無塞繩數據/傳真數據機的製作方法

2023-04-29 20:57:51 1

專利名稱：無塞繩數據/傳真數據機的製作方法
技術領域：
本發明一般地說相關於無塞繩數據機，特別地說，相關於將可攜式計算機的數據機無線連接到附近的電話插口的高速、無塞繩數據/傳真數據機。
許多個人計算機都裝有能允許經由標準電話線與其它計算機進行數據通信的數據機。數據機將來自計算機的高速串行數字數據流轉換和壓縮成為能夠在標準電話線上運載的複雜的模擬調製信號。目前的調製解調技術能夠經由電話網絡以最快28.8kbps的速度發送數據流。現代化的數據機和調製解調軟體能使數據機執行另外的功能，例如能夠發送和接受傳真數據。具有傳真功能的數據機通常被簡稱為數據/傳真數據機。
標準PC機通常被放在固定的位置，如桌上，一般不會經常移動。裝在PC機內部或者外部的數據機經由電話塞繩連接到標準的模塊化電話壁插口。由於用戶的計算機被束縛在牆邊，因此，要求用戶在電話引出線或牆上電話插口附近操作計算機。除了可能需要安裝一個電話壁插口以避免繞房間引一根很長的塞繩外，塞繩連接對大多數桌上型PC機都很好用，沒有太多不足之處。
然而，對於能夠隨時、隨地進行計算的可攜式或移動計算機(如膝上型、掌上型和筆記本計算機)來說，電話塞繩是不需要的。許多公共場所，如飯店和會議中心，提供電話數據插口，顧客可以插上其移動計算機的數據機來訪問電話網絡。但這些插口通常在不方便的地方，需要較長的塞繩從走廊和通道穿過。這具有潛伏的危險性，因為不僅行人可能會被塞繩絆倒並受傷，也有可能使運行中的計算機和數據機遭到損壞。即使是在家庭和辦公室的環境下，能夠不受塞繩的限制在房間之間漫遊也是很好的。
為了消除這一問題，以及滿足對移動計算日益增長的需要，無線訪問電話系統的技術有了顯著的發展。如今已經有了蜂窩型數據機，能夠提供與蜂窩網絡的無線連接。例如，O′Sullivan的美國專利4972457和5353334、Morris的美國專利5020090、Clark等人的美國專利5408520以及Harrison的歐洲專利申請0622924都是關於蜂窩型數據機的。這類數據機本身通常並不是蜂窩狀的，但能夠插入與蜂窩基地臺通信的用戶蜂窩式電話中。
蜂窩型數據機為移動計算機提供了很大的自由度，因為它們能夠跨越很廣的地理區域連接到電話網絡。用戶通常在蜂窩基地臺的幾公裡之內，後者則是連接到陸線電話網絡的。
但是，蜂窩數據機有很多不足之處，尤其是要求用戶必須是蜂窩式服務的客戶，並且支付聯網費用。這是很貴的。蜂窩數據機的硬體在構造時要符合特定蜂窩網絡(如先進的行動電話系統(AMPS))的要求，因此也是很貴的。只有對遠離標準電話線的移動用戶，蜂窩式數據機才是最方便和最經濟的。
如上所述，顯然需要一種能與標準電話線無線連接的更方便、更經濟的裝置。
本發明的一個目的是提供一種無塞繩數據/傳真數據機，用於將計算機無線連接到附近的一個電話壁插座。
本發明的另一個目的是提供一個與標準的電話壁插座相連的基單元，和與數據機相連以通過射頻(RF)鏈路與基單元通信的遠程單元。
本發明的另一個目的是提供一個具有報警功能的數據機，用於在射頻強度低於閾值時向用戶發出通知。
本發明的無塞繩數據機包括一個無線電對偶，連接到標準的數據/傳真數據機和允許個人計算機的用戶無線連接到家用電話線的電話壁插座。無線電對偶的一端是與裝在PC中的數據機連接的遠程單元，另一端是插到標準的電話壁插座上的基單元。這種結構能使用戶在電話插座的幾百米內方便自由地使用PC、膝上型計算機、筆記本計算機和個人數字輔助裝置等等，而不受塞繩的幹擾。在家庭場合下，用戶可以通過無塞繩鏈路從廚房、臥式、客廳甚至屋外啟動對聯機服務或任何其它服務的呼叫，而不必正好在電話插座的附近。為了保證可靠的通信，在遠程單元上裝上報警，如光或聲音信號，在無線電對偶的信號強度低於閾值時通知用戶。另外，可以給基單元裝上兩個或多個在空間上分離的天線，幫助減輕信號的衰減。
對於設計成可移動，並且自然要在房間之間來回搬動的小型可攜式計算機來說，無塞繩數據/傳真數據機的靈活性具有更大的優點。其優點在安裝另外的電話引出線不太實際或花費太高時也能體現出來。
無塞繩數據機也可以提供「雙重方式使用」的靈活性，即允許用戶以有線或無塞繩方式使用數據機。在任何一種情況下，用戶都只需要支付與住宅電話使用有關的費用。本發明的無塞繩數據機利用了最新分配但沒有得到許可的頻帶，如902至928MHz，2.4至2.483GHz等等，但並不局限於此。
通過下面結合附圖對本發明最佳實施例的詳細描述，可以更好地了解上述以及其他的目的和優點。其中

圖1是用於將典型的有線數據機與電話壁插座相連的電話塞繩連接結構的方框圖；圖2是允許計算機訪問蜂窩型電信網的蜂窩型數據機結構的方框圖；圖3是根據本發明的無塞繩數據機的方框圖；圖4是根據本發明的遠程單元的方框電路圖；圖5是根據本發明的基單元的方框電路圖。
下面參考附圖，特別是圖1，圖中示出了用電話塞繩與電話壁插座相連的一個數據機。計算機10裝有一個數據/傳真數據機12。塞繩14將數據機12與一個標準的電話壁插座16相連，後者又連接到電話網絡。從圖中可以看出，由於計算機10和牆插座16之間有實際的連接，因此移動受到嚴重的限制。
圖2示出了將計算機10與蜂窩型電信網20相連的一個數據機18。用戶必須處在一個「網孔(cell)」的旁邊，該「網孔」通常在離基地臺22幾公裡的範圍之內，基地臺提供與蜂窩型電信網的連接，蜂窩型電信網則連接到一個數據機組24然後接在標準的陸線電話網絡上。
如上所述，儘管蜂窩型數據機能提供較大的移動自由度，但它的波特率受到限制，此外，相對於標準的陸線電話收費來說，其連接是很昂貴的。因此，在附近就有陸線電話插座時，最好連到該插座，而不必連接到蜂窩型電信網。
圖3示出了根據本發明的無塞繩數據/傳真數據機。無塞繩數據/傳真數據機包括一個遠程收發機單元32，它是一臺與基地收發機單元34相連的無線電。遠程收發機單元32被連到一個標準的數據/傳真數據機36，後者允許個人計算機30的用戶經由一個標準的模塊化牆插座40無線連接到電話線38，這使得用戶能在離電話插座40幾百米的範圍內方便自由地使用PC30，而不必受塞繩的限制。
無塞繩數據機也能提供「雙重方式使用」的靈活性，即用戶也可以以有線方式使用數據機，這時可用一根標準的塞繩42將遠程數據/傳真數據機36連到標準的模塊化牆插座40。
下面參考圖4，圖中示出了根據本發明的遠程單元的方框圖。音頻接口38連接到數據/傳真數據機36，後者又被連接到PC30。當從計算機30發送數據時，音頻接口向調製器42輸出一個基帶模擬信號40。音頻信號40被有效地限制在大約300HZ至3500HZ的頻帶內。收發機將模擬信號40放在調製器42的一個FM載波上。合成器模塊60被用於產生進行調製的RF頻率。調製器42的輸出經過放大器44和濾波器46到天線48。雙工電路，如天線收發轉換開關或天線共用器50，將放大和過濾後的信號引導到天線48，以便發送到基地收發單元34。天線共用器50允許本發明的無塞繩數據機具有全雙工能力。也就是說，它被用來將接受到的信號和發射的信號分開，從而使得要發射的信號被引向天線48，而由天線48接收的信號被引向解調器58。因此本發明的無塞繩數據/傳真數據機可以同時接收和發射數據。
當通過電話線接收數據到PC30時，由天線48從基地收發單元34接收被調製的數據信號。天線共用器50將信號引到濾波器54、放大器56和解調器58。解調器58將該信號轉換為基帶信號，輸入到音頻接口38，然後再到數據/傳真數據機36。因為發射的信號是直接由數據機產生的一個複雜調製解調代碼，無塞繩數據機提供保密措施，防止偷聽者偷聽。另外，可以採用數據加密來增加保密性。
射頻(或RF)傳播由於具有獨特特性，會產生信號強度很差的區域，通常稱之為「死區」(dead zone)。本發明為用戶提供由基地收發單元34和遠程收發單元32正在接收的相對信號強度標誌(RSSI)值。例如，當信號強度降低到某個預定的值時，通過設定一個RSSI報警61，如讓一個發光二極體(LED)指示器閃爍，用戶就知道要稍微移動他的PC或數據機來改進信號接收功能。藉助於LED來提供連續的時間信號強度指示，微控制器52也可以被用來提供另外的狀態標誌。
下面參考圖5，圖中示出了本發明的基地收發單元34的電路方框圖。基地收發單元34基本上是遠程收發單元32的鏡像。當從遠程收發單元32收到一個信號時，天線70將信號引導到雙工電路，如天線收發轉換器或天線共用器72，該電路發送信號經過濾波器74、放大器76和解調器78，所有這些都在微控制器80的控制下進行。如果收到的信號因為保密原因被加密，那麼在發送給用戶之前要將加密去除。合成器82產生解調所用的頻率。
音頻信號84被輸入到DAA/音頻接口86，然後輸入到DAA(數據存取裝置)模塊。每個國家的電話系統都有數據存取裝置或簡稱DAA。DAA是當數據機通過特定的電話線進行通信時要求採用的標準或格式。DAA模塊88被連接到標準電話壁插座90。
當經由牆插座90從電話線向遠程收發單元32發射數據時，DAA模塊88對數據格式進行翻譯。DAA/音頻接口86輸出一個基帶音頻信號到調製器92，調製器92的輸出經過放大器94和濾波器96到達天線70。天線共用器72將放大並過濾後的信號引到天線70，發射到遠程收發單元32。另外，在某些情況下，可能需要包括第二個天線70′。在微控制器84的控制下，在基地收發單元34使用兩個空間分離的天線，可以幫助減輕信號的衰減。微處理器84可以監控兩個天線上的信號強度，並選擇具有最強信號的天線。例如，可以採用開關75在天線70和70′之間進行切換。
在運行過程中建立一個無線電協議，以使得基地收發單元34和遠程收發單元32能夠彼此識別。在單元之間發送控制信號，來通知需要一個向外的呼叫或已經發現來到的呼叫。這需要由收發單元產生OFFHOOK、ONHOOK、RING、DIAL TONE、TONE等等信號。該功能由微控制器52和87的組合來進行。
圖4和圖5所示的收發機能允許全雙工運行。也就是說，收發機能同時發射和接收數據。然而，也可以採用時分雙工(TDD)裝置，此時通信信道是半雙工的，即收發機或者發射或者接收。這種改進可以通過用開關來替換雙工電路50和72來實現，開關也分別受到微控制器52和87的控制。由於數據機鏈路協議需要雙向通信，因此在半雙工方式下，在發射和接收之間的收發器切換必須足夠快，以便不使標準的數據機運行產生中斷。例如，100KHz的開關速度就足以使收發機半雙工運行，並保持良好的數據機連接。
本發明的數據/傳真數據機的遠程收發單元32可以以PCMCIA形式(個人計算機存儲卡國際協會)來封裝。這類存儲卡被設計成能直接插入PC上的可用插槽。遠程收發單元32也可以設計成單獨的箱式組件，它可以安裝在顯示器的背後，並且經由塞繩連接到數據/傳真數據機。遠程收發單元也可以設計成單塊晶片或多塊晶片的小組合，直接放在系統板上。
基地收發單元34包括在一個單一單元中，既可以由電池來供電，也可以由AC適配器來供電。遠程發射和基地接收信道大約為907MHz(在ISM頻帶)，而基地發射和遠程接收信道大約為927HMz(也在ISM頻帶)。音頻和控制信號被調製到一個FM載波上並通過空中發射。採用頻移鍵控(FSK)代碼，在遠程和基地無線電單元32和34之間交換控制信號，解調器58和78也被設計來進行解碼。發射的信號電平被保持在3米處低於50uV/m，以符合FCC第15部分的低功率準則。接收機的靈敏度被保持在24dB SINAD處高於-90dBm，以便保持很好的信號保真度，並使其能覆蓋基地34和遠程32接收單元之間幾百米遠的距離。
儘管本發明是根據一個單一的最佳實施例來進行描述的，但本領域的技術人員知道，在權利要求的範圍內可以對本發明作出改進。
權利要求
1.將數據機無塞繩連接到標準電話線的一個無線電對偶，包括一個可以插到與電話線相連的電話插座中的基單元，所述基單元包括第一無線電收發機，用於通過電話線發射和接收數據；一個可與數據機相連的遠程單元，所述遠程單元包括第二無線電收發機，用於向/從所述基單元中的所述第一無線電收發機發射/接收數據。
2.根據權利要求1所述的無線電對偶，其特徵在於所述遠程單元包括一個報警器，用於指示所述基單元中的相對信號強度指示值何時低於閾值。
3.根據權利要求2所述的無線電對偶，其特徵在於所述報警器至少包括一個發光二極體。
4.根據權利要求2所述的無線電對偶，其特徵在於所述報警器是一個發聲報警器。
5.根據權利要求1所述的無線電對偶，其特徵在於所述基單元包括至少兩個天線。
6.根據權利要求5所述的無線電對偶，其特徵在於所述至少兩個天線在空間上是分開的，並且所述微處理器可以在所述至少兩個在空間上分開的天線之間切換，與信號最強的天線相連。
7.根據權利要求1所述的無線電對偶，其特徵在於所述基單元包括至少一個天線，用於與所述遠程單元建立無線電聯繫；雙工裝置，與所述至少一個天線連接，用於將來到的一個數據信號引導到解調器，以及用於將調製器發出的數據信號引導到所述至少一個天線；一個微控制器，用於為所述解調器和所述調製器產生控制信號；與所述調製器或所述解調器相連的一個音頻接口，所述音頻接口用於從所述解調器接收基帶音頻信號和向所述調製器提供基帶音頻信號；與所述音頻接口相連的一個數據存取裝置(DAA)模塊；所述數據存取裝置(DAA)模塊與電話插座相連。
8.根據權利要求1所述的無線電對偶，其特徵在於所述基單元包括至少一個天線，用於與所述遠程單元建立無線電聯繫；與所述至少一個天線相連的一個開關，用於將來到的一個數據信號引導到解調器，以及用於將調製器發出的數據信號引導到所述至少一個天線；一個微控制器，用於控制所述開關並為所述解調器和所述調製器產生控制信號；與所述調製器和所述解調器相連的一個音頻接口，所述音頻接口用於從所述解調器接收基帶音頻信號和向所述調製器提供基帶音頻信號；與所述音頻接口相連的一個數據存取裝置(DAA)模塊；所述數據存取裝置(DAA)模塊與電話插座相連。
9.根據權利要求1所述的無線電對偶，其特徵在於所述遠程單元包括用於與所述基單元建立無線電聯繫的一個天線；雙工裝置，與所述天線連接，用於將從所述基單元來到的一個數據信號引導到解調器，以及用於將數據機發出的數據信號引導到調製器；一個微控制器，用於為所述解調器和所述調製器產生控制信號；與所述調製器和所述解調器相連的一個音頻接口，所述音頻接口用於從所述解調器接收基帶音頻信號和向所述調製器提供基帶音頻信號，所述音頻接口與數據機相連；報警裝置，當來自所述基單元的相對信號強度指示值低於一個閾值時，向用戶發出警告。
10.根據權利要求1所述的無線電對偶，其特徵在於所述遠程單元包括用於與所述基單元建立無線電聯繫的一個天線；與所述天線連接的一個開關，用於將從所述基單元來到的一個數據信號引導到解調器，以及用於將數據機發出的數據信號引導到調製器；一個微控制器，用於控制所述開關，並為所述解調器和所述調製器產生控制信號；與所述調製器或所述解調器相連的一個音頻接口，所述音頻接口用於從所述解調器接收基帶音頻信號和向所述調製器提供基帶音頻信號，所述音頻接口與數據機相連；報警裝置，當來自所述基單元的相對信號強度指示值低於一個閾值時，向用戶發出警告。
11.根據權利要求1所述的無線電對偶，其特徵在於所述遠程單元被組裝在一個PCMCIA(個人計算機存儲卡接口協會)卡中。
12.根據權利要求1所述的無線電對偶，其特徵在於所述遠程單元被組裝在有線連接到數據機的一個模塊中。
13.根據權利要求1所述的無線電對偶，其特徵在於所述遠程單元被集成在一個系統板上。
14.根據權利要求1所述的無線電對偶，其特徵在於所述第一收發機和所述第二收發機發射的信號電平在3米處低於50uV/m.
15.用於無塞繩地將數據/傳真數據機連接到電話線的無塞繩數據/傳真數據機，包括適合插入電話插座的一個基單元，和適合連接到數據/傳真數據機的一個遠程單元；在所述基單元中的一個第一無線電收發機；在所述遠程單元中的一個第二無線電收發機，用於與所述第一無線電收發機通信；所述第一無線電收發機在頻率調製載波上調製來自電話線的第一模擬信號，並解調從所述遠程單元中的所述第二無線電收發機接收到的第二信號，並通過電話線傳輸所述第二信號。所述第二無線電收發機在頻率調製載波上調製來自所述數據/傳真數據機的一個模擬信號，並解調從所述基單元中的所述第一無線電收發機接收到的一個信號；
16.根據權利要求15所述的用於無塞繩地將數據/傳真數據機連接到電話線的無塞繩數據/傳真數據機，其特徵在於所述遠程單元進一步包括一個相對信號強度指示器模塊，用於指示所述第一無線電收發機和所述第二無線電收發機之間的信號強度。
17.根據權利要求15所述的用於無塞繩地將數據/傳真數據機連接到電話線的無塞繩數據/傳真數據機，其特徵在於所述基單元包括兩個天線，用於減輕信號衰減。
18.根據權利要求15所述的用於無塞繩地將數據/傳真數據機連接到電話線的無塞繩數據/傳真數據機，其特徵在於進一步包括在所述基單元上的一個電話插口，和所述遠程單元上的一個電話插口，使所述基單元和所述遠程單元可以通過塞繩來通信。
19.在數據機和電話線之間進行無塞繩通信的方法，包括以下步驟將包括第一收發機的基單元與連接到電話線的一個電話插口連起來；將包括第二收發機的遠程單元連接到數據機；在所述第一收發機和所述第二收發機之間發出控制信號，建立所述基單元和所述遠程單元之間的識別關係；在所述第一收發機和所述第二收發機之間發射和接收在一個頻率調製載波上調製的音頻信號，該信號包括數據機的數據。
20.根據權利要求19所述的在數據機和電話線之間進行無塞繩通信的方法，其特徵在於進一步包括以下步驟當相對信號強度指示值低於閾值時，向所述遠程單元的用戶發出警告。
全文摘要
無塞繩數據機包括與標準的數據/傳真數據機接口的一個無線電對偶,該標準的數據/傳真數據機允許個人計算機的用戶與電話線無線連接。無線電對偶的一端是一個遠程單元,與PC中的數據機相連,另一端是一個基單元,與標準的電話壁插座相連。這種結構能使用戶在電話插座的幾百米範圍內方便自由地使用PC、膝上型計算機、個人數字輔助裝置,等等,而不必受到塞繩的幹擾。遠程單元上的一個報警器通告用戶無線電對偶之間的信號強度何時低於閾值。另外,基單元可以安裝兩個在空間上彼此分開的天線,來幫助減輕信號衰減效果。
文檔編號H04W88/00GK1189066SQ9710101
公開日1998年7月29日 申請日期1997年1月10日 優先權日1997年1月10日
發明者M·F·希納, E·B·弗林特, B·P·戈謝, Y·H·誇爾克, M·M·奧普賴斯科, W·E·彭斯, S·龐南佩裡 申請人:國際商業機器公司