用于经由计算机网络传送双向无线电通信的系统的制作方法

专利名称：用于经由计算机网络传送双向无线电通信的系统的制作方法
用于经由计算机网络传送双向无线电通信的系统
领域
本发明涉及双向无线电通信设备的领域，尤其涉及将射频('RF')收发机 包括蜂窝无线电系统与计算机网络组合以增进双向无线电通信的效率和距离。
祖旦 冃足
有众多用于将射频收发机和蜂窝无线电系统连接到计算机的设备和方法。这 些设备之中有分组无线电台、分组节点网络和Echolink (回声链路)网络。
基本的分组无线电台由计算机、调制解调器和具有天线的收发机构成。传统 上，计算机和调制解调器作为被称为终端节点控制器('TNC，)的一个单元与哑 终端或计算机软件终端仿真器组合，并且该组合被用于输入和显示数据。
有利地，基本分组无线电台的TNC与调制解调器一起工作以将由用户键入的 美国信息互换标准码('ASCII')代码转换成经调制的要由RF收发机广播的频 调，并且将经解调的从其他分组无线电台接收到的频调转回到要在该终端上显示的 ASCII。进一步有利地，该计算机将发射的数据格式化为标准AX.25因特网数据分
组('数据，)，并且控制无线电信道。
然而不利地，该基本分组无线电台在单工模式下工作而不同时接收和发射信 号。进一步不利地，该基本分组无线电台需要来自目的站的数据奇偶校验确认，从 而限制了数据能行进的距离。进一步不利地，在基本分组无线电台中用来发射数据 的AX.25协议被用于建立分组无线电台之间直接的点到点链路，并且需要昂贵的 数字转发器(digipeater)来建立不能直接通信的两个站之间的通信。
分组节点网络是通过首先连接到无线电广播节点或连接到与其他无线电广播 节点有联系的数字转发器来与远方的无线电台通信地来连接到其他分组台的另一 种手段。
有利地，分组节点网络使用起来非常简单且能够到达更远距离，并且与基本 分组无线电兼容。进一步有利地，数据被路由经过的每个无线电广播节点随数据分 组被发往目的站而对其作出确认。然而不利地，分组节点要求运营商首先直接连接到有良好信号强度的本地无 线电广播节点或本地数字转发器。随后该运营商连接到在该无线电广播节点的射程 内的第一个站。接下来，该第一个站连接到在该第一个站的通信射程内的非本地无 线电广播节点。随后该非本地无线电广播节点将所键入的消息传送给连接着的公告
板系统('BBS')。用户还能获得可用的非本地无线电广播节点的列表，检查该
用户与要联系的目的无线电广播节点之间的通信路由并且检査该用户相关于这些 本地无线电广播节点和非本地无线电广播节点的状态。进一步不利地，每个无线电 广播节点必须持续地更新并且广播能被联系的其他无线电广播节点的列表，由此削 减了对无线电话务可用的带宽。
Echolink网络提供用于作出无线电台之间或是从计算机到无线电台的全世界 连接的手段，其极大地增强了无线电的通信能力。
有利地，Echolink网络程序使用IP语音('VoIP，)技术提供了供无线电台 在因特网上与彼此通信的方法。
然而不利地，Echolink网络仅提供单工链路或即单向通信(即，无线电台能发 射无线电信号或接收无线电信号，但不能同时进行)。进一步不利地，甚高频 ('VHF，)或超高频('UHF')收发机必须在其站的射程里或靠近转发器站才 能与其他站通信，并且接收站必须被类似地装备才能接收语音通信。
因此，存在对能与这些不利不相关联地将RF收发机和蜂窝无线电系统连接到 计算机以增进双向无线电通信设备的效率和距离的需要。
附图简述参考以下描述、所附权利要求书、以及附图，本发明的这些及其他特征、方
面和优势将变得能更好地理解，附图中


图1是用于将射频收发机与计算机通信网络组合的基本安排的框图2是根据本发明一个实施例的用于将射频收发机和蜂窝无线电系统连接到
计算机以增进双向无线电通信设备的效率和距离的电路的示意图3A和3B图解该系统的客户端软件组件的用户界面的示例； 图4A和4B图解将本发明应用到现有集群无线电网络的示例。
详细描述
根据本发明的一个实施例，提供了用于将RF收发机和蜂窝无线电系统连接到计算机以增进双向无线电通信设备的效率和距离的电路。根据本发明的另一个实施 例，提供了用于将RF收发机和蜂窝无线电系统连接到计算机以增进双向无线电通 信设备的效率和距离的设备。在一个实施例中，该设备包括根据本发明的电路。根
据本发明的另一个实施例，提供了用于将RF收发机和蜂窝无线电系统连接到计算
机以增进双向无线电通信设备的效率和距离的方法。在一个实施例中，该方法包括 提供根据本发明的设备。现在将详细公开该电路、设备和方法。
图1中示出纳入了本发明的原理的基本系统的示意图解。射频(RF)收发机 10a正常地操作以经由预定信道或频带与其他RF收发机10b、 10c等通信。只有那 些被调谐到该预定信道的收发机才能够与彼此通信。在本发明的实现中，这些收发 机可以是双向无线电、蜂窝无线电话机(包括基站)、以及其他任何能够进行双工 射频通信的设备。
在图1中所图解的实施例中，收发机10a借助于接口 (I/F)设备14连接到计 算机12。作为示例，计算机12可以是膝上型计算机、台式计算机或服务器。当收 发机处于发射模式下时，接口设备14向计算机输入由该收发机生成的音频信号。 反之，在接收模式下，由计算机产生的音频信号经由接口 14被转发给收发机10a。
当该计算机接收到来自收发机的音频信号时，其将该音频信息转换成一个或 以上音频数据分组。这些音频数据分组能经由例如局域网、广域网、因特网等任何 合适的通信网络17被传送到另一台计算机16。在接收计算机16处，这些音频数 据分组被转换成模拟音频信号，在这里它们经由可以是计算机16的内部组件或者 可以是外置地连到其上的扬声器来被再现。替换地，接收计算机16能经由接口设 备14被连接到另一个收发机18。在此情形中，该音频信号在收发机18处被再现。
借助于计算机网络在双向收发机上通信的能力提供了数个优势。首先，收发 机的地理射程不再受限。使用例如连接到因特网的计算机，位于世界上任何地方的 双向无线电就都能够与彼此通信。其次，这些无线电无需与彼此兼容。通过例如借 助于IP协议等在计算机网络上通信，该系统就变成频率不可知的。作为结果，在 截然不同的通信信道上的无线电就能够向/从彼此发送和接收音频信号。
第三个优势在于企业能够继续使用其传承装备来达成此扩展的通信能力这一 事实。换言之，这些收发机和计算机可以是该企业已正使用的标准设备。仅有的非 标准组件是将它们连接在一起的接口 。现在将更详细地描述此组件。
参考图2，示出了根据本发明一个实施例的用于将RF收发机和蜂窝无线电系 统连接到计算机以增进双向无线电通信设备的效率和距离的接口电路的示意图。可以看到，该电路包括串行接口组装件102、开关组装件104、无线电接口组装件106、 声卡接口组装件108和电源组装件110。串行接口组装件102电连接到开关组装件 104，开关组装件104电连接到无线电接口组装件106，无线电接口组装件106电 连接到声卡接口组装件108，并且电源组装件110电连接到开关组装件104。
在一个实施例中，该接口电路通过串行接口组装件102被附连到计算机上的 串行接口，诸如USB端口 (未示出)。声卡接口组装件108也被附连到该计算机 例如12，并且无线电或蜂窝无线电例如10a被附连到无线电接口组装件。在一个 实施例中，用户通过附连到计算机的话筒(未示出)讲话且该讲话从该计算机通过 该接口电路被发送到该无线电或蜂窝无线电并且被发射出去。去往该无线电的入站 消息可同时被该无线电接收并且通过该接口电路被发送到附连到该计算机的扬声 器(未示出)。
在图2中所示的一个实施例中，串行接口组装件102包括随按即讲('PTT') 子组装件112和通信接收('COR/ )子组装件114。在此实施例中，PTT子组装 件112包括用于调整经由串行接口组装件102的管脚7接收到的+5 VDC电压的滤 波电路系统。此电压信号可能在例如当用户按压计算机的键盘上的空格键时生成。 在优选实施例中，该PTT子组装件包括该滤波电路系统以及红色发光二极管 ('LED，)用于指示在该PTT子组装件中出现电压，以指示该收发机已被置于 发射模式。
在一个实施例中，COR子组装件114包括跳线JU1、 JU2、 JU5和晶体管Q2。 跳线JU1、 JU2和JU5提供对COR子组装件中的+5 VDC电压的手动调节以补偿 各种型号的无线电。在优选实施例中，C0R子组装件114进一步包括黄色LED用 于指示在C0R子组装件114中出现电压，即该收发机处于接收模式。在尤为优选 的实施例中，跳线JU1、 JU2和JU5被自动配置。
在一个实施例中，开关组装件104包括用于将电源组装件110连接到电路100 的电源连接D7和D7A、以及用于改变开关状态的舌簧型继电器SP RLY和用于调 节施加到该开关继电器RLY的电压的跳线JU6。在优选实施例中，该开关继电器 RLY是处于常闭位置('NC')的单极单掷式继电器，如本领域的技术人员参考 本公开将理解的。在尤为优选的实施例中，该开关继电器RLY是用于将进一步的 设备附连到电路100的双极双掷式继电器，如本领域的技术人员参考本公开将理解 的。当从PTT子组装件112接收到+5 VDC信号时，该舌簧继电器SP RLY被激活 且+12 VDC电压被施加到该开关继电器RLY，并且该+12VDC信号被发送给无线
7电接口组装件106以激活该无线电或蜂窝无线电的发射功能。
在一个实施例中，无线电接口组装件106将电路100附连到该无线电或蜂窝 无线电，其中该接口的管脚引出线如下a)管脚1对应于该无线电或蜂窝无线电 的接收音频信号；b)管脚2对应于该无线电或蜂窝无线电的COR信号；c)管脚3 对应于该无线电或蜂窝无线电的PTT信号；d)管脚4对应于该无线电或蜂窝无线 电的发射音频信号；e)管脚5对应于该无线电或蜂窝无线电的接收音频低信号； f)管脚6对应于该无线电或蜂窝无线电的发射音频低信号；g)管脚7对应于该无
线电或蜂窝无线电的PTT低信号；以及h)管脚8对应于该无线电或蜂窝无线电的 十12VDC电压。
在一个实施例中，声卡接口组装件108包括接收音频线子组装件116和发射 音频线子组装件118。在优选实施例中，接收音频线子组装件116包括用于附连到 话筒或计算机声卡的线性输入(line-in)插孔以从无线电接口组装件106向该计算 机发送音频信号的电路系统。在一个实施例中，发射音频线子组装件118包括用于 将该接口电路附连到扬声器或计算机声卡的扬声器输出(speaker-out)插孔以接收 来自该计算机的音频并将其提供给无线电接口组装件106的电路系统。在优选实施 例中，提供了电位计R3来调节在收发机处从无线电接口组装件106接收到的音频 的音量。在尤为优选的实施例中，发射音频线子组装件118进一步包括跳线JU3 和JU4以及用于为各种型号的无线电和蜂窝无线电调节在收发机处从无线电接口 组装件106接收到的音量信号的电压的电路系统。
在一个实施例中，电源组装件110包括电压调整器集成电路('IC' )Ul用 于向该接口电路提供一致的+12VDC。在优选实施例中，该接口电路可从无线电接 口组装件106的+12 VDC管脚8汲取功率。在进一步的优选实施例中，该接口电 路可从该计算机汲取功率。
如本领域的技术人员将领会到的，本发明允许使用任何分组交换的或因特网 启用的设备进行的无线电和蜂窝无线电信号的同时传送和接收。
根据本发明，提供了用于将射频收发机和蜂窝无线电系统连接到计算机以增 进双向无线电通信设备的效率和距离的方法。在一个实施例中，该方法包括，首先 提供用于将射频收发机和蜂窝无线电系统连接到计算机以增进双向无线电通信设 备的效率和距离的设备。随后，该设备被连接到计算机的串行端口。接下来，该设
备被连接到无线电或蜂窝无线电。接下来，向该设备供电。然后，用户启动该计算 机上的通信软件。随后，用户将话筒附连到该计算机。接下来，用户将扬声器附连到该计算机。随后，用户在该软件中选择要联系的人——即这些音频分组的目的计 算机的网络地址。接下来，如果与所选择的人的联系上了，则该用户同时通过话筒 向/通过扬声器听所选择的人说话。
图3A和3B中图解该软件的用户界面的示例。图3A的示例可对诸如在图1 中所描绘的配置使用，而图3B的示例可对虚拟基站使用，即用于连接到蜂窝电话 网络。该用户界面提供工作组与无线电系统之间简单的实时切换。通过按下按钮 200，可用网络的下拉菜单(未示出)就被呈现给用户。用户能从该菜单选择要与 其通信的无线电的子群。实效上，此选择标识出连接到该子群的服务器或其他计算 机的IP地址，并且确定了这些音频分组的目的地。 一旦会话被建立，当前在该子 群上活跃的各方的身份就可在窗口 202中显示。因此，该软件本质上是充当IP子 系统，即诸无线电子网的网络。
本发明提供一种供射频收发机和蜂窝无线电系统用户在本土环境中向其他无 线电系统用户说话的手段。例如，采伐林中的双向无线电用户通过使用附连了本接 口电路的笔记本计算机就能向位于远方工厂中的操作监督人讲话。
在一个实施例中，提供了用于通过计算机上的串行通信端口来遥控RF收发机 的电路和方法。
图4A和4B图解能以此实现本发明来增强通信能力的方式的示例。图4A描 绘了具有集群无线电网络212的地理区划210，例如州。各种基站214代表沿主要 高速公路、主要城市、以及其他有较高人口密度的区域的无线电系统覆盖。然而， 如箭头216所描绘的，在该地理区划内有相当的区域不能与该集群无线电网络通信。
图4B图解将本发明的特征纳入到集群网络212中的结果。在这些本地辖区中 的每一个处的计算机218连接到被调到用于该辖区的双向无线电系统的频率上的 收发机。每个如此的计算机具有使得其能够与安全会议服务器220通信的IP连接。 此服务器充当使得这些本地代理中的任一个都能够经由双向无线电与该整个地理 区域内的任何其他代理谈话的目录。
在另一个实施例中，提供了用于组合TNC的实现AX.25协议以及向用户提供 命令行接口的控制元素、且因宽带因特网分组数据连接到处遍及的本质而以提高的 速率同时地压縮和解压发射('TX，)的或接收('RX，)的分组数据的更高效 的方法。
在另一个实施例中，提供了可在计算机系统上操作的指令，这些指令把不能被公共EchoLink网络上的其他站访问的专用网上的射频转发器站互连在一起。
在另一个实施例中，本发明可用于在不同的射频带宽之间通信，这也被称为 "可互操作性"，正如本领域的技术人员参考本公开将理解的。在传输的每个中继
点或中点提供有标准化TCP/IP连接并且其被迂回到用于共享一小块RF信道的频
带或专有的"集群"格式方案。该传输因此是频率不可知的。
在另一个实施例中，用本发明附连到串行端口并且附连到声卡的任何分组交
换的或因特网启用的设备，诸如举例而言像个人数字助理('PDA')、笔记本电
脑、台式计算机和分组数据启用的蜂窝电话，都能与无线电用户通信。
尽管已参考某些优选实施例讨论了本发明，但是其他实施例也是可能的。因
此，所附权利要求书的范围不应被限定于本公开中所包含的优选实施例的说明。本
文中所引述的所有参考都通过引用全部纳入于此。
10
权利要求
1. 一种用于将射频收发机连接到计算机的电路，包括用于连接到射频收发机的发射、接收和控制端的第一接口；连接到所述第一接口的第二接口，用于将所述射频收发机的发射端连接到计算机的音频输出端并且将所述射频收发机的接收端连接到所述计算机的音频输入端；以及连接到所述第一接口的第三接口，用于将所述射频收发机的控制端连接到所述计算机的串行端口。
2. 如权利要求l所述的电路，其特征在于，还包括开关电路，用于响应于经 由所述计算机的所述串行端口在所述第三接口处接收到的信号来选择性地向所述 射频收发机的所述控制端提供电压信号。
3. 如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第三接口包括用于调整所述 信号的电压的滤波器电路。
4. 如权利要求l所述的电路，其特征在于，所述第三电路包括经由所述第一 接口连接到所述射频收发机的通信接收端的指示器。
5. —种双向无线电通信系统，包括射频收发机，其能够与其他射频收发机进行双向射频通信； 计算机，其连接到计算机网络用于与所述网络上的其他计算机通信；以及 接口电路，其将所述射频收发机连接到所述计算机以在所述射频收发机与所 述计算机之间交换音频信号。
6. 如权利要求5所述的通信系统，其特征在于，所述计算机将所述音频信号 转换成音频数据分组以在所述网络上通信。
7. 如权利要求6所述的通信系统，其特征在于，所述计算机借助于IP协议 在所述网络上通信。
8. 如权利要求6所述的通信系统，其特征在于，所述接口电路包括 用于连接到射频收发机的发射、接收和控制端的第一接口； 连接到所述第一接口的第二接口 ，用于将所述射频收发机的发射端连接到计算机的音频输出端并且将所述射频收发机的接收端连接到所述计算机的音频输入 端；以及连接到所述第一接口的第三接口 ，用于将所述射频收发机的控制端连接到所 述计算机的串行端口。
全文摘要
一种用于将射频收发机(100)和蜂窝无线电系统连接到计算机(12)以增进双向无线电通信设备的效率和距离的电路(图1)。一种用于将射频收发机和蜂窝无线电系统连接到计算机以增进双向无线电通信设备的效率和距离的设备。一种用于将射频收发机和蜂窝无线电系统连接到计算机以增进双向无线电通信设备的效率和距离的方法。
文档编号H04B1/00GK101438502SQ200780016502
公开日2009年5月20日 申请日期2007年5月8日 优先权日2006年5月8日
发明者S·卡拉布雷斯 申请人:克瑞提克射频有限公司