RU32652U1 - Мобильный терминал связи (варианты) - Google Patents

Description

Полезная модель относится к телекоммуникационным устройствам, а именно к мобильному терминалу связи (сотовый телефон), который может найти широкое применение для телематических служб операторов сетей глобальной системы мобильной связи GSM (Global System for Mobile Communications).

Большая часть мобильных терминалов конструктивно представляет собой набор последовательно соединенных микросхем: модем, микроконтроллер ( процессор ) и порт ввода-вывода.

Известна беспроводная телефонная трубка для сетей глобальной системы мобильной связи GSM, описанная в патенте США Х 6516184, 04.02.2003. Беспроводная телефонная трубка для сетей глобальной системы мобильной связи GSM состоиг из следуюпщх компонентов: приемопередатчик, аналого-цифровой преобразователь и цифро-аналоговый преобразователь, цифровой сигнальный процессор, интерфейс пользователя и системный интерфейс, ишегральная схема управления электропитанием и батарея электропитания.

Недостатком этого устройства является избыточность набора микросхем и как следствие, низкая надежность. ИзбЕлточность в устройстве объясняется наличием аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователя, которые выполняют задачи: дискретизации по времени, квантование по уровню и кодирование сигнала. Другим недостатком описанного устройства является то, для подключения и управления внешними устройствами необходим дополнительный процессор ( микроконтроллер ), который должен быть последовательно подключен через интерфейс пользователя к цифровому сигнальному процессору.

Известен также сотовый телефон, описанный в патенте США № 6334061, 25.12.2001. Известный сотовый телефон содержит первую антенну, связанную с гфиемопередагчиком, который связан с модемом, который в свою очередь связан с процессором и портом ввода-вывода. Кроме этого известный телефон содержит вторую антенну, связанную с приемником глобальной системы определения местоположения (Global Positioning System - GPS), который также связан с процессором

Этот известный сотовый телефон имеет дополнительную функцию - он может принимать тревожный сигнал с автомобиля (например, в случае вскрытия машины) и передавать соответствующий управляющий сигнал на автомобиль.

Однако этот телефон также имеет недостаток - у него слипжом низкая надежность, так как, в процессе эксплуатации при подключении к процессору телефона внешних исполнительных устройств и появлении в них аварийных режимов, таких как, короткое замыкание, обрыв цепей, превышение общей нагрузочной способности устройства и т.п., может быть нарущена работа приемно-передающего узла, что приводит к повреждению всего телефона (мобильного терминала связи).

Таким образом, техническим результатом данной полезной модели является повышение надежности за счет введения переключателя и перераспределения функций между элементами мобильного терминала связи.

Технический результат достигается за счет того, что мобильный терминал связи по первому вариашу содержащий модем, который первым входом-выходом соединен с первой антенной, третьим входомвыходом соединен с универсальным портом ввода-вывода USB, а вторым входом-выходом соединен с первым входом-выходом процессора,

полнительно содержит переключатель, который первым входом соединен со вторым выходом щюцессора, вторым входом соединен с третьим выходом процессора, -хретьим входом соединен с четвертым выходом процессора, четвертым входом соединен с пятым выходом процессора, пятым выходом соединен с шестым входом процессора, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый входы-выходы соединены с портом ввода-вывода.

В частном варианте вьщолнения заявленного устройства мобильный терминал связи является сотовым телефоном.

В другом частном в ианте модем содержит усилитель мопщости, двухдиапозонный усилитель радиочастот, цифровой сигнальный процессор и запоминаюшее устройство, первый вход-выход усилителя мощности соединен с первой антенной, второй вход-выход соединен с первым входом-выходом двухдиапозонного усилителя радиочастот, который вторым входом-выходом соединен с первым входом-выходом цифрового сигнального процессора, который вторым входом-выходом соединен с первым входом-выходом процессора, третий вход-выход цифрового сигнального процессора соединен с первым входом-выходом универсального порта ввода-вывода USB, а четвертый вход-выход цифрового сигнального процессора соединен с первым входом-выходом запоминающего устройства, щ)и этом в цифровой сигнальный процессор встроены микроконтроллер, аналого-цифровой преобразователь и цифро-аналоговый преобразователь.

В частном варианте мобильный терминал связи дополнительно содержит устройство управления электропитанием, двухтональный многочастотный приемник и порт внешнего электропитания.

В другом частном варианте мобильный терминал связи дополнительно содержит устройство кошроля заряда электропитания.

В соответствии со вторым вариантом выполнения мобильный терминал связи, содержащий модем, который первым входом-выходом соединен с первой антенной, третьим входом-выходом соединен с универсальным портом ввода-вывода USB, а вторым входом-выходом соединен с первым входом-выходом процессора, который своим седьмым входом-выходом соединен со вторым входом-выходом навигационного узла (GPS приемника или ГЛОНАСС приемника) спутниковой системы глобальной системы определения местоположения GPS или ГЛОНАСС, дополнительно содержит переключатель, который первым входом соединен со вторым выходом процессора, вторым входом соединен с третьим выходом процессора, третьим входом соединен с четвертым выходом процессора, четвертым входом соединен с пятым выходом процессора, пятым выходом соединен с шестым входом процессора, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый входы-выходы соединены с портом ввода-вывода.

В частном варианте выполнения мобильный терминал связи является сотовым телефоном.

В другом частном варианте модем содержит усилитель мощности, двухдиапозонный усилитель радиочастот, цифровой сигнальный процессор и запоминающее устройство, первый вход-выход усилителя мопщости соединен с первой антенной, второй вход-выход соединен с первым входом-выходом двухдщапозонного усилителя радиочастот, который вторым входом-выходом соединен с первым входом-выходом цифрового сигнального процессора, который вторым входом-выходом соединен с первым входом-выходом щюцессора, третий вход-выход цифрового сигнального процессора соединен с первым входом-выходом универсального порта ввода-вывода USB, а четвертый вход-выход цифрового сигнального процессора соединен с первым входом-выходом запоминающего устройства, при этом в цифровой сигнальный процессор встроены микроконтроллер, аналого-цифровой преобразователь и цифро-аналоговый преобразователь.

В частном мобильный терминал связи дополнительно содержит устройство ухфавлення электропитанием, двухтональный многочастотный приемник и порт внешнего электропитания.

В другом частном в ианте мобильный терминал связи дополнительно содержит устройство контроля заряда элекгропитания.

Заявленная полезная модель иллюстрируется следующими чертежами: фиг. 1, на которой показана структурная схема мобильного терминала связи по первому варианту; фиг. 2, на которой показана структурная схема по второму варианту выполнения мобильного терминала связи, содержащего навигационный узел; фиг.3,на которой показана фотография мобильного терминала связи по первому в ианту.

Рассмотрим структуру и работу мобильного терминала связи по первому варианту.

Как видно из чертежа фиг. 1 мобильный терминал связи 1, являющийся сотовым телефоном, содержит антенну 3, связанную с базовой станцией 8 и модем 2, который связан с универсальным портом вводавывода USB 16 и процессором 4, который в свою очередь связан с переключателем 5, а он связан с портом ввода-вывода 12.

Модем 2 в своем составе (на чертежах не показано), содержит усилитель мощности, двухдиапазонный усилитель радиочастот и цифровой сигнальный процессор, связанный с запоминающим устройством. Здесь необходимо отметить, что в цифровой сигнальный процессор встроены микроконтроллер, аналого-цифровой преобразователь и цифроаналоговый преобразователь.

Кроме этого, на чертеже не показано, терминал 1 дополнительно содержит устройство управления электропитанием, связанное с процессором 4, модемом 2, переключателем 5, устройство контроля заряда

электропитания, связанное с устройством управления электропитанием, батарею электропитания, связанную с устройством контроля, двухтональный многочастотный приемник, связанный с процессором 4 и устройством контроля, порт внешнего электропитания, связанный с устройством контроля.

Заявленный терминал работает следуюпщм образом.

Сообщение от базовой станции 8 оператора GSM сети поступает на GSM антенну 3 мобильного терминала 1. Далее сообщение передается на модем 2, где усиливается и поступает на двухдиапозонный усилитель радиочастот (на чq}тeжax не показано), который работает в диапозонах частот 890 - 915 МГц и 935 - 960 МГц , 1710-1785 МГц и 1805 -1880 МГц. Двухдиапозонный усилитель подключен к цифровому сигнальному процессору, который осуществляет декодирование принятых от пользователя команд, определяет необходимые операнды и требуемые пользователем операции с мобильным терминалом 1.

Цифровой сигнальный процессор управляет работой логических, арифметических и других операций внутренних и внепших устройств подключенных к мобильному терминалу 1 через процессор 4 и переключатель 5. При наступлении события от датчиков (например, сработал датчик возникновения в доме или проникновения чужого в дом или в машину), подключенных к порту ввода-вывода 12, сигнал поступает в переключателп 5 и далее в щюцессор 4, где происходит аутентификация (установление подлинности) события и принятие решений на основе алгоритмов записанных в память процессора 4.

Далее модем 2 выполняет операцию по отправке сообщения пользователю. Сообщение может быть отправлено и принято через сервис передачи коротких сообщений (Short Message Service - SMS) сотовых операторов связи или технологии пакетной коммутации в сетях подвижной связи (General Packet Radio Service - GPRS). Канал передачи и способ пе6

редачи выбирает цифровой сигнальный процессор модема 2. Сообщение поступает в модем 2, первую антенну 3 и передается на базовую станцию 8 оператора сети глобальной системы мобильной связи GSM.

Для управления мобильным терминалом 1 из телефонной сети общего пользования к процессору 4 подключен двухтональный многочастотный приемник (Dual Tone Multi Frequency - DTMF) ( на чертеже не показан), который принимает сигналы управления от телефонного аппарата, подключенного в телефонную сеть общего пользования, которая подключена к GSM сети. Прием-передача сообщений осуществляется так же, как описано выще.

Электропитание мобильного терминала связи 1 может осуществляться от батареи электропитания, в качестве которой может выступать аккумуляторная батарея, или внепшего источника, подключенного к порту внешнего электропитания. Напряжение для электропитания мобильного терминала связи подается на устройство контроля заряда электропитания и далее на устройство з авления электропитанием, через которое происходит электропитание всех элементов устройства: модема 2, процессора 4, переключателя 5 и двухтонального многочастотного приемника DTMF. Напряжение для электропитания мобильного терминала связи может быть подано на устройство управления электропитанием, через которое происходит электропитание всех элементов устройства: модема 2, процессора 4, переключателя 5 и двз тонального многочастотного приемника DTMF.

Применение переключателя 5 на основе микросхемы MC33291DW компании Motorola, позволило контролировать и управлять внепшими устройствами подключенными к порту ввода-вывода 12: отключать внешние устройства при высокой температуре или повышенном напряжении, коротком замыкании и т.п., что позволило повысить надежность устройства. Переключатель 5 имеет связь с процессором 4 через

е. 7

коммуникационный порт 6 (Communication - CS). Данный порт управляет портом последовательных команд 8 (Serial Instruction - SI) и портом последовательного выхода 10 (Serial Output - SO). Когда порт 6 имеет низкий логический уровень, данные от процессора 4 могут быть переданы к переключателю 5 через порт 8 SI, а от переключателя 5 к процессору 4 через порт 10 SO. Для переключения (включения или выключения) входов-выходов порта ввода-вывода 12 переключателя 5 требуется система синхронизации 7 (System Clock - SCLK). Порт системы синхронизации 7 синхронизирует внутренние регистры сдвига (на рисунке не показаны) процессора 4 и переключателя 5. Синхронизирующие данные из процессора 4 через порт 7 перемещаются в переключатель 5 и далее поступают в регистр сдвига (на рисунке не показан) и логическое устройство переключателя 5, Сигналы (данные ), полученные от датчиков, подключенных к порту ввода-вывода 12, поступают на внутренний регистр сдвига переключателя 5 (на рисунке не показан) и далее через порт 10 поступают в процессор 4.

Для переключения шестого, седьмого, восьмого, двеятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого входов - выходов переключателя 5 имеется 8-{ а ядный последовательный поток данных, который выключает удельную мопщость при повышении cinHaiia в порте 6. Для очистки регистра сдвига (на рисунке не показан) переключателя 5 используется порт сброса 9 (Reset - RTS). При данном режиме все входывыходы (шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый) переключателя 5 устанавливаются в режим включено. Порт защиты неисправности при коротком замыка1ши 11 (Short Fault Protect Disable - SFPD ) используется для предотвращения блокировки входов-выходов (шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый) переключателя 5. Благодаря этому порту 11 имеется возможность управления внешними уст2 J//c J

ройствами подключаемыми к порту ввода-вывода 12 при повышенных токах. Переключатель 5 имеет чрезвычайно малый расход мопщости в рабочем и дежурном режимах. Напряжение питания подается на порт 14 и составляет менее 2.0 Вольт в дежурном режиме, ток через порт 15 меньше чем 25 мА. Так как в переключателе 5 использованы МОП транзисторы (на рисунке не показаны) имеется возможность переключения любой комбинации вводов-выводов (шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый) переключателя 5 и соответственно устройств подключенных к порту ввода-вывода 12. К порту 13 переключателя 5 подключается земля. Таким образом, переключатель 5 совместно с процессором 4 имеет возможность контроля и управления внешними устройствами подключенными к порту вводавывода 12 по параметрам: нащ)яжение, температура и ток. Универсальный порт ввода-вывода USB 16 предназначен для ввода программ в цифровой сигнальный процессор и запоминающее устройство модема 2 и процессор 4.

Впервые был использован переключатель 5 в сочетании с процессором 4 для выполнения функций контроля и диагностики внешних устройств , тем самым решая задачу полезной модели: повышение надежности мобильного терминала связи.

Изготовление мобильного терминала связи 1, изображенного на фиг.1, осуществляют из типовых элементов. Модем 2: состоящий из усилителя мощности на основе микросборок МММ6010/6011 компании Motorola, двухдиапазонный усилитель радиочастот на основе микросборок МС13712 компании Motorola, цифровой сигнальный процессор на основе микросхемы DSP56621 компании Motorola. Устройство управления электропитанием на основе мшфосборки МС13713 компании Motorola, устройство контроля заряда батареи электропитания на основе микросборки МС13715 компании Motorola. Процессор 4 на основе, например.

MEGA128L компании ATMEL, переключатель 5 на основе микросхемы MC33291DW компании Motorola и двух- тональный многочастотный приемник, например, на основе MT88L70 компании Zarlink.

Теперь рассмотри структуру и работу мобильного терминала связи по второму варианту.

Мобильный терминал связи по второму варианту, как показано на чертеже фиг. 2, содержит все те же самые устройства, что терминал 1 по первому варианту, который подробно описан вьппе. Однако этот терминал дополнительно содержит в своем составе навигационный узел (приемник сиз гниковой системы глобальной системы определения местоположения GPS или приешшк спутниковой системы ГЛОНАСС) 17, который через вторую антенну 18 связан со спутниками 19 и процессором 4.

Этот мобильный термишш связи работает аналогично терминалу 1 по первому варианту. Однако может осуществлять и дополнительную функцию - по определению местоположения.

При приеме сообщения (команды) на запрос определения местоположения мобильиого терминала связи 1, используя сервис передачи коротких сообщений SMS или технологию GPRS, модем 2 выполняет операцию запроса косфдинат геодезических пз нктов через процессор 4 на навигационный узел 17. Навигационный узел (GPS приемник или ГЛОНАСС приемник) 17 постоянно принимает сигналы на вторую антенну 18 от спутниковой системы глобальной системы определения местоположения GPS 19 или спугаиковой системы ГЛОНАСС. Принятые данные навигационный узел 17 передает в процессор 4, который анализирует полученные координаты геодезических пунктов. Процессор 4 может выполнять операцию по изменению данных на заданную величину среднеквадратичного отклонения коордриат. Координаты геодезических пунктов передаются в модем 2 и далее через антенну 3 передаются на базовую станцию 8 оператора сетей GSM.

2, 5 /f 10

Координаты геодезических пунктов и точек земной поверхности могут быть отправлены через SMS сотовых операторов связи или по технологии GPRS, канал передачи определит модем 2. Процессор 4 имеет возможность шифрования координат геодезических пунктов полученных от навигационного ззла 17.

Изготовление мерильного абонентского терминапа 1 изображенного на фиг. 2 осуществляют из типовых элементов приведенных на фиг 1 с добавлением навигационного узла 17 на основе, например, для GPS системы микросборок Ml 2 или MG4000/MG4100 компании Motorola.

Опытные образцы мобильных терминалов изготовлены. На Фиг.З показана фотография мобильного терминала связи по первому варианту Испытания показали, что они соответствует тем требованиям, которые предъявляются к абонентским радиостанциям GSM стандарта и требованиям средств измерений GPS/ГЛОНАСС приемников.

Claims (10)

1. Мобильный терминал связи, содержащий модем, который первым входом-выходом соединен с первой антенной, третьим входом-выходом соединен с универсальным портом ввода-вывода USB, а вторым входом-выходом соединен с первым входом-выходом процессора, отличающийся тем, что в него дополнительно введен переключатель, который первым входом соединен со вторым выходом процессора, вторым входом соединен с третьим выходом процессора, третьим входом соединен с четвертым выходом процессора, четвертым входом соединен с пятым выходом процессора, пятым выходом соединен с шестым входом процессора, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый входы-выходы соединены с портом ввода-вывода.

2. Мобильный терминал связи по п.1, отличающийся тем, что мобильный терминал связи является сотовым телефоном.

3. Мобильный терминал связи по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что модем содержит усилитель мощности, двухдиапазонный усилитель радиочастот, цифровой сигнальный процессор и запоминающее устройство, первый вход-выход усилителя мощности соединен с первой антенной, второй вход-выход соединен с первым входом-выходом двухдиапазонного усилителя радиочастот, который вторым входом-выходом соединен с первым входом-выходом цифрового сигнального процессора, который вторым входом-выходом соединен с первым входом-выходом процессора, третий вход-выход цифрового сигнального процесса соединен с первым входом-выходом универсального порта ввода-вывода USB, а четвертый вход-выход цифрового сигнального процессора соединен с первым входом-выходом запоминающего устройства, при этом в цифровой сигнальный процессор встроены микроконтроллер, аналого-цифровой преобразователь и цифроаналоговый преобразователь.

4. Мобильный терминал связи по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что содержит устройство управления электропитанием, двухтональный многочастотный приемник и порт внешнего электропитания.

5. Мобильный терминал связи по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что содержит устройство контроля заряда электропитания.

6. Мобильный терминал связи, содержащий модем, который первым входом-выходом соединен с первой антенной, третьим входом-выходом соединен с универсальным портом ввода-вывода USB, а вторым входом-выходом соединен с первым входом-выходом процессора, который своим седьмым входом-выходом соединен со вторым входом-выходом навигационного узла (GPS приемника или ГЛОНАСС приемника) спутниковой системы глобальной системы определения местоположения GPS или ГЛОНАСС, отличающийся тем, что в него дополнительно введен переключатель, который первым входом соединен со вторым выходом процессора, вторым входом соединен с третьим выходом процессора, третьим входом соединен с четвертым выходом процессора, четвертым входом соединен с пятым выходом процессора, пятым выходом соединен с шестым входом процессора, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый вход-выходы соединены с портом ввода-вывода.

7. Мобильный терминал связи по п.6, отличающийся тем, что мобильный терминал связи является сотовым телефоном.

8. Мобильный терминал связи по одному из пп.6 и 7, отличающийся тем, что модем содержит усилитель мощности, двухдиапазонный усилитель радиочастот, цифровой сигнальный процессор и запоминающее устройство, первый вход-выход усилителя мощности соединен с первой антенной, второй вход-выход соединен с первым входом-выходом двухдиапазонного усилителя радиочастот, который вторым входом-выходом соединен с первым входом-выходом цифрового сигнального процессора, который вторым входом-выходом соединен с первым входом-выходом процессора, третий вход-выход цифрового сигнального процессора соединен с первым входом-выходом универсального порта ввода-вывода USB, а четвертый вход-выход цифрового сигнального процессора соединен с первым входом-выходом запоминающего устройства, при этом в цифровой сигнальный процессор встроены микроконтроллер, аналого-цифровой преобразователь и цифроаналоговый преобразователь.

9. Мобильный терминал связи по одному из пп.7 и 8, отличающийся тем, что содержит устройство управления электропитанием, двухтональный многочастотный приемник и порт внешнего электропитания.

10. Мобильный терминал связи по одному из пп.7-9, отличающийся тем, что содержит устройство контроля заряда электропитания.