移动无线收发信机和固定台的电话机或移动电话机之间有时要进行通讯联络,作为电话机和移动无线电话机的通讯系统有如图11所示的系统。
由移动台的无线收发信机100发射的发送电波由基地台无线收发信机200接收,线路接续装置300和由交换机400及与交换机400连接的电话机500构成的电话线路网相互连接。基地台无线收发信机200接收到的信号经过线路连接装置300和交换机400被送到电话机500。从电话机500向移动台无线收发信机100传送的信号通过以上的相反路径发送。电话机500有固定电话和移动电话两种情况。
一般的无线收发信机中,由于发射信号和接收信号相互干扰,不能用一个频率同时进行发送和接收。为了用无线收发信机实现实时送受话方式,通常必须要用二个频率。
实质上用一个频率同时进行实时发送和接收的无线通讯方式已在PCT申请的国际公开专利Wo91/02414(国际公开日1991年2月21日)的说明书中公开。
另外,1992年电子情报通信学会春季大会讲演论文集3-336页(″Simultaneous Transmitting and Receiving Method MobileRadio Using A Single Fraqency″Proceedings of 1992 IEICESpring Conference,paper No.B-769,page3-336,March15,1992)中提出了用一个频率同时送受话方式的车载无线收发信机。
用一个频率同时送受话方式能有效地利用频率,而且由于同时实时进行发送和接收,就使与电话机同样的使用状态成为可能。电话机分别给予电话号码,拨想要联络的对方的电话号码呼叫那个电话机,就可以进行通讯联络。在无线收发信机和电话机之间通讯联络的情况下,无线收发信机具有拨号功能,通过电话号码的联络使电话机与无线收发信机的线路接通之后,进行通话联络。
本发明把一个频率同时送受话方式无线收发信机用作移动台无线收发信机,能在移动台无线收发信机和电话机之间通讯联络。从无线收发信机向电话机的拨号使用DTMF(双音多频)信号方式。DTMF信号是不同的两个声音频率的模拟信号组合而成的拨号信号。
在本发明中,无线收发信机把DTMF信号和声音信号(通话信息)一起发送出去。按照本发明,无线收发信机可以使用待批在先国申请No.08/027,479(1993年3月8日申请)(U.S.5,355,363)、No.08/202,217(1994年2月25日申请)、No.08/223,976(1994年4月6日申请)和No.08/226,830(1994年4月13日申请)的说明书中披露的一个频率同时送受话方式。
用一个频率同时送受话无线方式的通讯中,先把通路的话音信号分割为一定时间(例如400ms左右)间隔,再把分割的各期间的信号压缩到一半以下的时间,给压缩的话音信号加上同步信号后发送出去。收到的压缩话音信号进行扩展使各分割区间连接起来,重现出原来的话音信号。由于发送时间被压缩到原始信号的一半时间以下,所以剩余的时间就被用作接收时间。因为发送和接收是按压缩的时间周期交错进行,所以实际上是发送和接收同时进行。
首先,再次参照图11对本发明的无线收发信机和电话机之间的发送方法予以说明。
首先,设本发明的移动无线收发信机100为同时送受话状态模式,移动无线收发信机中有用来拨电话机的号码的键盘,后面详述键盘的结构。当移动台的操作人员按压键来输入电话号码时,产生对应于键输入的DTMF信号,并由移动无线收发信机100发送出去,基地台无线收发信机200把收到的DTMF信号译码,把它变成为数字信号的形式。线路接续装置300根据已译码的DTMF信号对交换机400摘机,并对电话机500拨号(脉冲式拨号或DTMF拨号)。与此同时,由于基地台无线收发信机200是同时送受话状态的模式,所以电话机500和移动无线收发信机100可以通话。
从电话机500呼叫移动无线收发信机100时,从电话机500拨连接在线路接续装置300上的基地台无线收发信机200的号码,线路接续装置300检测到来自交换机400的呼叫音(振铃声)就摘机,同时基地台无线收发信机200处于同时送受话状态。如果摘机使回铃音停止,从电话机500用声音呼叫要呼叫的移动台。被呼叫的移动台的无线收发信机100的操作人员接通通话开关,由于处在同时送受话状态,所以电话机500和移动无线收发信机100可以通话。
下面参照附图说明本发明发送DTMF信号的无线收发信机的实施例的构成和动作。
图1是与话音信号(通话信号)同时发送DTMF信号的本发明无线收发信机实施例的方框图,按压DTMF用键盘1来输入对方的电话号码,DTMF用键盘1输入电话号码时,产生对应于键盘输入的数字信号18,DTMF编码器2把数字信号18变换成为由两个高低不同音频频率构成的DTMF信号19,压缩器4把DTMF信号19进行时间压缩,来自话筒3的通话信号(话音信号)也由压缩器4时间压缩。但是,当DTMF信号19从编码器2输出时,中断来自话筒3的通话信号,不发送通话信号。
DTMF信号和通话信号按规定时间(如400ms)分割开,并把分割开的各期间的信号压缩到一半以下的时间,把同步信号24加在经压缩的信号上,同步信号发生器7根据由控制器4产生的定时信号25产生同步信号24。
调制器11用已压缩的DTMF信号和通话信号调制载波,被调制过的信号由发送/接收器13发送出去。
另一方面,发送/接收器13收到的其他无线收发信机发送的信号由解调器12解调(检波)。因为经解调的信号21是经时间压缩的,所以在扩展器5被扩展为初始的时间,经扩展的接收信号22内的DTMF信号在DTME译码器8被变换成为对应的数字信号后出现在输出端9。
扩展后的接收信号22内的通话信号用扬声器10变成声音输出。
进一步,被呼叫方的无线收发信机(接收同步信号的无线收发信机)中的同步检出器6从解调后的信号21中检出同步信号,送到控制器14。控制器14根据同步信号产生定时信号17。根据定时信号17进行发送/接收器13的发送期间/和接收期间的切换。
压缩器4、调制器11、发送/接收器13、同步信号发生器7、解调器12、扩展器5、同步检测器12以及控制器14中的信号的时间压缩、发送、解调和扩展各动作可以用本申请相关的在先申请的美国专利申请08/027,479、08/202,217、08/223,976和08/226,830中展示的方法进行。
图2是图1的无线收发信机发送DTMF信号时的动作波形图,图中记载的各信号是对应图1的同一记号部分的信号。这个例子对从发送同步信号方的无线收发信机(下称呼叫方)发送DTMF信号的情况加以说明。
如图2(a)所示,在压缩器4把通话信息分割为每个规定期限T1的区段,在本例中每个期间约为400ms,发送信号被压缩到规定期间T1的一半以下的时间T2,而且从规定期间T1中分配给发送的期间T2之外的期间被分配来接收。每个规定期间T1都重复这种处理,从而以短时间交替切换发送和接收。如图2(b)所示,在任意定时处操作DTMF用键盘1,这时产生DTMF信号。
图5表示的是DTMF拨号对应的键盘1的键配置图,键盘是0-9的数字键、A,B,C,D字母键和*、#符号键构成的4×4矩阵配置,矩阵的记号R1,R2,R3,R4和C1,C2,C3,C4表示对应键输入的输出信号。在本实施例中,键盘1的输出信号是8比特的数字信号。
如图6所示,C4,C3,C2,C1表示输出信号的上位4比特,R4,R3,R2,R1表示下位4比特。
没有键输入时,输出是″1″电平,有键输入时输出是″0″电平。图5和图6的例子中,因为键″6″被按压,所以C3和R2为″0″输出。
DTMF编码器2把拨号信号的键盘1的数字输出信号变换成由两个不同音频组合构成的模拟信号。4×4矩阵的各列和各行分别对应不同的音频频率,在图6的数字信号的情况下,编码器2产生对应于C3的音频频率的信号和对应R2的音频频率的信号。
拨号是由*键、至少一位数值键和#键的输入进行。*键指示下面输入的键是电话号码的开头,数值键是被呼叫电话机的电话号码,#键表示电话号码的输入结束。但是,本发明中的拨号方法不限于这个例子。
如图2(b)所示,在时刻t1产生对应于用DTMF用键盘1的″*″键的数字输出信号18时,DTMF编码器2产生(C)上所示的DTMF信号信号19。这个DTMF信号由压缩器4压缩为一半以下的时间,成为(d)所示的发送信号20。在发送期间T2期间内发送在调制器11用发送信号20调制的信号,而且在发送信号20的开头部分插入由同步发生器7产生的同步信号24。
这个信号由基地台的无线收发信机(下称被呼叫方)接收,基地台的无线收发信机的结构与图1的结构相同。基地台的无线收发信机的解调器12输出(e)所示的接收信号21,该信号由扩展器5扩展为(f)所示的扩展后的接收信号22再输出。由于该信号被扩展为原来的长度,由DTMF译码器8译码后成为(g)所示的译码输出(数字信号)输出。
如图2(b)所示,″*″键输入后,接着输入″1″键和″2″键时,用与″*″键相同的处理方法产生发送信号20,而且基地台的无线收发信机产生如图2(e)所示的包含对应于″1″键和″2″键的DTMF信号(①和②)的接收信号21。
这时,对应于″*″和″2″的DTMF信号是没问题的,但是,对应于在时间点t2所产生的键″1″的DTMF信号跨越前一个分割期间T1和后一个期间T1而输入,所以,把该信号输入到发送声音压缩器4并压缩为一半时间进行发送时,就如(d)所示分割在两个发送期间发送出去。
如图2的(e)所示,被呼叫方无线收发信机分两个期间接收DTMF信号″1″,所以,先在接收声音扩展器5扩展到原来长度,再把连起来的DTMF信号输入到DTMF译码器8。并且由来自控制器14的发收切换信号17来控制发收的切换。
但是,在一个频率同时送受话无线收发信机中被时间压缩的接收信号扩展再连接起来的部分可能出现接起来的信号不完全连续的情况,如图3(a)所示的第一频率信号压缩成(b)所示的信号,再如图(c)所示扩展并将扩展的信号接起来时,有可能发生(d)所示的相位不连续部分。
相位不连续的原因主要是发送同步信号方的无线收发信机和接收方的无线收发信机动作速度基准的晶振振荡频率相互略有差异而使同步信号的检出定时散乱。
这种相位不连续△t大约为100μs,在通话信号是声音的情况下,既使存在大的相位不连续,用耳朵也听不出来,实际应用是没问题的。但是,在传送DTMF信号时,在接收方,由于相位不连续就会发生不能正确地对DTMF信号译码的情况。
本发明的第2实施例就是鉴于这种情况而构成的方案,其接收方可以完全正确地对DTMF译码。
在第2实施例中,对应于DTMF信号的键盘输出信号存储在一次存储器中,在DTMF信号发送期间内可以结束发送时,直接从存储器中读出拨号信息,再把DTMF信号发送出去。发送期间内不能结束DTMF信号的发送时,转移到下一个发送期间时再读出存储器中存储的拨号信息,按照这个读出的顺序发送DTMF信号。
图4是本发明第2实施例的无线收发信机的方框图,与图1相同的部分用同样的标记,并省略了对它的说明。用DTMF键盘1拨电话号码时,定时控制器15根据从控制器14发送出来的收发切换信号17控制DTMF编码器2与发送和接收的重复循环同步地输出DTMF信号。而且存储器16是后述的那种一次性存储DTMF键盘1的输出的存储器。
下面,对发送同步信号方的无线收发信机(下称发出呼叫方)发送DTMF信号时的动作加以说明。用DTMF键盘1选译DTMF信号时,把这个信息送到定时控制器15,另一方面,由控制器14送出的图2(a)所示的收发切换信号17也送到定时控制器15。
由于操作人员按压键盘1的键的速度和间隔不是一定的,所以DTMF键盘1的输出信号18按随机定时产生。定时控制器15把操作键盘1时产生的数字信号一次存储在存储器16中。例如按压数字键″6″时,如图6的8比特数据″10111101″就成为存储在存储器16中的数据。
图7的例子表示按″*″、″4″、″2″、″3″、″#″的顺序产生键盘输出信号并存储在存储器16中的状态。如前所述,DTMF键盘1操作时所产生的数据如图7那样顺次增大地址,同时顺次存入存储器16中,紧接着最大地址返回到地址″0″。
就这样按顺序号读出存储器16中存储的数据,并顺次发送读出的数据。其中,存储内容全部是1的地址作为无数据,发送结束的数据消去存储器16的存储内容,全部比特变为″1″。
按压对应于电话号码的一位数的一个键,而与此对应的DTMF信号从编码器2输出直到结束所必须的时间是20-100ms;位与位之间的间隔也必须保持同样的时间。在该例中一位的发送时间和位与位之间的时间都选定为60ms。
顺次发送DTMF信号的情况下,在本发明中,必须判定在被决定作为规定期间的T2(400ms)期间内是否中断发送,为此,在定时控制器15判断发收切换定时信号17从发送切换到接收的时间,也就是说,一个规定期间开始时启动计时器,在DTMF键盘1的输出产生的时间点,如果规定期间的剩余时间超过60ms就判定在那个期间完成发送。
但是,如图8所示用短时间间隔连续按DTMF键盘1的情况下,既使在键盘1的输出产生的时间点所规定期间T1的剩余的时间超过60ms,完成了前一位的输出,最后压的键″3″也没有空位而不能发送。图8的数字″3″的信号就表示了这种情况,否则就会产生图3所示的相位不连续。第2实施例就是控制DTMF信号的输出定时使得在规定的期间T1内完成DTMF信号的发送。所以,在第2实施例中,把DTMF键盘1的输出信号输入定时控制器15时,核实是否符合三个条件,即:″核对是否有尽可能充分发送出信号的规定期间的剩余时间″、″前一个被按键输出是否完成了″、″从输出结束是否还经过60ms以上的时间″。
如图9(c)所示的″*″,在当时规定的期间(如图9中T1所表示的部分)结束之前,如果有时间结束DTMF信号的发送,就读出存储在存储器16中的数字信号,并输入到DTMF编码器2。编码器2产生对应于数字信号的DTMF信号。
如果DTMF键盘输出信号18没有时间在当时规定期间T1结束之前完成DTMF信号的发送,那么,定时控制器15就等待从存储器16的信号读出并等待由DTMF编码器2产生DTMF信号,一直等到下一个规定期间T1。
DTMF编码器2按照转换到下一个规定期间T1并在存储器16中存储的未输出的DTMF键盘输出信号18的输入顺序,输出DTMF信号。在该例中,因为最初的规定期间T1的最后部分产生的″1″信号在其规定期间内不能结束发送,所以就在下一个规定期间T1内发送。另外,在发送″1″信号的规定期间T1内产生″2″的DTMF信号,由于在其规定的期间T1内完成了对它的发送,所以,如图9(c)所示,代表″1″和″2″的DTMF信号在同一个规定期间T1发送。
图9所示的动作中,每次把键盘输出信号输入定时控制器15时,定时控制器15都要判断在规定的期间内能否输出DTMF信号,如果可以输出,就控制编码器2在规定期间内输出DTMF信号。另外,如图10所示的动作,定时控制器15可以控制编码器2,使之一直等到下一个规定期间到来再输出DTMF信号。
在第2实施例中,下一个规定期间开始时,同时从存储器16的地址0开始按顺序检查有无数据,如果有数据,就控制地址的小顺序读出最大三位数,每位数为60ms,位与位之间隔也取60ms,并且按顺序发送出去。这里,因为最大三位数的DTMF信号的1位的发送期间和位间的间隔时间都是60ms,所以在一次规定的期间内可以发送最大三位数(60×6<400)。因此,如果把信号发送时间和位间间隔时间都取为小于60ms,那么在一个规定期间内可以发送的位数就可以增加。
三位以上的未输出数据存储在存储器中的情况下,由于发送剩余下来的信号在下一个规定期间发送,如图10所示,这就要滞后400ms,但是这么大的延时实用上是不成问题的。
因为用上述方式必定在一次发送期间内发完全部DTMF信号,所以就不象第1实施例那样分割为2次发送期间进行发送。
图12是第2实施例的定时控制器15具体结构的方框图,定时控制器15可以由CPU30和计时器电路31构成。CPU30控制执行图13A和图13B流程的程序动作,图13A是DTMF信号产生定时的主处理流程,图13B是插入处理流程。
图13A的40步中,判断存储器是否有键入数据,如果存储器中有数据,在41步读出计时器31的计数值。而且,计时器31在发送/接收切换信号17的发送到接收的变化点清零,然后开始上计数。在42步计算当时规定期间的剩余时间,即:400ms一计时器的计数值,并判断剩余时间是否比60ms长。如果剩余时间比60ms长,在43步就从存储器16中读出最初产生的键入数据,并输出到编码器2。这样,开始输出DTMF信号,在步骤44等待60ms时间。在此期间内,继续输出DTMF信号。在45步,停止对编码器2的数据输入,从而停止了DTMF信号的输出,在46步处于等待60ms时间的状态。保持在等待状态的原因是要输入下一个DTMF信号之前留出60ms的时间间隔。在47步,把输出的数据从存储器16中抹掉。
把来自键盘1的数据输出信号输入到定时控制器15时,执行图13B的插入处理。在50步,把来自键盘1的输出数据存入存储器16,51步是把存储器16的写入数据更新。
如上所述,按照本发明,由于在一个频率下同时送受话方式无线收发信机中采用DTMF信号,这就使之与电话机的通讯成为可能。另外,DTMF信号键盘产生的拨号数据存储在一次存储器中,根据判断规定期间内能否发送完DTMF信号的结果,如果能发送的话,再从存储器中读出数据并把DTMF信号发送出去,所以在相毗邻的不同发送期间DTMF信号就不会折断,从而能重现正确的DTMF信号。