专利名称：无塞绳数据/传真调制解调器的制作方法
技术领域：
本发明一般地说相关于无塞绳调制解调器，特别地说，相关于将便携式计算机的调制解调器无线连接到附近的电话插口的高速、无塞绳数据/传真调制解调器。
许多个人计算机都装有能允许经由标准电话线与其它计算机进行数据通信的调制解调器。调制解调器将来自计算机的高速串行数字数据流转换和压缩成为能够在标准电话线上运载的复杂的模拟调制信号。目前的调制解调技术能够经由电话网络以最快28.8kbps的速度发送数据流。现代化的调制解调器和调制解调软件能使调制解调器执行另外的功能，例如能够发送和接受传真数据。具有传真功能的调制解调器通常被简称为数据/传真调制解调器。
标准PC机通常被放在固定的位置，如桌上，一般不会经常移动。装在PC机内部或者外部的调制解调器经由电话塞绳连接到标准的模块化电话壁插口。由于用户的计算机被束缚在墙边，因此，要求用户在电话引出线或墙上电话插口附近操作计算机。除了可能需要安装一个电话壁插口以避免绕房间引一根很长的塞绳外，塞绳连接对大多数桌上型PC机都很好用，没有太多不足之处。
然而，对于能够随时、随地进行计算的便携式或移动计算机(如膝上型、掌上型和笔记本计算机)来说，电话塞绳是不需要的。许多公共场所，如饭店和会议中心，提供电话数据插口，顾客可以插上其移动计算机的调制解调器来访问电话网络。但这些插口通常在不方便的地方，需要较长的塞绳从走廊和通道穿过。这具有潜伏的危险性，因为不仅行人可能会被塞绳绊倒并受伤，也有可能使运行中的计算机和调制解调器遭到损坏。即使是在家庭和办公室的环境下，能够不受塞绳的限制在房间之间漫游也是很好的。
为了消除这一问题，以及满足对移动计算日益增长的需要，无线访问电话系统的技术有了显著的发展。如今已经有了蜂窝型调制解调器，能够提供与蜂窝网络的无线连接。例如，O′Sullivan的美国专利4972457和5353334、Morris的美国专利5020090、Clark等人的美国专利5408520以及Harrison的欧洲专利申请0622924都是关于蜂窝型调制解调器的。这类调制解调器本身通常并不是蜂窝状的，但能够插入与蜂窝基地台通信的用户蜂窝式电话中。
蜂窝型调制解调器为移动计算机提供了很大的自由度，因为它们能够跨越很广的地理区域连接到电话网络。用户通常在蜂窝基地台的几公里之内，后者则是连接到陆线电话网络的。
但是，蜂窝调制解调器有很多不足之处，尤其是要求用户必须是蜂窝式服务的客户，并且支付联网费用。这是很贵的。蜂窝调制解调器的硬件在构造时要符合特定蜂窝网络(如先进的移动电话系统(AMPS))的要求，因此也是很贵的。只有对远离标准电话线的移动用户，蜂窝式调制解调器才是最方便和最经济的。
如上所述，显然需要一种能与标准电话线无线连接的更方便、更经济的装置。
本发明的一个目的是提供一种无塞绳数据/传真调制解调器，用于将计算机无线连接到附近的一个电话壁插座。
本发明的另一个目的是提供一个与标准的电话壁插座相连的基单元，和与调制解调器相连以通过射频(RF)链路与基单元通信的远程单元。
本发明的另一个目的是提供一个具有报警功能的调制解调器，用于在射频强度低于阈值时向用户发出通知。
本发明的无塞绳调制解调器包括一个无线电对偶，连接到标准的数据/传真调制解调器和允许个人计算机的用户无线连接到家用电话线的电话壁插座。无线电对偶的一端是与装在PC中的调制解调器连接的远程单元，另一端是插到标准的电话壁插座上的基单元。这种结构能使用户在电话插座的几百米内方便自由地使用PC、膝上型计算机、笔记本计算机和个人数字辅助装置等等，而不受塞绳的干扰。在家庭场合下，用户可以通过无塞绳链路从厨房、卧式、客厅甚至屋外启动对联机服务或任何其它服务的呼叫，而不必正好在电话插座的附近。为了保证可靠的通信，在远程单元上装上报警，如光或声音信号，在无线电对偶的信号强度低于阈值时通知用户。另外，可以给基单元装上两个或多个在空间上分离的天线，帮助减轻信号的衰减。
对于设计成可移动，并且自然要在房间之间来回搬动的小型便携式计算机来说，无塞绳数据/传真调制解调器的灵活性具有更大的优点。其优点在安装另外的电话引出线不太实际或花费太高时也能体现出来。
无塞绳调制解调器也可以提供“双重方式使用”的灵活性，即允许用户以有线或无塞绳方式使用调制解调器。在任何一种情况下，用户都只需要支付与住宅电话使用有关的费用。本发明的无塞绳调制解调器利用了最新分配但没有得到许可的频带，如902至928MHz，2.4至2.483GHz等等，但并不局限于此。
通过下面结合附图对本发明最佳实施例的详细描述，可以更好地了解上述以及其他的目的和优点。其中
图1是用于将典型的有线调制解调器与电话壁插座相连的电话塞绳连接结构的方框图；图2是允许计算机访问蜂窝型电信网的蜂窝型调制解调器结构的方框图；图3是根据本发明的无塞绳调制解调器的方框图；图4是根据本发明的远程单元的方框电路图；图5是根据本发明的基单元的方框电路图。
下面参考附图，特别是图1，图中示出了用电话塞绳与电话壁插座相连的一个调制解调器。计算机10装有一个数据/传真调制解调器12。塞绳14将调制解调器12与一个标准的电话壁插座16相连，后者又连接到电话网络。从图中可以看出，由于计算机10和墙插座16之间有实际的连接，因此移动受到严重的限制。
图2示出了将计算机10与蜂窝型电信网20相连的一个调制解调器18。用户必须处在一个“网孔(cell)”的旁边，该“网孔”通常在离基地台22几公里的范围之内，基地台提供与蜂窝型电信网的连接，蜂窝型电信网则连接到一个调制解调器组24然后接在标准的陆线电话网络上。
如上所述，尽管蜂窝型调制解调器能提供较大的移动自由度，但它的波特率受到限制，此外，相对于标准的陆线电话收费来说，其连接是很昂贵的。因此，在附近就有陆线电话插座时，最好连到该插座，而不必连接到蜂窝型电信网。
图3示出了根据本发明的无塞绳数据/传真调制解调器。无塞绳数据/传真调制解调器包括一个远程收发机单元32，它是一台与基地收发机单元34相连的无线电。远程收发机单元32被连到一个标准的数据/传真调制解调器36，后者允许个人计算机30的用户经由一个标准的模块化墙插座40无线连接到电话线38，这使得用户能在离电话插座40几百米的范围内方便自由地使用PC30，而不必受塞绳的限制。
无塞绳调制解调器也能提供“双重方式使用”的灵活性，即用户也可以以有线方式使用调制解调器，这时可用一根标准的塞绳42将远程数据/传真调制解调器36连到标准的模块化墙插座40。
下面参考图4，图中示出了根据本发明的远程单元的方框图。音频接口38连接到数据/传真调制解调器36，后者又被连接到PC30。当从计算机30发送数据时，音频接口向调制器42输出一个基带模拟信号40。音频信号40被有效地限制在大约300HZ至3500HZ的频带内。收发机将模拟信号40放在调制器42的一个FM载波上。合成器模块60被用于产生进行调制的RF频率。调制器42的输出经过放大器44和滤波器46到天线48。双工电路，如天线收发转换开关或天线共用器50，将放大和过滤后的信号引导到天线48，以便发送到基地收发单元34。天线共用器50允许本发明的无塞绳调制解调器具有全双工能力。也就是说，它被用来将接受到的信号和发射的信号分开，从而使得要发射的信号被引向天线48，而由天线48接收的信号被引向解调器58。因此本发明的无塞绳数据/传真调制解调器可以同时接收和发射数据。
当通过电话线接收数据到PC30时，由天线48从基地收发单元34接收被调制的数据信号。天线共用器50将信号引到滤波器54、放大器56和解调器58。解调器58将该信号转换为基带信号，输入到音频接口38，然后再到数据/传真调制解调器36。因为发射的信号是直接由调制解调器产生的一个复杂调制解调代码，无塞绳调制解调器提供保密措施，防止偷听者偷听。另外，可以采用数据加密来增加保密性。
射频(或RF)传播由于具有独特特性，会产生信号强度很差的区域，通常称之为“死区”(dead zone)。本发明为用户提供由基地收发单元34和远程收发单元32正在接收的相对信号强度标志(RSSI)值。例如，当信号强度降低到某个预定的值时，通过设定一个RSSI报警61，如让一个发光二极管(LED)指示器闪烁，用户就知道要稍微移动他的PC或调制解调器来改进信号接收功能。借助于LED来提供连续的时间信号强度指示，微控制器52也可以被用来提供另外的状态标志。
下面参考图5，图中示出了本发明的基地收发单元34的电路方框图。基地收发单元34基本上是远程收发单元32的镜像。当从远程收发单元32收到一个信号时，天线70将信号引导到双工电路，如天线收发转换器或天线共用器72，该电路发送信号经过滤波器74、放大器76和解调器78，所有这些都在微控制器80的控制下进行。如果收到的信号因为保密原因被加密，那么在发送给用户之前要将加密去除。合成器82产生解调所用的频率。
音频信号84被输入到DAA/音频接口86，然后输入到DAA(数据存取装置)模块。每个国家的电话系统都有数据存取装置或简称DAA。DAA是当调制解调器通过特定的电话线进行通信时要求采用的标准或格式。DAA模块88被连接到标准电话壁插座90。
当经由墙插座90从电话线向远程收发单元32发射数据时，DAA模块88对数据格式进行翻译。DAA/音频接口86输出一个基带音频信号到调制器92，调制器92的输出经过放大器94和滤波器96到达天线70。天线共用器72将放大并过滤后的信号引到天线70，发射到远程收发单元32。另外，在某些情况下，可能需要包括第二个天线70′。在微控制器84的控制下，在基地收发单元34使用两个空间分离的天线，可以帮助减轻信号的衰减。微处理器84可以监控两个天线上的信号强度，并选择具有最强信号的天线。例如，可以采用开关75在天线70和70′之间进行切换。
在运行过程中建立一个无线电协议，以使得基地收发单元34和远程收发单元32能够彼此识别。在单元之间发送控制信号，来通知需要一个向外的呼叫或已经发现来到的呼叫。这需要由收发单元产生OFFHOOK、ONHOOK、RING、DIAL TONE、TONE等等信号。该功能由微控制器52和87的组合来进行。
图4和图5所示的收发机能允许全双工运行。也就是说，收发机能同时发射和接收数据。然而，也可以采用时分双工(TDD)装置，此时通信信道是半双工的，即收发机或者发射或者接收。这种改进可以通过用开关来替换双工电路50和72来实现，开关也分别受到微控制器52和87的控制。由于调制解调器链路协议需要双向通信，因此在半双工方式下，在发射和接收之间的收发器切换必须足够快，以便不使标准的调制解调器运行产生中断。例如，100KHz的开关速度就足以使收发机半双工运行，并保持良好的调制解调器连接。
本发明的数据/传真调制解调器的远程收发单元32可以以PCMCIA形式(个人计算机存储卡国际协会)来封装。这类存储卡被设计成能直接插入PC上的可用插槽。远程收发单元32也可以设计成单独的箱式组件，它可以安装在显示器的背后，并且经由塞绳连接到数据/传真调制解调器。远程收发单元也可以设计成单块芯片或多块芯片的小组合，直接放在系统板上。
基地收发单元34包括在一个单一单元中，既可以由电池来供电，也可以由AC适配器来供电。远程发射和基地接收信道大约为907MHz(在ISM频带)，而基地发射和远程接收信道大约为927HMz(也在ISM频带)。音频和控制信号被调制到一个FM载波上并通过空中发射。采用频移键控(FSK)代码，在远程和基地无线电单元32和34之间交换控制信号，解调器58和78也被设计来进行译码。发射的信号电平被保持在3米处低于50uV/m，以符合FCC第15部分的低功率准则。接收机的灵敏度被保持在24dB SINAD处高于-90dBm，以便保持很好的信号保真度，并使其能覆盖基地34和远程32接收单元之间几百米远的距离。
尽管本发明是根据一个单一的最佳实施例来进行描述的，但本领域的技术人员知道，在权利要求的范围内可以对本发明作出改进。
权利要求
1.将调制解调器无塞绳连接到标准电话线的一个无线电对偶，包括一个可以插到与电话线相连的电话插座中的基单元，所述基单元包括第一无线电收发机，用于通过电话线发射和接收数据；一个可与调制解调器相连的远程单元，所述远程单元包括第二无线电收发机，用于向/从所述基单元中的所述第一无线电收发机发射/接收数据。
2.根据权利要求1所述的无线电对偶，其特征在于所述远程单元包括一个报警器，用于指示所述基单元中的相对信号强度指示值何时低于阈值。
3.根据权利要求2所述的无线电对偶，其特征在于所述报警器至少包括一个发光二极管。
4.根据权利要求2所述的无线电对偶，其特征在于所述报警器是一个发声报警器。
5.根据权利要求1所述的无线电对偶，其特征在于所述基单元包括至少两个天线。
6.根据权利要求5所述的无线电对偶，其特征在于所述至少两个天线在空间上是分开的，并且所述微处理器可以在所述至少两个在空间上分开的天线之间切换，与信号最强的天线相连。
7.根据权利要求1所述的无线电对偶，其特征在于所述基单元包括至少一个天线，用于与所述远程单元建立无线电联系；双工装置，与所述至少一个天线连接，用于将来到的一个数据信号引导到解调器，以及用于将调制器发出的数据信号引导到所述至少一个天线；一个微控制器，用于为所述解调器和所述调制器产生控制信号；与所述调制器或所述解调器相连的一个音频接口，所述音频接口用于从所述解调器接收基带音频信号和向所述调制器提供基带音频信号；与所述音频接口相连的一个数据存取装置(DAA)模块；所述数据存取装置(DAA)模块与电话插座相连。
8.根据权利要求1所述的无线电对偶，其特征在于所述基单元包括至少一个天线，用于与所述远程单元建立无线电联系；与所述至少一个天线相连的一个开关，用于将来到的一个数据信号引导到解调器，以及用于将调制器发出的数据信号引导到所述至少一个天线；一个微控制器，用于控制所述开关并为所述解调器和所述调制器产生控制信号；与所述调制器和所述解调器相连的一个音频接口，所述音频接口用于从所述解调器接收基带音频信号和向所述调制器提供基带音频信号；与所述音频接口相连的一个数据存取装置(DAA)模块；所述数据存取装置(DAA)模块与电话插座相连。
9.根据权利要求1所述的无线电对偶，其特征在于所述远程单元包括用于与所述基单元建立无线电联系的一个天线；双工装置，与所述天线连接，用于将从所述基单元来到的一个数据信号引导到解调器，以及用于将调制解调器发出的数据信号引导到调制器；一个微控制器，用于为所述解调器和所述调制器产生控制信号；与所述调制器和所述解调器相连的一个音频接口，所述音频接口用于从所述解调器接收基带音频信号和向所述调制器提供基带音频信号，所述音频接口与调制解调器相连；报警装置，当来自所述基单元的相对信号强度指示值低于一个阈值时，向用户发出警告。
10.根据权利要求1所述的无线电对偶，其特征在于所述远程单元包括用于与所述基单元建立无线电联系的一个天线；与所述天线连接的一个开关，用于将从所述基单元来到的一个数据信号引导到解调器，以及用于将调制解调器发出的数据信号引导到调制器；一个微控制器，用于控制所述开关，并为所述解调器和所述调制器产生控制信号；与所述调制器或所述解调器相连的一个音频接口，所述音频接口用于从所述解调器接收基带音频信号和向所述调制器提供基带音频信号，所述音频接口与调制解调器相连；报警装置，当来自所述基单元的相对信号强度指示值低于一个阈值时，向用户发出警告。
11.根据权利要求1所述的无线电对偶，其特征在于所述远程单元被组装在一个PCMCIA(个人计算机存储卡接口协会)卡中。
12.根据权利要求1所述的无线电对偶，其特征在于所述远程单元被组装在有线连接到调制解调器的一个模块中。
13.根据权利要求1所述的无线电对偶，其特征在于所述远程单元被集成在一个系统板上。
14.根据权利要求1所述的无线电对偶，其特征在于所述第一收发机和所述第二收发机发射的信号电平在3米处低于50uV/m.
15.用于无塞绳地将数据/传真调制解调器连接到电话线的无塞绳数据/传真调制解调器，包括适合插入电话插座的一个基单元，和适合连接到数据/传真调制解调器的一个远程单元；在所述基单元中的一个第一无线电收发机；在所述远程单元中的一个第二无线电收发机，用于与所述第一无线电收发机通信；所述第一无线电收发机在频率调制载波上调制来自电话线的第一模拟信号，并解调从所述远程单元中的所述第二无线电收发机接收到的第二信号，并通过电话线传输所述第二信号。所述第二无线电收发机在频率调制载波上调制来自所述数据/传真调制解调器的一个模拟信号，并解调从所述基单元中的所述第一无线电收发机接收到的一个信号；
16.根据权利要求15所述的用于无塞绳地将数据/传真调制解调器连接到电话线的无塞绳数据/传真调制解调器，其特征在于所述远程单元进一步包括一个相对信号强度指示器模块，用于指示所述第一无线电收发机和所述第二无线电收发机之间的信号强度。
17.根据权利要求15所述的用于无塞绳地将数据/传真调制解调器连接到电话线的无塞绳数据/传真调制解调器，其特征在于所述基单元包括两个天线，用于减轻信号衰减。
18.根据权利要求15所述的用于无塞绳地将数据/传真调制解调器连接到电话线的无塞绳数据/传真调制解调器，其特征在于进一步包括在所述基单元上的一个电话插口，和所述远程单元上的一个电话插口，使所述基单元和所述远程单元可以通过塞绳来通信。
19.在调制解调器和电话线之间进行无塞绳通信的方法，包括以下步骤将包括第一收发机的基单元与连接到电话线的一个电话插口连起来；将包括第二收发机的远程单元连接到调制解调器；在所述第一收发机和所述第二收发机之间发出控制信号，建立所述基单元和所述远程单元之间的识别关系；在所述第一收发机和所述第二收发机之间发射和接收在一个频率调制载波上调制的音频信号，该信号包括调制解调器的数据。
20.根据权利要求19所述的在调制解调器和电话线之间进行无塞绳通信的方法，其特征在于进一步包括以下步骤当相对信号强度指示值低于阈值时，向所述远程单元的用户发出警告。
全文摘要
无塞绳调制解调器包括与标准的数据/传真调制解调器接口的一个无线电对偶,该标准的数据/传真调制解调器允许个人计算机的用户与电话线无线连接。无线电对偶的一端是一个远程单元,与PC中的调制解调器相连,另一端是一个基单元,与标准的电话壁插座相连。这种结构能使用户在电话插座的几百米范围内方便自由地使用PC、膝上型计算机、个人数字辅助装置,等等,而不必受到塞绳的干扰。远程单元上的一个报警器通告用户无线电对偶之间的信号强度何时低于阈值。另外,基单元可以安装两个在空间上彼此分开的天线,来帮助减轻信号衰减效果。
文档编号H04W88/00GK1189066SQ9710101
公开日1998年7月29日 申请日期1997年1月10日 优先权日1997年1月10日
发明者M·F·希纳, E·B·弗林特, B·P·戈谢, Y·H·夸尔克, M·M·奥普赖斯科, W·E·彭斯, S·庞南佩里 申请人:国际商业机器公司