数据服务。这是通过终端用户(类似于蜂窝系统中的各个移动用户)来做到的。移动用户的数据发送的“包化”性质使得许多CDPD用户能够共用一个频道，他们只有在有数据要发送时才去访问该频道，否则就把该频道留给其他的CDPD用户使用。对于其数据发送的特点是要在短时间到中等时间内进行多次发送的用户来说，CDPD是比电路转换蜂窝数据调制解调模式远为有效的模式。CDPD已经被蜂窝系统工业界接纳为国家标准，它符合含在本申请附录Ⅱ的出版物中的各项标准。
与CDPD系统所依附的AMPS相比，CDPD系统的内部结构要求是很小的。该系统的多重访问性质使得有可能只要在给定的区域内安装一个CDPD无线电就能够对许多用户提供CDPD服务。与利用频带内的FSK(移频键控)信号来建立呼叫联系以及利用频带外(控制频道)的信号来控制移动性的AMPS不同，CDPD利用一组复杂的频带内规则来控制频道的访问和移动性，并管理在整个CDPD网络中的数据传输。这些将在附录Ⅰ中进行更详细的讨论，该附录还说明了AMPS主网络和CDPD依附网络之间的关系。
虽然CDPD系统共用了已有的AMPS射频频道，但是AMPS呼叫还是被赋给了第一优先权，它总是能够占用当时被CDPD所使用的任何频道。不过，这个规则也不是绝对的，蜂窝服务提供者可以决定把一个或多个频道分配给CDPD使用。在这种情形下，AMPS呼叫将不会占用被CDPD信号所占据的频道。为了给预定类型的信号设定优先权，有必要进行信号甄别。在使用CDPD的移动数据基地站(MDBS)中，最普通的技术是用“射频探索”来探测任一给定频道上是否存在AMPS活动。在某些系统中，可以由AMPS设备通过数据接口直接向基地站提供频道信息。如果探索器发现有一个频道未被使用，MDBS就可以通过在前向通道上的发送来在该特定频道上建立CDPD网络。移动终端用户将获得该前向通道并予以登记，然后根据数字敏感多重访问(DSMA)方案开始在返回通道上发送数据包，在DSMA方案中，移动终端用户仅当他们有数据要发送时才去访问该频道。这样，CDPD网络保持跟踪这个所使用的频道，而AMPS则不是这样。
本发明的工作通过在含有关于CDPD通信的信息寻呼信号和含有关于AMPS通信的信息的信号之间作出甄别而使移动用户能够接收由另一方发出的CDPD通信。这种甄别是由一个含有集成电路微处理器芯片的控制器来执行的，该微处理器芯片在直到出现请求AMPS通信之前使蜂窝手持机或便携型数据终端一直保持在CDPD模式。这个模式下的功耗要比AMPS模式下的功耗小得多。
在CDPD模式下，蜂窝手持机作为一个功能完整的CDPD移动终端而工作。该手持机为了加入到CDPD网络中去，它利用AMPS射频上的GHSK调制与移动数据基地站(MDBS)通信，并占用一个AMPS频道。根据本发明，该无线电话手持机将监视所接收到的信号强度。根据所探测到的值，该手持机将找到最强的CDPD频道并在该当地单元中的频道上登记。每当当地MDBS转换频道时，该手持机也将找到新的CDPD频道并转换到该频道上去。当该便携型无线电话手持机发生移动并接收到信号电平的变化时，CDPD系统将支持转移到相邻的单元地区中。
通过利用上述的CDPD模式，本发明的手持机有能力向CDPD网络中的其他用户发送数据消息，例如通过手持机键盘输入的电子信件。该手持机还可以用来通过适当的输入/输出接口和CDPD网络以电子信件、寻呼、传真、或文件的形式向(或从)主计算机传递数据。由于CDPD模式中的转移步骤减轻了数据丢失，如附录Ⅶ所表明的那样，所以即使当移动数据终端手持机从一个单元区域移动到另一个单元区域时也可以成功地进行数据传输。当处在CPDD模式下时，该手持机能够通过在不发送或接收数据时保持在“休眠”或“睡眠”状态下而节省电池的能耗。
当由于用户选择了另一个模式时，或者当由预定的规则建立了另一个模式时，该数据终端手持机将解除其对CDPD网络的登记。解除登记通常发生在用户选择了开始AMPS数据通信或声音通信的时候。解除登记也发生在该便携型手持机接收到了一个表明要AMPS通信的寻呼信号的时候。即使在由于AMPS通信而发生了解除登记之后，该手持机的用户也可以选择要开始通过CDPD系统进行数据发送。在该情形中，由于一旦非CDPD的通信结束时就会发生重新登记，所以手持机的用户只需要在AMPS通信结束之后开始CDPD通信就可以了。
根据附录Ⅴ的第10至12页中的规范所构筑的便携型数据终端手持机可以工作于图2所示的所有工作模式，该手持机具有这样的能力。图2中的圆圈200代表人工模式，它是由该便携型数据终端手持机的操作者或程序员所选择的。操作者可以利用手持机112(图1)上的键盘或者利用用来向系统输入数据的附加键盘来选择AMPS和CDPD两个模式中的任一个模式。如果数据是用主计算机输入到便携型终端(手持机)100中去的，则可以把模式选择或者预定的省缺设定选择作为该数据传输的一部分。
为了得到最好的结果，本系统通常处于圆圈202所示的低功耗的“睡眠”模式。这个“睡眠”或“休眠”模式使功耗减小到最低量。通常，每隔10到255秒钟该“睡眠”模式要中断一次，以探测例如输入寻呼信号那样的消息。如果没有接收到什么消息，CDPD模式就保持在休止状态，如圆圈204所示。由于接收到了寻呼信号或主计算机的命令，或者由于手持机用户启动了CDPD模式下的数据传送，CDPD就会被激活，如圆圈206所示。保持在CDPD模式上的优点是电池的负担不重，所以满发送功率下的通信时间可以大于1小时，而监视AMPS控制频道的等待时间可以大于12小时，
虽然所有的寻呼都在CDPD频道上进行，但是也可以像传送输入的CDPD通信数据一样地传送输入的AMPS通信数据。如果接收到一个表明输入了要进行AMPS通信的寻呼信号，则CPDP模式就被中断(即使当时正在进行CDPD通信)，并激活两个AMPS模式(声音模式210和数据模式214)中的一个。用户或者主计算机的程序可以选择AMPS声音呼叫是否优先于AMPS数据通信。根据蜂窝电话网络及其相关的地面有线网络所支持的服务，按照对呼叫者的确认情况可以对不同的输入呼叫作出不同的处理。例如，用本发明的便携型数据终端/手持机可以执行呼叫者的识别，对呼叫的筛选、或者自动回呼。
通常，直到所有的AMPS通信都已结束之前，手持机将保持在AMPS模式上。如果没有如圆圈212所示那样接收到停留在AMPS模式上的指令，则手持机将回到CDPD模式中的休眠模式202并执行间歇的寻呼信号探测。
上述的一些特殊服务，例如呼叫者识别和自动回呼，是在AMPS模式下利用包括BCH(霍勒斯二进代码)和曼彻斯特(Manchester)编码、成帧(framing)、FSK调制和放大等的FSK控制频道来执行的。FSK接收包括信号恢复(最好利用鉴频技术)、时序恢复、成帧恢复、曼彻斯特解码、和BCH解码。为了实现FSK接收，该手持机估计接收到的信号电平、处理声频信号以进行FM解调，以及在FM解调之后恢复声频信号。声频处理包括声频过滤、压缩和扩展、预加强、偏离限制、FM调制、以及放大。该手持机还产生SAT和ST信号，并在FM调制阶段之前把它们和处理后的声频信号结合在一起。手持机的接收机部分包括FM鉴频、去加强、扩展、声频过滤和放大。在接收机处理中最好包含有噪声抑制。接收机部分还探测SAT音调并在探测到点序列(dottingsequence)之后转换到声音模式上。该手持机能够在高噪声和高干扰环境下很好地恢复数据及声频信息。该便携型终端中执行AMPS通信的部分符合于附录Ⅴ的第12至14页中所列出的标准和规范。该AMPS模式也还支持其他的通信技术，例如电路转换蜂窝通信，实现蜂窝调制解调器的功能。利用这个技术，本发明的手持机支持按照附录Ⅴ的第6页中所列出的调制、传真、控制和数据压缩标准的AMPS声音频道上的数据和传真发送。借助于与公用转换电话网络(PSTN)的连接，该便携型无线电话手持机可以支持在相关地面有线网络上的声音、调制解调、和传真通信。关于PSTN上的电路转换数据的标准可以在附录Ⅵ的第21页中找到。关于PSTN操作的调制解调和传真的规范可以在附录Ⅲ中找到。
本发明的另一个优点是使用了公用的无线电模块301(见图3)和公用的处理装置，该处理装置包括控制处理器302和用来执行AMPS和CDPD通信模式两者的功能的墨林(Merlin)ASIC处理芯片303。处理器芯片302和303在附录Ⅳ中有充分的说明，它们分担便携型手持机的控制功能，以实现AMPS通信模式和CDPD通信模式之间的转换。一个应用扩展接口304提供了两个处理器302和303之间的数据通道305，以便让这对处理器芯片可以借助于附加的编程芯片来执行附加的应用。
两个处理器芯片302和303还设计得能够通过RS-562接口306从外部的计算机接收数据和编程指令。为了易于操作，该外部计算机最好是一个PC机。作为两个处理器芯片302和303的功能的一部分，还可以含有一个内部的调制解调器(未示出)。通过接口306所连接的计算机最好是一个便携型装置，例如一个例携型数字协助机(PDA)，这样可以保持整个数据通信终端手持机的可移动性。
处理器芯片303通过数据线310控制无线电模块301的锁相环(PLL CNTRL)把来自无线电模块301的模拟信号转换成适用于处理器芯片303的数字信号是由模-数和数-模界面308来执行的。所转换的信号是由数据中断线路312在界面308和处理器芯片303之间运载的。为了执行信号鉴别的功能和监视电源模块318有适当的大小的功能，一个电压探测器316向处理器芯片303提供一个输出。
电源模块318最好由一个6V电池326供电。电源模块318提供与该便携型数据终端100所执行的工作类型相匹配的各种不同的功率大小。
总的功率消耗主要取决于无线电模块301，它最好至少含有一个射频发送接收机。通常该发送接收机以0.6W的最大输出功率工作在824.040MHz至848.970MHz的频率范围内。另外的射频标准列在附录Ⅵ的第11页上，它们和附录Ⅰ中所述的MDBS射频标准以及附录Ⅶ中所述的CDPD系统的射频标准相一致。无线电模块301有一个分集式天线布局，包括发送/接收天线330和接收天线331。这个布局用来在出现多路径(multipathing)时进行转换，这样可以保持无线电模块301的接收质量。在界面308和处理器芯片303中，从由无线电模块301所接收到的信号导出并处理RSSI(信号强度)数据。当该RSSI信号通过模拟开关314传送到手持机显示器320中时，它以至少每秒4次的频率显示在该显示器上。
如前面所指出的，该便携型数据终端的控制功能是由处理器芯片302和303分担的。芯片303在手持机进入休眠的“睡眠”模式时进行切断电源的处理。在由两个处理器芯片都进行处理的大多数功能中，芯片302也进行低水平规则的处理。AMPS频道上的调制解调通信也由芯片303控制。声音通信利用连接在声频编码解码器336上的扬声器334和麦克风335来实现，该声频编码336又连接在处理器芯片303上，以接收用于声频通信的相应信号。当从处理器芯片303上接收到相应的信号时，声频编码解码器336就被开关337激活。
处理器芯片302处理呼叫建立和高水平CDPD规则。DMA(直接存储器访问)和UART功能也由处理器芯片302处理。数据是用户利用一个4×7的键盘340输入到系统中的。键盘340上的所有按键最好都是单掷式的瞬间接触开关。为了用户的方便，该键盘上通常提供有背光照明。
用户还被提供有一个由静态RAM(随机存取存储器)324所组成的“便笺式存储器(Scratchpad)”。为了用户的方便还提供一个由EPROM(可擦除可编程只读存储器)所组成的控制开关322。当手持机接收到一个寻呼信号时，用户可以被连接在处理器芯片302上的一个振动器350或一个蜂鸣器351所告之。还可以用RAM(随机存取存储器)360或者EPROM361来向互相连通的处理器芯片302和303提供附加的存储容量。
主连接器370用来把来自手持机的音频和射频信号连接到例如可在汽车中找到的一个主蜂窝终端上。通过把手持机放置在主终端上的一个适当的支架上，便有可能在该主终端能够支持不需用手拿住手持机的工作功能时可以“空手”地进行通信。主连接器370的针脚布局在附录Ⅵ的第16页至23页中有所规定。可以通过该主连接器370在便携型数据终端上连接另一个电话型的手持机。
本发明的便携型数据终端和手持机可以有多种不同形式的外壳和多种布局结构。例如可以象PDA那样使手持机挂在便携型PC机的外壳上。这两个外壳的结构可以使得这两个装置既可以分离携带，也可以互相连结在一起携带。在另一种结构中，便携型的手持机可以挂在一个非便携型的PC机上，作为该PC机的通信终端。在第三种结构中，便携型的终端和手持机可以作为独立的装置来使用，它们可以容易地用一个公文箱来携带或者由用户随身携带。这种结构也可以在汽车内的移动站中采用。
本发明的一个主要优点是，当它用来在CDPD模式下发送数据时，即使当移动便携型终端和手持机从一个单元地区移动到了另一个单元地区，也能以基本上不受干扰的方式传递数据。虽然也有可能发生一些干扰，但是具有正常冗余度的规则仍能够提供否则会丢失掉的数据。因为CDPD频道支持数字数据传送，所以可以采用数字加密技术(参见附录Ⅶ)来保证数据的安全性。这样，蜂窝通信就能够以通常的AMPS系统所不可能做到的方式来获得安全性。
虽然上面已经通过例子来说明了本发明的多种布局，但并不希望把本发明局限于这些布局。例如，通过适当地使用本发明的扩展接口并把它连接到具有能够支持电子信件、调制解调模拟模式、TCP-IP连接、呼叫筛选、自动寻呼应答并包括消息答复、以及定位等功能的适当特性的系统上，本发明便能适应于这些功能。从而，必须认为，本发明包括了属于下述权利要求范畴之内的任何结构和所有结构、任何修改和所有修改、任何变型和所有变型、任何组合和所有组合、以及任何等效的布局和所有等效的布局。
Claims (54)
1、一种便携型无线电话手持机，它包括：
用来控制模拟蜂窝模式通信工作的装置；
用来控制蜂窝数字包数据(CDPD)模式通信工作的装置；以及
用来在响应于接收到了导致模拟蜂窝声音模式工作和导致CDPD模式工作的不同的寻呼信号时从上述两个控制装置中选择出其中一个控制装置的装置。
2、根据权利要求1的手持机，其中上述用来控制上述模拟蜂窝声音模式通信工作的装置和上述用来控制上述CDPD模式通信工作的装置被安装在一个公用的便携型外壳中。
3、根据权利要求2的手持机，它还包括处理器装置，用来共用性地控制上述模拟蜂窝模式通信和上述CDPD模式通信两者的工作。
4、根据权利要求3的手持机，其中上述用来控制上述模拟蜂窝模式通信工作的装置包括“高级移动电话服务(AMPS)”电路。
5、根据权利要求3的手持机，其中上述用来控制上述模拟蜂窝模式通信工作的装置和用来控制上述CDPD模式通信工作的装置包括一个共用的射频发送接收机电路。
6、根据权利要求5的手持机，其中上述发送接收机电路包含用来补偿多路径情况的转换装置。
7、根据权利要求6的手持机，其中上述转换装置包括一个分集式接收天线和一个共用的发送/接收天线。
8、根据权利要求3的手持机，其中上述处理器装置包括用来探测CDPD模式下的寻呼信号的装置。
9、根据权利要求8的手持机，其中上述探测装置包括用来以周期性方式工作的装置。
10、根据权利要求3的手持机，其中上述处理器装置还包括用来把关于CDPD模式的寻呼信号从关于模拟蜂窝模式的寻呼信号区分出来的装置。
11、根据权利要求1的手持机，它还包括用来把上述手持机连接到一个外部计算机上去的接口装置。
12、根据权利要求8的手持机，它还包括一个显示器，该显示器含有用来指明由上述探测装置所提供的寻呼信号的特性的装置。
13、根据权利要求1的手持机，它还包括用来激活声音通信的装置和一个电话键盘。
14、根据权利要求3的手持机，它还包括用来激活模拟蜂窝模式下的传真发送的装置和用来向上述手持机输入传真数据的装置，其中处理器装置控制上述传真数据输入装置和上述传真发送装置。
15、根据权利要求12的手持机，它还包括用来指明接收到了一个寻呼信号的装置。
16、根据权利要求15的手持机，其中上述指明装置包括一个振动器。
17、根据权利要求15的手持机，其中上述指明装置包括一个声频告知器。
18、根据权利要求10的手持机，其中上述处理器装置还包括用来确定含在寻呼信号内的识别数据的装置。
19、根据权利要求18的手持机，其中上述处理器装置还包括用来鉴别上述探测到的识别数据并根据上述识别号码的上述鉴别来提供控制信号的装置。
20、根据权利要求19的手持机，它还包括用来根据上述控制信号来调节工作功率大小的装置。
21、根据权利要求18的手持机，它还包括用来在探测到一个表明要工作于上述模拟蜂窝模式的寻呼信号时中断CDPD模式下的通信的装置。
22、根据权利要求19的手持机，它还包括用来根据上述控制信号来执行自动回呼的装置。
23、根据权利要求13的手持机，它还包括用来与一个主终端相连接的装置，由此利用上述手持机和上述主终端来执行空手通信。
24、一种便携型通信终端，它包括：
一个可以在模拟蜂窝模式和蜂窝数字包数据(CDCP)模式之间转换工作的射频发送接收机；
处理器装置，用来控制上述发送接收机在上述模拟蜂窝模式和上述CDPD模式两种模式下的工作，并用来在接收到一个AMPS工作的指示之前一直仅仅保持在上述CDPD模式下工作；以及
一个耦连在上述发送接收机上的电话手持机。
25、根据权利要求24的便携型通信终端，它还包括一个用来与一个外部主计算机相连接的第一接口。
26、根据权利要求25的便携型通信终端，它还包括一个用来与一个主终端相连接的第二接口。
27、根据权利要求26的便携型通信终端，其中上述主终端包括一个含有一个通过上述第二接口连接在上述便携型通信终端上的电源的蜂窝电话站。
28、根据权利要求24的便携型通信终端，它还包括扩展装置，用来给上述处理器装置增添功能。
29、根据权利要求24的便携型通信终端，其中上述处理器装置包括两个控制处理器芯片。
30、根据权利要求29的便携型通信终端，其中上述电话手持机包括一个连接在上述处理器芯片中的一个芯片上的声频编码解码器。
31、根据权利要求24的便携型通信终端，其中上述射频发送接收机、处理器装置和电话手持机都安装在一个公共的便携型外壳之中。
32、根据权利要求24的便携型通信终端，它还包括一个与上述电话手持机相分离的键盘。
33、根据权利要求29的便携型通信终端，它还包括一个连接在上述射频发送接收机和上述控制处理器芯片中的一个芯片之间的模拟-数字-模拟界面芯片。
34、根据权利要求24的便携型通信终端，它还包括一个显示器。
35、根据权利要求24的便携型通信终端，它还包括一个由寻呼信号来激活的振动器。
36、根据权利要求24的便携型通信终端，它还包括一个在响应于寻呼信号时被激活的声频告知器。
37、根据权利要求24的便携型通信终端，其中上述射频发送接收机包含用来补偿多路径情况的转换装置。
38、根据权利要求37的便携型通信终端，其中上述转换装置包括一个分集式接收天线和一个共用的发送接收天线。
39、根据权利要求28的便携型通信终端，它还包括一个设计得用作为输入给上述处理器装置的便笺式存储器的静态RAM存储器。
40、根据权利要求24的便携型通信终端，其中上述处理器装置设计得使模拟蜂窝模式下的通信优先于CDPD模拟式下的通信。
41、根据权利要求25的便携型通信终端，它还包括一个调制解调器和电路，用来与上述外部主计算机一起进行数据通信工作。
42、根据权利要求41的便携型通信终端，其中上述数据通信包括传真通信。
43、根据权利要求25的便携型通信终端，其中上述外部主计算机是一个便携型数字协助机(PDA)。
44、一种含有一个无线电话手持机的便携型数据通信终端，其中一个控制器包括：
一对包括有用来同时分担上述数据终端的控制功能的装置的微处理器集成电路芯片，每一个上述微处理器集成电路芯片都包括有用来使上述通信终端同时在“蜂窝数字包数据(CDPD)”模式和模拟蜂窝声音模式之间转换工作的装置。
45、根据权利要求44的便携型数据终端，其中两种通信模式包括一种模拟蜂窝模式和一种蜂窝数字包数据(CDPD)模式。
46、根据权利要求45的便携型数据终端，其中上述模拟蜂窝模式包括“高级移动电话服务(AMPS)”。
47、根据权利要求46的便携型数据终端，其中上述控制器包括用来赋给AMPS模式通信以优先于CDPD模式的优先权的装置。
48、一种便携型通信终端，它包括：
一个能够以蜂窝数字包数据(CDPD)模式和“高级移动电话服务(AMPS)”模式工作的蜂窝电话手持机；以及
一个设计得用来使手持机选择工作于上述两种模式中的一种模式的控制器，其中上述控制器控制上述手持机能够在一个指定给CDPD工作的频道上接收要求CDPD工作以及要求AMPS工作的所有的输入寻呼信号。
49、根据权利要求48的便携型通信终端，其中上述控制器包括用来控制上述手持机能够在响应于一个输入寻呼信号时用一个AMPS模式下的应答信号来进行答复的装置。
50、根据权利要求49的便携型通信终端，其中上述控制器还包括用来控制上述手持机在接收到表明希望进行通信的指示之前一直保持在低功耗的休眠状态的装置。
51、根据权利要求50的便携型通信终端，其中上述控制器还包括用来周期性地探测上述CDPD模式下的输入寻呼信号的装置。
52、根据权利要求51的便携型通信终端，它还包括一个显示器，它设计得用来指明出现了CDPD模式下的输入寻呼信号，并指明含在上述输入寻呼信号内的识别数据。
53、根据权利要求51的便携型通信终端，其中上述控制器还包括用来鉴别含在上述输入寻呼信号内的识别数据的装置，以及用来根据上述鉴别信息从多个预先编程好的应答消息中确定出一个适当的应答信号的装置。
54、根据权利要求52的便携型通信终端，其中上述控制器还包括用来根据含在上述输入寻呼信号内的上述识别数据来在上述AMPS模式下进行自动拨号的装置。
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