专利名称：低成本高功率数字无绳电话体系结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及无绳电话，更具体地，涉及一种低成本高功率的数字无绳电话体系结构。
背景技术：
典型地，已经利用扩谱技术(SST)和时分双工(TDD)自适应增量脉冲编码调制(ADPCM)实现了数字无绳电话，以实现更高的输出功率。然而，SST和ADPCM的使用需要在基带电路中的专用电路，这抬高了这种数字无绳电话的整个制造成本。
此外，传统的无绳数字电话还需要昂贵的数字信号处理(DSP)电路，用于解决由信号和信息处理中的延迟导致的时间延迟回波。
因此，希望并且非常有利的是，具有一种克服了上述现有技术的缺陷的低成本高功率的数字无绳电话。
发明内容
本发明解决了上述问题和现有技术的其它相关问题，本发明针对一种低成本、高功率数字无绳电话。有利地，本发明提供了一种无需使用昂贵的扩谱技术(SST)的安全数字无绳电话体系结构。此外，本发明消除了对基带电路中的专用电路的需要，由此允许使用现成的元件。众所周知，现成元件通常比专用电路更加便宜并且更易于可用。此外，本发明消除了作为事件延迟回波向消费者出现的信息的处理延迟，因此，避免了本发明使用昂贵的解决回波的数字信号处理(DSP)电路的需要。
根据本发明的一方面，提供了一种数字非扩谱无绳电话，包括基带电路和收发器。基带电路由非专用电路组成。所述非专用电路包括用于编码和解码语音数据的连续可变斜率增量调制(CVSD)电路。收发器具有频分双工(FDD)电路，用于以高于0dbm的射频(RF)发射功率来发射语音数据。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于利用数字无绳电话来发射语音数据的方法。利用可变斜率增量调制编码语音数据。利用非扩谱技术(SST)对已编码的语音数据进行加扰。利用频分双工(FDD)，以高于0dbm的射频(RF)发射功率来发射已加扰的语音数据。根据结合附图阅读的以下优选实施例的详细说明，本发明的这些和其它方面、特点和优点将变得显而易见。
图1是示出了根据本发明的演示实施例的用于低成本、高功率数字无声电话的发射电路100的方框图；图2是示出了根据本发明的演示实施例的由数字无绳电话进行的发射语音数据的方法的流程图；图3是示出了根据本发明的演示实施例的用于低成本、高功率数字无声电话的接收电路300的方框图；图4是示出了根据本发明的演示实施例的由数字无绳电话进行的发射语音数据的方法的流程图；以及图5是示出了根据本发明的演示实施例的用于具有听筒和基座单元的数字无绳电话的基带电路500的示意方框图。
具体实施例方式
本发明针对一种具有听筒和基座单元的低成本、高功率数字无绳电话。本发明提供了一种听筒和基座单元之间的安全通信路径，无需使用扩谱技术(SST)和自适应增量脉冲编码调制(ADPCM)，由此消除了如现有技术中所需的对基带电路中昂贵专用电路(例如，专用集成电路(ASIC))的需要。同样，可以利用现成的元件来有利地实现本发明的基带电路。
此外，本发明使用了频分双工(FDD)来获得基于时分双工(TDD)的给定功率输出的更优链路预算。此外，本发明使用了连续可变斜率增量调制(CVSD)，以便与当前已有的SST系统相比，能够对于给定的最小误码率(BER)提供更优的性能。CVSD的使用消除了构造(frame)数据的需要，导致了较低的实现成本。
本发明使用了加扰技术来使频谱特性更像与发射频移键控(FSK)调制器中的高调制指标相连在一起的噪声，导致了满足联邦通信委员会(FCC)需要的数字无绳电话，例如注明日期是2002年4月的FCC变化规则15部分(Part 15 rule change)。
可以理解，可以按照硬件、软件、固件、专用处理器或其组合的多种形式来实现本发明。优选地，将本发明实现为硬件和软件的组合。此外，优选地，将软件实现为直接灌装在程序存储设备上的应用程序。可以将应用程序上载到包括任意适当体系结构的机器中并由其执行。优选地，在具有例如一个或多个中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)和输入/输出(I/O)接口的硬件的计算机平台上实现所述机器。计算机平台还包括操作系统和微指令码。这里所述的不同处理和功能可以是微指令码的一部分或通过操作系统执行的应用程序的一部分(或其组合)。此外，可以将多种其它的外围设备与计算机平台相连，例如附加的数据存储设备和打印设备。
还可以理解的是，由于优选地以软件来实现附图中所示的一些构成系统组件和方法步骤，根据对本发明进行编程的方式，系统组件之间的实际连接(或处理步骤)会不同。给定这里的教益，相关领域的一个普通技术人员能够设想本发明的这些和类似实现或配置。
现在将给出对现有数字无绳电话进行修改使其能够进行根据本发明的操作的简要说明。以下是关于分别有关用于根据本发明的数字无绳电话的发射电路和接收电路的图1和2的详细说明。之后，提供关于图3的数字无绳电话的基带电路的实现说明，该基带电路只包括现成元件并且不包括例如专用集成电路(ASIC)的任意专用电路或元件。
出于演示的目的，通过修改现有的模拟2.4GHz无绳电话创建了本发明的演示实施例的数字无绳电话。无绳电话包括均具有基带电路的听筒和基座单元，所述基带电路包括分别用于接收和发射语音数据的接收器部分和发射器部分。
修改包括改变模拟基带电路，使其包含CVSD编码和解码功能以及以下更详细说明的时钟恢复和加扰/解扰功能。CVSD编码和解码功能包含在编解码器集成电路(IC)中。
对接收器部分的修改包括拓宽中频(IF)和接收器部分的射频(RF)部分的检测器带宽。此外，对发射器部分的修改包括在调频(FM)调制器之前添加高斯数据滤波器。在滤波和测量发射(TX)频谱之前，对CVSD数据流进行加扰。已经发现在注明日期是2002年4月的FCC变化规则15部分(Part 15 rule change)指定的FCC需要中，TX频谱工作良好，即使在无绳电话以最大允许一瓦特的FCC电平操作的情况下。这里将注明日期是2002年4月的FCC变化规则15部分(Part 15 rule change)合并参考。
返回参考接收器部分，利用比较器对来自射频(RF)模块的已解调信号进行限幅，然后将已解调的信号与其自身的延迟版本进行异或(XOR)。利用具有适当的时间常数的电阻器-电容器(RC)电路实现时间延迟。根据主时钟周期的顺序(order)来导出适当的时间常数。作为实例，对于下述图5的基带电路500，将4MHz系统时钟向下分割为62.5KHz以提供数据时钟。结果被延迟和XOR解调信号用于复位用于时钟恢复的下计数系统时钟的分频器，所述解调信号现在表示了接收器语音数据的数据沿。然后，该恢复的时钟信号同时用于CVSD集成电路(IC)的解码时钟和自同步解扰器的移位时钟。利用使用七级移位寄存器和XOR门的多项式发生器来实现加扰器/解扰器。加扰器/解扰器是自同步的。当然，本发明并不局限于具有上述结构的单一无绳电话，因此可以利用具有其它结构的数字无绳电话来实现。例如，在本发明的其它实施例中，加扰器/解扰器可以多于或少于七级，可以由收发器来集中地实现接收器和发射器功能，等等。
图1是示出了根据本发明的演示实施例的用于低成本、高功率数字无绳电话的发射电路100的方框图。发射电路100包括编解码器110、加扰器115、调频(FM)调制器120、射频(RF)放大器125和天线130。发射电路100优选是数字无绳电话的基带电路的一部分。
图2是示出了根据本发明的演示实施例的由数字无绳电话进行的发射语音数据的方法的流程图。可以利用图1的发射电路100来实现图2的方法。
由编解码器110接收来自听筒中的麦克风电路199或来自基座单元中的电话接口电路198(取决于是在听筒还是在基座单元中实现发射电路100)的模拟信息，并利用连续可变斜率增量调制(CVSD)(步骤210)将其编码为数字数据流。编解码器110的结果输出是CVSD编码数字数据流。
由加扰器115对CVSD编码数字数据流进行加扰(步骤220)。例如，加扰器115可以通过使用伪随机用户定义方法改变输入数据比特的序列来加扰CVSD编码数字数据流。优选地，加扰器115能够自同步解扰。
FM调制器120包括低通高斯滤波器121和频移键控(FSK)模块122。低通高斯滤波器121对从加扰器115输出的已加扰CVSD编码数字数据流进行滤波，以便输出限定在预先指定的射频(RF)信道带宽内的滤波信号(步骤230)。然后，将滤波信号直接施加到FSK模块122，以调制高RF载波。优选地，由FSK模块122利用高频移比(deviation ratio)来调制高RF载波(步骤240)。
RF放大器125放大并滤波已调制的RF载波(步骤250)，并然后利用频分双工从天线130将所述RF载波发射(步骤260)。优选地，以高于0dbm的RF发射功率来发射已调制的RF载波。此外，优选地，在任意3kHz带宽内，将已调制RF载波的功率谱线密度限制在+8dbm。
图3是示出了根据本发明的演示实施例的用于低成本、高功率数字无声电话的接收电路300的方框图。接收电路300包括天线130、射频(RF)模块310、数据限幅器320、时钟恢复电路330、解扰器340和编解码器110。优选地，接收电路300是数字无绳电话的基带电路的一部分。
当利用数据限幅器320整形之后，将输入的解调数据与其自身的时间延迟版本进行XOR。该处理导致表示了包括在每一次数据信号改变状态(从高到低或从低到高)出现的窄脉冲的波形的信号。这些脉冲的宽度等于用于产生脉冲的时间延迟的数量。在时间上将这些脉冲与数据沿对准，因此，提供了用于同步接收数据时钟的定时参考。这由复位采用4MHz系统时钟并下分割为62.5kHz的主计时器实现。该复位出现在每一次所接收数据流改变状态时，因此使接收时钟与数据流同步。
图4是示出了根据本发明的演示实施例的由数字无绳电话进行的发射语音数据的方法的流程图。可以利用图3的接收电路300来实现图4的方法。
由天线130接收已调制的信号(步骤410)，并且由射频(RF)模块310对其进行解调和滤波(步骤420)。通过数据限幅器320发送已解调的信号，由此输出逻辑电平数据流(步骤430)。数据限幅器320包括一比特模拟数字转换器(ADC)。
在本发明的优选实施例中，利用操作在线性区域的CMOS门来实现数据限幅器320，并将其用作逻辑电平的放大器。利用负反馈将输入信号AC连接到反向门(具有一次输入拉高的重复使用XOR门)，以便建立用于CMOS门的操作点。该自偏移导致了所述门在其附近以非常高的增益操作数据信号的阈值电平。这导致了在输出处的整形(逻辑电平)信号，进一步利用其它门来反向该信号，以重新建立原始数据极性。
通过用于处理的时钟恢复电路330发送从数据限幅器320输出的结果逻辑电平数据流，以便输出用于编解码器110和数据解扰器340(步骤440)的同步时钟。时钟恢复电路330对原始数据和原始数据的事件延迟版本执行异或(XOR)逻辑操作，以建立只由与所接收信号的上升和下降数据沿对准的短脉冲组成的信号。这些脉冲用于复位分割接收器时钟的时钟恢复电路330中的计数器级331。如上所述，结果同步时钟用于提供针对编解码器110和解扰器340的恢复时钟信号。
编解码器110的解码器部分的信号输出提供了表示原始语音信号的模拟信号(步骤450)。还可以放大并处理模拟信号，用于电话线路或听筒扬声器(未示出)的使用。
图5是示出了根据本发明的演示实施例的用于具有听筒和基座单元的数字无绳电话的基带电路500的示意方框图。可以在听筒和/或基座单元中实现基带电路500。
基带电路500包括数据限幅器510、时钟恢复模块520、解扰器530、加扰器540、编解码器550(同时发射和接收)和预调制滤波器560。数据限幅器510、时钟恢复模块520和解扰器530对应于基带电路500的接收部分。加扰器540和预调制滤波器560对应于基带电路500的发射部分。编解码器550同时对应于基带电路500的接收和发射部分。如上所述，可以将预调制滤波器560实现为高斯型滤波器。
尽管这里参考
了演示实施例，可以理解的是，本发明并不局限于这些精确的实施例，在不脱离本发明的范围或精神的前提下，相关领域的一个普通技术人员能够进行多种其它改变和修改。所有这种改变和修改均意欲包括在如所附权利要求所限定的本发明的范围内。
权利要求
1.一种数字非扩谱无绳电话，包括由非专用电路组成的基带电路(500)，所述非专用电路包括用于编码和解码语音数据的连续可变斜率增量调制(CVSD)电路；以及收发器(100)具有频分双工(FDD)电路，用于以高于0dbm的射频(RF)发射功率来发射语音数据。
2.根据权利要求1所述的数字无声电话，其特征在于所述发射器(100)将语音数据发射的功率谱线密度(PSD)限制在任意3kHz带宽的+8dbm内。
3.根据权利要求1所述的数字无声电话，其特征在于所述基带电路(500)还包括自同步加扰器(540)，用于加扰语音数据；以及自同步解扰器(530)，用于解扰语音数据。
4.根据权利要求1所述的数字无声电话，其特征在于所述加扰器(540)和解扰器(530)中的每一个包括多项式发生器。
5.根据权利要求1所述的数字无声电话，其特征在于所述基带电路(500)还包括时钟恢复电路(520)，用于基于对语音数据和语音数据的时间延迟版本执行的异或逻辑操作来产生时钟恢复信号，所述时钟恢复信号由与语音数据的上升和下降沿对准的多个脉冲组成。
6.根据权利要求1所述的数字无声电话，其特征在于所述发射器符合联邦通信委员会(FCC)变化规则15部分。
7.一种用于利用数字无绳电话来发射语音数据的方法，包括步骤利用可变斜率增量调制来编码(210)语音数据；利用非扩谱技术(SST)对已编码的语音数据进行加扰(220)以及利用频分双工(FDD)，以高于0dbm的射频(RF)发射功率来发射(260)已加扰的语音数据。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述发射步骤将所发射的加扰语音数据的功率谱线密度(PSD)限制在任意3kHz带宽的+8dbm内(260)。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述发射步骤符合联邦通信委员会(FCC)变化规则15部分。
全文摘要
提供了一种数字非扩谱无绳电话，包括基带电路(500)和收发器。基带电路(500)由非专用电路(110)组成。所述非专用电路(110)包括用于编码和解码语音数据的连续可变斜率增量调制(CVSD)电路。收发器具有频分双工(FDD)电路，用于以高于0dbm的射频(RF)发射功率来发射语音数据。
文档编号H04W88/02GK1679349SQ03819874
公开日2005年10月5日 申请日期2003年8月20日 优先权日2002年8月22日
发明者威廉·恩斯特·里德尔, 戴维·李·克奇卡耶鲁, 赖璜迟 申请人:美国爱特林科思公司