专利名称：多模式无线电话的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线电话，特别是涉及能够在一个以上的系统中使用的无线电话和这种无线电话的使用方法。
在过去十年中，无线电话系统的使用和普及都有了很大的发展。作为这种发展的一部分，是各种类型的无线电话系统的发展，为用户提供了各种服务、地理覆盖和费用。许多这些不同的无线电话系统覆盖着相同或部分相同的地理区域。
一般地，不同的无线电系统在不同的无线电频率下运行，采用彼此不同的调制技术、发送信号技术和系统内协议等等。因此，为一个系统设计的无线电话一般不能在另一个系统中使用。因此，如果用户希望使用一个以上的系统，就必须有一个以上的无线电话或能够在一个以上的系统中运行的无线电话。具有一个以上的无线电话对于用户是不方便的。已知的能够在一个以上的系统中运行的无线电话，一般也不过是结合在单个外壳中的两个单独的电话而已。在一个特定的系统中运行的优劣，在USPatemtNo.4，989，230中是从用户的角度定义的。
一种特别有用和适合的多模式无线电话，是近来出现的蜂窝和无绳电话系统。在现有技术中，无绳电话一般在家庭和办公室中使用，以使用户用户通过与位于房子或办公室中的任何地点的家庭基台的RF链路，而在房子的任何地点发出和接收呼叫。这种无绳电话经过家庭基台而与用户的电话线路相连，而该线路又与公共交换电话网络(PSTN)相连。另外，已知的还有第二代无绳电话系统，诸如CT-2或DECT，它们是数字系统。这种CT-2或DECT系统，通过允许用户在更为公共的场合，例如在用户的住宅之外、火车站、商店或机场，在CT-2或DECT无线电话与基地站之间建立RF链路，而扩展到了传统的无绳电话的操作范围以外。这种基地站被称为电话基地站，并以与家庭基台大体相同的方式同PSTN相连。某些无绳(特别是DECT)无线电话现在能够通过电话基地站接收呼叫，而以前它们只能够发出呼叫。在PCT国际专利申请WO92/03006中，可以找到对这种系统的描述。因此，在无绳电话系统中在漫游的同时实现发出和接收呼叫是可能的。
然而，无绳电话系统一般是低功率系统，且各个基地站只在离基地站大约150米半径的范围内提供通信，这取决于地形和任何可能干扰无绳电话手机与基地站之间发送信号的人为物体。这种系统一般只用于高用户密度的区域，因而倾向于局限在城市地区。这明显限制了CT-2、DECT或类似无绳电话用户在地理上的流动性。
在现有技术中，已知的有一种所谓的蜂窝无线电话系统，它所具有的基地站覆盖地理区域(蜂窝)的面广阔，例如直径为35公里。然而，在用户密度高的城市地区，蜂窝要小得多且其运行功率较低，以便于频率再使用，从而增大信道的密度。
蜂窝系统比无绳系统好，因为它们使用户能够在大的区域中发出和接收呼叫。另外，它们适合于在移动的车辆中使用。这是由于蜂窝电话系统具有先进的交接程序，从而便利了当用户的车辆从一个蜂窝进入另一个蜂窝时蜂窝间的交换。这保证了服务的连续性并且在呼叫期间是特别重要的。然而，蜂窝电话呼叫的费用比无绳电话呼叫的费用要高许多，因为无绳电话呼叫是通过用户陆上通信线的PSTN连接进行的，且其费用与陆上通信线呼叫相同，而蜂窝电话呼叫是通过昂贵的蜂窝基地站和蜂窝交换设备进行的，且其费用比陆上通信线电话呼叫高得多。
为了使用户能够经过单个的无线电话手机而使用蜂窝和无绳电话系统，在USPatemtNo.4，989，230中提出了一种所谓的蜂窝无绳电话(CCT)。
诸如DECT的微蜂窝/无绳通信系统，是为静止或以步行速度移动的用户设计的。如果移动终端(例如移动电话或袖珍手机)用户开始移动的速度比这些速度快，则通信质量由于以下因素而显著下降ⅰ)终端必须进行大量的交接;
ⅱ)信道选择算法的操作速率太慢，且出现了通信停止和次优化信道选择;
ⅲ)用户可能很快地移动到微蜂窝覆盖区域以外。
可见，由于需要大量的交接，网络的活动也变得更高，因而网络的容量也被降低了。
本发明的目的是提供一种多模式无线电话和一种操作方法，其中在电话系统的自动选择中考虑了用户的速度。
根据本发明的一种方面，提供了一种能够在至少两个无线电话系统中运行的无线电话，该无线电话包括分别与各个无线电话系统相联系的通信装置，用于检测无线电话的移动速度的检测装置，和响应于该检测装置并用于完全或部分地根据检测的速度而为所述电话系统选择一个相应的所述通信装置的选择装置。
最好该电话系统分别是微蜂窝电话系统和宏蜂窝电话系统，选择装置当速度低时选择微蜂窝系统，而当速度高时选择宏蜂窝系统。
在一个实施例中，检测装置能够通过检测无线电话移过蜂窝边界时的速率，来检测速度。
在另一实施例中，检测装置能够通过检测由于无线电话的运动而引起的无线电话接收信号的多普勒频移(即频率变化)，来检测速度。这种方法对于采用高程度的数字信号处理的系统可能是最有用的，这种系统能够精确地计算主多普勒分量。对所选择的该方法必须仔细，以避免将终端/网络的频率差误认为是多普勒频移。
在又一种实施例中，选择装置可以确定无线终端接收的信号强度的变化，以检测用户速度。
该检测装置和选择装置可以包含在一个能够在两个系统中运行的移动终端(例如移动电话或袖珍电话中)，虽然可以将检测装置和选择装置包含在与一个或其他电话系统相联系的基地站或网络中。在此情况下，网络可以从位置的改变速率或交接速率来检测用户的速度。随后网络可以命令终端改变到宏蜂窝系统或告诉终端它的检测速度，以使终端能够对系统转换作出决定。在后一情况下，检测装置处于网络中，且选择装置处于电话中。
如果终端与某些能够测量用户速度的其他装置相连，那么这种装置能够向终端提供速度信息。这些类型的装置的例子有惯性导航单元、卫星导航系统(GPS)、本地无线电导航系统、汽车速度计。这种其他装置可以是终端设备的一部分，或者以某些其他方式相连。
根据本发明的另一个方面，提供了能够在至少两个无线电话系统中运行的无线电话的操作方法，它包括完全或部分地根据无线电话的运动速度来选择所述无线电话系统。
图1是根据本发明的两个电话系统(一个是蜂窝而另一个是无绳)和一个蜂窝无绳电话的框图，图2是图1的蜂窝无绳电话的框图，图3是框图，显示了从交接的数目确定用户速度的算法，图4和5显示了检测接收信号强度的两种替换方式的框图，且图6是电路框图，显示了接收信号强度是如何能够被用来提供对用户速度的测量的。
现在结合上述附图，以举例的方式描述本发明的具体实施例。
图1显示了蜂窝和无绳电话系统100的框图，蜂窝无绳电话200能够与它们中的一个通信。在实际中可以有多个电话200。该系统包括一个公共交换电话网络(PSTN)117，它由陆上通信线与无绳基地站114、116和118相连，而无绳基地站114、116和118具有相应的陆上通信线电话号码并分别位于办公室建筑110、居室120和某些其他的地理位置。
无绳基地站114、116和118通过相应的天线112、119和122与蜂窝无绳电话(CCT)200相连。天线112、119和122可以是诸如鞭状天线或(印刷)螺旋天线的任何种类的天线。无绳基地站114和116可以是传统的无绳基地站。无绳基地站118是社区无绳基地站且这种基地站可以遍布整个城市地区，或诸如火车站、商店或机场的公共用户区，以向CCT200提供共享的电话服务。在这种情况下，无绳基地站118可以包括额外的、通常在传统的无绳基地站中没有的设备，以对向CCT200的电话号码的呼叫进行计帐。
通过电话陆上通信线与PSTN117相连的，还有移动交换中心(MSC)138，后者与基地站控制器(BSC)136相连，以控制蜂窝基地站130。蜂窝基地站130包括接收天线132和发送天线134，以与CCT200进行通信。
CCT200可以是安装在车辆中的移动单元、所谓可迁移单元、或手持袖珍单元。CCT200包括用于无绳通信的天线228和用于蜂窝通信的天线238。CCT200也可以包括用于蜂窝和无绳通信的单个天线238，并如图2中虚线272所示地设置。在英国，无绳电话系统一般运行在49MHz(CTφ)、860MHz(CT2)和1880-1900MHz(DECT)的频带中，而蜂窝电话系统运行在890-905MHz和935-950MHz(TACS)、905-915MHz和950-960MHz(GSM)或1800MHz(DCS)的频带中。
图2显示了根据本发明的CCT200的一个实施例的详细框图。CCT200包括一个蜂窝电话收发器230和天线238、无绳电话收发器220和天线228、微处理器210、键盘201、显示器205、音频开关260、麦克风261和扬声器262。麦克风261、扬声器262和键盘201也可以位于与CCT200的其余部分相分离的手机中。一个替换实施例由虚线272表示，其中无绳电话收发器220和蜂窝电话收发器230可以分别通过带通滤波器(BPF)270和带通滤波器(BPF)271而与单个天线238相耦合。无绳电话收发器220可以是任何传统的无绳收发器。然而，无绳电话收发器220最好与通常的无绳电话空气接口相符合，因为这将便利CCT200在不同无绳系统之间漫游。类似地，蜂窝电话收发器230也可以是任何传统的蜂窝收发器。键盘201、微处理器210、显示器205等等可以是任何类型的，只要它们被适当地连接和设置在CCT200中以进行运行。微处理器210包括一个可提供服务式寄存器(SAR)221，用于存储那些目前可以为CCT200所用的无线电系统。
当作为无绳电话运行时，来自微处理器210的控制信号启动了无绳接收器221和无绳发射器222。微处理器210还监测来自无绳接收器221的信号，以表示接收信号的强度并用于检测接收数据，并监测来自无绳发射器222的信号，以送出发射数据。另外，微处理器210监测来自无绳电话收发器220的控制信号，以检测打进的呼叫(铃响)、密码和与无绳系统有关的广播信息，并用于送出拨盘信息。
当作为蜂窝电话运行时，微处理器210以类似的方式控制CCT200，但得到了适当的修正，以适应用于蜂窝系统中的发送信号协议和数据编码。用在相应的电话系统中的发送信号协议、数据编码技术等等，是现有技术中众所周知的，且微处理器能够以已知的方式进行运行，以实现对这种系统中的信号的控制。
音频开关260由微处理器210控制，以将无绳音频信道240或蜂窝音频信道250与麦克风261和扬声器262适当相连。
在本发明中，用户速度是将电话200的运行选择在蜂窝或无绳模式的标准。也可以额外地采用其他标准，根据这些标准影响最后决定的重要程度，各种标准具有相应的重要程度或“权”。根据电话200的性能，这些标准和它们的权可以是固定的或动态可变的。
当用户运动时，电话200将跨过蜂窝边界，因而从一个蜂窝至相邻的蜂窝的交接产生的速率将代表用户速度。
图3以框图的形式显示了在微处理器210中实施以确定交接速率的算法。一个交接事件检测器300检测每一个交接和试图交接的发生。一个计数器302对在预定时间T中的交接数目进行计数，该计数器302由一个定时器304复位。在一个比较器306中，在预定时间T中在计数器302中累积的计数值与一个存储的阈值计数Nmax相比较。如果在计数器302中的计数超过了Nmax，比较器306就在输出端308上产生一个信号，该信号起始了从无绳模式至蜂窝模式的转变。否则，无绳模式得到保持。
图3的电路可以是这样的，即当交接速率下降到一个下阈值以下时，开始至无绳模式的转变。
接收信号强度(RSSI)的变化率，可以被用来检测用户速度。因此，电话200必须首先检测RSSI。
图4显示了用线性接收器310检测RSSI的一种方式，该线性接收器310从终端天线228或238接收信号并将信号提供到一个射频接口312，而射频接口312又将同相(I)和90°相位差(Q)信号提供到一个数字信号处理器314。数字信号处理器314产生由一个自动增益控制反馈环316反馈到接收器310的数字信号。对RSSI的量度，是从对反馈环316中的可调节增益设定的知识和与同相和90°相位差信号的平方和即I2+Q2对应的功率的计算而计算出来的。
将图4与图2联系起来，RF接收器310和RF接口312将被包括在无绳和蜂窝收发器220、230中，且数字信号处理器314将被包括在微处理器210中。
图5显示了采用非线性接收器316来检测RSSI的一种替换方式，该接收器316将一个代表天线接收的信号的信号320和代表RSSI电压的一个第二信号322提供到射频接口313。RF接口312包括一个模拟至数字转换器，且它被用于将来自限幅接收器的RSSI电压数字化。
利用图4或图5获得了代表RSSI的信号之后，可以借助适合于按照图6所示的流程图运行的一个电路，来检测RSSI的变化速率。表示RSSI检测的信号，被送到一个位于块324的平均电路，后者将RSSI信号在一个时间窗口T上进行平均，以产生信号RSSIAV0。在块324获得的该平均电路的输出，被送到与判定块236对应的电路的一部分，后者判定时间T是否已经过去。如果时间T没有过去，则取分支N，且系统得到复位。如果时间T已经过去，则取分支Y且RSSIAV0信号在一个位于块328的减法器中被从其减去，即从前面的信号RSSIAV-1减去。位于块328的减法器的输出是一个差分信号RSSIDIFF，后者被提供到一个电路实施判定块330，而判定块330判定RSSIDIFF是否大于一个预定阈值。如果不大于，则取分支N且系统得到复位。如果在块330的判定是“是”，则起始系统交接，如块332所示。
因此，本发明的所述实施例依赖于用户速度来影响双模式终端中的模式选择。
该双模式终端由两个模式组成ⅰ)微蜂窝-在静止和步行速度时使用。
ⅱ)宏蜂窝-在静止、步行和车辆行进速度时使用。
当处于微蜂窝模式时，如果用户迅速开始运动，终端选择宏蜂窝模式，以防止服务质量的下降。另外，当处于行进速度时不应该开始对微蜂窝系统的呼叫。
这一概念可以从微/宏蜂窝扩展到空中应用中的双模式蜂窝/卫星系统，在此情况下卫星系统成为宏系统且蜂窝成为微系统。
权利要求
1.一种在至少两个无线电话系统中运行的无线电话，该无线电话包括分别与各个无线电话系统相联系的通信装置、用于检测无线电话的运动速度的检测装置和选择装置，该选择装置响应于该检测装置并用于完全或部分地根据检测的速度为所述电话系统选择相应的所述通信装置中的一个。
2.根据权利要求1的无线电话，其特征在于电话系统分别是微蜂窝电话系统和宏蜂窝电话系统，选择装置当速度低时选择微蜂窝系统并当速度高时选择宏蜂窝系统。
3.根据权利要求2的无线电话，其特征在于检测装置通过检测无线电话移过蜂窝边界的速率来检测速度。
4.根据权利要求3的无线电话，其特征在于所述速率是通过检测交接或试图进行的交接发生的速率而得到检测的，交接是无线电话从一个蜂窝至同一电话系统中的相邻蜂窝的转移。
5.根据权利要求3或4的无线电话，其特征在于选择装置包括其中存储有阈值交接计数的存储装置和用于将发生的交接计数与阈值计数相比较的比较装置，选择装置当发生的计数超过了阈值计数时，开始从微蜂窝系统至宏蜂窝系统的转换。
6.根据权利要求2的无线电话，其特征在于检测装置通过检测由于电话的移动而对电话所接收的信号造成的多普勒频移，而检测速度。
7.根据权利要求2的无线电话，其特征在于电话系统具有网络，电话借助这些网络进行通信，且至少一个网络具有用于检测无线电话的速度并用于将与所述速度有关的信息传送到该无线电话的装置。
8.根据权利要求2的无线电话，其特征在于选择装置确定无线电话接收的信号的强度变化，以检测用户速度。
9.根据权利要求8的无线电话，其特征在于选择装置确定接收信号的强度随着时间的改变速率，以检测用户速度。
10.根据权利要求9的无线电话，其特征在于选择装置包括平均装置，用于确定接收信号在相继的预定时间间隔上的平均值;差值装置，用于将该平均值与前面的平均值进行比较以确定一个差值;比较装置，用于将该差值与一个预定差值相比较，并当所出现的差值超过了该预定差值一个预定阈值以上时开始至宏蜂窝系统的转换。
11.宏蜂窝电话系统、微蜂窝电话系统和至少一个能够在两个系统中的任何一个中运行的无线电话的组合，该组合包括用于检测无线电话的运动速度的检测装置和用于响应于该检测装置以当无线电话的速度超过一个阈值时自动选择宏蜂窝电话系统的选择装置。
12.在至少两个无线电话系统中运行的无线电话的运行方法，包括完全或部分地按照无线电话的运动速度选择所述无线电话系统。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于电话系统分别是微蜂窝电话系统和宏蜂窝电话系统，当速度低时选择微蜂窝系统，而当速度高时选择宏蜂窝系统。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于运动速度是通过检测无线电话移过蜂窝边界的速率来确定的。
15.根据权利要求13的方法，其特征在于运动速度是通过检测由于无线电话的运动而对无线电话接收的信号造成的多普勒频移来确定的。
16.根据权利要求13的方法，其特征在于电话系统具有与无线电话通信的网络，且至少一个网络检测无线电话速度并向无线电话传送与所述速度有关的信息。
全文摘要
一种无线电话(200)可以在无绳电话系统或在蜂窝电话系统中运行。电话(200)包括用于检测用户速度的电路，以便当用户行进得较快时自动从作为优选模式的无绳模式转换到蜂窝模式。这防止了当无绳系统的用户以比步行速度快的速度运动时经常发生的通信质量下降。
文档编号H04B7/26GK1113643SQ9411957
公开日1995年12月20日 申请日期1994年12月21日 优先权日1993年12月22日
发明者J·D·拜尔尼 申请人:诺基亚流动电话有限公司