用于移动通信的无线通信模块的制作方法

专利名称：用于移动通信的无线通信模块的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种通信终端设备，具体地涉及具有诸如PHS 终端的移动通信终端的微型化和独立的无线通信部分的模块。
背景技术：
与移动电话相比较，个人手机系统(PHS)终端具有下述优点 它们可以实现清楚的语音质量，消耗更少的电能，适合于微型化，并 且可以被用作用于数字无绳电话的手持机。用于支持语音和数据通信 的传统PHS通信系统中的PHS通信终端由下述部件构成天线；收发器；
调制解调器，用于将数据转换为无线电信号，反之亦然；控制射频(RF) 单元所必需的模数和数模转换器；信道编解码器，用于成帧/解帧用于 通信所需要的控制信号和/或数据；ADPCM编解码单元，用于向语音信 号应用ADPCM (自适应差分脉冲编码调制)；CPU，用于通信处理控 制；ROM和RAM，用于存储程序和/或数据；用于控制CPU所必需的定 时器；UART (通用异步收发器)和用于向外部设备输入/从外部设备 输出数据的USB接口；按键输入所必需的按键界面；可以指示操作状态 和/或通信信息的LCD或者LED; RF单元，用于将1.9 GHz频带的无线电
信号转换为基带信号，并且反之亦然；等等。被特别设计用于仅仅数 据通信的PHS通信终端不需要ADPCM编解码单元，因为它不处理语音 信号，但是需要个人计算机存储卡国际联合会(PCMCIA)接口、紧凑 式闪存(CompactFlash注册商标)接口、 SD接口或者通用串行总线 (USB)接口，用于与诸如个人计算机(PC)之类的外部设备的数据 通信。
另外，现在通常通过专用于数据通信的PHS通信终端来连接到除 了个人计算机之外的诸如PDA之类的装置。[专利文件1]公开号H9-312605的日本专利申请 [专利文件2]公开号H8-279027的日本专利申请 [专利文件3]公开号H7-234744的日本专利申请 [专利文件4]公开号H9-149107的日本专利申请

发明内容
因为上述的这种传统移动通信终端，例如PHS通信终端具有集成 地并入单个壳体中的所有部件，因此，每个终端需要具有无线通信部 分，所述无线通信部分包括天线、收发器、调制解调器和ADPCM编解 码器等等。对于终端装置制造商，用于无线通信部分的元件的开发是 提高开发成本的主要因素，并且也需要长时间。另外，对于诸如PHS 通信终端之类的移动通信终端，难于保持特定的质量水平，除非对于 所开发的每种类型的移动通信终端执行性能测试。对于具有用于开发 移动通信终端的各种软件程序的技术、但是没有无线接口技术的制造 商，难于开发独特的移动通信终端。
对于用户，即使当一个用户使用多个终端时，每个终端也必须具 有其自己的电话号码，这使得具有多个终端的用户的管理麻烦，这些 缺点使得难于自由地使用许多类型的、具有各种形式和功能的无线终 端。
因为移动通信终端的生存周期(在发布新的型号之前的时段)较 短，因此即使他们的终端没有任何故障，用户也经常购买新型号的终 端，结果，旧的终端在他们更换新的终端之后变成无用的。而且，移 动通信终端的更换涉及从旧的终端删除电话号码并且将它们登记到新 的终端的操作。
已经存在当将专用于仅仅数据通信的PHS通信终端连接到PDA 时，执行诸如传统移动电话的语音通信的市场需求。为了解决上述问题，申请人提出了一种新的无线通信模块(也称
为"W-SIM" (WillcomSIM))，其是仅仅包括无线接口部分的独立 小模块，所述无线接口部分传统上被并入诸如PHS通信终端的移动通信 终端中。"SIM"是"用户识别模块"的縮写。申请人还提出了一种新 的终端(以下称为"外套(Jacket)"或者"基本单元")，其容纳本 发明的新的无线通信模块。本发明的无线通信模块(W-SIM)用于插 入支持所述无线通信模块的终端(即外套或者基本单元)的对应插槽， 所述无线通信模块是不包括传统移动通信终端的无线接口部分的装置
(例如具有PCM编解码器、控制单元、麦克风、扬声器、输入设备、 显示器、电池等并且具有在其上执行的必要软件等的装置)。使用紧 凑设计的本发明的模块使得通信设备制造商从开发与无线接口相关联 的元件的负担中解脱，并且使得他们能够在较短的开发时间内集中在 软件等的开发和终端(外套)功能的增强上。没有无线接口技术的公 司或者组织将能够开发独创终端(即外套)。除了传统形式的终端之 外，具有用于本发明的无线通信模块的必要部件和插槽的家用电子器 件、家具、汽车和/或绒毛玩具也可以被用作移动通信终端。
当用户具有多个外套时，用户可以通过向期望的一个外套插入本 发明的无线通信模块而同样地进行传统移动通信终端的型号改变，因 此具有很少的技术知识的用户可以容易地改变型号。与当用户改变到 新的终端后不再使用而被丢弃的传统终端不同，如果所述模块被共同 地用作标准装置，则本发明的无线通信模块可以是无需丢弃的环保产
叩o


图1是示出本发明的无线通信模块(W-SIM)的示例配置的方框图； 图2示出了本发明的无线通信模块100的外观；
图3A示出了容纳本发明的无线通信模块的终端(外套)300的外观； 图3B是具体地示出了其中将无线通信模块插入图3A的外套300中的状态的方框图4A示出了支持本发明的无线通信模块的外套400的外观； 图4B是具体示出了其中将无线通信模块插入图4A的外套400中的
状态的方框图5示出了在本发明的无线通信模块中的内部天线的布置的示例；
图6是图解用于短消息业务的操作的时序图7A是用于当接通其中插入了无线通信模块的外套时的时序图7B是用于当将无线通信模块插入到预先配置了发送功率状态的 外套时的时序图7C是用于当将无线通信模块插入到未预先设置发送暂停状态的 外套时的时序图8A是用于在开放搜索中的本发明的无线通信模块和外套的时序
图8B是用于当某人确认其本身的电话号码时本发明的无线通信模 块和外套的时序图9是具有外部天线终端的无线通信模块的方框图； 图10是用于当本发明的无线通信模块在分组通信期间从基站获得
时间信息、通知所述外套并且进行时间校正时的时序图；以及
图ll是在本发明中用于安装无线通信模块的基板及其主基板的设
计相关的视图。
具体实施例方式
在图l中图解了由申请人提出的本发明的无线通信模块的示例配 置。图1的实施例是本发明的用于PHS的无线通信模块。虽然在此描述 用于向PHS应用本发明的各种实施例，但是本发明也可适用于使用其他 通信技术的系统，诸如除PHS之外的传统的移动电话系统。在图l中示 出的无线通信模块100包括天线102、天线开关104、发送单元106、接 收单元108、调制单元IIO、解调单元112、时分多址(TDMA)编码单 元114、 TDMA解码单元116、 ADPCM变码器118、控制单元120、快闪 存储器112、随机存取存储器(RAM) 124、 PS 126和接口单元128。可以看出，图1的无线通信模块100包括传统的PHS通信终端的无线接口部
分的每个部件，并且是具有多能性的多功能通信模块，例如其可以在
快闪存储器122中存储诸如电话簿的用户数据。
在图2中示出了无线通信模块100的原型的外观。作为其特定大小 的实例，在此的模块100是25.6毫米宽、42.0毫米长和4.0毫米深；其与 传统的PCMCIA卡(例如来自Netlndex的AH-H407P， 54.0毫米宽，85.6 毫米长，5.0毫米深)相比较很紧凑。
如图2中所示，本发明的无线通信模块具有手柄部分102，其由上 端沿宽度方向的的突出形成。这可以表示适合作为用户手柄的部分， 并且可以防止用户沿反方向将所述无线通信模块插入到外套的插槽 中。也可通过在所述手柄部分102上使用橡胶或者热塑性弹性体等以使 其感觉柔软而实现容易抓握。另外，如图2中所示，导轨104设置在本 发明的无线通信模块上的引线的两侧上，以便尽可能少地暴露引线端 子本身。而且，如图2中所示，在本发明的无线通信模块上，标识语标 记106与所述引线印刷在同一侧上。本发明的无线通信模块使用诸如电 介质芯片天线的短天线，并且所述天线容纳在图2中所示的模块的相对 侧中，但是不能从外部看到天线的位置。为了防止无线电波辐射特性 的恶化影响，无线通信模块当使用时应当被插入外套中，以便使包含 天线的侧远离用户头部(即在外套的背侧上)。像在本发明中那样的 标识语标记的指示可以允许用户识别其上布置了引线的侧是前侧，从 而能够提示用户使所述前侧面向用户而插入模块。因此，当无线通信 模块正在被插入外套时，天线将远离用户定位，由此实现上述目的。
考虑无线通信模块100的引线和接口连接器引线由于环境温度或
者湿度的变化、制造误差或者随着时间的退化而不重合的可能，不需 要以例如大约1.1毫米的间隔来布置本发明的无线通信模块100的引线。 虽然一般知道当一个人将具有大于50毫米宽度的便携电话握在他的/她 的手中时会感到它大，但是通过以大约每l.l毫米来间隔接口引线而设计没有这样大的终端是可能的。
而且，当本发明的无线通信模块为大约4毫米深，比传统的
PCMCIA卡更薄时，可以在模块中包含天线，而且所述模块仍然可以被 插入到USB激活的适配器中一一如下所述和在图4A中所示一一和/或标 准的PCMCIA卡适配器中。
图3A和4A示出了支持本发明的无线通信模块的终端(外套)的实 例。在图3A中所示的外套300是通过从用于语音通信和数据通信的传统 PHS通信终端除去诸如在图1中所示的无线接口部分来配置的装置，其 具有用于连接到无线通信模块的接口和其中插入本发明的无线通信模 块的插槽。外套300具有外盖301，用于覆盖插入所述无线通信模块的 插槽，要插入所述无线通信模块，用户移开所述外盖以暴露插槽，并 且将无线通信模块插入其中，然后关闭所述外盖以使用它们。除了机 械地防护用于插入无线通信模块的插槽之外，所述外盖也用作天线屏 蔽器，用于在各种使用环境中将设置在无线通信模块上端的内部天线 的辐射特性保持在预定范围内。通过向在外套300上设置的对应插槽中 插入无线通信模块100，模块100可以像传统的PHS通信终端那样用于语 音通信和数据通信。
图3B示出了方框图，其具体地图解了本发明的无线通信模块插入 外套中的状态。所述无线通信模块100经由接口128与外套300连接。图 3B中的箭头表示信号流的方向。当其中插入了无线通信模块100的外套 300像提供语音通信和数据通信的典型PHS通信终端那样使用时，用户 的语音经由麦克风304被输入到PCM编解码器302，并且通过脉冲编码 调制转换为数字数据。接口128具有18个引线(即信号线)。具体上， 7个引线TXD (发送串行数据)、RXD (接收串行数据)、RTS (被 发送的数据准备好)、CTS (发送准备好)、DTR (准备好接收)、 DCD (检测到数据载波)和RI (振铃指示器)用作UART (通用异步接 收器发送器)串行接口，用于在数据通信中交换控制数据和数据；4个
14引线PCM时钟信号(PCMCLK) 、 PCM同步信号(PCMSYNC)、 PCM输入信号(PCMIN)禾口PCM输出信号(PCMOUT)用于通信语音 信号；INS (检测信号)用于识别本发明的无线通信模块的插入；两个 信号一一电源(Vcc)和地(GND) —一用于对无线通信模块的供电和 接地；三个引线用于通过电场强度的信号(DISP1、 DISP2和DISP3) 指示在外套上的诸如LCD和LED的外部显示设备上的电场强度(天线指 示)；以及用于接口通知的信号(IF_SEL)，用于查看引线是UART 的还是当原始用于UART的引线可以在除UART之外的另一个数据传送 方案中得到时的另一个方案的。由PCM编解码器302编码的语音数据经 由所述四个引线之一被输入到在无线通信模块100中的ADPCM代码转 换器中，并且被转换为ADPCM调制数据。来自ADPCM代码转换器118 的输出信号被代码转换为用于时分多址(TDMA) 114的基带信号，并 且进一步通过调制单元110和发送单元106转换为1.9 GHz频带的调制 波，然后经由天线开关104和天线102被无线发送到基站。另一方面， 由在诸如外套300的键盘310的输入设备上由用户输入的数据被输入到 外套控制单元308，并且进一步经由作为接口128的UART串行接口的引 线被输入到无线通信模块100的控制单元120。所述数据信号被输入到 TDMA编码单元114，然后与语音信号类似，经由调制单元110、发送单 元106、天线开关104和天线102被无线地发送到基站。
从基站发送的无线电信号被天线102接收，然后通过天线开关被输 入到接收单元108。在所接收的信号(例如1.9 GHz频带的)在接收单元 108被放大和频率转换并且在解调单元112被解调为TDMA基带信号后， 可以由TDMA解码单元116来获得ADPCM语音信号或者数据信号。所述 ADPCM语音信号被输入到ADPCM代码转换器118以被转换为PCM语 音信号。所述PCM语音信号经由接口128的语音信号引线被进一步输入 到外套300的PCM编解码器302，并且被转换为模拟信号以经由扬声器 306被输出。用户可以听到此输出语音。另一方面，从TDMA解码单元 116输入到控制单元120的数据信号经由接口128的UART引线被输入到 外套300的控制单元308，并且按照用户的要求显示在设置在外套300上的显示器312上。
在本发明的无线通信模块中包含的快闪存储器122存储无线通信 模块的诸如电话号码、个人识别码(PIN)和个人解锁码(PUK)的特 定信息和电话簿的数据，而RAM 124用于暂时存储控制数据和/或被发 送/接收的数据。
在图4A中所示的另一种形式的外套400具有下述配置，所述配置从 用于数据通信的传统PHS卡中去除了诸如在图1中所示的无线接口部 分，具有要插入无线通信模块100的插槽和用于连接到PC等的USB接口 401。通过向设置在外套400上的插槽中插入无线通信模块100，所述模 块可以像传统的PHS卡那样用于数据通信。在图4B中图解了方框图， 其具体地示出了在外套400中插入无线通信模块的状态。所述无线通信 模块100和外套400经由接口128彼此连接。在无线通信模块100和外套 400之间包括数据信号交换的操作类似于在图3B中所示的数据信号通 信。外套400还与经由USB控制单元402和USB接口连接到外套400的PC 等交换数据。
本发明的无线通信模块的使用允许具有无线接口的独立模块被插 入到具有各种功能的各种终端中，并且所述终端可以用作能够无线通
信的PHS通信终端。因此，可以以由用户需要所要求的各种方式来使用
具有图l中所示的配置的无线通信模块。
本发明的无线通信模块和对应的各种类型的外套提供了用于确认 是否所述无线通信模块正在被插入到外套中的能力。具体而言，本发
明使用引线"INS" —一由无线通信模块提供的18个接口引线之---
来作为用于确认插入的信号线。例如，外套控制单元308可以通过下述 方式来确定是否所述无线通信模块现在正被插入使得当无线通信模 块100未被插入图3A的外套300中时在信号线上的电压取与当无线通信 模块100被插入外套300中时的不同的值。基于检测结果，外套控制单元308通过在显示器312上的指示来通知用户是否所述无线通信模块正
在被插入。
使用由申请人提出的无线通信模块和外套，当无线通信模块被完 全插入到外套并且外套外盖闭合时，人们不能可视地看到是否从外部 插入了无线通信模块。通过采用所述实施例的布置，当已经去除了本 发明的无线通信模块时，用户可以容易注意到无线通信模块的不存在。
假定在图3B中所示的配置的无线通信模块100被从外套去除并且 被插入到另一个外套中，并且所述外套被新用作电话。这样的情况涉
及下述操作将在第一外套中存储的数据(即电话簿数据) 一次移动 到无线通信模块的快闪存储器122;将所述无线通信模块从第一外套中
取出，并且将其插入到另一个外套中；将在无线通信模块的快闪存储 器122中存储的数据移动到新的外套。当用户在无线通信模块和外套之 间的数据交换期间取出无线通信模块时，在存储器中存储的数据可能 被破坏。为了解决这个问题，使用本发明的外套，当通过信号线INS、 TXD、 RXD、 RTS、 CTS、 DCD和RI确认本发明的无线通信模块被安装、 外套本身正在执行进入数据传送模式的过程并且数据正在响应来自外 套的命令要从无线通信模块被发送时，并且当外套控制单元308识别到 正在交换数据时，用户被使用例如在显示器312上的指示通知正在交换 数据。
对于典型的UART(串行)接口， 一般使用230.4kbps或者115.2kbps 的波特率。另一方面，在可以从19.2MHz时钟信号产生的1.9GHz频带 的典型PHS通信系统中使用的波特率具有不同的值，诸如240 kpbs和 120kbps。因此，如果诸如230.4kbps和115.2kbps的典型比特率被用于 UART接口，则需要另外提供时钟发生器。这样的配置将具有下述问题 由于增加了时钟发生器而提高了功耗，并且增大了无线通信模块的尺 寸。为了解决所述问题，本发明的无线通信模块使用可以从PHS系统的 时钟信号产生的波特率——诸如240 kbps和120 kbps——来作为用于UART接口的波特率。这消除了增加另一个时钟发生器的需求，由此减 少了功耗以及无线通信模块的尺寸。
因为假定随着无线链路层的速率的提高将在未来需要大于240 kbps的数据率来作为在本发明的无线通信模块和外套之间的串行通信 速度，因此使用接口128的IF—SEL引线来实现速度转换。使用图3B的实 例来描述，无线通信模块的控制单元120检测在无线链路层中的数据通 信率，并且转换到对应于所检测的速度的串行通信速度，以例如向外 套300发送数据。
由于在无线链路层期间引起的误差，不能仅仅通过解码和再现进 行ADPCM处理的语音数据来获得清楚的语音。为了处理这一点，在例 如图3B的配置中， 一般需要在外套300中执行纠错处理，诸如内插处理 和静音处理，以改善语音呼叫质量。但是，在这种情况下，必须另外 提供引线，用于从无线通信模块100向外套300发送错误信息，因此， 所述无线通信模块在尺寸上将变得更大，并且一般地更难应用到小的 外套。而且，因为对于外套300执行纠错处理，因此外套的CPU需要一 直运行，这导致提高了功耗并且/或者减少了连续的呼叫时间的问题。 另外，为了最小化由纠错引起的时延，需要特别使用相对速度较快的 CPU来用于纠错。因此，外套将是昂贵的。没有与纠错相关联的技术的 制造商将很难于从事外套的开发。
为了克服这些缺点，在本发明的无线通信模块和外套的配置中， 由无线通信模块接收的ADPCM语音数据首先被ADPCM代码转换器转 换为包括错误的PCM语音信号。所述信号通过无线通信模块中的纠错 处理电路处理为具有在听觉上改善质量的PCM语音信号。所述PCM语 音信号通过外套的PCM编解码器进一步解码为质量改善的原始语音信 号。所述无线通信模块也具有P定律转换单元，在此，具有改善的质量 的语音信号被M定律转换。所述无线通信模块的接口具有用于M定律的 引线(即信号线)，并且所述M定律转换的语音信号经由这个引线被输入到外套的/l定律编解码器，在此，其被解码为原始语音信号以经由扬 声器而被输出。
因为在无线链路层期间引起的错误修正全部是在本发明的无线通 信模块和外套的布置内在所述无线通信模块上进行的，因此不必在接 口内提供用于错误信息通知的引线，不必使得用于纠错的外套的CPU
一直运行，不必在外套内使用昂贵的CPU，并且制造商无需开发具有与 纠错相关联的技术的外套。在PHS语音通信中，通过纠错装置使用已知 的技术来改善语音呼叫质量，因为语音呼叫质量随着误差率的提高而 变差。而且，即使未来将开发支持诸如半速率的新的音频编码技术的 无线通信模块，通过将M定律继续用于在无线通信模块和外套之间的接 口将不需要外套的设计改变。因此，外套制造商可以着重于设计外套 本身的功能，而没有与数据调制技术相关联的新的开发的负担。对于 用户，仅仅购买新的方案的无线通信模块，并且继续使用喜好的外套 而不用购买新的外套是可能的，这可以比传统的一体PHS通信终端或者 在图3B中所示的无线通信模块和外套提供更灵活的使用。
由申请人提出的无线通信模块其中包含天线(例如电介质芯片天 线)，因此具有噪声最低限度由于电磁噪声而提高的问题，所述电磁 噪声由在无线通信模块中的其他装置发出。
图5图解了在无线通信模块中的天线和其他装置之间的位置关系。 由申请人通过试验获得的知识证明在所述天线和其他装置之间的至少 3毫米的距离可以将由所述装置发出的噪声最低限度保持在实际所需 要的级别之下。
个人识别码(PIN)和个人解锁密钥(PUK)被存储在本发明的无 线通信模块中的快闪存储器(122)中，并且用于使用那些个人号码而 认证的程序被存储在未示出的ROM (只读存储器)中。当无线通信模 块被插入外套中或者在无线通信模块被插入外套内的情况下接通外套时，向无线通信模块供电，使得所述程序运行以经由UART信号线之一 来向外套发送预定信号，并且提示用户在例如显示器上输入PIN。在用 户输入错误的PIN超过预定次数后，所述程序锁定无线通信模块的操 作，防止用户使用无线通信模块，除非用户在外套上输入正确的PUK。 这可以保持无线通信模块内的数据的保密性，并且防止数据被另一个 恶意之人盗窃，即使另一个人试图将另一个用户的无线通信模块插入 到另一个外套内并且使用它也是如此。
当前的PHS通信系统提供了一种被称为短消息业务的业务，其允 许用户在电话之间交换较短的消息。当本发明的无线通信模块接收诸 如在短消息业务中的无线链路上交换的被加上了字符信息的用户到用 户接口 (UUI)、子地址和功能程序的数据时，其将所述数据经由所述 接口原样传送到外套，而不向所述数据应用任何附加处理。通过使用 这种布置，即使在采用不同的方案的国家中也可以通过将本发明的无 线通信模块插入支持在那个国家中使用的方案的外套并且使用它们而 使用短消息业务，所述不同的方案用于使用短消息业务中的诸如UUI、 子地址和功能程序的数据。当短消息业务在国内外进行时， 一般需要 在所有的国家中采用一个共同的方案，但是本发明的布置消除了这个 需要。图6是图解短消息业务的操作的时序图。在PHS通信方案中规定 了在无线通信模块和基站之间的通信过程。所述无线通信模块通过 UART引线向外套传送从基站接收的信息，诸如被加上了字符信息的 UUI、子地址和功能程序。所述外套将诸如从无线通信模块接收的UUI 的信息识别为字符信息，并且使得所述信息出现在诸如LCD的显示器 上。
本发明的无线通信模块能够立即停止无线电波发送(无线停止模 式)，而不关闭电源开关。在不期望从无线通信模块发射无线电波的 情况下，诸如在火车上或者在PHS服务区域外部，这种无线停止模式能 力特别方便。当用户通过操作外套(例如通过按下设置在外套上的用 于发送暂停的按钮)而命令无线停止模式时，所述外套控制单元识别所述命令，并且经由在接口的UART信号线中的用于控制信号的引线向
无线通信模块的控制单元发送用于无线停止模式的AT命令。所述无线 通信模块的控制单元识别到所述AT命令表示无线停止模式，并且控制 天线开关(104)、发送单元(106)、调制单元(110)和TDMA编码 单元(114)来停止它们的操作。当前的无线数据通信卡没有提供这种 有助于解决上述问题以及降低功耗的无线停止模式能力。例如，当一 个人在PHS服务区域之外时，他的/她的终端通常周期地搜索近处的基 站，并且以全功率执行用于注册其位置的发送，由此每次发生这样的 操作时消耗电能。可以通过应用本实施例的布置来减少这样的功耗。
分别在图7A、 7B和7C中示出了当其中插入了本发明的无线通信模 块的外套被接通时的时序图、当无线通信模块被插入其无线停止模式 被预先设置的外套中时的时序图和当无线通信模块被插入其无线停止 模式未被预先设置的外套中时的时序图。
如上所述，本发明的无线通信模块具有作为用于发送数据信号和 控制信号的UART接口的引线和作为用于独立发送语音信号的PCM接 口的引线。因此，当本发明的无线通信模块被插入到可进行语音通信 的外套以执行语音通信时，可以使用所述UART接口引线以及PCM接口 引线。本发明的外套具有用于例如打开搜索的按键，并且当在语音呼 叫期间语音质量变差时，按下所述按键可以使得外套控制单元将用于 打开搜索的AT命令经由UART接口引线传送到无线通信模块控制单 元，以搜索新的基站。而且，如上所述，本发明的无线通信模块在其 内部存储器中存储用户数据，诸如电话簿。因此，当一个人要在语音 呼叫期间确认他/她自己的电话号码时，他/她可以经由UART信号线来 从无线通信模块获得必要的数据，并且在继续语音呼叫的同时在外套 的显示器上看到它。因为用于数据信号的接口信号线和用于控制信号 的接口信号线在使用PCMCIA接口的传统数据通信卡中是共同的，因此
即使当在数据通信期间呼叫质量变差时也不能发送如上所述的控制信 号。因为这个原因，使用传统的数据通信卡，需要停止一次数据交换，并且需要进入命令模式。可以理解，本发明的无线通信模块可以通过 具有新的结构而提供所述实施例的功能，在所述新的结构中，在无线 通信模块和外套之间的接口中独立地提供用于语音通信的接口和用于 数据通信和控制的接口。
在图8A和8B中分别示出了在开放搜索期间的时序图和当用户确
认他/她自己的电话号码时的时序图。
本发明的无线通信模块在其中具有天线终端，如图9中所示。如上 所述，本发明的无线通信模块包含内部天线，并且所述内部天线用于 在正常使用中执行通信。另一方面，当诸如在外套具有天线时使用外 部天线而不是内部天线的时候，可以通过使用本发明的无线通信模块 来经由内部天线接线端而使用外部天线，所述无线通信模块在接近天 线接线端的壳体上具有孔。而且，通过适当地使用开关从这些天线中 选择，可以以本领域内的技术人员已知的方式来构造空间分集系统。
所述无线通信模块和外套能够根据从基站获得的时间信息来执行 外套的时间校正。在图10中示出了这种布置的时序图。因为可以在分
组通信期间从基站获得时间信息，因此所述无线通信模块根据所述时 间信息经由UART信号线向外套控制单元发送用于时间校正的AT命 令。外套控制单元识别所述AT命令以校正外套内的时钟时间。
除了在分组通信期间之外，当接收到来自基站的某种信息时，可 以根据在所述信息中包含的时间信息通过向外套发送AT命令来执行这 样的时钟时间校正。
图ll示出了一个实施例，其中，无线通信模块(100)被插入外套 (300)中。在主基板的前侧(即在其上操作外套300和提供显示的侧) 上，设置了作为用户界面的键盘、LCD板等，而在背侧上，有一个子 插件板，其包括到无线通信模块的接口连接器。插入到外套中的无线通信模块经由设置在所述子插件板上的接口连接器而与主板连接。在
这些部件、外套主体(300)和外盖(301)之间的位置关系使得设置 在无线通信模块上端中的天线几乎位于由外盖301在其内部形成的腔 体的中心，从而外盖301足以作为天线屏蔽器。按照申请人的知识，相 对于1.9 GHz频带的电介质芯片天线的每个方向，所述腔体的尺寸需要 为至少5毫米，优选为大约10毫米。而且，如在图11B中所示，在主板 的上端和在无线通信模块中的天线之间的距离被配置为至少距离d。在 使用1.9 GHz频带的PHS通信中所述距离d被配置为至少5毫米，优选为 IO毫米，以便减少来自主板的噪声，并且保证天线辐射特性。申请人 从试验获得的知识显示在主板上形成的实体接地层(solid ground plane)的尺寸严重地影响无线通信模块的天线辐射特性。即，当在图 IIB中所示的主板上的实体接地层的纵向尺寸L或者对角尺寸D等于所 发送/接收的无线电波的半波长度的整数倍时，其谐振效应副作用于无 线通信模块的天线的辐射特性和方向性。这是因为例如当固体地平面 的纵向尺寸L等于半波长度时，将由于通过无线通信模块的天线辐射的 电磁波而在实体接地层上存在如图11B中所示的电压和电流分布，因 此，新的谐振元件干扰天线辐射特性。实际上，当地平面尺寸L是大约 半波长度时，通过3m方法测量的天线辐射效率是16.4X，而当尺寸L被 提高25%时，天线辐射效率被提高为26.6%。因此，发现通过使得在主 板上的实体接地层的纵向尺寸L和对角尺寸D与半波长度相差至少 12.5%，更优选是25%，可以将天线辐射特性改善为可接收的范围内。 即，因为半波长度在使用1.9GHz频带的PHS系统中表示大约7.9厘米， 因此需要满足下述条件纵向尺寸L和对角尺寸D是至少6.9厘米或更 少，或者8.9厘米或更多，更优选的是5.9厘米或更少，或者9.9厘米或更 多。
如上所述，本发明的无线通信模块可以用于插入多种外套中。因 此，因为由外套壳体的形状或者材料影响的天线辐射特性和/或由外套 引起的噪声最低限度级别从到一个外壳的插入到另一个外壳的插入而 不同，因此当插入时的无线通信模块的接收性能会不同。在这种情况下，用于确定是否开始从无线通信模块正在使用其进行通信的基站向 近处另一个基站切换的确定标准将在外套之间不同。为了处理这样的 情况，本发明的无线通信模块能够通过当所述无线通信模块被插入外 套或者其中被插入无线通信模块的外套被供电时执行的在无线通信模 块和外套之间的协商来了解所述模块现在所连接到的外套的类型。例 如，当无线通信模块被插入到已经接通的外套并且向无线通信模块供 电时，经由UART信号线在无线通信模块的控制单元和外套的控制单元
之间交换AT命令，并且它们向彼此给出关于它们的信息。所述无线通
信模块控制单元可以根据由外套控制单元向无线通信模块控制单元发
送的AT命令来识别外套的类型。
本发明的无线通信模块在其内部存储器中存储关于对应于各种外 套类型的无线操作算法的信息，以便它可以选择适合于所述模块现在 正在连接到的外套的类型的算法，并且使用所述算法来用于实际无线 操作。例如，在无线通信模块中存储的无线操作算法包括从基站接收
的无线电波的电场强度值的设置和所接收数据的错误率，应当以所述 数据错误率来启动切换操作。无线通信模块测量经由天线102、接收单
元108、解调单元112和TDMA解码单元116在控制单元120处所接收的无 线电波的电场强度和所接收的数据的错误率。所述无线通信模块持续 地监控所接收的电场强度和所接收的数据的错误率，并且当这些值小 于对应于所述模块现在所连接到的外套的预定级别时，所述模块确定 其当前的位置正远离其所连接到的基站，并且开始切换操作。将使用 一种技术来实际上获得在无线通信模块的存储器中存储的最适合于外 套的算法，所述技术用于确定切换确定标准，所述切换确定标准基于 确保对于无线通信模块和外套的组合可接受的通信质量的电场强度和 错误率。
艮P，对于不太易于有错误的外套(即具有低噪声最低限度级别的 外套)，不必激活切换操作，即使电场强度较弱。但是，对于更易于 有错误的外套(即具有高的噪声最低限度级别的外套)，需要在比不太易于有错误的外套更高的电场强度下启动切换。可以通过下述方式 来确定外套的切换确定标准在无线通信模块的ROM (未示出)中预 先存储基于电场强度和错误率的组合的多个切换确定标准表，然后按 照通过如上所述的协商而通知的外套类型从所述切换确定标准表中选 择适当的组合。也可以通过下述方式来更新所述切换确定标准表通 过本领域内的技术人员已知的空中下载(OTA)技术在无线通信模块 中的快闪存储器(122)中存储来自网络的指定值。
本发明的无线通信模块被配置为当模块通过例如环绕的外套警报 检测到所接收的无线电波的电场强度已经变弱时向用户通知这一点。 与不提供这种功能的传统数据通信卡不同，因为还期望本发明的无线 通信模块将被用于插入支持语音或者数据通信的任何外壳内，因此考
虑到其作为电话的操作而增加这个功能。如在实施例14中所述，本发
明的无线通信模块的控制单元监控由无线通信模块接收的无线电波的 电场强度。当所测量的电场强度小于预定水平时，无线通信模块的控
制单元经由UART信号线向外套控制单元发送AT命令，所述AT命令指 示电场强度已经变弱(即所述模块正在接近PHS服务区域之外)。所述 外套控制单元从所述AT命令识别情况，并且从扬声器输出预定的警报 声音。如上所述，因为本发明的无线通信模块和外套具有独立的语音 通信接口和数据通信接口，因此可以在语音通信期间使用用于数据通 信的串行信号线。因此，也可以在语音通信期间有效地提供所述实施 例的功能。
本发明的无线通信模块具有自动检测外套的波特率的功能，艮P， 在所述无线通信模块和外套之间的初始协商时，所述外套以所述外套 特有的波特率来向所述无线通信模块发送预定的AT固定字。对于所述 无线通信模块支持的UART接口存在8个波特率2,400、 4,800、 9,600、 19,200、 38,400、 57,600、 120，000和240,000 bps，并且所述无线通信模 块确定所述外套发送固定AT字的波特率，并且将随后的波特率固定在 所确定的波特率上。这种方法使得具有各种用途的外套能够通过本身指定对于它们最佳的波特率。
当在分组通信期间没有更多的数据分组要发送时，通常的PHS通 信终端将进入被称为休眠状态的虚拟连接状态(即睡眠模式)。例如， 在这样的情况下，当前的PHS数据通信卡使得它看起来在应用层中连续 地被连接，而在物理层中，数据分组的发送和接收被暂停，并且进入 虚拟连接状态。使用由本申请人提出的无线通信模块和外套的配置， 当它们已经进入虚拟连接状态时，无线通信模块可以识别出它不在通 信，但是外套不能识别这一点。因此，外套的CPU继续工作，这会增加 功耗。为了处理这一点，使用本发明的布置，当在分组通信期间无线 通信模块已经过渡到虚拟连接状态时，无线通信模块控制单元经由
UART信号线向外套发出AT命令，以通知外套它们现在处于虚拟连接 状态中。因为所有的部件被包含到传统的集成PHS语音终端中的一个壳 体中，因此这样的终端可以立即识别其未在发送数据，正处于虚拟连 接状态中。但是，本发明的布置需要这个功能，因为用于无线通信的 无线通信模块与提供其他功能的外套分离。虽然当处于虚拟连接状态 中时，由于PC不能识别出这种状态，所以当前的数据通信卡不能防止 由PC带来的功耗，但是本发明可以通过利用如上所述的布置使外套以 及无线通信模块进入睡眠模式而限制整体功耗的增加。
当已经处于虚拟连接状态中的无线通信模块和外套需要响应用户 在外套上的操作而经由无线通信模块来执行某些无线通信时，外套控 制单元向无线通信模块的控制单元发出AT命令，并且它们从虚拟连接
状态返回到正常工作模式以恢复通信。类似地，当已经处于虚拟连接 状态中的无线通信模块和外套从基站接收到信号时，所述信号作为将 无线通信模块首先返回到正常模式的触发器，并且由所述无线通信模 块发出的AT命令使得外套也返回到正常模式。
虽然已经参见PHS通信系统详细说明了本发明的实施例，但是对 于本领域内的技术人员显然，具体的配置不限于那些实施例，使用除了PHS之外的其他通信系统的实施例和/或在本发明的精神内的设计的 修改也被涵盖在本发明的技术范围内。
权利要求
1.一种用于移动通信的无线通信模块，所述无线通信模块可拆卸地插入具有对应的插槽的设备中，所述无线通信模块的一部分安置于所述插槽之外，并且所述无线通信模块与所述设备一起用作移动通信终端，所述无线通信模块包括内部天线，发送和接收无线电信号；接口电路，向所述设备发送和从所述设备接收编码语音信号和数据信号；第一转换单元，将经由所述接口电路从所述设备接收的编码语音信号和数据信号转换为适合于经由所述内部天线无线通信的格式的信号；第二转换单元，将经由所述内部天线接收的无线电信号转换为适合于经由所述接口电路与所述设备通信的格式的编码语音信号和数据信号；以及控制单元，经由所述接口电路向所述设备发送和从所述设备接收所述数据信号。
2. 如权利要求1的无线通信模块，其中所述控制单元检测在无线 链路层中的数据通信速度，并且使用构成所述接口电路的信号线之一 切换到对应于所述检测到的速度的速度，以与所述设备执行通信。
3. 如权利要求1的无线通信模块，还包括纠错单元，所述纠错单 元校正在无线链路层中引起的错误。
4. 如权利要求1的无线通信模块，还包括存储单元，所述存储单元中己经存储了个人识别码(PIN)、个人 解锁密钥(PUK)和认证程序，其中当将所述无线通信模块插入到所述设备时，或者当所述设备在所 述无线通信模块插入其中的情况下接通电源时，所述认证程序使得所述无线通信模块发送用于提示用户向所述设备输入PIN的信号；如果由用户经由所述设备输入了正确的PIN，则允许所述无线通 信模块的操作；如果由用户经由所述设备输入错误的PIN超过预定次数，则锁定 所述无线通信模块的操作；以及除非由用户经由所述设备输入了正确的PUK，否则不允许所述无 线通信模块的操作。
5. 如权利要求1的无线通信模块，其中所述无线通信模块用在提 供短消息业务的无线通信系统中，并且所述无线通信模块将与短消息 业务有关的所接收的数据以与其被接收时相同的格式经由所述接口电 路传送到所述设备。
6. 如权利要求1的无线通信模块，其中在所述接口电路中，用于 发送和接收编码语音信号的信号线与用于发送和接收数据信号的信号 线分离。
7. 如权利要求1的无线通信模块，还包括天线接线端。
8. 如权利要求1的无线通信模块，还包括存储单元，所述存储单 元中存储了一个或多个无线操作算法，其中所述无线通信模块响应于 从所述设备接收的指示所述设备的类型的信号从所述一个或多个无线 操作算法中选择和使用适合于所述设备的算法。
9. 如权利要求1的无线通信模块，其中当经由所述内部天线接收 的无线电波的强度低于预定水平时，所述无线通信模块向所述设备传 送指示上述状态的警告信号。
10. 如权利要求1的无线通信模块，其中所述无线通信模块自动检测所述设备使用的波特率。
11. 一种用于移动通信的具有插槽的设备，具有内部天线的无线 通信模块可拆卸地插入所述插槽中，所述无线通信模块的一部分安置 于所述插槽之外，所述设备与所述模块一起用作移动通信终端，所述 设备包括接口电路，向所述无线通信模块发送和从所述无线通信模块接收 编码语音信号和数据信号； 语音输入装置； 语音输出装置； 数据输入装置； 数据输出装置；第一单元，解码经由所述接口电路从所述无线通信模块接收的编 码语音信号，以及编码从所述语音输入装置接收的语音信号以向所述 无线通信模块发送编码语音；以及第二单元，经由所述数据输出装置提供包括在经由所述接口电路 从所述无线通信模块接收的数据信号中的数据，并且用于经由所述接 口电路向所述无线通信模块传送包括经由所述数据输入装置接收的数 据的数据信号。
12. 如权利要求ll的设备，其中所述设备被配置为在电话呼叫期 间能够经由所述接口电路向所述无线通信模块发送/从所述无线通信模 块接收命令或者数据。
13. —种用于移动通信的设备，所述设备具有用于可拆卸地插入 具有内部天线的无线通信模块的插槽，所述无线通信模块的一部分安 置于所述插槽之外，所述设备与所述无线通信模块一起用作数据通信 的移动通信终端，所述设备包括第一接口电路，用于向所述无线通信模块发送和从所述无线通信 模块接收数据信号；第二接口电路，向外部装置发送和从外部装置接收数据信号；以及转换单元，将经由所述第一接口电路从所述无线通信模块接收的 数据信号转换为适合于经由所述第二接口电路与外部装置通信的格式 的数据信号，并且将经由所述第二接口电路从外部装置接收的数据信 号转换为适合于经由所述第一接口电路与所述无线通信模块通信的格 式的数据信号。
14. 一种移动通信终端，包括无线通信模块和具有对应的插槽的 设备，所述无线通信模块可拆卸地插入所述插槽中，所述无线通信模 块的一部分安置于所述插槽之外，所述无线通信模块包括内部天线，发送和接收无线电信号；接口电路，向所述设备发送和从所述设备接收编码语音信号和数 据信号；第一转换单元，将经由所述接口电路从所述设备接收的编码语音 信号和数据信号转换为适合于经由所述内部天线无线通信的格式的信 号；第二转换单元，将经由所述内部天线接收的无线电信号转换为适 合于经由所述接口电路与所述设备通信的格式的编码语音信号和数据 信号；以及控制单元，经由所述接口电路向所述设备发送和从所述设备接收 所述数据信号，所述设备包括接口电路，用于向所述无线通信模块发送和从所述无线通信模块 接收编码语音信号和数据信号； 语音输入装置； 语音输出装置； 数据输入装置； 数据输出装置；第一单元，解码经由所述接口电路从所述无线通信模块接收的编码语音信号，并且用于编码经由所述语音输入装置接收的语音以向所 述无线通信模块发送所述语音；以及第二单元，经由所述数据输出装置提供包括在经由所述接口电路 从所述无线通信模块接收的数据信号中的数据，并且用于经由所述接 口电路向所述无线通信模块发送包括经由所述数据输入装置接收的数 据的数据信号。
15. 如权利要求14的移动通信终端，其中所述控制单元检测在无 线链路层中的数据通信速度，并且使用构成所述无线通信模块和所述 设备的接口电路的信号线之一切换到对应于所述检测到的数据速度的 速度，以在所述无线通信模块和所述设备之间执行通信。
16. 如权利要求14的移动通信终端，其中所述无线通信模块还包 括存储单元，所述存储单元中已经存储了个人识别码(PIN)、个人解 锁密钥(PUK)和认证程序，并且当将所述无线通信模块插入到所述设备时，或者当所述设备在所 述无线通信模块插入其中的情况下接通电源时，所述认证程序使得所 述无线通信模块发送用于提示用户向所述设备输入PIN的信号；如果由用户经由所述设备输入了正确的PIN，则允许所述无线通 信模块的操作；如果由用户经由所述设备输入错误的PIN超过预定次数，则锁定 所述无线通信模块的操作；以及除非由用户经由所述设备输入了正确的PUK，否则不允许所述无 线通信模块的操作。
17. 如权利要求14的移动通信终端，其中所述无线通信终端用在 提供短消息业务的无线通信系统中，并且所述无线通信终端将与短消 息业务有关的所接收的数据以与其被接收时相同的格式从所述无线通 信模块经由所述接口电路发送到所述设备。
18. 如权利要求14的移动通信终端，其中所述移动通信终端被配 置为能够经由所述无线通信模块和所述设备的所述接口电路在电话呼 叫期间发送/接收命令或者数据。
19. 如权利要求14的移动通信终端，其中当经由所述内部天线接 收的电场强度低于预定水平时，所述无线通信模块向所述设备传送指 示上述状态的警告信号，并且所述设备响应于所接收的所述警告信号向用户通知用户正在接近 服务区域之外。
20. —种移动通信终端，包括无线通信模块和具有对应的插槽的 设备，所述无线通信模块可拆卸地插入所述插槽中，所述无线通信模 块的一部分安置于所述插槽之外，所述无线通信模块包括 内部天线，发送和接收无线电信号；接口电路，向所述设备发送和从所述设备接收编码语音信号和数 据信号；第一转换单元，将经由所述接口电路从所述设备接收的编码语音 信号和数据信号转换为适合于经由所述内部天线无线通信的格式的信 号；第二转换单元，将经由所述内部天线接收的无线电信号转换为适 合于经由所述接口电路与所述设备通信的格式的编码语音信号和数据 信号；以及控制单元，经由所述接口电路向所述设备发送和从所述设备接收 所述数据信号，所述设备包括第一接口电路，向所述无线通信模块发送和从所述无线通信模块 接收数据信号；第二接口电路，用于向外部装置发送和从外部装置接收数据信号;转换单元，将经由所述第一接口电路从所述无线通信模块接收的 数据信号转换为适合于经由所述第二接口电路与外部装置通信的格式 的数据信号，并且用于将经由所述第二接口电路从外部装置接收的数 据信号转换为适合于经由所述第一接口电路与所述无线通信模块通信 的格式的数据信号。
全文摘要
为了减少开发诸如PHS通信终端的移动通信终端的成本并且便利于没有无线通信技术的制造商开发移动通信终端。提出了新的无线通信模块和支持所述无线通信模块的新的终端，所述无线通信模块是独立的小模块，仅仅包括无线通信部分。本发明的无线通信模块通过将其插入到支持本发明的无线通信模块的终端的对应插槽中而使用，所述终端具有从传统的移动通信终端中去除无线通信部分的配置。本发明减少了终端制造商的开发负担。本发明也使得没有无线通信技术的制造商能够开发独特的终端。
文档编号H04M11/00GK101297573SQ20068003895
公开日2008年10月29日 申请日期2006年10月17日 优先权日2005年10月18日
发明者安岛望, 小林和明, 川崎健士, 河合浩, 福本顺一, 秋山司, 船吉秀人, 花塚隆雄 申请人:威尔康股份有限公司;日本株式会社网索引