专利名称：家庭个人通讯系统的制作方法
在最近15年中无线电频率的介质在电话方面的应用广泛地发展起来。其主要应用在于没有其它东西来替代使用RF介质，如移动电话的地区。
然而，即使在移动电话普及之前，在住户的市场方面也需要提供连通性。这种需要比移动电话的普及使用要早得多并且现在也存在于无线电频率目前在电话上的有限使用之外。
更具体地说，长期以来，普通的消费者都相信一部电话已经足够了。在人们想像中对多部电话的需要是通过把多部电话与电话网络连接起来来实现的。电话网络提供一根或多根电话线(或C.O.线)给需要服务的地区，例如住宅区，商业区等。为了支持电话设备，要求在设备和C.O.(中心局)线的终端设备之间连通。为了支持多部电话设备或其它类型的电话装置，要求在每一台设备或装置与C.O.线的终端设备之间的连通。于是，小部分的需要可以通过使用“无绳”电话来缓解，这是事实。“无绳”电话包括一个必须与电话网络硬线连接的基本单元和一个“便携式”的手持单元。这个“便携式”的手持单元通过RF介质与基本单元耦合。然而，“无绳”电话由于几个原因不能减轻住户中对于连通的主要要求。首先，由于每个基本单元只有一个“便携式”的手持机，期望多电话的住户使用者不能替代“无绳”电话。另外，连接在“便携式”手持机与基本单元之间的RF(射频)链路的质量只限于声音的应用，其它方面在今天看来与声音一样重要的应用包括传真和调制解调器业务量，它们都不能与“无绳”电话的RF链路兼容。
一般来说，连通性要求只有通过这样一个系统才能被满足，这个系统具有处理多线应用的能力和可以使用来从住户中的任何位置发射或接收声音业务量、传真或调制解调器业务量。换句话说，所期望的是一个无线的室内电话系统，这个系统设计来可以提供多线电话操作，允许消费者不需要使用在建筑物中横穿的有线电话连接就能建立一套多部电话、多条线的系统。这样一种多线系统通过使用无线的RF介质允许任意数量的输入电话线与各种各样的便携式电话或与电话相关的装置，例如传真机，调制解调器相连接，而不管它们位于任何位置。
本发明满足上面所概括的需要。在一最佳实施例中，实施本发明的装置包括一个基本单元和一个或多个带有相关充电底座的手持机单元，以及一个或多个无线用户回路接口(WSLI)单元，用来提供与传真机、调制解调器和普通电话等的连通。基本单元放置在固定的地方，最好在住宅里面，并且与从本地中心局进入住宅的电话线相连接。基本单元提供把输入的模拟信号转换成数字格式的功能并且通过无线电链路把数字信息发射到各个手持机和各个WSLI，而不管它们在建筑物中的位置或者是直接与建筑物的外部相邻。然后基本单元起着作为输入电话线和用户手持机与/或WSLI之间的接口的作用。这个基本单元可以是用户配置的。以在输入线与手持机和WSLI之间提供各种各样的切换配置。例如，基本单元可以配置成把手机或WSLI的每一个与电话线中的一条相联系或专用于一条线。或者是，数个手机、WSLI、或者手机和WSLI的一个组合可以与一条电话线联系。或者是另一个方案，数个手机、数个WSLI、或者手机和WSLI的数种组合可以与多条电话线相联系。通过基本单元的合适的用户配置，任何手机或任何WSLI都能接入任何电话线，并且同样，任何手机或WSLI都能与任何其它的手机或任何其它的WSLI进行通讯。
基本单元事实上是模块化的，它包括一个常规的连接点(例如一个RJ-11插口)把它与多根C.O.线的每一根连接，一个隔离变压器和一2/4线混合电路。该2/4线混合电路又连接到编码解码器。该编码解码器接收来自混合电路的模拟信号，并在一个输出端口把它们转变成数字信号，或者反过来，在同一个端口接受数字信号，并把接收的数字信号转换成模拟信号，然后把这个模拟信号耦合到混合电路中。基本单元包括一个隔离变压器、混合电路和用于每根C.O.电话线的编码解码器。另外，基本单元还包括一个切换/处理单元，其有一个端口用于基本单元中每个编码解码器，并有一个接口连在基本单元的最后一个部件，即无线电收发信机。切换/处理单元还包括一个用来对切换/处理单元提供控制功能的微处理器和一个允许用户配置基本单元的用户接口。连至无线电收发信机的切换/处理单元接口包括5条路径。这5条路径包括一条发射数据路径和一个发射时钟路径(从切换/处理单元到无线电收发信机)。一条接收数据和接收时钟路径(从无线电收发信机到切换/处理单元)和一条无线电控制路径(从切换/处理单元到无线电收发信机)。该无线电收发信机实现带有时分双工的时分多址(TDMA/TDD)的操作。在本发明的应用的一个特例中，为了连接4根C.O.线，该TDMA/TDD无线电收发信机产生一个带有8个时隙(slots)的TDMA帧。其中4个时隙被用在向前的方向，即把信息从基本单元发射到远程单元处，另外4个时隙被用在向后的方向，即把信息从远程单元处发射到基本单元。
每个时隙提供一条64 Kbps(千比特/秒)的话音信道或大约10千比特/秒的等价加管理数据。
每一个远程单元，它们是手机和WSLI，包括一个无线电收发两用机，一个处理器单元和一个编码解码器。该处理器单元包括一个用户接口，以至少执行拨号功能把挂机状态变为摘机状态或者相反地把摘机状态变为挂机状态，和在某些情况下进行一些配置控制。在手机中的编码解码器有一对与麦克风耦合的发射端子和一对与扬声器耦合的接收端子。另一方面，WSLI中的编码解码器依次与混合电路耦合，这个混合器又通过一个隔离变压器与常规电话连接装置(例如一个RJ-11插口)耦合。
由基本单元的无线电收发信机产生的多路复用帧可以被认为载有n条双向信道；在一个最佳实施例中n＝4(尽管很明显信道数量的增加或减少并不偏离本发明的内容)。假设每个远程设备被分配一个信道(正如将要看到的，对实现本发明这并非必要的)，则基本单元的用户配置能唯一地将该帧的不同信道与不同的中心局电话线相联系。在这种方式中，RF介质在效果上提供了从中心局电话线到其中一个远程设备的唯一的和专用的连接。
然而，通过修改用户编程的配置，远程设备可以被分配第一条自由信道。假设各信道仍然被专用于一个给定的中心局线路上，那么任何远程设备都能选择第一自由中心局线路而不是选择一条特定的中心局线路。
此外，没有理由要限制中心局线路只与一个远程设备相连接。而是，一条中心站线路可以与多个远程设备相连接，其中每一个的作用好象是另一个的分机一样。同样，也没有理由限制一个远程设备只与一条中心站线路相连接，而是它可能与两条或多条中心站线路作会议式连接。
一般地说，对一个特定的远程设备或多个远程设备，用户可能首先不分配，或分配一条或多条专用C.O.线。之后剩余的C.O.线可以被所有的或部分的远程设备按先来先使用原则来使用。RF介质(即多路复用帧)提供在基本单元中的C.O.终端设备与远程设备作为一组之间的链路或连通性。当然，没有理由要让任何特定的远程设备连接到一条C.O.线上，而是一个远程设备通过使用RF介质连接到另一个远程设备上。甚至可以设计成通过使用基本单元把一条C.O.线连接到另一条C.O.线上，即一种与一个或多个远程设备的会议式连接。
更具体地说，假定用户有一台传真机，并想为这个用途使用一条专用线。那么这个配置就是把起传真机作用的特定远程设备专用于指定的传真C.O.线路上。所有其它的远程设备，无论是手机还是WSLI类型的设备，都能共享剩余的C.O.线。或者是，一条或另一条C.O.线用于一个手机或WSLI作为私人线路用途。
因此，本发明提供一种把线路类型的电话设备耦合到公用电话交换网(PSTN)中的无线电话子系统，它包括一个基本单元，与公用电话交换网的多条线路相耦合，所述基本单元包括基本编码/解码装置，用于把从所述的公用电话交换网的线路的接收的模拟信号转换成第一数字信号，并把其它数字信号转换成模拟信号以与所述的公用电路交换网线路相耦合。
一个基本多通道TDD/TDMARF无线电收发信机，与所述的基本编码/解码装置相耦合，所述的基本多通道TDD/TDMARF无线电收发信机响应于所述的第一数字信号，通过把所述的第一数字信号的所选择的部分置入到一多路复用帧的所选择的部分中来发射所述信号，并接收其它数字信号以把所述的其它数字信号耦合至所述的基本编码/解码装置；和可编程的切换装置，用来把所述的公用电话交换网线路的所选择的部分与所述的多路复用帧的所选择的部分相联系；至少一个无线接口单元，它包括，耦合装置，用来连接至线路类型电话设备；远程编码/解码装置，用来把从所述的线路类型电话设备接收的模拟信号转换成第三数字信号，并把其它数字信号转换成模拟信号以与所述的线路类型电话设备相耦合；一个远程TDD/TDMA RF无线电收发信机，与所述的编码/解码装置相耦合；由此，所述的基本单元提供了所述的公用电话交换网线路与所述的至少一个无线接口单元之间的连通性。
下面将结合附图对本发明作进一步详尽的说明。在这些附图中，其中，
图1是一家住宅的平面图，其中包括了本发明的元件。
图2显示了TDMA帧的一个例子，该帧有8个时隙支持4个双向通道；图3是结合本发明的基本原理画出的一个基本单元100的方框图。
图4是结合本发明的基本原理画出的便携式手机，例如手机200的方框图。
图5是WSLI 300的方框图。
图6表示了与ISDN(综合业务数字网)技术兼容的基本单元101，这个ISDN技术可代替图3所示的基本单元100或者与基本单元100组合在一起；图7是基本单元100的一种变型，它提供一条专用的数字通道，以便提高传真机和调制解调器应用设备的能力；图8是与图7的基本单元的专用数字信道配合的WSLI的方框图；图9A和9B是一个适当的切换/处理单元，例如包含在WSLI 300中或包含在手机400中的切换/处理单元的更加详细的方框图；图10是一个适当的无线电收发信机，例如包含在WSLI 300或手机400之中的收发信机的详细的方框图；和图11A是表示一个典型配置序列的流程图和图11B表示来自配置序列的最终配置图。
在描述本发明的一个最佳实施例的结构和操作之前，参考图1来说明应用本发明的方式。更加具体地说，图1是表示包括数个房间的住宅单元10的楼层平面图。住宅单元10中装有基本单元100和包括便携式手机301-304和另外包括WSLI界面201-203的数个协同操作的单元。正如在图1中所表示的，基本单元100与4根电话线相连接，这四根电话线用CO1(CO1表示中心局线路1)到CO4表示。尽管图示了与直到4根中心局线路相接口的基本单元100，很明显，通过应用本发明的原理，多于四根或少于四根中心局线路也是可采用的。本发明的装置的目的是提供在中心局线路CO1-CO4的一根或多根与线路类型电话装置例如常规电话300和传真机400或者调制解调器500之间的连通，或者与一个或多个便携式手机之间的连通。本发明的一个重要优点是在中心局入口点(在基本单元100上)与任一个电话300，传真机400或调制解调器500，或者电话手机301-304，之间的有线连接被以下将要描述的RF介质所取代。为了叙述上的方便，我们将假定本系统支持7个远程设备，正如图中所表示的。
尽管图1显示了住宅10中的特定位置上的七个远程设备，很明显任一个远程设备均能被任意移动，这是因为在基本单元100的C.O.入口点与远程设备之间没有真正物理上的连接。对每一个远程设备的唯一物理要求具有一个电源。这个电源可以是用硬线连接到60Hz的电源上，或者是一个电池，两种电源都不会阻碍远程设备的可携带性。
正如将要更加详细描述的，远程设备可分为两类，它们是用300等标号标出的便携式手机(在图4中所描述的)和用200等标号标出的WSLI(在图5中所描述的)。便携式手机远程设备300包括一个麦克风和扬声器，它主要用于声音服务中。WSLI有一个普通电话连接装置(例如一个RJ-11插口)以利于任何常规电话，调制解调器，传真机或其它有线电话装置的相互连接。因为RF介质对任何远程设备均提供一个全带宽300-3.4KHz的未压缩的音频信道，因此WSLI(与无绳电话相比)支持传真机或调制解调器服务。
图3是基本单元100的方框图。正如从图3中看到的，基本单元100对4条中心局线路CO1-CO4中的每一条都包括一个隔离变压器A1。每一个隔离变压器A1依次与一个2线对4线的混合电路A2相连接。每一个混合电器A2又与一个编码解码器A3相连接。基本单元100还包括一个切换/处理单元A13。这个切换/处理单元A13包括4个端口，每一个端口对应于每一个编码解码器A3。切换/处理单元A13与时分双工/时分多址无线电收发信机A15相连接。切换/处理单元A13与无线电收发信机A15之间的接口包括5条分立的路径，其中两条路径传输从切换/处理单元到收发信机的发射数据和时钟，另外两条传输从收发信机到切换/处理单元的接收数据和接收器时钟，还有一条路径通过切换/处理单元提供对无线电收发信机的控制。切换/处理单元A15还包括一个用户界面，这个用户界面是通过常规的微处理器来实现的。为了使用户能控制微处理器和显示指令，需要使用一个键盘或键板。用户编程或配置控制的目的将在下面讨论。
基本单元是用户可配置的，这样可以在输入电话线和远程设备之间形成连接的任何组合。用户配置基本单元所要求的界面可以采取许多不同的方式，其中包括(并不限于此)与个人计算机、声音合成和识别电路、键板(keypad)和LCD(液晶显示)显示器、触摸发声装置(touchtone)和LCD显示器、声音合成和触摸发声装置等的连接。
标准64Kbps数字编码被用来把模拟电话信号转换成数字格式。被编码的比特率的数字信号处理压缩并非必要。自适应回音消除技术可以被用来使数字电路中的延迟和电话线的不匹配引起的近端回音(near-end echo)最小。没有压缩的模数转换的使用和附加的回音消除技术为用户与电话公司之间提供一个全带宽的、无畸变的连接。这种高质量的电话信道对高速传真机和解调解调器是必要的，也是为消费者提供一种到输入线路的“透明”的连接所要求的。
这种网络接入技术称为TDMA/TDD。这个术语是时分多址和时分双工操作的缩写。在一个TDMA/TDD系统中，网络中的每一个单元都可以获得一个固定的时隙用来发射，和一个固定的时隙用来接收。在本发明的实施例中，网络将总共有八个时隙，这八个时隙包括四个远程单元到基本单元(remote-to-base)发射时间间隔和随后的四个基本单元到远程单元(base-to-remote)发射时间间隔。这八个时隙一起组成一个帧。由于系统是时分双工型的(TDD)，在该帧中每一个远程设备对于每个发射时隙将有一个接收时隙。基本单元和所有的远程设备单元对于一帧中的发射和接收时间间隔均在同一频率信道下进行工作。如果在这个信道中任何一个单元遇到干扰，那么该基本单元和所有的远程设备将一起协同把频率改变到另一个信道以避免此干扰。我们称之为反应式频率跳跃。这种反应式频率跳跃技术也能让多个系统通过让使每个系统选择一个清楚的不被任何其它系统使用的信道而在各系统彼此非常接近的情况下进行工作。
调制技术可以是任何类型的角度调制或角度/幅度调制，但是在一优选实施例中是GMSK(调制前高斯波的最小频移键控)。用直接的序列或预反应(proactive)的频率跳跃，扩展频谱技术可以施加到调制的信号上以便展宽频带宽度和降低对干扰因素和多路径畸变的敏感度。由于本产品是在住宅周围内使用的，所以期望用在低功率下操作的发射器。较低的发射功率在可能有大量这种系统的居民聚居区可以提供较多的重用信道。
WSLI和基本单元的功能可以扩展到包括传真机/调制解调器的调制和解调。在这个扩展了的实施例中，来自与WSLI相连接的传真机或调制解调器的已调制信息用WSLI被解调(见图8)并且转换成数字形式。然后这些相对低速的数据位用某种类型的冗余、前向纠错和编码方案被编码。这些被编码的数据位被缓存，转换成标准时隙数据速率并发送到基本单元。基本单元解复用这些数据位，把它们重新格式化为传真机或调制解调整的数据，并重新调制这些数据位以在电话线上传输。
当接收输入的传真机或调制解调器的信息时，这个过程是反过来的。基本单元解调来自外部电话线的传真机或调制解调器信息。产生的数字型数据位用一个前向纠错码进行编码，转换成标准时隙数据率并传送到WSLI。WSLI解复用这些数据位，把它们重新格式化成传真机或调制解调器的数据速率，然后重新调制这些数据位以便传送到传真机或调制解调器。
本发明的另一个实施例是带有一个ISDN基本单元的模式。一个标准2B+D ISDN数据帧包括两个用于声音的64Kbps时隙，一个用于数据的8Kbps时隙和一个用于发信号的8Kbps时隙。因此，一条ISDN线路可以支持两个声音电路和一个数据电路。一个ISDN兼容的基本单元允许用户只使用一条输入电话线就能接入两个声音电路和一个低速数据电路。如果要求数据传输速率增大到高于8Kbps，64Kbps声音时隙也可用作数据传送。由于输入和输出信息已经在数字格式中，在基本单元中并不需要编码解码器。数字电路被用来把ISDN数据转换成HPCS数据格式并再返过来转换。
图4是一个典型的手机的方框图。例如手机300。图4的手机包括一个编码解码器A3，一个切换/处理单元23，与此相联系的微处理器A24和无线电收发器A25。尽管没有在图中显示出来，手机300可以包括一个拨号键板，如同一个传统的“无绳”电话机那样。参照图5，所显示的WSLI包括一个隔离变压器A1，它与诸如RJ-11插口那样的普通电话接点相连接。隔离变压器A1(这并非必要)又与一个2线对4线的混合电路A2相连接。2线对4线的混合电路A2又连接到一个编码解码器A3上。编解码器A3又与一个切换/处理单元A23相连接，切换/处理单元A23又与TDD/TDMA收发器A25相连接。
参照图3、4和5，可以明显地看到，基本单元100对应于每一条C.O.线都包含一个隔离变压器A1，同样地，WSLI也包括一个隔离变压器，这个隔离变压器用来耦合来自线型电话装置(普通电话，调制解调器或传真机等)的信号。以同样的方式，隔离变压器A1和基本单元100耦合这些C.O.线。2线对4线混合器A2的作用是把混合器左边的2线格式变为右边的4线格式。在WSLI以及在基本单元100中的4线格式然后被耦合到一个编码解码器A3。正如图4所示的，手机还包括一个编码解码器A4。编码解码器A3和编码解码器A4的作用是把接收自混合器(在WSLI或基本单元的情况下)或来自麦克风(在手机的情况下)的模拟信号转换成数字形式，或者反过来，把来自切换/处理单元A23(WSLI或手机的或来自基本单元的切换/处理单元A13)的数字信号转换成模拟信号形式并把这些模拟信号耦合到2线到4线的混合器中。
切换/处理单元A23在某一速率下接收来自编码解码器A3的数字数据，并且用适当的定时，在一较高的突发速率上把这些信号提供给无线电收发信机A25或A15。同样地，切换/处理单元A23在该突发速率下接收来自无线电收发信机A25或A15的数字数据并以一相对较低的速率下把这些数字数据提供给编码解码器。手机的微处理器还响应于用户的操作发出诸如挂机/摘机和拨号信号等状态的信号。
一般地，切换/处理单元完成如下操作1)多路复用和转换来自编码解码器的输入数据，把它变成可以转送到用来发射的无线电收发信机的串行数据流。这串行数据流的速率将稍微快于64Kbps速率的八倍。增加了的数据速率的上升是因为八个时隙TDMA/TDD格式加上系统开销和监测信道的各个位。开销和监测位预期有大约10Kbps加到速据流中。较慢的编码解码器速率到较快的发射数据速率的转换将通过FIFO(先入先出)和缓存器来处理(见图9A和9B)。
2)把来自收发信机的8X串行数据流解复用和转换成对应于每个编码解码器的单独的64Kbps数据流。这个过程基本上与上面描述的过程相反。
3)接收器时钟脉冲恢复。来自收发信机的8X串行数据流馈入一提取时钟信号的电路。这个被恢复的时钟脉冲用来使FIFO电路和数据缓存器同步，其中FIFO电路和数据缓存器是用在把接收到的串行数据流转换和解复用为单独的64Kbps编码解码器数据流。被恢复的时钟脉中与接收到的数据一起被送到编码解码器。
4)把多路复用的，串行数据流转换成所要求的基带调制信号，然后把这个信号馈入到发射器。这种转换可以简单得象过滤数据位，也可以复杂得象产生要用在正交调制器中的I和Q分量那样。在任何一种情况下，该一个或多个调制信号更象一个简单逻辑电平位流。
反过来，在基本单元100中，微处理器A4提供来自振铃检测器RD其中一个的振铃检测信号，以表示C.O.线路的其中一条有一个输入呼叫。微处理器A4还控制一个相关连的线路继电器用以表明适当的摘机或挂机状况。信息提供给微处理器A14的方式和它的使用方式将描述如下。
图9A和9B显示在切换/处理单元A23中数据和控制路径。图9A显示转换/处理单元A23的发射部分。正如图中所示，用于发射的输入数据被输入到移位寄存器SPI。这个数据按64Kbps声音信道速率记录。微控制器MC通过数据总线SPD与8位锁存器SPL耦合。因此，如果有必要，微处理器MC把用来反射的信令数据装载到锁存器SPL。移位寄存器SPI和锁存器SPL的输出连接到数据选择器SPS。来自微控制器MC的控制输入选择哪一个输入源将经数据选择器SPS连接。数据选择器SPS的输出连接到一个发射FIFOSPF。发射FIFO SPF的输出连接到一个输出移位寄存器SPO。移位寄存器SPO的输出连接到数据选择器SPDS的一个输入端。FIFO输入控制逻辑SPCI和输出控制逻辑SPCO用来与微控制器MC、输入移位寄存器SPI、发射FIFO SPF、输出移位寄存器SPO和输出数据选择器SPDS相互作用。
在操作中，当一个对话正在进行时，根据常规，数据在输入移位寄存器SPI上被接收。图9A所示装置的作用是收集该数据并将其以突发的形式通过SPDS的串行数据路径输出端来输出。
另一方面，图9B显示切换/处理单元A23的接收功能。正如图9B中所示，接收数据(来自收发信机)A25被输入到输入移位寄存器PSI。接收数据路径还与锁存器PSL的输入相连接。锁存器PSL的输出对微控制器MC提供一条信令数据路径。来自输入移位寄存器PSI的数据以并行的方式作为一个输入提供给接收FIFO PSF。按FIFO PSF把输出提供给输出移位寄存器PSO和8位锁存器PSLL。切换/处理单元A23还包括输入控制逻辑PSCI和输出控制逻辑PSCO，它们与微控制器MC、输入移位寄存器PSI、输出移位寄存器PSO和锁存器PSLL协同操作。锁存器PSII的输出通过数据总线被送到微控制器MC。另一方面，输出移位寄存器PSO的串行输出作为一个输入被送到相连的编码解码器A3。当然，进入编码解码器A3的数据速率与从编码解码器A3出来的数据速率是相当的。
图10是可以按照TDD/TDMA格式运行的适当的无线电收发信机的方框图。
在叙述象图1所示的那样的系统的操作之前，我们参考图11A和11B所示的一个典型的配置对话。尽管用户可以随意改变它，但这个配置对话只需要一次完成。配置对话产生的数据存储在基本单元100的切换/处理单元A13的微处理器A14中。可以有各种各样的方法让用户与微处理器相互作用以得到必要的配置。一个简单的交互作用就是通过键盘来完成。其它交互作用包括触摸发声电话的使用，或者通过一个有能力把适当数据下载给微处理器的远程智能处理的交互作用。
为了配置该系统，有必要让每一个远程设备都有一个地址。最好是，这个地址是“永久的”，即每一个远程设备从制造商那里带来一个专有标识或地址。当把产品编成文档从中可以识别每个远程设备的地址时，用户可以在键盘上输入这个地址，可以想像这个过程更为简单。由于基本单元100本质上可以跟远程设备的任一个通信，每个远程设备可以被依次通电以让基本单元“学习”特定远程设备的地址。当基本单元获得其中一个远程设备的地址时，这个远程设备被断电并且让下一个远程设备通电，这样继续下去，按照这种方法，基本单元100可以获得要配置的远程设备的表格。
在任何情况下，在开始配置对话之后，第一功能，F1，请求用户选择一条线路。当然，C.O.线的每一条都有一个目录号。然而，为了配置该通信系统的目的，每一条C.O.线可通过其在切换/处理单元A13上所连接的端口来识别。因此，连接到输入“编码解码器1”的C.O.线路将是线路1，如此等等。用户，例如在功能F1上，选择象线路1那样的一条线路。在步骤F2中，当对应的线路处于振铃状态时，用户指定(例如通过键盘或其它类似装置)系统中要振铃的那些远程设备。当用户表明他已经识别出在这条线路上所有要振铃的远程设备时，执行功能F3把允许访问这条C.O.线路的远程设备列出来。当用户得知功能F3已完成后，执行功能F4检查是否有更多线路要求配置信息。如果有，处理循环返回并对另一条线路执行功能F1-F3。一旦所有线路都已经配置，这个过程就算完成。
图11B显示了在微处理器中生成的一个表，它存储由用户输入的数据。参考图11B和图1，该表包括当线路1正处振铃状态时远程设备201，203和301-304中的每一个都应该振铃的一个指示。这就允许对呼叫在任何一个这些地点都能应答。同样地，此表还表示可以允许远程设备201，203和301-304接入线路1。在图11B的表中对于线路2的数据同线路1的数据完全一样。在图11B的表中对于线路3的数据显示只有远程设备301应回应线路3的振铃状态，同样地，只允许远程设备301访问线路3。因此，线路3可以配置成作为一条专门线路，只用于远程设备301，线路4同样地只专用于远程设备202。然而，在远程设备202的情况中，这个远程设备用作传真机400。应该理解，虽然基本单元存储图11B所示的配置表是重要的，还有这样的情形，其中此信息对每一个远程设备也有用。因此，作为配置对话一个组成部分的表格，可以在系统中被发射到任一其它的远程设备，这样数据可以在每一个远程设备中被复制。
本发明的操作过程可以解释如下。
假定C.O.线1-4中的一条经历了从空闲状态到振铃状态的转变，也就是说，来了一个输入呼叫。这个振铃状态通过与C.O.线相连接的振铃检测器RD(见图3)检测到。给微处理器A14通知此振铃线路，并且在查阅图11B所示的表之后，把一个信令消息插入与这条线路相连接的远程设备。例如，如果处于振铃状态的C.O.线路与一个专用远程设备相连接，那么只有那个远程设备会接收到此信令消息。当接收到时，它将刺激微处理器A24激活振铃发生器RG(如图5)，这个振铃发生器RG将使与之相连的电话线装置，例如普通电话、调制解调器或传真机发出振铃。假定那台机器已经“应答”，即变为摘机状态，这种状态将产生一个信令消息给微处理器A24，微处理器A24将把该信令消息发射到基本单元100。基本单元100中的微处理A14将识别出接收到的信令消息是与导致振铃发生器RG操作的以前发射的消息相关联的。结果是，该两个源，即特定的C.O.线路和特定的远程设备将与一共用信道相联，使得自C.O.线路接收的信息将被放入指定给该远程设备的时隙中，而来自该远程设备的信息将被取回并提供给C.O.线路。以这种方式，建立了一个电路连接，这种连接将保持“向上”状态直到C.O.线或相关的远程设备回到“挂机”或空闲状态。状态的变化产生一个信令消息，通过辨认这个信令消息来停止此帧的使用。虽然前面的方案假定了对图1所示系统发出的一个呼叫，当然该系统也能发出指定经公用交换电话网完成的呼叫。这样一种方案通过用户操纵远程设备的某一个(既可以是手机也可以是WSLI)开始，使得它的状态可以从空闲或挂机状态变为摘机状态。摘机转变将对基本单元100产生一个信令消息。与普通的方式一样，一个消息包括源地址，即发出此消息的远程设备的识别号。在基本单元100中，查阅图11B的表来识别这个特定的远程设备指定访问那一条C.O.线路。基本单元100还有对C.O.线路的状态的“可视性”，即正在使用中或者正在空闲中。假定在远程设备被指定访问的C.O.线路和一条空闲C.O.线路相匹配，基本单元为那条C.O.线路进行一个从挂机到摘机的转变。这将开始在相连的编码解码器上收到拨号音。拨号音的接收相当于接收声音信息。因此，基本单元起作用，即把该信息数字化并且以适当的时隙发射到启动此序列的远程设备。作为以上过程的结果，迫使远程设备处于摘机状态的用户将“听到”拨号音，这个拨号音的源是在已由摘机消息使能的C.O.线上。在这一点上，用户可以“拨”所期望的连接。所拨的数字即可当作信令数据处理也可当作音频数据处理，并且在两种情况中，结果都是基本单元重复所拨的数字给适当的C.O.线。不是拨一个外部电话的用户将能很好地拨另一个远程设备的识别号。基本单元100有足够的智能来区分指定公用交换电话网的呼叫和指定远程设备的呼叫。基本单元100除了检测远程设备的寻址外，还有有关这个远程设备处于挂机或摘机状态的信息。因此，如果一个远程设备确定地址并且是处于挂机状态，基本单元就能产生一个要发射到该远程设备的振铃信息，以便完成呼叫与被叫的过程设备之间的连接。
一般地，带有8个时隙的帧对应4个信道，这4个信道同时允许4个分立的电路。每一个电路可以包括C.O.线路中的一条和远程设备中的一个。或者，一个电路在没有C.O.线路的情况下可以包括2个远程设备。
如果需要，2个“电路”可以与一个会话相联系，使得例如可以让2个远程设备和一条C.O.线路会合在一起。支持一个对话所必要的电路要求一条路径，例如在每个远程设备中用于讲话和听话的路径。讲话路径用来把声音从远程设备传送到基本单元，而听话路径用来把声音信号从基本单元传送到远程设备。如果一个会话包括三个源，即远程设备A和远程设备B以及一条C.O.线路，远程设备中的每一个有一个专用发射时隙把声音信号从远程设备传送到基本单元。在基本单元处，来自远程设备A和B的数据结合在一起把声音话务量提供给该C.O.线路。对于远程设备A的听话时隙将包括来自C.O.线路的声音话务量和来自远程设备B的声音话务量的连接，对于远程设备B的听话时隙类似地包括来自C.O.线路的声音话务量和来自远程设备A的声音话务量的连接。
图6显示了可以替代图3的基本单元100的一个基本单元。图6的基本单元是ISDN兼容的。一个ISDN“端口”带动2B+D，即2个荷载信道和一个数据信道。因此，每条ISDN线路与一个解复用器DM相耦合。解复用器提供2条声音线(在图6中标为声音1和声音2)一条数据线，输入到一个切换/处理单元A30。图6所示的第二条ISDN线也与一个类似的解复用器DM耦合。这个解复用器DM提供2条附加的声音路径和一条附加的数据路径到切换/处理单元A30。因此，切换/处理单元A30有4条声音路径(声音1-声音4)和2条数据路径(数据1和数据2)。切换/处理单元A30依次与一个TDD/TDMA无线电收发信机A35耦合。
图6所示的ISDN兼容的基本单元可以取代图3所示的基本单元100，与此相连的ISDN电话线也要取代与图3的基本单元100相连的普通电话线。由于ISDN线是被数字化的。这里不需要编码解码器。
图7和8显示了一种变型，其中WSLI和基本单元100的功能扩展到包括传真机/调制解调器的调制和解调。参考图7和8，图7显示了一个修改了的基本单元，它不同于图3所示的基本单元之处在于它没有象混合器A2那样的一个混合器，在图7所示的基本单元的最低那条C.O.线路中，有一个传真机和解调解器的调制器/解调器A38。另外，不是使编码解码器A3与图7的基本单元中的其它C.O.线路相关连，而是传真机和调制解调器的调制器/解调器A38通过一个前向作用的纠错编码器/解码器A40与切换/处理单元A13耦合。合并的WSLI远程设备(见图8)有一个对应的传真机和调制解调器的调制器/解调器A43和一个对应的前向作用的纠错编码/解码器A42。更具体地说，图8的WSLI通过隔离变压器A1在其输入端接收例如传真调制信息。传真机和调制解调器的调制器/解调器A43解调来自传真机的信息并把与相关的传真机的输出相对应的数字化数据提供给前向作用的纠错编码器A42。然后经过编码的位被缓存，并转换成适用于通信系统的标准数据速率并且把它传送到基本单元(图7中的)。在这个基本单元中，前向作用纠错的数据耦合至前向作用的纠错编码器/解码器A40，其中前向作用的纠错被去除并且数据被转换成原始的数字形式。原始的数字形式的数据然后被提供给传真机和调制解调器的调制器/解调器A38，在这里数字数据通过(WSLI中的)隔离变压器A1被再次调制和耦合以便以隔离变压器A1原来接收此数据的形式出现。(在A43中的)调制，(在A42中的)前向作用的纠错和相应的A40和A38的操作增加了通信信道的耐用性。在WSLI上的另一个变型是把一个相似的原理应用到上面刚刚描述的情形中。本领域技术人员熟悉如下的事实，一个传统的调制解调器可以取得数字信息并且将这个信息调制到一个载波上以经电话网络传输。正象这里所描述的，一个用户可以把一个解调解调器与一个WSLI连接，这个WSLI将接收到来自调制解调器的调制信息并且作为电话网络的一个分机，以使调制信息可以通过RF介质发射到基本单元，从基本单元中它被传输到有线电话网络。然而，由于这里所描述的RF介质是一种数字介质，用户所使用的用于传送数字信息的调制解调器将正位于基本单元中，且对于一个WSLI来说不是外部的。更具体地说，一个WSLI可以包括一个RS-232端口，这个端口将接受来自计算机或其它类似设备的数字信息。然后，RS-232型的WSLI接受此数字信息并经过数字RF介质把它发射到如图3所示的基本单元100那样的基本单元中。然而，这种基本单元改为采用一个调制解调器来取代编码解码器A3。然后，调制解调器的输出施加到2线对4线的混合器A2中，就如同它是一个编码解码器A3。虽然这样一种配备RS-232的WSLI和基本单元通过一个RJ-11端口也可以支持声音服务，在本发明的精神内最好采用一个只支持RS-232服务的WSLI。
本领域技术人员容易熟悉支持象图2所示的帧那样的多重访问帧的TDMA收发信机。在TDMA上的时分双工的变型是在一对时隙中提供一条双向通道。例如，时隙1和5在基本单元和一个远程设备之间提供一条双向通道，时隙2和6是对于另一个远程设备的另一条类似通道，如此等等。例如，参考图2，如果我们假定一个“电路”包括CO1和一个远程设备303，并且进一步假定“呼叫”从C.O.线路发出，并且在基本单元100中接收到该呼叫的时间里，在图1所示的系统中没有其它话务量。当基本单元100识别出输入的呼叫时，在查阅图11B的表之后，它将识别出例如这个呼叫是指定远程设备303。然后一个信令消息将被插入图2的时隙“基本单元到远程单元A”中，并且被寻址到远程设备303。假定在这一时刻远程设备303并不忙，或者说在空闲状态，则当在远程设备303上接到到这个信令消息时，这个信令消息产生的结果在远程设备上将是处于振铃状态。进一步假定有一个人来应答这个呼叫，那么此远程设备将从挂机状态变成摘机状态。这将产生一个信令消息返回到基本单元。这个信令消息将被插入到此帧中的“远程设备A到基本单元”时隙中(见图2)。这个信号的接收将对基本单元表示远程设备已经应答了此呼叫，并且一个“接通”将被完成。这个通实际上是进入存储区域的一个入口点，它表示来自CO1的声音话务量将被插入帧“基本单元到远程设备A”的时隙中。同样地，在远程设备303上，切换/处理单元将确保来自比远程设备的声音话务量被放入时隙“远程设备A到基本单元”中。远程设备303的切换/处理单元将从时隙“基本单元到远程设备A”中提取声音话务量，并把这个声音话务量转换成模拟形式。反过来，基本单元将从时隙“远程设备A到基本单元”中提取声音话务量，把这个声音话务量转换成模拟形式，并把它提供给CO1。事务的这种状态将一直保持着直到CO1和远程设备303的一个或另一个回到挂机状态。状态的改变将导致“电路”的破坏，即消除掉先前引导在远程设备303和CO1之间进行信号交换的数据。
前面描述了由包括几个可选择的本发明的优选实施例组成的具体例子，在参阅本申请后，本领域技术人员容易地理解在本发明的思想和范围内还可有其它替代方案。虽然本申请具体地讨论了包括电话，传真机和调制解调器的有线型电话装置，其它的有线型电话装置也可以采用本发明的构思。虽然本申请描述了采用4个双向信道的特定的无线电协议，改变所用的信道数的也在本发明的精神和范围内。因此，本发明的范围不限于这里所描述的具体例子，它由所附权利要求书来界定。
权利要求
1.一种用来把有线型电话设备与公用交换电话网络(PSTN)相耦合的无线电话子系统，包括a)适合于与PSTN的多条线路相耦合的基本单元，所述的基本单元包括a1)基本编码器/解码器装置，用来把来自所述PSTN的所述各线路的模拟信号转换成第一数字信号，并且把其它数字信号转换成用来与所述PSTN的所述线路耦合的模拟信号，a2)基本多信道收发信机装置，其与所述的基本编码器/解码器装置相耦合，所述的基本多信道收发信机装置响应于所述的第一数字信号用来通过把所述的数字信号的被选择的部分放入一多路复用帧的被选择的部分中来发射所述的信号，并且接收其它数字信号和把所述的其它数字信号耦合到所述的基本编码器/解码器装置，和a3)可编程的切换装置，用来把所述PTSN线路的被选择的部分与所述多路复用帧的被选择部分相联系；b)至少一个无线接口单元，包括b1)耦合装置，用来连接一个线型电话设备，b2)远程编码器/解码器装置，用来把通过所述的耦合装置自所述的有线型电话设备接收的模拟信号转换成第二数字信号和用来通过所述的耦合装置把其它数字信号转换成与所述的线型电话设备相耦合的模拟信号，和b3)远程收发信机装置，其与所述的远程编码器/解码器装置相耦合，所述的远程收发信机响应于所述的第二数字信号，用来通过把所述的各第二数字信号放入所述多路复用帧的被选择部分来发射所述的第二数字信号，并用来接收其它数字信号并把所述其它数字信号与所述的远程编码器/解码器装置相耦合，由此所述的线型电话设备与所述的PSTN相耦合而不要求在两者之间有一导电通路。
2.一个用来把线型电话设备与公用交换电话网络(PSTN)的至少一条数字线路相耦合的无线电话子系统，包括a)适合于与PSTN的多条线路相耦合的基本单元，所述的基本单元包括a1)基本多路复用/解复用装置，用来把自所述PSTN的至少一条数字线路接收的数字信号解复用成多个第一数字信号和用来把多个其它数字信号作多路复用以产生耦合至所述PSTN的所述至少一条数字线路的被多路复用的数字信号，a2)基本多信道收发信机装置，其与所述的基本多路复用/解复用装置相耦合，所述的基本多信道收发信机装置响应于所述的第一数字信号，用来通过把所述各第一数字信号的被选择部分放入一个多路复用帧的被选择部分来发射所述的信号，并用来接收其它数字信号并且把所述的其它数字信号耦合至所述的基本多路复用/解复用装置，和a3)可编程的切换装置，用来把所述PSTN线的被选择部分与所述多路复用恢复的被选择部分相联系，b)至少一个无线接口单元，包括b1)耦合装置，用来连接一个线型电话设备，b2)远程编码器/解码器装置，用来通过所述的耦合装置把来自所述的线型电话设备的模拟信号转换成第三数字信号和用来通过所述的耦合装置把其它数字化信号转换成与所述线型电话设备耦合的模拟信号，和b3)远程收发信机装置，其与所述的远程编码器/解码器装置相耦合，所述的远程收发信机装置响应于所述第三数字信号，用来通过把所述的各第三数字信号放入所述多路复用帧的被选择部分来发射所述的第三数字信号，并用来接收其它数字信号以把所述的其它数字信号耦合至所述的远程编码器/解码器装置，由此所述的线型电话设备与所述的PSTN耦合而不要求在两者之间有一导电通路。
3.一个用来把线型数据终端设备与公用交换电话网(PSTN)的至少一条数字线路耦合起来的无线电话子系统，包括a)一个适合于与PSTN的多条线路相耦合的基本单元，所述的基本单元包括a1)基本多路复用/解复用装置，用来把来自所述PSTN的至少一条数字线路的数字信号解复用为多个第一数字信号和用来把多个其它数字化信号多路复用以产生与所述PSTN的所述至少一条数字线路相耦合的被多路复用的数字信号，a2)基本多通道收发信机装置，其与所述的基本多路复用/解复用装置相耦合，所述的基本多通道收发信机装置响应于所述的第一数字信号，用来通过把所述各第一数字信号的被选择部分放入一个多路复用帧的被选择部分来发射所述的信号，并用来接收其它数字信号并且把所述的其它数字信号与所述的基本多路复用/解复用装置相耦合，和a3)可编程的切换装置，用来把所述的PSTN线的被选择部分与所述多路复用帧的被选择部分相联系，b)至少一个无线接口单元，包括b1)耦合装置，用来连接一个线型数据终端设备并让自所述线型数据终端设备接收的第二数字信号通过，和b2)远程收发信机装置，其与所述的远程编码器/解码器装置相耦合，所述的远程收发信机装置响应于所述第二数字信号，用来通过把所述的各第二数字信号放入所述多路复用帧的被选择部分来发射所述的第二数字信号，并用来接收其它数字信号并把所述的其它数字化信号耦合至所述的耦合装置，由此所述的线型数据终端设备与所述的PSTN相耦合而不要求在两者之间有一导电通路。
4.一个用来把线型数据终端设备与公用交换电话网(PSTN)相耦合的无线电话子系统，包括a)一个适合于与PSTN的多条线路相耦合的基本单元，所述的基本单元包括a1)基本编码器/解码器装置，用来把自所述PSTN的所述线路接收的模拟信号转换成第一数字信号并用来把其它数字信号转换成与所述PSTN的所述线路相耦合的模拟信号，a2)基本多通道收发信机装置，其与所述的基本编码器/解码器装置相耦合，所述的基本多通道收发信机装置响应于所述的第一数字化信号，用来通过把所述各第一数字信号的被选择部分放入一多路复用帧的被选择部分来发射所述的信号，并用来接收其它数字化信号并把所述的其它数字化信号耦合至所述的基本编码器/解码器装置，和a3)可编程的切换装置，用来把所述PSTN线的被选择部分与所述多路复用帧的被选择部分相联系，b)至少一个无线接口单元，包括b1)耦合装置，用来响应于自所述线型电话设备接收的第二数字信号连接到线型数据终端设备，b2)远程收发信机装置，其与所述的耦合装置相耦合，所述的远程收发信机响应于所述的第二数字信号，用来通过把所述各第二数字信号放入所述多路复用帧的被选择部分来发射所述的第二数字信号，并用来接收其它数字化信号以把所述的其它数字化信号耦合到所述的耦合装置，由此所述的线型数据终端设备与所述的PSTN耦合而不要求在两者之间有一条导电通路。
5.如权利要求1-4的任一条中所述的无线电话子系统，进一步包括c)至少一个远程手机，包括c1)一个麦克风和一个扬声器，c2)一个远程手机编码器/解码器装置，用来把自所述麦克风接收的模拟信号转换成第三数字信号和用来把其它数字化信号转换成耦合到所述扬声器的模拟信号，和c3)一个手机收发信机装置，其与所述的手机编码器/解码器装置相耦合，由此所述的麦克风和扬声器与所述的PSTN耦合相耦合而不要求在两者之间有一条导电通路。
6.如在权利要求5中所述的电话子系统，其中所述的无线接口单元用来与调制解调器相连接。
7.如在权利要求5中所述的电话子系统，其中所述的无线接口单元用来与传真机相耦合。
8.一种经过一个无线通信系统将成型电话设备与公用交换电话网(PSTN)连接起来的接口子系统，所述的接口子系统包括a)接口单元，其一侧是两条线和另一侧是四条线，所述的两线侧适合于与所述的线型电话设备耦合，所述的接口单元包括一个电源，用来给所述的线型电话设备提供振铃能量，b)带有两个端口的编码器/解码器装置，用来把出现在第一端口的数字信息转换成在第二端口输出的模拟形式，并用来把出现在第二端口的模拟信息转换成从第一端口输出的数字信息，所述接口的所述两线侧与所述第二端口耦合，c)收发信机装置，用来发射出现在输入端的数字信息和用来接收数字信息并在一输出端输出所述接收的数字信息。所述收发信机装置的所述输入和输出端与所述编码器/解码器装置的第一端口相耦合，和d)微处理器装置，其与所述的电源相耦合并响应所述的收发信机装置，用来开始所述电源的工作，以给所述的线型电话设备提供振铃能量。
9.如权利要求8中的接口子系统，其中所述的接口单元包括一个两线到四线混合器，并且所述的收发信机装置包括TDMA收发信机装置。
10.如权利要求8中的接口子系统，其中所述的线型电话设备包括一个电话。
11.如权利要求8中的接口子系统，其中所述的线型电话设备包括一个调制解调器。
12.如权利要求8中的接口子系统，其中所述的线型电话设备包括一个传真机。
13.如权利要求1中所述的子系统，进一步包括a4)一个具有两线和四线接口的混合器，所述的两线接口与所述PSTN的所述线路耦合，所述的四线接口与所述的基本编码器/解码器装置耦合。
14.如权利要求13所述的子系统，其中所述无线接口单元的所述耦合装置包括一个具有两线接口和四线接口的混合器，所述的两线接口与所述的线型电话设备耦合，所述的四线接口与所述的编码器/解码器装置耦合。
15.如权利要求1或2中任一个所述的子系统，其中所述的耦合装置包括用来产生振铃能量的振铃产生器装置。
全文摘要
本发明描述了用来把线型电话设备与公用交换电话网耦合起来的无线电话子系统。它提供了用来与PSTN的多条线路进行耦合的基本单元(100)。基本单元(100)通常置于住户处,并作为输入电话线和用户手机(301)与/或连接到传真机,调制解调器,传统电话等无线用户回路接口(WSLI)(203)之间的接口。基本单元(100)包括基本编码器/解码器(A3),这个编码器/解码器进行模拟PSTN信号的A/D和D/A转换,还包括一个多信道收发信机(A15)。一个可编程切换装置(A13)允许任何手机(301)或WSLI(203)接入该多条线路的任何一条或任何其它手机(301)或WSLI(203)。
文档编号H04M1/725GK1195446SQ96196741
公开日1998年10月7日 申请日期1996年9月9日 优先权日1994年6月17日
发明者P·斯塔基·麦金托什, 理查德·K·斯内林, 马克·塔克 申请人:家庭无线网络公司