低功率應急電話模式的制作方法

專利名稱：低功率應急電話模式的制作方法
本申請與申請號為USSN.07/917，497、07/917，489、07/917，488、07/917，503、07/918，627、07/918，626、07/918，625、07/918，624、07/918，632、07/918，622和07/918，621的美國專利申請有關。
這些相關的申請與本申請同一日期提交并轉讓給本發明的受讓人。
本發明涉及無繩電話，具體來說，本發明涉及允許這類電話以很低功率運行的結構和方法。
無繩電話在已有技術中是眾所周知的。它們典型地包括一基站，它與標準交流電源插座和電話線連接。基站通過無線電傳輸與遠端單元通信。該遠端單元通常是手持的部件或“手提機”，由它可以接收呼叫和通過基站接通。
正常情況下無繩電話的電力需要由標準的120伏交流“電網”滿足。無繩電話也可以從標準電話線獲得相對低電平的電力。事實上，傳統非無繩電話只從電話線有效地獲得電力。但是就無繩電話發展的目前狀況而言，電話線提供的電力不足以支持無繩電話的所有功能。
有時候，由于天氣問題，電力線墜落事故、和某些其它事由，經“電網”至無繩電話的交流電力會被切斷。若電網真的中斷，無繩電話就只能從電話線取得電力，如前面提到的，該電力不足以支持所有的電話功能。此功率限制需要系統一些平常的功能被中止。但是，無繩電話保留基本的操作性能，即能夠接收和接通呼叫是極為重要的。如果無繩電話在應急(即電力中斷)情況下不具備最低限度的基本功能，要成為富有生命力的商業產品，無繩電話與標準電話相比是不利的。
本發明提供一種特別適合于天氣緊急關頭、斷電場合的無繩電話。根據本發明的內容，這種無繩電話是可以完全由交流電網電力線供電和僅僅部分由電話線供電的這樣一種無繩電話，它包括產生雙音的結構，由該雙音產生雙音多頻音的結構，和交流電網電力中斷、只有通過電話線提供電力時向各個上述結構供電的結構。
在本發明的某些實施例中，雙音發生器可以產生雙音。在本發明那些實施例或其它實施例中，數字信號處理機器可以產生還可能輸出雙音多頻音。
而且，在根據本發明提出的無繩電話的某些實施例中，供電結構可以是數字信號處理機器的控制寄存器。
本發明還提供一種在交流電網線電力中斷時有選擇地支持無繩電話功能的方法，此方法包括向公共交換電話網線獲得電力的步驟，和將這電力用來支持無繩電話的叉簧和撥號機構功能的步驟。本發明方法的實施例中，撥號機構還可以包括與小鍵盤相聯的小鍵盤掃描器。本發明方法的實施例中，撥號機構還可以包括脈沖撥號器，還可能是雙音多頻撥號器。
因而，本發明的目的在于提供一種無繩電話基站的低功率、應急電話服務模式。
本發明的另一目的在于提供一種交流電網電力中斷時可以長時間維持操作性能的無繩電話。
為對本發明及其進一步目的和優點有更全面的理解，可以參考后面結合附圖進行的詳細說明。


圖1是結合了本發明實施例的無繩電話手提機單元的方框圖。
圖2是結合了本發明實施例的無繩電話基站單元的方框圖。
圖3(包括圖3a和圖3b)是支持本發明實施例的集成電路(IC)的方框圖。
圖4是結合進諸如圖3所示集成電路的音頻接口的方框圖。
圖5是不包括模擬接口的無繩電話音頻通道的方框圖。
隨著這詳細說明的進行將變得清楚，本發明在無繩電話系統中包括提供較低功率的結構，但它具有足夠操作性而成為由交流電網電力中斷自動觸發的有效服務模式。本發明還環繞此結構所執行的有選擇地加以支持的方法。雖然本發明可以從具體結構向外至整個系統加以說明，也可以從整個系統向內至所涉及的具體結構加以說明，但后一方法僅在其最為清晰、并完整地說明本發明結構和方法時才采用。這樣，在此先說明無繩電話系統，其次是可以裝入該系統的集成電路，然后是該集成電路的模擬接口。那時候，隨著對整個系統有了充分了解，就能夠迅速、容易、清晰地給出該系統的實際結構和實際結構所執行的操作。這種說明方式還被認為特別合適，因為它更為強調功能而非結構，這樣可突出本發明較寬的保護范圍。
按上述想法，現在參見附圖，其中為方便和清楚起見，在全部幾個圖中便常采用相同標號標注相象和類似的元件，首先參見圖1和圖2，這里示出的是可以裝有如下面對于圖3說明的集成電路的那類無繩電話。該無繩電話包括手提機或終端單元2(示于圖1中)和基地單元或基站4(示于圖2中)。基地單元4由電話繩與墻中的插座或插孔、電話柱或另一固定結構連接，以便可以經電話網線6接收和發送電話電文信號，還可以由此被供電。手提機2的天線8和基站4上對應的天線10通過無線電波的發送和接收用于建立兩個單元之間的通信信道。如同傳統的情形，手提機單元2包括用于產生或撥出去向呼叫的小鍵盤12，話筒與聽筒，與此相聯的分別是麥克風14和揚聲器16。電話號碼可以在小鍵盤12上輸入，相應的信息經通信信道發送到基地單元4，然后至電話網線6。相反，當基地單元4接收到來自電話網線6表明出現來向呼叫的電文信號時，由基地單元4發出的信號使得手提機單元2發出振鈴聲音，并使基地單元4發出第二振鈴信號以表明有來向呼叫。
這一手提機單元2和基地單元4間標準的最大距離，稱為服務區，約為300米，是由聯邦通信委員會(FCC)設定的。典型地，對各系統允許有10個雙向信道，較高的信道具有49MHz頻帶中的頻率，較低的信道具有46MHz頻帶中的頻率。當然這類工作參數是由FCC設定的，而不構成本發明的一部分。
由圖1和圖2可知，手提機單元2和基站4兩者均可以采用相近的(如果不完全一樣)集成電路。此集成電路在圖1中由標號18標注，在圖2由標號20標注。
應該知道通常電話的實際使用和傳統電話設備的機制并非可以容易地應用于無繩電話領域。例如，在標準電話開發實踐中都是對交換機而不是對電話實施技術來減少電話成本。另一方面對于無繩電話，消費者則必須購置基站和手提機。這樣并不能使手提機的花費隨著基站的價格有效地降低;而必須使兩者的成本為最小。
回到圖1和圖2，可以知道基站4與手提機2相同，也包括麥克風22，聽筒24和小鍵盤26。類似地，手提機2和基地站4兩者都包括ROM28、30，EPROM32、34，LCD和控制器36、38，以及若干與無線電信號和電力電平有關的其它元件。
現在可參見圖3，它以方框圖形式表示裝在圖1和圖2中的那類集成電路。
鑒于本技術領域技術人員成熟的經驗水平和圖1-3圖示的詳細程度，在此將不必細致地說明圖示集成電路中各個引腳和寄存器的功能。這種說明對于那些相關領域的技術人員要得到對本發明所有創造性方面的全面理解來說，是容易的，非必需的。但為了該領域技術人員的方便，方便此后的進一步說明，目前列出圖3所示集成電路中各種用戶可存取的寄存器是有益的。這些用戶可見的或可以存取的寄存器包括地址譯碼器76，音頻接口78，電池電平檢測器80，時鐘發生器82，具有相應的ADPCM編碼譯碼器84，中斷控制器86，小鍵盤掃描器88，先進先出器件90，實時時鐘74，RSSIA/D轉換器92，串行端口94，邏輯模塊96，音頻振鈴器98，發送器調制解調器100，與監視定時器相聯的復位電路102。
現在該說明在此之前制造和使用中獲得巨大成功的集成電路音頻通道，該集成電路支持本發明實施例。實際構成的集成電路音頻通道包括音頻接口78，編碼譯碼器和相應的ADPCM84，雙音頻發生器(見圖5)，和音頻振鈴器98。編碼譯碼器，ADPCM，雙音發生器的功能都是由相同的數字信號處理(DSP)機器實現的。通常，音頻接口78使編碼器84模擬側和音頻振鈴器98與芯片外部的麥克風(例如圖2中元件22)，聽筒(例如圖2中元件24)，PSTN(例如圖2中元件6)等連接。軟件控制信號路由選擇和幅度。
音頻接口78如圖4方框圖所示包括一系列模擬輸入，模擬輸出，和與它們相連的多路復用器。圖4和全部其它附圖在此示出在這之前提到的實際構成的集成電路的全部或部分。本申請所有附圖及其所附的說明均應理解為對實際構成的集成電路的說明。按那種理解，圖4所示集成電路工作期間出現的各種增益，衰減和內部連接全部是可以軟件編程的。各個輸入緩沖或輸出驅動器均可以獨立地中止來節約電力。
再進一步參見圖4，可以知道音頻路復用器有5個輸出(2個管腳104，106;一個側音端108;音頻振鈴器98;和一個編碼譯碼器D/A112;3個管腳114、116、118;和編碼譯碼器A/D120)。在軟件控制下，各種輸入可以在某些限制下路由選擇到各個輸出。圖4中示出了可能的通道。選定的輸入在各個輸出端累加。
本領域技術人員參見圖4會注意到從AI2輸入端106至AO3輸出端118設有側音通道。在實際構成的集成電路中，增益按每級3dB從0dB至-42dB編程。
對于圖4所示的管腳而言，如本領域技術人員應該熟知的那樣，管腳AI1和AI2都是模擬輸入管腳，而管腳AO1，AO2和AO3都是模擬輸出管腳。有9個與音頻接口相聯的用戶可見的寄存器示于圖4中，這些是AO1多路復用器控制122，AO2多路復用器控制124，AO3多路復用器控制126，編碼譯碼器A/D多路復用器控制128，AI2控制寄存器130，側音AI1控制寄存器132，音頻振鈴器幅度寄存器134，和AO2、AO3衰減器控制136。音頻通道的編碼譯碼器部分位于ADPCM代碼轉換機(在此之前稱為編碼譯碼器/ADPCM84)和音頻接口78(見圖3a)之間。該音頻通道的編碼譯碼器部分提供編碼譯碼器功能，單一DTMF方式功能，A律測試方式功能，返回2功能，編碼譯碼器/ADPCM使能控制功能。除了單一DTMF功能之外，每個這些功能都在下面緊接著的單獨段落中簡要說明。
當音頻通道的編碼譯碼器部分提供編碼譯碼器功能時，就向線性PCM和/或A律PCM編碼譯碼器提供模擬信號。
在A律測試模式中，提供給編碼譯碼器功能的存取允許編碼譯碼器被測試(模擬信號進A律PCM出和A律PCM進模擬信號出)。這種測試方式使編碼譯碼器和ADPCM代碼轉換機之間的連接斷開，執行線性至A律PCM和A律PCM至線性的變換，并向64kbpsA律PCM位流提供入口點。這種測試方式是通過使PCM數據I/O和時鐘功能多路復用到平常用作串行I/O端口的管腳上。在本發明實際構成的實施例中，是以采用512KHz時鐘的8位突發串發送和接收數據的。
對于返回2功能，提供返回點，使發送通道的輸出(給ADPCM編碼器的輸入)與接收通道的輸入(來自ADPCM譯碼器的輸入點)連接。在返回處的數據稱為返回2，是按線性PCM格式的。
在編碼譯碼器/ADPCM使能控制功能中，位于時鐘發生器模塊中的單獨位被用于啟動發送和接收編碼譯碼通道。該位還用來啟動ADPCM代碼轉換機發送和接收通道，和音頻接口中A/D累加放大器。
就執行要求而言，編碼譯碼器滿足標準CCITTG.714關于信號失真、增益跟蹤、頻率響應、和閑置信道噪聲的規定。
除了啟動編碼譯碼器，對所需的通道編程，和有選擇地啟動發送通道中的高通濾波器之外，實際構成的集成電路中編碼譯碼器模塊的運行無需軟件的干預。濾波器、累加點、和衰減器都是以DSP機器上執行的微代碼來實現的。
現在參見圖5，示出的是不包括音頻接口的音頻通道的方框圖。示出的音頻通道包括接收通道和發送通道。
接收通道上順序是衰減器/噪聲抑制138，話音/音頻累加點140，低通濾波器142，插補器144，和D/A變換器146。衰減器/噪聲抑制138是一種使話音/音頻累加點前面的接收通道中止工作的裝置。采用可編程的衰減器使得信號可以被逐漸關閉。通過將接收衰減器編程為無窮大的衰減器來完成噪聲抑制。對負無窮的編程使得ADPCM譯碼器使其遞歸濾波器復位。該衰減器是經過接收衰減器寄存器而被編程。話音/音頻累加點140是在該點累加話音和音頻信號。低通濾波器142在實際構成的集成電路中就是一標準3400Hz的低通濾波器或類似的。也在實際構成的集成電路中的插補器144是提高取樣速率的一系列插補器。D/A轉換器146是將信號從數字轉換為模擬的裝置。
發送通道中是A/D轉換器148，均分器(decimator)150，濾波器和衰減器模塊152，和話音/音頻累加點154。A/D轉換器148是二階求和/增量(∑/δ)變換器或相類似可以用來使輸入數字化的裝置。均分器150是均分A/D轉換器148輸出的硬件。濾波器和衰減器模塊152包括衰減器噪聲抑制，低通濾波器，高通濾波器和直流抑制濾波器。衰減器/噪聲抑制部分是使話音/音頻累加點前面的發送通道中止工作的裝置，可以使用可端程衰減器以使信號可以被逐漸判斷。噪聲抑制是通過將衰減器編程為無窮大衰減器實現的。該衰減器是經過發送衰減器寄存器而被編程的。該模塊152的低通濾波器部分是標準的3400Hz低通濾波器。模塊152的高通濾波器部分是50/60Hz抑制濾波器。這一濾波器有一可編程使能控制，即DSP控制寄存器。模塊152的直流抑制濾波器部分消除直流失調。這種濾波器無法被中止。話音/音頻累加點153在該點累加話音和音頻信號的。
至“PCM端口”的測試邏輯接口包含并行至串行和串行至并行的移位寄存器對。至串行I/D端口模塊的接口是串行的，編碼譯碼器模塊提供并行至串行和串行至并行的轉換，數據時鐘(以512KHz每幀一個8周期長的突發串)，和幀同步時鐘(8KHz)。
編碼譯碼模塊中有三個用戶可見的寄存器，這些是DSP控制寄存器，發送衰減器寄存器，和接收衰減器寄存器。DSP控制寄存器控制全部有關DSP的功能，包括ADPCM模塊。音頻通道的ADPCM部分提供一完全雙向的ADPCM代碼轉換機(線性PCM至ADPCM和ADPCM至線性PCM)。代碼轉換機位于編碼譯碼器和先進先出/B信道I/O之間。在此之前，編碼譯碼器和ADPCM通常是一起被引用的，標號為84。在實際構成的集成電路中，測試模式允許A定律編碼和譯碼被加到兼容性測試的信號通道上。
而且，就實際構成的集成電路而言，所提供的測試模式允許對音頻通道的ADPCM部分訪問。這允許ADPCM代碼轉換機與音頻接口和濾波獨立地被測試(A律PCM進ADPCM出和ADPCM進A律PCM出)。這種方式使編碼譯碼器和ADPCM代碼轉換機之間的連接切斷，向64kbpsA律PCM位流提供連接點。這種測試方式是通過使PCM數據I/O和時鐘功能多路復用到平常用作串行I/O端口的引腳上來實現的(B/D信道I/O端口是用作32kbpsADPCM連接)。
所提供的單個編程位是用來啟動DSP和音頻接口的。該位與用來啟動編碼譯碼器發送和接收通道的，位于模塊使能控制寄存器0中的那位相同。
實際構成的集成電路符合CCITTG721關于位與位對應的規定。
ADPCM代碼轉換機功能是由DSP機器微代碼執行的。應該知道，至編碼器的輸入和自譯碼器的輸出是按線性格式的(因為平常運行中不采用A律壓縮和擴展模塊因而不是合成的PCM)。
對于路徑選擇到FIFO側的數據，ADPCM模塊與FIFO/B信道數據多路復用器連接。至譯碼器的輸入和自編碼器的輸出是4位的半字節。對于編碼譯碼器側的數據路徑，應參考圖5音頻通道的方框圖。上面說明過，返回2和測試模式的切換是由DSP控制寄存器控制的。實際構成的集成電路中采用能夠產生兩個周期音頻的音頻發生器。發生器的輸出單獨地被累加，進入發送和接收信道，具有獨立控制的幅度。在軟件控制下，發送和接收通道向累加點的饋送可以被抑制，而只允許將要輸出的音頻。
參見圖5，可以知道音頻發生器包括音頻1發生模塊156，音頻2發生模塊158，接收通道音頻衰減器160，和發送通道音頻衰減器162。
對于音頻1和音頻2發生器156、158，與每個這些發生器的接口包括4個編程字節，3個字節定義頻率，1個字節定義幅度。對音頻2幅度寄存器的寫入導致全部八個字節裝載進DSP，從而改變音頻。這還起動該音頻發生器。通過將0幅度值寫入到所需的幅度寄存器使音頻發生器終止(要關斷音頻1，必須向音頻1幅度寄存器寫入0幅度系數，接著向音頻2幅度寄存器寫入以觸發全部8個寄存器的更新)。兩個音頻發生器156，158的每個獨立地工作。
對于接收通道和發送通道衰減器160、162，兩個音頻發生器156、158的輸出是一起累加的。該組合的信號經兩個衰減器156、158累加進入接收和發送話音通道。發送和接收話音信號在到達累加點前通過它們自己的可編程衰減器164、166。這允許對發送通道和接收通道的相對音頻/話音電平作獨立的調整。
雙音發生器模塊中有十個用戶可見的寄存器，兩組各四個寄存器定義兩個音頻發生器的頻率和幅度，兩個寄存器控制發送音頻和接收音頻衰減器。音頻振鈴器(圖3a和圖4中元件98)能夠產生多個單一頻率的連續方波音頻，在頻率切換之際具有最小的瞬態過程。不論編碼譯碼器/ADPCM84功能被啟動或中止，該音頻振鈴器都可以工作。
軟件以所需的頻率和幅度對音頻振鈴器編程，然后啟動所需的音頻通道。該音頻振鈴器硬件包括音頻振鈴器頻率寄存器，音頻振鈴器幅度寄存器，計數器/分頻器，和衰減器。當音頻振鈴器正運行時，新頻率被編進音頻振鈴器正運行時，新頻率被編進音頻振鈴器頻率寄存器，基于新頻率的改變僅僅在周期結束時發生。
在實際構成的集成電路中，音頻振鈴器98包括可編程8位多項式計數器和相應的控制邏輯。輸入時鐘是288KHz。該輸出送給位于音頻接口模塊的音頻振鈴器輸入緩沖器/衰減器。位于時鐘發生器模塊的控制位通過啟動和停止時鐘使音頻振鈴器98通斷。此位還使音頻振鈴器衰減器和緩沖器中止工作。
隨著上述內容已被較好地理解，本發明可以較快和方便地說明。首先回顧，實際構成的集成電路中音頻通道的編碼譯碼部分按所說明的是提供單一DTMF方式功能的。對于單一DTMF方式，DSP機器具有關斷全部DSP功能的單一DTMF方式，而不是具有產生輸出DTMF音頻所必需的雙音發生器和編碼譯碼器的那些部分。在本發明實際構成的實施例中，這種方式由DSP控制寄存器中某一位所控制。
應該理解和體會，本發明提供了一種非顯而易見的方法來處理緊急斷電情況。若交流電網停電，則整個系統肯定至少有一些正常功能被中止。使本身形成系統的一個或多個集成電路斷電就需隔斷供電的系統部分與斷電的那部分之間的全部連接。這就遠不及本發明實施例提供的方案有成效。而且，本發明建立于將若干功能集成到集成電路中的認識之上，本發明的實施例提供一種簡單、有成效的裝置，它只支持需要最低限度電力消耗補償的但不能斷電的那些功能，而余下的功能則是被中止的。根據本發明的方法，必須保留的功能是小鍵盤掃描器、叉簧、脈沖撥號器、和DTMF撥號器。
根據上述內容，本領域技術人員現在會理解本發明提供一種特別適合天氣惡劣、斷電情況的無繩電話。根據本發明的方法，電話可以完全由交流電網電力線供電和部分由電話線供電的這樣一種無繩電話，包括產生雙音的結構，由這雙音產生雙音多頻音頻的結構，在交流電網電力中斷只有通過電話線提供電力時向每個上述結構供電的結構。
本發明還提供一種在交流電網線電力中斷時有選擇地支持無繩電話工作的方法，該方法包括向公共交換電話網線獲取電力和采用該電力支持無繩電話叉簧和撥號機構工作的步驟。本發明的方法實施例中，撥號機構還可以包括與小鍵盤相聯的小鍵盤掃描器。本發明方法實施例中，撥號機構還可以包括脈沖撥號器，和可能另外包括一個雙音多頻撥號器。因而本技術領域的技術人員應該理解和體會，本發明提供一種無繩電話基站的低功率，應急電話服務模式。本發明還提供一種交流電網電力中斷時能夠長期維持工作性能的無繩電話。
本發明實施例有效地包括一種部分執行DTMF功能的DSP機器。本發明部分地提示，在可供使用的電力受到電話所提供電力限止的模式下，放慢DSP機器運行的速率，并且不執行非撥號功能。
很顯然，對這里提出的內容的種種修改和變形都是可能的。因而，在所附權利要求保護范圍之內，本發明可以按不同于上述具體說明的方式實行。
權利要求
1.一種交流電網線電力中斷時有選擇地支持裝置功能的方法，這類裝置運行時與公共交換電話網線連接，并與電網線連接，還具有兩者均由微控器控制的叉簧和撥號機構，所述方法其特征在于包括以下步驟從所述公共交換電話網線得到電力；利用從所述公共交換電話網線得到的所述電力支持所述叉簧；利用從所述公共交換電話網線得到的所述電力支持所述撥號機構。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述裝置包括與之可操作連接的小鍵盤和小鍵盤掃描器，支持所述撥號機構的所述步驟包括支持所述小鍵盤掃描器的步驟。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于所述裝置還有一脈沖撥號器，支持所述撥號機構的所述步驟還包括支持所述脈沖撥號器的步驟。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于所述裝置還有雙音多頻撥號器，支持所述撥號機構的所述步驟還包括支持所述雙音多頻撥號器的步驟。
5.一種可以完全由交流電網電力線供電和可以僅僅部分由電話線供電的裝置，其特征在于所述裝置包括產生雙音的裝置;從所述雙音產生雙音多頻音的裝置;輸出所述雙音多頻音的裝置;在AC電網電力中斷，只有通過電話線提供電力時，向所述產生雙音的裝置，所述產生雙音多頻音的裝置和所述輸出的裝置提供電力的裝置。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于所述產生雙音的裝置包括一雙音發生器。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于所述產生雙音多頻音的裝置包括一數字信號處理機器。
8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于輸出所述雙音多頻音的所述裝置還包括所述數字信號處理機器。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于所述提供電力的裝置包括數字信號處理機器控制寄存器。
10.如權利要求5所述的裝置，其特征在于所述裝置包括一無繩電話。
11.一種被啟動后可以執行與撥號有關的功能和與撥號無關的功能的裝置，所述裝置在供電量不足以支持全部操作期間可以勉強使用，所述裝置其特征在于包括可以執行雙音多頻功能的數字信號處理機器;在供電量不足以支持全部操作期間使所述數字信號處理器運行速率放慢的裝置。
12.如權利要求11所述的裝置，其特征在于還包括僅檢測雙音多頻功能執行的裝置;僅當所述檢測裝置僅僅檢測雙音多頻功能時才支持撥號功能的裝置。
13.如權利要求12所述的裝置，其特征在于所述裝置包括電話機。
14.如權利要求13所述的裝置，其特征在于所述電話包括無繩電話。
全文摘要
一種可以完全由交流電網電力線供電和僅僅部分由電話線供電的無繩電話包括產生雙音的結構，由此雙音產生雙音多頻音的結構，在交流電網電力中斷只有通過電話線提供的電力時向每個上述結構提供電力的結構。
文檔編號H04B7/26GK1083296SQ9310877
公開日1994年3月2日 申請日期1993年7月21日 優先權日1992年7月21日
發明者戴爾E·古利克, J·彼得遜 申請人:先進顯微設備股份有限公司