专利名称：无线数据通讯装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种数据通讯装置，更具体的说是指一种无线数据通讯的装置。
背景技术：
一般电脑连接路；例如“因特网”，大抵上都通过“有线元件”；例如“数据机一调制解调器”来连接上网。“有线”乃是指利用线来连接；例如电话线以及网络线(以太网线)之类。但是利用此有线元件来连接有许多限制。譬如说，有线元件必受限于本身的可携性以及移动性。因为必须靠近电话插座或电话接头有可能作连接，这种使用方法有许多不便与限制。
本发明”无线数据通讯装置”的目的，是针对如何实现以低成本的无线通讯数据机的技术，通过移动电话或者无线电话来作网络连接。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种经由三芯连接线连接无线电话至无线数据通讯装置。该无线电话的本机是经由电话线连接至公共电话网，而该无线电话的话筒则经由无线频道连接至其本机，该三芯连接线中的第一芯是用于传送数据机模拟声音信号到无线电话话筒的扩大器、第二芯是作为共用线或接地线、第三芯是用于传送无线电话话筒的麦克风产生的模拟信号至无线数据机。
本发明的另一主要目的是提供一种经由三芯连接线连接至移动电话的无线数据通讯装置，该移动电话是经由移动通讯频道与远方的移动电话基地台进行通讯，该三芯连接线中的第一芯是用于传送数据机模拟信号到移动电话设备、第二芯是作为共用线或接地线、第三芯是用于传送移动电话设备的麦克风产生的模拟言几号至无线数据机。
为达到本发明的上述目的，在本发明的较佳实施例中，该无线数据通讯装置是包括有无线数据机，该机内包括有一编码/解码器，用以将该信号连接线中的第一芯及第三芯连接线所传送的模拟音频信号予以数字化；一数据信号处理器，处理所有以正交振幅调制方式的调制和解调、回音消除、以及侦测双调多频(DTMF)的拨号音和其他音频的功能；一控制器，负责该无线数据机的各项控制功能。该编码/解码器中包括有一数字转模拟转换器，用以将第一芯连接线所传送的数字信号转换为模拟信号；以及一模拟转数字转换器，用以将该第三芯连接线所传送的模拟信号转换为数字信号。
此无线数据机可搭配掌上型电脑或手提式电脑使用；亦可将无线数据机的线路内建于电脑主机板使用。不同于传统的传真数据机藉由两芯的电话线连接至公共电话网(PSTN)，此低成本的无线数据机则是利用四芯的线(实际上只使用其中三芯)连接至自己的移动电话或无线电话。此种三芯线材在今日已是通用标准规格，被市场广泛使用在连接无线电话或移动电话的耳机上。
我们提出利用此种三芯线材将无线数据机接至无线电话或移动电话的耳机孔。这意味着网络信号将通过耳机孔以及三芯线传进到无线数据机；相对地，无线数据机的信号，则反的传进无线电话或移动电话的耳机孔。如此一来，无线数据机比起传统的数据机的内部线路简单许多；因为它不须再藉由一大堆电话线路接口以及混合线路来转换两芯的电话网络信号至数据机内的四芯线路。这种介于数据机与手机简易的连接，当它欲接至因特网服务提供商(ISP)执行连接时，则须利用在移动电话或无线电话的按键先手动拨出电话号码。所以，此种极为简单的无线通讯装置无法使用于来自远端的传真，以无手动拨送方式来唤起近端的传真机。
此一装置发明的其他优点及特色，将在以下公开、图示以及描述中，清楚地具体叙述出来。
本发明结构、装置及其较佳具体实例，将配合附图描述如下图1为本发明数据机通过无线电话或移动电话的无线通讯装置的方框2为本发明其中低成本无线数据机的方框图。
图3为传统无线电话话筒的方框4为传统无线电话本机的方框图。
具本实施方式图1描述本发明无线数据装置的两种应用。首先，第一个应用是利用无线电话的话筒12通过三芯连接线18连接至低成本无线数据机13，该低成本无线数据机13的电脑连接端则是连接至电脑14。该低成本无线数据机13可能是掌上型电脑或手提式电脑使用的PC卡，或者其他类似相同需求。
无线电话的本机11通过插入墙壁的电话孔16的电话线15接至PSTN公共电话网，本机11与话筒12的传输则是通过射频(RF)连接17。RF连接17则利用从300Hz至3.4KHz，约3KHz频宽的标准音频来传输。因此，无线数据机将可以通过无线的电话频道传送数据信号，RF连接也许变化很大，但是一般而言几百公尺，甚至于更长的距离，都仍能通讯无碍。这经过解调的音频数据信号是从话筒12藉由三芯连接线18传到无线数据机13(在现在的许多无线电话，此三芯插孔一般都是用来连接免持式耳机)。此线乍看起来是四芯，分别扮演两组不同方向音频模拟数据传输。我们可发觉无线数据机13是不需要像传统的数据机内一大堆电话线路接口。
图1的第二个应用则是再利用三芯连接线18，一端连接无线数据机13，一端连接移动电话19，然后通过移动电话通讯频道70连接至移动电话的基地台及PSTN公共电话网。
图2描述无线数据机13的基本线路。在数据机连接电话的一端则通过三芯连接线18连接至无线电话的话筒12或移动电话19。在三芯连接线中的第二芯连接线18b是共用线或接地线。第一芯连接线18a通常可传送信号到话筒的声音扩大器。第三芯连接线18C则通常可传送话筒的麦克风产生的信号至无线数据机。发生在数据机内部线路的信号处理过程乃须极为精确，所以执行起来像是在数字领域般。在第一芯连接线18a及第三芯连接线18c所传送的模拟音频」带信号则会在编码解码器21被数字化；其中，模拟转数字转换器(A/D)26是针对第三芯连接线18C接收进来的信号，数字转模拟转换器(D/A)27第一芯连接线18a是针对发射出去的信号。数据信号处理器(DSP)22则处理所有以正交振幅调制方式(QAM)的调制和解调、回音消除、以及侦测双音多频(DTMF)的拨号音和其他音频的功能。控制器23则负责数据机许多所需的控制功能。在连接电脑端，与手提式或掌上型电脑14则是通过传统的接头及电脑接口24；譬如，数据机PC卡就是其中一种。另外，电脑14也包含利用应用存储器61内建的软件程序62来控制数据机。传统的软件程序则需小幅度修改，来操控低成本的无线数据机。
图3描述的是传统无线电话的话筒12的方框图。从本机11来的无线信号被天线39所接收。双工器30靠着不同信道频率分别处理相互相反方向的信号以及；一个是无线接收器31，另一个是无线传送器32，与它们连接。微处理器33控制着话筒的操作、周边的键盘34和响铃器35、以及负责与图4本机的微处理器44的无线控制连接。当三芯连侈线被插入到话筒12上的插座38时，无线接收器31会将进来的音频信号送到声音扩大器36或者无线数据机13。相同地，音频信号也将从麦克风37或无线数据机13经由无线传送器32而送出去。
图4中所描述的是传统无线电话的本机11的方框图。靠近电话线的前两级线路电话线路接口40以及混合线路41与传统数据机是一样地。在无线数据机13中是不需要电话线路接口40以及混合线路41的。电话线路接口40。通常被称为数据接收协定(DAAData AccessArrangement)，通过两芯连接线15内的双绞线和墙壁上的电话孔16与电信局端的设备相互连接。接口40含括数据机的电子式响铃侦测器、过电压保护装置、极性保护装置、电子式接线开关、电子式直流回路以及由变压器对电话线上的额外暂态保护。混合线路41都是由一些电阻电容和放大器构成，被用在两线转四线操作上。此线路的功能在于分离载在电话线上两个不同方向的信号，让信号能在两组不同的端点(指四芯端)分别被连接。进来的音频信号是在混合线路的端点67上，送出的音频带信号是在混合线路的端点66上。因为混合线路41是一个桥梁，假如线路上的阻抗特性被匹配，主要功能是在于分开端点66、67上信号。在实际状况上，一阻抗相当不匹配的线路，它将造成信号从端点66送出却从电话局端反射回来，或者在端点67漏掉一些信号。当这种回音信号加到我们预期想要的信号中，将造成信号振幅累加，也可能最后变成我们预期的信号好几倍。然而，对于数据机的传输，尤其是全双工，这是不被接受的，以下的将予以说明。
此被合并过的信号100将会造成无线传送器42的过量负载和非线性失真。因非线性失真所造成的许多回音，将无法被无线数据机13内的回音消除器有效的解决。为避免过量负载的发生，必须在话机内加入增益自动控制器(AGC)线路60，它包含了可保持被合并过的信号101的尖峰振幅为一常数的尖峰振幅侦测器以及无线传送器42的线性放大器。因此避免非线性失真的存在，数据信号处理器22中的回音消除器才能有效发挥其功能。也就是说，根据众所皆知技术，是从被传送的信号中产生一个复制回音信号，来消除回音信号。假如音信号不被完全消除将造成传输损耗及数据的传输错误，也可能造成无线通讯数据机13回复成半双工传输模式、降低传输速度、或者造成自动重覆要求初始化。
信号100被传送到声音扩大器48，信号101经过无线传送器42双工器50及天线51传送给远端的话筒12。端点67从话机的麦克风49或无线接收器43收到音频信号102，传送信号给电话公司。无线传送器42将音频数据信号转换成调制式RF信号，而无线接收器43将调制式RF信号转换成音频数据信号。无线传送器42与无线接收器43则是利用双工器50连接到共同的天线51且工作于不同的频率上。RF信号的传送与接收都是通过无线电话话筒12以及本机的天线51。
RF信号也可能被无线传送器42用一些不同的技术，将模拟调幅转换成数字调幅；譬如说，频移键控(FSK)和扩展频谱等技术。假如RF号是利用数字化FSK方法转换，则无线传送器42会执行以下功能。音频数据信号首先会先利用A/D转换器将信号数字化，然后会被汇整并送往转换器；在此就是频率调制偏差器(FM Deviator)，它将利用本身的振荡器以及混合器，将输出的频率转成最终的RF信号。在无线传送器和无线接收器本身的振荡器通常是用频率电子合成器产生的。这些信号的频率也可在微处理器44的指令下，调整到想要的RF信道上。
有一个RF调制方法也是用在无线电话上，被描述在美国专利编号5,297,203(Rose等人)，此相应用也将它列入参考。在Rose等人的专利内容描述调制方法是利用FSK方式和100KHz的频宽。这将有二十个RF信道可使用，利用905.6到907.5MHz的频带在一个方向作传输(也就是送到无线电话的话筒12)，以及利用925.5到927.4MHz的频带在另一个方向作传输(也就是从无线电话的话筒12送来〕。音频数据信号则是利用适应性δ调制(ADM〕方式来数字化，结果比特率几乎接近48kb/s。利用这些技术，最后的数字信号将会有比较低量的杂因，而导向高品质的数据传输。
一般而言，假如采用的是通过RF信道的数字传送，数据机数据信号应在送至模拟转数字的转换器前，被调制成固定尖峰功率(利用AGC线路60)。转换器会以每秒8000比特取样和采8比特线性脉冲编码调制(PCM)方式来编码。亦即以每秒64K比特作脉冲编码调制。人们讲话时会夹杂许多冗余性话语，用这种编码方法将会不利于有零冗余性的数据机信号。这种方法运用在蜂窝式无线电话中，已超出数字声音压缩技术。举例来说，在蜂窝式无线电话中有可能将声音压缩从64Kb/S降至Kb/S，但对数据传输更是限制重重假如RF信号是以FM调制方式来调制，则音频数据信号将直接送至无线传送器42内的频率调制偏差器。FM RF传输模式提供一个比较不受变动的RF信号准位影响的基频带增益的稳定信道。FM RF传输模式也有好的线性、无量子化杂音、以及保持非线性失真较低的较易解过量负载特性。
微处理器44控制着本机11的功能以及交互与电话线接口40、无线传送器42、无线接收器43、键盘45、DTMF线路147以及响铃器46沟通着。微处理器44也会响应送控制信号给远端的话筒12以及接收远端的话筒12送来的控制信号。
倘若遇到其他因素引起无线电话干扰时，有两种技术解决此问题。一个是当使用者侦测到干扰时，按下频率的“SCAN”键，改变成与干扰不同的工作频率。另一个是利用电话机本身内建的错误侦测功能，侦测不被接受的传输错误，以至于自动改变RF频率。我们注意到电话机需要使用者手动操作改变工作频率，以得到清楚的RF信道但此方法却无法通用在数据机。这是因为在清楚的信道中，数据传输的声音在人们耳朵听起来与杂音是无异的。因此，使用者是可以利用无线电话自动侦测来改变工作频率，而得到清楚的RF信道。在这种的无线电话机型中，都是被控制于微处理器33和微处理器34、以及基于在RF信道量测到的错误率的值，来改变信道频率。一个可接受的方法是，假如在数字RF传输上，可以被用于错误侦测；其中在每一个规律比特中，加入一个奇偶校验比特譬如，一个48Kb/s的比特汇流和在数据信号中利用奇偶校验比特来侦测错误。奇偶校验比特是放在每六个取样一次的8比特PCM取样品的最不重要的比特。无论如何，任何其他错误侦测方法都不应影响任何标识比特的功能，才可接受。假如使用模拟式RF模式，利用奇偶校验比特可能会有一个额外比特汇琉在介于100到200HZ的音频吹频带传输着。许多错误将因奇偶校验比特被量测到回到图1，在第二个应用无线数据机连接到移动电话19，与无线电话连接到话筒12相同，是使用三芯连接线。蜂窝式无线传输模式中，AMPS和NAMPS是采用模拟式调制，TDMA、CDMA或GSM则，是用数字式调制。所有数字式调制的方法都是利用声音压缩的方法，压缩64Kb/S到较低如8Kb/S的高品质比特汇流。如同的前我们所指出，此种压缩对于高速数据传输是有影响，结果也造成降低数据传输速度。模拟蜂窝式传输模式就没有如此限制，因此是比较好的蜂窝式电话传输模式。如有高品质蜂窝式电话传输模式，有可能传输时速率高达56Kb/S。这是假设在传输数据过程中不产生频带内信号传输，但在AMPS系统中有可能因功率控制及交替时，产生频带内信号。因为这种信号只发生在移动电话移动时，而当无线电话和PC是静止或相对静止时，它将会被存到无线数据机中。尽管如此，当移动电话移动时，一些影响因素在无线数据机上产生，也会发生在移动电话上。
关于软件方面要求，在使用这一方案的无线数据机与电脑连接时的重要关键的一，无线数据机无法从电脑直接拨号出去。就蜂窝式的移动电话，这是因为它无拨号音。就无线电话而言，也须要使用者手动按下话筒上的″ON″按键，才能获得拨号音。然而，这两个问题很容易解决，只要用现存的软件稍作修改，以及采用移动电话及无线电话上的键盘来手动拨号。
利用标准的有线数据机，使用者通常在电脑上开发应用软件程序。应用软件程序会驱动数据机去打开“摘机“开关来抓到拨号音。接下来它拨出ISP的电话号码，然后转换数据机到准备接收的状态。当被拨号的对方，在此是指，远端ISP端的数据机，接收到呼叫信号，它会回送一个音频信号给正处于准备接收状态的拨号对方，来开始做”握手’。这时双方然后开始协议所有所须的通讯协定，其中包括传输速率，然后建立沟通。对于新低成本无线数据机，软件程序将跳过打开“摘机”开关和拨1SP的电话号码等两项动作。而让此数据机直接进入准备接收的状态；若是无线电话，则按下“PHONE(电话)”按键开始进入“摘机”状态及手动拨出1SP的电话号码；若是移动电话，按下“SEND(发送)”送出ISP的电话号码。在被拨号的数据机收到呼叫信号，它会回送一个数据机的音频信号，与无线数据机完成“握手”动作并建立沟通。因为低成本的无线数据机组成元件，除了减少电话线路接口及混合线路以外，其他部份与一般传统有线数据机是一样的，所以它的连线与沟通模式应与有线数据机是一样的。
在完成整个数据机连接后，则必须按下无线电话话筒上的“OFF(关机)按键与移动电话上的“END(终止)”按链，来终止电话连接。移动电话与无线电话可以通过按下“SEND”和“ON(打开)”按键来回应送进来的呼叫信号；因此，无线数据机在开始建立阶段，可利用手动操作来接收另一台数据机或传真机送来的呼叫信号。尽管如此，在建立连线后，则所有的操控动作应与一般电脑、数据机是一样的。这种须要人为操作建立连线的模式应用于传真机上，令人觉得不是非常方便。然而，这种无线数据机最主要还是被应用于手提式或掌上型电脑，传真方面功能在感觉上不重要。
虽然我们只详细说明低成本的无线数据机运用于因特网的连接，它亦如同传统有线数据机一样有其他的相同应用。如前所述，除了开始的建立状态与终止过程外，无线数据机的其他所有功能是与一般有线数据机是一样的，连同主要零件亦是如此。
权利要求
1.一种无线数据通讯装置，包括有一无线数据机，其具有一数据信号连接端及一电脑连接端；一无线电话的本机，经由电话线连接至公共电话网；一无线电话的话筒，经由无线频道连接该无线话机主机；以及一信号连接线，至少包括有三芯连接线，该信号连接线连接于该无线电话话筒与无线数据机的数据信号连接端，其中第一芯连接线是用于传送数据机模拟声音信号到无线电话话筒的声音扩大器、第二芯连接线是作为共用线或接地线、第三芯连接线是用于传送无线电话话筒的麦克风产生的模拟声音信号至无线数据机。
2.如权利要求1所述的无线数据通讯装置，其中该无线数据机包括有一编码/解码器，用以将该信号连接线中的第一芯及第三芯连接线所传送的模拟声音信号予以数字化；一数据信号处理器，处理所有以正交振幅调制方式的调制和解调、回音消除、以及侦测只调多频的拨号音和其他音频的功能；一控制器，负责该无线数据机的各项控制功能。
3.如权利要求2所述的无线数据通讯装置，其中该编码/解码器包括有一模拟转数字转换器，用以将该第一芯连接线所传送的模拟声音信号转换为数字的声音信号；以及一数字转模拟转换器，用以将该第三芯连接线所传送的模拟声音信号转换为数字的声音信号。
4.如权利要求1所述的无线数据通讯装置，其中该无线电话的本机与无线电话话筒的无线频道的工作频率为300HZ至3.4kHz。
5.如权利要求1所述的无线数据通讯装置，其中该无线数据机的电脑连接端更经由一电脑连接接口连接至一电脑设备。
6.如权利要求5所述的无线数据通讯装置，其中该无线数据机是内建于该电脑设备的主机扳上。
7.如权利要求5所述的无线数据通讯装置，其中该电脑设备是一卓上型个人电脑。
8.如权利要求5所述的无线数据通讯装置，其中该电脑设备是一手提式电脑。
9.如权利要求5所述的无线数据通讯装置，其中该电脑设备是一掌上型电脑。
10.一种无线数据通讯装置，包括有一无线数据机，其具有一数据信号连接端及一电脑连接端；一移动电话设备，经由移动通讯频道与远方的移动电话基地台进行通讯；一信号连接线，至少包括有三芯连接线，该信号连接线连接于该移动电话设备与无线数据机的数据信号连接端，其中第一芯连接线是用于传送数据机模拟声音信号到移动电话设备、第二芯连接线是作为共用线或接地线、第三芯连接线是用淤传送移动电话设备的麦克风产生的模拟声音信号至无线数据机。
11.如权利要求10所述的无线数据通讯装置，其中该无线数据机包括有一编码/解码器，用以将该信号连接线中的第一芯及第三芯连接线所传送的模拟声音信号予以数字化；一数据信号处理器，处理所有以正交振幅调制方式的调制和解调、回音消除、以及侦测双调多频的拨号音和其他音频的功能；一控制器，负责该无线数据机的各项控制功能。
12.如权利要求11所述的无线数据通讯装置，其中该编码/解码器包括有一模拟转数字转换器，用以将该第一芯连接线所传送的模拟声音信号转换为数字的声音信号；以及一数字转模拟转换器，用以将该第三芯连接线所传送的模拟声音信号转换为数字的声音信号。
13.如权利要求10所述的无线数据通讯装置，其中该无线数据机的电脑连接端经由一电脑连接接口连接至一电脑设备
14.如权利要求13所述的无线数据通讯装置，其中该无线数据机是内建于该电脑设备的主机板上。
15.如权利要求13所述的无线数据通讯装置，其中该电脑设备是一卓上型个人电脑。
16.如权利要求13所述的无线数据通讯装置，其中该电脑设备是一手提式电脑。
17.如权利要求13所述的无线数据通讯装置，其中该电脑设备是一掌上型电脑。
18.如权利要求10所述的无线数据通讯装置，其中该移动电话设备是采用模拟式调制的蜂窝式无线传输模式。
19.如权利要求10所述的无线数据通讯装置，其中该移动电话设备是采用数字式调制的蜂窝式无线传输模式。
全文摘要
无线数据通讯装置，通过三芯连接线与无线电话的话筒或移动电话的手机连接，以实现低成本的无线数据机，该通讯装置包括具有有数据连接端及电脑连接端的无线数据机；无线电话，本机经由电话线连接至公共电话网，而话筒经由无线频道连至无线电话的本机；移动电话，经由移动通讯频道与远方的移动电话基地台进行通讯；三芯的连接线连接无线电话的话筒或移动电话的手机到无线数据机的数据连接端，此无线数据机则经由电脑连接端连接到掌上型电脑或手提式电脑或一般的电脑。
文档编号H04L27/34GK1411261SQ01131339
公开日2003年4月16日 申请日期2001年9月24日 优先权日2001年9月24日
发明者林恒诚, 杨新立, 陈瑞忠 申请人:希旺科技股份有限公司