CN1088314C - 室内无绳电话网实现方法及其电话设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于通信工程领域。由多个经外线连接到有线网的座机和多个移动子机组成无中心方式无线的室内电话网，所说的同一网中座机、子机均使用同一网号、同一密码，且每台座机、子机有各自不同的身份码，所说的无绳电话网采用双工收发频段倒转方法及导引式无中心双工多信道选址方法。本发明的特点是在通常的无绳电话频段上实现组网，使得各子机既可共享外线，又在一定范围内相互可自由通话，主要面对私人住宅套间，小楼房，小型公司的使用。

Description

室内无绳电话网实现方法及其电话设备

本发明属于通信工程技术领域，特别涉及室内通信系统的设计。

无绳电话作为有线电话的延伸，已有多种类型的产品。最简单的无绳电话是在通常的无线传送话音的功能上，设法把有线电话的摘挂机、振铃等状态和拨号码变成可以在无线信道中传送的特殊音频或亚音频，在与有线网相连的固定座机和用户随身的可移动子机间加以传送，使用户得以摆脱有线绳缆的约束。

目前，比较高档的无绳电话机引进了微电脑进行管理，使用数字方式传递信令，能够自动设置和变换密码，有的还能自动搜索和选择频道，能防止盗打，避开干扰，并且可以组成多子机系统，多个子机能共享一根外线。但是，这种多子机系统的各子机之间并不能自由通话，只能经过座机进行“群呼”或“单工对讲”等简单方式的通话。其原因在于：一般此类无绳电话均把座机的发射频段和子机的接收频段相对应，并加以固定；把座机的接收频段与子机的发送频段相对应，并加以固定。这样，每个子机只能“说”给座机“听”，每个子机也只能听见座机“说”。子机之间若要进行联系，必须占用座机“转话”。

欧美比较先进的无绳电话系统如“CT-2”、“CT-3”、“DECT”等，采用了复杂的数字技术，占用频带宽，必须工作在较高的频段上(CT-2为800MHz，DECT为1.8GHz)，这就使得它们不可能组成低成本的，小容量的室内无绳电话网。CT-2的生产成本约为“大哥大”手机的1/2，而有些“DECT”手机售价比“大哥大”还要高。它们适合大型建筑物或大面积多用户的单位内部通讯使用。

本发明的目的在于克服已有技术的不足之处，提出一种室内无绳电话网方案，其特点是在通常的无绳电话频段上实现组网。使得各子机既可共享外线，又在一定范围内相互可自由通话。主要面对私人住宅套间，小楼房，小型公司的使用。

本发明提出一种室内无绳电话网实现方法，其特征在于，由多个经外线连接到有线网的座机和多个移动子机组成无中心方式无线的室内电话网，所说的同一网中座机、子机均使用同一网号、同一密码，且每台座机、子机有各自不同的身份码，所说的无绳电话网采用双工收发频段倒转及导引式无中心双工多信道选址方法；其实现方法具体包括子机的“守候”工作流程和子机发起呼叫的工作流程；

所说的一个子机的“守候”工作流程步骤如下：

1)刚进入守候流程处于“失导”状态的子机，循环搜索各信道，直到发现对自身的呼叫，或座机的导引信号；

2)如果收到座机的导引，子机处于“被导”状态，将守候在它指示的空闲频道上等待呼叫；

3)“被导”状态下的子机收到不是针对自身的呼叫后，将转入备用空闲信

道，或回到“失导”状态；

4)任何状态下，收到对自身的呼叫后，将向主呼发出振铃应答信令，向用户振铃；

5)用户摘机，向主呼发出已摘机信令后，进入通话状态；

6)用户挂机，重新进入守候流程；

所说的一个子机发起呼叫的工作流程步骤如下：

1)子机将收发频段倒转后进入主呼流程；

2)在导引座机指示的或在无导引时扫描到得到的空闲频道发出呼叫信令；

3)预期的时间内得不到被呼者的应答将循环进入下一空闲频道继续呼叫；

4)收到被呼者的振铃应答信令后，给出回铃音；

5)收到被呼者的已摘机信令后，进入通话状态；

6)用户挂机，收发频段再次倒转，回到“守候”流程。

所说的收发频段倒转方法为：不论是座机或是子机，在发起呼叫时，使用被命名“呼叫频段”中的频率进行发射而在应答呼叫时，使用另一个被命名为“应答频段”中的频率进行发射。相应地，发起呼叫时，其接收应该在“应答频段”；而守候和应答呼叫时，它的接收应该是“呼叫频段”。即同一个机器，在主呼和被呼两个不同的状态时，收发频段是倒转的。所说的导引式无中心双工信道选址方法为：在存在空闲座机时，其中一空闲座机，用来向子机发出导引信号，指明当前首选的空闲频道和备用的空闲频道；座机无一空闲时，网络失去导引，所有处于守候状态的子机各自循环扫描所有频道。

本发明所述方法工作原理叙述如下：

本发明是参照国家标准“无中心多信道选址移动通信系统体制”的选址方式，针对室内无绳通信的特点加以改进，实现组网。

现有“无中心”组网方式的最主要特点是：没有一个集中管理中心(即“基地台”或“交换中心”)，任何一个子机检测到有空闲频道后，即可转到规定的公用控制频道上发起呼叫，并向对方指明通话频道(即检测到的空闲频道)，然后转到通话频道上等待对方的答复。平时守候在公用控制频道上的被呼叫方一旦判明是在呼叫自己，将按主呼方的指示转到相应的频道上进行应答和通话。这种通讯联系的建立，无须任何“第三者”介入，只要双方在相互作用范围内，周围环境有空闲频道就行。“无中心”系统与有线网的连接，可以通过“有线/无线转接器”进行。

这种方式移植到本发明＂室内无绳网＂上，座机即是“有线/无线转接器”。或者说，是一个带有“有线—无线信号转换器”的普通子机。

采用本发明方法的整个系统的示意图见图1。它由多个经外线连接到有线网的座机(1、2、...、m)和多个移动子机(1、2、3、...、n)组成。框图把它们排列在一个圆周上，强调它们的地位彼此平等。双向箭头示意出它们可以任意组对通话。同一个网络中的各个成员使用同一个网号，同一个密码，用来与其它网加以区别。各个成员又有不同的身份码，以便于相互识别。座机和子机包含有同样的高频电路，都由一个单片微机进行管理，不同之处只不过是：座机用“有线—无线转换器”取代了普通子机的耳机、话筒和键盘。

本发明在将无中心方式运用到无绳电话的过程中，针对无绳电话网的使用特点，提出了无中心管理方式下的双工收发频段倒转方法，并在此基础上提出了“导引式无中心双工多信道选址”方法。现分述如下：

(一)收发频段倒转方法

一般无中心系统都是单工的，即不能同时“听”和“说”，因为通话双方都在同一频率上接收和发射。为了能与有线电话的使用习惯相一致，必须使用“双工”通讯方式，即规定主呼方的发射与被呼方的接收用一个频率，主呼方的接收与被呼方的发射用另一个频率。或者说，同一个子机在发起呼叫时的发射频段应该是它在等待呼叫时的接收频段；发起呼叫时的接收频段应该是它处于被呼状态时的发射频段，即收发频段在主呼和被呼两种不同状态下应该颠倒过来。

例如94中国标准规定座机使用45MHz频段发射，48MHz频段接收，称为“低发高收”；而子机则规定为“高发低收”。本发明将此略作变通，不论座机子机，规定主呼方用48MHz频段发射呼叫信号，称为呼叫频段；而被呼叫方用45MHz频段发射应答信号，称为应答频段。这种使用方式可以简称为“高呼低应”。与94中国标准为维护无线电频率资源而作的规定实质上没有矛盾。本发明提出的收发频段的倒转方法是实现双工无中心组网的关键。

(二)导引式双工无中心多信道选址方法

现有的无中心多信道选址系统的频道(单工)有80个以上，用户可多至上千个，故可以也应该设立一个公用控制频道，供各用户发出和守听呼叫之用。但无绳电话的频道数很少(94中国标准为10个，美国标准为25个)。各国标准均不考虑是否要设立公用控制频道。对于用户少，频道少的室内无绳网，设立一个这样的公用频道不仅浪费频率资源，而且附近的非本网的无绳电话都可以任意进入公用控制通道造成整个系统的瘫痪。

针对室内网频道少，用户少，而一般网中都有固定座机的特点，本发明提出的方式是：“空闲座机导引循环扫描定位。无导引时循环快扫守候，慢扫呼叫”。在存在空闲座机时，其中的一个被用来向子机发出导引信号，指明当前首选的空闲频道和备用的空闲频道。处于守候状态下的子机都将被定位在首选空闲信道上守听呼叫。欲发起呼叫的子机也将在该频道发出呼叫，并占用作为通话频道。一旦有子机在首选空闲频道上发起呼叫，备用空闲频道将顶替成为首选空闲频道，空闲座机和子机重新定位在新的首选频道上，并产生新的备用空闲频道。如果因为系统占用了全部外线，座机无一空闲，网络将失去导引，所有处于守候状态下的子机将循环扫描所有频道，检测是否有呼叫自己的信号。十频道扫描一遍约用1.5秒，称为快扫守候。发起呼叫的子机在循环扫描检测到空闲频道后，就在此频道连续呼叫，1.5秒之内如果得不到应答，将寻找下一个空闲频道进行呼叫。十个频道全部呼叫一遍约需15秒，称为慢扫呼叫。

可以看出使用导引信号的无中心方式有以下特点：

1)只要有一个座机(外线)空闲，所有的内线—内线或内线—外线呼叫均可以最快速度进行接续(除非发生争抢)。

2)在座机(外线)全部被占用的情况下，内线—内线呼叫一般可在1.5秒之内完成接续。

3)在存在强大干扰或距离较远，致使信号不正常的情况下，一般也可在15秒之内完成接续(否则给出“忙音”或者给出无法接通提示)。

4)子机可以由导引信号得知是否有空闲外线。还可以在存在导引信号时进入“省电”状态，即间歇地进入守候侦听。

5)发射导引信号的座机并不介入与其无关的呼叫接续工作(除非内线呼叫外线，或者它所连接的外线呼叫内线)，所以仍是一种无中心的组网方式。但这种方式又充分地利用了座机的空闲状态这一“资源”，使得网中空闲成员能尽快定位在空闲频道。

本发明提出一种采用上述方法的子机电话设备，包括：天线双工滤波器，由高频放大器第一、二混频及中频放大器、鉴频及音频放大器、耳机组成的接收电路，由话筒及话筒放大器、调制器、发射功率放大器组成的发射电路，由频率合成管理器以及单片微机和键盘组成的控制电路，其特征在于在所说的双工滤波器与发射电路和接收电路之间连接有一个电控双刀双向开关，所说的控制电路还包括予先编制固化在微机存储器中的导引双工信道选址控制程序。

本发明提出一种采用上述方法的座机电话设备，包括：天线双工滤波器，由高频放大器第一、二混频及中频放大器、鉴频及音频放大器组成的接收电路，由调制器、发射功率放大器组成的发射电路，由频率合成管理器以及由单片微机组成的控制电路，其特征在于在所说的双工滤波器与发射电路和接收电路之间连接有一个电控双刀双向开关，所说的控制电路包括予先编制固化在微机储存器中的导引双工信道选址控制程序，还包括有线/无线转换器。

本发明提出一种用于上述设备的电控双刀双向开关，主体是四个开关二极管，连结成类似于整流电桥的形式。所说的整流电桥的直流输出正端，连结到发射机功率放大器的输出线圈(兼作发射功率放大的直流供电通路)。所说电桥的直流输出负端，经隔流后连结到接收机输入端。所说的正、负端之间有一个用多个电阻限流的直流通路。所说的多个电阻接点上，连有滤除高频成份的电容。所说电桥的两个交流端，分别与天线双工器两个通道相连结。一对反相的直流电控信号分别经电感线圈加到这两个端点。

本发明有以下特点：

1)只要10个频道(中国94标准)不被全部占满，在相互的作用范围之内，多个子机可以自由地组对通话。内线与外线之间(即无绳网与有线网之间)的通讯建立过程与两个普通子机间通讯过程差不多，只不过是：座机要用外线传送来的信号取代普通子机的人工按键操作，来呼叫其它移动子机；或者在座机与移动子机建立无线联系后，要用接收到的移动子机的信号，代替人向有线网进行摘挂机和拨号操作而已。所以，这种网的子机数和座机(即“外线”)数可以不受限制。座机即是一个具有特殊功能的“子机”。

2)不仅子机可以移动，甚至整个网络都可以“移动”。相同网号、密码的子机可以随时随地组网，只是脱离固定座机后不能打外线而已。

3)由于不需要座机转发，一对子机通话时只占一个频道(集群方式需要两个频道)。子机之间通话时，并不占用座机，因此座机仍可正常工作。

4)每个子机和座机的成本将只比普通无绳子机略高。

这种方式的缺点：是由于没有座机进行转发，作用距离受影响。没有管理中心，将使系统工作稳定性受到一定影响。但综合比较，优点远大于缺点。

附图简要说明：

图1为本发明无中心多信道选址室内无绳网的组成框图。

图2为本发明无中心多信道选址室内无绳网实施例框图。

图3为本实施例子机结构框图。

图4为本实施例被呼状态时二极管开关电桥电原理图。

图5为本实施例主呼状态时二极管开关电桥电原理图。

图6为本实施例实用的高频收发模块电路原理图。

图7为本实施例SAMSUNG的单片无绳电话芯片KB8527B结构框图。

图8为本实施例子机配用的控制电路原理图。

图9为实施例子机配用的控制电路功能框图。

图10为实施例座机配用的控制电路原理图。

图11为实施例座机配用的提示语音产生模块原理图。

图12为实施例座机配用的控制部件功能框图。

图13为实施例座机开机守候状态流程图。

图14为实施例座机被导守候状态流程图。

图15为实施例子机守候状态流程图。

图16为实施例主呼处理流程图。

图17为实施例子机被呼处理流程图。

图18为实施例座机被呼处理流程图。

本发明设计的一种室内无绳电话网实施例，如图2-图18，结合附图分别描述如下：

本实施例总体结构如图2所示，是一个由两根外线、两个座机、七个子机组成的室内无绳网。每个座机由一个图6所示的高频电路，和一个图10、11所示的的座机控制电路组合而成。每个子机由一个图6所示的高频电路，和一个图8所示的的子机控制电路组合而成。它们共用一个网号“12”。座机的身份号分别为“01”和“02”，子机的身份号分别为“21”至“27”。

图3是一个子机结构的整体框图。在结构上，与普通的无绳电话差别在于：天线双工滤波器和接收部分的高频放大器、发射部分的功率放大器之间，插进了一个电控双刀双向开关。

它的接收部分由高频放大器、第一混频、第一中频放大、第二混频、第二中频放大、鉴频及音频放大等组成。发射部分由话筒放大器、调制器、发射功率放大器等组成。频率合成管理器为收发所共用。单片微机和键盘组成整机的控制电路，它能产生发送的无线数字信令TXD，并对接收到的无线数字信令RXD进行分析。频率合成管理器根据单片微机的频道控制信号(DATA、EN、CLK)编程，给接收部分提供第一、第二本振信号，以决定接收频率；给发射部分提供发射载频信号以决定发射频率。以上线路除单片微机、调制器、发射功率放大器之外，在一个单片集成无绳电话芯片中就可全部实现。

与天线接口的、用以分隔接收、发送两部份的天线双工器选用了分隔性能较好的声表面波双工滤波器，将天线分成了45MHz和48MHz两个双向的频段通道。声表面波双工滤波器(定型产品)两个频段的信号只能在各自的通道上双向“畅通无阻”(实际为：在导通范围内损耗小于4db)，而不能进入对方的通道(实际上阻挡能力大于35db)。由于它已具有足够的选频能力，在接收部分的高频放大器完全可以使用宽带(3MHz)方式，使对45MHz-48MHz的信号都能同样接收(一般无绳电话设计为1MHz左右的窄带)。一般来说，发射部分本身的带宽都够3MHz，不必特别设计。插入的电控双刀双向开关根据微电脑送过来的控制信号(Us、Uc)，可以把45MHz通道连接到子机的发射部分，48MHz通道连接到子机的接收部分(进入守候被呼状态)；也可以反过来，把48MHz通道连到发射部分，45MHz通道连到接收部分(转入主呼状态)，即是说，它可以实现输入部分的收发频段倒转。最终的频率选定工作由频率合成器根据单片微机送过来的频道控制信号(DATA、EN、CLK)完成。这个双刀双向开关也可以是一个双刀双向继电器，但是，考虑体积、耗电和成本，采用二极管开关电桥为佳。

图4、5为二极管开关电桥的结构原理图，该电桥用了四个开关二极管。图中“45MHz”和“48MHz”是声表面波双工滤波器的两个通道。在守候或被呼状态，如图4所示，Us端加上直流高电压，Uc端接地时，直流电流i经高频扼流圈L1，二极管D1，电阻R1、R2，二极管D4，高频扼流圈L2到地。在R1、R2上产生的直流压降使得二极管D2和D3截止。因而，48MHz通道上的交流信号可以经过导通的D4和电容器C3到达接收部分的输入端。而发送部分输出的发射信号可经导通的D1到达45MHz通道(最后经天线发射)。L1和L2用来阻止高频成分的分流。电容C1用来短路经R1、R2泄漏的高频信号，防止两个通道的相互串扰。在主呼状态，如图5所示，当Uc加上直流高电压，Us接地时，直流电流i将流经L2，D3，R1、R2，D2，L1到地。二极管D1和D4将截止，而D2、D3将导通。45MHz通道将连到接收部分，48MHz通道将与发射部分连通。实现了收发频段的倒转。L1、D1或者L2、D3同时是发射末级放大器的直流供电电路，这就保证了D1和D3有足够的交流导通能力。

本实施例子机的高频收发电路及其核心部件结构框图如图6、图7所示。

图6为高频收发电路原理图。它与图3的结构是一致的，但没有包括单片微机和键盘(另见图8)。在硬件结构上，与普通无绳电话的差别只是在于：天线双工器与主体线路之间插进了一个本发明所提出的二极管开关电桥。

它的核心部份是一块南韩SAMSUNG公司的单片通用无绳电话芯片KB8527(也可选用美国MOTOROLA公司的MC13109，只是引脚位置等稍有不同)。图7是它内部的结构框图，它内部集成了除接收机高频放大器、发射机压控振荡和功率放大器之外的全部收发电路，包括频率合成器和话音电平压缩—扩展器。

它经连接器J1与控制电路相连接。J1第8脚的DATA、第9脚的EN、第10脚的CLK为送来的频率合成器串行编程信号。它可以指定KB8527的收发频率。它还可以打开或关闭KB8527的话音通路，以免信令在传送过程中受话音的干扰。J1的15脚和16脚的U_s、U_c信号将如前所述，用来使天线收发频段倒转。J1的11脚RXD为由天线接收到的信令数据信号。J1的14脚TXD为待经天线发送的信令数据信号。

KB8527在收到载频后，能在它第5脚产生一个CDO信号，送到连接器J1的12脚，以指示当前接收频率是否有无线信号。当子机蓄电池电压不足时，KB8527的第10脚将产生LBD信号，送到连接器J1的7脚。J1的13脚TPC信号用来控制发射部分的电源开关。在守候状态下它是关闭的，以免干扰其它用户。

全部线路使用表面贴装器件，可以设计在一块50×60mm²的双面印制版上。

接收部分可简单描述为：

天线ANT在指定频道(如前所述，由二极管开关矩阵D1、D2、D3、D4等根据U_s、U_c信号确定)接收到的信号经L4、C4、C5进一步预选和匹配后，进入高频放大器Q1。它的收集极负载L5、C6及KB8527的输入阻抗构成3MHZ的宽带谐振回路，以覆盖45MHZ和48MHZ两个分离的接收频道。放大后的信号由KB8527的42、43脚(1MIA、1MIB端)进入它内部的第一混频器。由该片完成第一混频、第一中频放大、第二混频、第二中频放大、鉴频、数字信号整形、话音信号扩展，以及音频功率放大后，经17、18脚(SA01、SA02端)输出到J1的3、4脚(AFR1、AFR2)，给控制电路中的耳机(喇叭)或有线无转换器。

图中与KB8527的39、40脚相连的L6和C12是第一本振的外接振荡回路，与片内的变容管等一起构成压控振荡器作为第一本振。根据频率合成器的编程，45脚(PDR)输出的直流控制电压经C9、R7、R9、C10、C11、R8等滤波后对第一本振频率进行调节，使其稳定在比所需接收频率低10.7MHZ的固定差频上。

与KB8527的37、38脚相连的FLT1是第一中放带通滤波器。当近距离之内存在多对通话用户时，为了保证相互之间的邻道抗干扰性，这里使用了石英晶体滤波器。而KB8527原来设计是匹配陶瓷滤波器用的，所以加入了L11、C13和C14，以改进匹配。

与KB8527的35、36脚相连的Y1为第二本振10.245MHZ石英晶体谐振器。C16、C17和VC1构成三点电容反馈电路。VC1可以微调校准振荡频率。该频率同时作为频率合成器的基准振荡频率。

与KB8527的32、34脚相连的FLT2是第二中频(455KHZ)陶瓷带通滤波器。29脚连接的L7和C20是第二中频的鉴频线圈。28脚RAO端是鉴频器的解调输出，它的一路经R10、C21、C22，加到27脚进行数字整形。整形后的方波由26脚输出，作为接收数据信号RXD，经连接器J1送到控制电路解码，以得到数字信令；另一路经R13、C23、R14、C24和C25加到22脚进行话音电平扩展，再由20脚经C30、R17、C31加到19脚进行功率放大后，在17、18脚输出给耳机(喇叭)。19脚还可接收J1第二脚经C33、R19送来的音频信号TON，在耳机(喇叭)中产生振铃音、回铃音、拨号音等音响。

发射部分可以描述为：

由连接器J1的第5脚送来的话筒信号AFT由KB8527的14脚(CPI+)送入片内，进行话音电平压缩后，在2脚CO端输出。经R30、R28、C44等加到3脚SFI端限带(3KHZ)放大后，再由4脚SFO输出经C46和VR2加到变容管VD2，实现话音调频。连接器J1的14脚送来的发射信令数字信令TXD可经R23、C39、R24、C40、C47等限带后同样经VD2实现调频。VR2用来微调调制频偏，或调制灵敏度。变容管VD2的电容与C50、C51、VD1及L9等组成发射压控振荡管Q2的谐振回路。该回路的谐振频率除了如上可受话音和待发射的数字信令调制外，根据频率合成器的编程，KB8527第一脚(PDT)输出的直流控制电压经R31、R32、C48、C49和R33滤波后，加在变容管VD1上，使谐振回路中心频率稳定在所需的发射频率上。

Q2发射极输出的振荡信号经C56加到发射功率放大器Q3。它的功率输出经L11、C60、C61匹配和选频后加到二极管开关矩阵，经声表面波双工器DUPLEX1的指定通道进入天线发射。

本实施例子机配用的控制电路及功能框图如图8、9所示。

图8是普通子机配用的控制电路。它的核心部分是一个8位单片微机8751。图9是它的功能框图。图8、9与图6配套即成为一个完整的子机。

图8中，S17是摘机/挂机按键开关。它连接在8751的P3.3端，即该片的中断申请INT1端，可以随时申请摘机或挂机。一个16键的键盘连接在8751的P1.0～P1.7端。在摘机状态，单片机将对它进行交叉扫描，检测用户输入的键码。在8751的P0.4～P0.7端连接了一片串行E²PROM(电可擦写只读存储器)93C06，用来写入和保存子机的网号、身份号、通讯密码，P0.3连接的写码开关SW用来通知单片机是否允许和进行写入。写入通过键盘进行。8751的P0.0端连接的发光二极管(LED)用来作为被呼、摘机等各种状态的指示。

控制电路经连接器J1与高频部份连接。其上各个信号的作用已如前描述。图中LS1是耳机(喇叭)，经J1直接连接到了高频部份的音频功放输出端。话筒M1则直接连到了高频部份的音频调制输入。由于单片机没有很强的电流输出能力，为了驱动高频板上频段倒转用的二极管电桥和发射机功率放大器供电，使用了两个三极管Q1和Q2作为U_s、U_c的电流放大器。

本实施例座机配用的控制电路、提示语音模块及功能框图如图10、11、12所示，它们与图6配套即成为一个完整的座机。

比较图9和图12的结构可以看出，两者同样地包含有对高频电路的控制功能(都经J1连接器对高频部份进行控制)。不同的地方只是在于，图12用它上方的“有线—无线转换器”取代了图11的人工操作的摘挂机开关、键盘以及话筒、耳机(喇叭)。其功能可描述如下：

外线信号经L1、C8、C9、C10及RV1组成的滤波、避雷接口电路进入。在处于“挂机”状态时，外线送来的25HZ振铃信号将由振铃检测电路的D6、D7变成直流电压使D8和光耦U2导通。单片机P3.5端的/RING信号变低，而得知振铃信号的到来。

在需要向外线摘机时，单片机P3.6端发出/REL信号，使三极管Q1导通，继电器K1吸合，直流恒流负载三极管Q2经整流桥D1～D4加到外线，向外线示摘机。

外线经隔离变压器T1与二/四线转换器U1A、U1B相耦合。来自外线的音频信号经U1B分离出来，需向外线传送的音频信号，如高频电路接收到的话音AFR1、AFR2，以及DTMF检测/产生器U3产生的双音多频拨号信号，将经U1A送入外线。外线呼叫子机时，用来提示外线另一端的主呼用户，进行二次拨号的提示话音(由图11的模块产生，经J2连接)VOIA直接加到变压器T1进入外线。

DTMF检测/产生器U3(MT8880)可以检测到外线加拨的双音多频(DTMF)二次拨号。每收到一个双音多频二次拨号，它将产生一次中断申请/INT1送到单片机P3.3端。在子机经座机呼叫外线时，U3用来产生对外线的双音多频拨号。单片机经P1.0～P1.6(C0～C6信号)对U3进行管理。

信号音检测器U4(LM567)用来检测外线上是否出现450HZ信号音。检测的结果/TONE加到单片机的P3.4端。根据该信号的有无、断续时间等，就可知道外线是否送来拨号音、回铃音、忙音。

P0.0和P0.1连接的两个发光二极管D9、D10分别用来指示外线和无线部份的工作状态。

与子机控制部件相同，座机也使用93C06作为网号、身份号存储器，SW1是写码开关。写码可利用一个与它接通了的有线电话的键盘。外加的提示语音模块(图11)经连接器J2连接。单片机用P1.0～P1.7端的C0～C7线对它进行管理。J2的VOIA信号为提示音录放音频信号线，/RECD为重新录音申请线。

J1是与高频部件的连接器，它的信号功能与图6、8是一致的。

图11是提示语音产生模块。它的J4与图10中的J2相连接。图中表示的，是使用静态随机存储器HA628128作成的半分钟可重录语音存储器。此时，跳线J1～J3应选择1-2连通、3开路。这样，当开关S1闭合，/RECD信号变低时，控制电路中的单片机进入提示音录制程序。利用一个有线电话打进来，就可重新录制提示音。关机后，蓄电池BT1将保持存储器中的话音信号长期不消失。如果把J1～J3的跳线改为2-3连通，1开路，就可以使用事先固化好在EPROM中的提示音。由于该电路为厂家标准电路，故不赘述。

本实施例的信令设计如下：

主呼和被呼双方在通话前的呼叫-应答过程中，依靠串行方式传送的数字信令交换信息。考虑到无中心体制的特点，信令系统的设计除了完备性外，应尽量保证建立通信联系过程的可靠性和稳定性，允许足够多的信息冗余量。1、频道编码(导引信号用)

5位二进制编码：00001B～11111B。11111B表示无频道可选或暂缺。对于中国94标准，00000B～01001B对应1～10频道。2、无绳网号

同一无绳网的子机和座机有相同的6位二进制网号，以便于和邻近的其它无绳网相区分。3、子机和座机身份号

同一网中的各个子机和座机均有各自的6位二进制身份号以便于相互区分。座机编号为000001B～001111B；移动子机编号为010000B～111111B。000000号为子机呼叫外线、但不指定具体座机时使用。4、码型和码率

使用“传号反相码”(CMI码)，码率为1200bit/s。5、调制方式

窄带调频，频偏±3～4.5Khz。6、信令格式

1)位同步   16个交替的“1”和“0”(相当于8位CMI码“0”)

2)帧同步   8位CMI码：“11100100”

3)信令码   32位BCH码，有效位21位，称为信令主体，10个监督位，1个奇偶校验位。

4)信令总长 48位7、信令主体

信令主体(32位BCH码中的前21位)如下定义：

FL位、  C组、  T组、  N组、  S组。

(1位)  (2位)  (6位)  (6位)  (6位)

FL位为命令/信息标志位。为“0”时表示是一条信令；为“1”时表示是用户传送的数字信息。

C组为命令位。“00”为拆线命令；“01”为呼叫/应答命令；“10”为拨号命令；“11”为状态传送命令。

在拆线和呼叫/应答命令中，T组用来传送信令接收者(目的)的身份号；而在拨号命令和状态传送中则另有定义。

N组一般用于传送无绳网的识别号，只在状态传送时的口令问答命令中另有定义。

S组一般用于传送发出信令者的身份号，只在状态传送时的口令问答命令中另有定义。8、拨号信令

对于C组命令位为“10”的拨号信令，其T组6位的前四位传送拨号码，后两位传送校验码。前四位如下定义：

0001～1010   “1”～“0”

1011、1100   “*”、“#”

1101          重拨码

1110          刷新码

1111          保留待定

0000          重号码

其中重号码用来替换和前一位相同的拨号。校验位的校验方式待定。9、状态传送命令

对于C组命令位为“11”的状态传送信令，T组6位码另行定义如下：

0XXXXX          导引状态命令，后5位指定一个备用空闲频道。该5

                位全为“1”时表示暂缺。

100000          导引座机放弃导引命令。

100001          导引座机导引转移命令。

100010～100111  保留待定。

101PHR          等待状态命令。用于主呼、被呼沟通后传送已方状态和等

                待对方状态的变化。其中后3位定义如下：

                P-通话暂停标志

                H-摘机标志

                R-振铃标志

11XXXX          口令问答。座机响应子机外线申请后，用该命令向子

                机发布一个随机询问口令。该口令由T组的最后四位

                和N组、S组共16位组成。子机经过密钥运算后，用

                该命令向座机回答同样位组成的16位的运算结果。信令的使用举例1、如果一个网号为12、身份号为34的子机欲呼叫网中身份号为56的子机，其信令过程如下：

1)主呼在呼叫频率上发出如下的21位信令码(不计BCH校验码)

   001        111000       001100     100010

呼叫/应答    被呼身份号    网号12     主呼身份号

信令         56的二进码    的二进码   34的二进码

2)被呼者将在应答频率上发出如下的应答码

  001        100010        001100     111000

呼叫/应答    主呼身份号    网号12     被呼身份号

  信令       34的二进码    的二进码   56的二进码

3)主呼者收到应答后将改发等待状态码

 011  101      0          1       0    001100    100010

等待状态码  话路未开  主呼已摘机  闭铃  网号    主呼身份号

4)主呼改发等待状态码后，被呼将开始振铃，并发出振铃等待状态码

011  101         0       0       1/0     001100    111000

等待状态码  话路未开  未摘机  振铃/停铃   网号    被呼身份号

其中振铃标志将随铃声的开关而变化。

5)被呼用户摘机后，将向主呼方发出0.5秒的带摘机标志的已摘机等待状态信令，并开通话路。

011  101      1       1       0   001100    111000

等待状态码  话路开  已摘机  停铃   网号    被呼身份号

主呼收到该信令后，停发信令，打开话路，双方进入通话阶段；

6)当一方率先挂机时(以被呼先挂机为例)，将在拆线前发出0.5秒的拆线信令：

  000        100010      001100    111000

拆线信令    主呼身份号    网号    被呼身份号

主呼方在收到对方拆线信令后，将给用户送忙音催促挂机。挂机后拆线前也将发出0.5秒的拆线信令。2、如果被呼的是座机外线

1)它首先如上向主呼方发出应答码，待主呼方改发等待状态信令后，将发出一条如下的询问口令信令：

011  11      XXXX  XXXXXX  XXXXXX

询问口令    16 位 随 机 询 问 码

  信令

2)主呼者将对收到的16位随机询问码进行事先规定好的密码运算，将16位结果以与上相同的方式发回座机，如果回答正确，座机向外线摘机，开通话路，并发出0.5秒带摘机状态标志的等待状态信令。

3)主呼子机收到已摘机状态信令后开通话路，用户听见外线拨号音后开始拨号，子机将以如下方式向座机发出拨号(仍以网号12，身份号34的子机主呼为例)

  010      XXXX      00     001100     100010

拨号信令  拨号码   (暂空)    网号    主呼身份号

如果后一个拨号与前一个号相同，后者的拨号码将以重号码代替，即成为：

   010     0000     00     001100    100010

拨号信令  重号码  (暂空)    网号    主呼身份号3、处于导引状态的座机1)将在导引频道的应答频率上发出如下的导引信令(网号为12，身份号为01的座机)：

011  0          XXXXX        001100     000001

导引信令    备用空闲频道号    网号    座机身份号

2)如果由于当前频道被占用，它将发出一条导引转移命令后，转向备用空闲频

  道继续导引：

011  100001    001100     000001

导引转移信令    网号    座机身份号

3)如果该座机被占用，将发出如下的放弃导引信令：

011  100000   001100    000001

放弃导引信令    网号    座机身份号

有关座机与子机的工作过程和信令的详细使用情况见以下的流程图说明。在下面的叙述中，以中国94标准为例，将划给无绳电话的48.250MHz-48.475MHz频段称为呼叫频段。它共有间隔25KHz的十个呼叫频率。45.250MHz-45.475MHz称为应答频段，它有与呼叫频段相对应的十个应答频率。一个呼叫频率与它对应的应答频率构成一个完整的双工频道。如前所述，本发明所设计的无绳话机，在任何一个频道上，可以在呼叫频率—发、应答频率—收，也可以反转过来：应答频率—发、呼叫频率—收。所有的呼叫、应答过程及导引信号，均是以上述数字信令格式完成。系统中可能有多个与外线连接的座机。

本实施例的软件程序工作流程图，如图13-18所示，分别描述如下：

图13为座机开机后或通话后拆线进入守候状态的工作流程图，其步骤为：

1)开机或拆线后首先进入a框，对全部十个频道进行忙闲搜索登记。如果发现有同一网号的其它座机在发射导引信令，将经b框转入j框进入被导守候状态(参见图14)；

2)如果全部频道没有发现有其它座机导引，将经b框进入c框，标记当前状态为“失导”状态，寻找或根据忙闲登记核实一个导引空闲频道，并在可能的情况下指定另一个空闲频道为备用空闲频道。进入d框后，在选定的空闲频道应答频率上发射导引信令，并标记当前座机状态为“主导”状态；

3)e框将检测外线是否传来振铃信号，如有，将转k框向外线摘机(图10、12中的继电器K1吸合)，然后由1框转到主呼处理程序(参见图16)；

4)如果没有外线的振铃信号，将进入f框检测当前频道(导引的空闲频道)上是否出现信号。如果频率仍为空闲，将循环返回c框继续发射导引信令。否则进入g框判别呼叫频率上的信号是否为子机呼叫外线的信令；

5)如果确定是子机在呼叫外线，将转入m框。发射一条放弃导引信令后，进n框转入座机被呼处理程序(参见图18)；

6)如果出现的信号并非呼叫外线，说明该频道已被占用。将进入h框检查是否预留了备用空闲频道。如有，由i框转入备用空闲频道后返回c框核实忙闲后在新的频道上发射导引信令。否则由o框循环进入下一频道，再返回c框重新寻找空闲频道进行导引。

图14是在网中已经存在一个导引座机的情况下，其它的座机将同一个普通子机一样进入被导守候状态的工作流程图，其步骤如下：

1)来自图1的进入被导状态的座机进入a框后，将定位在发现导引信令的频道上，并标记为处于“被导”状态；

3)进入b框后，如果检测到外线出现振铃，将转到g框向外线摘机，由h框转入主呼处理程序(图16)。否则将进入c框；

4)在c框将检测所处的导引频道应答频率是否仍有导引信令。如有，则返回b框继续守候外线传来的振铃信号。因此，在被导守候状态下的座机并不理会子机对外线的申请；

5)如果经过一段时间检测不到导引信令，将进入d框检查原先的导引信令中是否指定了备用空闲频道。如有，将在i框转入备用频道返回b框继续检测是否能收到导引信令。否则进入e框，标记为失导状态，由f框返回图1的开机守候入口争抢导引权。

图15是一个无线子机开机或通话拆线后，进入守候状态的工作流程图，其步骤如下：

1)首先进入m框，标记当前处于“失导”状态。然后进入a框，判别用户是否摘机发起主呼。如是，转入k框进入主呼处理程序(图16)。否则进入b框；

2)在b框将对当前频道的呼叫频率进行检测。如果发现有对本机的呼叫，将经j框转入子机被呼处理程序(图17)。否则进入c框；

3)c框将检测当前频道应答频率上是否有导引信令。如果没有，将进入l框，循环转入下一频道后返回m框继续搜索；

4)如果发现导引信令，将进入d框，子机定位在该导引频道并标记进入了“被导”状态；

5)进入被导状态的子机在e、f框中循环检测是否用户摘机发起主呼，呼叫频率是否空闲。如用户摘机发起主呼，将由k框转入主呼处理程序(图16)。如果发现呼叫频率出现信号，将进入g框判断是否在呼叫本机；

6)如果确认是呼叫本机，程序将由j框转入子机被呼处理子程序(图17)。否则在导引频道被占用后将在h框判别导引指令是否指定有备用频道。如有，将在i框转到备用频道后返回m框，回到“失导”状态，重新进行上述检测。如果没有备用频道，则在l框循环进入下一频道后返回m框。

图16为座机和子机公用的主呼处理程序，其步骤如下：

1)首先将在a框对来自图13或图14的座机、或者图15的子机是否已进入导引(主导或被导)状态进行判别。如果已经进入导引状态，可以绕过b框直接进入c框发起呼叫。否则，需先经b框搜索到一个空闲频道才能进入c框；

2)在已经定位到了一个空闲频道后，进入c框将给出拨号提示，并等待子机键盘拨号或外线加拨的二次拨号。如果是子机发起主呼，只要产生一个拨号音(图8、9将产生400HZ的TON信号加到耳机(喇叭)功放输入端)作提示就可以了。如果是外线经座机发起主呼，应该由座机的提示话音模块向外线发出拨号的话音提示。提示对方加拨二次拨号，以转向无线子机；

3)收到子机键盘拨号或外线的二次拨号后进入d框，程序将根据拨号在呼叫频率上发出呼叫信令；

4)如果1.5秒内收不到期望的应答信号，将经e框、f框、g框返回b框循环搜索一个新的空闲频道继续呼叫。如果全部十个频道均搜索或呼叫了一遍，将由g框转到h框发出呼叫失败指示，给出忙音，待用户挂机后进入由i框进入j框进行拆线处理，然后回到座机或子机各自的开机守候状态(图13或图15)；

5)如果收到了期望的应答，将由e框进入l框改发等待状态信令，以通知对方应答信令已收到，等待被呼方的下一步操作。如果是子机呼叫外线座机，座机将会发回一个询问口令的信令。程序在m框检测到该信令码后，将进入n框进行回答后返回m框。如果回答不正确，座机将会改发拆线信令，使程序经m框、o框进入h框，给出忙音表示呼叫失败。待用户挂机后经i框进入j框拆线后回到子机的开机守候状态；

6)如果子机回答座机口令正确，座机将在向外线摘机后改发带摘机标志的状态信令。如果被呼方是一个子机，在收到主呼的等待状态码后，并不询问口令，将直接发回振铃/停铃等待状态信令。这将使程序由m框经o框、p框进入q框，给出呼叫成功指示，产生回铃音(产生400HZ的TON信号加到耳机(喇叭)功放输入端)；

7)程序将在q、r框之间循环等待对方用户摘机，如果对方是一个子机，用户摘机后将发来带摘机标志的状态信令。程序由r框进入s框关闭回铃音后，打开话筒和耳机等话音通路，双方就可开始对话。然后，程序在s框、t框、v框之间循环等待，一直到用户挂机或对方拆线后，由v框脱出进入h框。如果用户已挂机，将经i框、j框拆线后回到开机守候状态。在对方拆线用户尚未挂机的情况下，h框将给出忙音催促用户挂机；

8)如果被呼方是座机，对方将向外线摘机后开通话路，发来带摘机标志的等待状态信令。该程序由r框进到s框打开话路后，用户将听到外线拨号音。此后，t框每检测到子机键盘上的一个拨号，将在u框关闭话筒(防止干扰)后，用数字信令方式向座机发出拨号信令。然后再经v框返回s框重开话筒，直到对方拆线或用户挂机后同上返回守候状态。

图17为子机被呼处理流程图，其步骤如下：

1)来自图15的子机首先进入a框，在当前频道的应答频率上连续发应答信令，直到主呼收到应答，改发等待信令后才经b框脱出进入c框；

2)在c框给出被呼指示即振铃信号，提示用户子机被呼。该信号可以是TON端产生的一个间断的1200HZ方波音频信号，加到子机的音频功放输入端，能在耳机(喇叭)中产生足够的音量。程序同时向主呼发出振铃/停铃等待状态信令，直到用户摘机，才经d框脱出进入e框；

3)进入e框后，首先向主呼方发出带摘机标志的状态信令。然后打开话路，即打开话筒到发射部分的通路和接收部分到耳机(喇叭)的通路，使通话得以进行；

4)此后程序将在f框、h框循环检测对方是否拆线或用户是否挂机。对方拆线后将由f框进入g框打开忙音催促用户挂机。用户挂机后将由h框进入i框拆线处理后回到图15的守候状态入口。

图18为座机被呼处理流程图，其步骤如下：

1)来自图13的座机首先进入a框，在当前频道的应答频率上向主呼方(子机)发回一个应答码。主呼子机收到后将改发等待状态码。这将使程序由b框脱出进入c框；

2)在c框，程序将向主呼子机发出询问口令的信令。如果主呼子机回答出错或给定时间内作不出反应，都将使程序经d框转入j框拆线后由k框回到图13的座机开机守候入口；

3)如果子机回答正确，程序由d框进入e框。向外线摘机(图10、12的继电器K1吸合)，并向主呼子机发出带摘机标志的状态信令，然后进入f框打开话路，将外线传来的拨号音传送给主呼子机；

4)此后程序将在f框、g框和i框之间循环检测是否主呼子机发来一个新的拨号、或者主呼子机拆线，或者外线拆线后传来了忙音。当每收到一个主呼子机新的拨号，将转入h框暂时关闭话音电路后，由DTMF拨号音产生器(图10、12中U3)向外线发出一个拨号，然后回到f框打开话路继续循环；如果检测到子机拆线或外线忙音，将脱出循环，由i框进入j框拆线处理后，再由k框回到图13的开机守候状态。

在上述所有流程图过程中，可以检验是否误码来判断有否发生多个机器在同一频率上发射，造成“碰撞”或“争抢”(当然也可能是信号太弱，受到干扰)的情况。可以按照通常随机退避的办法来处理“碰撞”和“争抢”。此外，许多等待过程必须加以时间限制。

Claims (6)

1、一种室内无绳电话网实现方法，其特征在于，由多个经外线连接到有线网的座机和多个移动子机组成无中心方式无线的室内电话网，所说的同一网中座机、子机均使用同一网号、同一密码，且每台座机、子机有各自不同的身份码，所说的无绳电话网采用双工收发频段倒转及导引式无中心双工多信道选址方法；其实现方法具体包括子机的“守候”工作流程和子机发起呼叫的工作流程；

所说的一个子机的“守候”工作流程步骤如下：

1)刚进入守候流程处于“失导”状态的子机，循环搜索各信道，直到发现对自身的呼叫，或座机的导引信号；

2)如果收到座机的导引，子机处于“被导”状态，将守候在它指示的空闲频道上等待呼叫；

3)“被导”状态下的子机收到不是针对自身的呼叫后，将转入备用空闲信道，或回到“失导”状态；

4)任何状态下，收到对自身的呼叫后，将向主呼发出振铃应答信令，向用户振铃；

5)用户摘机，向主呼发出已摘机信令后，进入通话状态；

6)用户挂机，重新进入守候流程；

所说的一个子机发起呼叫的工作流程步骤如下：

1)子机将收发频段倒转后进入主呼流程；

2)在导引座机指示的或在无导引时扫描到得到的空闲频道发出呼叫信令；

3)预期的时间内得不到被呼者的应答将循环进入下一空闲频道继续呼叫；

4)收到被呼者的振铃应答信令后，给出回铃音；

5)收到被呼者的已摘机信令后，进入通话状态；

6)用户挂机，收发频段再次倒转，回到“守候”流程。

2、如权利要求1所说的无绳电话网实现方法，其特征在于所说的收发频段倒转方法为：不论是座机或是子机，在发起呼叫时，使用被命名“呼叫频段”中的频率进行发射；而在应答呼叫时，使用另一个被命名为“应答频段”中的频率进行发射。相应地，发起呼叫时，其接收应该在“应答频段”；而守候和应答呼叫时，它接收的应该是“呼叫频段”。

3、如权利要求1所说的无绳电话网实现方法，其特征在于，所说的导引式无中心双工多信道选址方法为：存在空闲座机时，其中一个空闲座机用来向子机发出导引信号，指明当前首选的空闲频道和备用的空闲频道；座机无一空闲时，网络失去导引，所有处于守候状态的子机各自循环扫描所有频道。

4、一种采用如权利要求1所述方法的子机电话设备，包括：天线双工滤波器，由高频放大器第一、二混频及中频放大器、鉴频及音频放大器、耳机组成的接收电路，由话筒及话筒放大器、调制器、发射功率放大器组成的发射电路，由频率合成管理器以及单片微机和键盘组成的控制电路，其特征在于在所说的双工滤波器与发射电路和接收电路之间，连接有一个电控双刀双向开关，所说的控制电路还包括予先编制、固化在微机储存器中的导引式多信道选址控制程序。

5、一种采用如权利要求1所述方法的座机电话设备，包括：天线双工滤波器，由高频放大器第一、二混频及中频放大器、鉴频及音频放大器组成的接收电路，由调制器、发射功率放大器组成的发射电路，由频率合成管理器以及由单片微机组成的控制电路，其特征在于在所说的双工滤波器与发射电路和接收电路之间连接有一个电控双刀双向开关，所说的控制电路包括予先编制、固化在微机储存器中的导引双工多信道选址控制程序，还包括有线/无线转换器。

6、一种采用如权利要求4或5所述电话设备，其特征在于所说的电控双刀双向开关，主体是四个开关二极管，连结成整流电桥的形式，所说的整流电桥的直流输出正端，连结到发射机功率放大器的输出线圈，所说电桥的直流输出负端，经隔流后连结到接收机输入端，所说的正、负端之间有一个用多个电阻限流的直流通路，所说的多个电阻接点上，连有滤除高频成份的电容，所说电桥的两个交流端，分别与天线双工器两个通道相连结，一对反相的直流电控信号分别经电感线圈加到这两个端点。

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